JP2921226B2 - 定着器の温度制御装置 - Google Patents

定着器の温度制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子写真プリンタ、複写
機等の画像形成装置に係り、特にこれらの装置内に使用
される定着器の温度制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電子写真プリンタ、複写機等の画像形成
装置に使用される定着器は、例えば転写紙上に転写され
た未定着トナーを熱と圧力により転写紙に定着させる装
置であり、このような定着器は未定着トナーを安定して
転写紙に定着させることが求められる。この為定着器の
温度を常に一定温度に保持する必要があり、従来の定着
器には定着器の温度を一定に保持する為の温度制御装置
が設けられている。
【0003】このような温度制御装置として、例えば以
下のような装置が提案されている。 (イ)先ず定着器の制御目標温度を設定し、その温度に
対応する閾値のデータを予めマイクロコンピュータに記
憶しておく。その後、定着器の近傍に設けられたサーミ
スタの検出する温度(アナログデータ)をデジタルデー
タに変換し、マイクロコンピュータで上記閾値のデータ
と比較する。この比較結果から、例えばサーミスタの検
出温度が制御目標温度より低くければ直ちにヒータの通
電を行い、検出温度が制御目標温度より高ければ直ちに
ヒータへの通電を停止し、定着器を制御目標温度に保持
しようとする温度制御装置である。 (ロ)また上述の温度制御装置と同様、予め制御目標温
度を設定しておき、サーミスタの検出する温度と制御目
標温度を比較しヒータへの通電を制御する装置である
が、サーミスタの検出温度が制御目標温度より低いか、
又は高い時直ちにヒータへの通電を開始又は停止するの
ではなく、例えばタイマを設け、検出温度が制御目標温
度を越え又は制御目標温度より下降してから所定時間を
計数し、その後ヒータへの通電制御を行う温度制御装置
も提案されている。この様にタイマを設け温度制御を行
う理由は、後述するように制御目標温度付近でのチャタ
リングによる影響を除く為である。
【0004】
【従来技術の問題点】しかしながら、上記従来の定着器
の温度制御装置は以下のような問題を有している。
【0005】先ず上述の(イ)の温度制御装置では、サ
ーミスタで検出した温度に対応するアナログデータ(電
圧値)をデジタルデータに変換する際、ノイズ等が混入
し電圧値が微小に振れ(変動し)易く、その振れが上記
制御目標温度近傍で生じると定着器の検出温度が制御目
標温度を激しく上下する。この為、マイクロコンピュー
タはヒータへの通電/停止制御を激しく繰り返し、ヒー
タへの通電/停止を切り換えるスイッチにチャタリング
を発生させる。この為、ヒータへの通電制御の切り換え
に使用される例えばトライアック等のスイッチは寿命の
短いものとなる。
【0006】また、上述の(ロ)の装置では上述の様に
タイマを設ける為チャタリングは防止できるが、タイマ
ー計数中ヒータは前に設定された通電又は非通電の状態
を維持する。この為、例えば転写紙の通紙が連続し定着
器の温度が急速に低下した場合等において定着器の温度
が大きく低下する。また、逆に定着器使用の初期時等に
は通電処理が継続する為、ヒータの通電を停止した時に
は制御目標温度を大きく越えている場合がある。この
為、温度制御が直ちに追随できず、結果として所謂温度
リップルが大きくなり、定着器の性能を低下させること
になる。
【0007】
【発明の目的】本発明は上記従来の問題点に鑑み、チャ
タリングを防止してスイッチの寿命を延ばすと共に、温
度リップルが小さく定着性能の優れた定着器の温度制御
装置を提供することを目的とする。
【0008】
【発明の要点】本発明は上記目的を達成する為に、加熱
ヒータ近傍に配設された温度検知素子と、該温度検知素
子が出力する検知温度に比例したアナログ信号をデジタ
ル信号に変換するA/D変換手段と、A/D変換された
デジタル信号を前記加熱ヒータの制御目標温度に基づく
所定の基準値と比較演算して前記基準値との大小関係を
識別し、識別結果に応じて前記加熱ヒータの通電/非通
電制御信号を生成する中央処理装置とからなる定着器の
温度制御装置において、前記中央処理装置は、前記識別
処理を所定の周期毎に実行させる周期管理手段と、前記
識別処理において大と識別された回数を計数する第1の
計数手段と、前記識別処理において小と識別された回数
を計数する第2の計数手段と、前記第1計数手段の計数
値が所定値に達すると前記加熱ヒータの通電制御信号を
出力し、前記第2計数手段の計数値が所定値に達すると
前記加熱ヒータの非通電制御信号を出力する判断手段
と、前記第1計数手段又は第2計数手段のいずれか一方
が前記所定値に達すると両計数手段の計数値を初期化す
る初期化手段とを具備することを特徴とする。
【0009】
【実 施 例】以下、本発明の一実施例について図面を
参照しながら説明する。図1は本実施例の定着器の温度
制御装置の回路構成を示す図である。尚、本実施例で使
用される温度制御装置は、例えば電子写真プリンタの定
着器に使用されるものである。同図において、温度制御
回路1は電子写真プリンタ内の定着器に設けられたヒー
タH、このヒータHに接触して又は近傍に設けられ温度
検出素子としてのサーミスタTH、このサーミスタTH
で検出する温度データをデジタルデータに変換するアナ
ログ/デジタル変換器(以下A/Dコンバータという)
2、制御手段の一部及び判別手段としてのCPU3、制
御手段の一部としてのヒータ駆動回路4等で構成されて
いる。
【0010】サーミスタTHは定着器の温度を検出し、
この検出温度に応じてその抵抗値を変化させ、電源と接
地間に直列接続された抵抗Rと共に電源電圧(Vcc)を
分圧する。A/Dコンバータ2は上述のサーミスタTH
と抵抗Rにより分圧された電圧値(アナログデータ)
を、所定のビット数(例えば8ビット)を持ったデジタ
ルデータに変換しCPU3の入力ポートIへ出力する。
【0011】CPU3は入力ポートIを介して供給され
るデジタルデータと、予めCPU3内の不図示のメモリ
に記憶される制御目標温度の閾値のデータに基づいて後
述する判別処理を行う。CPU3は判別処理の結果に従
ってヒータHを通電/非通電に制御すべく出力ポートO
からハイ信号、又はロー信号を出力する。尚、CPU3
内には不図示の計数手段としての高温判定カウンタと低
温判定カウンタが配設され、上述の判別処理の際使用さ
れる。
【0012】ヒータ駆動回路4はヒータH及び交流電源
Aと共にヒータHへの通電回路を構成し、例えばCPU
3の出力ポートからハイ信号がヒータ駆動回路4へ出力
されるとヒータ駆動回路4がオンし、交流電源Aからヒ
ータHに電流が流れヒータHを加熱する構成である。ま
た、ロー信号がヒータ駆動回路4へ出力されるとヒータ
駆動回路4がオフし、交流電源AからヒータHへの電流
の供給を停止する構成である。
【0013】以上の構成の定着器の温度制御装置におい
て、以下にその動作を説明する。先ず、本実施例の定着
器の温度制御装置が適用された電子写真プリンタの駆動
を開始すべく電子写真プリンタの電源を投入すると、定
着器の温度を制御目標温度まで上昇させるベく加熱処理
が行われる。この処理は初期時、定着器の温度が低いの
でサーミスタTHの検出する温度データに従って、CP
U3からヒータ駆動回路4へハイ信号が出力され続け、
定着器が制御目標温度に達すると初期時の加熱処理は終
了する。
【0014】次に、プリント処理を開始すると定着器も
稼働し、転写紙への未定着トナーの熱定着処理を行う。
この処理を行うことにより定着器の温度は定着器に奪わ
れ定着器の温度が変動(低下)する。本実施例の温度制
御装置は定着器の温度変化を図2に示すフローチャート
に従って制御目標温度に制御するものである。
【0015】すなわち、定着器の温度をサーミスタTH
が常時検出し、前述の如くA/Dコンバータ2でデジタ
ルデータに変換して、CPU3へ出力する。CPU3は
入力ポートIに供給されているデジタルデータを所定の
タイミングで読み込み(ステップ(以下STという)
1)、制御目標温度と比較する(ST2)。この比較処
理は、A/Dコンバータ2を介して供給されたデジタル
データ(検出データ)と制御目標温度に対応する閾値デ
ータとを比較しその大小を判別する処理である。この比
較処理において、例えば検出データが閾値より大きい時
はCPU3内に設けられた高温判定カウンタを+1する
(ST3)。一方、検出データが閾値より小さい時は低
温判定カウンタを+1する(ST4)。
【0016】この処理をCPU3がA/Dコンバータ2
からデジタルデータを読み出す毎に実行し、例えば高温
判定カウンタが先に所定数(例えば10)をカウントす
ると(ST5がY)、出力ポートOからロー信号を出力
しヒータHをオフする(ST6)。また、逆に低温判定
カウンタが先に所定数(例えば10)をカウントすると
(ST7がY)、出力ポートOからハイ信号を出力しヒ
ータHをオンする(ST8)。尚、いずれか一方のカウ
ンタが所定数をカウントする(カウントアップする)
と、両カウンタとも0にリセットされる(ST9)。
【0017】次に、図3を用いて上述の処理を具体的に
説明する。同図の(a)は電子写真プリンタが駆動中で
ある一定時間にCPU3が読み込んだデジタルデータの
変化を示す。尚、同図に示す例は、ヒータHの温度が制
御目標温度より高い状態から低い状態へ移っていく場合
の例である。また、同図の(a)に示す横軸は時間の経
過を表し、縦軸は読み込んだデジタルデータ(検出デー
タ)の値を表している。また、同図に示す縦の点線はC
PU3がデジタルデータを読み込むタイミングを示し、
同図の(a)に示すA、B、C、・・・、Vは具体的な
デジタルデータの読み取りタイミングを示す。尚、本実
施例ではヒータHの制御目標温度をデジタルデータ値に
換算して100と99の間に設定している。
【0018】今、仮にタイミングCの時、同図の(b)
に示す如く低温判定カウンタと高温判定カウンタが共に
0にリセットされるものとする。次に、タイミングDで
CPU3は入力ポートに供給されているサーミスタTH
の検出データを読み込み、この時同図の(a)から検出
データは101であり、制御目標温度より検出データが
大きいので「高温」と判断し、高温判定カウンタを+1
する(ST2→ST3)。尚、この時低温判定カウンタ
は前の値(0)を維持している。CPU3は高温判定カ
ウンタが所定値(10)に達したか判断し、この時高温
判定カウンタの値は1であるので(ST5がN(ノ
ー))、このタイミングでのヒータ温度制御処理を終わ
る。
【0019】次に、CPU3は次のタイミングEで上述
と同様、サーミスタTHの検出データを読み込む。この
時の検出データは100であり、制御目標温度の閾値よ
り大きいので高温判定カウンタを+1し(ST2→ST
3)、高温判定カウンタが所定値をカウントしていない
ことを確認して処理を終わる(ST5がN)。次に、C
PU3はタイミングFで、サーミスタTHの検出データ
を読み込み、この時の検出データは99であり、制御目
標温度の閾値より小さいので低温判定カウンタを+1す
る(ST4)。その後、CPU3は低温判定カウンタが
所定値に達したか判断し(ST7)、この時低温判定カ
ウンタは1である為(ST7がN)、このタイミングで
の処理を終了する。
【0020】以後上述の処理を繰り返し、検出データが
制御目標温度の閾値より高い時高温判定カウンタを+1
し、検出データが閾値より低い時低温判定カウンタを+
1する。同図の例ではタイミングD、E、G、I、K、
Nで高温判定カウンタが+1され、タイミングF、H、
J、L、M、O〜Sで低温判定カウンタが+1される。
したがって、タイミングSで低温判定カウンタが先に所
定数(10)に達する。尚、図3の(b)に示す如く、
この時高温判定カウンタは6である。上述の様にして低
温判定カウンタがカウントアップすると、CPU3は定
着器(ヒータH)が低温であると判断し、ヒータHをオ
ンすべくヒータ駆動回路4へハイ信号を出力する(ST
8)。ヒータ駆動回路4はこのハイ信号に基づいて、ヒ
ータ駆動回路4内の例えばトライアックをオンし、交流
電源AからヒータHへ通電しヒータHを加熱する。
【0021】すなわち、従来の温度制御装置であれば図
3のF〜Oの間に検出温度データが制御目標温度を上下
するので、高温/低温の判断が短時間で切り換わり、ヒ
ータ駆動回路4のオン、オフが繰り返されるチャタリン
グ状態となる。しかし、本実施例の場合は、検出データ
が制御目標温度を上下してもカウンタが所定回計数しな
い限りCPU3から切り換え信号を出力しないので、ヒ
ータ駆動回路4は短時間にオン、オフを繰り返すことな
く、ヒータ駆動回路4の寿命を延ばすことができる。
【0022】上述の如く図3の例では低温測定カウンタ
が先に所定数に達するので、同図の(b)に示す様にC
PU3からハイ信号が出力され、ヒータ駆動回路4をオ
ンしたが、高温判定カウンタが先に所定数をカウントす
れば上述とは逆にヒータ駆動回路4へロー信号を出力
し、ヒータHの加熱を停止する(ST6)。
【0023】また、本実施例の温度制御装置は単にタイ
マを設け、制御目標温度を越え、又は制御目標温度より
下がった時点から一定時間を計数した後ヒータへの通電
制御を行うものではない。すなわち、検出データが制御
目標温度を上下した回数でヒータHへの通電制御を行う
ので、いざヒータHへ通電しようとしたところ定着器
(ヒータH)の温度が大きく低下していたり、また逆に
通電しようとしたところ定着器(ヒータH)の温度が大
きく上昇していたりすることがない。すなわち、温度リ
ップルを確実に防止できる。
【0024】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば定着器の制御目標温度付近で定着器の温度が激しく
上下したとしても、その都度ヒータへの通電を切り換え
を行うことがないので、チャタリングを防止し切り換え
手段の寿命を延ばすことができる。
【0025】また、定着器の温度が大きく低下、又は上
昇した後ヒータへの通電、又は停止が行われることがな
いので温度リップルが小さく、定着器の熱定着性能を向
上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例の定着器の温度制御装置の回路図であ
る。
【図2】一実施例の定着器の温度制御装置の動作を説明
するフローチャートである。
【図3】一実施例の定着器の温度制御装置の動作を説明
するタイムチャートである。
【符号の説明】
1 定着器の温度制御装置 2 A/Dコンバータ 3 CPU 4 ヒータ駆動回路 A 交流電源 H ヒータ TH サーミスタ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−279380(JP,A) 特開 昭63−189879(JP,A) 特開 平2−82281(JP,A) 特開 平1−297693(JP,A) 特開 平2−78687(JP,A) 実開 平1−91922(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加熱ヒータ近傍に配設された温度検知素
    子と、該温度検知素子が出力する検知温度に比例したア
    ナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換手段
    と、A/D変換されたデジタル信号を前記加熱ヒータの
    制御目標温度に基づく所定の基準値と比較演算して前記
    基準値との大小関係を識別し、識別結果に応じて前記加
    熱ヒータの通電/非通電制御信号を生成する中央処理装
    置とからなる定着器の温度制御装置において、前記中央処理装置は、前記識別処理を所定の周期毎に実
    行させる周期管理手段と、 前記識別処理において大と識別された回数を計数する第
    1の計数手段と、 前記識別処理において小と識別された回数を計数する第
    2の計数手段と、 前記第1計数手段の計数値が所定値に達すると前記加熱
    ヒータの通電制御信号を出力し、前記第2計数手段の計
    数値が所定値に達すると前記加熱ヒータの非通電制御信
    号を出力する判断手段と、 前記第1計数手段又は第2計数手段のいずれか一方が前
    記所定値に達すると両計数手段の計数値を初期化する初
    期化手段と を具備することを特徴とする定着器の温度制
    御装置。
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