CN1621966A - 加热装置，其控制方法以及成像设备 - Google Patents

Abstract

用于一加热装置的一种控制方法，该加热装置包括如下元件：旋转的热辊(31)；用于在热辊(31)的旋转方向加热分区部分的加热装置(33)；用作探测热辊(31)的温度的温度探测装置的热敏电阻器(35)；以及用于根据热敏电阻器(35)的温度探测数据来控制加热装置(33)的输出的控制装置(36)；其中至少一个控制装置(36)具有定时修正装置，其用于修正热敏电阻器(35)的温度探测时间和加热装置(33)的加热执行时间之间的定时。

Description

加热装置，其控制方法以及成像设备

技术领域

本发明涉及一种加热装置，其有利的实现为一种用于干型电子照相设备的热熔装置，用于湿型电子照相设备的烘干装置，用于喷墨打印机的烘干装置，用于可擦写介质的擦除装置等；并且涉及控制该加热装置的方法以及成像设备。

本申请要求2003年11月27号在日本申请的专利申请No.2003-397480的优先权，其全部内容在此引用作为参考。

背景技术

通常用做热熔装置——这是一种常用于复印机、打印机等类似的电子照相设备中的加热装置——该热熔装置是一种这样类型(内热类型)的装置，其通常构造为使得包括卤素加热器等的加热装置设置在由铝等制成的中空型芯构成的热熔辊内，该卤素加热器制成使得产生热并且该热熔辊设定到规定温度(热熔温度)。

然而，这种类型的装置，问题是从加热开始到热熔辊达到热熔温度的时间，即预热时间很长；而且从用户友好的角度也必须在备用时去预热热熔辊，在备用时的电功率消耗是大的。

为了解决上述问题，提出一种这样类型(内热类型)热熔装置(例如，日本专利申请公开Kokai No.2001-188427)，其采用具有四层结构(即芯层、弹性层、覆有薄膜不粘层(thin-film nonstick layer)的发热层)的上辊(热辊)；当放置在上辊的外部的附近的感应加热装置(感应加热线圈)引起由上辊的发热层产生直接和局部的热时，进行上辊的加热。

这种局部加热类型的热熔装置具有如下列出的两点特性：(1)由于热由发热层直接产生，包括Ni、SUS等的薄金属套筒(厚度为50μ量级)设置在上辊(热辊)的外周，并且由于在其表面的不粘层形成得特别薄(硅酮橡胶；厚度为150μ量级)，上辊(热辊)的热容量小，允许减少预热时间。

(2)因为热在上辊(热辊)的外周产生，相对记录纸的热转印性质和供热性质是良好的，使得在下辊(压力辊)就不需要设置加热装置，简化了结构。

然而，前述局部加热类型的热熔装置，只在热辊的外周方向区域附近以局部的集中的方式向热辊传递热，其中热辊直接设置在感应加热线圈下方，因为感应加热线圈与热辊相邻设置，很难设置温度传感器使得其可压在正对感应加热线圈下方区域的热辊的发热部分上。结果，问题是温度传感器的温度测量位置与感应加热线圈的加热位置偏离，这种偏离使得对温度的控制不稳定。

而且，感应加热线圈设置得与热辊的表面相距更远，使得温度传感器可压在热辊的发热部分上，不仅产生了感应加热的发热效率降低的问题，而且产生诸如由于磁场效应在温度传感器产生噪声，在温度控制中产生异常等等问题。

发明内容

本发明构思以解决上述的热熔装置中的问题，这种类型的热熔装置向热元件局部传递热，例如使用前述局部加热类型的热熔装置，其目的在于提供一种局部加热类型的热熔装置，以允许稳定控制而不破坏努力减小预热时间的效果，以及其控制方法。

为了解决上述和/或其他问题，根据本发明的一个或多个实施例的加热装置控制方法——是用于这样一种加热装置的控制方法，该加热装置设置有一个或多个旋转热元件，用于在所述热元件中的至少一个的至少一个旋转方向加热至少一个分区部分的一个或多个加热装置，以及用于探测所述加热装置中的至少一个的至少一个温度的、并且用于根据所述温度数据的至少一部分对所述加热装置的至少一个的加热进行控制的一个或多个温度控制装置，——使得由所述温度控制装置中的至少一个进行的控制包括：一个或多个第一步骤，其中探测热元件的至少一个的至少一个温度；一个或多个第二步骤，其中确定关于由所述加热装置的至少一个进行的所述热元件的至少一个的加热的加热定时修正数据，并且/或者获取预设定的所述加热定时修正数据；一个或多个第三步骤，其中由所述加热装置的至少一个进行的所述热元件的至少一个的加热，是根据温度探测数据的至少一部分以及加热定时修正数据的至少一部分而执行的。

因为本发明的这些实施例使得即使当温度探测位置偏离加热位置，可对这样的偏离进行修正并且准确的加热需要加热的热元件的区域，可抑制由于温度探测位置和加热位置之间的偏离而引起的发散的热波动的现象，并且可提高温度探测装置安装的自由度。

这种情况下，所述加热定时修正数据的至少一部分可根据关于下述内容的信息来决定：在所述加热装置的至少一个的至少一个加热位置和所述温度控制装置的至少一个的至少一个温度探测位置之间的至少一个位置关系；所述热元件的至少一个的至少一个旋转速率；所述温度控制装置的至少一个的至少一个温度控制延时。

更具体的，控制可这样：设定在所述热元件的至少一个的至少一个旋转方向的从所述温度探测装置的至少一个的至少一个探测位置到所述加热装置的至少一个的至少一个加热位置的至少一个距离为L[mm]；设定所述热元件的至少一个的至少一个周边速率为v[mm/s]；并且设定所述温度控制装置的至少一个的至少一个温度控制延时为tc[s]；所述加热装置的至少一个进行加热的定时被延迟至少一个Δt[s]；其中Δt≌L/v-tc。

这里，设定所述温度探测装置的至少一个的至少一个热时间常数为τs[s]；设定所述温度探测装置的至少一个的至少一个循环采样周期和/或所述温度控制装置的至少一个的至少一个循环控制周期为ts[s]；并且设定所述加热装置的至少一个的至少一个升温时间为th[s]；所述温度控制装置的至少一个的至少一个温度控制延时tc[s]满足公式

tc≌(31.6/v)·(1-e(-τs/0.00214v))+0.5ts+th。

因为使用这样的加热定时修正数据，使得可准确的加热需要加热的热元件的区域，可抑制由于温度探测位置和加热位置之间的偏离而引起的发散的热波动的现象，并且可提高温度探测装置安装的自由度。另外，因为修正的优化量易于通过计算得到，即使在例如决定修正条件的条件不恒定的情况下，可实时确定修正数据；例如这种情况，成像装置具有多个处理速率。

另外，所述加热装置的至少一个的至少一个加热位置限定为从所述加热装置的至少一个所产生的至少一个发热量初始为最大的至少一个位置起、在所述热元件的至少一个的至少一个旋转方向的上游的至少一个的发热子区域。只要其被加热——即使最小程度的——被加热装置，任意区域可选为用于计算前述修正数据的加热装置的加热位置。但是热波动减小效果最大的位置是前述区域；即从所述加热装置所产生的发热量初始为最大的位置上游的发热子区域。

根据本发明的一个或多个实施例的加热装置包括：一个或多个旋转热元件；用于在所述热元件的至少一个的至少一个旋转方向上加热至少一个分区部分的一个或多个加热装置；用于探测所述热元件的至少一个的至少一个温度的一个或多个温度探测装置；以及根据来自所述温度探测装置的至少一个的温度探测数据来控制由所述加热装置的至少一个输出的温度控制装置；其中所述温度控制装置的至少一个具有至少一个定时修正装置，其用于根据如下内容修正所述加热装置的至少一个的至少一个加热执行时间：所述温度探测数据的至少一部分、用于修正所述加热装置的至少一个的至少一个加热执行时间的预设定的和/或确定修正数据。

因为本发明的这些实施例使得即使当温度探测位置偏离加热位置，可对这样的偏离进行修正并且准确的加热需要加热的热元件的区域，可抑制由于温度探测位置和加热位置之间的偏离而引起的发散的热波动的现象，并且可提高温度探测装置安装的自由度。

另外，根据本发明的一个或更多实施例的加热装置包括：一个或多个旋转热元件；用于在所述热元件的至少一个的至少一个旋转方向上加热至少一个分区区域的一个或多个加热装置；用于探测所述热元件的至少一个的至少一个温度的一个或多个温度探测装置；以及根据来自所述温度探测装置的至少一个的温度探测数据来控制所述加热装置的至少一个的至少一个输出的温度控制装置；其中设定所述热元件的至少一个的至少一个周边速率为v[mm/s]；并且设定所述温度控制装置的至少一个的至少一个温度控制延时为tc[s]；所述温度探测装置的至少一个安装于从所述加热装置的至少一个的至少一个加热位置起、在所述热元件的至少一个的至少一个旋转方向的上游L[mm]；其中L≌v·tc。

这种情况下，设定所述温度探测装置的至少一个的至少一个热时间常数为τs[s]；设定所述温度探测装置的至少一个的至少一个循环采样周期和/或所述温度控制装置的至少一个的至少一个循环控制周期为ts[s]；并且设定所述加热装置的至少一个的至少一个升温时间为th[s]；所述温度控制装置的至少一个的至少一个温度控制延时tc[s]满足公式：tc≌(31.6/v)·(1-e(-τs/0.00214v))+0.5ts+th。

因为温度探测装置安装在前述位置，使得温度探测装置在热元件表面上的温度探测位置可在定时方面与加热装置在热辊表面上的加热位置重合，可抑制由于温度探测位置和加热位置之间偏离所引起的发散热波动的现象。

另外，所述加热装置的至少一个的至少一个加热位置限定为从所述加热装置的至少一个所产生的至少一个发热量初始为最大的至少一个位置起、在所述热元件的至少一个的至少一个旋转方向的上游的至少一个的发热子区域。只要其被加热装置加热——即使最小程度的，任意区域可选为用于前述计算的加热装置的加热位置。但是热波动减小效果最大的位置是前述区域；即从所述加热装置所产生的发热量初始为最大的位置的上游的发热子区域。

另外，所述温度探测装置的至少一个可设置在所述加热装置的至少一个的至少一个加热区域内。例如，使用成像装置的热熔装置，当在备用时预热热熔装置，通过设定定时修正时间和/或等类似值使得引起温度探测装置位于加热装置的加热区域内，备用中可不需要旋转热熔装置来进行预热，允许减小备用中的功率消耗。

而且，所述加热装置可为感应加热装置。当加热装置为感应加热装置，即使当其存在影响温度传感器的特性问题(例如产生噪声)，通过移动根据本发明的温度传感器的位置可克服与噪声相关的问题。

这种情况下，感应加热装置的感应加热线圈设置在所述热元件的内部，感应加热装置将不会构成对温度传感器的安装的物理障碍；如果感应加热装置设置在热元件的外部，将构成物理障碍。本发明可更有利的利用后一种情况。

另外，根据本发明的一个或多个实施例的成像装置设置有具有前述各个结构的加热装置。这类的成像装置所采用的热熔装置使得，通过使用利用感应加热等的局部加热装置，缩短预热时间并且提高节能特性。

因为根据本发明的一个或多个实施例的加热装置控制方法使得，即使当温度探测位置偏离加热位置，可对这样的偏离进行修正并且准确的加热需要加热的热元件的区域，可抑制由于温度探测位置和加热位置之间的偏离而引起的发散的热波动的现象，并且可提高温度探测装置安装的自由度。

附图说明

图1是根据本发明的一个或多个实施例的采用使用加热装置的热熔装置的成像装置的示意截面图。

图2是根据本发明的第一工作(working)实例的使用加热装置的热熔装置的示意图。

图3是根据本发明的第一工作实例的使用加热装置的热熔装置的周边方向上的加热装置的发热分布图。

图4A、B、C是显示当预热完成后连续送入20页通过热熔装置时，外感应热类型的热熔装置中的热辊温度的变化。

图5是在外感应热类型的热熔装置中的热辊的温度传感器位置和热波动(thermal ripple)之间的关系图。

图6是显示热敏电阻器的热时间常数和温度控制延时之间的关系图。

图7是显示循环采样周期和温度控制延时之间的关系图。

图8是显示热源升温时间和温度控制延时之间的关系图。

图9A、9B、9C是比较根据第一工作实例的使用加热装置的热熔装置中的热波动和通常例子的热熔装置中的热波动的图。

图10是显示根据第一工作实例的使用加热装置的热熔装置中的温度传感器位置以及计时修正位置(timing correction location)和热波动之间的关系图。

图11是显示根据本发明第二工作实例的使用加热装置的热熔装置的构造的示意图。

图12是显示根据第二工作实例的在使用加热装置的热熔装置中的外周方向的加热装置的发热分布的示意图。

图13A、13B、13C是比较根据第二工作实例的使用加热装置的热熔装置中的热波动和通常例子的热熔装置中的热波动的图。

图14是显示根据第二工作实例的使用加热装置的热熔装置中的温度传感器位置以及计时修正位置和热波动之间的关系图。

具体实施方式

下面，参考附图说明本发明的实施例。

在本实施例中，本发明的加热装置是以彩色电子照相设备中的热熔装置所用的加热装置为例进行说明。

图1是显示成像装置100的系统构造的例子的示意截面图，成像装置100利用电子照相过程，并且采用使用根据本实施例的加热装置的热熔装置。

本成像装置100，其跟据从外部转印的图像数据形成多色和/或单色图像在规定介质(记录纸)上，包括：曝光单元1；显影单元2；感光鼓3；充电单元5；清洁单元4；转印/传送带单元8；热熔单元(热熔装置)12；送纸路径S；介质供应盘10；出纸盘15，43；等等。

而且，由本成像装置100处理的图像数据相应于采用了各个颜色(黑色(K)、青色(C)、洋红(M)和黄色(Y))的彩色图像。因而，设置四组均具有曝光单元1(1a，1b，1c，1d)、显影单元2(2a，2b，2c，2d)、感光鼓3(3a，3b，3c，3d)和清洁单元(4a，4b，4c，4d)，使得相应于各个颜色分别形成四个潜像，构成四个成像站(image forming station)，参考标记所附的字母a代表黑色组件，参考标记所附的字母b代表青色组件，参考标记所附的字母c代表洋红色组件，参考标记所附的字母d代表黄色组件。

感光鼓3大约在本成像装置100的中心设置(装载)。

充电单元5是用于引起感光鼓3的表面均匀带电至规定电势的充电装置；另外，如图所示，可同样采用接触类型、辊子类型和电刷类型、电晕类型的充电单元。

曝光单元1可采用例如EL、LED等类似类型的写头(write head)，其中发光元件设置为阵列式；设置有激光发射组件和反射镜的激光扫描单元(LSU)；等。而且，通过相应于输入的图像数据将带电的感光鼓3曝光，曝光单元1可引起在感光鼓3表面上形成相应于图像数据的静电潜像。

显影剂使用墨粉(K、C、M或Y；由所用站的颜色决定)以使得感光鼓3上形成的静电潜像显影。

在显影和图像转印后，清洁单元4从感光鼓3移去/回收残留的墨粉。

转印/传送带单元8，设置在感光鼓3下方，包括转印带7、转印带驱动辊71，转印带张力辊72，转印带空转辊73，转印带支撑辊74，转印辊6(6a，6b，6c，6d)和转印带清洁单元9。

转印带驱动辊71，转印带张力辊72，转印辊6，转印带空转辊73，转印带支撑辊74等在箭头B所示方向旋转的悬挂和张紧转印带7并驱动转印带7。

转印辊6由在转印带单元内部的框架(未示出)旋转支撑，并将墨粉图像从感光鼓3转印到紧贴转印带7的介质(记录纸)，而通过其传送。

转印带7设置方式为其与各个感光鼓3相接触。而且，转印带7可通过以叠印方式顺序将形成在感光鼓3上的各个颜色的墨粉图像转印到介质(记录纸)而形成彩色墨粉图像(多色墨粉图像)。该转印带使用100μ量级厚度的薄膜无限形成。

将感光鼓3的墨粉图像转印到介质(记录纸)是通过转印辊6来执行的，转印辊6与转印带7的后面相接触。为了转印墨粉图像，向转印辊6施加高电压(反向极性(+)的高电压对墨粉的电荷极性(-))。

转印辊是导电弹性材料(例如，EPDM，聚氨基酯泡沫(urethane foam)等)覆盖直径为8-10mm的金属(例如不锈钢)轴的基材表面的辊子。这种导电弹性材料可均匀的向记录纸(介质)施加高电压。然而将转印辊6用做本实施例中的转印电极，电刷可同样被采用来替换其或附加其上。

另外，因为与感光鼓3接触可引起墨粉附着到转印带7而弄脏记录纸的背面，转印带清洁单元9设置使得可移去/回收墨粉。转印带清洁单元9例如设置有清洁叶片用做与转印带7相接触的清洁元件；转印带7在接近清洁叶片与转印带7相接触的位置由转印带支撑辊74从其后面支撑。

介质供应盘10，即用于存储形成图像的介质(记录纸)，设置在本成像装置100的成像单元下面。另外，设置在本成像装置100的上部的出纸盘15是用于接受其上已经打印完成的面朝下放置的介质的盘，并且设置在本成像装置100的侧部的出纸盘43是用于接受其上图像形成已经完成的面朝上放置的介质的盘。

另外，本成像装置100设置有s型送纸路径S，其用于将介质经由转印/传送带单元8和热熔单元12从介质供应盘10传递到出纸盘15。而且，设置在由介质供应盘10向出纸盘15和/或出纸盘43延伸的送纸路径S附近的是抬纸辊16，对齐辊(registration roller)14，热熔单元12，传送方向切换门44，传送介质传送带25等。

传送辊25是用于抬升/帮助介质传送的小辊子，沿着送纸路径S设置多个传送辊25。抬纸辊16是设置在介质供应盘10一端，一次一张将介质从介质供应盘10送到送纸路径S。

传送方向切换门44旋转设置在侧盖45，并且当从实线所画的构造移动到虚线所画的构造时，允许介质在沿着送纸路径S的中间点处转向，使得送出到出纸盘43中。当在虚线所画的构造中示，介质沿着送纸路径S′——这构成送纸路径S的一部分并且形成在传送方向切换门44、热熔单元12和侧盖45之间——送出到上出纸盘15中。

另外，对齐辊14暂时保持沿着送纸路径S传送的介质。而且，对齐辊14可相对于感光鼓3的旋转以良好定时(well-timed)的方式传送介质，使得允许感光鼓3上的墨粉图像合意的以叠印方式转印到介质上。

即，对齐辊14设置使得基于从预对齐探测开关(未示出)输出的探测信号来传送介质，使得在各个感光鼓3上的墨粉图像的前边缘(lead edge)和介质上图像区域的前边缘相匹配。

热熔单元12设置有热熔(热)辊31、压力辊32等；当介质在其间形成的压辊间隙(nip)中保持时，热辊31和压力辊32旋转。

另外，基于探测到的温度数值，热熔(热)辊31由控制器(未示出)设定为使得其处于规定热熔温度；并且可通过以热压方式压在处于两个辊子之间形成的受压区域(压辊间隙)内的介质，以使得转印到介质的多色墨粉图像熔化、热熔并且受压，将其热压到介质上。

另外，在其上的多色墨粉图像热熔后，介质被传送辊25传送，...沿着送纸路径S的倒转出纸道，使得介质以倒转状态(即多色墨粉图像面朝下)送出到出纸盘15内。

注意，这里以多色成像装置为例进行说明，可替换为单色成像站的装置。

〔第一工作实例〕

下面，详细说明使用根据本第一工作实例的加热装置的热熔装置。

图2是根据本发明的第一工作(working)实例的使用加热装置的热熔装置的示意图。

这个热熔装置是使得具有金属套筒构成发热层的热辊(热元件)31由感应加热装置33所加热，感应加热装置33设置在其外部；并且通过将其上具有未热熔的墨粉图像T的记录纸(将要加热的材料)P，通过压力辊32和已经加热到常温的所述热辊31之间的受压区域(压辊间隙)送入，这种热熔装置使得图像在记录纸上热熔。

热辊31直径为40mm，其构造使得顺序形成覆盖包括铝、铁、不锈钢或其它类似金属(铝是优选的，使得可阻止由感应加热而发热)的芯31d，包括泡沫硅酮橡胶(foamed silicone rubber)的弹性层31c和包括金属套筒的发热层31b。

金属套筒31b是感应加热作用而发热的发热体，其厚度小，在40μ-50μ，以减小表面温度上升时间。

为了通过感应加热进行加热，金属套筒31b所用的材料可为铁、SUS430不锈钢等；导电材料显示磁(displaying magnetism)就可以。特别适用的是导磁率相对高的材料，可使用硅钢或磁性钢，镍钢等等。另外，可使用甚至非磁性的材料，因为只要其阻抗高，对SUS430不锈钢等这类材料感应加热也可能。而且，也可使用非磁性基(nonmagnetic-based)材料(例如陶瓷等)，只要其构成包括将例如前述具有相对高导磁性的材料设置在其中使得赋予其电连通性。

这里，由电成型(electroforming)制成的厚度为40μ的镍用作金属套筒31b。另外，金属套筒31b可由包括多个层的套筒构成，以增加发热量。

另外，为了阻止由压辊间隙P1加热而使得其粘度降低的墨粉粘附到热辊31，金属套筒的表面(外周表面)覆有不粘层31a，其由PTFE(聚四氟乙烯)、PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(perfluoroalkylvinylethercopolymer))或这类的氟碳树脂；泡沫橡胶、碳氟橡胶、氟硅氧烷橡胶或这类弹性物质；或者多种物质层压构成的。

对于彩色应用特别优选的是在不粘层31a采用具有弹性的橡胶类型材料；在本第一工作实例，不粘层31a构成使得壁厚30μ的PFA管层压到厚度150μ的硅酮橡胶(LTV)层上。

如上述金属套筒31b特别薄，其单独可提供足够的机械强度。本第一工作实例的热辊31因而设置有弹性层31c在金属套筒31b内，为了固定并支撑金属套筒31b。为了承受金属套筒31b的温度并同时尽量阻止热从金属套筒31b逃逸，具有良好热绝缘性和抗热性的泡沫硅酮橡胶可用作弹性层31c；同样可采用厚度为例如6mm的。

如图2所示，加热热辊31的感应加热装置33由磁芯33b和绕着其外周的感应线圈33a构成；感应加热装置33设置使得与热辊31的外周部分相对。

磁芯33b是具有矩形截面和高导磁率的芯；纯铁(ferrite)、透磁合金(permalloy)等这类用作变压器铁芯的材料可同样使用(更优选的是在高频下具有低损耗的纯铁)。

用作感应线圈31a的材料，当考虑抗热性而使用固体铝线(具有绝缘表面层；例如氧化膜)时，也可使用铜线或由铜基复合材料制成的线，或者绞合线(多股绞合线，其中每股由漆包线等构成)。不管使用那种线材，为了抑制线圈的焦耳损耗，整个感应线圈的阻抗应该不大于0.5Ω，更优选的不大于0.1Ω。另外，多个感应线圈33a可设置相应于将要热熔的记录纸的大小。

当图2所示的激励电路34引起高频电流在这个感应线圈33a中流动时，所产生的交变磁场引起热辊31的感应加热。设置在压辊间隙出纸侧附近的是热敏电阻器35，其用于探测热辊31的表面温度，由CPU(中央处理器)等构成的控制装置(温度控制装置)36，其根据来自热敏电阻器35的探测信号控制激励电路34，结果热辊31的温度被控制得恒定。

与热辊31相接触并且用于形成压辊间隙P1以通过其送入记录纸P的压力辊32的直径是30mm，并构成使得在铁、不锈钢或铝芯32c上的是硅酮橡胶等这种弹性层32b；并进一步使得不粘层32a形成在弹性层表面上，其用于阻止墨粉和/或纸屑粘附其上。

可用于压力辊的不粘层32a的材料包括，例如PFA、PTFE等这类碳氟树脂材料；硅酮橡胶、碳氟橡胶、氟硅酮橡胶等这类橡胶材料；但在本第一工作实例中，厚度50μ的不导电PFA管用作不粘层。

由于弹性元件(弹簧，未示出)的作用，在预定压力(本第一工作实例中为280N)下，压力辊32与热辊31相邻接；结果在压力辊32与热辊31之间形成宽度7mm量级的接触压辊间隙P1。

在采用如上述构成的热熔装置的热熔操作中，热辊31由驱动装置驱动旋转并且由感应加热装置33执行加热，将热辊31表面温度增加至恒定温度(本第一工作实例中为170℃)。在热辊31表面达到恒定温度后，其上具有未热熔的墨粉图像T的记录纸P通过压辊间隙P1被送入，热和压力使得墨粉图像T热熔到记录纸P上。当记录纸P通过其送入完成时，感应加热装置33停止加热，完成热熔操作。

下面，参考图2-10，详细说明使用根据本第一工作实例的加热装置的热熔装置的温度控制方法。

如图2所示，本第一工作实例的热熔装置使得包括一热敏电阻器的温度传感器35压在热辊31上的点P2(温度探测位置)设置使得在热辊31的周边方向从感应加热装置33的加热位置P3转移角度θ[°]，相对于热辊31的旋转方向，正(+)角度指代向下位移，负(-)角度指代向上位移。

从试验研究结果可知，依赖于角度θ[°]设定的方式温度控制变得不稳定(热辊温度发散)，因此使用一个利用有限差分方法的二维热导热仿真以尝试分析该现象。

在通常的导热仿真中，不考虑温度控制装置的延时效应(换句话说，延时假定为0)而进行计算；但是在本分析中，可允许温度控制装置的延时引入到仿真中。

更具体的，设定温度控制装置的控制延时为tc[s]，产生tc的因素包括如下三个因素，可用公式(1)表示。

Tc＝t1+t2+t3                                            (1)

其中t1＝温度传感器的控制延时；t2＝控制系统的控制延时；t3＝加热装置的加热延时。

这里温度传感器的温度探测延时t1可利用下面的公式(2)根据温度传感器的热时间常数τs来计算。

Ts(t+Δt)＝Ts(t)+(Tr(t+Δt)-Tr(t))(1-ε(-Δt/τs))      (2)

其中Ts(t)＝由温度传感器在时刻t探测的温度[℃]；Tr(t)＝在时刻t在温度传感器探测位置的热辊温度[℃]；Δt＝用于在二维导热仿真中1阶计算的时间[s]；τs为温度传感器的热时间常数[s]。

另外，控制系统的控制延时t2由温度探测采样周期或1周(1cycle)ts的控制周期决定。

另外，加热延时t3由加热装置产生预定量的热能的时间th(加热装置的升温时间)所决定。

通过确定这三个参数，本仿真因而可考虑温度控制的延迟效应。

另外，作为单独分析磁场以及试验验证的结果，已知感应线圈33a的发热分布特性，如图3所示，所以这些发热分布特性用于进行仿真。

图4A-C示出了前述仿真用于计算20页记录纸连续通过预热后的热熔装置时的热辊温度的结果。

由此，可见当θ为0或+50℃时热辊温度发散；当θ为-130℃时温度控制稳定，控制下的热波动不大于30℃。注意到这些计算结果已经分别被证实与试验结果相符合。

温度传感器35压着热辊31的位置θ和热波动之间的关系通过仿真被确定。结果如图5所示。

从图5中清晰可见，通过变化θ可找到热波动最大的位置。另外，清晰可见的是θ最大的位置根据几个参数变化，例如温度传感器的热时间常数τs，采样周期ts以及加热装置的升温时间Th。

从图5中可见，影响控制延迟的所有参数设定为0，即τs＝0，ts≌0(0.0001)，th＝0，这可被认为相当于理想状况，相对温度控制几乎没有延迟。这种情况下，最大θ＝180°(-180°)的原因可被理解为是因为加热位置P3和温度探测位置正相对。

另一方面，执行相对本第一工作实例的条件——即τs＝0.94，ts≌0.05，th＝0.1——清楚的是θ＝50°最大，意味着最大值发生在从理想状况向上移动Δθ＝130°的位置。

这被认为是由于当温度传感器35被安装在位置θ＝50°。温度控制的延迟引入当转换为等价角度时相应于延迟量Δθ＝130°的延迟，其介于加热装置实际执行加热之前。

另外，下面公式(3)可用于将这个延迟角度Δθ[°]转换为延时tc[s]。

tc＝π·Dh·Δθ/360v                                       (3)

其中Dh＝热辊的直径[mm]；v＝热辊的周边速率[mm/s]

根据前述结果，通过变化前述三个参数的任意一个并且通过使用相应于理想状况(没有其它参数的延迟，即保持其它参数恒定为0)的数值可计算最大值以确定各个参数和控制延时之间的关系。计算结果如图6-8所示。

图6示出了三个热辊周边速率(58mm/s，117mm/s，235mm/s)的温度传感器热时间常数τs和控制延时t1的关系的计算的结果。

由这些结果可知，不管热辊的外周速率v，可使用下面公式(4)所示的近似值来近似温度传感器引起的控制延时t1。

t1≌(31.6/v)·(1-e(-τs/0.00214v))                      (4)

同样，图7示出对三个热辊外周速率(58mm/s，117mm/s，235mm/s)的温度探测采样周期(1周的控制周期)ts和控制延时t2之间的关系的计算的结果。

从这些结果，可知，不管热辊的外周速率v，可使用下面公式(5)所示的近似值来近似温度探测采样周期引起的控制延时t2。

t2≌0.5ts                                                (5)

另外，图8示出对三个热辊外周速率(58mm/s，117mm/s，235mm/s)的加热装置升温时间th和控制延时t3之间的关系的计算的结果。

从这些结果，可知，不管热辊的外周速率v，可使用下面公式(6)所示的近似值来近似加热装置升温时间引起的控制延时t3。

t3≌th                                                  (6)

根据上述公式(1)、(4)、(5)和(6)，可如下公式(7)所示表示由于温度控制装置引起的控制延时tc[s]。

tc＝(31.6/v)·(1-e(-τs/0.00214v))+0.5ts+th             (7)

通过使用公式(7)设定温度传感器35的按照位置使得其在热辊从加热装置的加热位置P3旋转的方向上游L[mm](如使用下面公式(8)计算所得)，因为温度传感器35在热辊表面上的温度探测位置P2可在定时(timing)方面重合加热装置在热辊表面上的加热位置P3，可抑制由于温度探测位置和加热位置之间偏离所引起的发散热波动的现象。

L＝v·tc                                                (8)

其中v[mm/s]＝热辊外周速率

根据热熔装置的配置，可能有恰好不能将温度传感器在位置L安装的情况。

例如，可能有L的位置恰好与热熔压辊间隙P1重合的情况。这种情况下，将加热装置的加热的定时延长公式(9)给出的时间Δt[s]，因为温度传感器35在热辊表面上的温度探测温度P2可使得在定时方面与温度传感器35在热辊表面上的温度探测温度P3重合，并且热辊表面需要加热的区域可正确的被加热，可抑制由于温度探测位置和加热位置之间偏离所引起的发散热波动的现象，并可提高温度传感器安装的自由度。

Δt≌L/v-tc                                          (9)

另外，通过变化Δt，可提供这样的情况，其中控制Δt的条件不是恒定；例如这种情况，具有多个处理速度的成像装置。

图9示出了使用二维导热仿真的结果，以验证本申请的各个实施例(即，(1)将温度传感器定位在L＝v·tc；(2)将加热定时延时Δt≌L/v-tc)的热辊31的热波动减小效果(thermal-ripple-reducing effect)。

在本第一工作实例中，因为v＝117mm/s，τs＝0.94s，ts＝0.05s并且th＝0.1s，公式(7)给出：

tc＝0.388[s]

公式(8)可因此用于得到：

L＝117×0.388＝45.4[mm]

因此，使用温度传感器的位置来稳定温度控制，温度传感器可安装在L＝45.4mm。

另外，如果温度传感器安装在位置L＝108.2mm，因为公式(9)给出：

Δt＝108.2/117-0.388＝0.537[s]，

控制定时可偏离Δt＝0.537秒。

图9A示出了当温度传感器位置L＝108.2mm并且Δt＝0(即，控制定时没有修正量；下文称为“对比例”)的情况；图9B示出最优的温度传感器位置(L＝45.4mm；下文称为“优选工作实例(1)”)；图9C示出当对控制定时进行修正(L＝108.2mm，Δt＝0.537s；下文称为“优选工作实例(2)”)的情况，其导致当20页记录纸连续通过预热后的热熔装置送入时，所有情况的热辊温度都被计算。

从这些计算结果，可看出在对比例中热辊温度发散；在优选工作实例(1)和(2)中温度控制稳定，其中温度传感器的位置和控制定时被优化，控制下的热波动不大于30℃。注意，这些计算结果已经分别确认以便与试验结果相符。

对于在优选工作实例(1)和(2)中的感应加热装置33的加热位置P3的最优位置进行研究。

对感应加热装置33的加热位置P3的研究的程度为，试验性的限定为图3中感应加热装置33的发热量达到峰值的位置，并且研究使得定时的修正或者温度传感器35的位置的修正与该峰值位置相符；但是，因为，如图3所示，感应加热装置33的发热的分布宽度(发热区域)有限，需要研究当对定时进行修正或者对温度传感器35的位置进行修正时，发热区域内的哪一个位置最优化的限定为加热位置P3。

通过使用二维导热仿真来计算热波动，同时变化定时修正的时间Δt，温度传感器35的位置保持恒定为从感应加热装置33的发热峰值位置的-180°，因此进行研究，看发热区域内的哪个位置最适用于确定定时修正。结果如图10所示。

从图10，可看出设定定时修正使得处于感应加热装置33的发热区域(-90°≤θ≤+90°)内的任何位置可允许稳定温度控制，热波动保持不大于40℃。另外，在发热区域内，可发现在发热峰值位置(θ＝0°)的上侧(-90°≤θ≤0°)，热波动更大减小，由于这个原因，这个范围是优选的。

另外，热熔装置的预热时间越大，例如30秒或更多，必须预热热熔装置，使得允许从成像装置备用的状态返回到操作状态。

为了极大可能的减小预热中的电功率消耗，预热通常不使热辊31旋转；然而，不可在这样的预热中相对热辊31进行温度控制，除非用做温度传感器的热敏电阻器35安装在感应加热装置33的加热区域内。

当热熔装置技术要求使得其必须进行预热，可进行下述步骤：

(1-1)将热敏电阻器安装在既满足其处于加热装置的加热区域内的条件、也满足其定位使得温度探测位置P2和加热位置P3在控制定时方面重合。或者，当(1-1)的两个条件不能同时满足，进行下面的步骤：

(2-1)热敏电阻器在加热装置的加热区域内时，进行定时修正，使得温度探测位置P2和加热位置P3在定时方面重合。

通过满足任意一个(1-1)和(2-1)的这些条件，可在预热时进行温度控制。

另外，除了确定上述公式(1)中所指的三个因素并将其相加，在三个因素可被一起测量作为单个总控制延时tc[s]的情况下，可使用实际的控制系统。

更具体的，可通过下述方式确定：通过从热敏电阻器的探测表面保持在例如160℃的状态(到激励电路的输出信号为“关”的状态)，将热敏电阻器的探测表面保持的温度瞬时变为180℃，使得引起从控制装置36到激励电路34的输出信号被切换为“开”，并测量热敏电阻器探测表面保持的温度瞬时改变的时刻和激励电路34的输出以实际达到预定电功率(这里，1200W)的时刻之间的间隔。

〔第二工作实例〕

下面将详细描述使用根据本发明的第二工作实例的加热装置的热熔装置。

图11为使用根据本第二工作实例的加热装置的热熔装置的示意图。注意，除了感应加热装置39，本第二工作实例的热熔装置的构造在其他方面与本第一工作实例的热熔装置的构造完全相同，并且相同的元件用相同的参考标记示出，其详细说明将被省略。

如图11所示，感应加热装置39由感应线圈39a以由树脂制得的用于保持感应线圈39a的保持器39b构成；感应加热装置39设置为类似围绕热辊31的外周部分。因为这样的构造使得存在弯曲，磁通量朝着感应线圈39a的中心集中，增加了涡流的产生，并且因此对引起热辊31的表面温度的快速上升有利。

作为感应线圈39a的材料，当在本第二工作实例中考虑抗热而使用固体铝线(具有绝缘表面层；例如氧化膜)，也可使用铜线或由铜基复合材料制得的线，或者绞合线(多股绞合线，其中每股由漆包线等构成)。不管使用那种线材，为了抑制线圈的焦耳损耗，整个感应线圈的阻抗应该不大于0.5Ω，更优选的不大于0.1Ω。另外，多个感应线圈39a可设置相应于将要热熔的记录纸的大小。

当图11所示的激励电路34引起高频电流在这个感应线圈39a中流动时，所产生的交变磁场引起热辊31的感应加热。设置在压辊间隙进纸侧附近的是热敏电阻器35，由CPU(中央处理器)等构成的控制装置36(未示出)，其根据来自热敏电阻器35的探测信号控制激励电路34，结果热辊31的温度被控制得恒定。

在采用如上述构成的热熔装置的热熔操作中，热辊31由驱动装置驱动旋转并且由感应加热装置39执行加热，将热辊31表面温度增加至恒定温度(本工作实例中为170℃)。在热辊31表面达到恒定温度后，其上具有未热熔的墨粉图像T的记录纸P通过压辊间隙P1被送入，热和压力使得墨粉图像T热熔到记录纸P上。当记录纸P通过其送入完成时，感应加热装置39停止加热，完成热熔操作。

〔说明使用根据本第二工作实例的加热装置的热熔装置的温度控制方法〕

下面，参考图11-14，详细说明使用根据本第二工作实例的加热装置的热熔装置的温度控制方法。

对本第二工作实例的感应线圈39a在热辊31的外周方向的发热分布特性进行单独分析磁场并且进行试验验证。结果如图12所示。因为如图12所示，可知该特性在两个位置达到峰值，这些发热分布特性用于进行二维导热仿真，如第一工作实例的情况。

图13示出了使用二维导热仿真的结果，以验证本第二工作实例中的热辊31的热波动减小效果，如前述第一工作实例的情况，对本申请的各个实施例(即，(1)将温度传感器定位在L＝v·tc；(2)将加热定时延时Δt≌L/v-tc)。

在本第二工作实例中，因为v＝117mm/s，τs＝0.94s，ts＝0.05s并且th＝0.1s，公式(7)给出：

tc＝0.388[s]

公式(8)可因此用于得到：

L＝117×0.388＝45.4[mm]

因此，使用温度传感器的位置来稳定温度控制，温度传感器可安装在L＝45.4mm。

另外，如果温度传感器安装在位置L＝108.2mm，因为公式(9)给出：

Δt＝108.2/117-0.388＝0.537[s]，

控制定时可偏离Δt＝0.537秒。

图13A示出了当温度传感器位置L＝108.2mm并且Δt＝0(即，控制定时没有修正量；下文称为“对比例”)的情况；图13B示出最优的温度传感器位置(L＝45.4mm；下文称为“优选工作实例(1)”)；图13C示出当对控制定时进行修正(L＝108.2mm，Δt＝0.537s；下文称为“优选工作实例(2)”)的情况，其导致当20页记录纸连续通过预热后的热熔装置送入时，所有情况的热辊温度都被计算。

从这些计算结果，可看出在对比例中热辊温度发散；在优选工作实例(1)和(2)中温度控制稳定，其中温度传感器的位置和控制定时被优化，控制下的热波动不大于30℃。注意，这些计算结果已经分别确认以便与试验结果相符。

以与前述第一工作实例相同的研究方式，对感应加热装置的加热位置P3的最优位置进行研究。

对感应加热装置的加热位置的研究的程度为，暂时限定为图12中所示的感应加热装置的发热区域的中心的位置，并且进行研究使得定时的修正或者温度传感器35的位置的修正与该中心位置相符；但是，因为，如图3所示，感应加热装置的发热的分布宽度(发热区域)有限，需要研究当对定时进行修正或者对温度传感器35的位置进行修正时，发热区域内的哪一个位置最优化的限定为加热位置P3。

通过使用二维导热仿真来计算热波动，同时变化定时修正时间Δt，温度传感器35的位置保持恒定为从感应加热装置的发热区域的中心位置的-180o，因此进行研究，看发热区域内的哪个位置最适用于确定定时修正。结果如图14所示。

从图14，可看出设定定时修正使得处于感应加热装置的发热区域(-135°≤θ≤+135°)内的任何位置允许稳定温度控制，热波动保持不大于40℃。另外，在发热区域内，可发现在发热峰值位置(θ＝-65°)的上侧(-135°≤θ≤-65°)，热波动减小更大，由于这个原因，这个范围是优选的。

另外，尽管前述第一和第二工作实例每个都说明了一种热熔装置，其中用作加热装置的感应加热线圈设置在热辊的外部，本发明不仅限于具有这样的构造的热熔装置；因为没有说本发明可应用于好的效果，例如，采用带状元件作为热元件，将感应加热线圈设置在热元件内部，由设置在热元件外部的卤素加热器发出的红外光被反射器朝着热元件反射使得引起局部加热，以及在其它构造为由热元件进行局部加热的热熔装置中。

另外，在不背离本发明的精神或基本特性的条件下，本发明可以以很宽的变型方式来实施，而不是限于这里所提出的实施方式。前述实施例，因而，在所有方面仅仅是描述性的而不是限制性的构造。本发明的范围如权利要求所示出，不强制限于说明书正文的任何方式。另外，在权利要求的等价物的范围内所有的修改和变型都在本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种加热装置的控制方法，其中该加热装置设置有一个或多个旋转热元件，用于在所述热元件的至少一个的至少一个旋转方向加热至少一个分区部分的一个或多个加热装置，以及用于探测所述热元件的至少一个的至少一个温度的并且用于根据所述温度数据的至少一部分对所述加热装置的至少一个的加热进行控制的一个或多个温度控制装置，使得由所述温度控制装置的至少一个进行控制的加热装置控制方法包括：

一个或多个第一步骤，其中探测所述热元件至少一个的至少一个温度；

一个或多个第二步骤，其中确定关于由所述加热装置的至少一个进行的所述热元件的至少一个的加热的加热定时修正数据，并且/或者获取预设定的所述加热定时修正数据；以及

一个或多个第三步骤，其中由所述加热装置的至少一个进行的所述热元件的至少一个的加热，是根据来自所述第一步骤的至少一个的温度探测数据的至少一部分以及来自所述第二步骤的至少一个的加热定时修正数据的至少一部分而执行的。

2.如权利要求1所述的加热装置控制方法，其中所述加热定时修正数据的至少一部分根据关于下述内容的信息来决定：

在所述加热装置的至少一个的至少一个加热位置和所述温度控制装置的至少一个的至少一个温度探测位置之间的至少一个位置关系；

所述热元件的至少一个的至少一个旋转速率；

所述温度控制装置的至少一个的至少一个温度控制延时。

3.如权利要求2所述的加热装置控制方法，其中

设定在所述热元件的至少一个的至少一个旋转方向上、从所述温度探测装置的至少一个的至少一个探测位置到所述加热装置的至少一个的至少一个加热位置的至少一个距离为L[mm]；

设定所述热元件的至少一个的至少一个周边速率为v[mm/s]；并且

设定所述温度控制装置的至少一个的至少一个温度控制延时为tc[s]；

所述加热装置的至少一个进行加热的定时被延迟至少一个Δt[s]；其中Δt≌L/v-tc。

4.如权利要求3所述的加热装置控制方法，其中

设定所述温度探测装置的至少一个的至少一个热时间常数为τs[s]；

设定所述温度探测装置的至少一个的至少一个循环采样周期和/或所述温度控制装置的至少一个的至少一个循环控制周期为ts[s]；并且

设定所述加热装置的至少一个的至少一个升温时间为th[s]；

所述温度控制装置的至少一个的至少一个温度控制延时tc[s]满足下面的公式：

tc≌(31.6/v)·(1-e(-τs/0.00214v))+0.5ts+th。

5.如权利要求3所述的加热装置控制方法，其中所述加热装置的至少一个的至少一个加热位置限定为至少一个发热子区域，该发热子区域在从所述加热装置的至少一个所产生的至少一个发热量初始为最大的至少一个位置起、在所述热元件的至少一个的至少一个旋转方向的上游。

6.一种加热装置，包括：

一个或多个旋转热元件；

用于在所述热元件的至少一个的至少一个旋转方向上加热至少一个分区部分的一个或多个加热装置；

用于探测所述热元件的至少一个的至少一个温度的一个或多个温度探测装置；以及

根据来自所述温度探测装置的至少一个的温度探测数据来控制由所述加热装置的至少一个进行的加热的一个或多个温度控制装置；

其中所述温度控制装置的至少一个具有至少一个定时修正装置，其用于根据如下内容修正所述加热装置的至少一个的至少一个加热执行时间：

所述温度探测数据的至少一部分

用于修正所述加热装置的至少一个的至少一个加热执行时间的预设定的和/或确定的修正数据。

7.一种加热装置，包括：

一个或多个旋转热元件；

用于在所述热元件的至少一个的至少一个旋转方向上加热至少一个分区区域的一个或多个加热装置；

用于探测所述加热装置的至少一个的至少一个温度的一个或多个温度探测装置；以及

根据来自所述温度探测装置的至少一个的温度探测数据来控制所述加热装置的至少一个的至少一个输出的一个或多个温度控制装置；其中

设定所述热元件的至少一个的至少一个周边速率为v[mm/s]；并且

设定所述温度控制装置的至少一个的至少一个温度控制延时为tc[s]；

所述温度探测装置的至少一个安装于从所述加热装置的至少一个的至少一个加热位置起、在所述热元件的至少一个的至少一个旋转方向的上游L[mm]；其中

L≌v·tc。

8.如权利要求7所述的加热装置，其中：

设定所述温度探测装置的至少一个的至少一个热时间常数为τs[s]；

设定所述温度探测装置的至少一个的至少一个循环采样周期和/或所述温度控制装置的至少一个的至少一个循环控制周期为ts[s]；并且

设定所述加热装置的至少一个的至少一个升温时间为th[s]；

所述温度控制装置的至少一个的至少一个温度控制延时tc[s]满足下面的公式：

tc≌(31.6/v)·(1-e(-τs/0.00214v))+0.5ts+th。

9.如权利要求7所述的加热装置，其中所述加热装置的至少一个的至少一个加热位置限定为从所述加热装置的至少一个所产生的至少一个发热量初始为最大的至少一个位置起、在所述热元件的至少一个的至少一个旋转方向的上游的至少一个的发热子区域。

10.如权利要求6-9的任何一项所述的加热装置，其中所述温度探测装置的至少一个设置在所述加热装置的至少一个的至少一个加热区域内。

11.如权利要求6-9的任何一项所述的加热装置，其中所述加热装置的至少一个包括至少一个感应加热装置。

12.如权利要求10所述的加热装置，其中所述加热装置的至少一个包括至少一个感应加热装置。

13.如权利要求11所述的加热装置，其中所述感应加热装置的至少一个的至少一个感应加热线圈设置在所述热元件的至少一个的外部。

14.如权利要求12所述的加热装置，其中所述感应加热装置的至少一个的至少一个感应加热线圈设置在所述热元件的至少一个的外部。

15.一种成像装置，包括如权利要求6-14的任意一项所述的加热装置的至少一个。

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