(57)【要約】【課題】外部抵抗であるハロゲンヒータに対する突入電流を抑える補助電源装置を提供する。【解決手段】本発明の一例の補助電源装置は、外部抵抗と並列に接続されている第１の蓄電手段と、前記外部抵抗と並列に接続されている第２の蓄電手段と、前記外部抵抗に対して並列に接続されている前記第１の蓄電手段と前記第２の蓄電手段とを、前記外部抵抗に対して直列に前記第１の蓄電手段と前記第２の蓄電手段とを接続するように切り替える第１の切替手段とを有する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部抵抗と並列に接続されている第１の蓄電手段と、
前記外部抵抗と並列に接続されている第２の蓄電手段と、
前記外部抵抗に対して並列に接続されている前記第１の蓄電手段と前記第２の蓄電手段とを、前記外部抵抗に対して直列に前記第１の蓄電手段と前記第２の蓄電手段とを接続するように切り替える第１の切替手段と、
を有することを特徴とする補助電源装置。
【請求項２】
前記第１の切替手段は、前記外部抵抗のインピーダンスが所定値を超えた場合に切り替えることを特徴とする請求項１記載の補助電源装置。
【請求項３】
前記第１の蓄電手段および前記第２の蓄電手段の定格電圧は、接続された前記外部抵抗の定格電圧の２分の１であることを特徴とする請求項１記載の補助電源装置。
【請求項４】
外部抵抗と並列に接続されている第１の蓄電手段と、前記外部抵抗と並列に接続されている第２の蓄電手段と、前記外部抵抗に対して並列に接続されている前記第１の蓄電手段と前記第２の蓄電手段とを、前記外部抵抗に対して直列に前記第１の蓄電手段と前記第２の蓄電手段とを接続するように切り替える第１の切替手段とを有する電源装置を用いる画像形成装置であって、
前記第１の蓄電手段の１方の端子と前記外部抵抗との接続をオンまたはオフに切り替える第２の切替手段と、
前記第１の切替手段を所定のタイミングで切り替える制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記外部抵抗のインピーダンスが所定値を超えた場合に前記第１の切替手段を切り替えることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第１の蓄電手段および前記第２の蓄電手段の定格電圧は、接続された前記外部抵抗の定格電圧の２分の１であることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項７】
外部抵抗と並列に接続されている第１の蓄電器と、前記外部抵抗と並列に接続されている第２の蓄電器とを、前記外部抵抗に対して直列に前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置とを接続するように所定のタイミングで切り替えることを特徴とする補助電源接続方法。
【請求項８】
前記外部抵抗と並列に接続された前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置とを、前記外部抵抗のインピーダンスが所定値を超えた場合に前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置とを前記外部抵抗に対して直列接続に切り替えることを特徴とする請求項７記載の補助電源接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機等を有する画像形成装置に用いられる補助電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、近年では、コピー機能、ファクシミリ機能、スキャナ機能、プリンタ機能などの複数の機能を有した画像形成装置がある。画像形成装置のコピー機能には、使いやすさの向上や省エネルギー化のため、電源ＯＮ状態から、または、待機状態から使用可能状態になるまでの時間を短縮する技術が投入されている。例えば、画像形成装置には、補助電源装置が設けられている。そして、画像形成装置では、補助電源装置からのエネルギーと、電灯線からのエネルギーの両方を使い、短時間のうちに定着器の温度を規定値まで上昇させる方法がとられている。補助電源装置には、急速充電可能な二次電池等の蓄電装置が設けられており、ハロゲンヒータに電力を供給する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、室温では、ハロゲンヒータの内部抵抗は数オームまたは、１オーム以下である。そのため、従来のように蓄電装置とハロゲンヒータを直接接続する方式では、ＯＮした瞬間に定格の数十倍もの突入電流がハロゲンヒータに流れる。大きな突入電流は、蓄電装置やスイッチなどにダメージを与える恐れがある。そのため、保護回路を必要とし、大きな容量の蓄電装置が必要という問題があった。
【０００４】
したがって、本発明は、外部抵抗であるハロゲンヒータに対する突入電流を抑える補助電源装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の補助電源装置は、外部抵抗と並列に接続されている第１の蓄電手段と、前記外部抵抗と並列に接続されている第２の蓄電手段と、前記外部抵抗に対して並列に接続されている前記第１の蓄電手段と前記第２の蓄電手段とを、前記外部抵抗に対して直列に前記第１の蓄電手段と前記第２の蓄電手段とを接続するように切り替える第１の切替手段とを有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の補助電源装置により、外部抵抗であるハロゲンヒータに対する突入電流を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は、この発明が適用可能な画像形成装置１（以下ＭＦＰと称す）の主要部を示す。ＭＦＰ１の構成について説明する。図１に示すＭＦＰ１は、画像情報を、例えばハードコピーもしくはプリントアウトと称される出力画像として出力するための画像形成部本体１００、画像形成部本体１００に対して画像出力に用いられる任意サイズの用紙（出力媒体）を供給可能な用紙供給部２００、画像形成部本体１００において画像形成される対象である画像情報を、画像情報を保持した対象物（以下原稿と称する）から画像データとして取り込むスキャナ１０６を有する。なお、スキャナ１０６には、原稿がシート状である場合、画像出力の形成あるいは画像情報の取り込み（以下読み取りと称する）終了後、読み取りが終了した原稿を読み取り位置から排出位置に排出し、次の原稿を読み取り位置に案内する自動原稿送り装置３００が一体的に設けられている。また、画像形成部本体１００における画像形成の開始や、スキャナ１０６による原稿の画像情報を読み取るための開始を指示するための指示入力部、すなわちコントロールパネル（操作部）１１３がＭＦＰ１の所定の位置、例えばスキャナ１０６の前面の端部に設けられている。
【０００８】
図２は、ＭＦＰ１の要部構成を示すブロック図である。ＭＦＰ１は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、記憶部１０４、データ変換部１０５、スキャナ１０６、プリンタ１０７、モデム１０８、ＮＣＵ１０９、電話機制御部１１０、回線信号検出部１１１、ネットワークインタフェース１１２およびコントロールパネル１１３を有している。
【０００９】
そして、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、記億部１０４、データ変換部１０５、スキャナ１０６、プリンタ１０７、モデム１０８、ＮＣＵ１０９、回線信号検出部１１１、ネットワークインタフェース１１２、コントロールパネル１１３および時計部１１４は、バスラインを介して互いに接続されている。またＮＣＵ１０９には、モデム１０８および電話機制御部１１０が接続されている。さらに電話機制御部１１０には、回線信号検出部１１１が接続されている。
【００１０】
制御手段としてのＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納された制御プログラムに基づいて各部を総括制御するための制御処理することで、ＭＦＰ１としての動作を実現する。ＲＯＭ１０２は、ＣＰＵ１０１の制御プログラム等を記録する。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１が各種の処理を行うために必要となる各種の情報を記憶するためのワークエリアなどとして使用される。記憶部１０４は、例えば、ハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）である。記憶部１０４は、画像データを一時的に保存するとともに、各種設定に関するデータを記録する。データ変換部１０５は、画像データに対して冗長度圧縮のための符号化処理を施すとともに、冗長度圧縮のための符号化がなされている画像データの復号を行うものである。スキャナ１０６は、送信原稿の読み取りを行って、その送信原稿を示す画像データを生成する。プリンタ１０７は、印刷データが示す画像を記録用紙に対して印刷する。
【００１１】
モデム１０８は、画像データを変調してファクシミリ伝送信号を生成したり、ＣＰＵ１０１から与えられるコマンドを変調してコマンド伝送信号を生成したりするものである。モデム１０８はこれらの伝送信号をＮＣＵ１０９を介して公衆電話回線（ＰＳＴＮ加入者線）へと送出する。ＮＣＵ１０９には、ＰＳＴＮに収容されたＰＳＴＮ加入者線が接続されている。またＮＣＵ１０９は、ＰＳＴＮ加入者線に対して送出するファクシミリ伝送信号のレベルの設定等を行う。電話機制御部１１０には、必要に応じて外部電話機が接続される。回線信号検出部１１１は、ＰＳＴＮ加入者線を介して到来する信号をＮＣＵ１０９および電話機制御部１１０を介して受け、所定の信号の到来を検出する。
【００１２】
ネットワークインタフェース１１２は、ネットワークとの接続に使用される。ネットワークインタフェース１１２は、ネットワークを介して接続されたＰＣから印刷データのプリントジョブを受信する。また、ネットワークインタフェース１１２は、ネットワークを介して、データ伝送する。コントロールパネル１１３は、ユーザによるＣＰＵ１０１に対する各種の指示入力を受け付けるための操作部１１３ａや、ユーザに対して報知すべき各種の情報をＣＰＵ１０１の制御の下に表示するための表示部１１３ｂなどを有する。
【００１３】
プリンタ１０７は、上記説明したように、例えば、ネットワークを介して接続される外部のＰＣからの印刷データが示す画像を印刷用紙５００に対して印刷するものである。図３を用いて、プリンタ１０７を構成する定着器１０７１について説明する。定着器１０７１は、定着ローラ１０７５および加圧ローラ１０７４で構成される。定着ローラ１０７５は、ヒータ１０７６を内蔵したものである。また、加圧ローラ１０７４もハロゲンヒータ１０７２を内蔵している。
【００１４】
プリンタ１０７は、印刷すべき画像に対応したトナー像が転写された印刷用紙５００を定着器１０７１で熱定着させて出力する。定着ローラ１０７５は、印刷用紙５００に転写されたトナー像に接する側のローラである。また、加圧ローラ１０７４は、印刷用紙５００の裏面に接する側のローラである。印刷用紙５００に転写されたトナー像は、印刷用紙５００が定着器１０７１を通過する際に、ヒータ１０７６によって加熱された定着ローラ１０７５と、ハロゲンヒータ１０７２によって加熱された加圧ローラ１０７４によって加熱される。そして、定着器１０７１は、トナー像を印刷用紙５００に熱定着する。
【００１５】
ここで、定着ローラ１０７５に内蔵されたヒータ１０７６は、商用電源から電源供給されている。ヒータ１０７６の加熱には、大きな電力を消費するため、ＭＦＰ１で消費する電力を考慮すると、加圧ローラ１０７４に内蔵されたハロゲンヒータ１０７２に対して商用電源から電源供給することは困難である。そのため、加圧ローラ１０７４に内蔵されたハロゲンヒータ１０７２に対しては、別に設けられた補助電源装置４００が電源供給する。
【００１６】
図４を用いて、ハロゲンヒータ１０７２と接続された補助電源装置４００について説明する。補助電源装置４００は、スイッチ１０７３を介してハロゲンヒータ１０７２と接続されている。プリンタ１０７が、画像を印刷する際に、ＣＰＵ１０１は、定着装置１０７１を起動させるために、スイッチ１０７３を短絡してハロゲンヒータ１０７２に給電する。
【００１７】
補助電源装置４００は、蓄電手段としての蓄電器４０１と蓄電器４０２、切替手段としてのスイッチ４０３を有している。蓄電器４０１および蓄電器４０２は、例えば２次電池であり、キャパシタである。蓄電器４０１および蓄電器４０２は、充電器１１５と接続されている。充電器１１５は、商用電源と接続され、ＣＰＵ１０１によって制御されている。そして、ＣＰＵ１０１は、任意のタイミングで蓄電器４０１および蓄電器４０２を充電するように制御している。
【００１８】
また、蓄電器４０１の正極は、ハロゲンヒータ１０７２と接続されたスイッチ１０７３と、蓄電器４０２の負極は、ハロゲンヒータ１０７２と接続されている。蓄電器４０１の負極および蓄電器４０２の正極は、補助電源装置４００のスイッチ４０３と接続されている。補助電源装置４００のスイッチ４０３は、ＣＰＵ１０１によって制御されている。そして、スイッチ４０３は、ハロゲンヒータ１０７２に対して蓄電器４０１と蓄電器４０２とを直列接続にした状態から、ハロゲンヒータ１０７２に対して蓄電器４０１と蓄電器４０２とを並列接続にした状態に切り替えることができる。このスイッチ４０３は、メカ的な切り替えスイッチでも、電子的な切り替えスイッチでもよい。
【００１９】
蓄電器４０１および蓄電器４０２の電圧は、ハロゲンヒータ１０７２の定格電圧の共に２分の１としている。また、ハロゲンヒータ１０７２は、温度によってインピーダンスが変化する材料が用いられている。ハロゲンヒータ１０７２は、常温では、低インピーダンスであり、給電されて発熱すると、インピーダンスが大きくなる。つまり、ハロゲンヒータ１０７２の内部抵抗は、動作させていない場合（常温の場合）は数オームまたは、１オーム以下である。そのため、ハロゲンヒータ１０７２に定格電圧が加わると、スイッチ１０７３をＯＮした瞬間に、定格電流の数十倍もの大きな電流が流れることとなる。
【００２０】
ハロゲンヒータ１０７２に対して蓄電器４０１と蓄電器４０２とを直列接続にした場合は、蓄電器４０１と蓄電器４０２との電圧の和となり、ハロゲンヒータ１０７２の定格電圧と等しい電圧を給電する。ハロゲンヒータ１０７２に対して蓄電器４０１と蓄電器４０２とを並列接続にした場合は、蓄電器４０１（または蓄電器４０２）の電圧と同一で、ハロゲンヒータ１０７２の定格電圧の２分の１の電圧を給電する。そのため、ハロゲンヒータ１０７２には、ハロゲンヒータ１０７２に対して蓄電器４０１と蓄電器４０２とを並列接続にした場合は、蓄電器４０１および蓄電器４０２に流れる電流の２倍の電流が流れる。
【００２１】
スイッチ１０７３をＯＮした瞬間に、ハロゲンヒータ１０７２および蓄電器４０１、蓄電器４０２、スイッチ１０７３、スイッチ４０３に流れる電流を抑えるために、ＣＰＵ１０１は、定着器１０７１を起動させるときは、ハロゲンヒータ１０７２に対して蓄電器４０１と蓄電器４０２とを並列接続にした状態となるようにスイッチ４０３を制御する。つまり、補助電源装置４００は、ハロゲンヒータ１０７２に対して、ハロゲンヒータ１０７２の定格電圧の２分の１の電圧を給電する。
【００２２】
ＣＰＵ１０１は、ハロゲンヒータ１０７２に対して蓄電器４０１と蓄電器４０２とを並列接続にした状態からハロゲンヒータ１０７２に対して蓄電器４０１と蓄電器４０２とを直列接続にした状態へ切り替えるスイッチ４０３を例えば以下のように制御することができる。例えば、ＣＰＵ１０１は、ハロゲンヒータ１０７２のインピーダンスをモニタリングする。ハロゲンヒータ１０７２のインピーダンスは、補助電源装置４００から給電されることによる温度上昇に伴って大きくなる。そのため、ＣＰＵ１０１は、ハロゲンヒータ１０７２のインピーダンスが所定値を超えたらスイッチ４０３を切り替えるようにすることができる。そして、補助電源装置４００は、ハロゲンヒータ１０７２に対して定格電圧を給電することができる。この状態で数秒後に定格状態となる。
【００２３】
また、例えば予め記憶部１０４等が、ハロゲンヒータ１０７２に給電したときのインピーダンス対時間特性情報を記憶する。この情報によって所定のインピーダンスの値となる給電開始後の時間が決定されるため、ＣＰＵ１０１は、ハロゲンヒータ１０７２に対して蓄電器４０１と蓄電器４０２とを並列接続にした状態から所定時間経過後にハロゲンヒータ１０７２に対して蓄電器４０１と蓄電器４０２とを直列接続にした状態へ切り替えるようにすることもできる。そして、補助電源装置４００は、ハロゲンヒータ１０７２に対して定格電圧を給電することができる。この状態で数秒後に定格状態となる。
【００２４】
上記説明した構成によって、ハロゲンヒータ１０７２の定格電圧と等しい電圧の蓄電器でハロゲンヒータ１０７２に給電する場合と比べて、蓄電器４０１（または蓄電器４０２）に流れる突入電流を４分の１に低減することができる。
【００２５】
例えば、ハロゲンヒータ１０７２の定格電圧を４８Ｖとする。そして、ハロゲンヒータ１０７２の常温でのインピーダンスを２Ωとする。従来は、蓄電器の電圧がハロゲンヒータ１０７２の定格電圧と等しいため、突入電流は、４８÷２＝２４Ａであった。本実施例では、蓄電器４０１および蓄電器４０２の電圧は２４Ｖである。そのため、ハロゲンヒータ１０７２に対して蓄電器４０１と蓄電器４０２とを並列接続にした状態となるようにスイッチ４０３をＯＮした瞬間、ハロゲンヒータ１０７２には、補助電源装置４００から２４Ｖの電圧が給電される。そのため、補助電源装置４００に流れる突入電流は、２４÷２＝１２Ａとなる。そして、蓄電器４０１および蓄電器４０２に流れる突入電流は、１２÷２＝６Ａとなる。
【００２６】
つまり、本実施例は、蓄電器４０１および蓄電器４０２に流れるピーク電流を大幅に低減することができる。その結果、本実施例は、蓄電器４０１および蓄電器４０２への突入電流を抑制し、補助電源装置４００およびスイッチ１０７３に負荷をかけない信頼性の高い構成となる。そのため、補助電源装置４００の故障発生率の低減、寿命の延長ができる。また、補助電源装置４００を大容量にする必要がなくなり、補助電源装置４００およびＭＦＰ１の小型かも図れる。
【００２７】
本発明は、前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態における補助電源装置が用いられる画像形成装置の外観を示す図。
【図２】本発明の実施形態における補助電源装置が用いられる画像形成装置の要部構成を示すブロック図。
【図３】本発明の実施形態における補助電源装置と接続されるハロゲンヒータを有する定着器を示す図。
【図４】本発明の実施形態における補助電源装置とハロゲンヒータとの接続を示す図。
【符号の説明】
【００２９】
１…画像形成装置、１００…画像形成部本体、１０１…ＣＰＵ、１０６…スキャナ、１１３…コントロールパネル、１１５…充電器。２００…用紙供給部、３００…自動原稿送り装置、４００…補助電源装置．４０１…蓄電器、４０２…蓄電器、４０３…スイッチ、１０７１…定着器、１０７２…ハロゲンヒータ、１０７３…スイッチ、１０７４…加圧ローラ、１０７５…定着ローラ、１０７６…ヒータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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