专利名称：用于控制加热器的加热器控制器、图像形成设备和方法
技术领域：
本发明总的来说涉及用于加热器的打开/关闭控制的加热器控制器、图像形成设备和方法。
背景技术：
电子照相图像形成设备一般包括诸如卤素加热器之类的加热器，其像定影加热器一样产生相对大的涌入电流。因为用于执行定影的电功率与图像形成设备的电功耗的比率一般比较大，所以希望控制定影加热器，以便减少闪烁(flicker)。通过使用遵循标准IEC 61000-4-15的闪烁计执行闪烁测量。闪烁值是表示闪烁烦恼(annoyance)的视觉感觉度的量化值，且是相对于电压波形的参考电压或者频率分量，从实际的加热器控制下所出现的电压降而计算的。参考电压是在一分钟内施加到图像形成设备上的电源电压的平均值。因为参考电压与因设备中的电功耗而产生的电压降之后的降低了的电压之间的差减小，所以表示烦恼感知度的闪烁值减小(闪烁度合适地低)。作为闪烁减少的控制方案，有已知的以10个半波为单位根据加热器打开/关闭模式执行加热器的加热器打开/关闭控制的半波控制、以及仅对于部分半波打开加热器然后打开时间逐渐变长的相位控制。例如，日本专利申请特开No. 2008-191333中公开了一种用以下方法控制加热器的技术当以主加热器以及子加热器的两个半波为单位的开启占空比 (turn-on duty)大于50%时，将完全开启(full turn-on)分配给每个加热器的两个半波当中的一个半波，如此使得不会出现主加热器与子加热器同时完全开启。然而，如日本专利申请特开No. 2008-191333中公开的、用于控制多个加热器的技术在加热器之间的电功率的差很大或者加热器的电功率很大时电压降可能很高这一点上是不利的。这样会增加与参考电压的电压差，因此不需要地增加了闪烁值。本发明鉴于上述情况进行构思，且旨在提供一种即使当使用多个加热器时也能够实现闪烁强度的减小的加热器控制器、图像形成设备和方法。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了这些多个加热器的打开/关闭控制的加热器控制器。该加热器控制器包括在其中存储多个模式集(pattern set)的存储单元，其中每个模式集包括用于分别控制加热器的多个加热器打开/关闭模式，以及按照预定控制时段设置每个加热器打开/关闭模式；参考值计算单元，计算表示在预定时间段内提供给加热器控制器的电功率的平均值的参考值；输出值计算单元，对于每个模式集，计算根据模式集中包括的加热器打开/关闭模式开启加热器时提供给加热器的输出功率值；差计算单元，对于每个模式集，计算参考值与输出功率值之间的差；选择单元，从模式集中选择具有最小的差的一个模式集；以及打开/关闭控制单元，分别根据由选择单元选择的模式集中所包括的加热器打开/关闭模式来执行加热器的打开/关闭控制。根据本发明的另一方面，提供一种由加热器控制器执行的、执行多个加热器的打开/关闭控制的加热器控制方法。加热器控制器包括存储单元。加热器控制方法包括在存储单元中存储多个模式集，其中每个模式集包括分别控制加热器的多个加热器打开/关闭模式，且按照预定控制时段设置每个加热器打开/关闭模式；计算表示在预定时间段内提供给加热器控制器的电功率的平均值的参考值；对于每个模式集，计算根据模式集中包括的加热器打开/关闭模式开启加热器时提供给加热器的输出功率值；对于每个模式集， 计算参考值与输出功率值之间的差；从模式集中选择具有最小的差的一个模式集；和分别根据在选择时选择的模式集中所包括的加热器打开/关闭模式来执行加热器的打开/关闭控制。通过阅读以下本发明优选实施例的详细说明，并结合考虑相关附图，将更好地理解本发明的上述以及其它目的、特征、优点以及技术和工业实用性。
图1是解释电压降的原因的图；图2是说明根据本发明第一实施例的图像形成设备的总体配置的框图；图3是说明根据第一实施例的控制单元的示例性功能的功能框图；图4是说明在图像形成设备中执行的加热器控制处理的示例过程的流程图；图5是说明模式集A的示例的图；图6是说明模式集B的示例的图；图7是说明根据本发明第二实施例的控制单元的示例性功能的功能框图；图8是说明转换表的示例的图；图9是说明开启系数表的示例的图；图10是说明温度系数表的示例的图；图11是说明要由根据第二实施例的参考值计算单元执行的参考值计算处理的示例过程的流程图；图12是说明加热器的开启占空比为60%时的电流波形以及电压波形的图；图13是说明图12所示的一个控制时段的波形的一部分的细节的图；以及图14是说明图13所示的一个控制时段内平均电压降量的示例性计算的图。
具体实施例方式以下参考附图详细描述本发明的示例性实施例。根据本发明的一方面的图像形成设备可应用于任意图像形成设备，诸如具有复印机功能、打印机功能、扫描仪功能、以及传真功能中的至少两个功能的多功能外部设备。第一实施例有用于执行两个加热器的加热器打开/关闭控制的方案，其中具有较高开启占空比的加热器受到半波控制，而另一加热器受到半波相位控制，该半波相位控制是半波控制与相位控制的结合。如上所述，虽然该方案有利地降低涌入电流，但是在加热器的电功率之差很大或者加热器的电功率很大的情况下，该方案会不利地产生高的电压降。这会导致与参考电压的电压差大，因此不需要地增加了闪烁值。以下参考图1论述电压降的原因。连接到诸如图像形成设备之类的装置的电源线具有阻抗。因此，在线路部分，大的电流消耗产生高的电压降，造成电源电压降低。这会导致房间日光灯等闪烁，引起令人烦恼的视觉感觉。为了避免这样的情况，制定了闪烁规则来限制由装置操作所导致的电压变化。定影所需要的电功率(以下，“定影加热器功耗”)与图像形成设备的电功耗的比率一般比较大。目前占定影加热器的大多数的卤素加热器很可能造成图像形成设备的电源线的电压降。在这样的情况下，现有技术中通过一般地改进由诸如定影加热器打开/关闭控制器之类的器件执行的电源控制，做出降低电压相对于参考电压的变化的发明，其中基于该参考电压执行闪烁测量。参考电压可以取决于装置的操作方式而改变。操作方式的示例包括加温方式、节能返回方式、正在操作方式、备用方式和节能方式。没有设计取决于参考电压的这种变化而切换加热器控制的方案。这是因为由于在执行闪烁测量的时段期间以固定时间间隔获得参考电压，因此装置以在检查参考电压时降低闪烁值的方式执行电功率控制通常是困难的。因此，根据本发明第一实施例的图像形成设备采用加热器控制方法，其用于降低相对于可以取决于设备的操作方式而改变的参考电压的电压变化。加热器控制方法包括计算与参考电压相对应的参考值以用于闪烁测量，以及执行控制以降低与这样计算的参考值的差。在第一实施例中，因为加热器的电功率值与电压降量成正比关系，所以使用电功率代替电压来计算参考值、所述差等。这样就不需要将加热器的电功率值转换成电压降量。更具体地，根据第一实施例的图像形成设备以标准中定义的预定时间间隔(一分钟)作为其间测量闪烁的时段来计算参考值(参考功率值)。参考值表示在预定时间段内提供给图像形成设备的电功率的平均值。对于用于控制多个加热器的每个加热器打开/关闭模式，图像形成设备计算加热器的每个控制时段中的输出值(输出功率值)与参考功率值之间的每半波差的总和(总功率差)，其中每个输出功率值表示在每个加热器控制下输出的电功率。图像形成设备通过使用总功率差小的打开/关闭模式执行加热器控制。在以下论述的示例中，分别使用两个加热器打开/关闭模式来控制两个定影加热器，其中一个使用半波控制方法而另一个使用半波相位控制方法。加热器打开/关闭模式不限于此，而可以采用控制多个加热器的多个相互不同的模式。更具体地，根据第一实施例的方法允许在不同的控制方案下控制多个加热器。此外，在该方法中，只要允许计算要由控制方案获得的输出电功率的值(以下，“输出功率值”)，任意控制方案都是可用的。图2是说明第一实施例的图像形成设备10的总体配置的框图。图像形成设备10 包括加热器控制器，其控制图像形成设备10中提供的定影单元等的加热器。图像形成设备10主要包括主电源100和电路板110。图像形成设备10还包括定影单元120、电源开关 (SW) 141、门开关(SW) 142、三端双向可控硅开关元件(TRI) 143A、以及三端双向可控硅开关元件(TRI) 143B。定影单元120包括两个卤素加热器，或者，更具体地，卤素加热器121A以及卤素加热器121B。定影单元120还包括分别在卤素加热器121A和卤素加热器121B附近布置的热敏电阻122A和热敏电阻122B。电路板110控制整个图像形成设备10。电路板110实现为计算机，其中通过总线将中央处理单元(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失性RAM(NVRAM)、 专用集成电路(ASIC)和输入/输出接口(I/F)(未示出)与电路板110连接。
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除主电源100之外，电路板110还控制在主电源100与定影单元120之间提供的 TRI 143A与14 以及电磁继电器106的打开和关闭，因此对定影单元120的卤素加热器 121A和121B执行温度控制以及打开/关闭控制。诸如陶瓷加热器之类的其他加热器可以代替卤素加热器121A和121B使用。布置在卤素加热器121A附近的热敏电阻122A检测卤素加热器121A的表面温度。 类似地，布置在卤素加热器121B附近的热敏电阻122B检测卤素加热器121B的表面温度。 电路板110对热敏电阻122A检测的表面温度执行模拟-数字(A/D)转换以获得卤素加热器121A的表面温度。类似地，电路板110对热敏电阻122B检测的表面温度执行A/D转换以获得卤素加热器121B的表面温度。电路板110对TRI 143A与14 以及电磁继电器106 执行打开/关闭控制，以稳定卤素加热器121A以及卤素加热器121B的表面温度。当将图像形成设备10的电源SW 141切换为导通时，从交流(AC)源101提供的电流经受以滤波器102执行的降噪以及其后以整流二极管103以及平滑电容器104执行的平滑。然后将电流提供给数字下变频器(DDC) 105。DDC 105是切换直流(DC)-DC变频器，将恒定电压Vcc施加到电路板110并施加MV电压到电磁继电器106。当图像形成设备10的门SW 142切换为导通时，电磁继电器106可操作以经由电路板110将开关107切换为导通以及类似地将定影单元120切换为关断。换句话说，电磁继电器106充当定影单元120的安全锁机构。过零检测电路108检测关于AC源101的过零点。电路板110响应过零点的检测将TRI 143A以及14 切换为导通和关断。随着开关107的导通，提供给过零检测电路108 的交流每半波穿过零电压点。这使得过零检测电路108的晶体管保持导通装态(on-state) 电压是不可能的。一旦检测到晶体管的这种状态，过零检测电路108就输出过零信号到电路板110。在相位控制中，响应过零信号的检测执行相位控制。电路板110包括存储单元111和控制单元112。控制单元112执行卤素加热器 121A以及121B的打开/关闭控制。更具体地，控制单元112基于热敏电阻122A检测的卤素加热器121A的表面温度以及目标温度而确定卤素加热器121A的开启占空比。类似地，控制单元112基于热敏电阻 122B检测的卤素加热器121B的表面温度以及目标温度而确定卤素加热器121B的开启占空比。根据这样确定的开启占空比而给定的打开/关闭模式，控制单元112基于每半波地执行每个卤素加热器121A和121B的打开/关闭控制。半波是AC电压的一个周期的一半。 例如，通过在CPU上执行软件，可以实现控制单元112的功能。稍后将详细地论述控制单元 112的功能。存储单元111在其中存储用于卤素加热器121A以及121B的打开/关闭控制的多种信息段。例如，存储单元111在其中存储打开/关闭模式，其每个都按照预定控制时段进行设置。存储单元111还在其中存储稍后将论述的由控制单元112计算的电压值。控制时段是与电路板110控制的AC源101的电压时段的整数倍相对应的时段，且是预定长度的时段。在第一实施例中，假定控制时段被设置为10个半波。在该假定之下， 存储单元111在其中存储控制时段被设置为10个半波的打开/关闭模式。在第一实施例中，存储单元111在其中存储与每个开启占空比相关联的多个模式集。多个模式集中的每个包括控制方案相互不同的、分别用于控制卤素加热器121A和121B的两个打开/关闭模式。以下论述与每个开启占空比相关联地存储两个模式集的示例。或者，可以与每个开启占空比相关联地存储三个模式集。注意，控制周期并不限于10个半波。或者，例如，控制周期可以是10个半波的整数倍。图3是说明根据第一实施例的控制单元112的示例性功能的功能框图。如图3所示，控制单元112包括作为相关功能元件的参考值计算单元151、输出值计算单元152、差计算单元153、选择单元IM和打开/关闭控制单元155。参考值计算单元151计算表示在预定时间段内提供给图像形成设备的电功率的平均值的电功率的参考值(以下，“参考功率值”)。在第一实施例中，预定时间段是一分钟， 其是IEC61000-4-15中为闪烁测量定义的时间段。然而，预定时间段并不局限于此，而是可以设置为根据闪烁测量方法的任意合适的值。如此计算的参考功率值存储在例如存储单元 111 中。对于一个控制时段中的每个半波，输出值计算单元152计算当根据两个模式集的每一个中包括的打开/关闭模式开启加热器时提供给卤素加热器121A和121B的输出功率值。如此计算的输出功率值存储在例如存储单元111中。对于两个模式集中包括的四个打开/关闭模式中的每一个，差计算单元153计算由参考值计算单元151计算的参考功率值与由输出值计算单元152计算的各个输出功率值之间的差。选择单元IM选择差计算单元153计算的差的总和较小的模式集。例如，选择单元1 从两个模式集中选择差的总和较小的一个模式集。如果有三个或者更多的模式集， 则选择单元IM选择差的总和最小的一个模式集。打开/关闭控制单元155根据这样选择的模式集中包括的两个打开/关闭模式来执行卤素加热器121A和121B的打开/关闭控制。打开/关闭控制单元155包括执行半波控制的半波控制单元161以及执行半波相位控制的半波相位控制单元162。半波控制和半波相位控制是定影控制方案。在第一实施例中，每个都包括两个打开/关闭模式的两个模式集预先存储在存储单元111中，通过使用其中一个使用半波控制方法而另一个使用半波相位控制方法的两个打开/关闭模式来控制卤素加热器121A和121B。打开/关闭控制单元巧5根据两个模式集中所选的一个中包括的两个打开/关闭模式来执行卤素加热器121A 和121B的打开/关闭控制。以下参考图4论述在根据如上所述配置的第一实施例的图像形成设备10中执行的加热器控制处理。图4是说明要由图像形成设备10执行的加热器控制处理的示例过程的流程图。图4说明以下处理根据检测的加热器的表面温度确定每个加热器的开启占空比；其后基于如此确定的开启占空比而从确定的两个模式集(以下，“模式集A和模式集B”) 中选择一个模式集；以及根据所选的一个模式集执行加热器的打开/关闭控制。在该示例中，模式A包括两个打开/关闭模式，其中一个用于将半波控制施加到加热器1，而另一个用于将半波相位控制施加到加热器2 ；模式B包括两个打开/关闭模式，其中一个用于将半波相位控制施加到加热器1，而另一个用于将半波控制施加到加热器2。加热器1和加热器2分别与例如卤素加热器121A和卤素加热器121B相对应。对于一个控制时段中的AC源的每个半波(例如，当采用50Hz的AC源时，每10毫秒(ms))，输出值计算单元152计算每个打开/关闭模式的输出功率值(步骤S301)。差计算单元153接收由参考值计算单元151计算的参考功率值(步骤S302)。参考值计算单元151以希望的间隔计算表示在一分钟内提供给图像形成设备的电功率的平均值的参考功率值。例如，参考值计算单元151以控制时段为间隔计算表示在最近一分钟内提供给设备的电功率的平均值的参考功率值。差计算单元153从存储单元 111中接收由参考值计算单元151按如上所述计算的参考功率值。差计算单元153在每个打开/关闭模式中计算参考功率值与在步骤S301计算的各个输出功率值之间的差(步骤S303)。更具体地，差计算单元153在每个打开/关闭模式中计算参考功率值与各个输出功率值之间的每半波差的绝对值。差计算单元153计算在一个控制时段内每半波差的和并且将和的值作为每控制时段的总功率差输出。从模式集A获得的总功率差称为差A，且从模式集B获得的总功率差称为差B。随后，选择单元154比较为各个模式集计算的总功率差，并选择总功率差较小的模式集。更具体地，选择单元1 确定差A是否小于差B (步骤304)。如果差A小于差B(在步骤304中为YES)，则选择单元IM选择模式A。打开/关闭控制单元155根据这样选择的模式集A对加热器1和加热器2 (卤素加热器121A和121B)执行打开/关闭控制(步骤 S305)。如果差A不小于差B (在步骤304中为NO)，则选择单元巧4还确定差A是否大于差B (步骤S306)。如果差A大于差B (在步骤306中为YEQ，则选择单元巧4选择模式集 B。打开/关闭控制单元155根据如此选择的模式集B对加热器1和加热器2 (卤素加热器 121A和121B)执行打开/关闭控制(步骤S307)。如果差A不大于差B (在步骤306中为NO)，或者，换句话说，差A等于差B，则选择单元IM根据其他准则确定打开/关闭模式。例如，选择单元IM可以选择将半波控制分配给两个加热器中具有较小的开启比(开启占空比)的一个加热器的模式集。或者，选择单元IM可以选择将半波控制分配给具有较小功耗的加热器的模式集。另外替代地，选择单元IM可以选择紧接控制时段之前选择的模式集。打开/关闭控制单元155根据如此选择的模式集对加热器1和加热器2 (卤素加热器121A和121B)执行打开/关闭控制(步骤 S308)。接下来，将参考图5和图6论述加热器控制处理的具体示例。图5是说明模式集 A的示例的图。图6是说明模式集B的示例的图。以下论述加热器1和加热器2的电功率分别是700瓦特W和500W、且加热器1和加热器2的开启比分别是80%以及40%的示例。如图5所示，在模式集A中，加热器1受到半波控制，而加热器2受到半波相位控制。根据模式集A，根据80%开启并具有10个半波的控制时段的的半波模式401开启加热器1。输出值计算单元152基于每半波而计算输出功率值402。根据模式集A，首先，加热器2在与加热器1关闭的两个半波相对应的两个半波 403完全开启。在该示例中，加热器2的开启比是40%。因此，在剩余半波加热器2必须有 20%开启。因此，根据相位占空比404，通过将剩余的20%开启占空比平均划分以分配给八个半波，加热器2在除了加热器2开启的两个半波之外的其它八个半波部分开启。相位占空比表示通过相位控制将部分开启分配给半波的占空比。输出值计算单元152基于每半波而计算输出功率值405。输出值计算单元152计算总输出功率值406，其每个都是加热器1和2在一个半波的输出功率值的总和。差计算单元153计算差值407，其每个都是在一个半波接收的参考功率值与总输出功率值406之间的差的绝对值。在该示例中，假定参考功率是760W。差计算单元153计算总功率差408，其是在一个控制时段内，或者，换句话说，在10个半波内计算的差的总和。模式集B的总功率差408以类似于模式集A的方式进行计算，但是在半波相位控制分配给加热器1而半波控制分配给加热器2这一点上不同(见图6)。选择单元154比较模式集A与模式集B的总功率差，然后选择具有较小的总功率差的任意一个模式集。在该示例中，因为模式集A与模式集B的总功率差分别是1040W和 720W，所以选择单元IM选择模式集B。如以上参考模式集A和模式集B描述的，在第一实施例中，在半波控制和半波相位控制独立地分配给两个加热器的情况下，分配了半波相位控制的加热器用以下方法控制(1)在与分配有分配了半波控制的另一加热器的关闭的半波相对应的半波，分配完全开启；以及(2)将剩余开启占空比平均划分以分配给剩余半波，以便根据相位占空比在剩余半波部分开启加热器。这样允许可能导致闪烁出现的波形中的电压降得以以两级出现。两级的降低意味着两个加热器每半波的输出功率值的总和(总输出功率)具有两个值。例如，在图5所示的模式集A中，总输出功率具有两个值500W和825W。类似地，在图6所示的模式集B中， 总输出功率具有两个值700W和850W。在可能出现闪烁感知的接近8. 8Hz的频率(即，大约IOHz)的10个半波的控制时段(当采用50Hz的AC源时，100ms)中，基于每半波而调节打开/关闭模式。因此，可以实现不包含或者包含少量该频带的加热器打开/关闭控制。根据第一实施例，在与每个开启占空比相关联的两个模式集中，如上所述选择与参考功率值的差较小的一个模式集。这样使与参考功率的功率差降低，因此还有利于减小闪烁值。第二实施例在第一实施例中，因为加热器的电功率值与电压降量成正比关系，所以基于电功率代替电压来计算参考值、差等。在根据本实施例的第二实施例中，论述基于电压而计算参考值等的示例。更具体地，在第二实施例中，将加热器的电功率值转换为电压降量，并从该电压降量计算在预定时段内提供给设备的电压的平均值作为参考电压值。当执行加热器控制时，通过控制加热器以便降低参考电压值与降低的电源电压值(输出电压值)之间的差， 可以实现闪烁减少。根据与加热器打开/关闭控制有关的诸如温度和相对湿度、加热器打开/关闭间隔以及加热器的温度特性之类的条件，采用电压使电压降量得以校正。这样使更准确地估计(estimate)电压降量成为可能。根据第二实施例的图像形成设备在控制单元提供的功能方面与第一实施例的不同。根据第二实施例的图像形成设备具有类似于图1所示的根据第一实施例的图像形成设备10的总体配置，省略重复描述。图7是说明根据第二实施例的控制单元212的示例性功能的功能框图。如图7所示，控制单元212包括作为相关的功能元件的参考值计算单元 251、输出值计算单元252、差计算单元253、选择单元254、打开/关闭控制单元155和转换单元256。
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第二实施例的控制单元212不同于第一实施例的控制单元112在于还包括转换单元256，并在于参考值计算单元251、输出值计算单元252、差计算单元253的功能不同于第一实施例中他们的等效功能元件的功能。具有类似于第一实施例的功能的打开/关闭控制单元155用相同的附图标记表示，省略重复描述。转换单元256将加热器(卤素加热器121A和121B)的功耗值转换为电压降量。例如，转换单元256存取功耗值与电压降量相关联的转换表，从而将加热器的功耗值转换为电压降量。转换表可以存储在例如存储单元111中。图8是说明转换表的示例的图。如图 8所示，转换表在其中存储与电压降量相关联的加热器的功耗值(定影加热器功耗)。参考值计算单元251计算表示在预定时间段(例如，一分钟)内施加到图像形成设备的电压的平均值的参考电压。参考值计算单元251首先根据开启占空比以及放置图像形成设备的地点的温度(环境温度)校正由转换单元256通过转换获得的电压降量。参考值计算单元251计算在预定时间段内如此校正的电压降量的平均值。参考值计算单元251 将空载源电压(例如，100V)减去如此计算的平均值以便获得参考电压。如此获得的参考电压可以存储在例如存储单元111中。或者，可以为每个开启占空比准备和存储转换表，以便可以取决于开启占空比而不使用用于校正电压降量的开启系数来获得电压降量。参考值计算单元251存取其中例如开启占空比与开启系数相关联的开启系数表， 由此检索相应开启占空比的开启系数。然后参考值计算单元251通过使用如此检索的开启系数校正电压降量。参考值计算单元251存取其中例如环境温度与用于校正电压降量的系数(温度系数)相关联的温度系数表，由此检索相应的环境温度的温度系数。参考值计算单元251通过使用如此检索的温度系数校正电压降量。图9是说明开启系数表的示例的图。 图10是说明温度系数表的示例的图。与此同时，第一实施例的控制单元112可以配置为在计算参考功率时响应环境温度执行校正。例如，参考值计算单元151可以通过使用温度系数来校正在每个控制时段提供给图像形成设备的电功率值，并且计算在预定时间段内校正的电功率的平均值作为参考功率值。对于每个打开/关闭模式，输出值计算单元252计算将要根据打开/关闭模式开启的卤素加热器121A和121B的输出电压值。输出电压值表示每个控制时段中的降低的电压。如此计算的输出电压存储在例如存储单元111中。输出值计算单元252首先根据开启占空比以及环境温度校正由转换单元256转换的电压降量。输出值计算单元252将空载源电压值减去如此计算的电压降量以获得输出电压值。如此计算的输出电压值存储在例如存储单元111中。对于两个模式集中包括的两个打开/关闭模式的每一个，差计算单元253计算参考值计算单元251计算的参考电压与输出值计算单元252计算的输出电压之间的差。选择单元2M从模式集中选择差计算单元253计算的差的总和较小的一个模式集。例如，选择单元邪4从两个模式集中选择差的总和较小的一个模式集。如果有三个或者更多的模式集，则选择单元2M选择差的总和最小的一个模式集。除使用电压值(输出电压值以及参考电压值)代替电功率值(输出功率值以及参考功率值)之外，由根据第二实施例按如上所述配置的图像形成设备执行的加热器控制处理类似于根据第一实施例的图4所示的加热器控制处理，省略重复描述。
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以下参考图11详细论述将要由参考值计算单元251执行的参考值计算处理。图 11是说明由根据第二实施例的参考值计算单元251执行的参考值计算处理的过程的流程图。关于为每个控制时段设置的每个加热器的开启占空比，转换单元256从图8所示的这样的转换表中检索与每个加热器的功耗相对应的电压降量(步骤S1101)。参考值计算单元251存取图9所示的这样的打开系数表以检索与指定的开启占空比相关联的开启系数。参考值计算单元251存取图10所示的这样的温度系数表以检索与环境温度相关联的温度系数。环境系数由温度传感器等(未示出)检测。参考值计算单元251通过使用温度系数以及开启系数校正每个如此获得的电压降量(步骤S1102)。通过有关步骤SllOl以及步骤S1102的处理，获得每半波电压降量。随后，参考值计算单元251基于开启占空比以及如此获得的每半波电压降量而计算在一个控制时段内电压降量的平均值(以下，“平均电压降”)(步骤S1103)。稍后将详细论述如何计算平均电压降。参考值计算单元251在存储单元111中存储如此计算的平均电压降(步骤S1104)。参考值计算单元251在存储单元111中存储至少最近一分钟内的各个控制时段的平均电压降。这还允许计算在一分钟内的各个控制时段中的平均电压降的平均值。一分钟内的该平均值可以在每次切换操作方式时计算，或者，可以与操作方式的切换无关地进行计算。对于前者的情况，例如，当切换操作方式时删除存储在存储单元111中的平均电压降，且其后累加在切换之后的操作方式获得的平均电压降。替代地，存储其每个都是电压降出现之后的电压的已降低电压的平均值(平均电压)代替平均电压降，以及可以基于存储的平均电压而计算参考电压。另外替代地，基于每控制周期地存储作为历史的开启占空比代替平均电压降，以便基于如此存储的开启占空比而计算在一分钟内平均电压降以及平均电压降的平均值。参考值计算单元251确定最近一分钟内的平均电压降是否存储在存储单元111中 (步骤S1105)。如果平均电压降存储在存储单元111中(在步骤S1105，YES)，则参考值计算单元251计算最近一分钟期间平均电压降的平均值(步骤S1106)。更具体地，如果控制时段是100ms，则每分钟平均电压降的数据段的数目是600。在这种情况下，参考值计算单元251通过将最近的平均电压降的和除以600来获得最近一分钟内平均电压降的平均值。有诸如在上电或者节能返回方式时没有最近一分钟的平均电压降的一些情况。对于这样的情况，参考值计算单元251确定最近一分钟内的平均电压降没有存储在存储单元 111中(在步骤S1105，N0)。在这种情况下，参考值计算单元251通过存取存储单元111中的表获得与最近一分钟期间的平均电压降的平均值相对应的值(步骤S1107)。例如，可以将为每个操作方式预先确定的电压降量存储在该表中。在这种情况下， 参考值计算单元251检索与目前采用的操作方式相关联的电压降量，以及使用电压降量作为一分钟内平均电压降的平均值。以下论述为每个操作方式存储电压降量的原因。使用以预定时间间隔检测的、作为施加到目标装置的源电压的平均值的参考值执行闪烁测量。当装置具有多个不同功耗的可选操作方式时，参考电压的值取决于操作方式而不同。更具体地，通常，在相对大的功耗的操作方式中，源电压降相对比较高，使得参考电压或者平均电压低，然而在相对小的功耗的操作方式中，源电压降相对比较低，使得参考电压高。在如此情况下，希望为每个操作方式存储电压降量，以便可以响应操作方式来计算合适的参考值。与此同时，可以为每个操作方式存储平均电压值，而不是为每个操作方式存储电压降量。这允许根据空载源电压值以及平均电压值计算电压降量。参考值计算单元251通过使用分配给环境温度的温度系数校正从表中检索的、并与平均值相对应的值(步骤S1108)。该处理使更准确地估计电压降量成为可能。参考值计算单元251从在步骤S1106获得的平均电压降的平均值或者在步骤 S1108校正的平均值(与其相对应的值)计算参考电压值(步骤S1109)。更具体地，参考值计算单元251将空载的源电压值减去平均值，由此获得参考电压值。以下参考图12至图14论述参考值计算处理的特定示例。在该示例性参考值计算中，假定一个加热器(800W)的控制时段是100ms，加热器的开启占空比设置为60%。同时， 用于控制加热器的电源的已知的控制方案包括周期控制、相位控制以及打开/关闭控制。 在以下论述的示例中，假定加热器控制(半波控制)，其中在由10个半波组成的控制时段内向每个半波分配开启或者关闭。半波控制通过改变控制时段内的开启比来实现可变的电源控制。在该示例中，当采用60%的开启占空比时，在十个半波当中的六个半波开启加热器。图12是说明开启占空比为60%时的加热器的电流波形(上部的图)以及电压波形(下部的图)的图。如图12所示，当加热器开启时，通过加热器的电流使得在电源线两端发生电压降。该电压降量(AV)取决于加热器功率以及开启占空比而不同。更具体地， 因为通过电源线的电流随着加热器功率的增加而增加，导致由于线路阻抗引起的电压降量增加，所以电压降量取决于加热器功率而改变。上述图8示出随着定影加热器功耗的增加， 电压降量也增加。电压降量取决于开启占空比而改变的原因是加热器的打开/关闭间隔取决于开启占空比而改变，以及在关闭时段期间阻抗随着加热器温度的降低而减小，结果涌入电流增大。简而言之，当开启占空比减小时，关闭时段变得更长，从而使电压降量很大。上述图 9示出开启系数随着开启占空比减小而增加，从而使电压降量很大。加热器具有在像数十毫秒一样短的关闭时段期间被冷却，从而使阻抗减小的性质。因此，环境温度可以影响在关闭时段期间冷却加热器的方式，从而使电压降量取决于操作方式而改变。因此，如上所述，参考值计算单元251通过使用取决于环境温度而改变的温度系数来校正电压降量。上述图10示出温度系数随环境温度增加而增加，从而使电压降量很大。图8至图10所示的值是关于示例加热器的值。这些值可以取决于加热器的玻璃管中装有的气体、加热器的部件等而改变，且因此希望取决于目标加热器的特征而调节。参考图8，开启800W的加热器时电压降量是3. IV(图11的步骤S1101)。参考图9，当该加热器在60%的开启占空比使用时，开启系数是1.2。参考图10，在室温下使用时的温度系数是 1.0。因此，在该条件下每半波的电压降量由以下公式(1)进行计算，并求得是3. 72V。3. I(V) XI. 2X1. 0 = 3. 72 (V) (1)参考值计算单元251计算一个控制时段100ms (十个半波)内的平均电压降量 (AVref)(步骤S1103)。在该示例中，因为开启占空比是60%，所以在十个半波当中有六个半波发生3. 72V的电压降。因此，平均电压降量可以由以下公式(2)进行计算。3. 72(V) Χ6(半波)/10(半波)=2. 232(V) (2)
图13是说明一个控制时段的波形1201的图，其是图12所示的波形的一部分。图 14是说明在该一个控制时段内平均电压降量的示例性计算的图。图13说明当开启占空比是60%时，在十个半波当中的第一、第三、第四、第六、第八以及第九半波开启加热器的示例。图14给出在这些半波时的电压降量。因此，如图14所给出的十个半波的电压降量的平均值(平均电压降)是2. 232。用于闪烁测量的参考电压值定义为一分钟内电源电压的平均值。因此，根据一分钟内电压的平均值类似地计算在第二实施例中估计的参考电压。当控制时段设置为IOOms 时，在计算每个都从公式( 获得的最近600个平均电压降量的平均值(AVm)之后，通过将一分钟内平均电压降的该平均值(AVm)代入公式(3)而计算参考电压V&。Vref =(空载电压)-Δ Vm (3)图13说明在Δ Vm是等于一个控制时段(十个半波)内的平均电压降(AVref)的 2. 232的情况下，参考电压Vref的计算实例。参考电压Vref可以从以下公式Vref =(空载电压)-AVm(= AVref)中获得。因此，求得参考电压 Vref 是100 (V)-2. 232 (V) = 97. 768 (V)。如上所述，在第二实施例中，根据最近一分钟获得的电压降量计算参考电压值。在更新加热器的开启占空比的每个控制时段或者每个控制时段的整数倍，更新参考电压值。 这允许相对准确地估计电压降量，由此增加了参考电压的准确性。在紧接操作开始之后的时段，诸如在上电或者节能返回方式时，因为没有关于最近一分钟的数据，所以不能计算参考电压值。对于如此时段，可以通过检索为每个操作方式预先存储在存储单元111中的相对应的一个电压降量，来计算参考电压值。虽然能够按照原样使用以这种方法预先存储的如此电压降量，但是也可以通过使用取决于环境温度的温度系数来校正电压降量。该校正使准确性得到进一步改进。对于使用多个加热器的情况，通过根据加热器的功耗以及开启占空比计算每个加热器的电压降量然后将空载电压值减去电压降量的和，可以获得参考电压值。对于将相位控制应用于加热器的情况，像半波控制一样通过从表中检索或者计算每半波电压降的平均值，可以获得参考电压。在上述实施例中，因为定影加热器功耗是整个设备电压变化的主要因素，所以仅通过考虑加热器控制来计算参考值。然而，在一些操作方式中，相对于输入电压降量，与诸如马达、离合器、电磁线圈和控制板Iio之类的直流(DC)负载相关的其他因素可以忽略。对于这样的情况，通过考虑与这些负载等相关的电压降量可以进一步改进计算参考电压值的准确性。根据第一实施例和第二实施例，通过以历史信息的形式存储最近预定时间段内电源电压的电压变化以及基于历史信息计算电源电压的电压变化的平均值，在设备中获得参考电压值。即使当通过例如切换操作方式改变定影控制占空比时，因为根据加热器的开启占空比估计电压变化量，所以也可以响应该变化相对准确地计算参考电压值。此外，可以在每控制时段更新参考电压值。这允许响应位置环境以及操作方式的变化来相对非常准确地计算参考电压值。可以以预先安装在ROM等中的方式提供由根据第一实施例和第二实施例的加热器控制器和图像形成设备执行的计算机程序指令(以下，“程序”)。可以以记录在诸如致密盘只读存储器(⑶-ROM)、软盘(FD)、可记录致密盘(CD-R)、或者数字多用途盘(DVD)之类的计算机可读记录介质中的方式以可安装或者可运行的格式提供由根据第一实施例和第二实施例的加热器控制器和图像形成设备执行的程序。由根据第一实施例和第二实施例的加热器控制器和图像形成设备执行的程序可以代替记录介质，存储在连接到诸如因特网之类的网络的计算机中，以便可以经由网络从计算机中下载计算机程序。可以配置由根据第一实施例和第二实施例的加热器控制器和图像形成设备执行的程序，如此以使得该程序经由诸如因特网之类的网络提供或者分发。由根据第一实施例和第二实施例的加热器控制器和图像形成设备执行的程序具有包括上述单元(参考值计算单元、输出值计算单元、差计算单元、选择单元以及打开/关闭控制单元)的模块结构。在实际硬件环境中，CPU(处理器)从存储介质读取程序，且执行程序以将单元加载在主存储器器件上，由此生成主存储器器件上的单元。根据本发明的一方面，即使当使用多个加热器时，也可以方便地减少闪烁程度。虽然本发明通过有关具体实施例而做出了完整而清晰的描述，但是所附权利要求并不限于此，而是构造为具体体现对于本领域技术人员可以进行的修改和变更，并且都落入在此提出的基本教导之内。
1权利要求
1.一种加热器控制器，执行多个加热器的打开/关闭控制，所述加热器控制器包括 存储单元，在其中存储多个模式集，其中每个该模式集包括用于分别控制加热器的多个加热器打开/关闭模式，且按照预定控制时段设置每个加热器打开/关闭模式；参考值计算单元，计算表示在预定时间段内提供给所述加热器控制器的电功率的平均值的参考值；输出值计算单元，对于每个模式集，计算当根据所述模式集中包括的加热器打开/关闭模式开启加热器时提供给所述加热器的输出功率值；差计算单元，对于每个模式集，计算所述参考值与所述输出功率值之间的差； 选择单元，从所述模式集选择具有最小的差的一个模式集；和打开/关闭控制单元，分别根据由所述选择单元选择的模式集中所包括的加热器打开 /关闭模式来执行所述加热器的打开/关闭控制。
2.根据权利要求1所述的加热器控制器，其中每个加热器打开/关闭模式由多个半波组成，每个半波是要提供给所述加热器的交流电源电压的周期的一半，所述输出值计算单元计算一个控制时段内每个半波的输出功率值，以及所述差计算单元计算所述参考值与为一个控制时段中的每个半波计算的每个输出功率值之间的差的总和。
3.根据权利要求1所述的加热器控制器，其中，所述加热器当中的第一加热器通过使用将完全开启或者完全关闭分配给每个半波的一个加热器打开/关闭模式而受到半波控制，且第二加热器通过使用将完全开启或者部分开启分配给每个半波的另一模式而受到半波相位控制。
4.根据权利要求1所述的加热器控制器，其中所述参考值计算单元计算表示在预定时间段内提供给所述加热器控制器的电功率的平均值的参考值，以及所述输出值计算单元在根据所述加热器打开/关闭模式开启加热器时基于每控制时段地计算提供给所述加热器的输出功率值。
5.根据权利要求4所述的加热器控制器，其中，所述参考值计算单元基于每控制周期地计算所述参考值，所述参考值表示在最近预定时间段内提供给所述加热器控制器的电功率的平均值。
6.根据权利要求4所述的加热器控制器，其中，所述参考值计算单元根据环境温度校正在该预定时间段内提供给所述加热器控制器的电功率的值，以计算表示电功率的已校正值的平均值的参考值，所述环境温度是图像形成设备的周围温度。
7.根据权利要求2所述的加热器控制器，其中，当在所述模式集当中两个或者更多的模式集具有最小差时，所述选择单元从所述两个或者更多的模式集中选择一个模式集，所述一个模式集中具有最小开启比的加热器受到半波控制，通过使用将完全开启或者完全关闭分配给每个半波的一个加热器打开/关闭模式来执行所述半波控制。
8.根据权利要求2所述的加热器控制器，其中，当在所述模式集当中两个或者更多的模式集具有最小差时，所述选择单元从所述两个或者更多的模式集中选择一个模式集，所述一个模式集中具有最小功耗的加热器受到半波控制，通过使用将完全开启或者完全关闭分配给每个半波的一个加热器打开/关闭模式来执行所述半波控制。
9.根据权利要求1所述的加热器控制器，其中，当在所述模式集当中两个或者更多的模式集具有最小差时，所述选择单元选择紧接控制时段之前的模式集作为所述一个模式集。
10.一种图像形成设备，包括根据权利要求1至9中任一权利要求所述的加热器控制器； 包括所述加热器的定影单元；以及用于施加交流电压到所述加热器的交流电源。
11.一种由加热器控制器执行以执行多个加热器的打开/关闭控制的加热器控制方法，所述加热器控制器包括存储单元，所述加热器控制方法包括在所述存储单元中存储多个模式集，其中每个模式集包括用于分别控制加热器的多个加热器打开/关闭模式，且按照预定控制时段设置每个加热器打开/关闭模式；计算表示在预定时间段内提供给所述加热器控制器的电功率的平均值的参考值； 对于每个模式集，计算根据所述模式集中包括的加热器打开/关闭模式开启所述加热器时提供给所述加热器的输出功率值；对于每个模式集，计算所述参考值与所述输出功率值之间的差； 从所述模式集中选择具有最小差的一个模式集；以及分别根据在选择时选择的模式集中所包括的加热器打开/关闭模式，执行所述加热器的打开/关闭控制。
全文摘要
提供了用于控制加热器的加热器控制器、图像形成设备和方法。该加热器控制器执行多个加热器的打开/关闭控制，并包括在其中存储多个模式集的存储单元。每个模式集包括用于分别控制加热器的多个加热器打开/关闭模式，并按照预定控制时段设置每个加热器打开/关闭模式。加热器控制器还包括参考值计算单元，计算表示在预定时间段内提供给加热器控制器的电功率的平均值的参考值；输出值计算单元，对于每个模式集计算根据模式集中包括的加热器打开/关闭模式开启加热器时提供给加热器的输出功率值；差计算单元，对于每个模式集，计算参考值与输出功率值之间的差；选择单元，从模式集中选择具有最小差的一个模式集；以及打开/关闭控制单元，分别根据由选择单元选择的模式集中所包括的加热器打开/关闭模式来执行加热器的打开/关闭控制。
文档编号G03G15/00GK102193443SQ201110053600
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月7日 优先权日2010年3月5日
发明者根本荣治, 长曽我部纪理子 申请人:株式会社理光