JPS63280281A - 定着温度制御装置 - 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】 〔技術分野〕 本発明は、ヒータによって加熱した定着ローラに記録シ
ートを通紙させ、そのシート上の転写像を定着させる定
着器における定着温度制御装置に関し、より詳細には小
サイズ紙の連続複写時における定着保証枚数の増加を図
った定着温度制御装置に関する。

〔従来技術〕

複写機等に用いられる従来の定着温度制御装置として９
例えば、特開昭５０−１３８８３８号があり、シートに
接触し５回動して上記シートを定方向へ搬送しながら上
記シートを加熱するローラを、その軸方向の中央部と端
部とを。

各々独立した発熱体によって加熱し、上記ローラの周面
の上記シートの幅に対応する有効領域内の温度を上記独
立した発熱体の各々に対応して所定の位置に設けられた
。互いに設定温度が等しい感熱素子によって検知し、検
知された温度に応じて、上記独立した発熱体へのエネル
ギー供給を独立に制御して、上記ローラの周面の上記有
効領域内を所定の温度範囲に保つようにしたものである
。

しかし、このような定着温度制御装置においては、連続
複写を行うと、定着ローラの表面温度が低下し、ついに
は、ある決められた温度に低下すると、複写動作を停止
するような電力的に不足している機械に、この技術を用
いると、小サイズ紙の通紙時（定着時）に非道紙部のヒ
ータＷ数を充分に活用できないという問題がある。

即ち、熱ローラ定着装置では９機械の待機のときに、あ
る設定温度に定着ローラは維持されている。

そして、複写開始信号により送られてきた転写紙をロー
ラ間にくわえ込んで熱を与え。

転写紙上のトナーを融着固定する。

従って、定着ローラの熱は転写紙に奪われるため、連続
コピー（定着）時においては。

定着ローラ温度は低下し続け、最終的に定着可能温度以
下に下がる。

そこで、複写動作を中止し、定着温度が設定温度まで回
復した後、複写動作を再開する。

第１４図はこのような制御を行うための温度特性図を示
し、縦軸に定着ローラの温度Ｔをとり、横軸に時間ｔを
とっている。

Ｔ１は待機温度、Ｔ２は定着下限温度を示す。

また＋　　ｔｌ＋ｔ４は待機時＋　　”２はコピ一時。

ｔ、は温度回復時を示す。

この特性図が示すように連続コピー（定着）により、定
着ローラ温度がＴ２まで下がると回復時間ｔ、の間はコ
ピー不可能となる。

このような回復時間ｔ、を無くすためには。

ヒータに供給する電力を増大させれば良いが。

このようにすると複写機全体の消費電力が増大し、一般
の家庭用電源の使用が困難になる。

このため、前述の非道紙部のヒータ電力を通紙部に用い
ることができれば、家庭用電源の利用が可能になる。

しかしながら、従来装置にあっては、非通紙部のヒータ
が、その熱をシートによって奪われないため、ヒータは
殆ど通電されないにもかかわらず、この余裕分が不足し
ている他の必要としている部所への利用がなされない問
題点がある。

〔目的〕

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、その目的
とするところは、非通紙部用の電力を通紙部に転用し、
小サイズシートの連続コピ一枚数の増加を可能にした定
着温度制御装置を提供することにある。

〔構成〕

上記の目的を達成するために２本発明による定着温度制
御装置は、ヒータによって加熱した定着ローラに記録シ
ートを通紙させ、そのシート上の転写像を定着させる定
着器において、定着ローラ内の小サイズシートの通紙幅
域に配設される第１のヒータと、小サイズシートと大サ
イズシートの通紙幅域の差部分に配設される第２のヒー
タと、前記第１のヒータの設置部及び前記第２のヒータ
の設置部の各々のローラ表面温度を検出する温度検出手
段と、前記第２のヒータの設置部のローラ表面温度が前
記第１のヒータの設置部のローラ表面温度以上であると
き、前記第２のヒータへの通電を断つと共に前記第１の
ヒータに対する通電電流を増大させる制御手段を設けた
ものである。

以下１本発明による定着温度制御装置の一実施例を添付
図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す回路図であり、第２図
は制御部の詳細を示す回路図であり、第３図は第２図に
示すゼロクロス検出器の詳細回路図である。

また、第４図は本発明における定着器の定着ローラの構
成を示す正面断面図である。

第４図に示すように定着器１は中空構造で回転自在な定
着ローラ２と、小サイズ（例えばＡ４サイズ）のシート
３の紙幅相当の長さを有する第１のヒータ４と、大サイ
ズ（例えばＡ３サイズ）のシート５とシート３の紙幅兼
相当の部分の位置に配設される第２のヒータ６　（６ａ
　＋６ｂ　）と、ヒータ４による定着ローラ２の表面温
度を測定するサーミスタ７と、ヒータ６ａによる定着ロ
ーラ２の表面温度を測定するサーミスタ８と、後述する
加圧ローラ２０とより構成される。

第５図は定着器の全体構成の概要を示す断面図であり、
定着ローラ２には加圧ローラ２０が回転自在に圧接し、
ローラ間に転写像７１の付着するシート７０が転写像７
１を定着ローラ２側に向けた状態で通紙される。

以上の構成において、大サイズのシート５を連続に通紙
する場合、ヒータ４とヒータ６に通電し、定着ローラ２
の表面温度をＴ、に昇温させる。。

この状態でシート５を連続的に通紙させる。

通紙が進むと共に定着ローラ２の表面温度は、その全域
で第１４図に示すように１．通過後から降下し始め２時
間ｔ２の経過時点で複写動作を停止する。

次に、小サイズのシート３を連続通紙する場合、ヒータ
６ａ、６ｂに対する通電はシート幅に対し、余分な加熱
となり、エネルギーの無駄使いとなる。

そこで２本発明は、サーミスタ８で非通紙部の温度Ｔａ
を検出すると共に通紙部の測定温度Ｔｂをサーミスタ７
で検出し９両者を比較して。

Ｔａ　＞Ｔｂ の場合にヒータ６に対する通電をオフにし。

同時に９例えば５０％デユーティの通電状態にあったヒ
ータ４を１００％デユーティの通電にする。

これによって、非通電部のエネルギー保有量を高め、シ
ートサイズによらず効率の良いヒータ制御が可能になる
。

因みに従来は、大サイズのシート５の幅の合わせた長さ
のヒータ１本を用いて小サイズのシート３の定着をも行
っていたため、小サイズシートでは定着に用いない部分
をも加熱していたため、エネルギーを無駄使いしていた
。

次に、第４図に示す定着器１を例に、そのヒータを制御
する第１図の制御部の構成について説明する。

制御部１０は、サーミスタ７．８の各々の出力をＡ／Ｄ
変換するＡ／Ｄ変換器１１と、サーミスタ出力に基づく
ヒータ制御の他複写機の各制御を併せて実行するＣＰＵ
１２と、該ＣＰＵ１２を所定の手順で動作させるための
プログラムが格納されたＲＯＭ１３と、ＣＰＵ１２の演
算結果を所定のタイミングで出力するＩ１０ポート１４
とより構成される。

Ｉ１０ボート１４は２個のボート（ＰＡＯ。

ＦＡＩ）を備え、各々のボートはヒータ４゜６の各々に
対応している。

Ｉ１０ボート１４にはドライバ１５が接続され。

各ボートに対応した電圧増幅を行っている。

このＩ１０ポート１４の各出力をゲート電圧として半導
体スイッチ素子の１種である５ＳＲ（ソリッド・ステー
ト・リレー）　１６．１７がヒータ４．６に接続されて
いる。

尚、各ヒータの共通接続点とＳＳＲの共通接続点の各々
と電源間には電源スィッチ（図示せず）に連動して開閉
するリレー接点１８Ａ。

１８Ｂが設けられている。

第２図は制御部１０の詳細を示し、ＣＰＵ１２には例え
ば８ビツトの８０８５が用いられ。

そのアドレス（ＡＯ〜７）とデータ（Ｄｏ〜７）がラッ
チ２１によって分離される。

アドレスＡ１２〜Ａ１５には４Ｌｉｎｅ　ｔｏ　１６１
ｉｎｅのデコーダ２２が接続され、■１０ボート１４の
各ＩＣ及びコントローラをメモリマソプド方式により選
択している。

ＲＯＭ１３は例えば３２にバイトの容量を持ち。

アドレスバス、データバスに接続されると共に、プログ
ラマブルタイマ２３（例エバ、８２５３Ａ）を介してＣ
ＰＵ１２に接続し１割り込みを可能にしている。

また、温度測定結果等を一時的に記憶するためのＲＡＭ
２４が各バスに接続され２例えば０ＦＯＯＯＨ〜ＯＦ７
　ＦＦＨ１７）番地が割当てられている。

Ｉ１０ポート１４ニは、Ｉ１０ボートＩ　Ｃ１４Ａ〜１
４Ｃ（例えば８２５５）が設けられ、デコーダ２２によ
って選択されると共に、各々がＰＡＯ〜ＰＡ７．ＰＢＯ
〜ＰＢ７．ＰＣＯ〜ＰＣ７の２４ビツトのＩ１０ポート
を有している。

また、Ｉ１０ポートＩＣ１４Ａ（７）ＰＡＱ−ＰＡ３に
はサーミスタ７及び８め出力をデジタル信号に変換する
Ａ／Ｄコンバータ２５が接続されている。

また、基準値等を設定するためのキー及び動作状能事キ
ー設定内容を表示するためＬＥＤが設けられ、このキー
・ＬＥＤマトリクス２７と各バス、デコーダ２２及びＲ
Ｄ、ＷＲ端子間にキーボード／ディスプレイ・コントロ
ーラ２６（例えば、８２７９）が設けられ、キー人力及
びディスプレイのタイミング制御が行われている。

さらにヒータ４，６のデユーティ制御を行うために、第
３図に示す如きゼロクロス検出器２８が用いられている
。

ゼロクロス検出器２８は、交流１００ｖを所定の低電圧
に変換するトランス４００と、該トランス４００の２次
巻線出力を両波整流するためのダイオードブリッジを構
成するダイオード４０１〜４０４　と、該ダイオードブ
リッジの出力間に接続される出力用抵抗４０５と、直流
電源（＋１５ｖ）間に挿入される分圧抵抗４０６．４０
７及び４０８と、ダイオードブリッジの出力端子に直列
接続される抵抗４０９と、該抵抗４０９の出力電圧と抵
抗４０８の出力電圧（基準電圧）とを比較するコンパレ
ータ４１０と、該コンパレータ４１０の出力電圧を反転
出力するインバータ４１１　とより構成される。

第６図は第３図のゼロクロス検出器２８の各部の動作電
圧波形を示し、波形ａはトランス４００の２次側出力電
圧であり、波形すはダイオードブリフジの出力電圧波形
である。

ｂ点に発生する電圧は０〜１２Ｖの範囲で変化し、この
電圧が抵抗４０８より出力される基準電圧（０，８Ｖ）
を越えるときに、コンパレータ４１０は波形Ｃの如き電
圧を発生する。

この電圧は、インバータ４１１によって反転され、波形
ｄの如き電圧が出力される。

インバータ４１１の出力電圧は、ＣＰＵ１２の割り込み
端子（Ｒ３Ｔ６．５）に印加され、ＡＣ入力のゼロポイ
ントで割り込み動作が行われる。

次に９以上の構成における動作について説明する。

第１図において、複写機のメインスイッチ（図示せず）
がオンにされると、これに連動してリレー接点１８Ａ、
１８Ｂが閉じる。

小サイズのシートの場合、サーミスタフの検出温度が基
準温度以下であれば、ＣＰＵ１２はＩ１０ボート１４Ａ
のＰＡＯ＠’　１”にセットし、ドライバ１５を介して
５ＳＲ１６をオンにさせ、ヒータ４に通電させる（この
とき、ボートＦＡＩは１０″にセットされ、５ＳＲ１７
はオフ状態にある）。

一方、大サイズのシートの場合、サーミスタフの出力の
基づいてヒータ４に通電すると共に、サーミスタ８の出
力に基づいてＦＡＩを“１”にし、ドライバ１５を介し
て５ＳＲ１７をオンにし、ヒータ６を通電する。

このとき、第７図に示すように、ヒータ４と６のデエー
ティ比を１例えば２対１に設定する。

また、サーミスタ８の検出温度Ｔい、がサーミスタフの
検出温度Ｔ　ｔｈ？に対し’ｒｔｈｓ　＞Ｔｔｂ？ になったときにヒータ６の通電をオフにし。

第８図に示すように、ヒータ６をオフにすると共に、ヒ
ータ４のデユーティを１００％に上昇させる。

次にＣＰＵ１２による処理例を第９図〜第１１図を参照
して説明する。

第９図は定着制御のサブルーチン処理を示すフローチャ
ートである。

先ずサーミスタ７及び８の温度検出値がＣＰＵ１２に読
み込まれ（ステップ３０．３１）、コピー中か否かが判
定される（ステップ３２）。

コピー中の場合は、第１０図の処理へ移り。

非コピ一時（待機時）にはサーミスタフの検出温度Ｔｔ
ｈｔと基準温度’ｒ、　　（１８０℃）とを比較する（
ステップ３３）。

’ｒｓ　＞Ｔ’ｔｈ’ｔ のときにはサーミスタ８の検出温度Ｔｔｂ−とサーミス
タフの検出温度’ｒｔｈｔとを比較する（ステップ３４
）。

Ｔｔｈｅ　＞Ｔｃｈｑ の場合に１バイトのレジスタ内容を（ＲＨＥＡＴＩ−，
４）及び（ＲＨＥＡＴ２←２）にしくステップ３５）、
ヒータ４と６をデユーティ比２対１で通電する。

Ｔｔｈり　＞Ｔｔｈｅ の場合に（ＲＨＥＡＴＬ←６）及び（ＲＨＥＡＴ２←０
）にセットしくステップ３６）　、　　ヒータ４にフル
通電し、ヒータ６をオフ状態にする。

一方、ステップ３３で。

’ｒｔｈｔ　＞ＴＳ の場合、Ｔい、とＴ、を比較しくステップ３７）。

Ｔ　ｓ　＞　Ｔ　ｔｈｓ であれば（ＲＨＥＡＴＩ←０）及び（ＲＨＥＡＴ２←６
）にセットしくステップ３８）、第１３図に示すように
ヒータ４をオフにし、ヒータ６を１００％通電にする。

また。

Ｔｔｈｅ　＞Ｔｓ であれば、（ＲＨＥＡＴＩ←０）及び（ＲＨＥＡＴ２−
０）にセット（ヒータ４及び６が共にオフ）してリター
ン（ＲＥＴ）する（ステップ３９）。

ＲＨＥＡＴＩ及びＲＨＥＡＴ２はヒータ４及び６の動作
内容を示し、数値のとり方により第１表のようなヒータ
制御がなされる。

この数値はヒータが連続にオンする半波波形の数を示し
ている。

第１表 次に、第１０図に示すコピー中の処理について説明する
。

先ず９通紙されるシートが小サイズか否かを判定しくス
テップ４１）、小サイズシートの場合＋　Ｔｔｈｆｆ−
とＴ、を比較しくステップ４２）。

’ｒｓ　＞’ｒｔｓｔ の場合に（ＲＨＥＡＴＩ−＝−６）及び（ＲＨＥＡＴ２
−０）をセットしくステップ４３）　ヒータ４を１００
％通電し、ヒータ６をオフにする。

また。

Ｔｔｈｔ　＞Ｔｓ の場合（ステップ４２）、　　（ＲＨＥＡＴＩ←０）及
び（Ｒ）（ＥＡＴ２←０）にセットしくステップ４４）
、ヒータ４及び６を共にオフにする。

次に、第１１図に示す大サイズシートの通紙におけるヒ
ータ制御について説明する。

Ｔい、とＴｓ　　（＝１７７℃）を比較しくステップ４
５）。

ＴＳ　＞Ｔい。

であれば、Ｔい？　＞’ｒｔｈ−を判定する（ステップ
４６）。

Ｔｔｂ？＞７ｒ　ｔｈｓ の場合、（ＲＨＥＡＴＩ←４）及び（ＲＨＥＡＴ２←２
）をセットしくステップ４７）、ヒータ４及び６をデユ
ーティ比２：ｌで通電する。

７ｔｈ＠＞Ｔｔｈｔ の場合、　　（ＲＨＥＡＴＩ←６）及び（ＲＨＥＡＴ２
−０）をセットしくステップ４８）、ヒータ４を１００
％通電すると共にヒータ６をオフする。

一方、ステップ４５において・Ｔｔｈａ　＞Ｔ３が判定
された場合、Ｔい、とＴ、を比較しくステップ４９）。

Ｔｓ　＞Ｔｔｈｓ であれば、　　（ＲＨＥＡＴＩ←０）及び（ＲＨＥＡＴ
２←６）をセットしくステップ５０）。

ヒータ４をオフにすると共にヒータ６をオンする。

逆に＋　Ｔｔｈｍ　＞Ｔｓ の場合、　　（ＲＨＥＡＴＩ←０）及び（ＲＨＥＡＴ２
←０）にセットしくステップ５１）、ヒータ４及び６を
オフにする。

第１２図ぽゼロクロス検出器２８による割り込み制御処
理を示すフローチャートである。

ここで、ＣＨＥＡＴＩ及びＣＨＥＡＴ２は定着コントロ
ールルーチンで設定されたＲＨＥＡＴｌ及びＲＨＥＡＴ
２のカウンタである。

先ず、レジスタの退避を行い（ステップ５２）２次いで
ＣＨＥＡＴＩが０か否かを判定する（ステップ５３）。

ＣＨＥＡＴｌ　＝Ｏであれば、ＣＨＥＡＴ２が０か否か
を判定する（ステップ５４）。

ＣＨＥＡＴ２−０であれば、ヒータ４及び６を共にオフ
にしくステップ５５）、更に（ＣＨＥＡＴＩ←ＲＨＥＡ
ＴＩ）及び（ＣＨＥＡＴ２←ＲＨＥＡＴ２）にセット　
（ステップ５６）する。

この後９割り込み禁止解除を実施（ステップ５７）　Ｌ
、　　レジスタの復帰処理を実行（ステップ５８）シて
リターン（ＲＥＴ）する。

一方、ステップ５３でＣ）ＩＥＡＴＩが０で無い場合、
ＣＨＥＡＴＩの値を１カウントだけダウンしくステップ
５９）、ヒータ４をオンすると共にヒータ６をオフにす
る（ステップ６０）　。

この後、ステップ５７以降の処理に入る。

また、ステップ５４でＣＨＥＡＴ２が０以外であった場
合、ＣＨＥＡＴ２を１カウントだけダウンしくステップ
６１）、ヒータ４をオフにすると共に、ヒータ６をオン
にする（ステップ６２）。

次いで、ＣＨＥＡＴ２が０か否かを判定し。

０であればステップ５６に戻り、０以外であればステッ
プ５７に戻って前述した処理を繰り返し実行する。

〔効果〕

以上説明した通り９本発明による定着温度制御装置によ
れば、定着ローラの表面温度状態に基づいて各ヒータの
オン／オフ及びデユーティ比を変えた制御を実施するよ
うにしたため、非通紙部の電力を通紙部に供給すること
ができる。

この結果、制限された電力を効率的に運用でき、小サイ
ズシートの連続通紙が可能になり、連続コピーの枚数を
増加させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図であり、第２図
は制御部の詳細を示す回路図であり、第３図は第２図に
示すゼロクロス検出器の詳細回路図であり、第４図は本
発明における定着器の定着ローラの構成を示す正面断面
図であり、第５図は定着器の全体構成の概要を示す断面
図であり、第６図はゼロクロス検出器の各部の動作波形
図であり、第７図はヒータ４及び６に対するデユーティ
比通電制御の電圧波形図であり、第８図はヒータ４を１
００％通電し、ヒータ６をオフにした場合の電圧波形図
であり、第９図は本発明における定着制御のサブルーチ
ン処理を示すフローチャートであり１．第１０図は本発
明におけるコピー中の処理を示すフローチャートであり
。 第１１図は本発明における大サイズシート通紙時のヒー
タ制御処理を示すフローチャートであり、第１２図はゼ
ロクロス検出による割り込み制御処理を示すフローチャ
ートであり、第１３図はヒータ４をオフにし、ヒータ６
を１００％通電した場合の電圧波形図であり、第１４図
は定着温度制御における一般的な定着ローラ表面温度特
性図である。 符号の説明 １・・定着器　　２・・定着ローラ ４、　６　　（６ａ、６ｂ　）　　・・ヒータ７．８・
・サーミスタ １０・・制御部　　１５・・ドライバ １６、１７　　・・ＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレ
ー） ２０・・加圧ローラ ２８・・ゼロクロス検出器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ヒータによって加熱した定着ローラに記録 シートを通紙させ、そのシート上の転写像を定着させる
   定着器において、 定着ローラ内の小サイズシートの通紙幅域 に配設される第１のヒータと、小サイズシートと大サイ
   ズシートの通紙幅域の差部分に配設される第２のヒータ
   と、前記第１のヒータの設置部及び前記第２のヒータの
   設置部の各々のローラ表面温度を検出する温度検出手段
   と、前記第２のヒータの設置部のローラ表面温度が前記
   第１のヒータの設置部のローラ表面温度以上であるとき
   、前記第２のヒータへの通電を断つと共に前記第１のヒ
   ータに対する通電電流を増大させる制御手段を設けたこ
   とを特徴とする定着温度制御装置。