JPH01158514A - 温度制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はヒータ温度を一定範囲内に制御する湿度制御回
路に係わり、特に、ヒータオン・オフ時に生じる電源の
電圧変動を最少限に抑制した温度制御回路に関する。

［従来の技術］ 例えば乾式電子写真装置において、感光ドラムの外周面
に形成された像は転写器によって用紙に転写され、この
用紙に転写された像が熱定着部にて熱定着される。この
熱定着部は一対の熱定着ローラで構成されており、各熱
定着ローラにはヒータが組込まれており、ヒータ温度が
一定温度範囲に制御されることが要求されている。

このようなヒータの温度制御回路は例えば第１０図のよ
うに構成されている。交流電源１にヒ−タ２とスイッチ
ング回路としてのトライアック３が直列介挿されている
。また、トライアック３に並列にダイオードブリッジか
らなる整流回路４が接続され、整流回路４の出力端子間
に抵抗５８゜５ｂの直列回路が接続され、抵抗５ｂの両
端子間にトランジスタ６のベース・エミッタが接続され
ている。しかして、整流回路４．抵抗５ａ、５ｂおよび
トランジスタ６はゼロクロス回路７を構成する。

ヒータ２の温度はサーミスタ８で検出され、電圧比較器
９の（−）側端子へ入力される。この電圧比較器９の（
＋）側端子へは分圧抵抗１０ａ。

１０ｂで分割された基準電圧が入力される。電圧比較器
９の入出力間には抵抗１１が介挿されている。したがっ
て、ヒータ２の温度が上昇して電圧比較器９の出力がＬ
（ロー）レベルになる上限温度と、ヒータ２の温度が低
下して電圧比較器９の出力がＨ（ハイ）レベルになる下
限温度との間に若干の温度差が存在する。したがって、
サーミスタ８９分圧抵抗１０ａ、１０ｂ、電圧比較器９
および抵抗１７はヒータ２に対する温度検出回路１２を
構成する。

この温度制御回路１２の出力信号ａはナントゲート１３
の一方の入力端子へ入力されている。このナントゲート
１３の他方の入力端子には制御部としてのＭ　Ｐ　ｔＪ
、　（マイクロプロセッサ）１４からドライバ１５を介
して動作信号すが入力される。

ナントゲート１３の出力信号はフォトダイオード１６ａ
とフォトサイリスタ１６ｂとからなるフォトカブラ１６
のフォトダイオード１６ａを通電あり御する。フォトカ
プラ１６のフォトサイリスタ１６ｂの両端子は前記ゼロ
クロス回路７の整流回路４の出力端子に接続されている
。また、フォトサイリスタ１６ｂのゲート端子はゼロク
ロス回路７のトランジスタ６のコレクタに接続されてい
る。

なお、前記ＭＰＩＪ１４は、このヒータ２に対する動作
信号すの他に乾式電子写真装置の各種電子構成部材を制
御する。また、前記交流電源１はヒータ２以外にも、前
記乾式電子写真装置を構成する各種電子部材にも制御Ｎ
源を供給する。

このような温度制御回路において、ＶＲ置の電源が投入
されると、ＭＰＵ１４からＨレベルの動作信＠ｂが出力
される。この状態においては、ヒータ２は通電されてい
なので、ヒータ温度は当然上限温度未満である。よって
、温度検出回路１２の出力信号ａはＨレベルとなる。よ
ってナントゲート１３が成立して、フォトカプラ１６が
動作し、トランジスタ６、各抵抗５ａ、５ｂおよび整流
回路４からなるゼロクロス回路７が動作して、トライア
ック３を導通させる。よって、ヒータ２は交流電源１に
より通電開始される。

ヒータ２の温度が上昇して上限温度に達すると、温度検
出回路１２の出力信号ａがＬレベルに変化し、ナントゲ
ート１３が成立しなくなる。よって、フォトカブラ１６
がオフされ、トライアック３が遮断される。よってヒー
タ２も遮断される。

ヒータ２の塩度が下限温度まで低下すると温度検出回路
１２の出力信号ａが再びＨレベルとなり、と−夕２は通
電開始される。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、第１０図のように構成された温度制御回
路においてもまだ次のような問題があった。すなわち、
第１１図はヒータ２の通電・′ａ断とこの通電・遮断に
起因する交流型ＷＡ１の電源電圧ＡＣＶの電圧変動、お
よびヒータ電流ＩＨの電流変動を示すタイムチャートで
ある。このタイムチャートでも明らかなように、ヒータ
２は乾式電子写真装置を構成する他の電子構成部材に比
較して消費電流が大きいために、ヒータ通電開始時に大
電流が流れ、電源電圧ＡＣＶが一時的に大幅に低下する
。

したがって、この交流型Ｂ１に接続された使の電子構成
部材に対して悪影響を与える懸念がある。

本発明は、ヒータ通電・遮断動作時に一定時間だけヒー
タに印加される電圧をチョッピング制御することにより
、ヒータ通電・遮断動作に起因する交流電源の電圧変動
を抑制でき、ｉｆｆに接続された他の電子ｙ４器に対す
る悪影響を極力抑制できる温度制御回路を提供すること
を目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の温度制御回路は、ヒータの通電路に介挿された
スイッチング回路と、ヒータの温度が上限温度まで上昇
するとヒータオフ信号を出力し、下限温度まで低下する
とヒータオン信号を出力する温度検出回路と、ヒータオ
フ信号およびヒータオン信号の出力時刻から予め定めら
れた規定時間をカウントするカウンタと、ヒータオン信
号に応動してスイッチング回路へ導通信号を送出し、ヒ
ータオフ信号に応動してスイッチング回路へ遮断信号を
送出するスイッチング回路制御手段と、ヒータオン信号
およびヒータオフ信号に応動して規定時間だけ導通信号
および遮断信号をカウンタのカウント値を用いてチョッ
ピング制御するチョッピング手段とを備えたものである
。

［作用］ このように構成された温度制御回路であれば、例えばヒ
ータの温度が下限温度まで低下するとすると温度検出回
路からヒータオン信号が送出される。同時にカウンタが
規定時間のカウントを開始する。そして、ヒータと電源
との間に介挿されたスイッチング回路へ導通信号が印加
され、ヒータが通？Ｈ１ｌ始されるが、この導通信号の
送出時刻からカウンタでカウントされる規定時間が経過
するまでは、前記導通信号が前記カウンタのカウント値
を用いてチョッピング制御される。よって、ヒータには
、いきなり規定の電流が流れ始めることはなく、規定時
間が経過したのちに規定電流が流れる。しかして、ヒー
タの通電開始時に電源電圧が瞬間的に低下して他の電子
機器に悪影響を与えることはない。

ヒータ温度が上限温度まで上昇して、ヒータが遮断され
る場合においても、−度に遮断されるのではなく、規定
時間だけチョッピングを行なったのち、完全に遮断され
る。よって、ヒータ遮断に起因する電圧変動等も最少限
に抑制できる。

［実施例］ 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は実施例の温度制御回路を示す回路図である。第
１０図と同一部分には同一符号を付して重複する部分の
説明を省略する。

この実施例の温度制御回路においては、サーミスタ８２
分圧抵抗１０ａ、１０ｂ、電圧比較器９および抵抗１１
からなるヒータ２の温度検出回路１２の出力信号ａはＴ
ＴＬレベル信号に変換されてＭＰＵ１７の入力端子ＰＯ
へ入力される。すなわち、ヒータ２の温度が上限温度に
達すると出力信号ａはＬレベルに低下し、温度が下限温
度まで低下すると出力信号ａはＨレベルへ変化する。そ
して、ＭＰＬＪ１７は、出力信号ａがＬレベルへ変化す
る立下り動作をヒータオン信号とみなし、出力信号ａが
Ｈレベルへ変化する立上り動作をヒータオフ信号とみな
す。

また、交流電源１からヒータ２への通電路に介挿された
スイッチング回路としてのトライアック３を導通遮断制
御するゼロクロス回路７においては、整流回路４の出力
端子間に直列に抵抗５ａ１゜５ａ２，５ｂが接続されて
いる。そして、抵抗５ｂの両端間に、フォトカプラ１６
のフォトサイリスタ１６ｂのゲートにコレクタが接続さ
れたトランジスタ６のベース・エミッタが接続されてい
る。

さらに、抵抗５　ａｌ、　５　ａ２の中間点から取出さ
れる第２図に示すトリガ状のゼロクロス信号Ｃが電圧比
較器１８の（−）個入力端子に印加されている。この電
圧比較器１８の（＋）個入力端子には分圧抵抗１９ａ、
１９ｂで分圧された基準電圧■「が入力されている。電
圧比較器１８の入出力端子間に波形安定用の抵抗２０が
接続されている。

そして、電圧比較器１８に入力されたゼロクロス信号Ｃ
は、この電圧比較器１８によってしくロー）アクティブ
のＴＴＬレベル信号に波形整形されたゼロクロス信号ｄ
として、ＭＰＬ１１７の入力端子Ｐ１へ入力される。

前記ＭＰＵ１７は、内部に−ＲＡＭ１７ａ等の記憶部お
よび入出力端子（ボート）を有し、乾式電　　　′子写
真装置の各種電子構成部材を駆動制御するものであり、
このＭＰＵ１７の出力端子Ｐ２からオーブンコレクタ型
のインバータ２１を介してフォトカプラ１６のフォトダ
イオード１６ａに対して出力信号ｅを送出する。すなわ
ち、Ｈレベルの出力信号ｅは導通信号を示し、Ｌレベル
の出力信号ｅは遮断信号を示す。

このような回路構成にあって、ゼロクロス回路７と電圧
比較器１８の動作を第２図のタイムチャートを用いて説
明する。整流回路４の入力信号は周波数ｆを有する交流
電１１の交流波形である。

そして、このダイオードブリッジ回路で構成された整流
回路４の出力信号は前記交流波形の全波整流波形である
。したがって、この整流回路４の出力端子間に接続され
たフォトサイリスタ１６ｂがオンすると、抵抗５ａ１．
５ａ２．５ｂの直列回路に印加される電圧が低下するの
で、抵抗５ａ１．５ａ２の接続点の電位で示されるゼロ
クロス信号Ｃの値も小さい。そして、フォトサイリスタ
１６ｂがオフしている期間だけ図示するようにトリガ状
の信号波形となる。このトリガ状の信号波形の周期は１
／２ｆである。このゼロクロス信号Ｃが電圧比較器１８
のく−）個入力端子へ入力される。電圧比較器１８の（
＋）個入力端子には基準電圧Ｖｒが入力されているが、
この基準電圧Ｖ「の値をゼロクロス信号Ｃのトリガ波形
の零レベル近傍に設定すると、電圧比較器１８から図示
するように周期１／２ｆを有したしアクティブのゼロク
ロス信号ｄがＭＰＬ１１７の入力端子Ｐ１へ送出される
。

また、第３図は実際にヒータ２を通電させた場合におけ
る整流回路４の入力信号波形と、ＭＰＵ１７の出力端子
Ｐ２における出力信号ｅの信号波形と、さらにヒータ２
に流れる電流ＩＮの波形を示すタイムチャートである。

図示するように、ＭＰ（Ｊ１７の出力信＠ｅがＨレベル
になるとフォトカブラ１６の７オトサイリスタ１６ｂが
導通し、ゼロクロス回路７が動作して、トライアック３
を導通させる。したがって、ヒータ２に電流■８が流れ
る。

また、前記ＭＰｕ１７のＲＡＭ１７ａ内には、第４図に
示すように、現在のヒータ２のチョッピング動作を考慮
しない場合の通電状態を示すヒータオンフラグを記憶す
るフラグメモリＲ１，ヒータ２を通電開始してからの規
定時間Ｔｏをカウントするヒータ投入カウンタＲ２、ヒ
ータ２を遮断してからの規定時間Ｔｆｌをカウントする
ヒータ遮断カウンタＲ３が形成されている。なお、前記
規定時間Ｔｏは各カウンタＲ２，Ｒ３のカウント値Ａ、
Ｂで示すと［２６］に相当する。

しかして、装置の電源が投入されると、前記ＭＰＵ１７
は第５図のメインルーチンに従ってヒータ２を通Ｔｉ遮
断制御する。流れ図が開始されると、Ｓｌにて入力端子
Ｐ１へ周期１／２ｆのゼロクロス信号ｄが割込入力され
るのを待つ。ゼロクロス信号ｄが入力されると、入力端
子ＰＯの値を調べる。Ｓ２にて、１（Ｈレベル）であれ
ば、ヒータ２の温度はまだ上限温度に達していないか、
又は下限温度以下に低下しているので、Ｓ３にてＲＡＭ
１７ａのフラグメモリＲ１のヒータオンフラグの値を調
べる。Ｏに解除されたままであれば、今回始めてヒータ
２が通電されたか、又は今回始めて下限温度まで低下し
、温度検出回路１２からヒータオン信号が入力したと判
断して、ヒータオンフラグを１に設定する。そして、Ｒ
ＡＭ１７ａのヒータ投入カウンタＲ２のカウント値へを
クリアする。

その後、Ｓ４にて第６図に示すヒータ投入チョッピング
処理を実行したのちＳｌへ戻り、入力端子Ｐ１へ次のゼ
ロクロス信号ｄが入力するのを持つ。

また、Ｓ３にて既にヒータオンフラグが１に設定されて
いれば、ヒータ投入カウンタＲ２のカウント動作は開始
されているので、直ちにＳ４にてヒータ投入チョッピン
グ処理を実行する。

第６図のセータ投入チョッピング処理において、流れ図
が開始されると、Ｓ６にてヒータ投入カウンタＲ２のカ
ウント値Ａが予め設定された規定時間Ｔｏに相当する［
２６］に達していないことを確認し、カウントｍＡを１
だけ増加する。増加後のカウント値へが７．１２．１８
．２５のいずれかの値であれば、Ｓ７にて出力端子Ｐ２
の出力信号ｅをＨレベルとしてヒータ２を通電開始させ
る。

また、増加後のカウント値Ａが９．１５．２２であれば
、Ｓ８にて出力端子Ｐ２の出力信＠ｅをＬレベルとして
ヒータ２を遮断する。また、増加後のカウント値Ａが前
記いずれの値にも該当しない場合は、そのまま第５図の
メインルーチンへ戻る。

また、Ｓ６にてカウント１１Ａが規定時間ＴｒＪに対応
する２６に達すると、やはりそのままメインルーチンへ
戻る。

第５図のメインルーチンにおいて、Ｓ２にて入力端子Ｐ
Ｏの値がＯ（Ｌレベル）であれば、ヒータ２の温度は上
限温度に達しているので、Ｓ９にてフラグメモリＲ１の
ヒータオンフラグの値を調べる。１に設定されたままで
あれば、ヒータ２の温度は今回始めて上限温度を越え、
温度検出回路１２からヒータオフ信号が入力したと判断
して、。

ヒータオンフラグを０に解除する。そして、ＲＡＭ１７
ａのヒータ遮断カウンタＲ３のカウント値Ｂをクリアす
る。

その後、８１０にて第７図に示すヒータ遮断チョッピン
グ処理を実行したのちＳｌへ戻り、入力端子Ｐ１へ次の
ゼロクロス信号ｄが入力するのを待つ。

また、Ｓ９にて既にヒータオンフラグがＯに解除されて
いれば、ヒータ遮断カウンタＲ３のカウント動作は開始
されているので、直ちにＳ１０にてヒータ遮断チョッピ
ング処理を実行する。

第７図のヒータ遮断チョッピング処理において、流れ図
が開始されると、８１１にてヒータ遮断カウンタＲ３の
カウント値Ｂが予め設定された規定時間Ｔｏに相当する
［２６］に達していないことを確認し、カウント値Ｂを
１だけ増加する。増加後のカウント値Ｂが６．１２．１
８．２５のいずれかの値であれば、８１２にて出力端子
Ｐ２の出力信号ｅをＬレベルとして、ヒータ２を遮断さ
せる。また、増加後のカウント値Ｂが８．１５゜２３で
あれば、８１３にて出力端子Ｐ２の出力信号ｅをＨレベ
ルとして、ヒータ２を通電開始する。

また、増加後のカウント値Ｂが前記いずれの値にも該当
しない場合は、そのまま第５図のメインルーチンへ戻る
。

また、８１１にてカウント値Ｂが規定時間Ｔ。

に対応する２６に達すると、やはりそのままメインルー
チンへ戻る。

このように構成された温度制御回路であれば、第８図に
示すように、電源投入時又はヒータ２の温度が下限値ま
で低下して、温度検出回路１２からＭＰＬ１１７へＨレ
ベルのヒータオン信号が送出されると、そのＨレベルに
立上がった時刻からヒータ投入カウンタＲ２のカウント
値Ａが２６をカウントするまでの時間で示される規定時
間Ｔｏ内においては、ヒータ２はカウント値Ａに応じて
チョッピング制御される。しかも、各チョッピングパル
スの通電（オン）時間が徐々に長くなるようにブロクラ
ム制御される。

したがって、ヒータ電流Ｉ＋が徐々に流れ始めるので、
交流電源１の電源電圧ＡＣＶが急激に低下することはな
い。その結果、ヒータ通電開動作に起因する交流電源１
の電圧変動を抑制できるので、この交流電源１に接続さ
れた他の電子機器に対する悪影響を最少銀に抑制できる
。

また、ヒータ２の温度が上限値に達して、温度検出回路
１２からＭＰＵ１７へＬレベルのヒータオフ信号が送出
されると、そのＬレベルに立下がった時刻からヒータ遮
断カウンタＲ３のカウント値Ｂが２６をカウントするま
での時間で示される規定時間Ｔｏ内においては、ヒータ
２はカウント値Ｂに応じてチョッピング制御される。し
かも、各チョッピングパルスの通電（オン）時間が徐々
に短くなるようにプロクラム制御される。

したがって、ヒータ２の遮断時においても、ヒータ２の
通電型’ａ　Ｉ　Ｍは徐々に低減される。よって、ヒー
タ遮断時においても、電源電圧ＡＣＶの変動を最少銀に
抑制でき、前述した効果をさらに向上できる。

なお、第９図は、ヒータ２の温度変化と温度検出回路１
２からＭＰＵ１７の入力端子ＰＯへ入力されるヒータオ
ン・オフ信号と、ＭＰＵ１７の出力端子Ｐ２の出力信号
ｅとの関係を示す図である。

この図からも明らかなように、温度変化に対応して緩や
かにヒータ２が通電されかつａ断されることが理解でき
る。

なお、実施例の温度制御回路は乾式電子写真装置に組込
まれた熱定着部に応用した場合を示したが、ヒータを用
いた他の装置にも適用できる。

また、チョッピング制御時におけるオン・オフの周期お
よびパルス幅もブＯグラム操作で任意に変更できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の温度制御回路によれば、ヒ
ータ通電・遮断動作時に一定時間だけヒータに印加され
る電圧をチョッピングＩＩＪＩＩＩしている。よって、
ヒータ通電・遮断動作に起因する交流電源の電圧変動を
抑制でき、電源に接続された他の電子機器の対する悪影
響を極力抑制できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第９図は本発明の一実施例に係わる温度制御
回路を示すものであり、第１図は全体を示す回路図、第
２図、第３図、第８図および第９図は動作を示すタイム
チャート、第４図は記憶部の主なメモリを示す図、第５
図乃至第７図は動作を示す流れ図であり、第１０図は従
来の温度制御回路を示す回路図、第１１図は同従来回路
の動作を示すタイムチャートである。 １・・・交流電源、２・・・ヒータ、３・・・トライア
ック、４・・・整流回路、６・・・トランジスタ、７・
・・ゼロクロス回路、８・・・サーミスタ、９．１８・
・・電圧比較器、１２・・・温度検出回路、１６・・・
フォトカプラ、１７・・・ＭＰＬＪＳＲ２・・・ヒータ
投入カウンタ、Ｒ３・・・ヒータ遮断カウンタ。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 ノ１７ａ 第４図 第５図 第６図 第　７　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ヒータの通電路に介挿されたスイッチング回路と
   、前記ヒータの温度が上限温度まで上昇するとヒータオ
   フ信号を出力し、下限温度まで低下するとヒータオン信
   号を出力する温度検出回路と、前記ヒータオフ信号およ
   びヒータオン信号の出力時刻から予め定められた規定時
   間をカウントするカウンタと、前記ヒータオン信号に応
   動して前記スイッチング回路へ導通信号を送出し、前記
   ヒータオフ信号に応動して前記スイッチング回路へ遮断
   信号を送出するスイッチング回路制御手段と、前記ヒー
   タオン信号およびヒータオフ信号に応動して前記規定時
   間だけ前記導通信号および遮断信号を前記カウンタのカ
   ウント値を用いてチョッピング制御するチョッピング手
   段とを備えたことを特徴とする温度制御回路。
2. （２）カウンタは通電信号と遮断信号におけるスイッチ
   ング回路への信号路に介挿されたゼロクロス回路から出
   力されるゼロクロス信号によつてカウント動作されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲（１）記載の温度制御回
   路。