JPH02181808A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ヒータにより対象物を一定温度に加熱する温
度制御装置に関する。

［従来の技術］ 例えば、複写機やレーザプリンタなどの画像記録装置に
は、電子写真記録方式がよく採用されている。このよう
な画像記録装置では、記録過程の最終段階で、定着ロー
ラを使用して記録紙を加熱することにより、記録紙に記
録画像を定着させるようにしたものが多い。

この定着ローラは、通常、装置の電源が投入されると、
ヒータにより一定温度を保持するように加熱される。

この場合の定着ローラなどのように、対象物を一定温度
に加熱する方法として、例えば、特開昭６２−１４５３
１０号公報に見られるように、対象物をヒータなどで加
熱し、その対象物から検知した温度と、予め設定された
基準値と比較して、ヒータへの通電をオンオフするもの
がよく知られている。

第７図は、このような温度制御の一例を示したもので、
同図（ａ）に示すように、最初、ヒータ電源をオンする
と、同図（ｂ）に示すように、例えば、定着ローラなど
、対象物の温度ＴＯが徐々に上昇すると共に、サーミス
タなどにより検知した検知温度Ｔｄも、これに応じて上
昇する。

そして、検知温度Ｔｄが、一定温度Ｔｆになると、ヒー
タ電源をオフする一方、一定温度Ｔｎになると、再度オ
ンするという制御を繰り返す。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、この場合、対象物の熱がサーミスタに伝導さ
れて、一定の熱容量を有するサーミスタ自体の温度が上
昇するまで、数秒から数十秒の時間がかかる。このため
、加熱開始当初は、対象物に対してサーミスタの温度が
低く、時間経過と共に、両者の温度差が減少するように
なる。

これにより、対象物の温度は、同図に示すように、−旦
、目標温度より高くなり、その後低下して安定するとい
うオーバシュートが生じていた。

このように、対象物の温度が目標温度を越えると１例え
ば、定着ローラを加熱している場合には。

その定着ローラ周囲に配設されている高熱に弱い部品等
が、溶解したり変形したりする問題があった。

従来は、このオーバシュートを防止するため、例えば、
交流電力をヒータに通電する場合には、特開昭６２−１
５０２７９号公報に見られるように、スイッチングによ
り通電電流のデユーティを小さくして、ヒータの発熱量
を抑制するものが提案されている。

これによれば、対象物の温度上昇が緩やかになって、サ
ーミスタの温度が、その温度上昇に余り遅れることなく
追随するため、オーバシュートが小さくなるものの、対
象物の温度上昇が緩やかになるので、目ａｕｉ度まで加
熱するのに時間がかかるという問題があった。また、通
電電流のデユーティを制御する際に、電波ノイズが発生
するという問題もあった。

本発明は、以上の問題を解決し、目標温度を越えること
なく短時間で対象物を加熱することができる温度制御装
置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このために本発明は、対象物の目標温度より所定値だけ
低い値から、目標温度付近まで徐々に上昇する温度制御
用基準値を取り出す手段を備え、加熱開始時の特定の期
間中には、温度センサにより対象物より検知した検知温
度と、取り出した上記温度制御用基準値とを比較してヒ
ータへの通電をオンオフするようにしたことを特徴とし
ている。

［作用コ 加熱開始当初においては、実際の対象物の温度に対して
、温度センサによる検知温度はかなり低いが、その低い
検知温度でヒータへの通電をオンオフするので、対象物
に対して目標温度を越えないように制御することができ
る。また、ヒータへの供＃ｉ電力を抑制しないので、短
時間で目標温度に加熱することができる。

［実施例］ 以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施例を詳細
に説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る温度制御装置の回路
構成図を示したものである。図において。

ヒータ１は、図示せぬ対象物に配設してその対象物を加
熱するもので、ソリッドステートリレー２は、交流Ｔｌ
ｔ１３からヒータ１への通電をオンオフするものである
。サーミスタ４は、対象物に固定され、その対象物の温
度を検知するものである。

サーミスタ４の端子の一端はアースされ、他端は抵抗５
を介して直流電源＋Ｖｃに接続されている。

マイクロコンピュータユニット６は、ソリッドステート
リレー２を制御するもので、サーミスタ４と抵抗５との
接続点の電位をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（アナロ
グ／デジタル変換器）６ａと、温度制御基準値データが
格納されたＲＡＭ６ｂと、上記デジタル信号および温度
制御基準値データに基づいてソリッドステートリレー２
を制御するＣＰＵ６Ｃとを備えている。

第２図は、ＲＡＭＧｂ内の温度制御基準値データの内容
を示したもので、本実施例では、データ番号１〜５に対
応して、オフ温度Ｔｆ、〜Ｔｆ、およびオン温度Ｔｎ工
〜Ｔｎ、がそれぞれ格納されている。このオフ温度Ｔｆ
□およびオン温度Ｔｎｌは、サーミスタ４による検知温
度が、それらの各温度になったとき、交流電源３をオフ
あるいはオンするもので、データ番号が小さいものは値
が低く、データ番号が大きいものほど大きく設定されて
いる。

以上の構成で、本実施例の温度制御装置が起動されると
、第３図に示すように、ＣＰＵ６ｃは、まず、制御プロ
グラム上の変数ｉをｉ＝０とおき（処理１０１）、ヒー
タ１への通電を開始する（処理１０２）。

この後、変数主の値をチエツクしく処理１０３）、変数
ｊがＣ５でない場合（処理１０３のＮ）、変数ｉを＋１
して（処理１０４）、ＲＡＭ６ｂより、その変数ｉに対
応するデータ番号のオフ温度Ｔｆ、とオン温度Ｔｎ□を
読み出す（処理１０５）。

ヒータ１への通電が、第４図（ａ）に示すように開始さ
れると、対象物の温度ＴＯは、同図（ｂ）に示すように
徐々に上昇する。この対象物の温度上昇に対して、ある
程度の時間遅延してサーミスタ４の温度も上昇する。

ＣＰＵ６ｃは、サーミスタ４の温度を、Ａ／Ｄ６ａから
入力されるデジタル信号で検知している。そして、検知
した検知温度Ｔｄと上記オフ温度１゛ｆ４とを比較して
、Ｔｄ≦Ｔｆ□である期間待機する（処理１０６のＮの
ループ）。そして、検知温度子ｄとオフ温度Ｔｆｉとが
、Ｔｄ　＞　Ｔｆ□になると（処理１０６のＹ）、ヒー
タ１への通電をオフする（処理１０７）。

次に、検知した検知温度Ｔｄとオン温度Ｔｎ１とを比較
して、　Ｔｄ≧Ｔｎ１である期間待機する（処理１０８
のＮのループ）。そして、検知温度Ｔｄとオン温度Ｔｎ
ｌとが、Ｔｄ＞Ｔｎｌになると（処４１０８のＹ）、ヒ
ータ１への通電をオンしく処理１０２へ）、上記動作を
繰り返す。

これにより、データ番号順に各オフ温度Ｔｆ工とオン温
度Ｔｎ１とがＪｌｌｌ’ｆ次読み出されて、それらの温
度でヒータｌのオンオフ制御が行なわれる。この場合、
上記オフ温度Ｔｆ□、オン温度Ｔｎｉは、データ番号の
小さいものほど低く設定して、通電開始当初は、従来に
比べて早いタイミングでヒータ１への通電をオフしてい
る。

これにより、第４図（ｂ）に示すように、対象物の温度
Ｔｏが目標温度を越えるという従来のようなオーバシュ
ートが生じなくなる。また、ヒータ１に通電する際には
、供給電力を抑制しないので、短時間で対象物を目標温
度まで加熱することができる。

このようにヒータ１のオンオフ制御を実行して、変数ｉ
がｉ＝５になった場合（処理１０３のＹ）、直ちに検知
温度Ｔｄの判定に進む（処理１０６へ）。これにより、
対象物の温度Ｔｏと検知温度Ｔｄとの差が小さくなった
後は、オフ温度Ｔｆ、　、オン温度Ｔｎ、により、ヒー
タ１の通電制御が実行され、対象物の温度Ｔｏが安定に
制御されるようになる。

また、この場合、交流電流のデユーティを制御する従来
のように、ノイズが発生することもない。

なお、上述の実施例では、温度制御データであるオフ温
度Ｔｆ、とオン温度Ｔｎｌは、５個ずつ設定したが、温
度の上昇率などにより最適な個数が決定されることは当
然である。

さて、第５図は１本発明の他の実施例を示したものであ
る。この場合、まず、ヒータ１の通電をオンして、ここ
で起動後の時間ｔの測定を開始する（処理２０２）。

次に、対象物の温度Ｔｏが目標温度に達するまでの時間
以内に設定した一定時間内において、検知温度Ｔｄの初
期値と、その温度上昇率を測定する（処理２０３）。

この後、検知温度Ｔｄの初期値および温度上昇率に基づ
いて、第６図に示すように、ヒータ１をオンオフ制御す
るための時間ｔに関する制御温度関数ｆ（１）を作成す
る。この制御温度関数ｆ（ｔ）は１例えば、初期温度が
低い場合、または温度上昇率が大きい場合には、同図破
線に示すように、関数ｆ（ｔ）の初期状態での値を低め
に設定する（処理２０４）。

この後、検知温度Ｔｄと制御温度関数ｆ（ｔ）の値とを
比較しく処理２０５）、Ｔｄ≦ｆ（ｔ）である期間待機
する（処理２０５のＮのループ）。そして、Ｔｄ）ｆ（
ｔ）になると（処理２０５のＹ）、ヒータ１への通電を
オフする（処理２０６）。

この後、検知温度Ｔｄと、制御温度関数ｆ（１）に対し
て一定値αだけ低い値とを比較しく処理２０７）、　Ｔ
ｄ≧ｆ（ｔ）−αである期間待機する（処理２０７のＮ
のループ）。そして、検知温度Ｔｄ、制御温度関数ｆ（
ｔ）。

一定値αが、Ｔｄ（ｆ（ｔ）−αになると（処理２０７
のＹ）、ヒータｌの通電をオンして（処理２０８）、上
記処理２０５に戻る。

これにより、第３図の場合と同様に、通電開始当初は、
従来に比べて早いタイミングでヒータ１への通電をオフ
することができるため、温度Ｔｏが目標温度を越えると
いうオーバシュートが生じなくなる。また、この場合、
初期温度や温度上昇率により制御温度関数ｆ（ｔ）を設
定するので、環境温度や交流電源３の電圧値などの条件
が変化しても。

その条件に応じてヒータ１をオンオフ制御できるため、
短時間で目標温度まで加熱することができる。

なお、以上の実施例では、制御温度関数ｆ（ｔ）は、検
知温度Ｔｄの初期値および温度上昇率に基づいて作成す
るようにしたが、他の条件を含めて作成するようにして
もよいことはいうまでもない。

また、加熱するヒータは電熱線に限らず、また温度検知
センサは、サーミスタに限らないことはいうまでもない
。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、加熱開始時における特
定の期間、検知温度と比較する温度制御用基準値を、目
標温度より低い値から目標温度付近まで徐々に上昇させ
るようにして、低い検知温度でヒータへの通電をオンオ
フするようにしたので、目標温度を越えることなく短時
間で、対象物を加熱することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る温度側＃装置の回路構
成図、第２図は温度制御基準値データの説明図、第３図
は温度制御動作リフローチャート。 第４図はヒータへの通電および各温度の変化を示すグラ
フ図、第５図は他の実施例に係る温度制御動作のフロー
チャート、第６図は制御温度関数を示すグラフ図、第７
図は従来のヒータへの通電および各温度の変化を示すグ
ラフ図である。 ■・・・ヒータ、２・・・ソリッドステートリレー、３
・・・交流電源、４・・・サーミスタ、６・・・マイク
ロコンピュータユニット、６ｂ＝−ＲＡ　Ｍ、６ｃ　−
ＣＰ　Ｕ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 対象物をヒータにより加熱して一定の目標温度に制御す
   る温度制御装置において、上記対象物の温度を検知する
   温度センサと、加熱開始時における特定の期間中、上記
   目標温度より所定値だけ低い値から上記対象物の温度上
   昇に伴って徐々に上記目標温度付近まで上昇する温度制
   御用基準値を取り出す基準値取出手段と、上記温度セン
   サにより検知された温度と上記基準値取出手段により取
   り出された基準値との比較結果により、上記ヒータへの
   通電をオンオフして、上記対象物の温度を目標温度に制
   御する温度制御手段とを備えていることを特徴とする温
   度制御装置。