JPH06168036A - 温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】加熱対象物の温度を設定温度に安定的に合わせ
ておくことを可能とする。 【構成】温度センサ４による検出温度が設定温度未満で
ある場合には、比較器５の出力によりスイッチ２を連続
的にＯＮとして、電源３からヒータ１ａに供給する電力
を最大電力とする。また検出温度が設定温度以上である
場合には、比較器７の出力により、ヒータ１ａへの電力
供給を断続的とするとともにヒータ１ａへ電力供給する
時間を変化させることにより、電源３からヒータ１ａに
供給する電力を、検出温度と設定温度との差に対応し、
かつ最大電力よりも小さな所定の電力とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ローラなどの加熱対象
物の温度を所定の設定温度に制御する温度制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真記録装置などにおいては記録紙
に静電的に付着させたトナーを定着させるために、ヒー
トロールを用いた熱定着が利用されている。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
付着したトナーを加圧溶融定着させるものである。

【０００３】ヒートロールにおいては、安定的な画像を
得るためや、安全性を確保するためにはローラの温度を
常に一定に保つ必要があり、このための温度制御は熱フ
ィードバックによって行われることが多い。

【０００４】図５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が熱定着装置のローラであり、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を
介して電源３により通電加熱される。一方、４は温度セ
ンサであり、ローラ１の温度を検出し、その検出温度に
応じた電圧を比較器５に与えている。比較器５は基準電
圧発生器６が発生する基準電圧（温度センサ４が所定の
設定温度を検出しているときに出力する電圧値に等し
い）と上記検出温度に対応した電圧とを比較し、前記ス
イッチ５をＯＮ／ＯＦＦ制御する。

【０００５】かくして図６に示すように、温度センサ４
の出力電圧が基準電圧より小さい場合、すなわちローラ
１の温度が設定温度より低い場合にはスイッチ２をＯＮ
にしてヒータ１ａを通電加熱し、また温度センサ４の出
力電圧が基準電圧より大きい場合、すなわちローラ１の
温度が設定温度より高い場合にはスイッチ２をＯＦＦに
し、ヒータ１ａの通電加熱を停止する。

【０００６】ところが以上の温度制御装置であると、ロ
ーラ１の温度が設定温度を上回った時点にヒータ１ａへ
の通電を停止するため、ローラ１やヒータ１ａの熱時定
数の影響によってローラ１の温度が設定温度よりも高く
なってしまう。またローラ１の温度が設定温度を下回っ
た時点にヒータ１ａへの通電を再開するため、ヒータ１
ａの温度が上昇してローラ１が加熱されるまでに若干の
時間がかかり、ローラ１の温度が設定温度よりも低くな
ってしまう。すなわち、ローラ１の温度は設定温度の近
傍でゆらいでしまう。

【０００７】

【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、加熱対象物の温度が設定温度より低い
場合には発熱体を通電加熱し、また加熱対象物の温度が
設定温度より高い場合には発熱体の通電加熱を停止する
ようにしているので、熱時定数および温度上昇の遅延の
影響により加熱対象物の温度が設定温度の近傍でゆらい
でしまうという不具合があった。

【０００８】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、加熱対象物の
温度を設定温度に安定的に合わせておくことができる温
度制御装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに本発明は、検出温度が設定温度未満である場合に
は、例えば電源などの電源手段から例えばヒータなどの
発熱体に供給する電力を所定の最大電力とし、また前記
検出温度が前記設定温度以上である場合には、例えば前
記発熱体への電力供給を断続的とするとともに前記発熱
体へ電力供給する時間を変化させることにより、前記電
源手段から前記発熱体に供給する電力を、前記検出温度
と前記設定温度との差に対応し、かつ前記最大電力より
も小さな所定の電力とした。

【００１０】

【作用】このような手段を講じたことにより、加熱対象
物の温度が設定温度未満である場合には、発熱体に最大
電力が供給されて急激に加熱される。また加熱対象物の
温度が設定温度以上である場合には、検出温度と設定温
度との差に対応し、かつ最大電力よりも小さな所定の電
力が発熱体に供給され、安定的に加熱される。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
き説明する。図１は本実施例に係る温度制御装置を適用
して構成された熱定着装置の構成を示す図である。な
お、図５と同一部分には同一符号を付する。

【００１２】ローラ１の内部にヒータ１ａが設けられて
いる。ヒータ１ａは、スイッチ２を介して電源３により
通電加熱される。温度センサ４は、ローラ１の温度を検
出し、その検出温度に応じた電圧（以下、検出電圧と称
する）を比較器５および比較器７に与えている。

【００１３】比較器５は、基準電圧発生器６が発生する
基準電圧（温度センサ４が所定の設定温度を検出してい
るときに出力する電圧値に等しい）と上記検出電圧とを
比較し、基準電圧が検出電圧よりも高い場合に出力を
「Ｈ」レベルとする。比較器７は、三角波発生器８が発
生する三角波のレベルと検出電圧とを比較し、三角波の
レベルが検出電圧よりも大きいときに出力を「Ｈ」レベ
ルとする。

【００１４】９はＯＲゲートであり、比較器５および比
較器７の出力がそれぞれ入力されており、少なくともい
ずれか一方が「Ｈ」レベルであるときに出力を「Ｈ」レ
ベルとする。このＯＲゲート９の出力は、制御信号とし
てスイッチ２に与えられる。スイッチ２は、ＯＲゲート
９から与えられる制御信号が「Ｈ」レベルであるときに
ＯＮする。

【００１５】次に以上のように構成された温度制御装置
の動作を説明する。まず、ローラ１の加熱を開始すべく
主電源（図示せず）がＯＮされると、各部が動作を開始
する。

【００１６】このときのローラ１の温度、すなわち立ち
上げ温度が図２に示すように設定温度よりも低ければ、
温度センサ４が出力する検出電圧は基準電圧より低い。
従って、比較器５の出力が「Ｈ」レベルとなっている。
比較器５の出力が「Ｈ」レールであれば、ＯＲゲート９
の出力は比較器７の出力に拘らずに「Ｈ」レベルとなる
ので、スイッチ２がＯＮとなり、ヒータ１ａへの通電が
開始される（図２中のＴ１時点）。かくしてヒータ１ａ
が発熱してローラ１が加熱され、ローラ１の温度は図２
に示すように上昇する。

【００１７】この状態はローラ１の温度が設定温度に到
達するまで継続し、ローラ１の温度が設定温度に到達す
ると（図２中のＴ２時点）、検出電圧が基準電圧を上回
り、比較器５の出力が「Ｌ」レベルに変化する。かくし
て、ローラ１の温度が設定温度に到達するＴ２時点まで
の期間ＴＡにおいては、電源３が発生する電力が連続的
にヒータ１ａに供給される。

【００１８】さて、比較器５の出力が「Ｌ」レベルにな
ると、以降においてはＯＲゲート９の出力には比較器７
の出力が現れる。比較器７では、検出電圧のレベルに応
じたパルス幅のパルスを発生している。具体的には、比
較器７は図３（ａ）に示すような三角波のレベルと検出
電圧とを比較しているので、例えば検出電圧が図３にＡ
で示すレベルであった場合には、図３（ｂ）に示す信号
が得られ、また検出電圧が図３にＢで示すレベルであっ
た場合には、図３（ｃ）に示す信号が得られる。このよ
うに、検出電圧のレベルに応じて出力信号中のパルスの
幅が変化し、検出電圧のレベルに応じたパルス幅のパル
スが得られている。なお、三角波発生器８が発生する三
角波のレベルおよび波形は、検出電圧が設定温度に対応
するレベルであるときに、比較器７の出力に単位時間当
たり所定の割合でパルスが生じるように設定されてい
る。ここで所定の割合とは、ローラ１の温度を設定温度
に維持するのに必要なだけのエネルギをヒータ１ａに供
給し得る割合である。

【００１９】かくして、検出温度が設定温度以上とな
り、比較器５の出力が「Ｌ」レベルとなっている状態で
は、図２に示すようにスイッチ２が周期的にパルス状に
ＯＮされて、ヒータ１ａにはローラ１の温度を設定温度
に維持するのに必要なだけの電力が供給される（図２中
の期間ＴＢ）。従ってこの期間ＴＢには、ローラ１の温
度が一旦設定温度にあったのちには、ローラ１の温度が
設定温度に維持される。このとき、スイッチ２のＯＮ／
ＯＦＦは周期的に行われるので、ローラ１の温度は安定
した状態となる。

【００２０】このように比較器７の出力によりスイッチ
２が周期的にパルス状にＯＮされている時には、ローラ
１の温度は安定的に設定温度に維持されるが、何らかの
外的要因によって低下してしまう場合がある。このよう
にローラ１の温度が低下し、設定温度未満となると、検
出電圧が基準電圧を下回り、比較器５の出力が再び
「Ｈ」レベルになる（図２中のＴ３時点）。そしてこの
のちには、ローラ１の温度が再度設定温度を上回るまで
スイッチ２が連続的にＯＮとなり、ヒータ１ａに最大電
力が供給される（図２中の期間ＴＣ）。

【００２１】以上のように本実施例によれば、スイッチ
２を周期的にパルス状にＯＮすることにより、ヒータ１
ａにローラ１の温度を設定温度に維持するのに必要なだ
けの電力を供給しているので、ローラ１の温度を安定的
に設定温度に維持することができる。また本実施例で
は、ローラ１の温度が設定温度未満であるときにはスイ
ッチ２を連続的にＯＮとし、ヒータ１ａに最大電力を供
給するので、ローラ１の設定温度までの立ち上げを迅速
に行うことができる。図４は本実施例に係る熱定着装置
の変形構成例を示す図である。なお、図１と同一部分に
は同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００２２】ここでこの構成が前記構成と異なるところ
は、ＯＲゲート９に代えてセレクタ１０を設けた点であ
る。そしてこのセレクタ１０には、比較器５の出力をセ
レクト信号として入力してある。セレクタ１０は、比較
器５の出力が「Ｈ」レベルであるときには比較器５の出
力を、また比較器５の出力が「Ｌ」レベルであるときに
は比較器７の出力をそれぞれ選択出力する。かくしてこ
の構成によっても、前述したのと同様な温度制御を行う
ことができる。

【００２３】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、熱定着装置のローラ
１の温度制御を行うものとしたが、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。

【００２４】また上記実施例では、ヒータ１ａにローラ
１の温度を設定温度に維持するのに必要なだけの電力を
供給するために、スイッチ２を周期的にパルス状にＯＮ
するものとしているが、例えば電源３を可変型とし、電
源３が発生する電圧値を低下させるなどの他の方法によ
っても良い。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。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、検出温度が設定温度未
満である場合には、例えば電源などの電源手段から例え
ばヒータなどの発熱体に供給する電力を所定の最大電力
とし、また前記検出温度が前記設定温度以上である場合
には、例えば前記発熱体への電力供給を断続的とすると
ともに前記発熱体へ電力供給する時間を変化させること
により、前記電源手段から前記発熱体に供給する電力
を、前記検出温度と前記設定温度との差に対応し、かつ
前記最大電力よりも小さな所定の電力としたので、加熱
対象物の温度を設定温度に安定的に合わせておくことが
できる温度制御装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る温度制御装置を適用し
て構成された熱定着装置の構成を示す図。

【図２】図１中のローラ１の温度の推移およびヒータ１
ａへの通電状態の一例を示す図。

【図３】検出電圧のレベルに応じたパルス幅のパルスの
発生動作を説明する図。

【図４】本発明の一実施例に係る温度制御装置を適用し
て構成された熱定着装置の変形構成例を示す図。

【図５】従来技術を説明する図。

【図６】従来技術を説明する図。

【符号の説明】

１…ローラ、１ａ…ヒータ、２…スイッチ、３…電源、
４…温度センサ、５，７…比較器、６…基準電圧発生
器、８…三角波発生器、９…ＯＲゲート、１０…セレク
タ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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への電力供
   給を制御して前記加熱対象物の温度を所定の設定温度に
   制御する温度制御装置において、 前記発熱体へ電力を供給する電源手段と、 前記検出温度が前記設定温度未満である場合に、前記電
   源手段から前記発熱体に供給する電力を、所定の最大電
   力とする第１制御手段と、 前記検出温度が前記設定温度以上である場合に、前記電
   源手段から前記発熱体に供給する電力を、前記検出温度
   と前記設定温度との差に対応し、かつ前記最大電力より
   も小さな所定の電力とする第２制御手段とを具備したこ
   とを特徴とする温度制御装置。
2. 【請求項２】 第２制御手段は、発熱体への電力供給を
   断続的とし、かつ発熱体へ電力供給する時間を変化させ
   ることにより前記発熱体に供給する電力を制御すること
   を特徴とする請求項１に記載の温度制御装置。