JP5361345B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
スミス補償器403は、無駄時間を含む制御対象402を、無駄時間を含まない制御対象モデル404と無駄時間モデル405のモデルに分割してモデル化する。制御対象モデル404と無駄時間モデル405を正確に求め、無駄時間モデル405の出力が検知温度と一致した場合、コントローラ401へのフィードバック量は制御対象402が無駄時間を含まない場合のフィードバック量と一致する。
(1)通電により加熱を行う加熱体を有する加熱部材と、前記加熱部材と共に記録媒体を挟持搬送するニップ部を形成する加圧部材と、前記加熱体の温度を検知する温度センサと、前記加熱体に通電した時の変化が前記温度センサで検知されるまでの時間である無駄時間L後の前記加熱体の温度を予測するための無駄時間補償手段と、前記加熱体の温度が設定温度となるように前記温度センサの検知温度及び前記無駄時間補償手段の出力に応じて前記加熱体への通電制御量を演算する演算手段と、を有し、前記ニップ部で記録媒体を挟持搬送しつつ加熱し記録媒体に形成された未定着画像を記録媒体に定着させる定着部、を有する画像形成装置において、前記無駄時間補償手段は、前記無駄時間L後の前記温度センサの検知温度を予測するための前記無駄時間Lがない制御対象モデルと、無駄時間モデルと、を有し、時刻t−Lから時刻tまでの期間の前記加熱体への通電制御量の履歴から前記制御対象モデルを用いて検知温度の変化量を求め、この変化量を時刻tにおける検知温度に加算することで時刻t+Lにおける検知温度Tpre1を予測して前記制御対象モデルから出力し、前記無駄時間モデルは、前記制御対象モデルの出力Tpre1を前記無駄時間Lだけ遅延した時の温度であるTpre2を出力し、前記演算手段は、フィードバックされる温度Tfb(=時刻tにおける検知温度temp+Tpre1−Tpre2)に応じて時刻tにおける通電制御量を演算するものであることを特徴とする画像形成装置。
本実施例は、画像形成装置において記録媒体上に未定着画像を定着させる定着装置を所定の温度(目標温度、設定温度ともいえる)に温調する例である。
図2は、本実施例の画像形成装置の全体構成を示す断面図である。図2において、201は電子写真方式の画像形成装置、202は画像形成装置201内の各部を回転駆動するためのメインモータ、203は画像を形成する用紙を収納するための給紙トレイである。
204は、給紙トレイ203に収納された用紙を1枚ずつピックアップするための給紙ローラであり、給紙ソレノイド206で伝達状態とすることでメインモータ202の駆動力から回転力が与えられる。
205は、分離パッドであり給紙ローラ204により給紙トレイ203からピックアップされた用紙が重送されないように1枚ずつに分離するためのものである。
207は、TOPセンサであり、用紙の先端と後端が規定位置を通過するタイミングを検知する。
211は、転写ローラであり、感光ドラム207上のトナー像を用紙に転写すべく転写電圧が印加されるものである。
213は、定着ローラであり、内部に用紙上のトナー像を熱定着させるための加熱部材であるセラミックヒータを備える。そして、定着ローラ213は対向する位置に設けられた加圧部材である加圧ローラ214と接するニップ部(以下、定着ニップと呼ぶ)において用紙上のトナー像を熱定着させる。
302は、加熱体であるヒータの温度を検知する温度センサであるサーミスタであり、サーミスタ302の検知温度はヒータのオンデューティー比を示す制御量(通電制御量)を決定する際に用いられる。
103は画像形成装置201の定着装置であり、内部に定着ローラ213と加圧ローラ214を持つ。
104はPIDコントローラであり、スミス予測器101の予測温度(無駄時間補償出力)とサーミスタ302の検知温度からヒータの制御量(本実施例ではヒータの電流量)を決定する。すなわち、PIDコントローラ104はヒータ301の温度を設定温度にするために必要な制御量を演算する演算手段である。106,107、108は温度データの加算器である。
1003はCPUであり、低圧電源1002より電源供給される。CPU1003は、サーミスタ302の検知温度Tempを入力とし、目標温度(設定温度ともいえる)の決定、およびPIDコントローラ104とスミス予測器101の計算を内部で実行し、ヒータ301の制御量を決定する。そして、前記制御量にもとづいたヒータ駆動信号Heatを出力する。
1005は双方向3端子サイリスタであり、フォトトライアックカプラ1004の出力に従ってヒータ301のON/OFFを制御する。
1006は商用電源周波数検知回路であり、CPU1003が商用電源1001と同期してヒータ駆動信号Heatを出力できるように、ヒータ駆動信号Heatを切り替えるトリガFreqを出力する。
本実施例では、制御対象モデルを一次式とする。ただし、制御対象モデルは定着ニップが通紙状態と非通紙状態のどちらか、また、定着装置が暖まっているか冷えているかによって切り替える。
無駄時間モデル405の出力Tpre2は、スミス補償法と同様に制御対象モデル102の出力Tpre1を、無駄時間Lだけ遅延した出力である(S1103)。
PIDコントローラ104へのフィードバックTfbは、Tfb=temp+Tpre1−Tpre2により求まる(S1104)。
また、定着ローラのニップ部に用紙がある場合と無い場合で制御対象モデルを切り替えている(すなわち、記録媒体がある場合は制御対象モデルを第一種のモデルに、ない場合は第二種のモデルに切り替えている)。このため、用紙の有無による制御対象の特徴の変化による予測誤差を抑制することができる。
さらに、定着装置の状態(コールド非通紙状態、コールド通紙状態、ホット非通紙状態、ホット通紙状態)に応じて制御対象モデルを切り替えるため、定着装置の状態の変化による予測誤差を抑制することができる。
本実施例は、図11に示すように、実施例1の構成に加え、画像形成装置を使用する環境パラメータを取得するための環境センサ901を持つ。定着装置103の実際の無駄時間やゲイン、時定数は例えば室温によって変化する。実施例1では無駄時間Lを300msecとしたが、室温が低温で定着装置が十分に冷えている場合、無駄時間Lは450msecとなる。室温が低温で定着装置が十分に冷えている場合は、加圧ローラ214に奪われる熱量が大きくなる。そのため、室温が低温で定着装置が十分に冷えている場合は、無駄時間をLを450msecに切り替え、制御対象モデルからオフセットe2を減算したものを低温時の制御対象モデルとして用いる。
ただし、環境センサ901で測定する環境パラメータは室温のみとしたが、例えば湿度も測定し、高温・高湿や低温・低湿等の特殊な使用環境だった場合に、無駄時間と制御対象モデルを切り替えても良い。また、切り替えは高温・高湿、低温・低湿時に限定しない。
102 制御対象モデル
104 PIDコントローラ
213 定着ローラ
214 加圧ローラ
301 ヒータ
302 サーミスタ
405 無駄時間モデル
P 用紙
Claims (2)
- 通電により加熱を行う加熱体を有する加熱部材と、前記加熱部材と共に記録媒体を挟持搬送するニップ部を形成する加圧部材と、前記加熱体の温度を検知する温度センサと、前記加熱体に通電した時の変化が前記温度センサで検知されるまでの時間である無駄時間L後の前記加熱体の温度を予測するための無駄時間補償手段と、前記加熱体の温度が設定温度となるように前記温度センサの検知温度及び前記無駄時間補償手段の出力に応じて前記加熱体への通電制御量を演算する演算手段と、を有し、前記ニップ部で記録媒体を挟持搬送しつつ加熱し記録媒体に形成された未定着画像を記録媒体に定着させる定着部、
を有する画像形成装置において、
前記無駄時間補償手段は、
前記無駄時間L後の前記温度センサの検知温度を予測するための前記無駄時間Lがない制御対象モデルと、無駄時間モデルと、を有し、
時刻t−Lから時刻tまでの期間の前記加熱体への通電制御量の履歴から前記制御対象モデルを用いて検知温度の変化量を求め、この変化量を時刻tにおける検知温度に加算することで時刻t+Lにおける検知温度Tpre1を予測して前記制御対象モデルから出力し、
前記無駄時間モデルは、前記制御対象モデルの出力Tpre1を前記無駄時間Lだけ遅延した時の温度であるTpre2を出力し、
前記演算手段は、
フィードバックされる温度Tfb(=時刻tにおける検知温度temp+Tpre1−Tpre2)に応じて時刻tにおける通電制御量を演算するものであることを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御対象モデルを、記録媒体が前記ニップ部を通過している状態と通過していない状態、及び前記定着部の温度が低いコールド状態と前記定着部の温度が高いホット状態、記録媒体の種類、装置を使用する環境、のうちの少なくとも一つのパラメータに応じて切り替えることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
Priority Applications (1)
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JP2008296930A JP5361345B2 (ja) | 2008-11-20 | 2008-11-20 | 画像形成装置 |
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JP2008296930A JP5361345B2 (ja) | 2008-11-20 | 2008-11-20 | 画像形成装置 |
Publications (2)
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JP2010122508A JP2010122508A (ja) | 2010-06-03 |
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