CN101299140B - 热熔单元、成像设备和控制该设备的方法 - Google Patents

Abstract

热熔单元、成像设备和控制该设备的方法，包括电源单元，用于向位于热熔单元中的多个热源供应功率，并受到控制，以便逐渐增大并以阶梯方式改变交替地供应给多个热源的电流量，从而防止涌流和图像的不均匀熔凝。

Description

热熔单元、成像设备和控制该设备的方法 

技术领域

本总的发明构思涉及热熔单元(fuser)、成像设备以及控制该设备的方法，更具体地说，涉及热熔单元、成像设备以及通过控制该设备来控制供给多个热源的电流的方法。 

背景技术

像通用打印机和多功能一体打印机这样的成像设备通常包括热熔单元，用于将转印的图像熔凝至打印纸上。 

如图1所示，位于纸张传送路径T的上游部分的送纸辊(feed roller)10一张接一张地提供打印纸1以将其传送给搓纸辊(registration roller)20。当搓纸辊20将打印纸1传送至位于打印纸传送路径T下游部分的热熔单元30时，热熔单元30将转印至打印纸1上的图像固定。 

热熔单元30包括加压辊31和加热辊32，两者彼此相对，以便为打印纸1提供压力和热量，从而将图像熔凝在打印纸1上。如图2所示，加热辊32包括多个热源，例如在加热辊32的纵向上平行地提供的加热灯LP1和LP2。卤素灯可以用作每个热源LP1和LP2。 

成像设备可以用各种尺寸的纸。打印纸1穿过加压辊31和加热辊32之间的间隙。需要根据打印纸的尺寸并根据各打印纸的加热位置来控制熔凝温度。 

如图3所示，为第一和第二灯LP1和LP2的纵向部分设置不同的照明等级。例如，当采用最大输出功率为700W的第一和第二灯LP1和LP2时，该成像设备将该最大输出功率的60％分配给第一灯LP1的中心部分P2(尺寸不同且类型不同的纸张与该中心部分接触)，并将该最大输出功率的20％分配给它的两个外围部分P1和P3中的每一个(狭窄的纸张不与这两个部分接触)。替代地，成像设备将最大输出功率的30％分配给第二灯LP2的中心部分P2，并将最大输出功率的35％分配给它的两个外围部分P1和P3中的每一个。 

当灯被打开时，大量电流瞬间流动，从而引起AC输入电压瞬间下降。这对与成像设备分享一个输出口的其它电子装置的电压供应具有消极效果。例如，瞬间电压下降引起发光装置(如白炽灯)闪烁。

在图4所示的一种方法中，当需要使用多个灯LP1和LP2时，首先打开第一灯LP1，然后当经过预定的时间后，打开第二灯LP2，以便第一灯LP1变得稳定。 

另一种方法为在灯的初始激活时间逐渐改变供给灯的电流电平和电流量。如图5所示，首先向灯提供电平低且电流量小的电流波形C1和C2，然后向灯提供电平低且电流量大的波形C3和C4。 

但是，传统成像设备具有以下问题。当需要使用多个热源来熔凝图像时，由于在等待直到另一个热源变得稳定之后设备才驱动这些热源中的一个，因此设备需要很长时间驱动所有热源。因此，设备需要长时间等待，直到加热温度达到熔凝温度以熔凝纸张上的图像为止。如果在加热温度达到熔凝温度之前在打印纸上执行打印，则由加热辊加热的打印纸的位置的温度上的差别引起整个打印纸上的图像不均匀熔凝。 

在每个热源的初始激活时间同样可能发生涌流(inrush current)。例如，如图4中所示，涌流可能发生在当第一灯被打开时的时间K和当第二灯被打开时的时间N。该涌流可能引起闪烁。 

发明内容

本总的发明构思提供热熔单元、成像设备和通过控制供应给位于热熔单元中的多个热源的电流来控制该设备的方法，从而防止熔凝失败。 

本总的发明构思的附加方面和效果将部分地在下面的描述中被阐述，并且部分地，将从描述中变得明显、或者可以通过实践本总的发明构思而习得。 

本总的发明构思的前述和/或其它方面和效果可以通过提供热熔单元而达到，该热熔单元包括加热元件，其具有多个热源；控制器，其控制供应给多个热源的每一个的功率，使得逐渐增大并以阶梯方式改变供应给多个热源的每一个的电流量；和过零检测器，用于检测功率的过零点，其中控制器根据检测到的过零点，改变基于功率半周期的截断速率，以改变电流量。 

该截断速率可以包括多个截断速率，并且当以阶梯方式改变交替地供应给多个热源的电流量时控制器可以使用所述多个截断速率。 

本总的发明构思的前述和/或其它方面和效果也可以通过提供成像设备而达到，该设备包括热熔单元，其包括多个热源；电源单元，其向多个热源 供应功率；和控制器，其控制电源单元，使得从改变开始时间到改变结束时间，逐渐增大并以阶梯方式改变供应给多个热源的每一个的电流量，其中，所述电源单元可以包括过零检测器以检测功率的过零点，所述控制器根据检测到的过零点，改变基于功率半周期的截断速率，以改变电流量。 

该控制器交替地增大多个热源的截断速率。 

该设备可以进一步包括存储单元，用于对于多个热源的每一个存储多个截断速率，其中控制器将功率的截断速率改变至多个截断速率中所期望的那一个。 

该电源单元可以包括开关，其连接至电源以供应功率，其中，控制器根据基于功率的半周期的截断速率控制开关。 

本总的发明构思的前述和/或其它方面和效果也可以通过提供控制成像设备的方法而达到，该方法包括确定是否需要改变供应给位于热熔单元中的多个热源的电流量，以及如果需要变化电流量，则逐渐增大并以阶梯方式改变供应给多个热源的每一个的电流量，其中，改变电流量可以包括改变功率的截断速率，以及其中，改变电流量可以进一步包括检测功率的过零点，并根据所检测到的过零点改变基于功率的半周期的截断速率。 

改变电流量可以进一步包括交替地增大多个热源的截断速率。 

本总的发明构思的前述和/或其它方面和效果也可以通过提供在成像设备中使用的热熔单元来达到，该熔凝单元包括第一和第二热源，用于在打印介质上熔凝图像；控制单元，用于施加电流至第一热源从而达到第一预定水平，并施加电流至第二热源从而在第一热源达到第一预定水平之前达到第二预定水平；和过零检测器，用于检测功率的过零点，其中，所述控制单元根据检测到的过零点，改变基于功率半周期的截断速率，以改变电流量。 

分别供应给第一和第二热源的电流量可以基于预定的截断速率、将要被激活的热源数和打印介质的尺寸。 

本总的发明构思的前述和/或其它方面和效果也可以通过提供可以与成像设备一起使用的热熔单元来达到。该热熔单元包括第一和第二热源，用于在打印介质上熔凝图像；控制单元，用于在相同的间隔期间、在基本上不同的时间增大第一和第二热源的预定的截断速率；和过零检测器，用于检测功率的过零点，以将电流施加到第一和第二热源，其中，所述控制单元根据检测到的过零点，改变基于功率半周期的截断速率。 

该热熔单元可以进一步包括功率单元，用于接收交流功率并向第一和第 二热源供应功率。 

该相同的间隔可以对应交流功率的半周期。 

本总的发明构思的前述和/或其它方面和效果也可以通过提供热熔单元的熔凝方法来达到，该方法包括：通过第一和第二热源在打印介质上熔凝图像；施加电流至第一热源从而达到第一预定水平，和施加电流至第二热源从而在第一热源达到第一预定水平之前达到第二预定水平。 

本总的发明构思的前述和/或其它方面也可以通过提供计算机可读记录介质而达到。该介质在其上实施计算机程序，用于执行一种方法，其中该方法包括：通过第一和第二热源在打印介质上熔凝图像；施加电流至第一热源从而达到第一预定水平，和施加电流至第二热源从而在第一热源达到第一预定水平之前达到第二预定水平。 

附图说明

通过下面的结合附图的具体实施例的描述，本总的发明构思的这些和/或其它方面和效果将变得明显和更容易理解，其中： 

图1图解在传统成像设备中的打印纸的传送路径上提供的热熔单元； 

图2图解在传统成像设备中的加热辊中提供的多个灯的配置； 

图3图解传统成像设备中的多个灯的亮度分配； 

图4图解传统成像设备中多个灯的激活时间和电流波形； 

图5图解图4中的、在初始灯激活时间的电流波形； 

图6是图解根据本总的发明构思的实施例成像设备的框图； 

图7图解施加到图6的成像设备的电流截断速率(chopping rate)； 

图8图解根据本总的发明构思的实施例的多个灯的激活时间和电流波形； 

图9图解根据本总的发明构思的另一个实施例的多个灯的激活时间和电流波形； 

图10图解根据本总的发明构思的另一个实施例、在所有灯的电流截断速率都增大的间隔期间所述多个灯的激活时间。 

图11图解根据图10中的方法的施加到多个灯上的电流截断速率。 

图12是图解根据本总的发明构思的实施例的成像设备的控制方法的整个流程图；以及 

图13是图解图12的灯电流控制程序的详细流程图。 

具体实施方式

现在将详细参照本总的发明构思的实施例，在附图中图解其具体示例，其中从头至尾相同的标记代表相同的部件。通过参照附图，将在下面描述实施例，以便解释本总的发明构思。 

图6是图解根据本总的发明构思的成像设备的框图。 

参照图6，根据本实施例的成像设备包括多个灯LP1和LP2、控制器40、和电源单元50。控制器40输出控制信号来控制这些灯LP1和LP2。电源单元50根据来自控制器40的控制信号向灯LP1和LP2供应驱动电源。 

电源单元50包括多个开关51和52来独立地向灯LP1和LP2供应交流功率53。 

该成像设备还包括输入单元35，其允许用户为打印任务输入全部用户命令，包括选择纸张尺寸的命令。 

控制器40与存储单元41和过零检测器42相连接。 

存储单元41存储与驱动多个灯所供应的电流量相关的截断速率信息，并存储执行打印任务所需要的信息。 

过零检测器42检测交流功率53的过零点并向控制器40提供检测信号。 

当通过输入单元35接收到打印命令时，控制器40执行初始化。初始化包括诸如纸张输送，成像、传递、熔凝的一系列处理。 

控制器40从存储单元41接收关于灯的各截断速率和考虑打印纸的尺寸的将要被驱动的灯的数量信息。 

第一开关51根据来自控制器40的控制信号切换施加到第一灯LP1的交流功率53，而第二开关52也根据来自控制器40的控制信号切换施加到第二灯LP2的交流功率53。第一和第二开关51和52可以采用三端双向可控硅开关(TRIAC)来实现。 

控制器40采用预设的电流截断速率来控制第一和第二开关51和52以便控制施加到第一和第二灯LP1和LP2上的电流量。如图7中所示，每个电流截断速率根据在交流功率53的每个半周期中供应的电流量而确定。在图7中表示的多个间隔D1、D2、D3和D4均对应交流功率的半周期。 

如图7所示，在本实施例中使用0％、33％、50％、75％和100％的电流截断速率。但是，本总的发明构思并不限于这些截断速率且可以根据需要适当地设置电流截断速率的其它数值。 

在本总的发明构思的下面的实施例中，没有瞬间向多个灯供应大量电流。 而且，在其中一个灯被激活后，其它灯在在先激活的灯变稳定之前恰好被激活，因此防止由于灯的激活时间不同造成的图像不均匀熔凝。 

图8图解根据本总的发明构思的实施例的多个灯的激活时间和电流波形。 

控制器40根据预设的电流截断速率操作第一和第二灯LP1和LP2。当控制器40需要增大施加到第一或第二灯LP1和LP2之一的电流量时，控制器40以阶梯式方式增大灯的电流截断速率直到施加到灯上的电流量达到期望的水平为止。即使当灯的其中一个的电流截断速率增大时，即：即使当施加到灯上的电流量还没有达到期望的水平时，控制器40也增大其它灯的电流截断速率。 

如图8中所示，首先，在时间A，控制器40将第一灯LP1的电流截断速率设置到33％。然后，在时间B，控制器40将第二灯LP2的电流截断速率设置到33％而保持第一灯LP1的电流截断速率在33％。 

在时间C，控制器40将第一灯LP1的电流截断速率改变到50％而保持第二灯LP2的电流截断速率在33％。然后，在时间D，控制器40关闭第一和第二灯LP1和LP2两者。 

然后，在时间E，当在时间D之后已经经过了预定时间时，控制器40将第一灯LP1的电流截断速率设置到33％。然后，在时间F，控制器40将第二灯LP2的电流截断速率设置到33％而保持第一灯LP1的电流截断速率在33％。在时间G，控制器40关闭第一灯LP1并将第二灯LP2的电流截断速率改变到50％。然后，在时间H，控制器40关闭第二灯LP2。 

这里，在任何其它时间都可以被减小或关闭这些灯的电流截断速率。 

但是，当增大第一和第二灯LP1和LP2的电流截断速率时，尽管涌流小，但也可以在时间N1、N2、N3、N5、和N6发生。 

为了处理小涌流的发生，将间隔设置为很小，在该间隔中供应给多个灯的电流截断速率增大，现在将参照图9进行描述。 

图9图解根据本总的发明构思的另一个实施例的多个灯的激活时间和电流波形。 

如图9中所示，在时间A，控制器40增大第一灯LP1的电流截断速率。这里，控制器40在百分之几的间隔内增大施加到第一灯LP1上的电流截断速率直到该第一灯LP1的电流截断速率达到33％为止。当在时间B第一灯LP1的电流截断速率达到33％时，控制器40保持该电流截断速率在33％。此后，在时间C，控制器40在百分之几的间隔内增大施加到第二灯LP2上的电流截 断速率直到第二灯LP2的电流截断速率达到33％为止。 

然后，从时间E至时间F，控制器40在百分之几的间隔内增大施加到第一和第二灯LP1和LP2两者上的电流截断速率，从而使得第一和第二灯LP1和LP2的电流截断速率达到50％。尽管在百分之几的间隔内以这种方式增大施加到第一和第二灯LP1和LP2上的电流截断速率，但是在时间N7当供应大量电流时，也可能发生涌流。 

因此，控制器40在涌流可能发生(Q)的E至F的时间间隔内的不同时间增大第一和第二灯LP1和LP2的电流截断速率。如图10中所示，控制器40在2％的时间间隔内交替地而非同时地增大第一和第二灯LP1和LP2的电流截断速率。具体地说，在时间S1、S3、S5、S7和S9增大第一灯LP1的电流截断速率，而在时间S2、S4、S6、S8和S10增大第二灯LP2的电流截断速率。 

根据以上描述的实施例，尽管在特定的间隔期间所有电流截断速率都增大，但是多个灯的电流截断速率在基本上不同的时间增大。这里，如图11所示，每个灯的电流截断速率均在交流功率的半周期的间隔内增大。 

现在将参照一种控制根据本总的发明构思的、如上所述构造的成像设备的方法。 

参照图6和12，基于交流功率的半周期设置这些灯的电流截断速率。从交流功率的半周期起始时间至结束时间，控制器40执行第一灯控制操作来以阶梯式方式改变供应给第一灯LP1的电流量(操作70)，然后执行第二灯控制操作来以阶梯式方式改变供应给第二灯LP2的电流量(操作80)。 

根据图13的流程图，共同地执行用于以阶梯式改变所供应的电流量的操作70和80。 

参照图6和12，控制器40根据来自过零检测器42的检测信号检测交流功率的过零点并确定是否需要改变供应给每个灯的电流(操作100)。如果没有必要改变电流，则控制器40保持供应给每个灯的之前电流(操作101)并结束该过程。 

如果在操作100控制器40确定需要改变电流，则控制器40确定是否需要增大供应给每个灯的电流(操作110)。如果需要增大电流需要，则控制器40确定当前时间是否为预设的电流可控时间并由此在当前时间能够控制基于交流功率的半周期的电流(操作120)。如果当前时间不是预设的电流可控时间，则控制器40进行至操作101。如果当前电流为预设的电流可控时间，则控制器40控制第一和第二开关51和52在不同时间增大供应给多个灯LP1和 LP2的电流(操作130)。 

如果在操作110中控制器40确定不需要该电流，则控制器40控制第一和第二开关51和52来减小供应给灯LP1和LP2的电流而不管电流可控时间(操作140)。 

本总的发明构思也可以实施为在计算机可读介质上的计算机可读代码。计算机可读介质可以包括计算机可读介质和计算机可读传输介质。计算机可读记录介质为能够存储数据并在此后能够由计算机系统读取的任何数据存储装置。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可以分布在与计算机系统耦合的网络上，以便将计算机可读代码以分布式的方式存储并执行。计算机可读传输介质可以传输载波或信号(例如，通过因特网的有线或无线数据传输)。此外，完成本总的发明构思的功能程序、代码和代码段可以由本总的发明构思所属领域的程序员容易地解释。 

从以上描述中显而易见，本总的发明构思的各种实施例控制供应给热熔单元的多个热源的电流，从而抑制由涌流引起的闪烁，还用于防止图像在打印期间被不均匀地熔凝在纸张上。 

尽管已经对本总的发明构思的各个实施例做了图示和描述，但是本领域的技术人员应当理解在不脱离本总的发明构思的原则和精神下，可以对这些实施例进行改变，本总的发明构思的范围由所附的权利要求及其等价物来限定。 

Claims (13)

1.一种热熔单元，包括：

加热元件，其具有多个热源；

控制器，用于控制供应给所述多个热源中的每一个的功率，使得供应给所述多个热源中的每一个的电流量逐渐增大，并以阶梯式方式进行改变；和

过零检测器，用于检测功率的过零点，

其中，所述控制器根据检测到的过零点，改变基于功率半周期的截断速率，以改变电流量。

2.根据权利要求1所述的热熔单元，其中截断速率包括多个截断速率，并且当以阶梯式方式改变交替地供应给多个热源的电流量时，控制器利用所述多个截断速率。

3.一种成像设备，包括：

热熔单元，其包括多个热源；

电源单元，用于向所述多个热源供应功率；和

控制器，用于控制所述电源单元，从而使供应给所述多个热源的每一个的电流量逐渐增大，并且从改变开始时间到改变结束时间以阶梯式方式进行改变，

其中，所述电源单元包括过零检测器，用于检测功率的过零点，

所述控制器根据检测到的过零点，改变基于功率半周期的截断速率，以改变电流量。

4.根据权利要求3所述的设备，其中控制器交替地增大所述多个热源的截断速率。

5.根据权利要求3所述的设备，还包括：

存储单元，用于为多个热源的每一个存储多个截断速率，

其中，控制器将功率的截断速率改变到多个截断速率中所期望的那个。

6.根据权利要求3所述的设备，其中电源单元包括连接至电源以供应功率的开关，

其中，该控制器根据基于功率的半周期的截断速率来控制开关。

7.一种控制成像设备的方法，该方法包括：

确定是否需要改变供应给位于热熔单元中的多个热源的每一个的电流量；和

如果需要改变电流量，则逐渐增大并以阶梯方式改变供应给多个热源的每一个的电流量，

其中，改变电流量包括：

改变功率的截断速率，以及

其中，改变电流量还包括：

检测功率的过零点；和

根据检测到的过零点改变基于功率半周期的截断速率。

8.根据权利要求7所述的方法，其中改变电流量还包括：

交替地增大多个热源的截断速率。

9.一种可与成像设备一起使用的热熔单元，该热熔单元包括：

第一和第二热源，用于在打印介质上熔凝图像；

控制单元，用于施加电流至第一热源以达到预定的水平，并在第一热源达到第一预定水平之前，用于施加电流至第二热源以达到第二预定水平，和

过零检测器，用于检测功率的过零点，

其中，所述控制单元根据检测到的过零点，改变基于功率半周期的截断速率，以改变电流量。

10.根据权利要求9所述的热熔单元，其中分别施加到第一和第二热源的电流量是以预定的截断速率、被激活的热源的数量和打印介质的尺寸为基础的。

11.一种可与成像设备一起使用的热熔单元，该热熔单元包括：

第一和第二热源，用于在打印介质上熔凝图像；

控制单元，用于在相同的间隔期间、在基本上不同的时间增大第一和第二热源的预定的截断速率；和

过零检测器，用于检测功率的过零点，以将电流施加到第一和第二热源，

其中，所述控制单元根据检测到的过零点，改变基于功率半周期的截断速率。

12.根据权利要求11所述的热熔单元，还包括：

功率单元，用于接收交流功率，并向第一和第二热源供应功率。

13.根据权利要求12所述的热熔单元，其中相同的间隔对应交流功率的一个半周期。

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