(57)【要約】【課題】第二の電源部を用いて制御部の起動時間を短縮化するとき、起動時間短縮化に対して不必要なタイミングで第二の電源部を消費することを回避することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】第一および第二の電源部と、第一の電源部の入力電圧を入り切りする第一の切り替え手段と、第一および第二の電源部の出力電圧のいずれかを後段の制御部及び駆動部に出力する第二の切り替え手段と、発熱体を備えた定着器と、定着器を制御可能な定着器制御手段と、定着器と定着器以外を制御可能な本体制御手段と、第二の電源部から定着器制御手段に電力を供給または遮断する第三の切り替え手段と、を有し、定着器の制御を所定の温度に到達するまでは定着器制御手段で行い、所定の温度に到達したら本体制御手段に切替えるとともに、第三の切り替え手段を切り替えて、定着器制御手段への電力供給を遮断する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源のＡＣ電力から２次側ＤＣ電圧を生成する第一の電源部と、
前記第一の電源部の出力から充電を行い、放電する第二の電源部と、
前記第一の電源部の入力電圧を入り切りする第一の切り替え手段と、
前記第一の電源部の出力電圧と前記第二の電源部の出力電圧のいずれかを後段の制御部及び駆動部に出力する第二の切り替え手段と、
前記商用電源から定着電源で変換された電力で発熱する発熱体を備えた定着器と、
前記定着器を制御可能な定着器制御手段と、
前記定着器と前記定着器以外を制御可能な本体制御手段と、
前記定着器を制御する信号を選択的に切り替える制御切り替え手段と、
前記第二の電源部から前記定着器制御手段に電力を供給または遮断する第三の切り替え手段と、
を有し、
前記定着器の温度が所定の温度に到達するまでは、前記定着器制御手段で前記定着器の制御を行い、前記定着器が所定の温度に到達したら、前記定着器の制御を前記本体制御手段に切替えるとともに、前記第三の切り替え手段を切り替えて、前記定着器制御手段への電力供給を遮断することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第二の電源部は二次電池であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第二の電源部はキャパシタであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着器への給電制御を行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式では、記録材上に転写した未定着のトナー像を、熱と圧力で記録材上に定着する定着装置を用いる。定着装置における定着方式としては、高生産性の面からヒートローラ方式が現在最も多く採用されている。ヒートローラ方式とは、ハロゲンヒータなどの発熱部材により加熱される加熱ローラ等の加熱部材と、これに対向配置されて加熱部材と圧接して圧接ニップ部と呼ばれる相互圧接部を形成する対向回転体との間に、記録材を通過させて加熱する方式である。
【０００３】
加熱部材には、鉄やアルミ等が芯金として用いられる金属ローラが主に使用されていて、温度変動を少なくするためにその熱容量が大きく設計されている。このため、トナーを溶融可能とする温度（定着温度）へ昇温するには長い立ち上がり時間が必要であった。
【０００４】
昇温時間を短くするためには、加熱部材の熱容量を小さくするか、あるいは加熱部材（発熱部材）への投入電力を大きくすることが考えられる。加熱手段に対する投入電力の増大を図るには、装置への供給電力を高めればよいが、日本国内の一般的なオフィスのコンセントなどの商用電源は、１００Ｖ／１５Ａが一般的で、事実上１５００Ｗが供給電力の上限となる。その範囲内で定着器だけでなく、その他の制御部や駆動部への供給も行う必要があり、電力加熱手段への供給電力を一般的な商業電源単独で増やすことは  困難であった。
【０００５】
このような背景の中、最大供給電力量を増やして定着装置の温度低下防止を実現する手法として、商用電源（１００Ｖ／１５Ａ）と異なる充電可能な補助電源装置を備えた画像形成装置が提案されている。
【０００６】
特許文献１では、電力供給手段として主電源装置と補助電源装置を備え、以下の２つのモードを備える。１つのモードは、主電源装置のみから発熱部材へ電力を供給し、主電源装置と補助電源装置の両方から前記発熱部材とは異なる電力要求部に電力を供給する第１の電力供給モードである。別のモードは、主電源装置のみから発熱部材とそれとは異なる電力要求部に電力を供給する第２の電力供給モードである。そして、第２の電力供給モードにおける発熱部材への供給電力を、第１の電力供給モードより少なくする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３２４２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１によれば、商用電源からの電力を最大限ヒータへ供給する構成であり、ヒータの立ち上がり時間を短縮化できる。ところが、更なる起動時間の短縮化を図る際には、制御部での初期化時間が律速になっており、ヒータへの電力供給を制御する制御部の起動時間を短縮化が求められている。その解決手段としては、定着器を制御するＣＰＵと本体全体を制御するＣＰＵとに分離し、定着用ＣＰＵの電源には第二の電源部として補助電源（電池）を使用する構成が考えられる。この構成によれば、初期化時間を２つのＣＰＵで分担することにより起動時間を短縮できる。
【０００９】
しかし、ヒータの立ち上がりが完了した後も電池を使用し続ける構成であり、起動時間短縮に対して不必要なタイミングで電池を消費してしまうという課題がある。これではユーザが使用したいときに、電池残量が不足して起動時間短縮が実現できない可能性がある。
【００１０】
本発明の目的は、第二の電源部を用いて制御部の起動時間を短縮化するとき、起動時間短縮化に対して不必要なタイミングで第二の電源部を消費することを回避す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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、商用電源のＡＣ電力から２次側ＤＣ電圧を生成する第一の電源部と、前記第一の電源部の出力から充電を行い、放電する第二の電源部と、前記第一の電源部の入力電圧を入り切りする第一の切り替え手段と、前記第一の電源部の出力電圧と前記第二の電源部の出力電圧のいずれかを後段の制御部及び駆動部に出力する第二の切り替え手段と、前記商用電源から定着電源で変換された電力で発熱する発熱体を備えた定着器と、前記定着器を制御可能な定着器制御手段と、前記定着器と前記定着器以外を制御可能な本体制御手段と、前記定着器を制御する信号を選択的に切り替える制御切り替え手段と、前記第二の電源部から前記定着器制御手段に電力を供給または遮断する第三の切り替え手段と、を有し、前記定着器の温度が所定の温度に到達するまでは、前記定着器制御手段で前記定着器の制御を行い、前記定着器が所定の温度に到達したら、前記定着器の制御を前記本体制御手段に切替えるとともに、前記第三の切り替え手段を切り替えて、前記定着器制御手段への電力供給を遮断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、第二の電源部を用いて制御部の起動時間を短縮化するとき、起動時間短縮化に対して不必要なタイミングで第二の電源部を消費することを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の全体概略図
【図２】本実施形態のブロック図
【図３】本実施形態のタイミングチャート
【図４】本実施形態のフローチャート
【図５】本実施形態の画像形成装置における各切り替え手段の状態説明図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
（全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置９００の全体概略図である。画像形成装置９００は、第一の電源部１０１、第二の電源部１０２、定着装置９１１、電源スイッチ１０７を備えている。
【００１６】
画像形成装置９００の概略構成を説明する。画像形成装置９００は、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）４色の作像ユニットが並列されている。まず、イエロー（ｙ）の作像ユニットについて説明する。イエロー（ｙ）の作像ユニットの中には、感光体９０１ｙがあり、この感光体ドラム９０１ｙは反時計回りに回転しており、１次帯電ローラ９０２ｙにて感光体９０１ｙの表面を均一に帯電される。均一に帯電した感光体９０１ｙの表面に９０３ｙのレーザーユニットから照射されるレーザーが露光され潜像画像が描画される。
【００１７】
次に、現像スリーブ９０４ｙを感光体９０１ｙの表面が通過し、感光体９０１ｙ上の潜像画像がイエローのトナーによって現像される。そして、感光体９０１ｙの表面は中間転写ベルトの９０６と接する。１次転写ローラ９０５ｙに電圧が加えられることにより、感光体９０１ｙの表面にあったイエローのトナーが、中間転写ベルト９０６の表面に転写される。同様にして、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）のトナーが中間転写ベルト９０６の表面に転写される。
【００１８】
こうして、中間転写ベルト９０６には、イエローとマゼンタとシアンとブラックのトナーで形成されたフルカラーの画像が形成される。そして、中間転写ベルト９０６が２次転写内ローラ９０７と２次転写外ローラ９０８を通過する。その時に、中間転写ベルト９０６と２次転写外ローラ９０８の間を用紙カセット９１０から給紙された用紙９１３が挟まれて搬送され、中間転写ベルト上の画像が、用紙９１３の表面に転写される。
【００１９】
２次転写ローラ９０７，９０８を通過した用紙９１３が、定着器９１１に搬送されて高温にされ、トナーが柔らかくなったところで、圧力を加えられることで、用紙９１３の表面に張り付き定着し、出力され積載される。
【００２０】
（制御ブロック図の説明）
図２は、本実施形態の制御ブロック図である。画像形成装置９００は、図１で説明した構成と以下の構成からなる。すなわち、リレー１（第一の切り替え手段１０３）、リレー２（第二の切り替え手段１０４）、定着ヒータ１０５、本体制御用ＣＰＵ１０６、定着制御用ＣＰＵ１５１、定着制御切り替え手段１５２、リレー６（第六の切り替え手段１５０）、リレー３（第三の切り替え手段１０８）を備える。また、昇圧回路１０９、電池残量検知回路（電池残量検知手段１１０）、電圧検知回路（電圧検知手段１１１）、リレー４（第四の切り替え手段１１２）、定着電源１１３、リレー５（第五の切り替え手段１１４）、サーミスタ（温度検知手段１１５）、操作部９２０、制御部３００、駆動部４００を備えている。
【００２１】
電源スイッチ１０７は、ユーザによる画像形成装置９００の主電源をオンまたはオフする操作を受け付けるために設けられている。尚、電源スイッチ１０７は、機械的に電源供給ラインを切断するスイッチではない。電源スイッチ１０７は、ユーザによる押下操作を受けたときに電気的な信号を発するキーの一種である。
【００２２】
また、定着用ＣＰＵ１５１は、定着装置９１１の制御を行うための演算を実行する。本体制御用ＣＰＵ１０６は、画像形成装置９００における各種機能を実現するための演算を実行し，画像処理制御の中枢となるものである。また本体制御用ＣＰＵ１０６は、定着装置９１１の制御も実行することが可能である。
【００２３】
続いて，図２を用いて、画像形成装置９００の電気的構成について説明する。第一の切り替え手段１０３は制御信号がオフの状態で導通となるノーマルクローズリレーである。第一の切り替え手段１０３がオン状態で、商用電源５００からＡＣ（交流：Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）電圧を入力したときに第一の電源部１０１はＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）電圧を出力する。
【００２４】
第二の電源部１０２は、第五の切り替え手段１１４がＣＰＵ１０６からの信号によりオンすることで、第一の電源部１０１からの出力電圧を充電する。第二の電源部１０２で充電された電圧は、定着装置９１１へより多くの電力供給が望まれる任意のタイミングで第二の切り替え手段１０４の接続を切り替えることで使用される。第二の電源部１０２は例えば、リチウムイオン電池などの二次電池や電気二重層キャパシタなどである。
【００２５】
昇圧回路１０９は、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの変圧手段を有し、第二の電源部１０２からの出力電圧を画像形成装置側の負荷に応じた所定の電圧に変圧するために構成されている。
【００２６】
第二の切り替え手段１０４は、ＣＰＵ１０６からの信号により切り替えられ、定着装置（定着器）９１１以外の制御部３００及び駆動部４００への給電を第一の電源部１０１か第二の電源部１０２かを切り替える。第一の電源部１０１または第二の電源部１０２から出力された電圧は、第二の切り替え手段１０４を介して、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１６で制御部３００が動作可能な電圧に変換される。
【００２７】
電池残量検知手段１１０は、第二の電源部１０２の電池残量を検知し、ＣＰＵ１０６に出力するものである。
【００２８】
第三の切り替え手段１０８は、ＣＰＵ１０６からの信号により切り替えられ、第二の電源部１０２から第一の切り替え手段１０３への給電を切り替えるものである。ＣＰＵ１０６は、電池残量検知手段１１０の出力信号から第二の電源部１０２の電池残量が所定値以下になったと判断した場合、第三の切り替え手段１０８をオフし、第一の切り替え手段１０３がオン（導通状態）になるように制御する。それにより、第一の電源部１０１から制御部３００及び駆動部４００へ給電する。
【００２９】
電圧検知手段１１１は、第一の電源部１０１の出力電圧を検知してＣＰＵ１０６へ出力する。
【００３０】
第四の切り替え手段１１２は、定着制御切り替え手段１５２からの信号により切り替えられ、商用電源から定着電源１１３に給電する。定着電源１１３は定着制御切り替え手段１５２からの信号で定着装置９１１への電力供給を行う。
【００３１】
第五の切り替え手段１１４は、前述のようにオンされた場合、第二の電源部１０２は充電を行う。
【００３２】
第六の切り替え手段１５０は、ＣＰＵ１０６からの信号により切り換えられ、定着用制御用ＣＰＵ１５１への電源を供給／遮断する。
【００３３】
制御切り替え手段１５２は、ＣＰＵ１０６からの信号により切り換えられ、ＣＰＵ１０６からの制御信号と定着制御用ＣＰＵ１５１からの制御信号とを切り替える。ここで切り替える制御信号とは第四の切り替え手段１１２と定着電源１１３と温度検知手段１１５との制御信号である。
【００３４】
温度検知手段１１５は、定着装置９１１の温度を検知し、ＣＰＵ１０６に出力するものであり、例えばサーミスタなどが該当する。
【００３５】
尚、第二の電源部１０２の電池残量が低い場合、第五の切り替え手段１１４をオンすることで、第一の電源部１０１から第二の電源部１０２への充電を許可するように制御しても構わない。
【００３６】
（本実施形態のタイミングチャート）
次に、上記のように構成された本実施形態に係る画像形成装置９００において、本実施形態の動作について図３、図５を用いて説明する。図５は、画像形成装置９００における各切り替え手段の状態説明図である。各切り替え手段のＳＷの状態と、そのときの給電状態と、画像形成装置９００の各状態を示しており、それぞれの状態を対応づける表である。
【００３７】
図３は、画像形成装置９００の動作を説明するタイミングチャートである。まず時刻ｔ０では、画像形成装置９００が電スリープ状態とする。各切り替え手段の状態は図５の「スリープ」の列に示す状態である。時刻ｔ１でユーザの操作により電源スイッチ１０７が押下されるとウォームアップ状態になる。ウォームアップ状態では各切り替え手段の状態は、図５の「ウォームアップ」の列に示す状態となり、定着ヒータ１０５を加熱させて定着装置９１１が用紙を定着可能な状態にすることである。定着ヒータの温度が定着可能な温度（定着温度）に達すると、スタンバイ状態となる（時刻ｔ２）。各切り替え手段の状態は、図５の「スタンバイ」の列に示す状態である。
【００３８】
ここでの特徴は第六の切り替え手段（１５０）をオンからオフに切り替えることである。オフに切り替えることで定着制御用ＣＰＵ（１５１）への電源供給が遮断されるため、第二の電源部（１０２）の電力消費が抑えられる。
【００３９】
スタンバイ状態では用紙を定着可能な状態なのでプリントを実行する。プリント実行が終わるとスリープ状態になる。スリープ状態では各切り替え手段の状態は、図５のスリープの列に示す状態である。なお、上記制御はＣＰＵ１０６および定着用ＣＰＵ１５１がプログラムに従って実行する。
【００４０】
（本実施形態のフローチャート）
続いて、前述の制御を実現するための動作について、フローチャートを用いて説明する。図４は、画像形成装置９００が電源オフ状態において電源スイッチ１０７が押下された後にＣＰＵ１０６および定着制御用ＣＰＵ１５１が行う制御について記載したフローチャートである。
【００４１】
電源スイッチ１０７が押下されると、ＣＰＵ１０６および定着制御用ＣＰＵ１５１は初期化を実行する。ステップＳ１０１では、ユーザからのプリント要求があるかどうかを判断する。ステップＳ１０１でＹＥＳの場合には、ステップＳ１０２で各切り替え手段を制御して図５に示す「ウォームアップ」状態に切り替える。ステップＳ１０３では定着制御用ＣＰＵ１５１で定着装置９１１を制御し、定着ヒータを加熱する。ステップＳ１０４では、温度検知手段１１５の温度を検知してヒータ温度が所定温度（定着温度）に達したかどうかを判断する。
【００４２】
ステップＳ１０４でＹＥＳの場合には、ステップＳ１０５に移行し各切り替え手段を制御して図５に示す「スタンバイ」状態に切り替える。続いてステップＳ１０６では、前述の作像プロセスに従ってプリントを実行する。プリント実行が終わると、ステップＳ１０７は用紙排紙出力などを含むジョブが終了したかどうかを判断する。ステップＳ１０７でＮＯの場合は、ステップＳ１０６に遷移する。ステップＳ１０７でＹＥＳの場合には、ステップＳ１０８に移行し各切り替え手段を制御して、図５に示す「スリープ」状態に切り替えて、一連の動作を終了する。
【００４３】
上述した構成によれば、起動時間短縮化するとともに不必要なタイミングで電池を消費することを回避することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０１：第一の電源部（主電源）
１０２：第二の電源部（補助電源）
１０３：第一の切り替え手段
１０４：第二の切り替え手段
１０５：定着ヒータ
１０６：ＣＰＵ
１０７：電源スイッチ
１０８：第三の切り替え手段
１０９：昇圧回路
１１０：電池残量検知手段
１１１：電圧検知手段
１１２：第四の切り替え手段
１１３：定着電源
１１４：第五の切り替え手段
１１５：温度検知手段
１１６：ＤＣ／ＤＣ変換回路
１５１：定着制御用ＣＰＵ
１５２：定着制御切り替え手段
３００：制御部
４００：駆動部
５００：商用電源
９００：画像形成装置
９１１：定着装置
９２０：操作部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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