(57)【要約】【課題】本発明は、加熱部以外の負荷のオン／オフの状態に応じた供給電流値で電気二重コンデンサを充電でき、入力電流の急激な変化にも対応可能となり、装置全体の最大入力電流値を超えることを確実に防ぐことができる、加熱装置、定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の加熱装置は、加熱部と主電源装置と補助電源装置と充電手段と切替手段と制御部とを有している。加熱部は主電源装置から供給される充電電流により発熱する主発熱体と、補助電源装置から供給される充電電流により発熱する補助発熱体とを有している。補助電源装置は充放電可能な電気二重コンデンサを有している。充電手段は主電源装置から供給される充電電流で補助電源装置のコンデンサを充電する。切替手段は主電源装置からの補助電源装置への充電電流の供給と補助電源装置からの補助発熱体への電流の供給とを切替える。制御部は加熱部以外の他の負荷への供給電流値に応じて補助電源装置から補助発熱体への充電電流値を調整する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部と主電源装置と補助電源装置と充電手段と切替手段と制御部とを有し、加熱部は主電源装置から供給される充電電流により発熱する主発熱体と、補助電源装置から供給される充電電流により発熱する補助発熱体とを有し、補助電源装置は充放電可能な電気二重層コンデンサを有し、充電手段は主電源装置から供給される充電電流で補助電源装置の電気二重層コンデンサを充電し、切替手段は主電源装置からの補助電源装置への充電電流の供給と補助電源装置からの補助発熱体への電流の供給とを切替え、制御部は加熱部以外の他の負荷への供給電流値に応じて補助電源装置から補助発熱体への充電電流値を調整することを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記制御部は、予め設定した、加熱部以外の他の負荷と充電電流値との対応関係を基に、オフとなる負荷の供給電流値の和を演算し、演算結果の電流値で補助電源装置から補助発熱体への定電流充電を行う請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
前記制御部は、予め設定した、加熱部以外の他の負荷と充電電流値との対応関係を基に、オンとなる負荷の供給電流値の和を演算し、演算結果の電流値を、他の負荷及び加熱部へ供給されて予め制限された総入力電流値から減算した電流値で補助電源装置から補助発熱体への定電流充電を行う請求項１記載の加熱装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の加熱装置を有し、定着ローラに加熱部を内蔵したことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項４記載の定着装置を有し、電子写真式で形成したトナー像を記録部材に加熱溶着させることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は加熱装置、定着装置及び画像形成装置に関し、詳細にはプリンタ、複写機等の画像形成装置が具備する定着装置の立上げ時間短縮、省エネモードからのリカバリー時間短縮のためのサブヒータへの電力供給量の効率化に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平１０−２８２８２１号公報
【特許文献２】特開２００２−１８４５５４号公報
複写機や、プリンタ、ＦＡＸなどの画像形成装置において、現像された画像を紙等の被画像形成材に定着させるために、その内部には定着装置が備えられている。この定着装置の主要部分は未定着のトナーが付着された用紙を加熱する定着ローラと、用紙を押圧し、挟持搬送する加圧ローラとで構成される。従来、このような定着装置は、定着ローラ内部に加熱ヒータとしてハロゲンヒータ等を備え、このヒータで定着ローラ内部を加熱し、ローラを所定の温度まで上昇させるものであった。しかし、このようなヒータによる加熱方式は定着ローラを必要な温度に加熱するまでの時間が長く、またヒータ自体の損失も大きい。一方では、現在地球温暖化などの環境問題がクローズアップされており、効率が良く、かつ立ち上がり時間の早い定着装置が求められている。
【０００３】
そこで、従来よりいくつかの提案がされており、その一つとして、上記特許文献１には、装置の待機時に補助電源である二次電池を充電し、装置のウォームアップ時に主電源の他に二次電池からも電力を供給して立ち上がり時間短縮を図る画像形成装置が提案されている。この特許文献１に示された定着装置は、待機時に補助電源である二次電池を充電し、立ち上げ時に主電源装置と二次電池から電力を供給している。また、上記特許文献２では、省電力効果を高めるとともに、大電力を供給する際の突入電流や急激な電流変化によるノイズを低減し、立ち上がり時間を短縮し、温度が上がりすぎることを防止する通電制御方法が提案されている。詳細には、上記特許文献２は、二次電池に代わる補助電源としてコンデンサを使用している。詳細には、加熱部に主発熱体と補助発熱体を設け、主発熱体には主電源装置から、補助発熱体にはコンデンサを有する補助電源装置から電力を供給し、加熱部の加熱を開始する時に主電源装置と補助電源装置から大容量の電力を供給して加熱部を短時間で所定の温度に立上げ、待機時には加熱部に電力を供給しないようにするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１によれば、補助電源に二次電池を使用しているため、この二次電池としては一般的にカドニカ電池や鉛蓄電池等があるが、これらの二次電池は充放電を繰り返すと容量低下を招き、さらに大電流で放電するほど寿命は短いとされている。一般的に大電流で長寿命といわれているカドニカ電池の場合でも、充放電の繰り返し回数は５００〜１０００回程度である。仮に、画像形成装置へ搭載し、一日あたり２０回の充放電を行ったとすると１ヶ月程度で電池寿命となり、交換の手間、電池代等のランニングコストが非常に高価なものとなってしまう。鉛蓄電池の場合、硫酸を使用しており、オフィス用機器としては好ましくない。また、二次電池は急速充電ができず、早いと言われるものでもフル充電には数十分は必要であった。また、上記特許文献２には、補助電源回路のコンデンサへの充電タイミングや充電量についての言及がなく、そのためにこの特許文献２の構成が、従来例の構成図である図４に示すように、フィードバック型の制御であるため、従来例の動作とサブヒータへの供給電流値の関係を示す図５において点線で囲んで部分を拡大した図６に示すように、電気二重層コンデンサへの定電流充電中に入力電流が急激に増加した場合にその変化に追従できず、入力電流が増加してからその増加に合わせて電気二重層コンデンサへの定電流充電量を減少させるまでの間画像形成装置の最大電流を超えた電流が通電されてしまう可能性があるという欠点があった。具体的には、供給電流値が閾値を越えてから、駆動・制御部１０３が入力電力演算制御手段１１１を経由して閾値を超えたことを認識し、充放電切替制御信号を出力して切替手段１１３がそれに応答するまでの時間だけ、閾値を越えた入力電流が流れてしまい、省エネの観点から問題であった。
【０００５】
本発明はこのような問題点を解決するためのものであり、加熱部以外の負荷のオン／オフの状態に応じた供給電流値で電気二重コンデンサを充電でき、入力電流の急激な変化にも対応可能となり、装置全体の最大入力電流値を超えることを確実に防ぐことができる、加熱装置、定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記問題点を解決するために、本発明の加熱装置は、加熱部と主電源装置と補助電源装置と充電手段と切替手段と制御部とを有している。加熱部は主電源装置から供給される充電電流により発熱する主発熱体と、補助電源装置から供給される充電電流により発熱する補助発熱体とを有している。補助電源装置は充放電可能な電気二重コンデンサを有している。充電手段は主電源装置から供給される充電電流で補助電源装置のコンデンサを充電する。切替手段は主電源装置からの補助電源装置への充電電流の供給と補助電源装置からの補助発熱体への電流の供給とを切替える。制御部は加熱部以外の他の負荷への供給電流値に応じて補助電源装置から補助発熱体への充電電流値を調整する。
【０００７】
また、制御部は、予め設定した、加熱部以外の他の負荷と充電電流値との対応関係を基に、オフとなる負荷の供給電流値の和を演算し、演算結果の電流値で補助電源装置から補助発熱体への定電流充電を行う。
【０００８】
更に、制御部は、予め設定した、加熱部以外の他の負荷と充電電流値との対応関係を基に、オンとなる負荷の供給電流値の和を演算し、演算結果の電流値を、他の負荷及び加熱部へ供給されて予め制限された総入力電流値から減算した電流値で補助電源装置から補助発熱体への定電流充電を行う。
【０００９】
また、別の発明としての定着装置は、上記加熱装置を有し、定着ローラに加熱部を内蔵している。
【００１０】
更に、別の発明としての画像形成装置は、上記定着装置を有し、電子写真式で形成したトナー像を記録部材に加熱溶着させる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の加熱装置は、加熱部と主電源装置と補助電源装置と充電手段と切替手段と制御部とを有し、加熱部は主電源装置から供給される電力により発熱する主発熱体と、補助電源装置から供給される電力により発熱する補助発熱体とを有し、補助電源装置は充放電可能な電気二重コンデンサを有し、充電手段は主電源装置から供給される電力で補助電源装置のコンデンサを充電し、切替手段は補助電源装置の充電と補助電源装置からの補助発熱体への電力供給を切替え、制御部は加熱部以外の他の負荷への電力供給量に応じて補助電源装置から補助発熱体への電力供給を調整する。
【００１２】
【実施例】
図１は本発明の一実施例に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。同図において、本実施例の画像形成装置１００は、メインヒータ１０１−１、サブヒータ１０１−２及び温度センサ１０１−３を有する定着部１０１、商用電源２００と接続された電源部１０２、入力電力演算手段１０３−１を有する制御・駆動部１０３、スキャナモータ１０４、メインモータ１０５、現像モータ１０６、給紙クラッチ１０７、分岐ソレノイド１０８、冷却ファン１０９、整流・充電手段１１２、切替手段１１３、電気二重層コンデンサ１１４及び電圧検出手段１１５を含んで構成されている。ここで、切替手段１１３は、電気二重層コンデンサ１１４への商用電源２００からの充電と、サブヒータ１０２−２への放電を制御・駆動部１０３からの充放電切替制御信号によって切替制御されている。更に、メインヒータ１０１−１のオン／オフは、画像形成装置１００のウォームアップモード、コピーモード、待機モード、省エネモードなどのモードに応じた、制御・駆動部１０３からの制御信号によって制御されている。また、制御・駆動部１０３に設けられた入力電力演算手段１０３−１は、電気二重層コンデンサ１１４の電圧を検出する電圧検出手段１１５からの電圧検出値と、各負荷である、スキャナモータ１０４、メインモータ１０５、現像モータ１０６、給紙クラッチ１０７、分岐ソレノイド１０８、冷却ファン１０９への制御信号とに基づいて充電量制御信号を整流・充電手段１１２へ、かつ充放電切替制御信号を切替手段１１３へそれぞれ出力する。なお、本実施例では例えば図２のように予め各負荷に対応して電気二重層コンデンサ１１４の充電電流値が設定されている。この対応は各負荷をオンした時に商用電源２からの総入力電流値がどれだけ増加するか、に基づいて決定される。例えば１５Ａが上限の商用電源を入力する場合、図２に列挙した負荷を除いた消費電流が最大５Ａであれば、図２に列挙した負荷が全てオン、電気二重層コンデンサ１１４の充電電流値が０Ａであれば、商用電源２００から画像形成装置１００へ入力される総入力電流値は最大１５Ａに制限される。逆に、図２に列挙した負荷が全てオフである場合、電気二重層コンデンサ１１４に１０Ａ以下で定電流充電を行っていれば総入力電流値は最大１５Ａに制限される。つまり、図２に列挙される負荷の中でオフしている負荷の充電電流値の和が電気二重層コンデンサ１１４へ定電流充電可能な最大電流値となる。
【００１３】
次に、本実施例の画像形成装置における動作について説明すると、図１の制御・駆動部１０３の入力電力演算手段１０３−１が、負荷をオンする際にはその動作に先だって、図２に列挙される負荷の中でオフしている負荷の充電電流値の和の演算を行う。その演算結果の電流値で電気二重層コンデンサ１１４を充電するよう充電量制御信号を整流・充電手段１１２に出力する。逆に、負荷をオフする際には先ず負荷をオフし、その後充電量制御信号の出力を行う。このような制御を行い、従来技術で図６のように入力電流が１５Ａを越えてしまう可能性のあった電気二重層コンデンサへの充電制御を改善し、図３のように確実に総入力電流値を１５Ａ以下に制限することができる。
【００１４】
また、本実施例の画像形成装置のように、ＡＣ入力電流に基づいて各負荷と電気二重層コンデンサの充電電流値の対応を設定しているので、ＡＣ入力電流の確実な制限が可能となるが、同様に各負荷と電気二重層コンデンサの充電電流値の対応をＡＣ入力電力に基づいて設定すれば、ＡＣ入力電力の確実な制限が可能となる。
【００１５】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の加熱装置は、加熱部と主電源装置と補助電源装置と充電手段と切替手段と制御部とを有している。加熱部は主電源装置から供給される充電電流により発熱する主発熱体と、補助電源装置から供給される充電電流により発熱する補助発熱体とを有している。補助電源装置は充放電可能な電気二重コンデンサを有している。充電手段は主電源装置から供給される充電電流で補助電源装置のコンデンサを充電する。切替手段は主電源装置からの補助電源装置への充電電流の供給と補助電源装置からの補助発熱体への電流の供給とを切替える。制御部は加熱部以外の他の負荷への供給電流値に応じて補助電源装置から補助発熱体への充電電流値を調整する。よって、負荷のオン／オフ状態に応じた電力供給量で電気二重層コンデンサに充電できることにより、入力電流の急激な変化にも対応可能となり、装置全体の最大電力供給量を超えることを確実に防ぐことができる。
【００１７】
また、、制御部は、予め設定した、加熱部以外の他の負荷と充電電流値との対応関係を基に、オフとなる負荷の供給電流値の和を演算し、演算結果の電流値で補助電源装置から補助発熱体への定電流充電を行う。よって、商用電源から加熱装置への入力電流を装置としての目標値以下に確実に抑えることができる。
【００１８】
更に、制御部は、予め設定した、加熱部以外の他の負荷と充電電流値との対応関係を基に、オンとなる負荷の供給電流値の和を演算し、演算結果の電流値を、他の負荷及び加熱部へ供給されて予め制限された総入力電流値から減算した電流値で補助電源装置から補助発熱体への定電流充電を行う。よって、商用電源から加熱装置への入力電流を装置としての目標値以下に確実に抑えることができる。
【００１９】
また、別の発明としての定着装置は、上記加熱装置を有し、定着ローラに加熱部を内蔵している。よって、装置全体の最大電力供給量を超えることを確実に防ぐことができる。
【００２０】
更に、別の発明としての画像形成装置は、上記定着装置を有し、電子写真式で形成したトナー像を記録部材に加熱溶着させる。よって、トナーを安定して加熱溶融することができ、良質なトナー像を記録部材に定着して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。
【図２】各負荷に対応して電気二重層コンデンサの充電電流値の関係を示す図である。
【図３】本実施例の画像形成装置の動作と定着装置への供給電流値の関係を示す図である。
【図４】従来の画像形成装置の構成を示すブロック図である。
【図５】従来の画像形成装置の動作と定着装置への供給電流値の関係を示す図である。
【図６】図５の点線で囲んだ部分の拡大図である。
【符号の説明】
１００；画像形成装置、１０１；定着部、１０１−１；メインヒータ、
１０１−２；サブヒータ、１０１−３；温度センサ、１０２；電源部、
１０３；制御・駆動部、１０３−１；入力電力演算手段、
１０４；スキャナモータ、１０５；メインモータ、
１０６；現像モータ、１０７；給紙クラッチ、１０８；分岐ソレノイド、
１０９；冷却ファン、１１０；入力電圧・電流検出手段、
１１１；入力電力演算制御手段、１１２；整流・充電手段、
１１３；切替手段、１１４；電気二重層コンデンサ、１１５；電圧検出手段、
２００；商用電源。
【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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【図６】
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