(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを印刷用紙に定着させる定着ヒータを備えた画像形成装置において、
前記定着ヒータの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段にて検出された温度が所定の温度以下であった場合に、前記画像形成装置が待機状態であると判断する待機状態判断手段と、
前記待機状態判断手段にて、待機状態であると判断した場合に、前記画像形成装置に入力されている入力電流値を取得する入力電流取得手段と、
前記入力電流取得手段にて取得された電流値を所定の電流値と比較する電流比較手段と、
前記電流比較手段にて、前記入力電流値が前記所定の電流値よりも大きいと判断された場合に、前記定着ヒータに供給する電力を低減する電力低減手段と、
前記電流比較手段にて、前記入力電流値が前記所定の電流値以下であると判断された場合に、前記定着ヒータに供給している電力を維持する電力維持手段と、
を具備したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記入力電流取得手段は、
入力されている交流電流を交流電圧に変換する変換手段と、
前記変換手段にて変換された交流電圧を直流電圧に変換するブリッジ回路と、
を具備した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】
前記ブリッジ回路にて変換された直流電圧を増幅する増幅手段を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消費電力低減機能を備えた画像形成装置に関し、例えば、複写機などの画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在市場では省エネルギーが至上課題となっており、消費電力を規定した規格としてエナジースターが一般に知られている。その規格の中で待機時の消費電力が規定されている。
従来から画像形成装置の定着ヒータは画像品質を高めるためにヒータ近傍にあるサーミスタがヒータの温度を検知して常に温度を一定に保持するように制御されている。
【０００３】
定着動作が稼動しない待機時においてはヒータの温度を熱定着に必要な定着温度よりも一定温度だけ低い余熱温度に保持することによりヒータの発熱量を小さくし、その間の消費電力を小さくすることが行われている。
特開平５−２１６５３８号公報では交流電源を整流し、スイッチ手段を設けて定着ヒータへの通電の出力電圧が一定となるように制御される電力制御装置が記載されている。
特開平１０−２７４９０１号公報では画像形成装置に入力する電流を所定値以下になるようにしたまま最大電流を定着ヒータに供給するように制御される技術が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述のような従来の制御装置では以下に示す問題がある。
まず特開平５−２１６５３８号公報の定着ヒータの温度による制御方式では消費電力の制御は行われていない。
定着動作が稼動しない待機時においても温度による制御だけであり、そのため待機時の消費電力が規格を超えていてもこれを検知できないことがある。
特開平１０−２７４９０１号公報に報告される技術ではヒータ消費電力の割合が極めて大きいにもかかわらず、ヒータ消費電力を固定としているため立ち上がり時間が長くかかってしまう。
特開平１０−２７４９０１号公報では上記の課題が改善された技術が報告されているが入力電流の検出手段および制御手段についての具体的な記載がなく、実現性に乏しいものであるといわざるを得ない。
【０００５】
本発明は上記従来技術のかかる問題点に鑑み、画像形成装置の入力電流が定着動作の待機時に容易に予め設定された所定値以下となるように定着ヒータと電源回路に通電する電流を制御するようにしたことを特徴とする電力制御装置を備えた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】
本発明は、前記目的を達成するためにトナーを印刷用紙に定着させる定着ヒータを備えた画像形成装置において、前記定着ヒータの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段にて検出された温度が所定の温度以下であった場合に、前記画像形成装置が待機状態であると判断する待機状態判断手段と、前記待機状態判断手段にて、待機状態であると判断した場合に、前記画像形成装置に入力されている入力電流値を取得する入力電流取得手段と、前記入力電流取得手段にて取得された電流値を所定の電流値と比較する電流比較手段と、前記電流比較手段にて、前記入力電流値が前記所定の電流値よりも大きいと判断された場合に、前記定着ヒータに供給する電力を低減する電力低減手段と、前記電流比較手段にて、前記入力電流値が前記所定の電流値以下であると判断された場合に、前記定着ヒータに供給している電力を維持する電力維持手段と、を具備したことを特徴とする画像形成装置を提供する（第１の構成）。
また、第１の構成における前記入力電流取得手段は、当該画像形成装置に入力されている交流電流を交流電圧に変換する変換手段と、前記変換手段にて変換された交流電圧を直流電圧に変換するブリッジ回路と、を具備するように構成することができる（第２の構成）。
更に、第２の構成において、前記ブリッジ回路にて変換された直流電圧を増幅する増幅手段を更に備えるように構成することができる（第３の構成）。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図１から図３を参照して詳細に説明する。
図１に本発明の実施形態となる画像形成装置における電力制御装置のブロック図を示す。
本装置は商用の交流電源１に接続されており、抵抗２、入力電流検出装置３、制御回路４、電源回路５、定着ヒータ６、サーミスタ７およびトライアック８を図１のように接続して構成されている。
【０００８】
入力電流検出装置３は、図示しない電源スイッチがオンされた状態において常に交流電源１から入力される入力電流の値を検出する機能を有しており、検出された入力電流値は制御回路４に送られる。本装置は抵抗２による電圧効果によって抵抗の両端に電位差が発生し、そのため電流が本装置に流れることでその電流値を検出することを特徴とするものである。
制御回路４は内部にコンパレータを内蔵しており、入力電流検出装置３から送られてくる入力電流値が待機時の値であることを判断すると、この値をコンパレータに予め設定されているターゲットとなる入力電流値（消費電流値）と比較する機能を有している。ここで制御回路４はサーミスタ７からの信号によって送られてくる入力電流値が待機時か動作時の値であるかの判定を行う。また送られてくる入力電流値をそのまま比較するのではなく、ある一定時間の平均値を算出して比較する機能を有している。
【０００９】
電源回路５は交流電源１から入力された交流電圧を変換して２４［Ｖ］や４［Ｖ］などの直流電圧を生成する機能を持っている。
サーミスタ７は定着ヒータ６の温度を検出する機能を有しており、検出した温度情報を制御回路４に送る。
通常画像形成時において定着ヒータは高い温度で制御され、しかもヒータの通電オン／オフ動作が頻繁であるが画像形成が行われない待機時においては画像形成時よりも若干低い温度で制御されてヒータの通電オン時間が短くなるのが一般的である。制御回路４はこの温度情報によって画像形成装置が画像形成状態か待機状態のどちらであるかを判定することができる。
トライアック８は定着ヒータへの通電オン／オフの制御を行うものであり、制御信号は制御回路４から送られてくる。
【００１０】
このような構成において電源が投入されると図示しないＣＰＵ（中央処理装置）が初期設定処理を実行し、この初期設定処理のひとつとして定着ヒータ６を所定温度まで加熱するために制御回路４からトライアック８へ制御信号が出力される。この動作と同時に電源回路５には交流電力が入力されて変換動作が行われて２４［Ｖ］や５［Ｖ］などの直流電圧が出力される。そして定着ヒータ６の温度が所定値に到達すると画像形成装置は使用可能な状態となって画像形成が開始される。この状態を動作時と呼ぶ。
画像形成が行われない待機状態が続いた場合においては定着ヒータ６の温度は画像形成時よりも低い所定値で制御され、また電源回路５の直流出力はモータや給紙クラッチなどの負荷が動作していない状態にあるため、負荷電流は非常に小さい値になる。
その結果、画像形成装置の待機時における消費電力は動作時よりも非常に小さいものとなる。
【００１１】
制御回路４は予め待機時の消費電流の所定値が入力されており、この所定値と入力電流検出装置３から送られてくる入力電流値との比較を行う。そして待機時における入力電流値が所定値よりも高い場合はトライアック８に対してヒータの通電時間を短くするような制御信号を送る。
トライアック８は定着ヒータ６に通電制御を行う制御回路であるが通常の待機時においてはある一定時間、ヒータをオンする制御を行っている。トライアック８は前述したように入力電流値が所定値よりも高い場合に制御回路４から制御信号が送られるがこのときヒータをオンする時間を短くするか、位相制御を行うなどの方法により通電時間を短くする。その結果、交流電源１から入力される入力電流値は小さい値となる。
【００１２】
そして入力電流検出装置３によって小さくなった入力電流値が検出されて、その値が再度制御回路４に送られて所定値と比較される。入力電流値が所定値よりも低くなっていれば現状の通電制御を継続する。所定値よりもまだ高い場合はさらにヒータの通電を短くする制御を行う。
【００１３】
これらの一連の制御をフローチャートにしたものを図２に示す。
まず、ユーザが画像形成装置の電源スイッチをオンにする（ステップ１）。
次に、制御回路４は、サーミスタ７によって検出された定着ヒータ６の温度から該画像形成装置が待機状態か否かを判断する（ステップ２）。
ステップ２において、待機状態でないと判断された場合は（ステップ２；Ｎ）、制御回路４は、画像形成装置の動作時における電流値にて定着ヒータを制御する（ステップ３）。
ステップ２において、待機状態であると判断された場合は（ステップ２；Ｙ）、制御回路４は、電源１から入力されている電流値が所定の電流値を越えているか否かを判断する（ステップ４）。
入力電流値が所定値を越えている場合は（ステップ５；Ｙ）、定着ヒータ６の通電時間を短くし（デューティを小さくし）（ステップ６）、再度、該入力電流値と所定の電流値を比較する。制御回路４は、該入力電流値が所定の電流値より小さくなるまで、ステップ５とステップ６を繰り返す。
入力電流値が所定値を越えていない場合は（ステップ５；Ｎ）、現状のヒータ通電を継続する（ステップ７）。
【００１４】
このように本実施の形態は画像形成装置の入力電流値の検出を行い、待機時の入力電流値が所定値よりも高いときはヒータの通電時間を短くすることによって消費電力がターゲット値を超えないように制御することを特徴としている。
直流電圧を生成する電源回路部には特に制御は行われないが、画像形成装置の入力電流の大部分は定着ヒータへの通電に要するものであるためヒータに消費される電流値を低く抑えることによって充分に効果が発揮されるものである。また本発明は待機時における消費電力の制御に限定するものであるため、定着ヒータの立上がり時間が長くなるということはない。
【００１５】
次に入力電流検出装置３について説明する。
図３に入力電流検出装置の構成を示す。
本装置は交流電源１から図のように接続されており、抵抗２、整流ダイオード１３、コイル１４、コンデンサ１５、およびカレントトランス（ＣＴ）回路１６によって構成される。
交流電源から入力電流が流れると抵抗２による電圧効果によって抵抗の両端に電位差が発生し、そのため交流の電流が本装置内に流れる。交流電流は整流ダイオード１３によって直流電流に変換され、その後コンデンサ１５とコイル１４によって平滑される。（このとき平滑された直流電流値をＩｃとする）。さらに平滑された直流電流はカレントトランス（ＣＴ）回路１６によって１次、２次間が絶縁されて２次側に流れる電流値が検出されることを特徴とする。
【００１６】
１次巻線に流れる電流（１次電流）をＩｃ，２次巻線に流れる電流（２次電流）をＩｓ，１次／２次の巻数をＮ１／Ｎ２とすると以下の式１が成り立つ。
Ｉｓ＝（Ｎ１／Ｎ２）×Ｉｃ・・・（式１）
このように２次電流Ｉｓを検出することができる。さらに２次電流にかかる電圧を検出するために抵抗Ｒｓｃを接続する。このときＲｓｃの両端には次の式２で示したＩｃに比例した電圧Ｖｒｓを検出することができる。
Ｖｒｓ＝Ｉｓ×Ｒｓｃ＝（Ｎ１／Ｎ２）×Ｉｃ×Ｒｓｃ・・・（式２）
このようにカレントトランス回路１６のＮ１／Ｎ２巻数比によってＩｃとＩｓ，Ｖｒｓの間に相関関係が成り立つ。
【００１７】
Ｉｃ、Ｖｒｓと交流電源入力電圧Ｖｉｎおよび交流電源入力電流Ｉｉｎとの間にはＩｉｎとＶｉｎが大きくなるとＩｃとＶｒｓが小さくなり、ＩｉｎとＶｉｎが小さくなるとＩｃとＶｒｓが小さくなるという相関関係があるため、Ｖｉｎ、ＩｉｎとＶｒｓ、Ｉｓの間にも相関関係が成り立つことがわかる。
本装置を構成する際に予め実際のＩｃの電流値とその時の交流電源電圧Ｖｉｎと入力電流Ｉｉｎを測定しておき、Ｉｉｎ、Ｉｃ、ＩｓおよびＶｉｎ、Ｖｒｓの相関データを作成し、図１に示した制御回路４の記憶手段に設定する。
こうして入力電流検出装置を起動させた際にＩｓとＶｒｓを測定することによってＩｉｎとＶｉｎを常時検出することが可能となる。
このようにして交流電源から流れる電流を直流電流に変換して、さらに１次、２次に絶縁し、２次側に流れる電流を検出することによって交流電源から画像形成装置に流れる入力電流値を容易に精度良く測定することが可能になる。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、待機時における画像形成装置にかかる消費電流値を検出し、予め設定された消費電流値になるように制御することによって交流電源の電圧が変動しても画像形成装置に常にほぼ一定の電力を供給することができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、消費電流を検出する手段として交流電流を直流電流に変換することにより、容易にしかも高精度の入力電流を検出することが可能になる。
また、請求項３に記載の発明によれば、消費電流を検出する手段としてカレントトランス（ＣＴ）を用いて１次、２次を絶縁させて２次側の電流を測定することにより、容易にしかも精度良く入力電流を検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置における電力制御装置のブロック図である。
【図２】本実施の形態に係るフローチャートである。
【図３】入力電流検出装置の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
１  交流電源
２  抵抗
３  入力電流検出装置
４  制御回路
５  電源回路
６  定着ヒータ
７  サーミスタ
８  トライアック
１３  整流ダイオード
１４  コイル
１５  コンデンサ
１６  カレントトランス
【図１】
0004010528.tif 000002
【図２】
0004010528.tif 000003
【図３】
0004010528.tif 000004