CN112703454B - 图像加热设备和图像形成装置 - Google Patents

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Abstract

在图像加热设备中,控制部分控制向多个加热元件的电力的供给,使得第一平均温度和第二平均温度在预定的温度范围内,所述第一平均温度是包括在第一区域中的加热区域的控制目标温度的平均值,所述第一区域被定位为比由加热器的多个加热元件加热的多个加热区域当中与记录材料的传送方向正交的方向上的中心加热区域更靠近一个端侧,所述第二平均温度是包括在第二区域中的加热区域的控制目标温度的平均值,所述第二区域被定位为比所述中心加热区域更靠近另一个端侧,并且所述控制部分改变非图像加热区域中的控制目标温度,使得所述第一平均温度和第二平均温度在所述预定的温度范围内。

Description

图像加热设备和图像形成装置
技术领域
本发明涉及诸如安装在诸如使用电子照相系统或静电记录系统的复印机或打印机的图像形成装置上的定影设备、或者通过重新加热定影到记录材料的调色剂图像来提高调色剂图像的光泽值的光泽提供设备的图像加热设备。另外,本发明涉及包括图像加热设备的图像形成装置。
背景技术
在诸如在诸如复印机和打印机的电子照相图像形成装置(在下文中为图像形成装置)中使用的定影设备以及光泽提供设备的图像加热设备中,在按需性能和电力节省上优异的膜加热图像加热设备被广泛使用(PTL 1)。
膜加热图像加热设备在耐热环形定影膜内部具有陶瓷加热器或卤素灯作为加热源,并且定影膜和压力辊(压力构件)形成压力接触夹持部分。然后,在记录材料被夹在夹持部分的同时被传送时,记录材料上的未定影的调色剂图像被加热并且定影。
当通过配备有图像加热设备的图像形成装置连续打印小尺寸记录材料时,发生夹持部分的记录材料不通过的区域的温度在作为与加热器的纵向方向对应的方向的与记录材料的传送方向正交的方向(下文中为纵向方向)上逐渐升高的现象(非纸张通过部分温度升高)。如果非纸张通过部分的温度变得太高,那么将损坏装置中的每个部件,并且如果在发生非纸张通过部分温度升高的同时对大尺寸记录材料执行打印,那么在小尺寸记录材料的与非纸张通过部分对应的区域中,调色剂可能在高温下偏移到定影膜。
作为用于抑制非纸张通过部分温度升高的方法之一,提出了将加热器的加热范围在纵向方向上划分成多个热产生块并且根据记录材料的尺寸切换加热器的热产生分布的设备(PTL 2)。
在这样的加热设备中,还提出了选择性地加热在记录材料上形成的图像部分的方法(PTL 3)。在这个方法中,根据记录材料上图像的存在选择性地控制每个热产生块,并且在记录材料上不存在图像的部分(在下文中为非图像部分)中减少热产生块的通电以实现电力节省。
[引文列表]
[专利文献]
[PTL 1]日本专利申请公开No.H04-44075
[PTL 2]日本专利申请公开No.2014-59508
[PTL 3]日本专利申请公开No.H06-95540
发明内容
[技术问题]
在如PTL 3中的图像加热设备中,当图像被形成为偏向记录材料的纵向方向上的一侧时,由于仅图像部分被选择性地加热,因此图像部分中压力辊的温度比非图像部分中高,并且在压力辊的纵向温度分布中发生左右(lateral)差异。这个左右温度差异是压力辊的弹性层的热膨胀的差异,并且图像部分中压力辊的外直径比非图像部分中大。因此,在压力辊对定影膜的馈送量(跟随压力辊的定影膜的移动的量)中发生左右差异,并且图像部分的馈送量大于非图像部分的馈送量。由于定影膜的馈送量的这个差异,馈送量较大的一侧的定影膜被推向下游侧,并且在压力辊的母线和膜的母线之间产生相交角。作为结果,产生横向(transverse)移动力,使得定影膜趋于移动到定影膜的馈送量大的一侧。由于这个横向移动力,发生膜的倾斜移动,并且图像部分侧的定影膜的端部压靠那一侧的调节构件(在下文中为定影凸缘),并且定影膜的端面接收负荷。如果定影膜的端面连续接收这样的负荷,那么由于对定影膜的损坏(诸如定影膜的端部的刮擦),图像加热设备的寿命可能缩短。
除此之外,当图像被形成为偏向记录材料的纵向方向上的中心部分时,具有图像的中心部分中的压力辊的温度高于不具有图像的两个端部的压力辊的温度。因此,基于与上述相同的原理,中心部分中压力辊对定影膜的馈送量比两个端部中大。由于定影膜的馈送量的这个差异,定影膜的中心部分比两个端部更多地被推向传送方向上的下游侧,并且定影膜变形为弓形。作为结果,产生从定影膜的两个端部朝着中心的横向移动力(在下文中为向心(centering)力),并且在定影膜上产生负荷。当定影膜由于向心力连续接收负荷时,由于在定影膜的中心部分中产生的褶皱,可能发生对定影膜的损坏,这可能缩短图像加热设备的寿命。
另一方面,在如PTL 1中的图像加热设备中,由于加热器被加热使得纵向方向上的温度分布平坦,因此可以抑制上述图像加热设备的寿命的缩短。然而,由于无论记录材料上是否存在图像,加热器都均匀地加热记录材料,因此记录材料上没有图像的部分被加热,这消耗了额外的电力。
本发明的目的是要提供能够在图像加热设备中实现电力节省和长寿命两者的技术。
[问题的解决方案]
为了实现该目的,根据本发明的图像加热设备包括:加热器,所述加热器具有布置在与记录材料的传送方向正交的方向上的多个加热元件;控制部分,所述控制部分通过单独地控制要供给到所述多个加热元件的电力来单独地控制由所述多个加热元件加热的多个加热区域的温度;以及获取部分,所述获取部分获取关于要形成在记录材料上的图像的信息,其中形成在记录材料上的图像通过所述加热器的热进行加热,并且所述控制部分控制向所述多个加热元件的电力的供给,使得第一平均温度和第二平均温度在预定的温度范围内,所述第一平均温度是包括在第一区域中的加热区域的控制目标温度的平均值,所述第一区域被定位为比所述多个加热区域当中与所述传送方向正交的方向上的中心加热区域更靠近一个端侧,所述第二平均温度是包括在第二区域中的加热区域的控制目标温度的平均值,所述第二区域被定位为比所述中心加热区域更靠近另一个端侧,并且所述控制部分从预设的温度改变所述多个加热区域当中图像不通过的非图像加热区域中的控制目标温度,使得所述第一平均温度和第二平均温度在所述预定的温度范围内。
为了实现该目的,根据本发明的图像加热设备包括:加热器,所述加热器具有布置在与记录材料的传送方向正交的方向上的多个加热元件;控制部分,所述控制部分通过单独地控制要供给到所述多个加热元件的电力来单独地控制由所述多个加热元件加热的多个加热区域的温度;以及获取部分,所述获取部分获取关于要形成在记录材料上的图像的信息,其中形成在记录材料上的图像通过所述加热器的热进行加热,并且所述控制部分控制向所述多个加热元件的电力的供给,使得:当包括在定位为比所述多个加热区域当中与所述传送方向正交的方向上的中心加热区域更靠近一个端侧的第一区域中的加热区域的控制目标温度的平均值为第一平均温度,包括在定位为比所述中心加热区域更靠近另一个端侧的第二区域中的加热区域的控制目标温度的平均值为第二平均温度,并且包括在所述第一区域与第二区域之间的第三区域中、至少包括所述中心加热区域的加热区域的控制目标温度的平均值为第三平均温度时,满足所述第三平均温度等于或高于所述第一平均温度并且所述第三平均温度等于或高于所述第二平均温度的关系,并且所述第一平均温度和第三平均温度之间的差与所述第二平均温度和第三平均温度之间的差的和小于预定的阈值。
为了实现该目的,根据本发明的图像形成装置包括:图像形成部分,所述图像形成部分在记录材料上形成图像;以及定影部分,所述定影部分将形成在记录材料上的图像定影到记录材料,其中所述定影部分是根据本发明的图像加热设备。
[发明的有益效果]
根据本发明,可以在图像加热设备中实现电力节省和长寿命两者。
附图说明
图1是图像形成装置的截面图。
图2A和2B是第一实施例的图像加热设备的截面图。
图3A至3C是第一实施例的加热器配置图。
图4是第一实施例的加热器控制电路图。
图5是示出第一实施例的加热区域的图。
图6A和6B是与第一实施例的加热区域的分类相关的具体示例。
图7A和7B是用于解释第一实施例中的横向移动力的产生的机理的图。
图8A至8C是示出第一实施例的实验结果的图。
图9是第一实施例中对加热区域进行分类并且确定控制温度的流程图。
图10A至10C是示出第一实施例的每个加热区域的临时控制目标温度和控制目标温度的图。
图11A至11C是示出第一实施例的每个加热区域的临时控制目标温度和控制目标温度的图。
图12是第一实施例中对加热区域进行分类并且确定控制温度的流程图。
图13A和13B是示出第一实施例的每个加热区域的临时控制目标温度和控制目标温度的图。
图14是第一实施例中对加热区域进行分类并且确定控制温度的流程图。
图15是示出第一实施例的修改示例中的控制目标温度的图。
图16A至16E是与第二实施例的加热区域的分类相关的具体示例。
图17A和17B是示出第二实施例的图像区间中的控制温度和非图像区间中的控制温度的图。
图18A和18B是示出第二实施例中的连续打印期间的记录材料和图像形成区域的图。
图19A至19C是示出第三实施例中的加热区域、记录材料和图像形成区域的位置的图。
图20是示出第三实施例的加热器温度的图。
图21A和21B是用于解释根据第四实施例的横向移动力的产生的机理的图。
图22是示出第四实施例中的实验结果的图。
图23A和23B是与第四实施例的加热区域的分类相关的具体示例。
图24是示出第四实施例的控制目标温度的图。
具体实施方式
在下文中,将参考附图基于示例性实施例详细描述用于执行本发明的模式。实施例中公开的组件的大小、材料、形状、相对布置等将根据本发明应用到的装置的配置和各种条件适当地改变。即,本发明的范围不限于以下实施例。
[第一实施例]
图1是根据本发明的实施例的图像形成装置的示意性截面图。本发明可以应用到的图像形成装置的示例包括使用电子照相系统和静电记录系统的复印机和打印机。在本实施例中,将描述本发明应用到激光打印机的情况。
图像形成装置100包括视频控制器120和控制部分113。视频控制器120作为用于获取关于形成在记录材料上的图像的信息的获取部分接收并且处理从诸如个人计算机的外部设备发送的图像信息和打印指令。控制部分113连接到视频控制器120,并且响应于来自视频控制器120的指令控制构成图像形成装置100的每个单元。当视频控制器120从外部设备接收打印指令时,通过以下操作执行打印。
当产生打印信号时,扫描仪单元21发出根据图像信息调制的激光束,并且充电辊16扫描以预定极性充电的感光鼓19的表面。作为结果,在感光鼓19上形成静电潜像。当调色剂从显影辊17供给到静电潜像时,感光鼓19上的静电潜像被显影为调色剂图像。另一方面,装载在纸张馈送盒11上的记录材料(记录纸张)P由拾取辊12一个接一个地馈送,并且由传送辊对13朝着对齐辊对14传送。另外,在感光鼓19上的调色剂图像到达由感光鼓19和转印辊20形成的转印位置的定时,记录材料P从对齐辊对14传送到转印位置。在记录材料P通过转印位置的过程中,感光鼓19上的调色剂图像被转印到记录材料P。此后,记录材料P被作为定影部分(图像加热部分)的定影设备(图像加热设备)200加热,并且调色剂图像被加热并且定影到记录材料P。承载定影的调色剂图像的记录材料P通过传送辊对26和27被排出到上述图像形成装置100的托盘。
图像形成装置100还包括用于清洁感光鼓19的鼓清洁器18和用于驱动定影设备200等的马达30。连接到商用AC电源401的作为加热器驱动单元的控制电路400向定影设备200供给电力。感光鼓19、带电辊16、扫描仪单元21、显影辊17和转印辊20形成用于在记录材料P上形成未定影图像的图像形成部分。另外,在本实施例中,包括充电辊16和显影辊17的显影单元以及包括感光鼓19和鼓清洁器18的清洁单元作为处理盒15被配置为可拆卸地附接到图像形成装置100的主体。
在本实施例的图像形成装置100中,在与记录材料P的传送方向正交的方向上的最大纸张通过宽度为216mm,并且LETTER尺寸(216mm×279mm)的普通纸张可以以232.5mm/sec的传送速度、每分钟35张的打印速度打印。
图2A是定影设备200的示意性截面图。定影设备200包括定影膜202、接触定影膜202的内表面的加热器300、与加热器300一起形成定影夹持部分N的压力辊208(其中定影膜202介于其间)、以及金属支柱204。
定影膜202是形成为管状的多层耐热膜,并且由诸如聚酰亚胺的耐热树脂或诸如不锈钢的金属作为基层制成。另外,为了防止调色剂的粘附并且确保与记录材料P的分离性,通过涂覆具有优异的离型性的耐热树脂(诸如四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA))在定影膜202的表面上形成离型层。另外,为了提高图像质量,可以在基层和离型层之间形成耐热橡胶(诸如硅橡胶)作为弹性层。压力辊208具有由诸如铁或铝的材料制成的芯金属209和由诸如硅橡胶的材料制成的弹性层210。加热器300被由耐热树脂制成的加热器保持构件201保持,并且通过加热在定影夹持部分N中提供的加热区域A1至A7(稍后将描述细节)来加热定影膜202。加热器保持构件201还具有用于引导定影膜202的旋转的引导功能。加热器300在与与定影膜202的内表面接触的一侧相对的一侧(后表面侧)提供有电极E,并且通过电触点C向电极E供给电力。金属支柱204接收按压力(未示出)并且将加热器保持构件201推向压力辊208。另外,由于加热器300的异常发热而操作以切断供给到加热器300的电力的安全元件212(诸如热敏开关和温度保险丝)被布置为面对加热器300的后表面侧。
压力辊208响应于来自马达30的动力在箭头R1的方向上旋转。随着压力辊208旋转,由于压力辊208和定影膜202的外表面之间的摩擦力,旋转力作用在定影膜202上,并且定影膜202跟随压力辊208的旋转在箭头R2的方向上旋转。定影膜202的热被施加到在被夹在定影夹持部分N的状态下被传送的记录材料P,从而记录材料P上的未定影的调色剂图像被定影。另外,为了确保定影膜202的滑动性并且获得稳定的从动旋转状态,耐热性高的氟系润滑脂(未示出)介于加热器300和定影膜202之间。
图2B是从与记录材料的传送方向平行的方向观看的定影设备200的图。定影膜202可以在纵向方向上向左或向右移动并且倾斜,并且用于限制倾斜的定影凸缘213(调节构件)在定影膜202的两个端部提供。当在定影膜202中发生倾斜时,定影膜端面移动并且倾斜以紧靠定影凸缘213的端面面对部分,从而限制倾斜。另外,定影凸缘213具有面对定影膜202的端部的内表面的内表面面对部分。在定影膜202的内表面和内表面面对部分之间提供微小的间隙,并且内表面面对部分还具有在定影膜旋转时引导定影膜202的内表面的功能。
将参考图3A至3C描述本实施例的加热器300的配置。图3A是加热器300的截面图,图3B是加热器300的每一层的平面图,并且图3C是图示将电触点C连接到加热器300的方法的图。图3B示出了本实施例的图像形成装置100中的记录材料P的传送基准位置X。本实施例中的传送基准是中心基准,并且记录材料P被传送使得在与传送方向正交的方向上通过中心的中心线沿着传送基准位置X。另外,图3A是在传送基准位置X处的加热器300的截面图。
加热器300包括陶瓷基板305、在基板305上提供的后表面层1、覆盖后表面层1的后表面层2、在基板305的与后表面层1相对的表面上提供的滑动表面层1、以及覆盖滑动表面层1的滑动表面层2。
后表面层1具有沿着加热器300的纵向方向提供的导体301(301a、301b)。导体301被分成导体301a和301b,并且导体301b布置在记录材料P的传送方向上的导体301a的下游侧。另外,后表面层1具有与导体301a和301b平行地提供的导体303(303-1至303-7)。导体303沿着加热器300的纵向方向在导体301a和导体301b之间提供。
另外,后表面层1具有加热元件302a(302a-1至302a-7)和加热元件302b(302b-1至302b-7),它们是在通电时产生热的加热电阻器。加热元件302a在导体301a和导体303之间提供,并且通过经由导体301a和导体303供给电力来产生热。加热元件302b在导体301b和导体303之间提供,并且通过经由导体301b和导体303供给电力来产生电力。
由导体301、导体303、加热元件302a和加热元件302b组成的加热部分在加热器300的纵向方向上被划分成七个热产生块(HB1至HB7)。即,相对于加热器300的纵向方向,加热元件302a被划分成加热元件302a-1至302a-7的七个区域。另外,相对于加热器300的纵向方向,加热元件302b被划分成加热元件302b-1至302b-7的七个区域。另外,根据加热元件302a和302b的划分位置,导体303被划分成导体303-1至303-7的七个区域。由七个热产生块(HB1至HB7)产生的热的量以单独地控制供给到每个块中的加热元件的电力的量的方式被单独地控制。
本实施例的加热范围是从图中的热产生块HB1的左端到图中的热产生块HB7的右端的范围,并且其总长度为220mm。另外,虽然每个热产生块在纵向方向上的长度相同为近似31mm,但是长度可以不同。
后表面层1具有电极E(E1至E7,以及E8-1、E8-2)。电极E1至E7分别在导体303-1至303-7的区域中提供,并且是用于分别经由导体303-1至303-7向热产生块HB1至HB7供给电力的电极。电极E8-1和E8-2在加热器300的纵向端部提供以便连接到导体301,并且是用于经由导体301向热产生块HB1至HB7供给电力的电极。在本实施例中,电极E8-1和E8-2在加热器300的纵向方向上的两个端部提供,但是例如,可以采用其中仅在一侧提供电极E8-1的配置(即,其中不提供电极E8-2的配置)。另外,虽然电力利用公共电极供给到导体301a和301b,但是可以对导体301a和301b中的每一个提供单独的电极以向它们中的每一个供给电力。
后表面层2由具有绝缘性能的表面保护层307形成(在本实施例中,后表面层由玻璃形成),并且覆盖导体301、导体303以及加热元件302a和302b。另外,表面保护层307在除电极E的部分之外的区域中形成,使得电触点C可以从加热器的后表面层2连接到电极E。
滑动表面层1在基板305的与提供有后表面层1的表面相对的表面上提供。滑动表面层1具有热敏电阻TH(TH1-1至TH1-4、TH2-5至TH2-7、TH3-1、TH3-2、TH4-1、TH4-2)作为用于检测热产生块HB1至HB7的温度的检测单元。热敏电阻TH由具有PTC特性或NTC特性的材料形成(在本实施例中,热敏电阻具有NTC特性),并且所有热产生块的温度可以通过检测其电阻值来检测。
由于滑动表面层1具有导体ET(ET1-1至ET1-4、ET2-5至ET2-7、ET3-1、ET3-2、ET4-1、ET4-2)和导体EG(EG1、EG2),以便使热敏电阻TH通电并且检测其电阻值。导体ET1-1至ET1-4分别连接到热敏电阻TH1-1至TH1-4。导体ET2-5至ET2-7分别连接到热敏电阻TH2-5至TH2-7。导体ET3-1和ET3-2分别连接到热敏电阻TH3-1和TH3-2。导体ET4-1和ET4-2分别连接到热敏电阻TH4-1和TH4-2。导体EG1连接到六个热敏电阻TH1-1至TH1-4和TH3-1至TH3-2以形成公共导电路径。导体EG2连接到五个热敏电阻TH2-5至TH2-7和TH4-1至TH4-2以形成公共导电路径。导体ET和导体EG中的每一个被形成为沿着加热器300的纵向方向直到纵向端部,并且经由电触点(未示出)在加热器纵向端部连接到控制电路400。
滑动表面层2由具有滑动性和绝缘性能的表面保护层308形成(在本实施例中,滑动表面层由玻璃形成),覆盖热敏电阻TH、导体ET和导体EG,并且确保定影膜202的内表面上的滑动性。另外,表面保护层308在除加热器300的两个纵向端部之外的区域中形成,以便对导体ET和导体EG提供电触点。
接下来,将描述将电触点C连接到每个电极E的方法。图3C是从加热器保持构件201观看的电触点C连接到每个电极E的状态的平面图。加热器保持构件201在与电极E(E1至E7,以及E8-1、E8-2)对应的位置处提供有通孔。在每个通孔位置处,电触点C(C1至C7,以及C8-1、C8-2)通过诸如基于弹簧的偏置或焊接的方法电连接到电极E(E1至E7,以及E8-1、E8-2)。电触点C经由在金属支柱204和加热器保持构件201之间提供的导电材料(未示出)连接到加热器300的控制电路400,稍后将对其进行描述。
图4是第一实施例的加热器300的控制电路400的电路图。参考数字401表示连接到图像形成装置100的商用AC电源。通过使三端双向可控硅开关元件411至417通电/断电来执行加热器300的电力控制。三端双向可控硅开关元件411至417分别根据来自CPU 420的FUSER1至FUSER7信号进行操作。三端双向可控硅开关元件411至417的驱动电路被省略。加热器300的控制电路400具有能够使用七个三端双向可控硅开关元件411至417独立地控制七个热产生块HB1至HB7的电路配置。过零检测部分421是检测AC电源401的过零的电路,并且将ZEROX信号输出到CPU 420。ZEROX信号被用于检测三端双向可控硅开关元件411至417的相位控制和波数控制的定时。
将描述加热器300的温度检测方法。加热器300的温度检测由热敏电阻TH(TH1-1至TH1-4、TH2-5至TH2-7、TH3-1、TH3-2、TH4-1、TH4-2)执行。CPU 420将热敏电阻TH1-1至TH1-4、TH3-1至TH3-2与电阻器451至456之间的分压检测为Th1-1至Th1-4信号和Th3-1至Th3-2信号。CPU 420将Th1-1至Th1-4信号和Th3-1至Th3-2信号转换成温度。类似地,CPU 420将热敏电阻TH2-5至TH2-7、TH4-1至TH4-2与电阻器465至469之间的分压检测为Th2-5至Th2-7信号和Th4-1至Th4-2信号。CPU 420将Th2-5至Th2-7信号和Th4-1至Th4-2信号转换成温度。
在CPU 420的内部处理中,基于每个热产生块的控制目标温度TGTi和热敏电阻的检测温度通过例如PI控制(比例-积分控制)来计算要供给的电力。另外,要供给的电力被转换成与电力对应的相位角(相位控制)和波数(波数控制)的控制水平(占空比),并且根据控制条件控制三端双向可控硅开关元件411至417。
在热产生块HB1至HB4中,热产生块的温度分别基于热敏电阻TH1-1至TH1-4的检测温度来控制。另一方面,在热产生块HB5至HB7中,热产生块的温度分别基于热敏电阻TH2-5至TH2-7的检测温度来控制。热敏电阻TH3-1和TH4-1用于检测当比总加热区域长度220mm窄的记录材料通过时的非纸张通过部分温度升高,并且在B5尺寸纸张的宽度(182mm)外侧提供。另外,热敏电阻TH3-2和TH4-2用于检测当比热产生块HB2至HB6的长度157mm窄的记录材料通过时的非纸张通过部分温度升高,并且在A6尺寸纸张的宽度(105mm)外侧提供。
继电器430和继电器440用作用于当加热器300由于故障等而过热时切断到加热器300的电力的部件。将描述继电器430和继电器440的电路操作。当RLON信号进入High状态时,晶体管433进入ON状态,电流从电源电压节点Vcc流到继电器430的次级侧线圈,并且继电器430的初级侧触点进入ON状态。当RLON信号进入Low状态时,晶体管433进入OFF状态,从电源电压节点Vcc流到继电器430的次级侧线圈的电流被阻断,并且继电器430的初级侧触点进入OFF状态。类似地,当RLON信号进入High状态时,晶体管443进入ON状态,电流从电源电压节点Vcc流到继电器440的次级侧线圈,并且继电器440的初级侧触点进入ON状态。当RLON信号进入Low状态时,晶体管443进入OFF状态,从电源电压节点Vcc流到继电器440的次级侧线圈的电流被阻断,并且继电器440的初级侧触点进入OFF状态。电阻器434和电阻器444是限流电阻器。
将描述使用继电器430和继电器440的安全电路的操作。当由热敏电阻TH1-1至TH1-4检测的温度中的任何一个分别超过设置的预定值时,比较部分431操作锁存部分432,并且锁存部分432将RLOFF1信号锁存到Low状态。当RLOFF1信号进入Low状态时,即使CPU420将RLON信号设置为High状态,由于晶体管433维持在OFF状态,因此继电器430也可以维持在OFF状态(安全状态)。锁存部分432在非锁存状态下在打开状态下输出RLOFF1信号。类似地,当由热敏电阻TH2-5至TH2-7检测的温度中的任何一个分别超过设置的预定值时,比较部分441操作锁存部分442,并且锁存部分442将RLOFF2信号锁存到Low状态。当RLOFF2信号进入Low状态时,即使CPU 420将RLON信号设置为High状态,由于晶体管443维持在OFF状态,因此继电器440也可以维持在OFF状态(安全状态)。类似地,锁存部分442在非锁存状态下在打开状态下输出RLOFF2信号。
图5是示出本实施例中的加热区域A1至A7的图,并且与LETTER尺寸纸张的纸张宽度比较地显示。加热区域A1至A7在定影夹持部分N中与热产生块HB1至HB7对应的位置提供,并且加热区域Ai(i=1至7)分别被由热产生块HBi(i=1至7)产生的热加热。假设加热区域Ai在纵向方向上的长度为Li,那么加热区域A1至A7的总长度ΣLi为220mm,并且通过将总长度均匀地划分成7个来获得每个区域(Li=31.4mm)。
在本实施例中,通过定影夹持部分N的记录材料P以预定时间被划分成区间(section),并且对于每个区间加热区域Ai被分类为图像形成区域或非图像形成区域。在本实施例中,使用记录材料P的前端作为基准,每0.24秒划分区间,并且区间被划分直到区间T5,使得第一区间被称为区间T1,第二区间被称为区间T2,并且第三区间被称为区间T3。将参考图6A和6B以具体示例来描述加热区域Ai的分类。
在图6A和6B中所示的具体示例中,记录材料P具有LETTER尺寸并且通过加热区域A1至A7。当在图6A中所示的位置处存在记录材料和图像时,如图6B中所示对加热区域Ai进行分类。
当记录材料与图像形成范围重叠时,加热区域Ai(i=1至7)被分类为图像形成区域AI,并且当记录材料不与图像形成范围重叠时,加热区域Ai被分类为非图像形成区域AP。加热区域Ai的分类用于控制热产生块HBi的热产生量,如稍后将描述的。
从图像形成范围的信息,在区间T1中,加热区域A1、A2、A3和A4被分类为图像形成区域AI,因为这些区域通过图像形成范围,而加热区域A5、A6和A7被分类为非图像形成区域AP,因为这些区域不通过图像形成范围。在区间T2至T5中,加热区域A3、A4、A5和A6被分类为图像形成区域AI,因为这些区域通过图像形成范围,而加热区域A1、A2和A7被分类为非图像形成区域AP,因为这些区域不通过图像形成范围。
将描述本实施例的加热器控制方法,即,热产生块HBi(i=1至7)的热产生量控制方法。
由热产生块HBi产生的热的量由供给到热产生块HBi的电力确定。当供给到热产生块HBi的电力增加时,热产生块HBi的热产生量增加,而当供给到热产生块HBi的电力减少时,热产生块HBi的热产生量减少。
基于对每个热产生块设置的控制温度(控制目标温度)TGTi(i=1至7)和热敏电阻的检测温度计算供给到热产生块HBi的电力。在本实施例中,通过PI控制(比例-积分控制)计算要供给的电力,使得每个热敏电阻的检测温度变得等于每个热产生块的控制温度TGTi
在上述配置中,由于可以针对每个热产生块改变热产生量,因此可以创建加热器300在纵向方向上的各种热产生分布。
图7A是示意性地示出加热器300的纵向方向上的热产生分布的图,并且如图7A中所示,可以创建加热器300的纵向方向上的热产生分布使得热产生量仅在一侧增加。以这种方式,当在加热器300的纵向方向上的热产生量中创建左右差异时,出现使定影膜202朝着热产生量较大的一侧移动的横向移动力(在纵向方向上作用在定影膜202上的力)。将参考图7A和7B描述这个横向移动力的原因。
图7B是从与平行于记录材料的传送方向的平面垂直的方向观看的定影设备200的图,并且示意性地示出了横向移动力作用在定影膜202上的状态。如图7A中所示的加热器300的纵向方向上的热产生量的左右差异造成压力辊208的纵向方向上的左右温度差异。这个左右温度差异是压力辊的弹性层的热膨胀的差异,并且处于高温的加热区域A5至A7中的压力辊的外直径大于加热区域A1至A3中的压力辊的外直径。因此,如图7B中的块箭头所指示的,在压力辊对定影膜的馈送量中发生左右差异,并且高温侧的定影膜的馈送量大于低温侧的定影膜的馈送量。由于在定影膜202和定影凸缘213的内表面面对部分之间存在间隙,因此由于定影膜的馈送量的差异,在压力辊208的母线和定影膜202的母线之间产生相交角θ。因为定影膜202由于压力辊208的旋转而接收力F,因此由于相交角θ,力F被分解成定影膜202的母线方向F1=F·sinθ和与其正交的方向F2=F·cosθ。由于这个力F1(横向移动力),定影膜202移动得更靠近定影膜的馈送量大的一侧,即,加热器300的热产生量大的一侧。
由于定影膜202的倾斜移动,在热产生量大的一侧的定影膜的端面紧靠定影凸缘213的调节表面,并且定影膜202和定影凸缘213彼此摩擦。这个横向移动力可能造成定影膜端部的刮擦,并且如果横向移动力较大,那么定影膜可能被损坏,诸如弯曲、翘起和破裂。对定影膜的损坏可能缩短定影设备的寿命。
这里,本发明人通过实验已发现,定影膜202的横向移动力与加热器300的纵向方向上的平均温度的左右差异相关。即,发现加热器的平均温度的左右差异越大,定影膜202的横向移动力越大。
下面描述被执行以检查定影膜202的横向移动力与加热器300的纵向方向上的温度分布之间的关系的实验的结果。
根据以下过程执行实验。
在确认定影设备的温度与室温相同之后,对每组100页的LETTER尺寸纸张执行连续打印。由于定影设备可以针对每个热产生块设置各种控制温度TGTi(i=1至7),因此可以设置加热器300的纵向方向上的各种温度分布。表1是示出这个实验中的加热器300的每个加热区域的控制温度的条件的表。在这个实验中,如表1中所示,设置加热器300的纵向方向上的十九个温度分布,并且在每个温度分布中连续打印每组纸张。在连续打印期间,无论纸张是正在通过还是在纸张之间,控制温度都被设置为恒定。
[表1]
另外,在这个实验中,为了测量定影膜202的横向移动力,用于检测压力的负荷传感器附接到定影凸缘213的端部。当横向移动力作用在定影膜202上并且定影膜202紧靠定影凸缘213时,负荷传感器检测压力。这个检测的压力等于作用在定影膜202上的横向移动力。利用这个负荷传感器,在测量横向移动力的同时执行连续打印。
图8A是示出在条件4的温度分布模式下的控制的图,该条件4是这个实验中加热器300的控制温度的一个条件。通过基于这个温度分布模式设置控制温度,在控制温度中创建左右差异,使得在加热区域A7上温度较高。
图8B是示出当如图8A中所示设置控制温度时在连续打印期间横向移动力的改变的图。这里,横向移动力的正号指示定影膜已朝着加热区域A1移动并且负荷传感器已在加热区域A1上检测到横向移动力。另一方面,横向移动力的负号指示定影膜已朝着加热区域A7移动并且负荷传感器已在加热区域A7上检测到横向移动力。从图8B可以理解的是,定影膜的横向移动力作用在温度高的加热区域A7上。此外,可以理解的是,横向移动力紧跟在打印开始之后产生,并且直到打印结束几乎保持恒定在-7.5N附近的值。在其它温度分布设置中也可以看到这种趋势。
图8C是示出在这个实验中通过全部的19个连续打印获得的每个连续打印中加热器的纵向方向上的左右温度差异与定影膜的横向移动力之间的关系的图。这里,ΔTLR被定义为示出左右温度差异的指标。ΔTLR被定义为ΔTLR≡TL-TR,其中TL是作为第一区域的加热区域A1、A2和A3中的控制温度TGTi的平均值,并且TR是作为第二区域的加热区域A5、A6和A7中的控制温度TGTi的平均值。即,ΔTLR代表左右控制温度的平均值之间的差异。
TL和TR由以下等式计算。
TL=Σ(TGTi·Li)/ΣLi(i=1,2,3)...(等式1)
TR=Σ(TGTi·Li)/ΣLi(i=5,6,7)...(等式2)
如图8C中所示,可以理解的是,定影膜的横向移动力与ΔTLR之间存在强相关性。从这个结果发现,可以通过作为示出左右温度差异的指标示出加热器的左右平均温度之间的差异的ΔTLR预测定影膜的横向移动力。
在本实施例中,通过引入反映定影膜的横向移动力与ΔTLR之间的关系的温度控制,抑制膜破损并且尽可能地延长定影设备的寿命。
将描述在本实施例中设置每个热产生块的控制温度TGTi的方法。
在本实施例中,设置控制温度TGTi,使得加热器300的纵向方向上的左右温度差异在预定值范围内。即,-Ta≤ΔTLR≤Ta被设置为预定温度范围。这里,阈值Ta是从由于左右温度差异而产生的定影膜的横向移动力的容许范围确定。在本实施例中由于左右温度差异而产生的定影膜的横向移动力的容许范围为-2N至2N。在这个容许范围内,可以抑制由定影膜紧靠定影凸缘的调节表面而造成的定影膜上的负荷,并且在定影设备的寿命内膜不被损坏。
从图8C中,其中定影膜的横向移动力的容许范围为-2N至2N的ΔTLR的范围被读作-10℃≤ΔTLR≤10℃。因此,在这个示例中,Ta=10℃被设置为阈值。在本实施例中,定影膜的横向移动力的容许范围为-2N至2N,但是定影膜的横向移动力的容许范围不限于这个范围。容许范围根据诸如定影膜的外直径、厚度、材料以及处理速度的条件适当地设置。
将参考图9的流程图描述设置控制温度TGTi的方法。这里,作为具体示例,还将描述当在如图6A中所示的位置处存在记录材料和图像时设置区间T1至T5中的控制温度TGTi的方法。如图9的流程图中所示,每个加热区域Ai(i=1至7)被分类为作为图像加热区域的图像形成区域AI和作为非图像加热区域的非图像形成区域AP。
加热区域Ai的分类基于从诸如主机计算机的外部设备(未示出)发送的图像形成范围的信息执行,并且取决于加热区域Ai是否通过图像形成范围来确定(S1003)。当加热区域通过图像形成范围时,加热区域Ai被分类为图像形成区域AI(S1004),而当加热区域不通过图像形成范围时,加热区域Ai被分类为非图像形成区域AP(S1005)。
当加热区域通过图像形成范围时,加热区域Ai被分类为图像形成区域AI,并且临时控制温度TGTi'被设置为TGTi'=TAI(S1006)。这里,TAI被设置为用于将未定影的图像定影在记录材料P上的适当温度。当在本实施例的定影设备200中普通纸张通过时,TAI=198℃被设置为预设的控制目标温度。期望TAI根据记录材料P的类型(诸如厚纸张和薄纸张)可变化。另外,可以根据图像的信息(诸如图像浓度和像素密度)来调整TAI
当加热区域Ai被分类为非图像形成区域AP时,临时控制温度TGTi'被设置为TGTi'=TAP(S1007)。这里,通过将TAP设置为低于TAI的温度,非图像形成区域AP中由热产生块HBi产生的热的量低于图像形成区域AI的热的量,并且实现了图像形成装置100的电力节省。在本实施例中,预设的控制目标温度被设置为TAP=158℃。
这里,图10A是示出在具体示例中加热区域A1至A7的临时控制温度TGTi'的图。在具体示例中,由于如图6B中所示的那样对加热区域Ai进行分类,因此基于这个分类,如图10A中的细实线所指示的那样设置临时控制温度。
一旦确定临时控制温度TGTi',就基于此来确定要实际使用的控制温度TGTi。在本实施例中,由于加热区域A4位于所有加热区域的纵向方向上的中心部分中,因此加热区域A4中的控制温度TGT4被设置为TGT4=TGT4'。
首先,计算TL'和TR',其中TL'是加热区域A1、A2和A3中的TGTi'的平均值,并且TR'是加热区域A5、A6和A7中的TGTi'的平均值(S1010)。此外,以与TL和TR相同的方式分别计算TL'和TR'。这里,在具体示例中,平均值被计算为TL'=171℃和TR'=185℃。
接下来,确定TL'与TR'之间的差异ΔTLR'=TL'-TR'是否在-Ta至Ta的范围内(S1011)。
当ΔTLR'在-Ta至Ta的范围内时,可以预测由于左右温度差异而产生的定影膜的横向移动力在容许值内。因此,临时控制温度TGTi'被原样设置为实际控制温度TGTi(S1012)。然后,流程前进到S1021并且控制温度设置流程结束。
另一方面,当ΔTLR'在-Ta至Ta的范围外时,可以预测由于左右温度差异而产生的定影膜的横向移动力在容许范围外。因此,流程前进到用于设置控制温度TGTi使得消除左右温度差异的流程,并且首先,在S1013中,确定TL'和TR'中的哪个较大。
这里,在具体示例中,由于TL'与TR'之间的差异为ΔTLR'=TL'-TR'=-14℃,因此确定ΔTLR'在-Ta至Ta的范围外并且流程前进到S1013。
在S1013中,当确定在一端侧的第一区域中的平均值TL'大于在加热器的纵向方向上的中心处的加热区域中的平均值时,作为第一区域的加热区域A1、A2和A3中的临时控制温度TGTi'被设置为控制温度TGTi(S1014)。另一方面,作为加热器的纵向方向上的中心处的加热区域的另一端侧的第二区域的加热区域A5、A6和A7中的控制温度TGTi被设置成使得第二区域中的控制温度的平均值TR等于第一区域的平均值TL。即,控制温度TGTi被设置为满足TR=TL的关系。
在S1015中,在加热区域A5、A6和A7当中,确定分类为图像形成区域AI的那些加热区域。在S1015中分类为图像形成区域AI的加热区域Ai中的控制温度TGTi被设置为TAI(S1016)。另一方面,在S1015中分类为非图像形成区域AP的加热区域Ai的控制温度TGTi'由以下等式确定(S1017)。
TGTi=(m·TL-n·TAI)/(m-n)...(等式3)
这里,m是第二区域中的加热区域的数量,并且m=3。另外,n是在S1015中分类为图像形成区域AI的加热区域的数量。
通过上述计算,加热区域A5、A6和A7中的控制温度TGTi通过从预设温度改变可以被设置为满足TR=TL的关系。
与此分开地,当在S1013中确定TR'较大时,第二区域中的加热区域A5、A6和A7中的临时控制温度TGTi'被设置为控制温度TGTi(S1018)。另一方面,流程前进到S1019,使得作为第一区域的加热区域A1、A2和A3中的控制温度TGTi被设置为满足TL=TR的关系。
在S1019中,在第一区域中的加热区域A1、A2和A3当中,确定分类为图像形成区域AI的那些加热区域,并且在S1020中分类为图像形成区域AI的加热区域Ai的控制温度TGTi被设置为TAI。另一方面,在S1019中分类为非图像形成区域AP的加热区域Ai的控制温度TGTi'在S1021中由以下等式确定。
TGTi=(m·TR-n·TAI)/(m-n)...(等式4)
这里,m是第一区域中的加热区域的数量,并且m=3。另外,n是在S1019中分类为图像形成区域AI的加热区域的数量。
在具体示例中,TL'和TR'分别是TL'=171℃和TR'=185℃,并且在图10A中由粗实线指示。因此,在具体示例中,确定TL'<TR'(S1013)。然后,第二区域中的加热区域A5、A6和A7的控制温度TGTi被设置为由图10A中的细实线指示的值(S1018)。
在随后的步骤中,第一区域中的控制温度的平均值TL被设置为等于第二区域中的平均值TR。即,第一区域中的控制温度的平均值TL被设置为由图10A中的块实线箭头指示的温度。
因此,在S1019中,在作为第一区域的加热区域A1、A2和A3当中,确定分类为图像形成区域AI的加热区域以及其它加热区域。这里,在S1020中,分类为图像形成区域AI的加热区域A3的控制温度TGT3被设置为TAI。另一方面,使用等式4计算未分类为图像形成区域AI的加热区域A1和A2的控制温度。将TR=185℃、TAI=198℃、m=3、n=1代入等式4,加热区域A1中的控制温度TGT1被如下计算。
TGT1=(3·185-1·198)/(3-1)=178
与TGT1类似,TGT2被计算为TGT2=178℃。
图10B是示出在具体示例中最终确定的加热区域A1至A7中的控制温度的图,并且最终控制温度由细实线指示。在图10B中,第一区域和第二区域中的每一个中的控制温度的平均值TL和TR由粗实线指示,并且设置控制温度使得TL与TR相等。
在本实施例中,设置控制温度使得第一区域中的控制温度的平均值TL和第二区域的平均值TR彼此相等,即,TL=TR。然而,并非总是必须设置控制温度使得TL=TR。即使第一区域中的控制温度的平均值TL和第二区域中的平均值TR不相等,如果左右温度差异ΔTLR=TL-TR在-Ta至Ta的范围内,那么定影膜的横向移动力也可以维持在容许范围内。例如,第一区域中的控制温度的平均值TL可以被设置为由图10A中的块点线箭头指示的温度,即,左右温度差异的容许限制(limit)值。此时,最终确定的加热区域A1至A7的控制温度被设置为由图10C中的细实线指示的值。
根据上述流程设置控制温度TGTi
接下来,为了确认本实施例的效果,将描述当使用比较示例的温度控制时和当使用本实施例的温度控制时作用在定影膜202上的横向移动力和定影设备的电力消耗的比较结果。作为比较示例,使用其中根据记录材料上的图像的存在选择性地对每个热产生块进行热控制的比较示例1和其中加热器被加热使得纵向方向上的温度分布变得平坦的比较示例2。
首先,将描述设置比较示例1的控制温度TGTi的方法。
在比较示例1中,基于加热区域Ai的分类设置控制温度TGTi。如本实施例中那样,加热区域Ai的分类基于图像形成范围的信息执行,并且取决于加热区域Ai是否通过图像形成范围进行确定。当加热区域通过图像形成范围时,加热区域Ai被分类为图像形成区域AI,而当加热区域没有通过图像形成范围时,加热区域Ai被分类为非图像形成区域AP。然后,当加热区域Ai被分类为图像形成区域AI时,控制温度TGTi被设置为TGTi=TAI,而当加热区域Ai被分类为图像形成区域AP时,控制温度TGTi被设置为TGTi=TAP
设置比较示例2的控制温度TGTi使得所有加热区域的控制温度为TGTi=TAP,并且加热器的纵向方向上的温度分布是平坦的。
这个示例的效果通过测量在使用比较示例和本实施例中的每一个的温度控制时的打印期间定影膜202的横向移动力来确认。如在以上提到的实验中那样,通过将用于检测压力的负荷传感器附接到定影凸缘213的端部来测量定影膜202的横向移动力。另外,作为用于打印的条件,在比较示例和本实施例两者中,定影设备的寿命被设置为150000张,并且连续打印LETTER尺寸纸张。然后,作为要打印的图像,准备图6A中所示的图像,并且在比较示例和本实施例中的每一个中连续打印图像。比较示例中的控制温度如图10A中的细实线指示的那样设置,并且本实施例中的控制温度如图10B中的细实线指示的那样设置。
表2是示出效果确认的结果的表,并且示出了当连续打印每个图像时的控制温度、打印期间的横向移动力的平均值、寿命到达率和电力节省性能。这里,寿命到达率是指示相对于定影设备的寿命多少纸张可以通过而不造成对定影膜的损坏的指标。另外,电力节省性能通过在比较示例2的电力消耗为100%时添加负号以指示电力消耗可以减少多少百分比(%)来指示。
[表2]
从这些结果,可以理解到,比较示例1在电力节省性能上最优异,但是定影设备的寿命到达率为90%,这缩短了定影设备的寿命。另外,在比较示例2中,可以理解到定影设备的寿命到达率为100%,但是电力节省性能低劣。
另一方面,在本实施例中,可以在实现电力节省的同时实现定影设备的100%的寿命到达率。
如上所述,通过引入本实施例的加热器温度控制,可以在实现电力节省的同时抑制由于膜的倾斜移动而引起的膜破损的发生,并且延长定影设备的寿命。
在本实施例中,确定控制温度使得第一区域中的控制温度的平均值TL和第二区域中的控制温度的平均值TR等于TL'和TR'中的较大值,但是不限于此。可以确定控制温度使得平均值等于TL'和TR'中的较小值。
在这种情况下确定控制温度的方法也将参考以上提到的具体示例进行描述。
图11A是示出在具体示例中加热区域A1至A7的临时控制温度TGTi'的图,并且如图11A中的细实线所指示的那样设置临时控制温度。在具体示例中,TL'=171℃并且TR'=185℃,它们由图11A中的粗实线指示。这里,由于TL'小于TR',因此第二区域中的控制温度的平均值TR被设置为与由图11A中的块实线箭头指示的温度TL'相同的温度。然后,如图11B中的细实线所指示的那样设置最终确定的加热区域A1至A7的控制温度。在图11B中,由粗实线指示的第一区域和第二区域中的控制温度的平均值TL和TR被设置为彼此相等。
在这种情况下,设置控制温度使得第一区域中的控制温度的平均值TL和第二区域的平均值TR彼此相等,即,TL=TR。然而,并非总是必须设置控制温度使得TL=TR。即使第一区域中的控制温度的平均值TL和第二区域中的平均值TR不相等,如果左右温度差异ΔTLR=TL-TR在-Ta至Ta的范围内,那么定影膜的横向移动力也可以维持在容许范围内。第二区域中的控制温度的平均值TR可以被设置为由图11A中的块点线箭头指示的温度,即,左右温度差异的容许限制值。此时,最终确定的加热区域A1至A7的控制温度被设置为由图11C中的细实线指示的值。
当以这种方式确定控制温度时,可以根据其中图9的流程图中的S1013之后的步骤被利用图12的流程图替换的流程来确定控制温度。
除了上述确定控制温度的方法之外,还可以确定控制温度使得第一区域中的控制温度的平均值TL和第二区域中的控制温度的平均值TR等于所有区域(多个加热区域)的临时控制温度的平均值TALL
在这种情况下确定控制温度的方法也将参考以上提到的具体示例进行描述。
图13A是示出在具体示例中加热区域A1至A7的临时控制温度TGTi'的图,如图13A中的细实线所指示的那样设置临时控制温度,并且第一和第二区域中的临时控制温度的平均值TL'和TR'由粗实线指示。另外,在具体示例中,在包括第一区域和第二区域的所有区域中的临时控制温度的平均值TALL由图13A中的粗点线指示。这里,第一和第二区域中的控制温度的平均值TL和TR被设置为由图13A中的块实线箭头指示的温度TALL。然后,如图13B中的细实线所指示的那样设置最终确定的加热区域A1至A7的控制温度。
当以这种方式确定控制温度时,可以根据其中图9的流程图中的S1013之后的步骤被利用图14的流程图中的S1213之后的步骤替换的流程来确定控制温度。
通过使用上述方法中的任何一种,可以抑制加热器300的纵向方向上的左右温度差异的发生,抑制由于这个左右温度差异而引起的膜破损的发生,并且实现定影设备的延长的寿命和电力节省性能两者。
(第一实施例的修改示例)
在本实施例中,将控制温度TGTi设置为具有如图10B中所示的左右非对称的温度分布,但是可以将控制温度TGTi设置为左右对称。
例如,可以如下所述修改图9的流程图中的S1013之后的流程。即,可以使用其中将关于加热器300的纵向方向上的中心对称地定位的加热区域的临时控制温度彼此进行比较、并且将较大的临时控制温度设置为两者的控制温度的方法。在下文中,将参考具体示例描述这个方法。
这里,作为具体示例,将描述当在如图6A中所示的位置处存在记录材料和图像时设置控制温度TGTi的方法。
在这个具体示例中加热区域A1至A7的临时控制温度如图10A中的细实线所指示,并且对称地定位的加热区域的临时控制温度TGT1'和TGT7'、TGT2'和TGT6'以及TGT3'和TGT5'彼此进行比较。在TGT1'与TGT7'之间的比较中,TGT1'=TGT7',因此控制温度被设置为TGT1=TGT7=158℃。在TGT2'与TGT6'之间的比较中,TGT2'<TGT6',因此控制温度被设置为TGT2=TGT6=198℃。在TGT3'与TGT5'之间的比较中,TGT3'=TGT5',因此控制温度被设置为TGT3=TGT5=198℃。
图15是示出最终确定的加热区域A1至A7的控制温度的图,并且使用上述方法将控制温度控制为具有如图15中所示的左右对称的温度分布。
即使使用上述方法,也可以抑制加热器300的纵向方向上的左右温度差异的发生,抑制由于这个左右温度差异而引起的膜破损的发生,并且实现定影设备的延长的寿命和电力节省性能两者。
[第二实施例]
将描述本发明的第二实施例。第二实施例的图像形成装置和图像加热设备的基本配置和操作与第一实施例的那些相同。因此,具有与第一实施例中相同或等同的功能和配置的元素由相同的参考数字表示,并且将省略其详细描述。在第二实施例中没有特别描述的事项与第一实施例中的那些相同。
图16A是示出其中在本实施例中记录材料在传送方向上被划分成图像区间和非图像区间的具体示例的图。在具体示例中,记录材料P具有LETTER尺寸,并且先前的纸张和后续的纸张之间的区间(即,所谓的纸张间区间)被定义为区间Tk。这里,图像区间是指区间T1至T5中加热区域A1至A7中的至少一个是图像形成区域AI的区间,并且在具体示例中,区间T1、T2和T3是图像区间。另外,在区间T1至T5中,所有加热区域A1至A7是非图像形成区域AP的区间被称为非图像区间,并且在具体示例中,区间T4和T5是非图像区间。另外,假设区间Ti和纸张间区间通过定影夹持部分N所需的时间分别是ti和tk,ti=0.24s并且tk=0.52s。
在第一实施例中,在图像区间中,控制热产生分布使得加热器300的纵向方向上的左右侧的热产生量均等,并且抑制定影膜的损坏。
另一方面,在第二实施例中,在图像区间中,在分类为图像形成区域AI的加热区域中,温度由控制温度TAI控制,而在分类为非图像形成区域AP的加热区域中,温度由控制温度TAP控制。因此,如果某个图像区间中的图像形成区域在纵向方向上是非对称的,那么图像区间中的加热器300的纵向方向上的热产生分布可能是左右非对称的。因此,由于这个左右非对称的热产生分布,定影膜朝着热产生量大的一侧移动。因此,在非图像区间中,控制加热器300的热产生分布使得定影膜在与在图像区间中发生的定影膜的倾斜移动的方向相反的方向上移动。在本实施例中,以这种方式抵消在图像区间和非图像区间中定影膜的倾斜移动,并且抑制由于倾斜移动而引起的定影膜的损坏。
将参考在图16A中所示的位置处存在记录材料和图像的情况作为具体示例描述在本实施例中设置加热器300的控制温度的方法。在本实施例中,首先,设置图像区间中的加热区域Ai的控制温度TGTi。基于加热区域Ai的分类设置图像区间中的控制温度TGTi。当加热区域Ai被分类为图像形成区域AI时,TGTi=TAI。当加热区域Ai被分类为图像形成区域AP时,TGTi=TAP
在具体示例中,区间T1至T3与图像区间对应。在图像区间T1至T3中,如图16B中所示的那样对加热区域Ai进行分类。因此,如图17A中所示的那样设置具体示例中的图像区间的控制温度。
接下来,在图像区间中,计算每个加热区域Ai的控制温度TGTi的区间平均值。这里,区间平均值是通过针对每个加热区域Ai将每个区间中的控制温度TGTi求平均而获得的值。图16C是示出图像区间中的每个加热区域Ai的控制温度的区间平均值的图,并且控制温度的区间平均值由细实线指示。另外,在图16C中,图像区间中的第一区域中的控制温度的平均值TL和第二区域的平均值TR由粗实线指示。作为结果,可以理解的是,在图像区间中在加热器300的纵向方向上的温度分布中存在左右差异。在本实施例中,确定非图像区间的控制温度使得在非图像区间中抵消这个图像区间中的温度分布的左右差异,并且在所有区间T1至T5中TL和TR相等。在本实施例中,确定非图像区间中的控制温度使得第二区域中的控制温度的平均值TR接近第一区域中的平均值TL
图16D是示出在具体示例中在区间T1至T4中每个加热区域Ai的控制温度的区间平均值的图,并且图16E是示出在区间T1至T5中每个加热区域Ai的控制温度的区间平均值的图。在图16D和16E中,第一区域中的控制温度的平均值TL和第二区域的平均值TR由粗实线指示。从这些图中,可以理解的是,当纸张通过非图像区间T4和T5时,TR逐渐接近TL,并且消除了加热器300的纵向方向上的温度分布的左右差异。
此时,如图17B中所示的那样设置非图像区间的控制温度。
在本实施例中,设置控制温度使得区间T1至T5中的第一区域中的控制温度的平均值TL和第二区域的平均值TR彼此相等,即,TL=TR。然而,并非总是必须设置控制温度使得TL=TR。例如,可以将非图像区间中的控制温度设置为使得第一区域中的控制温度的平均值TR是由图16C中的粗点线指示的温度,即,左右温度差异的容许限制值。
通过如上所述设置控制温度,在非图像区间中可以抵消图像区间中的加热器300的纵向方向上的左右温度差异。作为结果,在非图像区间中,定影膜可以在与在图像区间中发生的定影膜的倾斜移动相反的方向上移动。作为结果,可以抵消在图像区间和非图像区间中定影膜的倾斜移动,并且可以抑制由于倾斜移动而引起的定影膜的损坏。另外,可以获得与第一实施例中相同的电力节省性能。
顺便提及,在本实施例中,确定非图像区间中的控制温度使得区间T1至T5中的第二区域的控制温度的平均值TR等于图像区间中的第一区域的控制温度的平均值TL。然而,不限于此。可以确定控制温度使得区间T1至T5中的TL等于图像区间中的TR
另外,可以将非图像区间的控制温度设置为使得区间T1至T5中的第一和第二区域中的控制温度的平均值TL和TR为图像区间中包括第一和第二区域的所有区域中的控制温度的平均值TALL
另外,在本实施例中,控制热产生分布使得在打印一个记录材料时在图像区间和非图像区间中加热器的纵向方向上的左侧和右侧的热产生量的区间平均值均等。然而,不限于此。例如,可以将连续打印的多个纸张分组为一组,并且可以控制热产生分布使得对于每一组加热器的左侧和右侧的热产生量的区间平均值均等。
图18A示出了连续打印LETTER尺寸记录材料(在多个记录材料上形成的多个图像被连续加热)时的三张相继的纸张,并且对于每一张示出了如何连续且交替地打印左右对称的图像。在这种情况下,如图18A中所示使用两张相继的纸张作为一组来计算一组中的图像区间中的第一区域和第二区域的控制温度的平均值TL和TR。图18B是示出当将第一张和第二张设置为一组时图像区间中的控制温度的区间平均值,区间平均值由细实线指示,并且第一区域和第二区域的平均值TL和TR由粗实线指示。如图18B中所示,TL=TR,并且在一组中的图像区间中不存在左右温度差异。因此,在这种情况下,在非图像区间中,没有必要抵消图像区间中的左右温度差异。通过以这种方式考虑多个纸张的图像区间中的左右温度差异,可以抑制非图像区间中的额外加热。
在本实施例中,仅在非图像区间中抵消图像区间中的加热器的纵向方向上的左右温度差异。然而,可以在包括非图像区间和纸张间区间的区间中抵消图像区间中的左右温度差异。
通过使用上述方法中的任何一种,可以在非图像区间中抵消图像区间中的加热器300的纵向方向上的左右温度差异,并且可以在抑制由于倾斜移动而引起的定影膜的损坏的同时获得电力节省性能。
[第三实施例]
将描述本发明的第三实施例。第一实施例的图像形成装置和图像加热设备的基本配置和操作与第一实施例的那些相同。因此,具有与第一实施例中相同或等同的功能和配置的元素由相同的参考数字表示,并且将省略其详细描述。在第三实施例中没有特别描述的事项与第一实施例中的那些相同。
图19A是将本实施例中的加热区域A1至A7与记录材料P的纸张宽度进行比较的图。在图19A中,记录材料P是A5尺寸纸张(148.5mm×210mm),并且在与记录材料的端部位置对应的加热区域A2和A6中,在一个热产生块中存在纸张通过部分和非纸张通过部分SL和SR。如图19A中所示,在加热区域A2和A6中,用于温度控制的热敏电阻TH3-1和TH4-1以及用于检测非纸张通过部分温度升高的热敏电阻TH3-2和TH4-2分别被布置为温度检测单元。另外,虽然如图19A中所示的那样非对称地形成图像,但是每个加热区域的控制温度被设置为具有如图19B中所示的对称热产生分布。
当如本实施例中那样使用图像加热设备连续打印如图19A中所示的记录材料和图像时,在纸张没有通过的非纸张通过部分SL和SR中发生非纸张通过部分温度升高。因此,即使在一个加热区域中,在纵向方向上也发生温度差异。另外,虽然加热区域A2和加热区域A6具有相同的控制目标温度,但是在加热区域A2中形成调色剂图像。因此,为了将加热器维持在控制温度,要供给到用于对加热区域A2加热的热产生块的电力的量需要比要供给到用于对加热区域A6加热的热产生块的电力的量大与调色剂的热容量对应的量。因此,加热区域A2中的非纸张通过部分SL的温度升高比加热区域A6中的非纸张通过部分SR的温度升高大,并且在非纸张通过部分温度升高中发生左右差异。
图20是示出在以上提到的连续打印中打印100张时加热器的纵向温度分布的图,并且由细实线指示。从图20,可以理解的是,非通过区间SL的温度比非通过区间SR的温度高30℃。在本实施例中,通过用于检测非纸张通过部分温度升高的热敏电阻TH3-2和TH4-2检测非纸张通过部分温度升高的左右差异。由于这个左右温度差异,存在以下可能性:定影膜朝着非纸张通过部分温度升高大的一侧移动、定影膜紧靠定影凸缘的调节表面、定影膜端部被刮擦、并且图像加热设备的寿命缩短。
在本实施例中,为了抑制由于非纸张通过部分温度升高的左右差异而引起的图像加热设备的寿命的缩短,位于记录材料的端部位置外侧的加热区域的加热器温度被控制,使得温度的大小关系与非纸张通过部分温度升高的左右温度差异相反。第一区域和第二区域中的控制温度的平均值被设置为彼此相等,并且抑制定影膜的倾斜移动。
假设由于非纸张通过部分温度升高而引起的左右温度差异为ΔTS,如图20中所示在打印100张时ΔTS的值为ΔTS=30℃。在本实施例中,如图20中的粗实线所指示的,加热区域A1中的控制温度TGT1被设置为降低Tb的值,以便消除由于非纸张通过部分温度升高而引起的左右温度差异ΔTS。这里,如以下等式中那样,Tb通过将非纸张通过部分的长度SL或SR与加热区域A1的长度L1的比值乘以由于非纸张通过部分温度升高而引起的左右温度差异ΔTS来计算。
Tb=ΔTS×SL/L1...(等式5)
在本实施例中,由于ΔTs=30℃、SL=4.25mm并且L1=31.4mm,因此计算出Tb=4℃。在本实施例中,使用记录材料P的纸张宽度和加热区域A2至A6的长度来计算长度SL
如上所述,通过将位于记录材料的端部位置外侧的加热区域A1的控制温度TGT1降低Tb,可以消除由于非纸张通过部分温度升高而引起的左右温度差异,并且可以使第一区域和第二区域中的控制温度的平均值彼此相等。作为结果,可以抑制定影膜的倾斜移动并且延长图像加热设备的寿命。
在本实施例中,通过将加热区域A1中的控制温度TGT1降低Tb来消除由于非纸张通过部分温度升高而引起的左右温度差异。然而,代替这一点,如图20中的粗点线所指示的,可以将加热区域A7中的控制温度TGT7设置为增加Tb的值。即使以这种方式设置控制温度,也可以将第一区域和第二区域中的控制温度的平均值设置为彼此相等。
[第四实施例]
将描述本发明的第四实施例。第三实施例的图像形成装置和图像加热设备的基本配置和操作与第一实施例的那些相同。因此,具有与第一实施例中相同或等同的功能和配置的元素由相同的参考数字表示,并且将省略其详细描述。在第四实施例中没有特别描述的事项与第一实施例中的那些相同。
在如本实施例中的配置中,由于可以针对每个热产生块改变热产生量,因此可以创建加热器300在纵向方向上的各种热产生分布。图21A是示意性地示出加热器300的纵向方向上的热产生分布的图,并且如图21A中所示,加热器300的纵向方向上的热产生分布可以被修改为使得中心部分中的热产生量大的热产生分布(在下文中为高中心分布)。以这种方式,当加热器300的纵向方向上的热产生分布被修改为高中心分布时,从定影膜的两个端部朝着中心产生向心力。
将参考图21A和21B描述向心力的原因。图21B是从与平行于记录材料的传送方向的平面垂直的方向观看的定影设备200的图,并且示意性地示出了向心力作用在定影膜202上的状态。如图21A中所示的加热器300的高中心热产生分布造成压力辊208的纵向方向上的高中心温度分布。这个高中心热产生分布造成压力辊的弹性层的热膨胀的差异,并且在温度高的中心部分中的加热区域A3至A5中压力辊的外直径大于端部处的加热区域A1和A2以及A6和A7中压力辊的外直径。因此,如图21B中的块箭头所指示的,压力辊对定影膜的在中心处的馈送量与在端部处的馈送量不同,并且高温部分中的定影膜的馈送量大于低温部分中的定影膜的馈送量。由于定影膜的馈送量的这个差异,定影膜的中心部分比两个端部更多地被推向传送方向上的下游侧,并且定影膜变形为弓形。即,在从定影膜的中心的A1侧一半区域中,在压力辊208的母线和定影膜202的母线之间形成相交角θL。定影膜202在A1侧一半区域中由于压力辊208的旋转而接收力FL。因此,由于相交角θL,力FL被分解成定影膜202的母线方向FL1=FL·sinθL和与其正交的方向FL2=FL·cosθL。由于这个力FL1是朝着定影膜202的中心的力,因此在定影膜202中产生从端部朝着中心的倾斜移动。类似地,在从定影膜的中心的A7侧一半区域中,在压力辊208的母线和定影膜202的母线之间形成相交角θR,并且定影膜由于压力辊208的旋转而接收力FR。因此,即使在这个区域中,在定影膜中也产生朝着中心的横向移动力FR1=FR·sinθR。从定影膜的两个端部指向中心的力FL1和FR1的组合力FC=FL1+FR1是向心力,并且向心力由如上所述的机理产生。
如果定影膜由于这样的向心力连续经受负荷,那么在定影膜的中心部分产生褶皱,从而造成对定影膜的损坏,这可能缩短图像加热设备的寿命。
这里,本发明人已发现,当加热器300在纵向方向上的中心和端部之间的温度差异超过某个温度差异时,定影膜202的向心力超过破损限制,在定影膜的中心部分产生褶皱,并且定影膜损坏。下面描述被执行以检查向心力与加热器300在纵向方向上的中心和端部之间的温度差异之间的关系以及当定影膜损坏时向心力的阈值的实验的结果。
根据以下过程执行实验。
在确认定影设备的温度与室温相同之后,对每组100页的LETTER尺寸纸张执行连续打印。由于定影设备可以针对每个热产生块设置各种控制温度TGTi(i=1至7),因此可以设置加热器300的纵向方向上的各种温度分布。表3是示出这个实验中的加热器300的每个加热区域的控制温度的条件的表。在这个实验中,如表3中所示,设置加热器300的纵向方向上的七个温度分布,并且在每个温度分布中连续打印每组纸张。在连续打印期间,无论纸张是正在通过还是在纸张之间,控制温度都被设置为恒定。
[表3]
在这个实验中,为了计算向心力,如图21A中所示,加热区域被划分成四个区域(区域LL、区域LR、区域RL、区域RR)。作为第一区域的区域LL的控制温度的平均温度为TLL,作为第二区域的区域RR的平均温度为TRR,作为第三区域的区域LR和区域RL的平均温度分别为TLR和TRL
当加热器具有如图21A中所示的高中心热产生分布时,由于TLR-TLL的温度差异而在定影膜中产生朝着中心的向心力FL1,并且由于TRL-TRR的温度差异而产生朝着中心的横向移动力FR1。这些横向移动力之和是在定影膜中产生的向心力FC
这里,作为平均温度的差异的温度差异TLR-TLL与温度差异TRL-TRR之间的总温度差异被称为中心到端部温度差异TC,并且使用TC来计算向心力FC。即,可以通过使用图8C中所示的从定影膜的横向移动力与加热器的左右温度差异ΔTLR之间的关系获得的线性近似式、利用TC替换ΔTLR来计算向心力FC
图22是示出当在表3中所示的条件下纸张通过时向心力FC与中心到端部温度差异TC之间的关系的图,其中定影膜由于向心力而损坏的条件利用X标绘,并且定影膜没有损坏的条件利用O标绘。
如图22中所示,在这个实验中,发现当朝着定影膜的中心的力增加时定影膜损坏,并且破损限制为15N。另外,发现由于当向心力超过15N时的中心到端部温度差异为TC=94℃,因此为了抑制由于向心力而引起的定影膜的损坏,中心到端部温度差异TC需要小于94℃。
在本实施例中,如上所述,确定控制温度使得中心到端部温度差异TC低于作为预定阈值的94℃的破损限制温度。以这种方式,在维持电力节省性能的同时抑制了由于向心力而引起的定影膜的损坏,并且定影设备的寿命被尽可能地延长。
将描述在本实施例中设置每个热产生块的控制温度TGTi的方法。
在这个示例中,作为示例将描述当在图23A中所示的位置处存在记录材料和图像时在区间T1至T5中设置控制温度TGTi的方法。
在本实施例中,首先,设置与图像形成区域对应的加热区域Ai的控制温度TGTi。图23B是示出基于图像信息的加热区域Ai的分类的结果的图。在本实施例中,分类为图像形成区域AI的加热区域Ai的控制温度TGTi被设置为TGTi=TaI
另一方面,分类为非图像形成区域AP的加热区域Ai的控制温度TGTi被设置为使得中心到端部温度差异被设置为TC=84℃,作为相对于以上提到的损坏限制温度具有10℃的余量的值。当确定非图像形成区域中的控制温度时的中心到端部温度差异不限于TC=84℃。由于破损限制温度根据定影膜的强度而不同,因此应当根据破损限制温度适当地设置中心到端部温度差异。
图24是示出在本实施例中最终确定的加热区域A1至A7的控制温度的图,其中图像形成区域中的控制温度由细实线指示,非图像形成区域中的控制温度由粗实线指示。如图24中所示,设置非图像形成区域中的控制温度,使得区域LR与区域LL之间的温度差异TLR-TLL以及区域RL与区域RR之间的温度差异TRL-TRR为42℃。在图24中,当非图像形成区域的控制温度被设置为等于或小于由粗点线指示的值的值时,中心到端部温度差异TC超过破损限制温度,并且由于定影膜的向心力而发生损坏。
当如上所述设置非图像形成区域中的控制温度时,可以通过在抑制由于定影膜的损坏(其由于定影膜的中心到端部温度差异而引起)而引起的图像加热设备的寿命缩短的同时尽可能地降低非图像形成区域中的温度来实现电力节省性能。
上述各个实施例和修改示例的配置可以在可行的最大程度内相互组合。
本发明不限于上述实施例,并且可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下以各种方式改变和修改。因此,附上以下权利要求以公开本发明的范围。
本申请要求2018年9月13日提交的日本专利申请No.2018-171692的权益,该日本专利申请通过引用整体并入本文。
[参考符号列表]
100 图像形成装置
113 控制部分
120 视频控制器(获取部分)
200 定影设备(图像加热设备)
202 定影膜
300 加热器
302a-1至302a-7,302b-1至302b-7 加热元件
A1至A7 加热区域。

Claims (7)

1.一种图像加热设备,包括:
加热器,所述加热器具有布置在所述加热器的与记录材料的传送方向正交的纵向方向上的多个加热元件;
获取部分,所述获取部分获取要形成在记录材料上的图像的信息,以及
控制部分,所述控制部分独立地控制供给到所述多个加热元件中的每一个的电力,使得由所述多个加热元件加热的多个加热区域中的每一个维持在控制目标温度,其中
形成在记录材料上的图像通过所述加热器的热进行加热,
所述控制部分设置①根据所述信息的图像通过的图像加热区域的各个控制目标温度、②在所述纵向方向上定位为比中心加热区域更靠近一个端侧的图像不通过的非图像加热区域的各个预设的温度、以及③在所述纵向方向上定位为比所述中心加热区域更靠近另一个端侧的图像不通过的非图像加热区域的各个预设的温度,并且
所述控制部分将各个预设的温度校正到控制目标温度,使得第一平均温度与第二平均温度之间的差异在预定的温度范围内,所述第一平均温度是定位为更靠近所述一个端侧的预定数量的加热区域中的各个预设的温度的平均值,所述第二平均温度是定位为更靠近所述另一个端侧的预定数量的加热区域中的各个预设的温度的平均值。
2.根据权利要求1所述的图像加热设备,其中
所述控制部分控制向所述多个加热元件的电力的供给,使得所述第一平均温度和第二平均温度为相同的值。
3.根据权利要求1所述的图像加热设备,还包括:
温度检测单元,所述温度检测单元检测所述多个加热元件中的每一个中的非纸张通过部分的温度,其中
所述控制部分基于由所述温度检测单元检测的温度控制向所述多个加热元件的电力的供给。
4.根据权利要求1所述的图像加热设备,还包括:
管状膜,所述管状膜具有与所述加热器接触的内表面;以及
压力构件,所述压力构件旋转并且与所述膜的外表面接触以形成在所述外表面与压力构件之间记录材料被传送的夹持部分,其中
所述预定的温度范围是以下的温度范围:在所述温度范围中,由于所述多个加热区域的与所述传送方向正交的方向上的温度差异而产生、并且在与所述传送方向正交的方向上作用在所述膜上的力被抑制为预定的容许值。
5.一种图像加热设备,包括:
加热器,所述加热器具有布置在与记录材料的传送方向正交的方向上的多个加热元件;
控制部分,所述控制部分通过单独地控制要供给到所述多个加热元件的电力来单独地控制由所述多个加热元件加热的多个加热区域的温度;以及
获取部分,所述获取部分获取关于要形成在记录材料上的图像的信息,其中
形成在记录材料上的图像通过所述加热器的热进行加热,并且
所述控制部分控制向所述多个加热元件的电力的供给,使得:
当包括在定位为比所述多个加热区域当中与所述传送方向正交的方向上的中心加热区域更靠近一个端侧的第一区域中的加热区域的控制目标温度的平均值为第一平均温度,
包括在定位为比所述中心加热区域更靠近另一个端侧的第二区域中的加热区域的控制目标温度的平均值为第二平均温度,并且
包括在所述第一区域与第二区域之间的第三区域中、至少包括所述中心加热区域的加热区域的控制目标温度的平均值为第三平均温度时,
满足所述第三平均温度等于或高于所述第一平均温度并且所述第三平均温度等于或高于所述第二平均温度的关系,并且
所述第一平均温度和第三平均温度之间的差与所述第二平均温度和第三平均温度之间的差的和小于预定的阈值。
6.根据权利要求5所述的图像加热设备,还包括:
管状膜,所述管状膜具有与所述加热器接触的内表面;以及
压力构件,所述压力构件旋转并且与所述膜的外表面接触以形成在所述外表面与压力构件之间记录材料被传送的夹持部分,其中
所述预定的阈值是以下的值:在所述值中,由于所述多个加热区域的与所述传送方向正交的方向上的温度差异而产生、并且在与所述传送方向正交的方向上作用在所述膜上的力被抑制为预定的容许值。
7.一种图像形成装置,包括:
图像形成部分,所述图像形成部分在记录材料上形成图像;以及
定影部分,所述定影部分将形成在记录材料上的图像定影到记录材料,其中
所述定影部分是根据权利要求1或2所述的图像加热设备。
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