JP3121110B2 - 定着装置 - Google Patents

定着装置

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JP3121110B2
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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、トナー画像を、記録材
上に加熱定着させる定着装置に関するもので、特に板状
のヒータを加熱に用いるものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来定着装置としては、所定温度への立
上がり時間が短く、低消費電力である為、板状の低熱容
量加熱体と、これに圧接しつつ搬送される厚さ40μm
程度の薄膜耐熱エンドレスフィルムを介して、未定着ト
ナー画像が形成された記録材を、加圧体により該加熱体
に圧接して加熱定着させるフィルム定着方式が知られて
いる。このような定着方式の制御方法として、温度検出
手段としてサーミスタを該加熱体に当接させ、サーミス
タ出力により、所定の温度になる様制御していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では i)サーミスタが必要でありコスト高となる、 ii) サーミスタの応答遅れを少なくする為、サーミスタ
をヒータに接着する等組立てに手間がかかりコスト高と
なる、 などの欠点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、板状
基板上に発熱抵抗体を有するヒータと 前記ヒータの抵
抗値が設定値を維持するように商用電源から前記ヒータ
への通電を制御する通電制御手段と を有する定着装置
において 定電流回路と 商用電源から前記ヒータへ電
力を供給する第1の状態と商用電源から前記ヒータへの
電力供給を遮断し前記定電流回路から前記ヒータへ定電
流を供給する第2の状態とに切り替えるスイッチと、を
有し 前記通電制御手段は、所定周期毎に前記スイッチ
を第2の状態にして前記ヒータの抵抗値を検出し、この
検出抵抗値に応じて前記スイッチを第1の状態又は第2
の状態に制御することを特徴とする。 この構成では、第
2の状態へのスイッチの切り替えでヒータの抵抗値を検
出するようにしているため、ヒータの抵抗値を検出する
ための抵抗を設けなくて済むので、ヒータ抵抗値検出抵
抗の発熱による装置のダメージをなくすことができる。
【0005】
【実施例】図2は本発明に適用できるヒータの図であ
る。ヒータ1は、アルミナ基板2上に抵抗材料3を塗工
してある。抵抗材料は銀パラジウム+酸化ルテニウム等
の材料から成り、その抵抗値は0.03〜0.06程度
の温度係数で変化する。従ってこの抵抗値をモニタする
ことにより温度を検出することができる。又、ヒータ1
の両端に電圧をかけ通電することにより発熱する。
【0006】図3は定着装置の断面図である。1は前述
のヒータであり抵抗材料3を塗工してある面が下となっ
ている。ヒータ1は装置に固定支持され適当な温度に通
電制御されている。ヒータ1に当接して図中矢印方向に
定着フィルム18は移動する。この定着フィルム18の
一例として厚み20μmの耐熱フィルム例えばポリイミ
ド、ポリエーテルイミド、PES、PFAに少なくとも
画像当接面側にPTFE、PAF等のフッ素樹脂に導電
材を添加した離型層を10μm厚にコートしたエンドレ
スフィルムである。フィルム駆動は駆動ローラー19と
従動ローラー20による駆動とテンションにより矢印方
向にシワなく移動する。21はシリコンゴム等の離形性
のよいゴム弾性層を有する加圧ローラーで、総圧4〜7
kgでフィルムを介してヒータ1を加圧し、フィルムと
圧接回転する。転写材P上の未定着トナーTは入口ガイ
ド22により定着部に導かれ、加熱により定着される。
【0007】図1は制御ブロック図である。図中に於い
て30は商用電源で、コンセントを介して定着装置に供
給される。31はゼロクロス信号を発生し、その出力は
ROMやRAM、タイマー等を内蔵する1チップマイク
ロコンピュータ(以下CPUと略す)40の入力ポート
IP2・42に入力される。32はスイッチでコモン端
子32−Cと32−1側とが導通したり、32−Cと3
2−2側が導通したりする。この切換えはCPU40の
出力ポートOPI・43の出力により制御される。32
は適当な半導体素子で実現される。
【0008】スイッチ32の端子32−1と32−Cが
導通すると、商用電源30からスイッチ32を通り、ヒ
ータ1にパワー通電され、ヒータは発熱する。一方スイ
ッチ32の端子32−2と32−Cが導通した場合、定
電流回路33から一定の微少な電流がスイッチ32を通
してヒータ1に流れ、32−2端子にはヒータ1の抵抗
値に応じた電圧が発生し、この電圧はコンパレータ34
に入力される。コンパレータ34のもう一方の入力は可
変電圧源35であり、この電圧は本定着装置が製造され
る時に、温調温度が180℃とすると、ヒータ1が18
0℃になった時に、32−2の電圧と同じ様になる様に
調整される。すなわちコンパレータ34の出力は180
℃を境にして変わることになり、又ヒータ1の抵抗値に
相当する電圧が記憶されることになる。この出力はCP
U40の入力ポートIP1・41に入力される。
【0009】図4は動作を説明する為のタイミングチャ
ートである。4−(a)は商用電源波形、4−(b)は
ゼロクロス信号(IP2・42)4−(C)は、スイッ
チ32の切換え信号OP1・43でハイレベルの時32
−Cと32−2が接続される。4−(d)はコンパレー
タ34の出力で(IP1・41入力)ハイレベルで18
0℃以下を示す。
【0010】商用電源のゼロクロス点t0 で、ゼロクロ
ス信号が発生し、これを読み込んでCPU40は、出力
ポートOP1・43をハイレベルとし、スイッチ32の
32−Cと32−2を接続しヒータ1の抵抗値を測定す
るシーケンスに入る。
【0011】t1 のタイミングで180℃以上かを判定
する。ここでは、まだヒータ1が加熱されておらず、1
80℃以下なのでヒータ1にパワー通電する為、出力ポ
ートOP1・43をローレベルとしスイッチ32の32
−Cと32−1が接続する様切り換える。次のゼロクロ
スタイミングt2 で又、出力ポートOP1・43をハイ
レベルとに抵抗値測定シーケンスに入る。t3 に於いて
180℃以上か判定し、ここで、ヒータが180℃以上
となっているとすると、ヒータへ通電しなくてよい。従
ってスイッチ32はそのままの状態とする。ある時間経
過後、t4 で180℃以下となりコンパレータ出力がハ
イレベルになったとすると、次のゼロクロス点t5 の後
の温度判定ポイントt6 において、再びヒータにパワー
通電すべくスイッチ32を出力ポートOP1・43をロ
ーレベルとし32−Cと32−1が接続する様切り換え
る。以上の様に180℃で温度制御を行う。
【0012】次に図5のフローチャートによりCPU4
0の動作を説明する。まずステップ50でCPU40の
出力ポートOP1をハイレベル“1”としてヒータへの
パワー通電オフの状態にしておく。次にステップ51で
温調をすべきか否かの温調指令が出ているか判別する。
これは不図示のプログラムによって指令されるもので、
たとえば本定着装置が応用される複写機においては、コ
ピー指令により温調指令を出すことになる。ステップ5
1でNの場合はステップ50へと進む。一方ステップ5
1でYの場合は、ステップ52へと進み温調制御を開始
する。ステップ52で入力ポートIP2・42が“1”
になるまで52→52のループを繰り返す。ステップ5
2でYならばステップ53へと進み、出力ポートOP1
・43を“1”としスイッチ32を抵抗値測定側に切り
換える。次にステップ54で入力ポートIP2・42が
0になるまで54→54のループを繰り返す。ステップ
54でYならばステップ55で入力ポートIP1・41
が“1”か判別する。Yすなわち180℃以下ならばス
テップ56へと進み出力ポートOP1・43を“0”と
し、ヒータ1にパワー通電を行い、ステップ51へと戻
る。一方ステップ55でNならばそのままステップ51
へと戻る。温調指令が出ている間は51→52…→51
のループを繰り返し、温調制御を行う。温調指令がなく
なると、ステップ51でNとなり、出力ポートOP1・
43を“1”としてヒータへのパワー通電を停止する。
【0013】以上説明した様に本実施例では非常に簡単
な構成で温度制御を行うことができる。
【0014】[他の実施例]次に図6により、第2の実
施例を説明する。図に於いて図1と同一のものは同じ符
号が振られている。図に於いて1,30,31,32,
33は前述と同様それぞれヒータ、商用電源、ゼロクロ
ス信号発生器、スイッチ、定電流回路であり、説明は省
略する。40はCPUであり、IP2・42,OP1・
43は前述と同様の入力、出力ポートである。45はA
D入力ポートであり、入力されたアナログ電圧を内部で
ディジタル値に変換して読むことが出来る。スイッチ3
2の端子32−2と32−Cが接続された状態では、定
電流回路33から一定の微小電流がヒータ1に流れ、3
2−2の端子にはヒータ1の抵抗値に応じた電圧が発生
し、これがCPU40のAD入力ポート45に入力され
る。一方46はCPU40に接続されるROMで、ここ
には、装置製作時に、所定温度におけるヒータ1の抵抗
値を測定し、それを温度換算したデータが書き込まれて
いる。従ってCPU40はAD入力ポート45の値とR
OM46のデータを比較することによりヒータ1の温度
を精度よく検出することが出来る。
【0015】図7はROM46内のデータを示す図であ
る。この例ではCPU40のAD入力ポート45は8ビ
ットであり、256個のデータがあり、各々のデータは
AD値が何度に相当するかを示している。例えば46−
1にはAD値が0の時ヒータ1が何度であるかのデータ
が記憶されている。46−2にはAD値が1の時ヒータ
1が何度であるかのデータ以後順に46−256まで記
憶されている。
【0016】次に図8のフローチャートによりCPU4
0の動作を説明する。尚ゼロクロス信号を検出し、スイ
ッチ32を切換え、ヒータ1抵抗値測定とヒータ1パワ
ー通電を切り換える作動は図4及び図5に於いて説明し
た作動と同様であるのでここでは省略する。
【0017】図8において、ステップ60で異常検出用
のタイマーに20秒をセットする。次にステップ61
で、AD入力ポート45の値に相当するROM46内の
データを参照し、ヒータ1が100℃以上か判定する。
Nならばステップ61へと進み、タイマーが終了したか
判別する。Nならばステップ63へと進みヒータ1をオ
ンするシーケンスを行ないステップ61へと戻る。ステ
ップ62でYの場合、20秒以内に100℃に到達しな
い場合は、異常と判定し、ステップ71へと進む。正常
に動作している場合はやがてステップ61でYとなり、
ステップ64へと進み、異常検出用のタイマーに20秒
をセットする。次にステップ65へと進み、制御温度で
ある180℃以上かどうかを判別する。Nならばステッ
プ66へと進み、タイマーが終了したか否か判別する。
Nならば、ステップ67でヒータ1をオンするシーケン
スを行ないステップ65へと戻る。ステップ66でYの
場合20秒以内に100℃から180℃に到達しない場
合は異常と判定し、ステップ71へと進む。
【0018】正常に動作している場合はやがてステップ
65でYとなりステップ68でタイマーをクリヤし、ス
テップ69でヒータオフシーケンスを行なう。次にステ
ップ70で200℃以上か判別し、Nならばステップ6
5へと戻る。この後は65→68→67→65又は65
→68→69→70→65のループを繰り返し、180
℃でヒータ1は温度制御される。一方ステップ70でY
ならば、異常と判断し、ステップ71へと進む。ステッ
プ71では出力ポートOPを“1”としスイッチ32を
32−Cと32−2が接続される様にし、ヒータ1への
パワー通電を停止する。次にステップ72でエラー処理
例えばエラー信号を本定着装置がつながる装置に送り装
置の停止、エラーの表示などを行う等の処理を行い終了
する。
【0019】以上説明した様に本実施例では、製作時ヒ
ータの特性データをROMに記憶させておくことによ
り、精度のよい温度制御が可能である。又、1点の温度
のみではなく各温度を検出できるので異常の検出もきめ
細く行うことができるとともに制御温度の変更も簡単に
行なうことができる。
【0020】図9は第3の実施例を示す図である。図に
於いて図6からの変更点は、アンプ46、ゲイン調整回
路47、オフセット調整回路48が追加され、図6中の
ROM46が省略されている。
【0021】ヒータ1の抵抗値に応じた電圧はアンプ4
6に入力されオフセット調整回路48及びゲイン調整回
路47によりその出力は図10に示す如く適宜調整され
る。又、アンプ46の出力はCPU40のAD入力ポー
ト45に接続され、CPU40はヒータ1の温度を検出
することが出来る。図10は調整の1例を示す図で、A
D入力ポート45の入力値が0の場合にはヒータ1の温
度は−10℃、入力値が255の場合にはヒータ1の温
度は220℃である。
【0022】温度制御は実施例2と同様に行なえばよ
い。又、ヒータ1の温度が通常装置が使用されない−1
0℃の値になった時はヒータ2の断線と判定して、エラ
ー処理を行なわせる様にしてもよい。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば
2の状態へのスイッチの切り替えでヒータの抵抗値を検
出するようにしているため、ヒータの抵抗値を検出する
ための抵抗を設けなくて済むので、ヒータ抵抗値検出抵
抗の発熱による装置のダメージをなくすことができる。
【0024】
【0025】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例のブロック図
【図2】本発明に用いるヒータの一例を示す図
【図3】本発明の対象とする定着装置の一例を示す図
【図4】本発明の作動を説明するためのタイミングチャ
ート
【図5】本発明の第1実施例を説明するフローチャート
【図6】本発明の第2実施例を示すブロック図
【図7】図6におけるROM46のデータの例示図
【図8】本発明の第2実施例の作動を説明するフローチ
ャート
【図9】本発明の第3実施例を示すブロック図
【図10】本発明の第3実施例の調整例を示す図
【符号の説明】
1…ヒータ 32…スイッチ 40…マイクロコンピュータ 33…定電流回路 35…可変電圧源 34…コンパレー

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板状基板上に発熱抵抗体を有するヒータ
    前記ヒータの抵抗値が設定値を維持するように商用
    電源から前記ヒータへの通電を制御する通電制御手段
    を有する定着装置において 定電流回路と 商用電源から前記ヒータへ電力を供給す
    る第1の状態と商用電源から前記ヒータへの電力供給を
    遮断し前記定電流回路から前記ヒータへ定電流を供給す
    る第2の状態とに切り替えるスイッチと、を有し 前記
    通電制御手段は、所定周期毎に前記スイッチを第2の状
    態にして前記ヒータの抵抗値を検出し、この検出抵抗値
    に応じて前記スイッチを第1の状態又は第2の状態に制
    することを特徴とする定着装置。
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