JP2000242112A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2000242112A
JP2000242112A JP11039199A JP3919999A JP2000242112A JP 2000242112 A JP2000242112 A JP 2000242112A JP 11039199 A JP11039199 A JP 11039199A JP 3919999 A JP3919999 A JP 3919999A JP 2000242112 A JP2000242112 A JP 2000242112A
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Japan
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power
power supply
image forming
circuit
forming apparatus
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JP11039199A
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Hiroto Oishi
広人 大石
Jiro Ouchi
二郎 大内
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Tohoku Ricoh Co Ltd
Ricoh Co Ltd
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Tohoku Ricoh Co Ltd
Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストおよび環境問題に対応できる画像形
成装置を提供する。 【解決手段】 入力段に力率改善回路9を設け、その出
力より定着インバータ回路6及びDC/DCコンバータ
10へ電力を供給する。これにより、商用電源入力3の
100V/200Vに対して同等な回路構成にでき、部
品を共通化してコスト低減を実現できる。また、力率改
善回路9を設けたことにより、高調波を減らすことがで
きる。

Description

【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
く言えば誘導加熱型定着装置を備える画像形成装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】複写機,プリンタ,ファクシミリ等の画
像形成装置における定着装置として、未定着トナー像を
担持する用紙を加熱する定着ローラと、該加熱ローラに
圧設される加圧ローラとを有し、定着ローラと加圧ロー
ラとで用紙を挟持搬送して熱及び圧力により未定着トナ
ー像を用紙上に定着するヒートローラ方式の定着装置は
周知である。
【0003】従来、ヒートローラ方式の定着装置では、
定着ローラ内部に加熱ヒータとしてのハロゲンランプを
備え、このハロゲンランプで定着ローラ内部を加熱する
ものが主流であった。
【0004】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ため、環境問題が
注目される現在では、効率が良く、立ち上がり時間の早
い定着装置が要求されている。
【0005】このような状況にあって、誘導加熱方式の
定着装置は、定着ローラを電磁波による渦電流によって
瞬時に加熱することができるので、立ち上げ時間を画期
的に短くすることができる。そのため、誘導加熱方式の
定着装置は、従来のハロゲンランプ方式では必要であっ
た予熱(再使用時に定着部の温度を速やかに所定温度ま
で立ち上げるため、非画像形成時にも定着部の温度を維
持すること)の必要がなくなり、無駄な電力を不要とす
ることができ、かつ、加熱効率も優れているため、環境
問題にも有利な方式として注目されている。
【0006】ここで、誘導加熱型定着装置を備える従来
の画像形成装置の一例を図5を参照して説明する。図5
のブロック図において、画像形成装置本体1内に、誘導
加熱定着装置を含めた電源部2が配設されている。電源
部2には商用電源3から交流電力が入力し、整流回路4
で全波整流して脈流出力電圧としてIHインバータ回路
6へ供給する。このIHインバータ回路6で加熱コイル
(誘導コイル)7を高周波駆動することにより、電磁誘
導作用によって磁性材からなる定着ローラ8に渦電流を
発生させ、それに伴うジュール熱によりローラ表面を所
定の温度となるように制御している。
【0007】このように、従来は、通常、誘導コイルに
供給する高周波電流は商用電源の交流を整流回路によっ
て整流し、インバータ回路で高周波に周波数変換して供
給するようになっている。この場合、整流回路4の整流
出力は脈流派形となっているため、IHインバータ回路
6への入力電流は正弦波に近い波形となり、この部分で
の入力高調波電流は発生しない。このため、この部分で
の高調波法規正に対する力率改善は不要である。
【0008】また、図5において、商用電源3からの交
流電力はAC/DC変換回路20に供給され、ここで変
換された直流出力はDC/DCコンバータ10に入力さ
れる。このDC/DCコンバータ10は、AC/DC変
換回路20の直流出力電圧を本体制御部11で必要とす
る電圧である24Vや5V等の直流電圧に変換する。な
お、AC/DC変換回路20は、整流回路4と同様の整
流回路と平滑回路で構成することもできるが、完全なD
Cとなる平滑回路の場合には高調波法規制をクリアでき
なくなるため、アクティブフィルタなどの力率改善回路
とする場合もある。
【0009】ところで、商用電源3の入力電圧系統とし
て、日本や米国のような100V系と欧州のような20
0V系がある。この両方の入力電圧に対応させる(製品
として100Vに対応したものと、200Vに対応した
ものとを用意する)場合、部品の統一化によるコストダ
ウンや、設計上の負担軽減のために回路の共通化が計ら
れる。
【0010】回路を共通化するには、100V系では整
流回路4を倍圧整流とし、200V系では全波整流とし
て、整流回路の出力を常に200Vとなるようにし、そ
れ以降の回路を200V用回路に統一して共通化を図る
方法がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5に
示す従来の構成では、IHインバータ回路6を含む電源
部2における整流回路4は脈流整流回路であるため、倍
圧整流回路を構成することはできず、従来方式での10
0Vと200V系の回路の共通化を計ることはできなか
った。
【0012】このような場合、整流回路4を直流出力と
なるように、整流出力側に大容量の平滑コンデンサを使
用して完全平滑し、倍圧整流を行うようにすれば、回路
共通化が可能となる。しかし、その場合には整流回路は
コンデンサ平滑としなければならないため、入力電流は
導通角の小さな波形となって、入力電流の高調波法規制
をクリアすることができないものとなってしまうという
問題があった。
【0013】また、図5に示すような従来の構成では、
整流回路4がAC/DC変換回路20と同様の回路機能
を備えるため、部品点数が多くコストが高くなるという
問題もある。
【0014】またその外、整流回路4〜定着ローラ8で
構成される誘導加熱部と、AC/DC変換回路20及び
DC/DCコンバータ10の電源部はそれぞれ独立に動
作し関連性が無いため、電源部2全体の動作を考えた場
合、本体で消費される電力が無駄に消費されるという問
題もある。
【0015】本発明は、従来の誘導加熱型定着装置を備
えた画像形成装置における上記問題を解決し、低コスト
および環境問題に対応できる画像形成装置を提供するこ
とを課題とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】前記の課題は本発明によ
り、誘導加熱方式の定着装置を備える画像形成装置にお
いて、電力入力側に力率改善手段を設け、該力率改善手
段の出力から前記定着装置の誘導加熱部及び直流電源部
へ電力を供給するよう構成した電源装置を備えることに
より解決される。
【0017】また、本発明は、前記の課題を解決するた
め、前記電源装置は、前記力率改善手段の出力直流電圧
が400〜480Vの範囲であることを提案する。
【0018】さらに、本発明は、前記の課題を解決する
ため、画像形成装置の主電源投入後、前記力率改善手段
から優先的に前記定着装置の誘導加熱部へ電力を供給
し、定着装置が所定温度に到達後、前記直流電源部へ通
常の電力を供給することを提案する。
【0019】さらに、本発明は、前記の課題を解決する
ため、前記電源装置は、画像形成装置の待機時に最低限
必要な電力のみを前記直流電源部へ供給し、前記定着装
置への電力供給を停止することを提案する。
【0020】
【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、本発明の一実施形態の画
像形成装置における電源部を中心とした構成を示すブロ
ック図である。この図において、画像形成装置本体1内
に、誘導加熱定着装置を含めた電源部2が配設されてい
る。この電源部2には力率改善回路9が設けられてい
る。なお、ここでは、IHインバータ回路6、加熱コイ
ル7、定着ローラ8、DC/DCコンバータ10を含ん
で電源部としている。
【0021】本実施形態では、商用電源3からの交流電
力を力率改善回路9に入力している。そして、力率改善
回路9の出力を直接IHインバータ回路6の入力とし、
また、力率改善回路9からDC/DCコンバータ10へ
電力を供給する構成としている。この場合、IHインバ
ータ6は力率改善回路9の直流出力によって動作するよ
う構成される。DC/DCコンバータ10は、力率改善
回路9の直流出力を24Vや5V等の直流電圧に変換し
て本体制御部11に供給する。
【0022】力率改善回路9は、高調波規制をクリアで
きる回路であればディザ方式、リアクタンス方式等どの
ような回路方式でも良いが、最適な回路方式の一例とし
てはアクティブフィルタによるものなどが上げられる。
【0023】このような構成による本実施形態の電源部
2においては、IHインバータ回路6とDC/DCコン
バータ10は、商用電源3の電圧系統に応じて100V
系の場合は100V用の回路及び回路素子、200V系
の場合は200V用の回路及び回路素子を使用し、同等
の回路で構成している。このため、部品の共通化による
コストダウンを計ることができ、電源部のコストを下げ
ることで画像形成装置の低コスト化に寄与することがで
きる。
【0024】また、力率改善回路9をIHインバータ回
路6及びDC/DCコンバータ10の前段に設けたの
で、従来例におけるような誘導加熱部の整流回路やフィ
ルタが不要になり、簡単な回路構成とできるばかりでな
く、インバータ部及びDC/DCコンバータ部における
高調波を一括して減らすことができ、高調波法規制をク
リアすることができる。
【0025】なお、図1に示す画像形成装置1において
は、本発明に関わる部分のみを図示しており、作像部、
給紙部、あるいはその他、画像形成装置に必要な各部に
ついては従来周知の構成とすることができ、図示及び説
明を省略する。また、定着装置における加圧ローラ等の
構成要素についても図示及び説明を省略する。
【0026】次に、本発明の第2の実施形態について説
明する。図2に示す実施形態は、基本的な構成は前記実
施形態と同様であり、異なる部分を中心に説明する。
【0027】図2のブロック図において、電源部2Bの
力率改善回路9Bは、商用電源3Bからの100〜20
0Vの交流入力に対応するものである。そして、力率改
善回路9Bの出力を400〜480Vとし、IHインバ
ータ回路6B及びDC/DCコンバータ10Bを200
V用の回路構成としている(図では、力率改善回路9B
をDC400V出力、IHインバータ回路6B及びDC
/DCコンバータ10BをDC400V入力で図示して
いる)。また、加熱コイル7Bも200V用のコイルと
している。これにより、本実施形態の電源部2Bは、商
用電源3の入力が100〜200Vの範囲でも同一の回
路で動作するような回路構成となっている。
【0028】本実施形態では、力率改善回路9Bの出力
を400〜480Vとなるように設定し、後段のIHイ
ンバータ回路6BとDC/DCコンバータ10Bを、こ
の入力に合わせた回路構成としたため、100V,20
0V入力に対して完全な共通化を計ることが可能とな
り、更なるコストの低減を実現することができる。
【0029】なお、前記実施形態では、電源部の回路が
100Vと200V対応で違う構成となるため、IHイ
ンバータ回路も異なることから加熱コイル7のインダク
タンスも変える必要があった。
【0030】誘導加熱用のコイルは、定着ローラ素材や
寸法によって変える必要があるが、その都度、コイル巻
数等の再設定が必要になり、コイルが違うということは
設計上の大きな負担になるものであった。しかし、本実
施形態のように100V用と200V用が共通なインダ
クタンスとできることは、設計上の大きな有利点とな
る。
【0031】また、定着ローラは寿命があり、定着ユニ
ットは交換が必要とされるユニットであるが、メンテナ
ンスの面からも100Vと200V用の機械でユニット
が異なる場合には問題が大きく、本実施形態では、これ
を共通化できることから、製品として大きなメリットを
有するものである。
【0032】次に、本発明の第3の実施形態について説
明する。図3に示す実施形態は、基本的な構成は図1の
前記実施形態と同様であり、異なる部分を中心に説明す
る。
【0033】図3のブロック図において、定着ローラ8
から本体制御部11に温度信号13が送られる。具体的
には、定着ローラ8にサーミスタ等を付設し、その検知
信号を本体制御部11に入力させることができる。ま
た、本体制御部11から力率改善回路9に制御信号14
が送られ、IHインバータ回路6及びDC/DCコンバ
ータ10への力率改善回路9の出力を制御する。
【0034】このような構成において、画像形成装置の
メインスイッチ12が投入された後、定着ローラ8の温
度信号13を本体制御部11で監視する。この間、定着
ローラ8の温度が所定の温度になるまでは、本体で許容
される電力をIHインバータ回路6に投入し、DC/D
Cコンバータ10への電力は必要最小限の電力となるよ
う本体制御部11が力率改善回路9を制御する。定着ロ
ーラ8の温度が所定温度になった後は、逆にIHインバ
ータ回路6への電力を必要最小限に制限し、本体が正常
(通常)動作となる電力をDC/DCコンバータ10へ
供給する。
【0035】本実施形態においては、力率改善回路9か
らIHインバータ回路6及びDC/DCコンバータ10
への出力を本体制御部11により制御するので、それぞ
れに必要な電力を必要なタイミングで供給することが容
易にできる。これにより、無駄な電力の消費がなくな
り、効率の良い製品とすることができる。
【0036】次に、本発明の第4の実施形態について説
明する。図4に示す実施形態は、基本的な構成は図3の
第3実施形態と同様であり、異なる部分を中心に説明す
る。
【0037】図4のブロック図に示すように、本実施形
態では、電源部2D内に力率改善回路9の出力で動作す
る補助電源15が設けられている。この補助電源15の
出力は本体制御部11に供給される。
【0038】本実施形態では、画像形成装置本体が不使
用状態である待機状態になった場合、本体制御部11か
らの制御信号14によって、力率改善回路9からIHイ
ンバータ回路6及びDC/DCコンバータ10への電力
供給を停止し、補助電源15のみを動作させて本体が信
号検知できる最小限の電力で動作する。その後、本体が
使用状態に入った時は、再度、制御信号14によって、
全ての系統に電力が供給できるように力率改善回路9を
復帰させる。
【0039】このように、本実施形態では、補助電源1
5を設けて、画像形成装置の待機時にはIHインバータ
回路6及びDC/DCコンバータ10で電力を消費しな
いような構成としたので、無駄な電力を消費することの
ない、より省エネルギーで効率的な製品を提供すること
ができる。
【0040】なお、補助電源15の入力は力率改善回路
9の出力より取り出しているが、ここで消費する電力が
少なく、高調波規制をオーバーするほどの電力でない場
合には、商用電源3から直接入力する構成とすることも
できる。
【0041】また、制御信号14による力率改善回路9
内部の切り替え回路(出力切替)は、リレーによってI
Hインバータ回路6及びDC/DCコンバータ10への
出力を切り替えるようにも構成できるが、電子的な切替
回路で構成しても良い。あるいは、力率改善回路9にお
ける回路中の切り替えではなく、IHインバータ回路6
及びDC/DCコンバータ10への出力を絞るように制
御する構成とすることもできる。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置によれば、電力入力側に力率改善手段を設け、該力
率改善手段の出力から前記定着装置の誘導加熱部及び直
流電源部へ電力を供給するよう構成した電源装置を備え
るので、100V/200Vの入力に対して同等な回路
構成にでき、部品共通化によりコストを低減することが
できる。また、誘導加熱部及び直流電源部の前段(入力
側)に力率改善手段を設けたので、誘導加熱部及び直流
電源部における高調波を一括して減らすことができる。
【0043】請求項2の構成により、100V/200
Vの入力に対して誘導加熱部及び直流電源部の完全な共
通化を計ることができ、より低コストな装置を実現でき
る。
【0044】請求項3の構成により、必要な個所に必要
なタイミングで電力を供給することができ、無駄な電力
の消費を防いで省エネルギー・高効率の装置を実現する
ことができる。
【0045】請求項4の構成により、画像形成装置の待
機時には、最低限必要な電力のみを直流電源部に供給し
て定着装置への電力供給を停止するので、無駄な電力消
費のない、より省エネルギー・高効率の装置を実現する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の画像形成装置における電
源部を中心とした構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第2の実施形態における電源部を中心
とした構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の第3の実施形態における電源部を中心
とした構成を示すブロック図である。
【図4】本発明の第4の実施形態における電源部を中心
とした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一例における電源部を中
心とした構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 画像形成装置本体 2 電源部 3 商用電源 6 IHインバータ回路(誘導加熱回路) 7 加熱コイル(誘導コイル) 8 定着ローラ 9 力率改善回路 10 DC/DCコンバータ 11 本体制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大内 二郎 宮城県柴田郡柴田町大字中名生字神明堂3 −1 東北リコー株式会社内 Fターム(参考) 2H033 AA31 AA42 BE06 CA03 CA20 CA44 3K059 AA14 AB00 AB08 AC09 AC18 AC33 AC73 AD03 AD21 AD23 AD35 BD02 CD10 CD18 CD37

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘導加熱方式の定着装置を備える画像形
    成装置において、 電力入力側に力率改善手段を設け、該力率改善手段の出
    力から前記定着装置の誘導加熱部及び直流電源部へ電力
    を供給するよう構成した電源装置を備えることを特徴と
    する画像形成装置。
  2. 【請求項2】 前記電源装置は、前記力率改善手段の出
    力直流電圧が400〜480Vの範囲であることを特徴
    とする、請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 【請求項3】 画像形成装置の主電源投入後、前記力率
    改善手段から優先的に前記定着装置の誘導加熱部へ電力
    を供給し、定着装置が所定温度に到達後、前記直流電源
    部へ通常の電力を供給することを特徴とする、請求項1
    に記載の画像形成装置。
  4. 【請求項4】 前記電源装置は、画像形成装置の待機時
    に最低限必要な電力のみを前記直流電源部へ供給し、前
    記定着装置への電力供給を停止することを特徴とする、
    請求項1に記載の画像形成装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006259722A (ja) * 2005-03-16 2006-09-28 Toshiba Corp 画像形成装置の定着装置
EP3021171A1 (en) * 2014-11-14 2016-05-18 Oki Data Corporation Heater control unit and image forming apparatus

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