專利名稱：感應加熱電路和圖像形成設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及針對用于電磁感應加熱類型的定影裝置的電源的異常檢測。
背景技術：
近年來，作為圖像形成設備的定影裝置，電磁感應加熱類型已被廣泛使用。電磁感應加熱類型的定影裝置包括電磁感應線圈和電源，該電磁感應線圈與由磁性材料組成的定影輥(帶)相對布置并且與該定影輥(帶)電磁耦合，該電源用于使高頻電流流經電磁感應線圈以生成高頻磁場。高頻磁場作用于定影輥(帶)，且渦電流流經定影輥(帶)，以使得定影輥(帶)生成熱。在由此配置的定影裝置中，設置用于檢測定影輥 (帶)的溫度的溫度傳感器，且通過基于溫度傳感器的檢測結果而控制流經電磁感應線圈的高頻電流，來將定影輥(帶)的溫度控制在預定溫度。如果在圖像形成設備的定影裝置用的電源中發生異常，則不正確的高頻電流可能流經線圈，且定影輥(帶)的溫度可能下降。在這種情況下，可能在調色劑圖像尚未充分定影時輸出薄片。因此，當檢測到定影輥(帶)的溫度下降到等于或低于預定溫度時，停止圖像形成操作，其中，該預定溫度低于定影操作可用的下限溫度。然而，在本方法中，由于只有在溫度下降到低于定影操作可用的下限溫度時才能判斷出異常，因而存在可能輸出定影差的薄片直到判斷出異常為止的問題。特別是，隨著每單位時間形成圖像的薄片的數量增加，定影差的薄片的數量可能增加。作為應對上述問題的措施，在日本特開2003-295679中，圖像形成設備在開始打印操作之前執行電源的異常診斷。更具體地，圖像形成設備在開始打印操作之前關斷定影裝置的電源一次，然后再次接通電源。隨后，圖像形成設備分別檢查所檢測到的在接通電源之前及接通電源之后流經電源的電流的電流值Is。如果在接通電源之前Is > 0或者在接通電源之后Is ^ 0，則判斷為電源中發生異常，因而禁止打印操作。如果在接通電源之前 Is ^ 0并且在接通電源之后Is > 0，則判斷為電源正常，因而開始打印操作。這樣，在日本特開2003-295679中，在開始打印操作之前進行異常診斷，在確認了電源正常之后開始打印操作。在日本特開2003495679所討論的診斷方法中，在開始打印操作之前診斷是可執行的。然而，由于圖像形成設備通常在打印操作期間進行定影裝置的溫度控制，所檢測到的電流值Is根據定影裝置的溫度而變化。由于這個原因，難以判別是電流在溫度控制處理中不流動還是電源的異常造成電流不流動。如果為了診斷而在打印操作期間強行關斷電源， 則定影裝置的溫度可能下降，并且在緊挨在關斷電源之前的溫度接近定影操作可用的下限溫度的情況下，可能輸出定影差的薄片。此外，為了在溫度控制期間診斷電源的異常，需要在溫度控制的程序中提供診斷用的序列。由于這個原因，日本特開2003495679所討論的診斷方法難以在進行打印操作期間判斷電源發生的異常
發明內容
根據本發明的一個方面，一種感應加熱電路，包括導電加熱元件，用于使用感應加熱方法生成熱；感應線圈，用于生成感應加熱用的磁場；驅動信號生成部件，用于確定用于驅動所述感應線圈的驅動信號的頻率，以及生成頻率等于或高于所設置的最小頻率的驅動信號；電流檢測部件，用于檢測與供給至所述感應線圈的電力相對應的電流；以及控制部件，用于在驅動信號的頻率是所述最小頻率且所檢測到的電流等于或小于預定值的情況下，生成表示所供給的電力異常的信號。根據本發明的另一方面，一種圖像形成設備，包含上述的感應加熱電路。通過以下參考附圖對典型實施例的說明，本發明的其它特征和方面將變得明顯。
包含在說明書中并構成說明書一部分的附圖示出了本發明的典型實施例、特征和方面，并和說明書一起用來解釋本發明的原理。圖1示出根據本發明的第一典型實施例的圖像形成設備的示意配置圖。圖2示出根據本發明的第一典型實施例的定影裝置的細節。圖3示出根據本發明的第一典型實施例的定影控制的電路圖。圖4示出脈沖寬度調制(PWM)信號的脈沖寬度與電流之間的關系。圖5是示出根據第一典型實施例的溫度控制的流程圖。圖6是示出根據第一典型實施例的在進行打印操作期間電源異常判斷的流程圖。圖7示出根據本發明的第二典型實施例的定影控制的電路圖。
具體實施例方式以下將參考附圖來詳細說明本發明的典型實施例、特征和方面。圖1是根據本發明的第一典型實施例的圖像形成設備的示意配置圖。圖像形成設備900包括黃色(y)、品紅色(m)、青色(c)和黑色(k)的圖像形成單元。將描述黃色的圖像形成單元。感光構件901y沿逆時針方向旋轉，且一次充電輥902y對感光構件901y的表面均勻充電。感光構件901y的均勻充電后的表面被激光單元903y的激光照射，并且在感光構件901y的表面形成潛像。顯影裝置904y利用黃色調色劑對所形成的靜電潛像進行顯影。接著，通過施加至一次轉印輥905y的電壓，將在感光構件901y上顯影后的黃色調色劑圖像轉印到中間轉印帶906的表面上。以類似的方式，品紅色、青色和黑色的調色劑圖像被轉印到中間轉印帶906的表面上。由此在中間轉印帶906上形成由黃色、品紅色、青色和黑色調色劑形成的全色調色劑圖像。隨后，中間轉印帶906上形成的全色調色劑圖像在二次轉印輥907和908之間的輥隙部處被轉印到從盒910進給的薄片913上。將已經通過二次轉印輥907和908的薄片913 輸送到用于加熱并按壓薄片的定影裝置911，從而將全色圖像定影在薄片913上。圖2是示出使用電磁感應加熱處理的定影裝置911的示意配置的剖面圖。定影輥(帶)92是由厚度為45 μ m的金屬制成的導電加熱元件組成的，且定影輥(帶)92的表面覆蓋有300 μ m的橡膠層。驅動輥93的旋轉從輥隙部94傳遞至定影輥(帶)92，以使得定影輥(帶)92沿箭頭方向旋轉。電磁感應線圈91布置于線圈保持件90內以與定影輥 (帶)92相對，并且電源(未示出)引起AC電流流經電磁感應線圈91以生成磁場，使得定影輥(帶)92的導電加熱元件自身生成熱。作為溫度檢測單元的熱敏電阻器95在定影輥 (帶)92的加熱部的內側抵接加熱部，并檢測定影輥(帶)92的溫度。圖3示出第一典型實施例中使用電磁感應加熱處理的定影裝置的溫度控制電路。電源100包括二極管橋101、平滑電容器102、第一切換元件103和第二切換元件 104。電源100對來自AC商用電源500的AC電流進行整流并平滑，再將其供給至切換元件 103和104。電源100還包括連同電磁感應線圈91 一起形成諧振電路的諧振電容器105，以及為切換元件103和104輸出驅動信號的驅動電路112。電源100還包括檢測輸入電流Iin的電流檢測電路110以及檢測輸入電壓Vin的電壓檢測電路111。輸入電流I in和輸入電壓Vin的值對應于供給至電磁感應線圈91的電力。CPU 10進行圖像形成設備900的整體控制，并且設置定影裝置911內的定影輥 (帶)92的目標溫度To，且為PWM生成電路20設置與切換電路103和104的驅動頻率相對應的PWM信號的最大脈沖寬度(上限值)ton (max)。設置PWM信號的最大脈沖寬度(上限值)ton (max)使得不超過對應于與諧振頻率匹配的最小頻率的脈沖寬度。最小頻率可以是諧振頻率，但從安全性的角度將最小頻率設置為略高于諧振頻率的頻率，以使得下文描述的驅動信號的頻率不可能下降到低于諧振頻率。CPU 10還為PWM 生成電路20設置切換元件103和104能夠進行切換操作的最小脈沖寬度ton (min)以及定影裝置911要使用的最大電力。參考無線電法，該最小脈沖寬度為對應于IOOkHz的脈沖寬度。經由AD轉換器30將使用熱敏電阻器95檢測到的定影輥(帶)92的表面溫度的檢測值TH、電流檢測電路110檢測到的電流值Is以及電壓檢測電路111檢測到的電壓值 Vs輸入至PWM生成電路20。接著，PWM生成電路20基于檢測值TH和目標值之間的差來確定與驅動電路112輸出的驅動信號121和122的脈沖寬度(頻率)相對應的信號PWMl和 PWM2。驅動電路112將信號P^l和P麗2電平轉換為驅動信號121和122。換言之，PWM 生成電路20和驅動電路112用作為驅動信號生成單元。切換元件103和104根據驅動信號121和122交替切換0N/0FF，并將高頻電流IL供給至電磁感應線圈91。驅動信號121和122的脈沖的高電平寬度與低電平寬度相等，且驅動信號121的高電平寬度與驅動信號122的高電平寬度也設置為相等，因此產生了 50%的占空比。因此， 當脈沖的高電平寬度增加時，低電平寬度也增加相同的量，由此驅動信號的頻率降低。操作單元400具有用于接收來自操作者的指示的鍵或對信息進行顯示的表示器。圖4示出PWM信號的脈沖寬度與輸入電流Iin或流經電磁感應線圈91的高頻電流IL之間的關系。在脈沖寬度窄于驅動信號121和122的最大脈沖寬度的范圍內，輸入電流Iin隨脈沖寬度變寬而增加，并且隨脈沖寬度變窄而減小。最大脈沖寬度是對應于與諧振頻率匹配的最小頻率的脈沖寬度，該諧振頻率是從電磁感應線圈91和定影輥(帶)92的電感值以及諧振電容器105的電容值來確定的。換言之，在等于或高于最小頻率的頻率中，輸入電流Iin隨驅動信號的頻率降低而增加，并且輸入電流Iin隨驅動信號的頻率升高而減小。流經電磁感應線圈91的高頻電流IL與輸入電流Iin類似。高頻電流IL的增加或減少與所生成的磁場的強度成正比，并且導電加熱元件的加熱值也隨著高頻電流IL的增加或減少而增加或減少。由此，PWM生成電路20可以通過調整高頻電流IL的頻率(脈沖寬度)來控制定影輥(帶)92的溫度。以下將參考圖5的流程圖描述在定影輥(帶)92的溫度控制時在PWM生成電路中的簡單控制方法。在步驟S4001和S4002中，PWM生成電路20在從CPU 10接收到溫度控制開始命令時，將檢測到的溫度TH與目標溫度To (例如，180°C )比較。如果TH > To (步驟S4001中為“是”)，則在步驟S4005中，PWM生成電路20判斷 PWM信號的脈沖寬度減去預定值ta所獲得的值是否等于或小于最小脈沖寬度ton (min)。如果所獲得的值大于最小脈沖寬度(步驟S4005中為“否”)，則在步驟S4008中，PWM生成電路20將脈沖寬度減小預定值ta。另一方面，如果相減后獲得的值等于或者小于最小脈沖寬度(步驟S4005中為“是”)，則在步驟S4009中，PWM生成電路20將PWM信號的脈沖寬度設置為0，并暫時停止驅動切換元件103和104 (間歇性地驅動)。如果TH < To (步驟S4002中為“是”)，則在步驟S4004中，PWM生成電路20判斷 PWM信號的脈沖寬度加上預定值tb所獲得的值是否大于或等于最大脈沖寬度ton (max)。如果所獲得的值小于最大脈沖寬度(步驟S4004中為“否”)，則在步驟S4006中，PWM生成電路20將PWM信號的脈沖寬度增加預定值tb。另一方面，如果相加后所獲得的值大于或等于最大脈沖寬度(步驟S4004中為“是”)，則在步驟S4007中，PWM生成電路20將PWM信號的脈沖寬度設置為最大脈沖寬度ton (max)。如果TH = To (步驟S4001和S4002中均為“否”)，則在步驟S4003中，PWM生成電路20保持脈沖寬度。PWM生成電路20繼續上述控制直到溫度控制結束。在上述控制中，當電源100發生異常且不能向電磁感應線圈91供給高頻電流IL 時，變得不能進行感應加熱，且檢測到的溫度TH變得低于目標溫度To。因此，PWM生成電路 20操作以增加高頻電流IL來提高定影裝置的溫度。因此，PWM生成電路20在如下的狀態下操作從PWM生成電路20輸出的PWM信號(PWM1，PWM2)的脈沖寬度總是保持在ton (max)。接著，將參考圖6的流程圖描述在進行打印操作期間判斷電源異常的方法。這樣的異常判斷是由CPU 10執行的。當CPU 10開始打印操作時，在步驟S5001中，CPU 10復位用于異常狀態判斷的計數值CNT。接著，如果打印操作尚未結束(步驟S5002中為“否”)，則在步驟S5003中，CPU 10等待10ms，然后從PWM生成電路20獲取這一時刻的PWM信號的脈沖寬度ton的信息。隨后，在步驟S5004中，CPU 10判斷所獲取的脈沖寬度ton是否等于最大脈沖寬度ton (max)。如果兩者相等(步驟S5004中為“是”)，則在步驟S5005中，CPU 10獲取檢測到的電流值Is，并判斷檢測到的值Is是否等于或小于預定值(等于或小于1A)。如果 Is彡IA (步驟S5005中為“是”)，則在步驟S5006中，CPU 10將計數值CNT加1。接著，在步驟S5007中，CPU 10判斷計數值CNT是否等于或大于10。如果CNT彡10(步驟S5007中為“是”)，即如果Is ^ IA的狀態持續了預定時間， 則在步驟S5008中，CPU 10生成表示異常的信號以在操作單元400上進行錯誤顯示，并停止打印操作。換言之，CPU 10用作為異常判斷單元。另一方面，如果ton Φ ton(maX)(步驟S5004中為“否”)，或者如果Is > IA(步驟S5005中為“否”)，則CPU 10返回步驟S5001以復位計數值CNT，并重復處理直到完成打印操作為止。另一方面，如果計數值CNT小于10 (步驟S 5007中為“否”)，則CPU 10在不復位計數值CNT的情況下重復處理直到完成打印操作為止。在溫度控制期間，PWM信號的脈沖寬度根據當時的定影裝置的溫度而在最小脈沖寬度tonOnin)和最大脈沖寬度ton (max)之間變化。如果電源100正常操作，則檢測到的電流值Is隨著PWM信號的脈沖寬度從最小脈沖寬度ton (min)加寬到最大脈沖寬度ton (max) 而增加。即使當定影裝置的溫度低于目標溫度時、PWM信號的脈沖寬度暫時保持在最大脈沖寬度，此時檢測到的電流值Is也等于或大于IA且從來不會變成0。另一方面，在電源100異常停止的情況下，盡管PWM信號的脈沖寬度加寬到最大脈沖寬度ton (max)，但是電源100進入檢測到的電流值Is為0的狀態。這樣，基于PWM信號的脈沖寬度保持在最大脈沖寬度的狀態下的檢測到的電流值 Is來判斷電源100的異常。因此，可以無需根據定影裝置的目標溫度，在短的時間(在本典型實施例中是100ms)內可靠地判斷出異常。由此可在短的時間內判斷電源的異常，使得可以比熱敏電阻器95檢測到溫度降低更早地預測出定影溫度的降低。因此，可以在大量輸出定影差的薄片之前停止打印操作。在本典型實施例中，已描述了在判斷電源100的異常時基于輸入電流Iin的檢測到的值Is來作出判斷的例子。然而，從輸入電流Iin的檢測到的值Is與輸入電壓Vin的檢測到的值Vs計算輸入電力、并根據輸入電力來作出判斷也可獲得類似的效果。此外，在本典型實施例的電源異常的判斷中，雖然以在進行打印操作時為例進行了描述，但如果正在進行溫度控制，則即使在打印操作以外的時間，上述電源的異常的判斷方法也是有效的。在上述的第一典型實施例中，圖像形成設備檢測輸入電壓Vin和輸入電流Iin。在本發明的第二典型實施例中，圖像形成設備檢測電磁感應線圈91的電壓VL和電流IL來檢測電源100的異常。電壓VL和電流IL成為與供給電磁感應線圈91的電力相匹配的值。圖7示出在第二典型實施例中的溫度控制電路。電流檢測電路110和電壓檢測電路111的位置與圖3的電路中的不同，并且電流檢測電路110檢測流經電磁感應線圈91的高頻電流IL，且電壓檢測電路111檢測施加到電磁感應線圈91的電壓。與第一典型實施例類似，電流檢測電路110的輸出Is和電壓檢測電路111的輸出Vs經由AD轉換器30輸入至PWM生成電路20。PWM生成電路20的溫度控制類似于第一典型實施例。此外，除要檢測的電流和電壓的對象不同外，電源100的異常的判斷方法也類似于圖6的流程圖的處理。盡管已經參考典型實施例說明了本發明，但是應該理解，本發明不限于所公開的典型實施例。所附權利要求書的范圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結構和功能。
權利要求
1.一種感應加熱電路，包括導電加熱元件，用于使用感應加熱方法生成熱；感應線圈，用于生成感應加熱用的磁場；驅動信號生成部件，用于確定用于驅動所述感應線圈的驅動信號的頻率，以及生成頻率等于或高于所設置的最小頻率的驅動信號；電流檢測部件，用于檢測與供給至所述感應線圈的電力相對應的電流；以及控制部件，用于在驅動信號的頻率是所述最小頻率且所檢測到的電流等于或小于預定值的情況下，生成表示所供給的電力異常的信號。
2.根據權利要求1所述的感應加熱電路，其特征在于，當生成了表示異常的所述信號時，所述控制部件停止在薄片上形成調色劑圖像。
3.根據權利要求1或2所述的感應加熱電路，其特征在于，所述最小頻率被設置為比所述感應加熱電路的諧振頻率高的頻率。
4.根據權利要求1或2所述的感應加熱電路，其特征在于，所述驅動信號生成部件根據所檢測到的所述導電加熱元件的溫度與所述導電加熱元件的目標溫度之間的差來確定驅動信號的頻率，并且生成所確定出的驅動信號。
5.根據權利要求1所述的感應加熱電路，其特征在于，所述控制部件響應于如下的狀態持續了預定時間來生成表示異常的所述信號所述驅動信號生成部件所確定出的驅動信號的頻率是所述最小頻率，并且所述電流檢測部件所檢測到的電流等于或小于所述預定值。
6.根據權利要求4所述的感應加熱電路，其特征在于，如果所檢測到的所述導電加熱元件的溫度低于所述導電加熱元件的所述目標溫度，則所述驅動信號生成部件減小驅動信號的頻率，以及如果所檢測到的所述導電加熱元件的溫度高于所述導電加熱元件的所述目標溫度，則所述驅動信號生成部件增大驅動信號的頻率。
7.根據權利要求1或2所述的感應加熱電路，其特征在于，所述電流檢測部件檢測用于將電力供給至所述感應線圈的切換元件的輸入電流，或者檢測流經所述感應線圈的電流。
8.一種圖像形成設備，包含根據權利要求1 7中的任一項所述的感應加熱電路。
全文摘要
本發明提供一種感應加熱電路和圖像形成設備，所述感應加熱電路包括導電加熱元件，用于使用感應加熱方法生成熱；感應線圈，用于生成感應加熱用的磁場；驅動信號生成部件，用于確定用于感應線圈的驅動信號的頻率，以及生成頻率等于或高于所設置的最小頻率的驅動信號；電流檢測部件，用于檢測與供給至感應線圈的電力相對應的電流；以及控制部件，用于在驅動信號的頻率是最小頻率且所檢測到的電流等于或小于預定值的情況下，生成表示供給的電力異常的信號。
文檔編號G03G15/00GK102193446SQ201110056280
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月9日 優先權日2010年3月9日
發明者石川潤司 申請人:佳能株式會社