JPH0359706A - 被加熱体の温度制御方式 - 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、複写機、プリンタその他の電子写真装置等に
用いる熱定着器その他の被加熱体の温度制御方式に係り
、特にヒータの全通電加熱により被加熱体を第１の基準
温度まで立ち上げた後、比例制御により第２の基準温度
へ移行させるようにした被加熱体の温度制御方式に関す
る。

「従来の技術」 従来より、例えば前記熱定着ローラ対の温度制御方式に
おいては、定着ローラの目標温度地点を挟んでヒータの
給電非給電を交互に行いながら温度制御を行ういわゆる
０Ｎ−ＯＦＦ制御方式と、定着ローラの温度情報に基づ
いて、ヒータの通電制御を行うパルス信号のパルス幅又
はパルス周波数を定着目標温度に近づくにつれ比例的に
変化させる、いわゆる比例制御方式が存在するが、前者
においては立上げ速度は早いが加熱温度勾配が直線状で
ある為に、オーバシュートが大きく、又後者の場合には
パルス信号のパルス幅又はパルス周波数に基づいて熱平
衡を取りながら加熱制御を行う為に、制御目標値の温度
維持が容易であるが立上げ速度が遅いというデメリット
を有する。

この為従来よりヒータの全通電加熱により被加熱体を所
定温度（比例開始点Ｓ０まで立ち上げた後、比例制御に
より制御目標温度への移行及びその温度維持を図るよう
にした制御方式が採用されている。（特開昭５８−４２
０７９号他）「発明が解決しようとする課題」 しかしながらかかる制御方式においても所定温度まで全
通電加熱により被加熱体を加熱するものである為に比例
開始点ＳｔからのオーバシュートΔｔ　（通常用いられ
る制御目標値Ｓ１１からのオーバシュートではないので
両者を区別する意味で単にシュートΔｔという。）は存
在し、該シュートΔｔにバラツキが生じれば制御目標温
度に安定して移行するのが困難になる。

而も近年のように装置全体の小型化に対応させて定着ロ
ーラ対の小径化と薄肉化を図るに連れ、定着ローラ自体
の蓄積熱容量が低下し、この為前記定着ユニットを構成
する各種部品の製造誤差や温度検知手段の位置誤差等に
より熱平衡がくずれ、前記シュートΔｔに大きなバラツ
キが生じてしまう。

特に前記シュートΔｔが低めに制御目標温度以下となっ
た場合には一定着不良が生じてしまう為に一般には前記
製造誤差等を考慮して前記比例開始温度を高めに設定し
ているが、このように構成するとローラの蓄積熱容量が
小な小型の装置においては必然的に立ち上がり時のオー
バシュート量が大になり、熱劣化部品の耐久性が低下し
易い。

又前記従来技術はヒータ熱量とローラ熱容量のバランス
により制御目標温度への移行維持を図るものである為に
、ローラの直径や熱伝導率が異なれば当然にシュートΔ
を量が変化し、この為前記制御装置においては各機種に
対応して比例開始温度等を変化（制御目標温度が一定の
為に）させる必要があり、その設定作業が煩雑化する。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、余裕をもってロ
ーラの蓄熱容量を設定し得ない小型の装置にあっても、
又定着ユニットを構成する各種部品の製造誤差や温度検
知手段の位置誤差等が生じた装置においても、更には安
定且つ精度よ〈制御目標温度に移行可能な温度制御方式
を提供する事を目的とする。

又本発明の他の目的は−の温度制御装置で異機種の装置
においても適用可能な汎用性を有する温度制御方式を提
供する事にある。

「課題を解決する為の手段」 先ず本発明の説明を明瞭化する為に第１図に示すように
例えば熱伝導率の異なる定着ローラを全通電開始点ＳＯ
より同一のヒータで加熱した場合を考えてみるに、 前記定着ローラにおいては、ローラの熱伝導性がよくな
ればなる程、制御目標温度に移行する為の温度カーブ■
゛■′■°の立ち上がり勾配は急峻になるが、その９加
熱時間りが短くなる為に必然的にローラに吸収された蓄
積熱量（ヒータ８量×加熱時間ｈ）が小になり、この結
果その比例開始点ＳｔからのシュートΔｔｉは、前記加
熱時間り言い換えれば温度カーブ■′■°Ｏ°の立ち上
がり勾配に逆比例して■°く■′くＯｏの順に大になる
。

従って前記立ち上がり勾配が異なっても加熱時間りを一
定に出来れば前記問題は解消出来るが、立ちＬがり勾配
と交差する比例開始点Ｓｔが一定である限り、加熱時間
りを一定にする事は不可能である。

そこで本発明は前記勾配量に対応させて該温度カーブ■
■＠と交差する比例開始点Ｓｔｉ　、言い換えれば立ち
一ヒげ用比例開始点Ｓｔｉを制御目標温度移行後に用い
る定常比例開始温度Ｓｔと同一に設定する事なく、両者
を区別し、立ち上がり勾配に比例させて高い温度になる
ようにＳｔｉが変化する、Ｓｔｉ設定設定用基準温度曲
線用いた点を本発明の特徴とするものであり、これによ
り、前記立ち上がり勾配が変化した場合においても各温
度カーブ■■■の頂点温度をほぼ一定にする事が出来る
立ち七げ用比例開始点Ｓｔｉを得る事が出来る。

尚、前記比例開始点Ｓｔｉは立ち」二がり勾配に対応さ
せて変化してしまう為に１本発明はローラの蓄積熱容量
（シュート量Δｔ）を一定にする事を目的とするもので
はなく、前記温度カーブ■■■の頂点がほぼ一定なるよ
うに、全通電加熱時間（Δｈ＋αｉ）を効果的に補正す
る事を特徴とするものである。

そしてこのようなＳｔｉ　ｆｆ基準温度曲線■は、前記
比例開始レベルＳｔより高い温度域から出発して、必要
に応じてその途中温度域で変曲点を形成しながら前記比
例開始レベルＳｔに収束可能な温度曲線■で形成するの
がよく、そしてこのような基準温度曲線■は一又は複数
の時定数回路により容易に形成可能である。

「実施例Ｊ 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２図は本発明の実施例に係る熱定着器の温度制御回路
を示す概略ブロック図で、その構成を簡単に説明すると
、１は加圧ローラと加熱ローラからなる熱定着器（いず
れも不図示）に内蔵されたヒータで、熱定着器の表面温
度を検知する温度検知手段３がその表面に近接配置され
ている。２はソリッドステートリレーＳＳＲで、後記制
御手段４．５から制御部６を介して得られた全通電用レ
ベル信号若しくは比例制御用のパルス信号に基づいてヒ
ータ１の０Ｎ１０ＦＦ制御を行う。

温度検知手段３は負特性のサーミスタ３ａを含み、その
検知温度に対応する検知電圧をウェイト用比例制御手段
４と定着用比例制御手段５とともに、Ｓｔｉ設定回路７
に出力可能に構成している。

ウェイト用比例制御手段４には、例えばウェイト比例開
始点１６０℃に対応する基準電圧設定回路Ａと、ウェイ
ト目標温度１８０℃に対応する基準電圧設定回路Ｂが夫
々付設されており、電源スイッチＯＮ後先ず全通電加熱
により１６０℃まで立ち上げた後、比例制御にてウェイ
ト目標温度１８０℃に移行可能に構成している。尚、木
ウェイト温度制御の場合は、立ち上げ時に多少のバラツ
キが生じても問題はない為に、立ち上げ時においてもウ
ェイト比例開始点を一定にしている。

定着用比例制御手段５には、定常時の比例開始温度１８
５°Ｃに対応する基準電圧設定回路Ｃと、定着目標温度
２０５°Ｃに対応する基準電圧設定回路りが夫々付設さ
れており、ウェイト状態から定着動作に切換わると、先
ず立ち上げ用比例開始点Ｓｔｉに到達するまで全通電加
熱により立ち上げ動作を行った後、比例制御にて定着目
標温度２０５℃に移行可能に構成している。尚、定着目
標温度移行後においては定常時の比例開始温度１８５℃
と定着目標温度２０５℃に基づいて温度制御が行われる
。

第３図は前記Ｓｔｉ設定回路７の内部４Ｒ戒図で、比例
開始温度１８５℃に対応する基準電圧設定回路Ｃに接続
された抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１からなる時定数回路
１２と、該時定数回路１２の放電時期を設定するトラン
ジスタＴｒｉ及び検知電圧と前記時定数回路１２よりの
出力電圧を比較する比較器１１からなり、検知温度が時
定数回路１２により形成される温度曲線■を交差するか
若しくはＳｔ温度以上になった時に前記比較器１１より
比例制御開始信号を出力可能に構成している。

かかる実施例によれば、第１図に示すようにウェイト状
態においては制御部６よりＳｔｉ設定回路７のトランジ
スタＴｒｉに補正信号Ｘの副信号を送信させて８き、時
定数回路１２のコンデンサＣＩを放電しておく。そして
ウェイト状態から定着動作に移行する際に、補正信号Ｘ
を旧からＬｏに切り換えると前記コンデンサＣ１が充電
されＳｔ湯温度収束する方向に向けて略二次曲線状の時
系列温度（電圧）曲線が形成される事になる。

この結果、ヒータｌの全通電加熱により１８５℃（Ｓｔ
湯温度以下のウェイト温度１８０℃から立ち上げた検知
温度の温度カーブ■■■は、定着ユニットを構成する各
種部品の製造誤差や温度検知手段３の位置誤差等に起因
してその勾配に異動が生じた場合でも、これに対応して
立ち上げ用比例開始点Ｓｔｉを変化させ、全通電加熱時
間（Δｈ＋αｉ）を効果的に補正する事が出来、これに
より定着動作への移行温度カーブ■■■の頂点温度をほ
ぼ一定Δｔ４にする事が出来る為に、安定して且つ精度
よく制御目標温度Ｓｓの移行が可能となる。

第４図は他の実施例に係る温度制御回路で、複数の時定
数回路を用いてＳｔｉ用基準温度曲線をより効果的に設
定せんとするものである。

本実施例は、定着用比例制御手段５の入力側に、比例開
始温度の基準電圧設定回路Ｃに抵抗Ｒ１及びコンデンサ
ＣＩからなる時定数回路１２を直接接続させるとともに
、変曲点設定用の基準電圧設定回路が付設された自動補
正手段８よりの信号により前記温度曲線■の補正を行う
事の出来るものである。

そして前記自動補正手段８は、第５図に示すように、基
準電圧設定回路りと前記時定数回路１２のコンデンサＣ
１に、抵抗Ｒ３、ダイオード０１．コンデンサＣ２、抵
抗Ｒ２、ダイオードＤ２が直列に接続され、前記コンデ
ンサＣ２と抵抗Ｒ２により第２の時定数回路１６を形成
するとともに、その両端側にダイオード旧、０２を介し
て夫々トランジスタＴｒ２　。

Ｔｒ３のコレクタ側が接続されている。

次にかかる実施例の作用を第６図の温度グラフ図に基づ
いて説明する。

先ず、ウェイト状態においては制御部６よりＳｔｉ設定
回路７のトランジスタＴｒ２及びＴｒ３に補正信号Ｙ、
Ｚの旧信号を送信させておき、各時定数回路１２，１１
３のコンデンサＣ１，Ｃ２を放電しておく。

そしてウェイト状態から定着動作への移行に伴ない、ト
ランジスタＴｒ３の補正信号Ｙを旧からＬＯに切り換え
ると基準電圧ｖ１に飽和する方向に前記第１のコンデン
サＣ１が充電されるが、その充電途中又は終了後更にト
ランジスタＴｒ２の補正信号Ｚを旧からＬＯに所定時間
切り換えると第２のコンデンサＣ２がｖ２の基準電圧に
より充電し、次に補正信号ＺをＬＯから旧に向は復帰す
る事により第２のコンデンサＣ２が放電を開始し、抵抗
Ｒ２を介して徐々に基準電圧（Ｖ１＋Ｖ２）に向けて更
に電圧は上昇し、Ｓｔ湿温度収束する方向に向けて形成
されていた温度曲線■が更に（Ｓｔ−ｔ１）の向は更に
下方に向は降下し、コンデンサＣ２の電荷量に比例して
やがて電圧（Ｖ２分）は減少し、前記温度曲線■がＳｔ
湿温度向は収束する事になる。

かかる実施例によれば前記実施例に比較して立ち上げ温
度カーブ■■■の勾配の異動に対応して一層効果的純立
ち上げ用比例開始点Ｓｔｉを変化させる事が出来、これ
により定着動作への移行温度カーブ■■＠の頂点温度を
ほぼ一定に出来るのみならず、オーバーシュートもより
精度よく抑制する事が出来る。

「発明の効果」 以上記載した如く本発明によれば、余裕をもってローラ
の蓄熱容量を設定し得ない小型の装置にあっても、又定
着ユニットを構成する各種部品の製造誤差や温度検知手
段の位置誤差等が生じた装置においても、安定且つ精度
よく制御目標温度に移行可能であるとともに、前記制御
目標温度へ移行の際の立ち上げ温度カーブの勾配に異動
があってもこれと無関係に制御目標温度からのシュート
量の一定化を図る事が出来る為に、比例開始点を各機種
毎に調整する必要がなくなり、汎用性を有する温度制御
装置の形成が可能である。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の実施例に係る定着装置の温
度制御回路の構成を示し、第２図は全体ブロック図で、
第３図はその要部回路図であるＳｔｉ設定回路の内部構
成を示す、第１図は温度変化状態を示す分布図である。 第４図乃至第６図は本発明の実施例に係る定着装置の温
度制御回路の構成を示し、第４図は全体ブロー、り図で
、第５図はその要部回路図、第６図は温度変化状態を示
す分布図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ヒータの全通電加熱により被加熱体を第１の基準温
   度まで立ち上げた後、比例制御により第２の基準温度へ
   移行させるようにした被加熱体の温度制御方式において
   、前記第１の基準温度を所定温度レベルに向けて時系列
   的に変化させながら、被加熱体を全通電加熱温度域から
   第２の基準温度へ移行させる事を特徴とする被加熱体の
   温度制御方式 ２）前記前記第１の基準温度の時系列的変化が、前記温
   度レベルより高い温度域から出発して、必要に応じてそ
   の途中温度域で変曲点を形成しながら前記温度レベルに
   収束可能な温度曲線で形成されている請求項１）記載の
   温度制御方式 ３）前記第１の基準温度の時系列的変化が一又は複数の
   時定数回路に基づいて複次曲線状に形成されている請求
   項１）記載の温度制御方式