JPH0473675A - 温度制御装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、加熱対象物の温度を検出し、この検出温度に
従って前記加熱対象物を加熱する発熱体を駆動制御する
温度制御装置に関する。

（従来の技術） レーザプリンタなどの電子写真記録装置において、記録
紙に転写したトナーを記録紙に定着させる定着装置の１
つにヒートロールがある。このヒートロールとは、ヒー
タなどで加熱したローラによって記録紙に付着したトナ
ーを溶融させるとともに、上記ローラに対向して記録紙
を挾持する状態で別のローラを設けて溶融したトナーを
記録紙に圧着させる。

このようなヒートロールでは、安定的な画像を得るため
や、安全性を確保するためにローラの温度を一定に保つ
必要がある。このため、ローラの温度制御を行っている
が、これは通常、熱フィードバックにより行われること
が多い。

第５図は上述のような熱定着装置に適用される従来の温
度制御装置の構成の一例を示すブロック図である。図中
、１が熱定着装置のヒートロールであり、内部にヒータ
１ａが設けられている。ヒータ１ａはスイッチ２および
ヒユーズやサーモスタットなどの温度過上昇防止器３を
介して電源４により通電加熱される。一方、温度センサ
５は、ヒートロール１の温度を検出し、その検出温度に
応じた電圧値の信号をＡ／Ｄ変換器６に与えている。Ａ
／Ｄ変換器６は入力された信号をディジタルデータに変
換し、制御部７に与える。制御部７は、入力されるディ
ジタルデータが示す検出温度が所定温度（以下、制御目
標温度と称する）より低い場合にはスイッチ２をＯＮし
てヒータ１ａを通電加熱し、また検出温度が制御目標温
度より高い場合にはスイッチ２をＯＦＦしてヒータ１ａ
の通電加熱を停止する。

ところで、以上のような温度制御装置が適用される熱定
着装置では、記録を行っていない状態においては、消費
電力低減のために熱定着装置のヒートロール１の温度を
通常よりも低い温度に制御する。すなわち、制御目標温
度として、通常動作時の動作温度とこの動作温度よりも
低い待機温度との２種類が設定され、この２種類の制御
目標温度を動作／待機の状態に応じて切換えている。

このように動作温度と待機温度との２段階での制御を行
う場合、立上げ時において従来は、待機温度を目指した
制御を行い、この後、動作指示がなされたことを持って
動作温度を目指した制御へと移行するものとなっている
。

第６図は以上のような制御を行う場合のヒートロール１
の温度変化の一例を示す図である。図中、Ａ１で示され
るのが通常の制御時における検出温度の変化である。こ
のように通常時においては、立上げ時に待機温度Ｔｓを
目指しての制御がなされ、こののち、動作指示がなされ
たとき（図中の時点イ）から動作温度Ｔｃを目指しての
制御がなされる。

このとき動作停止状態からの立上げ時においては、温度
センサ５がヒートロール１の温度上昇に追従しきれず、
その検出温度はヒートロール１の実際の温度よりも低く
なってしまう。つまり、第６図中にＢ１で示されるのが
通常の制御時におけるヒートロール１の実際の温度の変
化であり、検出温度よりも高くなっている（ヒートロー
ル１の実際の温度が最高であるときの差は第６図中のＴ
ｅ）。また、ヒートロール１やヒータ１ａの熱時定数の
影響により、ヒータ１ａの通電を停止してから暫くはヒ
ートロール１の温度が上昇し続ける、いわゆるオーバー
シュート（第６図中のＴｏ）が生じる。従って、ヒート
ロール１の実際の温度は第６図中のＴｘで示される温度
（Ｔｅ＋Ｔｏ）分待機温度Ｔｓよりも過上昇してしまう
が、これによりヒートロール１の温度が動作温度Ｔｃを
大きく上回るようなことはなく、問題はない。そして、
待機温度Ｔｓを基準とした制御を継続することにより、
ヒートロール１の実際の温度と検出温度とは徐々に収束
していき、やがて追従する。

かくして、このようにヒートロール１の実際の温度に検
出温度が追従した状態において、例えば第６図の時点イ
に動作指示がなされれば、動作温度Ｔｃまでの温度上昇
ではヒートロール１の実際の温度と検出温度との間に大
きな誤差は生じず、温度の過上昇なく制御できる。

しかし、ヒートロール１の実際の温度と検出温度とが収
束し切っていない期間、例えば第６図中の時点口に動作
指示がなされると、ヒートロール１の温度よりも低い検
出温度で制御がなされるため、ヒートロール１の温度は
第６図にＴＶで示すように非常に大きな過上昇が生じて
しまう。なお、第６図中でＡ２はこのときの検出温度の
変化を、またＢ２はヒートローラ１の実際の温度の変化
をそれぞれ示す。

このようにヒートロール１の温度が動作温度Ｔｃを上回
ると、ヒートロール１やヒータ１ａの寿命を縮めたり、
温度過上昇防止器３を誤動作させたりするおそれがある
。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように従来の温度制御装置では、立上げ時に待機
温度での制御を行っているときにおいて、まだ温度セン
サが加熱対象物の温度上昇に追従していない状態で、動
作指示がなされたときには加熱対象物の実際の温度が一
時的に過上昇してしまう。このため、加熱対象物および
発熱体の寿命を短くしてしまったり、温度過上昇防止器
を誤動作させてしまったりするという不具合があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり
、その目的とするところは、立上げ時においても温度の
過上昇を生じさせることがなく、加熱対象物の温度を最
適に制御できる温度制御装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、温度立上げ時に、温度センサなどの温度検出
手段による検出温度と第１の制御目標温度（動作温度）
よりも低い所定の予備制御温度と前記検出温度とに基づ
いてヒータ等の発熱体の通電制御を行う第１の制御手段
と、この第１の制御手段による前記発熱体の通電制御に
より前記検出温度が前記予備制御温度に至った時点から
所定時間が経過したのち、前記検出温度と前記第１の制
御目標温度とに基づいて前記発熱体の通電制御を行う第
２の制御手段と、この第２の制御手段の制御により前記
検出温度が前記第１の制御目標温度に少なくとも１度は
至ったのち、動作時および待機時のいずれであるかに応
じて、動作時であるときには前記検出温度と前記第１の
制御目標温度とに基づいた前記発熱体の通電制御、また
待機時であるときには前記検出温度と第２の制御目標温
度（待機温度）とに基づいて前記発熱体の通電制御をそ
れぞれ行う第３の制御手段とを具備して構成される。

（作　用） このような手段を講じたことにより、温度立上げ時には
、温度センサなどの温度検出手段による検出温度が前記
予備制御温度に至った時点から所定時間が経過するまで
は前記検出温度と第１の制御目標温度（動作温度）より
も低い所定の予備制御温度と前記検出温度とに基づいて
ヒータ等の発熱体の通電制御がなされる。そしてこのの
ち、前記検出温度が前記第１の制御目標温度に少なくと
も１度は至るまで、前記検出温度と前記第１の制御目標
温度とに基づいて前記発熱体の通電制御がなされる。さ
らにこののち、動作時および待機時のいずれであるかに
応じて、動作時であるときには前記検出温度と前記第１
の制御目標温度とに基づいた前記発熱体の通電制御が、
また待機時であるときには前記検出温度と第２の制御目
標温度（待機温度）とに基づいて前記発熱体の通電制御
がなされる。

従って、加熱対象物の温度は一旦動作温度まで最適に制
御された後、動作時および待機時のいずれであるかに応
じて制御する温度が第１の制御目標温度（動作温度）ま
たは第２の制御目標温度（待機温度）に切換えられる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例に係る温度制御
装置に付き説明する。

第１図は本温度制御装置を熱定着装置に適用したときの
構成を示すブロック図である。なお、第５図と同一部分
には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図中、１１はＡ／Ｄ変換器６から与えられるディジタル
データを監視して、スイッチ２の０Ｎ１０ＦＦの制御を
行う制御部である。この制御部１１は例えばマイクロコ
ンピュータを主制御回路として有するものであり、第１
制御手段１１ａ、第２制御手段１１ｂ１第３制御手段１
１ｃを有して構成されている。

次に以上のように構成された本温度制御装置の動作を制
御部１１の処理手順に従って説明する。

まず、制御部１１は外部からヒートロール１の温度立上
げ指示を受ける（例えば電源投入時）と、第２図に示す
ようにステップａにおいて、Ａ／Ｄ変換器１１の出力信
号（温度センサ５の検出信号）に基づいて検出温度Ｔｘ
を判別する。ここでの検出温度は立上げ温度である。次
にステップｂにおいて、検出温度Ｔｘに応じた予備制御
温度Ｔｗを設定する。ここで、予備制御温度Ｔｗを立上
げ温度に応じて設定するのは、立上げ温度に応じてヒー
トロール１の実際の温度と検出温度との誤差およびオー
バーシュートの量に違いが生じるためであり、予備制御
温度Ｔｗはこれらに基づいて測定などによって求められ
、予め制御部１１に設定されている。

続いて制御部１１はステップＣにおいて、スイッチ２を
ＯＮとしてヒータ１ａを通電状態とする。

これにより、ヒートロール１の温度が第４図に示すよう
に上昇する。この状態において制御部１１は第２図に示
すようにステップｄおよびステップｅにおいて、検出温
度Ｔｘが予備制御温度Ｔｗに達するのを待ち、検出温度
Ｔｘが予備制御温度Ｔｗに達すると（第４図中の時点ハ
）、制御部１１は処理をステップｅからステップｆに移
行する。ステップｆでは制御部１１は、スイッチ２をＯ
ＦＦとしてヒータ１ａへの通電を停止した後、ステップ
ｇにおいて、予備制御温度Ｗを基準温度とした一定温度
制御を行う。

第３図は一定温度制御の１１制御手順を示すフローチャ
ートである。この図に示すように一定温度制御で制御部
１はまずステップｒにおいて、Ａ／Ｄ変換器１１の出力
信号に基づいて検出温度Ｔｘを判別する。続いて制御部
１１はステップＳにおいて、ステップｒで判別した検出
温度が基準温度（ここでは予備制御温度Ｔｗ）以上であ
るか否かの判断を行い、検出温度Ｔｘが基準温度以上で
あればステップｔにおいてスイッチ２をＯＦＦとし、ま
た検出温度Ｔｘが基準温度より低くければステップＵに
おいてスイッチ２をＯＮとする。

以上のような一定温度制御の終了後、制御部１１は第２
図中のステップｈにおいて、ステップｅで検出温度Ｔｘ
が予備制御温度Ｔｗに達したと判断された時点（第４図
中の時点ハ）から所定時間１＋　　（ヒートロール１お
よびヒータ１ａの特性に応じて予め設定されている）が
経過したか否かの判断を行い、この所定時間１．が経過
するまでの間、ステップｆ乃至ステップｈの処理を繰り
返す。これにより、予備制御温度Ｔｗを基準とした一定
温度制御が繰り返し行われる。この予備制御温度Ｔｗを
基準とした一定温度制御を行っている間に徐々に温度セ
ンサ５の検出温度Ｔｘがヒートロール１の実際の温度に
追従していき、温度センサ５の検出温度の誤差が減少す
る。ここまでの処理は第１制御手段１１ａによって行わ
れる。

そして、所定時間ｔ、が経過するとく第４図中の時点二
）、制御部１１は処理をステップｈからステップｉに移
行する。制御部１１はこのステップｊでスイッチ２をＯ
ＮＬ、ヒータ１ａの通電を再開する。こののち、制御部
１１はステップｊおよびステップｋにおいて、検出温度
Ｔｘが動作温度Ｔｃに達するのを待ち、検出温度Ｔｘが
動作温度Ｔｃに達すると（第４図中の時点ホ）、処理を
ステップｋからステップｇに移行する。ステップｇでは
制御部１１は、スイッチ２をＯＦＦとしてヒータ１ａへ
の通電を停止したのち、ステップｍにおいて、今度は動
作温度Ｔｃを基準温度としての一定温度制御を第３図示
の手順により行う。

以上のような一定温度制御の終了後、制御部１１はステ
ップｎにおいて、ステップにで検出温度Ｔｘが動作温度
Ｔｃに達したと判断された時点（第４図中の時点ホ）か
ら所定時間ｔｚ　　（任意時間）が経過したか否かの判
断を行い、この所定時間ｔ２が経過するまでの間、ステ
ップｍおよびステップｎの処理を繰り返す。かくして、
熱定着装置が動作／待機のいずれの状態であるかに拘ら
ずに、−時的にヒートロール１の温度が動作温度Ｔｃに
制御される。このステップｉ乃至ステップｎの処理は第
２制御手段１１ｂによって行われる。

そして、所定時間ｔ２が経過すると（第４図中の時点へ
）、制御部１１は処理をステップｎからステップ０に移
行する。ステップ０では制御部］は、例えば動作指示フ
ラグを参照することにより、動作指示がなされているか
否かの判断を行う。ここで、動作指示がなされていなけ
れば、制御部１１は処理をステップ０からステップｐに
移行し、このステップｐにおいて待機温度Ｔｓを基準温
度とした一定温度制御を第３図示の手順にて行う。

これにより、熱定着装置は待機状態となる。また、ステ
ップ０で動作指示がなされていれば、制御部１１は処理
をステップ０からステップｑに移行し、このステップｑ
において動作温度Ｔｃを基準温度とした一定温度制御を
第３図示の手順にて行う。

これにより、熱定着装置は動作状態となる。そして制御
部１１はステップｐまたはステップｑでの一定温度制御
終了後、ステップ０移行の処理を繰り返す。このステッ
プ０乃至ステップｑの処理は第３制御手段１１ｃによっ
て行われる。

かくして本実施例によれば、熱定着装置の動作停止状態
からの立上げ時には、ヒートロール１およびヒータ１ａ
の熱時定数および温度センサ５の特性等を考慮した上で
一度動作温度Ｔｃに制御されるため、例えば立上げ直後
に動作指示がなされた場合であってもヒートロール１の
実際の温度が過上昇してしまうことがない。そしてこの
のち、動作指示がなされているか否かに応じて、動作温
度Ｔｃを基準温度とした一定温度制御または待機温度Ｔ
ｓを基準温度とした一定温度制御が行われ、動作状態ま
たは待機状態に制御され、必要な状態が得られる。

このように動作指示がどのような時点でなされようとも
ヒートロール１の実際の温度が過上昇することを防止で
き、ヒートロール１およびヒータ１ａの保護を図り得る
とともに温度過上昇防止器３の誤動作も防止できる。

なお本発明は上記実施例に限定されるものではない。例
えば上記実施例では、立上げ温度に基づいて予備制御温
度Ｔｗを変更設定するようにしているが、予備制御温度
Ｔｗは固定値としてもよい。

また上記実施例では、熱定着装置の温度制御を行う温度
制御装置を示したが、発熱温度を一定温度に制御する必
要のある発熱装置であれば本発明の温度制御装置の適用
が可能である。さらに上記実施例では、温度制御の処理
をマイクロコンピュータによりソフト的に行うものとし
ているが、ハードウェア回路にて処理してもよい。この
ほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施
が可能である。

［発明の効果］ 本発明によれば、温度立上げ時に、温度センサなどの温
度検出手段による検出温度と第１の制御目標温度（動作
温度）よりも低い所定の予備制御温度と前記検出温度と
に基づいてヒータ等の発熱体の通電制御を行う第１の制
御手段と、この第１の制御手段による前記発熱体の通電
制御により前記検出温度が前記予備制御温度に至った時
点から所定時間が経過したのち、前記検出温度と前記第
１の制御目標温度とに基づいて前記発熱体の通電制御を
行う第２の制御手段と、この第２の制御手段の制御によ
り前記検出温度が前記第１の制御目標温度に少なくとも
１度は至ったのち、動作時および待機時のいずれである
かに応じて、動作時であるときには前記検出温度と前記
第１の制御目標温度とに基づいた前記発熱体の通電制御
、また待機時であるときには前記検出温度と第２の制御
目標温度（待機温度）とに基づいて前記発熱体の通電制
御をそれぞれ行う第３の制御手段とを具備して構成した
ので、立上げ時においても温度の過上昇を生じさせるこ
とがなく、加熱対象物の温度を最適に制御できる温度制
御装置となる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例に係る温度制御装
置を説明する図であり、第１図は構成を示すブロック図
、第２図および第３図は第１図中の制御部１１の処理手
順を示すフローチャート、第４図はヒートロール１の温
度および検出温度Ｔｘの推移の一例を示す図、第５図お
よび第６図はそれぞれ従来技術を説明する図である。 １・・・ヒートロール、ｌａ・・・ヒータ、２・・・ス
イッチ、３・・・温度過上昇防止器、４・・・電源、５
・・温度センサ、６・・・Ａ／Ｄ変換器、１１・・・制
御部、１１ａ・・・第１制御手段、ｌｌｂ・・・第２制
御手段、Ｃ・・・第３制御手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 発熱体によって加熱される加熱対象物の温度を、温度検
   出手段による検出温度に基づいて、動作時には所定の第
   １の制御目標温度、また待機時には上記第１の制御目標
   温度よりも低い所定の第２の制御目標温度にそれぞれ制
   御する温度制御装置において、 温度立上げ時に、前記検出温度と前記第１の制御目標温
   度よりも低い所定の予備制御温度と前記検出温度とに基
   づいて前記発熱体の通電制御を行う第１の制御手段と、 この第１の制御手段による前記発熱体の通電制御により
   前記検出温度が前記予備制御温度に至った時点から所定
   時間が経過したのち、前記検出温度と前記第１の制御目
   標温度とに基づいて前記発熱体の通電制御を行う第２の
   制御手段と、 前記第２の制御手段の制御により前記検出温度が前記第
   １の制御目標温度に少なくとも１度は至ったのち、動作
   時および待機時のいずれであるかに応じて、動作時であ
   るときには前記検出温度と前記第１の制御目標温度とに
   基づいた前記発熱体の通電制御、また待機時であるとき
   には前記検出温度と前記第２の制御目標温度とに基づい
   て前記発熱体の通電制御をそれぞれ行う第３の制御手段
   とを具備したことを特徴とする温度制御装置。