(57)【要約】【課題】ヒータの昇温に要する時間の短縮を図ることができる、画像形成装置を提供する。【解決手段】交流電源１５から供給される交流電圧が整流回路１１で整流され、整流回路１１により整流された電圧が力率改善回路１２に供給されて、力率改善回路１２から力率が改善された電力（電圧と電流との位相差が小さい電力）が出力される。リレーＰＦＣ１，ＰＦＣ２のオンにより、力率改善回路１２から画像形成部のヒータ５３に電力を供給することができ、リレーＡＣ１，ＡＣ２のオンにより、交流電源１５からヒータ５３に電力を供給することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータを有する画像形成部と、
交流電源から供給される交流電圧を整流する整流回路部と、
前記整流回路部から整流された電圧が供給される力率改善回路部と、
前記力率改善回路部から前記ヒータに電力が供給され、前記交流電源から前記ヒータへの電力の供給が遮断される第１状態と、前記交流電源から前記ヒータに電力が供給され、前記力率改善回路部から前記ヒータへの電力の供給が遮断される第２状態とを切り替える切替部と、を備える、
画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置であって、
制御部、を備え、
前記制御部は、
前記切替部を制御して、前記ヒータの予備加熱が必要であると判断した場合に前記第１状態とし、前記ヒータの予備加熱が不要であると判断したことに応じて前記第１状態から前記第２状態に切り替える、
画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置であって、
前記制御部は、
前記第１状態において、前記ヒータの温度が所定温度以上である場合に、前記ヒータの予備加熱が不要であると判断する、
画像形成装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の画像形成装置であって、
前記制御部は、
前記画像形成部の動作が停止している状態で前記画像形成部の動作開始の命令があった場合に、前記ヒータの予備加熱が必要であると判断する、
画像形成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像形成装置であって、
前記制御部は、
前記命令があってから所定時間が経過したことにより、前記ヒータの予備加熱が不要であると判断する、
画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタなどの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用したプリンタなどの画像形成装置には、用紙にトナーを熱定着させる定着器が備えられている。定着器は、トナーが転写された用紙を加熱するヒータを内蔵しており、印刷指示から印刷開始までに、そのヒータを所定温度まで上昇させる必要がある。
【０００３】
ヒータ制御では、たとえば、突入電流抑制のため、導通角の調整によりヒータへの供給電力を制御する位相制御が行われ、ヒータが温まってから波数制御に移行される。ところが、位相制御には、高調波を発生するという問題がある。また、位相制御によりヒータが温まるまでに時間がかかり、印刷指示から１枚目の印刷物が得られるまでのＦＰＯＴ（First Print Output Time）が長くかかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１６９５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ヒータの昇温に要する時間の短縮を図ることができる、画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、ヒータを有する画像形成部と、交流電源から供給される交流電圧を整流する整流回路部と、整流回路部から整流された電圧が供給される力率改善回路部と、力率改善回路部からヒータに電力が供給され、交流電源からヒータへの電力の供給が遮断される第１状態と、交流電源からヒータに電力が供給され、力率改善回路部からヒータへの電力の供給が遮断される第２状態とを切り替える切替部と、を備える。
【０００７】
この構成によれば、交流電源から供給される交流電圧が整流回路で整流され、整流回路により整流された電圧が力率改善回路に供給されて、力率改善回路から力率が改善された電力（電圧と電流との位相差が小さい電力）が出力される。切替部が第１状態と第２状態とを切り替えることにより、力率改善回路から画像形成部のヒータに電力を供給することができ、また、交流電源からヒータに電力を供給することができる。
【０００８】
そのため、画像形成部の起動時に、力率改善回路からヒータに電力が供給されるようにすれば、ヒータに突入電流が流れることを抑制できる。そして、その後に、交流電源からヒータに電力が供給されるようにすれば、ヒータを速やかに昇温させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ヒータの昇温に要する時間を短縮することができる。そのため、画像形成開始時にヒータを速やかに昇温させることができ、画像形成開始の指示から１枚目の画像形成が終了するまでに要する時間（ＦＰＯＴ）を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るプリンタの構成を示す図である。
【図２】第１の電源切替処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】第２の電源切替処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１２】
＜プリンタの構成＞
図１に示される構成は、画像形成装置の一例であるプリンタ１の給電および制御に関する構成である。
【００１３】
プリンタ１は、電源部２を備えている。電源部２には、整流回路１１（整流回路部の一例）、力率改善（ＰＦＣ：Power Factor Correction）回路１２（力率改善回路部の一例）、フライバックコンバータ１３およびＤＣ／ＤＣコンバータ１４が設けられている。
【００１４】
整流回路１１は、商用電源である交流電源１５から供給される交流電圧を整流する回路である。整流回路１１は、たとえば、４個のダイオード２１，２２，２３，２４をブリッジ接続したダイオードブリッジ整流器であり、２個のダイオード２１，２２の直列回路と残りの２個のダイオード２３，２４の直列回路とが並列に接続されている。２個のダイオード２１，２２の接続点および２個のダイオード２３，２４の接続点が一対の入力端２５，２６となり、２個のダイオード２１，２２の直列回路と２個のダイオード２３，２４の直列回路との接続点が一対の出力端２７，２８となる。一対の入力端２５，２６には、交流電源１５が接続されている。一方の出力端２７には、配線２９が接続されている。他方の出力端２８は、グランド（ＧＮＤ）に接続されている。整流回路１１では、交流電源１５から入力端２５，２６に入力される交流電圧が全波整流され、出力端２７，２８間に全波整流された波形の電圧が発生する。
【００１５】
力率改善回路１２は、インダクタ３１、ダイオード３２およびＰＦＣスイッチ３３を備えている。インダクタ３１およびダイオード３２は、配線２９に設けられている。インダクタ３１の一端が整流回路１１の出力端２７に接続され、インダクタ３１の他端がダイオード３２のアノードに接続されている。ＰＦＣスイッチ３３は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、ドレインがインダクタ３１とダイオード３２との間で配線２９に接続され、ソースがグランドに接続されている。
【００１６】
力率改善回路１２とフライバックコンバータ１３との間には、平滑コンデンサ３４が設けられている。平滑コンデンサ３４の一端は、配線２９に接続され、平滑コンデンサ３４の他端は、グランドに接続されている。
【００１７】
フライバックコンバータ１３は、トランス４１、フライバックスイッチ４２、ダイオード４３およびコンデンサ４４を備えている。トランス４１の一次巻線４５の一端は、配線２９に接続されている。一次巻線４５の他端は、グランドに接続されている。フライバックスイッチ４２は、トランス４１の一次側に設けられ、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、ドレインが配線２９に接続され、ソースがグランドに接続されている。ダイオード４３は、トランス４１の二次側に設けられ、ダイオード４３のアノードは、トランス４１の二次巻線４６の一端に接続されている。ダイオード４３のカソードは、配線４７を介して、電源部２の出力端子に接続されている。二次巻線４６の他端は、トランス４１の二次側のグランドに接続されている。コンデンサ４４は、一端が配線４７に接続され、他端が設置されている。
【００１８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、リニアレギュレータなどを備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、配線４７に接続されており、配線４７とトランス４１の二次側のグランドとの間の直流電圧を所定電圧に降圧する。
【００１９】
プリンタ１は、画像形成部５１および制御部５２を備えている。
【００２０】
画像形成部５１は、周知の電子写真方式により、画像データに係る画像を用紙に形成する機構である。画像形成部５１では、感光体ドラムの回転に伴って、感光体ドラムの表面が一様に帯電された後、その帯電された表面がレーザビームにより選択的に露光される。この露光によって、感光体ドラムの表面から電荷が選択的に除去され、感光体ドラムの表面に静電潜像が形成される。静電潜像にトナーが供給されることにより、静電潜像がトナー像に現像され、このトナー像が感光体ドラムの表面から用紙に転写される。トナー像が転写された用紙は、定着器に搬送される。そして、用紙が定着器の加熱ローラと加圧ローラとの間を通過することにより、トナー像が用紙に熱定着して、用紙への画像の形成が達成される。加熱ローラには、ヒータ５３が内蔵されている。
【００２１】
制御部５２は、たとえば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を備えている。ＡＳＩＣは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を内蔵しており、ＣＰＵは、各種の処理のためのプログラムを実行することにより、プリンタ１の各部の動作を制御する。また、制御部５２には、ＣＰＵが実行するプログラムを記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵがプログラムを実行する際のワークエリアを提供するＲＡＭ（Random Access Memory）などが備えられている。
【００２２】
画像形成部５１は、電源部２の出力端子に接続されている。画像形成部５１の各部には、ヒータ５３を除き、電源部２の出力端子から出力される電圧が動作電圧として供給される。制御部５２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に接続されている。制御部５２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４から出力される電圧が動作電圧として供給される。
【００２３】
ヒータ５３は、たとえば、ハロゲンヒータである。
【００２４】
ヒータ５３の一方の端子には、配線５４の一端が接続されている。配線５４の他端は、配線２９に接続されている。配線５４には、リレーＰＦＣ１が設けられている。リレーＰＦＣ１のオンにより、ヒータ５３の一方の端子が配線２９と通電可能に接続され、リレーＰＦＣ１のオフにより、ヒータ５３の一方の端子と配線２９との接続が遮断される。ヒータ５３の他方の端子には、配線５５の一端が接続されている。配線５５の他端は、グランドに接続されている。配線５５には、リレーＰＦＣ２が設けられている。リレーＰＦＣ２のオンにより、ヒータ５３の他方の端子がグランドに接続され、リレーＰＦＣ２のオフにより、ヒータ５３の他方の端子とグランドとの接続が遮断される。
【００２５】
また、ヒータ５３の一方および他方の端子には、それぞれ配線５６，５７を介して、交流電源１５に接続されている。配線５６，５７には、それぞれリレーＡＣ１，ＡＣ２が設けられている。リレーＡＣ１，ＡＣ２のオンにより、ヒータ５３の両端子が交流電源１５に接続され、リレーＡＣ１，ＡＣ２のオフにより、ヒータ５３の両端子と交流電源１５との接続が遮断される。
【００２６】
制御部５２は、画像形成部５１の動作を制御し、また、フォトカプラを介して、切替部の一例であるリレーＰＦＣ１，ＰＦＣ２，ＡＣ１，ＡＣ２のオン／オフを制御する。
【００２７】
＜電源切替処理１＞
プリンタ１では、制御部５２により、図２に示される電源切替処理が実行される。
【００２８】
電源切替処理では、制御部５２は、画像形成命令が入力されたか否かを判断する（Ｓ２１）。画像形成命令は、画像形成部５１により用紙に画像を形成するジョブの実行命令であり、たとえば、プリンタ１に通信可能に接続された外部端末から入力される。
【００２９】
画像形成命令が入力されると、制御部５２は、リレーＰＦＣ１，ＰＦＣ２をオンにする（Ｓ２２）。このとき、リレーＡＣ１，ＡＣ２は、オフにされている。リレーＰＦＣ１，ＰＦＣ２のオンにより、ヒータ５３の一方の端子が配線２９に接続され、他方の端子がグランドに接続される。その結果、力率改善回路１２からヒータ５３に直流電圧が供給され、ヒータ５３が昇温し始める。
【００３０】
その後、制御部５２は、ヒータ５３の温度Ｔが所定のプリヒート温度以上であるか否かを判断する（Ｓ２３）。プリヒート温度は、ヒータ５３に交流電源１５から交流電圧が供給されても、ヒータ５３に突入電流が流れないようなヒータ５３の温度に設定されている。
【００３１】
制御部５２は、ヒータ５３の温度Ｔがプリヒート温度以上であると判断すると（Ｓ２３：ＹＥＳ）、リレーＰＦＣ１，ＰＦＣ２をオフにする（Ｓ２４）。その後、制御部５２は、リレーＡＣ１，ＡＣ２をオンにする（Ｓ２５）。リレーＡＣ１，ＡＣ２のオンにより、ヒータ５３の両端子が交流電源１５に接続され、交流電源１５からヒータ５３に交流電圧が供給される。
【００３２】
リレーＡＣ１，ＡＣ２のオン後、制御部５２は、画像形成部５１に画像形成動作を開始させる（Ｓ２６）。その後、ジョブに含まれる全頁の画像が形成されると、制御部５２は、画像形成終了と判断し（Ｓ２７：ＹＥＳ）、リレーＡＣ１，ＡＣ２をオンにして（Ｓ２８）、電源切替処理を終了する。
【００３３】
＜作用効果＞
以上のように、交流電源１５から供給される交流電圧が整流回路１１で整流され、整流回路１１により整流された電圧が力率改善回路１２に供給されて、力率改善回路１２から力率が改善された電力（電圧と電流との位相差が小さい電力）が出力される。リレーＰＦＣ１，ＰＦＣ２のオンにより、力率改善回路１２から画像形成部５１のヒータ５３に電力を供給することができ、リレーＡＣ１，ＡＣ２のオンにより、交流電源１５からヒータ５３に電力を供給することができる。
【００３４】
画像形成命令が入力されると、リレーＰＦＣ１，ＰＦＣ２がオンにされて、力率改善回路１２からヒータ５３に電力が供給される。これにより、力率が改善された電力がヒータ５３に供給されるので、ヒータ５３に突入電流が流れることを抑制できる。
【００３５】
ヒータ５３の温度Ｔがプリヒート温度以上に昇温すると、リレーＰＦＣ１，ＰＦＣ２がオフにされて、力率改善回路１２からヒータ５３への電力の供給が停止される。そして、リレーＡＣ１，ＡＣ２がオンにされて、交流電源１５からヒータ５３に電力が供給される。これにより、ヒータ５３の温度Ｔをプリヒート温度からトナーの定着に適した温度まで速やかに上昇させることができる。よって、画像形成命令から１枚目の用紙に画像が形成されるまでに要する時間であるＦＰＯＴを短縮することができる。
【００３６】
すなわち、ヒータ５３の温度Ｔがプリヒート温度未満であるかプリヒート温度以上であるかは、力率改善回路１２からヒータ５３に電力を供給することによるヒータ５３の予備加熱が必要であるか不要であるかの判断材料の一例であり、プリンタ１では、ヒータ５３の温度Ｔがプリヒート温度未満である場合、ヒータ５３の予備加熱が必要であるとされて、力率改善回路１２からヒータ５３に電力が供給される第１状態となる。また、ヒータ５３の温度Ｔがプリヒート温度以上である場合、ヒータ５３の予備加熱が不要であるとされて、力率改善回路１２からヒータ５３への電力の供給が停止され、交流電源１５からヒータ５３に電力が供給される第２状態となる。かかる判断により、画像形成部５１の動作が停止している状態で画像形成命令が入力された場合など、ヒータ５３の予備加熱が必要であるときに予備加熱を実行でき、ヒータ５３に突入電流が流れることを抑制できる。一方、画像形成部５１が既に動作している状態で画像形成命令が入力された場合など、予備加熱が不要な場合には、予備加熱を行わないことにより、ＦＰＯＴを効果的に短縮することができる。
【００３７】
＜電源切替処理２＞
図２に示される電源切替処理に代えて、制御部５２により、図３に示される電源切替処理が実行されてもよい。
【００３８】
図３に示される電源切替処理では、制御部５２は、画像形成命令が入力されたか否かを判断する（Ｓ３１）。画像形成命令は、画像形成部５１により用紙に画像を形成するジョブの実行命令であり、たとえば、プリンタ１に通信可能に接続された外部端末から入力される。
【００３９】
画像形成命令が入力されると、制御部５２は、リレーＰＦＣ１，ＰＦＣ２をオンにする（Ｓ３２）。このとき、リレーＡＣ１，ＡＣ２は、オフにされている。リレーＰＦＣ１，ＰＦＣ２のオンにより、ヒータ５３の一方の端子が配線２９に接続され、他方の端子がグランドに接続される。その結果、力率改善回路１２からヒータ５３に直流電圧が供給され、ヒータ５３が昇温し始める。
【００４０】
その後、制御部５２は、画像形成命令が入力されてから所定時間が経過したか否かを判断する（Ｓ３３）。所定時間は、ヒータ５３への直流電圧の供給開始からヒータ５３の温度Ｔがプリヒート温度に達するのに要する時間を考慮して、たとえば、その時間に誤差を加えた時間に設定されている。
【００４１】
制御部５２は、画像形成命令が入力されてから所定時間が経過したと判断すると（Ｓ３３：ＹＥＳ）、リレーＰＦＣ１，ＰＦＣ２をオフにする（Ｓ３４）。その後、制御部５２は、リレーＡＣ１，ＡＣ２をオンにする（Ｓ３５）。リレーＡＣ１，ＡＣ２のオンにより、ヒータ５３の両端子が交流電源１５に接続され、交流電源１５からヒータ５３に交流電圧が供給される。
【００４２】
リレーＡＣ１，ＡＣ２のオン後、制御部５２は、画像形成部５１に画像形成動作を開始させる（Ｓ３６）。その後、ジョブに含まれる全頁の画像が形成されると、制御部５２は、画像形成終了と判断し（Ｓ３７：ＹＥＳ）、リレーＡＣ１，ＡＣ２をオンにして（Ｓ３８）、電源切替処理を終了する。
【００４３】
この電源切替処理の実行によっても、図２に示される電源切替処理が実行される場合と同様の作用効果を奏することができる。
【００４４】
＜変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
【００４５】
たとえば、前述の電源切替処理では、画像形成命令の入力に応答してリレーＰＦＣ１，ＰＦＣ２がオンにされるとしたが、これには限定されず、プリンタ１の電源スイッチのオンに応答してリレーＰＦＣ１，ＰＦＣ２がオンにされてもよい。
【００４６】
また、リレーＰＦＣ１，ＰＦＣ２，ＡＣ１，ＡＣ２に代えて、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチが設けられてもよい。
【００４７】
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１：プリンタ
１１：整流回路（整流回路部の一例）
１２：力率改善回路（力率改善回路部の一例）
１５：交流電源
５１：画像形成部
５２：制御部
５３：ヒータ
ＡＣ１，ＡＣ２，ＰＦＣ１，ＰＦＣ２：リレー
【図１】
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【図２】
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【図３】
2020167854.tif 000005