Die Erfindung betrifft ein Temperatursteuerverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1
sowie eine
Fixiervorrichtung und ein Bilderzeugungsgerät gemäß den Ansprüchen 12 und 13.
Für eine die Fixierung eines elektrostatischen,
fotografischen Bilds auf einem Aufzeichnungsmedium
durchführende Fixiervorrichtung ist es bis jetzt üblich
gewesen, eine thermische Fixiervorrichtung zu verwenden,
welche einen Fixierprozeß durchführt durch
Wärmebeaufschlagung und durch Druckbeaufschlagung eines
Aufzeichnungsmediums mittels eines Heizelements, wie eine
Heizwalze, die aufgrund der von einer Heizeinrichtung
erzeugten Hitze eine hohe Temperatur eingenommen hat, wenn
die Heizeinrichtung mit elektrischer Energie versorgt wird,
und mittels einem Druckelement, wie eine Druckwalze, welche
das Aufzeichnungselement zwischen sich und dem Heizelement
hält und transportiert. Nun bestehen die Betriebszustände bei
einer derartigen thermischen Fixiervorrichtung aus einer
Aufwärmphase, in welcher die thermische Fixiervorrichtung
einen fixierfähigen Zustand einnimmt mit einem
Temperaturanstieg von ihrer nichtbeheizten Phase auf eine
vorbestimmte Temperatur, und einen fixierfähigen Zustand, in
welchem die thermische Fixiervorrichtung einen Fixierprozeß
auf dem durch sie geführten Aufzeichnungsmedium durchführen
kann. Zur Zeit ist es üblich, die dem Heizgerät zugeführte
elektrische Energie zu steuern, um diese beiden Phasen in
einen gewünschten Zustand zu versetzen.
Was für die Aufwärmphase am meisten gewünscht wird ist, eine
Reduktion der Zeitspanne zu erreichen, bis der benötigte
Temperaturanstieg erreicht ist, nämlich die sogenannte
Aufwärmzeit, und dadurch einen Zustand zu erreichen, in dem
der Fixierprozeß schneller beendet werden kann. Dies bedeutet
nicht nur eine Reduktion der Wartezeit, welche von der Zeit,
zu der die Energiequelle der Vorrichtung eingeschaltet ist,
zu der Zeit, zu der die Vorrichtung betriebsbereit ist,
verstreicht, sondern es eröffnet auch die Möglichkeit, die
Heizeinrichtung während der Bereitschaftszeit der Vorrichtung
abzuschalten, wenn sie derart ausgebildet ist, um nach dem
Erhalt eines Bilderzeugungs-Befehls eine Aufwärmoperation
durchzuführen, vorausgesetzt, daß die Aufwärmzeit über ein
bestimmtes Ausmaß hinaus reduziert werden kann. Da die Zeit,
in welcher eine Bilderzeugung durchgeführt wird, verglichen
mit der Zeit des Bereitschaftszustands sehr kurz ist, wird
die oben beschriebene Anordnung eine Einsparung von
elektrischer Energie in beträchtlichem Umfang erreichen
können.
Was von dem nach der Beendigung der Aufwärmphase erreichten
fixierfähigen Zustand am meisten gewünscht wird ist, die
Temperatur des Heizelements und des Druckelements auf einem
möglichst konstanten Level zu halten und dadurch
sicherzustellen, daß das Aufzeichnungsmedium immer in einem
vorteilhaften Zustand stabil fixiert werden kann.
Für die Steuerung der dem Heizelement in der fixierfähigen
Phase der Fixiervorrichtung zugeführten elektrischen Leistung
enthalten die verfügbaren Steuerungsverfahren ein allgemein
als "Temperatursteuerung" bekanntes Verfahren, um die
Temperatur des Heizelements oder ähnlichem so konstant wie
möglich auf dem Sollwert zu halten, und ein allgemein als
"Sequenzsteuerung" bekanntes Verfahren zur Durchführung
derartiger Arbeitsvorgänge wie die Änderung der
Solltemperatur in Abhängigkeit von den Bedingungen für die
einzelnen Bilderzeugungsarbeitsvorgänge, wie zum Beispiel die
Anzahl der zu druckenden Blätter, wobei entweder eines dieser
beiden Steuerverfahren unabhängig angewandt wird oder beide
in Kombination in Abhängigkeit von dem gewünschten Zweck
angewandt werden.
Unter den verschiedenen allgemein als Temperatursteuerung
bezeichneten Verfahren ist das in der Praxis am häufigsten
verwendete Verfahren das sogenannte EIN/AUS-Steuerverfahren,
mit welchem die dem Heizelement zuzuführende elektrische
Energie eingeschaltet wird, wenn die festgestellte Temperatur
geringer als die vorbestimmte Solltemperatur ist, während die
elektrische Energie abgeschaltet werden wird, wenn die
erfaßte Temperatur höher als die vorbestimmte Solltemperatur
ist. Allerdings hat das EIN/AUS-Steuerverfahren einen
Nachteil dahingehend, daß es bei dem Temperatursteuer-
Verfahren schwierig ist, einen stabilen und günstigen
Fixierzustand zu erreichen, da als Folge eines nach dem
Einschaltvorgang auftretenden Überschreitens und eines nach
dem Ausschaltvorgang auftretenden Unterschreitens eine
Temperaturwelligkeit auftritt. Um diesen Nachteil zu
verringern, ist es bis jetzt üblich gewesen, eine Heizwalze
zu verwenden, die eine vergleichsweise große Wärmekapazität
aufweist, aber dies hat zu einer Verlängerung der Aufwärmzeit
geführt, in welcher die Heizwalze einen Anstieg ihrer
Temperatur erreicht auf eine derartige Temperatur, die einen
günstigen Fixierzustand sicherstellt. Das bedeutet, daß
dieses Verfahren es nicht geschafft hat, eine Reduzierung der
Aufwärmzeit zu erreichen, während es einen Erfolg bei der
Sicherstellung eines günstigen Fixierzustands erreicht.
In Anbetracht dieser Umstände beschreibt die ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung Nr. Hei.2-4909 ein
Verfahren zur Steuerung der Temperatur durch Speichern einer
Vielzahl von Ausgabemustern für einen bestimmten Impuls und
durch selektives Ausgeben eines dieser Muster in Abhängigkeit
von der Differenz zwischen der erfaßten Temperatur und der
Solltemperatur, so daß die Temperaturwelligkeit dadurch
reduziert und eine feinere und angepaßtere Steuerung
durchgeführt werden kann. Im Fall einer auf der Auswahl eines
Musters basierenden Ausgabe wird es notwendig sein, für die
Abspeicherung derartiger Muster einen großen Speicher
vorzusehen, und zusätzlich wird der Algorithmus komplex
sein. Des weiteren wird es in dem Fall notwendig sein, in dem
einer Heizwalze mit kleiner Wärmekapazität eine große
elektrische Energie zugeführt werden soll, so daß die
Aufwärmzeit dadurch reduziert werden kann, eine feinere
Steuerung durchzuführen, aber in dem Fall tritt ein Nachteil
dahingehend auf, daß es nicht möglich ist, mit den
Bedingungen für die Steuerung mit einer geringen Anzahl
spezieller oben genannter Muster in geeigneter Weise
umzugehen. Des weiteren erfordert dieses konventionelle
Beispiel, daß ein Ausgabemuster mit einer Erfassung der
Temperatur alle 15 msec ausgewählt werden sollte, was dazu
führt, daß die Zentralsteuereinheit (CPU), die die Steuerung
der Vorrichtung durchführt, derartig erhöht belastet wird,
daß eine weitere CPU notwendig wird, die ausschließlich der
Temperatursteuerung dient. Andererseits führt jeder Versuch,
die Belastung der CPU zu reduzieren, zu dem Nachteil, daß
eine Vergrößerung der Erfassungszeit notwendig ist und
konsequenterweise die Temperaturwelligkeit ansteigt. Um mit
diesen Nachteilen in geeigneter Weise umgehen zu können, wird
für die Auswahl eine große Anzahl zusätzlicher Muster
benötigt und folglich auch eine größere Kapazität für die
Speichervorrichtung.
Des weiteren hat der Steuerungsprozeß in Abhängigkeit von dem
ausgewählten Ausgabemuster den Nachteil, daß Flickern bzw.
Flimmern bei anderen elektrischen Geräten als der
Fixiervorrichtung auftritt, und vor allen Dingen jenes
Flickern, welches bei den Beleuchtungsgeräten wie eine
Leuchtstofflampe und eine Glühlampe, und Anzeigeeinheiten
auftritt, die mit der selben Energieleitung verbunden sind,
was zu Schwierigkeiten aufgrund der Aufmerksamkeitsablenkung
führt, und die Anwendung einer großen elektrischen Energie
auf eine Heizwalze mit geringer Wärmekapazität führt des
weiteren zu einem stetigen Anstieg der Flickererscheinungen
und ist daher nicht wünschenswert.
Im Gegensatz dazu beschreibt die japanische
Patentveröffentlichung Nr. 48349-1988 (Showa 63) ein
Beispiel, in welchem eine Phasensteuereinrichtung betrieben
wird, während die Beleuchtungslampe der Kopiermaschine
eingeschaltet ist, als eine Maßnahme, das Auftreten von
Flickern zu verhindern, welches andernfalls bei anderen
elektrischen Geräten auftreten würde, die mit der gleichen
elektrischen Leitung verbunden sind, wie die Fixiervorrichtung
und das Bilderzeugungsgerät, das die Fixiervorrichtung
verwendet; aber diese mit einer Phasensteuereinrichtung
ausgebildete Struktur hat den Nachteil, daß es Rauschen
erzeugt und ist daher nicht wünschenswert.
Des weiteren offenbart die offengelegte japanische
Patentanmeldung Nr. 113378-1992 (Heisei 4) ein Verfahren, das
eine Reduzierung der Temperaturwelligkeit und eine
Reduzierung der Aufwärmzeit durch Ausführen eines
Steuerverfahrens erreichen soll, welches durch einen Wechsel
zwischen einem Modus, in welchem, die der Heizeinrichtung
zugeführte elektrische Energie in mehreren Stufen auf der
Grundlage der Differenz von der Zieltemperatur zu steuern
ist, und einem Modus, in welchem die der Heizeinrichtung
zugeführte elektrische Energie in mehreren Schritten auf der
Grundlage der Änderungsmenge in der Differenz gesteuert wird,
arbeitet. Allerdings erreicht diese bekannte Technik keine
ausreichende Reduktion der Temperaturwelligkeit oder keine
Reduktion der Aufwärmzeit, und es ist schwierig für diese
Technik, irgendeinen Hochgeschwindigkeitaufwärmbetrieb
durchzuführen, während eine Steueroperation mit einer
ausreichenden Genauigkeit, insbesondere in einer Vorrichtung,
die eine Heizwalze mit geringer Wärmekapazität aufweist,
durchgeführt wird.
Ferner offenbart die offengelegte japanische Patentanmeldung
Nr. 73786-1992 (Heisei 4) ein Verfahren zur Reduzierung einer
Temperaturwelligkeit durch Reduktion eines Überschießens, in
dem Fuzzy-Logik-Operationen durchgeführt werden unter
Verwendung der von einem Temperatursensor erfaßten Temperatur
und der Änderungsmenge der erfaßten Temperatur. Allerdings
hat diese bekannte Technik den Nachteil, daß die CPU einer
erhöhten Belastung unterworfen ist, da die Anwendung der
Fuzzy-Logik-Interferenzen zu kompliziert wird für die
Durchführung der Temperatursteuerung mit einem hohen
Genauigkeitsgrad.
Andererseits sind verschiedene Verfahrensarten zur Erreichung
einer Reduktion der Aufwärmzeit unter Verwendung der
Sequenzsteuerung offenbart worden. Eine mit einer Heizwalze
versehene Fixiervorrichtung benötigt nicht nur die Zeit, die
notwendig ist, um die Heizwalze auf eine vorgeschriebene
Fixiertemperatur während der Zeitdauer beginnend vom Zustand,
in welchem die Heizwalze nicht mit elektrischer Energie
versorgt wird, bis zur Zeit, zu der die Heizwalze einen
Zustand erreicht hat, welcher es der Fixiervorrichtung
ermöglicht, einen Fixiervorgang durchzuführen, zu bringen,
sondern auch die Zeit, in welcher die Druckwalze einen
Temperaturanstieg auf einen bestimmten Temperaturgrad
erreicht hat. Falls es daher beabsichtigt ist, einen
ausreichenden Fixierzustand zu erreichen, bevor die
Druckwalze einen Temperaturanstieg erfahren hat, ist es
notwendig, die Temperatur der Heizwalze auf ein
Temperaturniveau heraufzusetzen, welches höher als die
vorgeschriebene Fixiertemperatur ist. Falls die Druckwalze
einen Anstieg ihrer Temperatur in dem Zustand der oben
genannten höheren Temperatur erfährt, wird sich die Heizwalze
in einem Zustand einer übermäßigen Erhitzung in Bezug auf das
Aufzeichnungsmedium befinden, was zu einem derartigen
Nachteil führt, daß bei dem Aufzeichnungspapier Faltenbildung
auftritt. Im Hinblick auf diesen Nachteil ist ein Steuer
verfahren entwickelt worden und den Fachleuten bekannt, wie
dasjenige, das in der offengelegten japanischen
Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 181258-1980 (Showa 55) offenbart
ist. Gemäß diesem Steuerverfahren wird ein Fixierprozess mit
einer Heizwalze durchgeführt, die nur für die für eine
vorgeschriebene Blattzahl Aufzeichnungspapier unmittelbar
nach Beendigung ihrer Aufwärmung durchzuführende Fixierung
auf eine höhere Temperatur gebracht wird, während dieser
Fixierprozess für jedes folgende Blatt Aufzeichnungspapier
bei einer reduzierten Temperatur durchzuführen ist.
Allerdings tritt in manchen Fällen bei diesem bekannten
Beispiel auf, daß die Druckwalze die hohe Temperatur
beibehält, und zwar selbst unmittelbar nach der Beendigung der
Aufwärmoperation unter dem Einfluß eines vorherigen
Bilderzeugungsvorgangs oder unter dem Einfluß der
Umgebungstemperatur der Fixiervorrichtung in dem
Bilderzeugungsgerät. In einem derartigen Fall ist es
unvermeidbar, daß die übermäßige Erhitzung sich auf das
Aufzeichnungsmedium überträgt, so daß es nicht möglich ist,
einen konstanten stabilen Fixierzustand zu halten.
Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 32467-1982
(Showa 57) offenbart ein Verfahren, bei dem die Heizwalze in
dem Fall auf eine höhere Temperatur gebracht ist, in dem die
Zeitperiode vom Beginn der elektrischen Energiezuführung zur
Heizeinrichtung bis zur Zeit, zu der die Heizwalze die
Zieltemperatur erreicht, eine vorgeschriebene Zeitperiode
überschreitet. Dieses bekannte Beispiel wird wahrscheinlich
nicht einen derartigen Nachteil der übermäßigen Erhitzung
bewirken, da die in diesem bekannten Beispiel beschriebene
Methode die Temperatur der Druckwalze und ähnliches im
inneren Bereich eines Bilderzeugungsgeräts auf der Grundlage
der Zeitperiode schätzt, die für einen Temperaturanstieg der
Heizwalze notwendig ist. Allerdings läßt dieses bekannte
Beispiel keine geeignete Entscheidung zu, da die Temperatur
der Druckwalze kaum etwas über den Temperaturanstieg in der
Heizwalze aussagt, vorausgesetzt die Druckwalze und die
Heizwalze verbleiben in ihrem entsprechenden stationären
Zustand. Im Gegensatz dazu wird ein Versuch, den Grad des
Temperaturanstiegs der Druckwalze zu bewerten, während die
Heizwalze und die Druckwalze gleichzeitig in Rotation aus dem
Zustand versetzt worden sind, bei dem die Heizwalze kalt ist,
schließlich zu einem Anstieg der Aufwärmzeit führen, als
Folge einer Verzögerung, die bei dem Temperaturanstieg
auftritt, weil der Heizwalze zuerst zum Zeitpunkt des
Temperaturanstiegs von der Druckwalze Wärme entzogen wird.
Des weiteren führt ein derartiger Versuch zu einem
zwangsweisen Rotationsbeginn der Heizwalze in einem Zustand,
in welchem Toner verfestigt ist, wenn er in einer sehr
geringen Menge zu jeder Zeit in den Zwischenräumen zwischen
denjenigen Komponententeilen angeordnet ist, die in ihrer
Gleitbewegung mit der Heizwalze zusammenarbeiten, wie der
Zwischenraum zwischen der Heizwalze und einem
Temperatursensor, der mit der Heizwalze in Kontakt steht, so
daß physische Beschädigungen in einigen Fällen an einer
Versatzverhinderungsschicht und einem Temperatursensor
gegeben, welche jeweils auf der Oberfläche der Heizwalze
ausgebildet sind.
Ferner offenbart die offengelegte japanische Patentanmeldung
39554-1975 (Showa 50) eine Struktur zur Steuerung der an die
Heizwalze angelegten elektrischen Energie auf der Grundlage
der erfaßten Temperaturen einer Heizwalze bzw. einer
Druckwalze, die beide mit einem Temperatursensor ausgestattet
sind, und bei diesem bekannten Beispiel ist es allerdings
notwendig, zusätzlich zu dem Temperatursensor, der die
Temperatur der Heizwalze mißt, einen weiteren
Temperatursensor vorzusehen, so daß die Notwendigkeit dieses
Temperatursensors eine größere Komplexität der Konstruktion
einer Fixiervorrichtung oder derjenigen eines diese
Fixiervorrichtung verwendenden Bilderzeugungsgeräts nach sich
zieht. Falls ein Berührungstemperatursensor verwendet wird,
führt die Anwendung eines derartigen Temperatursensors zu die
Druckwalze beeinträchtigenden Beschädigungen, welche im
Reibungswiderstand mit der Heizwalze steht.
Ferner hat es sich bei thermischen Fixiervorrichtungen der
verschiedenen, oben beschriebenen, bekannten Beispiele gezeigt,
daß sie einer Verschlechterung des Fixierzustands aufgrund
der Durchführung des Aufzeichnungsmediums durch sie
unterliegen. Daher offenbart die offengelegte japanische
Patentanmeldung Nr. 156976-1980 (Showa 55) ein Verfahren
einschließlich eines Verfahrensschrittes, bei dem elektrische
Energie zur Kompensation eines Abfalls, der in der
Fixiertemperatur als Folge der Wärmeabsorption durch das
Aufzeichnungsmedium auftritt, zu einer Zeit vor der
Durchführung des Aufzeichnungsmediums durch die
Fixiervorrichtung zugeführt wird. Allerdings offeriert dieses
bekannte Beispiel ein Verfahren zur Korrekturdurchführung
eines Abfalls, der in der Temperatur der Heizwalze auftritt
als Resultat einer Verzögerung der Prozeßsteuerung, und das
Verfahren besteht aus der Zuführung vorbestimmter konstanter
elektrischer Energie. Dieses bekannte Verfahren enthält keine
Überlegungen oder Gegenmaßnahmen gegen Verschlechterungen,
die progressiv die Fixierung beeinflussen, wenn das
Aufzeichnungsmedium die Fixiervorrichtung durchläuft.
Aus EP 0 415 752 A2 ist ein weiteres Bilderzeugungsgerät
bekannt, welches eine Temperatursteuerung mittels Fuzzy-Logik
aufweist.
DE 27 17 265 C2 offenbart eine Fixiervorrichtung, deren Tem
peratursteuerung drei verschiedene Schwellwerte aufweist, die
situationsabhängig änderbar sind, um ein Überschwingen der
Temperatur zu vermeiden.
Weiterhin offenbart DE 33 30 407 C2 eine Temperatursteuervor
richtung, bei der eine Überhitzung einer Heizquelle infolge
von Störungen aufgrund des Ein- bzw. Ausschaltens von
Sensoren dadurch vermieden wird, daß Sensorsignale in
bestimmten zeitlichen Perioden vernachlässigt werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches
Temperatursteuerverfahren anzugeben, mit dem
Temperaturwelligkeiten vermieden und Aufwärmzeiten verkürzt
werden. Ferner ist eine Aufgabe der Erfindung, eine
Fixiervorrichtung und ein Bilderzeugungsgerät anzugeben,
deren Temperatursteuerung eine Reduzierung von
Temperaturwelligkeiten und Verkürzung der Aufwärmzeit auf
einfache Weise ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch
Bereitstellung eines Temperatursteuerverfahrens gemäß
Anspruch 1, einer Fixiervorrichtung gemäß Anspruch 12 und
eines Bilderzeugungsgeräts gemäß Anspruch 13.
In der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerverfahren
gegeben, das eine Temperatursteuerung ohne
zusätzliche komplexe Mechanismen oder Geräte für eine
Fixiervorrichtung erzielt, die eine Heizeinrichtung mit
vergleichsweise kleiner Wärmekapazität oder vergleichsweise
großen elektrischen Energiemengen verwendet.
Ein Anliegen ist es hierbei auch, ein
Steuerverfahren für uze elektrische Energieversorgung zu
verwirklichen, welches feine Temperatureinstellungen unter
Verwendung höchstfortschrittlicher Einrichtungen durchführen
kann, wie das Verfahren zur Steuerung der Temperatur zur
Lösung der vorliegenden Aufgabe trotz der Tatsache, daß das
Verfahren nur eine geringe Belastung für die Zentraleinheit
(CPU) darstellt und keinen Speicher mit großer Kapazität
benötigt, und das Auftreten des für das menschliche Auge
unangenehmen Flickerns anderer elektrischer Geräte, vor allen
Dingen bei Beleuchtungseinrichtungen (wie Leuchtstofflampen
und Glühlampen) und Anzeigeeinheiten verhindert, die mit der
selben elektrischen Leitung wie eine Fixiervorrichtung und
ein die Fixiervorrichtung verwendendes Bilderzeugungsgerät
verbunden sind.
Ein weiteres Anliegen ist es hierbei, eine
Sequenzsteuerung über die Temperatur zu verwirklichen, welche
eine Reduktion der Aufwärmzeit und einen stabilen Zustand für
eine günstige Fixierung erzielen kann, ohne jegliche
Abhängigkeit von Temperaturschwankungen, die in der
Druckeinrichtung unter dem Einfluß der vorangegangenen
Bilderzeugung oder unter dem Einfluß der Umgebungstemperatur
auftreten.
Ein weiteres Anliegen ist es hierbei ferner, eine
Fixiervorrichtung bereitzustellen, die eine exzellente
Steuerbarkeit der Temperatur und eine kompakte Größe
aufweist, kostengünstig und mit günstigen
Einsparungscharakteristiken für elektrische Energie versehen
ist, und ein Bilderzeugungsgerät bereitzustellen, das mit
einer derartigen Fixiervorrichtung versehen ist.
Das in einer bevorzugten Fixiervorrichtung angewandte
Temperatursteuerverfahren weist die drei folgenden
charakteristischen Merkmale auf:
1. Temperatursteuerung - Korrektur der erfaßten Temperatur
Die Fixiervorrichtung hat eine
Korrektureinrichtung zur Korrektur eines Fehlers, der
auftritt zwischen der aktuellen Temperatur und der
erfaßten Temperatur als Ergebnis der Verzögerungszeit bei
der Erfassung durch eine Temperaturerfassungseinrichtung.
Darüber hinaus kann die Fixiervorrichtung unter
Verwendung der so korrigierten Temperatur eine Änderung
der elektrischen Energie bewirken, die der
Heizeinrichtung zugeführt wird.
2. Steuerung der elektrischen Energie - Zuführungsmuster für
zugeführte (angelegte) elektrische Energie
Diese Fixiervorrichtung führt (legt) berechnete
elektrische Energie in bestimmten Mustern einer
Heizeinrichtung zu (an), und zwar in einem fixierfähigen
Zustand, in welchem die Fixiervorrichtung einen
Fixierprozess an einem sie durchlaufenden
Aufzeichnungsmedium durchführen kann.
3. Sequenzsteuerung - Abschätzung der Temperatur auf der
Druckwalze
Diese Fixiervorrichtung kann die Temperatur der
Druckwalze abschätzen, die mit keiner
Temperaturerfassungseinrichtung versehen ist, und zwar
auf der Grundlage des gesetzmäßigen Temperaturabfalls auf
der Heizeinrichtung, der der Heizeinrichtung entzogenen
Wärmemenge (d. h. der Heizwert), dem Transport des
Aufzeichnungsmediums usw., und kann dann eine adäquate
elektrische Energiemenge der Heizeinrichtung auf der
Grundlage der geschätzten Temperatur zuführen.
Im folgenden wird eine eingehendere Beschreibung der oben
genannten Eigenschaften gegeben:
1. Temperatursteuerung
Die Hauptursache für Temperaturwelligkeiten ist eine
Verzögerung der Antworten verschiedener Teile des
Steuersystems einschließlich einer Fixiervorrichtung und
einer Temperatursteuereinrichtung. Es hat sich
herausgestellt, daß die Verzögerung der Erfassung durch
einen Temperatursensor unter diesen Verzögerungen am
meisten dominiert. Mit Hinblick darauf ist die
erfindungsgemäße Fixiervorrichtung mit einer
Korrektureinrichtung versehen, welche den Fehler
korrigiert, der zwischen der aktuellen Temperatur und der
erfaßten Temperatur der Heizeinrichtung aufgrund einer
Verzögerung in der Erfassung durch einen Temperatursensor
auftritt. Es ist wünschenswert, daß dieses
Korrekturverfahren in die Praxis umgesetzt wird auf der
Grundlage der Änderungsrate der von dem Temperatursensor
erfaßten Temperatur und dem Produkt einer
vorgeschriebenen Zeitkonstante für eine
Erfassungsverzögerung. Im speziellen bedeutet das, daß
der Korrekturprozeß gemäß der folgenden Gleichung
durchgeführt wird:
Tc = Ts + (k . τ . ΔTs/Δt),
worin
Tc = korrigierte Temperatur ist,
Ts = die von dem Temperatursensor erfaßte Temperatur
bedeutet, vorausgesetzt, daß die Änderungsrate der von
dem Temperatursensor erfaßten Temperatur dargestellt wird
durch ΔTs/Δt, daß die Zeitkonstante für die
Erfassungsverzögerung τ ist und daß der Korrekturfaktor
dargestellt wird durch k (0 < k ≦ 1.5).
Daraufhin ist es wünschenswert, die anzulegende
elektrische Energie P unter Verwendung dieser
korrigierten Temperatur Tc zu berechnen. Bezüglich der
spezifischen Rechnungsformel und einer Berechnungsmethode
ist es wünschenswert, diese Bestimmungen unter Verwendung
der folgenden Formel durchzuführen:
P = G . (T* - Tc) + Pc,
worin T* die Solltemperatur darstellt,
Pc die elektrische Versatzenergie und
G die Verstärkung darstellen.
2. Steuerung der elektrischen Leistung
Bei einem Muster für die Versorgung (Anlegung) der
elektrischen Energie arbeitet diese Fixiervorrichtung mit
einem Verfahren zur Feststellung eines Musters für jede
vorgeschriebene Periode (d. h. Abtastperiode), d. h., die
Fixiervorrichtung führt eine Abtastoperation der von dem
Temperatursensor erfaßten Temperatur für jede
Abtastperiode durch und ermittelt dann die Menge der
elektrischen Energie, die zugeführt (d. h. angelegt)
werden muß durch Berechnungen auf der Grundlage der
Abtastoperation und wählt dann ein spezifisches
Versorgungsmuster für die elektrische Energie
entsprechend der zuzuführenden elektrischen Energiemenge
aus. Dieses Verfahren wird angewandt im Hinblick auf eine
Realisierung einer sehr feinen und stabilen
Temperatursteuerung mit einem hohen Genauigkeitsgrad.
Insbesondere besteht die Periode der Temperatursteuerung
aus einer ersten Periode und einer zweiten Periode (d. h.
eine Abtastperiode), welche länger als die erste Periode
ist, wobei es während der zweiten Periode möglich ist,
eine erste Phase festzulegen, in welcher ein Anlegen
elektrischer Energie an die Heizeinrichtung zugelassen
wird, und eine zweite Phase festzulegen, in welcher es
nicht zugelassen ist, elektrische Energie der oben
genannten Heizeinrichtung zuzuführen, wobei die in dieser
Fixiervorrichtung angewandte Temperatursteuerperiode
gekennzeichnet ist durch eine Versorgung der
Heizeinrichtung mit elektrischer Energie innerhalb der
ersten Periode in der ersten Phase.
Des weiteren hat sich herausgestellt, daß eine Verwendung
dieses Zuführungsmusters mit der elektrischen Energie
sehr effektiv ist, um das Auftreten von für das
menschliche Auge unangenehmen Flickererscheinungen
anderer elektrischer Geräte zu verhindern, vor allen
Dingen Beleuchtungsgeräte (Leuchtstofflampen und
Glühlampen), die an dieselbe Energieleitung wie die
Fixiervorrichtung und ein die Fixiervorrichtung
verwendendes Bilderzeugungsgerät angeschlossen sind. Des
weiteren hat sich herausgestellt, daß ein weiteres
Versorgungsmuster für elektrische Energie, das keinerlei
Abtastperioden vorsieht, das oben genannte Flickern
verhindert.
Insbesondere nimmt dieses Versorgungsmuster der
elektrischen Energie einen Halbperiodenbereich einer
Wechselstromwelle, mit der die Heizeinrichtung gespeist
wird, als eine Einzeleinheit zur Verwendung als Standard
und legt ein spezielles EIN/AUS-Muster für die Energie
unter Verwendung dieser soeben genannten Einheit fest.
3. Sequenzsteuerung
Die Charakteristiken der erfindungsgemäßen Sequenz
steuerung sind derart, daß das Sequenzsteuer-System die
Temperatur der Druckwalze schätzt und eine Änderung der
Steuer-Temperatur bewirkt, die als Sollwert gemäß dem
Status der soeben geschätzten Temperatur genommen wird,
wodurch eine adäquate Änderung der elektrischen
Energiemenge erhalten wird, die der Heizeinrichtung
zuzuführen ist. Einige spezifische Beispiele der
Steuerverfahren werden im folgenden beschrieben:
Ein Verfahren zur Auswahl einer Steuertemperatur für die
Heizeinrichtung zur Zeit der Fixierung einer
vorbestimmten Blattanzahl Aufzeichnungsmediums direkt
nach der Aufwärmphase gemäß einer vorgeschriebenen
Diskriminierungstemperatur TD, wobei die
Diskriminierungstemperatur TD durch die Formel TD ≦ TI
bestimmt ist und wobei die Temperatur, bei der die
Temperaturdifferenz zwischen der Heizeinrichtung und der
Druckeinrichtung während des Prozesses des gesetzmäßigen
Temperaturabfalls auf der Heizeinrichtung innerhalb eines
vorbestimmten Bereichs sein wird, als eine
Ausgleichstemperatur TI ausgedrückt wird.
Ein Verfahren zur Auswahl einer Steuertemperatur für die
Heizeinrichtung auf der Grundlage der Wärmemenge, die der
Heizwalze durch die Druckwalze im Zustand entzogen wird,
in dem die Heizeinrichtung und die Druckeinrichtung
angetrieben sind.
Ein Verfahren zur Steuerung der angelegten elektrischen
Energie derart, daß die angelegte Energie im zweiten
Halbbereich des Fixiervorgangs für ein einzelnes Blatt
des Aufzeichnungsmediums größer, ist als im ersten
Halbbereich.
Ein Verfahren zur Steuerung der zugeführten elektrischen
Energie derart, daß die Fixiertemperatur im zweiten
Halbbereich des Fixiervorgangs für ein einzelnes Blatt
des Aufzeichnungsmediums höher ist, als im vorangegangenen
Halbbereich.
Das Temperatursteuerverfahren für die erfindungsgemäße
Fixiervorrichtung und die Fixiervorrichtung, als auch ein
Bilderzeugungsgerät, das das Temperatursteuerverfahren
verwendet, wird im folgenden mit Bezug auf Beispiele
optimaler Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen
beschrieben.
Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht zur Darstellung einer
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Fixiervorrichtung;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung der
Temperaturvorrichtung in einer Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Fixiervorrichtung;
Fig. 3 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels
eines Verfahrens zur Zuführung elektrischer Energie
an die Heizeinrichtung in einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform;
Fig. 4 ist eine Zeittafel zur Darstellung der
Operationssequenz in einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform;
Fig. 5 ist eine Tafel zur Darstellung des Prinzips des
erfindungsgemäßen Temperatursteuerverfahrens;
Fig. 6 ist ein Diagramm zur Darstellung der Temperatur
schwankungsdifferenzen auf der Heizwalze unter dem
Einfluß einer Korrekturkonstante c;
Fig. 7 ist ein Diagramm zur Darstellung der Art und Weise,
wie die Korrekturkonstante für das
Temperatursteuerverfahren auszuwählen ist;
Fig. 8 ist ein Diagramm zur Darstellung der
Temperaturschwankungsdifferenzen auf der Heizwalze
unter dem Einfluß der Verstärkung G;
Fig. 9 ist ein Diagramm zur Darstellung der Temperatur
schwankungsdifferenzen auf der Heizwalze unter dem
Einfluß einer elektrischen Versatzenergie Pc;
Fig. 10 ist ein Flußdiagramm zur Darstellung der
Temperatursteuerung in einem Ausführungsbeispiel, das
die elektrische Versatzenergie Pc und die
Temperatursensor-Verzögerungskorrektur verwendet;
Fig. 11 ist ein Diagramm zur Darstellung sowohl der ersten
und zweiten Periode, als auch der ersten und zweiten
Phase des erfindungsgemäßen
Temperatursteuerverfahrens;
Fig. 12 ist ein Diagramm zur Darstellung der
Lichtmengenschwankungen in Beleuchtungsgeräten und in
Anzeigeeinheiten, die zum Zeitpunkt, zu dem das
erfindungsgemäße Temperatursteuerverfahren angewandt
wird, mit der selben elektrischen Leitung verbunden
sind;
Fig. 13 ist ein Diagramm zur Darstellung des Verhältnisses
zwischen der Schwankungsfrequenz der Lichtmenge und
der Schwankung der Lichtmenge, bezogen auf den
Eindruck des Flickerns;
Fig. 14 ist ein Diagramm zur Darstellung des Verhältnisses
intermittierender Intervalle für die Übertragung
elektrischer Energie und der Schwankung in der
Lichtmenge;
Fig. 15 ist ein detailliertes Diagramm zur Darstellung des
Verhältnisses zwischen den intermittierenden
Intervallen (d. h. die Frequenz für die Schwankungen
in der Lichtmenge) und der Schwankung in der
Lichtmenge bezüglich des Eindrucks des Flickerns;
Fig. 16 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels für
ein Verfahren zur Zuführung elektrischer Energie
durch intermittierendes Übertragen der elektrischen
Energie für das erfindungsgemäße
Temperatursteuerverfahren;
Fig. 17 ist ein Diagramm zur Darstellung des Verfahrens für
die Zuführung elektrischer Energie eines ersten
Experiments bezüglich der Erfindung;
Fig. 18 ist ein Flußdiagramm zur Darstellung des
Temperatursteuerverfahrens dieses ersten Experiments;
Fig. 19(a) ist die Fortsetzung des Flußdiagramms von Fig. 18
zur Darstellung des Temperatursteuerverfahrens für
das erste Experiment, und
Fig. 19(b) ist ein Diagramm zur Erläuterung der Ergebnisse
der in Fig. 19(a) gezeigten Temperatursteuerung;
Fig. 20(a) und (b) sind Diagramme zur Darstellung der
Schwankungen, die in der Lichtmenge auftreten, wenn
das erste Experiment bezüglich der Erfindung
angewendet wird; Fig. 20(a) ist dabei ein Diagramm
zur Darstellung der Schwankungen, die in der
Lichtmenge entsprechend der zweiten Periode
auftreten, wobei Fig. 20(b) ein Diagramm zur
Darstellung der Schwankungen, die entsprechend der
ersten Periode auftreten, ist;
Fig. 21(a) und (b) sind Diagramme zur Darstellung der
Schwankungen, welche in der Lichtmenge auftreten,
wenn das zweite Experiment bezüglich der Erfindung
angewendet wird; Fig. 21(a) ist dabei ein Diagramm
zur Darstellung der Schwankungen, welche in der
Lichtmenge entsprechend der zweiten Periode
auftreten, während Fig. 21(b) ein Diagramm zur
Darstellung der Schwankungen, die in der Lichtmenge
entsprechend der ersten Periode auftreten, ist;
Fig. 22(a) und (b) sind Diagramme zur Darstellung der
Schwankungen, welche in der Lichtmenge auftreten,
wenn das dritte Experiment bezüglich der Erfindung
durchgeführt wird; Fig. 22(a) ist dabei ein Diagramm
zur Darstellung der Schwankungen, welche in der
Lichtmenge entsprechend der zweiten Periode
auftreten, während Fig. 22(b) ein Diagramm zur
Darstellung der Schwankungen, welche in der
Lichtmenge entsprechend der ersten Periode auftreten,
ist;
Fig. 23 ist ein Diagramm zur Darstellung des Verfahrens zur
Zuführung elektrischer Energie in dem vierten
Experiment bezüglich der Erfindung;
Fig. 24 ist ein Flußdiagramm, das eine Fortsetzung des
Flußdiagramms von Fig. 19(a), welche
Temperatursteuerverfahren der Experimente 1 bis
4 darstellt, ist, und ist ein Flußdiagramm, das
das Temperatursteuerverfahren, insbesondere des
vierten Experiments, darstellt;
Fig. 25(a) und (b) sind Diagramme zur Darstellung der
Schwankungen, welche in der Lichtmenge auftreten,
wenn das vierte Experiment durchgeführt wird; Fig.
25(a) ist dabei ein Diagramm zur Darstellung der
Schwankungen, welche in der Lichtmenge entsprechend
der zweiten Periode auftreten, während Fig. 25(b) ein
Diagramm zur Darstellung der Schwankungen, welche in
der Lichtmenge entsprechend der ersten Periode
auftreten, ist;
Fig. 26(a) und (b) sind Diagramme zur Darstellung der
Schwankungen, welche in der Lichtmenge auftreten,
wenn das fünfte Experiment durchgeführt wird; dabei
ist Fig. 26(a) ein Diagramm zur Darstellung der
Schwankungen, welche in der Lichtmenge entsprechend
der zweiten Periode auftreten, während Fig. 26(b) ein
Diagramm zur Darstellung der Schwankungen, welche in
der Lichtmenge entsprechend der ersten Periode
auftreten, ist;
Fig. 27 ist ein Diagramm zur Darstellung einer günstigen
Fixierbedingung, die mit der Fixiervorrichtung in der
erfindungsgemäßen Ausführungsform sichergestellt
wird;
Fig. 28 ist ein Diagramm zur Darstellung des gesetzmäßigen
Temperaturabfallprozesses in der Fixiervorrichtung in
der erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 29 ist ein Diagramm zur Darstellung eines
Temperaturanstiegprozesses auf der Druckwalze in
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 30 ist ein Diagramm zur Darstellung der Änderungen, die
in der Temperatur auf der Druckwalze auftreten, wenn
das Aufzeichnungsmedium durch die Fixiervorrichtung
in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform geführt
wird;
Fig. 31 ist ein Flußdiagramm zur Darstellung der
Temperatursteuerung, die mittels Verwendung eines
Korrekturverfahrens einer Solltemperatur mit einer
Diskriminierungstemperatur und Durchführung eines
Aufzeichnungsmediums durch die Fixiervorrichtung
durchgeführt
wird;
Fig. 32 ist ein Flußdiagramm zur Darstellung der
Temperatursteuerung unter Verwendung einer
Änderungsrate des Temperaturabfalls;
Fig. 33 ist ein Graph zur Darstellung der Art und Weise, wie
die Steuer-Solltemperatur auf der Grundlage der
Änderungsrate des Temperaturabfalls festgesetzt wird,
der auf der Heizwalze auftritt;
Fig. 34 ist ein Graph zur Darstellung der Art und Weise, wie
die Entscheidungszeit auf der Grundlage des
Verhältnisses zwischen der benötigten Zeit für den
Abfall der Temperatur und der Temperatur auf der
Druckwalze festgelegt wird;
Fig. 35 ist ein Flußdiagramm zur Darstellung der
Temperatursteuerung, die unter Verwendung der
elektrischen Energiemenge, die zum Zeitpunkt
zugeführt wird, zu dem die Temperatur in einem
stabilen Zustand ist, durchgeführt wird;
Fig. 36 ist ein Graph zur Darstellung der Art und Weise, wie
die diskriminierte, elektrische Energie auf der
Grundlage des Verhältnisses zwischen der
zuzuführenden elektrischen Energiemenge und der
Temperatur auf der Druckwalze festgelegt wird; und
Fig. 37 ist ein Flußdiagramm zur Darstellung der
Temperatursteuervorgänge, die unter Verwendung einer
Korrektur der angelegten elektrischen Energie auf der
Grundlage der Diskriminierungstemperatur und der
Durchführung eines Aufzeichnungsmediums durch die
Fixiervorrichtung
durchgeführt werden.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Bezeichnungen ein
Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in
Anwendung auf einen Drucker beschrieben, wobei der Drucker
nur ein Beispiel eines Bilderzeugungsgeräts ist. In dieser
Beziehung wird die Konstruktionsbeschreibung des Druckers
insgesamt weggelassen, und die Beschreibung beginnt erst mit
einer Fixiervorrichtung und der gesamten Konstruktion einer
Temperatursteuereinrichtung für die Fixiervorrichtung, die
die wesentlichen Teile der Erfindung darstellen.
1. Konstruktion der Fixiervorrichtung
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht zur Darstellung der
Konstruktion einer erfindungsgemäßen Fixiervorrichtung
als ein Ausführungsbeispiel. Mit einer Halogenlampen-
Heizeinrichtung 3, die im Inneren einer
hohlzylinderförmig ausgebildeten und drehbar gelagerten
Heizwalze 1 vorhanden ist, wird die Heizwalze 1 mit einer
vorbestimmten, angelegten, elektrischen Energiemenge
erhitzt. An der Oberfläche der Heizwalze 1 ist ein einen
Heißleiter enthaltender Temperatursensor 4 (d. h. eine
Temperaturerfassungseinrichtung) angedrückt, und es wird
die der Halogenlampen-Heizeinrichtung 3 zuzuführende
elektrische Energie auf der Grundlage dieser von dem
Temperatursensor 4 erfaßten Temperatur gesteuert.
Eine ebenfalls drehbar gelagerte Druckwalze 2 weist eine
aus Silikonkautschuk oder ähnlichem bestehende elastische
Schicht am Außenrand einer Metallwelle 6 auf, wobei die
elastische Schicht in einem Quetschbereich ausgebildet
ist und mittels jeweils an den beiden Wellenenden
aufgebrachten Kräften in einem Druckkontakt mit der
Heizwalze 1 steht, was in der Zeichnung nicht dargestellt
ist. Ein Fixierprozess wird durchgeführt, wenn ein
Aufzeichnungsmedium 5 mit noch unentwickelten, darauf
ausgebildeten Tonerbildern durch diesen Quetschbereich
bzw. Walzenspaltbereich in Richtung des in der Figur
gezeigten Pfeils transportiert wird. Das für die
erfindungsgemäße Fixiervorrichtung verwendete
Aufzeichnungsmedium 5 ist ein dünnes und flaches
Aufzeichnungsmedium wie einfaches Papier, Folie für
Overheadprojektoren (OHP), Umschläge und Postkarten.
Des weiteren besteht dieses Bilderzeugungsgerät nicht nur
aus dieser Fixiervorrichtung, sondern auch aus
verschiedenen Arten von Einrichtungen zur Durchführung
des elektrostatischen Fotografieprozesses, wie ein
Latentbildträger, eine Aufladungseinrichtung, eine
Belichtungseinrichtung, eine Entwicklungseinrichtung,
eine Übertragungseinrichtung, eine Reinigungseinrichtung,
eine Transporteinrichtung für das Aufzeichnungsmedium,
Antriebseinrichtungen und Steuereinrichtungen, mit
Gehäusen und ähnlichem, welche diese verschiedenen
Einrichtungen haltern oder umschließen.
Um die Zeitspanne zu reduzieren, die notwendig ist, um in
der Heizwalze 1 einen Anstieg von einer Temperatur zu
einer vorbestimmten Soll-Temperatur und einen Zustand zu
erreichen, der einen Fixiervorgang ermöglicht, also die
sogenannte Aufwärmzeit, ist es günstig, die Heizwalze 1
mit einer geringen Wärmekapazität auszustatten.
Beispielsweise ist es durch Festlegen des Produktes aus
Durchmesser und Wandstärke auf 15 mm2 oder weniger
möglich, eine Aufwärmzeit zu erreichen, die in der
praktischen Verwendung keine Probleme zeigt. Andererseits
treten aber Festigkeitsmängel in Achsrichtung der
Heizwalze 1 auf, falls der Durchmesser zu klein und die
Wandstärke zu dünn gewählt wird. Das hat zur Folge, daß
der Zentralbereich der Heizwalze 1 im Vergleich zu den
Endbereichen eine Ausbeulung in Richtung weg von der
Druckwalze 2 aufweist. Dadurch ist kein ausreichender
Walzenspalt zwischen der Heizwalze 1 und der Druckwalze 2
im Zentralbereich vorhanden, so daß der Fixierprozess
nicht zufriedenstellend genug durchgeführt werden kann.
Um dies zu verhindern, ist es günstiger, den Durchmesser
der Heizwalze 1 zu vergrößern, als seine Wandstärke zu
vergrößern, und es ist wünschenswert, den Durchmesser auf
12 mm oder mehr festzulegen.
2. Aufbau der Temperatursteuereinrichtung
Die Fig. 2 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung des
Aufbaus einer Temperatursteuereinrichtung zur Steuerung
der Temperatur der Heizwalze 1, welche in einem
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Fixiervorrichtung verwendet wird. Ein analoges
Spannungssignal, welches von einem die Temperatur der
Heizwalze 1 erfassenden Temperatursensor 4 erzeugt wird,
wird von einem Verstärker 9 verstärkt. Dieses Signal wird
dann in digitale Signale bei 256 Stufen von einem Analog-
Digital-Wandler 10 umgewandelt und daraufhin in eine
Eingabe-Ausgabe-Vorrichtung (I/O) 11 eingegeben. Nun
werden die Digitalsignale einer Zentraleinheit (CPU) 13
eingegeben, welche ein Temperatursteuerprogramm zu jeder
vorbestimmten Abtastzeit ausführt. Das
Temperatursteuerprogramm ist in einem ROM 12
abgespeichert und wird in die CPU 13 nach Bedarf und
unter Steuerung der CPU 13 eingelesen. Der Begriff "eine
vorbestimmte Abtastzeit" bedeutet hier die zweite
Periode, wie sie erfindungsgemäß definiert ist und weiter
unten genauer beschrieben wird.
Das von der CPU 13 erzeugte Steuersignal wird einem SSR
(Festkörperrelais) 7 übergeben, welches ein Schalter zum
Ein- und Ausschalten der Halogenlampen-Heizeinrichtung 3
ist. Dem SSR 7 wird von einem Nullschaltkreis 8 ein mit
den Nulldurchgängen des Wechselstroms synchronisiertes
Signal ebenfalls zugeführt. Das SSR 7 wird eingeschaltet,
falls ein von der CPU 13 übermitteltes Steuersignal
vorhanden ist, wenn es ein Signal von dem Nullschaltkreis
8 empfängt, wird aber ausgeschaltet, falls kein
derartiges Steuersignal vorhanden ist. Auf diese Weise
wird das SSR 7 ein- und ausgeschaltet bei Verwendung
einer Halbwelle eines Wechselstroms als eine Einheit
während des Betriebs als Antwort auf das von der CPU 13
übermittelte Steuersignal, und die elektrische Energie
wird der Heizeinrichtung entsprechend den EIN/AUS-
Schaltvorgängen des SSR 7 zugeführt. Um dieses SSR 7 so
betreiben zu können, daß es mit der Halbwelle eines
Wechselstroms als Einheit ein- und ausschaltet, ist es
ebenfalls möglich, die CPU 13 mit einem Signal aus dem
Nullschaltkreis 8 zu unterbrechen, wodurch veranlaßt
wird, daß die CPU 13 ein Steuersignal erzeugt.
Ein Einstellen der der Halogenlampen-Heizeinrichtung 3
zugeführten elektrischen Energie wird durch Erhöhen oder
Absenken der Wellenanzahl durchgeführt, die zu gewissen
vorbestimmten Intervallen von der Wechselstromquelle
zugeführt werden, was in Fig. 3 dargestellt ist. Falls
zum Beispiel eine Operation durchgeführt werden soll für
eine Einstellung der anzulegenden elektrischen Energie
durch Festsetzen der Wellenanzahl in einem Zeitintervall,
wird es möglich, die Menge der anliegenden elektrischen
Energie mit 100 Stufen auszuwählen, wenn eine
Wechselstromquelle mit 50 Hz vorliegt. Die Fig. 3 zeigt
ein Beispiel, in welchem die anliegende elektrische
Energie in jedem einzelnen Zyklus von 2 Wellen auf 2,5 Wellen
und auf 3,5 Wellen erhöht wird mit einer
Wechselstromquelle mit 50 Hz. Zu diesem Zeitpunkt beträgt
die Nutzleistung der anliegenden Energie 4%, 5% und 7%.
Die verfügbaren Verfahren für eine Einstellung der Menge
der anliegenden elektrischen Energie unter Verwendung der
Anzahl der Wellen der Wechselstromquelle enthalten ein
Verfahren zur kontinuierlichen Zuführung elektrischer
Energie für eine gegebene Wellenanzahl auf diese Weise
und ein Verfahren zur intermittierenden Zuführung
elektrischer Energie, damit nicht irgendeine Schwankung
der Spannung der Energiequelle bei irgendeinem anderen
elektrischen Gerät auftritt - vor allen Dingen
Beleuchtungsgeräten - die mit der gleichen
Energiequellenleitung verbunden sind, wie später
beschrieben wird.
3. Grundsätzliche Betriebssequenzen der Fixiervorrichtung
Fig. 4 ist eine Zeittafel zur Darstellung der
Betriebsfrequenz einer Fixiervorrichtung in einem
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Zuerst wird eine
Druckinformation (Bildinformation) von einem externen
Gerät wie einem Computer, was nicht in der Figur
dargestellt ist, einer Steuereinheit zugeführt, die die
Bildinformation für einen Drucker bearbeitet.
Anschließend gibt die CPU 13, welche die Operationen des
Geräts einschließlich der Steuerung der Temperatur in der
Fixiervorrichtung steuert, ein
Energiezuführungsstartsignal aus, so daß die Heizwalze 1
auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt werden kann, bei
der sie den Fixiervorgang durchführen kann (d. h.,
initiiert die Zuführung der elektrischen Energie zur
Heizeinrichtung, welche sich dann in einem Prozeß
befindet, bei dem ein Temperaturanstieg erreicht wird).
Wenn auf der Grundlage eines Ausgangs des
Temperatursensors 4 festgelegt ist, daß die Heizwalze 1
die vorgeschriebene Temperatur erreicht hat, bei welcher
sie einen Fixiervorgang durchführen kann, bewirkt dann
die CPU 13, daß die Heizwalze 1 und Druckwalze 2
angetrieben werden, um ihren Rotationsvorgang zu beginnen
(unbelastete Rotation). Um sicherzustellen, daß der
günstige Fixierzustand erreicht werden kann, ist es
wichtig, daß nicht nur die Heizwalze 1 die vorbestimmte
Fixiertemperatur, sondern auch die Druckwalze 2 einen
Temperaturanstieg bis zu einem bestimmten Ausmaß erreicht
hat. Die Zeit der unbelasteten Rotation wird auf eine
vorbestimmte Zeitdauer festgesetzt, und zwar in einem
Bereich von 10 Sekunden bis einigen Zehntel Sekunden, so
daß die Druckwalze 2 den Temperaturanstieg während dieser
Zeitperiode erreichen kann (d. h., die Zeit der
unbelasteten Rotation) vom Beginn der Rotation beider
Walzen bis zu dem Beginn der Durchführung eines
Aufzeichnungsmediums durch die Fixiervorrichtung. Auf der
Grundlage des Papierzuführung-Startsignals, welches zu
einem vorbestimmten Zeitpunkt während der unbelasteten
Rotation auszugeben ist, wird die Zuführung eines
Aufzeichnungsmediums gestartet und das
Aufzeichnungsmedium danach durch die Fixiervorrichtung
durchgeführt. Dann wird zum selben Zeitpunkt der
Vollendung der Durchführung des Aufzeichnungsmediums
durch die Fixiervorrichtung, der Antrieb der Walzen und
die Zuführung der elektrischen Energie zu der
Halogenlampen-Heizeinrichtung 3 angehalten bzw.
unterbrochen.
Es ist möglich, eine Energieeinsparung durch Zuführen
elektrischer Energie nur zu dem Zeitpunkt des
Druckvorgangs (d. h. wenn jede Druckoperation durchgeführt
wird) wie oben beschrieben zu erzielen. In einem
derartigen Fall hat die Aufwärmzeit für die
Fixiervorrichtung eine direkte Auswirkung auf die Zeit,
die für den Druck des ersten einzelnen Blattes benötigt
wird (d. h. die erste Ausdruck-Zeit), so daß es notwendig
ist, die Aufwärmzeit so viel wie nur möglich zu
reduzieren. Die Heizwalze 1 dieses Ausführungsbeispiels
zeigt eine sehr geringe Wärmekapazität und eine
reduzierte Aufwärmzeit, um die erste Druckzeit zu
verkürzen.
Das kritische Problem, das auftritt, wenn die
Heizkapazität der Heizwalze 1 auf einen geringen Wert
festgesetzt ist, um die Aufwärmzeit zu verkürzen, ist ein
Anstieg der Temperaturwelligkeiten. Im folgenden wird ein
hochgenaues Temperatursteuerverfahren beschrieben, das
nur ein geringes Maß an Temperaturwelligkeit zeigt und
ein erstes kennzeichnendes Merkmal der vorliegenden
Erfindung ist.
4. Korrektur der erfaßten Temperatur
In einer Fixiervorrichtung mit dem oben beschriebenen
Aufbau sind die Antwortverzögerungen der verschiedenen
Teile des Steuersystems einschließlich einer
Fixiervorrichtung und einer Temperatursteuereinrichtung
eine Hauptursache für das Auftreten von
Temperaturwelligkeit. Falls das Steuersystem ein System
ist, das überhaupt kein Verzögerungselement aufweist,
unterbricht das Steuersystem die Zuführung elektrischer
Energie zur Halogenlampen-Heizeinrichtung 3 in dem
Moment, in dem die Temperatur der Heizwalze 1 eine
vorbestimmte Steuertemperatur überschritten hat, und die
Temperatur der Heizwalze 1 beginnt von diesem Moment an
abzusinken, wobei die Heizwalze 1 eine niedrigere
Temperatur als die Steuertemperatur annehmen wird,
nachdem dieser Vorgang beendet worden ist. Dann beginnt
das Steuersystem erneut mit der Zuführung elektrischer
Energie zur Halogenlampen-Heizeinrichtung 3, und die
Temperatur der Heizwalze 1 erreicht bald die
Steuertemperatur. Auf diese Weise wiederholt sich in der
Heizwalze 1 ein Temperaturanstieg und ein
Temperaturabfall, und zwar Bit für Bit in unmittelbarer
Nähe der vorbeschriebenen Temperatur mit dem Ergebnis,
daß nur eine sehr geringe Temperaturwelligkeit auftritt.
Da allerdings tatsächlich Verzögerungselemente im
Steuersystem vorhanden sind, tritt Temperaturwelligkeit
auf.
Die Erfinder haben aufgrund von Experimenten und
ähnlichem herausgefunden, daß die Verzögerungselemente im
Steuersystem eine Zeitverzögerung vom Beginn der
Zuführung elektrischer Energie bis zur Zeit, zu der die
Halogenlampen-Heizeinrichtung 3 Strahlungswärme erzeugt,
eine Zeitverzögerung von dem Zeitpunkt, zu dem die
Innenoberfläche der Heizwalze 1 sich erwärmt bis zum
Zeitpunkt, zu dem die Temperatur auf ihrer Oberfläche
einen Anstieg verzeichnet, eine Zeitverzögerung zu dem
Zeitpunkt, zu dem die Temperatur auf der Oberfläche der
Heizwalze 1 angestiegen ist, bis zu der Zeit, zu der die
von dem Temperatursensor 4 erfaßte Temperatur einen
Anstieg verzeichnet, und eine Zeitverzögerung von der
Zeit, zu der die vom Temperatursensor 4 erfaßte
Temperatur einen Anstieg verzeichnet, bis zu der Zeit, zu
der das Steuersystem mit der Zuführung elektrischer
Energie zur Halogenlampen-Heizeinrichtung 3 beginnt,
enthalten und ebenfalls, daß eine Erfassungsverzögerung
des Temperatursensors 4 vorliegt, welche die
dominierendste unter diesen verschiedenen
Verzögerungselementen ist.
Daher haben die Erfinder einige Experimente unter
verschiedenen Bedingungen durchgeführt, die aus der
Umgebungstemperatur in dem Bilderzeugungsgerät, der
früher durchgeführten Bilderzeugungsvorgänge usw.
ausgewählt wurden, um das Verhältnis zwischen der von dem
Temperatursensor 4 erfaßten Temperatur und der
tatsächlichen Temperatur der Heizwalze 1 festzustellen.
Als Resultat dieser Experimente hat sich herausgestellt,
daß das Differenzverhältnis zwischen der von dem
Temperatursensor 4 erfaßten Temperatur und der
tatsächlichen Temperatur auf der Oberfläche der Heizwalze
1 zur Änderungsrate der von dem Temperatursensor 4
erfaßten Temperatur in der Nähe gewisser konstanter Werte
liegt, ohne erkennbare Änderungen zu zeigen. In Fig. 5
ist ein Graph als typisches Beispiel dargestellt, das den
Zustand dieser Faktoren zeigt, und diese Figur stellt
einen Graph dar, der (A) die Differenzrate der Temperatur
zwischen der Temperatur der Heizwalze 1 und der von dem
Temperatursensor 4 erfaßten Temperatur zur Änderungsrate
der vom Temperatursensor 4 erfaßten Temperatur, (B) die
Temperatur des Temperatursensors 4 und (C) die Temperatur
der Heizwalze 1 darstellt. Wie bereits erwähnt, nimmt die
Rate der Temperaturdifferenz zur Änderungsrate (A) einen
fast konstanten Wert ein. Dies wird unterstützt von dem
Thermodynamikgesetz, das die zwischen zwei Gegenständen
ausgetauschte Wärme (nämlich der Temperatursensor 4 und
die Heizwalze 1) proportional zur Temperaturdifferenz
zwischen ihnen ist und daß die zwischen ihnen
ausgetauschte Wärmemenge proportional zu deren
Änderungsrate der Temperatur ist. Das bedeutet, daß die
folgende Gleichung gilt:
λ . (TR - TS) = CS . dTS/dt (1),
worin der Wärmeübertragungskoeffizient von der Heizwalze
1 zum Temperatursensor 4 durch λ und die Temperatur der
Heizwalze 1 durch TR ausgedrückt wird, die Temperatur des
Temperatursensors 4 TS ist, die Wärmekapazität des
Temperatursensors 4 CS beträgt und die Änderungsrate der
Temperatur des Temperatursensors 4 ausgedrückt wird durch
dTS/dt. Hier ist CS/λ eine Zeitkonstante τ für den
Temperatursensor 4.
Erfindungsgemäß werden derartige Steuerabweichungen wie
eine Temperaturwelligkeit, welche aufgrund der
Erfassungsverzögerung des Temperatursensors 4 entstehen,
beseitigt durch Abschätzen der tatsächlichen Temperatur
der Heizwalze 1 durch eine Korrektur der von dem
Temperatursensor 4 erfaßten Temperatur auf der Grundlage
der Verzögerungscharakteristiken, die von dem
Temperatursensor 4 in der oben beschriebenen Art erhalten
werden.
Eine Abschätzung der Temperatur der Heizwalze 1 kann
durchgeführt werden durch Addieren des Produkts einer
Änderungsrate der vom Temperatursensor 4 erfaßten
Temperatur und einer vorbestimmten Konstante zur speziell
erfaßten Temperatur. Das bedeutet, daß eine derartige
Korrektur gemäß folgender Gleichung durchzuführen ist:
TC = TS + c . ΔTS/Δt (2),
worin die Temperatur nach der Korrektur ausgedrückt wird
durch TC, die von dem Temperatursensor 4 erfaßte
Temperatur TS ist, die Änderungsrate der von dem
Temperatursensor 4 erfaßten Temperatur ΔTS/Δt beträgt
und die Korrekturkonstante c ist. Die Gleichung (2) wird
identisch mit der Gleichung (1) sein vorausgesetzt, daß
der Wert der Korrekturkonstante c gleich dem Wert der
Zeitkonstante τ für den Temperatursensor 4 gemacht wird,
und dann wird die Gleichung (2) vollständig die Erfassungs
verzögerung des Temperatursensors 4 beseitigen. Dennoch
kann, wie später beschrieben, ein für den praktischen
Gebrauch geeigneter, adäquater Wert der
Korrekturkonstante c nicht notwendigerweise gleich dem
Wert der Zeitkonstante τ sein.
Diesbezüglich enthält der in Fig. 5 dargestellte Graph,
der das Verhältnis der Temperaturdifferenz zur
Änderungsrate (A) zeigt, einen Schwankungsbereich mit
einem gewissen konstanten Wert. Demzufolge wird es
möglich, auch eine Korrektur höherer Genauigkeitsordnung
durchzuführen unter Verwendung komplexerer Funktionen als
diese von Gleichung (2), falls es notwendig ist, eine
Steuerung mit extrem hoher Genauigkeit durchzuführen,
oder in dem Fall, bei dem ein Überschußbereich der
Verarbeitungskapazität der CPU vorhanden ist, die die
Temperatursteuerung gemäß Gleichung (2) durchführt. Wenn
zum Beispiel der Wärmeübergang vom Temperatursensor 4 zu
anderen Teilen mit in Betracht gezogen wird, ist es
möglich, eine Korrektur mit einem Anteil durchzuführen,
der ein sekundäres Zeitdifferential der erfaßten
Temperatur TS darstellt und zur Gleichung addiert wird.
Um die Zeitkonstante τ für den Temperatursensor 4 zu
erhalten, ist es angemessen, die Meßergebnisse der
tatsächlichen Temperaturanstiegskurve (C) der Heizwalze 1
und eine Messung der erfaßten Temperaturanstiegskurve (B)
des Temperatursensors 4 zum Zeitpunkt, zu dem die
Aufwärmung für die Fixiervorrichtung in der in Fig. 5
gezeigten Art durchgeführt wird, zu verwenden. Wie in
Fig. 4 durch Δt und ΔT gezeigt, ist es möglich, die
Zeitdifferenz abzulesen, wenn zwei Kurven die gleiche
Temperatur erreichen, nachdem sie fast parallel
zueinander geworden sind. Um die tatsächliche Temperatur
der Heizwalze 1 zu messen, ist es wünschenswert, ein
Temperaturmeßinstrument, wie ein Thermoelement oder
Infrarotthermometer, zu verwenden, das mit einer
ausreichend hohen Geschwindigkeit antwortet.
Ein Wert der Korrekturkonstante c, der für den
praktischen Gebrauch einer Fixiervorrichtung geeignet
ist, wird wünschenswerterweise auf der Grundlage der
Betriebscharakteristiken und der benötigten
Charakteristiken der speziellen Fixiervorrichtung
festgelegt. Eine effektive Korrektur ist dadurch möglich.
Die Fig. 6 stellt die Zustände der herausgefundenen
Temperaturschwankungen der Heizwalze 1 dar, wenn die
Operationen vom Beginn der Aufwärmung bis zur Beendigung
der Durchführung des Aufzeichnungsmediums durch die
Fixiervorrichtung durchgeführt wurden, mit einigen
Änderungen im Korrekturgrad. Der Korrekturgrad wird
ausgedrückt durch den Korrekturfaktor k in der folgenden
Gleichung, welche eine Erfassungsverzögerung des
Temperatursensors 4 ausdrückt, und folgendermaßen lautet:
Tc = TS + k . τ . ΔTS/Δt (3).
Die Fig. 6 zeigt die Temperaturschwankung der Heizwalze 1
für diejenigen Fälle, in denen der Korrekturfaktor k 0,
0,5 bzw. 1, 2 beträgt (d. h. in denjenigen Fällen, in denen
die Korrekturkonstante c 0, 0,5 τ, τ, beziehungsweise 2 τ
beträgt). In dem Fall, in dem der Korrekturfaktor k
kleiner 1 ist, treten unzureichende Korrekturen und ein
Überschießen auf, wobei die Verzögerung einer
Temperaturerfassung des Temperatursensors 4 ursächlich
ist, und das Überschießen wird reduziert im Vergleich mit
einem Fall, in dem keine Korrektur durchgeführt wurde. In
dem Fall, in dem der Korrekturfaktor k größer als 1 ist,
tritt eine übermäßige Korrektur auf, so daß das Steuer
system die der Heizwalze 1 zugeführte elektrische Energie
reduziert und beurteilt, daß die Heizwalze 1 die
Zieltemperatur erreicht hat, selbst zu einem Zeitpunkt,
bevor die Temperatur der Heizwalze 1 tatsächlich die
Zieltemperatur erreicht hat. Aus diesem Grund wird der
Temperaturanstieg der Heizwalze 1 unmittelbar vor der
Beendigung des Temperaturanstiegs unsinnig, und es
besteht eine Tendenz, daß ein Ansteigen in der Zeitspanne
vom Beginn der Zuführung elektrischer Energie zum
Erreichen der Zieltemperatur durch die Heizwalze 1
auftritt. Auch in dem Fall, in dem der Korrekturfaktor k
gleich 1 ist, tritt eine leichte Verzögerung unmittelbar
vor der Beendigung der Aufwärmung auf, dies liegt aber an
der Wirkung des proportionalen Steuerungsprozesses, der,
wie später beschrieben wird, so arbeitet, daß er die
zugeführte elektrische Energie reduziert, wenn die
tatsächliche Temperatur einen Wert in der Nähe der
Zieltemperatur erreicht hat. Da nun die
Temperaturwelligkeit durch den proportionalen
Steuerungsprozeß reduziert worden ist, weist sie einen
ausreichend kleinen Wert auf, außer in dem Fall, in dem
keine Korrektur durchgeführt worden ist.
Fig. 7 ist ein Graph zur Darstellung des Verhältnisses
zwischen der Korrekturkonstante c (der Korrekturfaktor k
× Zeitkonstante τ) und der Zeit zur Ermöglichung des
Beginns der Papierzuführung und der
Temperaturanstiegszeit, bis die Heizwalze 1 die
Zieltemperatur einnimmt. Hier bedeutet die Zeit zur
Ermöglichung des Beginns der Papierzuführung die
Zeitspanne vom Beginn der Zuführung der elektrischen
Energie zur Heizwalze 1 bis zur Zeit, zu der die
Temperatur der Heizwalze 1 nach Beendigung des
Überschießens sich stabilisiert hat. Wie klar zu erkennen
ist, zeigt der Graph von Fig. 7, daß die
Temperaturanstiegszeit für die Heizwalze 1 in dem Fall
beginnt länger zu werden, als die Zeit für den Beginn der
Papierzuführung, in dem keine Korrektur durchgeführt
wird, sobald der Korrekturfaktor k beginnt größer als 1,5
zu werden. Eine Konsequenz davon ist, daß die Wirkung
einer Korrektur reduziert werden wird, wenn sie vom
Standpunkt einer Reduktion der Aufwärmzeit gesehen wird.
An der Seite, an der der Korrekturfaktor k kleiner als
dies ist, hat die Korrektur den Effekt, daß sie die
Aufwärmzeit reduziert auf eine Spanne, die kürzer ist als
in dem Fall, in dem keine Korrektur durchgeführt wurde,
so lange der Korrekturfaktor einen positiven Wert
einnimmt.
Darüber hinaus hat die Zeitkonstante für den
Temperatursensor 4 aufgrund der Herstellung individueller
Sensoren Abweichungen und auch noch Abweichungen aufgrund
der Druckkontaktkraft und der Position für den Kontakt
mit der Heizwalze, während die Druckkraft aufgebracht
wird. Falls daher die Korrekturkonstante c einen Wert
aufweist, der gleich dem gestalteten Wert der
Zeitkonstante τ ist, werden einige Fälle auftreten, in
denen die Korrekturkonstante c größer wird als die
Zeitkonstante τ als Folge derartiger Abweichungen, so daß
eine übermäßige Korrektur auftritt, welche einen Anstieg
der Aufwärmzeit mit sich bringt. Auch unter diesem
Gesichtspunkt ist es wünschenswert, den Korrekturfaktor k
gleich 1,5 oder geringer zu halten.
Wie mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben, hat die
Fixiervorrichtung dieser erfindungsgemäßen
Ausführungsform eine Operationssequenz, in welcher die
Fixiervorrichtung beginnt, die Heizwalze 1 in Rotation zu
versetzen, nachdem sie eine gewisse vorbestimmte
Temperatur eingenommen hat, und die Papierzuführung wird
begonnen, nachdem eine vorbestimmte Zeit nach dem Beginn
der Rotation abgelaufen ist. In einem derartigen Fall wie
diesem durchläuft das Aufzeichnungsmedium 5 nicht die
Fixiervorrichtung während einer bestimmten Zeitdauer,
nachdem die Heizwalzentemperatur einmal einen
vorbestimmten Wert eingenommen hat. Daher mag die
Temperatur der Heizwalze 1 aufgrund eines Überschießens
oder ähnlichem in einer derartigen Periode Schwankungen
aufweisen. Das heißt, es ist für die Reduzierung der
Aufwärmzeit effektiv, die Heizwalze 1 so schnell wie
möglich auf eine vorbestimmte Temperatur zu bringen,
selbst wenn Überschießen dabei auftritt. In einem
derartigen Fall ist es daher wünschenswert, den
Korrekturfaktor k auf 1 oder kleiner zu setzen, wie
bereits schon mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben worden
ist.
Darüber hinaus ist aus Fig. 6 entnehmbar, daß eine
Korrektur der Verzögerung des Temperatursensors 4 einen
spürbaren Effekt für die Reduktion von Überschießen
erzeugt. Im Hinblick auf die Reduzierung von Überschießen
gesehen, ist der Korrekturfaktor k nur dann effektiv,
wenn er auf 0 oder größer festgesetzt ist, und er wird
einen spürbaren Effekt erzeugen, wenn er auf 0,3 oder
größer festgelegt ist.
Aufgrund der umfangreichen Beobachtungen der oben
genannten Punkte ist der Korrekturfaktor k nur dann
effektiv, wenn er sich in einem Bereich 0 < k ≦ 1,5
befindet, und er wird einen spürbaren Effekt erzeugen,
wenn er sich in einem Bereich von 0,3 ≦ k ≦ 1 befindet.
Falls es gewünscht ist, die Überschießungsmenge innerhalb
eines vorgeschriebenen Bereichs zu halten aus Gründen der
Sicherheit der Vorrichtung, können die Bedingungen so
festgelegt werden, daß nicht nur der Korrekturfaktor k,
sondern auch der Wert der Zeitkonstante τ des
Temperatursensors 4 berücksichtigt werden. Da die Menge
des Überschießens vom Gradienten des Temperaturanstiegs
auf der Heizwalze 1 zur Zeit der Aufwärmung abhängt, kann
das Überschießen auf in etwa To oder weniger gehalten
werden, falls der Temperaturgradient, der dargestellt
wird durch ΔTC/Δt, in einem Bereich festgelegt ist, der
durch die folgende Ungleichung unter Verwendung des
Korrekturfaktors k oder der Zeitkonstante τ ausgedrückt
wird:
ΔTC/Δt . (1 - k) . τ < To (4).
Die linke Seite der Ungleichung (4) bedeutet die
Differenz zwischen der aktuellen Temperatur der Heizwalze
1 und der korrigierten Temperatur der von dem
Temperatursensor 4 erfaßten Temperatur zum Zeitpunkt
einer Aufwärmung in dem Fall, in dem die Temperatur der
Heizwalze 1 und diejenige des Temperatursensors 4 mit der
Gleichung (1) übereinstimmen. Für den Wert von To wird
ein Wert von in etwa 5°C oder größer im Hinblick auf die
Bedingung ausreichen, daß keine Verzögerung zum Zeitpunkt
der Beendigung des Aufwärmungsvorgangs auftritt, während
30°C oder weniger im Hinblick auf die Sicherheit usw. der
Vorrichtung geeignet sind.
5. Berechnung der zugeführten, elektrischen Energiemenge
5.1. Verfahren zur Berechnung der zugeführten, elektrischen
Energiemenge
Als nächstes wird das Verfahren zur Durchführung einer
Rückkopplungssteuerung für die zugeführte, elektrische
Energiemenge auf der Grundlage der nach dem oben
beschriebenen Verfahren korrigierten Temperatur
beschrieben. Das unten beschriebene Steuerverfahren setzt
einen Wert fest, der durch Addition einer gewissen
Konstante zu einem Wert erhalten wird, der bestimmt wurde
durch einen proportionalen Steuerungsprozeß als eine
Menge der zugeführten elektrischen Energie, und dieser
Steuerungsprozeß wird proportionale Steuerung mit Versatz
genannt. Das heißt, daß dieser Steuerungsprozeß die Menge
der zugeführten, elektrischen Energie nach der folgenden
Gleichung festlegt:
P = G . (T* - TC) + PC (5),
worin die der Halogenlampen-Heizeinrichtung 3 zugeführte
elektrische Energie mit P bezeichnet wird, die Ziel-
Temperatur mit T* ausgedrückt wird, der Energiegewinn mit
G bezeichnet wird und der Versatz elektrischer Energie
ausgedrückt wird durch PC. Dieser Steuerungsprozeß kann
die Schwankungen in der Menge der zugeführten
elektrischen Energie durch Zuführen und Nichtzuführen an
elektrischer Energie mittels proportionaler Steuerung
reduzieren, wobei dieser Steuerungsprozeß eine
Reduzierung der Temperaturwelligkeit bewirkt. Des
weiteren kann durch Addition einer elektrischen
Versatzenergie dieser Steuerungsprozeß eine konstante
Temperaturabweichung reduzieren.
In den mit den Gleichungen (3) und (5) durchgeführten
Berechnungen sind die Zieltemperatur T*, die erfaßte
Temperatur TS, der Korrekturwert TC der erfaßten
Temperatur usw., tatsächlich digitale Werte mit 256 Stufen,
da sie einer Analog-Digital-Umwandlung unterzogen
worden sind, und die zugeführte elektrische Energie wird
durch eine Integralarithmetik-Operation in der CPU
erhalten.
Die Fig. 8 stellt die Schwankungszustände in der
Temperatur auf der Heizwalze 1 mit einem Energiegewinn G
und mit einem kleinen Energiegewinn G dar. Falls der
Energiegewinn G zu groß ist, besteht eine Tendenz, daß
eine übermäßige Reaktion auftritt, falls eine Abweichung
von der Zieltemperatur auftritt, so daß die
Temperaturwelligkeit stark anwächst; falls aber der
Energiegewinn G zu gering ist, besteht eine Tendenz, daß
eine konstante Abweichung auftritt, sobald die
Rückgewinnungskraft klein wird, wenn eine Abweichung von
der Zieltemperatur auftritt. Ein unter den in Tabelle 1
aufgeführten Bedingungen durchgeführtes Experiment hat
Resultate gezeigt, die verifizieren, daß sowohl die
Temperaturwelligkeit als auch die konstante Abweichung
innerhalb eines Bereichs von 1° bis 10° gehalten werden,
falls der Energiegewinn G größer als 10 (W/°C), aber
kleiner als 100 (W/°C) ist.
5.2. Verfahren zur Ermittlung der elektrischen Versatzenergie
Fig. 9 ist ein Diagramm zur Darstellung eines geeigneten
Weges, wie die elektrische Versatzenergie PC auszuwählen
ist. Wie in Fig. 9 gezeigt, sinkt die negative konstante
Abweichung durch Zuführen der elektrischen
Versatzenergie, während eine positive konstante
Abweichung auftritt, wenn die elektrische Versatzenergie
im Überschuß zugeführt wird. Im folgenden wird
beschrieben, wie die elektrische Versatzenergie PC
erhalten wird, und zwar unter Bezugnahme auf ein unter den
in Tabelle 1 angegebenen Bedingungen durchgeführtes
Experiment.
Die konstante Abweichung ist am geringsten, wenn die
elektrische Versatzenergie PC und die von der Heizwalze 1
entzogene Wärmemenge einen gleichen Wert aufweisen. Wenn
allerdings die von der Heizwalze 1 entzogene Wärmemenge
in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur des
Bilderzeugungsgeräts, der atmosphärischen Temperatur, der
Temperatur der Druckwalze 2, der Wärmekapazität des
Aufzeichnungsmediums 5 usw. schwankt, ist es
wünschenswert, die elektrische Versatzenergie auf einen
Mittelwert festzulegen, der alle diese verschiedenen
Schwankungsarten berücksichtigt. Da die von der Heizwalze
1 entzogene Wärmemenge proportional zur
Papierdurchführungsgeschwindigkeit und der
Papierdurchführungsweite für das Aufzeichnungsmedium ist,
ist es angezeigt, einen geeigneten Wert der elektrischen
Versatzenergie unter Verwendung von durch die
Papierdurchführungsgeschwindigkeit v (mm/sec) und die
Papierdurchführungsweite L (mm) normierten Werten zu
beschreiben, d. h. PC/(v . L) und (W . sec/mm2).
Unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen hat es sich
als möglich erwiesen, einen günstigen Fixierzustand
aufrechtzuerhalten, selbst in einem Zustand, in dem die
Umgebungstemperatur in dem Bilderzeugungsgerät und die
atmosphärische Temperatur tiefe Temperaturen sind, wobei
die Druckwalze 2 sich in einem kalten Zustand befindet,
vorausgesetzt, daß der Wert von PC/(v . L) gleich
0,0025 oder mehr beträgt. Es hat sich des weiteren
herausgestellt, daß ein Überhitzungszustand, wie
Faltenbildung auf dem Papier, sich selbst zu dem
Zeitpunkt nicht einstellt, zu dem die Umgebungstemperatur
in dem Bilderzeugungsgerät und die atmosphärische
Temperatur hohe Temperaturen sind, wobei die Druckwalze 2
aufgrund der bisherigen Druckvorgänge bis hin zum
vorherigen Vorgang weiterhin warm ist, falls der der Wert
von PC/(v . L) gleich 0,025 oder weniger ist.
Die Schwankungen der Umgebungstemperatur im
Bilderzeugungsgerät, der atmosphärischen Temperatur und
der Temperatur der Druckwalze 2 treten langsam auf, aber
die Schwankungen aufgrund der Durchführung des
Aufzeichnungsmediums treten plötzlich auf, so daß
derartige plötzliche Schwankungen Temperaturwelligkeit
erzeugen können. Allerdings ist der Zeitpunkt der
Papierdurchführung im voraus bekannt, und es ist daher
möglich, die elektrische Versatzenergie um ΔPC auf PC2
(PC2 = PC + ΔPC) zu erhöhen, zur Kompensation der
entzogenen Wärmemenge, um sie für die Papierdurchführung
anzupassen. Diese Korrektur wird wünschenswerterweise auf
einen Mittelwert für einen Bereich von durch verschiedene
Arten von verwendetem Aufzeichnungsmedium entzogenen
Wärmemengen festgesetzt. Die der Heizwalze 1 entzogene
Wärmemenge ist proportional zur Papier
durchführungsgeschwindigkeit und der
Papierdurchführungsweite des Aufzeichnungsmediums 5, so
daß die elektrische Versatzenergie daher mit der
Papierdurchführungsgeschwingkeit v (mm/sec) und der
Papierdurchführungsweite L (mm) normiert wird, und danach
wurde mit dem, unter den in Tabelle 1 gegebenen
Bedingungen durchgeführten Experiment bestätigt, daß es
wünschenswert ist, den Wert ΔPC/(v . L) in einem
Bereich von 0,0015 bis 0,015 (W.sec/mm2) festzulegen.
Mit einer elektrischen Versatzenergie von 0,0015 oder
mehr kann ein günstiger Fixierungszustand selbst dann
aufrechterhalten werden, wenn das Aufzeichnungsmedium 5
eine große Wärmekapazität hat und die Fixiervorrichtung
eine tiefe Temperatur aufweist. Mit einer elektrischen
Versatzenergie von 0,015 oder weniger verursacht die
Fixiervorrichtung keinen überhitzten Zustand, wie z. B.
Papierknittern, selbst dann nicht, wenn das
Aufzeichnungsmedium eine geringe Wärmekapazität hat und
die Fixiervorrichtung eine hohe Temperatur aufweist.
Selbst wenn die Temperatur der Heizwalze 1 auf diese Art
zu einer Zeit in einem stabilen Zustand gehalten wird, zu
der das Aufzeichnungsmedium 5 durch die Fixiervorrichtung
läuft, wird der Fixierzustand schlechter, wenn die zweite
Hälfte des Aufzeichnungsmediums 5 durchläuft. Diese
Verschlechterung der Fixierung tritt auf, da das
Aufzeichnungsmedium 5 nicht nur der Heizwalze 1, sondern
auch der Druckwalze 2 Wärme entzieht, so daß ein
Temperaturabfall auf der Oberfläche des Temperatursensors
4 auftritt. In diesem Fall wird der Druckwalze 2 im
Gegensatz zur Heizwalze 1 stetig Wärme entzogen, während
das Papier durch die Fixiervorrichtung durchläuft, so daß
die Temperatur der Druckwalze 2 nicht wiederhergestellt
werden kann, bis die Durchführung des Papiers beendet
worden ist. Daher folgt daraus, daß es effektiv ist, die
Temperatur der Heizwalze 1 auf einer hohen Temperatur zu
halten, wobei zusätzliche Wärme der Heizwalze 1 in
progressiv ansteigenden Mengen zugeführt wird, um die
Temperaturverminderung auf der Druckwalze 2 zu
kompensieren, wenn das Aufzeichnungsmedium 5 zur
Fixierung seiner zweiten Hälfte nach vorne bewegt wird.
Um die Zuführung der zusätzlichen Wärme während eines
Temperatursteuervorgangs durchführen zu können, ist es
zulässig, jedes der beiden verfügbaren Verfahren
anzuwenden, wobei das eine Verfahren die progressive
Temperaturerhöhung der Soll-Temperatur T* für die zweite
Hälfte der Papierdurchführung beinhaltet und das andere
Verfahren eine progressive Werterhöhung der elektrischen
Versatzenergie PC für die zweite Hälfte der
Papierdurchführung beinhaltet. Ein unter den in Tabelle 1
gegebenen Bedingungen durchgeführtes Experiment hat
gezeigt, daß es für das erste Verfahren vorteilhaft ist,
die Ziel-Temperatur um einen Bereich von in etwa 1°C bis
5°C zu erhöhen, während es sich für das zweite Verfahren
als vorteilhaft erwiesen hat, die elektrische
Versatzenergie um ΔPC2 zu erhöhen, um PC3(PC3 = PC2 +
ΔPC2) zu erhalten, welche durch die
Papierdurchführungsgeschwindigkeit v (mm/sec) und die
Papierdurchführungsweite (mm) normiert ist, wodurch ein
Bereich von 0,001 bis 0,01 (W.sec/mm) für ΔPC2/(v.
L) erhalten wird. Mit einem Wert von 0,001 oder größer
kann ein günstiger Fixierungszustand selbst zu der Zeit
aufrechterhalten werden, zu der die Wärmekapazität des
Aufzeichnungsmediums 5 groß ist und die
Fixierungsvorrichtung eine tiefe Temperatur aufweist. Bei
einem Wert von 0,01 oder weniger verursacht die
Fixierungsvorrichtung keinen Überhitzungszustand, wie
z. B. Papierknittern, selbst wenn die Wärmekapazität des
Aufzeichnungsmediums 5 gering ist und die
Fixiervorrichtung eine hohe Temperatur aufweist.
5.3. Flußdiagramm zur Berechnung der Menge der zugeführten,
elektrischen Energie
In diesem Ausführungsbeispiel wird das oben beschriebene
Temperatursteuerverfahren durch eine digitale Steuerung
mittels einer CPU verwirklicht, wobei Fig. 10 ein
Flußdiagramm zur Darstellung der Steuerungssequenz zeigt.
Zuerst wird festgelegt, ob die Fixiervorrichtung sich in
einem Zustand befindet, in dem kein Aufzeichnungsmedium
in ihr vorhanden ist, oder ob sich das
Aufzeichnungsmedium in der Fixiervorrichtung mit der
ersten Hälfte oder mit der zweiten Hälfte während seiner
Durchführung durch die Fixiervorrichtung befindet. Dies
kann auf der Grundlage eines Zählwerts eines Zeitgebers
beurteilt werden, der den Transportzustand des
Aufzeichnungsmediums im gesamten Gerät aufzeigt. In
Abhängigkeit vom festgestellten Status wird die
elektrische Versatzenergie auf einen der Werte PC1, PC2
oder PC3 eingestellt, wie sie durch das oben beschriebene
Verfahren festgelegt worden sind. Daraufhin wird der A/D-
Wandler-Wert des Signals des Temperatursensors in die CPU
eingegeben, welche diesen Wert für eine Berechnung zur
Korrektur der Verzögerung und für eine Berechnung zur
proportionalen Steuerung mit einem Versatz verarbeitet.
Diese Berechnungen können getrennt voneinander
durchgeführt werden, aber es kann die Belastung der CPU
bei der Durchführung der Prozeßoperationen reduziert
werden, falls die arithmetischen Gleichungen dieser
arithmetischen Operationen in einer einzigen
arithmetischen Gleichung kombiniert werden. Auf der
Grundlage des Ergebnisses dieser arithmetischen
Operationen werden die benötigte elektrische
Leistungszuführung in einem einzelnen Zyklus, nämlich die
Einschaltzeit (die Anzahl der Wellen während der
Einschaltzeit) und die Ausschaltzeit (die Anzahl der
Wellen während der Ausschaltzeit) festgelegt, wobei
mittels dem entsprechend gesetzten Zeitgeber für die
entsprechenden Zeiten die an der SSR anliegenden Signale
für die entsprechenden Zeiten auf EIN oder AUS gehalten
werden.
Die arithmetischen Operationen zur Korrektur einer
Verzögerung können mit einem Wert durchgeführt werden,
der durch eine Digitalisierung (Ableitung) der Gleichung
(2) erhalten wird, wobei die arithmetischen Operationen
für die proportionale Steuerung mit einem Versatz mit
einem Wert durchgeführt werden können, der durch die
Digitalisierung der Gleichung (4) erhalten wird. Da die
CPU die arithmetische Operation zur Ermittlung eines
Produktes nur einmal und lediglich Additions- und
Subtraktionsoperationen mehrere Male zur Ermittlung jeder
dieser Berechnungen durchführt, wird nur ein geringer
Teil der Rechenzeit der CPU, die den gesamten Apparat
steuert, den Prozeßoperationen für die
Temperatursteuerung zugewiesen.
5.4. Experimente
[Experiment 1]
Die unten aufgeführte Tabelle 2 gibt Merkmale der für
diese erfindungsgemäße Ausführungsform verwendeten
Fixiervorrichtung wieder:
Aufgrund des Ergebnisses der gemäß den Merkmalen und den
Sequenz von Tabelle 2 durchgeführten
Temperatursteuerungsoperationen hat es sich als möglich
erwiesen, eine Fixiervorrichtung zu realisieren, welche
eine Aufwärmzeit von 15 sec für die Heizwalze hat, eine
Temperaturwelligkeit von ±1°C und eine maximale
konstante Abweichung von ±1,5°C aufweist, und daher eine
Fixierung auf eine stabile Art und Weise mit einer sehr
geringen Temperaturabweichung durchführen kann, trotz der
Tatsache, daß die Aufwärmzeit extrem kurz ist, wobei sich
herausgestellt hat, daß die Fixiervorrichtung einen
günstigen Fixierzustand unter verschiedenen Umständen,
wie der Umgebungstemperatur im Bilderzeugungsgerät und
den früher durchgeführten Bilderzeugungsvorgänge,
erreichen kann.
Die oben angegebene Ausführungsform beschreibt ein
Beispiel, in welchem ein Proportionalsteuerungsprozeß mit
einem Versatz unter Verwendung einer Temperatur TC
durchgeführt wird, welche durch eine Korrektur einer
Verzögerung in der Erfassung durch Temperatursensor 4
erhalten wird, wie sie in der Gleichung (5) ausgedrückt
oder in der Fig. 10 im Flußdiagramm gezeigt ist, und es
wurde dadurch bestätigt, daß sowohl der
Proportionalsteuerungsprozeß mit einem Versatz als auch
ein Steuerungsprozeß der Temperaturerfassungs-
Verzögerungskorrektur bei der Beseitigung einer
Temperaturwelligkeit und bei der konstanten Abweichung
eine spürbare Wirkung erzeugt, selbst wenn sie unabhängig
voneinander angewandt werden, d. h., selbst wenn beide
nicht kombiniert sind. Daher kann immer einer dieser
Steuerungsprozesse in einer, der Prozeßkapazität der CPU
oder den Charakteristiken der Vorrichtung, auf welchen
der Steuerungsprozeß angewandt wird, angemessenen Art
angewandt werden.
6. Verfahren der Zuführung der elektrischen Energie
6.1. Abtastperiode und Energiezuführungsmuster
Als nächstes wird das Verfahren der Zuführung der
elektrischen Energie beschrieben, die ein zweites
kennzeichnendes Merkmal der Erfindung bildet. Was zuerst
zu beschreiben ist, ist ein Verfahren zur Einrichtung
einer Festsetzungsperiode für die elektrische
Energiemenge, um die Menge der der Heizeinrichtung
zuzuführenden elektrischen Energiemenge für eine adäquate
Versorgung mit elektrischer Energie innerhalb der so
eingerichteten Periode zu bestimmen. Im folgenden wird
eine detaillierte Beschreibung von Begriffen wie erster
Periode, zweiter Periode, erster Phase und zweiter Phase
und auch der Art und Weise, wie diese Perioden und Phasen
für die Zuführung der elektrischen Energie verwendet
werden, gegeben.
Die Fig. 11 ist ein Diagramm zur Darstellung eines
Beispiels für ein Verfahren zur Zuführung elektrischer
Energie in dem erfindungsgemäßen
Temperatursteuerungsprozeß. Diese Figur zeigt auf der
vertikalen Achse die der Halogenlampen-Heizeinrichtung 3
zugeführte Spannung der elektrischen Energie, während die
horizontale Achse die Zeit t darstellt. Zuerst tastet das
Temperatursteuerungssystem die von Temperatursensor 4
erfaßte Temperatur TS, der in Kontakt mit der Heizwalze 1
gebracht worden ist, für jede der zweiten Perioden Δt2
ab, und die CPU 13 legt die zuzuführende Menge
elektrischer Energie (welche im folgenden als
"Nutzleistung" bezeichnet wird) auf der Grundlage der
erfaßten Temperatur TS fest. Anders ausgedrückt wird die
Rückkopplungssteuerung mit der zweiten Periode Δt2 als
eine Einheit durchgeführt. Die zweite Periode der Δt2 ist
in zwei Teile aufgeteilt, d. h. in eine erste Phase Δt3,
in welcher die Zuführung elektrischer Energie erlaubt
ist, und in eine zweite Phase Δt4, in welcher eine
Versorgung mit elektrischer Energie nicht erlaubt ist. In
der ersten Phase Δt3 wird ein Vorgang zur Zuführung
elektrischer Energie in einer Einheit einer ersten
Periode Δt1 (welche in diesem Beispiel eine Halb-Zyklus-
Periode einer Wechselstromwelle einer kommerziellen
Wechselstromquelle ist) durchgeführt, welche kürzer als
die zweite Periode Δt2 ist.
Um die Temperatur mit einem hohen Genauigkeitsgrad zu
steuern, ist es wünschenswert, die Rückkopplungssteuerung
durchzuführen, bei der die zweite Periode Δt2 auf in etwa
3 sec oder weniger festgelegt ist, d. h. mit einer
Frequenz von nicht weniger als in etwa 1/3 Hz, und
häufige Wechsel der Nutzleistung durchzuführen. Ist
andererseits eine zweite Periode Δt2 zu kurz festgesetzt,
wird dies eine Reduktion der Anzahl der Wellen bewirken,
welche in Form einer Halbwelle in einem Wechselstrom
auftreten und in eine zweite Periode Δt2 eingegeben
werden können, mit dem Ergebnis, daß es unmöglich wird,
die Stufen der Nutzleistung (d. h. die Menge der
zuzuführenden Energie) in kleinere Teile aufzuteilen, und
es ist daher wünschenswert, die zweite Periode Δt2 für
eine Dauer von nicht weniger als in etwa 0,2 sec, d. h. 5 Hz
oder weniger, festzusetzen.
Je kürzer die erste Periode Δt1 im Vergleich mit der
zweiten Periode Δt2 ist, desto feiner können die Stufen
der Menge der zugeführten elektrischen Energie aufgeteilt
werden. Daher ist es möglich, eine Temperatursteuerung
mit einem höheren Genauigkeitsgrad durchzuführen.
Üblicherweise ist es wünschenswert, daß die erste Periode
Δt1 ein Fünftel oder weniger im Vergleich mit der zweiten
Periode Δt2 beträgt. Falls die erste Periode Δt1 1/50
oder weniger im Vergleich mit der zweiten Periode Δt2
ist, ist es möglich, eine Temperatursteuerung mit einem
noch höheren Genauigkeitsgrad durchzuführen. In dieser
Hinsicht bleibt festzustellen, daß die erste Periode Δt1
theoretisch auf einen extremen Grenzwert verkürzt werden
kann. Natürlich wird ein gewisser Grenzwert für die Länge
der ersten Periode durch Hardware-Bedingungen wie die
Antwortgeschwindigkeit des tatsächlich verwendeten
Steuerungs-Schaltkreiselements (z. B. eine Halogenlampen-
Heizeinrichtung 3) auferlegt. Selbst wenn die erste
Periode Δt1 zu kurz festgesetzt ist, hat die reduzierte
Länge der Periode keinen signifikanten Einfluß auf die
höhere Genauigkeit in einem tatsächlichen
Temperatursteuerungsprozeß.
Der untere Grenzwert der ersten Periode Δt1, der
üblicherweise einen Effekt erzeugt, ist in etwa 1/5000 im
Vergleich zur zweiten Periode Δt2.
Selbst bei dem oben beschriebenen, wünschenswerten Bereich
für die erste Periode Δt1 ist es wünschenswerter, daß die
erste Periode Δt1 eine Periode proportional zu einem
Halbzyklus einer der Halogenlampen-Heizeinrichtung 3
zugeführten Wechselstromwelle annimmt, wie für eine erste
Periode Δt1 für das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel
verwendet. Der Grund dafür liegt darin, daß es eine
derartige Periode ermöglicht, relativ leichter ein
Nulldurchgangssignal zu erhalten, welches mit dem
Halbzyklus der Wechselstromwelle synchronisiert ist. Bei
Verwendung dieses Nulldurchgangssignals als ein Referenz
signal für die Bildung einer Einheit für die der
Halogenlampen-Heizeinrichtung 3 zuzuführende Menge
elektrischer Energie wird es möglich, eine starke
Reduzierung der Komplexität des Steuerschaltkreises und
eine Belastung des Steuerprogramms und der von der CPU
durchzuführenden Prozeßoperationen zu erreichen. Der
spezifische Wert der ersten Periode Δt1 wird zu einer
derartigen Zeit abhängig von der Frequenz der verwendeten
Periode Δt1 zum Beispiel 1/100 sec, 1/50 sec, 3/100 sec,
1/25 sec, 1/10 sec, 3/50 sec und 7/100 sec (was einer
Frequenz von 100 Hz, 50 Hz, in etwa 33 Hz, 25 Hz, 20 Hz,
in etwa 17 Hz und in etwa 14 Hz entspricht).
Mit der auf diese Weise durchgeführten Steuerung der
Zuführung von elektrischer Energie ist es möglich,
häufige Änderungen in der Quantität der zugeführten
elektrischen Energie für einen vorbestimmten Steuerzyklus
durchzuführen, d. h. für jede der zweiten Perioden Δt2, so
daß es möglich ist, sehr feine und stabile
Temperatursteuerungen mit diesem Steuerungsprozeß in
Kombination mit einem höchstfortschrittlichen
Steuerungsprozeß wie der PID-Steuerung durchzuführen. Des
weiteren belastet dieses Steuerungsverfahren die CPU
wenig, da es für die CPU ausreichend ist, die
Berechnungen für die Temperaturerfassung und die
Berechnung für die Nutzleistung nur einmal in der zweiten
Periode Δt2 durchzuführen. Daher bietet dieses
Steuerungsverfahren den Vorteil, daß die CPU
Steueroperationen usw. an anderen Teilen des Geräts zur
selben Zeit durchführen kann und daß die CPU der gesamten
Einheit des Bilderzeugungsgeräts Temperatursteuerungs
operationen zeitlich zusammenfallend mit anderen
Operationen durchführen kann, ohne daß eine eigene CPU
ausschließlich für die Temperatursteuerungsoperation
nötig ist.
Ferner ist es wünschenswert, daß die Berechnungen der
zuzuführenden Menge elektrischer Energie auf der
Grundlage der in "5. Berechnung der Menge der zugeführten
elektrischen Energie" beschriebenen Verfahren
durchgeführt wird.
6.2. Flicker- bzw. Flimmer-Eindrücke
Durch die Einführung der Temperatursteueroperation einer
Fixiervorrichtung auf der Grundlage der oben genannten
Steuerperiode haben die Erfinder sichergestellt, daß die
Temperatur mit einer extremen Genauigkeit in einem
stabilen Zustand gehalten werden konnte.
Nun hat sich aber herausgestellt, daß sich unter
Umständen ein Flickern bzw. Flimmern in Beleuchtungs
geräten einstellen kann, wenn diese Beleuchtungsgeräte
mit der selben elektrischen Energieleitung verbunden
sind, mit der eine erfindungsgemäße Fixiervorrichtung
oder ein mit einer derartigen Fixiervorrichtung
versehenes Bilderzeugungsgerät verbunden ist. Es wurde
des weiteren beobachtet, daß dieses Flickern einen
unakzeptableren Eindruck in einigen Fällen vermittelte,
als wenn der bekannte EIN-AUS-Steuerprozeß durchgeführt
wurde.
Fig. 12 ist ein Diagramm zur Darstellung der Schwankungen
an Lichtmenge, die von einer mit derselben elektrischen
Leitung verbundenen Leuchtstofflampe abgegeben wird, an
die eine Fixiervorrichtung oder ein die Fixiervorrichtung
verwendendes Bilderzeugungsgerät angeschlossen ist, wenn
das oben beschriebene Verfahren zur Zuführung der
elektrischen Energie durchgeführt wird. In Fig. 12 ist
auf der vertikalen Achse die von einer mit derselben
elektrischen Leitung wie eine Fixiervorrichtung oder ein
mit der Fixiervorrichtung versehenes Bilderzeugungsgerät
verbundenen Leuchtstofflampe emittierte Lichtmenge
dargestellt, während die horizontale Achse die Zeit t
darstellt. Des weiteren sind Δt1, Δt2, Δt3 bzw. Δt4
Zeitspannen, die der ersten Periode, der zweiten Periode,
der ersten Phase und der zweiten Phase (wie in Fig. 11
gezeigt) entsprechen.
Es ist deutlich aus der Fig. 12 entnehmbar, daß das von
der Leuchtstofflampe emittierte Licht Schwankungen in der
Quantität erleidet, wenn die Lampe von der Zuführung
elektrischer Energie zur Heizeinrichtung der
Fixiervorrichtung beeinflußt wird. Diese Lichtmengen-
Schwankungen 201 werden vom menschlichen Auge als
Flickern empfunden und vermitteln in manchen Fällen
unangenehme Eindrücke. Die Lichtmengen-Schwankungen 201
enthalten Schwankungen, die in jeder zweiten Periode Δt2
auftreten, wie in Fig. 12 mit "a" bezeichnet, und solche
Schwankungen, welche in jeder der ersten Periode Δt1
auftreten, wie in Fig. 12 mit "b" bezeichnet.
Die Erfindung stellt nicht nur, wie oben mit Bezug auf
Fig. 11 beschrieben, ein Verfahren zur Zuführung
elektrischer Energie zur Verfügung, sondern hat auch ein
Verfahren zur Zuführung elektrischer Energie derart
verwirklicht, daß das Auftreten von Flickereindrücken
unter Berücksichtigung der Art und Weise, wie das
menschliche Auge das auf die oben beschriebene Art
erzeugte Flickern aufnimmt, verhindert wird. Im folgenden
wird im einzelnen das Verfahren zur Zuführung
elektrischer Energie unter Vermeidung eines
Flickereindruckes beschrieben.
Zuerst wurde eine Studie bezüglich des Verhältnisses
zwischen den Schwankungen der Lichtmenge und der
Schwankungsfrequenz bezüglich der vom menschlichen Auge
aufgenommenen Flickereindrücke durchgeführt, wobei diese
Studie die Tatsache aufgedeckt hat, daß die in Fig. 13
dargestellten Charakteristiken bestehen. Fig. 13 ist ein
Diagramm zur Darstellung der Art und Weise, wie ein
Flickereindruck, welcher in einer Beleuchtungseinrichtung
auftritt, die mit der gleichen Leitung wie eine
Fixiervorrichtung oder eine mit einer Fixiervorrichtung
versehene Bilderzeugungseinrichtung verbunden ist, von
55<der Schwankungsfrequenz und -menge der Lichtmenge
abhängt. Diese Fig. 13 zeigt auf ihrer vertikalen Achse
die Schwankungsmenge der Lichtmenge (in %), während die
Lichtmengen-Schwankungsfrequenz (in Hz) auf der
horizontalen Achse dargestellt ist. Der Bereich (A) von
Fig. 13 ist ein Bereich, in welchem kein Flickereindruck
festgestellt werden kann, während der Bereich (B) ein
Bereich ist, in welchem ein Flickereindruck schwach
wahrgenommen werden kann, und der Bereich (C) ein Bereich
ist, in welchem ein, jedoch nicht unangenehmer,
Flickereindruck wahrgenommen wird. Darüber hinaus sind
die übrigen Bereiche diejenigen Bereiche, bei denen ein
unangenehmer Flickereindruck wahrgenommen wird. Die
Energiequellenfrequenz für dieses Experiment betrug 60 Hz;
es wurde aber das gleiche Resultat erhalten, als ein
Experiment mit einer Frequenz von 50 Hz durchgeführt
wurde. Des weiteren wurde als eine Halogenlampen-
Heizeinrichtung 3 eine Halogenlampe mit einer Leistung
von etwa 300 W bis 700 W verwendet.
Es ist aus Fig. 13 entnehmbar, daß ein Flickereindruck
stark von der Schwankungsmenge der Lichtmenge in dem
Frequenzbereich des Zyklus für jede zweite Periode Δt2
(in etwa 1/3 bis 5 Hz) abhängt. Andererseits wurde selbst
dann kein besonderer unangenehmer Eindruck wahrgenommen,
wenn ein Flickern unterhalb des Frequenzbereichs (d. h. in
etwa 1/3 Hz oder weniger) wahrgenommen wird, da die
Häufigkeit seines Auftretens gering ist. Die EIN/AUS-
Steueroperationen wurden bei bekannten Geräten innerhalb
dieses Frequenzbereichs durchgeführt.
6.3. Verfahren zur Verhinderung des Flickerns (Teil 1)
Daher wurde im Hinblick auf eine Reduzierung der
Schwankungsmenge, die in der von der
Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichtmenge auftritt,
in jeder zweiten Periode Δt2 der Versuch unternommen, die
elektrische Energie intermittierend in der
Zuführungsphase Δt3 der elektrischen Energie in jeder
zweiten Periode Δt2 zuzuführen. Das heißt, die Zuführung
elektrischer Energie in der ersten Periode Δt1 wurde in
einem Energiezuführungsmuster durchgeführt, welches aus
mindestens einer Einheit der Zuführung elektrischer
Energie und mindestens einer Einheit der Nichtzuführung
elektrischer Energie besteht, wie noch später unter
Bezugnahme auf die Fig. 16 beschrieben wird. Anschließend
wurde eine Studie der charakteristischen Merkmale in der
Schwankungsmenge der von einer Beleuchtungseinrichtung
(wie eine Leuchtstofflampe) emittierten Lichtmenge durch
solch ein Zuführungsverfahren für elektrische Energie und
Variieren der Anzahl der Einheiten der Nichtzuführung
elektrischer Energie, d. h. die intermittierenden
Intervalle für die Zuführung elektrischer Energie,
durchgeführt. Wie in Fig. 14 dargestellt, hat die Studie
gezeigt, daß die intermittierenden Intervalle für die
intermittierende Zuführung elektrischer Energie mit der
Schwankungsmenge korrelieren, welche in der Lichtmenge in
jeder zweiten Periode Δt2 auftritt. In Fig. 14 ist die in
der Lichtmenge auftretende Schwankungsmenge in jeder
zweiten Periode Δt2 in Korrelation mit den
intermittierenden Intervallen dargestellt. Im Vergleich
mit dem Fall, in dem die elektrische Energie nicht
intermittierend zugeführt wird, erreicht die
intermittierende Zuführung der elektrischen Energie eine
spürbare Reduktion der Schwankungsmenge der Lichtmenge,
und zusätzlich sinkt die Schwankungsmenge der Lichtmenge,
sobald die Intervalle für die intermittierende Zuführung
elektrischer Energie verlängert werden. In Anbetracht
eines Abfalls des unangenehmen Empfindens und einer
Reduktion der Schwankungsmenge der Lichtmenge ist
ermittelt worden, daß die intermittierende Zuführung der
elektrischen Energie einen spürbaren Effekt in der
Beseitigung der unangenehmen Empfindungen, hervorgerufen
durch Flickern aufgrund von Schwankungen der Lichtmenge
in jeder zweiten Periode Δt2, erzeugt.
Eine genauere in Fig. 13 dargestellte Studie der
Charakteristiken der menschlichen Augen hat die Tatsache
ergeben, daß kein Flickern wahrgenommen wird, falls die
Schwankungsmenge in der Lichtmenge im Frequenzbereich für
jede zweite Periode Δt2 (d. h. etwa 1/3 bis 5 Hz) etwa 2%
oder weniger beträgt, und daß lediglich ein geringes
Flickern wahrgenommen wird, falls die Schwankungsmenge in
der Lichtmenge in etwa 3% oder weniger beträgt, und daß
ein Flickern wahrgenommen wird, das aber nicht
unakzeptabel ist, falls die Schwankungsmenge der
Lichtmenge 5% oder weniger beträgt. Aufgrund eines
Vergleiches dieses Ergebnisses mit der Beziehung zwischen
den Zuführungsintervallen der intermittierenden Energie
und der in Fig. 14 dargestellten Schwankungsmenge in der
Lichtmenge hat sich herausgestellt, daß ein oder mehrere
Zuführungsintervalle intermittierender Energie einen
Bereich darstellen, in welchem ein Flickern wahrgenommen
wird, aber keine unakzeptablen Empfindungen bewirken, und
daher für den praktischen Gebrauch kein Problem
darstellen, wobei 3 oder mehrere Zuführungsintervalle
intermittierender Energie einen wünschenswerten Bereich
darstellen, in welchem lediglich ein leichtes Flickern
empfunden wird, wobei 4 oder mehr Zuführungsintervalle
intermittierender Energie einen wünschenswerteren Bereich
darstellen, bei dem überhaupt kein Flickern mehr
wahrgenommen wird.
Allerdings treten in einigen Fällen gegensätzliche
Wirkungen ein, sobald die Zuführungsintervalle
intermittierender Energie weiter verlängert werden, um
eine weitere Reduktion des in jeder zweiten Periode Δt2
auftretenden Flickerns zu erreichen, und zwar die von der
intermittierenden Zuführung elektrischer Energie
verursachte Flickererscheinungen, d. h. diejenigen
Flickererscheinungen, welche in Folge von Schwankungen in
der Lichtmenge in jeder ersten Periode Δt1 auftreten. Im
folgenden werden Bedingungen beschrieben, welche das
Auftreten derartigen Flickerns verhindern. Die erste
Bedingung besteht darin, daß die erste Periode Δt1 in
einem Fall, in welchem keine intermittierende
Energiezuführung durchgeführt wird, eine doppelt so hohe
Frequenz (zum Beispiel 100 Hz) wie die Frequenz (zum
Beispiel 50 Hz) der kommerziellen Wechselspannungsquelle
aufweist. Daher hat sich mit Bezug auf den Graph von Fig.
13 herausgestellt, daß der diese Bedingung erfüllende
Bereich ein Frequenzbereich ist, in welchem eine
Schwankung der Lichtmenge selbst dann von menschlichen
Augen nicht wahrgenommen wird, wenn in jeder der ersten
Periode Δt1 eine Schwankung der Lichtmenge vorhanden ist.
Der Zyklus der ersten Periode Δt1, welcher bei
nichtintermittierender Zuführung von Energie 100 Hz
beträgt, wird in etwa 9 Hz vorausgesetzt, daß die
Zuführungsintervalle intermittierender Energie zehn
Einheiten in Halbwellen betragen, zum Beispiel als
Resultat intermittierender Energiezuführung, wobei der
Bereich nur dann in einen Bereich versetzt wird, in dem
eine Schwankung der Lichtmenge von menschlichen Augen
wahrgenommen werden kann.
Fig. 15 ist ein Diagramm zur Darstellung desjenigen
Ausmaßes, auf das die Zuführungsintervalle für Energie
verlängert werden können, wobei die Fig. 15 die
Schwankungsmenge in der Lichtmenge von Fig. 14 überlagert
auf einen Bereich zeigt, der in Fig. 13 zur
Verdeutlichung von mehr Einzelheiten vergrößert
dargestellt ist. Die Fig. 15 zeigt einen Fall, in dem die
Frequenz der kommerziellen Wechselspannungsquelle 50 Hz
beträgt. Aus der Fig. 15 ist klar, daß leichtes Flickern
wahrgenommen wird, falls die Frequenz, bei der eine
Schwankung in der Lichtmenge auftritt, in etwa 11 Hz oder
mehr beträgt, d. h. acht Einheiten oder weniger
intermittierender Intervalle. Des weiteren wird in dem
Fall kein Flickern wahrgenommen, in dem die Frequenz, bei
der in der Lichtmenge eine Schwankung auftritt, in etwa
14 Hz oder mehr beträgt, d. h. sechs Einheiten oder
weniger intermittierender Intervalle.
Es ist möglich, durch Flickern verursachtes, unakzeptables
Empfinden zu verhindern, indem die Zuführung elektrischer
Energie in Intervallen derart durchgeführt wird, daß eine
Hälfte eines Zyklus des Wechselstroms als eine Einheit
genommen wird. Bevorzugt mit drei Einheiten oder mehr,
aber mit acht Einheiten oder weniger als Intervalle wird
ein Bereich entstehen, in welchem fast kein Flickern
wahrgenommen wird. Bevorzugt mit intermittierenden
Intervallen aus vier Einheiten oder mehr, aber sechs
Einheiten oder weniger wird ein günstigerer Bereich
gebildet, in welchem überhaupt kein Flickern mehr
wahrgenommen wird.
Fig. 16 stellt ein Verfahrensbeispiel dar für die
Zuführung elektrischer Energie durch intermittierende
Zuführung der elektrischen Energie zur Erfüllung dieser
Bedingungen. Das in Fig. 16 gezeigte Zuführungsmuster
elektrischer Energie stellt ein Beispiel dar, in welchem
die erste Periode Δt1 aus fünf Einheiten zusammengesetzt
ist, wobei elektrische Energie in einer der fünf
Einheiten zugeführt wird, aber in den übrigen vier
Einheiten keine elektrische Energie zugeführt wird, wobei
dieses Muster "Muster A" genannt wird. Die Anzahl der
Einheiten für die Nichtzuführung elektrischer Energie,
welche zwischen Energiezuführungseinheiten und der
nächsten Energiezuführungseinheit angeordnet sind, wird
als intermittierendes Intervall bezeichnet, wodurch das
intermittierende Intervall im Muster A gleich vier ist.
In der ersten Phase Δt3 wird elektrische Energie
zugeführt mit einem in der ersten Periode Δt1
wiederholten Muster A. Die Anzahl der Wiederholungen für
das Muster A wird auf der Grundlage der Nutzleistung, der
Frequenz der kommerziellen Wechselstromquelle, der
zweiten Periode Δt2 und dem Aufbau des Musters A in der
ersten Periode Δt1 festgelegt. In der Zwischenzeit ist
die Zuführung elektrischer Energie in der zweiten Phase
Δt4 nicht zugelassen, wobei in dieser Phase die erste
Periode Δt1 aus fünf Einheiten zusammengesetzt ist, wobei
alle diese fünf Einheiten der Nichtzuführung elektrischer
Energie dienen. Dieses Muster wird als "Muster B"
bezeichnet. In der zweiten Phase Δt4 wird das Muster B
mit einer vorbestimmten Anzahl wiederholt. Diese
Operation wird in jeder zweiten Periode Δt2 wiederholt.
Die Austastung der von dem Temperatursensor 4 erfaßten
Temperatur und die Berechnung der Nutzleistung, die auf
der Grundlage der erfaßten Temperatur durchgeführt wird,
werden zu jedem Beginn der zweiten Periode Δt2
durchgeführt.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf ein Experiment
eine detaillierte Beschreibung eines spezifischen
Prozesses für das Verfahren der Zuführungssteuerung
elektrischer Energie für die Ausführung der
intermittierenden Zuführung von elektrischer Energie
gegeben.
6.4. Experimente
[Experiment 2]
Der Aufbau der Fixiervorrichtung für dieses Experiment
ist in Tabelle 3 gezeigt.
Fig. 17 ist ein Diagramm zur Darstellung des Verfahrens
zur Zuführung elektrischer Leistung in einem zweiten
Experiment, welches die vorliegende Erfindung betrifft.
In der Fig. 17 ist in der vertikalen Achse die Spannung
und in der horizontalen Achse die Zeit dargestellt.
Beispielsweise wird festgelegt, daß die Nutzleistung 10%
beträgt, daß das Muster A ist, daß die zweite Periode
eine Sekunde beträgt und die verwendete kommerzielle
Wechselstromquelle 60 Hz aufweist. Die zweite Periode Δt2
= 1 sec ist zusammengesetzt aus 60 × 2 = 120 Einheiten,
und da die Nutzleistung 10% beträgt, ist es notwendig,
die elektrische Energie in einer Gesamtzahl von 12 Einheiten
in der zweiten Periode Δt2 zuzuführen. Da das
Muster A für die erste Periode Δt1 vorgesehen ist für die
Zuführung elektrischer Energie in einer Einheit aus 5 Einheiten,
muß das Muster A 12 mal wiederholt werden, so
daß die erste Phase Δt3 aus 12 × 5 = 60 Einheiten
zusammengesetzt ist. Die zweite Phase Δt4 ist aus 60 Einheiten
zusammengesetzt, wobei dies das Ergebnis aus
der Subtraktion von Δt3 von der Gesamtzahl von 120 Einheiten
ist, so daß das Muster B 12 mal zu wiederholen
ist.
Nun werden unter Bezugnahme auf die Fig. 18 und 19 die
Steuersignale zur Durchführung der Steuerung für den Fall
einer Ausgabe des in Fig. 17 gezeigten Musters
beschrieben. Die Fig. 18 ist ein Flußdiagramm zur
Darstellung des gesamten Temperatursteuerungsverfahrens
für das zweite Experiment. Bei diesem Experiment wird die
elektrische Energie einer kommerziellen
Wechselstromquelle mit 60 Hz verwendet, und die zweite
Periode Δt2 besteht aus 120 Einheiten, in welcher eine
Hälfte eines Zyklus der Wechselstromwelle als eine
Einheit genommen wird.
Zuerst wird in dem Schritt 1 der Anfangswert für den
Zählwert n für die gesamte zweite Periode Δt2
festgesetzt. Für die Anfangseinheit der 120 Einheiten der
zweiten Periode Δt2 wird der Zählwert n vom Zeitgeber auf
119 festgesetzt. Im Schritt 2 wird sichergestellt, ob der
Zeitgeber für 1/120 sec gestartet ist, um den folgenden
Prozeß einmal in 1/120 sec durchführen zu können. Falls
der Zähler in Betrieb gesetzt worden ist, wird zu dem
Schritt 3 weitergegangen, aber falls der Zähler nicht in
Betrieb gesetzt worden ist, d. h., falls 1/120 sec noch
nicht verstrichen sind, wird der Schritt 2 wiederholt,
und es wird das Einschalten des Zeitgebers abgewartet. Im
Schritt 3 wird festgestellt, ob die Operation die
anfängliche Einzeloperation von 120 Operationen in einer
Sekunde ist. Wenn die Operation die anfängliche
Einzeloperation ist, was mit J festgelegt wird, dann
schreitet die Operation zur Routine (1) fort zur
Feststellung der Nutzleistung und für die Zuteilung des
Energiezuführungsmusters.
Fig. 19(a) ist ein Diagramm zur Darstellung der Routine
(1) des zweiten Experiments (Fig. 18). Im Schritt (1)-1,
wird die die zuzuführende elektrische Energiemenge
darstellende Nutzleistung berechnet auf der Grundlage der
Daten der erfaßten Temperatur als Eingabe in die CPU
unter Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens. Wenn
die Nutzleistung, die für das Experiment 1 berechnet
wurde, 10% beträgt, was dem Wert der Nutzleistung von
Fig. 16 entspricht, ist die Entscheidung von Schritt (1)-
2 J. Auf diese Weise wird im Schritt (1)-2 bestimmt,
welcher Prozentsatz für die Nutzleistung berechnet worden
ist, und die Operation zweigt ab, um für jede Nutz
leistung ein geeignetes Zuführungsmuster an elektrischer
Energie zu bilden. In dem Fall, in dem die Nutzleistung
20% oder mehr zu diesem Moment beträgt, wird ein
Zuführungsmuster für elektrische Energie für 20% oder
mehr angewandt und die Operation geht weiter zur Routine
(2). Die Beschreibung für die Routine (2) wird später im
Zusammenhang mit dem Experiment 5 gegeben. Als nächstes
wird im Schritt (1)-3 ein Befehl gegeben, um die
Nutzleistung auf 10% zu setzen, d. h., eine Taktzuweisung
für die Zuführung elektrischer Energie in zwölf
Energiezuführungseinheiten. Das bedeutet, daß das Muster
A in der ersten Periode Δt1 festgesetzt werden soll.
Fig. 19(b) ist ein Diagramm zur Darstellung der
Abhängigkeit zwischen dem Zählwert 0 bis Zählwert 4, was
im Zusammenhang mit Schritt (1)-3 in Fig. 19(a)
beschrieben ist, und einer Hälfte eines Zyklus der
Wechselstromwelle. Die Fig. 19(b) zeigt in der
Vertikalachse die der Halogenlampen-Heizeinrichtung 3 der
Fixiereinheit zugeführte elektrische Spannung, während in
der horizontalen Achse die Zeit t dargestellt ist. Die
erste Periode Δt1 ist aus 5 Einheiten zusammengesetzt,
wobei die erste Einheit 101 als Zählwert 0, die zweite
Einheit 102 als Zählwert 1, die dritte Einheit 103 als
Zählwert 2, die vierte Einheit 104 als Zählwert 3 und die
fünfte Einheit 105 als Zählwert 4 festgelegt ist.
Anschließend werden die Einheiten der Zählwerte 1 bis 4
auf 0 gesetzt, und der berechnete Wert von 120 ×
Nutzleistung wird in der Zählwertung dem Zählwert 0
zugeordnet. Dieser Wert 120 repräsentiert die Anzahl der
Einheiten, die in der zweiten Periode Δt2 = 1 Sekunde
vorhanden sind, da die Nutzleistung 10% beträgt, hat sich
herausgestellt, daß 120 × Nutzleistung = 120 × 0,1 = 12
ist. Allgemein wird der berechnete Wert von d × 2 × Δt2 ×
Nutzleistung in den Zählwert 0 aufgenommen, wobei d die
Frequenz der Wechselstromquelle und Δt2 die Zeit der
zweiten Periode ist. Zu dieser Zeit wird der berechnete
Wert auf die nächste ganze Zahl gerundet durch Zählen von
Bruchstücken von 0,5 und mehr als eine Einheit, wobei der
Rest in dem Fall abgeschnitten wird, in dem der Wert
nicht eine ganze Zahl ist. Die oben beschriebene Routine
(1) ist einmal in einer Sekunde durchzuführen.
Dann wird in den in Fig. 17 gezeigten Schritten 4 bis 7
festgestellt, ob für die momentane eine Einheit
elektrische Energie zuzuführen ist oder nicht. Bei den
Schritten 4-1 bis 4-4 und bei dem Schritt S wird
festgestellt, welche der 5 Einheiten der ersten
Periode Δt1 und durch den Zählwert n des Zählers
angezeigt wird, und es wird entschieden, welcher der
Zählwerte 0 bis 4 dementsprechend heranzuziehen ist. Bei
Schritt S wird die Operation zum Schritt 8 weitergegeben,
und zwar ohne Zuführung elektrischer Energie zur
Halogenlampen-Heizeinrichtung 3 in dem Fall, in dem der
entsprechende Wert 0 ist, aber es wird elektrische
Energie zur Halogenlampen-Heizeinrichtung 3 bei Schritt 6
zugeführt, falls festgestellt worden ist, daß der
betreffende Wert nicht 0 ist. Die Operation geht weiter
zu Schritt 7, und der entsprechende Zählwert wird um 1
reduziert.
Wenn die CPU die Verarbeitungsoperationen bis Schritt 7
beendet hat, stellt sie in Schritt 8 sicher, daß der
Zählwert n nicht 0 ist, d. h., daß der Zählwert n nicht
die Endeinheit der zweiten Periode anzeigt. Dann zieht in
Schritt 2 die CPU 1 von dem vorhandenen Zählwert n im
Zähler ab und kehrt wieder zu Schritt 2 zurück. Falls die
CPU bei Schritt 8 feststellt, daß der Zählwert n = 0 ist,
d. h., daß die entsprechende Einheit die Endeinheit der
zweiten Periode Δt2 ist, setzt die CPU den Zähler wieder
n = 119 und kehrt zu Schritt 2 zurück. Mit der
Durchführung einer Reihe von Prozeßoperationen durch die
CPU wird das in Fig. 17 gezeigte Zuführungsmuster der
elektrischen Energie verwirklicht.
Mit der Durchführung der Steuerung der elektrischen
Energiezuführung auf der Grundlage dieses Flußdiagramms
ist es ausreichend, die Berechnung für die
Temperaturerfassung und die Nutzleistung nur einmal für
jede zweite Periode Δt2 (eine Sekunde) durchzuführen, und
zusätzlich kann dieser Steuerungsprozeß durchgeführt
werden mit einem geringen Berechnungsumfang und, da es
möglich ist, in der Periode ein Zuführungsmuster für die
elektrische Energie der Durchführung nur eines Programms
festzulegen, benötigt das System keine
Speichervorrichtung mit einer großen Kapazität, ist aber
in der Lage, elektrische Energie mit verschiedenen
Nutzleistungen lediglich durch aus Wiederholungen
bestehenden Steueroperationen durchzuführen. Daher kann
dieser Steuerungsprozeß eine feine und präzise
Temperatursteuerung durchführen und ebenfalls die
Belastung der CPU reduzieren.
Bei einer Fixiervorrichtung, die eine Heizeinrichtung
geringer Wärmekapazität und großer elektrischer
Energieeffektivität zur Reduzierung der Aufwärmzeit hat,
wie es bei diesem Experiment der Fall ist, ist nach der
Beendigung eines Überschießens im Anschluß an die
Vollendung der Aufwärmoperation die Ausgangsnutzleistung
extrem klein. Während der eigentlichen Operation weist
die Nutzleistung in den meisten Fällen Werte in einem
Bereich von 10% bis 20% auf, und es tritt daher kaum der
Fall ein, in dem das Steuerungssystem die in Fig. 18
gezeigte Routine (2) ausführt. Ein Fall, in dem die
Routine (2) ausgeführt wird, ist dann gegeben, wenn ein
spezielles Aufzeichnungsmedium, wie ein besonders dickes
Papierblatt oder ein besonders dicker Umschlag oder
ähnliches durch die Vorrichtung durchgeführt wird, wie es
im Experiment 5 der Fall ist, was später beschrieben
wird.
Bei dem oben angegebenen Experiment 3 wird ein Verfahren
beschrieben, das mit einem intermittierenden Intervall
von vier Einheiten arbeitet, welches einer der
wünschenswerten Bereiche des intermittierenden Intervalls
ist, und es wurden die Flickereindrücke beobachtet, die
zu dieser Zeit auftraten. Fig. 20(a) und 20(b) sind
Diagramme zur Darstellung der Lichtmengenschwankungen 202
und auch der Zuführungsmuster für elektrische Energie,
die in einer Leuchtstofflampe auftraten, die mit der
gleichen elektrischen Leitung verbunden war, an der auch
eine Fixiervorrichtung der in Experiment 2 beschriebenen
Konstruktion oder ein eine derartige Fixiervorrichtung
verwendendes Bilderzeugungsgerät angeschlossen waren.
Fig. 20(a) stellt diejenigen Schwankungen dar, die in der
Lichtmenge entsprechend zur zweiten Periode Δt2
auftreten, während die Fig. 20(b) diejenigen Schwankungen
darstellt, welche in der Lichtmenge entsprechend der
ersten Periode Δt1 auftreten. In beiden Figuren stellt
die vertikale Achse die Lichtmenge dar, während die
horizontale Achse die Zeit t wiedergibt. In Fig. 20(a)
ist die Lichtmengenschwankung mit 202 bezeichnet, und der
Maximalwert ΔE2 für die Schwankung in der zweiten Periode
Δt2 ist so klein wie 1,6%, was dem Bereich A von Fig. 13
entspricht. In Fig. 20(b) ist der Maximalwert ΔE1 für
die Schwankung in der Schwankungsmenge der Lichtmenge in
der ersten Periode Δt1 gleich 0,6%, und die Frequenz der
Schwankung in der Lichtmenge ist so hoch wie 24 Hz (was
20 Hz entspricht, wenn es für einen Fall konvertiert
wird, in welchem eine elektrische Energie mit 50 Hz
zugeführt würde), wobei diese Frequenz dem Bereich A von
Fig. 15 entspricht.
Mit dem erfindungsgemäßen Temperatursteuerungsverfahren
für die Fixiervorrichtung ist es möglich, in einer mit
der gleichen Energieleitung verbundenen Leuchtstofflampe
auftretende Flickererscheinungen zu verhindern und auch
einen günstigen Fixierzustand zu erreichen. Des weiteren
bietet dieser Steuerungsprozeß einen weiteren Vorteil
dahingehend, daß die Lebensdauer der Halogenlampen-
Heizeinrichtung verlängert ist, da der Stromstoß für die
Halogenlampen-Heizeinrichtung zu dem Zeitpunkt abfällt,
zu dem die Zuführung der elektrischen Energie eingeleitet
worden ist.
Ferner kann das intermittierende Intervall weiter
verkürzt werden, wenn eine größere Nutzleistung benötigt
wird. Dies ist dann der Fall, wenn für den Aufbau einer
Fixiervorrichtung eine größere elektrische Energie
benötigt wird. Es kann zum Beispiel der Fall sein, in dem
die Papierdurchführungsgeschwindigkeit größer als die in
Tabelle 3 gezeigte Geschwindigkeit ist, in dem Fall, in
dem die Halogenlampen-Heizeinrichtung 3 mit einer
elektrischen Energie arbeitet, die kleiner als die in
Tabelle 3 gezeigte, elektrische Energie ist, oder in dem
Fall, in dem ein besonders dickes Aufzeichnungsmedium
durch die Vorrichtung durchgeführt wird. Des weiteren ist
es effektiv, das intermittierende Intervall zu
verlängern; im vorliegenden Fall ist es ausreichend, die
Vorrichtung mit einer geringeren Nutzleistung zu
betreiben. Beispielsweise ist ein derartiger Fall
gegeben, bei dem es ausreichend ist, der
Fixiervorrichtung eine geringere elektrische Energie
zuzuführen aufgrund des Aufbaus der Fixiervorrichtung,
nämlich in dem Fall, in dem die
Papierdurchführungsgeschwindigkeit geringer als die in
Tabelle 3 gezeigte Geschwindigkeit ist, oder in dem Fall,
in dem die Halogenlampen-Heizeinrichtung 3 mit einer
größeren elektrischen Energie arbeitet als die in Tabelle
3 dargestellte, elektrische Energie.
[Experiment 3]
Als nächstes wird das dritte Experiment beschrieben.
Dieses Beispiel verwendet eine Halogenlampen-
Heizeinrichtung mit einer größeren Kapazität für
elektrische Energie als Ersatz für eine Halogenlampen-
Heizeinrichtung mit 350 W, die in Beispiel 2 verwendet
worden ist, mit einer Temperatursteuerung, die ähnlich
derjenigen von Experiment 2 ist und mit einer geringen
Nutzleistung durchgeführt wird. Der Aufbau der
prinzipiellen Teile dieser Fixiervorrichtung ist unten in
der Tabelle 4 angegeben (es ist hier zu bemerken, daß die
Punkte unter mit der Tabelle 3 gleichen Bedingungen hier
nicht noch einmal aufgeführt worden sind, solange sie
nicht wesentliche Punkte der Konstruktion sind).
Tabelle 4
Halogenlampenleistung |
500 W |
Steuerzyklus (zweite Periode) |
1 sec |
Erste Periode Δt1 |
5 Einheiten |
Muster in der ersten Periode (Energie in einer Einheit zugeführt, Energie in 4 Einheiten nicht zugeführt, intermittierendes Intervall 4) |
A |
Muster in der zweiten Periode (Energie nicht in 5 Einheiten zugeführt) |
B |
Nutzleistung |
5% |
Fig. 21(a) und (b) sind jeweils Diagramme zur
Darstellung der Lichtmengenschwankungen 203, welche in
einer mit der gleichen, elektrischen Leitung wie eine
Fixiervorrichtung oder eine die Fixiervorrichtung
verwendendes Bilderzeugungsgerät verbundene
Leuchtstofflampe auftreten, wenn ein
Temperatursteuerprozeß mit einer erfindungsgemäßen
Fixiervorrichtung der in Experiment 3 beschriebenen Art
durchgeführt wird, und dienen auch zur Darstellung der zu
diesem Zeitpunkt arbeitenden Zuführungsmuster der
elektrischen Energie. Fig. 21(a) zeigt die Schwankungen,
die in der Lichtmenge in der zweiten Periode Δt2
auftreten, während Fig. 21(b) diejenigen Schwankungen
zeigt, welche in der Lichtmenge in der ersten Periode Δt1
auftreten. Beide Figuren zeigen auf der vertikalen Achse
die Lichtmenge und auf der horizontalen Achse die Zeit t.
Der Maximalwert ΔE12 für die Schwankungsmenge in der
Lichtmenge in der zweiten Periode Δt2 beträgt 2,5%, was
dem Bereich B von Fig. 13 entspricht. Ferner ist der
Maximalwert ΔE11 für die Schwankungsmenge in der Licht
menge in der ersten Periode Δt1 gleich 0,6%, und die
Frequenz für die Schwankungen der Lichtmenge ist so hoch
wie 24 Hz (was 20 Hz entspricht, wenn es umgerechnet wird
auf einen Fall, in dem eine Wechselstromquelle mit 50 Hz
verwendet werden würde), und diese Frequenz entspricht
dem Bereich (A) von Fig. 15.
Obwohl die Fixiervorrichtung bei diesem Aufbau eine
Halogenlampen-Heizeinrichtung verwendet, die mit einer
höheren maximalen Ausgabeleistung arbeitet, entsprach der
Eindruck des aufgrund der Betreibung dieser
Fixiervorrichtung auftretenden Flickerns demjenigen des
Bereichs (B) von Fig. 15. Des weiteren wurde die für die
Aufwärmoperation zu diesem Zeitpunkt benötigte Zeit um in
etwa 2,5 Sekunden reduziert bezogen auf die Aufwärmzeit
des Experiments 2. Darüber hinaus war der Abfall der
Temperatur gering während der Durchführung des
Aufzeichnungsmediums, und die zugeführte elektrische
Energie kann eine geringe Nutzleistung aufweisen. Selbst
falls es sichergestellt ist, daß große elektrische
Energie zugeführt wird, um ein großes Überschießen oder
eine starke Temperaturwelligkeit zu erzeugen, wird es
möglich sein, eine geeignete Steuerung durchzuführen
durch die Maßnahme des Änderns einer Steuerkonstante,
weil dieser Steuerungsprozeß mit einem derartigen
hochfortschrittlichen Steuerungsprozeß wie PID-Steuerung
kombiniert werden kann.
[Experiment 4]
Im Experiment 4 wurde ein Steuerverfahren mit einem
intermittierenden Intervall durchgeführt, das länger war
als dasjenige von Experiment 3. Der Aufbau dieser
Vorrichtung ist in der Tabelle 5 aufgeführt.
Tabelle 5
Halogenlampenleistung |
500 W |
Steuerungszyklus (zweite Periode) |
1 sec |
Erste Periode Δt1 |
6 Einheiten |
Muster in der ersten Periode (Energie während einer Einheit zugeführt, Energie während 5 Einheiten nicht zugeführt, intermittierendes Intervall 5) |
C |
Muster in der zweiten Periode (Energie nicht in 6 Einheiten zugeführt) |
D |
Nutzleistung |
5% |
Die Fig. 22(a) und (b) sind Diagramme zur Darstellung
der Lichtmengen-Schwankungen 204, die in einer
Leuchtstofflampe auftreten, die mit der selben
elektrischen Leitung verbunden ist, mit der auch eine
Fixiervorrichtung oder eine die Fixiervorrichtung
verwendendes Bilderzeugungsgerät verbunden sind, wenn ein
Temperatursteuerungsprozeß durchgeführt wird in einer
erfindungsgemäßen Fixiervorrichtung, deren Konstruktion
derjenigen von Experiment 4 entspricht. Die Fig. 22(a)
zeigt dabei die Schwankungen, die in der Lichtmenge in
der zweiten Periode Δt2 auftreten und ein
Zuführungsmuster der elektrischen Energie in der zweiten
Periode während seiner Tätigkeit, während die Fig. 21(b)
die Schwankungen zeigt, deren Lichtmenge in der ersten
Periode Δt1 auftreten und ein Zuführungsmuster der
elektrischen Energie in der ersten Periode während seiner
Ausführung. In jeder dieser beiden Figuren ist die
vertikale Achse die Lichtmenge und die horizontale Achse
die Zeit t. Der Maximalwert ΔE22 für die Schwankungsmenge
in der Lichtmenge in der zweiten Periode Δt2 beträgt 2%,
was dem Bereich (A) von Fig. 13 entspricht. Des weiteren
beträgt der Maximalwert ΔE21 für die Schwankungsmenge in
der Lichtmenge in der ersten Periode Δt1 0,8%; die
Frequenz für die Schwankung in der Lichtmenge ist dabei
so hoch wie 20 Hz (was in etwa 17 Hz entspricht, wenn es
auf eine Wechselstromquelle mit 50 Hz umgerechnet wird),
wobei diese Frequenz dem Bereich (A) von Fig. 15
entspricht. Obwohl diese Fixiervorrichtung einen Aufbau
zeigt, der eine Halogenlampen-Heizeinrichtung verwendet,
die mit einer größeren elektrischen Energiemenge
arbeitet, war der Eindruck des Flickerns günstig, obwohl
das Steuerverfahren mit einem intermittierenden Intervall
von 5 Einheiten durchgeführt wurde.
[Experiment 5]
Als nächstes wird das fünfte Experiment beschrieben, in
welchem eine hohe Nutzleistung erreicht wird bei der
Durchführung eines besonders dicken Aufzeichnungsmediums
oder eines besonders dicken Umschlags oder ähnlichem
durch die Fixiervorrichtung. Der Aufbau dieser
Fixiervorrichtung dieses Experiments ist in der Tabelle 6
gezeigt.
Tabelle 6
Halogenlampenleistung |
350 W |
Steuerungszyklus (zweite Periode) |
1 sec |
Erste Periode Δt1 |
5 Einheiten |
Muster in der ersten Periode (Energie in 2 Einheiten zugeführt, Energie in 3 Einheiten nicht zugeführt) |
A' |
(Energie in 1 Einheit zugeführt, und Energie in 4 Einheiten nicht zugeführt) |
und A |
Muster in der zweiten Periode |
keines |
Nutzleistung |
30% |
Der maximale Grenzwert der Nutzleistung wird in dem Fall
20% betragen, bei dem die Temperatursteuerung der ersten
Periode Δt1, die aus 5 Einheiten zusammengesetzt ist,
und in dem Muster A der ersten Periode durchgeführt wird,
wie bei dem Aufbau der Fixiervorrichtung des Experiments 2.
Falls allerdings die Nutzleistung 20% übersteigt, ist
es möglich, mit diesen Bedingungen in geeigneter Weise
umzugehen, indem die Zuführung elektrischer Energie für
mehrere Einheiten in 4 Einheiten für die
Nichtzuführung von elektrischer Energie eingegeben wird.
Fig. 23 ist ein Diagramm, welches das Zuführungsmuster
für elektrische Energie für das Experiment 5 darstellt.
Die in Fig. 23 gezeigte, zweite Periode Δt2 enthält
lediglich die erste Phase Δt3. In Δt3 werden die zwei
unterschiedlichen Muster, d. h., das Muster A und das
Muster A', für die Zuführung elektrischer Energie zur
Halogenlampeneinrichtung verwendet, wie in der Figur
gezeigt.
Als nächstes wird mit Bezug auf das Steuersignal für die
Durchführung der Steuerung im Fall der Ausgabe der in
Fig. 23 gezeigten Muster unter Bezug auf die Fig. 18,
19 und 24 eine Beschreibung gegeben. Die Fig. 24 ist ein
Diagramm zum Erhalten derjenigen Zuführungsmuster für
elektrische Energie für einen Fall, in welchem in diesem
Experiment Operationen mit einer hohen Nutzleistung
durchzuführen sind, und auch zur Darstellung der zu
diesem Zeitpunkt in der ersten Periode Δt1 verwendeten
Zuführungsmuster der elektrischen Energie.
Zuerst werden die Schritte 1 (in Fig. 18 gezeigt) bis
(1)-1 (in Fig. 19 gezeigt) in der oben beschriebenen
Weise durchgeführt. Anschließend wird bei dem in Fig. 19
gezeigten Schritt (1)-2 festgestellt, ob die im Schritt
(1)-1 berechnete Nutzleistung 20% oder weniger beträgt.
Wenn die Entscheidung N ist, ist die in Fig. 24 gezeigte
Routine (2) auszuführen (bei diesem Experiment 5 beträgt
die Nutzleistung 30% und die Operation zweigt daher zur
Ausführung der Routine (2) ab). In Schritt (2)-1 wird
festgestellt, ob die Nutzleistung einen noch höheren
Wert, wie 40%, 60% oder 80% oder sogar noch mehr
aufweist. Bei dem Experiment 5 beträgt die Nutzleistung
30%, so daß Nutzleistung = 0,3 gilt und die Entscheidung
beim Schritt (2)-1-1 ist J, und die Operation geht zum
Schritt (2)-2 weiter. Beim Schritt (2)-2 sendet die CPU
einen Befehl aus zur Annahme eines Taktes. Die CPU führt
die Annahme von Zählwert 0 bis Zählwert 4 in der gleichen
Weise durch wie bei Schritt (1)-3 in Fig. 19 gezeigt,
und, da die Nutzleistung in diesem Experiment 5 30%
beträgt, beträgt der Wert der Zählung 0=24 und der Wert
der Zählung 2=12. Falls der berechnete Wert zu diesem
Zeitpunkt keine ganze Zahl ist, wird der berechnete Wert
zur nächsten ganzen Zahl gerundet mittels Zählschritten
von 0,5 und mehr als eine Einheit und durch Abschneiden
des Restes.
Die Fig. 24(b) zeigt die Muster A' bis Muster G in
Darstellung von Zuführungsmustern der elektrischen
Energie in Abstimmung mit verschiedenen Nutzleistungen.
Auf diese Weise wird die Zuführung elektrischer Energie
in einer Einheit in geeigneter Weise in der ersten
Periode Δt1 erfüllt. Die oben beschriebene Routine (2)
wird einmal in 1 Sekunde ausgeführt, und die Operation
geht weiter zu Schritt 4-1, der in Fig. 20 gezeigt ist.
Da dies eine einfache Routine ist, belastet sie weder die
CPU, noch bewirkt sie irgendeine Verzögerung der
Prozeßgeschwindigkeit.
Die Fig. 25(a) und (b) sind Diagramme zur Darstellung
der Lichtmengen-Schwankungen 205, welche in einer
Leuchtstofflampe auftreten, die mit der gleichen
elektrischen Leitung verbunden ist, wie eine
Fixiervorrichtung oder ein die Fixiervorrichtung
verwendendes Bilderzeugungsgerät, wenn die
Temperatursteuerung dieses Experiments durchgeführt wird.
In Fig. 25(a) stellt ein Diagramm die Schwankungen dar,
welche in der Lichtmenge in der zweiten Periode Δt2
auftreten und die Zuführungsmuster elektrischer Energie
in der zweiten Periode, während die Fig. 25(b) ein
Diagramm ist zur Darstellung der Schwankungen, welche in
der Lichtmenge in der ersten Periode Δt1 auftreten, und
die Zuführungsmuster der elektrischen Energie der ersten
Periode. Beide Vertikalachsen dieser Fig. 25(a) und
(b) stellen die Lichtmengen dar, während jede horizontale
Achse die Zeit t wiedergibt. Der Maximalwert ΔE32 für die
Schwankungsmenge in der Lichtmenge in der zweiten Periode
Δt2 beträgt 1,6%, was dem Bereich (A) in Fig. 13
entspricht. Zusätzlich treten die Lichtmengen-
Schwankungen in der ersten Periode Δt1 nur in dem Muster
A bei einem intermittierenden Intervall von größer als 2
auf, weil der Maximalwert ΔE31 für die Lichtmengen-
Schwankungen 0,6% beträgt und die Frequenz für die
Lichtmengen-Schwankung 24 Hz ist (was 20 Hz entspricht,
wenn das auf eine Wechselstromquelle mit 50 Hz
umgewandelt würde), wobei diese Frequenz dem Bereich A
von Fig. 15 entspricht. Selbst wenn die Nutzleistung hoch
ist, vermittelt das Flickern im Licht der
Leuchtstofflampe, die mit der gleichen Energieleitung
verbunden ist wie eine Fixiervorrichtung und eine die
Fixiervorrichtung verwendendes Bilderzeugungsgerät, einen
günstigen Eindruck.
6.5. Verfahren zur Verhinderung des Flickereindrucks (Teil 2)
Nun wird ein anderes Temperatursteuerverfahren
beschrieben werden für ein Verfahren zur Zuführung
elektrischer Energie zu einer Halogenlampen-
Heizeinrichtung 3 auf der Grundlage einer vorbestimmten
zuzuführenden elektrischen Energiemenge P. Dies ist ein
Verfahren zur geschickten Durchführung der Versorgung
einer Heizeinrichtung mit elektrischer Energie mit
besonderen intermittierenden Intervallen, ohne irgendeine
Periode festzusetzen zur Bestimmung der elektrischen
Energiemenge. Das bedeutet, dieses Verfahren zeigt eine
Anwendung des Prinzips, das die intermittierende
Zuführung elektrischer Energie, wie in "6-3. Verfahren
zur Verhinderung des Flickereindrucks (Teil 1)"
beschrieben, effektiv für die Flickerverhinderung ist bei
einem Temperatursteuerverfahren mit dem EIN/AUS-
Steuerprozeß, selbst in dem Fall, in dem die
Fixiervorrichtung den Steuerzyklus für die zweite Periode
Δt2 aufweist.
Mit Bezug auf die Fig. 13 hat sich herausgestellt, daß
der EIN/AUS-Steuerprozeß einen Bereich (C) erzeugt, in
welchem eine Flickererscheinung wahrgenommen wird, obwohl
dies noch nicht unakzeptabel ist, und zwar in dem Fall,
in dem die Schwankungsmenge in der Lichtmenge groß ist.
Das erfindungsgemäße Temperatursteuerverfahren soll dazu
dienen, einen extrem günstigen Zustand ohne jegliches
Flickern mittels Durchführung intermittierender Zuführung
elektrischer Energie zu erzielen, wodurch die
Schwankungsmenge der Lichtmenge reduziert wird.
Zuerst wird, wie oben mit Bezug auf die Fig. 13 und 14
beschrieben, ein intermittierendes Intervall für die
Zuführung elektrischer Energie auf 4 Einheiten und
mehr festgesetzt. Dann kann die Schwankungsmenge in der
Lichtmenge zu der Zeit auf 2% oder weniger reduziert
werden, zu der eine Änderung vom AUS-Zustand zum EIN-
Zustand bei dieser Ausführungsform ausgeführt wird. Das
hat zum Ergebnis, daß kein Flickern wahrgenommen wird.
Zweitens wird, wie bereits früher mit Bezug auf Fig. 15
angegeben, das intermittierende Intervall für die
Zuführung elektrischer Energie auf sechs Einheiten oder
weniger festgesetzt. Dabei wird ein von der Lichtmengen-
Schwankung in der ersten Periode Δt1 verursachtes
Flickern nicht wahrgenommen.
Daher ist es möglich, ein Temperatursteuerverfahren zu
realisieren, welches überhaupt kein Flickern bewirkt,
einschließlich eines EIN/AUS-Steuerprozesses, durch
Ausführen der Versorgung mit elektrischer Energie in der
intermittierenden Art mit einer Hälfte eines Zyklus
einer Wechselstromwelle als eine Einheit genommen und
durch Setzen dieses intermittierenden
Energieversorgungsintervalls von 4 Einheiten auf sechs
Einheiten in einer Hälfte eines Zyklus einer
Wechselstromwelle.
6.6. Beispielsexperimente
Experimentbeispiel 6
Als sechstes Experiment wird ein spezielles Beispiel
eines Falles beschrieben, in welchem die intermittierende
Zuführung elektrischer Energie durchgeführt wird mit
einer EIN/AUS-Steuerung, welches überhaupt keine Periode
zur Festlegung der elektrischen Energiemenge aufweist.
Der Aufbau der Fixiervorrichtung dieses Beispiels ist in
Tabelle 7 angegeben. Diesbezüglich ist zu bemerken, daß
die grundlegenden Teile der Konstruktion, außer den hier
besonders genannten, mit denjenigen von Tabelle 2
übereinstimmen. Da hier des weiteren keine Periode der
Feststellung der elektrischen Energiemenge vorhanden ist,
existieren weder die zweite Periode Δt2 noch die
Nutzleistung, die in Tabelle 2 gezeigt sind, in diesem
sechsten Experiment.
Tabelle 7
Halogenlampenleistung |
500 W |
Temperatursteuerungsverfahren |
EIN/AUS-Steuerung |
Erste Periode Δt1Muster während der EIN-Zeit (Energie während einer Einheit zugeführt, Energie während keiner der vier Einheiten zugeführt, intermittierendes Intervall 5) |
5 Einheiten |
Fig. 26(a) und (b) sind Diagramme zur Darstellung der
Lichtmengen-Schwankungen 206, welche in dem von einer
Leuchtstofflampe emittierten Licht auftreten, die mit der
selben elektrischen Leitung verbunden ist, mit der auch
eine Fixiervorrichtung oder ein eine Fixiervorrichtung
verwendendes Bilderzeugungsgerät angeschlossen sind, wenn
die Temperatursteuerung in diesem Experiment durchgeführt
wird. Die Fig. 26(a) ist ein Diagramm zur Darstellung
der Schwankungen, welche in der Lichtmenge auftreten, und
des Zuführungsmusters für die elektrische Energie zu dem
Zeitpunkt, zu dem ein Umschalten vom AUS- zum EIN-Zustand
in der EIN/AUS-Steuerung durchgeführt wird, während die
Fig. 26(b) ein Diagramm zur Darstellung der Schwankungen
ist, die in der Lichtmenge der ersten Periode Δt1
auftreten, sowie das Zuführungsmuster der elektrischen
Energie für die erste Periode. In beiden Figuren zeigt
die jeweilige Vertikalachse die Lichtmenge, während die
jeweilige horizontale Achse die Zeit t darstellt. Der
Maximalwert ΔE42 für die Schwankungsmenge in der
Lichtmenge während einer einzelnen EIN/AUS-Operation
beträgt 1,6%, und dieser Wert entspricht dem Bereich (A)
von Fig. 13. Des weiteren beträgt der Maximalwert ΔE41
für die Schwankung in der Lichtmenge der ersten Periode
Δt1 0,6%. In diesem Fall betrug die Frequenz für die
Schwankung in der Lichtmenge 24 Hz (was 20 Hz entspricht,
wenn dies auf eine Wechselstromquelle mit 50 Hz
umgerechnet wird), wobei aber diese Frequenz dem Bereich
(A) von Fig. 15 entspricht. In diesem Zustand wurde kein
Flickern im Licht der Leuchtstofflampe erfaßt, die mit
derselben elektrischen Leitung wie die Fixiervorrichtung
oder mit einem mit einer Fixiervorrichtung versehenen
Bilderzeugungsgerät verbunden ist.
Darüber hinaus ist in dieser Beziehung zu bemerken, daß
eine Leuchtstofflampe als ein Beispiel einer
Beleuchtungseinrichtung genommen wurde, die einen
Flickereindruck vermittelt, daß aber eine ein Flickern
erzeugende Beleuchtungseinrichtung nicht auf eine
Leuchtstofflampe begrenzt ist. Die Erfindung wird daher
einen ähnlichen Effekt erzeugen, selbst in dem Fall, in
dem die Geräte derartige Beleuchtungsgeräte sind wie eine
Entladungslampe, eine Glühlampe oder Anzeigeeinheiten für
diese Vorrichtungen wie ein Fernsehgerät und ein
Projektor.
7. Sequenzsteuerung
Im folgenden wird die Beschreibung eines
Sequenzsteuerverfahrens gegeben, welches ein drittes
charakteristisches Merkmal der Erfindung darstellt, und
welches die Zieltemperatur den Umständen entsprechend
geeignet ändert.
7.1. Umschaltung der Steuertemperatur (Hochtemperaturmodus und
Tieftemperaturmodus)
In einer Fixiervorrichtung der oben beschriebenen Art
hängt der Zustand, der die Durchführung eines
Fixiervorgangs mit günstigen Eigenschaften sichert,
sowohl von der Temperatur der Heizwalze 1 als auch von
der Temperatur der Druckwalze 2 ab. Die Fig. 27 zeigt
einen günstigen Fixierbereich (d. h., derjenige Bereich
zwischen zwei diagonalen durchgezogenen Linien in der
Figur), der sich dann einstellt, wenn die Temperatur der
Heizwalze 1 und die Temperatur der Druckwalze 2 sich
geändert haben. Allerdings wird sich der in Fig. 27
gezeigte bevorzugte Fixierbereich in Abhängigkeit von der
Zeit ändern, in welcher das Aufzeichnungsmedium durch den
Walzenspalt zwischen der Heizwalze 1 und der Druckwalze 2
hindurchgeführt wird. Die Fig. 27 zeigt einen Fall, in
dem die Zeit für die Durchführung des
Aufzeichnungsmediums durch den Walzenspalt 0,1 sec
beträgt.
Aus Fig. 27 ist es weiter entnehmbar, daß es möglich ist,
einen Zustand ungenügender Fixierung zu verhindern, durch
Festsetzen der Temperatur der Heizwalze 1 auf eine etwas
höhere Temperatur in einem Fall, in dem die Druckwalze 2
eine relativ tiefe Temperatur aufweist, als in dem Fall,
in dem die Druckwalze 2 eine relativ hohe Temperatur
aufweist. Da die Temperatur auf der Oberfläche der
Heizwalze 1 einer Temperatursteuerung unterliegt, wird
bei der Druckwalze 2 keine Temperatursteuerung
durchgeführt, so daß die Temperatur auf der Oberfläche
der Druckwalze 2 üblicherweise Schwankungen in einem
ausgedehnten Bereich von in etwa der atmosphärischen
Temperatur auf der unteren Seite bis zu einer Temperatur
etwas niederer als die gesteuerte Temperatur der
Heizwalze 1 auf der oberen Seite unterworfen ist. Daher
ist es vorstellbar, daß die Druckwalze 2 einen
Temperaturanstieg auf einen Zustand hoher Temperatur
erfährt, während die Heizwalze 1 auf der gesteuerten
Temperatur bleibt, wenn die Druckwalze 2 kalt ist. Falls
dies eintritt, tritt ein Zustand exzessiver Erhitzung des
Aufzeichnungsmediums 5 auf, welches durch die Vorrichtung
durchgeführt wird, mit dem Ergebnis, daß sich unnötiger
Glanz auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums bildet,
daß Knitterfalten auf dem Aufzeichnungsmedium entstehen
und daß das als ein Hochtemperaturversatz bekannte
Phänomen auftritt, in welchem der Toner auf die
Oberfläche der Heizwalze 1 übertragen und anschließend
wiederum an das Auftragungsmedium abgegeben wird, wodurch
die Bilderzeugung gestört wird. Die den Grenzwert für
einen günstigen Bereich auf der Hochtemperaturseite von
Fig. 27 definierende Begrenzungslinie ist die Grenzlinie,
hinter der aufgrund exzessiver Erhitzung Faltenbildung in
dem Papier auftritt.
Dann nimmt die Erfindung den Grad des Temperaturanstiegs
der Druckwalze 2 an, und die festgesetzte fixierte
Temperatur der Heizwalze 1 wird gemäß dem angenommenen
Grad zwischen dem Hochtemperaturmodus und dem
Tieftemperaturmodus geändert, so daß immer eine geeignete
Fixierbedingung erreicht werden kann.
7.2. Temperaturveränderung der Druckwalze
Die Erfindung offenbart daher ein sequentielles
Temperatursteuerverfahren, wodurch es ermöglicht wird,
immer einen günstigen Fixierzustand aufrechtzuerhalten
durch Änderungen der Fixiertemperatur gemäß den
Schwankungen der Temperatur auf der Fixierwalze ohne
Hinzufügen eines neuen Bauteils, wobei eine eingehende
Beschreibung mit Bezug auf das Temperatursteuerverfahren
weiter unten folgt. Die verschiedenen weiter unten
beschriebenen Beispiele eines sequentiellen
Temperatursteuerverfahrens in einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform werden für eine oben beschriebene
Vorrichtung für einen Drucker verwendet.
Im folgenden wird ein Beispiel eines sequentiellen
Temperatursteuerverfahrens in einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel
beschreibt zwei Steuerverfahren, d. h., 1. ein Verfahren
zur Diskriminierung der Temperatur der Druckwalze 2 und
2. ein Verfahren zur Korrektur eines Temperaturabfalls
auf der Druckwalze zum Zeitpunkt der Durchführung des
Aufzeichnungsmediums durch die Fixiervorrichtung.
7.2.1. Diskriminierung der Temperatur der Druckwalze
Zuerst wird eine Beschreibung des ersten Steuerverfahrens
gegeben, d. h., ein Verfahren zur Diskriminierung der
Temperatur auf der Druckwalze.
Um die Temperatur für die Druckwalze 2 herauszufinden,
mißt das Temperatursteuerverfahren dieser Ausführungsform
die Temperatur der Heizwalze 1 unmittelbar vor dem Beginn
der Zuführung elektrischer Energie zur Heizwalze 1
während der Aufwärmoperation und diskriminiert dann die
Temperatur der Druckwalze 2 auf der Grundlage der so
gemessenen Temperatur der Heizwalze 1. In dem Fall, in
dem die Temperatur der Druckwalze 2 indirekt auf der
Grundlage der Temperatur der Heizwalze 1 so abgeschätzt
worden ist, kann es in einigen Fällen vorkommen, daß die
geschätzte Temperatur der Druckwalze 2 einen Wert
einnimmt, der unterschiedlich zur aktuellen Temperatur
ist. Beispielsweise ist zu einem Zeitpunkt unmittelbar
nach dem Druck eines Blattes nach Beendigung der
Aufwärmoperation, die durchgeführt wird von einem
Zustand, in welchem die Druckwalze 2 ausreichend kalt
ist, die Heizwalze 1 in einem Zustand hoher Temperatur
gelangt, aber die Druckwalze 2 nicht auf irgendeinen
ausreichenden Grad erwärmt ist, und es verbleibt ein
beträchtlicher Temperaturunterschied zwischen Druckwalze
2 und der Heizwalze 1. Zusätzlich ist die Art, wie diese
Temperaturdifferenz auftritt, unterschiedlich für vorher
durchgeführte unterschiedliche Bilderzeugungen, so daß
die Temperatur der Heizwalze 1 nicht als Hinweis auf die
Temperatur der Druckwalze 2 dienen kann.
Aufgrund dessen stellt das Ausführungsbeispiel das Ausmaß
des Temperaturanstiegs auf der Druckwalze 2 fest, und zwar
unter Beachtung der folgenden 2 Punkte. Der erste
Punkt besteht darin, daß es möglich ist, einen günstigen
Fixierungszustand zu erreichen lediglich durch Änderung
der Temperatur der Heizwalze in einigen Schritten, zum
Beispiel in 2 Schritten, die an einer gewissen
Temperatur angrenzen, und zwar selbst dann, wenn die
Temperatur der Heizwalze 1 nicht strikt gemäß der
Temperatur der Druckwalze 2 geändert wird. Eine Änderung
in 2 Stufen wird so lange zufriedenstellend sein, so
lange der günstige Bereich abgedeckt wird von einem
Hochtemperaturmodus und einem Tieftemperaturmodus, wie in
Fig. 27 gezeigt.
Der zweite Punkt ist das Temperatur-Änderungsverhalten
der Heizwalze und der Druckwalze aufgrund des
gesetzmäßigen Temperaturabfalls, wie im Graph von Fig. 28
gezeigt. Der Punkt liegt darin, daß eine Temperatur (eine
Ausgleichstemperatur TI) vorhanden ist, zu der die
Temperatur der Heizwalze 1 und der die Temperatur der
Druckwalze 2 annähernd gleich sind, wenn die Temperatur
der Heizwalze auf oder unter einen bestimmten
vorbestimmten Wert abgesunken ist, selbst wenn anfänglich
eine Temperaturdifferenz zwischen Heizwalze 1 und
Druckwalze 2 in dem Zustand vorhanden ist, in dem die
Heizwalze 1 und die Druckwalze 2 abkühlen, wenn keine
elektrische Energie der Heizwalze 1 zugeführt wird, d. h.,
der Prozeß der gesetzmäßigen Absenkung der Temperatur.
Die Temperatur der Heizwalze 1 kann als ein Indiz für die
Temperatur der Druckwalze 2 so lange dienen, so lange sie
eine Temperatur hat, bei welcher die Temperatur der
Heizwalze 1 und die der Druckwalze 2 annähernd gleich
sind. Mit einer derartigen Temperaturarbeit an der Grenze
wird es ausreichend sein, eine Diskriminierung zwischen
dem Hochtemperaturmodus, in welchem die Heizwalze 1
gesteuert wird zur Erreichung einer Änderung in Richtung
auf eine Hochtemperatur, da die Druckwalze 2 keinen
ausreichenden Temperaturanstieg vollzogen hat, und einem
Tieftemperaturmodus, in dem die Heizwalze 1 so zu steuern
ist, um eine Änderung in Richtung der Tieftemperatur zu
erfahren, da die Druckwalze 2 einen ausreichenden
Temperaturanstieg erfahren hat.
Der Prozeß des gesetzmäßigen Temperaturabfalls, wie er
für die Erfindung verwendet wird, ist klar und deutlich
im folgenden definiert. Zuerst wird eine
Fixiervorrichtung so belassen, wie sie ist unter Einfluß
einer Raumtemperatur von in etwa 20°C für eine lange
Zeitperiode. Dann wird elektrische Energie einer
Halogenlampen-Heizeinrichtung 3 zugeführt, während die
Heizwalze 1 und die Druckwalze 2 noch nicht drehen, wobei
die Temperatur der Heizwalze 1 angehoben wird, um eine
Zieltemperatur zu erreichen. Wenn die Heizwalze 1 die
Zieltemperatur erreicht hat, werden die Heizwalze 1 und
die Druckwalze 2 unmittelbar für 2 Minuten in Rotation
versetzt. Daraufhin wird die Zuführung der elektrischen
Energie zur Halogenlampen-Heizeinrichtung 3 und die
Drehbewegung dieser 2 Walzen gleichzeitig
unterbrochen. Von nun an beginnt ein gesetzmäßiger
Temperaturabfall. Durch Messen der Oberflächen
temperaturen beider Walzen nach diesem Zeitpunkt ist es
möglich, eine Ausgleichstemperatur TI zu ermitteln. Die
Rotation beider Walzen für eine Zeitdauer von 2 Minuten
stellt einen Zwischenzustand dar zwischen dem
Fall, in dem nach der Ausführung eines Aufwärmvorgangs
nur ein Blatt bedruckt worden ist, ausgehend von einem
Zustand unter Raumtemperatur von etwa 20°C, und dann zur
Vollendung in den Zustand und den Fall versetzt wird, in
welchem eine ausreichend große Anzahl Blätter
kontinuierlich (vom selben Zustand aus) nach der
Aufwärmoperation bedruckt worden sind.
In der in diesem Ausführungsbeispiel beschriebenen
Fixiervorrichtung werden Messungen der
Umgebungstemperatur, der vorangegangenen
Bilderzeugungsvorgänge usw. unter verschiedenen
Bedingungen durchgeführt, welche hauptsächlich die oben
definierten Bedingungen enthalten, und es hat sich
herausgestellt, daß die Ausgleichstemperatur immer in der
Nähe von 40°C lag. Aufgrund dieses Zustands wurde die
Diskriminierungstemperatur TD für eine Diskriminierung
zwischen dem Hochtemperaturmodus und dem
Tieftemperaturmodus auf 40°C festgesetzt, und es wurde
die Temperatur der Druckwalze 2 gemessen. Das heißt,
nachdem die Temperatur der Heizwalze 1 auf das Niveau von
40°C gesetzt worden war, wird ein Aufwärmvorgang
durchgeführt, und wenn die Fixiervorrichtung einen
Zustand erreicht hat, in dem ein Aufzeichnungsmedium 5
beginnt, gemäß den oben genannten Betriebssequenzen für
dieses Ausführungsbeispiel durch die Fixiervorrichtung
hindurchzulaufen, wurde die Temperatur der Druckwalze 2
gemessen. Zu diesem Zeitpunkt war die Temperatur der
Druckwalze 2 gleich 80°C. Demgemäß kann die
Zielsteuerungstemperatur für die Heizwalze in dem
Hochtemperaturmodus auf eine derartige Temperatur
festgesetzt werden, die ein Abdecken eines günstigen
Fixierbereichs sicherstellt unter der Annahme, daß die
Temperatur der Druckwalze 2 nur in einem Bereich nicht
höher als um 80°C schwankt. Andererseits kann im
Tieftemperaturmodus die Zielsteuerungstemperatur für die
Heizwalze 1 unter der Voraussetzung festgesetzt werden,
daß die Druckwalze 2 nur in einem Bereich nicht tiefer
als um 80°C schwankt. Darüber hinaus kann der untere
Grenzwert für die Temperaturschwankungen der Druckwalze
in dem Hochtemperaturmodus auf die Temperatur festgesetzt
werden, welche die Druckwalze 2 einnimmt zu dem
Zeitpunkt, zu dem das Papier die Fixiervorrichtung
durchläuft, nachdem eine Aufwärmung durchgeführt worden
ist gemäß der Betriebssequenz von dem unteren Grenzwert
für die Umgebungstemperatur, was als Betriebsbedingung
für ein Bilderzeugungsgerät mit einer derartigen
Fixiervorrichtung angenommen wird. Andererseits kann der
obere Grenzwert für die Temperaturschwankung der
Druckwalze 2 in dem Tieftemperaturmodus auf den oberen
Grenzwert für die Temperatur der Druckwalze 2 für die
Zeit der kontinuierlichen Bedruckung einer großen Anzahl
Blätter festgelegt werden. Wie bisher beschrieben, können
diese beiden Modi, so wie sie begrenzt sind, einen
günstigen Bereich für die Fixierung abdecken, da der
Schwankungsbereich der Temperatur der Druckwalze 2 klein
ist verglichen mit dem gesamten Schwankungsbereich für
den Fall, in dem die Modi nicht in 2 Modi aufgeteilt
sind, d. h., den Hochtemperaturmodus und den
Tieftemperaturmodus.
Es werden im folgenden einige Bemerkungen bezüglich der
Ausgleichstemperatur TI hinzugefügt. Die Aussage, daß die
Temperatur der Heizwalze 1 und die Temperatur der
Druckwalze 2 beinahe gleich sind, ist so zu verstehen,
daß die Temperaturen dieser beiden Walzen in der Praxis
dann noch als gleich gelten, so lange die
Temperaturdifferenz zwischen ihnen innerhalb eines
bestimmten Bereichs liegt. Der Bereich ist auf der
Grundlage zu bestimmen, mit welcher Genauigkeit die
Temperatur gesteuert werden sollte, aber es kann
gewöhnlich als eine gleiche Temperatur betrachtet werden,
falls die zwei Temperaturen innerhalb eines Bereichs von
5°C liegen.
In Abhängigkeit von dem Aufbau der speziellen Fixier
vorrichtung oder ähnliches sind die adäquaten Werte der
Ausgleichstemperaturen TI und der
Diskriminierungstemperatur TD unterschiedlich. Im
folgenden wird ein Verfahren zur Bestimmung adäquater
Werte für die Diskriminierungstemperatur TD beschrieben.
Zuerst wird die Ausgleichstemperatur TI mit dem oben
beschriebenen Verfahren ermittelt. Daraufhin wird ein
Fixierprozess durchgeführt, während eine Messung der
entsprechenden Oberflächentemperaturen der Heizwalze 1
und der Druckwalze 2 durchgeführt wird, und dabei wird
ein geeigneter Fixierbereich, wie in Fig. 27 gezeigt,
ausgesucht. In Fig. 27 ist ein günstiger Fixierbereich
ein Bereich, der unterhalb der Grenze des Auftretens von
Faltenbildung auf dem Papier und oberhalb der Linie zum
Anzeigen der Grenze für den günstigen Fixiervorgang
liegt. Anschließend wird die Übergangstemperatur TPD
derart festgesetzt, daß die Temperatur der Heizwalze 1
und die Temperatur der Druckwalze 2 immer in dem
günstigen Fixierbereich gehalten wird. Die zwei in Fig.
27 mit unterbrochenen Linien dargestellten rechteckigen
Bereiche zeigen einen Hochtemperaturmodus und einen
Tieftemperaturmodus, welche von einem zum anderen mit
einer Übergangstemperatur TPD als eine Grenze gewechselt
werden, wobei jeder dieser Modi in einem günstigen
Fixierbereich enthalten ist. Daher ist es notwendig,
einen gewissen erlaubten Bereich für die Temperatur
sicherzustellen, welche die Heizwalze 1 einnehmen kann,
so daß der Temperaturbereich innerhalb des günstigen
Fixierbereichs liegen kann, wobei ein derartiger Bereich
zugelassen wird, um einen Erfassungsfehler in der
Erfassung der Temperatur durch den Temperatursensor 4 und
einen Steuerfehler in der Temperatursteuerung ausgleichen
zu können. Die Minimumtemperatur, die die Druckwalze 2
einnehmen kann, ist die Temperatur, welche zu dem
Zeitpunkt erreicht ist, zu dem ein Aufzeichnungsmedium 5
beginnt, in die Fixiervorrichtung nach der Aufwärmung aus
dem Zustand, in dem sie bei Raumtemperatur war,
einzutreten. Die Maximumtemperatur, die die Druckwalze 2
einnehmen kann, ist die Temperatur, die erreicht wird,
nachdem die Temperatur der Druckwalze 2 auf ein solches
Ausmaß angehoben worden ist, um endgültig gesättigt zu
sein, wenn die Bilderzeugungsvorgänge aufeinanderfolgend
ausgeführt werden. Daher sind der Temperaturbereich, den
die Heizwalze 1 einnehmen kann, und der
Temperaturbereich, den die Druckwalze 2 einnehmen kann
auf diese Weise gemessen worden, und es wird die
Übergangstemperatur TPD derart festzusetzen sein, daß ein
rechteckförmiger Bereich für den Hochtemperaturmodus und
ein rechteckförmiger Bereich für den Tieftemperaturmodus
in einem günstigen Fixierbereich desjenigen Graphen
enthalten sein können, der in Fig. 27 einen günstigen
Fixierbereich darstellt. Beginnend vom Zustand, in dem
die Druckwalze 2 kalt ist, ist die Heizwalze 1 zu
erhitzen und es sind die Walzen auf einer
Zielsteuerungstemperatur zu halten, und es ist die
Temperaturanstiegskurve für die Druckwalze 2
herauszufinden, wenn die beiden Walzen in ihre
entsprechende Rotation versetzt sind.
Die Fig. 29 stellt eine Temperaturanstiegskurve für die
Druckwalze in der Fixiervorrichtung dar, die in diesem
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel beschrieben wird.
In Fig. 29 ist die Temperatur der Druckwalze 2 zur Zeit
t1, welche erhalten wird durch Subtraktion der
unbeladenen Rotationszeit tE, die in der Betriebssequenz
für die Fixiervorrichtung festgelegt wurde, von der Zeit
t2, zu welcher die Temperatur der Druckwalze 2 sich bei
der Übergangstemperatur TPD befindet, die Rotationsstart
zeittemperatur der Druckwalze 2 im Zustand an der Grenze
des Übergangs zwischen dem Hochtemperaturmodus und dem
Tieftemperaturmodus. In dem Fall, in dem die Druckwalze 2
nicht zu drehen beginnt, erfährt die Druckwalze 2
gewöhnlicherweise fast keinen Temperaturanstieg aufgrund
des Temperaturanstiegs der Heizwalze 1, so daß die
Temperatur der Druckwalze 2 zur Zeit des Rotationsbeginns
angesehen werden kann als die Temperatur zu der Zeit, zu
der die Zuführung elektrischer Energie beginnt.
Demzufolge kann die Rotationsstartzeittemperatur der
Druckwalze 2, die so erhalten wurde und als ein
Grenzzustand für den Modus zur Zeit des Beginns der
Durchführung von Papier dient, als eine Diskriminie
rungstemperatur TD genommen werden.
Selbst in einem Fall, in dem die Betriebssequenz
unterschiedlich zu diesem Ausführungsbeispiel ist, kann
die Starttemperatur der elektrischen Energiezuführung auf
ähnliche Weise ermittelt werden durch Nachfahren
(tracing) derart, daß die Übergangstemperatur TD zum
Zeitpunkt des Beginns der Papierzuführung erhalten werden
kann. Selbstverständlich sollte die Übergangstemperatur
TPD zu dieser Zeit geringer sein als die
Identifizierungstemperatur, da die Temperatur der
Heizwalze die Temperatur der Druckwalze repräsentieren
sollte. In der Fig. 27 ist für die Temperatur der
Heizwalze 1 ein gewisser Bereich erlaubt, um die
Möglichkeit für eine Abweichung der Temperatursteuerung,
eine Streuung der Messung durch den Temperatursensor 4
usw. zu ermöglichen.
Als nächstes wird die Verschiebung von dem
Hochtemperaturmodus und Tieftemperaturmodus beschrieben.
Diese Verschiebung wird benötigt, da es notwendig ist,
nach dem Druck einer gewissen vorbestimmten Blattzahl,
von dem Hochtemperaturmodus zu einem Tieftemperaturmodus
zu verschieben, da auf der Druckwalze 2 ein
Temperaturanstieg auftritt in dem Fall, in dem ein
Druckvorgang für eine große Blattzahl durchgeführt wurde,
obwohl eine Fixierung anfänglich im Hochtemperaturmodus
durchgeführt wurde. Die vorbestimmte Blattzahl als eine
Bedingung für die Verschiebung des Betriebsmodus wird in
der folgend beschriebenen Art und Weise festgelegt. Es
wird ein Druckvorgang für eine große Blattzahl
durchgeführt, während das Steuersystem die Temperatur der
Druckwalze 2 von dem Zustand an mißt, zu dem die
Druckwalze 2 kalt ist, und die Anzahl der bedruckten
Blätter zählt, bis die Fixiervorrichtung die Grenz
temperatur für die Druckwalze eingenommen hat, d. h., eine
Temperatur, zu der der Betriebsmodus zu wechseln ist,
nämlich die Übergangstemperatur TPD. Für eine gewöhnlich
eingesetzte Fixiervorrichtung ist es ausreichend, die
vorbestimmte Blattzahl in einem Bereich von in etwa 2 Blätter
bis 10 Blätter festzulegen.
7.2.2. Korrektur des Temperaturabfalls auf der Druckwalze zur
Zeit der Durchführung des Aufzeichnungsmediums
Es wird nun ein Verfahren zur Korrektur eines
Temperaturabfalls beschrieben, der auf der Druckwalze als
Folge der Durchführung eines Aufzeichnungsmediums 5 in
einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
auftritt.
Die aufgrund der Durchführung des Aufzeichnungsmediums
auf der Druckwalze 2 auftretende Temperaturschwankung
kann vorausgesagt werden, weil der Zeitpunkt, zu dem die
Temperaturschwankungen auftreten, reguliert wird durch
die Betriebssequenz des Bilderzeugungsgeräts. Sobald das
Verhalten des Temperaturabfalls ermittelt worden ist, ist
es effektiv, eine derartige Steuersequenz durchzuführen,
die eine Änderung in der Zieltemperatur der Heizwalze 1
bewirkt, um den Temperaturabfall zu kompensieren. Die
Fig. 30 stellt einen Graphen dar, der die gemessenen
Ergebnisse der Schwankungen in der Temperatur der
Druckwalze zur Zeit der Durchführung des
Aufzeichnungsmediums durch eine Fixiervorrichtung mit dem
oben beschriebenen Aufbau darstellt. Der Temperaturabfall
auf der Druckwalze nimmt stetig gemäß der Durchführung
des Aufzeichnungsmediums durch die Fixiervorrichtung zu,
was in Fig. 30 gezeigt ist. Obwohl beobachtet wurde, daß
die qualitative Form derartiger Temperaturschwankungen in
Abhängigkeit von Faktoren wie der Verschiedenartigkeit
des Aufzeichnungsmediums beinahe konstant ist, ist aber
die Größe der Temperaturschwankungen nicht konstant.
Es folgt eine Beschreibung des Korrekturverfahrens.
Zuerst wird der Abfall gemessen, der in der Temperatur
der Druckwalze 2 auftritt, wenn die Fixiervorrichtung das
Aufzeichnungsmedium 5 mit der größten Wärmekapazität und
das Aufzeichnungsmedium 5 mit der geringsten
Wärmekapazität unter den für das erfindungsgemäße
Bilderzeugungsgerät verwendbaren Aufzeichnungsmedien 5
fixiert. In der Zwischenzeit ist es möglich, die
Quantität des Temperaturanstiegs zu ermitteln, der für
die Heizwalze 1 zur Kompensation der Menge des
Temperaturabfalls der Druckwalze 2 auf der Grundlage der
Neigung der die untere Leistungsgrenze anzeigenden Linie
des günstigen Fixierbereichs von Fig. 27 benötigt wird.
Daher wird der Temperaturabfall der Druckwalze 2 mit dem
oben beschriebenen Verfahren gemessen und in eine Menge
für einen Temperaturanstieg für die Heizwalze 1
umgewandelt, wobei die Zielsteuertemperatur T* demgemäß
zu ändern ist. Tatsächlich ist es aber nicht notwendig,
eine strikte Steuerung wie die ständige Änderung der
Zieltemperatur T* der Heizwalze 1 in Abhängigkeit von
einem Abfall der Temperatur der Druckwalze 2
durchzuführen. Es reicht nämlich aus, die Zieltemperatur
T* in mehreren Stufen gemäß den Graden des
Temperaturabfalls der Druckwalze 2 zu ändern. In diesem
Ausführungsbeispiel wird die Temperatur der Heizwalze 1
von dem Zeitpunkt an, zu dem ein Drittel des
Aufzeichnungspapiers vollständig durchgeführt worden ist,
um ΔT = 3°C angehoben, was in Fig. 30 gezeigt ist.
Gewöhnlich ist es ausreichend, die Temperatur um etwa ΔT
= 5°C ausgehend von ΔT = 1°C anzuheben.
Auf der Grundlage des oben beschriebenen, sequentiellen
Temperatursteuerverfahrens wird die
Temperatursteuersequenz in der in dem Flußdiagramm von
Fig. 31 gezeigten Art gebildet. Wenn die Bilddaten zuerst
dem Bilderzeugungsgerät von außen zugeführt werden, wird
die von dem Temperatursensor 4 zu dieser Zeit erfaßte
Temperatur TS mit der Diskriminierungstemperatur TD
verglichen, und es wird festgelegt, welcher der beiden
Modi, der Hochtemperaturmodus oder der
Tieftemperaturmodus, anzuwenden ist. In einer für den
ausgewählten Betriebsmodus geeigneten Art wird die
Zielsteuertemperatur entweder auf TH oder auf TL gesetzt,
und es wird mit der Energiezuführung zur Halogenlampen-
Heizeinrichtung 3 begonnen, wodurch die Fixiervorrichtung
in den Aufwärmstatus versetzt wird. Wenn die von
Temperatursensor 4 erfaßte Temperatur TS die
Zielsteuertemperatur T* erreicht hat, beginnt die
Fixiervorrichtung beide Walzen zu bewegen, und nach einer
vorbestimmten Zeitspanne durchläuft ein
Aufzeichnungsmedium 5 die Fixiervorrichtung. Wenn die
vordere Hälfte (1/3) des Aufzeichnungsmediums die
Fixiervorrichtung durchlaufen hat, wird die
Zielsteuertemperatur um ΔTC (3°C in diesem
Ausführungsbeispiel) angehoben, wobei die anfängliche
Zielsteuertemperatur wieder angenommen wird, wenn die
Durchführung des Aufzeichnungsmediums vollendet ist.
Falls die Operation anfänglich mit einem Hochtem
peraturmodus durchgeführt wird, wird die
Fixiervorrichtung in eine Tieftemperaturmodus versetzt,
nachdem eine vorbestimmte Anzahl Blätter gedruckt worden
ist, und die Durchführung des Aufzeichnungsmediums 5 wird
begonnen, wenn die Zielsteuertemperatur den Wert für den
Betrieb der Fixiervorrichtung im Tieftemperaturmodus
angenommen hat.
Falls es gewünscht ist, eine Korrektur mit einem größeren
Genauigkeitsgrad durchzuführen, ist es möglich,
Informationen wie die Papierart einzugeben und die
Fixiervorrichtung so zu betreiben, daß eine für diese
Information geeignete Korrektur möglich ist. Falls zum
Beispiel ein dickes Papierblatt zu fixieren ist, wird es
sinnvoll sein, einen größeren Wert für den
Temperaturanstieg ΔTC für die Zielsteuertemperatur
festzusetzen als den Wert für den Schwankungsbereich von
gewöhnlichem Aufzeichnungspapier.
7.3. Beispiel für ein Experiment
[Experiment 7]
Nun folgt die Beschreibung eines Beispiels, in dem ein
Experiment mit dem oben beschriebenen
Temperatursteuerverfahren durchgeführt wird.
Mit einer Fixiervorrichtung mit den oben angegebenen
Spezifikationen und einer Betriebssequenz gemäß Fig. 31
werden Fixieroperationen nach der Beendigung der
Aufwärmung bezüglich des Falles, in dem die Druckwalze 2
kalt war und des Falles, in dem die Druckwalze 2 einen
Temperaturanstieg bis auf eine ausreichend hohe Stufe
erfahren hat, durchgeführt. Als Ergebnis dieses
Experiments wurde herausgefunden, daß ein ausreichender
Fixierungszustand mit einem Fixierprozeß erhalten werden
konnte, der 15 Sekunden nach dem Rotationsbeginn der
beiden Walzen begann, und zwar in dem Fall, in dem die
Druckwalze 2 kalt war. Auch in dem Fall, in dem die
Druckwalze 2 einen Temperaturanstieg auf ein ausreichend
hohes Niveau erfahren hatte, traten keine Anzeichen für
übermäßige Erhitzung, wie Faltenbildung auf dem Papier,
auf und kein Hochtemperaturversatz trat jemals in einem
Fixierungsprozeß auf, der 15 Sekunden nach
Rotationsbeginn beider Walzen in ähnlicher Weise begann.
Wie im oben beschriebenen Versuchsbeispiel 7 führt das
hier beschriebene Beispiel keinerlei Kompensation für
einen Abfall der Temperatur der Druckwalze 2 aus, der aus
der Durchführung eines Aufzeichnungsmediums 5 resultiert.
Das im folgenden beschriebene Experiment 8 ist ein
Beispiel, welches eine Kombination aus einem Verfahren
zur Steuerung mittels Diskriminierung der Temperatur der
Druckwalze 2 und einen Übergang zwischen einem
Hochtemperaturmodus und einem Tieftemperaturmodus und aus
einem Verfahren zur Kompensation des Temperaturabfalls
der Druckwalze 2 als Folge der Durchführung des
Aufzeichnungsmediums 5 besteht.
Tabelle 9
Die Spezifikationen für die in diesem Experiment ver
wendete Fixiervorrichtung lauten wie folgt.
Mit einer gemäß den Spezifikationen der Tabelle 9
hergestellten Fixiervorrichtung und der Betriebssequenz
von Fig. 31 werden Fixierungsvorgänge nach der Beendigung
der Aufwärmung wie im Experiment 7 bezüglich eines
Falles, in dem die Druckwalze 2 kalt war, und eines
Falles, in dem die Druckwalze 2 einen Temperaturanstieg
auf eine ausreichend hohe Stufe erfahren hat,
durchgeführt. Als Resultat dieses Experiments wurde
herausgefunden, daß ein ausreichend günstiger
Fixierungszustand mit einem Fixierungsprozeß erreicht
werden konnte, der 15 Sekunden nach dem Beginn der
Rotation beider Walzen in dem Fall begann, in dem die
Druckwalze 2 kalt war. In dem Fall, in dem die Druckwalze
2 einen Temperaturanstieg auf ein ausreichend hohes
Niveau erfahren hat, wurden keinerlei Anzeichen
exzessiver Erhitzung, wie Faltenbildung auf dem Papier,
ermittelt, und kein hoher Temperaturversatz wurde jemals
bei einem Fixierungsprozeß erreicht, der 15 Sekunden nach
dem Rotationsbeginn beider Walzen begann. Diese
Fixiervorrichtung führte einen extrem günstigen
Fixierungsprozeß mit fast keiner Änderung des
Fixierungszustands in der ersten Hälfte und in der
zweiten Hälfte des Aufzeichnungsmediums 5 durch.
Des weiteren wurde die Modus-Diskriminierungstemperatur
TD in diesem Ausführungsbeispiel auf 40° gesetzt, welches
die gleiche Temperatur wie die Ausgleichstemperatur TI
ist, es konnte aber ein ähnlich günstiger
Fixierungszustand erreicht werden, selbst wenn die Modus-
Diskriminierungstemperatur TD auf eine geringere als die
Identifizierungstemperatur festgesetzt wurde, zum
Beispiel 35°C, während die Übergangstemperatur TPD auf in
etwa 77°C oder die unbelastete Rotationszeit tE auf etwa
18 Sekunden festgesetzt wurden.
7.4. Andere Beispiele der Temperaturdiskriminierung der
Druckwalze
Es wird ein anderes Ausführungsbeispiel eines
Temperatursequenzsteuerverfahrens nach der Erfindung
unter Bezugnahme auf die Fig. 32 und 33 beschrieben. In
diesem Ausführungsbeispiel wird eine Schätzung der
Temperatur der Druckwalze 2 auf Grundlage des
Temperaturentzugs von Heizwalze 1 durchgeführt, während
die Heizwalze 1 und die Druckwalze 2 zusammen rotieren.
Ein Flußdiagramm für dieses Ausführungsbeispiel ist in
Fig. 32 dargestellt, während die Art und Weise, wie die
Temperatur zu dieser Zeit schwankt, in Fig. 33
wiedergegeben ist.
Wenn die Bilddaten eingegeben sind, wird der Heizwalze 1
elektrische Energie zugeführt, und die Aufwärmung wird
durchgeführt. Wenn die Temperatur der Heizwalze 1 eine
vorbestimmte Zieltemperatur T* angenommen hat, beginnen
die Heizwalze 1 und die Druckwalze 2 mit ihren Drehungen.
Die anfängliche Zieltemperatur T* kann entweder im
Tieftemperaturmodus TL oder im Hochtemperaturmodus TH
vorliegen. Im allgemeinen jedoch benötigt die Heizwalze 1
eine kürzere Zeitspanne, wenn sie vom
Tieftemperaturzustand zu einem Hochtemperaturzustand
erhitzt wird, im Gegensatz zu derjenigen Zeitspanne,
welche die Heizwalze 1 benötigt, wenn sie von einem
Hochtemperaturzustand in einen Tieftemperaturzustand
abgekühlt wird. Um die Moduswechselzeit maximal zu
reduzieren, wird es besser sein, die anfängliche
Zieltemperatur T* in den Tieftemperaturmodus TL zu
setzen. Unmittelbar nachdem die Heizwalze 1 die
Zieltemperatur T* erreicht hat, befindet sich die
Temperatur der Heizwalze 1 im Überschieß-Zustand, und es
wird keine elektrische Energie der Halogenlampen-
Heizeinrichtung 3 zugeführt. Deshalb schlägt sich die
Wärmemenge, die der Heizwalze 1 von der Druckwalze 2
entzogen wurde, auf die Temperaturschwankung der
Heizwalze 1 nieder. Da der Überschieß-Zustand für einige
Zeit gegeben ist, sinkt die Temperatur der Heizwalze 1 in
der Zwischenzeit in die Nähe der Zieltemperatur T* ab,
und es wird erneut elektrische Energie zugeführt. In
diesem Ausführungsbeispiel wird ein Übergang zwischen dem
Hochtemperaturmodus T* = TH und dem Tieftemperaturmodus
T* = TL in Abhängigkeit von der Art, wie die Temperatur
der Heizwalze 1 absinkt, durchgeführt, bis sie diese
erreicht hat, nachdem die Temperatur der Heizwalze 1
einmal eine Spitze erreicht.
Als verfügbare Verfahren zur Diskriminierung der Art des
Temperaturabfalls der Heizwalze 1 sind Verfahren wie 1.
ein Verfahren zur Diskriminierung des Temperaturabfalls
auf der Grundlage der Zeit von dem Zeitpunkt, zu dem die
Temperatur der Heizwalze 1 eine Spitze einnimmt bis zu
dem Zeitpunkt, zu dem die elektrische Energie zugeführt
wird, 2. ein Verfahren zur Diskriminierung des
Temperaturabfalls auf der Grundlage der
durchschnittlichen Änderungsrate der Temperatur von dem
Zeitpunkt, zu dem die Temperatur der Heizwalze 1 eine
Spitze einnimmt, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die
elektrische Energie zugeführt wird, und 3. ein Verfahren
zur Diskriminierung des Temperaturabfalls auf der
Grundlage der Änderungsrate der Temperatur unmittelbar
vor dem Zeitpunkt, an dem die elektrische Energie
zugeführt wird, geeignet. In diesem Ausführungsbeispiel
wird das dritte Verfahren angewandt. Es sei die Zeit t3
gezählt, die die Zeitperiode von dem Zeitpunkt, zu dem
die Temperatur der Heizwalze 1 eine Temperatur T*2
annimmt, welche geringfügig höher als die Zieltemperatur
T* ist, und dann die Zieltemperatur T* annimmt, und es
wird der Betriebsmodus auf der Grundlage der relativen
Größen der Zeit t3 und der Diskriminierungszeit tD
festgelegt. Falls die Zeit t3 kleiner als die
Diskriminierungszeit tD ist, wird angenommen, daß der
Heizwalze 1 eine große Wärmemenge entzogen wird, so daß
die Temperatur der Druckwalze 2 niedrig sein sollte, und
daraufhin wird die Fixiervorrichtung in den
Hochtemperaturmodus T* = TH versetzt. Falls die Zeit t3
größer als die Diskriminierungszeit tD ist, wird die
Fixierungsvorrichtung in den Tieftemperaturmodus T* = TL
versetzt.
Die Fig. 34 ist ein Graph zur Darstellung der Beziehung
zwischen der benötigten Zeit t3 von T*2 bis T* und der
Temperatur der Druckwalze 2 zu dieser Zeit. Es ist
möglich, eine Diskriminierungszeit tD mit Bezug auf den
in Fig. 34 gezeigten Graphen auszuwählen. Das heißt, daß
Übergangstemperatur TPD derart festgelegt werden kann,
daß der Betriebsbereich immer innerhalb des in Fig. 27
gezeigten günstigen Fixierbereichs beinhaltet ist, und es
kann die entsprechende, benötigte Zeit t3 und die
Diskriminierungszeit tD festgesetzt werden mit Bezug auf
die in Fig. 34 gezeigte Kurve. Dadurch ist es möglich
geworden, den Temperaturschwankungsbereich für die
Druckwalze 2 einzugrenzen und eine für den
Temperaturschwankungsbereich geeignete
Fixierungstemperatur auf die gleiche Weise festzusetzen
wie bei dem Ausführungsbeispiel, in dem der
Hochtemperaturmodus und der Tieftemperaturmodus unter
Verwendung der oben genannten Diskriminierungstemperatur
TD gewechselt wurden. In diesem Ausführungsbeispiel kann
für jedes zu druckende Papier ein Betriebsmodus
diskriminiert werden, so daß es möglich ist, eine
genauere Diskriminierung des Modus in dieser
Ausführungsform durchzuführen, als in den oben
beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Die Diskriminierung zwischen dem Hochtemperaturmodus und
dem Tieftemperaturmodus wird in diesem
Ausführungsbeispiel auf der Grundlage der
Temperaturschwankungen der Heizwalze 1 durchgeführt,
wobei die elektrische Energieversorgung der
Halogenlampen-Heizeinrichtung 3 auf 0 W gesetzt ist. Das
gleiche Modusdiskriminierungs-Verfahren wie oben
beschrieben kann durchgeführt werden, um den gleichen
Effekt in einem Zustand zu erzeugen, in dem eine gewisse
elektrische Energiemenge zu dem Zweck zugeführt wird, ein
Unterschießen zu verhindern, welches nach dem
Überschießen auf der Heizwalze 1 auftreten kann.
Es wird nun eine weitere Ausführungsform des
erfindungsgemäßen sequentiellen Temperatursteuer
verfahrens unter Bezugnahme auf das in Fig. 34 gezeigte
Flußdiagramm beschrieben. Auf die gleiche Weise wie in
dem vorstehenden Ausführungsbeispiel, schätzt dieses
Ausführungsbeispiel die Temperatur der Druckwalze 2 auf
der Grundlage der Art, wie der Heizwalze 1 Wärme entzogen
wird, ab, während die Heizwalze 1 und die Druckwalze 2 in
Rotation versetzt werden, und es wird die geschätzte
Temperatur durch einen Vergleich zwischen der zugeführten
elektrischen Energiemenge P und der diskriminierenden
elektrischen Energiemenge PD festgestellt, wenn der
Temperatursteuerprozeß durchgeführt wird.
Die Betriebssequenz ist derart, daß die elektrische
Energie zuerst der Heizwalze 1 zugeführt wird, wenn die
Bildinformation eingegeben wird, und daß eine Aufwärmung
durchgeführt wird. Nachdem die Temperatur der Heizwalze 1
die Zieltemperatur T* erreicht hat, werden die Heizwalze
1 und die Druckwalze 2 in Rotation versetzt. Nachdem der
Überschieß-Zustand bezüglich der Temperatur der Heizwalze
1 wieder in den Normalzustand versetzt worden ist, wird
die Heizwalze 1 stabil gesteuert, um die
Zielsteuertemperatur einzuhalten. Zu dieser Zeit wird die
kommerzielle Wechselstromenergie nicht in der Wellenform
insgesamt der Halogenlampen-Heizeinrichtung 3 zugeführt,
sondern wird mit reduzierter Nutzleistung für die Anzahl
von Wellen mit einer derartigen Temperatursteuertechnik
wie Proportionalsteuerung zugeführt. Die Temperatur der
Druckwalze 2 kann dann festgelegt werden auf der
Grundlage der elektrischen Energiemenge P, die zu dieser
Zeit zugeführt wird. Falls die zugeführte elektrische
Energiemenge P größer als die diskriminierende
elektrische Energiemenge PD ist, wird der Heizwalze 1
eine große Wärmemenge entzogen, so daß die Temperatur der
Druckwalze als niedrig angenommen wird, und es wird der
Betrieb der Fixiervorrichtung in den Hochtemperaturmodus
T* = TH versetzt. Falls die zugeführte elektrische
Energiemenge P kleiner als die diskriminierende
elektrische Energiemenge PD ist, wird der Betrieb der
Fixiervorrichtung in den Tieftemperaturmodus T* = TL
versetzt.
Die Fig. 36 ist ein Graph, der gemessene Werte darstellt,
die das Verhältnis zwischen der Menge der zugeführten
elektrischen Energie und der Temperatur der Druckwalze 2
zeigen. Es ist möglich, eine diskriminierende elektrische
Energiemenge PD unter Bezugnahme des in Fig. 36 gezeigten
Graphen auszuwählen, und insbesondere ist eine
Übergangstemperatur TPD derart festzulegen, daß der
Fixierbereich immer im in Fig. 27 dargestellten günstigen
Fixierbereich enthalten ist, und die entsprechende Menge
der zugeführten elektrischen Energie kann festgesetzt
werden als diskriminierende elektrische Energiemenge PD
auf der Grundlage der in Fig. 36 gezeigten Kurve. Wenn
der Aufbau der Fixiervorrichtung auf diese Art festgelegt
ist, ist es möglich, die Temperatur der Druckwalze 2 auf
der Grundlage der Menge der zugeführten elektrischen
Energie im Steuerzustand zu schätzen und auch die
Zielsteuertemperatur der Heizwalze 1 gemäß der
geschätzten Temperatur der Druckwalze 2 zu steuern. Da
das in diesem Ausführungsbeispiel beschriebene Verfahren
die Zielsteuertemperatur der Heizwalze 1 verglichen mit
dem früher beschriebenen Ausführungsbeispiel viel genauer
steuern kann, ist die in dieser Ausführungsform
beschriebene Methode bzw. das Verfahren effektiver, wenn
es bei einer Fixiervorrichtung angewandt wird, die einen
engeren günstigen Fixierbereich aufweist.
7.5. Andere Beispiele der Temperaturabfall-Korrektur auf der
Druckwalze zur Zeit der Durchführung des
Aufzeichnungsmediums
Im folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen sequentiellen Temperatursteuer
verfahrens unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig.
37 beschrieben.
Dieses Ausführungsbeispiel ist ein anderes Beispiel eines
Steuerverfahrens, welches einen in der Temperatur der
Druckwalze 2 aufgrund der Durchführung des
Aufzeichnungsmediums 5 durch die Fixiervorrichtung
auftretenden Temperaturabfalls kompensiert. Das Verfahren
zur Diskriminierung der Temperatur der Druckwalze der
ersten Hälfte des Flußdiagramms von Fig. 37 ist gleich
mit dem im vorstehenden Ausführungsbeispiel beschriebenen
Verfahren (d. h., das Verfahren, das die
Diskriminierungstemperatur TD verwendet). Wenn die
Durchführung des Aufzeichnungsmediums in der ersten
Hälfte des Flußdiagramms beendet worden ist, macht das
Temperaturdiskriminierungsverfahren dieser
Ausführungsform eine Korrektur durch Entwicklung des
Endsteuerausgangs durch Addition eines gewissen Werts der
elektrischen Energie, der durch Berechnung als
Steuerausgang durch einen Rückführungs-Steueralgorithmus
in der zweiten Hälfte der Durchführung des
Aufzeichnungsmediums ermittelt wurde, wobei die
Zielsteuertemperatur T* auf einem konstanten Niveau
verbleibt während der Durchführung des
Aufzeichnungsmediums durch die Fixiervorrichtung im
Gegensatz zu dem Temperaturdiskriminierungsverfahren des
vorstehenden Ausführungsbeispiels, mit Änderung der
Zielsteuertemperatur, wenn die Durchführung der ersten
Hälfte des Aufzeichnungsmediums beendet ist. Bei der
Korrektur in dieser Ausführungsform wird die hinzugefügte
elektrische Energie einen Wert annehmen, der proportional
zur Durchführungsgeschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums
ist. Eine adäquate Menge der hinzuzufügenden elektrischen
Energie ist SONDZEICHEN 68\f "Symbol"
PC von etwa 0,3 <
SONDZEICHEN 68\f \f "Symbol"
PC/v < 1,5, wobei die
Durchführungsgeschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums mit
"v" (mm/sec) ausgedrückt wird.
In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß das
Temperatursteuerverfahren gemäß der Erfindung nicht auf
die Fixiervorrichtung im Heizwalzenprozeß begrenzt ist,
welche gemäß den vorstehenden Ausführungsbeispielen eine
Halogenlampe als Heizung verwendet. Zusätzlich zu diesem
Prozeß kann das erfindungsgemäße
Temperatursteuerverfahren wünschenswerterweise,
beispielsweise bei einem Widerstand, der als Heizung
durch Stromfluß Wärme erzeugt, und auch auf eine Xenon-
Lampe oder ähnliches, angewandt werden. Die Erfindung
wird des weiteren auch dann effektiv sein, wenn sie in
einer anderen Fixiervorrichtung des Kontakttyps bei einem
Bandfixierungsprozeß und ähnlichem angewandt wird. Diese
Erfindung ist bevorzugt für eine Fixiervorrichtung,
welche eine Heizeinrichtung verwendet, die entweder eine
geringe Wärmekapazität oder eine große elektrische
Energiequantität aufweist, geeignet.
Des weiteren kann die Erfindung als Bilderzeugungsgerät
mit einer Fixiervorrichtung angewandt werden bei einer
Kopiermaschine, einer Faksimilemaschine oder ähnlichem
zusätzlich zu einem Drucker, wie in diesem
Ausführungsbeispiel.