JPH0210414A - 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通電制御する
温度制御装置に関する。

（従来の技術） 電子写真等において、記録紙に付着させたトナーを定着
させる定着方法の一つに熱定着方法があり、その中でも
簡易な構造で軽量なヒートロールが最近広まりつつある
。

このヒートロールとは、ヒータ等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。このヒートロールで、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
ックによって行なわれることが多い。

第６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
ｌａ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等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
じた電圧を比較器６に与えている。比較器６は基準電圧
発生器７が発生する基準電圧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２を０Ｎ１０ＦＦ制御す
る。このような制御系により、ヒートロール１の温度が
制御目標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、温度センサ５の出力電圧が基
準電圧発生器７の出力電圧より大きい場合にはヒートロ
ール１の温度が制御目標温度より高いと判断してスイッ
チ２をＯＦＦにし、ヒータ１ａの通電加熱を停止する。

ところが、以上のような構成の温度制御装置では、ヒー
トロール１の温度を制御目標温度に保持している時には
温度の上下が非常に少なく良好であるが、動作停止時か
らの立上げ時においてはヒートロール１の温度が制御目
標温度に至ってからヒータ１ａへの通電を停止するため
、ヒートロール１やヒータ１ａの熱時定数の影響によっ
て第７図に示す如くオーバーシュートが発生することが
否めない。このオーバーシュートが高レベルとなると、
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。

そこで立上げ時には、ヒータ１ａへの通電を停止する温
度を制御目標温度より低い温度（以下、通電停止温度と
称する）に設定し、ヒートロール１の温度がこの通電停
止温度に至ったらヒータ１ａへの通電を停止し、この通
電停止温度から制御目標温度までは熱時定数によるオー
バーシュート分で上昇させ、その後ヒートロール１の温
度が制御目標温度に至ったらこの制御目標温度を基準と
しての一定温度制御を行なうようにした第８図に示すよ
な構成の温度制御装置が提唱されている。

即ち、この装置はヒートロール１の立上げ時においてヒ
ータ１ａの通電の停止を行なう信号を得るための比較器
８および基準電圧発生器９を新たに設け、ヒートロール
１の立上げ時には上記比較器８と基準電圧発生器９とを
用いてヒータ１ａに対する通電停止の制御を行なう。そ
の後、ヒートロール１やヒータ１ａの熱時定数の影響に
よってヒートロール１の温度が上昇し続け、制御目標温
度に到達したとき切換器１０を切換えて比較器６および
基準電圧発生器７による制御を前述した第６図に示す装
置と同様に行なうようにする。

ところが、このように構成された装置においては、例え
ば一定温度制御を行なっている時に、停電や熱定着装置
の紙ジヤム等によってヒータ１ａへの通電が一時的に停
止すると、次のような不具合が生じる。すなわち、ヒー
トロール１がある程度熱を持った状態でヒータ１ａの加
熱が開始されると、第９図に示す如く僅かな時間の通電
加熱によってヒートロール１の温度が上記通電停止温度
に至り、ヒータ１ａの通電が停止される。このような場
合には熱時定数に起因するヒートロール１の温度のオー
バーシュートが小さく、ヒートロール１の温度が制御目
標温度に至らないことがある。

この結果、前述した切換器１０が作動せず、比較器８お
よび基準電圧発生器９を介しての温度制御が継続される
ことになり、通電停止温度で一定温度制御を行なってし
まうことになる。

従って、ヒートロール１の温度は制御目標温度より低い
温度に保たれてしまうため、確実な定着が行なえない。

（発明が解決しようとする課題） 上述の如〈従来の温度制御装置では、被制御機器の熱時
定数の影響によって一時的に温度が過上昇してしまうた
めに、被制御機器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
がある。

また、この不具合を、解決すべく、通電停止温度を設定
し、この通電停止温度から制御目標温度までをオーバー
シュートにより温度上昇させるようにしたものにおいて
は、立上げ温度が通常より高い場合に温度が制御目標温
度に至らないおそれがある。

そこで本発明は、立上げ時において被制御機器の熱時定
数による温度の過上昇を生じさせることなく、かつ再立
上げ時においては温度を確実に制御目標温度まで上昇さ
せることのできる温度制御本発明は、加熱対象物の温度
を検出し、この検出された温度に従って前記加熱対象物
を加熱する発熱体を通電制御する温度制御装置において
、前記発熱体の通電制御開始時における前記加熱対象物
の立上げ温度とこの加熱対象物の制御目標温度とに従っ
て前記発熱体に対する通電制御目標温度を多段階に設定
する設定手段と、前記加熱対象物の温度が前記通電制御
目標温度の一つに最初に達したときに、前記発熱体の通
電を停止制御する第１の制御手段と、前記発熱体の通電
停止期間に、前記加熱対象物の温度が前記通電制御目標
温度の一つを最初に下回ったとき、または前記加熱対象
物の制御目標温度を下回ったときに前記発熱体の通電を
再開制御する第２の制御手段と、この発熱体の通電再開
期間に、前記加熱対象物の温度が前記通電の再開制御に
用いられた通電制御目標温度より高い温度の通電制御目
標温度に最初に達したとき、または前記加熱対象物の制
御目標温度に達したときに前記発熱体の通電を停止制御
する第３の制御手段とを具備するようにした。

（作用） このような手段を講じたことにより、第１図に示す如く
、設定手段によってその時の立上げ温度に応じた通電制
御目標温度が多段階に設定され、第１の制御手段によっ
て加熱対象物の温度が前記通電制御目標温度の一つに最
初に達するまで、すなわち、最低の通電制御目標温度Ｔ
、に達するまで発熱体を通電する。第１の制御手段によ
る通電が停止されると、加熱対象物や発熱体の熱時定数
に起因して加熱対象物の温度が上昇し、その後、その温
度が低下して通電制御目標温度の一つを最初に下回った
とき（第１図示の例ではＴ、＋２ΔＴ）、第２の制御手
段によって発熱体の通電を再開する。そしてこの加熱対
象物の温度が前記第２の制御手段による通電の再開制御
に用いられた通電制御目標温度Ｔ１＋２ΔＴより高い温
度の通電制御目標温度に最初に到達したとき、すなわち
、Ｔ１十３ΔＴに到達したときに第３の制御手段によっ
て発熱体の通電を再び停止する。この後は、第２の制御
手段による通電再開と、第３の制御手段による通電停止
とを繰返し行なうことによって徐々に加熱対象物の温度
が上昇される。そして加熱対象物の温度が制御目標温度
Ｔｏに到達すると、第２の制御手段および第３の制御手
段によって従来と同様な一定温度制御がなされる。

このように発熱体の一回の通電は短時間であるために、
通電を停止したときの熱時定数の影響による温度の過上
昇は小さく抑制することができる。

（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
。

第２図は本発明の一実施例における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６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、２１は温度センサ５の出力信号（アナログ信号）
をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、２２は例えば
マイクロコンピュータを主制御回路として有し、Ａ／Ｄ
変換器２１から入力された信号を監視して、スイッチ２
の０Ｎ１０ＦＦの制御を行なう制御部である。また、２
３はヒートロール１の立上げ時における通電制御目標温
度を記憶した通電制御目標温度テーブルであり、立上げ
温度に対応付けて最低通電制御目標温度および通電制御
目標温度変化量が設定されている。

次に、以上の如く構成された本装置の動作を第３図およ
び第４図に示す制御部の処理手順を示すフローチャート
を用いて説明する。まず、制御部２２は外部からヒート
ロール１の温度立上げ指示を受けると、ステップ３ａに
おいてＡ／Ｄ変換器２１からの入力を元にヒートロール
１の温度Ｔｘを判別する。ここでの温度Ｔｘが立上げ温
度である。次に制御部２２はステップ３ｂにおいて、ス
テップ３ａにて判別された温度Ｔｘに対応する最低通電
制御目標温度Ｔｌおよび通電制御目標温度変化量ΔＴと
を通電制御目標温度テーブル２３から読出し、ステップ
３ｃにおいて、変数Ｔｓに最低通電制御目標温度Ｔ１を
設定する。このようにして最初の通電制御目標温度が設
定される。

次に、制御部２２はステップ３ｄにおいてスイッチ２を
ＯＮにし、ヒータ１ａを加熱させる。続いて制御部２２
はステップ３ｅ〜ステツプ３ｇにおいて温度Ｔｘが制御
目標温度Ｔｏまたは変数Ｔｓに至るのを待つ。ここで、
温度Ｔｘが制御目標温度Ｔ。に至った場合には、制御部
２２はステップ３ｈに移行して一定温度制御を行なう。

一方、温度Ｔｘが変数Ｔｓに至った場合には、ヒートロ
ール１の温度が通電制御目標温度に達したので、制ｇａ
ｔＭ５２２は次にステップ３１でスイッチ２をＯＦＦに
し、通電停止期間に入る。

そして、制御部２２はステップ３ｊにおいて変数ｔｓに
変数Ｔｓの内容を設定し、ステップ３ｋにおいて変数Ｔ
ｓにＴｓ＋ΔＴを設定する。ここで、変数ｔｓは最も新
しく到達した通電制御目標温度を、Ｔｓは次の通電制御
目標温度をそれぞれ示す。

そして、制御部２２はステップ３ｉ〜ステツプ３ｏにお
いて、温度Ｔｘが制御目標温度Ｔ。に至るか、または変
数ｔｓを下回るのを待つ。ここで、ステップ３ｍにおい
て温度Ｔｘが制御目標温度Ｔｏに到達したことが検出さ
れたら、制御部２２はステップ３ｈに移行して一定温度
制御を行なう。

また、ステップ３ｎにおいて温度Ｔｘが次の通電制御目
標温度Ｔｓに到達したことが検出されたら、制御部２２
はステップ３ｊ以降の処理を繰返して変数ｔｓおよび変
数Ｔｓを更新する。

一方、ステップ３ｏにおいて温度Ｔｘが変数ｔｓを下回
ったことが検出された場合には、ヒートロール１の温度
が下降し始めたので、制御部２２はステップ３ｄ以降の
処理すなわち、ヒートロールｌの温度が制御目標温度に
到達するまで通電および通電の停止を繰返す。

第４図は一定温度制御の処理手順を示すフローチャート
である。

まず、制御部２２はステップ４ａおよびステップ４ｂに
おいて、温度Ｔｘが制御目標温度Ｔｏを下回るのを待つ
。ここで、温度Ｔｘが制御目標温度を下回ったら、制御
部２２はステップ４Ｃでスイッチ２をＯＮにしてヒータ
１ａの通電を再開し、ヒートロール１を加熱する。次に
、制御部２２はステップ４ｄおよびステップ４ｅにおい
て、今度は温度Ｔｘが制御目標温度Ｔｏを上回るのを待
ち、上回ったらステップ４ｆでスイッチ２をＯＦＦとし
てステップ４ａ以降の処理を繰返す。

第５図は再立上げの際のヒートロールの温度の推移の一
例を示す図である。同図に示す如く、再立上げであって
も、立上げ温度に応じた通電制御目標温度が設定されて
、通常の立上げ制御と同様な制御が行なわれる。

このように本実施例によれば、熱定着装置の動作開始時
における立上げおよび停電時等の再立上げのどちらであ
っても、立上げ温度に基いて最低通電制御目標温度Ｔ１
と通電制御目標温度変化量へＴとが決定されて多段階な
通電制御目標温度が設定される。そして、ヒートロール
１の温度が最低通電制御目標温度Ｔ１に到達するまでは
無条件に温度を上昇させ、また、最低通電制御目標温度
Ｔ１に到達してから制御目標温度Ｔｏに到達するまでは
、通電休止期間を設けて徐々に温度を上昇させるように
したので、−回の通電時間は短いために熱時定数の影響
が小さく、オーバーシュートはヒートロール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
せたりしない程度の小さなものとすることができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

たとえば、上記実施例においては熱定着装置の温度制御
を行なうものを示したが、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適用可能である。また、
上記実施例では、制御部はマイクロコンピュータにより
構成したが、ハードウェア回路構成としてもよい。

［発明の効果コ 本発明によれば、加熱対象物の温度を検出し、この検出
された温度に従って前記加熱対象物を加熱する発熱体を
通電制御する温度制御装置において、前記発熱体の通電
制御開始時における前記加熱対象物の立上げ温度とこの
加熱対象物の制御目標温度とに従って前記発熱体に対す
る通電制御目標温度を多段階に設定する手段と、前記加
熱対象物の温度が前記通電制御目標温度の一つに最初に
達したときに、前記発熱体の通電を停止制御する第１の
制御手段と、前記発熱体の通電停止期間に、前記加熱対
象物の温度が前記通電制御目標温度の一つを最初に下回
ったとき、または前記加熱対象物の制御目標温度を下回
ったときに前記発熱体の通電を再開制御する第２の制御
手段と、この発熱体の通電再開期間に、前記加熱対象物
の温度が前記通電の再開制御に用いられた通電制御目標
温度より高い温度の通電制御目標温度に最初に達したと
き、または前記加熱対象物の制御目標温度に達したとき
に前記発熱体の通電を停止制御する第３の制御手段とを
具備するようにしたので、立上げ時において被制御機器
の熱時定数による温度の過上昇を生じさせることなく、
かつ再立上げ時においては温度を確実に制御目標温度ま
で上昇させることのできる温度制御装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の一実施例を説明する図であ
り、第１図はヒートロールの温度の推移の一例を示す図
、第２図は同装置の構成を示すブロック図、第３図およ
び第４図は制御部の処理手順を示すフローチャート、第
５図は再立上げ時におけるヒートロールの温度の推移の
一例を示す図、第６図乃至第９図は従来の技術を説明す
る図である。 １・・・ヒートロール、２・・・スイッチ、３・・・温
度過上昇防止器、４・・・電源、５・・・温度センサ、
２１・・・Ａ／Ｄ変換器、２２・・・制御部、２３・・
・通電制御目標温度テーブル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加熱対象物の温度を検出し、この検出された温度に従っ
   て前記加熱対象物を加熱する発熱体を通電制御する温度
   制御装置において、前記発熱体の通電制御開始時におけ
   る前記加熱対象物の立上げ温度とこの加熱対象物の制御
   目標温度とに従って前記発熱体に対する通電制御目標温
   度を多段階に設定する手段と、前記加熱対象物の温度が
   前記通電制御目標温度の一つに最初に達したときに前記
   発熱体の通電を停止制御する第１の制御手段と、前記発
   熱体の通電停止期間に前記加熱対象物の温度が前記通電
   制御目標温度の一つを最初に下回ったとき、または前記
   加熱対象物の制御目標温度を下回ったときに前記発熱体
   の通電を再開制御する第２の制御手段と、この発熱体の
   通電再開期間に前記加熱対象物の温度が前記通電の再開
   制御に用いられた通電制御目標温度より高い温度の通電
   制御目標温度に最初に達したとき、または前記加熱対象
   物の制御目標温度に達したときに前記発熱体の通電を停
   止制御する第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。