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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Bilderzeugung und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Bilderzeugung, die eine Bildfixierung wirkungsvoll ausführen können.
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Erläuterung des Hintergrunds
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Herkömmlich ist
ein Fixiermechanismus, der für
eine Vorrichtung zur elektrophotographischen Bilderzeugung verwendet
wird, mit einer Heizeinrichtung versehen. Die Heizeinrichtung wird
im Allgemeinen von einer kommerziellen AC-Energiequelle (Wechselstrom-Energiequelle)
und außerdem
von einer Hilfsenergiequelle, bei der eine aufladbare Energiequelle,
wie etwa ein elektrischer Doppelschichtkondensator, verwendet wird,
versorgt. Dadurch wird versucht, ein schnelles Hochlaufen der Heizeinrichtung
zu bewirken sowie eine Energiesparwirkung zu erreichen.
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Eine
derartige Bilderzeugungsvorrichtung, die einen Kondensator mit einer
verhältnismäßig großen Kapazität als eine
Hilfsenergiequelle verwendet, kann schnell einen verhältnismäßig großen Strom
an den Fixiermechanismus liefern, damit eine Verschlechterung bei
der Bildfixierung verhindert werden kann, wenn eine Energiezufuhr
anhand der kommerziellen AC-Energiequelle an den Fixiermechanismus unzureichend
ist. Nach dem Entladen der elektrischen Energie an den Fixiermechanismus
muss jedoch eine verhältnismäßig große Menge
elektrischer Energie von der kommerziellen AC-Energiequelle in den
Kondensator geladen werden, und deswegen wird es für die Bilderzeugungsvorrichtung
unmöglich, gleichzeitig
eine Bilderzeugung auszuführen.
Daher wird eine Ausschaltzeit der Bilderzeugungsvorrichtung erzeugt
und demzufolge ist die Benutzerfreundlichkeit verschlechtert.
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Das
Patent
JP-2003-257
590 A offenbart eine Heizvorrichtung. Ein Hauptheizelement,
das Wärme
durch die Energie erzeugt, die von einer Hauptenergiequellenvorrichtung
zugeführt
wird, und ein Hilfsheizelement, das Wärme durch die Energie erzeugt,
die von einer Hilfsenergiequellenvorrichtung zugeführt wird,
die einen Kondensator mit großer
Kapazität
enthält,
sind in einem Heizabschnitt angeordnet, und eine Energie mit der
zulässigen
maximalen Kapazität
der Hauptenergiequellenvorrichtung wird dem Hauptheizelement zugeführt, indem
die Ladung des Kondensators der Hilfsenergiequellenvorrichtung unterbrochen
wird, während
die Energie von der Hauptenergiequellenvorrichtung dem Hauptheizelement
zugeführt
wird. Gleichzeitig wird durch Liefern von Energie von der Hilfsenergiequellenvorrichtung an
das Hilfsheizelement eine größere Energiemenge im
Vergleich zu der nur von der Hauptenergiequellenvorrichtung zugeführten Energiemenge
dem Heizabschnitt zugeführt.
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Das
Patent
JP-2003 149
993 A offenbart eine Fixiervorrichtung und ein Steuerverfahren.
Die Fixiervorrichtung einer elektrophotographischen Erzeugungsvorrichtung
ist mit einem Fixierabschnitt, der Toner auf einem Formular fixiert,
einem Energiezuführabschnitt,
der dem Fixierabschnitt elektrische Energie zuführt, einem Temperaturerfassungsabschnitt,
der die Temperatur des Fixierabschnitts erfasst, und einem Tastverhältnissteuerabschnitt,
der die durch den Temperaturerfassungsabschnitt gemessene Temperatur
mit einer vorgegebenen Fixiertemperatur vergleicht, um das Tastverhältnis der
von dem Energiezuführabschnitt
dem Fixierabschnitt zugeführten
elektrischen Energie zu steuern, ausgestattet und ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Tastverhältnissteuerabschnitt
das Tastverhältnis
der elektrischen Energie ändert,
wenn die erste Steuertemperatur, die niedriger als die Fixiertemperatur
ist, erreicht wird, während
die elektrische Energie an den Fixierabschnitt bis zu der vorgegebenen
Fixiertemperatur zugeführt
wird.
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Das
Patent
JP-2002 280
146 A offenbart die Verwendung einer Hilfsheizvorrichtung.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfindung ist durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche definiert.
Die abhängigen Ansprüche sind
auf vorteilhafte Ausführungsformen gerichtet.
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Vorteile der Erfindung
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Es
wird vorteilhaft eine Bilderzeugungsvorrichtung beschrieben, die
ein Tonerbild auf einem Aufzeichnungsblatt wirkungsvoll fixieren
kann. In einem Beispiel enthält
eine neuartige Bilderzeugungsvorrichtung einen Bilderzeugungsmechanismus
und einen Bilderfixiermechanismus. Der Bilderzeugungsmechanismus
ist konfiguriert, um ein Tonerbild auf einem Aufzeichnungsblatt
zu bilden. Der Bilderfixiermechanismus enthält ein Fixierorgan, einen Kondensator,
eine Ladeeinrichtung, eine erste Heizeinrichtung, eine zweite Heizeinrichtung,
einen Sensor und eine Steuereinheit. Das Fixierorgan ist konfiguriert, um
das Tonerbild auf dem Aufzeichnungsblatt mit Wärme und Druck zu fixieren.
Die Ladeeinrichtung ist konfiguriert, um den Kondensator mit einer
ersten elektrischen Energie unter Verwendung einer Energiequelle
zu laden. Die erste Heizeinrichtung ist konfiguriert, um die erste
elektrische Energie von dem Kondensator zu empfangen und das Fixierorgan
zu heizen. Die zweite Heizeinrichtung ist konfiguriert, um eine
zweite elektrische Energie von der Energiequelle zu empfangen, um
das Fixierorgan zu heizen. Der Sensor ist konfiguriert, um eine
Temperatur des Fixierorgans zu detektieren. Die Steuereinheit ist konfiguriert,
um eine Menge der zweiten elektrischen Energie zu steuern, um einen
Heizwert der zweiten Heizeinrichtung zu steuern. Die Steuereinheit
stellt fest, ob die Temperatur des Fixierorgans erhöht werden
muss, anhand einer Veränderung
der Temperatur des Fixierorgans, die durch den Sensor detektiert wird.
Die Steuereinheit beginnt die Zuführung der ersten elektrischen
Energie an die erste Heizeinrichtung, wenn die Menge der zweiten
elektrischen Energie, die der zweiten Heizeinrichtung zugeführt wird, einen
größten Wert
besitzt, und wenn festgestellt wird, dass die Temperatur des Fixierorgans
erhöht werden
muss. Der Ausdruck "größter Wert" bedeutet insbesondere,
dass die Menge der elektrischen Energie einen vorgegebenen Wert
besitzt. Dieser vorgegebene Wert ist insbesondere der größte Wert
der Werte, die durch die Steuereinheit in einer vorgegebenen Steuerungsart
zum Steuern der zweiten Heizeinrichtung verwendet werden. Es gibt
vorzugsweise wenigstens zwei Werte, die durch die Steuereinheit
in der vorgegebenen Steuerungsart verwendet werden. Wenn die Temperatur
des Fixierorgans erhöht
werden muss, erhöht
die Steuereinheit vorzugsweise den Wert, wenn der Wert nicht der
größte Wert
ist. Die erste Heizeinrichtung wird durch die Steuereinheit gemäß der ersten
elektrischen Energie nicht geheizt, wenn der Wert kleiner als der
größte Wert
ist, das Heizen der ersten Heizeinrichtung wird jedoch nur dann
zugelassen, wenn der Wert der größte Wert ist.
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Die
Energiequelle kann vorzugsweise eine kommerzielle Energiequelle
sein.
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Die
erste Heizeinrichtung kann vorzugsweise wenigstens ein Heizelement
enthalten.
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Die
zweite Heizeinrichtung kann vorzugsweise wenigstens ein Heizelement
enthalten.
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Die
Steuereinheit kann vorzugsweise konfiguriert sein, um zu bestimmen,
dass die Temperatur des Fixierorgans erhöht werden muss, wenn der Sensor
detektiert hat, dass die Temperatur des Fixierorgans gesunken ist.
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Die
Steuereinheit kann vorzugsweise konfiguriert sein, um während einer
Zeit, in der die zweite elektrische Energie der zweiten Heizeinrichtung
zugeführt
wird, der ersten Heizeinrichtung die erste elektrische Energie von
dem Kondensator zuzuführen.
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Die
Steuereinheit kann vorzugsweise konfiguriert sein, um unabhängig davon,
ob die zweite elektrische Energie der zweiten Heizeinrichtung zugeführt wird,
der ersten Heizeinrichtung die erste elektrische Energie von dem
Kondensator zuzuführen.
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Die
Steuereinheit kann vorzugsweise konfiguriert sein, um ein Einschalt-Tastverhältnis in
einem Einschalt- und Ausschalt-Tastverhältniszyklus der zweiten elektrischen
Energie zu ändern,
um die Menge der zweiten elektrischen Energie, die der zweiten Heizeinrichtung
zugeführt
wird, zu steuern und festzustellen, dass die Menge der zweiten elektrischen Energie,
die der zweiten Heizeinrichtung zugeführt wird, einen größten Wert
besitzt, wenn das Einschalt-Tastverhältnis in dem Einschalt- und
Ausschalt-Tastverhältniszyklus
der zweiten elektrischen Energie auf eine zulässige längste Zeitdauer geändert wird.
Der Ausdruck "längste Zeitdauer" bedeutet insbesondere
eine vorgegebene Zeitdauer, die die längste Zeitdauer der Zeitdauern
ist, die von der Steuereinheit zum Steuern der zweiten Heizeinrichtung
in einer vorgegebenen Steuerungsart verwendet werden. Es gibt vorzugsweise
wenigstens zwei Zeitdauern, die von der Steuereinheit in der vorgegebenen
Steuerungsart verwendet werden.
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Der
Einschalt- und Ausschalt-Tastverhältniszyklus der zweiten elektrischen
Energie, die der zweiten Heizeinrichtung zugeführt wird, kann größer sein als
ein Einschalt- und
Ausschalt-Tastverhältniszyklus der
ersten elektrischen Energie, die der ersten Heizeinrichtung zugeführt wird.
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Es
wird ferner vorteilhaft ein Bilderzeugungsverfahren beschrieben,
das ein Tonerbild auf einem Aufzeichnungsblatt wirkungsvoll fixieren
kann. In einem Beispiel enthält
ein Bilderzeugungsverfahren die Schritte Vorsehen, Anordnen, Laden,
Zuführen, Erhitzen,
Detektieren, Steuern, Feststellen und Beginnen. Der Schritt des
Vorsehens sieht eine erste Heizeinrichtung vor. Der Schritt des
Anordnens ordnet eine zweite Heizeinrichtung an. Der Schritt des Ladens
lädt einen
Kondensator mit einer ersten elektrischen Energie unter Verwendung
einer Energiequelle. Der Schritt des Zuführens führt eine zweite elektrische
Energie von der Energiequelle der zweiten Heizeinrichtung zu. Der
Schritt des Erhitzens heizt ein Fixierorgan mit der zweiten elektrischen
Energie von der Energiequelle. Der Schritt des Detektierens detektiert
eine Temperatur des Fixierorgans. Der Schritt des Steuerns steuert
eine Menge der zweiten elektrischen Energie, um einen Heizwert der zweiten
Heizeinrichtung zum Heizen des Fixierorgans zu steuern. Der Schritt
des Feststellens stellt fest, ob die Temperatur des Fixierorgans
erhöht
werden muss, anhand einer Änderung
der Temperatur des Fixierorgans, die durch den Detektierschritt
detektiert wird. Der Schritt des Beginnens beginnt das Zuführen der
ersten elektrischen Energie an die erste Heizeinrichtung von dem
Kondensator, wenn die Menge der zweiten elektrischen Energie, die
der zweiten Heizeinrichtung zugeführt wird, einen größten Wert
besitzt und festgestellt wird, dass die Temperatur des Fixierorgans
erhöht
werden muss.
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Es
wird ferner vorteilhaft eine Heizeinrichtung beschrieben, die wirkungsvoll
heizen kann. In einem Beispiel enthält eine Heizeinrichtung einen
Kondensator, eine Ladeeinrichtung, eine erste Heizeinrichtung, eine
zweite Heizeinrichtung, einen Sensor und eine Steuereinheit. Die
Ladeeinrichtung ist konfiguriert, um den Kondensator mit einer ersten
elektrischen Energie unter Verwendung einer Energiequelle zu laden.
Die erste Heizeinrichtung ist konfiguriert, um die erste elektrische
Energie vom Kondensator zu empfangen und ein Fixierorgan zu heizen.
Die zweite Heizeinrichtung ist konfiguriert, um eine zweite elektrische
Energie von der Energiequelle zu empfangen, um das Fixierorgan zu
heizen. Der Sensor ist konfiguriert, um eine Temperatur des Fixierorgans
zu detektieren. Die Steuereinheit ist konfiguriert, um eine Menge
der zweiten elektrischen Energie zu steuern, um einen Heizwert der
zweiten Heizeinrichtung zu steuern. Die Steuereinheit bestimmt,
ob die Temperatur des Fixierorgans erhöht werden muss, anhand einer Änderung
der Temperatur des Fixierorgans, die durch den Sensor detektiert
wird. Die Steuereinheit beginnt das Zuführen der ersten elektrischen
Energie vom Kondensator an die erste Heizeinrichtung, wenn die Menge
der zweiten elektrischen Energie, die der zweiten Heizeinrichtung
zugeführt
wird, einen größten Wert
besitzt und wenn festgestellt wird, dass die Temperatur des Fixierorgans
erhöht
werden muss.
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Es
wird ferner vorteilhaft eine Bildfixiervorrichtung beschrieben,
die ein Tonerbild auf einem Aufzeichnungsblatt wirkungsvoll fixieren
kann. In einem Beispiel enthält
eine Bildfixiervorrichtung ein Fixierorgan, einen Kondensator, eine
Ladeeinrichtung, eine erste Heizeinrichtung, eine zweite Heizeinrichtung,
eine Sensor und eine Steuereinheit. Das Fixierorgan ist konfiguriert,
um ein Tonerbild auf einem Aufzeichnungsblatt mit Wärme und
Druck zu fixieren. Die Ladeeinrichtung ist konfiguriert, um den
Kondensator mit einer ersten elektrischen Energie unter Ver wendung
einer Energiequelle zu laden. Die erste Heizeinrichtung ist konfiguriert,
um die erste elektrische Energie vom Kondensator zu empfangen und
das Fixierorgan zu heizen. Die zweite Heizeinrichtung ist konfiguriert,
um eine zweite elektrische Energie von der Energiequelle zu empfangen,
um das Fixierorgan zu heizen. Der Sensor ist konfiguriert, um eine
Temperatur des Fixierorgans zu detektieren. Die Steuereinheit ist
konfiguriert, um eine Menge der zweiten elektrischen Energie zu
steuern, um einen Heizwert der zweiten Heizeinrichtung zu steuern.
Die Steuereinheit stellt fest, ob die Temperatur des Fixierorgans erhöht werden
muss, anhand einer Veränderung
der Temperatur des Fixierorgans, die durch den Sensor detektiert
wird. Die Steuereinheit beginnt das Zuführen der ersten elektrischen
Energie vom Kondensator an die erste Heizeinrichtung, wenn die Menge
der zweiten elektrischen Energie, die der zweiten Heizeinrichtung
zugeführt
wird, einen größten Wert
besitzt und festgestellt wird, dass die Temperatur des Fixierorgans
erhöht
werden muss.
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Es
wird ferner vorteilhaft ein Bildfixierverfahren beschrieben, das
ein Tonerbild auf einem Aufzeichnungsblatt wirkungsvoll fixieren
kann. In einem Beispiel enthält
ein Bildfixierverfahren die Schritte Vorsehen, Anordnen, Laden,
Zuführen,
Erhitzen, Detektieren, Steuern, Feststellen und Beginnen. Der Schritt
des Vorsehens sieht eine erste Heizeinrichtung vor. Der Schritt
des Anordnens ordnet eine zweite Heizeinrichtung an. Der Schritt
des Ladens lädt
einen Kondensator mit einer ersten elektrischen Energie unter Verwendung
einer Energiequelle. Der Schritt des Zuführens führt eine zweite elektrische Energie
von der Energiequelle der zweiten Heizeinrichtung zu. Der Schritt
des Erhitzens heizt ein Fixierorgan mit der zweiten elektrischen
Energie von der Energiequelle. Der Schritt des Detektierens detektiert eine
Temperatur des Fixierorgans. Der Schritt des Steuerns steuert eine
Menge der zweiten elektrischen Energie, um einen Heizwert der zweiten
Heizeinrichtung zum Heizen des Fixierorgans zu steuern. Der Schritt
des Detektierens stellt fest, ob die Temperatur des Fixierorgans
erhöht
werden muss, anhand einer Veränderung
der Temperatur des Fixierorgans, die durch den Schritt des Detektierens
bestimmt wird. Der Schritt des Beginnens beginnt das Zuführen der ersten
elektrischen Energie vom Kondensator an die erste Heizeinrichtung,
wenn die Menge der zweiten elektrischen Energie, die der zweiten
Heizeinrichtung zugeführt
wird, einen größten Wert
besitzt und festgestellt wird, dass die Temperatur des Fixierorgans erhöht werden
muss.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Ein
vollständigeres
Verständnis
der Offenbarung vieler ihrer zugehörigen Vorteile wird in einfacher
Weise erhalten, da sie durch Bezugnahme auf die folgende genaue Beschreibung
besser verstanden wird, wenn diese in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung
betrachtet wird; es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung, die eine Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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2A und 2B schematische
Darstellungen, die beispielhafte Strukturen eines Fixiermechanismus
veranschaulichen, der in der Bilderzeugungsvorrichtung von 1 verwendet
wird;
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3 eine
schematische Darstellung, die eine beispielhafte Struktur eines
Energiesteuersystems veranschaulicht, das in der Bilderzeugungsvorrichtung
von 1 verwendet wird;
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4 eine
schematische Darstellung, die eine beispielhafte Struktur einer
Ansteuerungsschaltung einer Wechselspannungs-Heizeinrichtung veranschaulicht,
die in der Bilderzeugungsvorrichtung von 1 verwendet
wird;
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5 eine
schematische Darstellung, die eine beispielhafte Struktur einer
Kondensator-Ladeeinrichtung veranschaulicht, die in der Bilderzeugungsvorrichtung
von 1 verwendet wird;
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6 eine
schematische Darstellung, die eine beispielhafte Struktur einer
Ansteuerungsschaltung einer Gleichspannungs-Heizeinrichtung veranschaulicht,
die in der Bilderzeugungsvorrichtung von 1 verwendet
wird;
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7 eine
schematische Darstellung, die eine beispielhafte Struktur einer
Energiesteuereinheit veranschaulicht, die in der Bilderzeugungsvorrichtung
von 1 verwendet wird;
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8 Ablaufpläne, die
miteinander verbunden sind, um Beziehungen zwischen einer Oberflächentemperatur
einer Fixierwalze, einer Einschalt-Tastverhältnislänge für eine Wechselspannungs-Heizeinrichtung
und einer Einschalt-Tastverhältnislänge für eine Gleichspannungs-Heizeinrichtung
zu erläutern;
und
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9 einen
Ablaufplan zum Erläutern
einer beispielhaften Prozedur einer Bildfixiersteuerung, die durch
die Energiesteuereinheit von 7 ausgeführt wird,
die in der Bilderzeugungsvorrichtung von 1 enthalten
ist.
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Genaue Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
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Beim
Beschreiben bevorzugter Ausführungsformen,
die in der Zeichnung veranschaulicht sind, wird zur Klarheit eine
bestimmte Terminologie verwendet. Die Offenbarung dieser Patentspezifikation
soll jedoch nicht auf die ausgewählte
Terminologie beschränkt
sein und es sollte klar sein, dass jedes spezifische Element alle
technischen Entsprechungen enthält,
die in ähnlicher
Weise funktionieren. In der Zeichnung, in der in sämtlichen
Ansichten gleiche Bezugszeichen identische oder entsprechende Teile bezeichnen,
ist insbesondere in 1 eine Bilderzeugungsvorrichtung 1 gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 zeigt
die Bilderzeugungsvorrichtung 1, die eine digitale Multifunktions-Kopiermaschine
ist, die nicht nur eine Kopierfunktion, sondern außerdem verschiedene
andere Funktionen einschließlich
einer Druckfunktion und einer Telefaxfunktion ausführen kann.
Die Bilderzeugungsvorrichtung 1 von 1 ist mit
einer Bedienungstafel 150 (siehe 3) versehen,
die eine Funktionswahltaste (nicht gezeigt) enthält, durch die die oben erwähnten Funktionen
Kopieren, Drucken und Telefax nacheinander eingeschaltet werden.
Durch eine derartige Tastenwahl wird die Bilderzeugungsvorrichtung 1 entsprechend
in die jeweilige Betriebsart Kopieren, Drucken und Telefax geschaltet.
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Wie
in 1 dargestellt ist, enthält die Bilderzeugungsvorrichtung 1 eine
automatische Dokumentzuführeinrichtung
(ADF) 101, eine Originaleingabeplatte 102, eine
Zuführwalze 103,
einen Zuführriemen 104,
eine Kontaktglasscheibe 105, eine Bildleseeinheit 106,
eine Originalauswurfwalze 107, ein Originalauswurffach 108 und
einen Originaleingabedetektor 109. Die Bilderzeugungsvorrichtung 1 enthält ferner
einen ersten, einen zweiten und einen dritten Blattaufnahmemechanismus 110–112,
und eine erste, eine zweite und eine dritte Blattkassette 113–115.
Die Bilderzeugungsvorrichtung 1 enthält ferner eine Einheit 116 zur
vertikalen Blattübergabe, eine
Entwicklungseinheit 119, einen Blatttransportriemen 120,
eine Bildfixiereinheit 121, eine Blattauswurfeinheit 122 und
ein Blattauswurffach 123. Die Bilderzeugungsvorrichtung 1 enthält ferner
eine Duplexdruck-Eingabeeinheit 124, eine Wendeeinheit 125, eine
Duplexdruck-Übertragungseinheit 126 und
eine Auswurfeinheit 127 für umgedrehte Blätter.
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In
der Kopierbetriebsart z. B. arbeitet diese Bilderzeugungsvorrichtung 1 in
der folgenden Weise. Um eine Kopieroperation mit der ADF 101 zu
beginnen, wird ein Originaldokument, das ein Bild aufweist, mit
dem nach oben weisenden Bild auf der Originalauflageplatte 102 angeordnet
und eine Kopierstarttaste, die an der Bedienungstafel 150 (3)
vorgesehen ist, wird gedrückt.
Beim Drücken
der Kopierstarttaste wird das Originaldokument durch eine Aktion
der Zuführwalze 103 und
des Zuführriemens 104, die
durch einen (nicht gezeigten) Zuführungsmotor angetrieben werden,
an eine vorgegebene Leseposition auf der Kontaktglasplatte 105 transportiert.
Die ADF 101 besitzt eine Funktion, um die Anzahl der Originaldokumentblätter jedes
Mal dann zu zählen, wenn
ein Transport eines Originaldokumentblatts beendet ist. Nachdem
das Bild des Originaldokuments auf der Kontaktglasplatte 105 durch
die Bildleseeinheit 106 gelesen wurde, wird das Originaldokument entfernt
und durch den Zuführriemen 104 und
die Originalauswurfwalze 107, die ebenfalls durch den Zuführungsmotor
angetrieben wird, zu dem Originalauswurffach 108 ausgeworfen.
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Wenn
der Originaleingabedetektor 109 weitere Originaldokumentblätter auf
der Originaleingabeplatte 102 detektiert, transportieren
die Zuführwalze 103 und
der Zuführriemen 104 in ähnlicher
Weise ein unterstes Blatt der Originaldokumentblätter an die vorgegebene Leseposition
auf der Kontaktglasplatte 105. Dieses unterste Blatt, das
als ein nächstes
Originalblatt betrachtet wird, wird durch den Zuführriemen 104 und
die Originalauswurfwalze 107 von der Kontaktglasplatte 105 entfernt
und zu dem Originalauswurffach 108 ausgeworfen, nachdem
das Bild auf dem nächsten
Originalblatt durch die Bildleseeinheit 106 gelesen wurde.
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Der
erste, der zweite und der dritte Blattaufnahmemechanismus 110–112 führen ein
Aufzeichnungsblatt zu, das jeweils in den Blattkassetten 113–115 gestapelt
ist, die wahlweise installiert sind. Wenn z. B. die erste Blattkassette 113 ausgewählt ist, führt der
erste Blattaufnahmemechanismus 110 ein Aufzeichnungsblatt
von mehreren Aufzeichnungsblättern
zu, die darin gestapelt sind. Das von der ersten Blattkassette 113 zugeführte Blatt,
wird durch die Einheit 116 zur vertikalen Blattübergabe
an das lichtempfindliche Element 117 übergeben. Das lichtempfindliche
Element 117 wird durch einen (nicht gezeigten) Hauptmotor
rotatorisch angetrieben und kann z. B. eine lichtempfindliche Trommel
enthalten.
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Die
von dem Originaldokument durch die Bildleseeinheit 106 gelesenen
Bilddaten werden durch eine (nicht gezeigte) Bildverarbeitungseinheit einer
vorgegebenen Bildbehandlung unterzogen und anschließend an
die optische Aufzeichnungseinheit 118 übertragen. Zu diesem Zeitpunkt
wird die Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements 117 mit einer (nicht gezeigten)
Ladeeinheit gleichmäßig geladen. Dann
setzt die optische Aufzeichnungseinheit 118 die Bilddaten
in optische Informationen um und bildet auf der Oberfläche des
lichtempfindlichen Elements 117 ein elektrostatisches latentes
Bild in Übereinstimmung
mit den optischen Informationen, die aus den Bilddaten des Originaldokuments
umgesetzt wurden. Das auf der Oberfläche des lichtempfindlichen
Elements 117 gebildete elektrostatische latente Bild wird
dann durch die Entwicklungseinheit 119 in ein Tonerbild
entwickelt.
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Das
lichtempfindliche Element 117 und verschiedene Komponenten,
die meist um das lichtempfindliche Element 117 angeordnet
sind, einschließlich der
optischen Aufzeichnungseinheit 118 und der Entwicklungseinheit 119 bilden
eine elektrophotographische Druckmaschine, die auf einem Aufzeichnungsmedium
wie z. B. ein Aufzeichnungspapierblatt ein Bild aus Toner bildet.
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Der
Blatttransportriemen 120 funktioniert als eine Beförderungseinrichtung
von Aufzeichnungsblättern
und führt
außerdem
eine Übertragung
von Tonerbildern aus. Der Blatttransportriemen 120 wird von
einer (nicht gezeigten) Energiequelle mit einer Übergabevorspannung beaufschlagt.
Der Blatttransportriemen 120 überträgt das Tonerbild, das auf dem lichtempfindlichen
Element 117 getragen wird, auf ein Aufzeichnungsblatt,
wenn er das Aufzeichnungsblatt mit der gleichen Geschwindigkeit
transportiert wie sich das lichtempfindliche Element 117 dreht. Das
auf das Aufzeichnungsblatt übertragene
Tonerbild wird dann auf dem Aufzeichnungsblatt durch die Bildfixiereinheit 121 fixiert.
Anschließend
wird das Aufzeichnungsblatt, auf dem sich das fixierte Tonerbild
befindet, durch die Blattauswurfeinheit 122 zu dem Blattauswurffach 123 ausgeworfen.
Nach der Bildübertragung
an das Aufzeichnungsblatt wird das lichtempfindliche Element 117 einem
Reinigungsvorgang unterworfen, bei dem eine (nicht gezeigte) Reinigungseinheit
restlichen Toner von der Oberfläche des
lichtempfindlichen Elements 117 entfernt.
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Die
oben beschriebene Prozedur ist eine einseitige Bilderzeugungsart,
um ein Bild auf einer Seite eines Aufzeichnungsblatts zu erzeugen.
In einer Duplex-Bilderzeugungsart, um Bilder auf beiden Seiten eines
Aufzeichnungsblatts zu bilden, wird das Aufzeichnungsblatt nach
den Bildübertragungs-
und Fixierprozessen auf einer Vorderseite des Aufzeichnungsblatts
auf andere Weise als bei der einseitigen Bilderzeugungsart verarbeitet.
Das heißt,
nach den Bildübertragungs-
und Fixierprozessen wird das Aufzeichnungsblatt nicht durch die
Blattauswurfeinheit 122 zum Blattauswurffach 123,
sondern zur Duplexdruck-Eingabeeinheit 124 geleitet. Das Aufzeichnungsblatt
wird dann durch die Wendeeinheit 125 gedreht und zur Duplexdruck-Übertragungseinheit 126 transportiert.
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Das
zur Duplexdruck-Übertragungseinheit 126 transportierte
Aufzeichnungsblatt wird durch die Duplexdruck-Übertragungseinheit 126 an
die Einheit 116 zur vertikalen Blattübergabe weitergeleitet und anschließend durch
die Einheit 116 zur vertikalen Blattübergabe zum lichtempfindlichen
Element 117 gebracht. Anschließend empfängt das Aufzeichnungsblatt
in einer ähnlichen
Weise wie jene, die in der einseitigen Bilderzeugungsart ausgeführt wurde, auf
seiner Rückseite
durch den Bildübergabeprozess ein
anderes Tonerbild, das auf dem lichtempfindlichen Element 117 gebildet
wurde. Anschließend
fixiert die Bildfixiereinheit 121 das Tonerbild auf dem Aufzeichnungsblatt,
wodurch ein doppelseitiges Blatt gebildet wird. Dieses doppelseitige
Blatt wird dann durch die Blattauswurfeinheit 122 zu dem
Blattauswurffach 123 ausgeworfen.
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Um
das doppelseitige Blatt mit der Rückseite nach unten auszuwerfen,
wird es durch die Blattauswurfeinheit 122 nicht zu dem
Blattauswurffach 123, sondern zur Duplexdruck-Eingabeeinheit 124 geleitet.
Anschließend
wird das doppelseitige Blatt durch die Wendeeinheit 125 gedreht
und daraufhin nicht zur Duplexdruck-Übertragungseinheit 126,
sondern zur Auswurfeinheit 127 für gedrehte Blätter transportiert.
Dann wird das doppelseitige Blatt durch die Blattauswurfeinheit 122 zu
dem Blattauswurffach 123 ausgeworfen.
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In
der Druckbetriebsart ist die eigentliche Bilderzeugungsprozedur
mit Ausnahme der Quelle der Bilddaten im Wesentlichen jener der
oben erwähnten Kopierbetriebsart ähnlich.
Das heißt,
die Bilderzeugungsvorrichtung 1 erzeugt in der Kopierbetriebsart die
Bilddaten durch Lesen des Originaldokuments mit der Bildleseeinheit 106 und
stellt die Bilddaten an die optische Aufzeichnungseinheit 118 bereit;
in der Druckbetriebsart empfängt
jedoch die Bilderzeugungsvorrichtung 1 mit der optischen
Aufzeichnungseinheit 118 Bilddaten von einer (nicht gezeigten)
externen Vorrichtung.
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Die
Bilderzeugungsprozedur in der Telefaxbetriebsart ist mit Ausnahme
der Quelle der Bilddaten im Wesentlichen gleich jener der Kopierbetriebsart. In
der Telefaxbetriebsart führt
die Bilderzeugungsvorrichtung 1 eine Telefaxübertragungsoperation
aus, um Bilddaten, die durch die Bildleseeinheit 106 gelesen
wurden, mit einer (nicht gezeigten) Telefax-Datenübertragungseinheit,
die in der Bilderzeugungsvorrichtung 1 vorgesehen ist,
an eine Ziel-Telefaxvorrichtung zu senden. Die Bilderzeugungsvorrichtung 1 führt des
Weiteren eine Telefaxempfangsoperation aus, um mit der optischen
Aufzeichnungseinheit 116 Bilddaten von einer sendenden
Telefaxvorrichtung zu empfangen.
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Die
Bilderzeugungsvorrichtung 1 ist außerdem mit einem Großraumfach
(LCT) und einer Endbearbeitungseinrichtung sowie einer Bedienungstafel 150 (3)
versehen, die nicht gezeigt sind. Das LCT kann eine große Anzahl
von Aufzeichnungsblättern
speichern. Die Endbearbeitungseinrichtung enthält eine Sortiereinheit, eine
Lochungseinheit und eine Hefteinheit. Die Bedienungstafel 150 (3) enthält Tasten
zum Anweisen der oben beschriebenen verschiedenen Betriebsarten,
Zuweisen eines Kopiervergrößerungsverhältnisses,
Auswählen
zwischen der ersten, der zweiten und der dritten Blattkassette 113–115 und
Einstellen von Endbearbeitungsarten sowie Anzeigeeinrichtungen zum
Anzeigen von Informationen für
die Bedienpersonen.
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In
den 2A und 2B wird
eine beispielhafte Struktur der Bildfixiereinheit 121 erläutert. Wie
in 3A dargestellt ist, enthält die Bildfixiereinheit 121 eine
Fixierwalze 301 und eine Druckwalze 302. Die Fixierwalze 301 enthält eine
DC-Heizeinrichtung
HT1 (Gleichstrom-Heizeinrichtung) und eine AC-Heizeinrichtung HT2
(Wechselstrom-Heizeinrichtung), die beide in der Fixierwalze 301 vorgesehen sind
und die Fixierwalze 301 von innen heizen. Die Fixierwalze 301 enthält ferner
einen Temperatursensor TH11. Die Druckwalze 302 enthält ein elastisches Material,
das aus Silicongummi oder dergleichen hergestellt ist, und presst
die Fixierwalze 301 mit einer vorgegebenen Presskraft,
die durch einen (nicht gezeigten) Pressmechanismus ausgeübt wird.
Sowohl das Fixierorgan (d. h. die Fixierwalze 310) als
auch das Pressorgan (d. h. die Presswalze 302) sind im Allgemeinen
in einer Walzenform gebildet, es ist jedoch möglich, eines von ihnen oder
beide in Form eines nahtlosen Rings zu bilden.
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Die
Fixierwalze 301 und die Druckwalze 302 werden
durch einen (nicht gezeigten) Antriebsmechanismus rotatorisch angetrieben.
Der Temperatursensor TH11 kann z. B. einen Thermistor enthalten und
ist in Kontakt mit der Oberfläche
der Fixierwalze 301 angeordnet, um eine Temperatur der
Oberfläche der
Fixierwalze 301 zu detektieren. Diese Temperatur wird als
Fixiertemperatur bezeichnet. In den 2A und 2B bezeichnen
die Bezugszeichen 306 und 307 Tonerpartikel bzw.
das Aufzeichnungsblatt. Die Tonerpartikel 306 bilden das
oben beschriebene Tonerbild. Es wird bewirkt, dass sich das Aufzeichnungsblatt 307,
das das aus den Tonerpartikeln 306 gebildete Tonerbild
trägt,
durch einen Walzenspaltabschnitt bewegt, der zwischen der Fixierwalze 301 und
der Druckwalze 302 ausgebildet ist, und während dieses
Prozesses wird das aus den Tonerpartikeln 306 hergestellte
Tonerbild auf dem Aufzeichnungsblatt 307 mit Wärme und
Druck fixiert.
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Die
AC-Heizeinrichtung HT2 ist eine Hauptheizeinrichtung, die angeregt
werden soll, um die Fixierwalze 301 auf eine Referenz-Soll-Temperatur
Tt zu heizen (siehe 8), wenn durch den Temperatursensor
TH11 detektiert wird, dass die Fixiertemperatur unter der Referenz-Soll-Temperatur
liegt.
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Die
DC-Heizeinrichtung HT1 wird mit elektrischer Energie von einem (nicht
gezeigten) Kondensator versorgt und wird als eine Hilfsheizeinrichtung verwendet,
um die Fixierwalze 301 bei verschiedenen Gelegenheiten
zu heizen. Die DC-Heizeinrichtung
HT1 wird z. B. bei einem Einschaltzeitpunkt der Bilderzeugungsvorrichtung 1 aktiviert.
Die DC-Heizeinrichtung HT1 wird außerdem bei einem Energieanstiegszeitpunkt
aktiviert, wenn die Betriebsart der Bilderzeugungsvorrichtung 1 von
einer Energiespar-Bereitschaftsbetriebsart in eine Betriebsart,
wie etwa die Kopierbetriebsart, geändert wird, in der eine Bilderzeugung
zur Verfügung
steht. Die DC-Heizeinrichtung HT1 heizt des Weiteren die Fixierwalze 301, wenn
die Temperatur der Fixierwalze 301 während der Bilderzeugung absinkt,
und wenn die Temperatur der Fixierwalze 301 nicht alleinig
durch die AC-Heizeinrichtung HT2 ausreichend und wirkungsvoll auf die
Referenz-Soll-Temperatur erhöht
werden kann.
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Wie
in 2B dargestellt ist, können die Anzahl der DC-Heizeinrichtungen
HT1 und die Anzahl der AC-Heizeinrichtungen HT2 gemäß der Heizeffektivität geändert werden.
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In 3 ist
eine beispielhafte Struktur eines Energiesteuersystems 200 für die Bildfixiereinheit 121 erläutert. Das
Energiesteuersystem 200 ist in der Bilderzeugungsvorrichtung 1 enthalten.
Wie in 3 dargestellt ist, enthält das Energiesteuersystem 200 einen
Hauptenergieschalter (MPS) 201, eine Energiesteuereinheit 202,
einen Kondensator CP1 und eine Kondensator-Ladeeinrichtung 203.
Das Energiesteuersystem 200 enthält ferner einen DC-Energiegenerator 204 (Gleichstrom-Energiegenerator), eine
AC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 205, einen Eingangsstromdetektor 206,
einen Verriegelungsschalter 207 und eine DC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 208.
Der Hauptenergieschalter 201 schaltet eine Zuführung einer
AC-Energie (Wechselstromenergie) von einer AC-Energiequelle PS (Wechselstrom-Energiequelle)
(z. B. ein kommerzieller Wechselstrom) ein und aus. Die Energiesteuereinheit 202 steuert
den gesamten Betrieb der Energiesteuereinheit 202. Der
Kondensator CP1 führt
der DC-Heizeinrichtung HT1 Energie zu. Die Kondensator-Ladeeinrichtung 203 lädt den Kondensator
CP1.
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Der
DC-Energiegenerator 204 erzeugt DC-Energie, die durch die
Bilderzeugungsvorrichtung 1 verwendet wird. Eine AC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 205 führt die
AC-Energie der AC-Heizeinrichtung HT2 zu. Der Eingangsstromdetektor 206 detektiert
einen Eingangsstrom, der von der AC-Energiequelle PS eingegeben
wird. Der Verriegelungsschalter 207 wird mit der Verriegelung
von Türen
eines (nicht gezeigten) Gehäuses
der Bilderzeugungsvorrichtung 1 ein- und ausgeschaltet. Die DC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 208 führt der
DC-Heizeinrichtung HT1 DC-Energie zu.
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Die
AC-Energiequelle PS führt
dem DC-Energiegenerator 204, der AC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 205 und
der Kondensator-Ladeeinrichtung 203 über den Hauptenergieschalter 201 und
den Eingangsstromdetektor 206 AC-Energie zu.
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Die
Steuereinheit 202 steuert hauptsächlich die Operationen der
Kondensator-Ladeeinrichtung 203,
der AC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 205 und der
DC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 208. Die Steuereinheit 202 sendet
im Einzelnen ein Steuersignal S1 an die Kondensator-Ladeeinrichtung 203,
um eine Ladeoperation der Kondensator-Ladeeinrichtung 203 zum
Laden des Kondensators CP1 zu steuern. Die Steuereinheit 202 sendet
außerdem
Steuersignale S3 und S4 an die DC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 208, um
die DC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsoperation der
DC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 208 zum Antreiben
der DC-Heizeinrichtung HT1 zu steuern. Die Steuereinheit 202 sendet
ferner Steuersignale S8 und S9 an die AC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 205,
um die AC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsoperation der AC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 205 zum
Antreiben der AC-Heizeinrichtung HT2 zu steuern. Die Steuereinheit 202 schätzt eine
Anzahl der Originaldokumentblätter,
die auf der Eingabeoriginalplatte 102 der ADF 101 anhand
eines Anzeigesignals, das die Höhe der
Originaldokumentblätter
angibt und von einem (nicht gezeigten) Sensor gesendet wird, der
an der ADF 101 vorgesehen ist. Die Steuereinheit 202 schätzt ferner
eine Zeitdauer, die für
die Kopiertätigkeit
in der schnellen Betriebsart und der langsamen Betriebsart erforderlich
ist, anhand der berechneten Anzahl von Originaldokumentblättern und
einer Anzahl von Kopien, die zuvor durch die Bedienungstafel 150 angewiesen
wurde, und eine Zeitdauer, die für einen
Druck in der schnellen bzw. der langsamen Betriebsart erforderlich
ist.
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Der
Eingangsstromdetektor 206 ist zwischen dem Hauptenergieschalter 201 und
eine Schaltungsanordnung angeordnet, die die Kondensator-Ladeeinrichtung 203,
den DC-Energiegenerator 204 und die AC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 205 enthält. Der
Eingangsstromdetektor 206 detektiert einen Eingangsstrom
der AC-Energieeingabe über den
Hauptenergieschalter 201 und sendet ein Steuersignal S7
an die Steuereinheit 202. Dieser Eingangsstrom der AC-Energie ändert sich
in Abhängigkeit
von den Betriebszuständen
der Kondensator-Ladeeinrichtung 203, des DC-Energiegenerators 204, der
AC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 205 und der Bilderzeugungsvorrichtung 1.
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Der
DC-Energiegenerator 204 erzeugt Spannungen Vcc und Vaa
anhand der AC-Energieeingabe über den
Hauptenergieschalter 201. Die Spannung Vcc wird in der
Bilderzeugungsvorrichtung 1 hauptsächlich durch ein Steuersystem
verwendet und die Spannung Vaa wird hauptsächlich durch ein Ansteuerungssystem
und eine Schaltungsanordnung, die mittlere und hohe Spannungen benötigt, verwendet.
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Der
Verriegelungsschalter 207 wird mit der Verriegelung von
Türen eines
(nicht gezeigten) Gehäuses
der Bilderzeugungsvorrichtung 1 ein- und ausgeschaltet.
Das heißt,
Organe zum Ansteuern von Mechanismen und Organe, die mit mittleren
und hohen Spannungen versorgt werden, werden gewöhnlich in dem Gehäuse geschützt und
können durch Öffnen einer
Schutztür,
die am Gehäuse
vorgesehen ist, betrachtet werden. Wenn eine derartige Schutztür geöffnet wird,
wird der Verriegelungsschalter 207 aktiviert, um die Operationen
der Organe für Antriebsmechanismen
anzuhalten und die mittleren und hohen Spannungen abzuschalten,
die an die Organe geliefert werden sollen, die diese Spannungen verwenden.
Der Verriegelungsschalter 207 wird mit einem Teil der Spannung
Vaa, die durch den DC-Energiegenerator 204 erzeugt
wird, versorgt. Die Spannung Vaa, die an den Verriegelungsschalter 207 angelegt
wird, wird des Weiteren durch den Verriegelungsschalter 207 an
die AC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 205 und die
DC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 208 angelegt.
Diese Spannung Vaa, die vom Verriegelungsschalter 207 an
die AC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 205 und die
DC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 208 angelegt
wird, wird aus Gründen
der Einfachheit als eine Spannung VaaINT bezeichnet.
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Die
AC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 205 schaltet
die Energieversorgung der AC-Heizeinrichtung HT2 in Übereinstimmung
mit den Steuersignalen S8 und S9, die von der Steuereinheit 202 gesendet
werden, ein und aus.
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Die
Kondensator-Ladeeinrichtung 203 ist mit dem Kondensator
CP1 verbunden und lädt
den Kondensator CP1 in Übereinstimmung
mit dem Steuersignal S1, das von der Steuereinheit 202 gesendet wird.
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Der
Kondensator CP1 enthält
einen elektrischen Doppelschichtkondensator mit einem verhältnismäßig großen Betrag
der Kapazität
und ist mit der Kondensator-Ladeeinrichtung 203 und
der DC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 208 verbunden.
Der Kondensator CP1 wird durch die Kondensator-Ladeeinrichtung 203 geladen
und die zu dem Kondensator CP1 geladene Energie wird durch eine Schaltoperation
der DC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 208 der DC-Heizeinrichtung HT1
zugeführt.
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Die
DC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 208 entlädt die zu
dem Kondensator CP1 geladene Energie in Übereinstimmung mit den Steuersignalen
S3 und S4, so dass die DC-Heizeinrichtung HT1 ein- ausgeschaltet
wird.
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Der
Thermistor TH11 ist in der Nähe
der Fixierwalze 301 angeordnet und gibt an die Steuereinheit 202 ein
Steuersignal S6 aus, das eine Spannung in Übereinstimmung mit der Oberflächentemperatur der
Fixierwalze 301 besitzt. Da der Thermistor TH11 seinen
Widerstandswert in Reaktion auf die Temperatur ändert, gibt er eine Spannung
aus, die sich in Reaktion auf eine Änderung der Temperatur verändert, so
dass die Steuereinheit 202 die Oberflächentemperatur der Fixierwalze 301 in Übereinstimmung mit
dem Steuersignal S6 detektiert.
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4 veranschaulicht
eine beispielhafte Struktur der AC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 205.
Wie dargestellt ist, enthält
die AC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 205 ein
Filter FIL21, ein Fixierrelais RL21, eine Diode D21 und eine Heizeinrichtungs-Ansteuerungseinrichtung 220.
Das Filter FIL21 eliminiert elektrisches Rauschen aus der eingegebenen
AC-Energie. Das Fixierrelais RL21 dient für einen Sicherheitsschutz und
wird in Übereinstimmung
mit dem Steuersignal S9, das von der Steuereinheit 202 eingegeben
wird, aktiviert bzw. deaktiviert. Die Diode D21 schützt das
Relais RL21 von einer elektromotorischen Gegenkraft. Die Heizeinrichtungs-Ansteuerungseinrichtung 220 schaltet die
AC-Heizeinrichtung HT2 in Übereinstimmung
mit dem Steuersignal S8, das von der Steuereinheit 202 eingegeben
wird, ein und aus.
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Die
AC-Energiequelle PS ist über
das Filter FIL21 und das Fixierrelais RL21 mit einem Ende der AC-Heizeinrichtung
HT2 verbunden. Das andere Ende der AC-Heizeinrichtung HT2 ist mit der Heizeinrichtungs-Ansteuerungseinrichtung 220 verbunden.
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Wie
in 4 dargestellt ist, enthält die Heizeinrichtungs-Ansteuerungseinrichtung 220 ein
Triac TRI21, einen Photokuppler PC21, einen Transistor TR21, einen Kondensator
C21, Widerstandselemente R21–R24
und eine Spule L21. Das Triac TRI21 schaltet die AC-Energiequelle
PS ein und aus. Der Photokoppler PC21 schaltet das Gate des Triac TRI21
ein und trennt Signale von der Steuereinheit 202, die sich
in einer Nebenschaltung befinden. Der Transistor TR21 steuert eine
LED (lichtemittierende Diode) an, die an einer Lichtemissionsseite
des Photokopplers PC21 angeordnet ist. Der Kondensator C21 und der
Widerstand R21 bilden eine Beschaltung zum Absorbieren elektrischer
Störungen.
Die Spule 121 absorbiert ebenfalls elektrische Störungen.
Der Widerstand R22 schützt
vor einem Nachlaufstrom. Die Widerstandselemente R23 und R24 begrenzen
einen Strom, der durch den Photokoppler PC21 fließt.
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In
der AC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 205, die
auf diese Weise aufgebaut ist, wird die AC-Heizeinrichtung 21 eingeschaltet,
wenn sowohl das Fixierrelais RL21 zum Sicherheitsschutz als auch
das Gate des Transistors TR21 eingeschaltet sind.
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Die
Steuereinheit 202 schaltet die AC-Heizeinrichtung 21 ein
und aus, durch Zuweisen und Negieren des Steuersignals S8, das an
das Gate des Transistors TR21 angelegt werden soll, während das Steuersignal
S9 zugewiesen bleibt.
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5 veranschaulicht
einen beispielhaften Aufbau der Kondensator-Ladeeinrichtung 203.
Wie dargestellt ist, enthält
die Kondensator-Ladeeinrichtung 203 ein Rauschfilter (NF) 211,
eine Einschaltstrom-Schutzschaltung 212, eine Diodenbrücke DB, einen
Kondensator C100, eine FET-Steuereinheit 213 (Feldeffekt-Transistor-Steuereinheit), einen
FET 214 (Feldeffekt-Transistor) und einen Transformator T100.
Die Kondensator-Ladeeinrichtung 203 enthält ferner
eine Gleichrichtungs-Glättungsschaltung 215, einen
Stromdetektor 216, einen Spannungsdetektor 217,
einen Überspannungsdetektor 218 und
ein Trennelement 219.
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Das
Rauschfilter 211 eliminiert elektrisches Rauschen aus der
Eingabe-AC-Spannung.
Die Einschaltstrom-Schutzschaltung 212 schützt vor
einem Einschaltstrom. Eine Diodenbrücke DB richtet die AC-Spannung über der
Einschaltstrom-Schutzschaltung 212 gleich.
Der Kondensator C100 glättet
die gleichgerichtete AC-Spannung.
Die FET-Steuereinheit 213 steuert die Schaltoperation des
FET 214, um das Laden des Kondensators CP1 zu steuern (siehe 3).
Der FET 214 schaltet den Transformator T100 ein und aus.
Der Transformator T100 erhöht
die Eingangsspannung. Die Gleichrichtungs-Glättungsschaltung 215 richtet
einen Ausgang des Transformators T100 in einer sekundären Schaltung
gleich und glättet
diesen, um den Ausgang in einen DC-Ausgang (Gleichstromausgang)
umzusetzen.
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Der
Stromdetektor 216 detektiert einen Wert des DC-Ausgangsstroms.
Der Spannungsdetektor 217 detektiert einen Wert der DC-Ausgangsspannung.
Der Überspannungsdetektor 218 detektiert eine Überspannung
der DC-Ausgangsspannung,
damit keine Überspannung
an den Kondensator CP1 angelegt wird. Die Diode D100 schützt vor
einem Rückstromfluss
aus dem Kondensator CP1.
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Die
AC-Spannung, die von der AC-Energiequelle PS eingegeben wird, wird
durch das Rauschfilter 211 einer Rauscheliminierung und
anschließend durch
die Einschaltstrom-Schutzschaltung 212 einem Einschaltstromschutz
unterzogen. Anschließend
wird die AC-Spannung durch die Diodenbrücke DB gleichgerichtet und
durch den Kondensator C100 geglättet.
Folglich wird die AC-Spannung in eine DC-Spannung umgesetzt und dann in die Primärseite des
Transformators T100 eingegeben. Die FET-Steuereinheit 213 beginnt
eine Steuerung der Schaltoperation des FET 214, um den
Kondensator CP1 zu laden, wenn das Steuersignal S1, das von der
Steuereinheit 202 eingegeben wird, zugewiesen ist. Die
FET-Steuereinheit 213 führt
eine Konstantstrom-Steuerung, eine Konstantspannungs-Steuerung und
eine Steuerung mit konstanter Elektroenergie zum Laden des Kondensators
CP1 aus, indem die Schaltoperation des FET 214 anhand der
Detektionssignale, die vom Stromdetektor 216, dem Spannungsdetektor 217 und
dem Überspannungsdetektor 218 über das
Trennelement 219 gesendet werden, gesteuert wird. Im Allgemeinen
kann das Laden des Kondensators CP1 unter einer Steuerung mit konstanter
Elektroenergie die Ladedauer verringern, obwohl das Laden des Kondensators
CP1 vorzugsweise mit einem konstanten Strom ausgeführt wird.
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Der
Transformator T100 wird durch den FET 214 ein- und ausgeschaltet,
um die Spannung, die an der Primärseite
eingegeben wird, anzuheben und eine erhöhte Spannung an der Sekundärseite auszugeben.
Die Ausgangsspannung, die von der Sekundärseite des Transformators T100
ausgegeben wird, wird durch die Gleichrichtungs-Glättungsschaltung 215 gleichgerichtet
und geglättet
und wird über
die Diode D100 an den Kondensator CP1 ausgegeben. Die Ausgangsspannung
von der Sekundärseite
des Transformators T100 wird nach der Gleichrichtungs-Glättungsschaltung 215 durch
den Stromdetektor 216, den Spannungsdetektor 217 und
den Überspannungsdetektor 218 überwacht,
so dass die entsprechenden Detektionssignale anhand des detektierten
Stromwertes, des detektierten Spannungswertes und der detektierten Überspannungswertes über das
Trennelement 219 in die FET-Steuereinheit 213 eingegeben
werden.
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6 veranschaulicht
eine beispielhafte Struktur der DC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 208.
Wie dargestellt ist, enthält
die DC-Heizeinrichtungs-An steuerungsschaltung 208 einen Schalter 231,
ein Fixierrelais RL11, eine Diode D11 und eine Spannungsdetektionsschaltung 232.
Der Schalter 231 schaltet zwischen Laden und Entladen. Das
Fixierrelais RL11 dient für
einen Sicherheitsschutz der Schaltungsanordnung. Die Diode D11 schützt das
Fixierrelais RL11 vor der Erzeugung einer elektromotorischen Gegenkraft.
Die Spannungsdetektionsschaltung 232 detektiert die Spannung über dem
Kondensator CP1.
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Der
Kondensator CP1 ist mit dem Schalter 11 verbunden, mit
dem das Fixierrelais RL11 verbunden ist. Der Schalter 231 wird
in Übereinstimmung mit
dem Steuersignal S3, das von der Steuereinheit 202 eingegeben
wird, ein- und ausgeschaltet. Das Fixierrelais RL11 wird gleichfalls
in Übereinstimmung mit
dem Steuersignal S4, das von der Steuereinheit 202 eingegeben
wird, ein- und ausgeschaltet.
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Wenn
sowohl der Schalter 231 als auch das Fixierrelais RL11
eingeschaltet sind, wird die Energie, die in dem Kondensator CP1
geladen wurde, entladen und der DC-Heizeinrichtung HT1 zugeführt.
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Die
Spannungsdetektionsschaltung 232 detektiert die Spannung über dem
Kondensator CP1 und gibt ein Steuersignal S5, das eine Spannung
gemäß einem
Detektionsergebnis besitzt, an die Steuereinheit 202 aus.
Die Steuereinheit 202 überwacht ständig das
Steuersignal S5, um einen Ladezustand des Kondensators CP1 zu erhalten.
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7 veranschaulicht
einen beispielhaften Aufbau der Steuereinheit 202. Wie
dargestellt ist, enthält
die Steuereinheit 202 eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) 241,
einen Speicher 242, ein Widerstandselement R41 und Ansteuerungseinrichtungen 243 und 244.
Die CPU 214 tauscht mit dem Speicher 242 Daten
aus, der Programme und Daten speichert, die zur Steuerung der Bilderzeugungsvorrichtung 1 erforderlich
sind, und steuert die Mechanismen zur Bilderzeugung sowie das Energiesteuersystem 200 anhand
der im Speicher 242 gespeicherten Programme.
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Die
CPU 241 empfängt
die Steuersignale S5–S7,
wobei das Steuersignal S5 ein analoges Spannungssignal ist, das
eine Spannung über
dem Kondensator CP1 repräsentiert,
die durch die Spannungsdetektionsschaltung 232 der DC-Heizeinrichtungs-Ansteuerungsschaltung 208 detektiert
wird, das Steuersignal S6 ein analoges Signal ist, das durch den
Thermistor TH11 und das Widerstandselement R41 geteilt wird, um
die Oberflächentemperatur in
Bezug auf die Fixierwalze 301 zu detektieren, und das Steuersignal
S7 ein analoges Spannungssignal ist, das einen Eingangsstrom von
der AC-Energiequelle repräsentiert,
der durch den Eingangsstromdetektor 206 detektiert wird.
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Die
CPU 241 gibt die Steuersignale S1, S3 und S4 aus, wobei
das Steuersignal S1 die Kondensator-Ladeeinrichtung 203 aktiviert,
um den Kondensator CP1 zu laden, das Steuersignal S3 den Schalter 231 ein-
und ausschaltet und das Steuersignal S4 das Fixierrelais RL11 ein-
und ausschaltet. Die CPU 241 gibt außerdem die Steuersignale S8
und S9 ausgibt, wobei das Steuersignal S8 die Heizeinrichtung-Ansteuerungseinrichtung 220 ein-
und ausschaltet und das Steuersignal S9 das Fixierrelais RL21 ein-
und ausschaltet.
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Die
CPU 241 ist ferner konfiguriert, um die Betätigungstafel 150 zu
steuern, und überwacht
die Eingabe der Bedienperson mit einer Taste 163, die an
der Betätigungstafel 150 vorgesehen
ist. Die Ansteuerungseinrichtung 243 ist eine Ansteuerungseinrichtung,
die durch die CPU 241 aktiviert wird, um eine LCD (Flüssigkristallanzeige),
die an der Betätigungstafel 150 vorgesehen
ist, anzusteuern. Die Ansteuerungseinrichtung 244 ist eine
Ansteuerungseinrichtung, die durch die CPU 241 aktiviert
wird, um eine LED (Lichtemissionsdiode), die an der Betätigungstafel 150 vorgesehen
ist, anzusteuern.
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Im
Folgenden wird eine beispielhafte Steueroperation, die durch die
Steuereinheit 202 ausgeführt wird, unter Bezugnahme
auf die 8 und 9 erläutert. Die
Bilderzeugungsvorrichtung 1 führt einen Heizprozess in Bezug
auf die Bildfixiereinheit 121 möglichst schnell aus unter Verwendung
der Energien von dem Kondensator CP1 und der Energiequelle PS, um
die DC-Heizeinrichtung HT1 und die AC-Heizeinrichtung HT2 zu aktivieren.
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8 demonstriert
Beziehungen zwischen einer Oberflächentemperatur A der Fixierwalze 301, die
durch den Temperatursensor TH11 detektiert wird, einem Einschalt-Tastverhältnis B
der AC-Heizeinrichtung HT2 und einem Einschalt-Tastverhältnis C der DC-Heizeinrichtung
HT1.
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In 8 bezeichnet
ein Temperaturwert Tt eine Soll-Fixiertemperatur für die Oberflächentemperatur
der Fixierwalze 301, die durch den Temperatursensor TH11
detektiert werden soll. Die Steuereinheit 202 steuert die
Schaltung, um die AC-Heizeinrichtung
HT2 anzuregen, wenn sich die Oberflächentemperatur der Fixierwalze 301,
die durch den Temperatursensor TH11 detektiert wird, unter die Soll-Fixiertemperatur
Tt abgesunken ist, so dass die Oberflächentemperatur der Fixierwalze 301,
die durch den Temperatursensor TH11 detektiert wird, nicht so gehalten
werden kann, dass sie unter der Soll-Fixiertemperatur Tt liegt.
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In 8 ist
eine Zeitdauer T1 ein Zyklus, um die DC-Heizeinrichtung HT1 ein-
und auszuschalten, und eine Zeitdauer T2 ein Zyklus, um die AC-Heizeinrichtung
HT2 ein- und auszuschalten. Die Zeitdauer T1 ist kürzer als
die Zeitdauer T2, und deswegen kann die DC-Heizeinrichtung HT1 so
gesteuert werden, dass sie in einem kürzeren Zyklus als die AC-Heizeinrichtung
HT2 ein- und ausgeschaltet wird.
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Die
Temperatursteuerung der AC-Heizeinrichtung HT2 wird immer dann ausgeführt, wenn
die Zeitdauer T2 verstreicht, indem ein Einschalt-Tastverhältnis innerhalb
des Einschalt- und Ausschalt-Tastverhältniszyklus für die AC-Heizeinrichtung
HT2 anhand der Oberflächentemperatur
der Fixierwalze 301, die durch den Thermistor TH11 detektiert
wird, bestimmt wird. Das heißt,
das Einschalt-Tastverhältnis
des Einschalt- und Ausschalt-Tastverhältniszyklus für die AC-Heizeinrichtung
HT2 wird erhöht,
wenn festgestellt wird, dass die Oberflächentemperatur der Fixierwalze 301 gesunken
ist, und wird verringert, wenn festgestellt wird, dass die Oberflächentemperatur
gestiegen ist.
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Das
Einschalt-Tastverhältnis
des Einschalt- und Ausschalt-Tastverhältniszyklus für die AC-Heizeinrichtung
HT2 repräsentiert
eine Zeitdauer zum Heizen der AC-Heizeinrichtung HT2 innerhalb einer vorgegebenen
Zeitdauer, d. h. des Einschalt- und Ausschalt-Tastverhältniszyklus.
Wenn z. B. die vorgegebene Zeitdauer (d. h. der Einschalt- und Ausschalt-Tastverhältniszyklus;
Ta, Tb und Tc in 8) eine Sekunde beträgt und eine
Frequenz der kommerziellen AC-Energiequelle PS 50 Hz ist, beträgt die Halbwellenfrequenz
der kommerziellen Energiequelle 10 ms und deswegen werden in einer
Sekunde hundert Halbwellen erzeugt. Deswegen ist ein Einschalt-Tastverhältnis von
50% des Einschalt- und Ausschalt-Tastverhältniszyklus ein Fall, bei dem
die AC-Heizeinrichtung HT2 durch fünfzig Halbwellen in einem Einschalt- und Ausschalt-Tastverhältniszyklus eingeschaltet
wird.
-
In
dem Beispiel von 8 wird das Einschalt-Tastverhältnis des
Einschalt- und Ausschalt-Tastverhältniszyklus willkürlich geändert, wie durch
beispielhafte Zeitdauern D1 und D2 angegeben ist. Wie in 8 gezeigt
ist, ist die Zeitdauer D2 länger
als die Zeitdauer D1 und ermöglicht
daher das Anlegen einer größeren elektrischen
Energie an die AC-Heizeinrichtung HT2 als in der Zeitdauer D1. Die Änderung
des Einschalt-Tastverhältnisses
muss nicht auf zwei Stufen wie die Zeitdauern D1 und D2 beschränkt sein,
sondern kann in drei oder mehr Stufen oder kontinuierlich geändert werden.
Das Einschalt-Tastverhältnis
und insbesondere die Zeitdauer D2 ist ein Wert, der im Voraus festgelegt
wird, wenn die Bilderzeuguhgsvorrichtung 1 hergestellt
wird.
-
Die
zweistufige Änderung
des Einschalt-Tastverhältnis
unter Verwendung der Zeitdauern D1 und D2 ist ein Beispiel aus Gründen der
Einfachheit, wobei in der Praxis z. B. eine dreißigstufige Änderung des Einschalt-Tastverhältnisses
angewendet wird. Außerdem
ist die Zeitdauer D2 in der Praxis nicht auf einen einzigen Wert
beschränkt.
Das heißt, es
können
z. B. zwei unterschiedliche Zeitdauern D2a und D2b wahlweise verwendet
werden: eine Zeitdauer D2a wird als ein Einschalt-Tastverhältnis verwendet,
wenn die Bildleseeinheit 106 aktiviert ist, und eine Zeitdauer
D2b wird als ein anderes Einschalt-Tastverhältnis verwendet, wenn die Bildleseeinheit 106 nicht
aktiviert ist. Das ist der Fall, da eine zulässige größte elektrische Energie, die
an die Fixierwalze 301 angelegt werden kann, bei den beiden folgenden
beispielhaften Fällen
unterschiedlich ist. In einem Fall liest die Bilderzeugungsvorrichtung 1 tausend
Originaldokumentblätter
mit der ADF 101 und der Bildleseeinheit 106 und
führt die
Bilderzeugungsoperation an diesen Originaldokumentblättern in
der Kopierbetriebsart aus. In einem anderen Fall liest die Bilderzeugungsvorrichtung 1 ein
Originaldokumentblatt mit der Bildleseeinheit 106 und führt die
Bilderzeugungsoperation tausend Mal an diesem Originaldokumentblatt
in der Kopierbetriebsart aus. Ein anderes Beispiel, bei dem die
zulässige
größte elektrische
Energie unterschiedlich gemacht wird, besteht in der Verwendung
einer peripheren Ausrüstung,
wie z. B. ein Heftapparat. Es ist deswegen vorzuziehen, mehrere
unterschiedliche Zeitdauern D2 vorzubereiten und wahlweise zu verwenden.
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In 8 wird
die Oberflächentemperatur
A gesenkt, wenn die Fixierwalze 301 bei dem Einschalt-Tastverhältnis der
Zeitdauer D1 während
einer Zeit Ta angeregt wird. Dann vergrößert die Steuereinheit 202 während einer
Zeit Tb das Einschalt-Tastverhältnis auf
die Zeitdauer D2, um die Oberflächentemperatur
A auf die Soll-Fixiertemperatur
Tt anzuheben. Durch Ändern
des Einschalt-Tastverhältnisses
von der Zeitdauer D1 auf die Zeitdauer D2 wird der Betrag elektrischer
Energie, die auf die Fixierwalze 301 angewendet wird, vergrößert und
folglich wird eine durchschnittliche abnehmende Dämpfung der
Oberflächentemperatur
A in der Zeit Tb sanfter als in der Zeit Ta. Die Oberflächentemperatur
A nimmt jedoch in der Zeit Tb trotzdem ab und das Einschalt-Tastverhältnis zum
Heizen der AC-Heizeinrichtung HT2 muss weiter vergrößert werden,
die Zeitdauer D2 ist jedoch die größte Zeitdauer, die für die Einschalt-Tastverhältnis vorgegeben
ist. Deswegen wird dann, wenn die Oberflächentemperatur A bei der Anwendung
der Zeitdauer D2 für
die Einschalt-Tastverhältnis
trotzdem absinkt, eine Anwendung des Heizens der AC-Heizeinrichtung HT2
während
einer Zeit Tc benötigt.
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Da
in diesem Fall das Einschalt-Tastverhältnis während der Zeit Tb auf die Zeitdauer
D2 eingestellt ist, beginnt die Steuereinheit 202 unter
Verwendung der Steuersignale S3 und S4 elektrische Energie vom Kondensator
CP1 der DC-Heizeinrichtung HT1 zuzuführen. Folglich steigt die Oberflächentemperatur
A in einer Zeit Tc an. Wenn die Oberflächentemperatur A die Soll-Fixiertemperatur
Tt erreicht, hält
die Steuereinheit 202 die Zufuhr elektrischer Energie an
die DC-Heizeinrichtung HT1 an. Wenn die Oberflächentemperatur A die Soll-Fixiertemperatur Tt übersteigt,
schaltet die Steuereinheit 202 zuerst die DC-Heizeinrichtung
HT1 und anschließend
die AC-Heizeinrichtung
HT2 aus, um die Einschaltlänge der
DC-Heizeinrichtung HT1 so stark wie möglich zu verringern.
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In 9 ist
eine beispielhafte Prozedur der oben beschriebenen Heizeinrichtungssteuerung,
die durch die Steuereinheit 202 ausgeführt wird, erläutert. In 9 stellt
die Steuereinheit 202 im Schritt S1 fest, ob die detektierte
Oberflächentemperatur
der Fixierwalze 301 größer als
die Soll-Fixiertemperatur Tt ist. Wenn festgestellt wird, dass die
detektierte Oberflächentemperatur
der Fixierwalze 301 größer als
die Soll-Fixiertemperatur
Tt ist und das Bestimmungsergebnis im Schritt S1 "ja" lautet, schaltet
die Steuereinheit 202 im Schritt S2 die DC-Heizeinrichtung
HT1 und anschließend
im Schritt S3 die AC-Heizeinrichtung HT2 aus.
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Wenn
festgestellt wird, dass die detektierte Oberflächentemperatur der Fixierwalze 301 nicht größer als
die Soll-Fixiertemperatur Tt ist und das Bestimmungsergebnis im
Schritt S1 "nein" lautet, geht die
Steuereinheit 202 zum Schritt S4 und stellt fest, ob die
AC-Heizeinrichtung HT2 mit dem Einschalt-Tastverhältnis der
Zeitdauer D2 geheizt wird. Wenn festgestellt wird, dass die AC-Heizeinrichtung HT2
mit dem Einschalt-Tastverhältnis
der Zeitdauer D2 geheizt wird und das Bestimmungsergebnis des Schritts
SS4 "ja" lautet, geht die
Steuereinheit 202 zum Schritt S6, um die DC-Heizeinrichtung
HT1 zusätzlich
zur AC-Heizeinrichtung HT2, die mit dem Einschalt-Tastverhältnis der
Zeitdauer D2 geheizt wird, einzuschalten. Dann beendet die Steuereinheit 202 den
Prozess.
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Wenn
festgestellt wird, dass die AC-Heizeinrichtung HT2 nicht mit dem
Einschalt-Tastverhältnis der
Zeitdauer D2 geheizt wird, geht die Steuereinheit 202 zum
Schritt S5, um die AC-Heizeinrichtung HT2 mit dem Einschalt-Tastverhältnis der
Zeitdauer D2 anzuregen. Dann beendet die Steuereinheit 202 den Prozess.
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Wie
oben beschrieben wurde, schaltet die Steuereinheit 202 das
Einschalt-Tastverhältnis
zwischen den Zeitdauern D1 und D2 in Abhängigkeit von den Zuständen der
Oberflächentemperatur
der Fixierwalze 301, d. h. ob diese absinkt, ansteigt oder gleich
bleibt, um so einen Betrag elektrischer Energie, der der AC-Heizeinrichtung
HT2 zugeführt
wird, in geeigneter Weise zu ändern.
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Es
gibt einen Fehlerzustand, bei dem die Fixierwalze 301 mit
einer unzureichenden Menge elektrischer Energie versorgt wird, so
dass die Fixierwalze 301 ein fehlerhaftes Fixieren bewirken
kann. In einem derartigen Fehlerzustand regt die Steuereinheit 202 die
AC-Heizeinrichtung HT2 im Schritt S5 mit dem Einschalt-Tastverhältnis der
Zeitdauer D2 an und aktiviert über
wiederholtes Ausführen
der Schritte S1 und S4 zusätzlich
die DC-Heizeinrichtung HT1, um der Fixierwalze 301 rasch
eine ausreichende Menge elektrischer Energie zuzuführen. Dadurch
erreicht die Oberflächentemperatur
der Fixierwalze 301 die Soll-Fixiertemperatur Tt und überschreitet
diese.
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Obwohl
die Steuereinheit 202 konfiguriert ist, während der
Zeit, in der die AC-Heizeinrichtung
HT2 angeregt wird, der DC-Heizeinrichtung HT1 elektrische Energie
von dem Kondensator CP1 zuzuführen, kann
die Steuereinheit 202 auch während der Zeit, in der die
AC-Heizeinrichtung HT2 nicht angeregt wird, die elektrische Energie
vom Kondensator CP1 der DC-Heizeinrichtung HT1 zuführen.
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Als
eine Alternative können
die DC-Heizeinrichtung HT1 und die AC-Heizeinrichtung HT2 eine vereinheitlichte
Heizeinrichtung sein.
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Als
eine andere Alternative kann die AC-Heizeinrichtung HT2 mit mehreren
AC-Heizelementen (z.
B. zwei Heizelementen) gebildet sein, wie oben beschrieben wurde.
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Auf
diese Weise steuert die Steuereinheit 202 bei verschiedenen
Gelegenheiten das Heizen der DC-Heizeinrichtung HT1 als eine Hilfsheizeinrichtung
zusätzlich
zur AC-Heizeinrichtung
HT2. Es wird z. B. bei einem Einschaltzeitpunkt, bei dem oben erwähnten Fehlerzustand
der Oberflächentemperatur
usw. ausgeführt.