JPH04113378A - 定着部温度制御装置 - 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】 （ａｌ産業上の利用分野 この発明は複写機、レーザプリンタ等に適用されるトナ
一定着用の定着装置において、装置の表面温度を規定の
温度に維持させせるための定着部温度制御１１装置に関
する。

ｆｂ）従来の技術 複写機、レーザプリンタ等においては用紙上に転写され
たトナーを定着させるため、上下ローうにより構成され
る定着装置を用いている。この定着装置の上ローラには
ハロケンランプ等からなる定着ヒータが備えられている
。定着ヒータは複写機、レーザプリンタの電源オンムこ
より昇温か開始され、表面温度（定着部温度）が予め設
定された目標温度になるまで昇温が行われる。そしてそ
の後、定着部温度が前記目標温度で安定するように制御
される。

従来、上記定着ヒータの制御は一般にオン／オフ制御で
行われていた。

（Ｃ）発明が解決しようとする課題 しかしながらＪ−述したように定着ヒータをオン／オフ
制御した場合、オーバーシュートを起こし易く、無駄な
電力消費や定着性への悪影響という問題が住していた。

また、場合によって番、１、オーバーシュー１・による
高温のために定着部の部品が破損してしまうことがあっ
た。

このようなオーバーシュー１・の問題を緩和するため、
定着部温度が目標温度に到達する前に定着ヒータへの電
力供給を中止し、定着ヒータの余熱によって定着部温度
を目標温度にまで」−昇させる方法がある。しかしなが
らこの方法では定着部温度が目標温度に達する前に定着
ヒータをオフしてしまうため、目標温度への到達時間が
長くなってしまう問題があった。

この発明の目的は、オーバーシュートの発生を防止する
とともに、昇温時間が必要以上に長くなってしまうこと
のない定着部温度制御装置を提供することにある。

（ｄ１課題を解決するための手段 この発明は、定着部温度が予め決められた目標温度にな
るよう乙こ定着ヒータの制御を行う定着部温度制御装置
において、 現在の定着部温度を求める手段と、 現在の定着部温度と目標／１１．ｆ＋度との温度差を求
める手段と、 前回以前の測定時の温度差と今回の測定時の温度差とか
ら温度差変化量を求める手段と、前記定着部温度が一定
温度以下で、かつ、前記温度差が一定温度以上のときに
は温度差に基づいて定着ヒータへの供給電力を制御し、
前記温度差が前記一定温度差未満のときには前記温度差
変化量に基づいて定着ヒータへの供給電力を制御する手
段と、 を設けたことを特徴とする。

＋８１作用 この発明においては、昇温が開始されたときには目標温
度と定着部温度との温度差に基づいて定着ヒータへの供
給電力が制御１１される。例えば温度差が大きい程大き
な電力が供給され、温度差が小さくなれば供給電力が小
さくなるように制御される。

しかし定着部温度が上昇し定着部温度と目標温度との温
度差が小さくなれば、前回の測定時の温度差と今回の測
定時の温度差との温度差変化量に基づいて定着ヒータへ
の供給電力が制御されるようになる。従来の装置の場合
、定着部温度が目標温度近くまで昇温されたときでもそ
の温度差に基づいてのみ定着ヒータへの供給電力か制御
されていた。そのため例えば定着ヒータの昇温率、すな
わち、温度差変化量が大きく、急速に温度が上昇してい
るような場合でも、目標温度と定着部温度とが異なって
いれば定着ヒータに対してさらに電力供給が続行されて
しまう。このため定着部温度は勢いよく昇温し、大幅に
オーバーヒートしてしまうことがあった。

これに対しこの発明では定着部温度が目標温度に接近し
ているときには温度差変化量に基づいて定着ヒータへの
供給電力が制御され、例えば、定着部温度と目標温度と
がある程度熱れているような場合でも温度差変化量が非
常に大きいような場合には定着ヒータへの供給電力が抑
えられる。そのため、オーバーヒートが防＋ｈされる。

ｆｆ）実施例 第３図は定着ローラの断面構成を示した図である。

定着ローラば上ローラ１と下ローラ２を有している。上
ローラ１は金属材料により円筒状に構成され、円筒内部
にハロゲンランプ等の定着ヒータ３を備えている。４は
１−ローラの表面温度（定着部温度）を検知するザーミ
スタであり、１°Ｃ刻みの精度で定着部温度を読み取る
。下ローラ２ば表面にシリコンゴム等の層が設けられた
円柱状のローラである。粉末状のトナー６が転写された
用紙５は上下ローラ１，２間を通過する。前記トナーは
熱可塑性の樹脂１着色剤を含み、−上ローラ１によって
加熱されて軟化、溶融状態にされて用紙５上に定着され
る。

第４図は同定着ローラを備えた複写機の制御１１部のブ
ロック図である。

複写機全体の制御ばＣＰＵＩ　］によって行われる。定
着ローラの上ローラ１表面に設りられたサーミスタ４は
、上ローラ１の表面温度に応して抵抗が変わる。この抵
抗値、すなわち定着部温度はＲ／Ｖ変換器］２によって
電圧に変換され、さらに、Ａ７Ｄ変換器１３によってデ
ジタル値に変換されてＣＰＵＩ　］に入力される。ＣＰ
ＵＩＩはこの定着部温度および定着部温度から求められ
た温度差等に基づいて、定着ヒータ３を制御するトライ
アック１４に対してトリガパルスを出力する。

すなわちトリガパルスの出力タイミングはＲＯＭ２Ｓに
記１．曳されたプログラムに基づき、ＲＡ　Ｍ　１６に
記憶されたテーブルを参照して演算される。

なお定着ヒータ３は交流電源により駆動される。

またＣＰＵＩ　１はこの交流電源からゼロクロス信号発
生回路１７によりゼロクロスパルスを受け、ゼロクロス
パルス間隔に基づいてトライアック１４にトリガパルス
を出力する。すなわち、トライアック１４はトリガパル
スによりオンし、ゼロクロスでオフされる。

以下にこの装置における定着部温度制御方法を説明する
。第１図はその処理手順を示したフローチャー１・であ
る。

ＩＳＴは初回の定着部温度読み取り時にのめセットされ
るフラグであり、ＰＷはヒータ・＼の供給電力である。

昇温開始時にばＩＳＴがセントされるが、ＰＷはＯの状
態となっている（ｎｌ）。また、温度読み取り回数“Ｒ
Ｄ　　ＣＮＴ”のカウンタはリセットされる（ｎ２）。

そしてこの状態から１００ｍ５ごとのサーミスタ温度（
一定着部温度）の読み取り、および検知された定着部温
度に基づく処理が開始される。まず、“ＲＤ　　ＣＮＴ
”がインクリメントされ、定着部温度“ＣＲＲＮＴＴ”
が読み取られて格納される（ｎ３→ｎ４→ｎ５）。そし
てこの”ＣＲＲＮＴ　　Ｔ“に基づいて目標温度”ＴＥ
ＲＧ　　Ｔ”との温度差゛］）　Ｉ　ＦＦ　　Ｔ’”、
および、前回測定したときの目標温度との温度差”ＰＲ
ＥＶ　　Ｔ”と”ＤＩＦＦ　　Ｔ”との温度差変化量“
’ＤＥＬＴ　　Ｔ″″が求められる（ｎ６．ｎ７）。な
おこの実施例においては“ＴＥＲＧ　　Ｔ”は１８０°
Ｃに設定されている。これらの演算の後、“’ＰＲＥＶ
　　Ｔ″゛が“ＤＩＦＦＴ”で置き換えられる（ｎ８）
。

初回の読み取り時には（ｎ９）まだトリガパルスが発生
されておらず定着ヒータの昇温が開始されていないため
’　Ｄ　Ｅ　Ｌ　Ｔ　　Ｔ”″には０が設定される（ｎ
ｌｏ）。その状態でトリガパルスの発生タイミングを設
定するためのｎ　１３以降の演算処理が行われる。ｎｌ
ｏにおいてはＩＳＴのリセットも行われる。

なお、初回以降の測定時には°’　Ｄ　Ｅ　Ｌ　Ｔ　　
Ｔ”。

がＯのとき（定着部温度の変化がないとき）にはｎ１３
以降の演算処理を行わず、１００ｍ５待って次の測定に
戻る（ｎ１１→ｎ１２）。サーミスタによる温度読み取
りの周期に対して定着部温度の変化が緩慢であり、過剰
制御になってしまうのを防止するために温度変化を検知
したときにのみ定着ヒータへの供給電力の切り換え制御
を行うのである。

ｎ１３以降では定着ヒータへの供給電圧を設定するため
にトリガパルスの発生タイミングが設定される。トリガ
パルス発生タイミングの設定は以下のようにして行われ
る。

グ ＲＯＭＩ咎にばＴＡＢＬＥＩ〜５が記憶されている。Ｔ
ＡＢＬＥ１〜５にはそれぞれ以下のようなデータが記憶
されている。第５〜７図はそのデータの状態を示してい
る。

ＴＡＢＬＥＩ　：　’ＤＩＦＦ　　Ｔ”″がどの程度正
方（第５図）　向の大きさを持っているかを表し“ＤＩ
ＦＦ”ｌ””が正方向で大 きい程大きな植になる。“”Ｄ　Ｉ　ＦＦＴ”が負（定
着部温度が１８ ０°Ｃ以」二）のときにばＯになる。

ＴＡＢＬＥ２：　’ＤＩＦＦ’ｌ”゛がどの程度資力（
第６図）　向の大きさを持っているかを表し“ＤＩＦＦ
　　”Ｔ”’が狛、方向で大きい程大きな値になる。”
ＤＩＦ Ｆ　Ｔ”が正（定着部温度が１８ ０°Ｃ以下）のときにはＯになる。

ＴＡＢＬＥ３：“′・ＤＩＦＦ　　Ｔ”がどの程度０に
（第７図）　なっているかを表し、“ＤＩＦＦＴ”°が
Ｏに近い程（定着部温度 力月８０°Ｃに近い）大きな植にな る。

ここで、この例ではＴＥＲＧ　　Ｔ”を１８０°Ｃに設
定しているために“’Ｉ）ＩＦＦ　Ｔ”は−２０〜２０
０程度の温度になる場合がある。そこでこの例では温度
範囲に多少を余裕をみて、−３０〜２１０（”Ｃ）の範
囲の１°Ｃ刻みの温度に対応できるように、２４２個の
温度要素に対してデータ（０〜１．０）を揃えている。

ずなわちＴＡＢＩ、Ｅ１〜３は要素番号０〜２４１の要
素からなる配列で構成され、１°Ｃ単位で要素を参照で
きるようになっている。この場合、”ＤＩＦＦＴ″″−
一３０のとき要素番号０のデータが読みだされる。

ＴＡＢＬＥ４：“ＤＥＬＴ　　１””がどの程度正方（
第８図）　向の大きさを持っているかを表し、“’ＤＥ
１．Ｔ　　Ｔ”°が正方向で大きい（定着部温度が急に
下がって いる）程大きな値になる。”ＤＥ Ｌ　Ｔ　　”Ｉ”　”が’！Ａ（、定着部温度が１；が
っている）ではＯになる。

ＴＡＢＬＥ５　：　”ＤＥＬＴ　　Ｔ”がどの程度資力
（第９図）　向の大きさを持っているかを表し′“ＤＥ
ＬＴ　　Ｔ”が負方向で大 きい（定着部温度が急に上がって いる）程大きな値になる。”　Ｄ　Ｂ ＬＴＴ”が正（定着部温度が下 がっている）では０になる。

ここでＴＡＢＬＥ４．．５はＤＥＬＴ　　Ｔ″″とＲＤ
　　ＣＮＴ”を用いて１秒当たりの温度変化に換算され
てから参照される。通常、定着部温度の変化は−０，３
ｄｅｇ／ｓから＋〇、５ｄｅｇ／ｓ程度であるので、こ
の例では余裕をみて−０，４ｄｅｇ／ｓから＋０．６ｄ
ｅｇ／ｓの範囲の温度変化に対応してデータ（Ｏ〜１゜
０）を揃えており、ＴＡＢＬＥ４．５は０．０１ｄｅｇ
／Ｓ単位で参照できる配列構造となっている。その要素
数は１００個である。−０，４ｄｅｇ／ｓが要素番号０
に、＋〇、６ｄｅｇ／ｓが要素番号１００に対応する。

ｎ１３〜ｎ１４において、上記のようにして各ＴＡＢＬ
Ｅ１〜５を参照し、それぞれＰ１〜Ｐ５のデータが求め
られる。

なおここで、ＴＡＢＬＥ３によって求められるデータＰ
３は目標温度への接近度を知るための値である。通常、
定着部温度が目標温度から大きくずれている場合にはオ
ーバーシュートを考慮することな（定着ヒータに電力供
給を行っても問題はないが、定着部温度が目標温度に近
づいたときにはオーバーシュートを考慮しながら、急激
な温度変化がないように制御しなければならない。そこ
でＰ３により目標温度への接近度を表すことにより、定
着部温度が目標温度に接近したときにＰ３により制御パ
ラメータとしての重みを増して温度変化が急激になって
しまわないようにする。

ｎ１３およびｎ１５において求められたデータＰ１〜Ｐ
５により、以下の式から供給電力の増減を決定するため
の制御値が求められる（ｎ１６）Ｐ＝Ｐ１−Ｐ２＋Ｐ３
Δ　（Ｐ４−Ｐ５）　　・　・■この式■によって求め
られた値は供給電力の増減の割合を示し、定着ヒータへ
の最大供給電力（この装置の場合７００Ｗ）に求められ
た増減割合Ｐを掛けた値が増減させる供給電力量になる
。したがって次の処理でヒータに供給される電力は次式
％式％） うに８周整される（ｎ１８〜２１）。このようにして求
められた供給電力ＰＷに応じて定着ヒータをオンさせる
べき時間（ＨＬＴ）が決定される（ｎ２２）。なお、”
　ｐ　ｗ”から’　ＨＬ　Ｔ　’″への変換はＲＯＭに
記憶されたテーブルを参照することによって行われる。

以上のようにして定着ヒータのオン時間゛ＨＬＴ”に基
づき、ｎ２３にてトリガパルスの発生タイミングが設定
される。定着ヒータに６０Ｈｚの交流電源が接続されて
いる場合ゼロクロスの周期は約８．３ｍｓであり、トリ
ガパルスの発生後（８，３＋７１ ＨＬＴ）時間後に定着ヒータ３をオンさせると、定着ヒ
ータは“’　ＨＬ　Ｔ　”時間だけオンすることになる
。そこで、タイマには（８，３−ＨＬＴ）がセットされ
、この時間後にトリガパルスが発生されて定着ヒータ３
がオンされる（ｎ２３→ｎ２４）なお第２図は定着部温
度、定着ヒータへの供給電力および各制御パラメータ（
ＰＩ−Ｐ２．ｐ３Ｐ、１−Ｐ５）の移り変わりの例を示
した図である。定着部温度が低い状態では“”ＤＩＦＦ
　　Ｔ’”による制御にウェイトが置かれ、供給電力が
大きくなっているが、定着部温度が目標温度に近づくに
つれて供給電力が抑えられ、温度差の変化状態に応じた
制御にウェイトが移っている。

（ｇ）発明の効果 以上のようにこの発明によれば定着部温度が目標温度に
近づいたときに定着ヒータ制御のウェイトを温度の変化
状態に置いたことによって定着部温度のオーバーシュー
トを少なくすることができた。またオーバーシュートを
抑えることによって消費電力も抑えられる利点が生じた
。さらにオーバーシュートを抑えたことにより、ウオー
ムアツプ時間を短縮することができる利点も生じた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例である定着部温度制御装置の
処理手順を示したフローチャー１・、第２図は同装置に
よる定着部温度、ヒータへの供給電力および供給電力制
御のパラメータの移り変わり状態を示した図、第３図は
同装置を備える定着装置の断面構成図、第４図は同装置
のブロック図、第５〜９図は供給電力を求めるためのテ
ーブルデークを示した図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）定着部温度が予め決められた目標温度になるよう
   に定着ヒータの制御を行う定着部温度制御装置において
   、 現在の定着部温度を求める手段と、 現在の定着部温度と目標温度との温度差を求める手段と
   、 前回以前の測定時の温度差と今回の測定時の温度差とか
   ら温度差変化量を求める手段と、 前記定着部温度が一定温度以下で、かつ、前記温度差が
   一定温度以上のときには温度差に基づいて定着ヒータへ
   の供給電力を制御し、前記温度差が前記一定温度差未満
   のときには前記温度差変化量に基づいて定着ヒータへの
   供給電力を制御する手段と、 を設けたことを特徴とする定着部温度制御装置。