專利名稱：圖象加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于加熱記錄媒體上未定影圖象的圖象加熱裝置，特別涉及適用于電子照片方式或靜電記錄方式的復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)及打印機(jī)等圖象形成裝置上的定影裝置的圖象加熱裝置。
背景技術(shù)：
作為此類圖象加熱裝置，采用電磁感應(yīng)加熱(IH，inductionheating)方式的圖象加熱裝置已廣為人知。此類圖象的加熱裝置，在圖象加熱體中利用通過感應(yīng)加熱裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)的作用來形成渦旋電流，應(yīng)用上述圖象加熱體因該渦旋電流而產(chǎn)生的焦耳發(fā)熱，來加熱轉(zhuǎn)印紙及OHP(OverHead Projector，高射投影儀)薄膜等記錄媒體上的未定影圖象。
此類IH方式的加熱圖象裝置，與采用鹵燈來作為加熱上述圖象加熱體的發(fā)熱手段的熱源的圖象加熱裝置相比，具有發(fā)熱效率高、定影速度快的優(yōu)點(diǎn)。而且，使用薄壁的筒狀或帶狀圖象加熱體的圖象加熱裝置，由于圖象加熱體的熱容量小，而能夠在短時(shí)間內(nèi)使該圖象加熱體發(fā)熱，從而可明顯提高上升反應(yīng)性。
然而，在IH(電磁感應(yīng)加熱)方式的圖象加熱裝置中，通常供給上述熱源的供給功率是根據(jù)與圖象加熱體碰接或靠近地設(shè)置的溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)出的溫度，通過規(guī)定的控制方法計(jì)算出的數(shù)值來控制，由此上述圖象加熱體維持在規(guī)定的定影溫度(目標(biāo)溫度)上。
上述控制方法一般是采用包括PI控制及PD控制的PID控制，即比例(Proportional)、積分(Integral)、微分(Derivative)控制。這種PID控制方式，根據(jù)上述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)出的溫度與上述圖象加熱體的目標(biāo)溫度之間的偏差增減動(dòng)向，來進(jìn)行控制的。這種控制方式不僅考慮到了讓功率控制單元的操作量與偏差成比例，還考慮到了與偏差的積分成比例的因素、以及與偏差的微分成比例的因素來進(jìn)行控制。
另外，來自上述溫度檢測(cè)單元的溫度信息，按一定的周期(取樣周期)進(jìn)行采樣，并被加入到PID控制的控制方法。
這種圖象加熱裝置，在提高定影圖象的光澤度及在OHP(橋式投影)薄膜上定影圖象的透射性時(shí)，減小定影速度使其低于通常狀況。而且，這種圖象加熱裝置，在使用需要大量的熱量進(jìn)行未定影圖象的加熱定影的厚紙等作為記錄媒體時(shí)，也要減小定影速度使其低于通常狀況。
可是，在IH方式的圖象加熱裝置中，當(dāng)采用上述PID方式控制供給熱源的功率時(shí)，如果定影速度根據(jù)加熱定影的記錄媒體種類而發(fā)生變化，那么其圖象加熱體的溫度控制則有可能會(huì)處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。
即，IH方式的圖象加熱裝置中的圖象加熱體，是靠其熱源供給規(guī)定的熱量來升溫，如果因?yàn)閳D象加熱體的發(fā)熱效率高而使定影速度發(fā)生變化，那么從上述熱源所得到的熱量也將會(huì)發(fā)生改變。例如，當(dāng)定影速度變?yōu)樵瓉淼?/2時(shí)，那么上述圖象加熱體從上述熱源所得到的熱量就變成原來的2倍左右。因此，在這種圖象加熱裝置中，即使其熱源的供給功率固定不變，只要定影速度變慢，圖象加熱體的升溫速度就會(huì)變快。
另外，在這種圖象加熱裝置中，存在某種程度的時(shí)間滯后現(xiàn)象。即從上述PID控制的演算結(jié)果的功率調(diào)整的實(shí)施開始，到上述溫度檢測(cè)單元檢測(cè)出其控制結(jié)果的過程中存在著時(shí)間滯后問題。
因此，要在這種圖象加熱裝置中考慮到上述的時(shí)間滯后問題，決定來自上述溫度檢測(cè)單元的檢測(cè)溫度信息的采樣時(shí)間。可是，這樣的圖象加熱裝置定影速度一旦發(fā)生改變，上述采樣時(shí)間就會(huì)發(fā)生偏差，而不能準(zhǔn)確地反饋上述PID控制的結(jié)果。
因此，在這種圖象加熱裝置中，由于圖象加熱體的升溫速度及采樣時(shí)間隨著定影的速度變化而變化，所以其熱源的供給功率的PID控制無法達(dá)到最佳狀態(tài)，而具有上述圖象加熱體的溫度相對(duì)于目標(biāo)溫度上下波動(dòng)的缺點(diǎn)。
即，在對(duì)熱源的供給功率進(jìn)行PID控制的圖象加熱裝置中，當(dāng)定影速度慢時(shí)，相對(duì)于供給功率變化的圖象加熱體的溫度變化就會(huì)加大，如果PID控制的比例增益K的數(shù)值大，靠PID控制的切換元件(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)的操作變量的演算結(jié)果就容易發(fā)生波動(dòng)。這樣，當(dāng)定影速度慢時(shí)，圖象加熱體的溫度就會(huì)因過熱(overshot)等原因，而很難達(dá)到目標(biāo)溫度。與此相反，當(dāng)定影速度快時(shí)，如果PID控制的比例增益K的數(shù)值小，上述切換元件的操作變量就無法跟隨干擾引起的圖象加熱體的溫度變化。
因此，這種圖象加熱裝置就會(huì)由于如上所述的圖象加熱體溫度的波動(dòng)，而產(chǎn)生無法在記錄媒體面上得到定影圖象均勻的光澤及OHP薄膜上的圖象均勻的透射性的問題。此外，在這種圖象加熱裝置中，如果其圖象加熱體的溫度偏離了包含目標(biāo)溫度在內(nèi)的定影可能溫度區(qū)域，就會(huì)發(fā)生熱偏置和冷偏置一類的定影不良問題。
因此，提出一種圖象加熱裝置，是根據(jù)作為上述圖象加熱體的定影膜的旋轉(zhuǎn)速度，變化性地決定切換元件的操作量，而不是通過所述PID控制來決定的方式(例如，參照專利文獻(xiàn)1等)。
在專利文獻(xiàn)1中所公開的圖象加熱裝置，其定影速度(上述定影膜的旋轉(zhuǎn)速度)越慢，PID控制的比例增益K的數(shù)值就會(huì)變得越小。例如，該圖象加熱裝置有3個(gè)對(duì)應(yīng)定影速度的比例增益K的圖表，根據(jù)傳動(dòng)速度信號(hào)，參照上述圖表中對(duì)應(yīng)現(xiàn)在的定影速度的比例增益K，并通過PID控制的控制方法計(jì)算出上述切換元件的接通/斷開時(shí)間。然后，該圖象加熱裝置通過上述切換元件的接通/斷開，來調(diào)整對(duì)于作為上述熱源的勵(lì)磁線圈的電壓施加時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)上述定影膜的溫度控制。
未經(jīng)過審查的公開號(hào)為2002-169410的日本專利發(fā)明內(nèi)容然而，在上述以往的圖象加熱裝置中，根據(jù)圖象加熱體的旋轉(zhuǎn)速度，改變上述PID控制的演算方法，且只靠線性控制，向上述熱源提供電源輸出。另外，在該線性控制中，其控制范圍如在100W～1000W這樣的大范圍時(shí)，通常使用2個(gè)或2個(gè)以上對(duì)上述供給熱源的供給功率進(jìn)行PID控制的電源切換元件(IGBT)。這是因?yàn)橛?個(gè)IGBT(切換元件)控制上述那樣大范圍的功率時(shí)，電源輸出會(huì)變得不穩(wěn)定，而無法準(zhǔn)確地進(jìn)行控制。
也就是說，在這種以往的圖象加熱裝置中，將對(duì)供給該熱源的供給功率進(jìn)行PID控制的電源切換元件的控制范圍，劃分為100W～500W和500W～1000W兩個(gè)區(qū)域，用2個(gè)IGBT分區(qū)域獨(dú)立地進(jìn)行線性控制。
這樣，在這種以往的圖象加熱裝置中，由于采用多個(gè)IGBT對(duì)供給其熱源的供給功率進(jìn)行PID控制，而具有成本高且效率也降低的問題。
基于以上情況，作為此種圖象的加熱裝置，想要尋求低成本高效率的結(jié)構(gòu)的話，理想的就是其電源采用1個(gè)IGBT的結(jié)構(gòu)?？墒牵@種結(jié)構(gòu)的圖象加熱裝置存在的缺點(diǎn)是，在低功率時(shí)，高頻切換損耗增加，作為IH(電磁感應(yīng)加熱)的輸出的最低功率只能下降到400W左右。
如上所述，作為IH方式的溫度控制，一般普遍采用的是PID控制方式。這種方式根據(jù)檢測(cè)溫度和目標(biāo)溫度之間的偏差，來控制功率控制單元的操作量，不過在操作量不低于一定數(shù)值時(shí)，就與PWM(Pulse Width Modulation，脈寬調(diào)制)控制相結(jié)合使用。
PWM控制，就是在其采樣周期內(nèi)改變脈沖幅度，模擬地生成相當(dāng)于脈沖保持時(shí)間(on duty)的輸出。然而，在PWM控制中，實(shí)際上不可能實(shí)現(xiàn)無級(jí)的脈沖幅度變更，而要依賴圖象加熱裝置所搭載的圖象形成單元的控制周期。例如，在PWM控制中，圖象形成裝置的控制周期為10ms時(shí)，采樣周期如是100ms的話，便可以得到10級(jí)的脈沖幅度。
因此，在PWM控制中，如果采用的采樣周期長(zhǎng)的話，便可實(shí)行多級(jí)細(xì)分控制。但是，由于周期變長(zhǎng)，要反映出操作量則需要花費(fèi)一定的時(shí)間。另外，在PWM控制中，如果采樣周期短的話，馬上就可以反映出操作變量，但是操作量的控制則會(huì)因此變得粗糙。進(jìn)而，在PWM控制中存在，在進(jìn)行一般性厚紙或OHP薄膜定影時(shí)，要用比通常定影速度低的速度進(jìn)行定影，可是定影速度如果發(fā)生變化，溫度控制就會(huì)變得不穩(wěn)定的問題。
即，在PWM控制中，如果定影速度發(fā)生變化，盡管加熱上述圖象加熱體的發(fā)熱單元的單位時(shí)間供熱量相同，可是由于供給的熱量的消耗速度發(fā)生了改變，所以定影速度越是低，對(duì)于控制的反應(yīng)就會(huì)變得越敏感。
再者，在采用熱容量小的帶狀(圖像加熱體的)圖象加熱裝置中，如上所述圖象加熱體的加熱部位和上述溫度檢測(cè)單元的檢測(cè)部位是分開的，所以定影速度越慢，到檢測(cè)出加熱結(jié)果的時(shí)間滯后就越長(zhǎng)。為此，在該圖象加熱裝置中，如果不采用適合于上述時(shí)間滯后的采樣周期進(jìn)行控制的話，控制結(jié)果就得不到準(zhǔn)確的反饋。
如此看來，在上述以往的圖象加熱裝置中，如果采樣周期不合適，特別是在定影速度處于低速的期間，溫度控制就會(huì)紊亂，且相對(duì)于目標(biāo)溫度上下波動(dòng)的溫度變化(ripple)也就會(huì)加大。
另外，在上述以往的圖象加熱裝置中，如果采用的PWM控制的采樣周期長(zhǎng)的話，就可以進(jìn)行細(xì)分控制，但是在控制結(jié)果反映到輸出上就需要花費(fèi)時(shí)間。
本發(fā)明的目的在于提供一種低成本高效率的圖象加熱裝置，即使定影速度發(fā)生變化，圖象加熱體的溫度也能穩(wěn)定地保持在目標(biāo)溫度上。
本發(fā)明的圖象加熱裝置具有圖象加熱體，用于加熱記錄媒體上未定影圖象；發(fā)熱單元，用于加熱上述圖象加熱體；溫度檢測(cè)單元，用于檢測(cè)上述圖象加熱體溫度；發(fā)熱量控制單元，基于上述溫度檢測(cè)單元的檢出溫度，控制上述發(fā)熱單元的發(fā)熱量，以使上述圖像加熱體的溫度保持在圖像定影溫度上，該圖像定影溫度適合于對(duì)上述記錄媒體的上述未定影圖象進(jìn)行加熱定影，其中，上述發(fā)熱量控制單元的結(jié)構(gòu)，采用了按規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)功率，對(duì)線性控制和PWM控制進(jìn)行切換，來控制上述發(fā)熱單元的發(fā)熱量。
按照本發(fā)明，即使定影速度發(fā)生變化，也能使圖象加熱體的溫度穩(wěn)定地保持在目標(biāo)溫度上。另外，按照本發(fā)明，電源所用的IGBT僅為1個(gè)，所以能夠低成本高效率地構(gòu)成。


圖1是示意將本發(fā)明一實(shí)施方式所涉及的圖象加熱體作為定影裝置使用的圖象形成裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖2是表示本實(shí)施方式涉及的定影裝置結(jié)構(gòu)的截面圖；圖3是表示本實(shí)施方式涉及的定影裝置的發(fā)熱量控制單元結(jié)構(gòu)的方框圖；圖4是本實(shí)施方式涉及的定影裝置的控制狀態(tài)的遷移圖；圖5是被輸入到本實(shí)施方式涉及的定影裝置中的變頻電路的電流值以及電壓值的獲取方法的說明圖；圖6A是本實(shí)施方式涉及的圖象形成裝置連接100v電源時(shí)目標(biāo)功率值的獲取方法說明6B是本實(shí)施方式涉及的圖象形成裝置連接200v電源時(shí)目標(biāo)功率值的獲取方法說明圖；圖7A是本實(shí)施方式涉及的圖象形成裝置連接100v電源時(shí)最小功率值的獲取方法說明圖；圖7B是本實(shí)施方式涉及的圖象形成裝置連接200v電源時(shí)最小功率值的獲取方法說明圖；圖8A是表示本實(shí)施方式涉及的圖象形成裝置連接100v電源時(shí)目標(biāo)功率值、最小功率值、極限功率值之間關(guān)系的圖；圖8B是表示本實(shí)施方式涉及的圖象形成裝置連接200v電源時(shí)目標(biāo)功率值、最小功率值、極限功率值之間關(guān)系的圖；圖9A是表示本實(shí)施方式涉及的圖象形成裝置連接100v電源時(shí)下限值數(shù)據(jù)的獲取方法說明9B是表示本實(shí)施方式涉及的圖象形成裝置連接200v電源時(shí)下限值數(shù)據(jù)的獲取方法說明圖；圖10是本實(shí)施方式涉及的定影裝置功率上升控制狀態(tài)動(dòng)作的流程圖；
圖11是本實(shí)施方式涉及的定影裝置功率修正控制狀態(tài)動(dòng)作的流程圖；圖12是本實(shí)施方式涉及的定影裝置溫度控制狀態(tài)動(dòng)作的流程圖；圖13是表示本實(shí)施方式涉及的定影裝置功率變化以及定影帶的帶溫度變化的曲線圖；圖14是表示本實(shí)施方式涉及的定影裝置電源電壓與最低功率之間關(guān)系的說明圖；圖15是表示本實(shí)方式涉及的處理速度為50mm/sec、控制周期為50msec時(shí)上述定影帶的帶溫度變化的曲線圖；圖16是表示本實(shí)施方式涉及的處理速度為50mm/sec、控制周期為200msec時(shí)上述定影帶的帶溫度變化的曲線圖；圖17是表示本實(shí)施方式涉及的處理速度為200mm/sec、控制周期為50msec時(shí)上述定影帶的帶溫度變化的曲線圖；圖18是表示本實(shí)施方式涉及的處理速度為200mm/sec、控制周期為200msec時(shí)上述定影帶的帶溫度變化的曲線圖；圖19是表示本實(shí)施方式涉及的上述處理速度、采樣周期、溫度波動(dòng)之間關(guān)系的說明圖；圖20A是表示本實(shí)施方式涉及的PWM控制10劃分時(shí)100％的電源輸出的模式圖；圖20B是表示本實(shí)施方式涉及的PWM控制10劃分時(shí)60％的電源輸出的模式圖；圖20C是表示本實(shí)施方式涉及的PWM控制10劃分時(shí)20％的電源輸出的模式圖；圖20D是表示本實(shí)施方式涉及的PWM控制20劃分時(shí)65％的電源輸出的模式圖；圖21本實(shí)施方式涉及的定影裝置的從定影帶最高溫度部位H到溫度檢測(cè)器的溫度檢出部位為止的檢測(cè)距離L的說明圖；圖22A是表示本實(shí)施方式涉及的PWM控制中的采樣頻率為10ms時(shí)100％的電源輸出的模式圖；
圖22B是表示本實(shí)施方式涉及的PWM控制中的采樣頻率為20ms時(shí)50％的電源輸出的模式圖；圖22C是表示本實(shí)施方式涉及的PWM控制中采樣頻率為30ms時(shí)33％以及66％的電源輸出的模式圖；圖22D是表示本實(shí)施方式涉及的PWM控制中的采樣頻率為40ms時(shí)25％、50％以及75％的電源輸出的模式圖；圖22E是表示本實(shí)施方式涉及的PWM控制中的采樣頻率為50ms時(shí)20％、40％、60％以及80％的電源輸出的模式圖；圖23A是表示本實(shí)施方式涉及的PWM控制為10劃分時(shí)，偏向控制與分散控制的10％電源輸出的模式圖；圖23B是表示本實(shí)施方式涉及的PWM控制為10劃分時(shí)，偏向控制與分散控制的20％電源輸出的模式圖；圖23C是表示本實(shí)施方式涉及的PWM控制為10劃分時(shí)，偏向控制與分散控制的30％電源輸出的模式圖；圖23D是表示本實(shí)施方式涉及的PWM控制為10劃分時(shí)，偏向控制與分散控制的40％電源輸出的模式圖；圖23E是表示本實(shí)施方式涉及的PWM控制為10劃分時(shí)，偏向控制與分散控制的50％電源輸出的模式圖；圖24是本實(shí)施方式涉及的PWM控制的1個(gè)周期結(jié)束后移向下一個(gè)控制方式的功率曲線圖；圖25是本實(shí)施方式涉及的PID控制的計(jì)算結(jié)果超過最低功率時(shí)，即使在PWM控制的1個(gè)周期內(nèi)也使輸出增加的方式的功率曲線圖；圖26是本實(shí)施方式涉及的PWM控制周期結(jié)束之時(shí)，移向下一個(gè)線性控制方式的功率曲線圖；圖27是本實(shí)施方式涉及的PID控制的計(jì)算結(jié)果超出最低功率之時(shí)，立即移向線性控制方式的功率曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，對(duì)于各圖中具有的同樣結(jié)構(gòu)或者同樣功能的構(gòu)成要素及相當(dāng)?shù)牟糠郑郊油环?hào)，且不重復(fù)該說明。
圖1是示意將本發(fā)明一實(shí)施方式所涉及的圖象加熱體作為定影裝置使用的圖象形成裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。該圖象形成裝置100為串列式圖象形成裝置。在圖象形成裝置100中，有助于彩色圖象成色的4色墨粉圖象分別形成在4個(gè)圖象載體上，依次重合在中間轉(zhuǎn)印體上進(jìn)行一次轉(zhuǎn)印后，該第一次轉(zhuǎn)印圖象在記錄媒體上被一次性地轉(zhuǎn)印(第二次轉(zhuǎn)印)。
本實(shí)施方式涉及的圖象加熱裝置，不只限定于上述串列式圖象形成裝置，可以搭載在所有方式的圖象形成裝置上。
另外，在圖1中，附加在圖象形成裝置100中的各組成要素的符號(hào)末尾記號(hào)Y、M、C、K分別表示與各個(gè)圖象形成相關(guān)的組成要素Y為黃色圖象、M為品紅色(magenta)圖象、C為青色(cyanic)圖象、K為黑色圖象，同一符號(hào)的組成要素分別具有共同的結(jié)構(gòu)。
圖象形成裝置100具有作為上述4個(gè)圖象載體的感光體磁鼓110Y、110M、110C、110K及中間轉(zhuǎn)印帶(中間轉(zhuǎn)印體)170。在各感光體磁鼓110Y、110M、110C、110K的周圍，分別配設(shè)了圖象形成站(station)SY、SM、SC、SK。圖象形成站SY、SM、SC、SK分別包括帶電器120Y、120、120C、120K，曝光裝置130，顯影器140Y、140M、140C、140K，轉(zhuǎn)印器150Y、150M、150C、150K以及清理裝置160Y、160M、160C、160K。
在圖1中，各感光體磁鼓110Y、110M、110C、110K分別按箭C頭方向旋轉(zhuǎn)。各感光體磁鼓110Y、110M、110C、110K的表面分別由帶電器120Y、120M、120C、120K同樣帶上規(guī)定的電位。
對(duì)應(yīng)特定顏色的圖象數(shù)據(jù)的激光束掃描線130Y、130M、130C、130K通過曝光裝置130照射在帶電的各感光磁鼓110Y、110M、110C、110K的表面，而在各感光磁鼓110Y、110M、110C、110K的表面形成上述每種特定顏色的靜電潛影。
在感光磁鼓110Y、110M、110C、110K上所形成的上述每種特定顏色的靜電潛影，靠顯影器140Y、140M、140C、140K顯像出來?？窟@種方式，有助于彩色圖象成色的4色未定影圖象就形成在感光磁鼓110Y、110M、110C、110K上了。
顯影在感光磁鼓110Y、110M、110C、110K上的4色墨粉像，靠轉(zhuǎn)印器150Y、150M、150C、150K，在作為上述中間轉(zhuǎn)印體的無端狀的(連續(xù)狀)中間轉(zhuǎn)印帶170上第1次轉(zhuǎn)印。由此，在感光磁鼓110Y、110M、110C、110K上所形成的4色墨粉圖象依次重合，在中間轉(zhuǎn)印帶170上形成全彩色圖象。
各感光磁鼓110Y、110M、110C、110K把墨粉圖象復(fù)制在中間轉(zhuǎn)印帶170上后，殘留在各表面的墨粉依靠清理單元160Y、160M、160C、160K除去。
至此，曝光裝置130相對(duì)感光磁鼓110Y、110M、110C、110K以規(guī)定的傾角配置。另外，中間轉(zhuǎn)印帶170被驅(qū)動(dòng)輥171和從動(dòng)輥172懸架著，由驅(qū)動(dòng)輥171的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)其按圖1的箭頭A方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
另一方面，在圖象形成裝置100的下半部，設(shè)置有貯存作為記錄媒體的印字用紙等記錄紙P的給紙盒180。記錄紙P靠給紙輥181，由給紙盒180一張一張地沿規(guī)定的過紙路徑，被送入箭頭B的方向。
被送入上述過紙路徑內(nèi)的記錄紙P，通過由懸架在從動(dòng)輥172上的中間轉(zhuǎn)印帶170外表面和與中間轉(zhuǎn)印帶170的外表面相接的二次轉(zhuǎn)印輥190所形成的轉(zhuǎn)印夾持部。在通過上述轉(zhuǎn)印夾持部時(shí)，形成在中間復(fù)制帶170上的全彩色圖象(未定影圖象)靠二次轉(zhuǎn)印輥190一次性地轉(zhuǎn)印在記錄紙P上。
接下來，記錄紙P通過由懸架于在圖2中詳述的定影裝置200的定影輥210與發(fā)熱輥220之間的定影帶230外表面和與定影帶230外表面相接的加壓輥240所形成的定影夾持部N。這樣，在上述轉(zhuǎn)印夾持部一次性轉(zhuǎn)印的未定影全彩色圖象，被加熱定影在記錄紙P上。
另外，在圖象形成裝置100上還設(shè)置有一個(gè)為其筐體一部分的開閉自由的門101，可以靠這個(gè)門101的開閉，更換和維修定影裝置200，以及對(duì)卡在上述過紙路徑上的記錄紙P進(jìn)行卡紙?zhí)幚淼取?br> 下面就搭載在圖象形成裝置100上的定影裝置進(jìn)行說明。圖2是表示使用了本發(fā)明實(shí)施方式涉及的圖象加熱裝置的定影裝置200的結(jié)構(gòu)的截面圖。
定影裝置200，作為其圖象加熱單元是采用了電磁感應(yīng)加熱(IH，induction heating)方式的圖象加熱裝置。如圖2所示，定影裝置200包括定影輥210，作為發(fā)熱體的發(fā)熱輥220，以及作為圖象加熱體的定影帶230等。另外，定影裝置200還包括加壓輥240，作為發(fā)熱單元的感應(yīng)加熱裝置250，作為薄膜分離導(dǎo)向板的分離器260以及作為形成過紙路徑的薄膜導(dǎo)向板281、282、283、284等。
定影裝置200通過感應(yīng)加熱裝置250所生成的磁場(chǎng)作用加熱發(fā)熱輥220以及定影帶230。定影裝置200在被加熱的定影帶230和加壓輥240之間的定影夾持部N處，把沿導(dǎo)向板281，282，283，284傳送過來的記錄紙P上的未定影圖象進(jìn)行加熱定影。
此外，使用了本實(shí)施方式涉及的圖象加熱裝置的定影裝置200，也可以不使用定影帶230，而采用由定影輥210兼作發(fā)熱輥220的結(jié)構(gòu)，這個(gè)定影輥210直接加熱定影記錄紙P上的未定影圖象。
在圖2中，由空心筒狀磁性金屬材料形成的旋轉(zhuǎn)體組成發(fā)熱輥220，該金屬材料為鐵、鈷、鎳或由這些金屬組成的合金等。發(fā)熱輥220的兩端由圖中未標(biāo)示出來的固定在支撐側(cè)板上的軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐。另外，發(fā)熱輥220外徑為20mm，壁厚為0.3mm，其熱容量低升溫快，且其居里點(diǎn)被調(diào)整成300℃以上。
定影輥210的結(jié)構(gòu)為，例如在不銹鋼等金屬芯的外表覆蓋一層由凝固狀或泡沫狀等具有耐熱性能的硅酮橡膠構(gòu)成的彈性材料。定影輥210的外徑約為30mm，比發(fā)熱輥220的外徑要大。上述彈性材料，其厚度為3～8mm，硬度為15～50°左右(Asker硬度JIS A的硬度為6～25°)。
另外，加壓輥240壓接定影輥210上。根據(jù)此定影輥210和加壓輥240的壓接，在其壓接部形成一個(gè)規(guī)定幅度的定影支持部N。
定影帶230是由懸架在發(fā)熱輥220和定影輥210之間的耐熱帶構(gòu)成。由于發(fā)熱輥220被在后面敘述的感應(yīng)加熱裝置250感應(yīng)加熱，而發(fā)熱輥220的熱在定影帶230與發(fā)熱輥220的接觸部位被傳導(dǎo)，且由于定影帶230的旋轉(zhuǎn)，而帶整體被加熱。
這種結(jié)構(gòu)的定影裝置200，由于其發(fā)熱輥220的熱容量比定影輥210的熱容量還要小，所以發(fā)熱輥220被迅速加熱，其定影加熱開始時(shí)的熱機(jī)時(shí)間就大大地被縮短了。
定影帶230是具有發(fā)熱層、彈性層以及起模層等多層結(jié)構(gòu)的耐熱帶。上述發(fā)熱層的材料是例如鐵、鈷、鎳等具有磁性的金屬或由這些金屬構(gòu)成的合金。上述彈性層，由為覆蓋上述發(fā)熱層而設(shè)置的硅酮橡膠或氟化橡膠等彈性材料形成。上述起模層是由PTFE(PolyTetra-FluoroEthylene，聚四氟乙烯)、PFY(PerFluoroAlkoxyFluoroplastics，聚酯長(zhǎng)絲)、FEP(FluorinatedEtyienePropylenecopolymer，氟化乙丙烯)、硅酮橡膠或氟化橡膠等起模性良好的樹脂或橡膠單獨(dú)或者混合地形成。
這種結(jié)構(gòu)的定影帶230即使是在定影帶230和發(fā)熱輥220之間，由于某種原因使異物混入而產(chǎn)生間隔，其發(fā)熱層也會(huì)因感應(yīng)加熱裝置250感應(yīng)加熱，而使定影帶本身發(fā)熱。如上所述，由于定影帶230能夠靠感應(yīng)加熱裝置250直接感應(yīng)加熱它自己，所以其發(fā)熱效率良好，而且反應(yīng)也變快，因此很少有溫度不均勻現(xiàn)象，作為加熱定影單元具有很高地可依賴性。
加壓輥240通過在例如由銅或鋁等熱傳導(dǎo)性能良好的筒狀金屬材料形成的金屬芯的表面，設(shè)置耐熱性及墨粉起模性好的彈性材料而形成。上述金屬芯除上述金屬外，也可以使用SUS。
加壓輥240，通過如上所述的介于定影帶230與定影輥210壓接，來形成挾持傳送記錄紙P的定影支持部N。在圖示的定影裝置200中，使加壓輥240的硬度大于定影輥210的硬度，且加壓輥240的表面介于定影帶230與定影輥210的表面相咬合，而形成定影支持部N。
因此，加壓輥240雖然其外徑和定影輥210一樣，都是在30mm左右，但是其壁厚為2～5mm，比定影輥210還要薄，其硬度為20～60°(Asker硬度JIS A的硬度6～25°)左右，也比定影輥210要硬。
在這種結(jié)構(gòu)的定影裝置200中，由于記錄紙P由定影支持部N挾持，沿加壓輥240表面的形狀進(jìn)行傳送，所以有記錄紙P的加熱定影面很容易脫離定影帶230表面的效果。
另外，在定影支持部N入口附近的定影帶230的內(nèi)表面上，與其碰接地配置有溫度檢測(cè)器270，以作為溫度檢測(cè)單元，該單元由熱敏電阻等熱敏感性高的溫敏元件形成。
感應(yīng)加熱裝置250根據(jù)溫度檢測(cè)器270所檢測(cè)出的定影帶230內(nèi)表面的溫度，來控制發(fā)熱輥220及定影帶230的加熱溫度，即是使上述未定影圖象的圖象定影溫度維持在規(guī)定的溫度上。
接下來說明感應(yīng)加熱裝置250的結(jié)構(gòu)。如圖2所示，感應(yīng)加熱裝置250介于定影帶230與發(fā)熱輥220的外表面相對(duì)地配置。在感應(yīng)加熱裝置250上設(shè)有作為線圈導(dǎo)向部件的支撐框架251，該框架呈彎曲形狀覆蓋著發(fā)熱輥220，由不易燃的樹脂形成。
在支撐框架251中心部配置有恒溫器252，使其溫度檢測(cè)部分的一部分從支撐框架251朝發(fā)熱輥220以及定影帶230方向突出。
當(dāng)檢測(cè)出發(fā)熱輥220以及定影帶230的溫度出現(xiàn)異常高溫時(shí)，恒溫器252就會(huì)強(qiáng)行切斷卷繞在支撐框架251外表面上作為磁場(chǎng)發(fā)生裝置的勵(lì)磁線圈253與圖中未顯示出來的變頻電路的連接。
勵(lì)磁線圈253由一根較長(zhǎng)的表面絕緣的勵(lì)磁線材，沿支撐框架251在發(fā)熱輥220的軸方向上交錯(cuò)卷繞而形成的。這個(gè)勵(lì)磁線圈253的卷繞部分的長(zhǎng)度被設(shè)計(jì)成與定影帶230和發(fā)熱輥220的連接區(qū)域大致相同。
勵(lì)磁線圈253與圖中未顯示出來的變頻電路連接，被供給10KHz～1MHz(優(yōu)選為20KHz～800KHz)的的高頻交流電，以此產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。該交變磁場(chǎng)在發(fā)熱輥220與定影帶230的接觸區(qū)域及其附近，對(duì)發(fā)熱輥220以及定影帶230的發(fā)熱層起作用。由于該交變磁場(chǎng)的作用，在發(fā)熱輥220以及定影帶230的發(fā)熱層內(nèi)部，有流往妨至上述交變磁場(chǎng)變化的方向的渦旋電流流過。
這個(gè)渦旋電流產(chǎn)生與發(fā)熱輥220以及定影帶230的發(fā)熱層的電阻相應(yīng)的焦耳熱，主要是在勵(lì)磁線圈253與定影帶230的接觸區(qū)域及其附近，對(duì)發(fā)熱輥220以及定影帶230進(jìn)行電磁感應(yīng)加熱。
另一方面，在支撐框架251上，設(shè)置有拱心(archcore)254和側(cè)心(sidecore)255，以包裹著勵(lì)磁線圈253的形式存在。這些拱心254和側(cè)心255可以使勵(lì)磁線圈253的電感增大，使勵(lì)磁線圈253與發(fā)熱輥220之間的電磁耦合處于良好狀態(tài)。
因此，在該定影裝置200中，由于拱心254和側(cè)心255的作用，即使線圈電流相同，也可以把更多的功率投入到發(fā)熱輥220上去，因而能夠縮短其熱機(jī)的時(shí)間。
另外，支撐框架251上安裝有一個(gè)樹脂的外殼256呈屋頂狀，以覆蓋住感應(yīng)加熱裝置250內(nèi)部的拱心254和恒溫器252。這個(gè)外殼256上設(shè)有多個(gè)散熱孔，由支撐框架251、勵(lì)磁線圈253以及拱心254等所產(chǎn)生的熱量便能被排放到外部去了。外殼256也可以用鋁等樹脂以外的原料制成。
再有，為了不使在外殼256上形成的散熱孔堵塞，而在支撐框架251上安裝了一個(gè)覆蓋外殼256外面的短路環(huán)257。短路環(huán)257位于拱心254的背面。短路環(huán)257，在抵消從拱心254背面漏到外部的少量漏磁通的方向上產(chǎn)生渦旋電流，以此在抵消上述外漏磁通磁場(chǎng)的方向上產(chǎn)生磁場(chǎng)，做到防止上述漏磁通帶來的不必要的輻射。
接下來，說明采用了本實(shí)施方式涉及的圖象加熱裝置的定影裝置200的發(fā)熱量控制單元的結(jié)構(gòu)及其功能。圖3是表示定影裝置200的發(fā)熱量控制單元結(jié)構(gòu)的方框圖。
如圖3所示，發(fā)熱量控制單元300包括供給功率計(jì)算部分301，功率設(shè)定部分302，溫度檢測(cè)部分303，電壓值檢測(cè)部分304，電流值檢測(cè)部分305，功率計(jì)算部分306以及限制(limiter)控制部分307等。
一旦圖中未標(biāo)示的主方(host)發(fā)出印字動(dòng)作開始的指令，圖象形成裝置100就開始進(jìn)行上述圖象形成動(dòng)作。這樣，定影裝置200的感應(yīng)加熱裝置250對(duì)發(fā)熱輥220及定影帶230加熱，以此加熱定影通過上述圖象形成動(dòng)作在記錄紙P上二次轉(zhuǎn)印的未定影的全彩色圖象。
在圖3中，供給功率計(jì)算部分301計(jì)算應(yīng)該向加熱定影裝置200的發(fā)熱輥220以及定影帶230的感應(yīng)加熱裝置250提供的功率。
功率設(shè)定部分302將供給功率計(jì)算部分301所計(jì)算出的功率值數(shù)據(jù)，向驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁線圈253的變頻電路(未圖示)輸出。
根據(jù)設(shè)定在該功率設(shè)定部302上的數(shù)值(記錄值)，控制輸出到上述變頻電路上的功率值。通過該功率值的控制，感應(yīng)加熱裝置250產(chǎn)生的發(fā)熱量、為了將未定影圖象在記錄紙P上定影的發(fā)熱輥220、及定影帶230的溫度都得到了控制。
為計(jì)算提供給感應(yīng)加熱裝置250的功率，需要有關(guān)定影裝置200的圖象定影溫度，和實(shí)際供給上述變頻電路的功率值的信息。定影裝置200的圖象定影溫度由溫度檢測(cè)部分303得出。而實(shí)際供給上述變頻電路的功率值則通過功率計(jì)算部分306得出。
溫度檢測(cè)部分303，將與定影支撐部N入口附近的定影帶230內(nèi)側(cè)碰接地配置的溫度檢測(cè)器270的模擬輸出，通過AD轉(zhuǎn)換器變換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并輸入到供給功率計(jì)算部分301。
功率計(jì)算部分306所采用的計(jì)算方法是，把來自檢測(cè)上述變頻電路輸入電壓值的電壓值檢測(cè)部分304，和檢測(cè)上述變頻電路輸入電流值的電流值檢測(cè)部分305各自的輸出相乘，來求出上述功率值。
電壓值檢測(cè)部分304，對(duì)上述變頻電路的輸入電壓值進(jìn)行A/D變換后，把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳給供給計(jì)算部分301。電流值檢測(cè)部分305也對(duì)上述變頻電路的輸入電流值進(jìn)行A/D變換后，把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳給供給計(jì)算部分301。然而也可以檢測(cè)出通過勵(lì)磁線圈253的電流值，用于控制。
在供給計(jì)算部分301，定期地(此處是每10ms一次)在獲取來自溫度檢測(cè)部分303的數(shù)據(jù)、以及來自功率計(jì)算部分306的數(shù)據(jù)的同時(shí)，在功率設(shè)定部分302設(shè)定計(jì)算值(記錄值)。這樣，通過供給計(jì)算部分301在功率設(shè)定部分302設(shè)定計(jì)算值，用于定影記錄紙P上的未定影圖象的發(fā)熱輥220，以及定影帶230的溫度得到控制。
限制控制部分307的作用是，最終確認(rèn)設(shè)定在功率設(shè)定部分302的功率。即限幅控制部分307具有進(jìn)行控制的功能，即當(dāng)要在功率設(shè)定部分302設(shè)定超出預(yù)先規(guī)定的限制值時(shí)，或者在功率計(jì)算部分306的數(shù)據(jù)比預(yù)先規(guī)定的規(guī)定值大時(shí)，把在功率設(shè)定部分302設(shè)定的數(shù)據(jù)改寫成某一規(guī)定數(shù)值。
更具體地說，例如限制值在數(shù)據(jù)上是AA(16進(jìn)制)HEX，而供給計(jì)算部分301計(jì)算出的數(shù)值超過AA HEX時(shí)，限制控制部分307就會(huì)強(qiáng)制性地將目標(biāo)功率的80％對(duì)應(yīng)的功率，作為功率設(shè)定部分302的設(shè)定值來設(shè)定。另外，來自供給計(jì)算部分301的數(shù)據(jù)大于或等于1150W時(shí)，限幅控制部分307也會(huì)做出同樣的處理。
然而實(shí)際上，上述功率在設(shè)定時(shí)已經(jīng)通過上限值及下限值被控制，所以理應(yīng)不會(huì)出現(xiàn)上述的超過限制值的現(xiàn)象?？墒?，這種限制控制主要是考慮到，用于獲取電流值和電壓值的AD轉(zhuǎn)換器的線路中產(chǎn)生干擾而誤檢數(shù)據(jù)時(shí)的情況而設(shè)置的。
下面對(duì)使上述未定影圖象定影在記錄紙P上的定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300的控制動(dòng)作的各狀態(tài)和遷移條件進(jìn)行說明。
圖4是與本實(shí)施方式的一種形態(tài)所涉及的，采用了圖象加熱裝置的定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300的控制狀態(tài)遷移圖。在此只對(duì)定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300在各種狀態(tài)下的動(dòng)作概要進(jìn)行說明。其細(xì)節(jié)將用各狀態(tài)的動(dòng)作流程圖加以說明。
在圖4中，當(dāng)圖象形成裝置100處于待印等待機(jī)狀態(tài)時(shí)，通常，向上述變頻電路的通電暫停(以下，將此狀態(tài)稱為“IH控制停止?fàn)顟B(tài)”)。但是，在該圖象形成裝置100中，為了縮短起印(first print)的時(shí)間，有時(shí)將定影裝置200的發(fā)熱輥220及定影帶230預(yù)熱到一定的溫度，例如100℃左右。此時(shí)，發(fā)熱量控制單元300要在上述變頻電路上施加小于將未定影圖象加熱定影在記錄紙P上時(shí)所需功率的功率。
當(dāng)圖象形成裝置100接到開始印字的指令后，在定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300中，向變頻電路開始通電的指令便發(fā)出(以下，稱該狀態(tài)為“IH控制開始狀態(tài)”)。由此，在開始使定影裝置200的發(fā)熱輥220及定影帶230升溫到未加熱圖象能定影在記錄紙P上的溫度的控制之前，首先要進(jìn)行為此的準(zhǔn)備處理(以下稱該狀態(tài)為“功率上升控制狀態(tài)”)。
在功率上升控制狀態(tài)中，發(fā)熱量控制單元300要確認(rèn)向上述變頻電路開始通電的指令信號(hào)，如零交(zerocross)信號(hào)等是否正常輸入，以及向上述變頻電路通電的狀態(tài)是否正常等。
上述零交信號(hào)定期作為插入信號(hào)定期地向定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300輸入，并通過計(jì)測(cè)該周期、高位(highstate)時(shí)間及低位(lowstate)時(shí)間來判斷信號(hào)是否正常。
在此，如果出現(xiàn)上述周期異常等錯(cuò)誤，發(fā)熱量控制單元300將停止IH控制動(dòng)作。另外，如果上述周期正常，發(fā)熱量控制單元300將在IH控制開始后，把最初應(yīng)設(shè)定的數(shù)據(jù)(下限值)設(shè)定在功率設(shè)定部302中。該下限值為不同于電源電壓的數(shù)值，是出于保護(hù)上述變頻電路的考慮，可設(shè)定的最小數(shù)值被當(dāng)作預(yù)先規(guī)定的數(shù)據(jù)存入到圖中未標(biāo)示的ROM當(dāng)中。
發(fā)熱量控制單元300，在上述下限值設(shè)定時(shí)開始經(jīng)過規(guī)定時(shí)間(此處為300ms)后，對(duì)于功率設(shè)定部302所設(shè)定的數(shù)值，實(shí)際上到底施加了多少功率，可參照來自功率計(jì)算部分306的數(shù)據(jù)，確認(rèn)是否施加了對(duì)應(yīng)上述下限值的功率。
例如，發(fā)熱量控制單元300，在電源電壓為100v時(shí)，下限值為70HEX(16進(jìn)制數(shù)據(jù))，與其對(duì)應(yīng)的功率如果是500W的話，就在功率設(shè)定部分302設(shè)定70HEX。接下來，當(dāng)300ms后功率計(jì)算部分306的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于500W(此處定為200W)時(shí)，再次在功率設(shè)定部302中設(shè)定下限值，到規(guī)定時(shí)間后確認(rèn)功率計(jì)算部分306的數(shù)據(jù)。當(dāng)反復(fù)這種重試動(dòng)作規(guī)定次數(shù)(此處為5次)以上時(shí)，發(fā)熱量控制單元300就視為錯(cuò)誤而停止IH控制。
在此，如果最初的功率施加進(jìn)行正常，接下來就需要進(jìn)行第二次功率設(shè)定。這個(gè)第二次應(yīng)該設(shè)定的數(shù)據(jù)，要根據(jù)對(duì)于第一次設(shè)定的數(shù)據(jù)實(shí)際施加了多少功率來決定。
例如，第一次在功率設(shè)定部分302中設(shè)定為70HEX時(shí)的理論值是500W，而實(shí)際功率是450W的情況下，由于比理論值小，所以第二次在功率設(shè)定部分302中就例如設(shè)定為80HEX。另外與此相反，當(dāng)實(shí)際功率為550W的情況下，由于比理論值大，所以第二次在功率設(shè)定部分302中就設(shè)定為小于先前80HEX的78HEX。
以同樣方法反復(fù)對(duì)功率設(shè)定部分302進(jìn)行功率設(shè)定，直到達(dá)到目標(biāo)功率為止。另一方面也有一種方法是根據(jù)實(shí)際功率與目標(biāo)功率的差分，來決定第二次以后應(yīng)設(shè)定的數(shù)據(jù)。上述所謂的目標(biāo)功率值，是在盡量縮短起印時(shí)間的同時(shí)，且上述變頻電路不受到破壞的程度下規(guī)定出的最大可施加功率。
這樣一來，在進(jìn)行了多次功率設(shè)定后，當(dāng)實(shí)際功率達(dá)到上述目標(biāo)功率時(shí)，控制狀態(tài)就進(jìn)入保持功率在目標(biāo)功率值上下的狀態(tài)(以下，稱為“功率修正控制狀態(tài)”)。在此進(jìn)行的控制為，增加或減少1級(jí)功率設(shè)定部分302的功率設(shè)定值，來控制維持目標(biāo)功率。
具體舉例來講，假設(shè)目標(biāo)功率為909W，在功率設(shè)定部分302中設(shè)定為909HEX，而來自功率計(jì)算部分306的實(shí)際功率的數(shù)據(jù)為915W時(shí)，那么下一次就在功率設(shè)定部分302中設(shè)定為減少1級(jí)后的數(shù)值8FHEX。
此時(shí)，實(shí)際功率是來自功率計(jì)算部分306的數(shù)據(jù)，如果該數(shù)值小于909W，那么下一次就在功率設(shè)定部分302中設(shè)定為8FHEX增加1級(jí)后的90FHEX。此外，如果數(shù)值大于909W時(shí)，就在功率設(shè)定部分302中設(shè)定為8FHEX再減少1級(jí)的8EHEX。
該功率修正控制持續(xù)到溫度控制轉(zhuǎn)移指令發(fā)布為止。另外，在該功率修正控制中所設(shè)定的最大設(shè)定值，作為上限來保持，在以后的溫度控制等中加以利用。
一旦這種功率修正控制被執(zhí)行，定影裝置200的圖象定影溫度就會(huì)上升。如果這個(gè)定影裝置200的圖象定影溫度達(dá)到預(yù)先規(guī)定的規(guī)定溫度(此處數(shù)值比未定影圖象的定影設(shè)定溫度低20℃)，將停止上述功率修正控制。接下來由圖象形成裝置100發(fā)出溫度控制轉(zhuǎn)移指示，以在定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300中執(zhí)行以圖象定影溫度為基準(zhǔn)的溫度控制(溫度控制狀態(tài))。
該項(xiàng)溫度控制是通過利用了定影裝置200的圖象定影溫度與未定影圖象的定影設(shè)定溫度之間的差分、其積分值、以及微分值的所謂PID控制(后面詳述)來進(jìn)行的。在此PID控制中，用供給計(jì)算部分301計(jì)算應(yīng)該在功率設(shè)定部分302中設(shè)定的數(shù)據(jù)值，按每一規(guī)定時(shí)間(此處為10ms)，將計(jì)算值設(shè)定在功率設(shè)定部分302中。
在此溫度控制中，與功率控制不同是以定影裝置200的圖象定影溫度為基準(zhǔn)進(jìn)行控制的。功率設(shè)定部分302如果記錄值是8Bit，那么溫度控制的計(jì)算結(jié)果能取的數(shù)值范圍就是0～255(8Bit上限)。
可是，在該定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300中，如果直接設(shè)定通過上述溫度控制得出的計(jì)算結(jié)果話，可能會(huì)出現(xiàn)小于上述下限值或大于上限值的數(shù)值被設(shè)定在功率設(shè)定部分302中的情況，而有可能導(dǎo)致上述變頻電路被損害。
為了防止這一現(xiàn)象發(fā)生，溫度控制時(shí)的功率設(shè)定，只把上限值和下限值之間的數(shù)值設(shè)定在功率設(shè)定部分302中。在此，當(dāng)通過溫度控制得出的計(jì)算結(jié)果大于上限值時(shí)，就在功率設(shè)定部分302中設(shè)定上限值，而通過溫度控制得出的計(jì)算結(jié)果小于下限值時(shí)，就在功率設(shè)定部分302中設(shè)定下限值。
不過，如果在該定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300中，連續(xù)地設(shè)定下限值，因?yàn)樵臼且蟮氖切∮谙孪拗档臄?shù)值，所以其溫度控制有可能會(huì)被破壞。于是，作為其對(duì)策，在該定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300中，根據(jù)下限值與計(jì)算值的比率進(jìn)行PWM控制。
具體地說，下限值為40HEX時(shí)，如果計(jì)算值是20HEX，那么就進(jìn)行50％的占空比的PWM控制。這一系列溫度控制狀態(tài)，一直持續(xù)到接收到要求印字停止等的IH控制終止指令為止。此后，發(fā)熱量控制單元300進(jìn)入IH控制停止?fàn)顟B(tài)，定影裝置200重又進(jìn)入等待IH控制開始指令狀態(tài)。
然而，發(fā)熱量控制單元300為進(jìn)行上述IH控制，需要取得并參照已經(jīng)敘述過的種種數(shù)據(jù)。接下來說明為進(jìn)行上述IH控制而取得各種數(shù)據(jù)的方法。
作為上述IH控制所需要的數(shù)據(jù)列舉如下(1)電源頻率
(2)輸入變頻電路的電流值、電壓值和這兩項(xiàng)相乘所得到的功率值(3)目標(biāo)功率值(4)最小功率值(5)限制功率值(6)下限值記錄值(7)限制值記錄值(8)定影裝置的溫度(多處)再有，上述上限值是在進(jìn)行功率修正控制時(shí)求的值，所以在后面敘述的功率修正控制動(dòng)作說明時(shí)再進(jìn)行解釋。
首先，(1)說明電源頻率的計(jì)測(cè)方法。
一旦圖象形成裝置100的電源接通，零交信號(hào)就開始輸入。這個(gè)零交信號(hào)作為發(fā)熱量控制單元300圖中未標(biāo)示的CPU(中央運(yùn)算處理器)的插入信號(hào)而被告知。
關(guān)于CPU的插入，通?？芍付榻共迦?允許插入，電源接通時(shí)處于禁止插入狀態(tài)。因此，在圖象形成裝置100中，電源接通后，通過發(fā)出允許插入的指定，插入得到許可而可以向發(fā)熱量控制單元300輸入零交信號(hào)。
發(fā)熱量控制單元300，在零交信號(hào)輸入的時(shí)點(diǎn)起動(dòng)計(jì)時(shí)器，計(jì)測(cè)到下次零交信號(hào)輸入，也就是到插入發(fā)生的時(shí)間。并根據(jù)所計(jì)測(cè)出時(shí)間來判定電源頻率(50Hz/60Hz)。50Hz時(shí)的零交周期為20ms，60Hz時(shí)的零交周期為16.7ms。因此，在該定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300中，考慮到插入發(fā)生時(shí)間出現(xiàn)延遲，偏差等因素，將閾值設(shè)置為18ms，規(guī)定等于或大于該數(shù)值定為50Hz，等于或小于該數(shù)值為60Hz。
接下來，(2)說明輸入到變頻電路的電流值、電壓值和通過將這兩項(xiàng)相乘獲得在功率計(jì)算部分306中所求的功率值的方法。圖5是在功率計(jì)算部分306中所執(zhí)行的獲取電流值和電壓值的方法的說明圖。
如圖5所示，獲取實(shí)際的電流值、電壓值的計(jì)算式因電源電壓系統(tǒng)、電源頻率而變化。這里所說的電源電壓系統(tǒng)，是指用低壓電源(圖中未標(biāo)示)檢測(cè)圖象形成裝置100是連接在100v的電源系統(tǒng)上，還是連接在200v的電源系統(tǒng)上，并通知發(fā)熱量控制單元300。
如圖5所示，輸入到變頻電路的實(shí)際電流值Ival與AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)ADi具有一次線性關(guān)系，其系數(shù)通過試驗(yàn)可以求出。另外，輸入到變頻電路的實(shí)際電壓值Vval與AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)ADv，同樣具有一次線性關(guān)系，其系數(shù)也可通過試驗(yàn)求出。
例如，輸入到100v系統(tǒng)、50Hz的變頻電路的電壓值通過Vval＝0.7112×ADv-33.0290[volt]...式5-1可以求出。
輸入到100v系統(tǒng)、50Hz的變頻電路的電流值通過Ival＝0.0533×ADi-1.5059[amp]...式5-2可以求出。
輸入到100v系統(tǒng)、60Hz的變頻電路的電壓值通過Vval＝0.7148×ADv-33.1930[volt]...式5-3可以求出。
輸入到100v系統(tǒng)、60Hz的變頻電路的電流值通過Ival＝0.0535×ADi-1.6145[amp]...式5-4可以求出。
輸入到200v系統(tǒng)、50Hz的變頻電路的電壓值通過Vval＝1.4048×ADv-63.7730[volt]...式5-5可以求出。
輸入到200v系統(tǒng)、50Hz的變頻電路的電流值通過Ival＝0.0269×ADi-0.8516[amp]...式5-6可以求出。
輸入到200v系統(tǒng)、60Hz的變頻電路的電壓值通過Vval＝1.4048×ADv-63.7730[volt]...式5-7可以求出。
輸入到200v系統(tǒng)、60Hz的變頻電路的電流值通過Ival＝0.0268×ADi-0.9182[amp]...式5-8
可以求出。
另外，供給上述變頻電路的功率值，在功率計(jì)算部分306中通過將上述各式計(jì)算所得到的電流值、電壓值相乘算出。該定影裝置200，在功率計(jì)算部分306中每10ms重復(fù)進(jìn)行一次這樣的計(jì)算，以此來實(shí)現(xiàn)能夠即時(shí)對(duì)應(yīng)電壓變動(dòng)等情況，且可靠性更高的IH控制。
接下來說明在發(fā)熱量控制單元300中執(zhí)行的獲取(3)目標(biāo)功率值的方法。這個(gè)目標(biāo)功率值是出于圖象形成裝置100功能項(xiàng)目之一的縮短起印時(shí)間，以及保護(hù)上述變頻電路的考慮而設(shè)定的。
即，在該圖象形成裝置100中，如果增大目標(biāo)功率值，就有利于縮短起印時(shí)間，但是，卻有導(dǎo)致上述變頻電路損壞的可能性。相反，如果減小目標(biāo)功率值，從保護(hù)上述變頻電路的觀點(diǎn)來看是非常理想的，可是卻又得擔(dān)心起印時(shí)間變慢。因此，這個(gè)目標(biāo)功率值要權(quán)衡上述兩者，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)來確定。圖6是發(fā)熱量控制單元300中執(zhí)行的獲取上述目標(biāo)功率值的方法的說明圖。
如圖(6)所示，圖象形成裝置100連接在100v系統(tǒng)電源上時(shí)，區(qū)間(1)(目標(biāo)電壓為70.19v-95.21v)的目標(biāo)功率值通過16.39×電源電壓-651.1960[W]...式6-1可以求出。
區(qū)間(2)(95.21v≤電源電壓≤132.45v)的目標(biāo)功率值是固定的，即909[W]...式6-2區(qū)間(3)(電源電壓為132.45v-137.19v)的目標(biāo)功率值通過-22.94×電源電壓+3947.1190[W]...式6-3可以求出。
區(qū)間(4)(電源電壓為≥137.19v)的目標(biāo)功率值是固定的，即800[W]...式6-4在區(qū)間(4)中，后面將敘述的最小功率值也相同。
另外，如圖6(b)所示，圖象形成裝置100被接在200v電源上時(shí)，
區(qū)間(5)(電源電壓為161.13v-198.97v)的目標(biāo)功率值通過9.83×電源電壓-1047.0476[W]...式6-5可以求出。
區(qū)間(6)(198.97v≤電源電壓≤264.89v)的目標(biāo)功率值是固定的，即909[W]...式6-6區(qū)間(7)(電源電壓為264.89v-274.70v)的目標(biāo)功率值通過-9.84×電源電壓+3513.0034[W]...式6-7可以求出。
區(qū)間(8)(電源電壓為≥274.70v)的目標(biāo)功率值是固定的，即810[W]...式6-8在該區(qū)間(8)中，后面將敘述的最小功率值也相同。
如上所述，在該圖象形成裝置100中，無論是從保護(hù)上述變頻電路的觀點(diǎn)出發(fā)，或者是從確?？焖倨鹩r(shí)間的觀點(diǎn)來看，都設(shè)定了每種電壓下的最佳目標(biāo)功率值。這樣在該定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300中，每10ms就重復(fù)進(jìn)行一次獲取目標(biāo)功率值，以此來實(shí)現(xiàn)能夠即時(shí)對(duì)應(yīng)電壓變動(dòng)等情況、且可靠性更高的IH控制。
接下來說明在發(fā)熱量控制單元300中執(zhí)行的獲取(4)最小功率值的方法。這個(gè)最小功率是從保護(hù)上述變頻電路的觀點(diǎn)出發(fā)來設(shè)定的。如上所述，如果向上述變頻電路提供大功率，或者是小于某數(shù)值的功率，上述變頻電路有可能被損害。
圖7是在發(fā)熱量控制單元300中執(zhí)行的獲取最小功率值的方法說明圖。如圖7(a)的100v系統(tǒng)及圖7(b)的200v系統(tǒng)所示，最小功率值因電源電壓而變。上述發(fā)熱量控制單元300，每10ms獲取一次最小功率值，以此來實(shí)現(xiàn)能夠即時(shí)對(duì)應(yīng)電壓變動(dòng)等情況、且可靠性更高的IH控制。
最小功率值越小，定影裝置200的溫度控制性能，即控制的動(dòng)態(tài)范圍加大，控制性也就變得越好，但是另一方面，也會(huì)導(dǎo)致上述變頻電路損壞。因此，這個(gè)最小功率值也要和上述目標(biāo)功率一樣權(quán)衡上述兩者，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)來確定。
接下來說明在發(fā)熱量控制單元300中所執(zhí)行的獲取(5)限制功率值的方法。該限制功率值定為目標(biāo)功率+250W的功率值。
定影裝置200的圖象定影溫度通常由上述目標(biāo)功率值來控制其功率，所以提供給上述變頻電路的功率應(yīng)該不會(huì)達(dá)到限制功率。該限制功率值是為了在發(fā)熱量控制單元300受到干擾等引起誤操作，而電流值及電壓值的AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)數(shù)值變得不正常時(shí)等情況下排除干擾所設(shè)定的。
即，上述發(fā)熱量控制單元300如果檢測(cè)出提供給上述變頻電路的功率超出限制功率時(shí)，就會(huì)控制功率設(shè)定值以便使上述供給功率為小于目標(biāo)功率的數(shù)值(如目標(biāo)功率80％的功率值)。以此來防止上述變頻電路被損壞，以及因上述變頻電路的誤操作而引起的IH控制不正常。
圖8A及圖8B是表示100v系統(tǒng)及200v系統(tǒng)中的目標(biāo)功率、最小功率、及限制功率值之間關(guān)系的相關(guān)圖。如8A、B所示，限制功率在100v系統(tǒng)、200v系統(tǒng)中都設(shè)定為目標(biāo)功率+250[W]。另外，在圖A、B中，最小功率是將圖7所示的最小功率值圖示在曲線圖上。
接下來說明在發(fā)熱量控制單元300中所執(zhí)行的獲取(6)下限值記錄值的方法。圖9A及圖9B是在100v系統(tǒng)及200v系統(tǒng)中獲取下限值數(shù)據(jù)的方法說明圖。上述下限值數(shù)據(jù)是指對(duì)應(yīng)最小功率值的記錄值。該下限值數(shù)據(jù)如圖7所示，電源電壓100v時(shí)的最小功率為525W。
一方面，電源電壓100v時(shí)的下限值數(shù)據(jù)按圖9A所示的9-6算式計(jì)算為77(10進(jìn)制)。實(shí)際的IH控制使用的不是圖7所示的功率值(以瓦特表示)，而是該記錄值。
下限值數(shù)據(jù)及其功率值(瓦特?cái)?shù))雖然是根本的決定性的數(shù)值，但是也會(huì)因?yàn)閯?lì)磁線圈253及定影裝置200的電感偏差或?qū)嶋H使用中產(chǎn)生的時(shí)間性變化等引起若干的偏差。
因此，在該定影裝置200中，發(fā)熱量控制單元300設(shè)定了以下限值數(shù)據(jù)為首的IH控制的各階段的功率之后，從輸入到上述變頻電路的電流值和電壓值就一直反饋功率。該定影裝置200以此解除上述偏差因素，來實(shí)現(xiàn)可靠性更高的IH控制。
下限值記錄值因電源電壓而變，可通過與電源電壓的2次關(guān)系式來求得。另外，這個(gè)2次關(guān)系式的系數(shù)是考慮到定影裝置200及勵(lì)磁線圈253的電感偏差，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)求出的。
具體來講，是根據(jù)定影裝置200及勵(lì)磁線圈253的零單元配置上的最大值和最小值、平均值附近值的數(shù)據(jù)求出的。在該定影裝置200中，上述下限值記錄值每10ms重復(fù)一次獲取，以此來實(shí)現(xiàn)能夠即時(shí)對(duì)應(yīng)電壓變動(dòng)等情況、且可靠性更高的IH控制。
接下來說明在熱量控制單元300中所執(zhí)行的獲取(7)限制值記錄值的方法。該限制值記錄值基本上進(jìn)行與對(duì)于上述最小功率值求出上述下限值數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)相同的實(shí)驗(yàn)，來求出對(duì)應(yīng)于上述限制值功率值的記錄值數(shù)據(jù)。
定影裝置200通常在設(shè)定IH控制中的功率時(shí)，由于數(shù)據(jù)受到上限值限制，所以功率設(shè)定值一般不會(huì)達(dá)到限制值。可是如上所述，由于勵(lì)磁線圈253及定影裝置200的電感偏差或?qū)嶋H使用中產(chǎn)生時(shí)間性變化，有發(fā)生諸如功率修正控制中所求得的上限值超出限制值的情況可能性。
也就是說，該定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300中，在上述功率修正控制中為達(dá)到目標(biāo)功率而增大功率設(shè)定。可是，因勵(lì)磁線圈253及定影裝置200的電感由于時(shí)間性變化等而引起零件配置的數(shù)值發(fā)生偏差時(shí)，無論怎樣增大功率設(shè)定值，也不會(huì)達(dá)到目標(biāo)功率，即變成功率難以輸入的狀態(tài)，功率設(shè)定值會(huì)永遠(yuǎn)的增大。
這樣的功率設(shè)定值增大，從保護(hù)上述變頻電路的角度看是不理想的，所以有必要預(yù)先設(shè)定好最終的限幅值。于是，當(dāng)功率設(shè)定值超出限制值時(shí)，發(fā)熱量控制單元300就會(huì)控制功率設(shè)定值，使供給功率成為小于目標(biāo)功率的數(shù)值(例如目標(biāo)功率的80％的功率值)。以此可以防止上述變頻電路被損壞及因上述變頻電路誤操作引起的IH控制的不正常。在該定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300中，每10ms重復(fù)進(jìn)行一次該限制值記錄值的獲取動(dòng)作，以此來實(shí)現(xiàn)能夠即時(shí)對(duì)應(yīng)電壓變動(dòng)等情況、且可靠性更高的IH控制。
接下來說明在上述溫度檢測(cè)部分303中所執(zhí)行的獲取(8)定影裝置的溫度的方法。該定影裝置200靠上述溫度檢測(cè)器270在2處檢測(cè)其溫度。一處是定影裝置200的中央部，另一處是定影裝置200的端部。定影裝置200的中央部的溫度檢測(cè)以使記錄低P上未定影圖象以最佳的圖象定影溫度定影來確保圖象質(zhì)量為目的。當(dāng)小尺寸復(fù)印低連續(xù)印刷時(shí)，定影裝置200的非過紙部(端部)的溫度會(huì)異常上升，定影裝置200的端部溫度檢測(cè)的目的就是檢測(cè)出此溫度的異常上升，進(jìn)行冷卻降溫。
這些檢測(cè)定影裝置200各部位溫度的溫度檢測(cè)器270的各檢出溫度，分別通過溫度檢測(cè)部分303內(nèi)的AD轉(zhuǎn)換器，獲取數(shù)據(jù)，作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被傳送給供給計(jì)算部分301。該溫度檢測(cè)部分303每10ms獲取一次定影裝置200的溫度數(shù)據(jù)，用于溫度控制計(jì)算及定影裝置200的錯(cuò)誤檢測(cè)。
接下來說明定影裝置200的功率上升時(shí)的IH控制方法。圖10是定影裝置200的功率上升控制狀態(tài)時(shí)的動(dòng)作流程圖。
圖象形成裝置100當(dāng)接收到外部PC(微機(jī))等發(fā)出的請(qǐng)求印字的指令時(shí)，為了使其未定影圖象定影在記錄紙上，開始定影裝置200的加熱控制，即所謂的IH控制。
在此IH控制中，發(fā)熱量控制單元300首先控制功率上升。這一階段如上所述，進(jìn)行使定影裝置200的發(fā)熱輥220及定影帶230升溫到可以將未定影圖象定影在記錄紙P上的溫度的準(zhǔn)備處理。另外在這一階段，還要進(jìn)行為進(jìn)行IH控制而獲取種種數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備工作。
向上述變頻電路輸入的電壓，上述變頻電路的輸入電流，電源電壓的頻率、定影裝置200的溫度等各項(xiàng)數(shù)據(jù)，自圖象形成裝置100的電源接通時(shí)就已經(jīng)開始獲取了。
向上述變頻電路輸入的電壓通過電壓值檢測(cè)部分304內(nèi)的AD轉(zhuǎn)換器后，作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)暫時(shí)被存貯到存貯器(work memory)(未標(biāo)示)中，再傳送功率計(jì)算部分306。另外，向上述變頻電路輸入的電流，通過電流值檢測(cè)部分305內(nèi)的AD轉(zhuǎn)換器后，作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)暫時(shí)被存貯到存貯器(未標(biāo)示)中，再傳送給功率計(jì)算部分306。然后，在功率計(jì)算部分306中將這些電壓值和電流值相乘，以算出提供給上述變頻電路的功率值。
定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300每10ms獲取一次這些數(shù)據(jù)并進(jìn)行演算。即使電源電壓發(fā)生變動(dòng)，也能夠即時(shí)與其對(duì)應(yīng)。另外在這里取得的電壓值，是使后面敘述的最小功率值(瓦特)、目標(biāo)功率值(瓦特)、下限值(記錄值)、限制值(記錄值)變化的變動(dòng)參數(shù)。
另外，關(guān)于電源電壓的頻率，自電源接通(ON)時(shí)起，零交信號(hào)就作為插入信號(hào)已經(jīng)輸入了進(jìn)行定影裝置200主控制的發(fā)熱量控制單元300內(nèi)的CPU(未標(biāo)示)中，通過計(jì)測(cè)這個(gè)插入信號(hào)的發(fā)生周期，來計(jì)測(cè)電源電壓頻率。
還有關(guān)于定影裝置200的溫度，包括熱敏電阻等熱響應(yīng)性高的溫敏元件的溫度檢測(cè)器270的模擬輸出，通過溫度檢測(cè)部分303內(nèi)的AD轉(zhuǎn)換器后，作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸入到供電計(jì)算部分301。
在定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300內(nèi)，這些動(dòng)作每10ms重復(fù)一次，形成能夠即時(shí)對(duì)應(yīng)定影裝置200的溫度變化的結(jié)構(gòu)。
在圖10中，IH控制靠發(fā)熱量控制單元300開始動(dòng)作，首先校驗(yàn)零交信號(hào)(步驟S1001)。這里的校驗(yàn)只是確認(rèn)零交信號(hào)是否已經(jīng)輸入，并非確認(rèn)其詳細(xì)周期。
在這里，因?yàn)殡娫搭l率如果是50Hz，則周期約為20ms；電源頻率如果是60Hz，則周期約為16.7ms，所以如果零交信號(hào)正常，則在此間隔中會(huì)產(chǎn)生對(duì)發(fā)熱量控制單元300的CPU插入零交信號(hào)的現(xiàn)象。
在本例中規(guī)定錯(cuò)誤條件為，零交信號(hào)的插入連續(xù)1秒或1秒鐘以上未出現(xiàn)的狀態(tài)，此時(shí)就判斷為錯(cuò)誤而停止圖象形成裝置100的動(dòng)作(步驟S1002)。
一方面，在步驟S1001中當(dāng)確認(rèn)零交信號(hào)正常后，發(fā)熱量控制單元300接著設(shè)定下限值(步驟S1003)。該下限值(記錄值)是對(duì)應(yīng)上述最小的功率的數(shù)值。
然后，IH控制信號(hào)被接通(ON)(步驟S1004)，定影裝置200靠發(fā)熱量控制單元300開始加熱動(dòng)作。IH控制信號(hào)接通(ON)后，發(fā)熱量控制單元300待機(jī)300ms(步驟S1005)。該時(shí)間為從在功率設(shè)定部分302設(shè)定功率，到實(shí)際上功率被施加到上述變頻電路上為止的時(shí)間。
這段待機(jī)時(shí)間因變頻電路的結(jié)構(gòu)的不同而有差別。在本例中，取得了300ms的待機(jī)時(shí)間。另外，這段300ms的待機(jī)時(shí)間又是增加功率的方向的時(shí)間。相反在降低功率的方向上，設(shè)定了1500ms的待機(jī)時(shí)間。在降低功率的方向上的待機(jī)時(shí)間也依存于變頻電路的結(jié)構(gòu)。
IH控制信號(hào)接通(ON)后經(jīng)過300ms，發(fā)熱量控制單元300校驗(yàn)施加在上述變頻電路上的功率(步驟S1006)。校驗(yàn)是用輸入到上述變頻電路中去的電壓值和電流值在功率計(jì)算部分306相乘算出的功率值進(jìn)行的。
在此，下限值一經(jīng)設(shè)定，雖然會(huì)IH線圈及定影裝置200的電感偏差、時(shí)間性變化等，但是作為施加到上述變頻電路上的功率，幾乎是最小的功率值返回來。這個(gè)最小的功率值因電源電壓，進(jìn)而由于輸入到變頻電路中去的電壓差異而有所不同。如圖7所示，200v系統(tǒng)的185v不到的情況下最小也有300W。
考慮到這一點(diǎn)，發(fā)熱量控制單元300如果不依存上述變頻電路的輸入電壓，而功率又在200W以下，那么就會(huì)因功率小而進(jìn)行錯(cuò)誤處理。但是，此時(shí)并不是立即當(dāng)作異常通知來處理停止IH控制，而是再次進(jìn)行功率設(shè)定和校驗(yàn)功率的動(dòng)作。并且在發(fā)熱量控制單元300中進(jìn)行規(guī)定次數(shù)以上的重試動(dòng)作后，才當(dāng)作是異常通知停止IH控制，停止圖象形成裝置100的全部動(dòng)作。
具體來講，由發(fā)熱量控制單元300進(jìn)行的功率校驗(yàn)，如果功率在200W以下，將計(jì)算重試次數(shù)用的計(jì)數(shù)器(IH控制開始時(shí)已調(diào)0)設(shè)為+1(步驟S1007)。然后，發(fā)熱量控制單元300進(jìn)行確認(rèn)，看重試計(jì)數(shù)器是否大于“5”，也就是說，確認(rèn)重試次數(shù)是否超過5次(步驟S1008)。如果復(fù)回次數(shù)還沒有超過5次，就會(huì)返回步驟S1003，重復(fù)由發(fā)熱量控制單元300進(jìn)行功率設(shè)定動(dòng)作。如果復(fù)回次數(shù)超過5次，發(fā)熱量控制單元300就會(huì)當(dāng)作異常通知停止IH控制，且停止圖象形成裝置100的全部動(dòng)作(步驟S1009)。
這樣，一旦確認(rèn)功率被正常地施加，發(fā)熱量控制單元300接著就確認(rèn)是否有進(jìn)入溫度控制的請(qǐng)求(步驟S1010)。這一步是從檢測(cè)定影裝置200溫度的溫度檢測(cè)部分303的輸出來進(jìn)行判斷的。如上所述，在本例中，雖然在定影裝置200的中央部和端部的2處均設(shè)有溫度檢測(cè)部分303的熱敏電阻，但是用于該定影裝置200溫度控制的只是中央部的熱敏電阻。
當(dāng)溫度達(dá)到低于使未定影圖象在記錄紙P上定影的設(shè)定溫度(因程序速度、記錄媒體種類、環(huán)境條件等的不同而有所差異)20℃的溫度時(shí)，該進(jìn)入溫度控制的請(qǐng)求由發(fā)熱量控制單元300發(fā)出(步驟S1011)。例如，定影設(shè)定溫度為170℃時(shí)，在定影裝置200溫度達(dá)到150℃的時(shí)點(diǎn)，發(fā)出進(jìn)入溫度控制的請(qǐng)求。
IH控制開始后，定影裝置200的溫度一般比較低，所以此時(shí)很少進(jìn)入溫度控制。可是，在待機(jī)時(shí)間短的間斷等情況下，定影裝置200的溫度由于上次的印字而在足夠熱的狀態(tài)下開始下一次印字，所以在確認(rèn)功率之后進(jìn)入溫度控制的情況也多有發(fā)生。
在確認(rèn)該功率之后，沒有進(jìn)入溫度控制的請(qǐng)求時(shí)，供給計(jì)算部分301進(jìn)行下一次應(yīng)該設(shè)定的功率值的計(jì)算(步驟S1012)。該算法是根據(jù)先設(shè)定好下限值的300ms之后檢測(cè)(計(jì)算)出的功率值與對(duì)應(yīng)當(dāng)時(shí)變頻電路輸入電壓的最小功率值之間的差分或比率，按預(yù)先規(guī)定的算式(未標(biāo)示)算出下一次應(yīng)該設(shè)定的功率值。
該功率設(shè)定值與上述目標(biāo)功率值是對(duì)應(yīng)的。例如，最小功率值是500W時(shí)，設(shè)定下限值后，而實(shí)際返回的功率值為400W的話，就因?yàn)閷?shí)際值比理論值小，所以下次的設(shè)定值要偏大地設(shè)定。相反，返回的功率為600W的話，就因?yàn)閷?shí)際值比理論值大，所以下次的設(shè)定值就要偏小地設(shè)定。
這樣，實(shí)際設(shè)定由供給計(jì)算部分301計(jì)算出的功率設(shè)定值(步驟S1013)，300ms待機(jī)(步驟S1014)后，發(fā)熱量控制單元300確認(rèn)是否達(dá)到目標(biāo)功率(步驟S1015)。如果此時(shí)尚未達(dá)到目標(biāo)功率，發(fā)熱量控制單元300就會(huì)返回到步驟S1010，重復(fù)以后的處理。另一方面，如果達(dá)到了目標(biāo)功率，發(fā)熱量控制單元300就會(huì)結(jié)束功率上升的控制，而進(jìn)入功率修正控制。
接下來說明上述功率修正控制時(shí)的IH控制方法。圖11是定影裝置200的功率修正控制狀態(tài)的動(dòng)作流程圖。
該功率修正控制時(shí)，發(fā)熱量控制單元300如圖11所示，先把上述功率上升控制剛進(jìn)入上述功率修正控制后的功率設(shè)定值作為上限值，存儲(chǔ)到規(guī)定的工作區(qū)域中(未標(biāo)示)(步驟S1101)。該上限值被當(dāng)作之后進(jìn)行溫度控制計(jì)算時(shí)的上限值來使用。
另外如上所述，功率上升控制過程中進(jìn)入溫度控制時(shí)的上限值，采用的是預(yù)先規(guī)定的規(guī)定值(在本例中，相當(dāng)于目標(biāo)功率80％左右的功率設(shè)定值)。
在該功率修正控制狀態(tài)時(shí)，功率設(shè)定值的可變量以“+1”“-1”的水平進(jìn)行。也就是說，在該功率修正控制中，超過目標(biāo)功率時(shí)，供給計(jì)算部分301就將功率設(shè)定值“-1”，低于目標(biāo)功率時(shí)，供給計(jì)算部分301就將功率設(shè)定值“+1”，這樣進(jìn)行功率修正控制。另外，供給計(jì)算部分301從上述功率上升控制剛進(jìn)入功率修正控制時(shí)，處于超過目標(biāo)功率的狀態(tài)，將功率設(shè)定值“-1”(步驟S1102)。
隨后，供給計(jì)算部分301確認(rèn)自功率計(jì)算部分306傳來的功率(步驟S1103)。如果功率值超出目標(biāo)功率，功率設(shè)定值“-1”(步驟S1104)、進(jìn)行1500ms的待機(jī)(步驟S1105)。另外，如果功率值低于目標(biāo)功率，供給計(jì)算部分301就將功率設(shè)定值“+1”(步驟S1106)、進(jìn)行300ms的待機(jī)(步驟S1107)。
供給計(jì)算部分301在該功率修正控制過程中，從上述功率上升控制剛進(jìn)入功率修正控制時(shí)，參照寄存在工作區(qū)域的上限值和目標(biāo)功率，對(duì)通過“+1”或“-1”所得到的功率設(shè)定值的大小進(jìn)行比較(步驟S1108)。
在這里，在功率修正控制過程中的功率設(shè)定值如果超出存儲(chǔ)在工作區(qū)域的上限值，供給計(jì)算部分301就將該值更新為新的上限值(步驟S1109)。之后，供給計(jì)算部分301確認(rèn)進(jìn)入溫度控制的請(qǐng)求(步驟S1110)，若無請(qǐng)求，則返回步驟S1103進(jìn)行重復(fù)處理。
再有，關(guān)于進(jìn)入溫度控制請(qǐng)求，由于與上述功率上升控制的說明相同，在此省略其說明。如果有這個(gè)進(jìn)入溫度控制的請(qǐng)求，就進(jìn)入溫度控制。
接下來詳細(xì)說明溫度控制時(shí)的IH控制方法。圖12是定影裝置200溫度控制狀態(tài)的動(dòng)作流程圖。
上述功率上升控制及上述功率修正控制時(shí)計(jì)算功率設(shè)定值的基準(zhǔn)值是，在功率值計(jì)算部分306中通過輸入到上述變頻電路的電流值及功率值計(jì)算出的功率值。而在該溫度控制時(shí)計(jì)算功率設(shè)定值的基準(zhǔn)值是，定影裝置200中央部熱敏電阻(溫度檢測(cè)部分303)的輸出，即定影裝置200中央部的溫度。
作為在供電計(jì)算部301中執(zhí)行的用來求功率設(shè)定值的計(jì)算方式，采用的是根據(jù)將未定影圖象定影在記錄紙上的定影設(shè)定溫度(因程序速度、記錄媒體種類、環(huán)境條件等因素不同會(huì)有所差異)，與實(shí)際定影裝置200中央部溫度之間的差分來計(jì)算功率設(shè)定值的PID計(jì)算(步驟S1201)。
此外，雖然圖中未標(biāo)示出來，但是供給計(jì)算部分301自從進(jìn)入到該溫度控制時(shí)起就開始確認(rèn)定影裝置200端部的熱敏電阻，如果定影裝置200中央部溫度和定影裝置200端部溫度之間的差異超過規(guī)定值，就視為錯(cuò)誤而停止IH控制。
這個(gè)規(guī)定溫度在本例中設(shè)定為30℃。即在定影裝置200中央部的溫度到達(dá)(過渡到溫度控制)定影設(shè)定溫度-20℃時(shí)點(diǎn)以后，定影裝置200端部溫度比定影裝置200中央部溫度低30℃以上時(shí)，就視為錯(cuò)誤。
在PID計(jì)算中，根據(jù)對(duì)應(yīng)了程序速度、記錄媒體種類、環(huán)境條件等的未定影圖象定影的定影設(shè)定溫度(以下僅稱“定影設(shè)定溫度”)，與定影裝置200中央部熱敏電阻的輸出(以下僅稱“定影裝置溫度”)之間的差分(以下把該值稱為“偏差”)，計(jì)算出功率設(shè)定值。另外，在PID計(jì)算中，根據(jù)上述差分的累積值(以后稱積分值)，以及上次的差分和此次的差分之間的差(以下稱該值為“積分值”)，計(jì)算出功率設(shè)定值。另外，在本例中采用讓上述偏差和其積分值乘以一定的系數(shù)，來計(jì)算出功率設(shè)定值的PID控制。
PID控制的算式如式12-1。
功率設(shè)定值＝Kp{E(N)+Kt×ΣE(n)}···式12-1其中Kp＝比例常數(shù)、Kt＝積分常數(shù)、E(n)＝偏差上式中的比例常數(shù)Kp及積分常數(shù)Kt，利用極限靈敏度法(為求出該數(shù)的已知方法之一，圖中未標(biāo)示)算出。然后考慮控制系統(tǒng)的特性(本實(shí)施例包括定影裝置200、及勵(lì)磁線圈253的電感偏差等)，微調(diào)最初的設(shè)定溫度到達(dá)時(shí)的過熱(overshot)及穩(wěn)定控制時(shí)的溫度變化(ripple)，使數(shù)值控制在允許的范圍之內(nèi)，來決定最終系數(shù)。另外，本實(shí)施例中溫度控制的采樣周期是10ms，根據(jù)該周期并按照式12-1的控制方法算出功率設(shè)定值。
這里需要注意，如果將根據(jù)上述PID計(jì)算算出的數(shù)值直接作為功率設(shè)定值施加到上述變頻電路上時(shí)，會(huì)出現(xiàn)輸出超過上述的上限值或限制值，或低于下限值的數(shù)值的現(xiàn)象。從保護(hù)上述變頻電路的角度來看，會(huì)產(chǎn)生不良后果，甚者有可能導(dǎo)致變頻電路損壞。
因此，在該溫度控制上，為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生，就需要不斷地將上述PID計(jì)算值，與在該溫度控制階段已經(jīng)算出的或預(yù)先規(guī)定的上限值和下限值進(jìn)行比較來設(shè)定功率，以此謀求保護(hù)上述變頻電路。
即在該溫度控制中，供電計(jì)算部301比較上述PID計(jì)算值與下限值之間的大小關(guān)系(步驟S1202)。在此如果PID計(jì)算值>下限值，下次就比較上述PID計(jì)算值和上限值之間的大小關(guān)系(步驟S1203)。在此，如果PID計(jì)算值＜上限值，供電計(jì)算部301就把上述PID計(jì)算值作為功率設(shè)定值來設(shè)定(步驟S1204)。
另外，如果PID計(jì)算值超過上限值，供給計(jì)算部分301就把上限值作為功率設(shè)定值來設(shè)定(步驟S1205)。之后確認(rèn)結(jié)束溫度控制的請(qǐng)求(步驟S1212)。
接著，說明在步驟S1202中，PID計(jì)算值低于下限值時(shí)的溫度控制。該控制是指自圖12的步驟S1206到步驟S1211之間的處理。雖然將上述PID計(jì)算值直接作為功率設(shè)定值來設(shè)定沒有任何問題，但是如上所述，為了保護(hù)上述變頻電路的安全，對(duì)功率設(shè)定值進(jìn)行了限制。
上述PID計(jì)算值成為超過上限值的狀態(tài)，是在功率修正控制剛進(jìn)入溫度控制時(shí)發(fā)生的，在穩(wěn)定的溫度控制中難以成為這種狀態(tài)?？墒桥c此相反，PID計(jì)算值低于下限值的狀態(tài)，在定影裝置200留有余溫，只要小功率就足夠用的時(shí)候會(huì)頻繁發(fā)生。
如此，當(dāng)PID計(jì)算值低于下限值時(shí)，如果持續(xù)地以下限值作為功率設(shè)定值來設(shè)定的話，那么持續(xù)提供的功率比所需要的功率要多，以錯(cuò)誤的信息來進(jìn)行溫度控制就會(huì)使溫度控制失敗。
另外，當(dāng)PID計(jì)算值低于下限值時(shí)，如果將功率設(shè)定值設(shè)定為0的話，那么持續(xù)提供的功率要比實(shí)際所需要的功率少，以錯(cuò)誤的信息來進(jìn)行溫度控制，同樣地溫度控制也會(huì)失敗。
于是在這個(gè)溫度控制中，為了防止上述兩種情況發(fā)生，就要根據(jù)PID計(jì)算值與下限值的比率進(jìn)行PWM控制，以此謀求既保護(hù)上述變頻電路，又控制溫度的兩全齊美之策。
該溫度控制的具體辦法說明如下在圖12中，當(dāng)PID計(jì)算值低于下限值時(shí)，供給計(jì)算部分301在步驟1202，功率設(shè)定值預(yù)先設(shè)定下限值(步驟S1206)。接著，供給計(jì)算部分301進(jìn)行PWM控制的脈沖保持時(shí)間/間歇時(shí)間(on/offduty)的計(jì)算(步驟S1207)。
例如在下限值為40(16進(jìn)制顯示)HEX時(shí)的PID計(jì)算值是20(16進(jìn)制)HEX的情況下，其ON比率為50％。因此，這種時(shí)候如果進(jìn)行50％的脈沖保持時(shí)間、50％的間歇時(shí)間的PWM控制，就等于模擬性的將功率設(shè)定成PID計(jì)算值20HEX。
再舉一例，在下限值為40(16進(jìn)制顯示)HEX時(shí)的PID計(jì)算值是10(16進(jìn)制)HEX的情況下，其ON比率為25％。因此，這種時(shí)候如果進(jìn)行25％的脈沖保持時(shí)間、75％的間歇時(shí)間的PWM控制，就等于模擬性的將功率設(shè)定成PID計(jì)算值10HEX。
如此看來，PID計(jì)算值低于下限值時(shí)，要按照上面所計(jì)算的PWM控制的脈沖保持時(shí)間/間歇時(shí)間進(jìn)行功率設(shè)定。這里PWM控制的采樣周期使用了讓程序速度等不斷變化的同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)所求出的數(shù)值。舉一例說明，本實(shí)施例中，穩(wěn)定速度為(100mm/s)時(shí)，其周期是40ms。
接著供給計(jì)算部分301，待機(jī)相當(dāng)于根據(jù)上述PWM控制的脈沖保持時(shí)間/間歇時(shí)間和PWM控制的采樣周期算出的在PWM控制中的保持時(shí)間(步驟S1208)的時(shí)間。在經(jīng)過相當(dāng)于保持時(shí)間的待機(jī)之后，斷開IH控制信號(hào)(步驟S1209)，待機(jī)相當(dāng)于PWM控制中的間隙時(shí)間(步驟S1210)的時(shí)間。
然后，供給計(jì)算部分301經(jīng)過相當(dāng)于斷開時(shí)間的待機(jī)之后，接通IH控制信號(hào)(步驟S1211)，進(jìn)入確認(rèn)結(jié)束上述溫度控制(步驟S1212)的步驟。在這里如果有結(jié)束溫度控制的請(qǐng)求，供給計(jì)算部分301就結(jié)束溫度控制，并停止IH控制。再有，如果沒有結(jié)束溫度控制的請(qǐng)求，就返回步驟S1201，繼續(xù)進(jìn)行溫度控制。
如圖4所說明的那樣，在功率上升控制中、功率修正控制中、溫度控制中，當(dāng)檢測(cè)出提供給上述變頻電路的功率超過限制功率時(shí)，或者功率設(shè)定值超過限制值時(shí)，發(fā)熱量控制單元300就會(huì)控制功率設(shè)定值，使供給功率成為小于目標(biāo)功率的數(shù)值(例如是目標(biāo)功率80％的功率值)，以防止因上述變頻電路的損壞或由于變頻電路的誤操作而導(dǎo)致的IH控制不當(dāng)。
然而，在采用了以往的圖象加熱裝置的定影裝置中，如上所述，由于使用2個(gè)以上的IGBT對(duì)提供給其熱源的功率進(jìn)行PID控制，所以成本高而且效果差。
出于以上原因，作為使用了這種圖象加熱裝置的定影裝置，其電源最好為采用1個(gè)IGBT的結(jié)構(gòu)。可是，只用1個(gè)IGBT進(jìn)行線性控制的缺點(diǎn)是，功率低時(shí)高頻切換損失增加，作為IH輸出最低功率只能下降到400W左右。
因此，在此定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300中，如圖13所示，PID控制的計(jì)算結(jié)果超過作為IH輸出所得到的最低功率的話，就進(jìn)行線性控制，當(dāng)求出的功率低于最低功率時(shí)，就用最低功率進(jìn)行PWM控制。
也就是說，在此定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300中，溫度控制的計(jì)算不根據(jù)定影帶230的旋轉(zhuǎn)數(shù)而變動(dòng)，而是判斷是否為可以用1個(gè)IGBT進(jìn)行溫度控制的范圍，再切換成線性控制或是PWM控制的任意一種。
在此，由上述PWM控制進(jìn)行全范圍的控制雖然在理論上是可能的，但是現(xiàn)實(shí)中，如果在0～1000W范圍內(nèi)以很短的時(shí)間間隔來保持/間歇的話，就會(huì)出現(xiàn)電源波動(dòng)或干擾等種種弊病。而且當(dāng)控制功率瞬間從0W一下子變成1000W左右時(shí)，控制電路有可能會(huì)被破壞。出于這種原因，在以往的控制裝置中，使用2個(gè)以上的IGBT劃分控制范圍，以使電源電壓不發(fā)生很大的變化。
對(duì)此，在此定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300中，如上所述供給計(jì)算部分301的計(jì)算結(jié)果、輸出較低，例如不到500W時(shí)，靠PWM控制進(jìn)行定影帶230的發(fā)熱量控制。再如，輸出較高例如在500W以上時(shí)，靠線性控制進(jìn)行定影帶230的發(fā)熱量的控制。
根據(jù)此結(jié)構(gòu)，沒有必要根據(jù)定影速度切換供電計(jì)算部301的計(jì)算方法，用一種計(jì)算方法就可以控制定影帶230的發(fā)熱量。因此，在該定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300中，只用1個(gè)切換元件就可以對(duì)供給定影帶230熱源的供給功率進(jìn)行PID控制，做到低成本高效率，使定影帶230的溫度穩(wěn)定地保持在目標(biāo)溫度。
但是，定影裝置200的電源電壓因國(guó)家或地區(qū)而不一樣。圖14是表示定影裝置200的電源電壓和最低功率之間的關(guān)系的說明圖。如圖14所示，定影裝置200的最低功率隨電源電壓變動(dòng)，電源電壓越高，最低功率也就越上升。
這就是說，如果電源電壓變低，也可以輸出低的功率，所以，標(biāo)準(zhǔn)功率(1個(gè)IGBT能輸出的最低功率)能夠線性控制到400W左右。可是與此相反，如果電源電壓為120v或130v這樣較高的環(huán)境下，最低功率會(huì)超過600W，因此標(biāo)準(zhǔn)功率有可能會(huì)變高。
這樣一來，標(biāo)準(zhǔn)功率未必就是上述的500W固定不變，而有可能根據(jù)電源電壓變成400W或500W以上。
因此，在該定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300中，通過電源電壓使標(biāo)準(zhǔn)功率發(fā)生變化。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，盡管使用環(huán)境不同，也可毫無疑問地控制定影帶230的發(fā)熱量。
觀察向上述變頻電路輸出的電流和電壓并計(jì)算功率，按照對(duì)應(yīng)這個(gè)功率的圖表，就可以選擇適當(dāng)?shù)目刂?，在上述線性控制和上述PWM控制之間進(jìn)行切換。
另外，在該定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300中，根據(jù)圖象形成裝置100的程序速度快慢，可以改變PWM控制的采樣周期。在此，上述程序速度快時(shí)，要使操作量快速地反映，所以適合短采樣周期；隨著上述程序速度變慢，就變得適合于長(zhǎng)采樣周期了。這一點(diǎn)在定影帶230的加熱部與溫度檢測(cè)器270的溫度檢測(cè)部互相分開時(shí)更加明顯。
例如，如圖15所示，程序速度較慢為50mm/sec，控制周期較短為50msec，這時(shí)操作量被反映出的結(jié)果到為溫度檢測(cè)器270感知為止需要一定的時(shí)間。因此在這種情況下，如果以短采樣周期使操作量發(fā)生變化，由于無法感知操作量的反映結(jié)果，結(jié)果操作量不斷加大，溫度變化也會(huì)隨之變大。
因此，程序速度較慢為諸如50mm/sec時(shí)，可如圖16所示那樣，比較適合諸如控制周期為200msec的有一定長(zhǎng)度的采樣周期，。
一方面，如圖17所示，程序速度較快為200mm/sec，控制周期為50msec時(shí)，比較適合短的采樣周期。也就是說，在這種情況下，如圖18所示，以諸如控制周期為200msec的較長(zhǎng)采樣周期使操作量發(fā)生變化時(shí)，由于無法感知操作量的反映結(jié)果，結(jié)果操作量不斷加大，溫度變化也變大。
這樣，在該定影裝置200中存在，發(fā)熱量控制耽于300的控制量反映到定影帶230的加熱上，由于該加熱溫度由溫度檢測(cè)器270檢測(cè)出來，因而存在根據(jù)該溫度檢測(cè)器270的常數(shù)而決定出的發(fā)熱量控制單元300的控制周期的最佳采樣周期。因此，在該定影裝置200中，一旦偏離最佳采樣周期，溫度變化就會(huì)加大。
圖19是表示上述程序速度、上述采樣周期、及上述溫度變化之間關(guān)系的說明圖。
在PID控制中，可以單靠采樣時(shí)間來考慮最佳值?？墒?，在PWM控制中，采樣時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，可以細(xì)分操作量級(jí)，然而采樣時(shí)間短時(shí)，如圖20A～E所示，以10段、20段、或5段控制電源輸出時(shí)，為了兼顧圖象形成裝置100的控制周期，只能分幾級(jí)操作量級(jí)。
因此，在PWM控制中有更復(fù)雜的最佳值存在。在本實(shí)施例中，上述最佳值最終通過實(shí)驗(yàn)得出。
另外，在IH控制中，根據(jù)感應(yīng)加熱裝置250的磁通分布，發(fā)熱輥220及定影帶230發(fā)熱。因此，從發(fā)熱輥220的斷面方向上來看定影帶230并未被均勻加熱，而是按照勵(lì)磁線圈253的形狀產(chǎn)生最高溫度點(diǎn)。
因而，在IH控制中，用于檢測(cè)該定影帶230溫度的溫度檢測(cè)器270，如果安裝在這個(gè)最高溫度點(diǎn)上，溫度控制的結(jié)果會(huì)立即被反映出來，所以其結(jié)果是理想的。
可是，由于勵(lì)磁線圈253的形狀關(guān)系等原因，這個(gè)溫度檢測(cè)器270大多設(shè)在稍微偏離上述最高溫度點(diǎn)的地方。特別是在此定影裝置200中，如圖21所示，由于使用定影帶230作為圖象加熱體，因而從最高溫度檢測(cè)部位H到溫度檢測(cè)器270的溫度檢測(cè)部位的傳感距離L(在本例中為25mm)就變長(zhǎng)了。
因此，在該定影裝置200中，在上述最高溫度部位被加熱的定影帶230的溫度，由溫度檢測(cè)器270推遲規(guī)定時(shí)間進(jìn)行傳感。
所以該定影裝置200的采樣周期必須是，以其程序速度，從溫度最高部位H移動(dòng)到溫度檢測(cè)器270溫度檢測(cè)部位為止的傳感距離L的時(shí)間以內(nèi)才行。且這個(gè)采樣周期優(yōu)選為，以其程序速度，從溫度最高部位H移動(dòng)到溫度檢測(cè)器270溫度檢測(cè)部位為止的傳感距離L的時(shí)間的1/2以內(nèi)。
因此，在該定影裝置200中，例如厚紙定影時(shí)那樣，程序速度為較慢的50mm/s時(shí)，傳感需要的時(shí)間約為500ms，最佳控制周期是200ms。另外，又如黑白圖象(1分鐘印刷20頁)或彩色圖象(1分鐘印刷16頁)的定影時(shí)，程序速度為較快的200mm/s時(shí)，傳感需要的時(shí)間約為125ms，最佳控制周期是50ms。
在PWM控制中，通常采樣周期是以一定的脈沖幅度來改變的，但是在這種情況下，只能根據(jù)圖象形成裝置100的控制周期來取分割數(shù)的數(shù)值。
因此，如圖22A～E所示，由于與此PID控制演算結(jié)果對(duì)應(yīng)地改變PWM控制的采樣周期，所以可以得到更細(xì)分的輸出級(jí)(level)。
這里采樣周期固定，PWM控制時(shí)，通常固定基準(zhǔn)點(diǎn)而讓幅度發(fā)生變化。但是，因?yàn)檩敵隹梢园凑請(qǐng)D象形成裝置100的控制周期接通/斷開，所以如圖23A～E所示，使接通時(shí)間和斷開時(shí)間分散，也可以得到相當(dāng)?shù)妮敵觥＿@種方式由于斷開的時(shí)間不長(zhǎng)，所以有溫度變化變小的優(yōu)點(diǎn)。
然而，在PWM控制中，通常在規(guī)定的采樣周期結(jié)束之前，不能夠進(jìn)入下一項(xiàng)控制。因此，盡管在每個(gè)圖象形成裝置100控制周期(本例為10ms)都進(jìn)行PID控制計(jì)算，但是如圖24所示，PWM控制周期為200ms時(shí)，如不超過200ms，就不能進(jìn)入到下一項(xiàng)輸出。這就等于只采用PWM控制時(shí)沒問題，但是由于環(huán)境溫度變化或電源電壓變化等任何原因，而回到線性控制場(chǎng)合時(shí)多會(huì)因此而發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)遲緩現(xiàn)象。
于是，在該定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300中，如圖25所示，當(dāng)PID控制的計(jì)算結(jié)果超過進(jìn)行PWM控制的最低功率的時(shí)候，就立即返回到線性控制。
另外，在該定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300中，如圖26所示，通常，PWM控制周期結(jié)束之時(shí)，就會(huì)進(jìn)入到下一個(gè)線性周期?？墒?，在這個(gè)控制過程中，從PWM控制到移動(dòng)至線性控制需要一定的時(shí)間。
因此，在該定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300中，如圖27所示，當(dāng)PID控制的計(jì)算結(jié)果超過最低功率之時(shí)，可以立即移動(dòng)至線性控制。
本發(fā)明的圖象加熱裝置的第一種形態(tài)包括圖象加熱體，加熱記錄媒體上的未定影圖象；發(fā)熱單元，加熱上述圖象加熱體；溫度檢測(cè)單元，檢測(cè)上述圖象加熱體的溫度；以及，發(fā)熱量控制單元，根據(jù)上述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)的溫度來控制上述發(fā)熱單元的發(fā)熱量，以使上述圖象加熱體的溫度能夠保持在適于給上述記錄媒體的上述未定影圖象進(jìn)行加熱定影的圖象定影溫度上，其中，上述發(fā)熱量控制單元，以規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)功率在線性控制和PWM控制之間進(jìn)行切換，來控制上述發(fā)熱單元的發(fā)熱量。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，上述發(fā)熱量控制單元的計(jì)算結(jié)果、輸出較低時(shí)，可以由上述PWM控制方式控制上述發(fā)熱單元的發(fā)熱量；在輸出較高時(shí)，可以由上述的線性控制方式控制上述發(fā)熱單元的發(fā)熱量；也就是說，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，沒有必要按照定影速度切換上述發(fā)熱量控制單元的計(jì)算方法，而是以一種計(jì)算方法就可以控制上述發(fā)熱單元的發(fā)熱量。因此，在該結(jié)構(gòu)中，僅用1個(gè)切換元件就可以對(duì)供給上述發(fā)熱單元熱源的供給功率進(jìn)行PID控制，所以可以謀求低成本及高效率化，還能夠使上述圖象加熱體的溫度穩(wěn)定地保持在目標(biāo)溫度上。
本發(fā)明的圖象加熱裝置的第二形態(tài)，其中，在上述的第一形態(tài)記載的圖象加熱裝置中的上述標(biāo)準(zhǔn)功率根據(jù)電源電壓而變化。
上述電源電壓因國(guó)家及地區(qū)的不同而不同。由于在電源電壓低的環(huán)境中，能夠輸出較低的功率，所以可以降低上述標(biāo)準(zhǔn)功率，例如，在線性控制中可以降到400W左右。相反，在電源電壓高的環(huán)境下，無法輸出低的功率，例如，即使是500W線性控制也很難執(zhí)行。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在第一形態(tài)中記載的發(fā)明效果的基礎(chǔ)上，由于上述標(biāo)準(zhǔn)功率靠電源電壓變化，所以即便使用環(huán)境有所不同，也可以毫無疑問地控制發(fā)熱單元的發(fā)熱量。在這里，上述線性控制和上述PWM控制之間的切換，例如，可以觀察上述輸出的電流和電壓來計(jì)算功率，根據(jù)對(duì)應(yīng)于該功率的圖表選擇合適的控制。
本發(fā)明的圖象加熱裝置的第三形態(tài)包括圖象加熱體，加熱記錄媒體上的未定影圖象；發(fā)熱單元，加熱上述圖象加熱體；溫度檢測(cè)單元，檢測(cè)上述圖象加熱體溫度；以及，發(fā)熱量控制單元，根據(jù)上述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)的溫度來控制上述發(fā)熱單元的發(fā)熱量，以使上述圖象加熱體的溫度能夠保持在適于給上述記錄媒體的上述未定影圖象進(jìn)行加熱定影的圖象定影溫度，其中，上述發(fā)熱量控制單元，以規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)功率在線性控制和PWM控制之間進(jìn)行切換，來控制上述發(fā)熱單元的發(fā)熱量，根據(jù)上述圖象加熱體的轉(zhuǎn)速來改變上述PWM控制的采樣周期。
當(dāng)上述發(fā)熱單元對(duì)上述圖象加熱體進(jìn)行加熱的部位，與上述溫度檢測(cè)單元對(duì)上述圖象加熱體的溫度進(jìn)行檢測(cè)的部位離開一定距離時(shí)，如果上述PWM控制的采樣周期固定，那么上述發(fā)熱量控制單元計(jì)算次數(shù)就會(huì)因上述圖象加熱體的轉(zhuǎn)速而不同。也就是說，上述圖象加熱體的轉(zhuǎn)速慢時(shí)，上述發(fā)熱量控制單元的計(jì)算次數(shù)就多。因此，上述圖象加熱體的轉(zhuǎn)速慢時(shí)，會(huì)造成采樣過密，撲空增加，而輸出上升。其結(jié)果是，如果上述圖象加熱體的溫度設(shè)定過高而超出需要，溫度變化就會(huì)加大，且控制幅度會(huì)變寬。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于根據(jù)上述圖象加熱體的轉(zhuǎn)速，改變上述PWM控制的采樣周期，而可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定上述圖象加熱體的溫度、縮小溫度變化，且使控制幅度變窄。此處，上述PWM控制采樣周期的最佳值實(shí)際上是因上述溫度檢測(cè)單元的時(shí)間常數(shù)或其它因素而變化的，所以采樣周期優(yōu)選為上述溫度檢測(cè)單元的傳感所需時(shí)間的1/2以下。
本發(fā)明的圖象加熱裝置的第四形態(tài)，其中，在上述第三形態(tài)記載的圖象加熱裝置中的上述發(fā)熱量控制單元，以上述圖象加熱體的多種轉(zhuǎn)速內(nèi)任意的兩種轉(zhuǎn)速中較慢的轉(zhuǎn)速，增大上述PWM控制的上述采樣周期數(shù)值的設(shè)定。
在上述圖象加熱體的多種轉(zhuǎn)速內(nèi)任意的兩種轉(zhuǎn)速中，轉(zhuǎn)速慢者上述溫度檢測(cè)單元的傳感所需的時(shí)間變長(zhǎng)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于以上述轉(zhuǎn)速慢者增大了上述PWM控制的上述采樣周期的數(shù)值，所以可以防止上述發(fā)熱量控制單元的撲空控制帶來的溫度變化幅度增大的弊端。
本發(fā)明的圖象加熱裝置的第五形態(tài)，其中，在上述的第三形態(tài)記載的圖象加熱裝置中的上述發(fā)熱量控制單元，進(jìn)行上述PWM控制時(shí)采用的采樣周期，比上述圖象加熱體以規(guī)定的程序速度從上述圖象加熱體最高溫度部位移動(dòng)到上述溫度檢測(cè)單元的溫度檢測(cè)部位為止所需的時(shí)間要短。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于以比上述圖象加熱體按規(guī)定的程序速度移動(dòng)完上述距離所需的時(shí)間要短的采樣周期，進(jìn)行上述PWM控制，所以能夠可靠地反映出上述發(fā)熱量控制單元的控制。
本發(fā)明的圖象加熱裝置的第六形態(tài)，其中，在上述的第一形態(tài)記載的圖象加熱裝置中，根據(jù)上述發(fā)熱量控制單元演算出的上述PWM控制的占空比(duty ratio)，改變上述PWM控制的采樣周期。
在PWM控制中，通常固定采樣周期，只改變脈沖幅度。但是在這種情況下，只能取對(duì)應(yīng)圖象形成裝置的控制周期分割數(shù)的數(shù)值。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于根據(jù)上述PWM控制的占空比，改變上述PWM控制的采樣周期，所以可以得到更細(xì)分的輸出級(jí)。
本發(fā)明的圖象加熱裝置的第七形態(tài)，其中，在上述的第三樣形態(tài)記載的圖象加熱裝置中，上述發(fā)熱量控制單元在控制周期內(nèi)使上述PWM控制的保持時(shí)間分散。
在上述采樣周期一定的PWM控制中，通常固定標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)使幅度變化，由于輸出能夠按照?qǐng)D象形成裝置的控制周期接通/斷開，所以讓接通時(shí)間和斷開時(shí)間分散也能夠得到相當(dāng)?shù)妮敵?。根?jù)該結(jié)構(gòu)，由于在控制周期內(nèi)使上述PWM控制的保持時(shí)間分散，間歇時(shí)間不會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)，所以溫度變化變小。
本發(fā)明的圖象加熱裝置的第八形態(tài)，其中，在上述的第一樣形態(tài)記載的圖象加熱裝置中的上述發(fā)熱量控制單元，在上述線性控制的PID控制周期比上述PWM控制的控制周期要短，而且在上述PWM控制的控制周期內(nèi)，有條件能夠移動(dòng)到上述線性控制的時(shí)候，不等待上述PWM控制的一個(gè)周期結(jié)束，就切換成上述線性控制。
在上述PWM控制時(shí)，通常在規(guī)定的采樣周期結(jié)束之前，不能移動(dòng)至下一個(gè)控制。因此，在每個(gè)圖象形成裝置的控制周期內(nèi)，即使進(jìn)行PID控制計(jì)算，例如，在PWM控制周期為200ms時(shí)，不到200ms這個(gè)時(shí)間就不會(huì)編為下一輸出。在只有PWM控制的時(shí)候，這一點(diǎn)是沒問題的。但是，因?yàn)榄h(huán)境溫度變化或電源電壓變化等任何一個(gè)什么理由而返回到線性控制的情況時(shí)，反應(yīng)會(huì)因此而相應(yīng)的遲緩。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于在有條件可以移動(dòng)至上述線性控制時(shí)，無需等待上述PWM控制的一個(gè)周期結(jié)束，就切換成上述線性控制，所以可以防止因采樣周期引起的控制遲緩。
本發(fā)明的第九形態(tài)的定影裝置包圖象加熱單元，用于加熱記錄媒體上的未定影圖象，其中上述圖象加熱單元采用上述第一種形態(tài)記載的圖象加熱裝置。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，作為上述圖象加熱單元，由于采用了上述第一種形態(tài)記載的圖象加熱裝置，所以可以使圖象加熱體的溫度穩(wěn)定地保持在目標(biāo)溫度上，還能夠提供低成本、高效率結(jié)構(gòu)的定影裝置。
本發(fā)明的第十種形態(tài)的圖象形成裝置包括成象單元，在記錄媒體上形成未定影圖象；以及，定影單元，加熱在上述記錄媒體上所形成的未定影圖象，其中上述定影單元采用上述第九種形態(tài)記載的定影裝置。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，作為上述定影單元，由于使用了上述第九種形態(tài)記載的定影裝置，所以可以提供一種能以適當(dāng)?shù)臏囟燃訜岫ㄓ坝涗浢襟w上形成的未定影圖象的圖象形成裝置。
本說明書是根據(jù)2004年3月10日申請(qǐng)的第2004-068032號(hào)日本專利。其內(nèi)容全部包括于此作為參考。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明，對(duì)于復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)以及打印機(jī)等圖象形成裝置的定影裝置的定影速度即使發(fā)生變化，也能使圖象加熱體的溫度穩(wěn)定地保持在目標(biāo)溫度上，而且可以謀求低成本化和高效率化。
權(quán)利要求
1.一種圖象加熱裝置，包括圖象加熱體，加熱記錄媒體上的未定影圖象；發(fā)熱單元，加熱上述圖象加熱體；溫度檢測(cè)單元，檢測(cè)上述圖象加熱體的溫度；以及發(fā)熱量控制單元，根據(jù)上述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)的溫度來控制上述發(fā)熱單元的發(fā)熱量，以使上述圖象加熱體的溫度能夠保持在適于給上述記錄媒體的上述未定影圖象進(jìn)行加熱定影的圖象定影溫度上，其中，上述發(fā)熱量控制單元，以規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)功率在線性控制和PWM控制之間進(jìn)行切換，來控制上述發(fā)熱單元的發(fā)熱量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖象加熱裝置，其中，上述標(biāo)準(zhǔn)功率根據(jù)電源電壓而變化。
3.一種圖象加熱裝置，包括圖象加熱體，加熱記錄媒體上的未定影圖象；發(fā)熱單元，加熱上述圖象加熱體；溫度檢測(cè)單元，檢測(cè)上述圖象加熱體溫度；以及發(fā)熱量控制單元，根據(jù)上述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)的溫度來控制上述發(fā)熱單元的發(fā)熱量，以使上述圖象加熱體的溫度能夠保持在適于給上述記錄媒體的上述未定影圖象進(jìn)行加熱定影的圖象定影溫度，其中，上述發(fā)熱量控制單元，以規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)功率在線性控制和PWM控制之間進(jìn)行切換，來控制上述發(fā)熱單元的發(fā)熱量；根據(jù)上述圖象加熱體的轉(zhuǎn)速來改變上述PWM控制的采樣周期。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖象加熱裝置，其中，上述發(fā)熱量控制單元，以上述圖象加熱體的多種轉(zhuǎn)速內(nèi)任意的兩種轉(zhuǎn)速中較慢的轉(zhuǎn)速，增大上述PWM控制的上述采樣周期數(shù)值的設(shè)定。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖象加熱裝置，其中，上述發(fā)熱量控制單元，進(jìn)行上述PWM控制時(shí)采用的采樣周期，比上述圖象加熱體以規(guī)定的程序速度從上述圖象加熱體最高溫度部位移動(dòng)到上述溫度檢測(cè)單元的溫度檢測(cè)部位為止所需的時(shí)間要短。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖象加熱裝置，其中，根據(jù)上述發(fā)熱量控制單元演算出的上述PWM控制的占空比，改變上述PWM控制的采樣周期。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖象加熱裝置，其中，上述發(fā)熱量控制單元在控制周期內(nèi)使上述PWM控制的保持時(shí)間分散。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖象加熱裝置，其中，上述發(fā)熱量控制單元，在上述線性控制的PID控制周期比上述PWM控制的控制周期短，而且在上述PWM控制的控制周期內(nèi)，有條件能夠移動(dòng)到上述線性控制的時(shí)候，不等待上述PWM控制的一個(gè)周期結(jié)束，就切換成上述線性控制。
9.一種定影裝置，包括圖象加熱單元，用于加熱記錄媒體上的未定影圖象，其中上述圖象加熱單元采用上述權(quán)利要求1所述的圖象加熱裝置。
10.一種圖象形成裝置，包括成象單元，在記錄媒體上形成未定影圖象；以及定影單元，加熱在上述記錄媒體上所形成的未定影圖象，其中，上述定影單元采用上述權(quán)利要求9所述的定影裝置。
全文摘要
一種圖象加熱裝置目的在于即使定影速度發(fā)生變化，也能使圖象加熱體的溫度穩(wěn)定地保持在目標(biāo)溫度上，且低成本化高效率化。該裝置的定影裝置200的發(fā)熱量控制單元300，溫度控制的計(jì)算不會(huì)隨著定影帶230的轉(zhuǎn)速而變化，PID控制的計(jì)算結(jié)果，判斷是否為用1個(gè)IGBT可以進(jìn)行溫度控制的范圍，如果作為超過IH(電磁感應(yīng)加熱)輸出所得到的最低功率，就進(jìn)行線性控制；當(dāng)所得到的功率達(dá)不到最低功率時(shí)，就以最低功率，進(jìn)行PWM控制。這樣，不必根據(jù)定影速度切換供電計(jì)算部301的計(jì)算方法，用一種計(jì)算方法就可以控制定影帶230的發(fā)熱量。因此，只用1個(gè)切換元件，就可以對(duì)供給定影帶230熱源的供給功率進(jìn)行PID控制，能夠謀取低成本化以及高效率化，且能夠使定影帶230的溫度穩(wěn)定地保持在目標(biāo)溫度上。
文檔編號(hào)H05B6/14GK1806209SQ20058000051
公開日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2005年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月10日
發(fā)明者立松英樹, 井原宏文, 志水忠文, 醒井雅裕, 松崎圭一, 野口智之 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社