(57)【要約】【課題】  定着ヒータに対してＡＣ電源から供給できる電流より大きな電流を供給でき、またＡＣ電源から定着ヒータへの通電と並行に補助電源への充電を行えるようにする。【解決手段】  定着ヒータを備えた複写機において、制御部１３，エンジン制御部２５などに電源を供給する直流電源１１と、ＡＣ電源１５により蓄電される補助電源部２１とを備え、ＡＣ電源１５と補助電源部２１から定着ヒータ２２へ通電可能な構成とし、インバータ制御部１２は、ＡＣ電源１５からよりも補助電源部２１からの方が定着ヒータ２２へ大きな電流を供給できる期間には、定着ヒータ２２へ通電する電源として補助電源部２２を選択する。また、補助電源部２１内に、補助電源から定着ヒータ２２への通電ラインを開閉するリレーと、そのリレーと並列にＡＣ電源１５から補助電源方向への電流に対してのみオン状態になるダイオードとを備えた。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともＡＣ電源から通電される定着ヒータと、当該画像形成装置の制御部に電源を供給する直流電源と、前記ＡＣ電源により蓄電される補助電源とを備えた画像形成装置において、前記ＡＣ電源のほかに前記補助電源からも前記定着ヒータへ通電可能な構成とし、前記ＡＣ電源からよりも前記補助電源からの方が前記定着ヒータへ大きな電流を供給できる期間には、前記定着ヒータへ通電する電源として前記補助電源を選択する電源選択手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、前記電源選択手段は、前記ＡＣ電源からよりも前記補助電源からの方が前記定着ヒータへ大きな電流を供給できるか否かを、前記補助電源の当該時点の出力電圧が所定値より大きいか否かにより判断することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の画像形成装置において、前記補助電源から前記定着ヒータへの通電ラインを開閉する開閉手段と、前記開閉手段と並列に前記ＡＣ電源から前記補助電源方向への電流に対してのみオン状態になるダイオードとを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１または２記載の画像形成装置において、前記電源選択手段は、当該画像形成装置の待機時、該画像形成装置の制御部に供給する電源として前記補助電源を選択することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１、２または４記載の画像形成装置において、前記制御部への電源として前記補助電源が選択されているときに該補助電源の状態を監視する監視手段を備え、該監視手段により前記補助電源の異常状態が検知されたとき、前記選択手段は前記制御部の電源を前記補助電源から前記直流電源に切り替えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記補助電源として蓄電素子を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６記載の画像形成装置において、前記蓄電素子が電気２重層キャパシタであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
定着ヒータには少なくともＡＣ電源から通電し、当該画像形成装置の制御部には直流電源または補助電源から電源を供給する画像形成装置の通電方法において、前記ＡＣ電源のほかに前記補助電源からも前記定着ヒータへ通電可能な構成とし、前記ＡＣ電源からよりも前記補助電源からの方が前記定着ヒータへ大きな電流を供給できる期間には、前記定着ヒータへ通電する電源として前記補助電源を選択することを特徴とする画像形成装置の通電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、待機時に制御部へ通電するための補助電源を備えた、プリンタや複写機など画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタや複写機など画像形成装置においては、画像形成装置が使用されていない待機時、省電力のため部分的に電源を切るようにしている。例えば、電子写真方式の画像形成装置では、用紙に転写されたトナーを定着させるための定着装置における定着ヒータへの通電を停止したりする。しかし、その場合、動作を開始させる際に、定着ローラの温度の立ち上がり時間が問題になる。現在、電源投入時や省電力モード時など、定着ローラが冷えた状態では、プリントが可能な温度（約１８０℃）に立ち上げるまでに数分間も要している。
定着ヒータの発熱量はヒータに通電する電流に比例し、電流が大きいほど定着ローラの温度を早く立ち上げることができる。したがって、前記問題の解決策の１つは動作開始時に定着ヒータに大電流を流すことであるが、画像形成装置の電源であるＡＣ電源はコンセントの電流定格による規制があり、この定格電流以下で使うことが必要である。例えば国内での定格電流は１００Ｖコンセントで１５Ａが一般的である。そのため、現在は、限られた電流（例えば１５Ａの電流）で立ち上がり時間を改善することが試みられており、定着ヒータを内蔵する定着ローラの薄肉化などが行われているが、まだ不充分である。なお、定着ヒータでは、ＡＣ電源から通電して加熱するので、定着装置に供給できる電流Ｉｈは、ＡＣ電源から供給する電流Ｉｔのうち、定着装置以外で使う電流Ｉｅを除いた分であり、この電流Ｉｈを上限として定着ヒータの通電電流を制御し、動作時には定着ヒータを所定の温度に保つようにしている。また、この電流ＩｔとＩｅの比率は、定着装置以外で使う電流Ｉｅが最も大きい時を基準に設定されている。
このようなことから、省電力化を図りつつ動作時の定着ヒータの立ち上がり時間を短縮することが求められている。
【０００３】
特許文献１に示された従来技術はこのような要求に対応したものであり、第２の定着ヒータを設け、その第２の定着ヒータへの通電をバッテリーから行うことにより、主電源の省電力化を実現するとともに動作時の定着ヒータの立ち上がり時間短縮を図っている。なお、コピー中やメインモータ動作中や露光ランプ点灯中はバッテリーへの充電を停止する。通電をオン／オフさせるスイッチング素子は例えばリレーなどの有接点素子である。このようにバッテリーから通電することで、コピー速度の切替えによる定着ヒータの必要ワット数の変化に対応すること、および起動時の立ち上がり時間の短縮を図っている。
また、特許文献２に示された従来技術では、補助電源にコンデンサを用いる。それ以外は特許文献１に示された従来技術と同じである。
【特許文献１】実開昭６３−１５０９６７号公報
【特許文献２】特開２０００−３１５５６７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に示された従来技術では、定着ヒータへの通電をＡＣ電源のみから行うので、供給する電流の大きさなどに制約があった。また、補助電源の充電にさまざまな制約があった。さらに、補助電源からの通電用に専用の定着ヒータを設けなければならず、構成が複雑になる。
本発明は、このような従来技術の問題を解決しようとするものであり、具体的には、定着ヒータに対してＡＣ電源から供給できる電流より大きな電流を供給でき、また、ＡＣ電源から定着ヒータへの通電と並行して補助電源への充電を行うことができ、また、ＡＣ電源からの通電と補助電源からの通電を１つの定着ヒータに対して行うことができる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】
【０００５】
前記した課題を解決するために、請求項１記載の画像形成装置は、少なくともＡＣ電源から通電される定着ヒータと、当該画像形成装置の制御部に電源を供給する直流電源と、前記ＡＣ電源により蓄電される補助電源とを備えた画像形成装置において、前記ＡＣ電源のほかに前記補助電源からも前記定着ヒータへ通電可能な構成とし、前記ＡＣ電源からよりも前記補助電源からの方が前記定着ヒータへ大きな電流を供給できる期間には、前記定着ヒータへ通電する電源として前記補助電源を選択する電源選択手段を備える。
請求項２記載の画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置において、前記電源選択手段が、前記ＡＣ電源からよりも前記補助電源からの方が前記定着ヒータへ大きな電流を供給できるか否かを、前記補助電源の当該時点の出力電圧が所定値より大きいか否かにより判断する構成とする。
請求項３記載の画像形成装置は、請求項１または２記載の画像形成装置において、前記補助電源から前記定着ヒータへの通電ラインを開閉する開閉手段と、前記開閉手段と並列に前記ＡＣ電源から前記補助電源方向への電流に対してのみオン状態になるダイオードとを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【０００６】
請求項４記載の画像形成装置は、請求項１または２記載の画像形成装置において、前記電源選択手段が、当該画像形成装置の待機時、該画像形成装置の制御部に供給する電源として前記補助電源を選択する構成とする。
請求項５記載の画像形成装置は、請求項１、２または４記載の画像形成装置において、前記制御部への電源として前記補助電源が選択されているときに該補助電源の状態を監視する監視手段を備え、該監視手段により前記補助電源の異常状態が検知されたとき、前記選択手段が前記制御部の電源を前記補助電源から前記直流電源に切り替える構成とする。
請求項６記載の画像形成装置は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記補助電源として蓄電素子を用いる構成とする。
請求項７記載の画像形成装置は、請求項６記載の画像形成装置において、前記蓄電素子が電気２重層キャパシタである構成とする。
請求項８記載の方法は、定着ヒータには少なくともＡＣ電源から通電し、当該画像形成装置の制御部には直流電源または補助電源から電源を供給する画像形成装置の通電方法において、前記ＡＣ電源のほかに前記補助電源からも前記定着ヒータへ通電可能な構成とし、前記ＡＣ電源からよりも前記補助電源からの方が前記定着ヒータへ大きな電流を供給できる期間には、前記定着ヒータへ通電する電源として前記補助電源を選択する構成とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ＡＣ電源からよりも補助電源からの方が定着ヒータへ大きな電流を供給できる期間には、定着ヒータへ通電する電源として補助電源を選択するようにできるので、定着ヒータに対してＡＣ電源から供給できる電流より大きな電流を供給できる。
また、補助電源から定着ヒータへの通電ライン上の開閉手段を開状態にしＡＣ電源から定着ヒータへの通電ラインを閉じてＡＣ電源から定着ヒータへ通電する際、前記開閉手段と並列に設けたダイオードによりＡＣ電源から定着ヒータへの通電と並行して補助電源への充電を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対位置などは特定的な記載がない限りこの説明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の一実施形態として電子写真方式の複写機を示す外観図である。図示したように、この複写機は、プリント部数などジョブ情報を入力する操作部１、１枚または複数枚の原稿を１枚ずつ給送する自動原稿送り装置（ＡＤＦ）２、原稿上の画像を読み取り画像データに変換するスキャナ３、用紙にプリントを行う作像エンジン４、プリントされた用紙のステープルなどを行うフィニッシャ５、作像エンジン４からフィニッシャ５へ用紙を搬送する用紙搬送部６などを備えている。
【０００９】
図２はこの複写機の制御系の構成を示すブロック図である。図示したように、装置全体に電源を供給している直流電源（ＰＳＵ）１１、定着装置内の定着ヒータへの通電制御などを行うインバータ制御部（ＩＮＶＣ）１２、装置全体を制御する制御部１３、用紙へのプリントを行う作像エンジン（ＰＲＴ）４などを備えている。
また、制御部１３は、操作部１から入力されたプリント部数などジョブ情報を処理する操作制御部４１、作像エンジン４などのＩ／Ｏを制御するＩ／Ｏ制御部４２、原稿上の画像の読み込みや読み取った画像データの加工および作像エンジン４への書き込みなどを行う読み書き制御部４３、電源が切れた状態でもデータを保持する不揮発メモリ４４、制御部１３の全体を統括的に制御するメイン制御部４５などを備えている。なお、メイン制御部４５は、プログラムが書き込まれているＲＯＭ、そのプログラムに従って動作するＣＰＵ、画像データを含む各種データを記憶するＲＡＭなどを有する。
このような構成で、メイン制御部４５は、ＡＣ電源が切れたことを検出すると、主に作像エンジン４のメカ系を駆動するパワー系電源を遮断させるとともに、処理中のジョブ情報や画像データを不揮発メモリ４４に退避させる。なお、不揮発メモリ４４としては電池付きのＲＡＭまたはハードディスク記憶装置などを用いている。
以下、本発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１０】
図３は一実施例としてこの複写機の電源系とその負荷の構成を示すブロック図、図４はその要部の詳細構成図である。図示したような構成で、この実施例の複写機では、ＡＣ電源（ＡＣ）１５からサーキットブレーカ（ＣＢ）１６およびノイズフィルタ（ＮＦ）１７を介して電源が供給される。そして、この電源の一方が主電源スイッチ１８を介して直流電源１１に入力する。この直流電源１１の負荷には、制御部１３、作像エンジン４、および定着ヒータ２２を制御するインバータ制御部１２などが含まれる。また、負荷としての作像エンジン４は、モータなどのパワー系負荷２３と、エンジン制御部２５など省電力負荷２４に分かれる。制御部１３およびインバータ制御部１２も省電力負荷である。なお、図４に示したようにパワー系負荷２３にはリレー２７を介して２４Ｖの直流電圧が供給され、省電力負荷２４には５Ｖの直流電源が供給される。
一方、ノイズフィルタ１７を出た電源の他方は開閉手段であるパワーリレー（ＲＬ１）１９を介してインバータ２０に供給され、このインバータ２０から補助電源部２１と定着ヒータ２２に供給される。詳細には、パワーリレー１９からインバータ２０に入り、ダイオードブリッジ（ＤＢ）３５で整流され、コンデンサＣ１およびコイルＬ１からなるフィルタ３６で平滑化された直流が補助電源部２１と定着ヒータ２２に供給される。なお、補助電源部２１はスイッチング素子Ｑ１が直列に接続された定着ヒータ２２と並列に接続されている。
【００１１】
図５に、この実施例の起動時の動作フローを示す。以下、この動作フローを説明する。
まず、主電源スイッチ１８がオンされる。これにより、直流電源１１の出力が各負荷に供給され、エンジン制御部２５が始動し、各部の初期設定を行う。その際、インバータ制御部１２を制御してインバータ２０から定着ヒータ２２へ通電させ、定着ヒータ２２も立ち上げる。そして、省電力モードに入ると（ステップ１でＹＥＳ）、エンジン制御部２５はリレー２７を制御してパワー系負荷２３への電源供給を遮断（オフ）する。また、インバータ制御部１２に指令を出して定着ヒータ２２への通電も停止させる（ステップ２）。
続いて、エンジン制御部２５は省電力切り替えスイッチ２６を制御して５Ｖの電源供給を直流電源１１から補助電源部２１へ切り替える（ステップ３）。このようにして、省電力モードでは、省電力負荷２４だけに電源を供給するのである。なお、この省電力負荷２４は図４に示したようにＤＣ／ＤＣコンバータ２８から電力供給を受けて動作しているエンジン制御部２５などである。
【００１２】
このような制御を行うことで、エンジン制御部２５はＡＣ電源１５からの入力がなくなっても動作可能である。それは電力が補助電源部２１から供給されているからであるが、これにより主電源スイッチ１８を切ってもエンジン制御部２５が動作を続行するという不具合もある。これを防ぐために、この実施例では、エンジン制御部２５は主電源スイッチ１８からの電源オン／オフ信号を検知することで省電力切り替えスイッチ２６を補助電源部２１側から切り離す。
この補助電源部２１は、省電力時に省電力負荷２４へ電源を供給するだけでなく、図６に示したような回路構成で定着ヒータ２２へ電源を供給することも可能である。なお、図６において、補助電源部２１内の補助電源２１ａは蓄電素子Ｃｐから成る。この蓄電素子Ｃｐは例えば複数の電気二重層キャパシタが直列に接続された構成であり、したがって、定着ヒータ２２へ供給する高い電圧と、エンジン制御部２５などへ供給する低い電圧とを容易に出力できる。電気二重層キャパシタは大容量が実現できるので、大電流を長時間流すことができる。
また、インバータ制御部１２は、サーミスタ２９を用いた温度制御を含む定着ヒータ２２の通電制御、補助電源２１ａの充電制御、エンジン制御部２５との通信を行なっている。
なお、この実施例では、請求項記載の電源選択手段がインバータ制御部１２により実現される。
【００１３】
図７に、定着ヒータ２２への通電および補助電源への充電を並列に動作させる動作フローを示す。以下、この動作フローを説明する。
まず、エンジン制御部２５がインバータ制御部１２に対して定着ヒータ２２のオンを指示する信号を出す。これにより、インバータ制御部１２は定着ヒータ２２の温度を検出する（ステップ１１）。そして、その温度に従い、定着ヒータ２２への通電制御を行い（詳細は後述）（ステップ１２）、さらに、補助電源２１ａへの充電制御を行う（詳細は後述）（ステップ１３）。
この後はエンジン制御部２５との通信を行い（ステップ１４）、定着ヒータ２２への通電オフでなければ（ステップ１５でＮＯ）ステップ１１から繰り返し、通電オフであれば（ステップ１５でＹＥＳ）定着ヒータ２２への通電を停止させ、この動作フローから抜ける。
なお、前記ステップ１２における定着ヒータ２２への通電の際には、インバータ制御部１２はＡＣ電源１５と補助電源部２１のどちらで通電するかを判断し、判断結果に従って通電している。また、定着ヒータ２２への通電（ステップ１２）および補助電源２１ａへの充電（ステップ１３）はそれぞれ、駆動回路（ＤＲＩＶ）３０および駆動回路３１（図６参照）がスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２をオン（導通）させることにより行なっている。スイッチング素子の導通比率はそれぞれ通電電流値、充電電流値に応じて制御している。補助電源２１ａへの充電はダイオード３４（図６参照）（請求項３記載のダイオードに相当する）を介して行い、補助電源２１ａから定着ヒータ２２へは開閉素子であるリレー（ＲＬ２）３２（請求項３記載の開閉手段に相当する）を閉じ、ダイオード３４をバイパスして通電する。
こうして、この実施例の複写機では、ＡＣ電源１５から定着ヒータ２２への通電と並行して補助電源２１ａへの充電を行うことができ、また、ＡＣ電源１５からの通電と補助電源２１ａからの通電を１つの定着ヒータ２２に対して行うことができる。
【００１４】
次に、図８に示した動作フローにより温度制御を含む定着ヒータ２２の通電制御（ステップ１２）の詳細を説明する。
この通電制御では、例えばＡＣ電源投入時や、定着ローラの温度を低く設定している省電力モードからの復帰時、そのときの定着ローラの温度が目標の温度（例えば１８０℃）以下である場合（ステップ２１でＹＥＳ）、補助電源２１ａの出力電圧がＡＣ電源１５の定格電圧相当の基準電圧Ａ（例えば１００Ｖ）以上であるならば（ステップ２２でＹＥＳ）、ＡＣ電源系のパワーリレー（ＲＬ１）１９を開き（オフ状態にし）、補助電源部２１のパワーリレー（ＲＬ２）３２を閉じて、補助電源２１ａから定着ヒータ２２に通電する（ステップ２３）。なお、補助電源２１ａの出力電圧は充電が十分であればＡＣ電源１５の交流波形のピーク電圧に近い電圧である。
補助電源２１ａとして電気二重層キャパシタを使用しているので、補助電源２１ａから定着ヒータ２２に通電した場合、放電により補助電源２１ａの充電電圧（出力電圧）が低下する。そこで、この実施例では、出力電圧検出部（ＶＳＥＮ）３３がその充電電圧を監視し、放電が進みＡＣ電源１５の定格電圧相当の基準電圧Ａよりも低下した場合（ステップ２２でＮＯ）、補助電源部２１のリレー（ＲＬ２）３２を開き、ＡＣ電源１５からの通電に切り替える（ステップ２４）。
一方、図７に示した動作フローの繰り返しのなかで、ステップ２１において定着ローラの温度が目標の温度以下でないと判定されたならば（ステップ２１でＮＯ）、定着ヒータ２２への通電を切る（ステップ２５）。
なお、前記においては、図８に示した定着ヒータ２２の通電制御を、定着ローラの目標温度が高い場合で説明したが、目標温度が低い省電力モード時であってもまったく同様にしてこの通電制御を行うことができる。また、定着ヒータ２２に通電する電源（ＡＣ電源１５または補助電源２１ａ）の選択は任意のタイミングで行うことができる。
こうして、この実施例によれば、平均的に見て、定着ヒータ２２に対してＡＣ電源１５から供給できる電流より大きな電流を供給でき、また、ＡＣ電源１５からの通電と補助電源２１ａからの通電を１つの定着ヒータ２２に対して行うことができる。
【００１５】
なお、前記において、省電力モードの補助電源２１ａからの通電は制御部１３やエンジン制御部２５に対しても行われている。そのため、補助電源２１ａに異常が発生し、電力供給を行えなくと、複写機はダウンしてしまう。これを防止するため、この実施例では、補助電源２１ａの状態を監視し、異常を検知した際は、強制的にＡＣ電源１５からの電力供給に切換える。この動作フローを図９に示す。以下、この動作フローを説明する。
この実施例では、前記したように補助電源２１ａの出力電圧を検出しているが、さらに、補助電源部２１の温度、補助電源２１ａの使用時間なども監視している。具体的には、電源が入ると、エンジン制御部２５はインバータ制御部１２に対して所定間隔で異常検知動作をスタートさせる（ステップ３１）。これにより、インバータ制御部１２は補助電源２１ａの出力電圧、補助電源部２１の温度、補助電源２１ａの使用時間などをあらかじめ設定された規定値と比較する（ステップ３２〜ステップ３４）。
そして、いずれかが規定値を超えていたならば（ステップ３２、ステップ３３またはステップ３４でＮＯ）、その旨をエンジン制御部２５へ通知し（ステップ３５）、エンジン制御部２５は省電力切り替えスイッチ２６を制御して電源を即座に直流電源１１の方へ切り替える（ステップ３６）。
こうして、この実施例によれば、補助電源の異常のために電力供給を行えなくなって複写機がダウンしてしまうという事態を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態として電子写真方式の複写機を示す外観図。
【図２】本発明の一実施形態として前記複写機制御系の構成を示すブロック図。
【図３】本発明の一実施例として前記複写機の電源系と負荷の構成を示すブロック図。
【図４】本発明の一実施例として前記電源系と負荷の要部の構成を示す構成図。
【図５】本発明の一実施例として前記複写機の起動時の動作フローを示すフロー図。
【図６】本発明の一実施例として前記電源系と負荷の要部の構成を示す他の構成図。
【図７】本発明の一実施例として前記複写機における通電および充電の並列動作を示すフロー図。
【図８】本発明の一実施例として前記複写機における通電制御の詳細を示すフロー図。
【図９】本発明の一実施例として前記複写機における異常監視の動作フローを示すフロー図。
【符号の説明】
【００１７】
１１  直流電源、１２  インバータ制御部、１３  制御部、１５  ＡＣ電源、１８  主電源スイッチ、１９  パワーリレー、２０  インバータ、２１  補助電源部、２１ａ  補助電源、２２  定着ヒータ、２４  省電力負荷、２５  エンジン制御部、２６  省電力切り替えスイッチ、３２  リレー、３３  出力電圧検出部、３４  ダイオード
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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