JPS60176120A - Temperature controller of heating source in picture recorder - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain a temperature controller for a small-sized heat source excellent in stability and response by using a ceramics as a heat source and a heat sensing sensor in common to form it as a contactless temperature measuring circuit. CONSTITUTION:A ceramic heater 1 is energized periodically by a pulse of an oscillator 9, and when a supply current ip, i.e., heater current is stopped when the temperature on the surface of the ceramic heater 1 reaches a prescribed temperature. Outputs P of FFL1, L2 are ANDed by logical elements L3, L4 by a zero cross pulse ZP to switch a transistor (TR)Q giving a signal to a gate of a switch means 2 to control ON/OFF of the heater current ip. The zero cross pluse ZP is fed to the base of the TRQ as a trigger signal only when the output of the FFL1, L2 is at an H level.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子式複写装置や静電転写式ファクシミリ等の
画像記録装置における熱定着器、露結防止器の熱源とし
て用いることができるセラミックヒータの温度制御装置
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a temperature control device for a ceramic heater that can be used as a heat source for a heat fixing device or a dew condensation preventer in an image recording device such as an electronic copying device or an electrostatic transfer facsimile.

従来、定着器の熱源はヒータとしてハロゲンランプを使
用して加熱し、サーミスタやサーモカプルを上記熱源に
接触させて温度検出することによυ給電源を調節して加
熱温度の制御を行なっていた。セラミックヒータはヒー
タ自体がセラミックの表面にプリントしであるため定着
器の温度の立上りが速い特徴がある。これに対して、サ
ーミスタを感熱素子として用いるとその応答性が緩慢で
あるため制御系のオーバシニートが大きく、例えば給紙
などの操作で定着器の表面温度の低下があシセラミノク
特有の優れた温度特性を活かせず頗る不利な温度制御装
置になっている。Conventionally, the heat source of the fixing device has been heated using a halogen lamp as a heater, and the heating temperature has been controlled by adjusting the υ supply power by bringing a thermistor or thermocouple into contact with the heat source to detect the temperature. Ceramic heaters have the characteristic that the temperature of the fixing device rises quickly because the heater itself is printed on the ceramic surface. On the other hand, when a thermistor is used as a heat-sensitive element, its response is slow, resulting in large oversynthesis of the control system.For example, the surface temperature of the fixing device decreases during operations such as paper feeding. The temperature control device is extremely disadvantageous because it does not take full advantage of the temperature.

感熱素子としてサーモカプルをセラミックヒータに接触
させて温度検出すると、応答性は向上するが、これまた
制御系が煩雑でコスト高を招く。Temperature detection by bringing a thermocouple as a heat-sensitive element into contact with a ceramic heater improves responsiveness, but the control system is complicated and costs increase.

なお更にサーミスタやサーモカップルを感熱素子として
用いる接触検出法では、トナー等の付着による汚染の防
止が厄介になシ、定着器を損傷する味の諸欠点がある。Furthermore, the contact detection method using a thermistor or thermocouple as a heat-sensitive element has various drawbacks, such as the difficulty of preventing contamination due to adhesion of toner, etc., and damage to the fixing device.

本発明は前記の欠点を解消すべくセラミックの速い温度
立上シ特性を有効に活かし、これを熱源とするとともに
感熱センサとして兼用した非接触検温回路とすることに
より、安定度と応答性に優れ、感熱素子を使用すること
なく、小型化を満足する加熱源の温度制御装置を得るこ
とを目的とするものである。In order to eliminate the above-mentioned drawbacks, the present invention makes effective use of the quick temperature rise characteristic of ceramic, and creates a non-contact temperature measurement circuit that uses ceramic as a heat source and also serves as a heat-sensitive sensor, thereby achieving excellent stability and responsiveness. The object of the present invention is to obtain a temperature control device for a heating source that satisfies miniaturization without using a heat-sensitive element.

以下図面に示した一実施例に従って本発明の構成、作用
並びに効果を詳説する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure, operation, and effects of the present invention will be explained in detail below according to an embodiment shown in the drawings.

先ず第１図はセラミックヒータ（ロ）とハロゲンラング
（イ）の通電特性を夫々実効値で表わした図で、電源の
大切に応じた電流変化の違いを示したものである。First, Figure 1 is a diagram showing the current conduction characteristics of a ceramic heater (b) and a halogen rung (a) as effective values, respectively, and shows the difference in current changes depending on the importance of the power source.

第１図（ロ）の電流はセラミ多りヒータがｊＴＣ特性を
備えておシ、温度が上昇するとヒータ自身の抵抗値が犬
となるだめ電流が減少している様子を示している。同図
（イ）のハロゲンランプでは、通電するとはソ一定に飽
和することを示している。従って本発明はセラミックヒ
ータのＰＴＣ特性による抵抗値の変化即ちヒータに印加
される電圧が一定であれば流入する電流が温度と比例す
ることを利・用するものである。The current in FIG. 1 (b) shows that the ceramic-rich heater has jTC characteristics, and as the temperature rises, the resistance value of the heater itself decreases, so the current decreases. In the halogen lamp of the same figure (a), when energized, it means that it is saturated at a constant level. Therefore, the present invention makes use of the fact that the resistance value changes due to the PTC characteristic of the ceramic heater, that is, the inflowing current is proportional to the temperature if the voltage applied to the heater is constant.

第２図は本発明を適用する加熱源の温度制御装置の回路
構成図であり、１はセラミックヒータ、２は交流回路の
ゼロクロスパルスによりＯＮ。FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a temperature control device for a heating source to which the present invention is applied, in which 1 is a ceramic heater, and 2 is turned on by a zero-cross pulse of an AC circuit.

ＯＦＦする開閉手段、６は交流電源（ｅ）を適当な交流
電圧に降圧する変圧器、４は変流器、５．６は直流変換
するだめの第１．第２の整流回路、７は制御電圧源（Ｖ
ｃｃ）　を含む比較回路、８は１次記憶機能を有するラ
ッチ回路、９は一定間隔のパルスを送出する例えば無安
定マルチバイブレータの如き発振器である。ここに５　
はセラミックヒータ（１１に流入する給電電流、ＥＣは
比較器入力電圧、Ｑはトランジスタ、Ｌ１〜Ｌ、４はい
ずれも論理素子で、Ｌ□とＲ２によりフリップフロップ
回路（Ｉｉ’Ｆ）を構成する。6 is a transformer that steps down the AC power source (e) to an appropriate AC voltage, 4 is a current transformer, and 5.6 is a first unit for DC conversion. The second rectifier circuit, 7, is a control voltage source (V
cc), 8 is a latch circuit having a primary storage function, and 9 is an oscillator, such as an astable multivibrator, which sends out pulses at regular intervals. here 5
is the power supply current flowing into the ceramic heater (11), EC is the comparator input voltage, Q is a transistor, L1 to L, and 4 are all logic elements, and L□ and R2 constitute a flip-flop circuit (Ii'F). .

セラミックヒータ（１）に電流（１ｐ）が流れると変流
器（４）によってその二次側に上記−次電流に比例した
出力電流が流れ、第１の整流回路（５）によシ直流変換
され、そのリプル成分はコンデンサ（Ｃ１）で平滑にＦ
波される。このＣ１に充電された電圧は抵抗器（几１）
を通して比較回路（７）の比較器（ＣＯＭＰ）の←）端
子へ入力される。他方、交流電源（ｅ）を変圧器（３）
によって降圧し、第２の整流回路（６）によって直流変
換し、コンデンサ（Ｃ２）によってｐ波した後、抵抗器
（Ｒ３）を介して前記比較器の（→端子に給電する。こ
こに制御電源（ｖｏ。）は抵抗（”ｓ　）と（Ｒ６）に
よって分圧されてＩ（５を介して帰還をかけである。そ
こで交流電源電圧が昇降変動すると比較器の←）端子の
入力電圧（Ｅｃ）は、上記交流電源電圧の変動分に反比
例して変動する。即ち交流電源電圧が低降すると比較器
の←）端子への入力電圧即ち変流器によるセラミックヒ
ータへの流入電流の検出１値が相対的に増加し、逆に交
流電源電圧が増大したときには相対的に低減するように
作用する。交流電源電圧の変動に応じてセラミックヒー
タに流入する通電電流を相対的に反比例するように制御
するのである。When a current (1p) flows through the ceramic heater (1), an output current proportional to the above-mentioned secondary current flows through the secondary side of the current transformer (4), and the first rectifier circuit (5) converts the current into DC. The ripple component is smoothed by the capacitor (C1)
be waved. The voltage charged to this C1 is the resistor (几1)
is input to the ←) terminal of the comparator (COMP) of the comparator circuit (7). On the other hand, connect the AC power supply (e) to the transformer (3)
After the voltage is stepped down by the second rectifier circuit (6), converted into DC by the capacitor (C2), and converted into a p-wave by the capacitor (C2), power is supplied to the (→ terminal) of the comparator through the resistor (R3). (vo.) is divided by the resistors ("s) and (R6) and fed back via I (5). Therefore, when the AC power supply voltage rises and falls, the input voltage (Ec) at the ←) terminal of the comparator ) changes in inverse proportion to the fluctuation of the AC power supply voltage.In other words, when the AC power supply voltage decreases, the input voltage to the ←) terminal of the comparator, that is, the detected single value of the current flowing into the ceramic heater by the current transformer. increases relatively, and conversely decreases when the AC power supply voltage increases.Controls the current flowing into the ceramic heater so that it is relatively inversely proportional to fluctuations in the AC power supply voltage. That's what I do.

従ってセラミックヒータに給電電流が通電するとその電
流に応じた電圧が比較器の（ト）端子に加わり←）端子
に加わる基準電圧以上になると、比較器の出力電圧は′
ゞＩ］”から”Ｌ”レベルへ反転し、セラミンクヒータ
への給電電流のオン、オフに同期してレベルが反転する
。上記抵抗（几５）は比較器の出力を安定させるため、
上記のレベルが！−１からり、Ｌから１４への反転時に
差をもたせてあり、抵抗器（Ｒ６）は比較器の負荷であ
る。Therefore, when a power supply current is applied to the ceramic heater, a voltage corresponding to the current is applied to the (G) terminal of the comparator. When the voltage exceeds the reference voltage applied to the (←) terminal, the output voltage of the comparator is
ゞI]'' to ``L'' level, and the level is inverted in synchronization with the ON/OFF of the power supply current to the ceramic heater.The above resistor (几5) is used to stabilize the output of the comparator.
The above level! -1, a difference is made when inverting from L to 14, and the resistor (R6) is the load of the comparator.

前記発振器（９）から送出されるパルスはコンデンサ（
Ｃ４）と抵抗（Ｒｙ　）により微分され、ＮＡＮＤゲー
）　Ｌｌ、Ｒ２によるフリップフロップをセットし、そ
の出力点（１つのレベルをＨとする。前記比較器の出力
電圧（ＥＤ）はコンデンサ（Ｃ５）と（］勤）とにより
微分され上記フリップ７０ツブをリセットしてその出力
σりのレベルをＬ”に転換する。The pulses sent out from the oscillator (9) are connected to a capacitor (
C4) and resistor (Ry), set a flip-flop with Ll and R2, and set its output point (one level is set to H). The output voltage (ED) of the comparator is applied to the capacitor (C5). The above flip 70 is reset and the level of the output σ is converted to L''.

このようにして発振器（９）のパルスによって周期的に
セラミックヒータが通電され、給電電流（ｉｐ）つまり
ヒータ電流がセラミックヒータの表面における所定温度
に達すると給電が遮断停止する。In this way, the ceramic heater is periodically energized by the pulses of the oscillator (9), and when the power supply current (ip), that is, the heater current reaches a predetermined temperature on the surface of the ceramic heater, the power supply is cut off and stopped.

前記フリップフロップ（ＦＦ）の出力（Ｐ）はゼロクロ
スパルス（ＺＰ）でＬ３とＬ４によりＡＮＤ論理がとら
れ論理素子Ｌ３．Ｌ４を介してヒータ電流（Ｉ、）をＯ
Ｎ。The output (P) of the flip-flop (FF) is a zero-cross pulse (ZP), and AND logic is taken by L3 and L4, and the logic element L3. Heater current (I,) through L4
N.

ＯＦＦ制御するため′の開閉手段（２）のゲートに信号
を与えるトランジスタ（Ｑを開閉する。Ｆ’Ｆの出力が
１″Ｈ”レベル期間に限って上記ＺＰが上記トランジス
タ（ｑのベースへの点弧信号として加えられる。The transistor (Q) which supplies a signal to the gate of the opening/closing means (2) for OFF control opens and closes the transistor (Q. Added as firing signal.

第６図は第２図の各部における波形グラフを示し、（イ
）セラミックヒータへの給電電流即ちヒータ電流（１，
）　、仲）比較器入力電圧（Ｆｉｃ）、　基準電圧（Ｅ
ｓ）　＋（ハ）比較器出力電圧、に）ＦＦリセットパル
ス（Ｒ）、（ホ）ＦＦ出力電圧、（へ）ゼロクロスパル
ス（ＺＰ）　。FIG. 6 shows a waveform graph at each part in FIG.
), Naka) comparator input voltage (Fic), reference voltage (E
s) + (c) Comparator output voltage, (c) FF reset pulse (R), (e) FF output voltage, (f) zero cross pulse (ZP).

（ト）ゲートＬ４のＡＮＤ出力（Ｇ）、（→セラミック
ヒータ端子電圧（ｅｎ）　、　（！乃発振器（９）のサ
ンプリング・くルス、（ヌ）ＦＦのセットパルスの時間
軸（横軸’）Ｋ夫夫対応した波形である。(G) AND output (G) of gate L4, (→ Ceramic heater terminal voltage (en), (!No sampling pulse of oscillator (9), (N) Time axis of FF set pulse (horizontal axis') This is a waveform corresponding to K Huo.

なおセラミックヒータの開閉手段（２）としては任意の
交流位相角においてトリガーできる例えば対称型制御極
付整流器を用いるのが最も簡便であるが、これと同等の
装置であればいずれても使用できる。As the opening/closing means (2) of the ceramic heater, it is most convenient to use, for example, a symmetrical control pole rectifier that can be triggered at any AC phase angle, but any device equivalent to this can be used.

本発明装置によればセラミックヒータの抵抗値が温度に
依存することを利用してヒータ流入電流を検出し、この
ヒータ電流を電源電圧の変動による増減と逆比例的に制
御するようにしたため温度が電源電圧変動により影響さ
れることなく敏速且つ安定した温度制御が可能となって
、しかも接触感熱素子を用いずセラミックヒータ自体を
感熱素子に兼用しているだめ汚染や接触状態に拘わりな
く確実な温度検出ができる。また温度検出のためのセン
サとその周辺回路を設ける必要がないので温度制御装置
の小形化に大いに資するものである。According to the device of the present invention, the heater inflow current is detected by utilizing the fact that the resistance value of the ceramic heater depends on temperature, and this heater current is controlled inversely proportional to the increase or decrease due to fluctuations in the power supply voltage, so that the temperature Prompt and stable temperature control is possible without being affected by power supply voltage fluctuations, and since the ceramic heater itself is used as a heat-sensitive element without using a contact heat-sensitive element, the temperature is reliable regardless of contamination or contact status. Can be detected. Further, since there is no need to provide a sensor for detecting temperature and its peripheral circuit, it greatly contributes to miniaturization of the temperature control device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図はハロゲンランプとセラミックヒータの電流対温
度変化特性グラフ、第２図は本発明の一実例を示すラミ
ックヒータの温度制御回路図、第６図は第２図における
各部の時間軸に対する波形グラフである。 １：セラミックヒータ、２：電流開閉手段、３：変圧器
、４：変流器、５：第１の整流回路、６：第２の整流回
路、７二比較回路、８：ラッチ回路、９：発振器 出願人　京セラ株式会社Fig. 1 is a graph of current versus temperature change characteristics of a halogen lamp and a ceramic heater, Fig. 2 is a temperature control circuit diagram of a lamic heater showing an example of the present invention, and Fig. 6 is a waveform of each part in Fig. 2 relative to the time axis. It is a graph. 1: Ceramic heater, 2: Current switching means, 3: Transformer, 4: Current transformer, 5: First rectifier circuit, 6: Second rectifier circuit, 7 Two comparison circuits, 8: Latch circuit, 9: Oscillator applicant Kyocera Corporation

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] セラミックス鞘体に発熱素子を埋設した発熱源と、この
発熱源への流入電流を検出する変流器と、この変流器の
一次側に上記発熱源とともに直列に介挿した上記電流の
開閉手段と、上記変流器の出力を直流変換する第１の整
流回路と、商用交流電源電圧を直流変換する第２の整流
回路と、上記第１の整流回路の出力電圧及び上記発熱源
の温度を決定する基準電圧となる上記第２の整流回路の
出力電圧とを比較するために設けた比較回路と、上記比
較回路の出力側で上記発熱源への流入電流を周期的に入
切する上記開閉手段へパルス信号を給送するラッチ回路
とから成シ、発熱源を感熱検出に兼用して断続通電によ
シ温度調整するようにしたことを特徴とする画像記録装
置における加熱源の温度制御装置。A heat generating source with a heat generating element embedded in a ceramic sheath, a current transformer for detecting the current flowing into the heat generating source, and a current switching means inserted in series with the heat generating source on the primary side of the current transformer. , a first rectifier circuit that converts the output of the current transformer into DC, a second rectifier circuit that converts the commercial AC power supply voltage into DC, and the output voltage of the first rectifier circuit and the temperature of the heat generation source. a comparison circuit provided to compare the output voltage of the second rectifier circuit, which is a reference voltage to be determined; and the switching circuit that periodically turns on and off the current flowing into the heat generation source on the output side of the comparison circuit. A temperature control device for a heating source in an image recording apparatus, comprising a latch circuit for feeding a pulse signal to a means, and a heating source also used for thermal detection and temperature adjustment by intermittent energization. .