JPH0740161B2

JPH0740161B2 - 定着装置

Info

Publication number: JPH0740161B2
Application number: JP61091080A
Authority: JP
Inventors: 芳治和田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1986-04-18
Filing date: 1986-04-18
Publication date: 1995-05-01
Anticipated expiration: 2010-05-01
Also published as: JPS62246084A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は定着装置に関し、特に光プリンタなどの像形
成装置に内蔵され、待機状態のとき定着ローラを定着温
度で予熱しておいて、使用状態に移るときの待ち時間を
短くするようにした定着装置に関する。

（従来技術）待機状態のとき定着ローラを予熱しておき、使用状態に
移るときの待ち時間を短くするようにした定着装置を有
する装置は、たとえば特開昭59-152475号公報などに開
示されている。

（発明が解決しようとする問題点）上述の従来装置では、待機状態で定着ローラを予熱して
いても、使用状態に切り換えたときの待ち時間を一定に
することができなかった。たとえば、装置が温度の低い
環境下に置かれた場合、あるいは冬季に装置を使用する
ときなどの場合に、周囲温度が低いと、待機状態で予熱
していても、使用状態に切り換えたとき定着ローラが使
用可能な所定温度に達するまで長時間を必要とした。逆
に、夏期などの場合は、待機状態から使用状態に移ると
きの待ち時間が短くなる。

このように、従来の定着装置では、待ち時間を短くする
ために待機状態で定着ローラを予熱していても、周囲温
度に影響されるため、待ち時間に長短を生じていた。

それゆえに、この発明の主たる目的は、周囲温度に影響
されることなく待機状態から使用状態に移るときの待ち
時間を一定に設定できる、定着装置を提供することであ
る。

（問題点を解決するための手段）この発明は、定着ローラを加熱するためのヒータ、前記
ヒータに電力を供給するための電力供給手段、待機状態
のとき所定時間毎に前記電力供給手段を制御して、前記
ヒータに所定の電力が供給されるようにするための制御
手段、および前記制御手段による前記所定時間毎に、前
記供給される電力量に基づいて、前記待機状態において
前記ヒータを予熱するための電力量を決定するための電
力量決定手段を備え、前記電力量決定手段は、前記待機
状態から使用状態に移るとき、前記定着ローラの温度が
一定時間で所定温度に達するような予熱量に基づいて前
記電力量を決定することを特徴とする定着装置である。

（作用）待機状態のとき、定期的に、たとえば10分間隔毎に、制
御手段によって制御されて、電力供給手段からヒータに
所定の電力が供給される。応じて、ヒータへの通電電流
が増加し、定着ローラの温度が上昇する。そして、定着
ローラの温度が使用可能な所定温度に到達すると、到達
した時間に応じて、電力量決定手段で予熱時に必要な電
力量が決定される。すなわち、このとき定着ローラの温
度を一定時間で使用可能な所定温度まで上昇させること
ができなければ、予熱の通電量を大きくし、逆に、定着
ローラの温度がその一定時間で所定温度以上に上昇しそ
うなときは、より小さい予熱通電量が決定される。

（発明の効果）この発明によれば、待機状態のとき、電力量決定手段で
予熱の電力量を定期的に決定しているので、周囲温度に
拘らず、プリント時には、常に一定時間で、定着ローラ
の温度を使用可能な所定温度に上昇させることができ
る。したがって、周囲温度が低くても、オペレータを待
たすことはない。また、必要以上に予熱されることがな
いので、無駄な電力消費を回避することができる。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点
は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から
一層明らかとなろう。

（実施例）第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。
定着装置は定着ローラ８を含み、ヒータ10によって加熱
される。このヒータ10は、位相制御が行われた交流電
圧、すなわち導通角が制御された交流電圧が印加され
る。したがって、ヒータ10が発生する熱量は、印加する
交流電圧の導通角に応じて制御される。ヒータ10に印加
する交流電圧の導通角は、マイクロコンピュータのCPU1
2によって制御される。

CPU12には、ROM14,RAM16およびI/Oインタフェース18が
連結される。ROM14には、CPU12を制御するための制御用
プログラムなどが格納される。RAM16には、CPU12による
制御の際にデータの一時格納を行うための領域，制御に
必要な種々のフラグのための領域，タイマ領域およびカ
ウンタ領域などが含まれる。このタイマ領域には、一定
時間、たとえば10分を計測するためのタイマ16aが割り
付けられ、カウンタ領域には待機状態のとき定着ローラ
が使用可能な所定温度に達するまでの時間を計測するカ
ウンタ16bが割り付けられる。

タイマ16aによって計測される10分は、待機状態のと
き、ヒータ10に流す電流を最大に増加させて定着ローラ
の温度を使用可能な所定温度にする時間間隔である。す
なわち、一定時間毎に、たとえば10分毎に、定着ローラ
の温度を所定温度まで上昇させ、待機状態での予熱に必
要な電流値を決定するのである。

カウンタ16bは、タイマ16aによって制御された時間10分
毎に、ヒータ10の電流が最大のとき、定着ローラの温度
が使用可能な所定温度に到達する時間を計測する。この
カウンタ16bによって計測された時間は、一定時間、た
とえば10秒で定着ローラの温度を所定温度まで上昇させ
るための電流値を決定するデータとなる。したがって、
カウンタ16bで計測された時間が８秒であったとすれ
ば、早く所定温度まで到達したことになるから、待機状
態のとき定着ローラを加熱するヒータ10の通電量はまだ
少なくてよいことがわかる。反対に、カウンタ16bで計
測された時間が13秒であったとすれば、周囲温度が低
く、待機状態から使用可能な状態に10秒では切り換わら
ないから、待機状態のときにヒータ10に流しておく電流
すなわち予熱量を増加させなければならない。

I/Oインタフェース18の入力ポートには、ヒータ10によ
って加熱される定着ローラの温度を検出する温度センサ
20の出力が入力される。I/Oインタフェース18の一方の
出力ポートには、タイマ16aで計測された時間毎に、ヒ
ータ10に印加する交流電圧の半周期の導通角を180°に
するための信号が出力される。すなわち、この出力ポー
トから信号が出力されると、ヒータ10には、位相制御を
行わない交流電源の交流電圧が直接印加される。この出
力ポートから出力された信号は、抵抗を介して、エミッ
タが接地されたトランジスタ22のベースに与えられる。

トランジスタ22のコレクタは、抵抗23を介して、フォト
トライアック24の発光素子24aのカソードに接続され
る。発光素子24aのアノードには、直流電圧＋Vccが与え
られる。

I/Oインタフェース18の他方の出力ポートには、カウン
タ16bで計測された時間に応じたディジタル信号が出力
される。このディジタル信号は、D/Aコンバータ26でア
ナログ信号に変換され、このアナログ信号は比較器28の
（＋）端子に与えられる。比較器28の（−）端子には、
鋸波発生回路30の出力、すなわち鋸波が与えられる。比
較器28は、（＋）端子に与えられている電圧の方が
（−）端子に与えられている電圧よりも大きいとき、出
力端子はハイレベルにある。（−）端子に与えられてい
る電圧が（＋）端子に与えられている電圧よりも大きく
なると、比較器28の出力端子はローレベルになる。この
比較器28の出力端子は、トランジスタ22のコレクタと抵
抗23との接続点に接続される。したがって、比較器28の
出力端子がローレベルになるとき、フォトトライアック
24の発光素子24aの導通回路は抵抗23を通して形成され
る。そうすると、抵抗23を通して比較器28に電流が流入
するので、発光素子24aは点灯する。

一方、比較器28の出力端子がハイレベルにあるときで
も、トランジスタ22のベースにI/Oインタフェース18の
一方の出力ポートから信号が供給されると、トランジス
タ22がオンするため、発光素子24aは点灯する。

鋸波発生回路30の入力端子には、ゼロクロス検出回路32
の出力端子が接続され、このゼロクロス検出回路32の入
力端子にはトランス34の出力が与えられる。

トランス34は、ヒータ10に与える交流電圧を供給する電
源の交流電圧を降圧するためのものである。トランス34
によって降圧された交流電圧は、ゼロクロス検出回路32
に与えられる。ゼロクロス検出回路32は、与えられた交
流電圧のゼロクロス点で短い時間幅のパルスを出力す
る。すなわち、交流電圧は、位相が０〜180°までの正
の半周期と、位相が180°〜360°の負の半周期の電圧波
形を１サイクルとして、交互とにこの正の半周期と負の
半周期の波形を繰り返している。正の半周期から負の半
周期、あるいは負の半周期から正の半周期に切り換わる
点がゼロクロス点であり、ゼロクロス検出回路32はこの
ゼロクロス点を検出するのである。

ゼロクロス検出回路32から出力された短い時間幅のパル
スは、鋸波発生回路30に与えられる。そうすると、鋸波
発生回路30では、与えられるパルスまでの時間幅を１周
期として鋸波の波形が決定される。すなわち、パルスが
与えられたときが鋸波の最大値もしくは最小値、Ｐ−Ｐ
レベルを記録する時間となる。

フォトトライアック24の受光素子24bの一方の端子は、
トライアック36の一方の入出力端子に接続される。受光
素子24bの他方の端子は、抵抗38および40を介して、ト
ライアック36の他方の入出力端子に接続される。トライ
アック36の一方の入出力端子は、受光素子24bの一方の
入力端子と接続されるとともに、ヒータ10の一方の端子
とも接続される。トライアック36のゲート端子は、抵抗
38と抵抗40の接続点に接続される。抵抗40は、トライア
ック36をターンオンさせるときのゲート電圧を確立する
素子である。すなわち、直列接続されたヒータ10とトラ
イアック36間には、交流電圧が常時印加されている。そ
こで、発光素子24aが発光すると、受光素子24bがオン
し、ヒータ10を通して抵抗38および抵抗40には微小な電
流が流れる。そうすると、この微小な電流によって抵抗
40の両端には電圧が確立される。この確立された電圧が
トライアック36をオンさせるのに十分な値であればトラ
ンジスタ36がオンして、ヒータ10には大電流が流入す
る。したがって、ヒータ10に与えられる交流電圧の導通
角は、フォトトライアック24の発光素子24aの点灯を制
御することによって行われる。

次に、第１図を参照して、第２図に示すフロー図に基づ
いて、この実施例の動作、特に待機状態での動作につい
て説明する。

待機状態において、装置の各部からは第３図に示すよう
な信号を出力され、ヒータ10には導通角θで裁断された
交流電圧が印加されて定着ローラ８が予熱されている。
すなわち、トランジスタ22がオンしていないときは、発
光素子24aは比較器28の出力に応じて間欠的な点灯をし
ている。比較器28は、鋸波発生回路30から（−）端子に
与えられる鋸波が（＋）端子に与えられているD/Aコン
バータ26の信号より大きくなったとき、出力端子はロー
レベルになる。第３図では、鋸波発生回路30によって発
生される鋸波を実線で示し、D/Aコンバータ26によって
変換されるアナログ信号を一点鎖線で示す。比較器28の
出力端子がローレベルになると、カソードから抵抗23お
よび比較器28の出力端子を通して電流が比較器28に流入
するため、発光素子24aは点灯する。発光素子24aの点灯
時間は、D/Aコンバータ26から出力されたアナログ信号
で、鋸波をスライスした時間である。すなわち、アナロ
グ信号より鋸波の電圧値の方が上回っている時間のみ、
比較器28はローレベルになる。応じて発光素子24aは点
灯し、発光素子24aから第３図に示すような、光が受光
素子24bに照射される。

フォトトライアック24の受光素子24bに第３図に示すよ
うな光出力が与えられると、直列接続されたヒータ10と
サイリスタ36の両端に交流電圧が与えられているので、
受光素子24bがオンすると抵抗38および40を通した短絡
回路が形成される。そうすると、受光素子24bがオンす
ることによって流れる微小電流によりトライアック36を
オンさせるに十分なゲート電圧が抵抗40に発生する。ト
ライアック36がオンしている時間は、フォトトライアッ
ク24の発光素子24aが点灯している時間である。すなわ
ちトライアック36が導通している時間、導通角θは待機
状態のとき、たとえばθ＝90°で制御されている。この
導通角θは、CPU12からI/Oインタフェース18を通して与
えられ、D/Aコンバータ26でアナログ信号に変換され
る。

そして、RAM16のタイマ16aに予め設定された時間、たと
えば10分がタイムアップすると、最初のステップS11に
おいて、CPU12からI/Oインタフェース18を通してトラン
ジスタ22をオンさせるためのベース電圧が与えられる。
トランジスタ22がオンすると、フォトトライアック24の
発光素子24aのカソードがトランジスタ22を通して短絡
されるため、比較器28の出力に拘らず、発光素子24aは
常時点灯に切り換わる。

したがって、トライアック36の導通角はθ＝180°にな
る。すなわち、直列接続されたヒータ10とトライアック
36の両端に与えられている交流電圧が直接そのまま、第
３図のように裁断されることなく、ヒータ10に印加され
る。そうすると、ヒータ10の発熱の増加によって、定着
ローラ８の温度が上昇を開始する。

次のステップS13では、RAM16のカウンタ16bは、トライ
アック36の導通角がθ＝180°になるとすぐ、カウント
を開始する。そして、次のステップS15に進む。

ステップS15では、定着ローラ８の表面温度が定着処理
が可能な使用温度になったかどうかが判断される。すな
わち、定着ローラ８の表面温度は、温度センサ20によっ
て検出され、I/Oインタフェース18でディジタル信号に
変換されてCPU12に入力される。CPU12では、この入力さ
れたデータに基づいて、定着ローラ８の表面温度が定着
温度になったかどうかが判断される。そして、表面温度
が定着温度になったと判断されれば、次のステップS17
に進む。

ステップS17では、先のステップS13でカウントを開始し
たカウンタ16bのカウントがストップする。すなわち、
トライアック36の導通角がθ＝180°になってから定着
ローラ８の表面温度が定着温度に達するまでの時間がカ
ウンタ16bによって計測されるのである。この時間デー
タが、後述のステップS21,S23またはS25において導通角
を決定するために利用される。

次のステップS19では、前のステップS17でカウンタ16b
を停止することによって計測された時間が予めRAM16の
所定のエリアに設定された時間、たとえば10秒と比較さ
れる。ステップS17で計測された時間が設定された時間
の10秒に一致していれば、ステップS21に進む。

ステップS21では、トライアック36の導通角θを制御す
るために、CPU12からI/Oインタフェース18を通してD/A
コンバータ26に与えられるデータが変更されることはな
い。すなわち、予め設定された10秒の時間で定着ローラ
８の表面温度を使用可能な定着温度まで上昇させること
ができると、前ステップS19で判断されたからである。

ステップS19で、前のステップS17で得られた時間が予め
設定されていた時間の10秒より長い（たとえば13秒）と
判断されると、ステップS23に進む。ステップS23では、
待機状態でのトライアック36の導通角θが広げられる。
すなわち、待機状態で導通角をθ＝90°としていたので
は、使用可能な定着温度まで定着ローラ８の表面温度を
上昇させるのに13秒かかる。それで、使用可能な表面温
度に10秒で上昇させるためには、トライアック36の導通
角θを広げなければならない。このため、ヒータ10の発
生熱量を増やすために、トライアック36の導通角を、た
とえばθ＝110°に広げるのである。このθ＝110°に対
応するデータは、RAM16の所定のエリアに設定し直され
る。そうすると、待機状態のとき、このデータがCPU12
からI/Oインタフェース18を通してD/Aコンバータ26に与
えられ、変換されるアナログ信号は小さくなる。そうす
ると、応じて、フォトトライアック24の発光素子24aの
点灯時間が長くなり、トライアック36の導通角θが広が
る。

ステップS19において、計測時間が設定時間すなわち10
秒以下、たとえば８秒と判断されると、ステップS25に
進む。ステップS25では、導通角θを狭めるように、RAM
16の所定のエリアのデータがセットし直される。すなわ
ち定着ローラ８の表面温度を８秒で使用可能な定着温度
にできるのなら、待機状態のとき、定着ローラ８が必要
以上に加熱（予熱）されていることである。このような
場合は、待機状態のとき無駄な電力を消費していること
になる。そこで、予めセットされた10秒で定着ローラ８
の表面温度を定着温度に上昇させればよいのであるか
ら、導通角をθ＝90°からたとえばθ＝80°に変更す
る。このθ＝80°に対応するデータがRAM16の所定のエ
リアにセットされると、D/Aコンバータ26から出力され
るアナログ信号の値は上昇する。そうするとフォトトラ
イアック24の光出力は減少し、トライアック36の導通角
は狭められる。このような状態が起こるのは、環境温度
が高いとき、すなわち夏期などのように周囲温度が高く
て定着ローラの放熱量が少なくなるときである。

ステップS21,S23およびS25のいずれを終了しても、最初
のステップS11に戻る。このようにして、装置は定着ロ
ーラ８の表面温度が常時マイクロコンピュータによって
監視され、周囲温度に関係なく、オペレータからの操作
があれば常に、待機状態から使用可能な状態に一定時間
たとえば10秒で切り換わるようにヒータ10に印加する交
流電圧の導通角が10分毎に制御されている。

第４図は、周囲温度Ｔをパラメータにしたとき、トライ
アック36の導通角θの大きさに対する定着ローラ８の表
面温度の上昇の度合を示すグラフである。第４図から明
らかなように、周囲温度Ｔが０℃であっても、40℃であ
っても、表面温度は導通角θに正比例して直線状に増加
する。また、周囲温度がＴ＝40℃の直線は、Ｔ＝０℃の
直線を上方に40℃シフトしたものに一致する。したがっ
て、周囲温度が低下している待機状態のとき、それに応
じて、トライアック36の導通角θを広げておけば、定着
ローラ８の表面温度を一定時間で所定温度にできること
がわかる。

第５図は、導通角θと周囲温度Ｔとをパラメータとし、
定着ローラ８の表面温度を待機状態の温度から定着温度
まで上昇させるのに必要なヒートアップ時間を示すグラ
フである。直線ｃおよびｄは、いずれも導通角がθ＝18
0°のときを示すが、周囲温度Ｔは直線ｄの方が低い。
しかしながら、この直線ｃおよびｄを比較すると、定着
温度に達するヒートアップ時間t₀は等しい。すなわち、
周囲温度Ｔが低いときには、それに応じてトライアック
36の導通角が広げられ、定着ローラ８が加熱されている
ので、導通角がθ＝180°になったとき、定着温度に到
達するヒートアップ時間は等しくなる。

破線ｅおよびｆは、いずれも導通角はθ＝110°のとき
を示すが、破線ｆの方が周囲温度が低い状態にある。破
線ｅおよびｆは、直線ｃおよびｄと比較すると、傾きは
緩くなる。すなわち、導通角がθ＝110°と小さい分だ
け、定着ローラ８の温度上昇率が小さくなる。しかし、
破線ｅとｆとを比べてみると、定着温度に達するヒート
アップ時間t₁は共に等しい。

第４図および第５図からの結果から明らかなように、待
機状態のときに、決定された電力量になるように、トラ
イアック36の導通角θを制御して定着ローラ８を加熱し
ておれば、オペレータの要求に応じて設定した時間通り
に待機状態から使用可能な状態に切り換えることができ
る。

なお上述の実施例では、待機状態のとき、周囲温度に応
じて変更するトライアック36の導通角θを10分毎に変更
すると説明したが、この変更する時間は10分でなくても
たとえば20分間隔であってもよい。また、待機状態から
使用可能な状態に切り換わる時間を10秒に設定したと説
明したが、この時間も電源回路の制約がなければ５秒に
することもできるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。第２図はこの実施例の動作を説明するためのフロー図で
ある。第３図は第１図実施例の各部から出力される波形を示す
波形図である。第４図は周囲温度をパラメータにしたときの導通角に対
する定着ローラの温度上昇を示すグラフである。第５図は導通角と周囲温度とをパラメータとし、定着温
度まで達する時間に対するヒートアップ時間を示すグラ
フである。図において、８は定着ローラ、10はヒータ、12はCPU、1
6はRAM、16aはタイマ、16bはカウンタ、20は温度セン
サ、22はトランジスタ、24はフォトトライアック、36は
トライアックを示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定着ローラを加熱するためのヒータ、前記ヒータに電力を供給するための電力供給手段、待機状態のとき所定時間毎に前記電力供給手段を制御し
て、前記ヒータに所定の電力が供給されるようにするた
めの制御手段、および前記制御手段による前記所定時間毎に、前記供給される
電力量に基づいて、前記待機状態において前記ヒータを
予熱するための電力量を決定するための電力量決定手段
を備え、前記電力量決定手段は、前記待機状態から使用状態に移
るとき、前記定着ローラの温度が一定時間で所定温度に
達するような予熱量に基づいて前記電力量を決定するこ
とを特徴とする定着装置。