CN114063415A - 图像形成装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了图像形成装置。图像形成装置包括定影单元、开关元件、以及控制器。所述控制器以交流电的半周期为单位控制所述开关元件。在所述交流电的半周期的时段内向所述加热器供给电力的时段被划分成至少一个第一电力供给时段和比一个第一电力供给时段长的第二电力供给时段。所述至少一个第一电力供给时段之和的长度是所述交流电的一个周期的1/6000到1/40的长度。根据所述定影单元的温度与目标温度之间的差异确定所述至少一个第一电力供给时段中供给的电力和所述第二电力供给时段中供给的电力之和。

Description

图像形成装置

技术领域

本发明涉及图像形成装置，特别地涉及包括图像加热装置作为图像定影部分的图像形成装置。

背景技术

图像形成装置的图像加热装置对由使用电子照相处理等的图像形成部分在转印纸上形成的未定影图像(调色剂图像)定影，并且作为其类型，已知道由例如陶瓷加热器代表的加热器被用作热源的膜加热类型。一般地，加热器通过诸如双向晶闸管(在下文中，称为三端双向可控硅开关元件(triac))的开关元件连接到AC电源，使得由这个AC电源供给电力(电功率)。当向高输出加热器供给电力并且执行加热器的温度控制时，在许多情况下执行相位控制以便实现控制的快速响应。另一方面，在高输出加热器(即，电阻值低的加热器)经受相位控制的情况下，谐波电流变大。作为针对这个问题的对策，使每单位时间的急剧的电流变化缓和的方法被考虑，并且例如在日本特开专利申请2018-073048中已被提出。

然而，如在传统方法中那样，当使急剧的电流变化缓和时，存在开关元件发热的可能性。

发明内容

本发明已在上述状况下完成，并且本发明的主要目的是要在抑制对开关元件的影响的同时减小谐波电流。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于在记录材料上形成调色剂图像的图像形成装置，包括：定影单元，所述定影单元被配置为对记录材料上的调色剂图像进行加热和定影，所述定影单元包括加热器；开关元件，所述开关元件被配置为在导通状态与非导通状态之间切换，在所述导通状态中，来自AC电源的电力被供给到所述加热器，在所述非导通状态中，对所述加热器的电力的供给被切断；以及控制器，所述控制器被配置为控制所述开关元件以便将所述定影单元的温度维持在目标温度，所述控制器以交流电(alternatingcurrent)的半周期为单位控制所述开关元件，使得根据所述定影单元的温度与所述目标温度之间的差异确定的电力被供给到所述加热器，其中，在所述交流电的半周期的时段内向所述加热器供给电力的时段被划分成至少一个第一电力供给时段和比一个第一电力供给时段长的第二电力供给时段，其中，所述至少一个第一电力供给时段之和的长度是所述交流电的一个周期的1/6000到1/40的长度，并且其中，根据所述定影单元的温度与所述目标温度之间的差异确定所述至少一个第一电力供给时段中供给的电力和所述第二电力供给时段中供给的电力之和。

从参考附图对示例性实施例的以下描述，本发明的进一步的特征将变得清楚。

附图说明

图1是用于图示根据实施例1到3的图像形成装置的示意图。

图2是实施例1到3中的图像加热装置的截面图。

图3是实施例1中使用FET(场效应晶体管)的加热器控制电路的示意图。

图4的部分(a)到(c)是各自示出实施例1中的加热器电流波形和控制信号的示意图。

图5的部分(a)到(c)是各自示出实施例1中的加热器电流波形和控制信号的示意图。

图6是示出未执行实施例1的情况下的加热器电流波形和控制信号的示意图。

图7的部分(a)和(b)是各自示出实施例1中的谐波电流的测量结果的图。

图8是实施例2中的电源设备的示意图。

图9的部分(a)和(b)是各自示出实施例2中的加热器电流波形和控制信号的示意图，并且图9的部分(c)是示出实施例2中的谐波电流的测量结果的图。

图10是实施例3中使用三端双向可控硅开关元件的加热器控制电路的示意图。

图11是示出实施例3中的加热器电流波形和控制信号的示意图。

具体实施方式

在以下中，将参考附图具体描述用于实施本发明的实施例。以下实施例是本发明的示例，并且本发明的技术范围不意图限于此。

[实施例1]

[图像形成装置]

图1是使用电子照相记录技术的图像形成装置100的截面图。当产生打印信号时，扫描器单元21发射根据图像信息调制的激光，使得利用激光扫描由充电辊16充电到预定极性的感光鼓19。由此，在感光鼓19上形成静电潜像。从显影设备17向这个静电潜像供给调色剂，使得在感光鼓19上形成根据图像信息的调色剂图像。另一方面，堆叠在纸张(片材)进给盒11上的记录纸P由拾取辊12一个接一个地进给，并且由辊对13朝着对准辊对14传送。然后，与感光鼓19上的调色剂图像到达由感光鼓19和转印辊20形成的转印位置的时刻同步地，记录纸P从对准辊对14传送到转印位置。在记录纸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纸P上。

此后，记录纸P被图像加热装置200中的加热器201加热，使得(未定影的)调色剂图像被热定影在记录纸P上。承载定影的调色剂图像的记录纸P通过辊对26和27被排出到图像形成装置100上部的托盘上。顺便提及，清洁器18清洁感光鼓19。纸张进给托盘(手动进给托盘)28是包括一对记录纸调节板(未示出)的托盘，该对记录纸调节板能够根据记录纸P的尺寸调整记录纸P的宽度。顺便提及，宽度指的是相对于与记录纸P的进给方向基本上垂直的方向的记录纸P的长度。纸张进给托盘28被提供以便还满足具有除常规尺寸之外的尺寸的记录纸P。拾取辊对29是用于从纸张进给托盘28进给记录纸P的辊对。马达30是用于驱动图像加热装置200等的马达。连接到商用AC电源301的电源电路302向马达30供给电力(电功率)。通过连接到AC电源301的控制电路303的控制，向图像加热装置200中的加热器201供给电力。以上描述的感光鼓19、充电辊16、扫描器单元21、显影设备17和转印辊20构成用于在记录纸P上形成(未定影的)调色剂图像的图像形成部分。顺便提及，在下文中，图像加热装置200、AC电源301、电源电路302和控制电路303也被称为周边部分300。

[图像加热装置]

图2是实施例1中的图像加热装置200的截面图。图像加热装置200包括膜203、加热器201、加压辊208和热敏电阻202。膜203以圆筒形膜的形式构成为环形带。加热器201接触膜203的内表面。作为夹持形成构件的加压辊208通过膜203与加热器201协作地形成定影夹持部N。作为温度检测部分的热敏电阻202是用于检测加热器201的温度的温度检测元件。

膜203的基层的材料例如是诸如聚酰亚胺的耐热树脂材料或诸如不锈钢的金属。另外，作为膜203的表层，还可以提供耐热橡胶等的弹性层。加压辊208例如包括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201被由耐热树脂材料制成的保持构件205保持。保持构件205还具有引导膜203的旋转的引导功能。支柱204是由金属制成的用于将弹簧(未示出)的压力施加到保持构件205的支柱。加压辊208通过从马达(未示出)接收动力来在箭头方向(逆时针方向)上旋转。通过加压辊208的旋转，膜203在箭头方向(顺时针方向)上旋转。其上承载有(未定影的)调色剂图像的记录纸P在定影夹持部N中被夹持并且进给的同时被加热并且经受定影处理。在图2中，记录纸P从右手侧(也是上游侧)向左手侧(也是下游侧)进给，并且这个方向在下文中被称为进给方向。

[加热器驱动电路]

图3示出了实施例1中的加热器201的控制电路303及其周边部分300的示例。周边部分300示出了用于利用场效应晶体管(在下文中称为FET)305和FET 306的导通(在下文中称为ON)通过继电器304将从AC电源301供给的电力供给到加热器201的发热元件H1的电路。

通过作为与发热元件H1并行连接的开关元件的FET 305和FET306的导通状态/非导通状态(在下文中称为ON/OFF)的控制，执行对发热元件H1的电力供给(在下文中称为通电)/电力切断。通过控制施加到FET 305和FET 306中的每一个的栅极端子的电压来执行FET 305和FET 306中的每一个的ON/OFF。首先，从AC电源301供给的电压被供给到并行连接的电源电路302和控制电路303。电源电路302包括用于驱动马达30等的电源设备307，并且包括过零检测电路308，该过零检测电路308是用于检测过零点并且用于输出过零信号(图3中的“ZEROX”)的过零检测部分。

供给到控制电路303的电压由二极管309和二极管310整流。整流后的电压由电阻器311和电阻器312分压，并且分压后的电压经由二极管313供给到电解电容器314，使得产生DC电压Vcc(在下文中也称为电源电压Vcc)。然后，在电解电容器314中充电的电源电压Vc经由电阻器315和光电耦合器316向晶体管317的基极端子供给电流。

通过作为稍后描述的控制器的CPU 324的操作而输出的加热器201的驱动信号ON1使电流经由电阻器319流过晶体管321的基极端子。由此，从3.3V的电源经由电阻器322向光电耦合器316的发光二极管316d供给电流。当电流被供给到光电耦合器316的发光二极管316d时，光电耦合器316的光电晶体管316t接通。驱动信号ON1(在下文中也称为ON1信号)经由电阻器320连接到地(在下文中称为GND)。通过上述构成，与驱动信号ON1的切换一致的电流被供给到晶体管317的基极端子。

与驱动信号ON1同步地从电解电容器314向晶体管317的基极端子供给电流。在供给电流的时间中，晶体管317接通，使得从电解电容器314向FET 305和FET 306的栅极端子供给电压。然后，通过FET 305和FET 306共用的栅极和源极之间的电阻器341，在FET 305和FET 306中的每一个的栅极和源极之间产生电位差，使得FET 305和FET 306接通。由此，电流流过发热元件H1。顺便提及，向电解电容器314的DC电压Vcc的供给也可以通过从例如外部电源的供给进行，或者也可以从电源设备307的开关变压器(未示出)进行。

[CPU 324]

控制器303的CPU 324向控制电路303输出用于驱动加热器201的ON1信号。CPU 324向继电器304输出RLON信号以便控制继电器304的连接状态或非连接状态。指示作为热敏电阻202的检测结果的加热器201的温度的TH信号和从过零检测电路308输出的ZEROX信号被输入到CPU 324。在CPU 324中，基于输入的TH信号获取的加热器201的实际温度和在CPU324内部设置的加热器201的目标温度被彼此比较。作为比较的结果，CPU 324确定加热器201的温度达到目标温度所需的控制周期(循环时段)中的每一个的供给占空比。这里，每个控制周期例如是过零周期的整数倍。另外，供给占空比指的是为了使加热器201的温度达到目标温度而要在控制周期内供给的电力的比率(电力比率)，并且在下文中称为第一电力(电功率)。基于基于TH信号确定的第一电力并且基于作为定时信号的ZEROX信号，CPU 324输出用于驱动加热器201的驱动信号ON1。

[加热器电流的控制方法]

将描述实施例1中的打印操作期间的加热器电流的控制方法。实施例1的特征在于执行相位控制并且在AC电源301的半周期内，换言之，在AC电压的单个半波内，加热器被接通多次。在以下描述中，AC电源301的频率例如是50Hz，并且一个周期是20ms(单个半波是10ms)。此时，在单个半波内供给100％的电力的情况下，执行通电的时间(在下文中称为通电时间)是10ms。

图4的部分(a)到(c)中的每一个示出了实施例1中的加热器电流的波形(在下文中称为谐波电流波形)以及作为控制信号的ON1信号的波形。在图4的部分(a)到(c)的图中的每一个中，从最左列开始，示出了供给电力(％)、稍后描述的第一电力供给时段中的通电时段(ms)、第一电力供给时段中的通电的次数(在下文中称为通电次数)、加热器电流波形以及ON1信号波形。在任一图中，示出了在完全通电下的供给电力为100％时一个控制周期中供给的电力(即，供给电力)为50％的情况。顺便提及，t1到t18中的每一个表示时间点(或时刻)，并且在以下中，t1等意指时间点t1(或时刻t1)等。另外，例如，t1到t2等意指从时间点t1到时间点t2的时间(或时段)等。

在图4的部分(a)中，在AC电压的单个半波中，在t1到t2的时段和t3到t4的时段中使电流流过加热器201，并且重复这个控制。顺便提及，例如，基于从过零检测电路308输入的ZEROX信号的上升(或下降)，CPU 324执行通过参考其中包括的定时器(未示出)等在t1或t3将ON1信号设置为高电平的控制。另外，例如，基于从过零检测电路308输入的ZEROX信号的上升(或下降)，CPU324执行通过参考定时器(未示出)等在t2或t4将ON1信号设置为低电平的控制。此外，在以下描述中，CPU 324执行类似的控制并且因此执行ON1信号和加热器电流的控制。

(时段的定义)

t1到t2的时段被设置为在AC电源301的预定频率下的一个周期时间(例如，20ms)的1/40倍(例如，0.5ms)到1/6000倍(例如，0.003ms)的范围内的时间。t1到t2的时段在下文中被称为第一电力供给时段或第一通电时段。顺便提及，第一通电时段指的是第一电力供给时段中的通电时段，并且在图4的部分(a)中，第一通电时段是作为t1到t2的时段的时段，因此，第一通电时段是与第一电力供给时段相同的时段。另一方面，t3到t4的时段被设置为使得与“由CPU确定的第一电力”和“在第一电力供给时段中供给的电力”之间的差异对应的电力被供给。t3到t4的时段指的是第二电力供给时段。另外，t2到t3的时段被设置为在AC电源301的预定频率下的一个周期时间的1/40倍到1/6000倍的范围内的时间。t2到t3的时段是第一电力供给时段和第二电力供给时段之间的时段，并且在下文中被称为电力供给中断时段。作为结果，在单个半波中通电次数为两次。

图4的部分(a)示出了供给电力为50％的情况，并且t1到t2的第一电力供给时段以及作为第一电力供给时段和第二电力供给时段之间的时段的t2到t3的电力供给中断时段中的每一个被设置为0.1ms。t3到t4的第二电力供给时段被设置为4.9ms。即，t1到t2的第一电力供给时段是比t3到t4的第二电力供给时段短的时间。t2到t3的电力供给中断时段是与t1到t2的第一电力供给时段基本上相同并且比t3到t4的第二电力供给时段短的时间。

在图4的部分(b)中，在t5到t6、t7到t8以及t9到t10的时段中的每一个中，电流被施加到加热器201。图4的部分(b)示出了在与图4的部分(a)的情况相比较、在频率的一个周期时间的1/40倍到1/6000倍的范围中的第一通电时段的数量(通电次数)被改变的情况下的加热器电流波形和控制信号的波形。在图4的部分(b)中，第一电力供给时段是t5到t8的时段，并且第二电力供给时段是t9到t10的时段。在t5到t8的第一电力供给时段中，t5到t6的时段是第一通电时段，并且t7到t8的时段是第二通电时段。t5到t6、t6到t7、t7到t8以及t8到t9的时段中的每一个被设置为0.1ms。t9到t10的时段被设置为4.8ms。作为结果，通电次数为三次。

在图4的部分(c)中，在t11到t12、t13到t14、t15到t16以及t17到t18的时段中的每一个中，电流被施加到加热器201。图4的部分(c)示出了在与图4的部分(a)和(b)的情况相比较、在AC电源301的频率的一个周期时间的1/40倍到1/6000倍的范围中的通电时段的数量(通电次数)被改变的情况下的加热器电流波形和控制信号的波形。在图4的部分(c)中，第一电力供给时段是t11到t16的时段，并且第二电力供给时段是t17到t18的时段。在t11到t16的第一电力供给时段中，t11到t12的时段是第一通电时段，t13到t14的时段是第二通电时段并且t15到t16的时段是第三通电时段。t11到t12、t12到t13、t13到t14、t14到t15、t15到t16以及t16到t17的时段中的每一个被设置为0.1ms。t17到t18的时段被设置为4.7ms。作为结果，通电次数为四次。在以上中，描述了在AC电源301的频率的一个周期时间的1/40倍到1/6000倍的范围中的通电的通电次数改变的情况下的波形。在图4的部分(a)到(c)中，CPU 324在第一电力供给时段中执行控制至少一次，其中FET 305和306被置于导通状态例如长达0.1ms(其是第一时间)。

如图4的部分(a)到(c)所示，CPU 324控制FET 305和306的导通状态或非导通状态，使得在单个半波中向加热器201供给电力的时段被划分成至少两个时段并且向加热器201供给电力。另外，CPU324将向加热器201供给电力的时段划分成至少一个第一电力供给时段和比一个第一电力供给时段长的第二电力供给时段。另外，所有电力供给时段之和的长度是AC电源301的一个周期的1/6000到1/40的范围中的长度。另外，在所有第一电力供给时段中供给的电力和在第二电力供给时段中供给的电力之和是根据定影部分的温度和目标温度之间的差异确定的电力。

[通电时段的变化]

接下来，将描述在固定通电的通电次数的同时改变通电时段的情况下的波形。与图4的部分(a)到(c)的情况类似，图5的部分(a)到(c)中的每一个示出了供给完全通电期间的电力的50％电力的情况。图5的部分(a)到(c)是在构成上与图4的部分(a)到(c)类似的图。在图5的部分(a)到(c)中的每一个的控制中，类似地，在AC电源301的频率的一个周期时间的1/40倍到1/6000倍的范围中的通电次数被固定为一次。由于这个原因，在这个控制中，第一电力供给时段中的通电时段仅为第一通电时段。另外，单个半波中的通电的通电次数被固定为两次。另外，改变第一通电时段(即，第一电力供给时段)以及第一电力供给时段和第二电力供给时段之间的电力供给中断时段。

在图5的部分(a)中，第一电力供给时段(换言之，第一通电时段)是t1到t2的时段，并且第二电力供给时段是t3到t4的时段。在图5的部分(a)中，t1到t2的第一电力供给时段和t2到t3的电力供给中断时段中的每一个被设置为0.107ms。t3到t4的第二电力供给时段被设置为4.893ms。通电的通电次数如上所述为两次。

在图5的部分(b)中，第一电力供给时段(换言之，第一通电时段)是t5到t6的时段，并且第二电力供给时段是t7到t8的时段。在图5的部分(b)中，t5到t6的第一电力供给时段和t6到t7的电力供给中断时段中的每一个被设置为0.115ms。t7到t8的第二电力供给时段被设置为4.885ms。通电的通电次数如上所述为两次。

在图5的部分(c)中，第一电力供给时段(换言之，第一通电时段)是t9到t10的时段，并且第二电力供给时段是t11到t12的时段。在图5的部分(c)中，t9到t10的第一电力供给时段和t10到t11的电力供给中断时段中的每一个被设置为0.123ms。t11到t12的第二电力供给时段被设置为4.877ms。通电的通电次数如上所述为两次。在以上中，描述了通电时段以及第一电力供给时段和第二电力供给时段之间的时段改变的情况下的波形的变化。在图5的部分(a)到(c)中，在第一电力供给时段中，CPU 324改变FET 305和306被置于导通状态的第一时间。

(谐波电流减小效果1)

图6是示出在未执行实施例1的控制的情况下供给50％电力时的加热器电流波形和ON1信号波形的示意图，并且包括在构成上与图4的部分(a)到(c)和图5的部分(a)到(c)类似的图。在未执行实施例1的控制的情况下，在t1到t2的时段中供给电力，并且通电次数为一次。图6被示出以用于在下面与实施例1的控制进行比较研究。图7的部分(a)是示出当加热器201被图6和图4的部分(a)到(c)中的每一个的加热器电流波形控制时的谐波电流的测量结果的图，其中，横坐标表示谐波电流的阶数(order)，并且纵坐标表示每个阶数的谐波电流的大小与相关联的阶数的谐波电流的标准值的比率(电流值/标准值)。标准值指的是根据IEC 61000-6-3的Class A的设备定义的值。执行图4的部分(a)的控制的情况由●和断线表示，执行图4的部分(b)的控制的情况由■和点线表示，并且执行图4的部分(c)的控制的情况由▲和实线表示。另外，未执行实施例1的控制的图6的情况由x和实线表示。

理解到，与未执行实施例1的控制的情况(图6的波形)的结果相比，执行实施例1的控制的情况(图4的部分(a)到(c)(通电次数变化)的波形)的结果在谐波电流上减小。这是因为：通过在AC电源301的频率的一个周期时间的1/40倍到1/6000倍的范围内的通电时段的存在，增强的谐波电流的阶数移位到40(阶)或更大的高阶侧。另外，从图4的部分(a)到(c)的结果，理解到，谐波电流减小效果根据谐波电流的阶数而不同。例如，分别在图4的部分(a)(通电次数：一次)中的30阶附近、在图4的部分(b)(通电次数：两次)中的20阶附近、以及在图4的部分(c)(通电次数：三次)中的10阶附近，谐波电流减小效果为50％或更小。这表示增强的谐波电流的阶数由于在AC电源301的频率的一个周期时间的1/40倍到1/6000倍的范围内的通电次数的不同而改变，因此，减小的谐波电流的阶数改变。根据意图减小的谐波电流的阶数，需要改变在AC电源301的频率的一个周期时间的1/40倍到1/6000倍的范围内的通电的通电次数。

顺便提及，在图4的部分(a)到(c)中，在第一电力供给时段中，在AC电源301的频率的一个周期时间的1/40倍到1/6000倍的范围内的通电时段的长度、前一时段和后一时段之间的时段的长度、以及电力供给中断时段的长度被设置为0.1ms。然而，根据意图减小的谐波电流的阶数，也可以改变在AC电源301的频率的一个周期时间的1/40倍到1/6000倍的范围内的通电时段的长度、前一时段和后一时段之间的时段的长度、以及电力供给中断时段的长度中的每一个。

(谐波电流减小效果1)

图7的部分(b)是示出具有图5和图6的部分(a)到(c)中的每一个的加热器电流波形的谐波电流的测量结果的图，其中，横坐标表示谐波电流的阶数，并且纵坐标表示每个阶数的谐波电流的大小与相关联的阶数的谐波电流的标准值的比率(电流值/标准值)。执行图5的部分(a)的控制的情况由●和断线表示，执行图5的部分(b)的控制的情况由■和点线表示，并且执行图5的部分(c)的控制的情况由▲和实线表示。另外，未执行实施例1的控制的图6的情况由x和实线表示。

理解到，与未执行实施例1的控制的情况(图6的波形)的结果相比较，执行实施例1的控制的情况(图5的部分(a)到(c)的波形)的结果在谐波电流上减小。这是因为：通过第一通电时段，增强的谐波电流的阶数移位到40(阶)或更大的高阶侧。另外，从图5的部分(a)到(c)的结果，理解到，谐波电流减小效果根据谐波电流的阶数而不同。例如，在图5的部分(a)(通电时段：0.107ms)中的35阶附近，谐波电流减小效果为40％或更小。另外，分别在图5的部分(b)(通电时段：0.115)中的30阶附近、以及在图5的部分(c)(通电时段：0.123)中的25阶附近，谐波电流减小效果为20％或更小。这表示增强的谐波电流的阶数由于第一通电时段的长度或电力供给中断时段的长度的不同而改变，因此，谐波电流减小效果不同。由于这个原因，根据意图减小的谐波电流的阶数，需要改变第一通电时段或电力供给中断时段的长度。在图5的部分(a)到(c)中，使第一通电时段和电力供给中断时段彼此相等。这里，这些时段在图5的部分(a)中设置为0.107ms，在图5的部分(b)中设置为0.115ms，并且在图5的部分(c)中设置为0.123ms。然而，根据意图减小的谐波电流的阶数，也可以改变第一通电时段的长度和电力供给中断时段的长度。

在实施例1中，将第一电力限制为50％并且进行了描述。然而，不要求将第一电力限制为50％，而是即使当第一电力的值为另一值时，实施例1也可应用于此。在第一电力改变的情况下，第一通电时段、在AC电源301的频率的一个周期时间的1/40倍到1/6000倍的范围内的通电的通电次数、或电力供给中断时段的长度不限于实施例1中的那些。这些次数和时段根据供给占空比而改变。另外，采用了单个第二电力供给时段，但是也可以将第二电力供给时段划分成两个或更多个第二电力供给时段。如在实施例1中所描述的，谐波电流产生的阶数移位到高阶侧，使得从3阶到39阶的谐波电流可以减小。

如上所述，根据实施例1，可以在抑制对开关元件的影响的同时减小谐波电流。

[实施例2]

(电源电路)

图8是示出与用于控制图像加热装置200的控制电路303并行连接的电源设备307(电源)的电路构成的示意图。AC电源301的AC电压输入到二极管桥901。AC电压通过二极管桥901经受全波整流，并且由此通过平滑电容器902被平滑。平滑后的电压输入到作为DC-DC电容器的开关电源903，并且开关电源903输出次级(侧)电压。作为开关电源903，绝缘变压器903t用于确保初级侧和次级侧之间的绝缘。平滑电容器904是用于输出来自开关电源903的次级电压的电容器。从AC电源301流出的电流It被分支成流过电源设备307的电流Ic和经由控制电路303流过图像加热装置200的电流Ih。

(控制方式)

图9的部分(a)和(b)是各自示出流过电源设备307的电流Ic和通过控制电路303的控制流过图像加热装置200的电流Ih的示意图。由点线指示的电流是流过电源设备307的电流Ic，并且由实线指示的电流示出流过图像加热装置200的电流Ih。图9的部分(a)示出了在未执行实施例2的控制的情况下的波形。理解到，电流Ic和电流Ih在90°的相位角附近在时间上彼此重叠。因此，在电流Ic和电流Ih在时间上彼此重叠的情况下，电流Ic和电流Ih的合成电流对谐波电流的影响增大。

另一方面，图9的部分(b)示出了在执行实施例2的情况下的波形。图9的部分(b)中的电流Ih的总电流与图9的部分(a)中的电流Ih的总电流没有不同。在实施例2中，CPU 324控制电流Ih，使得电流Ic和电流Ih在时间上彼此不重叠。此外，CPU 324如在实施例1中所描述的那样执行提供第一电力供给时段和第二电力供给时段的控制。这里，第一电力供给时段是包括在AC电压的频率的一个周期时间的1/40倍到1/6000倍的范围内的通电时段的时段。第二电力供给时段是供给“由CPU 324确定的第一电力”和“在第一电力供给时段中供给的电力”之间的差异的电力的时段。具体地，在图9的部分(b)中，第一电力供给时段是t3到t8的时段，并且具体地包括t3到t4的第一通电时段、t5到t6第二通电时段、以及t7到t8的第三通电时段。各自在第一电力供给时段中前一通电时段和后一通电时段之间的作为不执行通电的时段的t4到t5的时段和t6到t7的时段被设置为不同的时间。另外，第二电力供给时段包括t1到t2的时段和t9到t10的时段，因此在实施例2中，第二电力供给时段被划分成两个时段。由于这个原因，电力供给中断时段也包括t2到t3和t8到t9的两个时段，并且这(两个)电力供给中断时段的长度可以相同或彼此不同。由此，在图9的部分(b)中，电流Ih的第二电力供给时段被布置为与电源设备307的电流Ic在时间上(或在相位方面)不重叠。因此，可以仅需要根据电源设备307的电流Ic设置单个半波中的时段中的每一个的控制方式和次序。

通过以上，CPU 324使电流Ic和电流Ih在时间上彼此不重叠并且使流过图像加热装置200的电流Ic经受实施例2的控制。由此，与图9的部分(a)中的电流Ic和电流Ih的合成电流的谐波电流相比，图9的部分(b)中的电流Ic和电流Ih的合成电流的谐波电流减小。

(谐波电流减小效果的确认)

图9的部分(c)示出了图9的部分(a)中的谐波电流的测量结果和图9的部分(b)中的谐波电流的测量结果，其中，横坐标表示谐波电流的阶数，并且纵坐标表示每个阶数的谐波电流的大小与相关联的阶数的谐波电流的标准值的比率(电流值/标准值)。执行图9的部分(a)的控制的情况由●和实线指示，并且执行图9的部分(b)的控制的情况由▲和断线表示。

当图9的部分(a)的结果被确认时，理解到，由于电源设备307而导致的谐波电流以3阶和5阶产生。这里，在实施例2中意图减小的谐波电流的阶数被确定为3阶和5阶。另外，设置最佳的第一电力供给时段、在AC电压的频率的一个周期时间的1/40倍到1/6000倍的范围内的最佳的通电次数、以及最佳的电力供给中断时段。通过进行如上所述的设置，准备了图9的部分(b)的波形，其中第一电力与图9的部分(a)的波形中的电力相同。

在图9的部分(b)的波形中，第一电力供给时段是t3到t8的时段，并且第二电力供给时段包括t1到t2和t9到t10的时段。t1到t2的时段被设置为2.2631ms。t2到t3的时段和t3到t4的时段中的每一个被设置为0.101ms。t4到t5的时段被设置为2.6849ms。t5到t6、t6到t7、t7到t8、t8到t9的时段中的每一个被设置为0.1176ms。t9到t10的时段被设置为4.3796ms。顺便提及，第二电力供给时段被控制(布置)为使得AC电流量在0°(或180°)的小相位角附近。由于这个原因，通过使用作为上述值的毫秒数执行控制，图9的部分(b)的电流Ih的总电流量可以被控制为基本上等于图9的部分(a)的电流Ih的总电流量。另外，在实施例1中，第二电力供给时段在AC电压的频率的一个周期中的时间内为一次，但是在实施例2中，第二电力供给时段被划分成两个时段(两次)以便满足第一电力。当图9的部分(c)的结果被确认时，可以确认，与未执行实施例2的控制的图9的部分(a)的波形的结果中相比，在执行实施例2的控制的图9的部分(b)的波形的结果中，谐波电流减小。具体地，在图9的部分(b)的情况下，比率(电流值/标准值)在3阶中和在5阶中为40％或更小。

在第一电力改变的情况下，第一电力供给时段或在AC电压的频率的一个周期时间的1/40倍到1/6000倍的范围内的通电次数改变，而不限于实施例2中的那些。另外，第一电力供给时段中的通电时段和相邻的通电时段之间的时段或第二电力供给时段的划分的次数改变，而不限于实施例2中的那些。如以上在实施例2中所描述的，谐波电流产生的阶数移位到高阶侧，即使在考虑进入开关电源的输入电容器的充电电流的合成电流的情况下，也可以减小谐波电流。

如上所述，根据实施例2，可以在抑制对开关元件的影响的同时减小谐波电流。

[实施例3]

(两个三端双向可控硅开关元件彼此并行连接的电路构成)

图10示出了实施例3中的加热器201的控制电路303及其周边部分300的示例。在实施例1中，通过使用FET(305和306)向发热元件H1供给电力。在实施例3中，作为开关元件，双向晶闸管(在下文中称为三端双向可控硅开关元件)1201和1202被使用并且经受ON/OFF控制，使得执行通电和通电的切断。通过控制流过光电双向可控硅耦合器1203的发光二极管1203d的电流来执行作为第一双向晶闸管的三端双向可控硅开关元件1201的ON/OFF。三端双向可控硅开关元件1201串行连接到加热器201。电容器1206串行连接到三端双向可控硅开关元件1201。通过控制流过光电双向可控硅耦合器1204的发光二极管1204d的电流来执行作为第二双向晶闸管的三端双向可控硅开关元件1202的ON/OFF。三端双向可控硅开关元件1202并行连接到三端双向可控硅开关元件1201和电容器1206，该三端双向可控硅开关元件1201和电容器1206彼此串行连接。

首先，从AC电源301向控制电路303供给的电压经由电容器C600和电感器1205被供给到电容器1206和三端双向可控硅开关元件1202。进入电容器1206的充电电流与三端双向可控硅开关元件1201的接通同步地向发热元件H1供给电力。当光电双向可控硅耦合器1203被接通时，电流经由电阻器1210流到三端双向可控硅开关元件1201的栅极端子。经由电阻器1210的电流经由电阻器1211流过发热元件H1。通过接通光电双向可控硅耦合器1203，三端双向可控硅开关元件1201被接通。光电双向可控硅耦合器1203通过发光二极管1203d的通电而被接通。与晶体管1207的基极电流同步地，电流从3.3V的电源经由电阻器1219流到光电双向可控硅耦合器1203的发光二极管1203d的阴极端子。晶体管1207的基极电流的开关经由电阻器1208与控制信号ON2(在下文中也称为ON2信号)同步。控制信号ON2经由电阻器1209连接到GND。控制信号ON2从CPU 324输出。通过以上，三端双向可控硅开关元件1201通过控制信号ON2被接通。

三端双向可控硅开关元件1201向发热元件H1的电力的供给仅通过在电容器1206中充电的电荷量来进行。在电容器1206中充电的电荷量可以设置为比向发热元件H1供给的全电力小的值。因此，实施例1中的第一电力供给时段可以由在电容器1206中充电的电荷量构成。与电容器1206的充电时间同步地，关断控制信号ON2。充电结束，因此，可以关断三端双向可控硅开关元件1201。

与上述三端双向可控硅开关元件1201的控制类似地，供给到三端双向可控硅开关元件1202的电压通过利用从CPU 324输出的控制信号ON3(在下文中也称为ON3信号)被接通和关断而供给到发热元件H1。当光电双向可控硅耦合器1204被接通时，电流经由电阻器1216流到三端双向可控硅开关元件1202的栅极端子。经由电阻器1216的电流经由电阻器1217流过发热元件H1。通过接通光电双向可控硅耦合器1204，三端双向可控硅开关元件1202被接通。光电双向可控硅耦合器1204通过发光二极管1204d的通电而被接通。与晶体管1215的基极电流同步地，电流从3.3V的电源经由电阻器1212流到光电双向可控硅耦合器1204的发光二极管1204d的阴极端子。晶体管1215的基极电流的开关经由电阻器1213与控制信号ON3同步。控制信号ON3经由电阻器1214连接到GND。通过以上，三端双向可控硅开关元件1202通过控制信号ON3被接通。三端双向可控硅开关元件1202向发热元件H1的电力的供给在供给到发热元件H1的全电力中提供支配比率，因此可以构成实施例1中的第二电力供给时段。其它构成与图3中的那些类似，因此将从描述中省略。

[实施例3的控制]

图11示出了图10的电路中的加热器电流波形、ON2信号和ON3信号中的每一个的波形。对全通电的50％的供给电力被供给的情况被示出。在加热器电流波形中，由三端双向可控硅开关元件1201的接通构成的波形是由点线指示的部分，并且构成实施例1中的第一电力供给时段。由三端双向可控硅开关元件1202的接通构成的波形是由实线指示的部分，并且构成实施例1中的第二电力供给时段。相似的通电次数为两次。其它构成与实施例1的那些类似，并且将从描述中省略。

在实施例3中，两个三端双向可控硅开关元件1201和1202彼此并行连接，并且单个电容器1206连接到单个三端双向可控硅开关元件1201，使得构成实施例1中的第一电力供给时段。另一方面，另一个三端双向可控硅开关元件1202构成实施例1中的第二电力供给时段，使得表明可以实现实施例1中描述的控制。顺便提及，即使当执行如图4的部分(b)和(c)、图5以及图9的部分(b)中的每一个中示出的控制时，也可以仅需要在第一电力供给时段中接通并行连接到电容器1206的三端双向可控硅开关元件1201以及在第二电力供给时段中接通三端双向可控硅开关元件1202。

如上所述，根据实施例3，可以在抑制对开关元件的影响的同时减小谐波电流。

顺便提及，在上述实施例中，描述了包括单个发热元件H1的图像加热装置200，但是实施例中的每一个的控制也适用于使用两个或更多个发热元件的情况，并且实现类似的效果。

虽然已参考示例性实施例描述了本发明，但是要理解的是，本发明不限于公开的示例性实施例。以下权利要求的范围要被赋予最广泛的解释以便涵盖所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (14)

1.一种用于在记录材料上形成调色剂图像的图像形成装置，包括：

定影单元，所述定影单元被配置为对记录材料上的调色剂图像进行加热和定影，所述定影单元包括加热器；

开关元件，所述开关元件被配置为在导通状态与非导通状态之间切换，在所述导通状态中，来自AC电源的电力被供给到所述加热器，在所述非导通状态中，对所述加热器的电力的供给被切断；以及

控制器，所述控制器被配置为控制所述开关元件以便将所述定影单元的温度维持在目标温度，所述控制器以交流电的半周期为单位控制所述开关元件，使得根据所述定影单元的温度与所述目标温度之间的差异确定的电力被供给到所述加热器，

其中，在所述交流电的半周期的时段内向所述加热器供给电力的时段被划分成至少一个第一电力供给时段和比一个第一电力供给时段长的第二电力供给时段，

其中，所述至少一个第一电力供给时段之和的长度是所述交流电的一个周期的1/6000到1/40的长度，并且

其中，根据所述定影单元的温度与所述目标温度之间的差异确定所述至少一个第一电力供给时段中供给的电力和所述第二电力供给时段中供给的电力之和。

2.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述控制器控制所述开关元件，使得所述第一电力供给时段在所述交流电的半周期中出现多次，并且

其中，所有的所述第一电力供给时段具有相同的长度。

3.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述控制器控制所述开关元件，使得所述至少一个第一电力供给时段在所述交流电的半周期中仅出现一次，并且

其中，取决于根据所述定影单元的温度与所述目标温度之间的差异确定的电力，所述至少一个第一电力供给时段的长度彼此不同。

4.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述开关元件是串行连接到所述加热器的场效应晶体管。

5.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述开关元件是双向晶闸管。

6.根据权利要求5所述的图像形成装置，还包括：

第一双向晶闸管，所述第一双向晶闸管串行连接到所述加热器；

电容器，所述电容器串行连接到所述第一双向晶闸管；以及

第二双向晶闸管，所述第二双向晶闸管并行连接到所述第一双向晶闸管和所述电容器，所述第一双向晶闸管和所述电容器彼此串行连接，

其中，所述控制器当在所述至少一个第一电力供给时段中向所述加热器供给电力时通过使用所述第一双向晶闸管来执行控制，并且当在所述第二电力供给时段中向所述加热器供给电力时通过使用所述第二双向晶闸管来执行控制。

7.根据权利要求1所述的图像形成装置，还包括电源，所述电源连接到所述AC电源，

其中，所述控制控制所述开关元件，使得所述第二电力供给时段与电流流过所述电源的时段不重叠。

8.一种用于在记录材料上形成调色剂图像的图像形成装置，包括：

定影单元，所述定影单元被配置为对记录材料上的调色剂图像进行加热和定影，所述定影单元包括加热器；

开关元件，所述开关元件被配置为在导通状态与非导通状态之间切换，在所述导通状态中，来自AC电源的电力被供给到所述加热器，在所述非导通状态中，对所述加热器的电力的供给被切断；以及

控制器，所述控制器被配置为控制所述开关元件以便将所述定影单元的温度维持在目标温度，所述控制器以交流电的半周期为单位控制所述开关元件，使得根据所述定影单元的温度与所述目标温度之间的差异确定的电力被供给到所述加热器，

其中，在所述交流电的半周期的时段内向所述加热器供给电力的时段被划分成至少一个第一电力供给时段和第二电力供给时段，所述第二电力供给时段是与通过从根据所述定影单元的温度与所述目标温度之间的差异确定的电力中减去在所述至少一个第一电力供给时段中供给的电力而获得的电力对应的时段，

其中，所述至少一个第一电力供给时段之和的长度是所述交流电的一个周期的1/6000到1/40的长度，并且

其中，根据所述定影单元的温度与所述目标温度之间的差异确定所述至少一个第一电力供给时段中供给的电力和所述第二电力供给时段中供给的电力之和。

9.根据权利要求8所述的图像形成装置，其中，所述控制器控制所述开关元件，使得所述第一电力供给时段在所述交流电的半周期中出现多次，并且

其中，所有的所述第一电力供给时段具有相同的长度。

10.根据权利要求8所述的图像形成装置，其中，所述控制器控制所述开关元件，使得所述至少一个第一电力供给时段在所述交流电的半周期中仅出现一次，并且

其中，取决于根据所述定影单元的温度与所述目标温度之间的差异确定的电力，所述至少一个第一电力供给时段的长度彼此不同。

11.根据权利要求8所述的图像形成装置，其中，所述开关元件是串行连接到所述加热器的场效应晶体管。

12.根据权利要求8所述的图像形成装置，其中，所述开关元件是双向晶闸管。

13.根据权利要求12所述的图像形成装置，还包括：

第一双向晶闸管，所述第一双向晶闸管串行连接到所述加热器；

电容器，所述电容器串行连接到所述第一双向晶闸管；以及

第二双向晶闸管，所述第二双向晶闸管并行连接到所述第一双向晶闸管和所述电容器，所述第一双向晶闸管和所述电容器彼此串行连接，

其中，所述控制器当在所述至少一个第一电力供给时段中向所述加热器供给电力时通过使用所述第一双向晶闸管来执行控制，并且当在所述第二电力供给时段中向所述加热器供给电力时通过使用所述第二双向晶闸管来执行控制。

14.根据权利要求8所述的图像形成装置，还包括电源，所述电源连接到所述AC电源，

其中，所述控制控制所述开关元件，使得所述第二电力供给时段与电流流过所述电源的时段不重叠。

Images