JPH03200186A - 被加熱体の温度制御方法 - 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」 本発明は未定着トナー像の熱定着を行う熱定着器におけ
る温度制御方法に係り、特に、ヒータを内蔵した定着ロ
ーラと加圧ローラの組み合わせからなるローラ型熱定着
器における温度制御方法に関する。

「従来の技術」 従来よりオーバシュートの防止と迅速な立上げを図るた
めに、制御目標温度より低い第１の設定温度まで全通電
加熱により立上げた後、いわゆる比例制御方式にて待機
基準温度に移行させる方式を採用している。

かかる比例制御方式は、例えば所定時間間隔毎にローラ
表面の温度を検知し、該検知温度と制御目標温度の差に
比例してパルス幅若しくはパルス密度を変調させた変調
パルス信号を用いてヒータ供給電源の制御を行なう様に
構成するとともに、前記パルス信号の変調周期若しくは
変調パルス幅が検知温度に対応する事に着目し、該パル
ス信号を利用して、例えば前記検知温度が制御目標温度
に到達したか否かの判定や、ローラの回転時期の決定等
の各種制御を行なっている。

「発明が解決しようとする技術的課題」しかしながら第
３図に示すように、前記パルス信号の変調周期及び変調
幅を決定する検知温度は、あくまでも該パルスにより加
熱される前のローラ表面温度であるために、例えローラ
表面温度が所定表面温度に維持されている場合でもロー
ラの放熱量が異なれば前記検知温度が異なることになり
、前記パルス信号に基づく温度検知では必ずしも正確な
温度検知が出来ない。

又この事は比例制御方式で精度よく温度制御を行なう場
合の欠点にもつながる。

即ち比例制御方式は、連続的にローラ表面温度を検知し
ながら加熱制御を行なうのではなく、所定周期毎にその
直前の表面温度を検知しながら加熱制御を行なうもので
ある為に、＃御目標温度に立上げ初期やローラ回転初期
の様に、放熱量に変動がある場合においては、熱供給量
と放熱量がバランスせず結果として温度リップルが犬に
なり、精度よい温度制御を行なう事が出来ない。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、前記放熱量に変
動がある場合に比例制御方式のみで温度ｕＪ＃を行なう
事なく、前記放熱量の変動に対応させて可変可能な熱補
償手段を設け、該補償手段により熱供給量と放熱量のバ
ランスを取り、これにより精度よい温度制御を可能にし
た温度制御方式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、比例制御にて生成される
前記パルス信号を有効に利用して、前記第１の目的を円
滑に達成し、これにより回路構成の簡単化を達成し得る
被加熱体の温度制御方法を提供する事を目的とする。

又本発明の他の目的とする所は、比例制御にて生成され
る前記パルス信号を被加熱体の蓄熱状態を把握し、十分
なる蓄熱が得られた際に初めて負荷動作を許容するよう
に構成し、これによりアンダーシュート等から起因する
各種不良を防止し得る被加熱体の温度制御方法を提供す
る事を目的とする。

「課題を解決する為の技術手段」 比例制御方式は、前記したように所定周期毎にその直前
のローラ表面温度を検知しながら制御目標温度Ｔｓに維
持するものである為に、前記検知温度Ｔ×は下記式に近
似する事になる。

Ｔｘ岬Ｔｓ±α （α：前記検知時期の直前周期におけるローラの放熱若
しくは給熱量） 従って前記検知温度により決定される変調パルス信号の
変調幅若しくは変調周期（以下比較値円という）は、制
御目標値に対応する変調幅若しくは変調周期（以下基準
値Ｐｓｔという）に対し前記放熱（給熱）量αに対応す
る変動要素を加味した値に近似する。

従って前記比較値と基準値を比較する事によりその比較
（差）出力に対応させて（後記する補償手段により）熱
エネルギーを供給（若しくは吸熱）する事により、前記
変動要素が効果的に除去されて精度よい温度制御が可能
となる。（Ａ手段）しかしながら前記検知周期毎に熱エ
ネルギーの供給量を調整する事は構成が煩雑化する恐れ
があり、又このような精緻な温度制御を必要としない装
置も多々ある。

その様な場合は前記比較値と基準値に偏差分を加味した
許容値とを比較し、前記比較出力が前記許容値以上にな
ったときに比較信号を出力し、該比較信号により被加熱
体の放熱（給熱）量の変動を補償する補償手段を作動／
停止させるようにしてもよい、（８手段） 即ち請求項１）に記載した発明は前記Ａ若しくは８手段
又は両手段の組合せからなる温度制御方法を提案する。

。 さて、例えばヒータを内蔵した定着ローラと加圧ローラ
の組み合わせからなるローラ型熱定着器のように、定着
ローラ側の表面温度を検知して温度制御を行なっている
装置の場合は例え定着ローラが制御目標温度に移行した
場合でも移行直後においては加圧ローラへの熱移動が十
分行なわれていないために、この状態からローラ対を回
転させて所定の足首動作を行なうと、定着ローラの熱が
加圧ローラ側に奪熱されてその表面温度が急速に低下し
、定着不良が生じてしまう。

この場合も加圧ローラ側に奪われる熱は前記放熱量と対
応するものである為に、前記比較値と基準値の差が大き
い場合は前記放熱量が多いと判断してその間定着動作を
停止するようにしてもよい。

請求項２）記載の発明はかかる点に着目したもので前記
比較値と、対応する設定温度の基準値若しくは該基準値
に偏差分を加味した許容値とを比較し、前記比較値が前
記基準値若しくは許容値内に復帰するまで被加熱体の負
荷動作を停止するようにした事を特徴とするものである
。

尚、前記補償手段は、ローラ型熱定着器における、ロー
ラの回転／停止や、該ローラに近接配置したファンの回
転／停止のように、直接熱エネルギーを供給（若しくは
吸熱）する手段で構成してもよく、又前記制御目標温度
を高め（低め）に変更するか、若しくは前記検知温度の
検知間隔、言い換えればパルス信号を短かめ（長め）に
変更してヒータの供給熱量自体を変更可能に設定しても
よい。

「実施例」 以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示的に詳しく
説明する。但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電子写真プリンタの要部
構成と定着器周りの主要回路構成を示す概略ブロック図
で、その機械的構成について簡単に説明するに、記録紙
搬送路には上流側より給紙カセット１１、給紙ローラ１
２．レジストローラ１３、不図示の感光体ドラム、及び
互いに同期して回転する加圧ローラｌｂと定着ローラＩ
ａからなる熱定着器１等が配設されており、前記給紙ロ
ーラＩ２、レジストローラ１３及び定着ローラＩａ間に
はモータＩ４に連結した歯車列１５若しくはクラッチ１
６が介在し、夫々同一周速で駆動可能に構成されている
。

そして前記モータ１４及びクラッチＩ６は制御部よりの
駆動信号に基づいて駆動可能に構成し、公知の電子写真
動作を行なう。

一方前記定着ローラ１ａは、その内部に軸線方向に沿っ
てヒータ１０を内蔵すると共に、その表面上にサーミス
タ２１を近接配置し、該サーミスタ２１よりの検知温度
に対応する検知電圧を温度制御周期＋１ 決定手段３０とパルス幅変調回路軸に夫々入力している
。

温度周期決定手段３０は、定着基準温度と待機基準温度
の両制御目標温度に対応する基準電圧を設定する制御目
標温度設定回路３１と、該制御目標温度とサーミスタ２
１よりの検知温度の温度差に対応する差電圧を増幅して
出力する温度差検知回路３２と、該差電圧に基づいて、
ＰＷＭ４１　（パルス幅変調回路）に出力するパルス密
度信号の周波数変調をおこなうｖＣ○３３（周波数変調
回路）からなる。

Ｖ　ＣＯ３３にはＩｔ（ｚと０．４Ｈｚの２つの基準周
波数生成回路が付設され、定着動作時においては１　ｔ
（ｚの基準周波数をＶＣＯ３３側に入力し、前記差電圧
に基づいて該基準周波数の変調を行ない、−力持機制御
時においては０．４Ｈｚの基準周波数をＶＣＯ３３側に
入力し、前記差電圧に基づいて該基準周波数の変調を行
なう様構成している。そしてこれらの基準周波数の変更
は制御部よりの選択信号に基づいて行なわれる。

ＰＷＭ４１では、前記パルス密度信号とともに、定着動
作時と待機時で夫々切換え可能な全通電温度に対応する
基準電圧設定回路４２よりの全通電電圧信号と前記サー
ミスタ２１よりの検知温度に対応する検知電圧を入力し
、前記検知温度が全通電温度以下の場合には前記パルス
密度信号を無視して全通電用レベル信号を制御部５０側
に出力し、一方前記検知温度が全通電温度以下の場合に
は前記周波数信号を無視して全通電用レベル信号を制御
部５０側に出力して、５ＳＲＩ７を介してヒータｌＯの
通電制御を行ない、一方前記全通電加熱により検知温度
が全通電温度以上に上昇した場合は前記制御目標温度と
の差電圧に比例してパルス密度信号のパルス幅変調を行
ない、該信号を制御部５０側に出力して、５ＳＲ１７を
介してヒータｌＯの比例通電制御を行なう。

又前記パルス密度信号は、カウンタ回路からなる温度制
御周期手段４５に入力され、該検知手段４５で、前記密
度信号のパルス周期をカウントし制御部５０側に入力さ
せる。

制御部５０は所定のプログラムに基づいて作動するマイ
クロコンピュータで構成され、電源スイッチ５１．定着
／待機状態選択スイッチ５２とともに、定着ローラの回
転始期を設定するアンドゲート５３と、定着基準温度と
待機基準温度に対応する基準値周波数に偏差分を加味し
た許容データ（標準周期データ）が格納されているメモ
リ５５とが付設されている。

アンドゲート５３は、ＰＷＭ４１よりの出力信号がレベ
ル信号からパルス信号に切換わった際に発生する全通電
終了信号と、他の部材の動作状態レディ信号とのアンド
を取って、その出力信号を制御部５０側に出力するもの
である。

次にかかる実施例の動作を第２図の温度タイムチャート
図に基づいて説明する。

先ず電源停止状態においては全通電終了点と制御目標温
度はいずれも待機動作り側に切換えられている。

この状態で電源を投入するとローラ非回転のまま全通電
加熱が行なわれ、全通電加熱終了により他の部材の動作
状態がレディの場合に、アンドゲート５３よりの出力信
号に基づいてクラッチ１６ａの作動が解除されて前記ロ
ーラＩａの回転が開始するとともに、比例制御が開始さ
れＶＣＯ３３で変調されたパルス密度信号をＰＷＭ４１
で待機基準温度との差電圧に比例してパルス幅変調を行
ない、該信号を制御部５０側に出力して、５ＳＲ１７を
介してヒータ１０の比例通電制御を行なう。

一方前記パルス幅変調されたパルス密度信号は、温度制
御周期手段に入力され、該検知手段４５で。

前記密度信号のパルス周期をカウントし制御部５０側に
入力させる。

制御部５０では前記検知手段４５よりのカウント値とメ
モリ５５内の待機基準温度に対応する標準周期データと
を比較し、前記カウント値が標準周期データ以下になっ
た際に定着ローラｌａの回転を停止させ、通常の待機温
度制御に移行する。

これにより待機温度立上げ初期において速やかな熱分布
の均一化が達成され、熱分布均一化後にはローラｌａの
回転が停止されるために、無駄な放熱の防止と省電力化
が達成される。

そして定着動作指令が久ると前記ＶＣＯ３３の基準周波
数が１）１ｚに切換わり、全通電加熱後アンドゲート５
３よりの出力信号に基づいて前記ローラＩａの回転が再
開するとともに、前記比例制御が開始されるとともに、
前記と同様に制御部５０で前記検知手段４５よりのカウ
ント値とメモリ５５内の定着基準温度に対応する標準周
期データとを比較し、前記カウント値が標準周期データ
以下になった際に給紙ローラを回転させ、定着動作に移
行する。

これにより、アンダーシュートが生じる事な（、定着動
作が可能となる。

「効果」 以上記載のごとく本発明によれば、比例制御にて制御目
標温度に温度制御時に、非加熱体よりの放熱量に変動が
ある場合に比例制御方式のみで温度制御を行なう事なく
、比例制御にて生成される前記パルス信号を有効に利用
して前記放熱量の変動に対応させて可変可能な熱補償手
段を適時作動／停止若しくはその作動量を調整し、これ
により熱供給量と放熱量のバランスを取り、精度よい温
度制御を可能にする。

又請求項２）に記載した発明によれば、比例制御にて生
成される前記パルス信号を被加熱体の蓄熱状態を把握し
、十分なる蓄熱が得られた際に初めて負荷動作を許容す
るように構成し、これによりアンダーシュート等から起
因する各種不良を防止し得る。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

゛　−第１図は本発明の実施例に係る 電子写真プリンタの要部構成と定着器周りの主要回路構
成を示す概略ブロック図で、 第２図はその動作を示す温度タイムチャート図である。 第３図は比例制御における温度変化状態を示す温度タイ
ムチャート図である。 梗和周期　　　　　　　。 １ ハ０ルズイ盲号

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）検知温度と制御目標温度の差に比例して変調される
   パルス信号を用いてヒータ供給電源の制御を行なう被加
   熱体の温度制御方法において、前記パルス信号の変調周
   期若しくは変調パルス幅と、対応する設定温度の基準値
   若しくは該基準値に偏差分を加味した許容値とを比較し
   、その比較出力に基づいて被加熱体の放熱（給熱）量の
   変動を補償する補償手段を作動／停止させるか若しくは
   該補償手段の補償量を調整する事を特徴とする被加熱体
   の温度制御方法 ２）検知温度と制御目標温度の差に比例して変調される
   パルス信号を用いてヒータ供給電源の制御を行なう被加
   熱体の温度制御方法において、前記パルス信号の変調周
   期若しくは変調パルス幅と、対応する設定温度の基準値
   若しくは該基準値に偏差分を加味した許容値とを比較し
   、前記変調周期若しくは変調パルス幅が前記基準値若し
   くは許容値内に復帰するまで被加熱体の負荷動作を停止
   するようにした事を特徴とする被加熱体の温度制御方法
   ３）ローラ型熱定着器における請求項１）記載の温度制
   御方法において、前記補償手段が、ローラの回転／停止
   手段、該ローラに近接配置したファンの回転／停止手段
   、制御目標温度の変更手段、若しくはパルス信号基準周
   期変更手段の１又は複数の組合せである温度制御方法