JPH0212412A - 温度制御装置の機内温度状態検知方法 - 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、被加熱体に熱エネルギーを付与する発熱体の
通電制御を行う温度制御装置に適用される機内温度状態
検知方法に係り、特に環境状態や発熱体の劣化その他の
被加熱体の正常な温度上昇を妨げる異常の有無の検知に
加えて、機内温度又はその相対的変化を容易に検知し得
る機内温度状態検知方法に関する。

「従来の技術及びその問題点」 従来より、未定着トナー像の定着を行う加熱定着装置に
は小型化及び制御の容易さ等の面より加熱ローラ定着装
置が多く用いられており、かかる定着装置は近年ウオー
ムアツプ時間の短縮化とプリントの高速化を図る為に加
熱ローラの熱源に用いる発熱体に高電力ハロゲンランプ
等の高熱エネルギ付与媒体を、又加熱ローラには薄いア
ルミローラ等の低熱容量被加熱媒体を用いて構成してい
る為に、必然的にオーバシュートやアンダーシュートの
問題が顕著になるにも拘らず、特に該アンダーシュート
が大になると定着不良の原因にもつながり又前記オーバ
シュートは前記熱定着ローラの表面に被覆させたシリコ
ンゴム等の非粘着層の劣化につながり、いずれにしても
不必要なオーバシュートやアンダーシュートは避ける必
要がある。

この為従来の加熱ローラ定着装置の温度制御方式には、
定着設定温度より低い温度の基準温度を設定し、発熱体
の加熱により加熱ローラが前記基準温度に至るまでは連
続給電加熱を行い、該基準温度に到達後パルス幅又はパ
ルス周波数が可変可能な通電パルス信号に切り替え、加
熱ローラの加熱温度が定着温度に近づくに連れ該通電パ
ルスのオン、オフ幅又は周波数を比例的に低減させなが
ら発熱体の給電制御を行うようにした、比例制御（ＰＷ
Ｍ）方式や周波数量ｉ　（ＦＭ変調）方式が提案されて
いるが、前述した様に、付与熱エネルギーに比して受熱
容量が小である為に、機内温度の違いによって熱定着ロ
ーラの温度上昇時間（勾配）が大きく異なり、特に前記
勾配が大きいと例え前述したような温度制御方法を採用
しても無視し得ないオーバシュートが生じ、精密な温度
制御が不可能になる。一方逆に前記勾配が小さいと、例
えば厚い用紙を挿通した場合に無視し得ないアンダーシ
ュートが生じ、定着不良の原因につながる。

かかる欠点を防止する為に、定着開始時点、言い換えれ
ば電源スイッチＯＮ時点で、熱定着ローラに付設した温
度検知手段を利用して環境温度を測定し、該温度が一定
の環境温度範囲である事を確認した後、定着動作を行う
ように構成する事も可能であるが、該検知方法では、定
着動作中における外部環境温度の変動には何等対処し得
ない。

特に前記機内温度は、定着開始時点当初に検知し得る外
部的な環境温度のみならず、定着器自体又はその周囲に
発生した各種部品の劣化や故障、具体的には排気ファン
の故障、フィルタの目詰まり、発熱体の劣化等の各種部
品の故障や劣化等によっても発生し、而もこれらは定着
動作を開始した後始めて発生又は発見し得るものである
為に、前記した定着開始時点の環境温度測定のみでは何
等検知し得す、結果として温度上昇勾配が正常範囲を超
えて温度制御を行う事になる為に、精密な温度制御が不
可能になる。

又前記各種部品の故障や劣化が発生した場合は、外部環
境温度と異なりその機内温度が時間とともに急激に上昇
又は下降したりするものである為に、結果として熱定着
ローラに熱エネルギーを付与する媒体が、発熱体の他に
複数存在する事となり、最悪の場合には温度制御が全く
不可能になる場合もある。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、外部環境温度が
正常範囲を超えている場合の他に機内の各種部品の劣化
や故障に起因して機内温度が異常に変化する場合にも、
これを確実に検知し得る異常検知方法を提供する事を目
的とする。

本発明の他の目的とする所は、被加熱体周囲の機内温度
又はその相対的変化を容易に且つ正確に把握し得る機内
温度状態検知方法を提供する事を目的とし、これにより
該検知した機内温度に対応して比例制御や周波数制御を
開始する為の基準温度を精度よく可変する事が出来、−
層ｍ密な温度制御が可能となる。

「課題を解決する為の手段」 本発明は、例えば比例制御や周波数制御方式を採る加熱
ローラ定着装置の温度制御装置においては、発熱体の通
電制御を行うパルス信号のパルス幅又はパルス周波数が
定着温度に近ずくに連れ比例的に低減する１Ｋに着目し
、言い換えれば定着温度より低い第一の温度時点におけ
る前記パルス信号のオン又はオフ周期は機内温度を加味
して変化する温度勾配に比例して増減する事に着目して
発明されたもので、 先ず比例制御方式を採る温度制御装置においては前記定
着温度（制御目標温度）より低い第一の温度に到達した
後に発生する予め定められた一又は複数個の通電制御パ
ルスのオン又オフ幅を時係数的にカウントし、又周波数
制御方式を採る温度制御装置においては、前記定着温度
（制御目標温度）より低い第一の温度に到達した後の所
定時間幅内に発生する一又は複数個の通電制御パルスの
オン又オフ幅を時係数的にカウントし、該カウント値を
予めメモリ内に記憶されている環境データと比較する事
により、外部環境温度が正常範囲を超えているか否か、
又機内の各１種部品の劣化や故障に起因して機内温度が
異常に変化しているか否か、等の異常状態を検知する事
が出来る。

この場合前記第一の温度は１発熱体の連続給電加熱から
比例制御又は周波数制御に切り替える際の前記基準温度
のみを指すのではなく、該基準温度より制御目標値の間
であれば任意に設定出来る。

即ち本発明は、前記比例制御又は周波数制御により加熱
途中における任意の地点の第一の温度を設定し、１核第
−の温度到達後よりのパルス信号のパルス幅又は周波数
を時係数的に測定するものである為に、定着開始時点当
初に検知し得る外部的な環境温度のみならず、定着動作
を開始した後始めて発生又は発見し得る、排気ファンの
故障、フィルタの目詰まり１発熱体の劣化等に起因して
発生する機内温度変動に対しても対応し得る。

尚、前記パルス信号のオン又はオフ周期が機内温度を加
味して変化する温度勾配に比例して増減するものであれ
ば、必ずしも本発明のように時係数的に捕える事なく、
前記第一の温度通過後の所定時間幅内のオン又はオフ回
数を係数的に捕えても前記と同様に機内温度の異常等の
測定が可能である。

しかしながらかかる測定法では、前記所定時間幅内に微
細なパルス幅を有するノイズ信号が発生した場合これも
誤って計数してしまい、精度誤差が生じ易い。

これに対し、本発明は、前記カウントを行うクロック周
期をノイス信号のパルス幅より大にすれば前記ノイズ信
号を誤ってカウントする１線なく、又例え小にした場合
においてもノイズ信号のパルス幅は正規の通電パルスの
パルス幅に比して極めて小である為に、これらのパルス
幅が累積してカウントされた場合にそのカウント値に占
めるノイズ誤差の割合いは極めて小である為に、実質的
に前記ノイズを無視し得る。

従って末完ｙＡは、計測すべき通電パルスの数を増やす
事により（周波数制御方式の場合は所定時間幅を長くす
る事により結果として通電パルスの数を増やす事により
）結果として前記カウント値の精度が向上し、これによ
り前記異常状態の検知のみならず、機内温度又はその相
対的変化を正確に把握し得、この結果該検知した機内温
度に対応して比例制御や周波数制御を開始する為の基準
温度を精度よく可変する事が出来、−層緻密な温度制御
が可能となる。

尚本発明は加熱ローラの温度制御装置のみに限定される
ものではなく前記比例制御方式や周波数制御方式を採用
する温度制御装置であれば汎用的ｔこ千１ｊ用１１１イ
赴である。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。ただしこの実施例に記載されている構
成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特
定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限
定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

第１図は本発明の実施例に係る加熱定着装置の回路ブロ
ック図で、その回路構成を簡単に説明すると、１は互い
に同期して回転する加圧ローラ１ｂと、ヒータ１ｃを内
包した定着ローラｌａからなる加熱加熱ローラで、定着
ローラ１ａの表面に温度検知手段２が近接配置されてい
る。

温度検知手段ａは公知のように、基準回路電圧を分圧す
る固定抵抗とサーミスタからなり、その分圧出力を定着
ローラ１ａの表面温度に対応する検知電圧としてパルス
巾変調回路３側に出力可能に構成している。

４は、定着設定温度Ｔａと該定着設定温度Ｔａより低い
基準温度ＴＯに対応する各基準電圧を設定する「しきい
個発生回路」で該基準温度ＴＯに対応する基準電圧は後
記するカウント値に対応して可変可能に構成されている
。５はクロック発生回路で該回路より発振されるクロッ
ク周期の整数倍に対応したパルス周期を有する通電制御
パルスがパルス巾変調回路３より出力される。従って前
記カウント周期は前記クロック周期と一致させるかその
整数分の１に設定するのがよく、これにより前記通電制
御パルスのオン又はオフ幅が前記カウント周期の整数倍
に対応し、前記オン又はオフ幅を時係数としてより正確
に測定し得る。

さてパルス巾変調回路３は公知のように、温度検知手段
２より出力された検知温度Ｓが前記基準温度ＴＯ以下の
場合は、前記基準温度ＴＯに至るまではＯＮ信号を連続
して制御回路Ｂ側に送信し、そして該検知温度Ｓが基準
温度↑０に到達後、定着温度Ｔａと検知温度Ｓの差に比
例してパルス幅を可変させた、言い換えれば定着温度Ｔ
ａに近づくに連れそのＯＮハルス幅を比例的に低減させ
た制御パルス信号を制御回路６側に送信させる。

制御回路６はマイクロコンピュータで構成され、前記Ｏ
Ｎ連続信号及び制御パルス信号（以下両信号を制御信号
という）に基づいて生成されるヒーターオン／オフ信号
をソリ７ドステートリレーＳＳＲに出力し、該リレーＳ
ＳＲによりヒータｌｃへ電力を供給する交流電源のオン
／オフ制御を行うとともに、所定のプログラム制御に基
づいて後記する機内温度状態検知動作を行う。

そして該制御回路Ｂには本発明を円滑に達成する上で必
要な各種機器、具体的には前記制御パルス信号のオン又
はオフパルス幅を前記カウント周期（前記したようにカ
ウント周期は制御回路６内のクロックに基づいて、クロ
ック発生回路５のクロック周期と同一かその整数分の−
に設定されている。）に基づいて時係数的にカウントす
るカウンタ１２、該カウント値と比較する為の比較デー
タを格納する為のメモリ１３及び比較器１４、及び異常
の際にアラームを発生するアラーム発生回路１５が付設
されている。尚、タイマ１１は後記周波数制御方式に使
用される。

次にかかる実施例に基づく動作手順を第２図のフローチ
ャート図、第３図のタイムチャート図に基づいて説明す
る。

先ず不図示の電源スィッチの投入によりヒータ２の給電
が開始され、基準温度↑０に至るまで該ヒータ１ｃを介
して定着ローラ１ａの連続加熱を行う。そして機内温度
に対応した温度勾配で基準温度にまで到達後所定の比例
制御が開始される訳であるが、該比例制御は前記温度勾
配を実質的に微分した係数で、定着ローラ１ａの加熱温
度が定着温度Ｔａに近づくに連れオン幅が比例的に低減
する通電制御パルスが発振される。

そして第２図のフローチャート図より明らかな如く前記
基準温度到達後に発生した最初のオン信号（立ち上がり
トリガ）が発振された時点でカウントを開始しく５ＴＥ
Ｐ　１）　、以後オフ信号（立ち下がりトリガ）が発振
されるまで前記カウントを継続する（ＳＴＥＰ　２）　
、そして検知精度を向上させる為にかかるカウントを複
数回行った後（５ＴＥＰ３）、該累積されたカウント値
を比較器１４に出力しく！３ＴＥＰ　４）　、先ずメモ
リ１３に記憶された環境上限データを比較しく５ＴＥＰ
　５）　、該データ以上であれば上限異常アラームを発
生し定着動作を中断する。（ＳＴＥＰ　８） そして前記カウント値が環境上限データ以下である場合
は、次にメモリ１３に記憶された環境上限データを比較
器１４に出力して（ＳＴＥＰ　？）該データと比較し、
該データ以下であれば下限異常アラームを発生し定着動
作を中断する（ＳＴＥＰ　８）　。

そして前記カウント値が環境下限データ以上である場合
は（ＳＴＥＰ　９）　、該カウント値を制御回路８に送
信し、制御回路Ｂ内に格納されている所定のアルゴリズ
ムに基づいて前記カウント値に基づいた基準温度を選択
しく５ＴＥＰＩＯ）、「しきい個発生回路］４の基準温
度に対応する基準電圧を可変させる（ＳＴＥＰＩＩ）　
。

以下定着動作が比例制御が再開される毎に前記動作を繰
り返す。

第４図及び第５図は周波数制御方式を採用する他の実施
例で、その検知動作を簡単に説明する。

周波数制御方式の場合はそのパルス幅が一定で、そのパ
ルス周波数が、前記温度勾配を実質的に微分した係数で
、定着ローラ１ａの加熱温度が定着温度Ｔａに近づくに
連れ比例的に低減する通電制御パルスが発振されるもの
である為に、先ずタイマ１１により所定時間幅を設定し
　そして前記基準温度到達時点でタイマ１１をスタート
させ（ＳＴＥＰ２１）以後該タイマ１１の設定時間内に
発生するオンパルス幅をオン信号（立ち上がりトリガ）
が発振される毎（５ＴＥＰ２２）に時係数的にカウント
しく５ＴＥＰ２３）　、タイムアツプまでに累積されて
カウント（５ＴＥＰ２４）されたカウント値を比較器１
４に出力しく５ＴＥＰ　４）　、以後前記と同様な動作
を行う。

尚前記周波数制御方式の場合は前記タイマ１１により設
定された時間内のパルス数を係数的にカウントしてもよ
いが、この場合はノイズ信号も誤って検知されてしまい
、正確性に欠ける。

「効果」 かかる発明によれば、定着動作中における温度勾配の変
化を通電制御パルスのオン又オフ幅（周期）の時間変数
として捕えるものである為に、定着開始時点当初に検知
し得る外部的な環境温度のみならず、定着動作を開始し
た後始めて発生又は発見し得る加熱ローラ自体又はその
周囲の各種部品の劣化や故障に起因する機内温度の変動
等にも対処し得、これにより前記温度勾配が正常範囲を
超えた場合に容易に且つ正確に異常と判断し得る為に、
精密な温度制御が回部となる。

又本発明によれば、計測すべき通電パルスの数を増やす
事により前記時間変数の検知精度が一層向上する為に、
前記異常状態の検知のみならず、機内温度又はその相対
的変化を正確に把握し得、この結果該検知した機内温度
に対応して比例制御や周波数制御を開始する為の基準温
度を精度よく可変する事が出来、−層緻密な温度制御が
可俺となる。

又本発明によれば前記計測すべき通電パルスの数を増や
す事により、検知動作中に発生したノイズ信号等を実質
的に排除して前記時間変数の検知精度が一層向上する為
に、前記異常状態の検知のみならず、機内温度又はその
相対的変化を正確に把握し得、この結果該検知した機内
温度に対応して比例制御や周波数制御を開始する為の基
準温度を精度よく可変する事が出来、−層緻密な温度制
御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る加熱定着装置の回路ブロ
ック図を示す、第２図及び第３図は比例制御方式を採用
した場合の動作手順を示し、第２図はフローチャート図
、第３図は制御信号の読込時期を示すタイムチャート図
である。第４図及び第５図は周波数制御方式を採用した
場合の動作手順を示し、第４図はフローチャート図、第
５図は制御信号の読込時期を示すタイムチャート図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）発熱体の通電制御を行うパルス信号のオン又はオフ
   パルス幅を制御目標温度に近ずくに連れ比例的に低減さ
   せながら温度制御を行う温度制御装置の機内温度状態検
   知方法において、前記制御目標温度より低い第一の温度
   に到達した後に発生する予め定められた一又は複数個の
   通電制御パルスのオン又オフ幅を時係数的にカウントし
   、該カウント値に基づいて機内温度状態を検知する事を
   特徴とする機内温度状態検知方法 ２）発熱体の通電制御を行うパルス信号の周波数を制御
   目標温度に近ずくに連れ比例的に低減させながら温度制
   御を行う温度制御装置の機内温度状態検知方法において
   、前記制御目標温度より低い第一の温度に到達した後の
   所定時間幅内に発生する一又は複数個の通電制御パルス
   のオン又オフ幅を時係数的にカウントし、該カウント値
   に基づいて機内温度状態を検知する事を特徴とする機内
   温度状態検知方法 ３）前記カウント値と機内上限又は下限温度に対応する
   環境データと比較し、機内温度又は機内温度変化が正常
   範囲を超えているか否かを判定する事を特徴とする請求
   項１）又は２）記載の機内温度状態検知方法