CN102193446B - 感应加热电路和图像形成设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种感应加热电路和图像形成设备，所述感应加热电路包括：导电加热元件，用于使用感应加热方法生成热；感应线圈，用于生成感应加热用的磁场；驱动信号生成部件，用于确定用于感应线圈的驱动信号的频率，以及生成频率等于或高于所设置的最小频率的驱动信号；电流检测部件，用于检测与供给至感应线圈的电力相对应的电流；以及控制部件，用于在驱动信号的频率是最小频率且所检测到的电流等于或小于预定值的情况下，生成表示供给的电力异常的信号。

Description

感应加热电路和图像形成设备

技术领域

本发明涉及针对用于电磁感应加热类型的定影装置的电源的异常检测。

背景技术

近年来，作为图像形成设备的定影装置，电磁感应加热类型已被广泛使用。

电磁感应加热类型的定影装置包括电磁感应线圈和电源，该电磁感应线圈与由磁性材料组成的定影辊(带)相对布置并且与该定影辊(带)电磁耦合，该电源用于使高频电流流经电磁感应线圈以生成高频磁场。高频磁场作用于定影辊(带)，且涡电流流经定影辊(带)，以使得定影辊(带)生成热。在由此配置的定影装置中，设置用于检测定影辊(带)的温度的温度传感器，且通过基于温度传感器的检测结果而控制流经电磁感应线圈的高频电流，来将定影辊(带)的温度控制在预定温度。

如果在图像形成设备的定影装置用的电源中发生异常，则不正确的高频电流可能流经线圈，且定影辊(带)的温度可能下降。在这种情况下，可能在调色剂图像尚未充分定影时输出薄片。因此，当检测到定影辊(带)的温度下降到等于或低于预定温度时，停止图像形成操作，其中，该预定温度低于定影操作可用的下限温度。

然而，在本方法中，由于只有在温度下降到低于定影操作可用的下限温度时才能判断出异常，因而存在可能输出定影差的薄片直到判断出异常为止的问题。特别是，随着每单位时间形成图像的薄片的数量增加，定影差的薄片的数量可能增加。

作为应对上述问题的措施，在日本特开2003-295679中，图像形成设备在开始打印操作之前执行电源的异常诊断。更具体地，图像形成设备在开始打印操作之前关断定影装置的电源一次，然后再次接通电源。随后，图像形成设备分别检查所检测到的在接通电源之前及接通电源之后流经电源的电流的电流值Is。如果在接通电源之前Is＞0或者在接通电源之后Is≤0，则判断为电源中发生异常，因而禁止打印操作。如果在接通电源之前Is≤0并且在接通电源之后Is＞0，则判断为电源正常，因而开始打印操作。这样，在日本特开2003-295679中，在开始打印操作之前进行异常诊断，在确认了电源正常之后开始打印操作。

在日本特开2003-295679所讨论的诊断方法中，在开始打印操作之前诊断是可执行的。然而，由于图像形成设备通常在打印操作期间进行定影装置的温度控制，所检测到的电流值Is根据定影装置的温度而变化。由于这个原因，难以判别是电流在温度控制处理中不流动还是电源的异常造成电流不流动。如果为了诊断而在打印操作期间强行关断电源，则定影装置的温度可能下降，并且在紧挨在关断电源之前的温度接近定影操作可用的下限温度的情况下，可能输出定影差的薄片。此外，为了在温度控制期间诊断电源的异常，需要在温度控制的程序中提供诊断用的序列。由于这个原因，日本特开2003-295679所讨论的诊断方法难以在进行打印操作期间判断电源发生的异常。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种感应加热电路，包括：导电加热元件，用于使用感应加热方法生成热；感应线圈，用于生成感应加热用的磁场；驱动信号生成部件，用于确定用于驱动所述感应线圈的驱动信号的频率，以及生成频率等于或高于所设置的最小频率的驱动信号；电流检测部件，用于检测与供给至所述感应线圈的电力相对应的电流；以及控制部件，用于在驱动信号的频率是所述最小频率且所检测到的电流等于或小于预定值的情况下，生成表示所供给的电力异常的信号。

根据本发明的另一方面，一种图像形成设备，包含上述的感应加热电路。

通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征和方面将变得明显。

附图说明

包含在说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的典型实施例、特征和方面，并和说明书一起用来解释本发明的原理。

图1示出根据本发明的第一典型实施例的图像形成设备的示意配置图。

图2示出根据本发明的第一典型实施例的定影装置的细节。

图3示出根据本发明的第一典型实施例的定影控制的电路图。

图4示出脉冲宽度调制(PWM)信号的脉冲宽度与电流之间的关系。

图5是示出根据第一典型实施例的温度控制的流程图。

图6是示出根据第一典型实施例的在进行打印操作期间电源异常判断的流程图。

图7示出根据本发明的第二典型实施例的定影控制的电路图。

具体实施方式

以下将参考附图来详细说明本发明的典型实施例、特征和方面。

图1是根据本发明的第一典型实施例的图像形成设备的示意配置图。图像形成设备900包括黄色(y)、品红色(m)、青色(c)和黑色(k)的图像形成单元。将描述黄色的图像形成单元。感光构件901y沿逆时针方向旋转，且一次充电辊902y对感光构件901y的表面均匀充电。感光构件901y的均匀充电后的表面被激光单元903y的激光照射，并且在感光构件901y的表面形成潜像。显影装置904y利用黄色调色剂对所形成的静电潜像进行显影。接着，通过施加至一次转印辊905y的电压，将在感光构件901y上显影后的黄色调色剂图像转印到中间转印带906的表面上。

以类似的方式，品红色、青色和黑色的调色剂图像被转印到中间转印带906的表面上。由此在中间转印带906上形成由黄色、品红色、青色和黑色调色剂形成的全色调色剂图像。随后，中间转印带906上形成的全色调色剂图像在二次转印辊907和908之间的辊隙部处被转印到从盒910进给的薄片913上。将已经通过二次转印辊907和908的薄片913输送到用于加热并按压薄片的定影装置911，从而将全色图像定影在薄片913上。

图2是示出使用电磁感应加热处理的定影装置911的示意配置的剖面图。定影辊(带)92是由厚度为45μm的金属制成的导电加热元件组成的，且定影辊(带)92的表面覆盖有300μm的橡胶层。驱动辊93的旋转从辊隙部94传递至定影辊(带)92，以使得定影辊(带)92沿箭头方向旋转。电磁感应线圈91布置于线圈保持件90内以与定影辊(带)92相对，并且电源(未示出)引起AC电流流经电磁感应线圈91以生成磁场，使得定影辊(带)92的导电加热元件自身生成热。作为温度检测单元的热敏电阻器95在定影辊(带)92的加热部的内侧抵接加热部，并检测定影辊(带)92的温度。

图3示出第一典型实施例中使用电磁感应加热处理的定影装置的温度控制电路。

电源100包括二极管桥101、平滑电容器102、第一切换元件103和第二切换元件104。电源100对来自AC商用电源500的AC电流进行整流并平滑，再将其供给至切换元件103和104。电源100还包括连同电磁感应线圈91一起形成谐振电路的谐振电容器105，以及为切换元件103和104输出驱动信号的驱动电路112。

电源100还包括检测输入电流Iin的电流检测电路110以及检测输入电压Vin的电压检测电路111。输入电流Iin和输入电压Vin的值对应于供给至电磁感应线圈91的电力。

CPU 10进行图像形成设备900的整体控制，并且设置定影装置911内的定影辊(带)92的目标温度To，且为PWM生成电路20设置与切换电路103和104的驱动频率相对应的PWM信号的最大脉冲宽度(上限值)ton(max)。设置PWM信号的最大脉冲宽度(上限值)ton(max)使得不超过对应于与谐振频率匹配的最小频率的脉冲宽度。

最小频率可以是谐振频率，但从安全性的角度将最小频率设置为略高于谐振频率的频率，以使得下文描述的驱动信号的频率不可能下降到低于谐振频率。CPU 10还为PWM生成电路20设置切换元件103和104能够进行切换操作的最小脉冲宽度ton(min)以及定影装置911要使用的最大电力。参考无线电法，该最小脉冲宽度为对应于100kHz的脉冲宽度。

经由AD转换器30将使用热敏电阻器95检测到的定影辊(带)92的表面温度的检测值TH、电流检测电路110检测到的电流值Is以及电压检测电路111检测到的电压值Vs输入至PWM生成电路20。接着，PWM生成电路20基于检测值TH和目标值之间的差来确定与驱动电路112输出的驱动信号121和122的脉冲宽度(频率)相对应的信号PWM1和PWM2。

驱动电路112将信号PWM1和PWM2电平转换为驱动信号121和122。换言之，PWM生成电路20和驱动电路112用作为驱动信号生成单元。切换元件103和104根据驱动信号121和122交替切换ON/OFF，并将高频电流IL供给至电磁感应线圈91。

驱动信号121和122的脉冲的高电平宽度与低电平宽度相等，且驱动信号121的高电平宽度与驱动信号122的高电平宽度也设置为相等，因此产生了50％的占空比。因此，当脉冲的高电平宽度增加时，低电平宽度也增加相同的量，由此驱动信号的频率降低。

操作单元400具有用于接收来自操作者的指示的键或对信息进行显示的表示器。

图4示出PWM信号的脉冲宽度与输入电流Iin或流经电磁感应线圈91的高频电流IL之间的关系。在脉冲宽度窄于驱动信号121和122的最大脉冲宽度的范围内，输入电流Iin随脉冲宽度变宽而增加，并且随脉冲宽度变窄而减小。

最大脉冲宽度是对应于与谐振频率匹配的最小频率的脉冲宽度，该谐振频率是从电磁感应线圈91和定影辊(带)92的电感值以及谐振电容器105的电容值来确定的。换言之，在等于或高于最小频率的频率中，输入电流Iin随驱动信号的频率降低而增加，并且输入电流Iin随驱动信号的频率升高而减小。

流经电磁感应线圈91的高频电流IL与输入电流Iin类似。高频电流IL的增加或减少与所生成的磁场的强度成正比，并且导电加热元件的加热值也随着高频电流IL的增加或减少而增加或减少。由此，PWM生成电路20可以通过调整高频电流IL的频率(脉冲宽度)来控制定影辊(带)92的温度。

以下将参考图5的流程图描述在定影辊(带)92的温度控制时在PWM生成电路中的简单控制方法。

在步骤S4001和S4002中，PWM生成电路20在从CPU 10接收到温度控制开始命令时，将检测到的温度TH与目标温度To(例如，180℃)比较。

如果TH＞To(步骤S4001中为“是”)，则在步骤S4005中，PWM生成电路20判断PWM信号的脉冲宽度减去预定值ta所获得的值是否等于或小于最小脉冲宽度ton(min)。如果所获得的值大于最小脉冲宽度(步骤S4005中为“否”)，则在步骤S4008中，PWM生成电路20将脉冲宽度减小预定值ta。另一方面，如果相减后获得的值等于或者小于最小脉冲宽度(步骤S4005中为“是”)，则在步骤S4009中，PWM生成电路20将PWM信号的脉冲宽度设置为0，并暂时停止驱动切换元件103和104(间歇性地驱动)。

如果TH＜To(步骤S4002中为“是”)，则在步骤S4004中，PWM生成电路20判断PWM信号的脉冲宽度加上预定值tb所获得的值是否大于或等于最大脉冲宽度ton(max)。如果所获得的值小于最大脉冲宽度(步骤S4004中为“否”)，则在步骤S4006中，PWM生成电路20将PWM信号的脉冲宽度增加预定值tb。另一方面，如果相加后所获得的值大于或等于最大脉冲宽度(步骤S4004中为“是”)，则在步骤S4007中，PWM生成电路20将PWM信号的脉冲宽度设置为最大脉冲宽度ton(max)。

如果TH＝To(步骤S4001和S4002中均为“否”)，则在步骤S4003中，PWM生成电路20保持脉冲宽度。PWM生成电路20继续上述控制直到温度控制结束。

在上述控制中，当电源100发生异常且不能向电磁感应线圈91供给高频电流IL时，变得不能进行感应加热，且检测到的温度TH变得低于目标温度To。因此，PWM生成电路20操作以增加高频电流IL来提高定影装置的温度。因此，PWM生成电路20在如下的状态下操作：从PWM生成电路20输出的PWM信号(PWM1，PWM2)的脉冲宽度总是保持在ton(max)。

接着，将参考图6的流程图描述在进行打印操作期间判断电源异常的方法。这样的异常判断是由CPU 10执行的。

当CPU 10开始打印操作时，在步骤S5001中，CPU 10复位用于异常状态判断的计数值CNT。接着，如果打印操作尚未结束(步骤S5002中为“否”)，则在步骤S5003中，CPU 10等待10ms，然后从PWM生成电路20获取这一时刻的PWM信号的脉冲宽度ton的信息。随后，在步骤S5004中，CPU 10判断所获取的脉冲宽度ton是否等于最大脉冲宽度ton(max)。

如果两者相等(步骤S5004中为“是”)，则在步骤S5005中，CPU 10获取检测到的电流值Is，并判断检测到的值Is是否等于或小于预定值(等于或小于1A)。如果Is≤1A(步骤S5005中为“是”)，则在步骤S5006中，CPU 10将计数值CNT加1。接着，在步骤S5007中，CPU 10判断计数值CNT是否等于或大于10。

如果CNT≥10(步骤S5007中为“是”)，即如果Is≤1A的状态持续了预定时间，则在步骤S5008中，CPU 10生成表示异常的信号以在操作单元400上进行错误显示，并停止打印操作。换言之，CPU 10用作为异常判断单元。

另一方面，如果ton≠ton(max)(步骤S5004中为“否”)，或者如果Is＞1A(步骤S5005中为“否”)，则CPU 10返回步骤S5001以复位计数值CNT，并重复处理直到完成打印操作为止。另一方面，如果计数值CNT小于10(步骤S 5007中为“否”)，则CPU 10在不复位计数值CNT的情况下重复处理直到完成打印操作为止。

在温度控制期间，PWM信号的脉冲宽度根据当时的定影装置的温度而在最小脉冲宽度ton(min)和最大脉冲宽度ton(max)之间变化。如果电源100正常操作，则检测到的电流值Is随着PWM信号的脉冲宽度从最小脉冲宽度ton(min)加宽到最大脉冲宽度ton(max)而增加。即使当定影装置的温度低于目标温度时、PWM信号的脉冲宽度暂时保持在最大脉冲宽度，此时检测到的电流值Is也等于或大于1A且从来不会变成0。

另一方面，在电源100异常停止的情况下，尽管PWM信号的脉冲宽度加宽到最大脉冲宽度ton(max)，但是电源100进入检测到的电流值Is为0的状态。

这样，基于PWM信号的脉冲宽度保持在最大脉冲宽度的状态下的检测到的电流值Is来判断电源100的异常。因此，可以无需根据定影装置的目标温度，在短的时间(在本典型实施例中是100ms)内可靠地判断出异常。

由此可在短的时间内判断电源的异常，使得可以比热敏电阻器95检测到温度降低更早地预测出定影温度的降低。因此，可以在大量输出定影差的薄片之前停止打印操作。

在本典型实施例中，已描述了在判断电源100的异常时基于输入电流Iin的检测到的值Is来作出判断的例子。然而，从输入电流Iin的检测到的值Is与输入电压Vin的检测到的值Vs计算输入电力、并根据输入电力来作出判断也可获得类似的效果。

此外，在本典型实施例的电源异常的判断中，虽然以在进行打印操作时为例进行了描述，但如果正在进行温度控制，则即使在打印操作以外的时间，上述电源的异常的判断方法也是有效的。

在上述的第一典型实施例中，图像形成设备检测输入电压Vin和输入电流Iin。在本发明的第二典型实施例中，图像形成设备检测电磁感应线圈91的电压VL和电流IL来检测电源100的异常。电压VL和电流IL成为与供给电磁感应线圈91的电力相匹配的值。

图7示出在第二典型实施例中的温度控制电路。电流检测电路110和电压检测电路111的位置与图3的电路中的不同，并且电流检测电路110检测流经电磁感应线圈91的高频电流IL，且电压检测电路111检测施加到电磁感应线圈91的电压。与第一典型实施例类似，电流检测电路110的输出Is和电压检测电路111的输出Vs经由AD转换器30输入至PWM生成电路20。PWM生成电路20的温度控制类似于第一典型实施例。此外，除要检测的电流和电压的对象不同外，电源100的异常的判断方法也类似于图6的流程图的处理。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (8)

1.一种感应加热电路，包括：

导电加热元件，用于使用感应加热方法生成热；

感应线圈，用于生成感应加热用的磁场；

驱动信号生成部件，用于确定用于驱动所述感应线圈的驱动信号的频率，以及生成频率等于或高于所设置的最小频率的驱动信号；

电流检测部件，用于检测与供给至所述感应线圈的电力相对应的电流；以及

控制部件，用于在驱动信号的频率是所述最小频率且所检测到的电流等于或小于预定值的情况下，生成表示所供给的电力异常的信号，

其中，在等于或高于所设置的最小频率的频率中，与所供给的电力相对应的电流随所述驱动信号的频率降低而增加，并随所述驱动信号的频率升高而减小。

2.根据权利要求1所述的感应加热电路，其特征在于，当生成了表示异常的所述信号时，所述控制部件停止在薄片上形成调色剂图像。

3.根据权利要求1或2所述的感应加热电路，其特征在于，所述最小频率被设置为比所述感应加热电路的谐振频率高的频率。

4.根据权利要求1或2所述的感应加热电路，其特征在于，所述驱动信号生成部件根据所检测到的所述导电加热元件的温度与所述导电加热元件的目标温度之间的差来确定驱动信号的频率，并且生成所确定出的驱动信号。

5.根据权利要求1所述的感应加热电路，其特征在于，所述控制部件响应于如下的状态持续了预定时间来生成表示异常的所述信号：所述驱动信号生成部件所确定出的驱动信号的频率是所述最小频率，并且所述电流检测部件所检测到的电流等于或小于所述预定值。

6.根据权利要求4所述的感应加热电路，其特征在于，如果所检测到的所述导电加热元件的温度低于所述导电加热元件的所述目标温度，则所述驱动信号生成部件减小驱动信号的频率，以及如果所检测到的所述导电加热元件的温度高于所述导电加热元件的所述目标温度，则所述驱动信号生成部件增大驱动信号的频率。

7.根据权利要求1或2所述的感应加热电路，其特征在于，所述电流检测部件检测用于将电力供给至所述感应线圈的切换元件的输入电流，或者检测流经所述感应线圈的电流。

8.一种图像形成设备，包含根据权利要求1～7中的任一项所述的感应加热电路。

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