(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体の電源スイッチを投入したときにＡＣ電源が供給される第１の電源装置と、該第１電源装置からの電源の供給により起動する第１の制御手段と、該第１制御手段により出力がオン／オフされる第２の電源装置と、該第２電源装置からの電源の供給により起動する第２の制御手段と、前記第１制御手段に入力する待機モード解除信号を生成する解除手段と、本体装置の電源からスイッチ手段を介してＡＣ電源が供給される定着手段とを有し、
前記解除手段のオンにより前記スイッチ手段をオンして前記定着手段を起動する際に、前記定着手段以外への電力供給を抑制して前記定着手段を起動し、該起動後に前記定着手段に供給する前記ＡＣ電源を一旦遮断または抑制し、前記第２電源装置を起動した後に前記定着手段を再起動することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記スイッチ手段のオンにより前記定着手段に通電した後、定着手段の定着ローラが所定の温度に達したら前記第２電源装置の出力をオンするように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】
前記定着手段は、誘導加熱方式の定着ローラを備え、誘導加熱用のコイルを駆動する第３の電源装置を有するとともに、
該第３電源装置はＡＣ電源の入力に対応して起動し、
前記定着ローラの温度が予め設定された温度になるように制御する第３の制御手段を有することを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記定着手段を駆動する第３の電源装置を有し、
前記定着手段の定着ローラの温度を検出する少なくとも２つの温度検出手段を設け、第１の温度検出手段の出力を前記第１制御手段と第２制御手段に入力し、第２の温度検出手段の出力を前記第３電源装置に入力し、
前記第２電源装置の出力がオフの時に前記第１制御手段で検出した第１温度検出手段の出力が所定値以上の場合は前記定着手段に供給されるＡＣ電源を遮断する保護手段を有し、
前記第２電源装置の起動により起動された前記第２の制御手段から前記第１の制御手段へ前記定着手段を再起動させる再起動信号を出力することにより前記定着手段が再起動されることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第２制御手段は、前記定着手段で消費する電力を制限する信号を出力する電力制限手段を有し、前記定着手段では前記電力制限手段からの信号に応じて誘導加熱用コイルに通電するパルス幅を制限することを特徴とする、請求項１又は４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、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、さらに詳しく言えば、装置立ち上がり時間の短縮に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、装置のメインスイッチをオンして定着器が設定温度に達してから画像形成動作を実行するようになっている。この間の待機時間は、長い装置では５分以上にも達するものがあり、操作性が良くない。
【０００３】
定着装置の立ち上げ時間を短縮するために、従来より種々の提案がなされている。例えば、画像形成装置の入力電流を所定値以下に維持しつつ定着ヒータへの通電電流を制御することで立ち上がり時間を短縮するものがある。また、画像形成装置の起動時と通常時とで定着手段で消費する電力の上限を切り替えることで立ち上がり時間を短縮するものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の立ち上げ時間短縮技術では、ある程度の効果はあるものの、さらに立ち上げ時間を短縮することは、画像形成装置への入力電流の制限から対応することができないという問題があった。
【０００５】
また、従来は、定着装置の立ち上げ時間短縮のため、待機中も定着ヒータに通電する余熱を行っていた。これにより、必要な時に待ち時間なしで画像形成を行うことができたが、画像形成頻度が少ない場合には余熱のために無駄な電力を消費するという問題もある。
【０００６】
本発明は、従来の画像形成装置における上述の問題を解決し、迅速な立ち上がりが可能で主電源の起動に伴う主電源内部の突入電流との重複を防ぐことのできる定着手段を備える画像形成装置を提供することを課題とする。
【０００７】
また、待機時の消費電力を極力抑えつつ立ち上がりの早い画像形成装置を提供することも本発明の課題である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明は、装置本体の電源スイッチを投入したときにＡＣ電源が供給される第１の電源装置と、該第１電源装置からの電源の供給により起動する第１の制御手段と、該第１制御手段により出力がオン／オフされる第２の電源装置と、該第２電源装置からの電源の供給により起動する第２の制御手段と、前記第１制御手段に入力する待機モード解除信号を生成する解除手段と、本体装置の電源からスイッチ手段を介してＡＣ電源が供給される定着手段とを有し、前記解除手段のオンにより前記スイッチ手段をオンして前記定着手段を起動する際に、前記定着手段以外への電力供給を抑制して前記定着手段を起動し、該起動後に前記定着手段に供給する前記ＡＣ電源を一旦遮断または抑制し、前記第２電源装置を起動した後に前記定着手段を再起動するように構成した。
【０００９】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記スイッチ手段のオンにより前記定着手段に通電した後、定着手段の定着ローラが所定の温度に達したら前記第２電源装置の出力をオンすることを提案する。
【００１０】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記定着手段は、誘導加熱方式の定着ローラを備え、誘導加熱用のコイルを駆動する第３の電源装置を有するとともに、該第３電源装置はＡＣ電源の入力に対応して起動し、前記定着ローラの温度が予め設定された温度になるように制御する第３の制御手段を有することを提案する。
【００１１】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記定着手段を駆動する第３の電源装置を有し、前記定着手段の定着ローラの温度を検出する少なくとも２つの温度検出手段を設け、第１の温度検出手段の出力を前記第１制御手段と第２制御手段に入力し、第２の温度検出手段の出力を前記第３電源装置に入力し、前記第２電源装置の出力がオフの時に前記第１制御手段で検出した第１温度検出手段の出力が所定値以上の場合は前記定着手段に供給されるＡＣ電源を遮断する保護手段を有し、前記第２電源装置の起動により起動された前記第２の制御手段から前記第１の制御手段へ前記定着手段を再起動させる再起動信号を出力することにより前記定着手段が再起動されることを提案する。
【００１２】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記第２制御手段は、前記定着手段で消費する電力を制限する信号を出力する電力制限手段を有し、前記定着手段では前記電力制限手段からの信号に応じて定着手段が駆動されることを提案する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の一例における、電源部及び定着部付近を示すブロック図である。なお、従来周知の電子写真方式による作像部やその他装置全体の説明は省略し、本発明に係る部分を中心に説明する。
【００１４】
本実施形態の画像形成装置では、待機時の消費電力を少なくし、かつ、待機時から使用可能となるまでの立ちあがり時間を短くするため、装置電源を有効に活用して、待機時（省エネモード）、立上げ時（立上げモード）、プリント時（プリントモード）の３つのモードを設けている。具体的には、立上げモードで定着装置の立ち上げが完了してから装置の主電源を起動するようにしたものである。
【００１５】
さて、図１において、画像形成装置の電源であるＡＣ電源１がサーキットブレーカ（ＣＢ）２とノイズフィルタ（ＮＦ）３を介して入力後に分岐し、一方がメインスイッチ（ＳＷ１）４を介して直流電源（ＰＳＵ）５に接続してある。直流電源５の内部でさらに分岐し、省エネ電源６（第１の電源装置）と主電源リレー７を介して主電源８（第２の電源装置）に接続してある。主電源８はアクティブフィルタ９と多出力コンバータ（ＤＣ／ＤＣ）１０で構成されている。省エネ電源６の出力は省エネ制御手段１１（第１の制御手段）に接続してあり、主電源８の出力が本体制御手段１２（第２の制御手段）に接続してある。なお、省エネ制御手段１１には省エネモード（待機モード）解除信号を生成する省エネ解除スイッチ１３（解除手段）が接続してある。また、省エネ制御手段１１と本体制御手段１２は信号・データ等の授受が可能に接続されている。
【００１６】
他方のＡＣ電源は、パワーリレー１４（スイッチ手段）を介して定着手段（ＩＨ．ＩＮＶ）２０に接続してある。本実施形態では、定着手段として誘導加熱方式の定着装置を用いるとともに、複数の温度検出手段を設けることにより、安全性の確保を計っている。
【００１７】
定着手段２０は大きく見ると、加熱用のコイル２１を内蔵した定着ローラ２２と、その他の部分である第３の電源装置（インバータ）及び定着ローラの温度検出手段で構成されている。第３の電源装置は、定着ヒータとしての誘導コイルを駆動するための構成要素である。なお、定着ローラ２２に圧接される加圧ローラ等は図示を省略されている。
【００１８】
定着手段２０に導かれたＡＣ電源は、まず、ＡＣ検出手段（ＡＣＳ）２３とダイオードブリッジ（ＤＢ）２４を介して直流電源（ＤＣ／ＤＣ２）２５に入力するとともに、コイル２６とコンデンサ２７とで構成されるフィルタを介して誘導加熱用のコイル２１とコンデンサ２８の共振回路に接続してあり、さらに、過電流検出手段（ＯＣＳ）２９を介してスイッチング素子４０に接続してある。このスイッチング素子４０には、ＩＨ制御手段３０（第３の制御手段）の出力が接続してある。
【００１９】
ＩＨ制御手段３０は、スイッチング素子４０のオン信号を生成するタイミング回路３１とＰＷＭ回路３２及び駆動回路３３等で構成され、直流電源２５から電源が供給されている。タイミング回路３１には前述のＡＣ検出手段２３の出力とスイッチング素子４０の印加電圧が入力し、ＰＷＭ回路３２には比較器３４を介して各出力制御信号が入力されている。
【００２０】
比較器３４には３つの比較器３５〜３７の出力が接続してある。各比較器の入力は、第１比較器（Ｃ１）３５には定着ローラ２２に付設した第２温度検出手段（インバータサーミスタ：ＴＨ２）３９が接続してあり、第２比較器（Ｃ２）３６には過電流検出手段２９が、第３比較器（Ｃ３）３７にはスイッチング素子４０の温度検出手段（ＴＳ）４１が接続してある。各比較器の他方の入力には基準電圧がそれぞれ接続してある。
【００２１】
前述のＰＷＭ回路３２には、本体制御手段１２からフォトカプラ４２を介して電力制限信号が入力されている。
また、定着ローラ２２に付設された第１温度検出手段（本体サーミスタ）３８が本体制御手段１２に接続してあり、さらに、本体制御手段１２から分岐して、比較器（Ｃ４）４３と比較器（Ｃ５）４４を介してそれぞれ省エネ制御手段１１に接続してある。
【００２２】
このような構成において、メインスイッチ４をオンすると、直流電源５の省エネ電源６（第１の電源装置）にＡＣ電源が入力され、省エネ電源６が起動する。そして、省エネ電源６の出力が省エネ制御手段１１（第１の制御手段）に供給され、省エネ制御手段１１が起動する。これにより、本実施形態の画像形成装置は待機状態である省エネモードとなる。
【００２３】
省エネモードの状態で、省エネ制御手段１１に接続された省エネ解除スイッチ１３が押下され、省エネ解除信号が省エネ制御手段１１に入力すると、省エネ制御手段１１は省エネモードを解除して立上げモードに移行する。
【００２４】
立上げモードでは、パワーリレー１４をオンし、定着手段２０にＡＣ電源を供給する。これによりＡＣ検出手段２３を介してダイオードブリッジ２４にＡＣ電源が入力され、ダイオードブリッジ２４で整流されたＤＣ電源が直流電源２５に入力する。直流電源２５の出力である低圧電源がＩＨ制御手段３０（第３の制御手段）に供給され、ＩＨ制御手段３０が起動して定着制御がスタートすることで、定着手段２０が起動する。
【００２５】
ＩＨ制御手段３０では、ＰＷＭ回路３２に入力する比較器３４の出力が所定値となるようにスイッチング素子４０のオン信号を生成し、駆動回路３３からスイッチング素子４０に出力する。これによりスイッチング素子４０がスイッチングを開始し、定着ローラ２２に内蔵してある誘導加熱用のコイル２１に数十ｋＨｚの駆動電流が流れる。このためコイル２１には定着ローラ２２に鎖交する磁束が発生し、定着ローラ２２の導体部に渦電流が流れ、これによるジュール熱により定着ローラ２２は発熱する。
【００２６】
定着ローラ２２に付設した第２温度検出手段３９で温度を検出し、第１比較器３５で基準電圧：Ｖref1と比較を行い、差分が比較器３４を介してＰＷＭ回路３２に入力するフィードバックループが構成してあるので、定着ローラ２２は所定の温度を保つように制御される。
【００２７】
各比較器のうち、第１比較器３５が他の比較器に対して優先的に制御されるように基準電圧を設定してあるので、通常は第１比較器３５の入力である定着ローラ２２の温度が所定値になるように制御している。
【００２８】
他の比較器３６，３７は、定着手段２０で異常が発生したときの保護用の信号を発生させるものであり、第２比較器３６ではスイッチング素子４０の過電流を検出し、第３比較器３７ではスイッチング素子４０の温度を検出している。何れも異常時には、スイッチング素子４０の駆動信号をＯＦＦするように設定してある。
【００２９】
また、定着ローラ２２の温度は第１温度検出手段３８でも検出しており、省エネ制御手段１１と本体制御手段１２に入力しているが、立上げモード時には省エネ制御手段１１でのみ検出している。省エネ制御手段１１には比較器４３と比較器４４の二系統の温度情報が入力しているが、両者の温度検出レベルを異なる値に設定してある。まず、比較器４３では異常検知を行っており、入力される定着ローラ２２の温度情報が予め設定してある値を超えたときに、定着手段２０の異常と判断し、パワーリレー１４をオフして定着手段へのＡＣ電源の供給を停止するようにしている。また、比較器４４では定着可能な温度になったことのリロード検知を行っている。
【００３０】
上記のように、省エネモードが解除されるとパワーリレー１４がオンして定着手段２０を起動し、定着手段のＩＨ制御手段３０だけで、予め設定してある温度になるように定着ローラ２２の温度制御を行っている。またこの時、省エネ制御手段１１でも並行して定着ローラ２２の温度監視を行い、定着手段２０の異常の検出と保護動作を行っている。
【００３１】
このように、定着手段の立ち上げ時には、定着ローラ２２の加熱に最低限必要な個所だけに給電を行っているので、画像形成装置に入力する限られた電力を有効に使って、立ち上がり時間を極力短縮することができる。また、二つの系統で定着ローラ温度を検出することにより安全な装置を提供することができる。
【００３２】
次に、定着手段２０が起動して定着ローラ２２が所定の温度に達しとこと（リロード）を省エネ制御手段１１が検出すると、省エネ制御手段１１における再起動手段（本実施形態ではソフトウェアで構成）が起動し、パワーリレー１４を一旦オフして定着手段２０への通電を遮断してから、主電源リレー７をオンして主電源８（第２の電源装置）を起動する。ここで、定着手段への通電遮断ではなく、定着手段で消費する電力を一旦抑制してから主電源８を起動するように構成することもできる。主電源８から低圧電源が本体制御手段１２に供給されると、本体制御手段１２が起動し、本体制御手段１２における電力制限手段（本実施形態ではソフトウェアで構成）はフォトカプラ４２を介して電力制限信号を定着手段２０のＰＷＭ回路３２に出力するとともに、省エネ制御手段１１に定着手段の再起動信号を出力する。これにより省エネ制御手段１１では、パワーリレー１４を再度オンして定着手段２０を再起動する。ここまでの動作により画像形成装置は立上げモードを完了してプリント可能な状態であるプリントモードに移行する。
【００３３】
プリントモードでは、ＩＨ制御手段３０のＰＷＭ回路３２に電力制限信号が入力しているため、スイッチング素子４０に出力するオン信号のパルス幅を立上げモード時よりも短い値に制限しながら、第２温度検出手段３９で検出した定着ローラ２２の温度が所定値を保つように温度制御している。
【００３４】
上記した動作をフローチャートで説明する。
図２は、本実施形態の画像形成装置における全体的動作を示すフローチャートである。このフローチャートにおいて、メインスイッチ４をオンすると待機状態である省エネモードに移行する。この状態で省エネ解除スイッチ１３が押されると立上げモードに移行し、定着手段２０の加熱立ち上げを行う。定着手段の立ち上げが完了するとプリントモードに移行してプリント処理を実行する。プリントが終了して、予め設定してある条件（例えば、プリント終了から所定時間の間に次のプリント処理の操作が行われない場合など）に達したときに、省エネモードに戻って待機状態となる。
【００３５】
図３は、省エネモードのフローチャートである。
このフローチャートにおいて、メインスイッチ４をオンすると省エネ電源６が起動し、この出力により省エネ制御手段１１が起動する。これにより、コピー又はプリント処理を行うために操作者または信号（ホストマシーンよりの信号、ＦＡＸ着信による信号等）により省エネ解除スイッチ１３が押下（オン）されるまで待機状態となる。省エネ解除スイッチ１３がオンになると、省エネモードが解除されて次の立上げモードに移行する。定着手段の立ち上げが完了するとプリントモードに移行する。
【００３６】
図４は、立上げモードのフローチャートである。
このフローチャートにおいて、省エネモードから立上げモードに移行すると、省エネ制御手段１１は割込み処理である温度検出処理（図５）を起動する。この処理は、起動後はメインスイッチ４がオフされるまで動作している。温度検出処理を起動後、パワーリレー１４をオンして定着手段２０が起動する。これにより定着ローラ２２の加熱を行う。次に、定着ローラ２２の温度が所定の温度（例えば１８５℃）まで立ち上がりリロードしたことを省エネ制御手段１１が検出すると、省エネ制御手段における再起動手段が起動してパワーリレー１４を一旦オフする。これにより定着手段２０へのＡＣ電源の供給が遮断されてオフ状態となる。次に、主電源リレー７をオンし主電源８を起動することで、本体制御手段１２が起動する。そして、本体制御手段における電力制限手段が起動して、定着手段のＩＨ制御手段３０に電力制限信号を出力する。さらに、再起動信号を省エネ制御手段１１に出力することで、省エネ制御手段１１はパワーリレー１４をオンし、定着手段２０の再起動を行い、定着手段２０は立ち上げ時よりも制限された電力で温度制御を行う。立上げを完了すると次のプリントモードに移行する。
【００３７】
図５は、立上げモードから省エネモードに移行した時に起動される温度検出処理のフローチャートである。
このフローチャートに示すように、この処理では定着ローラ２２の温度の異常を監視（検出）しており、異常の場合（例えば、温度が２２０℃以上の時）は割込み処理でパワーリレー１４をオフして定着手段２０への通電を遮断する。その後、省エネ制御手段１１から本体制御手段１２に異常検知信号を送信し、本体制御手段１２では異常処理（例えば、異常状態の表示など）を行っている。
【００３８】
図６は、プリントモードのフローチャートである。
このフローチャートにおいて、省エネモードから立上げモードに移行し、立上げモードが終了してプリントが可能な状態になると、コピー又はプリントを行うプリント処理を実行する。プリント処理が終了し、設定してある条件を満たすと省エネモードに移行する。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態においては、省エネモードから立上げモードを経てプリントモードに移行するようにしているので、画像形成装置に入力する限られた電力を有効に活用して、待機時からプリント可能になるまでの立ち上がり時間の短い、省エネ方式の画像形成装置を提供することができる。
【００４０】
具体的には、立上げモードにおいて、定着手段以外の装置での電力消費を少なくすることにより定着手段への投入電力の配分を増やすことができ、立ち上げを短時間で完了し、その後は定着手段に投入する電力を通常の配分に戻してから画像形成装置全体を起動するようにしたものである。すなわち、定着ローラの加熱に最低限必要なところだけに給電を行って短時間で定着装置を立ち上げ、定着立ち上げが完了してから画像形成装置全体を起動するものである。
【００４１】
また、立ち上がり後は、定着手段に供給するＡＣ電源を一旦遮断（または抑制）して、主電源を起動する再起動を行うようにしているので、主電源の起動に伴う主電源内部の１次回路及び２次回路のコンデンサ（図示せず）への充電による突入電流との重複を防ぐことができ、画像形成装置の電力容量を増やさずに立ち上がり時間の短縮を行うことができる。
【００４２】
以上、本発明を図示の実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、定着手段としては誘導加熱方式に限らず、ハロゲンヒータを用いるもの、あるいは、抵抗（サーフェイス）発熱方式等の定着装置を用いるものにも本発明を適用することができる。
【００４３】
【発明の効果】
上述の如く、本発明の画像形成装置によれば、解除手段（省エネ解除スイッチ）のオンによりスイッチ手段（パワーリレー）をオンして定着手段を起動した後に、第２電源装置（主電源）を起動するので、定着手段以外の部分での電力消費を少なくして画像形成装置に入力する限られた電力を有効に活用して、定着手段への投入電力の配分を増やすことができ、短時間で装置を立ち上げて待ち時間の少ない画像形成装置を提供することができる。
【００４４】
請求項２の構成により、待機時の消費電力が少なく、しかも立ち上がり時間の短い画像形成装置を提供することができる。
請求項３の構成により、定着ローラの加熱に最低限必要なところだけに給電を行って定着装置を立ち上げ、定着手段の立ち上がり時間を短縮することができる。
【００４５】
請求項４の構成により、二系統で定着ローラの温度を検出して安全な画像形成装置とすることができ、また、主電源の起動に伴う突入電流との重複を防いで電力容量を増やさずとも立ち上がり時間の短い画像形成装置を提供することができる。
【００４６】
請求項５の構成により、立ち上げ時とプリント（コピー）時とで定着手段での消費電力を切り替えることができ、画像形成装置に入力する限られた電力を有効に活用して、待機時からプリント（コピー）可能となるまでの立ち上がり時間の短い画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例における電源部及び定着部付近を示すブロック図である。
【図２】本実施形態における全体的動作を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態における省エネモードのフローチャートである。
【図４】本実施形態における立上げモードのフローチャートである。
【図５】本実施形態における立上げモードから省エネモードに移行した時に起動される温度検出処理のフローチャートである。
【図６】本実施形態におけるプリントモードのフローチャートである。
【符号の説明】
１        ＡＣ電源
４        メインスイッチ
６        省エネ電源（第１の電源装置）
８        主電源（第２の電源装置）
１１      省エネ制御手段（第１の制御手段）
１２      本体制御手段（第２の制御手段）
１３      省エネ解除スイッチ（解除手段）
１４      パワーリレー（スイッチ手段）
２０      定着手段
２１      誘導コイル
２２      定着ローラ
３０      ＩＨ制御手段（第３の制御手段）
３８      本体サーミスタ（第１温度検出手段）
３９      インバータサーミスタ（第２温度検出手段）
【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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