JP2001109317A - 定着ヒータ制御装置 - Google Patents

定着ヒータ制御装置

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JP2001109317A
JP2001109317A JP28504799A JP28504799A JP2001109317A JP 2001109317 A JP2001109317 A JP 2001109317A JP 28504799 A JP28504799 A JP 28504799A JP 28504799 A JP28504799 A JP 28504799A JP 2001109317 A JP2001109317 A JP 2001109317A
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JP
Japan
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control
heater
fixing
power supply
time
Prior art date
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Application number
JP28504799A
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English (en)
Inventor
Akihiro Misawa
晃浩 三澤
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 通電電流の急激な立ち上がりが抑制され、待
機時に発熱ヒータへの通電を停止し、通電電流の急激な
立ち上がりを無くして、発熱ヒータへの通電電流の変化
の発生を無くすことができ、待機時に低周波の妨害であ
る電圧変動の値を悪化させることがない定着ヒータ制御
装置を提供する。 【解決手段】 定着ヒータ制御装置であって、発熱ヒー
タでトナーの定着を行う画像形成装置の定着ヒータ制御
装置であって、コピー時は、1秒間のオンカウント値の
演算によるPID制御を実行し、待機時には、設定され
ている発熱ヒータの下限及び上限の温度において通電の
オン/オフを制御するヒステリス制御によって発熱ヒー
タへの通電制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の画
像形成装置の定着装置における転写紙上のトナー像を定
着するための定着ローラへの通電を制御する定着ヒータ
制御装置に関し、特に、PID制御及びヒステリス制御
による通電制御を行う定着ヒータ制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来定着ヒータ制御装置を備えた定着装
置においては、発熱ヒータを内部に備える定着ローラ及
び加圧ローラによって転写紙上のトナー像の定着を行っ
ている。この定着ローラは、内部の発熱ヒータに対する
通電のオン/オフ制御によって所定の定着温度を保持す
るようにしている。
【0003】このような定着ヒータ制御装置としては、
例えば特開平7−219386号公報に開示されたよう
なものを含めて多種のものが知られており、これは発熱
ローラの表面温度の検出に基づいて、複数の発熱体に対
して選択的に電力供給を行い、又は、停止を制御してい
るものである。またトライアックを用いて発熱ローラに
対する電源の通電をオン/オフ制御する装置も周知であ
る。
【0004】このような定着ヒータ制御装置として、P
ID制御及びヒステリス制御が用いられている。PID
制御は、次式1によるPID演算を1秒毎に行うもので
ある。この1秒間のオン時間(オンカウント値)を算出
する。例えば、電源の周波数が50Hz時の1カウントは40
msecである。
【0005】
【数1】 1秒間のオンカウント値=KP×(Buff1−Buff0)+KDM ×(2×Buff1−Buff0−Buff2)/KDD +KIM×(Target−Buff0)/KID KP:PID演算の比例定数 KIM:PID演算の積分定数分子 KID:PID演算の積分定数分母 KDM:PID演算の微分定数分子 KDD:PID演算の微分定数分母 Buff0:今回の定着ヒータ温度 Buff1:前回の定着ヒータ温度 Buff2:前々回の定着ヒータ温度 Target:目標定着温度
【0006】また、ヒステリス制御は、発熱ヒータの上
限温度及び下限温度が設定されている場合に、発熱ヒー
タの温度が上限値に達した際に発熱ヒータへの通電をオ
フに制御し、下限値になった際に発熱ヒータへの通電を
オンにしている。
【0007】ところでヒータ制御装置において、このよ
うなPID制御、ヒステリス制御を行うに際しては、コ
ピー時がPID制御の場合、待機時も一般的にPID制
御によって発熱ヒータに対する通電制御を行っている
が、このPID制御では、一定時間内(例えば、1秒
間)で前記した数1のPID演算式によって算出された
発熱ヒータのオン制御時間が、例えば、0.5秒の場合
に、この1秒間内の0.5秒間に発熱ヒータへの通電が制
御される。
【0008】しかしながらPID制御では、一定時間
(例えば、1秒間)内に発熱ヒータへの通電のオン/オ
フ制御が多数回周期的に繰り返される。したがって、比
較的大きな通電電流の通電・非通電が多数回変化し、供
給される電圧が変化し、この電圧の変化が電源に対する
低周波の妨害である電圧変動となってしまうということ
がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】この低周波の妨害であ
る電圧変動は、特に画像形成装置において大電流を熱ヒ
ータに通電・非通電する際に発生し、電源での電圧変動
の値を悪化させてしまう。このため電源を共通で使用す
る他の装置に悪影響を与える場合がある。また、電圧変
動の値は、規格として制定されている場合があり、この
規格を容易に満足させる意味からもPID制御及びヒス
テリス制御に伴う電圧変動の値は小さい程好ましい。
【0010】本発明は、このような従来の定着ヒータ制
御装置のもつ問題を解消し、装置の待機時に電源から発
熱ヒータへの通電電流の変化の発生回数を低減できると
ともに、通電電流の急激な立ち上がりが抑制され、待機
時に発熱ヒータへの通電を停止し、通電電流の急激な立
ち上がりを無くして、発熱ヒータへの通電電流の変化の
発生を無くすことが可能になり、電源に対する低周波の
妨害である電圧変動の値を悪化させることがない定着ヒ
ータ制御装置の提供を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、前記の
ような目的を達成するために、発熱ヒータでトナーの定
着を行う画像形成装置の定着ヒータ制御装置において、
請求項1に記載の発明はコピー時はPID制御を実行
し、待機時にはヒステリス制御によって発熱ヒータへの
通電制御を行うことを特徴とするものである。
【0012】このような構成の定着ヒータ制御装置は、
コピー時にPID制御を実行し、かつ、待機時にヒステ
リス制御を実行するように発熱ヒータへの通電制御を変
更し、この結果、待機時に電源から発熱ヒータへの通電
電流の変化の発生回数を低減できるようになり、電源に
対する低周波の妨害である電圧変動を小さくすることが
できる。
【0013】請求項2記載の発明は、コピー時の発熱ヒ
ータへの通電において、ソフトオン/オフ制御を行い、
待機時の発熱ヒータへの通電ではソフトオン制御のみを
実行することを特徴とするものである。
【0014】このような構成の定着ヒータ制御装置は、
待機時のソフトオフ制御を行わずに、このソフトオフ制
御を実行していた時間をソフトオン制御の時間に加え
て、そのソフトオン制御のみを実行している。したがっ
て、通電電流の急激な立ち上がりを抑制できるようにな
り、電源に対する低周波の妨害である電圧変動を小さく
することができる。
【0015】請求項3記載の発明は、コピー時の発熱ヒ
ータへの通電では、ソフトオン/オフ制御を行い、待機
時の発熱ヒータへの通電ではソフトオン制御のみを行う
ことを特徴とするものである。
【0016】このような構成の定着ヒータ制御装置は、
待機時に発熱ヒータへの通電を停止している。この結
果、通電電流の急激な立ち上がりが無くなり、発熱ヒー
タへの通電電流の変化が発生しなくなり、電源に対する
低周波の妨害である電圧変動を小さくすることができ
る。
【0017】
【発明の実施の形態】図面に示す本発明の実施の形態に
ついて説明する。図1に示す実施の形態は、図示を省略
した転写紙上のトナー像を定着するための加熱ローラ1
を有し、この加熱ローラ1内に発熱ヒータ2が配置さ
れ、この発熱ヒータ2の一端がトライアック3の一端に
接続され、このトライアック3の制御端子にオン/オフ
制御信号を出力するドライバ4の出力側が接続され、ド
ライバ4の入力側がCPU5に接続され、このCPU5
に加熱ローラ1の外側温度を測定するサーミスタ6が接
続され、発熱ヒータ2の他端には電源7が接続されてい
る。
【0018】この実施形態では、そしてドライバ4の入
力側が接続されているCPU5は、図示しない操作部な
どから待機時を示す信号又はコピー時を示す信号を認識
するとともに、サーミスタ6で測定した加熱ローラ1の
温度により、温度判定を行ってトライアック3へのオン
/オフ制御信号を出力するようになっている。
【0019】つぎに前記のようなこの実施形態におい
て、請求項1に記載の発明に対応する第1実施形態にお
ける作動を説明する。図2は第1実施形態におけるPI
D制御でのオン/オフ回数を示し、PID制御で制御周
期T時間が3回繰り返した際に発生する発熱ヒータ2へ
の通電のオン・オフ回数を示している。図3はヒステリ
ス制御時の発熱ヒータ2のオン/オフのタイミングを示
している。
【0020】CPU5は、コピー時に前記した数1によ
る1秒間のオンカウント値を求めるPID演算に基づい
たPID制御を実行している。また、CPU5は、待機
時はヒステリス制御を実行する。このコピー時は図2に
示すように、制御周期T時間ごとにサーミスタ6の抵抗
値変化から、加熱ローラ1の外側の温度を検出して、加
熱ローラ1が所定の定着温度に設定されるように、PI
D制御によって次の制御周期T時間の発熱ヒータ2への
通電時間を決定する。このPID制御では、CPU5が
トライアック3へのオン/オフ制御信号をドライバ4を
通じて出力して、加熱ローラ1の発熱ヒータ2に電源7
から通電する制御を行う。
【0021】待機時には、PID制御からヒステリシス
制御に変更し、このために図2に示すような周期的な発
熱ヒータ2のオン/オフ回数が減少して、電源7に対す
る低周波の妨害である電圧変動を小さくすることができ
る。図3にヒステリシス制御時の発熱ヒータ2のオン/
オフタイミングの概要を示している。
【0022】つぎに請求項2に記載の発明に対応する第
2実施形態における作動を説明する。図4は発熱ヒータ
2への通電時における急な通電電流の立ち上がり及び立
ち下がりに対する一般的なソフトオン/オフ制御を説明
するための図面であり、図5は、この第2実施形態に対
応する通電電流の立ち上がり及び立ち下がりに対するソ
フトオン/オフ制御を説明するための図面である。
【0023】図4に示す区間Aでは、発熱ヒータ2の通
電時は通電停止状態から通電状態となる。したがって、
大きい突入電流が発生する。区間Aでは、この大きな突
入電流が順次減少するようにソフトオン制御を実行す
る。この場合のソフトオン制御では、トライアック3へ
のソフトオンとなるオン制御信号をドライバ4を通じて
出力して、発熱ヒータ2への電源7からソフトオン制
御、すなわち突入電流が順次減少するように通電を制御
する。
【0024】図4に示す区間Aにおけるソフトオン制御
の後は、区間Bに示すように加熱ローラ1の発熱ヒータ
2への通電電流が、比較的一定化している安定状態とな
る。この区間Bの通電電流安定状態から、発熱ヒータ2
への通電停止が行われる。この制御では、CPU5がト
ライアック3へオフ制御信号をドライバ4を通じて出力
して、発熱ヒータ2に電源7からの通電を停止する。
【0025】通電停止時は、発熱ヒータ2が十分に温ま
っている区間Bに示す電流安定状態からの通電停止であ
るため、発熱ヒータ2の点灯時よりも通電電流の急激な
変化が少ない。この通電停止時の通電電流は、CPU5
によるソフトオフ制御によって図4の区間Cに示すよう
に、その通電電流が順次減少する。この場合のソフトオ
フ制御では、CPU5がトライアック3へソフトオフと
なる制御信号をドライバ4を通じて出力して、発熱ヒー
タ2に電源7からソフトオフとなる通電制御を行う。
【0026】このような一般的なソフトオン/オフ制御
に対して、この第2実施形態では、図5に示す区間Bの
通電電流の安定状態の後でのソフトオフ制御を行わな
い。すなわち、発熱ヒータ2の定められた通電停止時間
内では、この後で説明する区間Aでのソフトオン制御及
び区間Bにおける発熱ヒータ2の通電電流安定状態のみ
の制御を実行する。
【0027】この区間Aにおけるソフトオン制御では、
通電電流が急激かつ大きい発熱ヒータ2の通電時にソフ
トオン制御の時間を長くする。例えば、図4、図5に示
す区間Bの通電電流の安定状態が同一時間とすると、図
5に示す区間Aのソフトオン制御は、図4に示す区間A
のソフトオン制御時間と区間Cに示すソフトオフ制御時
間とを加算した長い時間に設定されることになる。
【0028】このようにして、この第2実施形態では、
電源7から発熱ヒータ2への通電電流の急激な立ち上が
りが抑制される。したがって、電源7に対する低周波の
妨害である電圧変動を小さくすることができる。
【0029】つぎに請求項3に記載の発明に対応する第
3実施形態における作動を説明する。電源7に対する低
周波の妨害である電圧変動は、特に定着装置において大
電流を発熱ヒータ2に通電し、また通電停止する際に発
生する。そこで、この第3実施形態では、待機時に発熱
ヒータ2への通電を停止する。この場合の通電停止制御
では、CPU5がトライアック3にオフ制御信号をドラ
イバ4を通じて出力して、発熱ヒータ2に電源7からの
通電を停止する。
【0030】このように、第3実施形態では、待機時に
発熱ヒータ2への通電を停止しているため、通電電流の
急激な立ち上がりが無くなって、発熱ヒータ2への通電
電流の周期的な変化の発生がなくなり、電源7に対する
低周波の妨害である電圧変動を小さくすることができ
る。
【0031】
【発明の効果】本発明は前記のようであって、請求項1
に記載の発明は、コピー時はPID制御を実行し、待機
時にはヒステリス制御によって発熱ヒータへの通電制御
を行うので、待機時の電源に対する低周波の妨害である
電圧変動を小さくすることができるという効果がある。
【0032】請求項2に記載の発明は、待機時のソフト
オフ制御を行わずに、このソフトオフ制御を実行してい
た時間をソフトオン制御で使うことにより、待機時の電
源に対する低周波の妨害である電圧変動を小さくするこ
とができるという効果がある。
【0033】請求項3に記載の発明は、待機時に発熱ヒ
ータへの通電を停止することにより、待機時の電源に対
する低周波の妨害である電圧変動を小さくすることがで
きるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の定着ヒータ制御装置の実施形態におけ
る構成を示す回路図である。
【図2】実施形態においてPID制御における通電のオ
ン/オフ回数を示す図である。
【図3】実施形態においてヒステリシス制御におけるオ
ン/オフタイミングを説明するための図である。
【図4】実施形態においてソフトオン/オフ制御を説明
するための図である。
【図5】実施形態における他のソフトオン/オフ制御を
説明するための図である。
【符号の説明】
1 加熱ローラ 2 発熱ヒータ 3 トライアック 4 ドライバ 5 CPU 6 サーミスタ 7 電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H033 AA24 AA41 BA30 CA04 CA05 CA07 CA23 CA30 CA32 CA45 CA46 CA48 3K058 AA29 AA30 AA46 AA53 BA18 CA12 CA22 CA61 CA91 CB03 CB09 CB14 CB22 CB29 CD01 CE12 DA01 5H323 AA36 BB09 BB20 CA08 CB02 DA01 DB04 FF01 HH02 KK05 LL01 LL02 LL09 LL18 LL19 LL20 MM02 MM09 NN06

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発熱ヒータにてトナーの定着を行う定着
    装置の定着ヒータ制御装置において、コピー時はPID
    制御を実行し、待機時にはヒステリス制御によって発熱
    ヒータに通電することを特徴とする定着ヒータ制御装
    置。
  2. 【請求項2】 コピー時の発熱ヒータへの通電では、ソ
    フトオン/オフ制御を行い、待機時の発熱ヒータへの通
    電ではソフトオン制御のみを行うことを特徴とする請求
    項1に記載の定着ヒータ制御装置。
  3. 【請求項3】 発熱ヒータにてトナーの定着を行う定着
    装置の定着ヒータ制御装置において、コピー時はPID
    制御又はヒステリス制御等を実行し、待機時に発熱ヒー
    タへの通電を停止することを特徴とする定着ヒータ制御
    装置。
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