NL8104560A

NL8104560A - Regelschakeling voor een warmtecontactfixeerinrichting.

Info

Publication number: NL8104560A
Application number: NL8104560A
Authority: NL
Original assignee: Oce Nederland Bv
Priority date: 1981-10-07
Filing date: 1981-10-07
Publication date: 1983-05-02
Also published as: JPS5872180A; CA1185313A; DE3273041D1; US4471210A; EP0076550A1; EP0076550B1

Description

i ‘

Oc§-Nederland B.V., te Venlo

Regelschakeling voor een warmtecontactfixeerinrichting

De uitvinding heeft betrekking op een warmtecontactfixeerinrichting voor het fixeren van poederbeelden op een ontvangstmateriaal, omvattend een verwarmingselement in een roteerbare rol en een temperatuurgevoelig element, dat deel uitmaakt van een regelschakeling voor het regelen van 5 de aan het verwarmingselement toe te voeren energie in afhankelijkheid van de door het temperatuurgevoelig element waargenomen temperatuur, waarbij een eerste gedeelte van de regelschakeling, dat het temperatuur-gevoelig element omvat, met de rol roteerbaar is aangebracht en een tweede gedeelte van de regelschakeling niet met de rol roteerbaar is aan-10 gebracht en waarbij de delen van de regelschakeling met elkaar zijn verbonden door middel van sleepcontacten.

Een dergelijke inrichting is bekend uit het Duitse Auslegeschrift 2531379. Daaruit is bekend dat het temperatuurgevoelig element een zeer kleine weerstand kan bezitten die verandert als functie van de te meten 15 temperatuur. De temperatuurregeling kan slecht zonder fouten plaatsvinden als zeker is dat weerstanden die in serie zijn geschakeld met het temperatuurgevoelig element zeer constant zijn. Aan warmtecontactfixeer-inrichtingen wordt steeds meer de eis gesteld dat zij lange tijd zonder haperingen blijven functioneren. Daartoe moet de temperatuur van die 20 inrichtingen binnen zeer nauwe grenzen, vaak binnen een graad Celsius nauwkeurig*constant worden gehouden. Tengevolge van de grote nauwkeuria-heid zijn de weerstandsveranderingen behorende bij die nauwe temperatuur-toleranties zeer klein, en van de orde van grootte van de bekende weer-standsvariables in de sleepcontacten.

25 Doel van de uitvinding is het verschaffen van een warmtecontactfixeerinrichting volgens de aanhef waarbij dit nadeel zo veel mogelijk wordt vermeden. Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat he.t eerste gedeelte van de regelschakeling een te meten signaal opwekt, doordat het temperatuurgevoelig element in het eerste gedeelte van de regelschakeling 30 bepalend element is voor een waarde voor het te meten signaal en doordat de dynamische impedantie van het eerste gedeelte van de regelschakeling voor het te meten signaal groot is ten opzichte van de imoedantie van de sleepcontacten voor het te meten signaal.

Daardoor is bereikt dat de weerstandsveranderingen van het tempe-35 ratuurgevoelig element ten gevolge van temperatuurveranderingen worden δ ‘i 0 4 5 6 0 V - » omgezet in andersoortige signalen die minder gevoelig of ongevoelig zijn voor varieties in de weerstand van de sleepcontacten.Verdere voordelen en uitvoeringsvormen van inrichtingen volgens de uitviriding zullen in het volgende aan de hand van de bijgaande figuren nader worden beschreven.

5 Daarin is:

Fig. 1 een eerste uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding Fig. 2 een tweede uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding Fig. 3 een derde uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding Fig. 4 een schema van een schakeling toepasbaar in de inrichting volgens 10 figuur 1

Fig. 5 een nadere uitwerking van een schakeling volgens figuur 4

In figuur 1 is met 11 een verwarmingselement van een warmtecontact-fixeerinrichting aangegeven. Het element 11 is door middel van een schakel-element 12 verbindbaar met een niet weergegeven spanningsbron waarvan de 15 polen 13 en 14 zijn aangegeven.Het schakelelement 12 wordt bediend door een schaKeling 15 die een uitgangssignaal van een schakeling 16 vergelijkt met een referentiesignaal afkomstig van een referentiesignaal-generator 17. De schakeling 16 bepaalt de grootte van de spanning over een weerstand 18. De weerstand 18 is enerzijds verbonden met de pool 19 van een span-20 ningsbron 25 en anderzijds verbonden met een constante stroombron 20 via een sleepcontact 21. De constante stroombron 20 is verder via een sleepcontact 22 verbonden met de tweede pool 23 van de spanningsbron 25.

De grootte van de constante stroom die de constante stroombron 20 1 evert is afhankelijk van de waarde van een 25 temperatuurgevoelig element 24 dat deel uitmaakt van die constante stroombron. De werking van de schakeling is als volgt. Tussen de polen 19 en 23 van de spanningsbron 25 zijn achtereenvolgens de weerstand 18, het sleepcontact 21, de constante stroombron 20 en het sleepcontact 22 in serie geschakeld. Tengevolge van de serieschakeling zorgt de 30 constante stroombron 20 ervoor dat er een constante stroom Toopt,tussen de polen 19 en 23. De grootte van deze constante stroom is onafhankelijk van de weerstanden die met de constante stroombron 20 tussen de polen 19 en 23 in serie zijn geschakeld, in het bijzonder de weerstand van de sleepcontacten 21 en 22. Zolang het temperatuurgevoelig element 24 niet 35 van waarde verandert zorgt de constante stroombron 20 ervoor dat er eeri constante stroom blijft lopen door de weerstand 18 onafhankelijk van weerstandsvariaties in de sleepcontacten 21 en 22. De spanning over de weerstand 18,die een maat is voor de constante stroom van de stroombron 20 en derhalve voor de waarde van het temperatuurgevoelig 8 1 0 4 5 6 0 ‘2‘ * * element 24 en de daardoor gemeten temperatuur, wordt gemeten met behulp van de schakeling 16. Via de schakeling 15 en het schakelement 12 regelt het uitgangssignaal van de schakeling 16 de hoeveelheid energie die aan het verwarmingselement 11 wordt toegevoerd.

5 In figuur 2 is het temperatuurgevoelig element aanwezig in de vorm van een temperatuurafhankelijke weerstand 31. Parallel aan de temperatuur-afhankelijke weerstand 31 is een condensator 32 geschakeld. De temperatuurafhankelijke weerstand 31 en de condensator 32 zijn enerzijds via een sleepcontact 33 en anderzijds via een sleepcontact 34 en een 10 schakelaar 35 verbindbaar met een constante stroombron 36. Een op zich bekende regelschakeling 37 zorgt ervoor dat de schakelaar 35 een eerste stand kan innemen, waarin de constante stroombron 36 is verbonden met het sleepcontact 34 en een tweede stand waarin het sleepcontact 34 is verbonden met een spanningsmeetschakeling 38 die tevens is verbonden met 15 het sleepcontact 33. De spanningsmeetschakeling 38 is via een geschikte schakeling 39, bijvoorbeeld een sample and hold schakeling, verbonden met de schakeling 15 die het uitgangssignaal van de schakeling 39 vergelijkt met het signaal van een referentiesignaalgenerator 17 om daar-mee het schakelelement 12 te bedienen. De werking van de schakeling 2o volgens figuur 2 is als volgt:

In de eerste stand van de schakelaar 35 zorgt de constante stroombron 36 ervoor dat er een constante stroom loopt door de parallel schakeling van het temperatuurafhankelijk weerstandselement 31 en de condensator 32.

Als de condensator 32 nog niet geladen is heeft deze constante stroom 25 in eerste instantie tot gevolg dat de condensator 32 wordt opgeladen.

Naarmate de spanning over de condensator 32 toeneemt gaat een groter ge-deelte van de stroom vloeien door het temperatuurafhankelijk weerstandselement 31. Dit proces zet zich voort totdat een evenwichtssituatie is bereikt waarin de spanning over de condensator 32 niet meer toeneemt.

30 Die spanning is gelijk aan de weerstandswaarde van het temperatuurafhankeli jk weerttandselement 31 vermenigvuldigd met de waarde van de constante stroom geleverd door de constante stroombron 36. Omdat de waarde van de constante stroom geleverd door de constante stroombron 36 niet verandert in afhankelijkheid van weerstandsveranderingen in de 35 sleepcontacten 33 en 34 blijft de spanning over het temperatuurafhankel ijk weerstandselement 31 en de condensator 32 een constante waarde aannemen die afhankelijk is van de temperatuur 8104560 % van het element 31. Vervolgens wordt onder invloed van de regelschakeling 37 de schakelaar 35 in de tweede stand gezet en wordt door middel van de sbhakelingen 38 en 39 de spanning bepaald die over de condensator 32 aanwezig is. Omdat de spanning over de condensator 32 afneemt ten ge-5 volge van het weglekken van de lading van de condensator 32 door de weerstand moet het vaststellen van de spanning over de condensator 32 op een gedefinieerd tijdstip plaatsvinden nadat de schakelaar 35 in de tweede stand is gezet. Omdat de weerstand van de snanningsmeetschakeling 38 zeer hoog is heeft de weerstand van de sleepcontacten 33 en 34,evenals 10 kleine variaties daarin,geen enkele invloed op het resultaat van de meting door de schakeling 38. Het resultaat van de meting door de schakeling 38 wordt vastgehouden door de schakeling 39 in aanspreking op een stuursignaal over een lijn 40 vanuit de schakeling 37. Het uitgangssignaal van de schakeling 39 wordt door de schakeling 15 verge-15 leken met een referentiesignaal afkomstig van de referentiesignaalgene-rator 17.

Het resultaat van deze verge!ijking wordt gebruikt om de schakelaar 12 te bedienen. Vervolgens zet de schakeling 37 de schakelaar 35 weer terug in de eerste stand en kan de hierboven beschreven cyclus zich 20 herhalen. Omdat de schakeling 38 een gelijkspanning meet is de dynamische impedantie van de condensator 32 zeer groot ten opzichte van de impedantie van de sleepcontacten 34, zodat de laatstgenoemde geen invloed heeft op het resultaat van de meting.

In figuur 3 is een spanningsbron 41 enerzijds met de pool 42 ver-25 bonden met een sleepcontact 43 en anderzijds met een pool 44 via een meetweerstand 45 verbonden met het sleepcontact 46. Tussen de sleepcontacten 43 en 46 is een oscillatorschakeling 47 aangebracht. Een uitgang van de oscillatorschakeling 47 is verbonden met een transistor 48 waardoor via een weerstand 49 de voedingsstroom die door de weerstand 30 45 loopt met het uitgangssignaal van de oscillator 47 wordt gemoduleerd. De frequentie van het door de oscillator 47 opgewekte-signaal is afhanke-lijk van de waarde van een temperatuurgevoelig element 50. Een frequentie-meetschakeling 51 is door middel van een condensator 52 verbonden met het knooppunt tussen het sleepcontact 46 en de meetweerstand 45. De 35 uitgang van de frequentiemeetschakeling 51 is verbonden met een eerste ingang van een schakeling 15. Een tweede ingang van de schakeling 15 is verbonden met een referentiesignaalgenerator 17. De uitgang van de schakeling 15 is verbonden met het schakelelement 12, waardoor het verwarmingselement 11 al dan niet kan worden verbonden met een niet weer- 8 1 0 4 5 6 0 -4- * Λ gegeven spanningsfaron waarvan de polen rnet 13 en 14 zijn aangegeven.

De werking van de schakeling WDlgens figuur 3 is als volgt:

Via de sieepcontacten 43 en 46 ontvangt de oscillator 47 voedingsspanning en genereert aan de uitgang een signaal waarvan de frequent!e afhanke-5 lijk is van de waarde van het temperatuurgevoelig element 50. Door mid-del van de transistor 48 en de weerstand 49 wordt de voedingsstroom voor de schakeling 47 gemoduleerd met het uitgangssignaal van de schakeling 47. De voedingsstroom bevat derhalve een wisselspannings-component waarvan de frequentie direct is gerelateerd aan de waarde van 10 het temperatuurgevoelig element 50 en derhalve aan de te meten temperatuur.

De wisselspanningscomponent van de voedingsstroom genereert over de meetweerstand 45 een wisselspanning welke via een condensator 52 wordt toegevoerd aan de frequentie.meetschakeling 51.De frequent! emeetschakeling 51 kan bijvoorbeeld een fase gesloten lus zijn die aan de uitgang 15 een gelijkspanningssignaal levert waarvan de grootte afhankelijk is van de frequentie van het signaal aan de ingang. Het uitgangssignaal van de frequent!emeetschakeling 51 wordt verge!eken met het referentie-signaal afkomstig van de referentiesignaalgenerator 17. Het resultaat van die verge!ijking bedient het schakelelement 12 en regelt de hoe-20 veelheid energie die aan het verwarmingselement 11 wordt toegevoerd.

In figuur 4 is de constante stroombron 20 van figuur 1 nader weerijegeven. De constante stroombron 20 omvat een op zichzelf bekende constante stroombron 121 waarvan een zijde is verbonden met het sleep-contact 22 en de andere zijde is verbonden met de pulsingang van een 25 operationele versterker 122. De uitgang van de operationele versterker 122 is verbonden met de miningang, de voedingsspanningsaansluitingen zijn verbonden met het sleepcontact 22 en met de miningang.

Tussen de uitgangwvan de operationele versterker 122 en het sleepcontact 21 is het temperatuurgevoelig element 24 geschakeld. Tussen de constante 30 stroombron 121 en het sleepcontact 21 is een constante spanningsbron 123 geschakeld. De constante spanningsbron 123 is bijvoorbeeld een zenerdiode. De werking van de stroombron 20 is als volgt:

De constante stroom I die door het sleepcontact 21 vloeit is opgebouwd uit de constante stroom die wordt gegenereert door de stroombron 121 35 en de stroom die door de uitgang van de operationele versterker wordt geleverd aan het temperatuurgevoelig element 24. De ingangsimpedantie van de operationele versterker 122 is zeer hoog. Daarom zal de stroom die door de constante stroombron 121 wordt geleverd volledig stromen door de constante spanningsbron 123. De spanning op het knooppunt 810 4 5 6 0 '5' V ^ van de constante stroombron 121 en de constants spanningsbron 123 zal dear-om niet varieren in de tijd. De operationele versterker 122 is geschakeld als spanningsvolger. Omdat de ingangsspanning aan de plusingang van de operationele versterker 122 niet verandert zal ook de uitgangs-5 spanning van de operationele versterker 122 niet veranderen. Dit heeft tot gevolg dat de spanning over het temperatuurgevoelig element 24 niet verandert. Omdat tengevolge van temperatuurveranderingen de weerstand van het temperatuurgevoelig element 24 verandert^moet, om de spanning over het temperatuurgevoelig element 24 constant te houden, de uit-10 gangsstroom van de operationele versterker 122 veranderen. Omdat de stroom I de som is van stroom geleverd door de constante stroombron 121, die constant is, en de stroom die geleverd wordt door de uitgang van de operationele versterker 122, zal deze som veranderen in een mate die wordt bepaald door de weerstandsveranderingen van het temperatuurgevoelig 15 element 24.

Figuur 5 toont een uitgewerkte schakeling opgebouwd volgens het principe van figuur 4 maar met een grote gevoeligheid door het toe-passen van een brugschakeling. In figuur 5 is het sleepcontact 22 ver-bonden met een zijde van de constante stroombron 131, de andere zijde 20 van de constante stroombron 131 is verbonden met een eerste zijde van een zenerdiode 132. De andere zijde van de zenerdiode 132 is verbonden met een voedingsspanningsaansluitfng van een operationele versterker 133, en met een zijde van de weerstanden 134,135,136 en 137. De andere zijde van de weerstand 134 is verbonden met een temperatuurafhanke-25 lijke weerstand 24 zowel als met de min-ingang van de operationele versterker 133. De andere zijde van de temperatuurafhankelijke weerstand 24 is verbonden met het knooppunt van de stroombron 131 en de zenerdiode 132. Dit knooppunt is tevens verbonden met de ene zijde van de weerstand 138 waarvan de andere zijde is verbonden met de 30 plusingang van de operationele versterker 133 en met de andere zijde van de weerstand 135. Een weerstand 139 is enerzijds verbonden met het knooppunt tussen de weerstanden 135 en 138 en anderzijds met de andere zijde van de weerstand 136 en met het sleepcontact 21.

De uitgang van de operationele versterker 133 is verbonden met de.

35 basis van een transistor 140 waarvan de collector is verbonden met het sleepcontact 22 en waarvan de emitter is verbonden met een zijde van een zenerdiode 141 waarvan de andere zijde is verbonden met de andere zijde van de weerstand 137. De weerstandswaarden van de weerstanden 8104560 134,135 en 139 zijn aan elkaar gelijk en groot ten opzichte van de weerstandwaarden'van de weerstanden 136 en 138 en van de temperatuur afhankelijke weerstand 24. De versterkingsfactor van de operationele versterker 133 is zeer hoog. Dat heeft tot gevolg dat er nagenoeg 5 geen spanningsverschil aanwezig is tussen depTus-en deminingang.

Er kan nu worden aangetoond, dat de grootte van de stroom I die vloeit door het sleepcontact 21 recht evenredig is met de weeritand-waarde van het temperatuurafhankelijk weerstandselement 24 vermeerderd met een constante waarde. Op de wijze zoals beschreven bij figuur 1 10 kan de waarde van de stroom die vloeit door sleepcontact 21 worden bepaald en daarmee de energietoevoer aan het verwarmingselement 11 worden geregeld.

8 1 0 4 5 S 0 "7'

Claims

1. Warmtecontactfixeerinrichting voor het fixeren van poederbeelden op een ontvangstmateriaal, qmvattend een verwarmingselement in een roteer-bare rol en een temperatuurgevoelig element, dat deel uitmaakt van een regel schakeling voor het regelen van de aan het verwarmingselement toe te 5 voeren energie in afhankelijkheid van de door het temperatuurgevoelig element waargenomen, temperatuur, waarbij een eerste gedeelte van de regelschakeling, dat het temperatuurgevoelig element omvat, met de rol roteerbaar is aangebracht en een tweede gedeelte van de regelschakeling niet met de rol roteerbaar is aangebracht en waarbij de delen van de 10 regelschakeling met elkaar zijn verbonden door middel van sleepcontacten, met het kenmerk,' dat het eerste gedeelte (20,24;31,32;47,50;121,122,123, 24;131.....,141,24) van de regelschakeling een te meten signaal opwekt, dat het temperatuurgevoeligrelement (24,31,50) in het eerste gedeelte van de regelschakeling bepalend element is voor een waarde van het te 15 meten signaal en dat de dynamische impedantie van het eerste gedeelte van de regelschakeling voor het te meten signaal groot is ten opzichte van de impedantie van de sleepcontacten voor het te meten signaal.

2. Inrichting volgens conclusie 1 waarbij het temperatuurgevoelig element een temperatuurafhankelijk weerstandselement is, met het kenmerk, 20 dat het eerste gedeelte (31,32) van de regelschakeling een element $32) omvat, dat een spanningssignaal kan genereren dat evenredig is met de grootte van een stroom die door het temperatuurafhankelijke weerstandselement (31) heeft gevloeid, dat het tweede gedeelte (15,17,36,37,38,39) van de schakeling een constante stroombron (36) omvat voor het via een 25 schakelelement (35), dat een eerste positie inneemt, en via de sleepcontacten (33,34) doen vloeien van een constante stroom door het temperatuurafhankelijke weerstandselement (31) en een spanningsmeetin-richting (38) omvat die via een tweede positie van het schakelelement (35) en de sleepcontacten (33,34) verbindbaar is met het eerste gedeelte 30 (31,32)van de regel schakel i:ng voor het waamemen van het spanningssignaal.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het te meten signaal een stroom (I) is en dat de waarde van het te meten signaal de grootte is van de stroom (I).

4. Inrichting volgens conclusie 3, waarbij het temperatuurgevoelig 35 element een temperatuurafhankelijk weerstandselement is, met het kenmerk, dat het eerste gedeelte van de regel schakeling een constante stroombron (20,24,121,122,123, 24; 131,...,141, 24) omvat, dat het temperatuur- 8104560 m- afhankelijke weerstandselement (24) zodanig deel uitmaakt van de constante stroombron (20,24,121,122,123, 24;131,..,141,24) dat de weerstandswaarde van het element (24) bepalend is voor de grootte van de opgewekte constante stroom (I), dat een voedingsspanningsbron (25) voor de constante stroom-5 bron enerzijds via een sleepcontact (22) en anderzijds via een meetelement (18) en een sleepcontact (21) is verbonden met de constante stroombron (20,24; 121,122,123, 24;131,...,141, 24) en dat het tweede gedeelte (15,16,17,18) van de regelschakeling een inrichting (16) omvat voor het waamemen van de grootte van de opgewekte constante stroom (I) door het 10 meetelement (18).

5. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk,dat het te meten signaal een wisselspanningssignaal is en dat de waarde van het te meten signaal de frequentie is van het wisselspanningssignaal.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het eerste 15 gedeelte (47,50) van de regelschakeling een oscillator (47) is, dat het temperatuurgevoelig element (50) zodanig deel uitmaakt van de oscillator (47) dat de frequentie van het door de oscillator (47) opgewekte wisselspanningssignaal een maat is voor de temperatuur van het temperatuurgevoelig element (50), dat een voedingsspanningsbron (41) voor de oscil-20 lator (47) enerzijds via een sleepcontact (43) en anderzijds via een meetelement (45) en een sleepcontact (46) is verbonden met de oscillator (47) en dat het tweede gedeelte (15,17,51,52) van de regelschakeling een inrichting (51) omvat voor het waamemen van de frequentie van de door de oscillator (47) over het meetelement (45) opgewekte wisselspanning. 8104560 -9-