(57)【要約】【課題】商用電源から画像形成装置に投入される総電流が制限値を超えることを抑制しつつ、定着部に電力を最大限供給可能にする。【解決手段】指示電力算出部３７は、定着部１０５の温度を予め定められた温度にするために、定着部１０５への指示電力を算出する。定着用電流と負荷用電流とを加算した電流を、商用電源ＡＣから画像形成装置に投入される総電流とする。許容電流算出部３５は、制限値以下に総電流を制御するために、制限値から負荷用電流を減算した値である定着部１０５の許容電流を算出する。許容電力算出部３９は、許容電流と定着用電圧とを乗算した値である許容電力を算出する。目標電力決定部４１は、指示電力が許容電力以下であれば、指示電力を目標電力として決定し、指示電力が許容電力より大きければ、許容電力を目標電力として決定する。【選択図】図３
2015191134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データを基にして画像を形成し、前記画像を用紙に定着させて出力する画像形成装置であって、
前記画像を前記用紙に定着させる定着部と、
前記画像形成装置のジョブの実行に用いられる前記定着部以外の負荷に供給される負荷用電流を測定する負荷用電流測定部と、
前記定着部に供給されている定着用電流と前記負荷用電流とを加算した電流を、商用電源から前記画像形成装置に投入される総電流とし、予め定められた制限値以下に、前記総電流を制御するために、前記制限値から前記負荷用電流を減算した値である前記定着部の許容電流を算出する許容電流算出部と、
前記定着部に供給されている定着用電圧を測定する定着用電圧測定部と、
前記許容電流と前記定着用電圧とを乗算した値である前記定着部の許容電力を算出する許容電力算出部と、
前記定着部の温度を予め定められた温度にするために、前記定着部への指示電力を算出する指示電力算出部と、
前記指示電力が前記許容電力以下であれば、前記指示電力を前記定着部に供給する目標電力として決定し、前記指示電力が前記許容電力より大きければ、前記許容電力を前記目標電力として決定する目標電力決定部と、
前記定着部に供給されている定着用電力が前記目標電力決定部によって決定された前記目標電力に到達するように、前記定着用電力を制御する定着用電力制御部と、を備える画像形成装置。
【請求項２】
前記目標電力決定部によって決定された前記目標電力が、前記目標電力決定部によって前回決定された前記目標電力と比べて減少しており、減少量が予め定められた値を超えていれば、前記定着用電力制御部は、前記定着用電力の制御としてフィードフォワード制御を実行し、前記減少量が前記予め定められた値を超えていなければ、前記定着用電力の制御としてフィードバック制御を実行する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記目標電力決定部によって決定された前記目標電力が、前記目標電力決定部によって前回決定された前記目標電力と比べて増加していれば、前記定着用電力制御部は、前記定着用電力の制御としてフィードバック制御を実行する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記許容電力算出部は、前記指示電力算出部が前記指示電力を算出する周期よりも、短い周期で前記許容電力を算出する請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
第１のコンセントと接続可能な第１の電源コードから供給される前記負荷用電流を、前記定着部以外の負荷に送る第１の内部配線と、
第２のコンセントと接続可能な第２の電源コードから供給される前記定着用電流を前記定着部に送る第２の内部配線と、を備える請求項１〜４のいずれか一項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、商用電源から画像形成装置に投入される総電流の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＣ１００Ｖの商用電源の場合、例えば、日本国内では電流の規制値が１５Ａと定められ、１５Ａを超える電流を使用することができない。このため、商用電源から画像形成装置に投入される総電流の制限値が設定される。規制値、規制値より少し低い値又は規制値より少し高い値が、制限値となる。
【０００３】
総電流を制限値以下に抑制できる画像形成装置として、例えば、画像形成装置の各動作モードと、各動作モードに応じて割り当てられた定着部に供給可能な上限電力と、を対応づけたテーブルを用いて、動作モード毎に、その動作モードに割り当てられた上限電力を定着部に供給可能にしたものが提案されている(例えば、特許文献１参照)。
【０００４】
ステープル機能やパンチ機能を有する画像形成装置において、これらの機能を実行した場合、画像形成装置に必要な電力が増える。このため、必要な電力を確保するために、二カ所のコンセントから電力が供給される画像形成装置として、例えば、第１のＡＣコード及び第２のＡＣコードと接続される一次側コイルと、ヒーター駆動部及びＡＣ−ＤＣ変換部と接続される二次側コイルと、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献２参照)。二カ所のコンセントを用いれば(正確には、１系統が１５Ａの電源を２系統用いるか、２０Ａまで容量アップした１系統の電源を用いれば)、日本国内では、総電流を２０Ａまですることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１２２１２４号公報
【特許文献２】特開２００７−１５０４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
定着部に供給される電力が小さいと、定着部を定着温度まで上昇させるのに時間を要し、印刷速度が低下する。一方、画像形成装置に投入される総電流は、制限値を超えないようにしなければならない。
【０００７】
本発明は、商用電源から画像形成装置に投入される総電流が制限値を超えることを抑制しつつ、定着部に電力を最大限供給可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する本発明に係る画像形成装置は、画像データを基にして画像を形成し、前記画像を用紙に定着させて出力する画像形成装置であって、前記画像を前記用紙に定着させる定着部と、前記画像形成装置のジョブの実行に用いられる前記定着部以外の負荷に供給される負荷用電流を測定する負荷用電流測定部と、前記定着部に供給されている定着用電流と前記負荷用電流とを加算した電流を、商用電源から前記画像形成装置に投入される総電流とし、予め定められた制限値以下に、前記総電流を制御するために、前記制限値から前記負荷用電流を減算した値である前記定着部の許容電流を算出する許容電流算出部と、前記定着部に供給されている定着用電圧を測定する定着用電圧測定部と、前記許容電流と前記定着用電圧とを乗算した値である前記定着部の許容電力を算出する許容電力算出部と、前記定着部の温度を予め定められた温度にするために、前記定着部への指示電力を算出する指示電力算出部と、前記指示電力が前記許容電力以下であれば、前記指示電力を前記定着部に供給する目標電力として決定し、前記指示電力が前記許容電力より大きければ、前記許容電力を前記目標電力として決定する目標電力決定部と、前記定着部に供給されている定着用電力が前記目標電力決定部によって決定された前記目標電力に到達するように、前記定着用電力を制御する定着用電力制御部と、を備える。
【０００９】
本発明では、画像形成装置に投入される総電流の制限値から負荷用電流測定部によって測定された負荷用電流を減算した値を定着部の許容電流とし、許容電流と定着用電圧測定部によって測定された定着用電圧とを乗算した値を、定着部の許容電力としている。
【００１０】
定着部に供給されるべき指示された指示電力が、定着部の目標電力となるべきである。しかしながら、負荷用電流が比較的大きいために、指示電力を目標電力にすれば、総電流が制限値を超える場合、指示電力より低い電力である許容電力を目標電力にしている。
【００１１】
すなわち、本発明によれば、指示電力が許容電力以下であれば、指示電力を目標電力にしても総電流は制限値を超えないので、指示電力を目標電力として決定する。これに対して、指示電力が許容電力より大きければ、指示電力を目標電力にすると、総電流は制限値を超えるので、許容電力を目標電力として決定する。この場合、目標電力は指示電力より低くなる。しかし、本発明では、上述したように、制限値から負荷用電流を減算した値を定着部の許容電流とし、許容電流と定着用電圧とを乗算した値を定着部の許容電力としている。従って、許容電力が目標電力として決定された場合、画像形成装置に投入される総電流を制限値まで使用することができるので、商用電源から画像形成装置に投入される総電流が制限値を超えることを抑制しつつ、定着部に電力を最大限供給可能にすることができる。
【００１２】
負荷とは、定着部以外の負荷(定着部と異なる負荷)であり、例えば、用紙搬送系、パンチ処理部、ステープル処理部等に用いられるモーター、ソレノイド等を意味する。
【００１３】
上記構成において、前記目標電力決定部によって決定された前記目標電力が、前記目標電力決定部によって前回決定された前記目標電力と比べて減少しており、減少量が予め定められた値を超えていれば、前記定着用電力制御部は、前記定着用電力の制御としてフィードフォワード制御を実行し、前記減少量が前記予め定められた値を超えていなければ、前記定着用電力の制御としてフィードバック制御を実行する。
【００１４】
この構成によれば、目標電力決定部によって決定された目標電力が、目標電力決定部によって前回決定された目標電力と比べて減少しており、減少量が予め定められた値を超えていれば、定着用電力の制御としてフィードフォワード制御が実行される。フィードバック制御では、目標電力に到達するまでに比較的時間を要する。従って、減少量が予め定められた値を超えている場合(つまり、減少量が比較的大きい場合)、フィードバック制御では、目標電力にするまでに要する期間中に、総電流が制限値を超えてしまう可能性がある。これに対して、フィードフォワード制御によれば、定着用電力を、直ちに、目標電力以下に減少させることができるので、総電流が制限値を超えないようにできる。
【００１５】
一方、定着用電力制御部は、減少量が予め定められた値を超えていなければ、定着用電力の制御としてフィードバック制御(例えば、ＰＩＤ制御)を実行する。減少量が予め定められた値を超えていない場合(つまり、減少量が比較的小さい場合)、フィードバック制御でも、目標電力にするまでに要する期間が短いので、その期間中に、総電流が制限値を超えることはないからである。そして、フィードバック制御をすることにより、定着部に供給する定着用電力を目標電力に正確に合わせることが可能となる。
【００１６】
上記構成において、前記目標電力決定部によって決定された前記目標電力が、前記目標電力決定部によって前回決定された前記目標電力と比べて増加していれば、前記定着用電力制御部は、前記定着用電力の制御としてフィードバック制御を実行する。
【００１７】
これにより、目標電流を増加する場合、総電流が制限値を超えないようにすることができる。
【００１８】
上記構成において、前記許容電力算出部は、前記指示電力算出部が前記指示電力を算出する周期よりも、短い周期で前記許容電力を算出する。
【００１９】
許容電力は、許容電流(＝制限値−負荷用電流)と定着用電圧とを乗算した値なので、許容電力が目標電力として決定された場合、負荷用電流と許容電流とを加算した電流が総電流となり、総電流は制限値となる。このため、負荷用電流が増加すれば、総電流が制限値を超えてしまうことになる。
【００２０】
この構成によれば、許容電力を算出する周期を、指示電力を算出する周期よりも短くしている。従って、指示電力を算出し、次に指示電力を算出するまでに、負荷用電流が増えることにより、目標電力である許容電力を小さくしなければならない場合に、許容電力を小さくできるので、総電流が制限値を超えることを抑制できる。
【００２１】
上記構成において、第１のコンセントと接続可能な第１の電源コードから供給される前記負荷用電流を、前記定着部以外の負荷に送る第１の内部配線と、第２のコンセントと接続可能な第２の電源コードから供給される前記定着用電流を前記定着部に送る第２の内部配線と、を備える。
【００２２】
この構成は、定着用電流が供給されるコンセントと負荷用電流が供給されるコンセントとが異なり、二ヶ所のコンセントから電力が供給されるタイプの画像形成装置に本発明を適用したものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、商用電源から画像形成装置に投入される総電流が制限値を超えることを抑制しつつ、定着部に電力を最大限供給可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の内部構造の概略を示す図である。
【図２】図１に示す画像形成装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態に係る画像形成装置に備えられる電流制御システムの回路図である。
【図４】定着部の構造を示す縦断面図である。
【図５】本実施形態に係る画像形成装置で実行される電流制御を示すタイムチャートである。
【図６】本実施形態に係る画像形成装置で実行される電流制御を示すフローチャートである(その１)。
【図７】本実施形態に係る画像形成装置で実行される電流制御を示すフローチャートである(その２)。
【図８】目標電力が許容電力の場合に本実施形態において、総電力、定着用電力及び負荷用電力の関係の一例を示すグラフである。
【図９】比較例において、総電力、定着用電力及び負荷用電力の関係の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構造の概略を示す図である。画像形成装置１は例えば、コピー、プリンター、スキャナー及びファクシミリーの機能を有するデジタル複合機に適用することができる。画像形成装置１は装置本体１００、装置本体１００の上に配置された原稿読取部２００、原稿読取部２００の上に配置された原稿給送部３００及び装置本体１００の上部前面に配置された操作部４００を備える。
【００２６】
原稿給送部３００は自動原稿送り装置として機能し、原稿載置部３０１に置かれた複数枚の原稿を連続的に原稿読取部２００で読み取ることができるように送ることができる。
【００２７】
原稿読取部２００は露光ランプ等を搭載したキャリッジ２０１、ガラス等の透明部材により構成された原稿台２０３、不図示のＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサー及び原稿読取スリット２０５を備える。原稿台２０３に載置された原稿を読み取る場合、キャリッジ２０１を原稿台２０３の長手方向に移動させながらＣＣＤセンサーにより原稿を読み取る。これに対して、原稿給送部３００から給送された原稿を読み取る場合、キャリッジ２０１を原稿読取スリット２０５と対向する位置に移動させて、原稿給送部３００から送られてきた原稿を、原稿読取スリット２０５を通してＣＣＤセンサーにより読み取る。ＣＣＤセンサーは読み取った原稿を画像データとして出力する。
【００２８】
装置本体１００は用紙貯留部１０１、画像形成部１０３及び定着部１０５を備える。用紙貯留部１０１は装置本体１００の最下部に配置されており、用紙の束を貯留することができる用紙トレイ１０７を備える。用紙トレイ１０７に貯留された用紙の束において、最上位の用紙がピックアップローラー１０９の駆動により、用紙搬送路１１１へ向けて送出される。用紙は用紙搬送路１１１を通って、画像形成部１０３へ搬送される。
【００２９】
画像形成部１０３は搬送されてきた用紙にトナー画像を形成する。画像形成部１０３は感光体ドラム１１３、露光部１１５、現像部１１７及び転写部１１９を備える。露光部１１５は画像データ(原稿読取部２００から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリー受信の画像データ等)に対応して変調された光を生成し、一様に帯電された感光体ドラム１１３の周面に照射する。これにより、感光体ドラム１１３の周面には画像データに対応する静電潜像が形成される。この状態で感光体ドラム１１３の周面に現像部１１７からトナーを供給することにより、周面には画像データに対応するトナー画像が形成される。このトナー画像は転写部１１９によって先ほど説明した用紙貯留部１０１から搬送されてきた用紙に転写される。
【００３０】
トナー画像が転写された用紙は、定着部１０５に送られる。定着部１０５において、トナー画像と用紙に熱と圧力が加えられて、トナー画像は用紙に定着される。用紙はスタックトレイ１２１又は排紙トレイ１２３に排紙される。
【００３１】
操作部４００は操作キー部４０１と表示部４０３を備える。表示部４０３はタッチパネル機能を有しており、ソフトキーを含む画面が表示される。ユーザーは画面を見ながらソフトキーを操作することによって、コピー等の機能の実行に必要な設定等をする。
【００３２】
操作キー部４０１にはハードキーからなる操作キーが設けられている。具体的にはスタートキー４０５、テンキー４０７、ストップキー４０９、リセットキー４１１、コピー、プリンター、スキャナー及びファクシミリーを切り換えるための機能切換キー４１３等が設けられている。
【００３３】
スタートキー４０５はコピー、ファクシミリー送信等の動作を開始させるキーである。テンキー４０７はコピー部数、ファクシミリー番号等の数字を入力するキーである。ストップキー４０９はコピー動作等を途中で中止させるキーである。リセットキー４１１は設定された内容を初期設定状態に戻すキーである。
【００３４】
機能切換キー４１３はコピーキー及び送信キー等を備えており、コピー機能、送信機能等を相互に切り替えるキーである。コピーキーを操作すれば、コピーの初期画面が表示部４０３に表示される。送信キーを操作すれば、ファクシミリー送信及びメール送信の初期画面が表示部４０３に表示される。
【００３５】
図２は、図１に示す画像形成装置１の構成を示すブロック図である。画像形成装置１は装置本体１００、原稿読取部２００、原稿給送部３００、操作部４００、制御部５００及び通信部６００がバスによって相互に接続された構成を有する。装置本体１００、原稿読取部２００、原稿給送部３００及び操作部４００に関しては既に説明したので、説明を省略する。
【００３６】
制御部５００はＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)及び画像メモリー等を備える。ＣＰＵは画像形成装置１を動作させるために必要な制御を、装置本体１００等の画像形成装置１の上記構成要素に対して実行する。ＲＯＭは画像形成装置１の動作の制御に必要なソフトウェアを記憶している。ＲＡＭはソフトウェアの実行時に発生するデータの一時的な記憶及びアプリケーションソフトの記憶等に利用される。画像メモリーは画像データ(原稿読取部２００から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリー受信の画像データ等)を一時的に記憶する。
【００３７】
通信部６００はファクシミリー通信部６０１及びネットワークＩ／Ｆ部６０３を備える。ファクシミリー通信部６０１は相手先ファクシミリーとの電話回線の接続を制御するＮＣＵ(Network Control Unit)及びファクシミリー通信用の信号を変復調する変復調回路を備える。ファクシミリー通信部６０１は電話回線６０５に接続される。
【００３８】
ネットワークＩ／Ｆ部６０３はＬＡＮ(Local Area Network)６０７に接続される。ネットワークＩ／Ｆ部６０３はＬＡＮ６０７に接続されたパソコン等の端末装置との間で通信を実行するための通信インターフェイス回路である。
【００３９】
図３は、本実施形態に係る画像形成装置１に備えられる電流制御システムの回路図である。このシステムは、電源部１１、負荷用電流測定部１３、総電流制御部２５及びＩＨ(Induction Heating)制御部２７を備える。
【００４０】
電源部１１は、商用電源ＡＣからの電流を、負荷用電流として、画像形成装置１において、ジョブの実行に用いられる負荷１９に供給する。ここでいう負荷１９とは、定着部１０５以外の負荷(定着部１０５と異なる負荷)であり、例えば、用紙搬送系、パンチ処理部、ステープル処理部等に用いられるモーター、ソレノイド等を意味する。
【００４１】
電源部１１の構成を詳細に説明する。電源部１１は、商用電源ＡＣから供給される交流電圧を用いて、画像形成装置１の動作に用いられる電源電圧を生成する。画像形成装置１はそれぞれ異なる電圧の直流を生成する複数の電源部を備えており、図３にはその中の一つが示されている。電源部１１は画像形成装置１のステープル処理部の負荷１９を駆動する電源電圧(言い換えれば、負荷用電流)を生成する。他の電源部は、例えば、用紙搬送系に用いられる負荷や、パンチ処理に用いられる負荷を駆動する電源電圧を生成する。
【００４２】
画像形成装置１は、電源ライン１７を備える。電源ライン１７は、画像形成装置１の複数の電源部(電源部１１を含む)を商用電源ＡＣと接続する。
【００４３】
電源部１１は、ダイオードブリッジＤ１、ダイオードＤ２、コンデンサーＣ１，Ｃ２、トランスＴ、トランジスタＱ(スイッチング素子)、抵抗Ｒ１，Ｒ２及びスイッチング制御部２１を備える。
【００４４】
電源ライン１７を通して商用電源ＡＣから供給された交流電圧が、ダイオードブリッジＤ１で整流された後、コンデンサーＣ１で平滑される。そして、コンデンサーＣ１の両端電圧がトランスＴの一次巻線とトランジスタＱとの直列回路に印加される。
【００４５】
トランジスタＱのゲートはスイッチング制御部２１に接続されている。スイッチング制御部２１からの制御信号に応じてトランジスタＱがオンオフすると、トランスＴの一次巻線に高周波電流が流れて、電磁結合によりトランスＴの二次巻線に高周波電圧が誘起される。トランスＴの二次巻線に誘起された高周波電圧は、ダイオードＤ２で整流された後、コンデンサーＣ２で平滑されて、電源電圧Ｖｄが生成される。電源電圧Ｖｄは負荷１９に供給される。
【００４６】
電源電圧Ｖｄは抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路で分圧される。そして、その分圧電圧がスイッチング制御部２１へ出力することにより、電源電圧Ｖｄをスイッチング制御部２１にフィードバックしている。スイッチング制御部２１はフィードバックされた電圧が予め設定された目標値に近づくように、トランジスタＱをオンオフさせるデューティ比を変化させることにより、電源電圧Ｖｄが予め設定された一定の電圧になるように制御している。
【００４７】
負荷用電流測定部１３は、商用電源ＡＣから電源部１１及び他の電源部に投入されている電流を測定する。すなわち、負荷用電流測定部１３は、画像形成装置１のジョブの実行に用いられる定着部１０５以外の負荷に供給される負荷用電流を測定する。負荷用電流測定部１３は、カレントトランスＣＴ、抵抗Ｒ３,Ｒ４、ダイオードブリッジＤ３、コンデンサーＣ３及びアナログデジタル変換部２３を備える。尚、このカレントトランスＣＴに代えてその他の電流測定手段を用いることができる。
【００４８】
カレントトランスＣＴは電源ライン１７に接続されており、一次巻線と二次巻線を備える。電源ライン１７の一部がカレントトランスＣＴの一次巻線にされている。電源ライン１７には画像形成装置１に投入される負荷用電流が流れており、負荷用電流をカレントトランスＣＴによって微小電流に変換する。微小電流が流れるカレントトランスＣＴの二次巻線には抵抗Ｒ３、ダイオードブリッジＤ３、抵抗Ｒ４、コンデンサーＣ３がそれぞれ並列に接続されている。
【００４９】
抵抗Ｒ３により微小電流に応じた電圧信号を得ている。このように抵抗Ｒ３はカレントトランスＣＴにより検出された電流を電圧信号に変換して出力する電流電圧変換部として機能する。この電圧信号は整流ダイオードの一例であるダイオードブリッジＤ３により全波整流された後、平滑コンデンサーの一例であるコンデンサーＣ３で平滑化される。抵抗Ｒ４はコンデンサーＣ３に対する放電抵抗であり、抵抗Ｒ４を小さくすることにより、総電流の変化に対する電圧信号の追従性を高めることができる。尚、コンデンサーＣ３で平滑化することに代えて、実効値を検出するようにしてもよい。
【００５０】
コンデンサーＣ３で平滑化された電圧信号はアナログデジタル変換部２３でデジタル信号に変換される。従って、デジタルアナログ変換部２３は抵抗Ｒ３(電流電圧変換部)から出力された電圧信号をデジタル信号に変換している。このデジタル信号は総電流制御部２５に送られる。
【００５１】
ＩＨ制御部２７は、電源ライン２９を通して商用電源ＡＣから供給された交流電流を、定着用電流として定着部１０５に供給する。画像形成装置１(図１)は、画像データを基にして画像を形成し、定着部１０５においてその画像を用紙に定着させて出力する。定着部１０５は、電磁誘導加熱により用紙に画像を定着させるＩＨ定着装置である。定着部１０５について詳細に説明する。図４は、定着部１０５の構造を示す縦断面図である。
【００５２】
定着部１０５は、加熱ローラー８０、加熱ベルト８１、定着ローラー８２、加圧ローラー８３及び励磁コイル８４を備える。これらは図４の紙面の垂直方向に延びている。
【００５３】
定着ローラー８２と加熱ローラー８０とに、無端の加熱ベルト８１が掛けられている。定着ローラー８２の回転に従動して、加熱ベルト８１、加熱ローラー８０及び加圧ローラー８３が回転する。定着ローラー８２の近傍には、温度検出素子８５が配置されている。温度検出素子８５によって定着ローラー８２の温度(すなわち、定着部１０５の温度)を測定する。
【００５４】
加熱ベルト８１は、基材、表層及び離型層を備える。基材は、強磁性材料(例えばニッケル)を含む。表層は、基材の上に形成されており、薄膜の弾性層(例えばシリコーンゴム)を含む。離型層は、表層をコーティングしており、例えばＰＦＡ(ポリテトラフルオロエチレン)を含む。
【００５５】
加熱ローラー８０は、芯材及びその周囲に形成された離型層(例えばＰＦＡ)を備える。芯材は、磁性金属(例えば鉄)を含む。
【００５６】
加圧ローラー８３は、定着ローラー８２と加熱ベルト８１を介して接触して配置されている。トナー画像が形成された用紙Ｐは、回転する加熱ベルト８１と加圧ローラー８３とでニップされて、用紙搬送路の下流側へ送られる。ニップの際に、トナー画像が形成された用紙Ｐは、加熱ベルト８１により加熱され、加圧ローラー８３により加圧されて、トナー画像が用紙Ｐに定着させられる。
【００５７】
励磁コイル８４は、加熱ベルト８１のうち加熱ローラー８０に掛けられている部分及び加熱ローラー８０と所定のギャップを設けて配置されている。
【００５８】
定着部１０５での誘導加熱について簡単に説明する。励磁コイル８４に高周波電流を流すことで、励磁コイル８４により磁界(交番磁束)が発生する。この磁界によって加熱ローラー８０及び加熱ベルト８１に渦電流が流れてジュール熱が発生し、加熱ローラー８０及び加熱ベルト８１が誘導加熱される。なお、定着部１０５として、ハロゲンランプ式の定着装置を用いることも可能である。
【００５９】
図３の説明に戻る。定着用電流測定部３１は、商用電源ＡＣから電源ライン２９を用いて、定着部１０５に供給される定着用電流を測定する。定着用電圧測定部３３は、商用電源ＡＣから電源ライン２９を用いて、定着部１０５に供給されている定着用電圧を測定する。
【００６０】
本実施形態では、電源部１１及び他の電源部が接続される商用電源ＡＣと、ＩＨ制御部２７が接続される商用電源ＡＣとを異ならせている。このため、画像形成装置１は、第１のコンセントと接続可能な第１の電源コードから供給される負荷用電流を、定着部１０５以外の負荷に送る第１の内部配線(電源ライン１７等)と、第２のコンセントと接続可能な第２の電源コードから供給される定着用電流を定着部１０５に送る第２の内部配線(電源ライン２９等)と、を備える。負荷用電流は、最大値が例えば、８Ａであり、定着用電流は、最大値が例えば、１５Ａである。
【００６１】
二カ所のコンセントを用いて画像形成装置１に電力を供給するので、日本国内では、画像形成装置１に投入する総電流を２０Ａまで上げることが可能となる。本実施形態では、定着用電流と負荷用電流とを加算した電流を、商用電源ＡＣから画像形成装置１に投入される総電流とする。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態では、電源部１１及び他の電源部が接続される商用電源ＡＣと、ＩＨ制御部２７が接続される商用電源ＡＣとを異ならせているが、同じにしてもよい。
【００６３】
総電流制御部２５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えるマイクロコンピューターによって実現される。総電流制御部２５は、許容電流算出部３５及び指示電力算出部３７を備える。
【００６４】
許容電流算出部３５は、予め定められた制限値(例えば、２０Ａ)以下に、総電流を制御するために、制限値から負荷用電流を減算した値である定着部１０５の許容電流を算出する。
【００６５】
指示電力算出部３７は、定着部１０５の温度を予め定められた温度(例えば、定着温度)にするために、定着部１０５への指示電力を算出する。すなわち、指示電力算出部３７は、定着ローラー８２の温度を定着部１０５の温度とし、温度検出素子８５から出力された定着ローラー８２の温度を示す信号から定着ローラー８２の温度を求める。指示電力算出部３７は、その温度を、予め定められた温度にするための指示電力を算出する。
【００６６】
ＩＨ制御部２７は、許容電力算出部３９、目標電力決定部４１及び定着用電力制御部４３を備える。ＩＨ制御部２７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えるマイクロコンピューターによって実現される。
【００６７】
許容電力算出部３９は、許容電流算出部３５によって算出された許容電流と定着用電圧測定部３３によって測定された定着用電圧とを乗算した値である定着部１０５の許容電力を算出する。
【００６８】
目標電力決定部４１は、指示電力算出部３７によって算出された指示電力が、許容電力算出部３９によって算出された許容電力以下であれば、指示電力を定着部１０５に供給する目標電力として決定し、指示電力が許容電力より大きければ、許容電力を目標電力として決定する。
【００６９】
定着用電力制御部４３は、定着部１０５に供給される定着用電力が、目標電力決定部４１によって決定された目標電力に到達するように、定着用電力を制御する。
【００７０】
本実施形態に係る画像形成装置１で実行される電流制御を説明する。図５は、この電流制御を示すタイムチャートである。図６及び図７は、この電流制御を示すフローチャートである。
【００７１】
図５を参照して、タイムチャート(Ａ)は、指示電力の経時変化と許容電力の経時変化とを示しており、タイムチャート(Ｂ)は、目標電力の経時変化と定着用電力の経時変化とを示している。タイムチャート(Ａ)の時間軸とタイムチャート(Ｂ)の時間軸とは、共通している。一点鎖線の間隔は、ＰＩＤ制御周期を示している。
【００７２】
指示電力とは、定着部１０５の温度を予め定められた温度(例えば、定着温度)にするための電力である。指示電力は、指示電力算出部３７(図３)によって、予め定められた第１の周期(例えば、１６０ｍｓｅｃ)毎に算出される。
【００７３】
許容電力とは、許容電流算出部３５(図３)によって算出された許容電流と定着用電圧測定部３３(図３)によって測定された定着用電圧とを乗算した値である。なお、許容電流とは、制限値(例えば、２０Ａ)以下に、画像形成装置１に投入される総電流を制御するために、制限値から負荷用電流を減算した値である。負荷用電流とは、画像形成装置１のジョブの実行に用いられる定着部１０５以外の負荷に供給される電流である。
【００７４】
許容電力は、許容電力算出部３９によって、予め定められた第２の周期(例えば、８０ｍｓｅｃ)毎に算出される。定着用電力が許容電力を超えると、画像形成装置１に投入される総電力(総電流)が制限値を超える。
【００７５】
目標電力とは、定着部１０５に供給する目標電力である。指示電力が許容電力以下であれば、指示電力が目標電力として決定され、指示電力が許容電力より大きければ、許容電力が目標電力として決定される。
【００７６】
定着用電力とは、定着部１０５に実際に供給されている電力である。定着用電力制御部４３は、定着用電圧測定部３３によって測定された定着用電圧及び定着用電流測定部３１によって測定された定着用電流を用いて、定着用電力を算出する。
【００７７】
定着用電力制御部４３(図３)は、定着用電流の制御として、フィードバック制御の一例であるＰＩＤ(proportional-integral-derivative)制御やフィードフォワード制御を実行する。ＰＩＤ制御において、ＰＩＤ制御周期(すなわちＰＩＤ値を演算する周期)は、例えば、４０ｍｓｅｃとする。定着用電力制御部４３は、定着用電力を目標電力と比較しながら、ＰＩＤ制御をして定着用電圧を目標電圧にする。
【００７８】
ＰＩＤ制御を実行する場合、ＰＩＤ制御の安定性を確保するために、２つの方策が採られている。一つは、タイムチャート(Ｂ)の(１)に示すように、フィードフォワード制御後(時刻ｔ２)、定着用電力を目標電力まで上昇させる場合、ＰＩＤ制御を直ちに実行せず、所定期間経過後(例えば、３×ＰＩＤ制御周期の期間経過後)に、ＰＩＤ制御を開始する。他の一つは、(２)に示すように、一つのＰＩＤ制御周期において、定着用電力の増加量の上限値(例えば、３００Ｗである)を定める。
【００７９】
但し、(３)に示すように、フィードフォワード制御後(時刻ｔ５)、上記所定期間経過前(３×ＰＩＤ制御周期の期間経過前)に、目標電力が下がれば(言い換えれば、負荷用電流が上がれば)、フィードフォワード制御を直ちに実行する(時刻ｔ６)。これにより、総電流が制限値を超えるのを抑制する。
【００８０】
本実施形態に係る画像形成装置１で実行される電流制御のフローを、図３、図５及び図６を用いて説明する。指示電力算出部３７は、温度検出素子８５から出力された定着部１０５の温度を示す信号から定着部１０５の温度を求める。指示電力算出部３７は、その温度を予め定められた温度(例えば、定着温度)にするための指示電力を算出する(ステップＳ１)。
【００８１】
一方、許容電流算出部３５は、負荷用電流測定部１３によって測定された負荷用電流を用いて、定着部１０５の許容電流を算出する(ステップＳ２)。
【００８２】
許容電力算出部３９は、ステップＳ２で算出された許容電流と定着用電圧測定部３３によって測定された定着用電圧とを乗算した値である定着部１０５への許容電力を算出する(ステップＳ３)。許容電力の算出の周期は、許容電流の算出周期である第２の周期(例えば、８０ｍｓｅｃ)と同じである。
【００８３】
目標電力決定部４１は、指示電力が許容電力以下であるか判断する(ステップＳ４)。目標電力決定部４１は、指示電力が許容電力以下と判断すれば(ステップＳ４でＹｅｓ)、指示電力を定着部１０５に供給する目標電力として決定する(ステップＳ５)。図５を参照して、例えば、時刻ｔ０から時刻ｔ１までは、指示電力が許容電力以下なので、指示電力(１３００Ｗ)が目標電力(１３００Ｗ)として決定される。
【００８４】
目標電力決定部４１は、指示電力が許容電力より大きいと判断すれば(ステップＳ４でＮｏ)、許容電力を目標電力として決定する(ステップＳ６)。図５を参照して、例えば、時刻ｔ２から時刻ｔ３までは、指示電力が許容電力より大きいので、許容電力(１１００Ｗ)が目標電力(１１００Ｗ)として決定される。ステップＳ５，Ｓ６において、目標電力は、許容電力の算出周期(８０ｍｓｅｃ)と同じ周期で決定される。
【００８５】
定着用電力制御部４３は、定着部１０５に供給される定着用電力が目標電力決定部４１によって決定された目標電力に到達するように、定着用電力を制御する(ステップＳ７)。
【００８６】
図７は、定着用電力の制御を示すフローチャートである。定着用電力制御部４３は、目標電力決定部４１によって決定された目標電力が、目標電力決定部４１によって前回決定された目標電力と比べて減少しているか判断する(ステップＳ１１)。目標電力は、許容電力の算出周期(８０ｍｓｅｃ)と同じ周期で決定される。従って、前回決定された目標電力とは、８０ｍｓｅｃ前に決定された目標電力を意味する。
【００８７】
定着用電力制御部４３が、目標電力決定部４１によって決定された目標電力が、目標電力決定部４１によって前回決定された目標電力と比べて減少していない、つまり、同じ又は増加していると判断すれば(ステップＳ１１でＮｏ)、定着用電力制御部４３は、定着用電力の制御として、フィードバック制御の一例であるＰＩＤ制御を実行する(ステップＳ１２)。図５を参照して、例えば、時刻ｔ４において、目標電力が１０００Ｗから１２００Ｗに増加するので、定着用電力の制御として、時刻ｔ４からＰＩＤ制御を実行する。
【００８８】
定着用電力制御部４３が、目標電力決定部４１によって決定された目標電力が、目標電力決定部４１によって前回決定された目標電力と比べて減少していると判断すれば(ステップＳ１１でＹｅｓ)、ステップＳ１３へ進む。
【００８９】
ステップＳ１３において、定着用電力制御部４３は、目標電力の減少量が予め定められた値(例えば、１００Ｗ)を超えているか否かを判断する。
【００９０】
定着用電力制御部４３は、目標電力の減少量が上記予め定められた値を超えていると判断すれば(ステップＳ１３でＹｅｓ)、定着用電力の制御としてフィードフォワード制御を実行する(ステップＳ１４)。図５を参照して、例えば、時刻ｔ５において、目標電力が１３００Ｗから１０００Ｗに減少するので、定着用電力の制御として、時刻ｔ５において、フィードフォワード制御を実行し、定着用電力を９００Ｗまで下げている。
【００９１】
定着用電力制御部４３は、目標電力の減少量が予め定められた値を超えていないと判断すれば(ステップＳ１３でＮｏ)、定着用電力の制御としてＰＩＤ制御を実行する(ステップＳ１２)。図５を参照して、例えば、時刻ｔ３において、目標電力が１１００Ｗから１０００Ｗに減少するので、定着用電力の制御として、時刻ｔ３からＰＩＤ制御を実行する。
【００９２】
本実施形態の主な効果を説明する。本実施形態では、画像形成装置１に投入される総電流の制限値(例えば、２０Ａ)から負荷用電流測定部１３によって測定された負荷用電流を減算した値を、定着部１０５の許容電流とし、許容電流と定着用電圧測定部３３によって測定された定着用電圧とを乗算した値を、定着部１０５の許容電力としている。
【００９３】
指示電力算出部３７によって、定着部１０５に供給されるべき指示された指示電力が、定着部１０５の目標電力となるべきである。しかしながら、負荷用電流が比較的大きいために、指示電力を目標電力にすれば、総電流が制限値を超える場合、指示電力より低い電力である許容電力を目標電力にしている。
【００９４】
すなわち、本実施形態によれば、指示電力が許容電力以下であれば(ステップＳ４でＹｅｓ)、指示電力を目標電力にしても総電流は制限値を超えないので、指示電力を目標電力として決定する(ステップＳ５)。これに対して、指示電力が許容電力より大きければ(ステップＳ４でＮｏ)、指示電力を目標電力にすると、総電流は制限値を超えるので、許容電力を目標電力として決定する(ステップＳ６)。
【００９５】
この場合、目標電力は指示電力より低くなる。しかし、本実施形態では、上述したように、制限値から負荷用電流を減算した値を定着部１０５の許容電流とし、許容電流と定着用電圧とを乗算した値を定着部１０５の許容電力としている。従って、許容電力が目標電力として決定された場合、画像形成装置１に投入される総電流を制限値まで使用することができるので、商用電源ＡＣから画像形成装置１に投入される総電流が制限値を超えることを抑制しつつ、定着部１０５に電力を最大限供給可能にすることができる。
【００９６】
この効果、図８及び図９を用いて説明する。図８は、目標電力が許容電力の場合に本実施形態において、総電力、定着用電力及び負荷用電力の関係の一例を示すグラフである。図９は、比較例において、総電力、定着用電力及び負荷用電力の関係の一例を示すグラフである。図８及び図９において、横軸が時間を示し、縦軸が電力を示している。本実施形態、比較例は、いずれも、画像形成装置１に投入される総電力の制限値を１５００Ｗにしている。
【００９７】
図９に示すように、比較例では、定着用電力が固定されており、負荷用電力が増加しても、総電力が制限値を超えないように、定着用電力が設定されている。このため、斜線で示すように、総電力を制限値まで使用していない期間が発生している。
【００９８】
これに対して、本実施形態では、図８に示すように、目標電力が許容電力の場合、総電力が制限値になるように、負荷用電力の増減に応じて、定着用電力を増減させている。従って、総電力を制限値まで使用していない期間が発生していない。このように、本実施形態によれば、商用電源ＡＣから画像形成装置１に投入される総電力(総電流)が制限値を超えることを抑制しつつ、定着部１０５に電力を最大限供給可能にすることができる。
【００９９】
また、本実施形態は次の効果を有する。目標電力決定部４１によって決定された目標電力が、目標電力決定部４１によって前回決定された目標電力と比べて減少しており(ステップＳ１１でＹｅｓ)、減少量が予め定められた値を超えていれば(ステップＳ１３でＹｅｓ)、定着用電力の制御としてフィードフォワード制御が実行される(ステップＳ１４)。ＰＩＤ制御のようなフィードバック制御では、目標電力に到達するまでに比較的時間を要する。従って、減少量が予め定められた値を超えている場合(つまり、減少量が比較的大きい場合)、ＰＩＤ制御では、目標電力にするまでに要する期間中に、総電流が制限値を超えてしまう可能性がある。これに対して、フィードフォワード制御によれば、定着用電力を、直ちに、目標電力以下に減少させることができるので、総電流が制限値を超えないようにできる。
【０１００】
なお、フィードフォワード制御の換わりに、フィードバック制御を用いることも可能である。この場合、フィードバック制御によって定着用電力を目標電力に制御するのに要する時間を考慮する必要があるので、許容電流算出部３５において、制限値を規制値(２０Ａ)より低い値(例えば、１９．５Ａ)に設定する。これにより、総電流が規制値を超えないようにする。
【０１０１】
一方、減少量が予め定められた値を超えていなければ(ステップＳ１３でＮｏ)、定着用電力の制御としてＰＩＤ制御を実行する。減少量が予め定められた値を超えていない場合(つまり、減少量が比較的小さい場合)、ＰＩＤ制御でも、目標電力にするまでに要する期間が短いので、その期間中に、総電流が制限値を超えることはないからである。そして、ＰＩＤ制御をすることにより、定着部１０５に供給する定着用電力を目標電力に正確に合わせることが可能となる。
【０１０２】
また、本実施形態によれば、目標電力決定部４１によって決定された目標電力が、目標電力決定部４１によって前回決定された目標電力と比べて増加していれば(ステップＳ１１でＮｏ)、定着用電力の制御としてＰＩＤ制御が実行される(ステップＳ１２)。これにより、目標電流を増加する場合、総電流が制限値を超えないようにすることができる。
【０１０３】
許容電力は、許容電流(＝制限値−負荷用電流)と定着用電圧とを乗算した値なので、許容電力が目標電力として決定された場合、負荷用電流と許容電流とを加算した電流が総電流となり、総電流は制限値となる。このため、負荷用電流が増加すれば、総電流が制限値を超えてしまうことになる。
【０１０４】
本実施形態によれば、図５に示すように、許容電力算出部３９は、指示電力算出部３７が指示電力を算出する周期(１６０ｍｓｅｃ)よりも、短い周期(８０ｍｓｅｃ)で許容電力を算出する。従って、指示電力を算出し、次に指示電力を算出するまでに、負荷用電流が増えることにより、目標電力である許容電力を小さくしなければならない場合に、許容電力を小さくできるので、総電流が制限値を超えることを抑制できる。
【０１０５】
さらに、本実施形態によれば、総電流の制限値から負荷用電流を減算した値を定着用電流にする。このため、総電流を制限値にすることができるので、画像形成装置１の印刷速度を向上させること及びウォームアップ時間を短縮することができる。
【０１０６】
また、本実施形態によれば、負荷用電流の増減に応じて、総電流が制限値を超えないように、定着用電流を増減している。このため、(１)画像形成装置１を量産する場合に、各画像形成装置１の部品固有のばらつきを考慮した、総電流のマージン等を確保する必要をなくすことができ、(２)画像形成装置にオプション機能(ステープル機能等）を組み合わせた場合でも、総電流が制限値を超えないようにすることができ、(３)画像形成装置１のロバスト設計(画像形成装置１の動作モードや使用環境に影響されない設計)が可能となる。
【符号の説明】
【０１０７】
１  画像形成装置
１７  電源ライン(第１の内部配線の一例)
２９  電源ライン(第２の内部配線の一例)
ＡＣ  商用電源
【図１】
2015191134.tif 000003
【図２】
2015191134.tif 000004
【図３】
2015191134.tif 000005
【図４】
2015191134.tif 000006
【図５】
2015191134.tif 000007
【図６】
2015191134.tif 000008
【図７】
2015191134.tif 000009
【図８】
2015191134.tif 000010
【図９】
2015191134.tif 000011