本说明书涉及用于纸张加热的温度控制技术。
背景技术：
在现有技术中，已知在启动、图像固定或图像脱色(decolor)期间向加热器供应大量电力以将其温度快速升高到预定温度的纸张加热装置。在上述传统的纸张加热装置中，由于供应大量电力，所以加热器的所产生的加热器温度的变化趋于变大。
例如，在纸张加热装置关闭或进入睡眠模式之后启动纸张加热装置时，向热源提供大量电力，以快速升高加热器的温度，以使纸张加热装置处于变热状态。然而，由于启动时的加热器温度可能高于其正常断电温度，所以供应的大量电力可能导致加热器温度过冲(overshoot)。这种过冲是不希望的，因为这会导致不必要的功耗。
当升高纸张加热装置的加热器温度以执行图像固定或图像脱色时，也可能发生过冲。在该过程中产生的过冲是不希望的，因为当纸张经受比目标固定或脱色温度高得多的温度时，熔化的调色剂可能在纸张经过处理之后保留在纸张上，以在排出纸张之后，促使纸张彼此粘合。在某些情况下，过冲可能会导致图像固定失败。
技术实现要素：
为了解决上述问题，根据本发明的一方面，提供一种纸张加热装置，包括：加热器；用于加热器的电源；温度传感器，其被配置为检测加热器的温度；以及控制单元，其被配置为基于纸张加热作业并且根据是否存储来自最后纸张加热作业的最大和最小电源电平，在加热器开始纸张加热作业时，设置电源的初始电源电平，并且基于由温度传感器检测到的温度来控制纸张加热作业期间电源的电源电平。
根据本发明的一方面，提供一种用于纸张加热装置的温度控制方法，该纸张加热装置具有：加热器；温度传感器，其被配置为检测加热器的温度；以及用于加热器的电源，该方法包括：使用温度传感器检测加热器的温度；基于纸张加热作业并且根据是否存储来自最后纸张加热作业的最大电源电平和最小电源电平，在加热器开始纸张加热作业时，设置电源的初始电源电平；并且基于由温度传感器检测到的温度来控制纸张加热作业期间所述电源的电源电平。
根据本发明的又一方面，提供一种纸张加热装置，包括：加热器；用于加热器的电源；以及控制单元，其被配置为基于纸张加热作业并且根据来自最后纸张加热作业的最大电源电平和最小电源电平，在加热器开始纸张加热作业时，设置电源的初始电源电平，确定多个温度范围中的每一个温度范围的电源的上限和下限电源电平，并且通过基于加热器的当前温度，将电源的电源电平设置为上限电源电平和下限电源电平中的一个，来控制纸张加热作业期间加热器的温度。
并且，根据本发明，可以抑制传统加热过程中出现的各种不利影响，而且能够防止纸张的粘合。
附图说明
图1是具有可以实现实施例的纸张加热装置的图像处理设备的垂直截面图；
图2是示出在中央处理单元的控制下的图像形成设备的组件的框图；
图3描绘了控制供应到加热器的电力的操作的流程图；
图4描绘了设置供应给纸张加热装置的加热器的电力的电平的上限和下限的操作的流程图；
图5和图9是示出供应给不同介质的纸张加热装置的加热器的电力的电平的上限和下限的表格；
图6、7和8是示出在加热器对目标温度的反馈控制期间加热器的温度变化的示图。
具体实施方式
根据本发明的一个方面，提供了一种纸张加热装置，包括：加热器；用于加热器的电源；以及控制单元，其被配置为基于纸张加热作业并且根据是否存储来自最后纸张加热作业的最大和最小电源电平，在加热器开始纸张加热作业时，设置电源的初始电源电平，并且基于由温度传感器检测到的温度来控制纸张加热作业期间电源的电源电平。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于纸张加热装置的温度控制方法，所述纸张加热装置具有：加热器；温度传感器，其被配置为检测所述加热器的温度；以及用于所述加热器的电源。所述方法包括：检测加热器的温度；基于纸张加热作业并且根据是否存储来自最后纸张加热作业的最大和最小电源电平，在加热器开始纸张加热作业时，设置电源的初始电源电平；并且基于由温度传感器检测到的温度来控制纸张加热作业期间电源的电源电平。
根据本发明的又一方面，提供了一种纸张加热装置，包括：加热器；用于加热器的电源；以及控制单元，其被配置为基于纸张加热作业并且根据来自最后纸张加热作业的最大和最小电源电平，在加热器开始纸张加热作业时，设置电源的初始电源电平，确定多个温度范围中的每一个的电源的上限和下限电源电平，并且通过基于加热器的当前温度，将电源的电源电平设置为上限和下限电源电平中的一个，来控制纸张加热作业期间加热器的温度。
下面参考附图解释本发明的实施例。
现在参考附图，将描述具有纸张加热装置的图像处理设备。图1是可以实现实施例的图像处理设备1(例如，多功能外围装置或简称为mfp)的垂直截面图。图2是在中央处理单元(cpu)的控制下的图像处理设备1的组件的方框图。
如图1所示，图像处理设备1包括图像读取单元r和图像形成单元p。图像读取单元r包括硬件元件，其被配置为从纸张型原件或者书籍型原件扫描图像并获取用于在纸张上形成图像的图像数据。图像形成单元p包括硬件元件，其被配置为基于图像读取单元r从原件获取的图像数据或者从外部装置传送的图像数据在诸如打印纸或胶片等薄片上形成图像。
将使用多色复印示例来描述由图像形成设备执行的图像形成操作的流程。
首先，图像读取单元r通过adf9扫描放置在图像扫描位置处或者由用户手动放置在此处的原件的图像，用于在adf9中待由扫描光学系统10或扫描仪(未示出)执行的图像扫描。
其次，图像形成单元p基于用户通过操作面板(未示出)进行的操作输入和由图像读取单元r获取的图像数据，在黄色(y)、品红色(m)、青色(c)和黑色(k)的光电导鼓(2y、2m、2c、2k)的光电导表面上形成静电潜像。随后，用显影单元(ey、em、ec、ek)中的混合器(3y、3m、3c、3k)将与载体一起搅拌的调色剂从显影辊(4y、4m、4c、4k)供应到光电导鼓(2y、2m、2c、2k)的光电导表面，以在光电导表面上形成调色图像。形成在光电导表面上的调色图像转印到旋转的中间转印带6的表面，旋转的中间转印带6将调色图像传送到转印位置t，在转印位置t，调色图像转印到纸张上。
并行地，通过拾取辊51和52中的一个从纸盒拾取纸张，并通过多个辊对将纸张传送到转印位置t。
在图像处理设备1内，显影部分d包括光电导鼓2y至2k、显影辊4y至4k、混合器3y至3k、旋转的中间转印带6和多个辊对。另外，如本文所示，显影单元ey包括显影辊4y和混合器3y，显影单元em包括显影辊4m和混合器3m，显影单元ec包括显影辊4c和混合器3c，并且显影单元ek包括显影辊4k和混合器3k。当纸张从纸盒传送到转印位置t时，介质传感器53检测纸张的物理特性，例如，纸张的厚度、纸张的表面的颜色或者纸张的表面的反射率。根据纸张的物理特性，纸张类型可以由控制单元确定，在本文示出的实施例中，控制单元是编程的处理器(例如，图1中示出的cpu801)。在替代实施例中，控制单元可以是专用集成电路、可编程逻辑器件或现场可编程门阵列。
在调色图像转印到纸张之后，纸张被供应到在纸张加热装置7的加热辊76(其将热量传送到纸张上并且在本文中更通常称为加热器)和环形带73之间形成的压印线。环形带73缠绕在入口侧辊71和出口侧辊72之间。加热辊76具有设置在其中的热源76h。入口侧辊71也具有热源71h。压印线垫74朝向加热辊76按压在环形带74的内表面上。加热辊76的外表面的温度由温度传感器77检测。cpu801控制电源单元78(在图2)向每个热源71h、76h供应电力。cpu801还获取加热作业期间电源单元78的最大和最小电源电平。
纸张加热装置7至少基于纸张的类型和环境温度来执行定影处理。基于由介质传感器53检测到的纸张的物理特性(类型信息)或者由用户通过操作面板58进行的输入由cpu801来确定纸张类型。环境传感器54包括分别检测环境温度和环境湿度的温度和湿度传感器。其上固定有图像的纸张由多个输送辊对通过输送路径输送，并通过排出辊57排出到排出托盘8上。
在进一步实施例中，图像形成设备使用可脱色着色剂执行图像形成过程，所述着色剂在加热到其脱色温度以上时脱色。
另外，纸张加热装置7也可以执行脱色过程，以使用可脱色着色剂使在纸张上形成的图像脱色。当纸张加热装置7执行脱色过程时，图像处理设备1的处理模式从图像形成模式切换到脱色模式。在脱色模式中，纸张加热装置7在比用于在纸张上对可脱色图像进行定影的温度高的脱色温度下加热纸张。图像处理设备1将由纸张加热装置7脱色的纸张排出到排出托盘8。由纸张加热装置7脱色的纸张在刚通过加热辊76和环形辊73之间的压印线之后就被冷却风扇75冷却，以防止由于调色剂熔化而导致脱色纸张粘住。
在执行脱色过程之后，冷却风扇75还冷却加热辊76、入口侧辊71、出口辊72和环形带73，以准备下一作业。
在一个实施例中，加热辊76具有涂覆有pfa(对氟苯丙氨酸)的外表面，并且压印线垫74具有由硅树脂橡胶形成的按压部分，该按压部分接触环形带73的内表面。热源76h例如是卤素灯(均是600w)，入口侧辊71中的热源71h也是卤素灯(300w×1)。
当纸张加热装置7加热纸张以用可脱色调色剂形成图像时，加热辊76的目标温度约为100℃，入口侧辊71的目标温度约为90℃。
当纸张加热装置7加热纸张，以进行脱色过程时，加热辊76的目标温度约为120℃，入口侧辊71的目标温度约为110℃。
当纸张加热装置7加热纸张以用不可脱色的调色剂形成图像，加热辊76的目标温度约为100-170℃，入口侧辊71的目标温度为70-90℃。
图2是示出在cpu801的控制下的图像形成设备的组件的方框图。这些组件包括通过总线连接到cpu801的存储器802和储存器803。
在一个实施例中，存储器802是半导体存储器。存储器802包括存储处理器801的控制程序的rom(只读存储器)和为处理器801提供临时操作空间的ram(随机存取存储器)。
通过执行存储在存储器802或储存器803中的控制程序等，处理器801控制图像形成单元p、图像读取单元r、显影部分d、纸张加热装置7、通信i/f56以及图像处理设备1的其他单元的操作，在本实施例中描述该操作。此外，处理器801被编程为执行各种图像处理功能。在替代实施例中，处理器801可以由实现处理器801的一些或全部功能的asic(专用集成电路)或诸如fpga(现场可编程门阵列)等可编程逻辑器件代替。
储存器803以非易失性的方式存储应用程序和os。应用程序包括执行图像处理设备1的功能的程序，包括复印功能、打印功能和扫描仪功能。此外，储存器803存储当图像读取单元r通过网络读取从连接到通信i/f56的外部装置获取的副本或数据时产生的图像数据。
储存器803的示例包括磁存储装置(例如，硬盘驱动器)、光存储装置、半导体存储装置(闪存等)或者这些装置的组合。
图3和图4是用于控制由电源单元78提供给热源71h和76h的电力的操作的流程图。基于在诸如图5所示的表格等表格中定义的不同温度范围的上/下限电源电平，控制由电源单元78提供给热源71h和76h的电力。图5所示的表格具有针对不同的过程定义的不同温度范围(例如，不可脱色的图像形成过程、可脱色的图像形成过程、脱色过程等)。应用下面描述的控制过程，来共同控制热源71h和76h，但是可以应用该控制过程独立地控制热源71h和76h。当电源单元78提供的电力的最大和最小电平从前一次加热作业中存储在储存器803中时，重复执行图4所示的操作，以调整存储在图5所示的表格中的默认上限和下限值。
在实施例中，cpu801根据导致达到纸张加热装置的目标温度的波动的预定因素来控制在加热作业期间由电源单元78供应给热源71h和76h的电力。这些预定因素包括但不限于：
1、介质的类型(厚度、材料等)
2、环境温度
3、在前一次加热作业期间供应给热源71h和76h的电力。
针对新的加热作业，执行图3中描绘的操作，用户可以通过操作面板启动该加热作业或者可以通过通信接口56接收该加热作业。首先，cpu801确定经受纸张加热过程的纸张介质的类型(在本文也称为“介质类型”)和纸张加热装置7的操作模式。基于介质传感器53的检测结果或者用户进行的操作输入，确定介质类型，并且基于用户进行的操作输入或通过通信i/f56从外部装置接收的加热作业，确定可以是图像形成模式或脱色模式的操作模式(act101)。
接下来，cpu801确定介质类型是否是标准介质类型以及操作模式是否是标准操作模式(act102)。标准介质类型是例如具有在61g/m2至80g/m2范围内的纸张重量(每平方米的克数)的普通纸张。标准操作模式是例如使用不可热脱色的不可脱色调色剂的图像形成过程。
如果介质类型和操作模式不都是标准的(act102，否)，则cpu801从储存器803获取与介质类型和操作模式对应的预定系数值(act108)。如果介质类型是m2，则如图5所示，从储存器803获取上限值为9/10以及下限值为2/3的系数值。如果介质类型为m3，则如图5所示，从储存器803获取上限值为4/5以及下限值为1/2的系数值。也可以针对不同类型的操作模式定义系数值。然而，在本文描述的实施例中，假设所有非标准操作模式的系数值都是1，以简化描述。在act108之后，cpu801继续执行act103。
另一方面，如果介质类型和操作模式都是标准的(act102，是)，则cpu801直接进行到步骤103，以确定环境温度是否在正常范围内，例如17℃到35℃。此处，cpu801可以进一步确定湿度是否在正常范围内，例如，45％到85％(如在jisz8703中所定义的)。此处，环境温度和环境湿度由环境传感器54检测。
如果环境温度不在正常范围内(act103，否)，则cpu801从储存器803获取与检测到的环境温度对应的预定系数值(act109)。还可以针对在正常范围外检测到的环境湿度，定义和获取系数值。在act109之后，cpu801继续执行act104。
另一方面，如果环境温度在正常范围内(act103，是)，则cpu801直接进行到act104，以确定最大和最小电源电平是否存储在储存器803中(act104)。如果没有存储这种信息，则表示在当前作业之前没有执行加热作业。在act107中执行了前一次加热作业之后，在act108，将在前一次加热作业期间的电源单元78的最大和最小电源电平分别作为最大电源电平和最小电源电平存储在储存器803中。
如果与电源单元78的最大和最小电源电平对应的信息未存储在储存器803中(act104，否)，则cpu801从存储在储存器803中的默认表格(图5所示)中获取上限和下限电源电平，并且根据在act108和act109中获取的任何系数值来修改(act110)。
在图5中，为检测到的加热器温度的不同范围来定义在正常环境温度和正常环境湿度下的介质类型m1(标准介质类型)的电源电平的上限和下限。通过将介质类型m2和m3的系数值乘以针对介质类型m1定义的上限和下限，获得介质类型m2和m3的初始电源电平的上限和下限。
在图6中，示出了在加热器对目标温度的反馈控制期间加热器的温度变化(在正常环境温度和正常湿度下)，其中，初始加热器温度低于部分1温度。在图7中，示出了在加热器对目标温度的反馈控制期间加热器的温度变化(在正常环境温度和正常湿度下)，其中，初始加热器温度在部分3温度的范围内。
返回到act104，如果与电源单元78的最大和最小电源电平对应的信息存储在储存器803中(act104，是)，则cpu801从存储在储存器803中的调整的表格中获取上限和下限电源电平，并且根据在act108和act109中获取的任何系数值来修改(act105)。根据图4所示的方法设置调整表格的值，重复执行，以基于存储在储存器803中的电源单元78的最新的最大和最小电源电平来保持更新调整表格的值。
在图4的流程图中，cpu801确定存储在储存器803中的电源单元78的最大和最小电源电平是否与默认表格中的最大和最小电源电平相同(act201)。如果存储在储存器803中的电源单元78的最大和最小电源电平与默认表中的最大和最小电源电平相同(act201，是)，则cpu801执行act202，其中，cpu801将调整表格中的上限和下限电源电平设置为与默认表格中的上限和下限电源电平相同。
另一方面，如果存储在储存器803中的电源单元78的最大和最小电源电平不等于默认表格中的最大和最小电源电平(act201，否)，则cpu801获取由加热器温度传感器77检测的加热器温度t(act203)。
cpu801确定加热器温度t低于预定的下限阈值(例如，90℃)(act204)还是在预定的下限阈值和预定的上限阈值(例如，110℃)之间(act205)。
如果加热器温度t低于预定的下限阈值(act204，是)，则cpu801执行上述act202。如果加热器温度t等于或高于预定的下限阈值并且低于预定的上限阈值(act205，是)，则cpu801执行act206，其中，cpu801将最大电源电平设置在默认和存储的最大电源电平之间，并且将最小电源电平设置在默认和存储的最小电源电平之间。在一个实施例中，根据以下公式设置最大和最小功率电源电平(max、min)：
max＝存储的最大值+|默认的最大值-存储的最大值|x0.5
min＝存储的最小值+|默认的最小值-存储的最小值|x0.4
如果加热器温度t等于或高于预定上限阈值(act205，否)，则cpu801执行act207，其中，cpu801将最大电源电平设置为存储的最大电源电平，并且将最小电源电平设置为存储的最小电源电平。
在act206和act207之后，cpu801执行act208。在act208中，cpu801基于在act206或act207中设置的最大和最小电源电平来转换默认表格中的上限和下限电源电平，并将转换后的上限和下限电源电平存储在调整表格中。按以下方式进行转换。对于每个上限值，以设置的最大值和默认的最大值之间的相同百分比差放大或缩小默认值。因此，如果设置的最大值是80％，默认的最大值是100％，则将每个上限值减小20％。另外，对于每个下限值，以设置的最小值和默认的最小值之间的相同百分比差放大或缩小默认值。因此，如果设置的最小值为30％，默认的最小值为60％，则将每个下限值减小50％。
另外，如果满足以下任一条件，则cpu801删除所存储的最大和最小电源电平：
1、从设备的断电起的经过时间比预定时间长；并且
2、当开始当前加热作业时的加热器温度t低于预定的阈值温度。
在获取上限和下限电源电平之后，cpu801根据当前检测到的温度是高于还是低于操作模式的目标纸张加热温度，使用上限或下限电源电平作为初始电源电平，来开始纸张加热作业(act107)。如果当前检测到的温度高于目标纸张加热温度，则使用下限电源电平。如果当前检测到的温度低于目标纸张加热温度，则使用上限电源电平。另外，如果在加热期间，当前检测到的温度高于目标纸张加热温度，则cpu801促使电源单元78以对应于当前加热器温度的下限向热源71h和76h供应电力。另一方面，如果在加热期间，当前检测到的温度低于目标纸张加热温度，则cpu801促使电源单元78以对应于当前加热器温度的上限向热源71h和76h供应电力。通过以这种方式控制电源单元78，由加热器温度传感器77检测到的温度保持接近操作模式的目标温度。
在加热作业完成之后(act107)，cpu801在刚完成的加热作业期间获取电源单元78的最大和最小电源电平。在act108中，cpu801将电源单元78的最大和最小电源电平存储在储存器803中。如果刚刚完成的加热作业期间的介质类型不是标准的，或者环境温度或环境湿度不在正常范围内，则cpu801将最大和最小电源电平进行转换，从而它们被标准化为标准介质类型(介质类型m1)和正常环境温度和湿度。
在图8中，示出了在加热器对目标温度的反馈控制期间加热器的温度变化(在正常环境温度和正常湿度下)，其中，初始加热器温度在部分3温度的范围内。图8中描绘的温度变化采用在act208中已经转换的上限和下限电源电平，以说明来自前一次加热作业的存储的最大和最小电源电平。
图9是示出针对不同范围的加热器温度在正常环境温度和湿度下的电源电平的上限和下限的表格的另一示例。该表格与图5中所示的表格的不同之处在于，上限和下限电源电平被表示为用于三种不同介质类型m1、m2和m3中的每一种类型的百分比。相比之下，在图5的表格中，仅用于介质类型的上限和下限电源电平被表示为百分比。对于其他介质类型m2和m3，根据百分比计算百分比。通过将所有介质类型的上限和下限电源电平表示为百分比，可以提高处理速度，从而提高纸张加热装置的启动时间。
根据实施例，当开始用于图像形成或者脱色的加热过程时，可以基于装置的温度、介质类型和环境条件来设置到热源的电源单元的适当的电源电平，以便可以抑制传统加热过程中出现的各种不利影响。
在上述实施例中，解释了在图像形成过程的情况下的纸张加热过程。然而，在脱色过程的情况下，可以将本发明应用于加热过程。
在上述实施例中，图像形成设备1包括显影模块d。然而，可以将本发明应用于具有纸张加热装置而没有显影模块d的设备。
在上述实施例中，图像形成设备1包括图像扫描单元r。然而，并不总是需要包括图像扫描功能。
在上述实施例中，在加热辊76和入口侧辊71中应用卤素灯作为热源。但是，可以应用其他类型的热源，例如，陶瓷加热器、电磁感应加热型加热器或上述热源的各种组合。
此外，在上述实施例中，可以应用加热辊、用于在加热辊上按压纸张的环形带和用于将在加热辊上按压纸张的压力辊的各种组合。
在上述实施例中，为多个预定温度范围中的每一个设置上限和下限电源电平。但是，不需要将温度范围分成多个温度范围。相反，上限和下限电源电平可以表示为温度的函数。
在上述实施例中，纸张加热装置7具有用于在加热辊76上按压纸张的环形带73。然而，可以将本发明应用于仅具有一个加压辊来在加热辊76上按压纸张的设备。
在上述实施例中，显影模块d可以使用多种着色剂在纸张上执行多色图像形成过程。然而，可以将本发明应用于仅使用一种着色剂(单色)来在纸张上形成图像的设备。
在上述实施例中，环境传感器54检测环境温度和湿度。然而，可以通过通信i/f56获取显示环境温度和湿度中的至少一个的信息。
在不脱离其主要特征的情况下，可以以各种形式来执行实施例。这些实施例在每个方面仅仅是示例性的，不应该受限制地解释。本发明的范围由权利要求的范围表示。说明书的文本不限制本发明的范围。属于权利要求的范围的等同范围的所有变化和各种改进、变更和修改都在本发明的范围内。