JPH0212164A - 温度制御状態検知方法 - 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】 「産業上の利用分野」 未発明は、発熱体の通電制御を行う温度制御回路の温度
制御状態検知方法に係り、特に、比例制御や周波数制御
方式のように被加熱体が所定基準温度に到達後、パルス
幅又はパルス周波数が可変可能なパルス信号に基づいて
発熱体の通電制御を行う温度制御回路に好適に適用され
る温度制御状態検知方法に関する。

「従来の技術」 従来より、例えば未定着トナー像の定着を行う加熱定着
装置においては、定着器が所定設定温度（以下定着温度
という）に加熱されるまでは連続的に発熱体を通電しな
がら加熱を行ない、定着温度到達後通電を停止し、以下
これを繰り返す０Ｎ−ＯＦＦ制御方式を採用していたが
、かかる制御方式においては通電停止後も発熱体の保有
する余熱によりいわゆるオーバーシュートやアンダーシ
ュートが生じ易いという欠点を有する。

かかる欠点を解消する為に、前記定着温度の上下両側に
上限基準温度と下限基準温度からなる制御帯域を設定し
、定着器の加熱温度が前記下限（上限）基準温度に至る
までは連続通電加熱（停電降温）を行い、下限（上限）
基準温度に到達後１発熱体の通電制御信号を連続通電（
停電）信号からパルス幅又はパルス周波数が可変可能な
通電パルス信号に切り替え、定着器の加熱温度が定着温
度に近づくに連れ該通電パルスのパルス幅又は周波数を
比例的に低減させながら発熱体の通電制御を行うように
した、比例制御（ＰＷＭ）方式や周波数制御（ＦＭ変調
）方式が提案されている。

さて前記加熱定着装置が組込まれたプリンタ等の電子写
真装置においては、モータによって駆動されるポリゴン
ミラーやドラム等が多数組込まれているが、これらはい
ずれも定常回転に移行させる為の初期運転が必要であり
、又加熱定着装置を構成する定着ローラ対においても定
着動作を行う前に初期運転を行わなければ、加圧ローラ
側への吸熱により温度変動が生じ、定着不良等が生じて
しまうが、一方電源投入後直ちに前記モータ等を駆動さ
せると、定着温度に至るまでの加熱時間及びプリント待
期中常にポリゴンミラーやドラム更には定着ローラ等が
回転する事となり、消費電力の無意味な消耗と耐久性と
騒音等の面で問題が出る。

そこで公知の電子写真装置においては、前記制御方式を
採用する温度制御回路より出力される制御信号を利用し
て、下限（上限）基準温度に到達後、前記制御信号が連
続通電（停電）信号からパルス信号に切り替わる事に着
目し、所定時間間隔毎に前記制御信号がオン状態にある
かオフ状態にあるかを確認し、オン状態からオフ状態に
変化した時点で、連続通電信号からパルス信号に切り替
わったと判断し、言い換えれば基準温度に到達後、前記
信号が連続通電信号から加熱（停電冷却）より比例制御
に切り替えた際に出力されるＯＦＦ　（加熱時）又はＯ
Ｎ（降温時）パルス信号である事を検知して該検知信号
に基づいて前記定着ローラやポリゴンミラーの運転開始
その他の動作を開始するようにしている。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながらこのように所定クロック周期毎に前記制御
信号をマイクロコンピュータ内に取入れて、ＯＦＦ又は
ＯＮパルス信号の有無を検知する方法では、比例制御に
切り替えた初期における０ＦＦ（ＯＮ）パルス幅が未だ
小である為に、前記クロック周期とＯＦＦ　　（ＯＮ）
パルス周期が常に合致するとは限らず、結果として前記
基準温度到達後に発生するパルス信号のＯＦＦ状態を速
やかに検知し得す、前記定着器の加熱（降温）温度が定
着温度に相当接近した時点で始めて前記ＯＦＦ信号を検
知するような場合もあり、結果として前記他の動作の運
転開始時期が不正確になるのみならず、クロック周期を
大にした場合においては最悪の場合に前記他の動作の運
転開始時期が更に遅れる場合があり、定着不良や画像の
乱れ等の原因につながり易い、一方かかる欠点を解消す
る為に前記検知周期を密にするとその分マイクロコンピ
ュータの負担が大になり、他の制御を行う事が困難にな
る。

又このような断続的クロック周期毎にパルス信号の有無
を検知する方法では前記連続通電加熱（停電降温）中に
発生するノイズ等の誤信号を誤って前記パルス信号とし
て検知してしまう場合があり誤制御動作が発生し易い。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、環境条件の変動
やノイズ信号等が存在する場合であってもこれらの影響
を排除しつつ、基準温度到達により切り変わる制御信号
の変化を確実且つ速やかに検知し、これにより例えば前
記基準温度より定着ローラやポリゴンミラーの初期運転
その他の動作開始を正確に行う事が出来る温度制御回路
の温度制御状態検知方法を提供する事を目的とする。

本発明の他の目的とする所は、環境条件の悪化、温度制
御回路の故障、サーミスタの断線劣化、及び各種接続コ
ネクタの接続不良に起因して所定時間内に基準温度に到
達しない場合その他の異常を容易に検知する事が出来る
温度制御状態検知方法を提供する事にある。

「課題を解決する為の手段」 本発明は１例えば被加熱体が所定基準温度に到達後、発
熱体の通電制御信号を連続通電信号からパルス幅又はパ
ルス周波数が可変可能な通電パルス信号に切り替える温
度制御回路の温度制御状態検知方法において、下記の２
つの工程からなる温度制御状態検知方法を提案する。

■即ち第１の要件は少なくとも前記基準温度を挟んで前
記切換後の制御信号を読込可能な所定時間幅を設定した
点にある。

この場合、前記制御信号の読込みは、基準温度到達以前
から開始する必要があるが、その開始時点の設定が面倒
である。

即ち被加熱体は、例え一定電圧で連続加熱を行った場合
においても、言い換えれば被加熱体に付与される熱エネ
ルギが一定であっても、外部環境温度、湿度、温度検知
素子の応答時間のバラツキ、又はこれらの劣化によって
成る温度地点から基準温度に到達するまでの時間（温度
勾配）が異なる。

そこで本発明の好ましい実施例においては、所定基準温
度到達前の発熱体連続通電途中のより具体的には温度勾
配の安定した時点での、被加熱体の温度上昇区間をタイ
マにより計時し、該経時値に基づいて前記制御信号の読
込み開始時期を設定するようにした。

これにより前記外部環境温度等のバラツキを排除し、確
実に前記基準温度を挟んで読込みが可能となる。

又前記制御信号の読込みを行う所定時間幅は、基準温度
到達後に出力される少なくとも−のパルス信号が好まし
くは複数個のパルス信号が読込み可能な時間幅に設定す
る必要があり、従って具体的には被加熱体が前記基準温
度に到達するまでの時間に前記制御パルスの−又は複数
のパルス周期を加えた値に設定するのがよい。

■又第２の要件とする所は、前記所定時間の間連続的に
前記制御信号を読込みながらその制御信号のオン／オフ
変化に基づいて、温度制御回路の温度制御状態を検知し
た点にある。

尚前記制御信号のオン／オフ変化を単に検知する方法で
は、ノイズ等があった場合誤ってこれをパルス信号であ
ると誤認してしまう場合がある。

そこで好ましくは前記所定時間幅を、複数個のパルス信
号が読込み可能な時間幅に設定し、前記制御信号のオン
／オフ変化が該当する数似上あった際に始めて基準温度
に到達したと判定する方法、又は前記制御信号のオン／
オフ幅を計時的にカウントし、所定カウント数以上あっ
た際に始めて基準温度に到達したと判定する方法を採用
するのがよい。

尚本発明は、被加熱体が所定基準温度に到達後、発熱体
の通電制御信号を切り替える温度制御回路であれば、比
例制御方式や周波数制御方式のみに限定される事なく、
任意の制御方式に適用可能である。

又本発明は加熱定着器の制御回路のみに限定されるもの
ではなく、基準温度到達前後において発熱体の通電用制
御信号を切り替え、異なる制御状態を採る温度制御回路
であれば汎用的に利用可能である。

「効果」 かかる発明によれば、クロック周期に基づいて前記制御
信号を断続的に読込むのではなく、所定時間幅内で連続
的に読込むものである為に、基準温度到達後に発生する
パルス信号のＯＦＦ状態を速やかに且つ確実に読込む事
が出来、結果として基型温度到達時点より行われる例え
ば定着ローラやポリゴンミラーの初期運転その他の動作
を正確に開始する事が可能となり、定着不良や画像の乱
れ等の原因要素を排除する事が出来る。

又前記読込みは連続的ではあるが、前記基準温度を挟ん
で切換後の制御信号を読込可能な所定時間幅に限定して
いる為に、マイクロコンピュータの負担が大になる事が
なく、他の制御を行う事が容易である。

又本発明によればノイズ信号等を排除して基準温度到達
後に発生するパルス信号のみを確実に把握する事が出来
る為に基準温度の把握が正確であるとともに、環境条件
の悪化、温度制御回路の故障、サーミスタの断線劣化、
及び各種接続コネクタの接続不良に起因して所定時間内
に基準温度に到達しない場合その他の異常を容易に検知
する事が出来る０等の種々の著効を有す。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。ただしこの実施例に記載されている構
成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特
定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに
限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

第１図は本発明の実施例に係る加熱定着装置の回路ブロ
ック図で、その回路構成を簡単に説明すると、■は互い
に同期して回転する加圧ローラ１ｂと、ヒータ１ｃを内
包した定着ローラ１ａからなる加熱定着器で、定着ロー
ラ１ａの表面に温度検知手段２が近接配置されている。

温度検知手段２は公知のように、基準回路電圧を分圧す
る固定抵抗とサーミスタからなり、その分圧出力を定着
ローラ１ａの表面温度に対応する検知電圧としてパルス
巾変調回路３側に出力可能に構成している。

４は、定着温度Ｔａを挟んでその両側に設けた下限ノ１
（準温度Ｔｏと上限基準温度（図示せず）に対応する各
基準電圧を設定する「しきい個発生回路」　５はクロッ
ク発生回路で該回路より発振されるクロック周期の整数
倍に対応したパルスサイクルを有する制御パルスがパル
ス巾変調回路３より出力される。

パルス巾変調回路３は公知のように、温度検知手段２よ
り出力された検知温度Ｓが前記下限（上限）基準温度↑
０以下の場合は、前記下限（上限）基準温度ＴＯに至る
まではＯＮ　（ＯＦＦ　）信号を連続して制御回路Ｂ側
に送信し、そして該検知温度Ｓが下限（上限）基準温度
↑０に到達後、定着温度Ｔａと検知温度Ｓの差に比例し
てパルス幅を可変させた、言い換えれば定着温度↑ａに
近づくに連れそのＯＮパルス幅を比例的に低減させた制
御パルス信号を制御回路Ｂ側に送信させる。

制御回路６はマイクロコンピュータで構成され、前記Ｏ
Ｎ　（ＯＦＦ　）連続信号及び制御パルス信号（以下両
信号を制御信号という）に基づいて生成されるヒーター
オン／オフ信号をソリッドステートリレーＳＳＲに出力
し、該リレーＳＳＲによりヒータｌｃ−へ電力を供給す
る交流電源のオン／オフ制御を行うとともに、該制御信
号を後記読込み時間中の量制御回路θ内に読込み、所定
のプログラム制御に基づいて後記制御動作を行う。

そして該制御回路６には本発明を円滑に達成する上で必
要な各種機器、具体的には前記制御パルス信号の発生の
有無を検知する為に必要な読込み時間等を設定するタイ
マー１１．該読込み時間内に発生した制御パルス信号を
カウントするカウンタ１２、該カウント値と比較する為
の比較データを格納する為のメモリ１３及び比較器１４
、及び異常の際にアラームを発生するアラーム発生回路
１５が付設されている。

尚、前記読込み時間幅は、基準温度↑０到達時点より検
知が開始されるものではなく、誤差を見越して該下限基
準温度ＴＯＴＯより低い時点より検知が開始されるもの
ある為にかかる誤差許容値を含んだ時間幅に設定される
訳であるが、該誤差許容値を除いた時間幅が、基準温度
Ｔｏ到達後に出力される制御パルス信号が少なくとも複
数個読込み可能な時間幅に設定するのがよい。

又、前記制御パルス信号のパルス周期は定着温度Ｔａと
検知温度Ｓの差に比例してクロック発生回路５のクロッ
ク周期の整数倍に対応して生成される為に、具体的には
、下記式以上の時間幅である事が要求される。

Ａｔ≧２Ｐ１＋θ Ｐｌ　：下限基準温度ＴＯ到達時点における制御パルス
信号のパルス周期　　θ：誤差許容値Ａｔ：読込み時間
幅 次にかかる実施例に基づく動作手順を第２図のフローチ
ャート図、第３図のタイムチャート図及び第４図の温度
変化図に基づいて説明する。

先ず不図示の電源スィッチの投入によりヒータ１ｃの通
電が開始され（ＳＴＥＰ　１　）　、下限基準温度ＴＯ
に至るまで該ヒータ１ｃを介して定着ローラｌａの連続
加熱を行う（ＳＴＥＰ　２　）。そして前記加熱途中の
所定区間（Ｔｌ〜Ｔ２）の温度上昇時間をタイマー１１
により計測しく５ＴＥＰ　３　）　、該計測値を制御回
路６に転送して前記定着ローラｌａの加熱温度が下限基
準温度ＴＯに到達するまでの時間を制御回路６内で演算
し、該演算時間に誤差許容値を引いた数値を検知開始時
期に設定する（ＳＴＥＰ　４　）　。

けだし前記検知開始時期を設定する為の所定区間を、電
源スィッチの投入時からではなく、予め設定した加熱途
中よりの温度区間に設定した理由は前記したように外部
環境温度等の影響を極力排除する為であるが、このよう
な配慮をしても必ずしも完全に外部環境条件の影響を排
除し得ない。

そこで前記検知開始時期をこれらの誤差許容値を加味し
て低めに設定する。

そして前記検知開始時期到達後（ＳＴＥＰ　５　）タイ
マー１１をスタートさせるとともに（ＳＴＥＰ　８　）
サブルーチン■及び■を並行に動作させながらパルスＩ
変調回路３より制御回路６側に送信されている前記制御
信号を読込みながらノイズ除去と異常の有無の検知を行
う。

その後メインルーチンでは前記定着器のローラが下限基
準温度ＴＯに達したか否かを判断し、下限基へり温度Ｔ
Ｏに達した後、比例制御を行う（ＳＴＥＰ９）。

一方すブルーチン■においては（ＳＴＥＰ　７　）単に
前記制御パルス信号が取込まれたか否かを判断するもの
で、前記タイマー１１スタート後タイムアツプまでの間
に制御パルス信号が取込まれた場合（一般には立下がり
又は立ち上がりトリガを読込む）はこれを制御回路６内
−時記憶レジスタにＯＮ信号として記憶させ（ＳＴＥＰ
　７り　、そしてタイマー１１ストツプ後、前記レジス
タのＯＮ信号の有無を検知しく５ＴＥＰ　７２）　、　
ＯＮ信号がない場合は異常と判断し異常アラームを鳴動
させる（ＳＴＥＰ７３）。

尚前記サブルーチン■において基準温度ＴＯに到達以前
の連続通電加熱中にノイズが発生した場合もこれを取込
み、該ノイズを制御パルス信号と誤って判断してしまう
、場合がある。

そこでサブルーチン■は（ＳＴＥＰ　８　）前記取込ま
れたか信号がノイズか否かを判断するもので、先ずタイ
マー１１スタート後タイムアツプまでの間に制御パルス
信号が取込まれる毎にカウンタ１２内の数値をカウント
アツプさせ（ＳＴＥＰ　８１）　、そしてタイマー１１
ストツプ後、前記メモリ１３内に格納した比較データと
比較して前記カウンタ１２内のカウント数値が所定回数
以上の場合は、正しい制御パルス信号が取込まれたと判
断し、基準温度ＴＯに達したと判定する。　（ＳＴＥＰ
　８２）一方所定回数以下の場合は、単に偶発的にノイ
ズ信号が取込まれたと判断して基べ岨温度Ｔｏに達して
いない為に異常アラームを鳴動させる。　（ＳＴＥＰ　
８３）そして前記所定回数は、前記検知時間幅が少なく
とも２個以上の制御パルス信号が読込み可能な時間幅に
設定しである為に、「２」と設定すればよい。

そして前記基準温度ＴＯに達したと判断した後、動作許
可信号を送出し、定着ローラｌａの回転、ポリゴンミラ
ーやドラムのモータ回転、ホスト側よりデータの読込み
等の他の動作を行う事が出来る。（ＳＴＥＰ　１０） 従ってかかる実施例によれば簡単な回路構成で前記した
本発明の作用効果を円滑に達成し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の実施例に係る加熱定着装置
で、第１図はその回路ブロック図、第２図はその動作手
順を示すフローチャート図、第３図は制御信号の読込時
期を示すタイムチャート図及び第４図は定着器の加熱温
度変化を示すグラフ図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被加熱体が所定基準温度に到達後、前記被加熱体に
   熱エネルギーを付与する発熱体の通電用制御信号を切り
   替え、基準温度到達前後において異なる制御状態を採る
   温度制御回路の温度制御状態検知方法において、少なく
   とも前記基準温度を挟んで前記切換後の制御信号を読込
   可能な所定時間幅を設定し、その時間幅の間連続的に前
   記制御信号を読込みながらその制御信号の変化に基づい
   て、温度制御回路の温度制御状態を検知する事を特徴と
   する温度制御状態検知方法 ２）被加熱体が所定基準温度に到達後、発熱体の通電制
   御信号を連続通電信号からパルス幅又はパルス周波数が
   可変可能な通電パルス信号に切り替える温度制御回路の
   温度制御状態検知方法において、少なくとも前記基準温
   度を挟んで前記切換後の制御信号を読込可能な所定時間
   幅を設定し、その時間幅の間連続的に前記制御信号を読
   込みながらその制御信号のオン／オフ変化に基づいて、
   温度制御回路の温度制御状態を検知する事を特徴とする
   温度制御状態検知方法 ３）前記制御信号のオン／オフ変化を計数的又は計時的
   にカウント処理する事により温度制御回路の温度制御状
   態を検知する事を特徴とする請求項２）記載の温度制御
   状態検知方法 ４）、所定基準温度到達前の発熱体連続通電途中におけ
   る、被加熱体の温度上昇区間をタイマにより計時し、該
   経時値に基づいて前記制御信号の読込み開始時期を設定
   した請求項１）、２）又は３）記載の温度制御状態検知
   方法