(57)【要約】【課題】コピー機のヒータロールのように、その立ち上げに高電力を一定時間供給する必要のある装置を短時間で立ち上げ可能とする電気機器を開発することである。【解決手段】コピー機１は、第一装置１１、ヒータロール１２、二次電池１３、交流−直流コンバータ１４、第一スイッチ装置１５、第二スイッチ装置１６、電線１７、電線１８、電線１９、およびプラグ２０を含んでいて、コピーが行われない時は、第二スイッチ装置１６は開とされてヒータロール１２と二次電池１３とは遮断状態とされるが、コピーが行われる時は、第一スイッチ装置１５が開とされ第二スイッチ装置１６が閉とされて、充電された二次電池１３からヒータロール１２に電力が供給されて短時間でヒータロール１２は稼動可能状態にもたらされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電源から電力が供給されて稼動する第一装置、必要に応じて電力が供給されて稼動する第二装置を含む電気機器であって、上記第二装置は、上記主電源にて充電された二次電池から、または上記二次電池と上記主電源とから電力が供給されて稼動するものであることを特徴とする電気機器。
【請求項２】
上記第一装置を上記主電源に接続する第一電気路、上記二次電池を第一スイッチ装置を介して上記主電源に接続する第二電気路、および上記二次電池を第二スイッチ装置を介して上記第二装置に接続する第三電気路を備えたことを特徴とする請求項１記載の電気機器。
【請求項３】
上記第二装置を上記主電源に接続する第四電気路を備えたことを特徴とする請求項２記載の電気機器。
【請求項４】
上記主電源は、１００Vまたは２００Vの商用電源であり、上記第二装置が上記商用電源からの電力供給のみではその電力供給の開始時点から稼動可能状態に至るのにｔ時間を要するものであるとすると、上記二次電池は上記第二装置をｔ／２時間以内に稼動可能状態に至らしめ得る電力供給能力を有するものであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項記載の電気機器。
【請求項５】
上記二次電池は、リチウムイオン二次電池であることを特徴とする請求項４記載の電気機器。
【請求項６】
上記リチウムイオン二次電池は、その正極活物質が粒状のLｉ−Cｏ系複合酸化物であり、その負極活物質が黒鉛化炭素であることを特徴とする請求項５記載の電気機器。
【請求項７】
上記リチウムイオン二次電池として、PＴC素子を内臓しない一個または複数個のリチウムイオン二次電池を含む電池パックが用いられることを特徴とする請求項５または請求項６記載の電気機器。
【請求項８】
上記電気機器はコピー機であり、上記第二装置は上記コピー機のヒータロールであることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項記載の電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主電源に加えて補助電源を備えた電気機器に関し、詳しくはコピー機のヒータロールのように、必要に応じて上記補助電源から電力が供給されて稼動する装置を含む電気機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、コピー機はコピーの要求がない状態が一定時間続く場合は、電力節減のためにそのヒータロールへの電力供給が停止されており、コピーの要求が生じた際には、先ずヒータロールを稼動可能状態とするために電力が供給される。しかし、当該ヒータロールは、電力供給が開始された時点から稼動可能状態に至るのに少なくとも数分間ものかなり長い待機時間を要する問題があって、近時ではそれを一分以内に短縮する要求が高まっている。
【０００３】
上記待機時間を短縮するには、コピー機の主電源からの電力供給量を多くすればよいのであるが、通常のコピー機は、主電源として専ら１００Ｖのコンセントが使用されており、それによる供給許容電力の上限は法律上から１．５ｋＷであるので、実際問題として主電源のみでの待機時間の短縮には限界がある。
【０００４】
待機時間の短縮の他の手段として、従来から主電源に加えて補助電源を備えた電気機器が提案されており、かかる電気機器は後記の特許文献１から公知である。当該特許文献１では、主電源としてリチウム二次電池などが用いられ、補助電源として電気２重層コンデンサなどの容量性素子が用いられている。コンデンサは、エネルギー密度は低いがリチウム二次電池と比較してパワー密度が格段に高く、換言するとごく短時間内に高出力が可能であるので、主電源のみでは不可能な短時間内での高電力量の供給が可能であって、例えばカメラのストロボライトへの電力供給に適している。
【０００５】
ところでコンデンサは、上記した高出力が可能であっても、その高出力の持続時間は、せいぜい０．１秒程度のごく短時間に過ぎないので、コピー機のヒータロールのようにかなりの高電力量を要する用途には不向きである。
【特許文献１】特開２００２−３２５３６１号公報（段落番号００１９、段落番号００２２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来技術における如上の問題に鑑みて、コピー機のヒータロールのように、その立ち上げに高電力を一定時間供給する必要のある装置を含み、当該装置を従来よりも短時間で立ち上げ可能とする電気機器を開発することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る電気機器は、主電源から電力が供給されて稼動する第一装置、必要に応じて電力が供給されて稼動する第二装置を含む電気機器であって、上記第二装置は、上記主電源にて充電された二次電池から、または上記二次電池と上記主電源とから電力が供給されて稼動するものである。
【０００８】
本発明の請求項２に係る電気機器は、請求項１において、上記第一装置を上記主電源に接続する第一電気路、上記二次電池を第一スイッチ装置を介して上記主電源に接続する第二電気路、および上記二次電池を第二スイッチ装置を介して上記第二装置に接続する第三電気路を備えたものである。
【０００９】
本発明の請求項３に係る電気機器は、請求項２において、上記第二装置を上記主電源に接続する第四電気路を備えたものである。
【００１０】
本発明の請求項４に係る電気機器は、請求項１〜請求項３のいずれか一項において、上記主電源は、１００Vまたは２００Vの商用電源であり、上記第二装置が上記商用電源からの電力供給のみではその電力供給の開始時点から稼動可能状態に至るのにｔ時間を要するものであるとすると、上記二次電池は上記第二装置をｔ／２時間以内に稼動可能状態に至らしめ得る電力供給能力を有するものである。
【００１１】
本発明の請求項５に係る電気機器は、請求項４において、上記二次電池は、リチウムイオン二次電池である。
【００１２】
本発明の請求項６に係る電気機器は、請求項５において、上記リチウムイオン二次電池は、その正極活物質が粒状のLｉ−Cｏ系複合酸化物であり、その負極活物質が黒鉛化炭素であるものである。
【００１３】
本発明の請求項７に係る電気機器は、請求項５または請求項６において、上記リチウムイオン二次電池として、PＴC素子を内臓しない一個または複数個のリチウムイオン二次電池を含む電池パックが用いられるものである。
鉛化炭素である。
【００１４】
本発明の請求項８に係る電気機器は、請求項１〜請求項７のいずれか一項において、上記電気機器はコピー機であり、上記第二装置は上記コピー機のヒータロールである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１に係る電気機器は、その第二装置が主電源にて充電されて、しかして補助電源として機能する二次電池から電力が供給されて稼動するものであるので、二次電池の使用個数を必要に応じて増やしてそれらを直列および／または並列に接続して使用することにより、第二装置を所望の短時間で稼動可能の状態に立ち上げることができる。
【００１６】
本発明の請求項２に係る電気機器は、第二装置を稼動しない間は、第一スイッチ装置を閉とし第二スイッチ装置を開とすることにより、二次電池を主電源により充電することができる。一方、第二装置を稼動する際には、第一スイッチ装置を開とし第二スイッチ装置を閉とすることにより、第二装置を充電された二次電池により短時間で立ち上げることができる。本発明の請求項３に係る電気機器は、第二装置を主電源に接続する第四電気路をさらに備えているので、第二装置に対して二次電池と主電源の両方から電力供給が可能であるので、二次電池のみから電力供給する場合よりも一層短時間で第二装置を立ち上げることができる。
【００１７】
本発明の請求項４に係る電気機器では、上記第二装置として１００Vまたは２００Vの商用電源からの電力供給のみでは、その電力供給の開始時点から稼動可能状態に至るのにｔ時間、例えば１〜１０分程度を要する大電力量を必要するものが使用対象とされていても、二次電池として上記大負荷の第二装置を上記時間の半分以内に稼動可能状態に至らしめ得る大きな電力供給能力を有するものが用いられるので上記電気機器を能率よく稼動することができる
【００１８】
本発明の請求項５および請求項６に係る電気機器では、上記二次電池として一般的に高エネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池（請求項５）が、さらにリチウムイオン二次電池のうちでも前記した特定の正極活物質および特定の負極活物質から構成された、しかして一層高エネルギー密度を有するもの（請求項６）が用いられるので、他の二次電池を採用した場合と比較して、二次電池の使用個数が同じである場合には、稼動可能時間が長くなり、稼動可能時間が同じ程度である場合には、二次電池の使用個数を減らして電気機器のコスト削減や小型化ができる。
【００１９】
本発明の請求項７に係る電気機器では、リチウムイオン二次電池として、高抵抗を有するPＴC素子を内臓しない一個または複数個のリチウムイオン二次電池を含む電池パックが用いられので、当該電池パックは、PＴC素子を個々に内臓したリチウムイオン二次電池を含む従来の電池パックと比較してパワー密度が高いので、少数のリチウムイオン二次電池の使用にて大きな電力供給が可能となる。
【００２０】
本発明の請求項８に係る電気機器では、上記電気機器はコピー機であり、第二装置はコピー機のヒータロールであると、ヒータロールはごく短時間で所定の高温度に加熱されるので、ヒータロールの電源オンから十数秒、あるいは長くても１分以内にコピーをすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
実施の形態１
図１は、本発明の電気機器における実施の形態１を説明する概略説明図である。図１において、符号１は、当該電気機器の一例としてのコピー機であって、コピー機１は、第一装置１１、前記第二装置の一例としてのヒータロール１２、二次電池１３、交流−直流コンバータ１４、第一スイッチ装置１５、第二スイッチ装置１６、前記第一電気路〜前記第三電気路の各一例としての電線１７、電線１８、電線１９、およびプラグ２０を含んでいる。なおMＳは、１００Ｖコンセントを有する商用の主電源である。
【００２２】
第一装置１１はプラグ２０を介して電線１７により主電源MＳに接続されており、二次電池１３は第一スイッチ装置１５と交流−直流コンバータ１４とプラグ２０を介して電線１８により主電源MＳに接続されており、ヒータロール１２は第二スイッチ装置１６介して電線１９により二次電池１３に接続されている。第一スイッチ装置１５および第二スイッチ装置１６としては、いずれも機械的に開閉する型のもの、過電流防止回路などの周知の機構のものであってよい。
【００２３】
つぎにコピー機１の運転方法について説明する。プラグ２０が主電源MＳの１００Ｖコンセントに差し込まれると、第一装置１１が直ちに稼動可能状態となる。コピーが行われない時は、電力節約のために第二スイッチ装置１６は開とされてヒータロール１２と二次電池１３とは遮断状態とされるが、第一装置１１が稼動可能状態である間は第一スイッチ装置１５は閉として、二次電池１３は主電源MＳおよび交流−直流コンバータ１４により充電状態とされ、いつでもヒータロール１２に電力を供給できるようにされる。そしてコピーが行われる時は、第一スイッチ装置１５が開とされ第二スイッチ装置１６が閉とされて、充電された二次電池１３からヒータロール１２に電力が供給されて短時間でヒータロール１２は稼動可能状態にもたらされる。
【００２４】
二次電池１３としては、リチウムイオン二次電池、ニッケル−カドミウム二次電池、鉛二次電池、あるいはその他の斯界で従来から周知あるいは公知のものが制限なく使用可能であり、電力供給の対象たるヒータロール１２の構造や容量に応じて、それを所望の短時間内に稼動可能状態に至らしめるように、一個、あるいは直列および／または並列に接続された複数個を含む電池パックが用いられる。
【００２５】
ヒータロール１２が、いま主電源MＳを含めて、１００Vまたは２００Vの商用電源からの電力供給のみで電力供給の開始時点から稼動可能状態に至るのに少なくとも２分間を要する大負荷を必要するものである場合、二次電池１３としては、ヒータロール１２を１分間以内、好ましくは３０秒以内に稼動可能状態に至らしめ得る大きな電力供給能力を有するものが好ましい。かかる二次電池１３は、１個の二次電池の性能とヒータロール１２の容量とから、二次電池１３を構成する二次電池の使用個数やそれらの接続方法は、容易に確立することができる。
【００２６】
二次電池１３を構成する二次電池としては、前記した各種の二次電池のうちでも、一般的に高エネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池が好ましく、就中、（イ）充電電圧を４．０Ｖ以下として長寿命化を図ったもの、（ロ）エネルギー密度が一層高いもの、例えば正極活物質が粒状のLｉ−Cｏ系複合酸化物であり、負極活物質が黒鉛化炭素であるもの、（ハ）PＴC素子を内臓しないもの、などが好ましい。上記（イ）の電池は、充電電圧を小さくすることによりエネルギー密度が低下するが、当該電池の使用個数を増やしてその低下を補うことができる。上記（ロ）の電池例としは、例えば正極活物質としての上記Lｉ−Cｏ系複合酸化物は、平均粒径が１７~２３μmであって、平均粒径（μm）と比表面積（ｍ２／ｇ）との積で２０を割って得られる値が７〜９となるものであり、正極活物質と共に用いる導電材は、粒径が３μm以上の粒状の導電材と粒径２μm以下の粒状の導電材との混合物、または粒径が３μm以上の粒状の導電材とアスペクト比が３以上であって、繊維径が２μm以下の繊維状の導電材との混合物であり、負極活物質は、比表面積が２．０ｍ２／ｇ以下、結晶格子の面間距離が０．３３８０ｎｍ以下、C軸方向の結晶子寸法が３０ｎｍ以上の黒鉛化炭素であり、また電解液の溶媒としてはヂエチルカーボネートおよびエチルメチルカーボネートから選ばれる少なくとも一種と、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとの混合溶媒であるものである。
【００２７】
上記（ハ）の電池に関しては、現在実用されているリチウムイオン二次電池は、安全のためにPＴC素子を内臓したものが使用されているが、内臓PＴC素子は、リチウムイオン二次電池の内部抵抗をかなり増大させて当該電池のパワー密度を低下せしめる問題があって、PＴC素子を内臓しないことによって高パワー密度のものが得られる。従って二次電池１３としては、PＴC素子を内臓しないリチウムイオン二次電池の複数個を直列および／または並列に接続した電池パックが用いられる。なおその際、PＴC素子の安全性向上機能を当該電池パックに生かす場合には、当該電池パック内のPＴC素子を含まないリチウムイオン二次電池の個数より少ない個数の、例えば一個のPＴC素子を上記リチウムイオン二次電池群と直列および／または並列に接続して内臓させるとよい。
【００２８】
実施の形態２
図２は、本発明の電気機器における実施の形態２を説明する概略説明図であって、実施の形態２は、前記実施の形態１とは、ヒータロール１２が主電源MＳから直接に電力供給される電線２１、交流−直流コンバータ１４、および第三スイッチ装置２２とを備えていることにおいて異なり、それ以外は実施の形態１と同じ構成である。なお図２と図１とは、互いに同じ部位については同じ符号が付されている。コピーが行われる時は、第一スイッチ装置１５が開とされ、第二スイッチ装置１６と第三スイッチ装置２２とが閉とされて、充電された二次電池１３と主電源MＳとからヒータロール１２に電力が供給される。しかしてヒータロール１２は、二次電池１３および主電源MＳの両方から電力供給されるので、実施の形態２で使用の二次電池１３が実施の形態１でのそれと電力供給能が同じである場合には、実施の形態１の場合より一層短時間内に稼動可能状態にもたらされる。
【００２９】
以上、本発明を実施の形態1および実施の形態２により詳細に説明したが、本発明は、それらの形態に制限されるものではなく、本発明の課題並びにその解決手段に則った種々の実施の形態を包含する。なお本発明の電気機器は、本発明におけるヒータロール１２のような第二装置を含む装置が、電子機器と通称されている場合は、かかる電子機器を包含する。本発明の請求項１における前記第一装置に関しては、主電源から電力が供給されると実質的に直ぐに稼動状態となるようなものであればよいので、前記第二装置が稼動可能状態に至った時点で主電源から電力が供給されて当該第二装置とほぼ同時に稼動可能状態に至らしめるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、コピー機のヒータロール１２のように、それへの電力供給開始から稼動可能状態に至らしめるのにかなり大きな電力量を要する装置を含む各種の電気・電子機器に対して利用可能性が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の電気機器における実施の形態１を説明する概略説明図である。
【図２】本発明の電気機器における実施の形態２を説明する概略説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  コピー機、                          １１  第一装置
１２  ヒータロール                        １３  二次電池
１４  交流−直流コンバータ                １５  第一スイッチ装置
１６  第二スイッチ装置                    １７  電線
１８  電線                                １９  電線
２０  プラグ                              ２１  電線
２２  第三スイッチ装置                    MＳ  主電源
【図１】
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【図２】
2005137139.tif 000004