JPH0243587A - 加熱制御装置 - 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、ヒータの通電制御により一又は複数の制御目
標温度への移行とその維持動作を行う。

例えば熱ローラ定着装置における加熱制御装置に関する
。

「従来の技術」 従来より例えば、常温から定着目標温度若しくはウェイ
ト温度へ、又ウェイト温度から定着目標温度へ又はその
逆の移行動作を繰り返す熱ローラ定着装置のように、複
数の目標温度を設定し、その設定温度への移行とその維
持動作を行う加熱制御装置は数多く存在するが、かかる
制ｍ装置において、目標温度を基準として発熱体を０Ｎ
１０ＦＦ　Ｌながら加熱制御を行う０Ｎ−ＯＦＦ制御方
式を採用した場合、例えば定着目標値に移行させる移行
動作中は常に全通電による立上げ動作を行う為に、必然
的に温度勾配が直線上で且つ急峻となり、而も該ヒータ
の熱エネルギを授享する温度検知手段や被加熱体におい
ても熱容量等に起因する応答遅れが発生し、両者が相俟
って必然的にオーバシュートが大となり、最悪の場合に
は（熱ローラ定着装置の場合に）定着ローラ表面に被覆
したシリコンゴム等が熱劣化する温度まで達する場合が
ある。

かかる欠点を解消する為に、被加熱体の温度情報に基づ
いてヒータへの一定時間内の給電比率を連続的に変化さ
せながら定着目標温度に移行させる比例制御方式を採用
しているが、かかる比例制御方式は目標温度移行前後に
おける熱負荷が一定の場合に有効であるが、記録材の挿
通その他により熱負荷の変動がある場合は、アンダーシ
ュート等が生じ最悪の場合には定着不良が生じてしまう
場合がある。

この為前記複数の制御方式を組み合わせ、定着ローラが
定着目標温度に到達するまでは比例制御を行いつつも、
定着動作時は０Ｎ−ＯＦＦ制御により定着ローラの加熱
制御を行うようにし定着目標温度移行直後の付与熱エネ
ルギの不足を解消せんとした技術が開示されている（特
開昭５９−２３１５７３号）。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら複数の制御方式を組み合わせる事は、回路
構成及び制御動作が複雑化するとともに、特にウェイト
温度と定着目標温度のように複数の設定温度を有する場
合には各設定温度毎に、一対づつの制御回路を設けねば
ならず、回路構成が一層複雑化する。

而も前記従来技術のように定着動作時に０Ｎ−ＯＦＦ制
御方式を採用した場合は、定着動作移行時におけるリッ
プル等を解消し得す、従って前記制御方式の組み合わせ
は必ずしも有効でない。

而も前記いずれの制御方式においても、前記検知手段の
応答遅れや被加熱体等の蓄積熱容量は立上げ開始時の温
度条件によって変動し特に常温状態から定着目標温度に
移行させる場合とウェイト温度から定着目標温度に移行
させる場合とで、前記蓄積熱量等、言い換えればシュー
ト量が大きくパラツク為に、該シュート量を加味して前
記設定温度を変更したりする事も困難である。

従ってより精密な温度制御を図る為には、前記比例制御
方式や従来の０Ｎ−ＯＦＦ制御方式のように単に制御目
標温度地点を基準とした通電制御ではなく、基準立上げ
開始時点の温度と制御目標温度との温度差のバラツキを
加味した通電制御方式が要求されるが、このような要請
を満足するような制御方式は従来全く存在しない。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、複数の制御方式
を採用する事なく、−の制御方式具体的には比例制御方
式のみで前記した各種欠点を解消し得る温度制御装置を
提供する事を目的とする。

又本発明の他の目的とする所は、基準立上げ開始時点の
温度と制御目標温度との間の温度差のバラツキを加味し
て精度よい温・度移行制御が可能な温度制御装置を提供
する事を目的とする。

更に本発明の他の目的とする所は、複数の設定温度を有
する場合においても、−の制御回路で任意に制御可能な
温度制御装置を提供する事を目的とし、これにより回路
構成の簡単化を図る。

「課題を解決する為の手段」 本発明の構成を各請求項毎に説明する。

■請求項１）に記載の発明 比例制御方式を構成する温度制御装置は例えば第１図に
示すように、被加熱体の温度情報に基づいて検知信号を
出力する温度検出手段２と、一又は複数の制御目標温度
と対応する基準信号を生成する基準信号発生回路４と、
後記する制御パルス信号の基準周期（周波数）を設定す
るクロック発生回路５と、前記検知信号と基準信号とを
比較しながらその温度差に対応して、前記基準周期に基
づいてパルス幅を変調させた制御パルス信号を生成する
パルス幅変調回路３を備え、前記制御パルス信号に基づ
いてヒータ１ｃの給電非給電の比率を連続的又は非連続
的に変化させながら被加熱体１ａの加熱制御を行うもの
である。

従ってかかる制御装置においては、請求項１）に記載の
ように、基準信号又は／及び基準周期を変更させる為の
閾値データを格納した記憶手段を用意し、所定の読出し
信号にもとづいて読出された選択されたーの閾値データ
に基づいて前記基準信号又は／及び基準周期を適宜変更
させる事により下記のような動作を種々行う事が出来る
。

例えば熱ローラ定着装置においては、定着開始指令や定
着開始指令に基づいて、定着目標温度又はウェイト温度
に対応する閾値を読出し、該閾値に基づいて定着目標温
度又はウェイト温度に対応する基準信号を生成する車に
より、−の制御装置で複数の制御温度の設定が可能とな
り、回路構成の単純化が可能となる。

又かかる装置においては−の制ｖ４装置で複数の制御方
式を組み合わせるも可能となり、これにより１回路構成
及び制御動作の一層の簡単化が達成される。

又かかる装置においては例えば請求項８）に記載したよ
うに、 前記被加熱体１ａを所定の目標温度に移行させる際に、
該移行工程を複数段階に分割し、該分割した各段階毎に
選択されたーの閾値データを読出し、閾値データに基づ
いて基準周期を適宜変更させる事により、断続的に前記
制御パルス信号の周波数を変調させる事が可能となり、
そして制御目標温度への移行後においては、前記周波数
を固定化する事により通常のＰＷＭ制御を行う事が出来
る。

そしてこのような周波数変調方式とＰＷＭ制御を組み合
わせる事は次のような長所を有す。

ＰＷＭ制御は熱負荷が一定している定着動作時において
は、熱負荷による放熱量とヒータ１ｃによる受８ｔの一
定化を図る事が容易な為に好ましいが、熱負荷変動が生
じ易い制御目標温度への移行工程及び移行前後において
は、外部環境温度や熱ローラ等の回転開始により熱負荷
が大きくパラツク為に前記ＰＷＭ制御の採用は好ましく
ない。

そこで後記するような周波数制御特に段階的に周波数を
変調させる制御方式を採用し、前記欠点の解消を図る事
が出来る。

かかる制御方式の詳細な作用効果は後記する。

■請求項２）乃至５）に記載の発明 上記発明はいずれも基準立上げ開始時点の温度と制御目
標温度の間に温度差のバラツキを有していても、言い換
えれば立上げ開始時の温度条件が異なっていても精度よ
く且つ確実に所定の目標温度に移行させる事の出来るも
ので、その特徴とする所は、前記被加熱体１ａ温度を所
定の目標温度に移行させる際に、該移行工程を複数段階
に分割し、該分割した各段階毎に設定した仮基準値に基
づいて順次加熱制御を行う事にある。

この場合前記分割した各段階毎の仮基準値を、 請求項３）に示すように立上げ開始時の被加熱体１ａの
温度情報と制御目標温度間を一定温度幅で複数段階に分
割して得られる仮制御目標温度に設定してもよく、 又請求項４）に示すように、立上げ開始時の被加熱体１
ａの温度情報に対応する予め定められた周波数から制御
目標温度に対応する周波数間をほぼ等間隔に分割して得
られる周波数に対応する仮基準周期に設定してもよく（
周波数制御）、又これらの仮制御目標温度と仮基準周期
を組み合わせた制御を行う事も可能である。

いずれにしても立上げ開始時の温度条件が異なっていて
もその立上げ温度幅を分割して立上げ制御を行う為にオ
ー八シュートやアンダーシュートを極力低減させる事が
出来るとともに、各段階毎の立上げ温度幅をほぼ一定に
する事が出来る為に、言い換えれば一定の温度幅毎に順
次立上げ制御を行うために被加熱体１ａの蓄積熱エネル
ギーが均等化し、前記シュートが存在する場合において
も該シュート量を加味した制御が可能となり、結果とし
て該シュート量に対応させて前記設定温度を変更制御す
る事により、精度よく且つ確実に所定の目標温度に移行
させる事が可能となるものである。

又分割した各段階毎に加熱制御を行う車は、各段階毎の
熱負荷に対応した加熱制御が可能となり、例えば定着目
標温度移行直前においては、熱ローラの回転により熱負
荷が急激に大になる為にその段階のみ全通電状態の周波
数制御を行う事も可能である。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。ただしこの実施例に記載されている構
成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特
定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに
限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

第１図は本発明の実施例に係る加熱定着装置の回路構成
を示す概略ブロック図で、その構成を簡単に説明すると
、ｌは互いに同期して回転する加圧ローラ１ｂと、ヒー
タＩＣを内包した定着ローラｌａからなる加熱定着器で
、定着ローラ１ａの表面に温度検知手段２が近接配置さ
れている。

温度検知手段２は、基準回路電圧を分圧する図示しない
固定抵抗とサーミスタからなり、その分圧出力を定着ロ
ーラｌａの表面温度に対応する検知電圧としてパルス巾
変調回路３側に出力可能に構成している− ４は閾値発生回路で、制御回路６よりの読込み信号に基
づいて閾値データメモリより選択的に閾値データを読み
出し、該閾値データに基づいて前記基準信号設定値を適
宜変更可能に構成し、非定着動作時におけるウェイト用
温度Ｔｂ、最適な定着を実現する定着目標温度Ｔａに加
えて前記定着ローラｌａをウェイト用温度Ｔｂ、又は定
着目標温度Ｔａに移行させる際に、該移行工程を複数段
階に分割した各段階毎の仮制御目標温度等に対応する基
準信号を設定し、制御回路８よりの指令に基づいてこれ
らの変更した基準信号を適宜パルス巾変調回路３に送信
する。

５は、制御パルス信号の基準周期（周波数）を設定する
クロック発生回路で、前記閾値発生回路４よりの基準信
号に基づいて前記基準周期を変更可能に構成し、例えば
ウェイト温度Ｔｂや定着目標温度Ｔａに対応する予め定
められた基準周期、又前記定着ローラｌａを前記目標温
度Ｔａ、　Ｔｂに移行させる際に、該移行工程を複数段
階に分割した各段階毎の基準周期等を設定し、制御回路
６よりの指令に基づいてこれらの変更したクロック基準
周期を適宜パルス巾変調回路３に送信する。

パルス巾変調回路３は、温度検知手段２よりの検知信号
と前記閾値発生回路４より送信される各基準信号とを比
較しながらその温度差に対応して、前記クロック発生回
路５よりの基準周期に基づいてパルス幅を変調させた制
御パルス信号を生成する回路である。

制御回路６はマイクロコンピュータで構成され、前記パ
ルス巾変調回路３よりの制御パルス信号に基づいてヒー
タＩＣの給電非給電の比率を変化させるヒータオン／オ
フ信号をソリッドステートリレーＳＳＲに出力し、該リ
レーＳＳＲによりヒータ１ｃへ電力を供給する交流電源
９のオン／オフ制御を行う。

制御回路６は、所定のプログラム動作に基づいて閾値デ
ータメモリ７にアドレス信号を送信する事により、該メ
モリより前記アドレスに対応する閾値データを閾値発生
回路４側に出力し、該回路側では所定の読込み信号に同
期させて前記閾値データを読込みながら前述した基準信
号（データ）の変更を行う。

閾値データメモリ７内に格納されている閾値データは、
２ビツトのモードデータと、４ビツトの信号データとか
らなり、モードデータが「ＯＯ」の場合は常温からの立
」二げ動作時、　　ｒＯＬＪの場合はウェイト温度から
の立−ヒげ動作時、「１０」の場合は定着目標温度に対
応する各モードを示し、又信号データがｒ　０ＯＯＯＪ
前記各目前記各目標基準値を示し、又「００旧」〜ｒｌ
ｌｌｌＪは前記立上げ動作工程を複数段階に分割し、該
分割した各段階毎に設定した仮基準値を示す、この場合
前記間隔は等温度間隔に設定してもよく、目標温度に近
付くにつれその間隔が縮小する逆等比級数的に設定して
もよい。

次にかかる実施例の動作手順について第２図のフローチ
ャート及び第３図のタイムチャートに基づいて説明する
。

先ず電源投入後、プリント指令があるか否かを判断しく
５ＴＥＰ　１　）　、プリント指令がある場合は後記す
る常温から定着目標温度への立上げ動作を行うプリント
閾値設定ルーチン１に入る。　（ＳＴＥＰプリント閾値
設定ルーチン１では立上げ開始時の定着ローラ１ａの温
度情報に基づいて選択１．た先頭アドレス（ＳＴＥＰ　
２１）により、例えばｒｈｏ　０００１　Ｊの閾値デー
タを閾値発生回路４に送信し前記閾値に対応する基準信
号に変更（’；ＴＥＰ２２）するとともに、該基準信号
をクロック発生回路５に送信して所定の基準周期を得（
ＳＴＥＰ　２３）、定着ローラｌａの温度情報Ｓが前記
基準信号と対応する仮基準温度Ｔｎに到達するまで、該
基準信号と基準周期に基づ＜ＰＷＭ制御を行う（ＳＴＥ
Ｐ　２４）　。

そして前記仮基準温度到達（ＳＴＥＰ　２５）後アドレ
ス更新（ＳＴＥＰ　２Ｂ）　して以下前記と同様な方法
でｒｏｏ　００１０　Ｊ〜ｒ１０００００　Ｊの閾値デ
ータに対応する各仮基準温度毎のＰＷＭ制御を行う、　
（ＳＴＥＰそして定着目標温度移行後前記基準出力設定
回路へ出力される閾値ＮＯ００００Ｊの更新をせずに、
該定着目標温度に対応する予め定められた一定の基準周
期と基準信号に基づ＜ＰＷＭ制御による温度維持がなさ
れる。　（ＳＴＥＰ　３　）一方プリント指令がない場
合は常温からウェイト温度への立上げ動作を行うウェイ
ト閾値設定ルーチン１に入り（ＳＴＥＰ　４　）　、前
記と同様にｒｏｏ　００１０　Ｊ〜ｒ０１００００　Ｊ
まで閾値を更新しなから各仮基準温度域毎のＰ　Ｗ　Ｍ
　ｆｔｊ制御を行う、そしてウェイト温度移行後前記基
準出力設定回路へ出力される閾値をｒｏｔ　００００　
」の更新をせずに、ウェイト温度に対応する予め定めら
れた一定の基準周期と基準信号に基づ＜ＰＷＭ制御によ
る温度維持がなされる。　（ＳＴＥＰ　５　） そして前記ウェイト中にプリント指令が入った場合は、
ウェイト温度から定着目標温度への立上げ動作を行うプ
リント閾値設定ルーチン２に入り（ＳＴＥＰ　８　）　
、前記と同様な方法でｒｏｌ　００００　Ｊ〜ｒｌｏ　
００００　Ｊ　　まで閾値を更新しながら立」二げ動作
に入り、定着目標温度移行後所定のＰＷＭ制御にて定着
目標温度の維持を行う。

そしてプリント動作終了後、定着終了指令に基づいて定
着目標温度からウェイト温度への立上げ動作を行うウェ
イト閾値設定ルーチン２に入り（ＳＴＥＰ　７　）　、
前記と同様な方法で前記と同様な方法でｒｌｏ　０００
０　Ｊ〜ｒ０１００００　Ｊまで閾値を更新（減算）し
ながら立下げ動作に入り、ウェイト温度に移行させ、Ｐ
ＷＭ制御にてウェイト温度維持がなされる。　（ＳＴＥ
Ｐ　８　） 従ってかかる実施例によれば前記各移行工程における所
定温度幅毎に目標基準温度と基準周期を変更して、いわ
ゆる周波数変調とＰＷＭ制御を組み合わせた加熱制御を
行っているが、一方のみの制御でも同様の効果が期待出
来る。

「発明の効果」 従って、請求項１）に記載の発明によれば、基準信号又
は／及び基準周期を変更させる為の閾値データを格納し
た記憶手段を用意し、該データに基づいて前記基準信号
又は／及び基準周期を適宜変更させる事が可能である為
に、−の制御装置で複数の制御温度の設定や−の制御装
置で複数の制御方式を組み合わせるも可能となり、が可
能となり、回路構成及び制御動作の一層の簡単化が達成
される。

又請求項６）に記載した発明によれば１周波数変調方式
とＰＷＭ制御を組み合わせる事により熱負荷量の異なる
目標温度への移行工程の温度制御と移行後における温度
制御を分離し且つ夫々の最も好ましい温度制御が可能と
なる。

更に請求項２）乃至５）に記載の発明によれば、基準立
上げ開始時点の温度と制御目標温度の間に温度差のバラ
ツキを有していても、言い換えれば立上げ開始時の温度
条件が異なっていても精度よく且つ確実に所定の目標温
度に移行させる車の出来る。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例に係る加熱定着装置の回路構成
を示す概略ブロック図で、第２図及び第３図はその動作
手順を示すフローチャート図とタイムチャート図である
。 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）前記被加熱体の温度情報と一又は複数の制御目標温
   度とを比較しながら、所定のクロック基準周期に基づい
   て連続的又は非連続的にパルス幅を変調させた制御パル
   ス信号を生成するパルス幅変調回路を備え、該制御パル
   ス信号に基づいてヒータの給電非給電の比率を変化させ
   ながら被加熱体の加熱制御を行う加熱制御装置において
   、前記制御目標温度又は／及びクロック基準周期を変更
   させる為の閾値データを格納した記憶手段を用意し、所
   定の読出し信号にもとづいて選択的に読み出された閾値
   データに基づいて前記目標温度又は／及びクロック基準
   周期を適宜変更させながら被加熱体の加熱制御を行う事
   を特徴とする加熱制御装置 ２）ヒータの通電制御により被加熱体の制御目標温度へ
   の移行とその維持動作を行う加熱制御方法において、前
   記被加熱体温度を所定の目標温度に移行させる際に、該
   移行工程を複数段階に分割し、該分割した各段階毎に設
   定した仮基準値に基づいて順次加熱制御を行う事を特徴
   とする加熱制御方法 ３）被加熱体の温度情報と制御目標温度との温度差に応
   じてパルス幅を変化させたパルス信号を生成し、該パル
   ス信号に基づいてヒータを通電制御させながら、被加熱
   体の加熱制御を行う加熱制御方法において、前記被加熱
   体を所定の目標温度に移行させる際に、該移行工程を複
   数段階に分割し、該分割した各段階毎に仮制御目標値を
   設定し、該仮制御目標値と被加熱体の温度情報に基づい
   て制御パルス信号のパルス幅を変化させながらヒータの
   通電制御を行う事を特徴とする加熱制御方法 ４）基準クロック周期に基づいて可変可能な制御パルス
   信号によりヒータを通電制御させながら、被加熱体の加
   熱制御を行う加熱制御方法において、前記被加熱体を所
   定の目標温度に移行させる際に、該移行工程を複数段階
   に分割し、該分割した各段階毎に前記パルス信号の基準
   クロック周期を順次変更させ、該基準周期が変更された
   制御信号に基づいてヒータの通電制御を行う事を特徴と
   する加熱制御方法 ５）前記基準周期を、制御目標温度に対応する予め定め
   られた周波数に移行する方向に、順次変更させる事を特
   徴とする請求項３）記載の加熱制御方法 ６）ヒータの通電制御により被加熱体の制御目標温度へ
   の移行とその維持動作を行う加熱制御方法において、前
   記被加熱体を所定の目標温度に移行させる際に、該移行
   工程を複数段階に分割し、該分割した各段階毎に断続的
   にヒータの通電制御を行う制御パルス信号の周波数を変
   調しながら制御目標温度への移行を行い、制御目標温度
   移行後においては前記制御信号のパルス幅を変調させな
   がら目標温度の維持動作を行う事を特徴とする加熱制御
   方法