JPH02284214A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、複写機、レーザープリンタ、ＦＡＸ等の定着
部における温度制御装置に関する。

（従来の技術） 従来の定着部における温度制御は、加熱素子であるヒー
タを内蔵した加熱ローラの表面温度を。

サーミスタなどの温度検出素子により検出した電圧と、
予め設定した温度基準電圧を比較し、その定められた設
定温度範囲内に収まるよう、制御部によりソリッド・ス
テート・リレー（Ｓ　Ｓ　Ｒ）をオン／オフし、ヒータ
の動作を制御していた。

また、複写機等を使用する地域によって定着部のヒータ
に印加される電源電圧（交流入力）は異なり、例えばＡ
　Ｃ１００〜１２０Ｖ　１７１場合と、ＡＣ２００〜２
４０ｖの場合がある。ヒータを両立流入力に対し共通に
使用するため、従来はＡ　Ｃ２００〜２４０ｖの場合、
交流入力を半波おきに供給するようにして、ＡＣ１００
〜１２０ｖの場合と同一電力を供給するようにしていた
（特開昭６２−４０４８２号参照）。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来技術でのべた前者のヒータ制御は、設定温度範
囲内に収まるよう、ＳＳＲによってヒータをオン／オフ
制御するので、電源電圧の変動により振幅９周波数が僅
かに変っても、それに対応してきめ細かく制御がされず
、ヒータに対する印加交流電力が常に一定ではなく、加
熱ムラの原因となっている。

また、後者のヒータ制御は、ＡＣ１００〜１２０ｖとＡ
　Ｃ２００〜２４０ｖの印加電圧比は１対２となり、設
定温度範囲に達するまでに時間差が生じ、かつ交流入力
を半波おきに供給する場合は間隔が空き過ぎ加熱ムラが
生じる可能性があり、ヒータの共通化は難しかった。

本発明は、上記ＡＣ１００Ｖ系及びＡＣ２００Ｖ系のヒ
ータの共通化を可能とし、両受流入力電圧系において更
に電源電圧の変動に対応して、きめ細かくヒータに対す
る印加交流電力を常に一定とすることを目的とする。

（構成および作用） 本発明は上記目的を達成するため、温度検出素子の出力
を温度基準電圧と比較し、設定温度範囲に制御する装置
において、加熱素子に印加する交流入力電圧の振幅及び
周波数を検出する手段と、その検出出力に対応した複数
の位相制御データを予め格納しておく手段と、前記交流
入力電圧の振幅７周波数と温度検出素子からの温度情報
を基に前記予め格納した位相制御データを選択する手段
と、該位相制御データにより前記加熱素子のデユーティ
−制御を行なう手段とからなることを特徴とする。

本発明は、温度検出素子で検出した加熱ローラの表面温
度（電圧）と温度基準電圧を比較することで設定温度を
超えたか否かを判定してその判定出力を制御部へ送る。

制御部の記憶素子には複数の交流入力電圧に対応した位
相制御データが格納されている。この位相制御データは
交流入力電圧のゼロクロス点からＳＳＲをトリガするま
での時間であって、交流入力電圧の振幅２周波数及び温
度検出素子からの検出電圧をもとに、加熱素子をオン／
オフするＳＳＲをトリガして、常に加熱素子に対する印
加交流電圧が一定となるようにして加熱ムラがないよう
にしたものである。

（実施例） 第１図は本発明が実施された定着部の構造図を示し、（
１）は側面図、（２）は正面図である。図に示すように
加熱ローラ１の円筒中心部にヒータ２を備え１両端部２
ａ（片端部のみ示す）に交流電圧が印加され、加熱ロー
ラ１を内部から発光加熱する。

３は加熱ローラ１の周表面に接触して表面温度を検知す
るサーミスタである。

第２図は本発明の一実施例の温度制御回路を示し、４は
交流電源、５はヒータ２をオン／オフするソリッド・ス
テート、リレー（Ｓ　Ｓ　Ｒ）でヒータと直列接続され
る。６は可変抵抗でサーミスタ３とで電圧Ｖを分圧する
。７は基準電源、８は設定温度比較器で、前記基＋！！
電源７の基＄電圧とサースタ３の検知電圧を比較し制御
部９へ出力する。

】０はバッファ回路で、制御部９のマイクロコンピュー
タ（ＣＰ　Ｕ）９０からのトリガ信号（ＴＲＧ）を前記
５ＳＲ５に加えオン／オフ制御する。

上記構成は従来と同様に設定温度範囲内に収まるように
作動する各素子である。次に、１１は交流電源４からヒ
ータ２に印加される交流電圧のゼロクロス検出器で、周
波数変動の検知に用いられる。

１２は同じく交流電圧のピーク検出器で、振幅変動の検
知に用いられ、雨検出器１１．１２は交流電源４に並列
接続される。制御部９の９１はＡ／Ｄコンバータ、９２
はＲＯＭで温度制御に必要なプログラムのほか、交流入
力電圧（１００Ｖ系、　２００Ｖ系）に対応した位相制
御データ（ＴＤ値・・・第６図参照）を格納しである。

即ち交流電圧のゼロクロス点から５ＳＲ５をトリガ信号
（ＴＲＧ）でトリガするまでの時間（ＴＤ値）がテーブ
ルとして格納されている。９３はＲＡＭで、データ処理
用のバッファメモリとして使用される。

上記構成は本発明の主要部で、前記構成部と協動する。

次に第２図の５ＳＲ５、ゼロクロス検出器１１．ピーク
検出器１２の各具体例をのべる。

第３図は５ＳＲ５の回路構成側図を示し、発光ダイオー
ド（Ｌ　Ｅ　Ｄ）５０と２個のホトトライアック（ＰＯ
Ｔ）５１．５２及び抵抗５３．５４からなる。

これは、トリガ信号（ＴＲＧ）が１１　Ｌ　Ｉ＋になる
と電圧ＶによってＬＥＤ５０が発光し、その発光を受光
して、ホトトライアック５１が導通し、抵抗５３を通し
てホトトライアック５２がトリガされオン状態となる。

この結果、ホトトライアック５２の端子５２ａに接続さ
れたヒータ２が端子５２ｂに接続された交流電源４と回
路が構成され、加熱を開始する。

またＴＲＧが“Ｈ”になると次のゼロクロス点でヒータ
２がＳＳＲでオフされる。

第４図（１）はゼロクロス検出器１１の回路構成側図を
、同図（２）はそのタイムチャートを示す。これは交流
電源４からの交流電圧（ア）が抵抗Ｒ１対Ｒｉ　（Ｒｘ
　＝　Ｒ２、Ｒ３＝　Ｒ４）に分圧され、比較器１１０
に入力される。比較器の出力は方形波（イ）となり。

ゼロクロス点（ｘ）は、この方形波の立上り、立下りエ
ツジをパルス（つ）として制御部９へ出力し。

ＣＰＵ９０がこのパルスを判別し、周波数変動を検知す
る。

第５図はピーク検出器１２の回路構成側図を示し。

これは、交流電源４からの交流電圧（第４図（ア））が
抵抗Ｒ，，Ｒ，及びＲ７で分圧されダイオードＤ１に加
えられ直流化して、並列接続されたコンデンサＣ７と抵
抗Ｒ６に交流電圧の振幅に対応したアナログ電圧（第６
図（２）参照）が得られるようにする。

次に本実施例の動作を第６図のタイムチャート及び第７
図の位相制御データ（ＴＤ値）にもとづいて説明する。

まず、交流電源４から何Ｖの交流入力電圧（第６図（１
））がヒータ２に印加されているか、ピーク検出器１２
（第５図）で検出する（第６図（２））。この検出電圧
は制御部９のＡ／Ｄコンバータ９１に入力され、ここで
Ａ／Ｄ変換し、電圧値がＣＰＵ９０によってＲＡＭ９３
に記憶させる。即ち、ここで交流入力電圧（振幅）の認
識が制御部９において行なわれる。

次に交流入力電圧のゼロクロス点（Ｘ）をゼロクロス検
出器１１（第４図（１））で検出しく第４図（２）の（
イ）、（つ）及び第６図（３））、制御部９のＣＰＵ９
０へ送り、交流電圧の周波数が認識される。

一方、加熱ローラ１の表面温度は、サーミスタ３で監視
し、その検出電圧と基準電源７の電圧を設定温度比較器
８で比較し、設定温度Ｔを超えたか否かを判定しく第６
図（４））、超えていれば“ＨＩ＋を制御部９のＣＰＵ
９０へ送る。

制御部９のＲＯＭ９２には上記交流入力電圧に対応した
ＴＤ値、つまり第６図（６）に示すように交流電圧がゼ
ロクロス点（Ｘ）から５ＳＲ５をトリガ信号（ＴＲＧ）
でトリガするまでの時間（肥）をテーブルとして格納し
である。そこで、ＣＰＵ９０は交流入力電圧の振幅（第
６図（２））、周波数（第６図（３））及びで加熱ロー
ラ１の温度検出電圧（第６図（４））をもとに５ＳＲ５
をトリガするトリガ信号（ＴＲＧ・・・第６図（５））
をバッファ回路１０を介して出力する６ 即ち、既に第３図で５ＳＲ５についてのべたようにトリ
ガ信号（ＴＲＧ）がＬ”になると、ＳＳＲがオン状態と
なり、ヒータ２に交流電源４から交流電圧が印加され（
第６図（６）の実線）、′Ｈ”になると次にゼロクロス
点で５ＳＲ５がオフ状態となり、ヒータ２に交流電圧が
印加されず（第６図（６）の破線）、ヒータ２には交流
入力の各半サイクルにおいてデユーティ−制御が行なわ
れる。第６図（６）の中央部破線は比較器８の出力が゛
′Ｈ″状態でＴＲＧ信号がＪ（Ｈ”となり、ヒータ２は
オフ状態にある。また、このデユーティ−制御は、ヒー
タ２に対する印加電圧が常に一定となるよう、次のよう
に制御される。

交流入力電圧の実効値がｖ■の正弦波とすると、５ＳＲ
５の導通角がθの時、抵抗値Ｒのヒータ２に印加される
交流電圧Ｐは次式で表わされる。

＝ＲＶＩＮ　、ｆ、’ｓｉｎ”θｄθ ＝じ’　　ＶＩＮ　　ｆ’　（１−ｃｏｎ２θ）ｄθ＝
シＬｖ１Ｊ〔θ−＋５ｉｎ２θ〕ｒ町・・（１）ここで
、実効値がｖＩＮ＝８５ｖの時に１００％デユーティ−
即ち、θ＝πとすると、（１）式より＝＋８５”　（θ
−ＴＳｌｎθ）ａ　　−・−・（２）１　。

となり、Ｍ＝８５ ｖｌｏ　　　　　　　　“−°−（３）とおくと、（２
）、　（３）式より １　　。

θ＝　−ｓ　ｌ　ｎ　２θ＝　Ｍ２Ｋ　　　　−−（４
）となる。

第７図は式（４）のθをパラメータとした時の１　　　
。

θ：　−Ｔ−Ｓ　ｌ　ｎ　２θ値を左の縦軸、また、こ
の時の値になるＭ２πを右の縦軸に示す。図面の破線で
示すように交流入力電圧ｖ１Ｎが例えば１０５■の時は
、θ無０．５８πとなり、５０　Ｈ２の時においては。

Ｔ　Ｄ　＝　ｔｏ（＋−」」むＬ）＝４．殆・・・・・
・（５）となる。

上述した（５）式に例示する位相制御データ（ＴＤ値）
をＲＯＭ９２に格納しである。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、温度検出素子で加熱ロー
ラの表面温度（電圧）と温度基準電圧を比較して制御部
で加熱素子のオン／オフを制御する場合、該加熱素子に
加わる交流入力電圧の振幅。

周波数も検出し、その検出出力に対応して位相制御デー
タにより、加熱素子のオン／オフ制御を行なう結果、交
流入力電圧の変動に対するきめ細かいデユーティ−制御
を行なうことができる。したがって加熱ムラの発生がな
い。

また、　ｔｏｏｖ系及び２００ｖ系の両方に加熱素子を
共用する場合も、上記制御により常に一定の電力を供給
でき、設定温度範囲に達するまでの時間差がなく、加熱
ムラの発生がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が実施される定着部の構造図、第２図は
本発明の一実施例の温度制御回路図、第３図は第２図の
ソリッド・ステート・リレー（ＳＳＲ）５の回路構成例
図、第４図（１）は第２図のゼロクロス検出器１１の回
路構成例図、第４図（２）はそのタイムチャートを示す
図、第５図は第２図のピーク検出器の回路構成例図、第
６図は第２図の動作を説明するためのタイムチャートを
示す図、第７図は位相制御データ（ＴＤ値）を説明する
図である。 １　・・・加熱ローラ、　２　・・　ヒータ、　３サー
ミスタ、　４　・・・交流電源、　５・・ソリッド・ス
テート・リレー（Ｓ　Ｓ　Ｒ）、６・・・可変抵抗、　
７・・・基準電源、　８・・・設定温度比較器、　９　
・・・制御部、１０・・・バッファ回路、１１・・・ゼ
ロクロス検出器、　１２・・・　ピーク検出器、５０・
・・発光ダイオード（Ｌ　Ｅ　Ｄ）、５１．５２・・・
ホトトライアック（Ｐ　ＯＴ）、９０・・・ＣＰＵ、９
１・・・　Ａ／Ｄコンバータ、　９２・・・　ＲＯＭ、
９３　・・・　ＲＡＭ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 温度検出索子の出力を温度基準電圧と比較し、設定温度
   範囲に制御する装置において、加熱素子に印加する交流
   入力電圧の振幅及び周波数を検出する手段と、その検出
   出力に対応した複数の位相制御データを予め格納してお
   く手段と、前記交流入力電圧の振幅、周波数と温度検出
   素子からの温度情報を基に前記予め格納した位相制御デ
   ータを選択する手段と、該位相制御データにより前記加
   熱素子のデューティー制御を行なう手段とからなること
   を特徴とする温度制御装置。