JPH0333882A - 熱定着器の温度制御方法 - 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、複写機、プリンタその他の電子写真装置等に
用いる熱定着器の温度制御方法に係り、特にヒータの全
通電加熱により定着器を比例開始点（第１の基準温度）
まで昇温した後、前記ヒータの加熱制御を比例制御方式
に切換えてウェイト若しくは定着温度（第２の基準温度
）へ移行及びその温度維持を図るようにした熱定着器の
温度制暮方法に関する。

「従来の技術」 従来より例えばヒータが組込まれた定着ローラと加圧ロ
ーラの組み合わせからなる熱定着器は公知であり、この
種の定着器の温度制御は、一般に定着動作を行うのに必
要な基準温度（定着温度）を挟んでヒータの給電非給電
を交互に行いながら温度制御を行ういわゆる０Ｎ−ＯＦ
Ｆ制御方式と、ヒータの通電制御を行うパルス信号のパ
ルス幅又はパルス密度を前記定着温度に近づくにつれ比
例的に変化させる、いわゆる比例制御方式（実公昭５３
−５０４４２号、特公昭６１−１７５２号等）が存在す
るが、前者においては立上げ速度は早いが加熱温度勾配
が直線状である為にオーバシュートやアンダーシュート
が大きくなり、又後者の場合にはパルス信号の密度若し
くは幅制御に基づいて熱平衡を取りながら加熱制御を行
う為に、定着温度の温度維持が容易であるが立上げ速度
が遅いというデメリットを有する。

この為従来よりヒータの全通電加熱により熱定着器を比
例開始点まで立ち上げた後、比例制御により熱平衡を取
りながら定着動作に必要な定着温度への移行と維持を図
る、制御方式が採用されている。（特開昭５８−４２０
７９号他）「発明が解決しようとする課題」 さて前記熱定着器の温度制御装置においては一般にヒー
タ供給電源の節電と定着温度への移行の短時間化を図る
為に、定着動作終了の都度、前記定着温度からウェイト
温度まで低下させた状態で温度制御を図っているが、か
かる構成を取る装置にあっては、前記比例開始点をウェ
イト温度以下に設定しなければ、言い換えればウェイト
温度を前記比例開始点より上方の比例制御温度域に位置
させなければ、精度よいウェイト温度のコントロールが
不可能になる。

しかしながら前記比例開始点をウェイト温度以下に設定
する事は定着動作を行う際には、比例開始点より定着温
度までの比例制御幅が無用に大になり、結果として昇温
速度が遅くなる為にその分プリント速度の低下につなが
り、特に近年のように前記定着器を用いたプリンタをＯ
Ａ端末の一部として使用する場合は、前記プリント速度
低下は全体システムの効率化を図る上で大きなネックと
なっていた。

さて前記したようにプリント速度の高速化が進むに連れ
プリント（定着）動作時の時間当たりの奪熱熱量が必然
的に大になり、この為ウェイト時との間で奪熱量に大き
な差異があるにも拘らず。

熱源との間で熱平衡を取るクツション的役目をする定着
ローラ自体の蓄積熱容量が装置全体の小型化に対応させ
て大幅に低下している為に、前記したパルス密度等を単
に比例的に変化させる比例制御手段のみでは必ずしも精
度よい温度制御を行う事が困難になってきている。

そこで本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑み定着時若
しくはウェイト時のいずれの場合でも速やかに所定の目
標温度まで昇温可能な、熱定着器の温度制御方法を提供
する事を目的とする。

又本発明の他の目的とする所は、ヒータを内蔵する定着
器の小型化を図り、その蓄積熱容量が相対的に低下した
場合においても奪熱量に大きな差異がある定着動作時と
ウェイト動作時の温度制御を精度よく行う事の出来る熱
定着器の温度制御方法を提供する事を目的とする。

「課題を解決する為の手段」 本発明の基本思想はウェイト状態と定着状態を一連のも
のとして捕える事なく全く別個の制御状態として捕える
事により温度制御の高精度化を図りつつ、そのハード構
成たる制御回路側では前記両制御状態の変更によっても
共通の動作をなすように構成し、これにより構成及び制
御動作の煩雑化を避けた点を特徴とするものである。

即ち請求項１）に記載した発明においては、単一の比例
開始点を設けるのではなく、制御目標温度（ウェイト温
度Ｔａｌ及び定着温度Ｔａ２　）と同様にウェイト時と
定着動作時に夫々における比例開始設定温度Ｔｓｌ、Ｔ
ｓ２を用意しておき、前記熱定着器の動作状態の変更に
対応させて、その制御目標温度とともに、前記比例開始
点の設定温度の切り替えを行う点を第１の特徴とする。

そして第２の特徴とする所は、前記夫々の基準温度を下
記の関係を満足するように温度設定した事にある。

Ｔｓｌ　＜Ｔａｌ　＜Ｔａ２　＜Ｔａ２「作用」 かかる技術手段によれば、前記各動作状態毎に立ち上げ
動作を行う上で最も好ましい比例開始設定温度Ｔｓｌ　
Ｔａ２を設定した為に、各制御目標温度Ｔａｌ　、　Ｔ
ａ２への移行が速やかに且つ精度よく行えるとともに、 特に定着動作時における比例開始点をウェイト温度以上
に設定した為に、ウェイト温度から定着温度の移行が常
に全通電加熱を行った後比例制御方式を取る事になる為
に、前記定着温度Ｔａ２への移行が一層速やかに行う事
が出来、プリンタの高速化に円滑に対応出来る。

更に本発明は、プリント（定着）動作時とウェイト時と
の間における奪熱量に大きな差異があるのに着目して、
熱量を供給する側においてもその変調を行う基準設定電
圧を異ならせた点を第２及び第３発明として提示してい
る。

けだし請求項２）においてはパルス密度制御を行う制御
方法において、前記熱定着器の動作状態の変更に対応さ
せて、前記パルス密度信号の周波数変調を行う周波数変
調回路の基準周波数設定電圧を変更する事を特徴とする
ものであり、一方請求項３）においてはパルス幅制御を
行う制御方法において前記比例開始点に対応する基準電
圧を充電電位とする時定数回路を用いて、ヒータの通電
制御を行うパルス信号の幅変調を行う事を特徴とするも
のである。

これにより各動作状態に対応した奪熱量と供給熱量側で
夫々熱バランスを取り、定着器の蓄積熱容量が低下した
装置においても円滑に精度よく温度制御が可能になる。

尚、前記周波数変調手段とパルス幅変調回路は、夫々単
独で使用してもよ〈又後記実施例に示すように組み合わ
せて使用する事も可能である。

「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熱定着器の温度制御回路
を示す概略ブロック図で、その構成を簡単に説明すると
、ｌＯは互いに同期して回転する加圧ローラと定着ロー
ラからなる熱定着器（いずれも不図示）に内蔵されたヒ
ータで、熱定着器の表面温度を検知する温度検知手段ｌ
がその表面に近接配置されている。

温度検知手段ｌは、基準回路電圧を分圧する固定抵抗Ｒ
１とサーミスタＳｔからなり、その分圧出力を熱定着器
の検知温度Ｔに対応する検知電圧Ｖｌとして周波数変調
回路３　（パルス位置設定手段、以下ＶＣＯという）と
パルス幅変調回路５　（以下ＰＷＭという）に出力可能
に構成している。

２は制御目標温度に対応する基準電圧を設定する回路で
、分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３に比例した基準電圧Ｖａｔ、Ｖａ
２をＶＣＯ３に出力可能に構成するとともに、前記両分
圧抵抗Ｒ２、Ｒ３間に、抵抗Ｒ４とトランジスタＴｒｉ
からなる切換回路９を接続し、ＣＰＵ７からの切換信号
に基づき分圧抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４間が並列接続される為
に分圧比が変更、言い換えればＶＣＯ３に出力される基
準電圧Ｖａｔ、Ｖａ２がウェイト時とプリント時の制御
目標温度↑ａｔ、Ｔａ２　　（例えば１８５．２００℃
）に対応させて変更可能に構成されている。

ＶＣＯ３はＰＷＭ５に出力されるパルス密度信号Ｐマの
周波数変調を行う回路で、前記温度検知手段ｌの検知温
度Ｔに対応する検知電圧ｖｌと制御目標温度Ｔａｌ、Ｔ
ａ２　　（以下ウェイト時とプリント時の両者の価を示
すときはＴａ又はＶａのように記述する）に対応する基
準電圧Ｖａを夫々入力し、その差電圧に基づいて前記パ
ルス密度信号ｐマのパルス間隔が急激に変化するように
構成されている。

即ちプリント動作時とウェイト時においては奪熱エネル
ギーが大幅に異なる為に、各動作時における制御目標温
度Ｔａに対応させて、プリント動作時においては前記差
電圧に基づいてＩＨｚを基準周波数として、ウェイト時
においては０．４　Ｈｚの各基準周波数のパルス密度信
号Ｐマが出力されるように構成するとともに、前記検知
温度↑が制御目標温度Ｔａより低下した場合には飽和周
波数の限度範囲において前記周波数が急激に増加し、一
方前記検知温度Ｔが制御目標温度Ｔａより上昇した場合
には前記周波数が急激に低下するように設定する。

尚、ＶＣＯ３は検知温度↑が比例開始点〒Ｓ以下の場合
には前記差電圧と無関係に一定の飽和電圧が入力される
ように構成している。

４はヒータ１０の全通電加熱から比例制御に切り替える
為の比例開始点Ｔｓに対応する基準電圧Ｖｓを設定する
回路で、その基準電圧Ｖｓを抵抗Ｒ５及びコンデンサＣ
からなる時定数回路１２を介してＰＷＭ５に出力可能に
構成するとともに、前記両分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３間に、抵
抗Ｒ４とトランジスタＴｒｉからなる切換回路９を接続
し、ＣＰＵ７からの切換信号に基づき前記分圧比が変更
され、比例開始点〒Ｓ言い換えればウェイト待とプリン
ト時のパルス幅変調開始点（例えば１６５，１８０℃）
を制御目標温度Ｔａ（１８５，２００℃）に対応させて
切換可能に構成されている。

又１分圧比が変更される事はコンデンサＣの充電電位Ｖ
ｓも併せて変更される事になる。

ＰＷＭ５はＶＣＯ３からパルス密度信号Ｐマをトリガ入
力にし、比例開始点Ｔｓに対応するコンデンサＣの充電
電位Ｖｇをスレッショルド入力に入力し、温度検知手段
ｌからの検知電圧Ｖｌをスレッショルドコントロール入
力に夫々入力する事により、充電電位Ｖｓ＞検知電圧ｖ
ｌの時、言い換えれば比例開始点Ｔｓより検知温度Ｔが
高い場合は前記トリガ入力に入力されたパルス密度信号
Ｐマの立下がり時点でコンデンサＣを放電−再充電し、
放電電圧カーブを検知電圧Ｖｌが横切って形成されるパ
ルス時間に対応する制御用変調パルス信号ＰｗをＣＰＵ
７に出力する事が出来る。

即ち、比例開始点に対応する基準電圧を充電電位Ｖｓと
する時定数回路１２の放−充電力−ブを検知電圧ｖｌで
横切る事により前記検知電圧と基準電圧の差信号に基づ
いて逆相関のパルス幅を有する変調パルス信号を得る事
が出来、この場合において制御目標値の設定を放−充電
力−ブの肩の部分に制御目標値が位置するように時定数
を設定すると飽和域に近い部分で検知電圧が横切る事に
なる為に時定数の誤差に対して有効に作用し、出力され
るパルス巾誤差は極めて小さく設定出来る。

−力比例開始点Ｔｓより検知温度〒が低い場合はスレッ
ショルド入力≦コントロールとなる為に出力レベルは旧
となり検知温度Ｔが比例開始点Ｔｓに達するまで全通電
状態を雌持する事が出来る。

６はソリッドステートリレーＳＳＲでＣＰＵ　７から前
記変調パルス信号Ｐｗに対応する通電信号を入力し１通
電信号が到来した時点で内蔵するゼロクロス回路に同期
して出力側を導通し、ＰＷＭ５よりの制御用パルス信号
のパルス幅に対応した交流電力をヒータｌＯに付与する
。

７は前記各種制御を行うＣＰＵで例えばウェイト／プリ
ントの各動作切り替え毎に切換回路８．９に所定の切換
信号Ｗを送出する。

１１はプリント指令後つェイト動作時の制御目標温度Ｔ
ａｌ　　（１８５℃）からプリント動作時の制御目標温
度Ｔａ２　　（２００℃）に移行するまでの間給紙を停
止１−するタイマーである。

次にかかる定着器の温度制御動作を第２図及び第３図に
基づいて説明する。

先ず電源を投入すると制御回路内を初期化して丘つ各種
部品に異常がないかどうかチエツクした後（ＳＴＥＰＩ
　）プリント可能かどうか判断し、そしてプリント指令
がない場合はＣＰＵ７からの切換信号ＷとしてＬｏ倍信
号各切換回路８．９に送出して、ウェイト動作時の比例
開始点Ｔｓｌ（１８５℃）と制御目標温度Ｔｅｌ　　（
１８５℃）に対応する基準電圧Ｖａｔに設定した後（Ｓ
ＴＥＰ２　）温度制御動作に入る。

温度制御動作（ＳＴＥＰＩＯ）は、先ずウェイト動作移
行当初は、検知温度Ｔは比例開始点Ｔ＋１（１６５℃）
以下である為に、ＶＣＯ３よりのパルス密度信号ｐマと
無関係にＰＷＭ５の出力レベルははその温度変化状態を
示す分布図、第２図（ａ）（ｂ）はその動作手順を示す
フローチャート図である。第４図は他の実施例にかかる
温度制御回路を示す概略ブロック図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ヒータの全通電加熱により定着器を第１の基準温度
   まで昇温させた後、前記ヒータの加熱制御を比例制御方
   式に切換えて第２の基準温度へ移行及びその温度維持を
   図るようにした熱定着器の温度制御方法において、ウェ
   イト状態から定着状態へ又定着状態からウェイト状態へ
   と前記熱定着器の動作状態の変更に対応させて、前記第
   ２の基準温度とともに第１の基準温度の設定温度の切り
   替えを行うとともに、前記夫々の基準温度が下記の関係
   を満足するように温度設定した事を特徴とする熱定着器
   の温度制御方法 Ｔｓ１＜Ｔａ１＜Ｔｓ２＜Ｔａ２ Ｔｓ１：ウエイト時における第１の基準温度Ｔａ１：ウ
   エイト時における第２の基準温度Ｔｓ２：定着動作時に
   おける第１の基準温度Ｔａ２：定着動作時における第２
   の基準温度２）熱定着器の検知温度に対応させて周波数
   変調させたパルス密度信号に基づいて前記ヒータの通電
   制御を行う請求項１）記載の温度制御方法において、前
   記熱定着器の動作状態の変更に対応させて、前記パルス
   密度信号の周波数変調を行う周波数変調回路の基準周波
   数設定電圧を変更する事を特徴とする温度制御方法 ３）前記第１の基準温度に対応する基準電圧を充電電位
   とする時定数回路を用いて、ヒータの通電制御を行うパ
   ルス信号の幅変調を行う事を特徴とする請求項１）記載
   の温度制御方法