用於控制加熱器的加熱器控制器、圖像形成設備和方法

2023-04-23 10:25:31

專利名稱：用於控制加熱器的加熱器控制器、圖像形成設備和方法
技術領域：
本發明總的來說涉及用於加熱器的打開/關閉控制的加熱器控制器、圖像形成設備和方法。
背景技術：
電子照相圖像形成設備一般包括諸如滷素加熱器之類的加熱器，其像定影加熱器一樣產生相對大的湧入電流。因為用於執行定影的電功率與圖像形成設備的電功耗的比率一般比較大，所以希望控制定影加熱器，以便減少閃爍(flicker)。通過使用遵循標準IEC 61000-4-15的閃爍計執行閃爍測量。閃爍值是表示閃爍煩惱(annoyance)的視覺感覺度的量化值，且是相對於電壓波形的參考電壓或者頻率分量，從實際的加熱器控制下所出現的電壓降而計算的。參考電壓是在一分鐘內施加到圖像形成設備上的電源電壓的平均值。因為參考電壓與因設備中的電功耗而產生的電壓降之後的降低了的電壓之間的差減小，所以表示煩惱感知度的閃爍值減小(閃爍度合適地低)。作為閃爍減少的控制方案，有已知的以10個半波為單位根據加熱器打開/關閉模式執行加熱器的加熱器打開/關閉控制的半波控制、以及僅對於部分半波打開加熱器然後打開時間逐漸變長的相位控制。例如，日本專利申請特開No. 2008-191333中公開了一種用以下方法控制加熱器的技術當以主加熱器以及子加熱器的兩個半波為單位的開啟佔空比 (turn-on duty)大於50%時，將完全開啟(full turn-on)分配給每個加熱器的兩個半波當中的一個半波，如此使得不會出現主加熱器與子加熱器同時完全開啟。然而，如日本專利申請特開No. 2008-191333中公開的、用於控制多個加熱器的技術在加熱器之間的電功率的差很大或者加熱器的電功率很大時電壓降可能很高這一點上是不利的。這樣會增加與參考電壓的電壓差，因此不需要地增加了閃爍值。本發明鑑於上述情況進行構思，且旨在提供一種即使當使用多個加熱器時也能夠實現閃爍強度的減小的加熱器控制器、圖像形成設備和方法。

發明內容
根據本發明的一方面，提供了這些多個加熱器的打開/關閉控制的加熱器控制器。該加熱器控制器包括在其中存儲多個模式集(pattern set)的存儲單元，其中每個模式集包括用於分別控制加熱器的多個加熱器打開/關閉模式，以及按照預定控制時段設置每個加熱器打開/關閉模式；參考值計算單元，計算表示在預定時間段內提供給加熱器控制器的電功率的平均值的參考值；輸出值計算單元，對於每個模式集，計算根據模式集中包括的加熱器打開/關閉模式開啟加熱器時提供給加熱器的輸出功率值；差計算單元，對於每個模式集，計算參考值與輸出功率值之間的差；選擇單元，從模式集中選擇具有最小的差的一個模式集；以及打開/關閉控制單元，分別根據由選擇單元選擇的模式集中所包括的加熱器打開/關閉模式來執行加熱器的打開/關閉控制。根據本發明的另一方面，提供一種由加熱器控制器執行的、執行多個加熱器的打開/關閉控制的加熱器控制方法。加熱器控制器包括存儲單元。加熱器控制方法包括在存儲單元中存儲多個模式集，其中每個模式集包括分別控制加熱器的多個加熱器打開/關閉模式，且按照預定控制時段設置每個加熱器打開/關閉模式；計算表示在預定時間段內提供給加熱器控制器的電功率的平均值的參考值；對於每個模式集，計算根據模式集中包括的加熱器打開/關閉模式開啟加熱器時提供給加熱器的輸出功率值；對於每個模式集， 計算參考值與輸出功率值之間的差；從模式集中選擇具有最小的差的一個模式集；和分別根據在選擇時選擇的模式集中所包括的加熱器打開/關閉模式來執行加熱器的打開/關閉控制。通過閱讀以下本發明優選實施例的詳細說明，並結合考慮相關附圖，將更好地理解本發明的上述以及其它目的、特徵、優點以及技術和工業實用性。


圖1是解釋電壓降的原因的圖；圖2是說明根據本發明第一實施例的圖像形成設備的總體配置的框圖；圖3是說明根據第一實施例的控制單元的示例性功能的功能框圖；圖4是說明在圖像形成設備中執行的加熱器控制處理的示例過程的流程圖；圖5是說明模式集A的示例的圖；圖6是說明模式集B的示例的圖；圖7是說明根據本發明第二實施例的控制單元的示例性功能的功能框圖；圖8是說明轉換表的示例的圖；圖9是說明開啟係數表的示例的圖；圖10是說明溫度係數表的示例的圖；圖11是說明要由根據第二實施例的參考值計算單元執行的參考值計算處理的示例過程的流程圖；圖12是說明加熱器的開啟佔空比為60%時的電流波形以及電壓波形的圖；圖13是說明圖12所示的一個控制時段的波形的一部分的細節的圖；以及圖14是說明圖13所示的一個控制時段內平均電壓降量的示例性計算的圖。
具體實施例方式以下參考附圖詳細描述本發明的示例性實施例。根據本發明的一方面的圖像形成設備可應用於任意圖像形成設備，諸如具有複印機功能、印表機功能、掃描儀功能、以及傳真功能中的至少兩個功能的多功能外部設備。第一實施例有用於執行兩個加熱器的加熱器打開/關閉控制的方案，其中具有較高開啟佔空比的加熱器受到半波控制，而另一加熱器受到半波相位控制，該半波相位控制是半波控制與相位控制的結合。如上所述，雖然該方案有利地降低湧入電流，但是在加熱器的電功率之差很大或者加熱器的電功率很大的情況下，該方案會不利地產生高的電壓降。這會導致與參考電壓的電壓差大，因此不需要地增加了閃爍值。以下參考圖1論述電壓降的原因。連接到諸如圖像形成設備之類的裝置的電源線具有阻抗。因此，在線路部分，大的電流消耗產生高的電壓降，造成電源電壓降低。這會導致房間日光燈等閃爍，引起令人煩惱的視覺感覺。為了避免這樣的情況，制定了閃爍規則來限制由裝置操作所導致的電壓變化。定影所需要的電功率(以下，「定影加熱器功耗」)與圖像形成設備的電功耗的比率一般比較大。目前佔定影加熱器的大多數的滷素加熱器很可能造成圖像形成設備的電源線的電壓降。在這樣的情況下，現有技術中通過一般地改進由諸如定影加熱器打開/關閉控制器之類的器件執行的電源控制，做出降低電壓相對於參考電壓的變化的發明，其中基於該參考電壓執行閃爍測量。參考電壓可以取決於裝置的操作方式而改變。操作方式的示例包括加溫方式、節能返回方式、正在操作方式、備用方式和節能方式。沒有設計取決於參考電壓的這種變化而切換加熱器控制的方案。這是因為由於在執行閃爍測量的時段期間以固定時間間隔獲得參考電壓，因此裝置以在檢查參考電壓時降低閃爍值的方式執行電功率控制通常是困難的。因此，根據本發明第一實施例的圖像形成設備採用加熱器控制方法，其用於降低相對於可以取決於設備的操作方式而改變的參考電壓的電壓變化。加熱器控制方法包括計算與參考電壓相對應的參考值以用於閃爍測量，以及執行控制以降低與這樣計算的參考值的差。在第一實施例中，因為加熱器的電功率值與電壓降量成正比關係，所以使用電功率代替電壓來計算參考值、所述差等。這樣就不需要將加熱器的電功率值轉換成電壓降量。更具體地，根據第一實施例的圖像形成設備以標準中定義的預定時間間隔(一分鐘)作為其間測量閃爍的時段來計算參考值(參考功率值)。參考值表示在預定時間段內提供給圖像形成設備的電功率的平均值。對於用於控制多個加熱器的每個加熱器打開/關閉模式，圖像形成設備計算加熱器的每個控制時段中的輸出值(輸出功率值)與參考功率值之間的每半波差的總和(總功率差)，其中每個輸出功率值表示在每個加熱器控制下輸出的電功率。圖像形成設備通過使用總功率差小的打開/關閉模式執行加熱器控制。在以下論述的示例中，分別使用兩個加熱器打開/關閉模式來控制兩個定影加熱器，其中一個使用半波控制方法而另一個使用半波相位控制方法。加熱器打開/關閉模式不限於此，而可以採用控制多個加熱器的多個相互不同的模式。更具體地，根據第一實施例的方法允許在不同的控制方案下控制多個加熱器。此外，在該方法中，只要允許計算要由控制方案獲得的輸出電功率的值(以下，「輸出功率值」)，任意控制方案都是可用的。圖2是說明第一實施例的圖像形成設備10的總體配置的框圖。圖像形成設備10 包括加熱器控制器，其控制圖像形成設備10中提供的定影單元等的加熱器。圖像形成設備10主要包括主電源100和電路板110。圖像形成設備10還包括定影單元120、電源開關 (SW) 141、門開關(SW) 142、三端雙向可控矽開關元件(TRI) 143A、以及三端雙向可控矽開關元件(TRI) 143B。定影單元120包括兩個滷素加熱器，或者，更具體地，滷素加熱器121A以及滷素加熱器121B。定影單元120還包括分別在滷素加熱器121A和滷素加熱器121B附近布置的熱敏電阻122A和熱敏電阻122B。電路板110控制整個圖像形成設備10。電路板110實現為計算機，其中通過總線將中央處理單元(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、非易失性RAM(NVRAM)、 專用集成電路(ASIC)和輸入/輸出接口(I/F)(未示出)與電路板110連接。
6
除主電源100之外，電路板110還控制在主電源100與定影單元120之間提供的 TRI 143A與14 以及電磁繼電器106的打開和關閉，因此對定影單元120的滷素加熱器 121A和121B執行溫度控制以及打開/關閉控制。諸如陶瓷加熱器之類的其他加熱器可以代替滷素加熱器121A和121B使用。布置在滷素加熱器121A附近的熱敏電阻122A檢測滷素加熱器121A的表面溫度。 類似地，布置在滷素加熱器121B附近的熱敏電阻122B檢測滷素加熱器121B的表面溫度。 電路板110對熱敏電阻122A檢測的表面溫度執行模擬-數字(A/D)轉換以獲得滷素加熱器121A的表面溫度。類似地，電路板110對熱敏電阻122B檢測的表面溫度執行A/D轉換以獲得滷素加熱器121B的表面溫度。電路板110對TRI 143A與14 以及電磁繼電器106 執行打開/關閉控制，以穩定滷素加熱器121A以及滷素加熱器121B的表面溫度。當將圖像形成設備10的電源SW 141切換為導通時，從交流(AC)源101提供的電流經受以濾波器102執行的降噪以及其後以整流二極體103以及平滑電容器104執行的平滑。然後將電流提供給數字下變頻器(DDC) 105。DDC 105是切換直流(DC)-DC變頻器，將恆定電壓Vcc施加到電路板110並施加MV電壓到電磁繼電器106。當圖像形成設備10的門SW 142切換為導通時，電磁繼電器106可操作以經由電路板110將開關107切換為導通以及類似地將定影單元120切換為關斷。換句話說，電磁繼電器106充當定影單元120的安全鎖機構。過零檢測電路108檢測關於AC源101的過零點。電路板110響應過零點的檢測將TRI 143A以及14 切換為導通和關斷。隨著開關107的導通，提供給過零檢測電路108 的交流每半波穿過零電壓點。這使得過零檢測電路108的電晶體保持導通裝態(on-state) 電壓是不可能的。一旦檢測到電晶體的這種狀態，過零檢測電路108就輸出過零信號到電路板110。在相位控制中，響應過零信號的檢測執行相位控制。電路板110包括存儲單元111和控制單元112。控制單元112執行滷素加熱器 121A以及121B的打開/關閉控制。更具體地，控制單元112基於熱敏電阻122A檢測的滷素加熱器121A的表面溫度以及目標溫度而確定滷素加熱器121A的開啟佔空比。類似地，控制單元112基於熱敏電阻 122B檢測的滷素加熱器121B的表面溫度以及目標溫度而確定滷素加熱器121B的開啟佔空比。根據這樣確定的開啟佔空比而給定的打開/關閉模式，控制單元112基於每半波地執行每個滷素加熱器121A和121B的打開/關閉控制。半波是AC電壓的一個周期的一半。 例如，通過在CPU上執行軟體，可以實現控制單元112的功能。稍後將詳細地論述控制單元 112的功能。存儲單元111在其中存儲用於滷素加熱器121A以及121B的打開/關閉控制的多種信息段。例如，存儲單元111在其中存儲打開/關閉模式，其每個都按照預定控制時段進行設置。存儲單元111還在其中存儲稍後將論述的由控制單元112計算的電壓值。控制時段是與電路板110控制的AC源101的電壓時段的整數倍相對應的時段，且是預定長度的時段。在第一實施例中，假定控制時段被設置為10個半波。在該假定之下， 存儲單元111在其中存儲控制時段被設置為10個半波的打開/關閉模式。在第一實施例中，存儲單元111在其中存儲與每個開啟佔空比相關聯的多個模式集。多個模式集中的每個包括控制方案相互不同的、分別用於控制滷素加熱器121A和121B的兩個打開/關閉模式。以下論述與每個開啟佔空比相關聯地存儲兩個模式集的示例。或者，可以與每個開啟佔空比相關聯地存儲三個模式集。注意，控制周期並不限於10個半波。或者，例如，控制周期可以是10個半波的整數倍。圖3是說明根據第一實施例的控制單元112的示例性功能的功能框圖。如圖3所示，控制單元112包括作為相關功能元件的參考值計算單元151、輸出值計算單元152、差計算單元153、選擇單元IM和打開/關閉控制單元155。參考值計算單元151計算表示在預定時間段內提供給圖像形成設備的電功率的平均值的電功率的參考值(以下，「參考功率值」)。在第一實施例中，預定時間段是一分鐘， 其是IEC61000-4-15中為閃爍測量定義的時間段。然而，預定時間段並不局限於此，而是可以設置為根據閃爍測量方法的任意合適的值。如此計算的參考功率值存儲在例如存儲單元 111 中。對於一個控制時段中的每個半波，輸出值計算單元152計算當根據兩個模式集的每一個中包括的打開/關閉模式開啟加熱器時提供給滷素加熱器121A和121B的輸出功率值。如此計算的輸出功率值存儲在例如存儲單元111中。對於兩個模式集中包括的四個打開/關閉模式中的每一個，差計算單元153計算由參考值計算單元151計算的參考功率值與由輸出值計算單元152計算的各個輸出功率值之間的差。選擇單元IM選擇差計算單元153計算的差的總和較小的模式集。例如，選擇單元1 從兩個模式集中選擇差的總和較小的一個模式集。如果有三個或者更多的模式集， 則選擇單元IM選擇差的總和最小的一個模式集。打開/關閉控制單元155根據這樣選擇的模式集中包括的兩個打開/關閉模式來執行滷素加熱器121A和121B的打開/關閉控制。打開/關閉控制單元155包括執行半波控制的半波控制單元161以及執行半波相位控制的半波相位控制單元162。半波控制和半波相位控制是定影控制方案。在第一實施例中，每個都包括兩個打開/關閉模式的兩個模式集預先存儲在存儲單元111中，通過使用其中一個使用半波控制方法而另一個使用半波相位控制方法的兩個打開/關閉模式來控制滷素加熱器121A和121B。打開/關閉控制單元巧5根據兩個模式集中所選的一個中包括的兩個打開/關閉模式來執行滷素加熱器121A 和121B的打開/關閉控制。以下參考圖4論述在根據如上所述配置的第一實施例的圖像形成設備10中執行的加熱器控制處理。圖4是說明要由圖像形成設備10執行的加熱器控制處理的示例過程的流程圖。圖4說明以下處理根據檢測的加熱器的表面溫度確定每個加熱器的開啟佔空比；其後基於如此確定的開啟佔空比而從確定的兩個模式集(以下，「模式集A和模式集B」) 中選擇一個模式集；以及根據所選的一個模式集執行加熱器的打開/關閉控制。在該示例中，模式A包括兩個打開/關閉模式，其中一個用於將半波控制施加到加熱器1，而另一個用於將半波相位控制施加到加熱器2 ；模式B包括兩個打開/關閉模式，其中一個用於將半波相位控制施加到加熱器1，而另一個用於將半波控制施加到加熱器2。加熱器1和加熱器2分別與例如滷素加熱器121A和滷素加熱器121B相對應。對於一個控制時段中的AC源的每個半波(例如，當採用50Hz的AC源時，每10毫秒(ms))，輸出值計算單元152計算每個打開/關閉模式的輸出功率值(步驟S301)。差計算單元153接收由參考值計算單元151計算的參考功率值(步驟S302)。參考值計算單元151以希望的間隔計算表示在一分鐘內提供給圖像形成設備的電功率的平均值的參考功率值。例如，參考值計算單元151以控制時段為間隔計算表示在最近一分鐘內提供給設備的電功率的平均值的參考功率值。差計算單元153從存儲單元 111中接收由參考值計算單元151按如上所述計算的參考功率值。差計算單元153在每個打開/關閉模式中計算參考功率值與在步驟S301計算的各個輸出功率值之間的差(步驟S303)。更具體地，差計算單元153在每個打開/關閉模式中計算參考功率值與各個輸出功率值之間的每半波差的絕對值。差計算單元153計算在一個控制時段內每半波差的和並且將和的值作為每控制時段的總功率差輸出。從模式集A獲得的總功率差稱為差A，且從模式集B獲得的總功率差稱為差B。隨後，選擇單元154比較為各個模式集計算的總功率差，並選擇總功率差較小的模式集。更具體地，選擇單元1 確定差A是否小於差B (步驟304)。如果差A小於差B(在步驟304中為YES)，則選擇單元IM選擇模式A。打開/關閉控制單元155根據這樣選擇的模式集A對加熱器1和加熱器2 (滷素加熱器121A和121B)執行打開/關閉控制(步驟 S305)。如果差A不小於差B (在步驟304中為NO)，則選擇單元巧4還確定差A是否大於差B (步驟S306)。如果差A大於差B (在步驟306中為YEQ，則選擇單元巧4選擇模式集 B。打開/關閉控制單元155根據如此選擇的模式集B對加熱器1和加熱器2 (滷素加熱器 121A和121B)執行打開/關閉控制(步驟S307)。如果差A不大於差B (在步驟306中為NO)，或者，換句話說，差A等於差B，則選擇單元IM根據其他準則確定打開/關閉模式。例如，選擇單元IM可以選擇將半波控制分配給兩個加熱器中具有較小的開啟比(開啟佔空比)的一個加熱器的模式集。或者，選擇單元IM可以選擇將半波控制分配給具有較小功耗的加熱器的模式集。另外替代地，選擇單元IM可以選擇緊接控制時段之前選擇的模式集。打開/關閉控制單元155根據如此選擇的模式集對加熱器1和加熱器2 (滷素加熱器121A和121B)執行打開/關閉控制(步驟 S308)。接下來，將參考圖5和圖6論述加熱器控制處理的具體示例。圖5是說明模式集 A的示例的圖。圖6是說明模式集B的示例的圖。以下論述加熱器1和加熱器2的電功率分別是700瓦特W和500W、且加熱器1和加熱器2的開啟比分別是80%以及40%的示例。如圖5所示，在模式集A中，加熱器1受到半波控制，而加熱器2受到半波相位控制。根據模式集A，根據80%開啟並具有10個半波的控制時段的的半波模式401開啟加熱器1。輸出值計算單元152基於每半波而計算輸出功率值402。根據模式集A，首先，加熱器2在與加熱器1關閉的兩個半波相對應的兩個半波 403完全開啟。在該示例中，加熱器2的開啟比是40%。因此，在剩餘半波加熱器2必須有 20%開啟。因此，根據相位佔空比404，通過將剩餘的20%開啟佔空比平均劃分以分配給八個半波，加熱器2在除了加熱器2開啟的兩個半波之外的其它八個半波部分開啟。相位佔空比表示通過相位控制將部分開啟分配給半波的佔空比。輸出值計算單元152基於每半波而計算輸出功率值405。輸出值計算單元152計算總輸出功率值406，其每個都是加熱器1和2在一個半波的輸出功率值的總和。差計算單元153計算差值407，其每個都是在一個半波接收的參考功率值與總輸出功率值406之間的差的絕對值。在該示例中，假定參考功率是760W。差計算單元153計算總功率差408，其是在一個控制時段內，或者，換句話說，在10個半波內計算的差的總和。模式集B的總功率差408以類似於模式集A的方式進行計算，但是在半波相位控制分配給加熱器1而半波控制分配給加熱器2這一點上不同(見圖6)。選擇單元154比較模式集A與模式集B的總功率差，然後選擇具有較小的總功率差的任意一個模式集。在該示例中，因為模式集A與模式集B的總功率差分別是1040W和 720W，所以選擇單元IM選擇模式集B。如以上參考模式集A和模式集B描述的，在第一實施例中，在半波控制和半波相位控制獨立地分配給兩個加熱器的情況下，分配了半波相位控制的加熱器用以下方法控制(1)在與分配有分配了半波控制的另一加熱器的關閉的半波相對應的半波，分配完全開啟；以及(2)將剩餘開啟佔空比平均劃分以分配給剩餘半波，以便根據相位佔空比在剩餘半波部分開啟加熱器。這樣允許可能導致閃爍出現的波形中的電壓降得以以兩級出現。兩級的降低意味著兩個加熱器每半波的輸出功率值的總和(總輸出功率)具有兩個值。例如，在圖5所示的模式集A中，總輸出功率具有兩個值500W和825W。類似地，在圖6所示的模式集B中， 總輸出功率具有兩個值700W和850W。在可能出現閃爍感知的接近8. 8Hz的頻率(即，大約IOHz)的10個半波的控制時段(當採用50Hz的AC源時，100ms)中，基於每半波而調節打開/關閉模式。因此，可以實現不包含或者包含少量該頻帶的加熱器打開/關閉控制。根據第一實施例，在與每個開啟佔空比相關聯的兩個模式集中，如上所述選擇與參考功率值的差較小的一個模式集。這樣使與參考功率的功率差降低，因此還有利於減小閃爍值。第二實施例在第一實施例中，因為加熱器的電功率值與電壓降量成正比關係，所以基於電功率代替電壓來計算參考值、差等。在根據本實施例的第二實施例中，論述基於電壓而計算參考值等的示例。更具體地，在第二實施例中，將加熱器的電功率值轉換為電壓降量，並從該電壓降量計算在預定時段內提供給設備的電壓的平均值作為參考電壓值。當執行加熱器控制時，通過控制加熱器以便降低參考電壓值與降低的電源電壓值(輸出電壓值)之間的差， 可以實現閃爍減少。根據與加熱器打開/關閉控制有關的諸如溫度和相對溼度、加熱器打開/關閉間隔以及加熱器的溫度特性之類的條件，採用電壓使電壓降量得以校正。這樣使更準確地估計(estimate)電壓降量成為可能。根據第二實施例的圖像形成設備在控制單元提供的功能方面與第一實施例的不同。根據第二實施例的圖像形成設備具有類似於圖1所示的根據第一實施例的圖像形成設備10的總體配置，省略重複描述。圖7是說明根據第二實施例的控制單元212的示例性功能的功能框圖。如圖7所示，控制單元212包括作為相關的功能元件的參考值計算單元 251、輸出值計算單元252、差計算單元253、選擇單元254、打開/關閉控制單元155和轉換單元256。
10
第二實施例的控制單元212不同於第一實施例的控制單元112在於還包括轉換單元256，並在於參考值計算單元251、輸出值計算單元252、差計算單元253的功能不同於第一實施例中他們的等效功能元件的功能。具有類似於第一實施例的功能的打開/關閉控制單元155用相同的附圖標記表示，省略重複描述。轉換單元256將加熱器(滷素加熱器121A和121B)的功耗值轉換為電壓降量。例如，轉換單元256存取功耗值與電壓降量相關聯的轉換表，從而將加熱器的功耗值轉換為電壓降量。轉換表可以存儲在例如存儲單元111中。圖8是說明轉換表的示例的圖。如圖 8所示，轉換表在其中存儲與電壓降量相關聯的加熱器的功耗值(定影加熱器功耗)。參考值計算單元251計算表示在預定時間段(例如，一分鐘)內施加到圖像形成設備的電壓的平均值的參考電壓。參考值計算單元251首先根據開啟佔空比以及放置圖像形成設備的地點的溫度(環境溫度)校正由轉換單元256通過轉換獲得的電壓降量。參考值計算單元251計算在預定時間段內如此校正的電壓降量的平均值。參考值計算單元251 將空載源電壓(例如，100V)減去如此計算的平均值以便獲得參考電壓。如此獲得的參考電壓可以存儲在例如存儲單元111中。或者，可以為每個開啟佔空比準備和存儲轉換表，以便可以取決於開啟佔空比而不使用用於校正電壓降量的開啟係數來獲得電壓降量。參考值計算單元251存取其中例如開啟佔空比與開啟係數相關聯的開啟係數表， 由此檢索相應開啟佔空比的開啟係數。然後參考值計算單元251通過使用如此檢索的開啟係數校正電壓降量。參考值計算單元251存取其中例如環境溫度與用於校正電壓降量的係數(溫度係數)相關聯的溫度係數表，由此檢索相應的環境溫度的溫度係數。參考值計算單元251通過使用如此檢索的溫度係數校正電壓降量。圖9是說明開啟係數表的示例的圖。 圖10是說明溫度係數表的示例的圖。與此同時，第一實施例的控制單元112可以配置為在計算參考功率時響應環境溫度執行校正。例如，參考值計算單元151可以通過使用溫度係數來校正在每個控制時段提供給圖像形成設備的電功率值，並且計算在預定時間段內校正的電功率的平均值作為參考功率值。對於每個打開/關閉模式，輸出值計算單元252計算將要根據打開/關閉模式開啟的滷素加熱器121A和121B的輸出電壓值。輸出電壓值表示每個控制時段中的降低的電壓。如此計算的輸出電壓存儲在例如存儲單元111中。輸出值計算單元252首先根據開啟佔空比以及環境溫度校正由轉換單元256轉換的電壓降量。輸出值計算單元252將空載源電壓值減去如此計算的電壓降量以獲得輸出電壓值。如此計算的輸出電壓值存儲在例如存儲單元111中。對於兩個模式集中包括的兩個打開/關閉模式的每一個，差計算單元253計算參考值計算單元251計算的參考電壓與輸出值計算單元252計算的輸出電壓之間的差。選擇單元2M從模式集中選擇差計算單元253計算的差的總和較小的一個模式集。例如，選擇單元邪4從兩個模式集中選擇差的總和較小的一個模式集。如果有三個或者更多的模式集，則選擇單元2M選擇差的總和最小的一個模式集。除使用電壓值(輸出電壓值以及參考電壓值)代替電功率值(輸出功率值以及參考功率值)之外，由根據第二實施例按如上所述配置的圖像形成設備執行的加熱器控制處理類似於根據第一實施例的圖4所示的加熱器控制處理，省略重複描述。
11
以下參考圖11詳細論述將要由參考值計算單元251執行的參考值計算處理。圖 11是說明由根據第二實施例的參考值計算單元251執行的參考值計算處理的過程的流程圖。關於為每個控制時段設置的每個加熱器的開啟佔空比，轉換單元256從圖8所示的這樣的轉換表中檢索與每個加熱器的功耗相對應的電壓降量(步驟S1101)。參考值計算單元251存取圖9所示的這樣的打開係數表以檢索與指定的開啟佔空比相關聯的開啟係數。參考值計算單元251存取圖10所示的這樣的溫度係數表以檢索與環境溫度相關聯的溫度係數。環境係數由溫度傳感器等(未示出)檢測。參考值計算單元251通過使用溫度係數以及開啟係數校正每個如此獲得的電壓降量(步驟S1102)。通過有關步驟SllOl以及步驟S1102的處理，獲得每半波電壓降量。隨後，參考值計算單元251基於開啟佔空比以及如此獲得的每半波電壓降量而計算在一個控制時段內電壓降量的平均值(以下，「平均電壓降」)(步驟S1103)。稍後將詳細論述如何計算平均電壓降。參考值計算單元251在存儲單元111中存儲如此計算的平均電壓降(步驟S1104)。參考值計算單元251在存儲單元111中存儲至少最近一分鐘內的各個控制時段的平均電壓降。這還允許計算在一分鐘內的各個控制時段中的平均電壓降的平均值。一分鐘內的該平均值可以在每次切換操作方式時計算，或者，可以與操作方式的切換無關地進行計算。對於前者的情況，例如，當切換操作方式時刪除存儲在存儲單元111中的平均電壓降，且其後累加在切換之後的操作方式獲得的平均電壓降。替代地，存儲其每個都是電壓降出現之後的電壓的已降低電壓的平均值(平均電壓)代替平均電壓降，以及可以基於存儲的平均電壓而計算參考電壓。另外替代地，基於每控制周期地存儲作為歷史的開啟佔空比代替平均電壓降，以便基於如此存儲的開啟佔空比而計算在一分鐘內平均電壓降以及平均電壓降的平均值。參考值計算單元251確定最近一分鐘內的平均電壓降是否存儲在存儲單元111中 (步驟S1105)。如果平均電壓降存儲在存儲單元111中(在步驟S1105，YES)，則參考值計算單元251計算最近一分鐘期間平均電壓降的平均值(步驟S1106)。更具體地，如果控制時段是100ms，則每分鐘平均電壓降的數據段的數目是600。在這種情況下，參考值計算單元251通過將最近的平均電壓降的和除以600來獲得最近一分鐘內平均電壓降的平均值。有諸如在上電或者節能返回方式時沒有最近一分鐘的平均電壓降的一些情況。對於這樣的情況，參考值計算單元251確定最近一分鐘內的平均電壓降沒有存儲在存儲單元 111中(在步驟S1105，N0)。在這種情況下，參考值計算單元251通過存取存儲單元111中的表獲得與最近一分鐘期間的平均電壓降的平均值相對應的值(步驟S1107)。例如，可以將為每個操作方式預先確定的電壓降量存儲在該表中。在這種情況下， 參考值計算單元251檢索與目前採用的操作方式相關聯的電壓降量，以及使用電壓降量作為一分鐘內平均電壓降的平均值。以下論述為每個操作方式存儲電壓降量的原因。使用以預定時間間隔檢測的、作為施加到目標裝置的源電壓的平均值的參考值執行閃爍測量。當裝置具有多個不同功耗的可選操作方式時，參考電壓的值取決於操作方式而不同。更具體地，通常，在相對大的功耗的操作方式中，源電壓降相對比較高，使得參考電壓或者平均電壓低，然而在相對小的功耗的操作方式中，源電壓降相對比較低，使得參考電壓高。在如此情況下，希望為每個操作方式存儲電壓降量，以便可以響應操作方式來計算合適的參考值。與此同時，可以為每個操作方式存儲平均電壓值，而不是為每個操作方式存儲電壓降量。這允許根據空載源電壓值以及平均電壓值計算電壓降量。參考值計算單元251通過使用分配給環境溫度的溫度係數校正從表中檢索的、並與平均值相對應的值(步驟S1108)。該處理使更準確地估計電壓降量成為可能。參考值計算單元251從在步驟S1106獲得的平均電壓降的平均值或者在步驟 S1108校正的平均值(與其相對應的值)計算參考電壓值(步驟S1109)。更具體地，參考值計算單元251將空載的源電壓值減去平均值，由此獲得參考電壓值。以下參考圖12至圖14論述參考值計算處理的特定示例。在該示例性參考值計算中，假定一個加熱器(800W)的控制時段是100ms，加熱器的開啟佔空比設置為60%。同時， 用於控制加熱器的電源的已知的控制方案包括周期控制、相位控制以及打開/關閉控制。 在以下論述的示例中，假定加熱器控制(半波控制)，其中在由10個半波組成的控制時段內向每個半波分配開啟或者關閉。半波控制通過改變控制時段內的開啟比來實現可變的電源控制。在該示例中，當採用60%的開啟佔空比時，在十個半波當中的六個半波開啟加熱器。圖12是說明開啟佔空比為60%時的加熱器的電流波形(上部的圖)以及電壓波形(下部的圖)的圖。如圖12所示，當加熱器開啟時，通過加熱器的電流使得在電源線兩端發生電壓降。該電壓降量(AV)取決於加熱器功率以及開啟佔空比而不同。更具體地， 因為通過電源線的電流隨著加熱器功率的增加而增加，導致由於線路阻抗引起的電壓降量增加，所以電壓降量取決於加熱器功率而改變。上述圖8示出隨著定影加熱器功耗的增加， 電壓降量也增加。電壓降量取決於開啟佔空比而改變的原因是加熱器的打開/關閉間隔取決於開啟佔空比而改變，以及在關閉時段期間阻抗隨著加熱器溫度的降低而減小，結果湧入電流增大。簡而言之，當開啟佔空比減小時，關閉時段變得更長，從而使電壓降量很大。上述圖 9示出開啟係數隨著開啟佔空比減小而增加，從而使電壓降量很大。加熱器具有在像數十毫秒一樣短的關閉時段期間被冷卻，從而使阻抗減小的性質。因此，環境溫度可以影響在關閉時段期間冷卻加熱器的方式，從而使電壓降量取決於操作方式而改變。因此，如上所述，參考值計算單元251通過使用取決於環境溫度而改變的溫度係數來校正電壓降量。上述圖10示出溫度係數隨環境溫度增加而增加，從而使電壓降量很大。圖8至圖10所示的值是關於示例加熱器的值。這些值可以取決於加熱器的玻璃管中裝有的氣體、加熱器的部件等而改變，且因此希望取決於目標加熱器的特徵而調節。參考圖8，開啟800W的加熱器時電壓降量是3. IV(圖11的步驟S1101)。參考圖9，當該加熱器在60%的開啟佔空比使用時，開啟係數是1.2。參考圖10，在室溫下使用時的溫度係數是 1.0。因此，在該條件下每半波的電壓降量由以下公式(1)進行計算，並求得是3. 72V。3. I(V) XI. 2X1. 0 = 3. 72 (V) (1)參考值計算單元251計算一個控制時段100ms (十個半波)內的平均電壓降量 (AVref)(步驟S1103)。在該示例中，因為開啟佔空比是60%，所以在十個半波當中有六個半波發生3. 72V的電壓降。因此，平均電壓降量可以由以下公式(2)進行計算。3. 72(V) Χ6(半波)/10(半波)=2. 232(V) (2)
圖13是說明一個控制時段的波形1201的圖，其是圖12所示的波形的一部分。圖 14是說明在該一個控制時段內平均電壓降量的示例性計算的圖。圖13說明當開啟佔空比是60%時，在十個半波當中的第一、第三、第四、第六、第八以及第九半波開啟加熱器的示例。圖14給出在這些半波時的電壓降量。因此，如圖14所給出的十個半波的電壓降量的平均值(平均電壓降)是2. 232。用於閃爍測量的參考電壓值定義為一分鐘內電源電壓的平均值。因此，根據一分鐘內電壓的平均值類似地計算在第二實施例中估計的參考電壓。當控制時段設置為IOOms 時，在計算每個都從公式( 獲得的最近600個平均電壓降量的平均值(AVm)之後，通過將一分鐘內平均電壓降的該平均值(AVm)代入公式(3)而計算參考電壓V&。Vref =(空載電壓)-Δ Vm (3)圖13說明在Δ Vm是等於一個控制時段(十個半波)內的平均電壓降(AVref)的 2. 232的情況下，參考電壓Vref的計算實例。參考電壓Vref可以從以下公式Vref =(空載電壓)-AVm(= AVref)中獲得。因此，求得參考電壓 Vref 是100 (V)-2. 232 (V) = 97. 768 (V)。如上所述，在第二實施例中，根據最近一分鐘獲得的電壓降量計算參考電壓值。在更新加熱器的開啟佔空比的每個控制時段或者每個控制時段的整數倍，更新參考電壓值。 這允許相對準確地估計電壓降量，由此增加了參考電壓的準確性。在緊接操作開始之後的時段，諸如在上電或者節能返回方式時，因為沒有關於最近一分鐘的數據，所以不能計算參考電壓值。對於如此時段，可以通過檢索為每個操作方式預先存儲在存儲單元111中的相對應的一個電壓降量，來計算參考電壓值。雖然能夠按照原樣使用以這種方法預先存儲的如此電壓降量，但是也可以通過使用取決於環境溫度的溫度係數來校正電壓降量。該校正使準確性得到進一步改進。對於使用多個加熱器的情況，通過根據加熱器的功耗以及開啟佔空比計算每個加熱器的電壓降量然後將空載電壓值減去電壓降量的和，可以獲得參考電壓值。對於將相位控制應用於加熱器的情況，像半波控制一樣通過從表中檢索或者計算每半波電壓降的平均值，可以獲得參考電壓。在上述實施例中，因為定影加熱器功耗是整個設備電壓變化的主要因素，所以僅通過考慮加熱器控制來計算參考值。然而，在一些操作方式中，相對於輸入電壓降量，與諸如馬達、離合器、電磁線圈和控制板Iio之類的直流(DC)負載相關的其他因素可以忽略。對於這樣的情況，通過考慮與這些負載等相關的電壓降量可以進一步改進計算參考電壓值的準確性。根據第一實施例和第二實施例，通過以歷史信息的形式存儲最近預定時間段內電源電壓的電壓變化以及基於歷史信息計算電源電壓的電壓變化的平均值，在設備中獲得參考電壓值。即使當通過例如切換操作方式改變定影控制佔空比時，因為根據加熱器的開啟佔空比估計電壓變化量，所以也可以響應該變化相對準確地計算參考電壓值。此外，可以在每控制時段更新參考電壓值。這允許響應位置環境以及操作方式的變化來相對非常準確地計算參考電壓值。可以以預先安裝在ROM等中的方式提供由根據第一實施例和第二實施例的加熱器控制器和圖像形成設備執行的電腦程式指令(以下，「程序」)。可以以記錄在諸如緻密盤只讀存儲器(⑶-ROM)、軟盤(FD)、可記錄緻密盤(CD-R)、或者數字多用途盤(DVD)之類的計算機可讀記錄介質中的方式以可安裝或者可運行的格式提供由根據第一實施例和第二實施例的加熱器控制器和圖像形成設備執行的程序。由根據第一實施例和第二實施例的加熱器控制器和圖像形成設備執行的程序可以代替記錄介質，存儲在連接到諸如網際網路之類的網絡的計算機中，以便可以經由網絡從計算機中下載電腦程式。可以配置由根據第一實施例和第二實施例的加熱器控制器和圖像形成設備執行的程序，如此以使得該程序經由諸如網際網路之類的網絡提供或者分發。由根據第一實施例和第二實施例的加熱器控制器和圖像形成設備執行的程序具有包括上述單元(參考值計算單元、輸出值計算單元、差計算單元、選擇單元以及打開/關閉控制單元)的模塊結構。在實際硬體環境中，CPU(處理器)從存儲介質讀取程序，且執行程序以將單元加載在主存儲器器件上，由此生成主存儲器器件上的單元。根據本發明的一方面，即使當使用多個加熱器時，也可以方便地減少閃爍程度。雖然本發明通過有關具體實施例而做出了完整而清晰的描述，但是所附權利要求並不限於此，而是構造為具體體現對於本領域技術人員可以進行的修改和變更，並且都落入在此提出的基本教導之內。
1權利要求
1.一種加熱器控制器，執行多個加熱器的打開/關閉控制，所述加熱器控制器包括 存儲單元，在其中存儲多個模式集，其中每個該模式集包括用於分別控制加熱器的多個加熱器打開/關閉模式，且按照預定控制時段設置每個加熱器打開/關閉模式；參考值計算單元，計算表示在預定時間段內提供給所述加熱器控制器的電功率的平均值的參考值；輸出值計算單元，對於每個模式集，計算當根據所述模式集中包括的加熱器打開/關閉模式開啟加熱器時提供給所述加熱器的輸出功率值；差計算單元，對於每個模式集，計算所述參考值與所述輸出功率值之間的差； 選擇單元，從所述模式集選擇具有最小的差的一個模式集；和打開/關閉控制單元，分別根據由所述選擇單元選擇的模式集中所包括的加熱器打開 /關閉模式來執行所述加熱器的打開/關閉控制。
2.根據權利要求1所述的加熱器控制器，其中每個加熱器打開/關閉模式由多個半波組成，每個半波是要提供給所述加熱器的交流電源電壓的周期的一半，所述輸出值計算單元計算一個控制時段內每個半波的輸出功率值，以及所述差計算單元計算所述參考值與為一個控制時段中的每個半波計算的每個輸出功率值之間的差的總和。
3.根據權利要求1所述的加熱器控制器，其中，所述加熱器當中的第一加熱器通過使用將完全開啟或者完全關閉分配給每個半波的一個加熱器打開/關閉模式而受到半波控制，且第二加熱器通過使用將完全開啟或者部分開啟分配給每個半波的另一模式而受到半波相位控制。
4.根據權利要求1所述的加熱器控制器，其中所述參考值計算單元計算表示在預定時間段內提供給所述加熱器控制器的電功率的平均值的參考值，以及所述輸出值計算單元在根據所述加熱器打開/關閉模式開啟加熱器時基於每控制時段地計算提供給所述加熱器的輸出功率值。
5.根據權利要求4所述的加熱器控制器，其中，所述參考值計算單元基於每控制周期地計算所述參考值，所述參考值表示在最近預定時間段內提供給所述加熱器控制器的電功率的平均值。
6.根據權利要求4所述的加熱器控制器，其中，所述參考值計算單元根據環境溫度校正在該預定時間段內提供給所述加熱器控制器的電功率的值，以計算表示電功率的已校正值的平均值的參考值，所述環境溫度是圖像形成設備的周圍溫度。
7.根據權利要求2所述的加熱器控制器，其中，當在所述模式集當中兩個或者更多的模式集具有最小差時，所述選擇單元從所述兩個或者更多的模式集中選擇一個模式集，所述一個模式集中具有最小開啟比的加熱器受到半波控制，通過使用將完全開啟或者完全關閉分配給每個半波的一個加熱器打開/關閉模式來執行所述半波控制。
8.根據權利要求2所述的加熱器控制器，其中，當在所述模式集當中兩個或者更多的模式集具有最小差時，所述選擇單元從所述兩個或者更多的模式集中選擇一個模式集，所述一個模式集中具有最小功耗的加熱器受到半波控制，通過使用將完全開啟或者完全關閉分配給每個半波的一個加熱器打開/關閉模式來執行所述半波控制。
9.根據權利要求1所述的加熱器控制器，其中，當在所述模式集當中兩個或者更多的模式集具有最小差時，所述選擇單元選擇緊接控制時段之前的模式集作為所述一個模式集。
10.一種圖像形成設備，包括根據權利要求1至9中任一權利要求所述的加熱器控制器； 包括所述加熱器的定影單元；以及用於施加交流電壓到所述加熱器的交流電源。
11.一種由加熱器控制器執行以執行多個加熱器的打開/關閉控制的加熱器控制方法，所述加熱器控制器包括存儲單元，所述加熱器控制方法包括在所述存儲單元中存儲多個模式集，其中每個模式集包括用於分別控制加熱器的多個加熱器打開/關閉模式，且按照預定控制時段設置每個加熱器打開/關閉模式；計算表示在預定時間段內提供給所述加熱器控制器的電功率的平均值的參考值； 對於每個模式集，計算根據所述模式集中包括的加熱器打開/關閉模式開啟所述加熱器時提供給所述加熱器的輸出功率值；對於每個模式集，計算所述參考值與所述輸出功率值之間的差； 從所述模式集中選擇具有最小差的一個模式集；以及分別根據在選擇時選擇的模式集中所包括的加熱器打開/關閉模式，執行所述加熱器的打開/關閉控制。
全文摘要
提供了用於控制加熱器的加熱器控制器、圖像形成設備和方法。該加熱器控制器執行多個加熱器的打開/關閉控制，並包括在其中存儲多個模式集的存儲單元。每個模式集包括用於分別控制加熱器的多個加熱器打開/關閉模式，並按照預定控制時段設置每個加熱器打開/關閉模式。加熱器控制器還包括參考值計算單元，計算表示在預定時間段內提供給加熱器控制器的電功率的平均值的參考值；輸出值計算單元，對於每個模式集計算根據模式集中包括的加熱器打開/關閉模式開啟加熱器時提供給加熱器的輸出功率值；差計算單元，對於每個模式集，計算參考值與輸出功率值之間的差；選擇單元，從模式集中選擇具有最小差的一個模式集；以及打開/關閉控制單元，分別根據由選擇單元選擇的模式集中所包括的加熱器打開/關閉模式來執行加熱器的打開/關閉控制。
文檔編號G03G15/00GK102193443SQ201110053600
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月7日 優先權日2010年3月5日
發明者根本榮治, 長曽我部紀理子 申請人:株式會社理光