JP2004077674A

JP2004077674A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2004077674A
Application number: JP2002236133A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Oishi; 大石　広人
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-08-13
Filing date: 2002-08-13
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】誘導加熱方式による定着装置を備える複写機等の画像形成装置において、省エネルギーをはかることのできる電源装置を有する画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１の電源装置２は、商用電源を入力する側に力率改善回路９と、省エネ用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６とを有し、力率改善回路９の出力より、誘導加熱定着装置のインバータ系統用電源、および、画像形成動作用のＤＣ電源を取り出すとともに、商用電源の入力から省エネ用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６用のＤＣ電源を取り出し、省エネ用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力を画像形成装置１の本体制御部１１の省エネ回路電源とし、画像形成装置１の本体制御部１１の省エネ回路よりの省エネ信号に基づいて力率改善回路９の入力をオンオフ制御する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導加熱方式による定着装置を備える複写機等の画像形成装置において、特に、省エネルギーをはかることのできる電源装置を有する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機や、プリンタ、ＦＡＸなどの画像形成装置において、現像された画像を紙等の被画像形成材に定着させるために、その内部には定着装置が備えられている。この定着装置の主要部分は未定着のトナーが付着された用紙を加熱する定着ローラと、該用紙を押圧し、挟持搬送する加圧ローラとで構成される。
【０００３】
従来このような定着装置は、定着ローラ内部に加熱ヒータとしてハロゲンヒータ等を備え、このヒータで定着ローラ内部を加熱し、ローラを所定の温度まで上昇させるものであった。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、又ヒータ自体の損失も大きいため、現在のように、地球温暖化などの環境問題がクローズアップされるに至り、効率が良く、立ち上がり時間の早い定着装置が求められてきた。
【０００４】
このような状況にあって、誘導加熱（以下、ＩＨと称する）方式による定着装置は、定着ローラを電磁波による渦電流により、瞬時に加熱することができるため、加熱による時間を画期的に短くできる。そのために、従来ハロゲンヒータ方式では必要であった、画像形成装置を使用しない場合にも定着部の温度を再使用時に速く所定温度に立ちあげるために行っていた予熱の必要がなくなり、無駄な電力を不要とするもので、かつ加熱効率も良いため、環境問題に寄与できる方式として注目されている方式の一つである。
【０００５】
図５は、従来の誘導加熱による定着方式を用いた複写機等の画像形成装置の構成図である。図５において、複写機等の画像形成装置１は破線で囲まれたＩＨ定着部を含めた電源装置２を有して構成されている。商用電源３からの入力は、整流回路４でその入力を全波整流され、脈流出力として、フィルタ５を介し、ＩＨインバータ６へ供給される。このＩＨインバータ６は、ＩＨ加熱コイル７を高周波駆動し、電磁誘導作用により、磁性材からなる定着ローラ８に渦電流を流し定着ローラ８が定着に最適な温度となるよう制御する。この場合、整流回路４の出力は脈流波形となっているため、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制に対する力率改善は不要である。
【０００６】
ＡＣ／ＤＣ変換回路１５は商用電源３のＡＣ入力をＤＣに変換し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０はＡＣ／ＤＣ変換回路１５の直流出力電圧を本体制御部１１が必要な電圧である２４Ｖや、５Ｖ等の直流電圧に変換する。ＡＣ／ＤＣ変換回路１５は整流回路４と同様の整流回路と平滑回路とで構成しても良いが、完全なＤＣとなる平滑回路の場合には、前述の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。このような従来の構成では、商用電源３の電圧系統として、日本や米国のような１００Ｖ系と欧州のような２００Ｖ系があるが、この両方の入力電圧に対応する場合、部品の統一化により、コストダウンや、設計上の負荷軽減をを行うため回路の共通化が行われる。
【０００７】
この場合、回路の共通化をはかるには、１００Ｖ系の場合に、整流回路４を倍圧整流とし、２００Ｖ系の場合は全波整流として、整流回路４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がはかられる。しかし、図５に示した、従来のようなＩＨインバータ６を含む電源装置２の構成において、ＩＨ定着部の整流回路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、従来の方式での１００Ｖ系と、２００Ｖ系の回路の共通化をはかることはできなかった。このような場合、整流回路４の出力が直流出力となるように、整流回路４の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、倍電圧整流を行うようにすれば、共通化が可能となる。
【０００８】
しかし、この場合、整流回路４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い波形となって、入力電流の高調波規制をクリアすることができないものとなってしまう欠点があった。また、図５の電源装置２の構成では、整流回路４は、ＡＣ／ＤＣ変換回路１５と同様の機能を備えるため、部品点数が多くコストが高くなる欠点があった。
【０００９】
また、その他の欠点として、整流回路４、フィルタ５、ＩＨインバータ６、ＩＨ加熱コイル７、と定着ローラ８で構成されるＩＨインバータ部と、ＡＣ／ＤＣ変換回路１５とＤＣ／ＤＣコンバータ１０で構成される電源部とは、それぞれ独立に動作し、関連性がないため、電源装置２の全体の動作を考えた場合、画像形成装置１全体で消費される電力が無駄に消費される欠点もあった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ＩＨ定着方式による画像形成装置における電源装置の欠点を解決し、回路の共通化がはかれる構成とするとともに、低コスト、かつ省エネルギー化がはかれる電源装置を有する画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、誘導加熱方式定着装置を備えた画像形成装置において、電源装置が、商用電源を入力する側に力率改善手段と、省エネ用ＤＣ／ＤＣコンバータとを有し、前記力率改善手段の出力より、誘導加熱定着装置のインバータ系統用電源、および、画像形成動作用のＤＣ電源を取り出すとともに、商用電源の入力から前記省エネ用ＤＣ／ＤＣコンバータ用のＤＣ電源を取り出し、前記省エネ用ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を前記画像形成装置の本体制御部の省エネ回路電源とし、前記画像形成装置の前記本体制御部の前記省エネ回路よりの省エネ信号に基づいて前記力率改善手段の入力をオンオフすることを特徴としている。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記電源装置は、前記商用電源の電圧に基づき、前記商用電源の電圧がＡＣ１００Ｖ系の場合は、前記力率改善手段の出力を約ＤＣ２００Ｖとし、前記誘導加熱定着装置のインバータ系統用電源、および、前記画像形成動作用の電源とすることを特徴としている。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記電源装置は、前記商用電源の電圧に基づき、前記商用電源の電圧がＡＣ２００Ｖ系の場合は、前記力率改善手段の出力を約ＤＣ４００Ｖとし、前記誘導加熱定着装置のインバータ系統用電源、および、前記画像形成動作用の電源とすることを特徴としている。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記電源装置は、前記商用電源の電圧がＡＣ１００Ｖ系およびＡＣ２００Ｖ系のどちらの場合でも、前記力率改善手段の出力を約ＤＣ４００Ｖとし、前記誘導加熱定着装置のインバータ系統用電源、および、前記画像形成動作用の電源とすることを特徴としている。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、前記電源装置は、前記画像形成装置の主電源スイッチ投入後、前記力率改善手段より、まず前記誘導加熱定着装置の前記インバータ系統へ電源を供給し、前記誘導加熱定着装置が所定温度範囲に入った後に、前記画像形成動作用のＤＣ電源系統へ前記力率改善手段より、電源を供給することを特徴としている。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記電源装置の前記省エネ用ＤＣ／ＤＣコンバータを同期整流回路方式で構成したことを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明の実施形態において、図５に示した従来例とほぼ同一の機能については同一の番号を付し説明する。図１は本発明の画像形成装置の第一実施形態を示す構成図である。図１に示すように、本発明の画像形成装置の第一実施形態においては、商用電源３からの入力を力率改善回路９に通し、力率改善回路９の出力を直接、ＩＨインバータ６の入力にすると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０へも力率改善回路９から電力を供給する構成としている。
【００１８】
また、商用電源３からの電力をＡＣ／ＤＣ変換回路１５へ供給しＤＣ変換し、この変換された電力が省エネ用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の入力となる。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。力率改善回路９は高調波規制をクリアーできる回路であればディザー方式、リアクタンス方式などどのような回路方式でも良いが、一般的な回路方式の一例としてはアクティブフィルターによるものが挙げられる。ＡＣ／ＤＣ変換回路１５の入力部に高調波対応が必要な場合、低容量であるので最も簡易的なリアクタンス方式を採用しても良い。
【００１９】
この力率改善回路９の入力部にはスイッチ１８が設けられ、画像形成装置１の本体制御部１１の省エネ回路よりの画像形成動作終了後の省エネ信号に基づき、力率改善回路入力オンオフ制御信号１７を動作させてスイッチ１８をオープンとし、力率改善回路９の入力をオフさせるようにした。また省エネからの復帰は画像形成装置１の操作キー（図示せず）等の操作により、省エネ解除信号が出力され、力率改善回路入力オンオフ制御信号１７を動作させてスイッチ１８をクローズとし、力率改善回路９、ＩＨインバータ６が動作し、画像形成動作が可能となるよう復帰の為の制御回路、定着回路が動作して定着ローラ８が定着可能な温度になるとコピー可能な状態に復帰する。
【００２０】
以上の回路構成で、ＩＨインバータ６および、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の回路は、商用電源３の電圧系統に応じ、１００Ｖ系の場合は１００Ｖ用の回路および回路素子、２００Ｖ系の場合は２００Ｖ用の回路および回路素子を使用し構成している。すなわち、商用電源３がＡＣ１００Ｖ系の場合は、力率改善回路９の出力を約ＤＣ２００Ｖとし、商用電源３がＡＣ２００Ｖ系の場合は、力率改善回路９の出力を約ＤＣ４００Ｖとし、ＩＨインバータ６およびＤＣ／ＤＣコンバータ１０の回路を力率改善回路９の出力電圧に応じてそれぞれ構成する。
【００２１】
画像形成装置１において必要な電源出力のうち、画像形成動作中から省エネモードに入るまでに必要な、駆動回路用２４Ｖと制御回路用５ＶはＤＣ／ＤＣコンバータ１０で作られ本体制御部１１に供給される。また本体制御部１１内の省エネ回路用の５ＶＥは省エネ用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６で作られ本体制御部１１に供給される。
【００２２】
次に、図面を参照し、本発明の画像形成装置の第二実施形態について説明する。図２は本発明の画像形成装置の第二実施形態を示す構成図である。図２に示すように、本発明の画像形成装置の第二実施形態においては、力率改善回路９の出力をほぼＤＣ４００Ｖとし、ＩＨインバータ６、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を２００Ｖ用の回路構成とした。従って、商用電源３の入力がＡＣ１００〜２４０Ｖの範囲でも同一の回路で動作するような回路構成とすることができる。
【００２３】
次に、図面を参照し、本発明の画像形成装置の第三実施形態について説明する。図３は本発明の画像形成装置の第三実施形態を示す構成図である。図３に示すように、主スイッチ１２が投入された後、定着ローラ８の温度を温度センサにより検出し、本体制御部１１で温度センサで検出された温度検出信号１３を監視する。この間、定着ローラ８の温度が所定の温度になるまでは電源装置２では許容される電力をＩＨインバータ６に投入し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０への電力は必要最小限の電力となるよう（ＩＨインバータ６およびＤＣ／ＤＣコンバータ１０）出力制御信号１４で制御する。定着ローラ８の温度が所定の温度になった後は、逆にＩＨインバータ６の電力を必要最小限の電力に制限し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０へ画像形成装置１が正常動作となる電力を供給するよう動作する。
【００２４】
次に、本発明の実施形態における省エネ用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の回路構成について説明する。図４は本発明の実施形態における省エネ用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の回路図である。図４においては、省エネ用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の回路方式を同期整流方式で構成した例である。同期整流方式はＤＣ／ＤＣコンバータの２次整流回路に配置していたダイオードをＦＥＴに置き換えたもので、トランス駆動用ＦＥＴ１と同期を取って二次整流回路のＦＥＴ２、ＦＥＴ３を動作させることにより、整流効率を上げてＤＣ／ＤＣコンバータの効率向上をはかることが可能となるものである。同期整流方式ＤＣ／ＤＣコンバータを採用することにより、省エネ用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力（省エネ回路用出力）を複数に設定することもあり、この場合、特定の出力のＦＥＴのみを動作させるよう制御することにより最も電力を必要としない省エネモード（たとえば国際エネルギースタープログラムでいうオフモード、スリープモード）時の電力をさらに小さくすることが可能となるものである。
【００２５】
以上、本発明の実施形態の説明においては、省エネルギーをはっかた電源装置を有する画像形成装置を説明したが、この電源装置は画像形成装置への使用に限るものではなく、省エネルギーをはかる電子機器に使用することができる。
【００２６】
本発明の実施形態について、上記のように詳細に説明したが、上記の実施形態は本発明の好適な実施の例であり、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の第一実施形態によれば、商用電源入力側に力率改善回路を設け、この出力より、誘導加熱定着装置のインバータ系統、および、画像形成動作用のＤＣ電源系統を取り出すとともに、商用電源入力から省エネ回路用のＤＣ電源系統を取り出すようにし、画像形成装置の本体制御部よりの省エネ信号に基づいて力率改善回路の入力をオンオフする手段を設けるようにしたので、省エネモード時に大容量の力率改善回路、ＩＨインバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータを完全に切り離すことが可能となり大幅なる省エネルギーがはかられることとなる。また、商用入力ＡＣ１００Ｖ系／２００Ｖ系に対して同等な回路構成にでき、部品を共通化できるため低コストの電源装置を実現できる。さらに、力率改善回路をＩＨインバータ、およびＤＣ／ＤＣコンバータの前段に設けたので、従来例におけるようなＩＨインバータ部の整流回路、および、フィルタが不要になり、簡単な回路構成となるばかりでなく、ＩＨインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータでの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ーすることができる。
【００２８】
また、本発明の第二実施形態によれば、力率改善回路の出力を約ＤＣ４００Ｖとなるよう設定し、後段のＩＨインバータとＤＣ／ＤＣコンバータをこの入力に合わせた回路構成としたため、ＡＣ１００Ｖ系、２００Ｖ系入力に対して完全な共通化をはかることが可能となり、さらに低コストの画像形成装置を実現できる。また、第一実施形態では、回路が１００Ｖ系と２００Ｖ系とで違う構成となっているため、インバータの回路も違うことからＩＨ加熱用コイルのインダクタンスも変える必要があった。しかし、ＩＨ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、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が、１００Ｖ系用と２００Ｖ系用が共通なインダクタンスにできることは、設計上の大きな特長となる。さらに、それだけではなく、定着ローラは寿命があり、このため、定着ローラは交換が必要とされるユニットであるが、アフターサービスの点でも１００Ｖ系と２００Ｖ系のユニットが違うことは問題が大きく、これを共通化できるようにすることは製品として大きな効果のあるものとなる。
【００２９】
また、本発明の第三実施形態によれば、力率改善回路の後にＩＨインバータ、とＤＣ／ＤＣコンバータを設けた構成にしたので、力率改善回路のオンオフを制御することにより、画像形成装置の制御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ようになる。従って、これまでの構成のような無駄な電力を消費することがなくなり、省エネをはかった画像形成装置とすることができる。
【００３０】
また、本発明によれば、省エネ用ＤＣ／ＤＣコンバータの回路方式を同期整流方式で構成したので、省エネ用ＤＣ／ＤＣコンバータの効率向上がはかれ、省エネルギーに寄与できる。さらに省エネ用ＤＣ／ＤＣコンバータの出力（省エネ回路用出力）を複数に設定した場合でも、特定の出力のＦＥＴのみを動作させるよう制御することことが可能となるので、省エネモード時の大幅な電力低減がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の第一実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の画像形成装置の第二実施形態を示す構成図である。
【図３】本発明の画像形成装置の第三実施形態を示す構成図である。
【図４】本発明の実施形態における省エネ用ＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。
【図５】従来の誘導加熱による定着方式を用いた複写機等の画像形成装置の構成図である。
【符号の説明】
１　画像形成装置
２　電源装置
３　商用電源
６　ＩＨインバータ
７　ＩＨ加熱コイル
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
１２　主スイッチ
１３　温度検出信号
１４　出力制御信号
１５　ＡＣ／ＤＣ変換回路
１６　省エネ用ＤＣ／ＤＣコンバータ
１７　オンオフ制御信号
１８　スイッチ

Claims

誘導加熱方式定着装置を備えた画像形成装置において、
商用電源を入力する側に力率改善手段と、
省エネ用ＤＣ／ＤＣコンバータとを有し、
前記力率改善手段の出力より、誘導加熱定着装置のインバータ系統用電源、および、画像形成動作用のＤＣ電源を取り出すとともに、
商用電源の入力から前記省エネ用ＤＣ／ＤＣコンバータ用のＤＣ電源を取り出し、前記省エネ用ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を前記画像形成装置の本体制御部の省エネ回路電源とし、
前記画像形成装置の前記本体制御部の前記省エネ回路よりの省エネ信号に基づいて前記力率改善手段の入力をオンオフする電源装置を有することを特徴とする画像形成装置。
前記電源装置は、前記商用電源の電圧に基づき、前記商用電源の電圧がＡＣ１００Ｖ系の場合は、前記力率改善手段の出力を約ＤＣ２００Ｖとし、前記誘導加熱定着装置のインバータ系統用電源、および、前記画像形成動作用の電源とすることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記電源装置は、前記商用電源の電圧に基づき、前記商用電源の電圧がＡＣ２００Ｖ系の場合は、前記力率改善手段の出力を約ＤＣ４００Ｖとし、前記誘導加熱定着装置のインバータ系統用電源、および、前記画像形成動作用の電源とすることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記電源装置は、前記商用電源の電圧がＡＣ１００Ｖ系およびＡＣ２００Ｖ系のどちらの場合でも、前記力率改善手段の出力を約ＤＣ４００Ｖとし、前記誘導加熱定着装置のインバータ系統用電源、および、前記画像形成動作用の電源とすることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記電源装置は、前記画像形成装置の主電源スイッチ投入後、前記力率改善手段より、まず前記誘導加熱定着装置の前記インバータ系統へ電源を供給し、前記誘導加熱定着装置が所定温度範囲に入った後に、前記画像形成動作用のＤＣ電源系統へ前記力率改善手段より、電源を供給することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記電源装置の前記省エネ用ＤＣ／ＤＣコンバータを同期整流回路方式で構成したことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。