JPS62150279A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、電子写真複写機、あるいは電子写真技術を応
用したプリンタ、ファクシミリ等に配設される定着装置
、詳しくは加熱定着方式の定着装置の温度制御装置に関
する。

〔従　来　技　術〕

一般に、この種の加熱定着方式の定着装置には、熱源と
して商用電源により駆動できるヒータが使用されている
。ヒータとしては通常５００〜６００Ｗのものが用いら
れるが、使用国毎に商用電源の電圧が異なるため、消費
電力を一定とするには１毎に抵抗値の異なるヒータを用
いる必要がある。例えば日本国内向けでは１００Ｖ用の
ヒータが、米国向けには１２０ｖ用のヒータが、またヨ
ーロッパ向けには２２０　Ｖ用のヒータがそれぞれ取り
付けられている。

〔従来技術の問題点〕

しかしながら、前述の定着装置では、ヒータの仕様が国
別に異なるため、組立時に例えば日本国内向けのヒータ
をヨーロッパ向けの定着装置に誤装着すると、ヒータが
過度に電力を消費し、破損してしまう。また生産計画の
変更が生じた場合、一方でヒータを再手配する必要が生
じ、他方では余剰在庫が生じる。更にヒータが国別に異
なるため、保守用ヒータ（サービス部品）の管理に煩雑
な手数を要する欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は上記欠点に鑑み、定着用のヒータを使用国の商
用電源電圧にかかわることなく共通化できる温度制御装
置を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明は上記目的を達成するために、定着装置を加熱す
る加熱手段と、前記定着装置の温度を検出する温度検出
手段と、該温度検出手段の出力に基づき前記加熱手段を
制御する制御手段とを備えた温度制御装置において、前
記加熱手段への印加電圧に対応する直流電圧をディジタ
ル信号に変換する変換手段と、該変換手段からの入力に
基づき予め定められた波形を出力する波形記憶手段と、
該波形記憶手段の出力に基づき前記加熱手段への通電を
制御する通電制御手段とを有することを特徴とする。

〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。第３図に加熱定着方式の定着装置の概略構成図を示す
。

第３図において、１は内部にヒータ２を有し、周面には
耐熱性およびトナーの離型性を有するテフロン等の樹脂
１ａを塗布した加熱ロールであり、図示方向に回転する
。ヒータ２としては、ＡＣｉｏｏ　ｖで５００Ｗの容量
を有する遠赤外線ヒータであって、抵抗値に換算すると
２０Ωの抵抗値を有する。ヒータ２は、ヨーロッパでの
商用電源電圧であるＡＣ２２０Ｖを連続的に印加した場
合、その消費電力は２４２０Ｗとなるが、このような使
用であっても遠赤外線ヒータは断線しないような設計が
なされている。従って、ヒータ２は定格電圧を越えても
問題はなく、またヒータ２としては色温度１２００　”
　Ｋぐらいのものが望ましい。

加熱ロール１の下部には周面を耐熱性および弾性を有す
るシリコンゴム等によって被覆した加圧ロール３を適宜
圧力で圧接してニップ部４を構成スルと共に、加熱ロー
ル１に圧接した状態で同ロール１と共動する。そして、
ニップ部４にトナー画像を形成した用紙を矢印Ａ方向よ
り挟持搬送させることによって、その用紙を押圧し、こ
のときヒータ２の加熱作用および加圧ロール３の加圧作
用によって、トナー画像を用紙上に熱融着して定着作業
を行う。加熱ロール１の周面における用紙排出側には、
剥離爪５の先端部を当接し、ニップ部４から排出された
用紙を加熱ロール１から剥離し、更にその用紙を排紙ロ
ール６によって機外に排出する。

また、加熱ロールｌの周面には加熱ロール１の周回に接
触して温度検出用のサーミスタ７が取付けられ、このサ
ーミスタ７は、アーム８に取付けられている。このアー
ム８は軸８ａを中心に回動自在に設けられている。また
後述するように、サーミスタフによって検出した温度に
基づいてヒータ２への通電を制御する。

第１図に前述のヒータ２の通電を制御する制御回路の具
体的構成を示す。

まず、ヒータ２は前述の如＜ＡＣｌｏｏＶで５００Ｗの
容量を有するが、その平均電力Ｐは、電圧実効値をＩＥ
Ｉ、ヒータ２の抵抗値をＲとすると、Ｐ＝ｌＥｌ”／Ｒ
で表される。今、日本国内の商用電源電圧１００ｖにお
ける電力をＰ、。。、実効電圧をＩＥ、。。［とすると
、Ｐ、。０は次の（１１式によって計算できる。

Ｐｌ。。＝ＩＥ、。。ｌ”　／Ｒ＝　５００Ｗ　　　　
・・・・Ｔｌ）（１）式が成立する条件のもとに、米国
での商用電源電圧である１２０ｖのときの電力をＰ１□
。とじて、ｐｅｇ。−Ｐｌ。。とするためには、ＡＣ１
２０Ｖ時の実効電圧旧、２゜ｌ　＝　１１．２・ＥＩＯ
ｏｌとすると、Ｐｌ２゜は次の（２）式で表される。

ｐｅｇ。＝Ｋ・１１．２・Ｅ、。。１２／Ｒ−１，４４
・ＩＥＩ。。Ｉ”／Ｒ＝５００Ｗ　　・・・（２）（２
１式から通電率Ｋ　＝　１　／１．４４とすれば、ＡＣ
１２０■印加時でも５００Ｗの平均電力が得られること
がわかる。また１　／１．４４＃５／７であるので、商
用電源の正弦波７サイクルに対して５サイクルをヒータ
２に通電すれば、５００Ｗの平均電力が得られることに
なる。

更に、ヨーロッパの商用電源電圧２２０　Ｖの場合も同
様に、ＡＣ２２０Ｖ時の電力をＰ２□。とじて、Ｐ２□
。＝ｐ、０゜とするためには、実効電圧１Ｅ２２０１　
＝＋２．２　Ｅｔｏｏｌとすると、Ｐ　２２０は次の（
３）式％式％ （３）式から通電率ＫをＡＣ１００Ｖ印加時に対して１
／４．８４にすればよい。また１７４．８４＃５／２４
であるので、正弦波２４サイクルに対して５サイクルヒ
ータ２に通電させればよいことになる。

このような考え方のもとに、第１図の温度制御装置の実
施例について詳細に説明する。

サーミスタ７は、前述の如く加熱ロール１の表面温度を
検知する温度検出素子である。サーミスタ７は抵抗器Ｒ
，と直列に接続してその分割電圧を、サーミスタフの温
度検出出力■８として比較回路Ｑ、の非反転端子（＋端
子）に入力している。

比較回路Ｑ、の反転端子（＝端子）には、基準電圧とし
て抵抗器Ｒ２と抵抗器Ｒ３、可変抵抗器ＶＲとで分割し
た電圧ｖＩを入力している。従って、サーミスタ７は温
度が高くなると抵抗値が低くなり、温度が低くなると抵
抗値が高くなるので、サーミスタフにより検出した温度
が設定温度より高くなると、Ｖ、＞Ｖ、となって比較回
路Ｑ、の出力はローレベルとなる。そして、このローレ
ベル信号をヒータ２の通電停止指令信号としてアンド回
路Ｑ２に出力している。またサーミスタ７により検出し
た温度が設定温度より低くなると、Ｖ、＜Ｖ、となるの
で、比較回路Ｑ、の出力はハイレベルとなり、このハイ
レベル信号をヒータ２への通電指令信号として、アンド
回路Ｑ２に出力する。

商用電源９には、前述のヒータ２及びヒータ２への通電
を制御する双方向スイッチ素子としてトライアック１０
を直列に接続すると共に、商用電源９と並列に全波整流
器１１を接続している。トライアック１０は、後述する
ように、比較回路Ｑ、及びＰＧＭ（プログラムメモリ）
の出力を受けたアンド回路Ｑ２の出力信号により駆動さ
れるトリガ回路１２の駆動信号によりオン、オフ制御さ
れる。全波整流器１１の出力には、直列接続されたフォ
トカプラ１３の発光ダイオード１３ａと抵抗器Ｒ３を有
し、発光ダイオード１３ａの出力によりアイソレートさ
れたフォトトランジスタ１３ｂが作動する構成である。

発光ダイオード１３ａには、商用電源９の周波数が５０
Ｈｚとすると、１秒間に１００回（１００ＰＰＳ）のパ
ルス電流が流れ、受光側のフォトトランジスタ１３ｂも
これに応じて導通ずる。また発光ダイオード１３ａの発
光量は、商用電源９の電圧によって異なるため、フォト
トランジスタ１３ｂの導通特性は商用電源９の電圧に応
じたものとなる。従って、フォトトランジスタ１３ｂと
抵抗器Ｒ６は直列に接続し、しかも抵抗器Ｒ４にコンデ
ンサＣを並列接続しているため、抵抗器Ｒ６の両端電圧
はコンデンサＣにより平滑された直流電圧となる。そし
て、この直流電圧は商用電源９の電圧と比例関係の電圧
となり、この電圧が商用電源９の電圧信号としてＡ／Ｄ
　（アナログ／ディジタル）変換器１５に出力される。

一方、フォトトランジスタ１３ｂの信号は、トランジス
タＱ３によって増幅されて波形整形回路１４に入力され
る。波形整形回路１４は、フォトトランジスタ１３ｂの
受光信号を受けて、商用電源９の波形に同期し、かつそ
の波形の０７点毎に立上るパルス信号に波形整形し、こ
の信号をＢからＰＧＭ１６に出力する。

Ａ／Ｄ変換器１５は、前述の直流電圧に応じた２ビツト
のディジタル信号に変換する。本実施例では、商用電源
９が１００■であるときは、０．０の信号を、１２０Ｖ
であるときは、０，１の信号を、更に２２０■のときは
１，０の２ビット信号をＰＧＭ１６にそれぞれ出力する
。ＰＧＭ１６には、予め商用電源９の電圧に対応したヒ
ータ２への通電制御プログラムが格納され、且つこの制
御プログラムは前述の２ビット信号により設定される。

従って、商用電源９の電圧が１００　Ｖのときは、この
電圧に対応した通電制御プログラムが自動的に読出され
、また１２０Ｖ、２２０■のときも同様に自動的に電源
電圧に対応した通電制御プログラムが読出される。そし
て、ＰＧＭ１６は電源電圧に応じた制御プログラムに従
って且つ波形整形回路１４の出力に同期してＣからアン
ド回路Ｑ２に制御信号を出力する。

第２図は前述の実施例の動作を示すタイムチャートであ
る。以下同図を参照しながら本発明の詳細な説明する。

なお、図中斜線部はヒータ２への通電を示す。

第２図（ａ）は、商用電源９が１００Ｖの場合、つまり
日本国内仕様の場合のタイムチャートである。

日本国内では商用電源の電圧がＡＣｌｏｏＶであるため
１００％の通電率とする。この場合、Ａ／Ｄ変換器１５
のディジタル信号により、ＰＧＭ１６には１００％の通
電率となるよう予めプログラムが設定され、このプログ
ラムに従ってｐｔｏｏとして示すようなパルス信号をア
ンド回路Ｑ２に出力する。

このとき比較回路Ｑ１の出力がハイレベルであれば、即
ちサーミスタフにより検出した温度が設定温度より低け
れば、比較回路Ｑ１の出力がハイレベルとなるため、ア
ンド回路Ｑ２の出力はｐｌ。。

とじて示すパルス信号となり、この信号がトリガ回路１
′２に出力される。トリガ回路１２では、パルス信号を
電力増幅してトライアック１０を駆動し、ＥＩＣＩＯと
して示すような、商用電源９の波形ヲヒータ２に通電す
る。この場合、前述のパルス信号はＡＣｌｏｏＶの０■
点で立上がるため、ヒータ２をゼロクロストリガさせる
。このようにＡＣｌｏｏＶの場合は、比較回路Ｑ１の出
力がハイレベルであるときはヒータ２に１００％通電し
、比較回路Ｑ、の出力がローレベルになると、通電を停
止する構成である。従って、ヒータ２への通電は、サー
ミスタフにより検出した温度によって制御され、これに
より前述の加熱ロール１の表面温度が一定に維持される
。

第２図（ｂ）は、商用電源９の電圧がＡＣ１２０Ｖの場
合、つまり米国仕様でヒータを通電する場合のタイムチ
ャートである。このときも前述と同様にＡ／Ｄ変換器１
５によりＰＧＭ１６の制御プログラムがＡ（Ｊ２０Ｖに
対応したプログラムに設定される。また前述の如＜ＡＣ
１２０Ｖの場合は、ヒータ２への通電をＥ１２゜として
示すように、７サイクル中５サイクルとしている。また
更に細かく制御するため、７サイクルをトライアック１
０が交流波形１サイクル毎にオン、オフ、オン、オン。

オン、オフ、オンとなるように、予めプログラムが設定
されている。従って、ＰＧＭ１６から予め設定されたプ
ログラムに従ってｐ１□。とじて示すような、７サイク
ル中５サイクルをヒータ２に通電するパルス信号が出力
される。このときも前述と同様に比較回路Ｑ、の出力が
ハイレベルであれば、ｐｌ□。のパルスがトリガ回路１
２に出力され、これによりトリガ回路１２がトライアッ
ク１０を駆動してＥＩ２゜の波形をヒータ２に通電する
。従って、通電率を５／７としたために、前述の如く電
圧が１２０■であっても平均電力をＡＣｌｏｏＶのとき
と同等にすることができる。

第２図（Ｃ１は、商用電源９がＡＣ２２０Ｖ（７）場合
、つまりヨーロッパ向けのヒータを通電する場合のタイ
ムチャートである。なお、このときも同様にＰＧＭ１６
の制御プログラムがＡＣ２２０Ｖに対応したプログラム
に設定されている。ヨーロッパでは前述の如く商用電源
の電圧は２２０Ｖが用いられるため、通電を２４サイク
ル中５サイクルとする。

また、これを更に細分化して４サイクルに１回通電、５
サイクルに１回通電を４回、即ち１／４を１回、１１５
を４回行うことで全体的には５／２４の通電率となるよ
うに、ＰＧＭ１６の制御プログラムを設定している。従
って、第２図（Ｃ）にｐｚｔ。とじて示すようなパルス
信号がＰＧＭ１６から出力され、このパルス信号により
トリガ回路１２が作動する。

そしてトリガ回路１２の駆動信号によりトライアック１
０が作動してＥ２□。とじて示すような波形をヒータ２
に通電する。これにより、電源電圧が２２０　Ｖであっ
ても通電率を５７２４としているので、ヒータ２の消費
電力をＡＣｌｏｏＶの場合と同等にすることができる。

またＡＣ２２０Ｖの場合も前述の如く比較回路Ｑ、の出
力がハイレベルのときに、ＰＧＭ１６から出力される５
／２４の通電率となるような制御信号によりトライアッ
ク１０を駆動する。

なお、実施例では、商用電源の電圧が１００Ｖ、１２０
Ｖ、２２０Ｖの場合を例にとって説明したが、これに限
ることなくどのような電源電圧にもその’Ｑ１圧ニ応じ
てＰＧＭ１６のプログラムを変更することにより、任意
の通電率に制御することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、加熱手段としての
ヒータへの印加電圧に応じて予め決められた波形を記憶
する波形記憶手段を設け、且つ該記憶手段の出力に基づ
きヒータへの通電を制御する通電制御手段を設けたので
、ヒータへの通電率を電圧に応じて変化させることがで
き、それによってヒータの平均消費電力を電圧にかかわ
ることなく同等にすることができる。そのため、前記記
憶手段の記憶内容を電圧に応じて変えることによって、
定着用のヒータを使用国の電圧に関係なく共通化するこ
とができる。従ってヒータを共通化できるために、ヒー
タの種類を一種類に統一でき、また生産計画の変更が生
じた場合、ヒータの再手配あるいは余剰在庫等の問題点
を解消することができる。更にヒータが一種類であるた
め、保守部品（サービス部品）の国別管理が不要となり
、管理の手数を簡単にすることができる。また電源電圧
に対応した直流電圧を該電圧に応じたディジタル信号に
変換し、該ディジタル信号により波形記憶手段の制御プ
ログラムを電源電圧に応じたプログラムに設定できるた
め、何らの手数を要することなく自動的に電源電圧に応
じた通電制御ができるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路図、 第２図は第１図の実施例の動作を示すタイムチャート、 第３図は定着装置の概略構成図である。 １・・・加熱ロール、 ２・・・ヒータ、 ７・・・サーミスタ、 ９・・・商用電源、 １０・・・トライアック、 １１・・・全波整流器、 １２・・・トリガ回路、 １３・・・フォトカプラ、 １４・・・波形整形回路、 １５・・・Ａ／Ｄ変換器、 １６・・　・ＰＧＭ（プログラムメモリ）、Ｑ、・・・
比較回路、 Ｑ２・・・アンド回路、 特許　出願人　　　カシオ計算機株式会社同　　　　上
　　　カシオ電子工業株式会社第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 定着装置を加熱する加熱手段と、前記定着装置の温度を
   検出する温度検出手段と、該温度検出手段の出力に基づ
   き前記加熱手段を制御する制御手段とを備えた温度制御
   装置において、前記加熱手段への印加電圧に対応する直
   流電圧をディジタル信号に変換する変換手段と、該変換
   手段からの入力に基づき予め定められた波形を出力する
   波形記憶手段と、該波形記憶手段の出力に基づき前記加
   熱手段への通電を制御する通電制御手段とを有すること
   を特徴とする温度制御装置。