JPH09127825A

JPH09127825A - 定着器の制御装置

Info

Publication number: JPH09127825A
Application number: JP7281819A
Authority: JP
Inventors: Teruyuki Ikeda; 輝幸池田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-10-30
Filing date: 1995-10-30
Publication date: 1997-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】電子写真方式の記録装置等において用いられ
る定着器において，電源電圧に依存することなく使用可
能とすること。【解決手段】内部に発熱体１０１を有し記録媒体上の
静電潜像を加熱，加圧して定着させる加熱ローラの表面
温度を計測する感熱素子１０２と、この感熱素子１０２
によって計測された計測温度に基づいて発熱体に対する
電源供給のオン時間とオフ時間の比率を変化させる第１
のスイッチング回路１０９とを備えている。しかも、発
熱体１０１に、電源電圧を検出する電源電圧検出手段１
０５を併設するとともに、該電源電圧に応じて電源供給
のオン時間とオフ時間の比率を変化させる第２のスイッ
チング回路１０７を、第１のスイッチング手段１０９と
直列に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の記
録装置等において用いられる定着器に関し、特に定着器
を、電源電圧の定格の違いを考慮することなく使用可能
にするための、定着器の制御方法に関するものである。

【０００２】電子写真方式の記録装置等においては、感
光体上に形成された静電潜像をトナーを用いて現像した
のち、記録紙等の媒体上に転写し、定着器によって加
熱，加圧して転写されたトナーを定着する。

【０００３】このような目的に用いられる定着器は、電
源電圧が異なる場合でも、１種類のヒータのみを用い
て、定着を行えるものであることが必要であり、このよ
うな使用方法を可能にする、定着器の制御方法が要求さ
れている。

【０００４】

【従来の技術】図５は、定着器の構造を概念的に示した
ものであって、レーザプリンタのような電子写真方式の
記録装置における転写部と定着部の概略構成を示してい
る。

【０００５】図５に示すように、感光体５０１から転写
ローラ５０２によって、記録媒体５０３上に転写された
トナー像５０４を、記録媒体５０３上に安定に定着する
ために、記録媒体５０３を、加熱ローラ５０５と圧力ロ
ーラ５０６とからなる定着器を通過させて、温度制御さ
れた加熱ローラ５０５によって記録媒体を加熱すると同
時に、圧力ローラ５０６によって加圧することによっ
て、記録媒体５０３上のトナー像５０４を溶融状態にし
て付着させる。

【０００６】定着器は、加熱ローラ５０５の表面温度
を、図示されない温度検出手段によって検出して、加熱
ローラ５０５の内部に設けられた、通常、ハロゲンラン
プ等のヒータからなる、図示されない発熱体への電力供
給をコントロールすることによって、温度制御を行っ
て、加熱ローラ５０５の表面温度を常に一定に保持する
ようになっている。

【０００７】図６は、従来の定着器の温度制御方法を示
す回路構成図である。図６において、発熱体１０１に
は、温度検出のためのサーミスタ１０２が接触状態で取
り付けられており、定電圧５Ｖを、プルアップ抵抗Ｒｐ
とサーミスタ１０２の抵抗とで分圧して取り出した電圧
を、マイクロコンピュータ１０３のＡＮ１端子に供給す
るように構成されている。

【０００８】マイクロコンピュータ１０３に与えられた
サーミスタ１０２の電圧は、マイクロコンピュータ１０
３に内蔵されたアナログディジタル（Ａ／Ｄ）コンバー
タでディジタル値に変換され、このディジタル値がマイ
クロコンピュータ１０３に内蔵されたＲＯＭから与えら
れる所定のレベルと比較されて、大きいか小さいかの判
定結果に応じて、マイクロコンピュータ１０３の出力ポ
ートＯＵＴ１に制御信号１０６を発生する。この制御信
号１０６に応じて、スイッチング回路１０７を制御し
て、電源１０４から発熱体１０１に供給される電流をオ
ン，オフ制御することによって、発熱体１０１を含む定
着器の表面温度が常に一定になるように、温度制御が行
われている。

【０００９】このような定着器の温度制御は、発熱体１
０１の温度が所定値より上昇したとき、スイッチング回
路１０７がオフになって、発熱体１０１が電源１０４か
ら切り離され、発熱体１０１の温度が所定値より低下し
たとき、スイッチング回路１０７がオンになって、発熱
体１０１が電源１０４に接続されるように、閉ループ制
御が行われる。

【００１０】この場合、定着器の温度制御に際して、電
源電圧の定格によって設定温度の違いが生じることはな
く、定着器としての設定温度は、電源電圧が日本国内の
ＡＣ１００Ｖの場合も、欧州等のＡＣ２３０Ｖの場合
も、マイクロコンピュータ１０３に内蔵されるＲＯＭデ
ータは同じである。従って、電源電圧の相違による装置
の制御方法の違いはなく、すべて同じ制御方法を利用す
ることができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
定着器では、電源電圧が１００Ｖから２３０Ｖに変化す
ると、定着温度に到達するまでの立ち上げ期間には、電
源が１００％オン状態で接続されるため、１００Ｖ仕様
の発熱体に２３０Ｖが連続的に加えらて、発熱体の許容
電力を超過することになる。このため、発熱体の寿命を
著しく縮めるか、または最悪の場合、発熱体の断線とい
う事態を生じる。

【００１２】また、２３０Ｖ仕様の発熱体に１００Ｖが
加えられた場合は、発熱体に流れる電流が小さくなるの
で、所定の定着可能温度に達するまでの立ち上げ時間
が、非常に長くなる。

【００１３】一方、装置全体を動作させるための直流安
定化電源１１０は、１００Ｖから２３０Ｖの広範囲の入
力が可能な電源とすることは容易であり、電子写真プリ
ンタ等のような発熱体を用いる装置以外の電子機器、例
えばテレビ，ビデオ，計測機器等は、ワールドワイド対
応として、１００Ｖから２３０Ｖまで動作可能な機器と
することが一般化している。

【００１４】このように、発熱体を使用する機器では、
上述のように、過電圧による発熱体の劣化や、低電圧に
よる装置性能の低下がどうしても生じるため、電流電源
部がワールドワイド対等可能となっても、発熱体部がワ
ールドワイド対応不可能なため、結局、装置全体として
はワールドワイド対応ができないものになるという問題
があった。

【００１５】これに対して、特開昭５７−１２４３６２
号公報に開示された電子写真複写機においては、定着器
の温度が、露光ランプの点灯等によって生じる電源変動
によって変化することを防止する方法を記載している。
この方法は、電源事情がよくない環境で、定着器のラン
プと露光ランプとが同時に点灯する場合に発生する電源
変動を防止する方法を提案するものであって、この電源
電圧変動を実効値変換回路で検出し、この検出電圧をＡ
／Ｄ変換して、この変換結果のレベルで定着器発熱体に
供給する給電量をコントロールすることが開示されてい
る。

【００１６】しかしながら、上記引例と本願発明との大
きな違いは、本発明は、電源電圧が大幅に異なる日本国
内の電源仕様と、海外の電源仕様とに対して、同じ構造
の定着器で対応できるようにするものであるのに対し
て、上記引例は電源電圧の変動を吸収することを目的と
するものであることであって、上記引例は、本願発明に
おいて解決しようとする課題に対する解答となるもので
はない。

【００１７】また特開平４−３４４８５号公報において
は、電子写真方式の画像形成装置において、不揮発性の
メモリに格納されたデータに基づいて、定着ローラの温
度を所定温度に保持する定着温度制御を行うことが開示
されている。

【００１８】しかしながら、上記引例によれば、定着ロ
ーラの温度制御を予め定められたデータに従って行うの
で、定着温度の調整作業を不要にすることができるが、
本発明の課題である、電源電圧が変化した場合の定着器
の制御方法については、なんら記載されていない。

【００１９】

【発明の目的】本発明は、このような従来技術の課題を
解決しようとするものであって、電子写真方式の記録装
置等において用いられる定着器において，電源電圧に依
存することなく使用可能な、定着器の制御装置を提供す
ることを目的としている。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明においては、上述
の本発明の課題を解決するために、次のような手段を備
えている。

【００２１】(1) 内部に発熱体を有し記録媒体上の静電
潜像を加熱，加圧して定着させる加熱ローラの表面温度
を計測する感熱素子と、この感熱素子によって計測され
た計測温度に基づいて発熱体に対する電源供給のオン時
間とオフ時間の比率を変化させる第１のスイッチング回
路とを備えている。しかも、発熱体に、電源電圧を検出
する電源電圧検出手段を併設するとともに、該電源電圧
に応じて電源供給のオン時間とオフ時間の比率を変化さ
せる第２のスイッチング回路を、第１のスイッチング手
段と直列に設けた。

【００２２】(2) 電源電圧検出手段が、発熱体への電
源供給が開始されたときに当該電源電圧を検出するイニ
シャライズ時検出機能を備えた。

【００２３】(3) 内部に発熱体を有し記録媒体上の静
電潜像を加熱，加圧して定着させる加熱ローラの表面温
度を計測する感熱素子と、この感熱素子によって計測さ
れた計測温度に基づいて発熱体に対する電源供給のオン
時間とオフ時間の比率を設定する電源供給時間設定手段
と、この電源供給時間設定手段によって設定された電源
供給間隔に従って発熱体への電源供給をオン／オフする
スイッチング回路を備えている。しかも、発熱体に、電
源電圧を検出する電源電圧検出手段を併設するととも
に、電源供給時間設定手段が、電源電圧検出手段によっ
て検出された電源電圧に応じて電源供給のオン時間とオ
フ時間の比率を設定する第１の制御機能と、この電圧別
間隔設定機能によって設定した電源供給間隔と計測温度
に基づいて設定した電源供給間隔との論理積に基づいて
スイッチング回路の動作を制御する第２の制御機能とを
備えた。

【００２４】本発明によれば、定着器の発熱体仕様を例
えば１００Ｖ用として構成しておき、この装置を使用す
る電源電圧を電源電圧検出回路により検出することによ
って、検出した電源電圧に応じて、オン期間とオフ期間
の時間比率を設定される電源を形成する。そして、この
オン期間とオフ期間の比が設定された電源に対して、温
度検出器からの制御信号によって、オン期間とオフ期間
との時間比率を制御して発熱体に加えるようにしたの
で、ワールドワイド対応可能な電子写真記録装置の定着
器を実現できる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の定着器の制御装置
の実施形態(1) を、図面を参照しつつ説明する。

【００２６】図１は、本発明の実施形態(1) を示したも
のであって、本発明の定着器の制御方法を示す回路構成
をブロック図によって示している。図中において、定着
器の発熱体には、従来と同様に温度検出のための感応素
子としてのサーミスタ１０２が接触状態で取り付けられ
ている。サーミスタ１０２は、分圧回路を構成するプル
アップ抵抗Ｒｐを介して定電圧＋５Ｖに接続されること
によって、その抵抗変化が電圧変化として検出するよう
になっている。サーミスタ１０２の電圧変化の出力は、
マイクロコンピュータ１０３のＡ／Ｄ変換入力ポートＡ
Ｎ１に接続され、この入力を介して、定着器の温度状態
が監視されている。

【００２７】一方、装置全体の動作に必要な電源１０４
には、電源電圧検出回路１０５が接続されていて、その
電圧が１００Ｖ系であるか、または２３０Ｖ系であるか
の検出が行われる。電源電圧検出回路１０５で得られた
検出電圧は、マイクロコンピュータ１０３のＡ／Ｄ変換
ポートＡＮ２に与えられ、この入力を介して、電源電圧
の状態が監視されている。

【００２８】また電源１０４は、電源電圧判定に基づく
制御信号１０６を受けて、オン／オフ動作を行う第１の
スイッチング回路１０７と、温度判定に基づく制御信号
１０８を受けて、オン／オフ動作を行う第２のスイッチ
ング回路１０９とを介して、発熱体１０１に接続されて
いる。

【００２９】さらに装置を動作させるために必要な電源
である、＋５Ｖや＋２４Ｖのような電源を供給する直流
安定化電源１１０は、電源１０４に接続されていて、電
源１０４から１００Ｖ〜２３０Ｖの入力を受け付けるこ
とができる、ワールドワイド対応の電源として構成され
ている。

【００３０】図２は、電源電圧検出回路の構成例を示し
たものである。図示のように、電源入力をトランス２０
１を介して降圧し、整流回路２０２によって直流電圧に
変換し、さらにこの直流電圧を分圧器２０３で分圧し
て、検出電圧２０４を出力する。検出電圧出力２０４
は、図１に示されたマイクロコンピュータ１０３の、Ａ
／Ｄ変換ポートＡＮ２に与えられる。

【００３１】本実施形態においては、Ａ／Ｄ変換ポート
ＡＮ２に与えられる電圧が、電源電圧が２３０Ｖのとき
４．５Ｖ、１１５Ｖのとき２．２５Ｖ、１００Ｖのとき
１．９６Ｖになるようにしており、マイクロコンピュー
タ１０３内の制御プログラムでは、この検出電圧の上下
に許容範囲を設けて、電源電圧の変動に対応できるよう
になっている。

【００３２】なお、電源電圧は電源投入後に、１００Ｖ
が２３０Ｖになる等、大きく変動することはあり得な
い。このため、電源電圧の検出は、電源投入後のイニシ
アライズ動作内において、１回だけ行われるようになっ
ている（イニシアライズ時検出機能）。

【００３３】図３は、定着器制御回路の動作を示すタイ
ムチャートである。以下、マイクロコンピュータ１０３
に内蔵されているプログラムによる動作と、各部の動作
波形とを、図１および図３を参照しながら説明する。

【００３４】Ａ／Ｄ変換ポートＡＮ２の電圧値を読
みとる。ＡＮ２のポート電圧に応じてオン時間の設定を行
う。オン時間Ｔｏｎは、次の通りである。 (1) ＡＮ２のポート電圧が１．９６Ｖ（電源電圧が１
００Ｖのとき）であったときは、Ｔｏｎ＝１００％ (2) ＡＮ２のポート電圧が２．２５Ｖ（電源電圧が１
１５Ｖのとき）であったときは、Ｔｏｎ＝８７％ (3) ＡＮ２のポート電圧が４．５Ｖ（電源電圧が２３
０Ｖのとき）であったときは、Ｔｏｎ＝４３％

【００３５】例えば、電源電圧が２３０Ｖの場合は、Ａ
Ｎ２のポート電圧は４．５Ｖとなり、Ｔ０＝２００ｍｓ
ｅｃとしたとき、Ｔｏｎ＝８６ｍｓｅｃとなる。

【００３６】マイクロコンピュータ１０３からの出
力であるＯＵＴ１が、図３（ａ）に示すように、基準時
間Ｔ０に対して、で設定したオン時間Ｔｏｎになるよ
うに、マイクロコンピュータ内蔵のタイマ等を用いて設
定する。マイクロコンピュータ１０３のＯＵＴ１から出力さ
れた制御信号１０６を受けた第１のスイッチング回路１
０７は、電源１０４をスイッチングするため、第２のス
イッチング回路１０９に加えられる電圧は、図３（ｂ）
のようになる。

【００３７】マイクロコンピュータ１０３は、図示
しないインタフェース（Ｉ／Ｆ）上のやりとりから、印
刷実行命令を受けると、定着器の温度が所定温度になる
ように、出力ＯＵＴ２をオンレベルにする。出力ＯＵＴ２がオンレベルになると、定着器の発熱
体１０１には、第１のスイッチング回路１０７でオン／
オフ比が制御された電圧が加えられる。

【００３８】マイクロコンピュータ１０３は、サー
ミスタ１０２の出力電圧を読みとって、この電圧が所定
温度に対応する電圧以上になったときは、出力ＯＵＴ２
をオフレベルとし、電圧が所定温度に対応する電圧以下
になったときは、出力ＯＵＴ２をオンレベルとすること
によって、スイッチング回路１０９をオン／オフ制御し
て、定着器の温度を一定に保つ。図３において、（ｃ）
は出力ＯＵＴ２を示している。

【００３９】定着器の発熱体１０１に加わえられる
電圧は、第１のスイッチング回路１０７によって、電源
電圧に応じたオン／オフ比を持つ電圧になっているの
で、このオン／オフされた電圧が、さらに温度制御のた
めの第２のスイッチング回路１０９によってオン／オフ
されることになるので、発熱体１０１に加えられる電圧
は、図３（ｄ）のようになる。

【００４０】このような回路構成と制御方法とによっ
て、定着器に加えられる電源電圧は、電源電圧検出回路
１０５における検出電圧に応じて、オン／オフ比が変化
する電源波形となるので、電源電圧が変化しても定着器
に加わる電源は、実効レベルで同じになり、電源電圧の
違いに基づく、定着器発熱体の交換が必要なくなる。

【００４１】一方、装置を動作させるための＋５Ｖと＋
２４Ｖとを出力する直流安定化電源１１０としては、標
準電源において一般的になっている、入力電圧９０Ｖか
ら２４０Ｖまで使用可能な、ワールドワイド対応の電源
装置を利用できるので、この電源構成を用いることによ
って、電源電圧の違いによって、電源を交換する必要が
なくなる。

【００４２】本発明の実施形態(1) によれば、１００
Ｖ，１１５Ｖ，２３０Ｖ等の電源電圧の違いを気にする
必要がなくなり、全世界共通の装置としてユーザに提供
することができる。従って特に小型機の場合にように、
量産効果による低価格を実現させようとする際に、大き
な効果を得ることができる。

【００４３】図４は、本発明の実施形態(2) を示したも
のであって、図１におけると同じものを同じ番号で示
し、４０２はスイッチング回路、４０３は制御出力、４
０６は電源電圧によるオン／オフ比制御出力、４０７は
温度検出によるオン／オフ制御出力である。

【００４４】実施形態(2) においては、定着器の発熱体
１０１への電源供給をオン／オフするスイッチング回路
４０２を有し、スイッチング回路４０２を制御するコン
トロール信号４０３が、マイクロコンピュータ４０４か
ら一つの信号として出力されている。

【００４５】この場合は、マイクロコンピュータ１０３
の内部に持つ制御構造として、実施形態(1) の場合と同
様に、電源電圧検出回路１０５によって検出した、電源
電圧によるオン／オフ比制御出力４０６（第１の制御機
能）と、定着器の温度検出によるオン／オフ制御出力４
０７との論理積を求めた出力ＯＵＴによって、制御出力
４０３が形成されるようになっている（第２の制御機
能）。

【００４６】このような構成をとることによって、スイ
ッチング回路は１段ですみ、従来、温度制御のために用
いられていた回路をそのまま利用することができる。そ
の結果、装置としてのコストアップ要因は、電源電圧検
出回路１０５のみとなり、実施形態(1) の場合よりも、
低コストでワールドワイド対応可能な装置を実現でき
る。

【００４７】なお、電源電圧検出回路１０５において電
源電圧検出出力のために別個にトランスを用いることな
く、装置動作のための直流安定化電源のトランスから電
源電圧検出出力をとりだすことも可能であり、このよう
にすることによって、電源電圧検出回路のために必要と
したトランスが不要になるため、コストアップを防止す
ることができる。

【００４８】また、電源電圧によるオン／オフ比制御出
力４０６と、定着器の温度検出によるオン／オフ制御出
力との論理積の演算を、マイクロコンピュータ１０４に
よって行なうのでなく、スイッチング回路４０２のコン
トロール信号を、ハードウエアロジック等による論理積
回路によって形成してもよい。

【００４９】なお、実施形態(2) においては、発熱体に
加わる電圧を、電源電圧検出回路によって得たオン／オ
フ比によって設定するが、これだけでは、温度制御のオ
ン／オフで発生する温度変動（リップル）や、温度上昇
等の条件の違いから発生すると予測される、定着特性の
違いまでを吸収することはできない。そこでこれを、予
め補正テーブルとして、マイクロコンピュータ１０３の
内部のＲＯＭ等に書き込んでおき、このテーブルを参照
するようにすれば、さらる特性の優れた定着器の制御方
法を実現することができる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、定
着器へ供給する電源を、電源電圧検出回路から得られ
た、供給元の電源電圧の状態から定まるオン／オフデュ
ーティを持つ電源とし、この電源に対して温度制御のた
めのオン／オフ制御を加えることによって温度制御を行
うようにしたので、定着器を構成する発熱体が、例えば
１００Ｖ用などの１本だけで済むようになる。従って、
電源電圧の定格の違いを考慮する必要が全くなくなり、
このため、電源電圧に依存しない従来にない優れた定着
器を提供することができる。

【００５１】しかも、この定着器の制御装置を装備する
ことにより、ワールドワイド対応の電子写真記録装置を
実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態(1) を示す図である。

【図２】電源電圧検出回路の構成例を示す図である。

【図３】定着器制御回路の動作を示すタイムチャートで
ある。

【図４】本発明の実施形態(2) を示す図である。

【図５】定着器の構造を概念的に示す図である。

【図６】従来の定着器の温度制御方法を示す回路構成図
である。

【符号の説明】

１０１発熱体１０２感熱素子１０５電源電圧検出手段１０７スイッチング回路１０９スイッチング回路４０２スイッチング回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に発熱体を有し記録媒体上の静電潜
像を加熱，加圧して定着させる加熱ローラの表面温度を
計測する感熱素子と、この感熱素子によって計測された
計測温度に基づいて前記発熱体に対する電源供給のオン
時間とオフ時間の比率を変化させる第１のスイッチング
回路とを備えた定着器の制御装置において、前記発熱体に、電源電圧を検出する電源電圧検出手段を
併設するとともに、該電源電圧に応じて電源供給のオン
時間とオフ時間の比率を変化させる第２のスイッチング
回路を、前記第１のスイッチング手段と直列に設けたこ
とを特徴とする定着器の制御装置。
【請求項２】前記電源電圧検出手段が、前記発熱体へ
の電源供給が開始されたときに当該電源電圧を検出する
イニシャライズ時検出機能を備えたことを特徴とする請
求項１記載の定着器の制御装置。
【請求項３】内部に発熱体を有し記録媒体上の静電潜
像を加熱，加圧して定着させる加熱ローラの表面温度を
計測する感熱素子と、この感熱素子によって計測された
計測温度に基づいて前記発熱体に対する電源供給のオン
時間とオフ時間の比率を設定する電源供給時間設定手段
と、この電源供給時間設定手段によって設定された電源
供給間隔に従って前記発熱体への電源供給をオン／オフ
するスイッチング回路を備え、前記発熱体に、電源電圧を検出する電源電圧検出手段を
併設するとともに、前記電源供給時間設定手段が、前記電源電圧検出手段に
よって検出された電源電圧に応じて電源供給のオン時間
とオフ時間の比率を設定する第１の制御機能と、この電
圧別間隔設定機能によって設定した電源供給間隔と前記
計測温度に基づいて設定した電源供給間隔との論理積に
基づいて前記スイッチング回路の動作を制御する第２の
制御機能とを備えたことを特徴とする定着器の制御装
置。