JP2006185173A - Simulation method for heater, program, recording medium and image formation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通電に応じて発熱するフィラメントを備えたヒータの、前記フィラメントの各種物理量の変化を数値的に解析するヒータのシミュレーション方法、並びに、そのシミュレーション方法を適用したプログラム、記録媒体、及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a heater simulation method for numerically analyzing changes in various physical quantities of the filament, and a program, recording medium, and image to which the simulation method is applied. The present invention relates to a forming apparatus.
従来より、通電に応じて発熱するフィラメントを備えたヒータは、レーザプリンタ等の画像形成装置のための定着用熱源など、種々の分野に応用されている。また、この種のヒータを前記定着用熱源として利用した場合、その画像形成装置の電源投入時に発生するフリッカが問題となる場合がある。 Conventionally, a heater including a filament that generates heat in response to energization has been applied to various fields such as a heat source for fixing for an image forming apparatus such as a laser printer. Further, when this type of heater is used as the heat source for fixing, flicker generated when the image forming apparatus is turned on may be a problem.
例えば、欧州で販売される画像形成装置は、EN61000−3−3に規定されるフリッカ値の条件を満たしていなければならない。そこで、フィラメントを複数設けて通電タイミングをずらすなど、種々の方法でフリッカを低減することが提案されている(例えば、特許文献1,2,3参照)。
ところが、従来、フリッカ評価は、製品試作後、実機にて測定して行っており、どの程度のフリッカが発生するかを事前にシミュレーションすることは困難であった。このため、実際に製品を試作してその製品が規定された条件を満足できない場合、基本設計から見直す必要があり、開発に大きな時間のロスが生じることがあった。そこで、本発明は、フリッカを推定するのに有効なヒータのフィラメントの各種物理量(温度,電流,抵抗値)の変化を正確にシミュレーションすることを目的としてなされた。 However, conventionally, flicker evaluation is performed by measuring with an actual machine after product trial production, and it has been difficult to simulate in advance how much flicker occurs. For this reason, when a prototype is actually manufactured and the specified conditions cannot be satisfied, it is necessary to review from the basic design, which may cause a great time loss in development. Therefore, the present invention has been made for the purpose of accurately simulating changes in various physical quantities (temperature, current, resistance value) of the filament of the heater effective for estimating flicker.
前記目的を達するためになされた本発明は、通電に応じて発熱するフィラメントを備えたヒータの、前記フィラメントの温度の変化を数値的に解析するヒータのシミュレーション方法であって、前記フィラメントに熱として蓄えられるエネルギを算出する熱量算出処理と、前記フィラメントから放熱されるエネルギを算出する放熱量算出処理と、前記フィラメントから熱伝導によって奪われるエネルギを算出する熱伝導算出処理と、前記フィラメントの温度に応じた前記フィラメントの抵抗値を算出する抵抗値算出処理と、を備えたことを特徴としている。 The present invention made to achieve the above object is a heater simulation method for numerically analyzing a change in temperature of a filament of a heater having a filament that generates heat in response to energization. A heat amount calculation process for calculating stored energy; a heat release amount calculation process for calculating energy dissipated from the filament; a heat conduction calculation process for calculating energy taken away from the filament by heat conduction; and a temperature of the filament. And a resistance value calculation process for calculating the corresponding resistance value of the filament.
このように構成された本発明の方法では、熱量算出処理,放熱量算出処理,熱伝導算出処理によって算出された各エネルギの総和はフィラメントに与えられるエネルギ、すなわち電力と等しい。また、抵抗値算出処理によりフィラメントの抵抗値は温度の関数として得られるので、前記電力は、フィラメントを流れる電流と温度との関数として得られる。 In the method of the present invention configured as described above, the sum of each energy calculated by the heat amount calculation process, the heat release amount calculation process, and the heat conduction calculation process is equal to the energy given to the filament, that is, the power. Further, since the resistance value of the filament is obtained as a function of temperature by the resistance value calculation process, the electric power is obtained as a function of the current flowing through the filament and the temperature.
そこで、
電力=V・I=I2 ・R(T)=前記各エネルギの総和 ……(1)
但し、Vはフィラメントに印加される電圧、
Iはフィラメントを流れる電流、
Rはフィラメントの抵抗値、
Tはフィラメントの温度、
と考えることにより、フィラメントの温度と電流とを変数とする方程式が得られる。この方程式に基づいてフィラメントの温度変化を数値的に解析すれば、フィラメントの温度変化のシミュレーションを、前記フィラメントの温度に応じた抵抗値変化も考慮して正確に実行することができる。
Therefore,
Electric power = V · I = I 2 · R (T) = total of the above-mentioned energies (1)
Where V is the voltage applied to the filament,
I is the current through the filament,
R is the resistance value of the filament,
T is the temperature of the filament,
To obtain an equation with the temperature and current of the filament as variables. If the temperature change of the filament is numerically analyzed based on this equation, the simulation of the temperature change of the filament can be accurately executed in consideration of the resistance value change according to the temperature of the filament.
また、本発明は、通電に応じて発熱するフィラメントを備えたヒータの、前記フィラメントを流れる電流の変化を数値的に解析するヒータのシミュレーション方法であって、前記フィラメントに熱として蓄えられるエネルギを算出する熱量算出処理と、前記フィラメントから放熱されるエネルギを算出する放熱量算出処理と、前記フィラメントから熱伝導によって奪われるエネルギを算出する熱伝導算出処理と、前記フィラメントの温度に応じた前記フィラメントの抵抗値を算出する抵抗値算出処理と、を備えたことを特徴とするものであってもよい。 The present invention is also a heater simulation method for numerically analyzing a change in current flowing through a filament of a heater having a filament that generates heat in response to energization, and calculating energy stored in the filament as heat. Heat amount calculation processing, heat dissipation amount calculation processing for calculating energy radiated from the filament, heat conduction calculation processing for calculating energy deprived from the filament by heat conduction, and the filament according to the temperature of the filament And a resistance value calculating process for calculating a resistance value.
この場合も、前述の式(1)のように、フィラメントの温度と電流とを変数とする方程式が得られる。この方程式に基づいてフィラメントを流れる電流の変化を数値的に解析すれば、フィラメントを流れる電流の変化のシミュレーションを、前記フィラメントの温度に応じた抵抗値変化も考慮して正確に実行することができる。 Also in this case, an equation having the temperature and current of the filament as variables is obtained as in the above-described equation (1). If the change in the current flowing through the filament is numerically analyzed based on this equation, the simulation of the change in the current flowing through the filament can be accurately executed in consideration of the resistance value change according to the temperature of the filament. .
また更に、本発明は、通電に応じて発熱するフィラメントを備えたヒータの、前記フィラメントの抵抗値の変化を数値的に解析するヒータのシミュレーション方法であって、前記フィラメントに熱として蓄えられるエネルギを算出する熱量算出処理と、前記フィラメントから放熱されるエネルギを算出する放熱量算出処理と、前記フィラメントから熱伝導によって奪われるエネルギを算出する熱伝導算出処理と、前記フィラメントの温度に応じた前記フィラメントの抵抗値を算出する抵抗値算出処理と、を備えたことを特徴とするものであってもよい。 Still further, the present invention is a heater simulation method for numerically analyzing a change in the resistance value of a filament of a heater having a filament that generates heat in response to energization, the energy stored in the filament as heat. A heat amount calculation process to calculate, a heat release amount calculation process to calculate the energy radiated from the filament, a heat conduction calculation process to calculate energy taken away from the filament by heat conduction, and the filament according to the temperature of the filament And a resistance value calculation process for calculating the resistance value.
この場合も、前述の式(1)のように、フィラメントの温度と電流とを変数とする方程式が得られる。この方程式に基づいて、前述のようにフィラメントの温度変化のシミュレーションを、前記抵抗値変化も考慮して正確に実行することができ、更に、その温度から、フィラメントの抵抗値変化のシミュレーションを正確に実行することができる。 Also in this case, an equation having the temperature and current of the filament as variables is obtained as in the above-described equation (1). Based on this equation, the simulation of the temperature change of the filament can be accurately executed in consideration of the change in the resistance value as described above, and the simulation of the change in the resistance value of the filament can be accurately performed from the temperature. Can be executed.
なお、本発明は、前記熱量算出処理,放熱量算出処理,熱伝導算出処理,及び抵抗値算出処理における処理の形態については何ら限定するものではないが、前記熱量算出処理では、Cf ・dT(t)/dtなる式(但し、T(t)はフィラメントの温度(K)、Cf は前記フィラメントの熱容量)によって前記エネルギを算出し、前記放熱量算出処理では、β・T4 (t)(但し、βは前記ヒータに応じて定まる係数)なる式によって前記エネルギを算出し、前記熱伝導算出処理ではh(T(t)−T0 )なる式(但し、T0 は前記フィラメントの雰囲気温度(K)、hは前記ヒータに応じて定まる係数)によって前記エネルギを算出し、前記抵抗値算出処理では、α・T1.2 (t)なる式(但し、αは前記フィラメントに応じて定まる係数)によって前記抵抗値を算出してもよい。 The present invention does not limit the form of processing in the heat amount calculation process, the heat radiation amount calculation process, the heat conduction calculation process, and the resistance value calculation process. However, in the heat amount calculation process, C f · dT The energy is calculated by the equation (t) / dt (where T (t) is the filament temperature (K) and C f is the heat capacity of the filament). In the heat dissipation amount calculation process, β · T 4 (t ) (Where β is a coefficient determined according to the heater), and the energy is calculated by the equation of h (T (t) −T 0 ) (where T 0 is the value of the filament). The energy is calculated by the ambient temperature (K), h is a coefficient determined according to the heater, and in the resistance value calculation process, an equation of α · T 1.2 (t) (where α is determined according to the filament) Coefficient) Thus, the resistance value may be calculated.
この場合、前述の式(1)の右辺をフィラメントの温度Tを変数とした簡単な関数によって置き換えることができ、本発明に係る処理を簡略化して、その処理速度の向上及び処理装置のコストダウンを図ることができる。 In this case, the right side of the above equation (1) can be replaced by a simple function with the temperature T of the filament as a variable, the processing according to the present invention is simplified, the processing speed is improved, and the processing device cost is reduced. Can be achieved.
また、前記フィラメントへの印加電圧V(t)、前記フィラメントを流れる電流I(t)、前記フィラメントの温度T(t)の関係を、次式によって算出してもよい。オームの法則(V=I・R)を利用してこの式からV(t)を消去することにより、前述の式(1)と同等の方程式が得られる。この場合も、本発明に係る処理を簡略化して、その処理速度の向上及び処理装置のコストダウンを図ることができる。 Further, the relationship between the applied voltage V (t) to the filament, the current I (t) flowing through the filament, and the temperature T (t) of the filament may be calculated by the following equation. By eliminating V (t) from this equation using Ohm's law (V = I · R), an equation equivalent to the above equation (1) can be obtained. Also in this case, the processing according to the present invention can be simplified to improve the processing speed and reduce the cost of the processing apparatus.
更に、この場合、前記Cf ,β,h,及びαを、前記フィラメントへの通電開始時からの実測値に基づいて設定してもよく、こうすることによって次のような更なる効果が生じる。すなわち、通電開始時には、I(t),T(t)等の変化が大きく、多くのデータが得られる。このため一層正確に前記係数を設定することができ、延いては、一層正確なシミュレーションが可能となる。 Furthermore, in this case, the C f , β, h, and α may be set on the basis of actually measured values from the start of energization of the filament, and this produces the following further effect. . That is, when energization is started, changes in I (t), T (t), etc. are large, and a lot of data can be obtained. For this reason, the coefficient can be set more accurately, and further accurate simulation is possible.
また、前記各発明において、前記解析された温度,抵抗値,または電流の変化に基づき、フリッカ値を数値的に解析する処理を備えてもよく、この場合、次のような更なる効果が生じる。すなわち、フリッカ値を正確にシミュレーションすることができ、延いては、そのヒータのフリッカ値が規定された条件を満足するか否かを正確に予測することができる。 Further, in each of the above inventions, a process for numerically analyzing the flicker value based on the analyzed temperature, resistance value, or current change may be provided. In this case, the following further effect occurs. . In other words, the flicker value can be accurately simulated, and by extension, it can be accurately predicted whether or not the flicker value of the heater satisfies the specified condition.
また、前記各発明では、前記ヒータとしては、通電に応じて発熱するフィラメントを備えたものであれば種々のものが適用でき、例えば、前記ヒータはハロゲンランプヒータであってもよい。 In each of the above inventions, various heaters can be applied as long as they have a filament that generates heat in response to energization. For example, the heater may be a halogen lamp heater.
更に、前記各発明では、そのヒータの用途も特に限定されないが、前記ヒータは電子写真方式による画像形成のための定着用熱源であってもよい。この場合、欧州における規制などからも伺われるようにフリッカを抑制する要請が一層強いため、前記各発明の効果が一層顕著に表れる。 Further, in each of the above inventions, the use of the heater is not particularly limited, but the heater may be a heat source for fixing for image formation by electrophotography. In this case, as requested from regulations in Europe and the like, there is a strong demand for suppressing flicker, so that the effects of the above-described inventions appear more remarkably.
また、本発明のプログラムは、前記いずれかの発明の前記各処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであることを特徴としている。このため、本発明のプログラムをコンピュータに実行させれば、前記いずれかの発明のシミュレーション方法を容易に実施することができる。 A program according to the present invention is a program for causing a computer to execute each of the processes according to any one of the above inventions. For this reason, if the program of the present invention is executed by a computer, the simulation method of any one of the above inventions can be easily implemented.
また、本発明の記録媒体は、前記発明のプログラムが、コンピュータによって読み取り可能に記録されたことを特徴としている。このため、本発明の記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータに実行させれば、前記いずれかの発明のシミュレーション方法を容易に実施することができる。 The recording medium of the present invention is characterized in that the program of the present invention is recorded so as to be readable by a computer. For this reason, if the computer executes the program recorded on the recording medium of the present invention, the simulation method of any one of the above inventions can be easily implemented.
更に、本発明の画像形成装置は、電子写真方式により被記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、該画像形成手段により形成された画像を、前記ヒータを熱源として定着する定着手段と、を備えた画像形成装置であって、前記発明のプログラム、または、前記発明の記録媒体が組み込まれたことを特徴としている。 Furthermore, an image forming apparatus of the present invention includes an image forming unit that forms an image on a recording medium by electrophotography, and a fixing unit that fixes the image formed by the image forming unit using the heater as a heat source. An image forming apparatus provided with the program according to the invention or the recording medium according to the invention.
このように構成された本発明では、画像形成手段が電子写真方式により被記録媒体に画像を形成し、その画像形成手段により形成された画像を、定着手段が前記ヒータを熱源として定着する。また、本発明の画像形成装置は、前記発明のプログラム、または、前記発明の記録媒体が組み込まれているので、前記いずれかの発明によるシミュレーションを実行してその結果を制御に反映することができる。 In the present invention configured as described above, the image forming unit forms an image on a recording medium by electrophotography, and the fixing unit fixes the image formed by the image forming unit using the heater as a heat source. In addition, since the image forming apparatus of the present invention incorporates the program of the above invention or the recording medium of the above invention, the simulation according to any of the above inventions can be executed and the result reflected in the control. .
また、本発明の画像形成装置は、電子写真方式により被記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、該画像形成手段により形成された画像を、前記ヒータを熱源として定着する定着手段と、を備えた画像形成装置であって、前記いずれかの発明のシミュレーション方法を用いた解析結果に基づいて設計されたことを特徴とするものであってもよい。 The image forming apparatus of the present invention includes an image forming unit that forms an image on a recording medium by electrophotography, and a fixing unit that fixes the image formed by the image forming unit using the heater as a heat source. An image forming apparatus provided may be designed based on an analysis result using the simulation method according to any one of the inventions.
この場合も、画像形成手段が電子写真方式により被記録媒体に画像を形成し、その画像形成手段により形成された画像を、定着手段が前記ヒータを熱源として定着する。また、本発明の画像形成装置は、前記いずれかのシミュレーション方法を用いた解析結果に基づいて設計されているので、フィラメントの温度,電流,または抵抗値を所望通りに変化させることができる。 Also in this case, the image forming unit forms an image on the recording medium by electrophotography, and the fixing unit fixes the image formed by the image forming unit using the heater as a heat source. In addition, since the image forming apparatus of the present invention is designed based on an analysis result using any one of the simulation methods, the temperature, current, or resistance value of the filament can be changed as desired.
次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。図1は、本発明が適用された電子写真方式のプリンタP(画像形成装置に相当)の構成を表す断面図である。このプリンタPは、レーザによる露光を行うレーザプリンタである。先ず、図1に基づいてこのプリンタPの構成を簡単に説明する。
<プリンタ及び定着器の構成>
このプリンタPは、被記録媒体としての用紙が積載収納された給紙カセット部Aと、一枚ずつ用紙を吸入可能な手差し給紙部Bと、給紙カセット部A若しくは手差し給紙部Bから吸入した用紙を搬送する用紙搬送部Cと、ドラム型電子写真感光体,帯電器,現像器,除電器等を備え、搬送された用紙に記録材としてのトナーを付着して電子写真方式により画像を形成する電子写真プロセス部D(画像形成手段に相当)と、帯電された前記感光体に、画像データに従って変調されたレーザビームを走査して露光し、前記感光体に静電潜像を形成するレーザビームスキャナS(露光器)と、定着用ヒートローラ,圧力ローラ等を備え、用紙に付着したトナーを熱によって定着する熱定着部E(定着手段に相当)と、トナーの定着された用紙を本体上部の受け皿に搬送する用紙排出部Fとを、本体筐体G内に収めてなる。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an electrophotographic printer P (corresponding to an image forming apparatus) to which the present invention is applied. The printer P is a laser printer that performs exposure with a laser. First, the configuration of the printer P will be briefly described with reference to FIG.
<Configuration of printer and fixing device>
The printer P includes a paper feed cassette unit A in which sheets as recording media are stacked and stored, a manual paper feed unit B capable of sucking sheets one by one, and a paper feed cassette unit A or a manual paper feed unit B. Equipped with a paper transporting section C that transports the sucked paper and a drum-type electrophotographic photosensitive member, a charger, a developing device, a static eliminator, etc. An electrophotographic process section D (corresponding to an image forming means) for forming the photosensitive member and the charged photosensitive member are scanned with a laser beam modulated in accordance with image data and exposed to form an electrostatic latent image on the photosensitive member. A laser beam scanner S (exposure device), a fixing heat roller, a pressure roller, and the like, a heat fixing portion E (corresponding to a fixing means) for fixing the toner adhering to the paper by heat, and the paper on which the toner is fixed The body And a sheet discharge unit F for transporting the receiving tray parts, comprising housed in the main body casing G.
図2は、熱定着部Eに配置された定着器51の構成を表す断面図である。定着器51は、用紙に付着したトナーを加熱するヒートローラ1と、金属製のシャフト53aの回りに耐熱性のシリコーンゴム等を設けて構成され、ヒートローラ1の外周面に用紙を押圧する圧力ローラ53と、装置外部に用紙を排出する排出ローラ55,57と、用紙を所定の位置に案内する用紙ガイド59,61と、ヒートローラ1及び圧力ローラ53を覆うカバー63とを備えている。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the fixing
また、ヒートローラ1は、表面に離型層が形成された金属素管からなるドラム状のローラ本体11と、そのローラ本体11の回転軸に沿って配設されたハロゲンランプヒータ12と、ローラ本体11の温度を検出するサーミスタ13とを備えている。そして、このヒートローラ1は、ハロゲンランプヒータ12を熱源としてトナーを用紙に定着させるための熱を提供すると共に、圧力ローラ53との間に用紙を挟んで排出ローラ55,57方向へ搬送する役割をも担っている。
The
ハロゲンランプヒータ12は、周知の通り、フィラメント14(図3参照)への通電に応じて発熱する。次に、このフィラメント14の温度T、抵抗値R、及び、そのフィラメント14を流れる電流Iの変化を数値的に解析するシミュレーション方法について説明する。なお、以下の説明では、一般的なモデル記述方法〔例えばMATLAB/Simulink(いずれも登録商標:MathWorks社)〕を用いて、パーソナルコンピュータ等のディスプレイ上にモデルを記述する方法について説明するが、他の方法でシミュレーションモデルを構築してもよいことはいうまでもない。
<シミュレーションモデルの基本的原理>
先ず、本シミュレーションモデルの具体的な構成を説明するのに先立ち、本シミュレーションモデルの基本的な考え方について説明する。図3に示すように、フィラメント14には電力V・I(Vはフィラメント14の両端電圧)が供給される。この電力は熱エネルギに変換され、フィラメント14自身に熱として蓄えられてその温度Tを上昇させたり、輻射熱として放射(放熱)されたり、周囲のハロゲンガス(Gas)やフィラメント14の両端の端子(図示省略)から熱伝導によって奪われたりして消費される。
As is well known, the
<Basic principle of simulation model>
First, prior to describing the specific configuration of the simulation model, the basic concept of the simulation model will be described. As shown in FIG. 3, power V · I (V is a voltage across the filament 14) is supplied to the filament 14. This electric power is converted into thermal energy and stored as heat in the filament 14 itself to raise its temperature T, or radiated (radiated) as radiant heat, or the surrounding halogen gas (Gas) or terminals at both ends of the filament 14 ( It is consumed by being taken away by heat conduction.
このため、フィラメント14の温度Tを時間tの関数T(t)と考えれば、前記熱として蓄えられるエネルギはCf ・dT(t)/dtなる式(但し、Cf はフィラメント14の熱容量)によって計算することができる。また、前記放熱されるエネルギはβ・T4 (t)なる式(但し、βはハロゲンランプヒータ12に応じて定まる係数)によって計算することができる。更に、前記熱伝導によって奪われるエネルギはh(T(t)−T0 )なる式(但し、T0 は前記フィラメント14の雰囲気温度(K)、hはハロゲンランプヒータ12に応じて定まる係数)によって計算することができる。 Therefore, when the temperature T of the filament 14 is considered as a function T (t) of the time t, the energy stored as the heat is an expression of C f · dT (t) / dt (where C f is the heat capacity of the filament 14). Can be calculated by: Further, the heat dissipated energy can be calculated by an equation β · T 4 (t) (where β is a coefficient determined according to the halogen lamp heater 12). Further, the energy taken away by the heat conduction is an expression h (T (t) −T 0 ) (where T 0 is the ambient temperature (K) of the filament 14 and h is a coefficient determined according to the halogen lamp heater 12). Can be calculated by:
従って、これらの熱エネルギの総和が時間tの関数としての電力V(t)・I(t)と等しいと考えれば、次に示すような微分方程式を立てることができる。 Therefore, assuming that the sum of these thermal energies is equal to the power V (t) · I (t) as a function of time t, the following differential equation can be established.
そこで、これら2つの等式から、オームの法則(V=I・R)を利用してV(t)を消去すれば、T(t)とI(t)とを変数とする微分方程式が得られる。本シミュレーションモデルでは、この微分方程式に基づいてV(t),I(t),R(t)の変化を求めるのである。なお、以下の説明では、便宜上各変数の(t)を省略する場合がある。
Therefore, from these two equations, if V (t) is eliminated using Ohm's law (V = I · R), a differential equation having T (t) and I (t) as variables is obtained. It is done. In this simulation model, changes in V (t), I (t), and R (t) are obtained based on this differential equation. In the following description, (t) of each variable may be omitted for convenience.
また、本シミュレーションモデルでは、電源投入時のフリッカをシミュレーションするために、図4に示すような電源インピーダンスを想定する。すなわち、交流電源Vs とハロゲンランプヒータ12との間に、抵抗Rs ,リアクタンスL,及びスイッチSWが直列に接続されているものを想定するのである。この場合、ハロゲンランプヒータ12及びスイッチSWの両端に加わる電圧の変動として得られる電源電圧変動V(t)に基づいて、フリッカをシミュレーションすることができる。
Further, in this simulation model, a power supply impedance as shown in FIG. 4 is assumed in order to simulate the flicker at the time of power-on. That is, it is assumed that the resistor R s , the reactance L, and the switch SW are connected in series between the AC power source V s and the
そして、この場合、スイッチSWがONのときの電源電圧変動V(t)は、次のような連立微分方程式によって求めることができる。但し、次式では、フィラメント14の抵抗値R(t)を、前記抵抗Rs と区別するためにRh と表記している。 In this case, the power supply voltage fluctuation V (t) when the switch SW is ON can be obtained by the following simultaneous differential equations. However, in the following expression, the resistance value R (t) of the filament 14 is expressed as R h in order to distinguish it from the resistance R s .
続いて、本シミュレーションモデルの具体的な構成を説明する。なお、以下に示す各処理を実行するためのプログラムは、図5に示すパーソナルコンピュータ70のROM71b(ハードディスク等であってもよい)に格納されている。パーソナルコンピュータ70は、CPU71a,ROM71b,RAM71cを備えた本体71に、ディスプレイ72、キーボード73、マウス74等が接続された一般的な構成を有している。
Next, a specific configuration of the simulation model will be described. A program for executing each process shown below is stored in the
図6は、本シミュレーションモデルの全体像を表すブロック線図である。図6に示すように、本シミュレーションモデルは、スイッチSWのON/OFFに相当するパルス信号を入力するブロック90と、ハロゲンランプヒータ12及び前述の電源に相当するハロゲンランプヒータモデル100と、フリッカメータに相当するフリッカメータモデル200とを備えている。なお、フリッカメータモデル200は、「IEC60868 Flickermeter Functional and design specifications」に規定されたフリッカメータの仕様に従って構成されている。
FIG. 6 is a block diagram showing the whole image of the simulation model. As shown in FIG. 6, this simulation model includes a
また、ハロゲンランプヒータモデル100は、図7に示すようにハロゲンブロック110と電源ブロック130とによって構成されている。このハロゲンブロック110の詳細を、図8に示す。なお、このハロゲンブロック110は、次のように、前述の2つの等式(数3,数4)に対応している。
In addition, the halogen
すなわち、ブロック111にて、I×I×R(=V・I)が算出される。この値から、Tをブロック112にて4乗して更にブロック113にてβ倍した値、及び、ブロック114から入力されるT0 をブロック115にてTから引いて更にブロック116にてh倍した値が、ブロック117にて減算される。
That is, at
すなわち、ブロック117では、Cf ・dT(t)/dtが算出される。この値を、ブロック118にてCf で割り、更にブロック119にて時間tで積分することにより、前述の温度Tが得られる。なお、フリッカはフィラメント14が最も冷え切った電源投入時に発生し易いので、フィラメント14の雰囲気温度T0 は室温Ta で代用してもよい。
That is, in
また、ブロック121にてこのTを1.2乗して更にブロック122にてα倍することにより、前述の抵抗値Rが得られる。なお、この抵抗値Rは、図7に示すように、Rhalogen として電源ブロック130にも入力される。
Further, the above resistance value R is obtained by multiplying T by the power of 1.2 in the
図9は、電源ブロック130の構成を詳細に表すブロック線図である。先ず、この電源ブロック130は、図10に詳細を示すゼロクロス電源ブロック131を備えている。図10に示すように、このゼロクロス電源ブロック131は、50Hzの交流波形を生ずる交流電源モデル132を備え、この交流電源モデル132から出力される波形をブロック133でK倍することによって例えば実効値230VのVsrc として出力する。
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the
また、ゼロクロス電源ブロック131はゼロクロスブロック134を備え、このゼロクロスブロック134は、ブロック90から入力されたON/OFFのパルス信号を前記交流波形が0を横切るタイミングでON/OFFされるパルス信号に変換する。すなわち、本シミュレーションモデルは、交流波形が0を横切るタイミングに同期してハロゲンランプヒータ12のON/OFFを切り換えることにより、フリッカを低減した装置を想定している。そして、このゼロクロスブロック134からの出力とブロック133からの出力をブロック135にて乗算したものがVout として出力される。
The zero-cross
図9に戻って、電源ブロック130の他の構成は、次のように、前述の連立微分方程式(数5)に対応している。すなわち、ブロック141にて前述のRh とIとを乗算した値、及び、ブロック142にてIをRs 倍した値が、ブロック143にてVout から減算される。すなわち、ブロック143では、L・dI/dtが算出される。この値を、ブロック145にて時間で積分し、ブロック146にてLで割ることにより、前述のIが得られる。
Returning to FIG. 9, another configuration of the
また、フリッカメータモデル200には、ブロック142から出力されるRs ・I、及び、ブロック143から出力されるL・dI/dtを、ブロック147にてVsrc から減算した値が入力される。すなわち、ハロゲンランプヒータ12がOFFのときはVs がそのままV(t)として入力され、ハロゲンランプヒータ12がONのときはフィラメント14の両端電圧がV(t)として入力されるモデルを想定している(図4参照)。
Further, the
以上が本シミュレーションモデルの構成である。このようなシミュレーションモデルを利用することにより、図11に示すように、フィラメント14を流れる電流I,フリッカメータに入力される電圧Vd(前述のV(t)に相当),出力(すなわち電力),温度,抵抗値R,フィラメント14の両端電圧Vの変化をシミュレーションすることができる。なお、図11において、電流Iの1回目の立ち上がりに応じて電圧Vdが僅かに低下している箇所がフリッカとして検出される。
<係数α,β,Cf ,hの設定処理>
次に、本シミュレーションモデルで使用した前記各種係数α,β,Cf ,hを実測値に基づいて設定する係数設定処理について説明する。図12は、Simulinkなどを搭載したパーソナルコンピュータ70で実行される前記係数設定処理を表すフローチャートである。
The above is the configuration of this simulation model. By using such a simulation model, as shown in FIG. 11, the current I flowing through the filament 14, the voltage Vd input to the flicker meter (corresponding to V (t) described above), the output (ie, power), Changes in temperature, resistance value R, and voltage V across the filament 14 can be simulated. In FIG. 11, a portion where the voltage Vd slightly decreases in response to the first rise of the current I is detected as flicker.
<Coefficient α, β, C f , h setting processing>
Next, a coefficient setting process for setting the various coefficients α, β, C f , h used in the simulation model based on actual measurement values will be described. FIG. 12 is a flowchart showing the coefficient setting process executed by the
処理が開始されると、先ず、S1(Sはステップを表す:以下同様)にて、フィラメント14への通電開始時から所定サンプリング間隔で実測された前記電流Iの変化(過渡電流測定値)が読み込まれる。続くS2では、オペレータによるキーボード73の操作等に基づき、α,β,Cf ,hの初期値が設定される。すると、続くS3では、前述のシミュレーションモデルにこの初期値を適用することにより、そのシミュレーションモデルにおける電流Iの変化が計算される。
When the processing is started, first, in S1 (S represents a step: the same applies hereinafter), the change in the current I (transient current measurement value) measured at a predetermined sampling interval from the start of energization of the filament 14 is started. Is read. In subsequent S2, initial values of α, β, C f and h are set based on the operation of the
続くS4では、S3にて計算された電流Iの値とS1にて読み込まれた実測値との差の2乗和が計算され、S5にて、その2乗和が予め設定した所定値未満であるか否かが判断される。その2乗和が所定値未満であった場合(S5:Y)、前記設定された係数α,β,Cf ,hの値が適切であったとして、その値がS6にてα,β,Cf ,hとして決定され、処理が終了する。 In subsequent S4, the sum of squares of the difference between the value of current I calculated in S3 and the actually measured value read in S1 is calculated, and in S5, the sum of squares is less than a preset predetermined value. It is determined whether or not there is. If the sum of squares is less than a predetermined value (S5: Y), the values of the set coefficients α, β, C f , h are assumed to be appropriate, and the values are determined to be α, β, C f and h are determined, and the process ends.
一方、前記2乗和が所定値以上であった場合(S5:N)、S7にてα,β,Cf ,hの値を変更して、再びS3へ移行する。なお、この変更方法としては、例えばシンプレックス法等、数学的に公知な種々の方法が採用できる。そして、このようにα,β,Cf ,hの値を変更しながらS3〜S5の処理が繰り返し実行され、前記2乗和が前記所定値未満となるα,β,Cf ,hの値が見つかると(S5:Y)、S6にてその値がα,β,Cf ,hとして決定され、処理が終了する。 On the other hand, if the sum of squares is equal to or greater than the predetermined value (S5: N), the values of α, β, C f , and h are changed in S7, and the process proceeds to S3 again. As this changing method, various mathematically known methods such as a simplex method can be adopted. And thus alpha, beta, C f, processing S3~S5 while changing the values of h are repeated, the square sum is less than the predetermined value alpha, beta, C f, values of h Is found (S5: Y), the values are determined as α, β, C f , and h in S6, and the process ends.
この処理の具体例を図13に示す。図13において、○はS1にて読み込まれる実測値であり、点線は、S2にて入力されたα,β,Cf ,hの初期値に基づいてS3で計算された電流値である。前記2乗和が前記所定値未満となるようにS3〜S5の処理を繰り返すことにより、S6にて決定されたα,β,Cf ,hの値から計算される電流値の変化は、図13に実線で示すように実測値と対応したものとなる。 A specific example of this processing is shown in FIG. In FIG. 13, ◯ is an actual value read in S1, and a dotted line is a current value calculated in S3 based on the initial values of α, β, C f , and h input in S2. By repeating the processes of S3 to S5 so that the square sum is less than the predetermined value, the change in the current value calculated from the values of α, β, C f and h determined in S6 is as shown in FIG. As shown by a solid line in FIG.
このようにしてα,β,Cf ,hを設定することにより、前記シミュレーションモデルから計算されるフリッカ値は実際のハロゲンランプヒータ12から測定されるフリッカ値と極めて良好に一致する。図14(A),(B)はそのことを表す実験例であり、実際のハロゲンランプヒータ12を使って測定されたフリッカ値の実験値(実測値)と、前記シミュレーションモデルを使って計算されたフリッカ値の計算値とが、極めて良好に一致することを表している。なお、図14(A)はパルス信号のON/OFFをデューティ比6.25%として周期を変えてフリッカ値の測定及び計算を行った例であり、図14(B)はパルス信号のON/OFFをデューティ比12.5%として周期を変えてフリッカ値の測定及び計算を行った例である。
By setting α, β, C f , and h in this way, the flicker value calculated from the simulation model agrees very well with the flicker value measured from the actual
以上説明したように、本シミュレーションモデルでは、フィラメント14の各種物理量(温度T,電流I,抵抗値R)を極めて良好にシミュレーションすることができ、また、そのフィラメント14への通電によって生じるフリッカのフリッカ値も良好にシミュレーションすることができる。なお、本シミュレーションモデルにおいて、ブロック118,119にて実行される処理が熱量算出処理に相当し、ブロック112,113において実行される処理が放熱量算出処理に相当し、ブロック115,116において実行される処理が熱伝導算出処理に相当し、ブロック121,122において実行される処理が抵抗値算出処理に相当する。
<シミュレーションモデルの設計への応用(その1)>
次に、前記シミュレーションモデルを定着器51及びその制御系の設計に応用する場合の処理について説明する。図15は、前記パルス信号のON/OFFデューティ比など、ハロゲンランプヒータ12への制御信号の形態を設計する場合にパーソナルコンピュータ70で実行されるフリッカ値計算処理を表すフローチャートである。
As described above, in this simulation model, various physical quantities (temperature T, current I, resistance value R) of the filament 14 can be simulated very well, and flicker flicker caused by energization of the filament 14 can be achieved. The value can also be simulated well. In this simulation model, the process executed in
<Application of simulation model to design (1)>
Next, processing when the simulation model is applied to the design of the fixing
この処理では、先ずS11にて、前述の係数設定処理などによって設定された係数α,β,Cf ,hが読み出される。続くS12では、ハロゲンランプヒータ12を駆動するための制御信号が、オペレータによるキーボード73の操作等に基づき適宜設定される。
In this process, first, in S11, the coefficients α, β, C f , h set by the coefficient setting process described above are read out. In subsequent S12, a control signal for driving the
すると、続くS13にて、前記シミュレーションモデルを用いて電源電圧変動V(t)が算出される。続くS14では、S13にて算出された電源電圧変動V(t)に基づいて、前記シミュレーションモデルのフリッカメータモデル200によりフリッカ値が計算されて、処理が終了する。以上の処理により、どのような制御信号を設定するとどのようなフリッカが生じるのかを良好に予測することができ、定着器51の制御系の設計に良好に応用することができる。
<シミュレーションモデルの設計への応用(その2)>
図16は、フィラメント14の温度Tをフィードバック制御する場合などにおける各種制御係数など、ハロゲンランプヒータ12の温度制御の形態を設計する場合に前記パーソナルコンピュータ70で実行されるフリッカ値計算処理を表すフローチャートである。
Then, in subsequent S13, the power supply voltage fluctuation V (t) is calculated using the simulation model. In the subsequent S14, the flicker value is calculated by the
<Application of simulation model to design (2)>
FIG. 16 is a flowchart showing a flicker value calculation process executed by the
この処理でも、先ずS21にて、前述の係数設定処理などによって設定された係数α,β,Cf ,hが読み出される。続くS22では、オペレータによるキーボード73の操作等により適宜入力された各種制御係数等に基づきハロゲンランプヒータ12の温度制御の形態が計算される。
Also in this process, first, the coefficients α, β, C f , h set by the above-described coefficient setting process or the like are read in S21. In the subsequent S22, the temperature control mode of the
すると、続くS23にて、前記シミュレーションモデルを用いて電源電圧変動V(t)が算出される。続くS24では、S23にて算出された電源電圧変動V(t)に基づいて、前記シミュレーションモデルのフリッカメータモデル200によりフリッカ値が計算されて、処理が終了する。以上の処理により、どのような温度制御を設定するとどのようなフリッカが生じるのかを良好に予測することができ、定着器51の制御系の設計に良好に応用することができる。
<シミュレーションモデルの変形例の構成>
前記シミュレーションモデルでは、フィラメント14の温度Tまでしか考慮しなかったが、実際には、ヒートローラ1に設けられたサーミスタ13(図2参照)の検出信号などに基づいてフィードバック制御される場合も多い。この場合、ローラ本体11から圧力ローラ53への熱移動や、ローラ本体11及び圧力ローラ53から用紙への熱移動も考慮する必要がある。図17は、そのような熱移動も考慮したシミュレーションモデルの全体像を表すブロック線図である。
Then, in subsequent S23, the power supply voltage fluctuation V (t) is calculated using the simulation model. In the subsequent S24, the flicker value is calculated by the
<Configuration of Simulation Model Modification>
In the simulation model, only the temperature T of the filament 14 is taken into account, but in practice, feedback control is often performed based on a detection signal of the thermistor 13 (see FIG. 2) provided in the
本シミュレーションモデルでは、先のシミュレーションモデルと同様に構成されたハロゲンランプヒータモデル100にはブロック900から信号が入力される。このブロック900は、サーミスタ13に対応するサーミスタモデル300からの信号に基づいてハロゲンランプヒータモデル100に入力すべき信号を制御する。なお、本シミュレーションモデルでは、サーミスタモデル300を、ローラ本体11の温度THRを時定数τS で伝達する1次遅れ系としている。
In this simulation model, a signal is input from the
定着器51内の熱移動をシミュレーションする定着器モデル500は、ローラ本体11に対する熱移動をシミュレーションするヒートローラモデル510と、圧力ローラ53に対する熱移動をシミュレーションする圧力ローラモデル530と、ヒートローラ1と圧力ローラ53とのニップ部に対する熱移動をシミュレーションするニップ部モデル550とを備えている。また、ヒートローラモデル510,圧力ローラモデル530,ニップ部モデル550には、ブロック570に設定された室温Ta が入力されている。
A fixing
ローラ本体11には、ハロゲンランプヒータ12から放熱されるエネルギRadiation Energy(図8におけるブロック113の出力に相当)が供給され、ニップ部を介して所定のエネルギQfromHR(後述のようにニップ部モデル550にて計算される)が奪われる。そこで、本シミュレーションモデルでは、ブロック580によってRadiation EnergyからQfromHRを差し引いた値(Qとする)が、ヒートローラモデル510に入力される。
The roller
また、ニップ部における熱移動は、ヒートローラ1及び圧力ローラ53の回転(以下ガラ回しともいう)の有無や、用紙の有無に影響を受ける。このため、ニップ部モデル550には、ガラ回しの有無が設定されるブロック600、及び、用紙の挿入タイミングを表す信号を発生するブロック700からの信号が入力されている。
Further, the heat transfer in the nip portion is affected by the presence or absence of rotation of the
続いて、定着器モデル500を構成する各部の構成について詳細に説明する。なお、定着器モデル500の各部は、接触する2つの部材間を移動するエネルギ(熱量)が、両者の温度差に比例するものとして構成されている。
Next, the configuration of each part constituting the fixing
従って、ローラ本体11から空気中へ放熱されるエネルギQairHR は、室温をTa 、ローラ本体11の温度をTHR、比例係数をHair とすると、QairHR=Hair(THR−Ta )で表される。ローラ本体11の昇温に寄与するエネルギQ−QairHR は、ローラ本体11の温度変化dTHR/dtにローラ本体11の熱容量CHRをかけた値と等しいので、ローラ本体11における熱の収支は次式によって表される。
Accordingly, the energy Q airHR radiated from the
次に、圧力ローラ53から空気中へ放熱されるエネルギQairPR も、前述のQairHR と同様に、圧力ローラ53の温度をTPR、比例係数をHa とすると、QairPR=Ha(TPR−Ta )で表される。また、圧力ローラ53からシャフト53aを介して熱伝導により奪われるエネルギQPRは、シャフト53aの温度が室温Ta と一致すると仮定し、比例係数をHprとすることにより、QPR=Hpr(TPR−Ta )で表される。
Next, the energy Q airPR radiated from the
更に、圧力ローラ53に供給される熱エネルギをQnip とすれば、圧力ローラ53の昇温に寄与するエネルギQnip −QairPR−QPR は、圧力ローラ53の温度変化dTPR/dtに圧力ローラ53の熱容量CPRをかけた値と等しいから、圧力ローラ53における熱の収支は次式によって表される。
Furthermore, if the heat energy to be supplied to the
続いて、ニップ部における熱エネルギの出入りについて考察する。ニップ部に用紙が存在しない場合、ローラ本体11も圧力ローラ53も回転していないときは熱エネルギの出入りを0と推定し、ガラ回し時は、比例係数をHnip と置いて次式によりQnip (QtoPRともいう)を算出する。また、この場合は、Qnip =QfromHRとなる。
Next, consideration will be given to the entry and exit of thermal energy at the nip. When there is no paper in the nip portion, when neither the
Qnip =Hnip(THR−TPR)
ニップ部に用紙が存在する場合は、用紙の温度をTpaper 、ローラ本体11から用紙へ移動するエネルギをQpaperHR 、その熱移動の比例係数をHpaperHR 、圧力ローラ53から用紙へ移動するエネルギをQpaperPR 、その熱移動の比例係数をHpaperPR 、と置くことにより、次式が得られる。
Q nip = H nip (T HR -T PR )
When paper is present in the nip portion, the paper temperature is T paper , the energy to move from the
QpaperHR =HpaperHR(THR−TPaper)
QpaperPR =HpaperPR(TPR−TPaper)
そこで、ニップ部モデル550は、図20に示すように構成されている。なお、このニップ部モデル550は、ローラ本体11からニップ部を介して奪われるエネルギに相当するQfromHRと、圧力ローラ53にニップ部を介して供給されるエネルギに相当するQtoPRとが計算される。
Q paperHR = H paperHR (T HR -T Paper )
Q paperPR = H paperPR (T PR -T Paper)
Therefore, the
用紙(paper)がなく、ガラ回し(rot)もされていないときは、ブロック551に設定された定数「0」がブロック552,553を介してQfromHRとして算出され、同じく「0」がブロック552,554を介してQtoPRとして算出される。用紙がなく、ガラ回しがなされた場合は、ブロック555にてTHRからTPRを減算した値を、更にブロック556にてHnip 倍した値が、QfromHR,QtoPRとして算出される。
When there is no paper and the paper is not rotated (rot), the constant “0” set in the
更に、ニップ部モデル550では前記Tpaper =Ta と仮定しており、用紙がある場合は、ガラ回しの有無に関わらず、ブロック561にてTHRからTa を減算した値を、更にブロック562にてHpaperHR 倍した値がQfromHRとして出力され、ブロック563にてTPRからTa を減算した値を、更にブロック564にて−HpaperPR 倍した値がQtoPRとして算出される。
Furthermore, has assumed the the nip Model 550 T paper = T a, when there is a sheet, with or without idle rotation, the value obtained by subtracting T a from T HR at
このように構成された本シミュレーションモデルでは、ローラ本体11から圧力ローラ53への熱移動や、ローラ本体11及び圧力ローラ53から用紙への熱移動も考慮して、実際のフィードバック制御がなされる場合に即したシミュレーションを行うことができる。
<フィードバック制御への応用>
次に、前記シミュレーションモデルを用いて、定着器51のハロゲンランプヒータ12をフィードバック制御する例を説明する。図21は、その制御系の構成を表すブロック図である。
In the simulation model configured as described above, actual feedback control is performed in consideration of heat transfer from the
<Application to feedback control>
Next, an example in which the
図21に示すように、温度制御部990はCPU991,ROM992,RAM993を備えたマイクロコンピュータとして構成され、ハロゲンランプヒータ12へ制御信号を入力している。このハロゲンランプヒータ12の放熱によって加熱された定着器51の温度(正確にはローラ本体11の温度)はサーミスタ13によって検出され、その検出信号は温度制御部990に入力されている。
As shown in FIG. 21, the
また、この温度制御部990は、前述のシミュレーションモデルと同様の、ハロゲンランプヒータモデル100、フリッカメータモデル200、及び、定着器モデル500を備えている。これらのシミュレーションモデルは、ROM992に記録されたプログラムをCPU991が実行することにより仮想的に構成されるが、図21では、説明の便宜上、これらのシミュレーションモデルを温度制御部990のブロックの外に記載した。
The
次に、図22は、この温度制御部990によって実行されるフィードバック制御処理を表すフローチャートである。この処理が開始されると、先ず、S31にて、ハロゲンランプヒータ12に予め設定された制御信号が出力され、同時に、ハロゲンランプヒータモデル100にも同様の制御信号が出力される。
Next, FIG. 22 is a flowchart showing a feedback control process executed by the
続くS32では、ハロゲンランプヒータモデル100により、前述のようにフィラメント14の温度T,抵抗値R,電流I,電源電圧変動V(t)が計算される。続くS33では、定着器モデル500により、前述のようにローラ本体11の温度THR及び圧力ローラ53の温度TPRが計算され、S34では、フリッカメータモデル200によりフリッカ値が計算される。
In S32, the halogen
続いて、S35にて、サーミスタ13の検出値が読み込まれる。続くS36では、前記各処理で読み込まれたフィラメント14の温度T,抵抗値R,電流I,電源電圧変動V(t),ローラ本体11の温度THR,圧力ローラ53の温度TPR,フリッカ値,及び,サーミスタ13の検出値に基づき、制御信号が作成され、ハロゲンランプヒータ12及びハロゲンランプヒータモデル100に出力され、処理はS32へ移行する。
Subsequently, in S35, the detection value of the
従来は、サーミスタ13の検出値のみに基づいてフィードバック制御を行っていたが、このように、シミュレーションモデルを用いた各種計算値を考慮してフィードバック制御を行うことにより、一層正確な制御を実行することができる。
Conventionally, feedback control is performed based only on the detection value of the
以上、本発明を実施の形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、湿度(すなわち空気の熱伝導率)などの要素を追加してシミュレーションを行ってもよい。 The present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. For example, the simulation may be performed by adding factors such as humidity (that is, thermal conductivity of air).
また、前記各シミュレーションモデルではフィラメント14の抵抗値Rから算出された電源電圧変動V(t)に基づいてフリッカ値をシミュレーションしているが、前記シミュレーションによって得られたフィラメント14の温度Tや電流Iからフリッカ値をシミュレーションしてもよい。更に、前述の各種処理をパーソナルコンピュータ,マイクロコンピュータ等に実行させるためのプログラムは、ROM等の素子の他、フレキシブルディスク,コンパクトディスク,インターネット上のウェブサーバ等の各種記録媒体に記録することができることはいうまでもない。 In each of the simulation models, the flicker value is simulated based on the power supply voltage fluctuation V (t) calculated from the resistance value R of the filament 14, but the temperature T and current I of the filament 14 obtained by the simulation are simulated. From the above, the flicker value may be simulated. Furthermore, a program for causing a personal computer, a microcomputer, etc. to execute the various processes described above can be recorded on various recording media such as a flexible disk, a compact disk, and a web server on the Internet in addition to elements such as a ROM. Needless to say.
1…ヒートローラ 11…ローラ本体 12…ハロゲンランプヒータ
13…サーミスタ 14…フィラメント 51…定着器 53…圧力ローラ
70…パーソナルコンピュータ 100…ハロゲンランプヒータモデル
110…ハロゲンブロック 130…電源ブロック 200…フリッカメータモデル
300…サーミスタモデル 500…定着器モデル 510…ヒートローラモデル
530…圧力ローラモデル 550…ニップ部モデル 990…温度制御部
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記フィラメントに熱として蓄えられるエネルギを算出する熱量算出処理と、
前記フィラメントから放熱されるエネルギを算出する放熱量算出処理と、
前記フィラメントから熱伝導によって奪われるエネルギを算出する熱伝導算出処理と、
前記フィラメントの温度に応じた前記フィラメントの抵抗値を算出する抵抗値算出処理と、
を備えたことを特徴とするヒータのシミュレーション方法。 A heater simulation method for numerically analyzing a change in temperature of a filament of a heater having a filament that generates heat in response to energization,
A calorific value calculation process for calculating energy stored as heat in the filament;
A heat dissipation amount calculation process for calculating energy dissipated from the filament,
Heat conduction calculation processing for calculating energy taken away from the filament by heat conduction;
A resistance value calculation process for calculating the resistance value of the filament according to the temperature of the filament;
A heater simulation method comprising the steps of:
前記フィラメントに熱として蓄えられるエネルギを算出する熱量算出処理と、
前記フィラメントから放熱されるエネルギを算出する放熱量算出処理と、
前記フィラメントから熱伝導によって奪われるエネルギを算出する熱伝導算出処理と、
前記フィラメントの温度に応じた前記フィラメントの抵抗値を算出する抵抗値算出処理と、
を備えたことを特徴とするヒータのシミュレーション方法。 A heater simulation method for numerically analyzing a change in a current flowing through a filament of a heater having a filament that generates heat in response to energization,
A calorific value calculation process for calculating energy stored as heat in the filament;
A heat dissipation amount calculation process for calculating energy dissipated from the filament,
Heat conduction calculation processing for calculating energy taken away from the filament by heat conduction;
A resistance value calculation process for calculating the resistance value of the filament according to the temperature of the filament;
A heater simulation method comprising the steps of:
前記フィラメントに熱として蓄えられるエネルギを算出する熱量算出処理と、
前記フィラメントから放熱されるエネルギを算出する放熱量算出処理と、
前記フィラメントから熱伝導によって奪われるエネルギを算出する熱伝導算出処理と、
前記フィラメントの温度に応じた前記フィラメントの抵抗値を算出する抵抗値算出処理と、
を備えたことを特徴とするヒータのシミュレーション方法。 A heater simulation method for numerically analyzing a change in resistance value of a filament of a heater including a filament that generates heat in response to energization,
A calorific value calculation process for calculating energy stored as heat in the filament;
A heat dissipation amount calculation process for calculating energy dissipated from the filament,
Heat conduction calculation processing for calculating energy taken away from the filament by heat conduction;
A resistance value calculation process for calculating the resistance value of the filament according to the temperature of the filament;
A heater simulation method comprising the steps of:
前記放熱量算出処理では、β・T4 (t)(但し、βは前記ヒータに応じて定まる係数)なる式によって前記エネルギを算出し、
前記熱伝導算出処理ではh(T(t)−T0 )なる式(但し、T0 は前記フィラメントの雰囲気温度(K)、hは前記ヒータに応じて定まる係数)によって前記エネルギを算出し、
前記抵抗値算出処理では、α・T1.2 (t)なる式(但し、αは前記フィラメントに応じて定まる係数)によって前記抵抗値を算出することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のヒータのシミュレーション方法。 In the calorific value calculation process, the energy is calculated by the formula C f · dT (t) / dt (where T (t) is the filament temperature (K) and C f is the heat capacity of the filament),
In the heat dissipation amount calculation process, the energy is calculated by an expression β · T 4 (t) (where β is a coefficient determined according to the heater),
In the heat conduction calculation process, the energy is calculated by an expression h (T (t) −T 0 ) (where T 0 is the filament ambient temperature (K), h is a coefficient determined according to the heater),
4. The resistance value calculation process according to claim 1, wherein the resistance value is calculated by an equation of α · T 1.2 (t) (where α is a coefficient determined according to the filament). The heater simulation method described.
該画像形成手段により形成された画像を、前記ヒータを熱源として定着する定着手段と、
を備えた画像形成装置であって、
請求項11記載のプログラム、または、請求項12記載の記録媒体が組み込まれたことを特徴とする画像形成装置。 Image forming means for forming an image on a recording medium by an electrophotographic method;
Fixing means for fixing the image formed by the image forming means using the heater as a heat source;
An image forming apparatus comprising:
An image forming apparatus comprising the program according to claim 11 or the recording medium according to claim 12 incorporated therein.
該画像形成手段により形成された画像を、前記ヒータを熱源として定着する定着手段と、
を備えた画像形成装置であって、
請求項1〜10のいずれかに記載のヒータのシミュレーション方法を用いた解析結果に基づいて設計されたことを特徴とする画像形成装置。
Image forming means for forming an image on a recording medium by an electrophotographic method;
Fixing means for fixing the image formed by the image forming means using the heater as a heat source;
An image forming apparatus comprising:
An image forming apparatus, which is designed based on an analysis result using the heater simulation method according to claim 1.
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
CN101824514A (en) * | 2010-05-19 | 2010-09-08 | 南京航空航天大学 | Simulation method of high accuracy preset laser cladding coating temperature field |
CN105389435A (en) * | 2015-11-12 | 2016-03-09 | 南京航空航天大学 | Mesoscopic simulating method for light-solid coupling process of laser beam and powder particles |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003151722A (en) * | 2001-11-13 | 2003-05-23 | Sharp Corp | Heating device and heating system |
JP2004349254A (en) * | 2003-05-20 | 2004-12-09 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | Method of supplying power to heating element of radiation source and corresponding radiation source |
-
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- 2004-12-27 JP JP2004378089A patent/JP2006185173A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003151722A (en) * | 2001-11-13 | 2003-05-23 | Sharp Corp | Heating device and heating system |
JP2004349254A (en) * | 2003-05-20 | 2004-12-09 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | Method of supplying power to heating element of radiation source and corresponding radiation source |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101824514A (en) * | 2010-05-19 | 2010-09-08 | 南京航空航天大学 | Simulation method of high accuracy preset laser cladding coating temperature field |
CN101824514B (en) * | 2010-05-19 | 2012-07-04 | 南京航空航天大学 | Simulation method of high accuracy preset laser cladding coating temperature field |
CN105389435A (en) * | 2015-11-12 | 2016-03-09 | 南京航空航天大学 | Mesoscopic simulating method for light-solid coupling process of laser beam and powder particles |
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