JPH03179382A - Controller - Google Patents
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- JPH03179382A JPH03179382A JP1317512A JP31751289A JPH03179382A JP H03179382 A JPH03179382 A JP H03179382A JP 1317512 A JP1317512 A JP 1317512A JP 31751289 A JP31751289 A JP 31751289A JP H03179382 A JPH03179382 A JP H03179382A
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Landscapes
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- Dry Development In Electrophotography (AREA)
- Control Or Security For Electrophotography (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は電子写真プリンタにおける定着機のヒートロー
ル温度や現像機のトナー濃度を制御する制御装置に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a control device for controlling the heat roll temperature of a fixing device and the toner density of a developing device in an electrophotographic printer.
一般的な定着機の構成を第2図に示す。ヒートローラ2
01の表面温度は2表面温度計204によって検知され
、電圧■に変換されて温度制御装置205に送られる。FIG. 2 shows the configuration of a general fixing device. heat roller 2
The surface temperature of 01 is detected by the 2nd surface thermometer 204, converted to voltage 2, and sent to the temperature control device 205.
そこで以後表面温度は、温度計204によって測定した
出力電圧で表す。従来の制御袋[205は、第3図(a
)に示すように比較器301と可変電源302から成る
。可変電源302の電圧は、目標とするヒートローラの
表面温度を意味し、ここでは電圧Vrefとする。Therefore, hereinafter, the surface temperature will be expressed by the output voltage measured by the thermometer 204. The conventional control bag [205 is shown in FIG.
), it consists of a comparator 301 and a variable power supply 302. The voltage of the variable power supply 302 means the target surface temperature of the heat roller, and is herein referred to as voltage Vref.
一方比較器301の入出力特性は第3図(b)に示すよ
うになっており、温度計204からの出力電圧■がV
refよりも大きい、つまりヒートローラ201の表面
温度が目標温度より高いと、スイッチ206がオフしヒ
ータ203の発熱量はOとなり、逆の場合はスイッチ2
06がオンしヒータ203の発熱量はqになるとする。On the other hand, the input/output characteristics of the comparator 301 are as shown in FIG. 3(b), and the output voltage from the thermometer 204 is V.
ref, that is, when the surface temperature of the heat roller 201 is higher than the target temperature, the switch 206 is turned off and the heat generation amount of the heater 203 becomes O; in the opposite case, the switch 2
06 is turned on and the amount of heat generated by the heater 203 becomes q.
ヒータ203が発熱すると、ヒートローラ201が暖ま
り、表面温度(電圧V)が上昇する。逆に1発熱しない
と、ヒートローラ201は放熱し表面温度(電圧V)は
下降する。When the heater 203 generates heat, the heat roller 201 warms up and the surface temperature (voltage V) increases. Conversely, if no heat is generated, the heat roller 201 radiates heat and the surface temperature (voltage V) decreases.
以上のような単純な制御系の場合、制御対象であるヒー
トローラ201の熱伝導性が悪いと、リミットサイクル
やオーバシュートが発生し、表面温度の安定性が劣化す
る。これを改善するためには、第4図に示すように、目
標値Vrefまたは温度計出力■に対し、デイザ信号を
混入すればよい。In the case of a simple control system as described above, if the heat roller 201 to be controlled has poor thermal conductivity, a limit cycle or overshoot will occur, and the stability of the surface temperature will deteriorate. In order to improve this problem, a dither signal may be mixed into the target value Vref or the thermometer output ■, as shown in FIG.
この方法については、計測自動制御学会線:″自動制御
ハンドブック(基礎編)′″、オーム社pp422〜4
24(↓983)において論じられている。Regarding this method, see Institute of Instrument and Control Engineers: ``Automatic Control Handbook (Basic Edition)'', Ohmsha pp422-4.
24 (↓983).
上記従来技術では、印加するデイザ信号d(t)として
、三角波や正弦波を使用する。そして修飾された入出力
特性は、それらの振幅や周期に依存する。ところが簡易
な装置において、振幅や周期が任意の三角波や正弦波を
作り出すことは困難である。In the prior art described above, a triangular wave or a sine wave is used as the applied dither signal d(t). The modified input/output characteristics then depend on their amplitude and period. However, it is difficult to create a triangular wave or sine wave with arbitrary amplitude or period using a simple device.
本発明は、まず簡易な装置で生成できる信号をデイザ信
号d(t)として使い、入出力特性をある程度任意に操
作できるようにし、これを利用して各条件に対する最適
な制御特性を実現し、オンオフ制御の制御特性を改善す
ることを目的とする。The present invention first uses a signal that can be generated by a simple device as a dither signal d(t), allows the input/output characteristics to be controlled arbitrarily to some extent, and uses this to realize optimal control characteristics for each condition. The purpose is to improve the control characteristics of on-off control.
上記目的を達成するために、第1図に示すように、まず
主たる目標値Vrefl の他に従たる目標値Vref
2 を設け、それぞれコンパレータ102゜103に
よりセンサからの信号Vと大小を比較し、比較出力Vl
、V2を得、それらをセレクタ104に入力した。一方
、発振器106とカウンタ107とによって作られた循
環数列と、外部から入力されるデユーティ比データDA
との大小を比較器108で比較した結果の矩形波d(t
、r)をセレクタ104のセレクト信号Sとした使い、
セレクタ104の出力を制御対象105のオンオフ信号
として出力したものである。In order to achieve the above purpose, as shown in FIG.
2 are provided, and the magnitude is compared with the signal V from the sensor by comparators 102 and 103, and the comparison output Vl
, V2 and input them to the selector 104. On the other hand, the cyclic sequence created by the oscillator 106 and the counter 107 and the duty ratio data DA input from the outside
The rectangular wave d(t
, r) as the select signal S of the selector 104,
The output of the selector 104 is output as an on/off signal for the controlled object 105.
さらに、各条件に対する最適な制御特性を実現するため
には、電源や記録開始命令、比較出力Vl、V2のオン
オフするタイミングから、制御対象105内の状態を推
測し、その状態に応じて矩形波d (t、r)のデユー
ティ比rを変更することにより、入出力特性を変化させ
たものである。Furthermore, in order to achieve optimal control characteristics for each condition, the state within the controlled object 105 is estimated from the on/off timing of the power supply, recording start command, and comparison outputs Vl and V2, and the rectangular waveform is generated according to the state. The input/output characteristics are changed by changing the duty ratio r of d (t, r).
第4図は、第1図と等価なブロック線図である。 FIG. 4 is a block diagram equivalent to FIG. 1.
従って等価なデイザ信号” D+ r)はd’ (t、
r)=(Vrefl−Vref2)・d(t、r)とな
る、但し、第5図に示すように周期をT、デユーティ比
をr(O≦r≦1)とする。この時、第3図(b)で示
したオンオフ特性は、第6図に示すように模擬的に線形
化できる。しがもデユーティ比rは、デユーティ比デー
タDAによって可変であるから、入出力特性をある程度
任意に操作できる。Therefore, the equivalent dither signal "D+r) is d'(t,
r)=(Vrefl-Vref2)·d(t, r), where, as shown in FIG. 5, the period is T and the duty ratio is r (O≦r≦1). At this time, the on-off characteristics shown in FIG. 3(b) can be linearized in a simulated manner as shown in FIG. However, since the duty ratio r is variable depending on the duty ratio data DA, the input/output characteristics can be controlled arbitrarily to some extent.
制御特性は、一般に応答性と安定性で計ることができる
。そして、遅れやダム時間の多い制御対象では、その両
立が難しい。例えば、定着機のヒートローラ201では
、電源投入後から目標温度に安定するまでの準備時間を
短く抑えるため、つまり応答性をよくするためには強力
なヒータ203を設ければよい。しかし従来のオンオフ
制御では、熱伝導率の悪いヒートローラ201の場合、
表面温度が目標温度に達してヒータ203が切れても、
さらにどんどん上昇してしまい(オーバシュート)、機
器の耐熱温度を越える。これを防ぐためには本発明の場
合Vref2を適当にVreflより低い値に取り、さ
らにデユーティ比rを小さな値にすればオーバシュート
を小さくできる。しかし、いったん目標値を越えた後は
デユーティ比rを適当に大きくしないと自然放熱等の外
乱でも回復が遅くなる。Control characteristics can generally be measured in terms of responsiveness and stability. However, it is difficult to achieve both in the case of a control target that has many delays and dam times. For example, in the heat roller 201 of the fixing device, a powerful heater 203 may be provided in order to shorten the preparation time from when the power is turned on until the temperature stabilizes at the target temperature, that is, to improve responsiveness. However, in the conventional on/off control, in the case of the heat roller 201 with poor thermal conductivity,
Even if the surface temperature reaches the target temperature and the heater 203 is turned off,
The temperature rises further (overshoot) and exceeds the heat resistance temperature of the equipment. In order to prevent this, in the case of the present invention, the overshoot can be reduced by setting Vref2 to an appropriate value lower than Vrefl and further setting the duty ratio r to a small value. However, once the target value is exceeded, unless the duty ratio r is appropriately increased, recovery will be delayed even by disturbances such as natural heat radiation.
このように目標値近傍のヒータ203出力は、定着機の
状態によって変化させることが望ましい。In this way, it is desirable that the output of the heater 203 near the target value is changed depending on the state of the fixing device.
また目標値近傍のみならず、ヒータ203出力そのもの
を変化させる方法もあるが、その場合は高度で正確な判
断機能が要求される。出力を下げたときに大きな外乱が
入ってくると、応答が遅れるからである。本発明では、
そのような時はいつでも即座に出力が最大になので定着
不良等を起こさない。There is also a method of changing not only the vicinity of the target value but also the output of the heater 203 itself, but in that case, a sophisticated and accurate judgment function is required. This is because if a large disturbance occurs when the output is lowered, the response will be delayed. In the present invention,
In such a case, the output is immediately maximized so that fixing failures and the like do not occur.
また、熱伝導率の悪いヒートローラ201の場合、電源
投入後、十分時間が立った後でも、リミットサイクルと
呼ばれる表面温度の発振が見られる。第7図(a)は、
ヒータ203が発熱中のヒートローラ201肉厚方向の
温度分布を示します。Furthermore, in the case of the heat roller 201 having poor thermal conductivity, oscillations in the surface temperature called limit cycles are observed even after a sufficient period of time has elapsed after the power was turned on. Figure 7(a) shows
This shows the temperature distribution in the thickness direction of the heat roller 201 while the heater 203 is generating heat.
ローラ内で温度均配を生じ、外側表面が185℃でも内
面は225℃にも達っする。ヒータ203の発熱が終わ
ると、内外両側に放熱するため、第7図(b)のような
フラットな温度分布になる。Temperature uniformity occurs within the roller, so that while the outer surface is 185°C, the inner surface reaches 225°C. When the heater 203 finishes generating heat, the heat is radiated both inside and outside, resulting in a flat temperature distribution as shown in FIG. 7(b).
従って、熱伝導性の悪いヒートローラ201の場合、加
熱直後のローラと加熱直前のローラでは、表面温度の差
は少なくとも、ローラ自身の持つ熱量では大きな差があ
る。定着機は、用紙がくる直前、すなわち待機中に、ヒ
ータ203がオンオフしてヒートローラ201の表面温
度を一定に保っている。しかしこのヒータ203のオン
オフのタイミングと、用紙が送られて来るタイミングは
従来同期していなかったため、用紙定着開始時にヒータ
203がオンしている場合もあり、オフしている場合も
ある。オン時にはヒートローラ201が待つ熱量が多い
ため、定着力が強い。効率的な定着機を設計するために
は、定着力にむらがない事が望ましい。本発明によって
待機時のデユーティ比を制御することにより、用紙定着
開始時には常にヒータ203がオンの状態にすることが
できる。デユーティ比を大きくすると、加える熱量が増
加するため加熱している時間が短くなる。逆にデユーテ
ィ比を小さくすると加熱時間が長くなる。Therefore, in the case of the heat roller 201 having poor thermal conductivity, there is a large difference in surface temperature between the roller immediately after heating and the roller immediately before heating, at least in the amount of heat possessed by the roller itself. In the fixing device, the heater 203 is turned on and off to keep the surface temperature of the heat roller 201 constant just before paper is delivered, that is, during standby. However, the on/off timing of this heater 203 and the timing when paper is fed have not conventionally been synchronized, so the heater 203 may be on or off when paper fixing starts. Since the heat roller 201 waits for a large amount of heat when it is on, the fixing power is strong. In order to design an efficient fixing device, it is desirable that the fixing force be uniform. By controlling the duty ratio during standby according to the present invention, the heater 203 can be kept in an on state at all times when paper fixing is started. When the duty ratio is increased, the amount of heat applied increases, so the heating time becomes shorter. Conversely, if the duty ratio is decreased, the heating time becomes longer.
印刷開始から用紙が定着機に送られて来るまでには数秒
間の時間があるので、この間に上記制御を行えば、定着
機の定着能力が最大の時に定着を開始することができる
。Since there is a time of several seconds from the start of printing until the paper is sent to the fixing device, if the above control is performed during this time, fixing can be started when the fixing ability of the fixing device is at its maximum.
以下、本発明の一実施例を第16図により説明する。第
16図(b)に、デイザ信号d (t)の発生回路を示
す。本回路ではデユーティ比の異なる2種類の矩形波d
a(t)、d b(t)を発生するものとする。デユ
ーティ比データは、それぞれDA、DBとし、ここでは
各々4ビツトの信号とする。信号をn (n=o、1,
2. ・ 15)とする。それらは、それぞれ比較器1
603.4に入力される。一方、振動子106によって
8ビツトバイナリカウンタ107をカウントさせると、
カウンタ107は0,1,2.・・・、255、そして
Oに戻ってこれを繰り返す。比較器108−aはこの上
位4ビツトの出力Ca(t)と、信号DAとの、また比
較器108−bはこの下位4ビツトの出力Cb(t)と
信号DBとの大小関係を比較し、信号DAまたはDBの
方が小さい時にはrOJを、大きい時には「1」を出力
する。つまりこのようにすると各信号のデユーティ比r
a。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 16(b) shows a generation circuit for the dither signal d(t). In this circuit, two types of rectangular waves d with different duty ratios are used.
Assume that a(t), d b(t) are generated. The duty ratio data are respectively DA and DB, and each is assumed to be a 4-bit signal here. Signal n (n=o, 1,
2.・15). They are each comparator 1
603.4. On the other hand, when the 8-bit binary counter 107 is counted by the vibrator 106,
The counter 107 is 0, 1, 2. ..., 255, then return to O and repeat this. The comparator 108-a compares the output Ca(t) of the upper 4 bits with the signal DA, and the comparator 108-b compares the output Cb(t) of the lower 4 bits with the signal DB. , when the signal DA or DB is smaller, it outputs rOJ, and when it is larger, it outputs "1". In other words, if you do this, the duty ratio r of each signal
a.
rbは
DA+I DB+1
となる。第16図(、)は、本発明による温度制御装置
の一例を示す。表面温度計204は、ヒートローラ20
工の表面温度に対応する電圧Vを発生する。これにデイ
ザ信号da(t)をに^倍して加算し、コンパレータ1
02,103に導く。コンパレータ102,103は、
第3図に示したものと同様に動作する。つまり入力電位
と参照電位Vref 1 、 Vref 2とを比較し
、入力電位が大きい時にはrOJを、小さい時にはrl
Jを出力する。rb becomes DA+I DB+1. FIG. 16(,) shows an example of a temperature control device according to the present invention. The surface thermometer 204 is connected to the heat roller 20
A voltage V corresponding to the surface temperature of the work piece is generated. The dither signal da(t) is multiplied by ^ and added to this, and the comparator 1
Leads to 02,103. Comparators 102 and 103 are
It operates similarly to that shown in FIG. In other words, the input potential is compared with the reference potentials Vref 1 and Vref 2, and when the input potential is large, rOJ is set, and when it is small, rl
Output J.
それら出力はセレクタ104に入力される。セレクタ1
04は選択信号Sに基いていずれかの入力信号を選択し
出力する。選択信号Sは、デイザ信号db(t)とする
。セレクタ104からの出力によって、ヒータ203が
オン(「1」の時)オフ(「O」の時)し、ヒートロー
ラ201の表面温度を制御する。上記装置を、第3図に
示す従来の装置に、等価的に変換すると第8図(a)の
ようになる。但し
V’ =V+Ka−d a(+)
Vref’ =(1−d b (t)・Vref2+d
b (t)・Vrefl温度計204の出力電圧Vが
以下の条件の時、コンパレータ801の入力V′とVr
ef’ との関係およびヒータ203の発熱量を第9
図に示す。These outputs are input to the selector 104. Selector 1
04 selects and outputs one of the input signals based on the selection signal S. The selection signal S is assumed to be a dither signal db(t). Depending on the output from the selector 104, the heater 203 is turned on (when it is "1") and off (when it is "O"), and the surface temperature of the heat roller 201 is controlled. If the above device is equivalently converted into the conventional device shown in FIG. 3, the result will be as shown in FIG. 8(a). However, V' = V+Ka-d a(+) Vref' = (1-d b (t)・Vref2+d
b (t)・Vrefl When the output voltage V of the thermometer 204 is under the following conditions, the input V' of the comparator 801 and Vr
The relationship with ef' and the amount of heat generated by the heater 203 are
As shown in the figure.
i)V≦Vref2−Ka のとき第9図(、)
ii)Vref2−Ka(V≦Vrefl−Ka ’
(b)iii)Vref 1− K a <V≦Vr
ef2 ’(c)iv)Vref 2 (V≦V
refl ’(d)v )Vref 1
〈V ’ (e )但しO≦V
ref 1− Vref 2≦Kaとする。他の条件の
場合も同様であるので省略する。i) When V≦Vref2-Ka Figure 9 (,)
ii) Vref2-Ka (V≦Vrefl-Ka'
(b) iii) Vref 1- Ka <V≦Vr
ef2'(c)iv)Vref2 (V≦V
refl'(d)v)Vref 1
<V' (e) However, O≦V
ref 1 - Vref 2≦Ka. The same applies to other conditions, so the description will be omitted.
この結果、入出力特性は第8図(b)に示す特性に近似
できる。As a result, the input/output characteristics can be approximated to those shown in FIG. 8(b).
本実施例によると、同一のカウンタ104から複数のデ
イザ信号d a(t)、d b(t)を作っているので
回路が簡単である。外部がらバイナリ信号DA、DBに
よってデユーティ比が変えられるため、簡単で正確にデ
ユーティ比の制御が行える。According to this embodiment, a plurality of dither signals da(t) and db(t) are generated from the same counter 104, so the circuit is simple. Since the duty ratio can be changed externally using the binary signals DA and DB, the duty ratio can be easily and accurately controlled.
ra、rb、Vrefl、Vref2.Kaの各パラメ
ータを操作することにより、所望の入出力特性が実現で
き、定着機の温度制御性が向上する。ra, rb, Vrefl, Vref2. By manipulating each parameter of Ka, desired input/output characteristics can be realized and temperature controllability of the fixing device can be improved.
つぎに、デイザ信号d (t)のデユーティ比の制御に
関する一実施例を、第10図、第11図により説明する
。本例では簡単のため、第I図中にデイザ信号db(t
)だけを使うものとする。従って、等価回路は第10図
(a)のようになり、その入出力特性は第10図(b)
のように近似される。Next, an example of controlling the duty ratio of the dither signal d(t) will be described with reference to FIGS. 10 and 11. In this example, for simplicity, the dither signal db(t
) shall be used only. Therefore, the equivalent circuit is as shown in Figure 10(a), and its input/output characteristics are as shown in Figure 10(b).
It is approximated as follows.
第10図(b)内のrbは式(1)によりデユーティ比
データDBから決定される。データDBは、第11図に
示すマイクロプロセッサ1101から出力される。プロ
セッサ1101にはコンパレータ102からの出力V1
と記録開始信号PRが入力されている。定着機は電源O
Nすると、まずウオーミングアツプモード(モードエ)
になり、最大出力qでヒータ203により加熱される。rb in FIG. 10(b) is determined from the duty ratio data DB using equation (1). Data DB is output from microprocessor 1101 shown in FIG. The processor 1101 receives the output V1 from the comparator 102.
and a recording start signal PR are input. The fuser is powered on
When you press N, the warm-up mode (Mode) starts.
, and is heated by the heater 203 at the maximum output q.
モードエにおける従来の問題点は、急激な加熱の(加熱
時間はユーザの待ち時間になるため、できるだけ短くし
たい)ため、第7図に示したようなローラ201内の温
度勾配が大きく発生し、このために温度計出力Vの設定
値(Vreflとする)にてヒータ203をオフした時
点ではローラ201内面の温度が高くなり過ぎてローラ
201の寿命を著しく短くする。そこで本発明では、設
定温度(V=Vrefl)の下に新たにしきい値(V
= Vref 2 )を設定し、この間(Vref2≦
V<Vrefl)のヒータ203の出力を下げる。本例
ではデユーティ比データDB=Oとしヒータ203の出
力はq/16とする。すると目標温度近傍でローラ20
1内温度勾配が小さくなり1表面温度が設定値(V=
Vref 1 )になった時の、ローラ201内面温度
の上昇を小さく抑えられると共に、第12図に示すよう
に設定値到達後さらに温度上昇してしまう、いわゆるオ
ーバシュートも小さく抑えられる。表面温度が設定値を
超え、コンパレータ106の出力v2が「O」になると
、プロセッサ11o1はモード1が終わったと判断し、
次に待機モード(モード2)になる。モード2では、温
度に対する外乱が少ないため、表面温度は設定値(V=
Vrefl)付近で、コンパL/−1l06(7)出力
v1のオンオフに伴って上下する。この上下の振動は、
系の遅れによるリミットサイクルと呼ばれるもので、ヒ
ータ203の出力を適当に選ぶことによって、その振幅
を小さくすることができる。本例では実験によりデユー
ティ比データをDA=6と設定し、ヒータ203の出力
を、7q/16とした。The problem with conventional mode devices is that due to rapid heating (the heating time becomes the user's waiting time, so it is desirable to keep it as short as possible), a large temperature gradient occurs within the roller 201 as shown in Figure 7. Therefore, when the heater 203 is turned off at the set value of the thermometer output V (referred to as Vrefl), the temperature inside the roller 201 becomes too high, significantly shortening the life of the roller 201. Therefore, in the present invention, a new threshold value (V
= Vref 2 ), and during this period (Vref2≦
V<Vrefl), the output of the heater 203 is lowered. In this example, the duty ratio data DB=O and the output of the heater 203 is q/16. Then, roller 20 near the target temperature
The temperature gradient inside 1 becomes smaller and the 1 surface temperature reaches the set value (V=
Vref 1 ), the rise in the inner surface temperature of the roller 201 can be suppressed to a small level, and as shown in FIG. 12, the so-called overshoot, in which the temperature further increases after reaching the set value, can also be suppressed to a small level. When the surface temperature exceeds the set value and the output v2 of the comparator 106 becomes "O", the processor 11o1 determines that mode 1 has ended,
Next, it enters standby mode (mode 2). In mode 2, there are few disturbances to the temperature, so the surface temperature is set at the set value (V=
Vrefl), it rises and falls as the comparator L/-1l06 (7) output v1 turns on and off. This vertical vibration is
This is called a limit cycle due to system delay, and its amplitude can be reduced by appropriately selecting the output of the heater 203. In this example, the duty ratio data was set to DA=6 through experiment, and the output of the heater 203 was set to 7q/16.
従来、第I2図に示すようにモード1とモード2で、ヒ
ータ203の出力の加減ができなかったため、モード上
における加熱時間の短縮と、オーバシュートやリミット
サイクルの軽減が両立できなかったが、本発明では、そ
れぞれに最適なヒータ203出力で加熱できる。また大
きな外乱によって表面温度がVref2より低下した場
合は、どのモードからでも即座に全出力で加熱するため
、安定した定着が可能である。Conventionally, as shown in FIG. I2, it was not possible to adjust the output of the heater 203 between modes 1 and 2, so it was not possible to simultaneously shorten the heating time in the mode and reduce overshoot and limit cycles. In the present invention, heating can be performed with the optimal heater 203 output for each. Further, if the surface temperature drops below Vref2 due to a large disturbance, stable fixing is possible because heating is immediately performed at full output regardless of the mode.
つぎにユーザが記録を開始する時の信号PRが入力され
ると、プロセッサ1101はWAMが終わり、次に回転
モード(モード3)になる。ヒートローラ201及びバ
ックアップローラ202は回転を開始するため、ヒート
ローラ201からの放熱は増加し、はじめ表面温度はV
< V ref 1となり、ヒータ203は全出力q
で発熱する。表面温度がV≧Vref2になると、モー
ド1と同様ローラ201の温度勾配を抑えるために、V
ref2≦V<Vreflでのヒータ203の出力を抑
える必要がある。モード3ではバックアップローラ20
2からの放熱もあるため、デユーティ比データDB=3
としヒータ203の出力は4 (1/1 bとする。モ
ード1と同様、コンパレータ102の出力■1がrOJ
になると、プロセッサ↓101はモード3から制御モー
ド(モード4)に移行する。モード4では、設定温度(
V = Vref 1 )付近で発生するリミットサイ
クルの位相を制御する。モード4も温度に対する外乱が
少ないため、デユーティ比データDB=9 (ヒータ2
03出力10q/lb)とした時のリミットサイクルの
周期Tは一定値に安定する。Next, when the user inputs the signal PR to start recording, the processor 1101 finishes WAM and then enters the rotation mode (mode 3). Since the heat roller 201 and the backup roller 202 start rotating, heat radiation from the heat roller 201 increases, and the surface temperature initially becomes V.
< V ref 1, and the heater 203 has full output q
generates a fever. When the surface temperature becomes V≧Vref2, in order to suppress the temperature gradient of the roller 201 as in mode 1, V
It is necessary to suppress the output of the heater 203 when ref2≦V<Vrefl. In mode 3, the backup roller 20
Since there is also heat radiation from 2, duty ratio data DB = 3
The output of the heater 203 is 4 (1/1 b.Same as mode 1, the output of the comparator 102 is rOJ
Then, the processor↓101 shifts from mode 3 to control mode (mode 4). In mode 4, the set temperature (
Controls the phase of the limit cycle that occurs near V = Vref 1 ). Mode 4 also has less disturbance to temperature, so duty ratio data DB=9 (heater 2
03 output 10q/lb), the period T of the limit cycle stabilizes at a constant value.
第13図において用紙先端が定着機に接触する時刻をt
=tfとすると、この時刻tfは信号PRの後一定時間
後であるから予測可能である。従ってこの時刻tfにお
いて、定着機が最も熱量を持つている状態(第7図(a
)の状態)にすることが望ましい、この状態はヒータ2
03による加熱が終わった時であるから、時刻tfにち
ょうど加熱が終わるようなペース信号Pをプロセッサ1
101内で発生し、この信号Pとコンパレータ102の
出力Vl との位相が合うようにデユーティ比を制御す
る。信号Pの立ち下がりから信号V1の立ち下がりまで
の時間をToとすると、
のように制御する。In Fig. 13, t is the time when the leading edge of the paper contacts the fixing device.
=tf, this time tf is predictable because it is a certain period of time after the signal PR. Therefore, at this time tf, the fuser has the highest amount of heat (Fig. 7(a)
) is desirable.This state is the state in which heater 2
03, the processor 1 sends a pace signal P such that the heating ends exactly at time tf.
The duty ratio is controlled so that this signal P and the output Vl of the comparator 102 match in phase. Letting To be the time from the fall of the signal P to the fall of the signal V1, control is performed as follows.
第13図では、第1回目の T。In Figure 13, the first T.
測定結果はO≦To<−であるので信号DBを9から1
3に増加する。するとヒータの出力が増加して、リミッ
トサイクル中の加熱時間が短くなり位相が早まる。The measurement result is O≦To<-, so the signal DB is changed from 9 to 1.
Increased to 3. Then, the output of the heater increases, the heating time during the limit cycle becomes shorter, and the phase advances.
一≦To<Tの時は逆にヒータの 出力が減少して位相が遅れる。Conversely, when 1≦To<T, the heater The output is reduced and the phase is delayed.
これにより時刻
tfまでには信号Pと信号v2の位相がそろうため、定
着機が上記条件の時に用紙定着が開始する。As a result, the phases of the signal P and the signal v2 are aligned by the time tf, so that paper fixing starts when the fixing device meets the above conditions.
時刻tzが過ぎると、プロセッサ1101はモード4か
ら定着モード(モード5)に移行する。用紙定着中は、
ヒータ203の発熱量にもよるが、通常最大出力で加熱
する。従ってデユーティ比データDB=15と設定する
。プロセッサ1101には用紙の種類の情報PIが入力
されており、特に薄い用紙の場合、通紙後にオーバシュ
ートすることを防ぐため1時刻tfから用紙長さに応じ
た時間後、モード1(非連続時)あるいはモード3(連
続時)に戻るようにする。以上定着機の温度制御にはい
くつかのモードがあり、本方式によれば各モードに最適
なヒータ203の出力で加熱できる。After time tz, the processor 1101 shifts from mode 4 to fixing mode (mode 5). During paper fixing,
Although it depends on the amount of heat generated by the heater 203, heating is normally performed at the maximum output. Therefore, duty ratio data DB=15 is set. Paper type information PI is input to the processor 1101, and in the case of particularly thin paper, mode 1 (discontinuous time) or return to mode 3 (continuous time). As mentioned above, there are several modes for controlling the temperature of the fixing device, and according to this method, heating can be performed with the output of the heater 203 that is optimal for each mode.
以下、本発明の一実施例を第14図、第15図により説
明する。第I4図は、制御装置以外は一般的の現象機1
407である。現像機1407内にはキャリアとトナー
が一定の割合で混合されている。感光体1409上に作
られた静電潜像には、このうちトナーだけが付着するた
め現像を続けると、現像機1407内のトナーの量が減
少しキャリアの比率が高まる。するとトナー濃度計14
03は、現像機1407内のコイル1410のリアクタ
ンスの変化からトナー濃度を検知する。トナー濃度は従
来、制御装置において目標値と比較され、その大小によ
ってモータ1402をオンオフし、供給ローラ1405
を回転させる。トナーホッパ1404の中に貯蔵されて
いたトナーは、供給ローラ1405によって少しずつ現
像機1407内に供給され、かくはんローラ1406に
よってかくはんされ、スリーブローラ1408によって
感光体1409に運ばれ、静電潜像に付着する。このよ
うに長い経路によってトナーが補給されるため、コイル
1410で濃度低下が検知されてから、濃度が復元する
までには多くの時間を要する。また、現像に必要なトナ
ーの量も、記録する画像の種類によって大きく変動する
。従って、従来のオンオフ制御では、応答性が遅かった
り、過補給によるオーバシュートが大きかったりする。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 14 and 15. Figure I4 shows a general phenomenon machine 1 except for the control device.
It is 407. In the developing device 1407, carrier and toner are mixed at a constant ratio. Since only toner adheres to the electrostatic latent image formed on the photoreceptor 1409, if development is continued, the amount of toner in the developing device 1407 will decrease and the ratio of carrier will increase. Then, the toner density meter 14
03 detects the toner concentration from the change in reactance of the coil 1410 in the developing device 1407. Conventionally, the toner concentration is compared with a target value in a control device, and depending on the magnitude, the motor 1402 is turned on and off, and the supply roller 1405 is turned on and off.
Rotate. The toner stored in the toner hopper 1404 is supplied little by little into the developing device 1407 by a supply roller 1405, stirred by an agitation roller 1406, carried to a photoreceptor 1409 by a sleeve roller 1408, and adhered to the electrostatic latent image. do. Since toner is replenished through such a long path, it takes a long time from when the coil 1410 detects a decrease in density until the density is restored. Further, the amount of toner required for development also varies greatly depending on the type of image to be recorded. Therefore, in the conventional on/off control, the response is slow and the overshoot due to oversupply is large.
特に全面風の画像を現像すると、トナー濃度が急速に下
がり、全力でトナー補給されるが、その後、白紙に近い
画像が続くと、大きなオーバシュートが発生し、その後
なかなかトナー濃度が下がらず、濃度が規定以上に濃す
ぎて、細部がつぶれたような画像が、しばらく記録され
る。そこで制御装置1401を、本発明装置に置きかえ
る(第15図)。In particular, when developing a full-page image, the toner density drops rapidly and toner is replenished at full power, but if a nearly blank image continues after that, a large overshoot occurs, and after that the toner density does not come down easily, causing the toner density to drop. is too dark than specified, and images with lost details will be recorded for a while. Therefore, the control device 1401 is replaced with the device of the present invention (FIG. 15).
Vref2は目標のトナー濃度に対応する値に、Vre
flは系の遅れを考慮し、Vreflよりも適当に低い
値に、そしてDBは以下のようにトナー供給に対する各
モード毎の値にする。Vref2 is set to a value corresponding to the target toner density;
fl is set to a value suitably lower than Vrefl in consideration of system delay, and DB is set to a value for each mode for toner supply as follows.
モード1)の電源投入するとがくはんローラ1406、
スリーブローラ1408が回転する。When the power is turned on in mode 1), the gap roller 1406,
Sleeve roller 1408 rotates.
トナー濃度は目標値付近であると仮定し、リミットサイ
クルを抑える適当な値にする。本例ではDB=6とする
。Assuming that the toner concentration is around the target value, it is set to an appropriate value that suppresses the limit cycle. In this example, DB=6.
モード2)モード1において、トナー濃度がVrefl
以下の状態が一定時間以上続いた場合、トナーがか
くはんローラ1407付近で停滞しており、そのままで
は大きくオーバシュートすることが予想されるので、こ
の時はDB=Oとし、V≧Vref2になったらモード
1にもどる。Mode 2) In mode 1, the toner density is Vrefl
If the following condition continues for more than a certain period of time, the toner is stagnant near the stirring roller 1407, and if left as it is, it is expected that a large overshoot will occur.In this case, set DB=O, and if V≧Vref2 Return to mode 1.
本実施例によれば、トナーを急に補給しても濃度のオー
バシュートが起りにくいし、目標濃度対近でもトナー濃
度が安定に保持される。この結果濃度の安定した記録画
像を得ることができる。According to this embodiment, even if toner is suddenly replenished, overshoot of the density is unlikely to occur, and the toner density is stably maintained even when the toner density is close to the target density. As a result, a recorded image with stable density can be obtained.
本発明によれば、2つのコンパレータとデユーティ比の
可変な矩形波によってオンオフ制御の入出力特性を補償
できるため、簡単な回路で高度な制御が実現でき、制御
性を向上できる。According to the present invention, input/output characteristics of on/off control can be compensated using two comparators and a rectangular wave with a variable duty ratio, so that sophisticated control can be realized with a simple circuit and controllability can be improved.
またこれとは別に、制御装置に入力されるセンサからの
信号に、振幅およびデユーティ比の可変な矩形波を重畳
させるだけで、上記と同様な効果が得られる。この場合
、制御装置自体は改良する必要がないため、上記の装置
と組合せることができ、そうするとさらに自由に入出力
特性を補償できるため、制御性を向上できる。Separately, the same effect as described above can be obtained by simply superimposing a rectangular wave with variable amplitude and duty ratio on the signal from the sensor input to the control device. In this case, since the control device itself does not need to be improved, it can be combined with the above-mentioned devices, which allows input/output characteristics to be compensated for more freely, thereby improving controllability.
また本発明は、定着機のヒートローラの表面温度の制御
に応用できるため、熱応答性の悪いヒートローラでも安
定に表面温度を制御できる。その際、ヒートローラの加
熱条件に応じてデユーティ比を変更することにより入出
力特性を変化できるため、各条件で最適な制御特性を実
現できる。さらにその際、定着直前の表面温度のリミッ
トサイクルの位相を、定着開始特に定着機内の熱量が一
定かつ最大になるように制御できるため安定した定着が
可能になる。Further, since the present invention can be applied to control the surface temperature of a heat roller of a fixing device, it is possible to stably control the surface temperature even of a heat roller with poor thermal responsiveness. At this time, the input/output characteristics can be changed by changing the duty ratio according to the heating conditions of the heat roller, so the optimal control characteristics can be achieved under each condition. Further, at this time, the phase of the limit cycle of the surface temperature immediately before fixing can be controlled so that the amount of heat at the start of fixing, especially in the fixing device, is constant and maximum, thereby making stable fixing possible.
また本発明は、現像機内のトナー濃度の制御に応用でき
るため、濃度応答性の悪い現像機でも安定にトナー濃度
を制御できる。その際、現像機のトナー供給条件に応じ
てデユーティ比を変更することにより入出力特性を変化
できるため、各条件で最適な制御特性を実現できる。Furthermore, since the present invention can be applied to controlling the toner density within a developing machine, even a developing machine with poor density responsiveness can stably control the toner density. At this time, the input/output characteristics can be changed by changing the duty ratio according to the toner supply conditions of the developing machine, so the optimum control characteristics can be achieved under each condition.
第1図は本発明の構成図、第2図は従来の定着機構成因
、第3図は第2図の制御装置構成図、第4図は第1図と
等価なブロック線図、第5図は第4図のデイザ信号d’
(t、r)を示す図、第6図は第4図の制御装置の入
出力特性図、第7図はヒ−トローラ内部の温度勾配を示
す図、第8図は第1,6図の制御装置の入出力特性図、
第9図は第16図の制御装置の動作説明図、第10図は
本発明の一実施例の制御装置の入出力特性図、第11図
はマイクロプロセッサの構成図、第12図は立上がり時
のヒートローラ表面温度説明図、第13図はモード4に
おける位相制御説明図、第14図は従来の現像機構成図
、第15図は本発明の制御装置の構成図、第16図は本
発明の一実施例の制御装置の構成図である。
101・・・センサ、102,103・・・コンパレー
タ、104・・・セレクタ、1.05・・・制御対象、
106・第
図
第2図
第3図
c失)
(b)
第4図
第5 図
第6図
第7図
(0−)
(b)
第8図
ノ(^
P
第9
図
ト此−」W・・・皿−一師−−−−
(1−r久)rb)
第10図
第111
第12図
第
3
図
第
f4
(2)
第
5
第
6
図Fig. 1 is a block diagram of the present invention, Fig. 2 is a conventional fuser configuration, Fig. 3 is a block diagram of the control device in Fig. 2, Fig. 4 is a block diagram equivalent to Fig. 1, and Fig. 5 is the dither signal d' in FIG.
(t, r), FIG. 6 is an input/output characteristic diagram of the control device shown in FIG. 4, FIG. 7 is a diagram showing the temperature gradient inside the heat roller, and FIG. 8 is a diagram showing the temperature gradient inside the heat roller. Input/output characteristic diagram of control device,
FIG. 9 is an explanatory diagram of the operation of the control device in FIG. 16, FIG. 10 is an input/output characteristic diagram of the control device according to an embodiment of the present invention, FIG. 11 is a configuration diagram of the microprocessor, and FIG. 12 is at startup. FIG. 13 is an explanatory diagram of phase control in mode 4, FIG. 14 is a configuration diagram of a conventional developing machine, FIG. 15 is a configuration diagram of a control device of the present invention, and FIG. 16 is a diagram of a control device of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram of a control device according to an embodiment. 101... Sensor, 102, 103... Comparator, 104... Selector, 1.05... Controlled object,
106・Fig. 2, Fig. 3, c) (b) Fig. 4, 5, Fig. 6, Fig. 7 (0-) (b) Fig. 8 (^ P Fig. 9) W・・・Plate-Ichishi---- (1-rku)rb) Fig. 10 Fig. 111 Fig. 12 Fig. 3 Fig. f4 (2) Fig. 5 Fig. 6
Claims (1)
によつて制御対象をオンオフする制御装置において、主
たる目標値の他に従たる目標値を設け、それぞれの比較
出力信号に対し、デューティ比の可変な矩形波によつて
そのいずれかの出力を選択し、その信号によつて制御対
象をオンオフすることを特徴とする制御装置。 2、センサからの信号と、目標値とを比較し、その大小
によつて制御対象をオンオフする制御装置において、セ
ンサからの信号に振幅およびデューティ比の可変な矩形
波を重畳させることを特徴とする制御装置。 3、センサからの信号と、目標値とを比較し、その大小
によつて制御対象をオンオフする制御装置において、請
求項2記載のセンサからの信号に対し、請求項1記載の
選択機能を有することを特徴とする制御装置。 4、制御対象が定着機のヒートローラであることを特徴
とする請求項1記載の制御装置。 5、ヒートロールの加熱条件に合わせていくつかのモー
ドを定義し、各モード毎に最適なデューティ比をあらか
じめ定めておき、そのデューティ比で制御することを特
徴とする請求項4記載の制御装置。 6、用紙定着直前の待機時に発生する表面温度のリミッ
トサイクルについて、用紙定着開始時に定着機の待つ熱
量が一定かつ最大になるようにリミットサイクルの位相
をずらすことを特徴とする請求項4記載の制御装置。 7、制御対象が現像機のトナー供給装置であることを特
徴とする請求項1記載の制御装置。 8、トナー供給装置の供給条件に合わせていくつかのモ
ードを設定し、各モード毎に最適なデューティ比をあら
かじめ定めておき、そのデューティ比で制御することを
特徴とする請求項7記載の制御装置。[Claims] 1. In a control device that compares a signal from a sensor with a target value and turns on and off a controlled object depending on the magnitude of the signal, a secondary target value is provided in addition to the main target value, and each A control device characterized in that one of the comparison output signals is selected using a rectangular wave with a variable duty ratio, and a controlled object is turned on and off by the signal. 2. A control device that compares a signal from a sensor with a target value and turns on and off a controlled object depending on the magnitude of the comparison, characterized by superimposing a rectangular wave with variable amplitude and duty ratio on the signal from the sensor. control device. 3. A control device that compares a signal from a sensor with a target value and turns on and off a controlled object depending on the magnitude thereof, which has a selection function according to claim 1 for the signal from the sensor according to claim 2. A control device characterized by: 4. The control device according to claim 1, wherein the object to be controlled is a heat roller of a fixing device. 5. The control device according to claim 4, wherein several modes are defined according to the heating conditions of the heat roll, an optimal duty ratio is determined in advance for each mode, and control is performed using the duty ratio. . 6. The phase of the limit cycle of the surface temperature that occurs during standby immediately before fixing the paper is shifted so that the amount of heat that the fixing device waits for at the start of fixing the paper is constant and maximum. Control device. 7. The control device according to claim 1, wherein the object to be controlled is a toner supply device of a developing machine. 8. The control according to claim 7, wherein several modes are set according to the supply conditions of the toner supply device, an optimal duty ratio is determined in advance for each mode, and control is performed using the duty ratio. Device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1317512A JPH03179382A (en) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | Controller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1317512A JPH03179382A (en) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | Controller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03179382A true JPH03179382A (en) | 1991-08-05 |
Family
ID=18089064
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1317512A Pending JPH03179382A (en) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | Controller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03179382A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013007895A (en) * | 2011-06-24 | 2013-01-10 | Ricoh Co Ltd | Fixing device and image forming apparatus |
-
1989
- 1989-12-08 JP JP1317512A patent/JPH03179382A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013007895A (en) * | 2011-06-24 | 2013-01-10 | Ricoh Co Ltd | Fixing device and image forming apparatus |
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