JPH0244385A - 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る
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８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
１ａ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！ｆＩ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ｉｆ、ｍ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−１−のような構成の温度制御装置では、
ヒートロール１のｌＨ度を制御目標温度に保持している
時には温度のに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の熱時定数に起因
して第９図に示す如く、温度の過上昇（オーツく−シュ
ート）が発生することが否めない。このオーツく一シュ
ートが高レベルとなると、ヒートロール１やヒータ１ａ
のズア命を縮めたり、温度過−り昇防止器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起因する
温度上昇分で上昇させ、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／Ｉｉｉ度制御を行なうようにした第１０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−Ｆ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８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１１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１１ａｆｆｉ圧
発生器９を介しての７３度制御が継続されることになり
、通電停止ｆＡ疫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１３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
定数に起因して一時的に温度か過上貸してしまうために
、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］」標温戊までをオーバー
シュートにより温度−１−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
数に起因す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口ｔｌ温度まで
上昇させることのできる温度制御装置を提供することを
ｍ的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 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前記加熱対袋物に
対する制御目標温度とに従って初期通電時間を設定する
手段を設け、この初期通電時間に従って前記発熱体を通
電制御したのち、前記検出温度と前記制御計ｍ温度とに
基いて前記発熱体を通電制御するようにした。

（作用） このような手段を講じたことにより、立上げ時には一刀
期通電時間だけ発熱体を通電することによって加熱対象
物の温度をある程度ト昇させ、ここから制御目標温度ま
では加熱対象物や発熱体の熱時定数に起因する温度上昇
によって加熱対象物のｉｎ度を」−昇させもため、加熱
対象物や発熱体の熱時定数に起因する温度上昇が過上昇
にはなり得ない。

また、前記通電制御時間は、立上げ温度と制御ｉ」重点
度とに基いて最適な値に設定されるため、熱時定数に起
因する温度り昇鑓が違っていても正確に加熱対象物の温
度を制御目標温度に到達させることができる。

（実施Ｍ） 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１図は本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
８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。

１ｆｆｌ中、１１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、１２は
例えばマイクロコンピュータを主制御回路として存し、
Ａ／Ｄ変換″３１１から人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、コ３はヒートロール１の立上げ時における初期通
電時間を立りげ温度に対応付けて記憶した？、ＩＪ期通
電時間テーブル、１４は初期通電時間を計時するための
タイマである。なお、ト月期通電時間テーブル１３には
、実験等によって求められた例えば第２図に示すような
関数をテーブル化して記憶しである。

次に、以−Ｌの如く構成された本装置の動作を第３図に
示す制御部の処理手順を示すフロルチャートを用いて説
明する。まず、制御部１２は外部からヒートロール１の
温度立１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Ｔ
ｘ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１２
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に対応する初期通電時間【１を初期通電時間テ
ーブル１３から読出す。そして制御部１２はステップ３
Ｃにおいてスイッチ２をＯＮにし、ヒータ１ａの加熱を
開始すると共に、ステップ３ｄにおいてタイマ１４を始
動させる。

この状態で、制御部２２はステップ３ｅにおいてタイマ
１４の計時が初期通電時間ｔ１を超える、すなわち初期
通電時間が経過するのを待つ。ここで、タイマ１４の計
時が初期通電時間１．を超えたら、制御部１２はステッ
プ３ｆでスイッチ２をＯＦＦにし、ヒータ１ａの通電を
停止すると共にステップ３ｇでタイマ１４を停止する。

続いて、制御部１２はステップ３ｈおよびステップ３ｊ
において温度Ｔｘ力（１す御目標温度Ｔｏに到達するの
を待つ。ここで、温度Ｔｘが制御１」標！Ｍ　／ｆＴ　
ｏに到達したら、制御部１２はステップ３）およびステ
ップ３ｋにおいて、温度Ｔｘが制御Ｌ１重点度Ｔｏを下
回るのを待つ。ここで、温度Ｔ　ｘが制御目標：８度を
下回ったら、制御部１２はステップ３Ｉ！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１２はステップ３ｍおよびステップ３ｎ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３０でスイッチ２をＯＦＦ
してヒータ１ａの通電を停止したのち、ステップ３ｊ以
降の処理を繰返す。

第４図および第５図はヒートロールの温度の推移を示す
図であり、第４図は通常の立上げ時の温度の推移の一例
、第５図は停電発生時における再立上げの時の温度の推
移の一例をそれぞれ示す図である。

このように本実施例によれば、ヒートロール１やヒータ
１ａの熱時定数に起因する温度上昇を利用してヒートロ
ール１の温度を制御目標温度まで上昇させるため、ヒー
トロール１の温度は制御目標温度を大きく上回ることが
なく、オーバーシュートをヒートロール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
りすることのない程度に抑制できる。また、初期通電時
間ｔ１は立上げ温度に応じて最適に設定されるため、再
立上げ時においても適確な温度制御が行なえる。

ところで、上述した実施例の温度制御装置は、周囲温度
を考慮していないために、周囲温度が変化する場所にお
いては適正な制御が行なえなく、周囲温度が一定な場所
でしか使用することができない。

第６図は」二連の点を考慮してなされた本発明の他の実
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１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。

ここで、本実施例に係る温度制御装置が特徴とするとこ
ろは、第１図示の装置に加えて周囲温度を検出するため
の温度センサ６１と、この温度センサ６１の出力と温度
センサ５の出力とを選択する選択機６２と、補正係数テ
ーブル６３とを設けた点にある。なお、補正係数テーブ
ル６３には、実験等によって求められた例えば第７図に
示すような関数をテーブル化し７て記憶しである。

以上のように構成された本装置は次のように動作する。

まず、ヒータ１ａへの通電制御開始前において制御部１
２は選択機６２によって温度センサ６１の出力を選択し
、この温度センサ６１の出力から周囲温度を判別する。

そして、この判別した周囲温度に対応した補正係数を補
正係数テーブル６３から読出ず。次に選択機６２を切換
えて温度センサ５の出力を選択してヒートロール１の立
１題ｙ温度を判別し、この立上げ温度に補正係数テーブ
ルから読出した補正係数を乗算する。このようにして得
られた補正初期通電時間を用いて第１図示の装置と同様
な制御を行なう。

このように本実施例によれば、前記した第１の実施例と
同様の効果が得られる上に、周囲温度が変化する場合に
も適確な制御が行なえる。

なお、本発明は上記各実施例に限定されるものではない
。たとえば、上記各実施例においては熱定着装置のＡ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、上記各実施例では、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
。また、制御目標温度を所定温度固定とし、初期通電時
間の設定は立上げ温度のみに基いて設定するものとした
が、制御目標温度が可変である場合等には制御目標温度
と立上げ温度との差から初期通電時間を設定すればよい
。このほか本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形
実施が可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、加熱対象物の温度を険出し、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１７．１−げ温度と前記
加熱対象物に対する制御目標温度とに従って初期通電時
間を設定する手段を設け、この初期通電時間に従って前
記発熱体を通電制御したのち、前記検出温度と前記制御
目標？Ｈ度とに猛いて前記発熱体を通電制御するように
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ｌ８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における温度制御
装置を説明する図であり、第１図は同装置を熱定着装置
に適用した場合の構成を示すブロック図、第２図は初期
通電時間テーブルに記憶される関数の一例を示す図、第
３図は制御部の処理手順を示すフローチャート、第４図
および第５図はヒー］・ロールの温度の推移を示す図、
第６図および第７図は本発明の他の実施例における温度
制御装置を説明する図であり、第６図は同装置を熱定着
装置に適用した場合の構成を示すブロック図、第７図は
補正係数テーブルに記憶される関数の一例を示す図、第
８図乃至第１１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、５，６１・・・温度セ
ンサ、１１・・Ａ／Ｄ変換器、１２・・・制御部、１３
・・・初期通電時間テーブル、１４・・・タイマ、６２
・・・選択機、６３・・・ｈａ正係数テーブル。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図 第４図 ｆＪｓ！ｔ 第６図 巾 第８図

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前記加熱対象物に対する制御
   目標温度とに従って初期通電時間を設定する手段と、こ
   の初期通電時間に従って前記発熱体を通電制御したのち
   、前記検出温度と前記制御目標温度とに基いて前記発熱
   体を通電制御する手段とを具備したことを特徴とする温
   度制御装置。