CN101266445B - 用于成像的装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于成像的装置包括定影单元、第一到第四切换单元、DC电源单元、蓄电单元、充电单元和切换控制单元。第一切换单元切换定影单元和商用电源之间的连接状态。DC电源单元向所述装置的除了定影单元以外的另一电负载供应DC功率。第二切换单元切换DC电源单元和商用电源之间的连接状态。第三切换单元切换充电单元和商用电源之间的连接状态。第四切换单元切换蓄电单元和电负载之间的连接状态。基于第一切换单元的导电状态，切换控制单元切换其它三个切换单元的导电状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电子照相成像(electrophotographic image formation)的装置，其包括用于将调色剂图像定影在打印介质(sheet)上的定影单元。
背景技术
加快用于电子照相成像的装置的速度的问题在于防止该装置的定影单元中的热量短缺(heat shortage)，这是因为如果每单位时间经过这一单元的打印介质的数目较大，则它们带走更多的蓄积在所述单元中的热量。
可以通过从商用电源向所述装置供应更大的功率来防止定影单元中的热量短缺。然而，需要繁琐的内部布线工作来提高从电源供应的功率的上限。
例如，JP2004-286869A和JP2004-294554A的每一个都公开了一种用于电子照相成像的传统装置，其中，电容器(condenser)或蓄电器(accumulator)向定影电源供电，以便防止这一单元中的热量短缺。根据这些公开内容，可以缩短定影单元的预热时间(warm-up time)。这缩短了所述装置的快速复制时间，从而加快了该装置的速度。
优选的是以这样的方式来防止用于电子照相成像的装置的定影单元中的热量短缺，所述方式即：所述装置能够在较长的时段内不中断的情况下执行打印，这是因为打印中断是件麻烦的事情。因此，优选的是：每单位时间有更多的打印介质经过定影单元，并且所述装置能够在较长的时段内不中断的情况下执行打印。
本发明的目的是提供一种用于成像的装置，其具有简单的结构，所述结构在所述装置无中断地进行打印的同时防止对于所述装置的定影单元的功率供应短缺。
发明内容
根据本发明的用于电子照相成像的装置包括用于将调色剂图像定影到打印介质上的定影单元。该装置还包括第一切换单元、DC电源单元、第二切换单元、蓄电单元、充电单元、第三切换单元、第四切换单元和切换控制单元。
第一切换单元改变导电状态以便切换定影单元和商用电源之间的连接状态。典型地，这一切换单元可以是三端双向可控硅开关，其控制定影单元和电源之间的连接状态。可替换地，这一切换单元可以是通断开关(on-offswitch)。
DC电源单元基于来自商用电源的功率而向所述装置的除了定影单元以外的另一电负载供应DC功率。DC电源单元可以是整流电路，其将AC功率转换为DC功率。
第二切换单元改变其导电状态以便切换DC电源单元和商用电源之间的连接状态。这一切换单元可以是通断继电器开关，经由该通断继电器开关，DC电源单元和商用电源被接线连接到一起。
蓄电单元蓄积要供应给电负载的DC功率。蓄电单元可以是电容器。优选的是，蓄电单元是双电层电容器(electric double layer condensor)，以便蓄积很多功率。
充电单元基于来自商用电源的功率而给蓄电单元充电。充电单元可以将来自电源的AC功率整流，并且在符合蓄电单元的规范的例程下给该蓄电单元充电。
第三切换单元改变其导电状态以便切换充电单元和商用电源之间的连接状态。这一切换单元可以是通断继电器开关，经由该通断继电器开关，充电单元和所述电源被接线连接到一起。
第四切换单元改变其导电状态以便切换蓄电单元和电负载之间的连接状态。这一切换单元可以是晶体管，经由该晶体管，蓄电单元和电负载被接线连接到一起。
切换控制单元控制这四个切换单元。基于第一切换单元的导电状态，切换控制单元切换其它三个切换单元的导电状态。当第一切换单元不导电时，切换控制单元可以使第二和第三切换单元不导电，并且使第四切换单元导电。当第一切换单元不导电时，切换控制单元可以使第二和第三切换单元导电，并且使第四切换单元不导电。
通过提供切换控制单元，可以从商用电源向定影单元供电，其中蓄电单元连接到电负载，并且DC电源单元和充电单元与所述商用电源断开。这使得可以向定影单元供应从商用电源供应的基本上全部功率。结果，在不提高从商用电源供应的功率的上限的情况下，既易于保持定影温度，又易于向电负载供电。此外，当所述装置正在无中断地执行打印时，供应给定影单元的功率较不易短缺。这使得所述装置较不易由于定影单元中的热量短缺而中断高速打印。
附图说明
图1是实施本发明的用于成像的装置的示意框图。
图2A是所述装置的定影单元的截面图。
图2B是定影单元的加热器的截面图。
图3是用于控制对于所述装置的功率供应的结构的图。
图4至图9中的每一个是由所述装置的主控制单元执行的操作例程的流程图。
具体实施方式
图1示出了实施本发明的用于成像的装置100。装置100包括主开关52，其使得第一连接器10导电或不导电。第一连接器10接通或断开来自商用电源20的功率供应。
装置100还包括：主控制单元30，其连接到ROM 34、RAM 36、成像单元38、馈送单元46、显示单元48、操作单元44、图像读取单元42、定影单元40、定影驱动单元18、切换控制单元32和电压检测单元50。
ROM 34存储主控制单元30的操作所必需的程序。RAM 36是用于临时保存数据的易失性存储器。馈送单元46沿着在装置100中形成的馈送通道馈送打印介质。成像单元38通过电子照相在正由馈送单元46馈送的打印介质上形成图像。显示单元48向装置100的用户显示信息。用户通过操作单元44而将信息等输入到装置100中，图像读取单元42读出被放置在装置100中的文件平台上的文件上的图像，并且产生数据。
与本发明的第一切换单元相对应的定影驱动单元18根据来自主控制单元30的信号来控制定影单元40。定影单元40在压力下利用热量将调色剂图像定影在打印介质上。如图2A所示，定影单元40包括加热辊408、压辊410、热敏电阻406以及打印介质释放钉412和414。加热辊408在其中安装有第一加热器402和第二加热器404。如图2B所示，加热器402和404具有使得它们的加热特性不同的结构。
参照图1，切换控制单元32根据来自主控制单元30的信号而改变第二连接器12、第三连接器14以及第四连接器16的导电状态。
商用电源20经由第一连接器10和第二连接器12而与整流单元22接线连接，所述整流单元22连接到电压调节单元28。如图3所示，整流单元22包括二极管电桥222，并且电压调节单元28包括切换振荡器282、变压器284和电压转换器286。电压调节单元28转换来自电源20的功率，并且将DC功率供应给作为控制系统电路的主控制单元30和切换控制单元32以及作为驱动系统电路的成像单元38和图像读取单元42。
商用电源20经由第一连接器10和第三连接器14而与充电单元24接线连接，所述充电单元24连接到蓄电单元26。充电单元24将来自电源20的AC功率整流，并且使得蓄电单元26蓄积DC功率。蓄电单元26是可由充电单元24充电的双电层电容器。
蓄电单元26经由第四连接器16而与电压调节单元28和电压检测单元50接线连接。电压检测单元50检测由蓄电单元26蓄积的功率，并且将检测结果输出到主控制单元30。
参照图3，下面描述如何改变连接器12、14和16的导电状态。
切换控制单元32控制第二连接器12以便接通或切断从商用电源20到整流单元22的功率供应。这一连接器12包括继电器开关122和继电器线圈124。继电器开关122的一个端子连接到第一连接器10，并且另一端子连接到二极管电桥222。继电器线圈124的一端连接到电压转换器286，并且另一端连接到切换控制单元32。切换控制单元32通过选择性地使得向继电器线圈124供电来导通或断开继电器开关122。
切换控制单元32控制第三连接器14以便接通或切断从商用电源20到充电单元24的功率供应。这一连接器14包括继电器开关142和继电器线圈144。继电器开关142的一个端子连接到第一连接器10，并且另一端子连接到充电单元24。继电器线圈144的一端连接到电压转换器286，并且另一端连接到切换控制单元32。切换控制单元32通过选择性地使得向继电器线圈144供电来导通或断开继电器开关142。
切换控制单元32控制第四连接器16以便接通或切断从蓄电单元26到电压调节单元28的功率供应。这一连接器16包括FET 162，其栅极连接到切换控制单元32。切换控制单元32通过控制施加到FET 162的栅极的电压来控制从蓄电单元26到电压调节单元28的功率供应。
如图3所示，定影驱动单元18包括三端双向可控硅开关184和186以及三端双向可控硅开关驱动电路182。第一连接器10经由三端双向可控硅开关184和186而分别连接到定影单元40的加热器402和404。驱动电路182根据来自主控制单元30的信号而控制三端双向可控硅开关184和186的导电状态。
主控制单元30通过此单元的热敏电阻406来检测定影单元40的加热辊408的表面温度，并且控制对于这个辊的加热器402和404的功率供应，使得这一温度在160℃和180℃之间的范围内变化。主控制单元30向切换控制单元32通知该受控的供应。基于关于该受控的供应的信息，切换控制单元32控制连接器12、14和16的导电状态。
具体地说，当三端双向可控硅开关184和186导电时，切换控制单元32断开连接器12和14，并且使得连接器16导电。当三端双向可控硅开关184和186不导电时，切换控制单元32接通连接器12和14，并且使得连接器16不导电。结果，当给加热器402和404供电时，电压调节单元28与商用电源20断开，并且被预先充电的蓄电单元26激活除了定影单元40以外的电路。当不给加热器402和404供电时，电压调节单元28连接到电源20，使得电源20向除了定影单元40以外的电路供电。同时，来自电源20的功率给蓄电单元26供电。
商用电源20可以供应1.5kw的功率，基本上可以向加热器402和404供应所述功率的全部。这防止装置100消耗比1.5kw的设定值更高的功率，使得易于维持加热辊408的表面温度。结果，装置100可以无中断地执行高速打印。
图4至图9示出了由主控制单元30执行的其它操作例程。首先，参照图4，在下面提供对于基于是否向加热器402和404供电来控制连接器12、14和16的导电状态的方法的描述。
主控制单元30在步骤S1确定是否向第一加热器402供电。如果在步骤S1确定不向该加热器402供电，则主控制单元30在步骤S3控制切换控制单元32，以便接通第二连接器12和第三连接器14，并且使得第四连接器16不导电。结果，如果不向加热器402和404供电，则从商用电源20向电压调节单元28和充电单元24供电。
如果在步骤S1确定向第一加热器402供电，则主控制单元30在步骤S2确定是否向第二加热器404供电。如果在步骤S2确定不向第二加热器404供电，则在步骤S4，主控制单元30控制切换控制单元32，以便接通第二连接器12，断开第三连接器14，并且使得第四连接器16不导电。结果，如果仅向第一加热器402供电，则仅从商用电源20向电压调节单元28供电，而不向充电单元24供电。
如果在步骤S2确定向第二加热器404供电，则在步骤S5，主控制单元30控制切换控制单元32，以便断开第二连接器12和第三连接器14并且使得第四连接器16导电。结果，如果向加热器402和404供电，则从商用电源20到电压调节单元28和充电单元24的功率供应被切断，并且蓄电单元26向除了定影单元40以外的电路供电。
随后，参照图5，在下面给出对用于停止对于定影单元40的功率供应的过程的描述。因为双电层电容器通常具有足够的电容，所以认为可以在装置100无中断地执行打印的同时向除了定影单元40以外的电路供应充足的功率。然而，如果双电层电容器26蓄积的电能不足，则不能向主控制单元30供电，并且主控制单元30不能在装置100无中断地执行打印的同时操作。这可以通过检测蓄电单元26两端的电压的电压检测单元50来防止。
如果向加热器402和404供电(S11)，则主控制单元30在步骤S12确定蓄电单元26两端的电压是否等于或低于第一阈值。如果在步骤S12确定所述电压等于或低于第一阈值，则在步骤S13，主控制单元30停止对于加热器402和404的功率供应。这确保了从商用电源20到除了定影单元40以外的电路的功率供应。在此情况下，尽管由于不能保持加热辊408的表面温度而使所述装置的打印速度降低，但是防止了整个装置100的操作停止。
在主控制单元30在步骤S13停止对于加热器402和404的功率供应之后，它保持停止对它们的功率供应，直到蓄电单元26两端的电压达到第二阈值为止。具体地，在步骤S14，主控制单元30确定蓄电单元26两端的电压是否等于或高于第二阈值。如果在步骤S14确认所述电压等于或高于第二阈值，则在步骤S15，主控制单元30使得向加热器402和404供电。考虑到滞回特性(hysteresis characteristics)，第二阈值高于第一阈值。
随后，参照图6，下面提供对于当定影单元40预热时由主控制单元30执行的操作例程的描述。主控制单元30一直待机直到它接收到打印作业为止。具体地，在步骤S21，主控制单元30确定它是否已经接收到打印作业。如果主控制单元30在步骤S21接收到打印作业，则它在步骤S22确定蓄电单元26两端的电压是否等于或低于第一阈值。
如果在步骤S22确定蓄电单元26两端的电压高于第一阈值，则该操作例程立即进行到预热步骤S25。如果在步骤S22确定所述电压等于或低于第一阈值，则在预热步骤之前，在步骤S23，主控制单元30使得给蓄电单元26充电。在步骤S24，主控制单元30确定充电后的蓄电单元26两端的电压是否等于或高于第二阈值。如果在步骤S24确定所述电压等于或高于第二阈值，则该过程进行到预热步骤S25。在预热步骤之前给蓄电单元26充电使得：在装置100无中断地进行打印的同时，这一单元更易于能够蓄积功率。
随后，参照图7，下面提供对于当装置100改变为省电模式时由主控制单元30执行的操作例程的描述。在步骤S31，主控制单元30确定在前一作业完成之后是否已经过去了指定的时间。如果在步骤S31确定已经过去了指定的时间，则在步骤S32，主控制单元30在它使得装置100改变为省电模式之前确定蓄电单元26两端的电压是否等于或低于第一阈值。
如果在步骤S32确定蓄电单元26两端的电压高于第一阈值，则在步骤S35，主控制单元30立即使装置100改变为省电模式。如果在步骤S32确定所述电压等于或低于第一阈值，则在主控制单元30使装置100改变为省电模式之前，在步骤S33，这一控制单元使得给蓄电单元26充电。在步骤S34，主控制单元30确定充电后的蓄电单元26两端的电压是否等于或高于第二阈值。如果在步骤S34确定所述电压等于或高于第二阈值，则在步骤S35，主控制单元30使装置100改变为省电模式。因为蓄积电源26的充电是在装置100改变为省电模式之前完成的，所以在此模式下不需要给蓄电单元充电。结果，省电模式下的功耗下降。
随后，参照图8，下面描述如何切换蓄电单元26的充电。主控制单元30选择性地使得向定影单元40的加热器402和404供电。从自商用电源20供应的功率中减去供应给加热器402和404的功率给出了剩余功率，该剩余功率给蓄电单元26充电。
在步骤S41，主控制单元30确定通过定影单元40的热敏电阻406检测的温度是否等于或高于指定值。如果在步骤S41确定所述温度等于或高于指定值，则在步骤S42，主控制单元30使得给蓄电单元26充电。如果在步骤S41确定所述温度低于指定值，则在步骤S43，主控制单元30停止给蓄电单元26充电。这使得能够在对于定影单元40的功率供应低时利用所述剩余功率来给蓄电单元26充电。
随后，参照图9，下面提供对于当定影单元40预热时由主控制单元30执行的另一操作例程的描述。主控制单元30一直待机直到它接收到打印作业为止。具体地，在步骤S51，主控制单元30确定它是否已经接收到打印作业。如果在步骤S51主控制单元30接收到打印作业，则它在步骤S52确定该作业是否请求打印不多于指定数目的打印介质。例如，当打印介质为A4大小时指定数目为3。如果在步骤S52确定打印作业请求打印不多于指定数目的打印介质，则该操作例程立即进行到预热步骤S56，并且主控制单元30开始打印处理。当装置100打印少量打印介质时，这缩短了快速复制时间。
如果在步骤S52确定打印作业请求打印多于指定数目的打印介质，则在步骤S53，主控制单元30确定蓄电单元26两端的电压是否等于或低于第一阈值。
如果在步骤S53确定蓄电单元26两端的电压高于第一阈值，则操作例程立即进行到预热步骤S56。如果在步骤S53确定所述电压等于或低于第一阈值，则在预热步骤之前，在步骤S54，主控制单元30使得给蓄电单元26充电。在步骤S55，主控制单元30确定充电后的蓄电单元26两端的电压是否等于或高于第二阈值。如果在步骤S55确定所述电压等于或高于第二阈值，则操作例程进行到预热步骤S56。
尽管如此描述了本发明，但是显然可以以很多方式来改变本发明。这样的改变不应被视为偏离本发明的精神和范围，并且对于本领域技术人员来说显而易见的所有这样的修改都意欲被包括在所附权利要求书的范围内。
Claims (4)
1.一种用于电子照相成像的装置，包括：
电负载；
定影单元，用于将调色剂图像定影在打印介质上；
第一切换单元，其能够改变所述定影单元和商用电源之间的连接状态；
DC电源单元，用于基于来自所述商用电源的功率来向所述电负载供应DC功率；
第二切换单元，其能够改变所述DC电源单元和所述商用电源之间的连接状态；
蓄电单元，其能够蓄积要向所述电负载供应的DC功率；
充电单元，用于基于来自所述商用电源的功率而给蓄电单元充电；
第三切换单元，其能够改变所述充电单元和所述商用电源之间的连接状态；
第四切换单元，其能够改变所述蓄电单元和所述电负载之间的连接状态；
切换控制单元，用于控制所述四个切换单元；
检测单元，用于检测由所述蓄电单元蓄积的电能，如果所检测的能量不高于第一阈值，则所述切换控制单元将所述第一切换单元切换为未连接状态；以及
主控制单元，用于基于所述装置的当前操作来控制所述切换控制单元，所述主控制单元在对所述定影单元进行预热之前获取由所述检测单元检测的电能，以及，所述主控制单元以这样的方式控制所述切换控制单元，使得：如果所获取的能量不高于所述第一阈值，则在对所述定影单元进行预热之前给所述蓄电单元充电；
其中，所述切换控制单元基于所述第一切换单元的连接状态来切换所述第二、第三和第四切换单元的连接状态，并且其中，当所述第一切换单元处于已连接状态时，切换控制单元将所述第二和第三切换单元切换为未连接状态，并将所述第四切换单元切换为已连接状态，以及，当所述第一切换单元处于未连接状态时，所述切换控制单元将所述第二和第三切换单元切换为已连接状态，并使所述第四切换单元切换为未连接状态。
2.一种用于电子照相成像的装置，包括：
电负载；
定影单元，用于将调色剂图像定影在打印介质上；
第一切换单元，其能够改变所述定影单元和商用电源之间的连接状态；
DC电源单元，用于基于来自所述商用电源的功率来向所述电负载供应DC功率；
第二切换单元，其能够改变所述DC电源单元和所述商用电源之间的连接状态；
蓄电单元，其能够蓄积要向所述电负载供应的DC功率；
充电单元，用于基于来自所述商用电源的功率而给蓄电单元充电；
第三切换单元，其能够改变所述充电单元和所述商用电源之间的连接状态；
第四切换单元，其能够改变所述蓄电单元和所述电负载之间的连接状态；
切换控制单元，用于控制所述四个切换单元；
检测单元，用于检测由所述蓄电单元蓄积的电能，如果所检测的能量不高于第一阈值，则所述切换控制单元将所述第一切换单元切换为未连接状态；以及
主控制单元，用于基于所述装置的当前操作来控制所述切换控制单元，如果需要所述装置打印不多于指定数目的打印介质，则所述主控制单元使得在对所述蓄电单元充电之前对所述定影单元进行预热，而不考虑在对所述定影单元进行预热之前由所述检测单元检测的电能；
其中，所述切换控制单元基于所述第一切换单元的连接状态来切换所述第二、第三和第四切换单元的连接状态，并且其中，当所述第一切换单元处于已连接状态时，切换控制单元将所述第二和第三切换单元切换为未连接状态，并将所述第四切换单元切换为已连接状态，以及，当所述第一切换单元处于未连接状态时，所述切换控制单元将所述第二和第三切换单元切换为已连接状态，并使所述第四切换单元切换为未连接状态。
3.一种用于电子照相成像的装置，包括：
电负载；
定影单元，用于将调色剂图像定影在打印介质上；
第一切换单元，其能够改变所述定影单元和商用电源之间的连接状态；
DC电源单元，用于基于来自所述商用电源的功率来向所述电负载供应DC功率；
第二切换单元，其能够改变所述DC电源单元和所述商用电源之间的连接状态；
蓄电单元，其能够蓄积要向所述电负载供应的DC功率；
充电单元，用于基于来自所述商用电源的功率而给蓄电单元充电；
第三切换单元，其能够改变所述充电单元和所述商用电源之间的连接状态；
第四切换单元，其能够改变所述蓄电单元和所述电负载之间的连接状态；
切换控制单元，用于控制所述四个切换单元；
检测单元，用于检测由所述蓄电单元蓄积的电能，如果所检测的能量不高于第一阈值，则所述切换控制单元将所述第一切换单元切换为未连接状态；以及
主控制单元，用于基于所述装置的当前操作来控制所述切换控制单元，在所述装置改变为省电模式之前，所述主控制单元获取由所述检测单元检测的电能，以及所述主控制单元以这样的方式控制所述切换控制单元，使得：如果所获取的能量不高于所述第一阈值，则在所述装置改变为省电模式之前给所述蓄电单元充电；
其中，所述切换控制单元基于所述第一切换单元的连接状态来切换所述第二、第三和第四切换单元的连接状态，并且其中，当所述第一切换单元处于已连接状态时，切换控制单元将所述第二和第三切换单元切换为未连接状态，并将所述第四切换单元切换为已连接状态，以及，当所述第一切换单元处于未连接状态时，所述切换控制单元将所述第二和第三切换单元切换为已连接状态，并使所述第四切换单元切换为未连接状态。
4.一种用于电子照相成像的装置，包括：
电负载；
定影单元，用于将调色剂图像定影在打印介质上，所述定影单元包括第一加热器和第二加热器；
第一切换单元，其能够改变所述定影单元和商用电源之间的连接状态；
DC电源单元，用于基于来自所述商用电源的功率来向所述电负载供应DC功率；
第二切换单元，其能够改变所述DC电源单元和所述商用电源之间的连接状态；
蓄电单元，其能够蓄积要向所述电负载供应的DC功率；
充电单元，用于基于来自所述商用电源的功率而给蓄电单元充电；
第三切换单元，其能够改变所述充电单元和所述商用电源之间的连接状态；
第四切换单元，其能够改变所述蓄电单元和所述电负载之间的连接状态；
切换控制单元，用于控制所述四个切换单元；以及
主控制单元：
当所述主控制单元使得向所述两个加热器供电时，禁止向所述蓄电单元和所述DC电源单元二者供电；
当所述主控制单元使得向所述第一加热器供电并不向所述第二加热器供电时，禁止向所述蓄电单元供电，并且使得向所述DC电源单元供电；以及
当所述主控制单元使得不向所述两个加热器供电时，使得向所述蓄电单元和所述DC电源单元二者供电；
其中，所述切换控制单元基于所述第一切换单元的连接状态来切换所述第二、第三和第四切换单元的连接状态。
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