用于图像形成设备的加热装置及图像形成设备的制作方法

本申请涉及图像形成设备技术领域，具体涉及一种用于图像形成设备的加热装置及具有该加热装置的图像形成设备。

背景技术：

在图像形成设备(如打印机)中，一般会设置有定影单元，用于对经转印后纸张上的碳粉图像进行定影。在定影时，需要对定影单元进行加热。

现有技术中，一般会设置有加热电路，用于对定影单元进行加热，并设置有软件控制电路及硬件控制电路，软件控制电路及硬件控制电路分别用于控制加热电路的导通或关断，以控制对定影单元的加热状况，防止定影单元因温度过高而被烧毁。

但是，现有技术中，当软件控制电路出现异常时，可能会导致软件控制电路及硬件控制电路均失灵，即，软件控制电路及硬件控制电路都无法控制加热电路的导通或关断，进而造成定影单元因温度过高而烧毁。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术存在的问题，本申请的主要目的在于提供一种能够避免定影单元因温度过高而被烧毁的用于图像形成设备的加热装置。

为了实现上述目的，本申请具体采用以下技术方案：

本申请公开了一种用于图像形成设备的加热装置，所述图像形成设备包括定影单元，所述加热装置包括加热电路、检测电路、开关电路、硬件控制电路、第一电阻和控制器；所述加热电路用于给定影单元加热，所述检测电路用于检测所述定影单元的温度；所述开关电路与所述加热电路的回路连接，所述硬件控制电路与所述开关电路的回路连接，用来控制所述开关电路的导通与关断，所述控制器的输入端经所述第一电阻与所述检测电路及所述硬件控制电路分别相连。

所述控制器用于根据所述检测电路的检测结果输出软件控制信号，所述软件控制信号用于通过所述开关电路控制所述加热电路的导通或关断。

所述硬件控制电路用于根据所述检测电路的检测结果输出硬件控制信号，所述硬件控制信号用于通过所述开关电路控制所述加热电路的导通或关断。

优选地，所述控制器具有adc输入端，所述硬件控制电路包括至少一个比较器，所述adc输入端经所述第一电阻与所述比较器的输入端、所述检测电路分别相连。

在所述检测电路检测到所述定影单元的温度大于预设温度t1时，所述控制器输出第一软件控制信号，用于通过所述开关电路控制所述加热电路关断。

在所述检测电路检测到所述定影单元的温度大于预设温度t2时，所述硬件控制电路输出第一硬件控制信号，用于通过所述开关电路控制所述加热电路关断，t2≥t1。

优选地，所述检测电路包括第二电阻和热敏电阻，所述adc输入端经所述第一电阻与所述第二电阻及所述热敏电阻分别相连；在所述adc输入端发生故障，所述检测电路检测到所述定影单元的温度大于预设温度t3时，所述硬件控制电路输出第二硬件控制信号，用于控制所述加热电路关断，t3≥t2。

优选地，所述检测电路包括第二电阻、热敏电阻和第一三极管，所述adc输入端经所述第一电阻与所述第二电阻及所述热敏电阻分别相连，所述第一三极管的发射极和基极分别与所述第一电阻的两端相连，所述第一三极管的集电极与所述硬件控制电路和/或所述开关电路连接。

优选地，所述第一三极管的集电极与所述硬件控制电路的比较器的输入端相连。

优选地，所述开关电路包括继电器控制电路和/或可控硅控制电路，所述继电器控制电路和/或所述可控硅控制电路分别与所述加热电路的回路相连。

所述第一三极管的集电极与所述继电器控制电路和/或所述可控硅控制电路连接，通过控制所述继电器控制电路和/或所述可控硅控制电路来控制所述加热电路回路的导通或关断。

优选地，在所述开关电路同时包括所述继电器控制电路和所述可控硅控制电路时。

若所述硬件控制电路包括一个比较器，所述比较器与所述继电器控制电路和/或所述可控硅控制电路连接。

若所述硬件控制电路包括两个比较器，两个所述比较器分别与所述继电器控制电路和所述可控硅控制电路连接。

优选地，在所述开关电路包括继电器控制电路时，所述继电器控制电路包括继电器和第一开关，所述第一三极管的集电极与所述第一开关和所述继电器回路连接。

优选地，在所述开关电路包括可控硅控制电路时，所述可控硅控制电路包括可控硅和第二开关，所述第一三极管的集电极与所述第二开关和所述可控硅回路连接。

相应地，本申请还公开了一种图像形成设备，该图像形成设备包括上述的加热装置。

相比于现有技术，本申请通过设置有第一电阻，控制器的输入端经第一电阻与检测电路及硬件控制电路分别相连，使得控制器的输入端的电压与硬件控制电路的输入端的电压不同，当软件控制电路出现异常，如控制器的输入端的电压升高，影响检测电路的温度检测结果时，硬件控制电路仍然能够输出正确的控制信号，以控制加热电路的导通或关断，进而避免定影单元的温度过高而烧毁。

附图说明

图1为本申请实施例的加热装置的电路框图。

图2为本申请实施例加热装置的电路原理图。

图3为本申请实施例在控制器正常情况下的等效电路。

图4为本申请实施例在控制器出现异常情况下的等效电路。

图5为本申请另一实施例的加热装置的电路原理图。

图6为本申请另一实施例的加热装置的电路原理图。

图7为本申请另一实施例的加热装置的电路原理图。

图8为本申请另一实施例的加热装置的电路原理图。

图9为本申请实施例的图像形成设备的示意图。

附图标识：

100-纸盒；

101-进纸辊；

102-第一搬送辊；

103-第二搬送辊；

104-处理盒；

105-激光器；

106-转印辊；

107-定影单元；

108-第三搬送辊；

109-第四搬送辊；

110-第五搬送辊；

111-排出纸盒；

112-感光鼓；

113-充电辊；

114-显影辊；

115-纸张。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施有例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”软件、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本申请的实施例公开了一种用于图像形成设备的加热装置，图像形成设备包括定影单元，该加热装置用于为该定影单元加热。

如图1所示，加热装置包括加热电路1、开关电路2、控制器3、硬件控制电路4、检测电路5和第一电阻r1，加热电路1用于给定影单元加热。开关电路2与加热电路1的回路相连，控制器3的输入端经第一电阻r1与检测电路5、硬件控制电路4分别相连，控制器3的输出端和硬件控制电路4的输出端分别与开关电路2连。检测电路5用于检测定影单元的温度，控制器3用于根据检测电路5的检测结果输出软件控制信号，该软件控制信号用于通过开关电路2控制加热电路1的导通或关断；硬件控制电路4用于根据检测电路5的检测结果输出硬件控制信号，该硬件控制信号用于通过开关电路2控制加热电路1的导通或关断。

本申请通过设置有软件控制电路及硬件控制电路，在检测电路5检测到定影单元温度超过预定温度时，通过软件控制电路或硬件控制电路控制开关电路2关断，进而控制加热电路1关断，进而停止对定影单元的加热，避免定影单元因温度过高而被烧毁。同时，通过设置有第一电阻r1，控制器3的输入端经第一电阻r1与检测电路5及硬件控制电路4分别相连，当控制器3出现异常，使控制器3的adc输入端电压升高时，硬件控制电路4的输入端的电压低于控制器3的adc输入端的电压，使硬件控制电路4仍然能够输出正常的控制信号，以控制加热电路1的关断。

如图2所示，检测电路5包括第二电阻r2和热敏电阻th，硬件控制电路4包括比较器u1、第三电阻r3和第四电阻r4。控制器3的adc输入端经第一电阻r1与第二电阻r2的一端、比较器u1的同相输入端及热敏电阻th的一端相连，第二电阻r2的另一端接电压vref1，热敏电阻th的另一端接地gnd，第三电阻r3的一端和第四电阻r4的一端与比较器u1的反相输入端相连，第三电阻r3的另一端接电源vref2，第四电阻r4的另一端接地gnd。

开关电路2包括继电器控制电路和可控硅控制电路，继电器控制电路包括第五电阻r5、第二三极管q2、二极管d1和继电器rl，可控硅控制电路包括第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第三三极管q3、可控硅scr和光耦oc。加热电路包括电源ac和加热器ld，电源ac与加热器ld相连，用于为加热器ld提供电能。控制器3具有第一输出端和第二输出端，控制器3的第一输出端经第六电阻r6与第五电阻r5的一端、第二三极管q2的基极分别相连，第五电阻r5的另一端和第二三极管q2的发射极分别接地gnd，第二三极管q2的集电极接二极管d1的阳极及继电器rl的一端，二极管d1的阴极和继电器rl的另一端接电源vcc，且继电器rl设置于加热电路1的电流回路上。控制器3的第二输出端经第十二电阻r12与比较器u1的输出端、第十一电阻r11的一端分别相连，第十一电阻r11的另一端与第十电阻r10的一端、第三三极管q3的基极分别相连，第十电阻r10的另一端及第三三极管q3的发射极分别接地gnd，第三三极管q3的集电极经光耦oc与第九电阻r9的一端相连，第九电阻r9的另一端接电源vcc，可控硅scr设置于加热电路1的电流回路中，第七电阻r7与可控硅scr相连，且第七电阻r7经光耦oc与第八电阻r8的一端相连，第八电阻r8的另一端与可控硅scr相连。

在本实施例中，加热器ld为卤素灯，控制器为cpu控制器，热敏电阻th为接触式热敏电阻，通过将该热敏电阻th紧贴于定影单元中的定影辊实现对定影辊温度的检测。比较器u1仅设置有一个，且该比较器u1与可控硅相连，用于控制可控硅的导通或关断。可以理解，在其他实施例中，加热器ld也可以为陶瓷加热器，控制器为也可以soc控制器，热敏电阻th也可以是非接触式热敏电阻，比较器也可以设置有两个，两个比较器分别与继电器、可控硅相连。

电源ac、加热器ld、可控硅scr和继电器rl的触点构成交流回路，可控硅scr和继电器rl作为开关，用于控制加热器ld的电源ac的导通或关断。电源vcc、继电器rl的线圈、第二三极管q2和控制器3的第一输出端构成直流回路，控制器3的第一输出端输出的软件控制信号relay，用于控制继电器rl导通或关断。

热敏电阻th作为温度传感器，用于检测定影单元内定影辊表面温度。温度越高，热敏电阻th的阻值越小。电源vref1、热敏电阻th、第二电阻r2和地gnd组成直流回路，p点的电压vp＝rth/(r2+rth)*vref1，其中rth为热敏电阻th的阻值，r2为第二电阻r2的阻值。

一方面，将温度检测信号th_read传输至控制器3的adc输入端，控制器3内部的adc模块对接收到的模拟信号进行模拟-数字转换，根据转换结果，若检测电路5检测到定影辊的温度超过预设温度t1时，控制器3输出第一软件控制信号，通过开关电路2控制加热电路1关断，即实现该加热装置的软件保护，防止定影辊过热烧毁。

另一方面，将温度检测信号th_read输入比较器u1的一个输入端，在本实施例中，温度检测信号th_read是大小为vp(p点的电压值)的电压信号，比较器u1的另一个输入端接入参考电压vref3，vref3＝r4/(r3+r4)*vref2，其中r3和r4分别为第三电阻r3和第四电阻r4的阻值。比较器u1将检测电压vp与参考电压vref3进行比较，当热敏电阻th检测到定影辊表面温度大于预设温度t2时，电压vp小于参考电压vref3，比较器u1输出低电平，第三三极管q3截止，光耦oc关断进而关断可控硅scr，加热器ld的电源ac的关断。即实现该加热装置的硬件保护。当控制器3失控时，开关控制信号light_on可能持续处于有效电平状态(例如高电平)，硬件保护电路动作避免定影辊过热烧毁，硬件保护温度一般高于软件保护温度，即：t2≥t1。

但是，若未设置有第一电阻r1，使控制器3的adc输入端直接与比较器u1、热敏电阻th相连，则，正常情况下，p、q两点的电压相等，即vp＝vq，当控制器3的adc输入端出现异常时，q点的电压vq异常升高，p点的电压vp也会随之升高，即使热敏电阻th检测到定影辊表面温度过高，阻值变小，电压vp由于q点电压的影响，仍然高于比较器u1的参考电压vref3，比较器u1保持不动作，此时控制器3也无法获取正常的温度检测信号th_read，即软件保护、硬件保护都失灵，定影辊可能因为温度过高而烧毁，图像形成设备可能发生起烟、着火情况。

本申请通过设置有第一电阻r1，使控制器3的adc输入端在发生故障后，硬件控制电路仍然能够在定影辊的加热温度大于预设温度t3时动作，保证硬件保护电路的可靠性。

其中，t3≥t2≥t1，当定影辊的温度超过t1时，控制器3输出第一软件控制信号，控制加热器ld的电源ac的关断，当控制器的软件控制失效，定影辊的温度超过t2时，硬件控制电路4输出第一硬件控制信号，控制加热器ld的电源ac的关断，当控制器的adc输入端发生故障，定影辊的温度超过t3时，硬件控制电路4输出第二硬件控制信号，控制加热器ld的电源ac的关断。

进一步地，加热温度t2对应的热敏电阻th的阻值为rth，加热温度t3对应的热敏电阻th的阻值为krth，其中，k等于t3时热敏电阻阻值与t2时热敏电阻阻值的比值，且k∈(0，1)，第一电阻r1的阻值r1、第二电阻r2的阻值r2及k需满足以下关系：r1//r2≥kr2。具体推理如：

控制器3的adc输入端正常时，其等效电路如图3所示，此时，控制器3的adc输入端的阻值远远大于第一电阻r1的阻值，vp＝vq，保护温度为t2，对应的热敏电阻th的阻值为rth，比较器u1动作电压最大值vmax＝rth/(rth+r2)。控制器3的adc输入端异常时，其等效电路如图4所示，一般情况下，vab＝vref1，保护温度为大于t1及t2的t3，对应的热敏电阻th的值为krth，r2＇＝r1//r2，即，则，vp＝krth/(krth+r2＇)≤vmax＝rth/(rth+r2)，即，r1//r2≥kr2。

在本实施例中，不限于vab＝vref1，vab≠vref1的情况，原理也是一样。

基于上述实施例的基础上，本申请还公开了一种具体实施方式，如图5所示，在本实施例中，加热装置包括第一三极管q1，第一三极管q1的发射极与控制器3的adc输入端相连，第一三极管q1的基极与比较器u1的同相输入端相连，第一三极管q1的集电极与比较器u1的反相输入端相连。

当控制器3的adc输入端出现异常的情况下，q点的电压vq变为高电平，此时由于第一电阻r1两端存在压差且会大于第一三极管q1的基极的导通电压，第一三极管q1导通，比较器u1的同相输入端电压低于其反相输入电压，比较器u1输出低电平，第十三极管q10截止，从而断开加热信号，保护定影单元。

在本实施例中，第一电阻r1和第二电阻r2需要满足以下条件：r1//r2

≥rth*vq1/(vref1-vq1)，vq1为第一三极管q1的导通电压。

其于基于上述实施例的基础上，本申请还公开了一种具体实施方式，如图6所示，在本实施例中，加热装置还包括第四三极管q4、第十三电阻r13和第十四电阻r14，第一三极管q1的发射极接控制器的adc输入端，第一三极管q1的基板接比较器u1的同相输入端，第一三极管q1的集电极经第十三电阻r13与第四三极管q4的基极相连，第四三极管q4的基极还经第十四电阻r14接地，第四三极管q4的发射极接地，第四三极管q4的集电极接控制器3的第二输出端。

当控制器出现异常，q点变为高电平，则第一三极管q1和第四三极管q4都会导通，控制器3的第二输出端输出的light_on信号被拉为低电平，可控硅scr断开，保护定影单元。

其于基于上述实施例的基础上，本申请还公开了一种具体实施方式，如图7所示，在本实施例中，加热装置还包括第五三极管q5第十五电阻r15和第十六电阻r6，第一三极管q1的发射极接控制器3的adc输入端，第一三极管q1的基极接比较器u1的同相输入端，第一三极管q1的集电极经第十五电阻r15接第五三极管q5的基极，第五三极管q5的基极还经第十六电阻r16接第五三极管q5的发射极，第五三极管q5的发射极接地，第五三极管q5的集电极接控制器3的第一输出端。

当控制器3的adc输入端的电压异常，变为高电平时，第一三极管q1和第五三极管q5都会导通，控制器3的第一输出端的信号被拉为低电平，继电器rl断开，保护定影单元。

其于基于上述实施例的基础上，本申请还公开了一种具体实施方式，如图8所示，在本实施例中，第一三极管q1的发射极接控制器3的adc输入端，第一三极管q1的基极接比较器u1的同相输入端，第一三极管q1的集电极经第十三电阻r13接第四三极管q4的基极，第四三极管q4的基极经第十四电阻r14接第四三极管q4的发射极，第四三极管q4的发射极接地，第四三极管q4的集电极接控制器3的第二输出端。第一三极管q1的集电极还经第十五电阻r15接第五三极管q5的基极，第五三极管q5的基极还经第十六电阻r16接第五三极管q5的发射极，第五三极管q5的发射极接地，第五三极管q5的集电极接控制器3的第一输出端。

当控制器3的adc输入端的电压异常，变为高电平时，第一三极管q1、第四三极管q4及第五三极管q5都会导通，控制器3的第一输出端、第二输出端的信号被拉为低电平，继电器rl和可控硅scr均断开，保护定影单元。

相应地，本申请的实施例还公开了一种图像形成设备，如图9所示，该图像形成设备包括纸盒100、进纸辊101、第一搬送辊102、第二搬送辊103、处理盒104、激光器105、转印辊106、定影单元107、第三搬送辊108、第四搬送辊109、第五搬送辊110、排出纸盒111、感光鼓112、充电辊113、显影辊114及上述的加热装置。感光鼓112、充电辊113和显影辊114设置于处理盒104内，第一搬送辊102和第二搬送辊103分别设置图像形成设备的进纸路径，第三搬送辊108、第四搬送辊109和第五搬送辊110分别设置于图像形成设备的出纸路径。

纸盒100用于存放纸张115，进纸辊101用于将存放于纸盒100内的纸张115搬送至进纸路径，第一搬送辊102和第二搬送辊103用于将纸张115搬送至感光鼓112和转印辊106的夹持区。充电辊113用于给感光鼓112表面充电，激光器105用于发出激光束在感光鼓112表面形成静电潜像，显影辊114用于在感光鼓112表面上显影形成一个碳粉图像。加热装置用于对定影单元107进行加热。当纸张115在经过感光鼓112和转印辊106的夹持区时，感光鼓112在转印辊106等的作用下将其表面形成碳粉图像转印到纸张上。定影单元107用于对纸张115上的碳粉图像进行定影后的纸张115经第三搬送辊108、第四搬送辊109和第五搬送辊110运送至排出纸盒111。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。