CN1619437A - 图像形成装置的熔融系统及其温度控制方法 - Google Patents

图像形成装置的熔融系统及其温度控制方法 Download PDF

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Abstract

一种用于图像形成装置的熔融系统，具有熔融温度控制单元，该单元包括控制器，其通过以下方式控制熔融辊的表面温度‘T’：根据预定温度控制周期‘t0’检测表面温度‘T’；比较表面温度‘T’和预设的目标温度‘Tt’；当表面温度‘T’低于目标温度‘Tt’时，根据最大供电时间‘Max ON－time’和最小断电时间‘Min OFF－time’，开启和关闭加热器；以及当表面温度‘T’高于目标温度‘Tt’时，根据预设的最小供电时间‘Min ON－time’，开启和关闭加热器。

Description

图像形成装置的熔融系统及其温度控制方法
技术领域
本发明涉及诸如激光打印机、传真机或复印机的图像形成装置的熔融系统及其温度控制方法。更具体地讲，本发明涉及一种图像形成装置的熔融系统及其温度控制方法，其通过最小化图像形成装置的熔融单元的熔融辊的表面温度变化，提供图像在诸如纸张的记录介质上的稳定熔融。
背景技术
诸如复印机或者激光打印机的一般电子照相图像形成装置通过一系列处理，在诸如纸张的记录介质上打印图像。这些处理包括充电处理，其通过旋转靠近光敏鼓的静电充电辊，用预定的电势充电光敏鼓的表面。其它处理为曝光处理，其从激光扫描单元(LSU)向光敏鼓的表面上照射激光光束，从而形成所需的静电潜象；以及显影处理，其通过使用色粉将光敏鼓上的潜象显影为可见的色粉图像。还有一个处理为传送处理，其通过向光敏鼓施加预定的传送电压，将光敏鼓的色粉图像传送到经过光敏鼓的纸张上和以预定压力接触光敏鼓的传送辊上。另一个处理是熔融处理，其通过包括熔融辊的熔融单元加热纸张而将色粉图像熔融到纸张上。
对于熔融处理，通常使用诸如卤素灯的加热器，该加热器安装在熔融辊和/或熔融辅助辊内部。因此，熔融辊的表面由来自加热器的辐射热加热到预定的温度。参照图1，描述了传统图像形成装置的电子照相部分的熔融系统10。传统的熔融系统10通常包括筒状熔融辊11和大致安装在熔融辊11的内部中心处的卤素灯12。卤素灯12从熔融辊11的内部生成热，并因此熔融辊11由来自卤素灯12的辐射热加热。
熔融辅助辊13安装在熔融辊11的下部。如图3所示，熔融辅助辊13由弹簧设备13a弹性地支撑，以促进通过熔融辊11和熔融辅助辊13之间的纸张14朝向熔融辊11。
因此，当纸张14通过熔融辊11和熔融辅助辊13时，纸张14上形成的色粉图像14a被压力和热量加压并加热。结果，色粉图像14a通过从熔融辊11和熔融辅助辊13施加的热量和压力而被熔化到纸张14上。
熔融辊11具有：热敏电阻15，用于以电信号的形式检测熔融辊11的表面温度；恒温开关16，用于当熔融辊11的表面温度超过预定门限时，切断卤素灯12的电源；以及诸如可控硅的电源开关部件19(图1)，用于根据从控制器20接收的信号，切换至卤素灯12的AC电源18的供电。
热敏电阻15检测并将熔融辊11的表面温度发送给控制器20，控制器20通过比较检测的温度和预定的参照温度，通过电源开关部件19控制至卤素灯12的供电，从而将熔融辊11的表面温度控制为适于将图像熔融到纸张40上的特定温度。
控制器20通常使用以下温度控制处理，包括：初始加热阶段，其中熔融辊11的表面被加热到打印准备温度(诸如165℃)；以及打印准备阶段，其中图像形成装置等待打印命令，同时将熔融辊11的表面温度保持在打印准备温度。该温度控制处理还包括打印阶段，其中随着打印命令的输入，考虑到熔融操作中的热量损失，保持熔融辊11的表面温度高于所述打印准备温度。
参照图4，在温度控制的每个阶段，控制器20控制至卤素灯12的电源接通或关断，以将熔融辊11的表面温度保持在预定的温度范围内。
控制器20的接通/关断控制确定当前时间‘t’是否已经超过预定的温度控制周期‘t0’(S1)。如果如此，则控制器20读取通过热敏电阻15检测的熔融辊11的表面温度‘T’，并且在操作(S2)中比较读取的温度‘T’和预定的目标温度‘Tt’。如果表面温度‘T’低于预定的目标温度‘Tt’，则从AC电源18向卤素灯12供电，以开启卤素灯12(S3)，以及如果表面温度‘T’高于预定的目标温度‘Tt’，则切断来自AC电源18的供电以关闭卤素灯12(S4)。
恒温开关16作为防止过热单元进行操作，用于当通过热敏电阻15和控制器20的温度控制出故障时，保护相邻部件和熔融辊11不受不期望的温度变化的影响。
由于传统熔融系统10通过开/关控制来控制卤素灯12，所以熔融辊11的表面温度被控制为打印准备温度或打印温度，而不考虑特定环境和条件。这种方法在初始打印阶段(S1)将熔融辊11的表面温度迅速提高到打印准备温度。然而，在达到打印准备温度之后，熔融辊11的表面温度变化较大，并且会产生诸如过冲(overshoot)的问题。另外，至卤素灯12的供电没有优化，并且因此增加了功耗。
当熔融辊11的表面温度变化较大时，无法以稳定的方式控制打印温度。结果，纸张上的图像熔融变得不稳定。
图5示出试图克服以上问题的各个温度控制阶段中的正比积分导数(PID，proportional integral derivative)控制。该PID控制通过控制至卤素灯12的电源，将熔融辊11的表面温度保持在预定的温度范围内。
在该PID控制中，控制器20确定当前时间‘t’是否已经超过预定的温度控制周期‘t0’(S1’)。如果如此，则控制器读取通过热敏电阻15检测的熔融辊11的表面温度‘T’，并且比较读取的温度‘T’和预定的目标温度‘Tt’(S2’)。如果检测的表面温度‘T’低于目标温度‘Tt’，则控制器20根据下面的公式(1)计算灯的“开启时间”(ON-time)。在操作S3’中，控制器通过从AC电源18向卤素灯12供电(S4’与S5’)而开启卤素灯12。如果检测的表面温度‘T’高于目标温度‘Tt’，则控制器关闭卤素灯12(S6’)。
On time(ms)＝t0xα0x(Tt-T)/100             (1)
其中，α0是比例系数。
当考虑到具有很少过冲的稳定温度控制时，与开/关控制相比，PID控制是有利的。然而，根据PID控制，温度控制周期‘t0’必须较短。
同时，传统熔融系统10的熔融辊11通常形成为铝筒，该铝筒具有围绕外表面形成的较低导热性的橡胶层11a。
当纸张14通过时，橡胶层11a保持熔融辊11和熔融辅助辊13之间的均匀接触区域(所谓的“夹紧区域”(nip area))，从而给予足够的时间将热量传送至纸张14。另外，橡胶层11a保持从卤素灯12提供的热量，从而当纸张14通过时，防止熔融辊11的表面温度骤然下降。然而，由于其低导热性，熔融辊11的橡胶层11a需要较多时间用于来自卤素灯12的热传送。
为了更详细地描述以上情况，图6示出在启动卤素灯12后测量的随时间变化的熔融辊11的温度分布的一个例子。如图6所示，温度沿铝筒的整个厚度变化不大，但是朝向橡胶层11a所在的外表面，由于低导热性，温度下降。
更具体地讲，在开启卤素灯12之后大致90秒，熔融辊11的铝筒的温度停留于大约230℃。此时，橡胶层11a具有大约180℃的温度，该温度比铝筒的温度低50℃。因此，如果当熔融辊11的橡胶层11a的表面温度达到熔融温度(例如180℃)时关闭卤素灯12，则由于铝筒的温度(其已经被加热到230℃)，橡胶层11a的表面温度将升高超过熔融温度。相反，如果当熔融辊11的橡胶层的表面温度(其由于熔融辊11的铝筒的热量而进一步升高超过熔融温度)被冷却到熔融温度以下时开启卤素灯12，则橡胶层11a的表面温度持续下降，直至施加到熔融辊11的铝筒的热量被传导至橡胶层11a的表面。
如上所述，尽管具有橡胶层11a的熔融辊11由于橡胶层11a的低导热性而不经受温度突变，但是由于橡胶层11a和铝筒之间传导性的较大差异，当频繁地开关或者长时间驱动卤素灯12时，它们之间的温度差异增大。
另外，考虑到当纸张被送入熔融系统10的熔融辊11时，纸张吸收熔融辊11的表面的热量，铝筒和橡胶层11a之间的温度差异被增大。
随着铝筒和橡胶层11a之间的温度差异增加，熔融辊11的表面温度的变化增加，从而引起过冲现象。结果，不能稳定地控制熔融温度，并且图像被不稳定地熔融到纸张上。
发明内容
因此，本发明的一个方面是，解决与传统配置相关的以上缺点和/或其它问题。
本发明的另一方面是，提供一种图像形成装置的熔融系统及其温度控制方法，通过最小化熔融辊的表面温度变化而能够稳定地控制熔融辊的表面温度，并且还能够优化至加热器的供电。
本发明的另一方面是，提供一种图像形成装置的熔融系统及其温度控制方法，尤其当在打印操作期间等待下一次打印或者等待下一次数据传送相对较长时间时，能够防止低温熔融问题。
本发明的另一方面是，提供一种图像形成装置的熔融系统及其温度控制方法，其能够优化至加热器的供电，同时通过根据相对较长的温度控制周期控制熔融辊的表面温度，减少熔融辊的表面上的温度不规则性。
本发明的其它方面和/或优点的一部分将在以下描述中列出，一部分将从以下描述中变得显而易见，或者可以通过本发明的实践得知。
本发明的以上和/或其它方面通过提供一种用于图像形成装置的熔融系统而实现，包括：包括熔融辊和安装在熔融辊内用于加热熔融辊的加热器的熔融单元；以及熔融温度控制单元。该熔融温度控制单元包括：传感器单元，用于感测熔融辊的表面温度‘T’；供电单元，用于向加热器供电；以及包括用于计时的定时器的控制器；以及存储器，在其中存储：熔融辊表面的预设目标温度‘Tt’、用于确定加热器的开关时间的预设温度控制周期‘t0’、供电单元向加热器供电的预设最大供电时间‘Max ON-time’和最小供电时间‘MinON-time’、以及供电单元可以切断至加热器的供电的最小断电时间‘MinOFF-time’，以根据目标温度‘Tt’、温度控制周期‘t0’、‘Max ON-time’、‘MinON-time’或‘Min OFF-time’，通过控制至加热器的供电来控制熔融辊的表面温度‘T’。
在熔融辊的表面温度‘T’达到目标温度‘Tt’之前，控制器在每个温度控制周期‘t0’内根据‘Max ON-time’和‘Min OFF-time’，控制加热器开启和关闭，并且在熔融辊的表面温度‘T’达到目标温度‘Tt’之后，控制器在每个温度控制周期‘t0’内根据‘Min ON-time’，控制加热器开启和关闭。
‘Min ON-time’可以被设置为相应于每个温度控制周期‘t0’内供电单元必须供电的加热器供电时间或者更短，或者被设置为相应于较长的周期(例如，‘Min ON-time’和‘Min OFF-time’之和)，以将熔融辊加热至目标温度‘Tt’，然后在各种条件下保持目标温度‘Tt’。根据特定时间周期，在‘MinON-time’期间向加热器供电，因此可以稳定地保持铝筒和橡胶层之间的温度。
可替换地，‘Min ON-time’可以被设置为补偿送纸周期期间的温度下降所需的供电单元的加热器供电时间或者更短，其中送纸周期被设置为长于温度控制周期‘t0’。
温度控制周期‘t0’被设置为相应于‘Min OFF-time’或‘Min ON-time’中较小的一个，或者比‘Min OFF-time’和‘Min ON-time’两者都小的值。具体地，温度控制周期‘t0’可被设置为：‘Min OFF-time’和‘Min ON-time’的公约数；送纸周期和‘Min OFF-time’或‘Min ON-time’中较小的一个、或者比‘MinOFF-time’和‘Min ON-time’两者都小的值的约数；或者‘Min OFF-time’、‘MinON-time’和送纸周期的公约数。如果温度控制周期‘t0’太小，则可以适当地调整‘Min OFF-time’和‘Min ON-time’以将温度控制周期‘t0’变为适当的值。
在表面温度‘T’达到目标温度‘Tt’之后并且当表面温度‘T’超过预设温度极限‘T_lim’时，控制器控制加热器关闭，而不考虑‘Min ON-time’。
‘Min OFF-time’确保在加热器加电之后有一定的时间，在这期间，来自加热器的热量达到熔融辊的表面，并且影响其表面温度‘T’。‘Min OFF-time’被设置为从向加热器供电至表面温度‘T’开始升高时或者该时间内的持续时间。
如果送纸周期短于从向加热器供电到表面温度‘T’开始升高的大致时间的持续时间，则将‘Min OFF-time’设置为相应于送纸周期或者更短。
‘Max ON-time’的功能在于使得：在加电之后，当经过一定时间周期后，即使熔融辊的表面温度‘T’低于目标温度‘Tt’，也切断至加热器的供电。当在‘Min OFF-time’之后熔融辊的表面温度‘T’低于目标温度‘Tt’时，恢复供电。通过这样做，可以最小化铝筒和熔融辊的表面温度‘T’之间的温度差异，因此可以避免当达到熔融辊的表面温度‘T’时出现过冲现象的可能性。根据向加热器供电一次所希望的升温来确定‘Max ON-time’。例如，如果所希望的升温为15℃，并且升温到15℃需要10秒，则‘Max ON-time’将为10秒。
可替换地，熔融系统的存储器还可在其中存储至少一个‘Max OFF-time’，在其间至加热器的供电可被切断一次。‘Max OFF-time’防止当在一定时间周期不向加热器供电时铝筒的温度下降至大大低于表面温度‘T’。如果使用了‘Max OFF-time’，则在表面温度‘T’达到目标温度‘Tt’之后，控制器在每个温度控制周期‘t0’内根据‘Min ON-time’和‘Max OFF-time’，开启或关闭加热器。当表面温度‘T’达到目标温度‘Tt’并且超过预设的温度极限‘T_lim’时，控制器控制加热器关闭，而不考虑‘Min ON-time’和‘Max OFF-time’。
控制器还可以根据多个控制处理来控制表面温度‘T’，其中每个控制处理使用下面至少五个值：温度控制周期‘t0’、目标温度‘Tt’、‘Max ON-time’、‘Min ON-time’、‘Min OFF-time’和‘Max OFF-time’。
本发明的上述和/或其它方面也可以通过提供一种用于包括熔融辊和加热熔融辊的加热器的图像形成装置的熔融系统的温度控制方法而实现，该方法包括下列操作：根据温度控制周期‘t0’检测熔融辊的表面温度‘T’；比较表面温度‘T’和预设的目标温度‘Tt’；以及根据最大供电时间‘Max ON-time’、最小断电时间‘Min OFF-time’或者最小供电时间‘Min ON-time’，依照上述比较开启和关闭加热器。
根据本发明的一个方面，所述开启和关闭加热器的操作包括：当表面温度‘T’低于目标温度‘Tt’时，根据‘Max ON-time’和‘Min OFF-time’开启和关闭加热器；以及当表面温度‘T’高于目标温度‘Tt’时，根据‘Min ON-time’开启和关闭加热器。
根据‘Max ON-time’和‘Min OFF-time’开启和关闭加热器的操作可以包括：比较加热器供电时间和‘Max ON-time’；当加热器供电时间超过‘MaxON-time’时，关闭加热器；比较加热器断电时间和‘Min OFF-time’；以及当加热器断电时间未超过‘Min OFF-time’时，切断加热器的供电。
根据‘Min ON-time’开启和关闭加热器的操作可以包括：比较加热器供电时间和‘Min ON-time’；以及当加热器供电时间未超过‘Min ON-time’时，向加热器供电。
‘Min ON-time’可以被设置为相应于在每个温度控制周期‘t0’内应当供电的加热器供电时间或者更短，或者被设置为相应于更长的周期(例如，‘MinON-time’和‘Min OFF-time’之和)以保持目标温度‘Tt’。
‘Min ON-time’可以被设置为补偿送纸期间的温度下降所需的加热器供电时间或者更短，其中送纸周期被设置为长于温度控制周期‘t0’。
温度控制周期‘t0’可以被设置为：‘Min OFF-time’或‘Min ON-time’中较小的一个，或者比‘Min OFF-time’和‘Min ON-time’两者都小的值。具体地，温度控制周期‘t0’可以被设置为：‘Min OFF-time’和‘Min ON-time’的公约数；送纸周期和‘Min OFF-time’或‘Min ON-time’中较小的一个、或者比‘MinOFF-time’和‘Min ON-time’两者都小的值的约数；或者‘Min OFF-time’、‘MinON-time’和送纸周期的公约数。
当加热器供电时间未超过‘Min ON-time’时向加热器供电的操作可以包括：确定熔融辊的表面温度‘T’是否超过预设的温度极限‘T_lim’；以及当表面温度‘T’超过‘T_lim’时，即使未过‘Min ON-time’也切断至加热器的供电。
根据‘Min ON-time’开启和关闭加热器的操作可以包括：比较加热器供电时间和‘Min ON-time’；当加热器供电时间未超过‘Min ON-time’时，向加热器供电；当加热器供电时间超过‘Min ON-time’时，比较加热器断电时间和预定的最大断电时间‘Max OFF-time’；以及当加热器断电时间超过‘MaxOFF-time’时，向加热器供电。
当加热器断电时间超过‘Max OFF-time’时向加热器供电的操作可以包括：比较熔融辊的表面温度‘T’和预设的温度极限‘T_lim’；以及当表面温度‘T’超过‘T_lim’时，切断至加热器的供电。
熔融辊可以包括表面上的一定厚度的橡胶层，使得在供电单元向加热器供电之后经过一定时间时，表面温度‘T’增加。‘Min OFF-time’可以被设置为一个值，并且该设置的值相应于从向加热器供电到表面温度‘T’开始升高时或者该时间内的时间。另外，当送纸周期短于开启加热器和表面温度‘T’增加之间的持续时间时，‘Min OFF-time’相应于送纸周期或者更短。
本发明的以上和/或其它方面通过提供一种用于包括熔融辊和加热熔融辊的加热器的图像形成装置的熔融系统的温度控制方法而实现，该方法包括下列操作：将熔融辊的表面温度‘T’升高到预设的目标温度‘Tt’；将表面温度‘T’保持在目标温度‘Tt’，其中，将表面温度‘T’升高到目标温度‘Tt’的操作包括：根据第一温度控制周期‘t01’检测表面温度‘T’；比较检测的表面温度‘T’和等于或高于目标温度‘Tt’的第一温度‘T1’；当检测的表面温度‘T’低于第一温度‘T1’时，根据第一最大供电时间‘Max ON-time1’和第一最小断电时间‘Min OFF-time1’开启和关闭加热器；以及当检测的表面温度‘T’高于第一温度‘T1’时，根据第一最小供电时间‘Min ON-time1’开启和关闭加热器，并且将表面温度‘T’保持在目标温度‘Tt’。
根据‘Max ON-time1’和‘Min OFF-time1’开启和关闭加热器的操作包括：比较加热器供电时间和‘Max ON-time1’；当加热器供电时间超过‘MaxON-time1’时，关闭加热器；比较加热器断电时间和‘Min OFF-time1’；以及当加热器断电时间未超过‘Min OFF-time1’时，切断至加热器的供电。
根据‘Min ON-time1’开启和关闭加热器的操作可以包括：比较加热器供电时间和‘Min ON-time1’；以及当加热器供电时间未超过‘Min ON-time1’时，向加热器供电。
当加热器供电时间未超过‘Min ON-time1’时向加热器供电的操作可以进一步包括：确定熔融辊的表面温度‘T’是否超过预设的温度极限‘T_lim’；以及如果表面温度‘T’超过‘T_lim’，则切断至加热器的供电，而不考虑是否经过了‘Min ON-time1’。
将表面温度‘T’保持在目标温度‘Tt’的操作可以包括：根据第二温度控制周期‘t02’检测表面温度‘T’；比较检测的表面温度‘T’和目标温度‘Tt’；当表面温度‘T’低于目标温度‘Tt’时，根据第二最大供电时间‘Max ON-time2’和第二最小断电时间‘Min OFF-time2’，开启和关闭加热器；以及当熔融辊的表面温度‘T’高于目标温度‘Tt’时，根据第二最小供电时间‘Min ON-time2’，开启和关闭加热器。
根据‘Max ON-time2’和‘Min OFF-time2’开启和关闭加热器的操作可以包括：比较加热器供电时间和‘Max ON-time2’；当加热器供电时间超过‘MaxON-time2’时，关闭加热器；比较加热器断电时间和‘Min OFF-time2’；以及当加热器断电时间未超过‘Min OFF-time2’时，切断至加热器的供电。
根据‘Max ON-time2’开启和关闭加热器的操作可以包括：比较加热器供电时间和‘Min ON-time2’；以及当加热器供电时间未超过‘Min ON-time2’时，向加热器供电。
当加热器供电时间未超过‘Min ON-time2’时向加热器供电的操作可以包括：确定表面温度‘T’是否超过温度极限‘T_lim’；以及如果表面温度‘T’超过‘T_lim’，则切断至加热器的供电，而不考虑是否经过了‘Min ON-time2’。
‘Min ON-time2’可以相应于在每个第二温度控制周期‘T02’内应当供电的加热器供电时间或者更短，或者更长的周期(例如‘Min ON-time2’和‘MinOFF-time2’之和)，以在各种环境下保持目标温度‘Tt’。
可替换地，如果送纸周期长于第二温度控制周期‘t02’，则‘Min ON-time2’可被设置为补偿在送纸期间的温度下降所需的加热器供电时间或者更短。
‘Min ON-time1’可以和‘Min ON-time2’彼此相同。
可替换地，根据‘Min ON-time2’开启和关闭加热器的操作可以包括：比较加热器供电时间和‘Min ON-time2’；当加热器供电时间未超过‘Min ON-time2’时，持续向加热器供电；当加热器供电时间超过‘Min ON-time2’时，比较加热器断电时间和最大断电时间‘Max OFF-time’；以及当加热器断电时间超过‘Max OFF-time2’时，向加热器供电。
当加热器断电时间超过‘Max OFF-time’时向加热器供电的操作进一步包括：比较熔融辊的表面温度‘T’和温度极限‘T_lim’；以及当表面温度‘T’超过‘T_lim’时，切断至加热器的供电。
附图说明
通过参照附图的以下描述将容易理解本发明的以上和/或其它方面与优点，其中：
图1为电子照相图像形成装置的传统熔融系统的示意图；
图2为图1的熔融系统的熔融辊和加热器的剖面图；
图3为示出图1的熔融系统的熔融处理的一个例子的侧视图；
图4为示出图1的熔融系统的温度控制方法的示范性处理的流程图；
图5为示出用于图1的熔融系统的另一温度控制方法的示范性处理的流程图；
图6为示出用于图1熔融系统的其上形成橡胶层的传统熔融辊每小时的温度分布的例子的图示；
图7为根据本发明第一实施方式的图像形成装置的熔融系统的示意图；
图8为示出图7的熔融系统的温度控制方法的示范性处理的流程图；
图9为示出根据本发明第二实施方式的图像形成装置的熔融系统的温度控制方法的示范性处理的流程图；
图10为示出熔融辊的表面温度‘T’和加热器的驱动控制信号之间的关系的图示，其中，从将图9所示的根据本发明第二实施方式的温度控制方法应用到彩色打印机的实验，获得表面温度‘T’和驱动控制信号；
图11为根据本发明第三实施方式的图像形成装置的熔融系统的示意图；
图12为示出图11的熔融系统的温度控制方法的示范性处理的流程图；以及
图13为示出根据发明第四实施方式的图像形成装置的熔融系统的温度控制方法的示范性处理的流程图。
具体实施方式
现在将仔细参照本发明的实施方式，其实例在附图中显示，其中相同的标号指相同的元件。以下将描述这些实施方式以通过参照附图来解释本发明。
实施方式1
图7示出根据本发明第一实施方式的熔融系统100，其主要应用于诸如激光打印机、复印机或传真机的电子照相图像形成装置。
该熔融系统100包括熔融单元101和熔融温度控制单元102。熔融单元101具有熔融辊111，用于利用热量和压力将色粉图像熔融到纸张(未显示)上。熔融温度控制单元102根据各种变量控制加热器112的驱动。这些变量包括：预定的目标表面温度‘Tt’，诸如大致165℃的打印准备温度或者大致180℃的打印温度，以在熔融处理中加热熔融辊111的表面；预定温度控制周期‘t0’，用于确定是否开启或关闭加热器112；AC电源118向加热器112供电的最大供电时间‘Max ON-time’和最小供电时间‘Min ON-time’；以及AC电源118可以切断至加热器112的供电的最小断电时间‘Min OFF-time’和最大断电时间‘Max OFF-time’。
熔融单元101包括：熔融辊111，其包括铝筒体和缠绕铝筒体的橡胶带或橡胶层111a；熔融辅助辊113，其被安装用于从下方对熔融辊111施加预定的压力；以及诸如卤素灯的加热器112，其安装在熔融辊111的中心，并且生成熔融热以将色粉图像固定到纸张上。为了确保提供足够的熔融热并且纸张停留在熔融辊111上足够长的时间，熔融辊111可以由铝质柱状辊构成，该辊围绕有预定厚度的橡胶层111a，在该橡胶层111a的表面上形成有TEFLONTM(特弗珑)(或其它不粘)涂层或TEFLON套管。可替换地，熔融辊111的构造可以包括用TEFLON套管处理或者用TEFLON涂覆的铝筒。尽管在本实施方式中示出熔融辅助辊113没有加热器，可以理解当需要时其可以采用加热器。
熔融温度控制单元102包括：传感器单元114，具有配备用于熔融辊111并用于检测熔融辊111的表面温度‘T’的热敏电阻115，以及恒温开关116，用于当熔融辊111的表面温度‘T’超过给定门限时切断至加热器112的电源。熔融温度控制单元102还包括：用于向加热器112供电的AC电源118；诸如可控硅的电源切换单元119，用于切换至加热器112的AC电源118；以及控制器120，用于控制传感器单元114和电源切换单元119。
熔融单元101和熔融温度控制单元102，不包括控制器120，具有与参照图1、2、3描述的熔融系统10类似的结构与处理。因此将省略其进一步描述。
控制器120包括：用于计时的定时器130和存储器125，存储器125用于存储诸如目标表面温度‘Tt’、温度控制周期‘t0’、最大供电时间‘MaxON-time’、最小供电时间‘Min ON-time’和最小断电时间‘Min OFF-time’的信息。
控制器120进行如下控制：在由传感器单元114的热敏电阻115检测的熔融辊111的表面温度‘T’达到目标温度‘Tt’之前，在每个温度控制周期‘t0’内，根据‘Max ON-time’和‘Min OFF-time’开启和关闭加热器112，并且在熔融辊111的表面温度‘T’达到目标温度‘Tt’之后，在每个温度控制周期‘t0’内，根据‘Min ON-time’开启和关闭加热器112。
为了对其详细描述，如果当熔融辊111的表面温度‘T’低于目标温度‘Tt’时至加热器112的供电周期超过‘Max ON-time’，不向加热器112供电，而是将至加热器112的供电切断‘Min OFF-time’。
因此，即使当熔融辊111的表面温度‘T’低于目标温度‘Tt’时，也不是持续地驱动加热器112，而是根据‘Max ON-time’或‘Min OFF-time’有选择地开关。结果，铝筒和橡胶层111a之间的温度差异被限制不超过极限。
通过下列操作来确定‘Max ON-time’：检测熔融辊111的表面温度‘T’的每单位时间的升温速度，并且基于每单位时间的升温速度，计算相应于用AC电源118的一次供电增加熔融辊111的表面温度‘T’所需的温度值的时间周期。更具体地，基于通过测量每特定时间单位的升温而获得的升温速度来确定‘Max ON-time’。例如，如果熔融辊111的温度应该增加15℃，并且需要大约10秒的供电以将温度增加15℃，则‘Max ON-time’为10秒。然而，如果温度控制周期‘t0’为0.9秒，则‘Max ON-time’为9.9秒，其相应于温度控制周期‘t0’的倍数。
‘Min OFF-time’为当向加热器112供电时和当熔融辊111的表面温度‘T’(即橡胶层111a的表面温度)开始增加时之间的时间间隔。
当熔融辊111的表面温度‘T’高于目标温度‘Tt’并且AC电源118至加热器112的供电未超过‘Min ON-time’时，继续向加热器112供电相应于‘MinON-time’的持续时间。
设置‘Min ON-time’包括以下时间：在该时间内，在每个特定周期(例如每个温度控制周期‘t0’)内，应当向加热器112供电，使得在达到目标温度‘Tt’之后熔融辊111的表面温度‘T’可以保持该温度。
因此，将‘Min ON-time’设置为在每个温度控制周期‘t0’或者更长的周期(例如，相应于最小供电时间‘Min ON-time’和最小断电时间‘Min OFF-time’之和的每个间隔)内，将表面温度‘T’保持在目标温度‘Tt’所需的AC电源118的供电时间或者更低。
可替换地，可以将‘Min ON-time’设置为AC电源118的加热器供电时间或者更短的时间周期，以便补偿在送纸周期(其一般长于温度控制周期‘t0’)期间的温度下降。
‘Min OFF-time’补偿加热器112的热量(在供电至加热器112之后)到达熔融辊111的表面从而影响熔融辊111的表面温度‘T’的时间。因此，将‘MinOFF-time’设置为当AC电源118开始向加热器112供电的时间和表面温度‘T’开始上升的大致时间或该时间内的时间之间的时间间隔。
可以将‘Min OFF-time’或‘Min ON-time’中较小的一个，或者均小于‘MinOFF-time’和‘Min ON-time’的值设置为温度控制周期‘t0’，以避免温度控制周期‘t0’之间的失控周期。具体地，可以将温度控制周期‘t0’设置为‘MinOFF-time’和‘Min ON-time’的公约数；送纸周期和‘Min OFF-time’或‘MinON-time’中较小的一个、或者均小于‘Min OFF-time’和‘Min ON-time’的值的约数；或者‘Min OFF-time’、‘Min ON-time’和送纸周期的公约数。
当熔融辊111的表面温度‘T’达到目标温度‘Tt’时，控制器120根据‘Min ON-time’控制加热器112开启，并且在这个过程中，当熔融辊111的表面温度‘T’超过预定的温度极限‘T_lim’(例如195℃)时，控制器120可以控制加热器112关闭，而不考虑‘Min ON-time’。
在根据本发明第一示范性实施方式的熔融系统100中，当熔融辊111的表面温度‘T’低于目标温度‘Tt’时，在每个温度控制周期‘t0’内，根据‘MaxON-time’和‘Min OFF-time’有选择地开启和关闭加热器112，从而将铝筒和橡胶层111a之间的温度差异限制在小于预定水平，并且温度可以迅速地达到最佳打印温度。另外，当熔融辊111的表面温度‘T’在目标温度‘Tt’附近或者高于目标温度时，由于在每个温度控制周期‘t0’内根据‘Min ON-time’和‘T_lim’有选择地开启和关闭加热器112，所以将铝筒和橡胶层111a之间的温度差异限制在预定限制以下并且可以将温度保持在目标温度‘Tt’。
利用根据本发明第一实施方式的熔融系统100，铝筒和橡胶层111a之间的温度差异被限制在预定水平以下。结果，防止了发生过冲的可能性，并且保持了熔融辊111的表面温度‘T’。换言之，熔融辊111的表面温度‘T’被控制稳定，并且至加热器112的供电最优。
以下将参照图8详细地描述根据本发明第一实施方式构造的用于图像形成装置的熔融系统100的温度控制方法。
首先参照图8，当向熔融系统100供电时，控制器120确定通过定时器130计数的当前时间‘t’是否超过温度控制周期‘t0’，并因此确定其是否为存储在存储器125中的温度控制周期‘t0’(S10)。
如果作为S10中的确定结果其为温度控制周期‘t0’，则控制器120将当前时间‘t’清除为‘0’，并且重新开始时间计数(S20)。接着，控制器通过传感器单元114的热敏电阻115测量熔融辊111的表面温度‘T’，以确定熔融辊111的表面温度‘T’是否低于目标温度‘Tt’(例如，本实施方式中的打印温度大约180℃)(S30)。
如果作为S30中的确定结果熔融辊111的表面温度‘T’低于打印温度180℃(‘Tt’)，则控制器120确定加热器断电时间‘OFF time’是否长于存储在存储器125中的‘Min OFF-time’(S40)。‘OFF time’指AC电源118没有持续向加热器112供电的持续时间。
如果作为S40中的判定结果‘OFF time’小于‘Min OFF-time’，则控制器120切断从AC电源118至加热器112的供电(S50)，并且如果‘OFF time’长于‘Min OFF-time’，则控制器120确定由定时器130计数的加热器供电时间‘ON time’是否短于‘Max ON-time’(S60)。
如果作为S60中的判定结果‘ON time’短于‘Max ON-time’，则控制器120控制AC电源118向加热器112供电(S70)，并且如果‘ON time’长于‘MaxON-time’，则控制器120切断AC电源118至加热器112的供电(S50)。
因此，在操作S70或S50中，提供或者切断AC电源118的供电，并且在这一处理中，控制器120进行到S10，并且等待通过定时器130计数的当前时间‘t’达到温度控制周期‘t0’。
如果熔融辊111的表面温度‘T’高于目标温度‘Tt’，即大约180℃的打印温度，则控制器120确定‘ON time’是否短于‘Min ON-time’(S80)。
如果作为S80中的判定结果‘ON time’长于‘Min ON-time’，则控制器120切断AC电源118至加热器112的供电(S50)。
如果作为S80中的判定结果‘ON time’短于‘Min ON-time’，则控制器120确定熔融辊111的表面温度‘T’是否低于最大温度极限(T_lim)(S90)。
如果作为S90中的判定结果熔融辊111的表面温度‘T’低于‘T_lim’，则控制器120控制AC电源118以继续向加热器112供电(S100)。
如果作为S90中的判定结果熔融辊111的表面温度‘T’高于‘T_lim’，则控制器120切断AC电源118至加热器112的供电(S50)。
当在操作S100或S50中AC电源118提供或切断至加热器112的电源时，控制器120进行到操作S10，并且等待通过定时器130计数的当前时间‘t’达到温度控制周期‘t0’。
当在操作S10中当前时间‘t’达到温度控制周期‘t0’时，控制器重复其余操作(S20-S100)。
定时器130计算AC电源118持续向加热器112供电的‘ON time’，以及AC电源118持续切断至加热器112的供电的‘OFF time’，并且当加热器电源开关时将各个时间清除为‘0’。换言之，在持续向加热器112供电期间断电时，将‘OFF time’清除为‘0’，在断电期间向加热器112供电时，将‘ONtime’清除为‘0’。
虽然上述实施方式描述了熔融系统100及其温度控制方法的特定例子，其中参照诸如大约180℃的打印温度的单目标温度‘Tt’来控制熔融辊111的表面温度‘T’，但是这只是为说明的目的。因此，也适用于各种适当例子。例如，可以基于两个温度(诸如大约165℃的打印准备温度和大约180℃的打印温度)进行控制。在这个例子中，控制器120可以根据以下操作控制熔融辊111的表面温度‘T’：将熔融辊111的表面温度‘T’加热至接近打印温度的适当温度的打印准备温度的初始加热操作；将熔融辊111的表面温度‘T’保持在打印准备温度的打印准备操作；加热以将熔融辊111的表面温度‘T’升至打印温度或者略高的加热操作；以及将熔融辊111的表面温度‘T’保持在打印温度的打印操作。用于各个操作的信息，诸如温度控制周期‘t0’、‘MaxON-time’、‘Min ON-time’以及‘Min OFF-time’存储在存储器125中，从而控制器120可以在各个操作中利用存储的或者近似的值来控制熔融辊111的表面温度‘T’。
实施方式2
以下将描述本发明的第二实施方式，并且因为第二实施方式的熔融系统100类似于图7的第一实施方式的熔融系统100，而不同之处仅在于其中所采用的温度控制方法，因此以下描述将主要有关于温度控制方法。
以下将参照图9描述根据本发明第二实施方式的用于图像形成装置的熔融系统100的温度控制方法。
利用至熔融系统100的供电，控制器120开始从S10’至S130的操作，其中将熔融辊111的表面温度‘T’从环境温度升至目标温度‘Tt’(例如大约165℃的打印准备温度和大约180℃的打印温度)。从S140至S230的操作主要将熔融辊111的表面温度‘T’保持在目标温度‘Tt’。
首先描述从S10’至S130的操作。在操作S10’中，控制器120确定是否设置了标志‘C_Temp_OK’以指示通过传感器单元114的热敏电阻115测量的熔融辊111的表面温度‘T’高于大约180℃的打印温度，该温度在本实施方式中为目标温度‘Tt’。在未设置标志‘C_Temp_OK’的初始阶段，接着进行操作S20’。
在操作S20’中，如果作为S10’中的判定结果未设置标志‘C_Temp_OK’，则控制器120确定通过定时器130计数的当前时间‘t’是否超过存储在存储器125中的第一温度控制周期‘t01’，以确定其是否为第一温度控制周期‘t01’。
如果作为S20’中的判定结果其为第一温度控制周期‘t01’，则在操作S30’中，控制器120将当前时间‘t’清除为‘0’，并且重新开始时间计数，并且在操作S40’，通过传感器单元114的热敏电阻115检测熔融辊111的表面温度‘T’，以确定熔融辊111的表面温度‘T’是否低于打印温度180℃加一定的量，例如低于打印温度180℃加大约2℃。
如上所述，将熔融辊111的表面温度‘T’和比打印温度(180℃)高一定量的温度进行比较，而不是打印温度180℃本身。这是因为考虑到以下事实：在打印的初始阶段会发生大的温度下降，通常在打印第一页期间，此时熔融辊111还未完全加热。因此，将熔融辊111加热到高于目标温度‘Tt’(即打印温度180℃)一定量。
如果熔融辊111的表面温度‘T’低于目标温度加上一定的量，例如182℃，则在操作S50’中，控制器120确定通过定时器130计数的‘OFF time’是否长于第一最小断电时间‘Min OFF-time1’。
尽管将‘Min OFF-time1’设置为较小的值更有利于熔融辊111的表面温度‘T’迅速达到目标温度‘Tt’，但是考虑到过冲现象，将‘Min OFF-time1’设置为适当的值，使得可以将加热后的铝筒和橡胶层111a之间的温度差异保持在一定程度以下。
如果作为S50’中的判定结果‘OFF time’短于‘Min OFF-time1’，则在操作S60’，控制器120切断AC电源118至加热器112的供电，并且如果‘OFFtime’长于‘Min OFF-time1’，则在操作S70’，控制器120确定通过定时器130计数的‘ON time’是否短于第一最大供电时间‘Max ON-time1’。
将‘Max ON-time1’设置在适当范围内，使得通过长达‘Max ON-time1的持续加热，熔融系统100的温度增加和过冲可以被保持在不影响熔融系统100的正常操作的允许范围之内。
如果作为S70’中的判定结果‘ON time’短于‘Max ON-time1’，则在操作S80’中，控制器120控制AC电源118向加热器112供电，并且如果‘ON time’长于‘Max ON-time1’，则在操作S60’，控制器120切断AC电源118至加热器112的供电。
当在操作S80’或S60’中AC电源118提供或切断至加热器112的供电时，控制器120进行到操作S20’，并且等待通过定时器130计数的当前时间‘t’达到第一温度控制周期‘t01’。
如果熔融辊111的表面温度‘T’高于打印温度180℃加上一定的量，例如，如果作为S40’中的判定结果表面温度‘T’高于182℃(打印温度180℃加2℃)，则在操作S90’，控制器120确定‘ON time’是否短于第一最小供电时间‘Min ON-time1’。
适当设置‘Min ON-time1’，使得即使在打印温度加热，熔融辊111的表面温度‘T’也不升高超过预定的允许温度范围。
如果作为操作S90’中的判定结果‘ON time’长于第一最小供电时间‘MinON-time1’，则在操作S100’中，控制器120切断AC电源118至加热器112的供电。
如果作为操作S90’中的判定结果‘ON time’短于‘Min ON-time1’，则在操作S110中，控制器120确定熔融辊111的表面温度‘T’是否低于最大允许温度‘T_lim’。
如果作为S110中的判定熔融辊111的表面温度‘T’低于‘T_lim’，则在操作S120中，控制器120控制AC电源118向加热器112持续供电。
如果作为操作S110中的判定结果熔融辊111的表面温度‘T’高于‘T_lim’，则在操作S100’中，控制器120切断AC电源118至加热器112的供电。
在这之后，在操作S130中，控制器120设置标志‘C_Temp_OK’，其指示熔融辊111的表面温度‘T’超过目标温度‘Tt’。
结果，控制器120完成从S10’至S130的操作，以将熔融辊111的表面温度‘T’增加至目标温度‘Tt’，并且进行到从S140至S230的操作，以保持目标温度‘Tt’。
现在描述将熔融辊111的表面温度‘T’保持在目标温度‘Tt’(例如打印温度180℃)的操作。如果在操作S10’中或者在完成处理S130之后设置了标志‘C_Temp_OK’，则在操作S140中，控制器120确定通过定时器130计数的当前时间‘t’是否超过存储在存储器125中的第二温度控制周期‘t02’，以确定其是否为第二温度控制周期‘t02’。第二温度控制周期‘t02’可以与第一温度控制周期‘t01’相同或者不同。然而，为了解释方便，第二温度控制周期‘t02’与第一温度控制周期‘t01’相同。
如果作为操作S140中的判定结果操作S140确定为第二温度控制周期‘t02’，则在操作S150中，控制器120将当前时间‘t’清除为‘0’，并且重新开始时间计数，并且在操作S160中，通过热敏电阻115检测熔融辊111的表面温度‘T’，以确定熔融辊111的表面温度‘T’是否低于目标温度‘Tt’(例如打印温度180℃)。
如果作为操作S160中的判定结果熔融辊111的表面温度‘T’低于目标温度‘Tt’，则在操作S170中，控制器120确定通过定时器130计数的加热器断电时间‘OFF time’是否长于存储在存储器125中的第二最小断电时间‘Min OFF-time2’。‘Min OFF-time2’可以与‘Min OFF-time1’相同或者更长。
如果作为操作S170中的判定结果‘OFF time’短于‘Min OFF-time2’，则在操作S180中，控制器120切断AC电源118至加热器112的供电，并且如果‘OFF time’长于‘Min OFF-time2’，则在操作S190中，控制器120确定通过定时器130计数的‘ON time’是否短于‘Max ON-time2’。‘Max ON-time2’可以与‘Max ON-time1’相同或者更短。
如果作为操作S190中的判定结果‘ON time’短于最大供电时间‘MaxON-time2’，则在操作S200中，控制器120控制AC电源118向加热器112供电，并且如果‘ON time’长于‘Max ON-time2’，则在操作S180中，控制器120切断AC电源118至加热器112的供电。
当在操作S200或S180中AC电源118提供或切断至加热器112的供电时，控制器120进行到操作S140，并且等待通过定时器130计数的当前时间‘t’达到第二温度控制周期‘t02’。
如果作为操作S160中的判定结果熔融辊111的表面温度‘T’高于目标温度‘Tt’(例如，在本实施方式中高于打印温度180℃)，则在操作S210中，控制器120确定‘ON time’是否短于‘Min ON-time2’。‘Min ON-time2’可以和‘Min ON-time1’相同，尽管这不是必须的。
如果作为S210中的判定结果‘ON time’长于‘Min ON-time2’，则在操作S80中，控制器120切断AC电源118至加热器112的供电。
如果作为操作S210中的判定结果‘ON time’短于‘Min ON-time2’，则在操作S220中，控制器120确定熔融辊111的表面温度‘T’是否低于最大允许温度范围‘T_lim’。
如果作为操作S220中的判定结果熔融辊111的表面温度‘T’低于‘T_lim’，则在操作S230中，控制器120控制AC电源118向加热器112持续供电。
如果作为S220中的判定结果熔融辊111的表面温度‘T’高于‘T_lim’，则在操作S180中，控制器120切断AC电源118至加热器112的供电。
当在操作S230或S180中AC电源118提供或切断至加热器112的供电时，控制器120进行到操作S140，并且等待通过定时器130计数的当前时间‘t’达到第二温度控制周期‘t02’。
如果在操作S140中当前时间‘t’达到第二温度控制周期‘t02’，则控制器120重复以下操作S150至S230。
定时器130计算AC电源118持续向加热器112供电的‘ON time’，以及AC电源118持续切断至加热器112的供电的‘OFF time’，并且当加热器电源开关时将各个时间清除为‘0’。换言之，在持续向加热器112供电期间断电时，将‘OFF time’清除为‘0’，在断电期间向加热器112供电时，将‘ONtime’清除为‘0’。
图10示出熔融辊111的表面温度‘T’和加热器112的驱动控制信号之间的关系的图，该关系是通过对采用根据本发明第二实施方式的熔融系统110以及温度控制方法的彩色打印机(即SAMSUNGTM CLP-500型)进行实验获得的。
在实验中，SAMSUNGTM CLP-500型的控制规格包括180℃的目标温度‘Tt’(打印温度)、195℃的最大允许温度范围‘T_lim’、10℃的纸张通过熔融辊111期间的温度下降、以及4℃的温度上下限允许波动范围。根据本发明的实施方式，第一和第二温度控制周期‘t01’和‘t02’均为0.9秒，第一最大供电时间‘Max ON-time1’为10.8秒，第二最大供电时间‘Max ON-time2’为8.1秒，第一最小供电时间‘Min ON-time1’和第二最小供电时间‘Min ON-time2’分别为2.7秒，第一最小断电时间‘Min OFF-time1’为2.7秒，以及第二最小断电时间‘Min OFF-time2’为6.3秒，并且这些值被输入存储器125中。
如图10所示，在实验之后，熔融辊111的表面温度‘T’在188℃和178℃之间变化，纸张通过熔融辊111时的温度下降为9℃，温度上限波动范围为188℃和186℃之间的2℃，温度下限波动范围为179℃和178℃之间的1℃，所有这些都满足了彩色打印机的控制规格。
图10示出在低于打印温度的熔融辊111的表面温度‘T’被加热到打印温度的持续时间，在10.8秒和2.7秒之间重复‘Max ON-time1’和‘MinOFF-time1’，然后当表面温度‘T’达到打印温度之后，使用‘Min ON-time1’。在熔融辊111的表面温度‘T’达到打印温度之后，在打印温度保持阶段，在长于‘Min ON-time2’的持续时间供电将近三次，并且随着表面温度‘T’的稳定，根据送纸周期，例如每11秒内，仅在持续时间‘Min ON-time2’供电。如本发明第一实施方式所述，可以将第一和第二温度控制周期‘t01’和‘t02’分别设置为‘Min ON-time1’和‘Min ON-time2’或者‘Min OFF-time1’和‘MinOFF-time2’中较小的一个、等于或小于两者的值、或者两者的公约数。另外，第一和第二温度控制周期‘t01’和‘t02’可被设置为送纸周期和上述值的公约数。在该实验中，2.7秒和6.3秒的最大公约数0.9秒被用作温度控制周期。
虽然上述实施方式描述了熔融系统100及其控制方法的特定例子，其中参照单目标温度‘Tt’来控制熔融辊111的表面温度‘T’，但是这只是为说明的目的，因此，各种变体也是可能的。例如，可以基于两个温度(诸如大约165℃的打印准备温度和大约180℃的打印温度)进行控制。在这个例子中，控制器120可以根据以下操作来控制熔融辊的表面温度‘T’：将熔融辊111的表面温度‘T’加热至打印准备温度或者稍高并且在达到时保持打印准备温度的打印准备操作；以及将熔融辊111的表面温度‘T’加热至打印温度或者略高并且在达到时保持打印温度的打印操作。适用于各种操作的第一和第二温度控制周期‘t01’和‘t02’、‘Max ON-time1’、‘Max ON-time2’、‘Min ON-time1’、‘Min ON-time2’、‘Min OFF-time1’以及‘Min OFF-time2’可以适当地预设并且存储在存储器125中，从而可以通过适当地利用存储器125的存储值来控制熔融辊111的表面温度‘T’。
实施方式3
图11示意性地示出了根据本发明的第三实施方式，应用到诸如激光打印机、复印机或者传真机的电子照相图像形成装置的熔融系统100’。
根据本发明的第三实施方式的熔融系统100’在结构上与参照图7描述的第一实施方式的熔融系统100基本相同。第一与第三实施方式之间的差异在于：第三实施方式的控制器120’通过不仅使用最大供电时间‘Max ON-time’、最小供电时间‘Min ON-time’和最小断电时间‘Min OFF-time’，而且使用最大断电时间‘Max OFF-time’来控制熔融辊111的表面温度‘T’。因此，将描述该差异，而为了简要，将大部分省略其结构。
控制器120’包括：用于计时的计数器130；以及存储器125’，用于存储诸如熔融辊111的表面温度‘T’的目标温度‘Tt’、温度控制周期‘t0’、最大供电时间‘Max ON-time’、最小供电时间‘Min ON-time’以及最小断电时间‘Min OFF-time’还有最大断电时间‘Max OFF-time’的信息。
控制器120’如下控制：在每个温度控制周期‘t0’内，根据‘Max ON-time’和‘Min OFF-time’开启和关闭加热器112，直至由传感器单元114的热敏电阻115检测的表面温度‘T’达到目标温度‘Tt’，诸如大致165℃的打印准备温度或大致180℃的打印温度，并且在表面温度‘T’达到目标温度‘Tt’之后，在每个温度控制周期‘t0’内，根据‘Min ON-time’和‘Max OFF-time’开启和关闭加热器112。
如果熔融辊111的表面温度‘T’低于目标温度‘Tt’，则在每个温度控制周期‘t0’内，根据‘Max ON-time’和‘Min OFF-time’，以与第一实施方式(图7)中描述的相同方式进行加热器112的开关。因此将不再详细描述该特征。
如果熔融辊111的表面温度‘T’高于目标温度‘Tt’，并且如果AC电源118的加热器供电时间‘ON time’未超过‘Min ON-time’，则与根据第一实施方式的熔融系统100中一样，控制器120’继续向加热器112供电‘MinON-time’。
然而，如果AC电源118的‘ON time’超过‘Min ON-time’，则控制器120’确定AC电源118的‘OFF time’是否超过‘Max OFF-time’。如果‘OFF time’未超过‘Max OFF-time’，则控制器120’切断至加热器112的电源。
结果，即使当熔融辊111的表面温度‘T’高于目标温度‘Tt’时，因为至少根据‘Max OFF-time’开启加热器112，所以可以向熔融辊111供应足够的热量，并因此，由于铝筒的温度下降而产生的铝筒和橡胶层之间的温度差异被限制在预定限制以下。另外，即使当打印机长时间处于等待模式等待下一打印处理或者数据传送时，也可以防止不充分热量的熔融。
‘Max OFF-time’等于或者大于温度从目标温度‘Tt’的允许温度范围的上限下降到下限所需的时间。例如，当目标温度‘Tt’为180℃，并且目标温度‘Tt’的允许温度范围为±5℃时，‘Max OFF-time’被设置为等于或者大于温度从185℃下降到175℃所需的时间。
在熔融辊111的表面温度‘T’达到目标温度‘Tt’之后，并且当在每个温度控制周期‘t0’内根据‘Min ON-time’和‘Max OFF-time’开启和关闭加热器112时，如果表面温度‘T’超过预定的温度极限‘T_lim’，则控制器120’关闭加热器112，而不考虑‘Min ON-time’和‘Max OFF-time’。
如上所述，在根据本发明第三实施方式的熔融系统100’中，当熔融辊111的表面温度‘T’低于目标温度‘Tt’时，在每个温度控制周期‘t0’内，根据‘Max ON-time’和‘Min OFF-time’，重复地开启和关闭加热器112，并因此，可以将铝筒和橡胶层111a之间的温度差异限制在预定水平以下，并且温度可以迅速达到目标温度‘Tt’。同时，当熔融辊111的表面温度‘T’高于目标温度‘Tt’或者在其附近时，在每个温度控制周期‘t0’内，根据‘Min ON-time’、‘Max OFF-time’和‘T_lim’，开启和关闭加热器112。因此，即使当打印机长时间处于等待模式等待下一打印处理或者数据传送时，可以将铝筒和橡胶层111a之间的温度差异限制在预定水平以下，并且可以将熔融辊111的表面温度‘T’保持在目标温度‘Tt’。
现在参照图12，描述根据本发明第三实施方式的用于图像形成装置的熔融系统100’的温度控制方法。
首先，如图12所示，在熔融系统100’通电的情况下，在操作S10”，控制器120’确定通过定时器130计数的当前时间‘t’是否超过温度控制周期‘t0’，以确定其是否为存储在存储器125’中的温度控制周期‘t0’。
如果作为操作S10”中的判定结果其为温度控制周期‘t0’，则在操作S20”中，控制器120’将当前时间‘t’清除为‘0’，并且重新开始时间计数，并且在操作S30”中，检测熔融辊111的表面温度‘T’，以确定熔融辊111的表面温度‘T’是否低于目标温度‘Tt’。以下通过举例的方式将描述大致180℃的打印温度作为目标温度‘Tt’。
如果作为操作S30”中的判定结果熔融辊111的表面温度‘T’低于打印温度180℃(其在本实施方式中为目标温度‘Tt’)，则在操作S40”中，控制器120’确定通过定时器130计数的加热器112的切断时间‘OFF time’是否长于存储在存储器125’中的‘Min OFF-time’。‘OFF time’指AC电源118不向加热器112供电的持续时间。
如果作为S40”中的判定结果‘OFF time’小于‘Min OFF-time’，则控制器120’在操作S50”中切断AC电源118至加热器112的供电，并且如果‘OFFtime’长于‘Min OFF-time’，则在操作S60”中，控制器120’确定由定时器130计数的‘ON time’是否短于‘Max ON-time’。
如果作为S60”中的判定结果‘ON time’短于‘Max ON-time’，则在操作S70”中，控制器120’控制AC电源118向加热器112供电，并且如果‘ON time’长于‘Max ON-time’，则在操作S50”中，控制器120’切断AC电源118至加热器112的供电。
当在操作S70”或S50”中AC电源118提供或者切断至加热器112的供电时，控制器120’进行到S10”，并且等待通过定时器130计数的当前时间‘t’达到温度控制周期‘t0’。
同时，如果作为S30”中的判定结果熔融辊111的表面温度‘T’高于打印温度180℃，则在操作S80”中，控制器120’确定AC电源118的‘ON time’是否短于‘Min ON-time’。
如果作为S80”中的判定结果‘ON time’短于‘Min ON-time’，则在操作S90”中，控制器120’确定熔融辊111的表面温度‘T’是否低于最大温度极限‘T_lim’。
如果作为S90”中的判定结果熔融辊111的表面温度‘T’低于‘T_lim’，则在操作S100”中，控制器120’控制AC电源118继续向加热器112供电。
如果作为S90”中的判定结果熔融辊111的表面温度‘T’高于‘T_lim’，则在操作S50”，控制器120’切断AC电源118至加热器112的供电。
如果作为S80”中的判定结果‘ON time’长于‘Min ON-time’，则在操作S110”中，控制器120’确定‘OFF time’是否长于‘Max OFF-time’。如果作为S110”中的判定结果‘OFF time’短于‘Max OFF-time’，则在操作S50”中，控制器120’切断AC电源118至加热器112的供电。如果作为S110”中的判定结果‘OFF time’长于‘Max OFF-time’，则控制器120’重复S90”之后的操作。当在操作S100”或S50”AC电源118提供或者切断至加热器112的供电时，控制器120’进行到S10”，并且等待通过定时器130计数的当前时间‘t’达到温度控制周期‘t0’。在这之后，当在操作S10”中当前时间‘t’达到温度控制周期‘t0’时，控制器120’重复从S20”至S110”的下述操作。
虽然上述第三实施方式描述了熔融系统100’及其控制方法的特定例子，其中参照单目标表面温度‘Tt’(诸如大约180℃的打印温度)来控制熔融辊111的表面温度‘T’，但是这只是为说明的目的。因此，变化是可能的。例如，可以基于两个温度(诸如大约165℃的打印准备温度和大约180℃的打印温度)进行控制。在这个例子中，控制器120’可以根据以下操作来控制熔融辊111的表面温度‘T’：将熔融辊111的表面温度‘T’加热至打印准备温度或者打印温度附近的任意适当温度的初始加热操作；将熔融辊111的表面温度‘T’保持在打印准备温度的打印准备操作；加热以将熔融辊111的表面温度‘T’升至打印温度或者略高的加热操作；以及将熔融辊111的表面温度‘T’保持在打印温度的打印操作。用于各个操作的信息，诸如‘Max ON-time’、‘Min ON-time’、‘Min OFF-time’以及‘Max OFF-time’被存储在存储器125’中，从而控制器120’可以通过适当地利用存储的值而在各个操作中控制熔融辊111的表面温度‘T’。
在打印准备操作中，其中没有理由发生表面温度‘T’的突然变化，例如纸张通过熔融辊111，表面温度‘T’逐渐下降，并且因此使用‘Max OFF-time’来控制表面温度‘T’。在其它操作中，可以通过适当地改变(例如延长)温度控制周期‘t0’来控制表面温度‘T’。
第四实施方式
根据第四实施方式的熔融系统100’在结构上类似于上述的第三实施方式的熔融系统100’。第三和第四实施方式在以下描述的温度控制方法上不同。
以下将参照图13描述根据本发明第四实施方式的用于图像形成装置的熔融系统100’的温度控制方法。
如图13所示，在熔融系统100’通电的情况下，控制器120’进行从S10至S130’的操作：将熔融辊111的表面温度‘T’从环境温度升至目标温度‘Tt’，诸如大约165℃的打印准备温度和大约180℃的打印温度，从而在任意时刻准备熔融操作。控制器还进行从S140’至S240的操作：将表面温度‘T’保持在目标温度‘Tt’。
首先，以与第二实施方式(图9)中从S10’至S130的处理类似的方式执行从S10至S130’的操作。此处，作为实例，将大约180℃的打印温度描述为目标温度‘Tt’。
接着，如果在操作S10或者在完成操作S130’之后，设置了标志‘C_Temp_OK’，则与第三实施方式(图12)中从S10”至S110’的操作类似的方式，控制器120’进行从S140’至S240的操作，将表面温度‘T’保持在作为目标温度‘Tt’的打印温度180℃。差异在于：第四实施方式的S140’至S240的操作使用第二温度控制周期‘t02’、第二最大供电时间‘Max ON-time2’、第二最小供电时间‘Min ON-time2’、第二最小断电时间‘Min OFF-time2’、和第二最大断电时间‘Max OFF-time2’。
因此，与第二实施方式的温度控制方法不同，第四实施方式仅在操作S140’至S240中使用‘Max OFF-time’，以将熔融辊111的表面温度‘T’保持在本实施方式中为目标温度‘Tt’的打印温度180℃。即使在S10至S130’的温度升高操作中使用‘Max OFF-time’，其不被用于实际的温度控制。
虽然上述第四实施方式描述了熔融系统100’及其控制方法的特定例子，其中参照单目标表面温度‘Tt’(诸如第二实施方式中的大约180℃的打印温度)来控制熔融辊111的表面温度‘T’，应该理解这只是为说明的目的，因此，其它变换也适用。例如，可以基于两个温度(诸如大约165℃的打印准备温度和大约180℃的打印温度)进行控制。在这个例子中，控制器120’可以根据以下操作来控制熔融辊的表面温度‘T’：将熔融辊111的表面温度‘T’加热至打印准备温度或者其附近、并且当达到时保持打印准备温度的打印准备操作；以及将熔融辊111的表面温度‘T’加热至打印温度或者略高、并且当达到时保持打印温度的打印操作。用于各个操作的第一和第二温度控制周期‘t01’和‘t02’、‘Max ON-time1’、‘Max ON-time2’、‘Min ON-time1’、‘MinON-time2’、‘Min OFF-time1’、‘Min OFF-time2’以及‘Max OFF-time2’可以适当地预设并且存储在存储器125’中，从而在各个操作中，可以通过适当地利用存储器125’的存储值来控制熔融辊111的表面温度‘T’。
如上几个示范性实施方式所述，根据本发明的熔融系统及其温度控制方法根据‘Max ON-time’、‘Min ON-time’和‘Min OFF-time’来控制至加热器的供电，并因此控制熔融辊的表面温度‘T’。结果，最小化熔融辊的表面温度‘T’的变化，并且可以稳定地控制表面温度‘T’。另外，可以优化至加热器的供电。
另外，根据本发明实施方式的熔融系统及其温度控制方法根据‘MaxON-time’、‘Min ON-time’、‘Min OFF-time’和‘Max OFF-time’来控制至加热器的供电，并因此控制熔融辊的表面温度‘T’。结果，最小化熔融辊的表面温度‘T’的变化，可以稳定地控制表面温度‘T’，可以优化至加热器的供电，并且可以防止使用不足热量熔融，即使当打印机长时间等待下一打印操作或者数据传送。
另外，因为可以控制熔融辊的表面温度‘T’相对较长的时段，熔融辊的表面温度‘T’的不规则可被最小化，并且可以减少加热器的功耗。
虽然示出并描述了本发明的几个实施方式，但是本领域技术人员应该理解在不脱离由权利要求限定范围的、本发明的原理与精神的前提下可以进行各种修改。

Claims (33)

1.一种用于图像形成装置的熔融系统，包括：
熔融单元，包括：
熔融辊；以及
安装在熔融辊内的加热器，用于加热熔融辊；以及
熔融温度控制单元，包括：
传感器单元，用于感测所述熔融辊的表面温度‘T’；
供电单元，用于向所述加热器供电，以及
控制器，包括：用于计时的定时器；以及存储器，在其中存储有：熔融辊表面的预设目标温度‘Tt’、用于确定加热器的开关时间的预设温度控制周期‘t0’、供电单元向加热器供电的最大供电时间‘Max ON-time’和最小供电时间‘Min ON-time’、以及供电单元可以切断至加热器的供电的最小断电时间‘Min OFF-time’，
所述控制器通过根据目标温度‘Tt’、温度控制周期‘t0’、‘Max ON-time’、‘Min ON-time’或‘Min OFF-time’控制至加热器的供电，来控制熔融辊的表面温度‘T’。
2.根据权利要求1所述的熔融系统，其中，在熔融辊的表面温度‘T’达到目标温度‘Tt’之前，控制器在每个温度控制周期‘t0’内，根据‘MaxON-time’和‘Min OFF-time’控制加热器开启和关闭，并且在熔融辊的表面温度‘T’达到目标温度‘Tt’之后，在每个温度控制周期‘t0’内，根据‘Min ON-time’控制加热器开启和关闭。
3.根据权利要求2所述的熔融系统，其中，‘Min ON-time’被设置为供电单元的第一加热器供电时间或者更短，或者供电单元的第二加热器供电时间或者更短，
所述供电单元的第一加热器供电时间用于在温度控制周期‘t0’或更长期间保持目标温度‘Tt’，
所述供电单元的第二加热器供电时间用于补偿在被设置为长于温度控制周期的送纸周期期间的温度下降。
4.根据权利要求2所述的熔融系统，其中，所述温度控制周期‘t0’被设置为以下之一：
‘Min OFF-time’或‘Min ON-time’中较小的一个、或者小于‘Min OFF-time’和‘Min ON-time’两者的值，
‘Min OFF-time’和‘Min ON-time’的公约数，
送纸周期和‘Min OFF-time’或‘Min ON-time’中较小的一个、或者小于‘Min OFF-time’和‘Min ON-time’两者的值的约数，以及
‘Min OFF-time’、‘Min ON-time’和送纸周期的公约数。
5.根据权利要求2所述的熔融系统，其中，在表面温度‘T’达到目标温度‘Tt’之后，并且当表面温度‘T’超过预设的温度极限‘T_lim’时，控制器控制加热器关闭，而不考虑‘Min ON-time’。
6.根据权利要求2所述的熔融系统，其中，所述熔融辊包括表面上的一定厚度的橡胶层，使得在供电单元向加热器供电一定时间之后，表面温度‘T’增加。
7.根据权利要求6所述的熔融系统，其中，‘Min OFF-time’被设置为一个值，该设置值相应于从向加热器供电到表面温度‘T’开始升高的时间。
8.根据权利要求2所述的熔融系统，其中，所述控制器的存储器还在其中存储有供电单元切断至加热器的供电的最大断电时间‘Max OFF-time’，并且当熔融辊的表面温度‘T’达到目标温度‘Tt’时，在每个温度控制周期‘t0’内，控制器根据‘Min ON-time’和‘Max OFF-time’来控制加热器开启和关闭。
9.根据权利要求8所述的熔融系统，其中，当表面温度‘T’达到目标温度‘Tt’并且超过预设的温度极限‘T_lim’时，所述控制器控制加热器关闭，而不考虑‘Min ON-time’和‘Max OFF-time’。
10.根据权利要求2所述的熔融系统，其中，所述控制器根据多个控制处理来控制表面温度‘T’，并且每个控制处理使用以下五个值：温度控制周期‘t0’、目标温度‘Tt’、‘Max ON-time’、‘Min ON-time’、‘Min OFF-time’、和‘Max OFF-time’。
11.一种用于包括熔融辊和加热熔融辊的加热器的图像形成装置的熔融系统的温度控制方法，包括下列步骤：
根据温度控制周期‘t0’，检测熔融辊的表面温度‘T’；
比较表面温度‘T’和预设目标温度‘Tt’；以及
根据最大供电时间‘Max ON-time’、最小断电时间‘Min OFF-time’或最小供电时间‘Min ON-time’，依照上述比较开启和关闭加热器。
12.根据权利要求11所述的温度控制方法，其中，所述开启和关闭加热器的步骤包括：
当表面温度‘T’低于目标温度‘Tt’时，根据‘Max ON-time’和‘MinOFF-time’开启和关闭加热器；以及
当表面温度‘T’高于目标温度‘Tt’时，根据‘Min ON-time’开启和关闭加热器。
13.根据权利要求12所述的温度控制方法，其中，所述根据‘MaxON-time’和‘Min OFF-time’开启和关闭加热器的步骤包括：
比较加热器供电时间和‘Max ON-time’；
当加热器供电时间超过‘Max ON-time’时关闭加热器；
比较加热器断电时间和‘Min OFF-time’；以及
当加热器断电时间未超过‘Min OFF-time’时，切断加热器供电。
14.根据权利要求11所述的温度控制方法，其中，所述根据‘Min ON-time’开启和关闭加热器的步骤包括：
比较加热器供电时间和‘Min ON-time’；以及
当加热器供电时间未超过‘Min ON-time’时向加热器供电。
15.根据权利要求14所述的温度控制方法，其中，‘Min ON-time’被设置为第一加热器供电时间或者更短，或者第二加热器供电时间或者更短，
第一加热器供电时间用于在温度控制周期‘t0’期间或者更长保持目标温度‘Tt’，
第二加热器供电时间用于补偿设置为长于所述温度控制周期‘t0’的送纸周期期间的温度下降。
16.根据权利要求14所述的温度控制方法，其中，所述温度控制周期‘t0’被设置为：
‘Min OFF-time’或‘Min ON-time’中较小的一个，或者均小于‘MinOFF-time’和‘Min ON-time’的值，
‘Min OFF-time’和‘Min ON-time’的公约数，
送纸周期和‘Min OFF-time’或‘Min ON-time’中较小的一个、或者均小于‘Min OFF-time’和‘Min ON-time’的值的约数，或者
‘Min OFF-time’、‘Min ON-time’和送纸周期的公约数。
17.根据权利要求14所述的温度控制方法，其中，所述当加热器供电时间未超过‘Min ON-time’时向加热器供电的步骤包括：
确定熔融辊的表面温度‘T’是否超过预设温度极限‘T_lim’；以及
当表面温度‘T’超过‘T_lim’时，即使还未经过‘Min ON-time’，也切断至加热器的供电。
18.根据权利要求13所述的温度控制方法，其中，根据‘Min ON-time’开启和关闭加热器的步骤包括：
比较加热器供电时间和‘Min ON-time’；
当加热器供电时间未超过‘Min ON-time’时向加热器供电；
当加热器供电时间超过‘Min ON-time’时，比较加热器断电时间和预定最大断电时间‘Max OFF-time’；以及
当加热器断电时间超过‘Max OFF-time’时向加热器供电。
19.根据权利要求18所述的温度控制方法，其中，所述当加热器断电时间超过‘Max OFF-time’时向加热器供电的步骤包括：
比较熔融辊的表面温度‘T’和预设的温度极限‘T_lim’；以及
当表面温度‘T’超过‘T_lim’时切断至加热器的供电。
20.根据权利要求12所述的温度控制方法，其中，所述熔融辊包括表面上一定厚度的橡胶层，使得在供电单元向加热器供电后经过一定时间时，表面温度‘T’增加。
21.根据权利要求20所述的温度控制方法，其中，‘Min OFF-time’被设置为一个值，并且该设置值相应于从向加热器供电至表面温度‘T’开始升高时或该时间内的时间。
22.一种用于包括熔融辊和加热熔融辊的加热器的图像形成装置的熔融系统的温度控制方法，包括下列步骤：
将熔融辊的表面温度‘T’升高到预设的目标温度‘Tt’；
将表面温度‘T’保持在目标温度‘Tt’；
其中，将表面温度‘T’升高到目标温度‘Tt’的步骤包括：
根据第一温度控制周期‘t01’检测表面温度‘T’；
比较检测的表面温度‘T’和等于或高于目标温度‘Tt’的第一温度‘T1’；
当检测的表面温度‘T’低于所述第一温度‘T1’时，根据第一最大供电时间‘Max ON-time1’和第一最小断电时间‘Min OFF-time1’，开启和关闭加热器；以及
当检测的表面温度‘T’高于所述第一温度‘T1’时，根据第一最小供电时间‘Min ON-time1’开启和关闭加热器，并且将表面温度‘T’保持在所述目标温度‘Tt’。
23.根据权利要求22所述的温度控制方法，其中，根据‘Max ON-time1’和‘Min OFF-time1’开启和关闭加热器的步骤包括：
比较加热器供电时间和所述‘Max ON-time1’；
当加热器供电时间超过所述‘Max ON-time1’时关闭加热器；
比较加热器断电时间和所述‘Min OFF-time1’；以及
当加热器断电时间未超过所述‘Min OFF-time1’时，切断至加热器的供电。
24.根据权利要求23所述的温度控制方法，其中，根据‘Min ON-time1’开启和关闭加热器的步骤包括：
比较加热器供电时间和所述‘Min ON-time1’；以及
当加热器供电时间未超过所述‘Min ON-time1’时向加热器供电。
25.根据权利要求24所述的温度控制方法，其中，当加热器供电时间未超过所述‘Min ON-time1’时向加热器供电的步骤包括：
确定熔融辊的表面温度‘T’是否超过预设的温度极限‘T_lim’；以及
如果表面温度‘T’超过‘T_lim’，则切断至加热器的供电，而不考虑是否经过了‘Min ON-time1’。
26.根据权利要求22所述的温度控制方法，其中，将表面温度‘T’保持在目标温度‘Tt’的步骤包括：
根据第二温度控制周期‘t02’检测表面温度‘T’；
比较检测的表面温度‘T’和所述目标温度‘Tt’；
当表面温度‘T’低于所述目标温度‘Tt’时，根据第二最大供电时间‘MaxON-time2’和第二最小断电时间‘Min OFF-time2’，开启和关闭加热器；以及
当熔融辊的表面温度‘T’高于所述目标温度‘Tt’时，根据第二最小供电时间‘Min ON-time2’开启和关闭加热器。
27.根据权利要求26所述的温度控制方法，其中，根据‘Max ON-time2’和‘Min OFF-time2’开启和关闭加热器的步骤包括：
比较加热器供电时间和所述‘Max ON-time2’；
当加热器供电时间超过所述‘Max ON-time2’时，关闭加热器；
比较加热器断电时间和所述‘Min OFF-time2’；以及
当加热器断电时间未超过所述‘Min OFF-time2’时，切断至加热器的供电。
28.根据权利要求27所述的温度控制方法，其中，根据所述‘Min ON-time2’开启和关闭加热器的步骤包括：
比较加热器供电时间和所述‘Min ON-time2’；以及
当加热器供电时间未超过所述‘Min ON-time2’时，向加热器供电。
29.根据权利要求28所述的温度控制方法，其中，当加热器供电时间未超过所述‘Min ON-time2’时向加热器供电的步骤包括：
确定表面温度‘T’是否超过温度极限‘T_lim’；以及
如果表面温度‘T’超过‘T_lim’，则切断至加热器的供电，而不考虑是否经过了‘Min ON-time2’。
30.根据权利要求29所述的温度控制方法，其中，所述‘Min ON-time2’被设置为一个值，并且该设置值相应于从向加热器供电至熔融辊的表面温度‘T’开始升高时或该时间内的时间。
31.根据权利要求30所述的温度控制方法，其中，所述‘Min ON-time1’和‘Min ON-time2’相同。
32.根据权利要求27所述的温度控制方法，其中，根据‘Min ON-time2’开启和关闭加热器的步骤包括：
比较加热器供电时间和所述‘Min ON-time2’；
当加热器供电时间未超过所述‘Min ON-time2’时，向加热器供电；
当加热器供电时间超过所述‘Min ON-time2’时，比较加热器断电时间和最大断电时间‘Max OFF-time’；以及
当加热器断电时间超过所述‘Max OFF-time2’时，向加热器供电。
33.根据权利要求32所述的温度控制方法，其中，当加热器断电时间超过所述‘Max OFF-time’时向加热器供电的步骤进一步包括：
比较表面温度‘T’和温度极限‘T_lim’；以及
当表面温度‘T’超过‘T_lim’时，切断至加热器的供电。
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