CN1362648A - 图像定影设备 - Google Patents

Abstract

一种图像定影装置,该装置包括:一个第一旋转元件,被第一加热器加热;一个第一温度检测元件,用于检测第一旋转元件的温度;第一控制装置,用于控制供给第一加热器的电能源,以便使第一温度检测元件的检测温度维持在第一目标温度;一个第二旋转元件,被第二加热器加热,第二旋转元件与第一旋转元件构成定影辊隙;一个第二温度检测元件,用于检测第二旋转元件的温度;一个第二控制装置,用于控制供给第二加热器的电能源,以便使第二温度检测元件的检测温度维持在第二目标温度;以及相位控制装置,用于控制电能源相位,从而避免供给第一加热器的电能源的相位与供给第二加热器的电能源的相位的重叠。

Description

图像定影设备

发明领域及相关技术：

本发明涉及一种用于定影未定影图像的图像定影设备，该设备完全可用于类似复印机或打印机这样的图像形成装置。

例如，在传统的转印型电照相复印机中，调色剂图像从感光鼓转印到转印材料上，并且由应用热敏电阻等形式温度传感器的定影加热辊对所转印的图像进行热压处理。

通常，加热辊的加热装置是一个卤素加热器(halogen heater)。

最近，为了稳定地使高速彩色图像形成装置中转印材料上的调色剂定影，设想两个定影辊分别包含各自的可控制温度的加热器。但是，这样的话，就变得有必要大幅度增加供给用作加热辊之加热装置的卤素加热器的电力，以便能适应图像形成装置形成图像时的高速度化。该卤素加热器包含一个特性，即，在开始向加热装置供应电力时会流通一个强大的合闸电流，这可能会引起工业用电压源暂时性的电压降。

所以，已经采取了抗合闸电流的措施，即，通过相位控制等方法，在十几个周期的时间内减小用于控制加热装置的TRIAC、闸流管、SSR等的电激励角(electric energiazation angle)，在这段时间内合闸电流影响工业用电压源的频率。

但是，要为多个加热辊设置多个加热装置，并且连续进行相位控制，在TRIAC、闸流管、SSR等的开关动作中会产生无线电噪声。

发明概要：

因此，本发明的一个主要目的是提供一种图像定影设备，其中减小了流入加热器的合闸电流。本发明的另一个目的是提供一种图像定影装置，其中对无线电噪声的产生进行了控制。根据本发明的一个方面，提供一种图像定影装置，该装置包括：一个第一旋转元件，被第一加热器加热；一个第一温度检测元件，用于检测所述第一旋转元件的温度；第一控制装置，用于控制供给所述第一加热器的电能源，以便使所述第一温度检测元件的检测温度维持在第一目标温度；一个第二旋转元件，被第二加热器加热，所述第二旋转元件与所述第一旋转元件构成定影辊隙；一个第二温度检测元件，用于检测所述第二旋转元件的温度；一个第二控制装置，用于控制供给所述第二加热器的电能源，以便使所述第二温度检测元件的检测温度维持在第二目标温度；以及相位控制装置，用于控制电能源的相位，从而避免供给所述第一加热器的电能源相位与供给所述第二加热器的电能源相位的重叠。

通过研究下述结合附图对本发明优选实施方案进行的描述，本发明的这些和其它目的、特点和优点将变得更加清楚。

附图简介：

图1是本发明一实施方案的图像形成装置的示意性纵向剖面图。

图2是图1所示复印机的受控系统的一个实施例的框图。

图3是图1所示打印机控制系统和复印机的定影单元的实施例的框图。

图4是表示图3所示定影单元的供油系统的一个实施例的框图。

图5是表示图1所示系统控制器中设置的过零检测电路的一个实施例的框图。

图6是表示图3所示定影单元的加热器控制器的一个实施例的框图。

图7是向加热器供应电力的SSR驱动信号的图表。

图8表示加热器驱动信号与加热辊温度之间的关系。

图9是表示启动加热器的控制过程的流程图。

优选实施方案的描述：

下面将结合附图对本发明的优选实施方案进行描述。

图1用示意图复原一数字图像形成装置，该装置是根据本发明一实施方案的举例性的图像形成装置。首先对其结构和操作进行描述。

该附图中所示的图像形成装置包括一个位于装置主组件上部位置的读取部件1以及一个位于其下部的打印机部分2。

读取部分1的主要构成元件包括：一个原稿托架11，用于放置原稿；一个原稿按压板12，用于覆盖并按压原稿的上面；一个光源13，用于照亮原稿的图像表面；一个透镜15和多个反射镜14，用于适当地引导来自图像表面的反射光；一个图像处理/光电转换器16，用于对由CCD对反射光进行光电转换后所提供的电信号进行图像处理。该图像处理器16包括未图示的CCD、A/D转换、S/H、浓淡度校正、掩蔽校正、可变放大、LOG转换等图像形成功能。

下面将对具有上述结构的读取部分1的操作进行描述。原稿面朝下放置在原稿载置台11上，并由原稿按压板12按压该原稿。光源13在由箭头K1所示的方向上移动，同时对原稿的图像表面进行扫描。

由图像表面反射的光图像经过多个反射镜14和透镜15后在CCD上成像。并对该光图像进行光电转换。图像信号立即以电信号的形式供给图像处理器16，在该图像处理器中进行各种图像处理操作，并且被处理过的几个被提供给打印机部分2。

如图1所示，打印机部分2的主要构成元件包括：一个图像控制器17，用于把读取部件1输出的电信号转换成用于激励激光器的信号；一个激光器元件18；一个多边扫描器19，用于使用激光束对感光鼓的表面进行扫描；一个图像形成单元，包括一个下文会描述到的感光鼓和一个设置在最下游位置的定影设备(定影单元)39。

该图像形成单元包括：感光鼓30，被支撑着在箭头所示的方向上旋转；一个充电器31，用于均匀地对感光鼓30的表面充电；一个显影设备20，用于使感光鼓30上的静电潜像显影；一个转印充电器35，用于把调色剂图像从感光鼓30转印到转印材料P上；一个清洁器34，用于从感光鼓30上清除未转印的调色剂；一个清洁器到板34a；一个辅助充电器33，用于使感光鼓30放电；以及预曝光灯32，用于清除残存的电荷。这些元件按照这种次序围绕感光鼓30的表面以其圆周运动方向被设置。

显影设备20包括一个显影辊20a，该显影辊以和感光鼓30相反的圆周运动方向旋转，从而使感光鼓30上的调色剂图像显影。

此刻其上转印有调色剂图像的转印材料P被带38运送到定影设备39，在定影设备39中，定影辊39a、39被旋转以运送转印材料P并通过热和压力使转印材料上的调色剂图像定影。最后，经过图像定影操作后的转印材料P被运送带42排出到设置在操作机构主组件外部的排纸盘41上。

一个运送转印材料P的送纸单元包括一个运送转印材料P的运送路径，并包括一个设置在转印材料P的运送方向最上游的送纸设备，该送纸设备包括一个送纸盒36、一个送纸辊36a、一个送纸辊36b等。

另外，提供一个多页送纸设备43。各种不常用的具有不同材料、大小和特性的转印材料P可以从多送纸设备送至图像形成单元，从多页送纸设备到图像形成单元的送纸路径比较直。

图2表示该装置的控制系统的框图。该装置完全由系统控制器71控制。系统控制器71控制：各种负载的启动；各种传感器的信息收集和分析；图像处理品16；激光激励器17；以及由操作部件102(即用户界面)进行的数据交换。系统控制器71包括一个CPU71a，用于执行上述操作，该CPU71a根据在系统控制器71的ROM71b中存储的程序以预定的图像信息顺序进行时序操作。它还包括一个RAM71c，用于存储可重新输入的被暂时或永久地存储起来的数据。RAM71c存储下文将要描述到的高压控制器105的高压设定点、各种下文将要描述到的数据、从操作部件102输出的图像形成指令信息等。

下面将对图像处理器16、激光控制器17和操作部件102之间的数据交换进行描述，它们之间的交换是系统控制器71的首要功能。图像处理器16执行如下操作，例如：对未图示的CCD所输出的图像信号进行A/D转换、S/H、浓淡度校正、掩蔽校正、可变放大、LOG转换等如下所述的功能，等等。

在根据图像处理的各种操作部件的技术条件生成设定点数据之外，它还接收各种例如原稿图像密度信号这样的信号并通过控制下文将要描述到的高压控制器105和激光控制器17来设定各种用于正确成像的数值。

图像控制器17根据要形成的图像大小和已经过图像处理的数字视频数据而正确设置激光，即，对于激光发射的PWM工序来说是必要的设置。

从操作部件102得到由用户设置的复印放大率和密度设置水平的信息，另外，操作部件102为用户生成图像形成装置的状态信息，即，图像形成数目、发生卡纸、发生卡纸的位置等信息。

下面将对包括装置中各种负载的启动以及传感器的信息收集和分析的第二功能进行描述。在该装置中，提供一种例如电机、离合器/螺线管等这样的DC动力负载，以及例如光电断路器、微型开关等这样的传感器。通过适当地启动电机和DC动力负载，转印材料被运送且各单元被启动，并由各传感器来控制它们的操作。系统控制器71依据各传感器109输出的信号由电机控制器107控制各电机，同时由DC动力负载控制器108通过启动离合器/螺线管来进行图像形成操作。

通过为高压控制器105提供各种高压控制信号，主充电器31、辅助充电器33、转印充电器35和显影辊20a这些构成高压单元106的充电器被加以合适的高压。

另外，在定影设备39的定影辊39a、39b中，提供用于为这些辊加热的加热器39c、39d，和用于为涂覆在定影辊上的油加热的油加热器40b。这些加热器由加热器控制器45进行ON/OFF控制。

这里提供用于测量定影辊39a、39b之温度的热敏电阻39e、39f以及用于测量油加热器40b之温度的热敏电阻40c。根据定影辊39a、39b和油加热器40b的温度变化的热敏电阻的电阻值变化被转换成电压，这些作为数字数值被输入系统控制器71。依据该温度数据操作加热器控制器45。

系统控制器71具有：一个过零检测器71e，用于检测工业电压源3的电压过零；以及一个触发信号，用于控制供给用来加热一个辊的电激励加热器39c、39d的电力。

图3是前述图像形成装置的一个框图。该框图表示一个用于在转印材料P上成像并进行最佳图像定影的系统。系统控制器71进行各种控制，而其中的CPU控制整个系统。

在该图中，72所代表的是一个构成读取部件1的一部分的图像输入部件；16是一个图像处理器；17是一个激光激励器，用于依据图像数据调制并激励半导体激光器；而18是一个由激光激励器17激励的半导体激光器(激光元件)。

30所代表的是一个感光鼓，在该感光鼓上具有由半导体激光器18的输出光形成的静电潜像；20是一个显影设备，用于使感光鼓30上形成的静电潜像显影；35是一个转印充电器，用于把调色剂图像从感光鼓30转印到转印材料P上。由39所代表的是一个定影设备，用于通过加热和加压使转印材料P上的调色剂图像定影。

下面将参照图3的框图对图像形成装置中定影设备周围的结构进行描述。在定影辊39a、39b中，提供卤素加热器39c、39d以加热这些辊。如上所述，加热器由系统控制器71通过加热器控制器45对各加热器进行ON/OFF控制。

依据由与各辊接触的热敏电阻39e、39f所检测到的各温度对加热器进行ON/OFF控制，从而维持预定温度。

定影设备39具有一个供应硅油的供油单元，使用硅油的目的是为了改善上定影辊39a与转印材料P之间的分离性能。

该供油单元包括：一个油箱40e，用于容纳油；一个油加热器40b，用于调整油的温度以维持连续的油粘性；一个加热器安装金属板40a，用于把油加热器的热传给硅油；一个油热敏电阻40c，用于测量所述油加热器的温度；一个供油辊40d，用于把适当量的油涂覆到上定影辊上。

类似于定影辊的温度控制，系统控制器71通过加热器控制器45对油加热器40b进行ON/OFF控制。

依据用于温度控制的热敏电阻40c测量出的温度对加热器进行ON/OFF控制，并且该加热器被安装到油加热器40b上以便维持预定温度。

加热器控制器与主电压源44相连以便为每个加热器供应主端电力，并由加热器控制器45中的SSR对电能源进行ON/OFF控制。由各热敏电阻发出的信号直接通过加热器控制器45被输入系统控制器71，同时，加热器控制器45对热敏电阻进行异常检测。由于热敏电阻中的断接造成的异常输出、异常温度检测等被检测到，而代表异常的信号被提供给系统控制器71。

下面将参照图4对定影设备39中的供油单元40进行详细描述。如上所述，供油单元40包括：油加热器安装金属板40a、油加热器40b、供油辊40d、油盘40e和两个控制油温度的热敏电阻40c-1、40c-2。

油箱40e中装有硅油，其容量位置到由虚线代表的水平线，供油辊40d在箭头所示的方向上旋转，从而为上定影辊39a提供适量的油。

油加热器安装金属板40a的下部浸在油中，而油加热器40b被安装在高于油水平线的位置。这样，不需使用具有抗油性的昂贵的加热器而使用较廉价的结构就可以对油进行加热，并且由加热器安装金属板40a直接对油进行加热。

油温检测装置包括：一个油温检测热敏电阻40c-2，浸在油中并直接检测油的温度；一个热敏电阻40c-1，用于检测油加热器的温度。

下面将参照图6对加热器控制器45的内部结构进行描述。加热器控制器45对各加热器和通过SSR(固态继电器)45a、45b、45c对加热器供应电力的主电源进行ON/OFF控制。

系统控制器71输出控制SSR的信号。在SSR中生成代表SSR是否对主电源的输出起作用的状态信号。如果是，则信号水平为“H”，而如果不是，则信号水平为“L”。

然后，该状态信号分别被传给SSR异常检测电路45e、45f和45g。这是与系统控制器71输出的控制信号(当水平为“H”时是ON，而当水平为“L”是OFF)相对照的。如果系统控制器71输出的控制信号与状态信号之间有不一致的话，例如，如果检测到SSR是接通状态而系统控制器生成的是OFF的信号，则检测出在SSR中的异常。

被输出的异常检测信号和检测信号被输入到与门中，从而信号中的至少一个代表着异常，则停止对SSR的电能供应。

另外，也从系统控制器71中输出强制使供给SSR的电能源停止的信号。

在SSR和电能源(即主电源)之间，提供一个继电器45d，从而在产生异常时，由元件45h的输出使晶体管45i为OFF，这样使该继电器OFF，因此，停止了电能供应。

各热敏电阻39e、39f、40c-1、40c-2由电阻R上拉，以根据温度来检测由于电压的变化而产生的电阻值的变化。转换成电压的温度数据被传给A/D103并由系统控制器71进行处理，同时，与预定电压进行对照，所得到的对照结果输入系统控制器71。当由各热敏电阻检测的温度超出了预定温度(与目标温度有很大不同)时，识别到在热敏电阻中产生的一些异常，并且该事件被传给系统控制器71。

在该图中，附图标记45j代表异常温度检测电路，并且对各热敏电阻所设定的电压是不同的。

下面将参照图5对工业电压源进行过零检测的结构进行描述。图5表示过零检测装置71e的内部结构。对该工业电压源3进行全波整流，并通过电阻112激励光耦合器111。

在光耦合器111的LED侧，全波整流电流来自工业电源。该LED的构造使得它不能或很难利用全波整流的脉动电流发光，即，处在0V(过电压)附近。

结果，在光耦合器111的晶体管端的集电板被上拉在5V，因此，生成工业电源3的电压过零点附近的“H”，否则生成“L”。过零点的时间被传给系统控制器71中的CPU 71a。

下面将参照图7对过零控制进行描述。在该图中，(a)表示工业电源3的电压波形。如上所述，工业电源3的过零信号由过零检测装置71e检测，图中的(b)表示检测结果。在该图中，(c)表示加热器的ON信号，该信号在加热器39c、39d要被通电期间是“H”。

在该实施方案中，加热辊的加热装置是一个卤素加热器，且该卤素加热器具有在启动时会流动强大的合闸电流的特性。强大的合闸电流可能会导致激励加热器的SSR的变劣以及工业电源的暂时性电压降，并具有这样的倾向性，即，对装置以及其它与该工业电源相连的装置可能会有不良的影响。在该装置中，有一种相位控制，通过对卤素加热器进行对应于工业电源的十几个周期的300ms(在该时段内有强大的合闸电流)的预加热来减小输入SSR的电激励角。

至于相位控制的方法，系统控制器71中的CPU71a依据该图中的(b)所示的过零信号而产生在同一图中的(d)所示的SSR驱动脉冲。SSR驱动脉冲是一个SSR中TRIAC的门触发信号，当在加热器的ON信号(c)变成“H”后立刻由CPU71a检测过零信号(b)时，CPU71a延迟该信号以便造成3ms的电激励时间，从而减小SSR的电激励角。该操作进行300ms，之后，结束预加热操作，而该设置变成为普通的过零电力供应。在该图中，(e)表示加热器电能电流的相位。

如上所述，在向对设备进行定影的卤素加热器39c、39d供应电能的初始阶段进行相位控制，各自独立进行以使合闸电流减至最小。

当对卤素加热器进行相位控制时，由于SSR的开关而产生的无线电噪声是一个问题。通常，噪声端电压是接近90。相位的最大值，但噪声端电压会随着加热器电能损耗的增加而升高，即使是在小电激励角的情况下也如是。

当多个加热器同时被启动并且相位控制周期彼此重叠时噪声端电压大，与使用大功率的加热器的情况相同。

通常，使用静噪滤波器等类似物来抑制噪声端电压。但是，当噪声端电压较大时，所使用的静噪滤波器必须具有很大的稳定性，甚至达到不能实现的程度。另外，很难完全清除噪声端电压。

就这一点看来，在该实施方案中采用的控制使得为上下卤素加热器供应电能的开始时间不会彼此重叠。下面将参照图8对该结构进行描述。

图8表示相应于加热辊驱动信号的上下加热辊的温度TU、TL的温度变化。TUS、TLS代表的是阈值温度，在该温度时，加热辊被激励或者被去激励。当温度高于TUS、TLS时，加热器是OFF，而当它低于该温度时，加热器是ON。通常，当上下两个加热器的温度都低于TUS、TLS时，上下加热辊同时被激励。但是，这会导致加热辊相位控制的重叠并导致前述有关噪声端电压的问题。

根据本发明，在同时启动下加热辊的情况下，下加热辊的的加热器驱动信号在500ms后开始，因而该信号延迟至相位控制时期之外。这500ms的延迟时期由每秒钟的加热辊热容量以及通过转印材料而散失的热量决定，并确定这个时期以便不会在温度控制中造成加热辊的温度波动。

该控制操作由系统控制器71来控制，下面将结合图9对加热器控制的操作步骤进行描述。图9表示加热辊的加热器控制的工作步骤，并以500ms的固定间隔进行序列操作。

当开始进行温度控制时(步骤S101)，上加热辊的ON状态SU被重置(S102)。然后，由热敏电阻30e、39f检测上下加热辊的温度(S103)。

首先，识别上加热辊的温度TU是否超出了阈值温度TUS(S104)。如果是的话，则识别上加热辊那时是否是ON(S105)。如果是的话，则使上加热辊为OFF(S106)。

如果识别装置得到的结果是上加热辊的温度TU低于阈值温度TUS，则识别上加热辊是否为ON(S110)。如果不是，则启动上加热辊(S110)，并把加热器设置在ON状态SU(S112)。然后，识别下加热辊的温度TL是否超出了阈值温度TLS(S107)。当下加热辊的温度TL超出阈值温度TLS时，则继续识别下加热辊是否为ON(S108)。如果是的话，则下加热辊被去激励(S109)。

如果下加热辊的温度TL低于阈值温度TLS，则继续识别上加热辊是否被设置为ON状态SU(S113)。如果不是，则继续识别下加热辊是否为ON(S114)。如果不是，则使下加热辊为ON(S115)。

当设置上加热辊的ON状态SU时，为了避免上下加热辊的的同时启动而停止操作(S116)。

在500ms后进行的顺序操作中启动下加热辊。(其它实施方案)

1)在第一实施方案中，为了避免同时启动加热辊，第一优先把上加热辊的状态设置为ON，该优先顺序也可以赋予下加热辊的ON状态。

2)在第一实施方案中，由CPU生成相位控制信号的数字信号，但它也可以依据过零信号通过一个模拟系统来生成。

3)在记录材料上的图像形成装置不限于第一实施方案中的转印型电照相处理，而可以使用转印型或直接型静电记录处理、磁记录处理等。

如上所述，根据本发明，提供一种热压定影设备，该设备通过由热压力辊所供应的热和压力来使记录材料上的图像定影，或者提供一种使用该设备的图像形成装置，在该装置中的电力控制可以抑制辊的加热器中流通的合闸电流，并实现了适当的温度控制。

虽然参照这里所公开的结构对本发明进行了描述，但本发明并不限于所列出的细节，而且本申请意在覆盖可以落入下述权利要求改进目的或范围内的修改或改变。

Claims (2)

1.一种图像定影装置，该装置包括：

一个第一旋转元件，被第一加热器加热；

一个第一温度检测元件，用于检测所述第一旋转元件的温度；

第一控制装置，用于控制供给所述第一加热器的电能源，以便使所述第一温度检测元件的检测温度维持在第一目标温度；

一个第二旋转元件，被第二加热器加热，所述第二旋转元件与所述第一旋转元件构成定影辊隙；

一个第二温度检测元件，用于检测所述第二旋转元件的温度；

一个第二控制装置，用于控制供给所述第二加热器的电能源，以便使所述第二温度检测元件的检测温度维持在第二目标温度；以及

相位控制装置，用于控制电能源相位，从而避免供给所述第一加热器的电能源的相位与供给所述第二加热器的电能源的相位的重叠。

2.一种如权利要求1所述的装置，其中所述相位控制装置依据工业电源的过零时间来减小电激励角。

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