JP2004220915A - Heating device, fixing device, and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は加熱装置、定着装置及び画像形成装置に関し、詳細にはプリンタ、複写機等の画像形成装置が具備する定着装置の立上げ時間短縮、省エネモードからのリカバリー時間短縮のためのサブヒータへの電力供給量の効率化に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】特開平10−282821号公報
【特許文献2】特開2002−184554号公報
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、用紙を押圧し、挟持搬送する加圧ローラとで構成される。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、またヒータ自体の損失も大きい。一方では、現在地球温暖化などの環境問題がクローズアップされており、効率が良く、かつ立ち上がり時間の早い定着装置が求められている。
【0003】
そこで、従来よりいくつかの提案がされており、その一つとして、上記特許文献1には、装置の待機時に補助電源である二次電池を充電し、装置のウォームアップ時に主電源の他に二次電池からも電力を供給して立ち上がり時間短縮を図る画像形成装置が提案されている。この特許文献1に示された定着装置は、待機時に補助電源である二次電池を充電し、立ち上げ時に主電源装置と二次電池から電力を供給している。また、上記特許文献2では、省電力効果を高めるとともに、大電力を供給する際の突入電流や急激な電流変化によるノイズを低減し、立ち上がり時間を短縮し、温度が上がりすぎることを防止する通電制御方法が提案されている。詳細には、上記特許文献2は、二次電池に代わる補助電源としてコンデンサを使用している。詳細には、加熱部に主発熱体と補助発熱体を設け、主発熱体には主電源装置から、補助発熱体にはコンデンサを有する補助電源装置から電力を供給し、加熱部の加熱を開始する時に主電源装置と補助電源装置から大容量の電力を供給して加熱部を短時間で所定の温度に立上げ、待機時には加熱部に電力を供給しないようにするものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1によれば、補助電源に二次電池を使用しているため、この二次電池としては一般的にカドニカ電池や鉛蓄電池等があるが、これらの二次電池は充放電を繰り返すと容量低下を招き、さらに大電流で放電するほど寿命は短いとされている。一般的に大電流で長寿命といわれているカドニカ電池の場合でも、充放電の繰り返し回数は500〜1000回程度である。仮に、画像形成装置へ搭載し、一日あたり20回の充放電を行ったとすると1ヶ月程度で電池寿命となり、交換の手間、電池代等のランニングコストが非常に高価なものとなってしまう。鉛蓄電池の場合、硫酸を使用しており、オフィス用機器としては好ましくない。また、二次電池は急速充電ができず、早いと言われるものでもフル充電には数十分は必要であった。また、上記特許文献2には、補助電源回路のコンデンサへの充電タイミングや充電量についての言及がなく、そのためにこの特許文献2の構成が、従来例の構成図である図4に示すように、フィードバック型の制御であるため、従来例の動作とサブヒータへの供給電流値の関係を示す図5において点線で囲んで部分を拡大した図6に示すように、電気二重層コンデンサへの定電流充電中に入力電流が急激に増加した場合にその変化に追従できず、入力電流が増加してからその増加に合わせて電気二重層コンデンサへの定電流充電量を減少させるまでの間画像形成装置の最大電流を超えた電流が通電されてしまう可能性があるという欠点があった。具体的には、供給電流値が閾値を越えてから、駆動・制御部103が入力電力演算制御手段111を経由して閾値を超えたことを認識し、充放電切替制御信号を出力して切替手段113がそれに応答するまでの時間だけ、閾値を越えた入力電流が流れてしまい、省エネの観点から問題であった。
【0005】
本発明はこのような問題点を解決するためのものであり、加熱部以外の負荷のオン/オフの状態に応じた供給電流値で電気二重コンデンサを充電でき、入力電流の急激な変化にも対応可能となり、装置全体の最大入力電流値を超えることを確実に防ぐことができる、加熱装置、定着装置及び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】
前記問題点を解決するために、本発明の加熱装置は、加熱部と主電源装置と補助電源装置と充電手段と切替手段と制御部とを有している。加熱部は主電源装置から供給される充電電流により発熱する主発熱体と、補助電源装置から供給される充電電流により発熱する補助発熱体とを有している。補助電源装置は充放電可能な電気二重コンデンサを有している。充電手段は主電源装置から供給される充電電流で補助電源装置のコンデンサを充電する。切替手段は主電源装置からの補助電源装置への充電電流の供給と補助電源装置からの補助発熱体への電流の供給とを切替える。制御部は加熱部以外の他の負荷への供給電流値に応じて補助電源装置から補助発熱体への充電電流値を調整する。
【0007】
また、制御部は、予め設定した、加熱部以外の他の負荷と充電電流値との対応関係を基に、オフとなる負荷の供給電流値の和を演算し、演算結果の電流値で補助電源装置から補助発熱体への定電流充電を行う。
【0008】
更に、制御部は、予め設定した、加熱部以外の他の負荷と充電電流値との対応関係を基に、オンとなる負荷の供給電流値の和を演算し、演算結果の電流値を、他の負荷及び加熱部へ供給されて予め制限された総入力電流値から減算した電流値で補助電源装置から補助発熱体への定電流充電を行う。
【0009】
また、別の発明としての定着装置は、上記加熱装置を有し、定着ローラに加熱部を内蔵している。
【0010】
更に、別の発明としての画像形成装置は、上記定着装置を有し、電子写真式で形成したトナー像を記録部材に加熱溶着させる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の加熱装置は、加熱部と主電源装置と補助電源装置と充電手段と切替手段と制御部とを有し、加熱部は主電源装置から供給される電力により発熱する主発熱体と、補助電源装置から供給される電力により発熱する補助発熱体とを有し、補助電源装置は充放電可能な電気二重コンデンサを有し、充電手段は主電源装置から供給される電力で補助電源装置のコンデンサを充電し、切替手段は補助電源装置の充電と補助電源装置からの補助発熱体への電力供給を切替え、制御部は加熱部以外の他の負荷への電力供給量に応じて補助電源装置から補助発熱体への電力供給を調整する。
【0012】
【実施例】
図1は本発明の一実施例に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。同図において、本実施例の画像形成装置100は、メインヒータ101−1、サブヒータ101−2及び温度センサ101−3を有する定着部101、商用電源200と接続された電源部102、入力電力演算手段103−1を有する制御・駆動部103、スキャナモータ104、メインモータ105、現像モータ106、給紙クラッチ107、分岐ソレノイド108、冷却ファン109、整流・充電手段112、切替手段113、電気二重層コンデンサ114及び電圧検出手段115を含んで構成されている。ここで、切替手段113は、電気二重層コンデンサ114への商用電源200からの充電と、サブヒータ102−2への放電を制御・駆動部103からの充放電切替制御信号によって切替制御されている。更に、メインヒータ101−1のオン/オフは、画像形成装置100のウォームアップモード、コピーモード、待機モード、省エネモードなどのモードに応じた、制御・駆動部103からの制御信号によって制御されている。また、制御・駆動部103に設けられた入力電力演算手段103−1は、電気二重層コンデンサ114の電圧を検出する電圧検出手段115からの電圧検出値と、各負荷である、スキャナモータ104、メインモータ105、現像モータ106、給紙クラッチ107、分岐ソレノイド108、冷却ファン109への制御信号とに基づいて充電量制御信号を整流・充電手段112へ、かつ充放電切替制御信号を切替手段113へそれぞれ出力する。なお、本実施例では例えば図2のように予め各負荷に対応して電気二重層コンデンサ114の充電電流値が設定されている。この対応は各負荷をオンした時に商用電源2からの総入力電流値がどれだけ増加するか、に基づいて決定される。例えば15Aが上限の商用電源を入力する場合、図2に列挙した負荷を除いた消費電流が最大5Aであれば、図2に列挙した負荷が全てオン、電気二重層コンデンサ114の充電電流値が0Aであれば、商用電源200から画像形成装置100へ入力される総入力電流値は最大15Aに制限される。逆に、図2に列挙した負荷が全てオフである場合、電気二重層コンデンサ114に10A以下で定電流充電を行っていれば総入力電流値は最大15Aに制限される。つまり、図2に列挙される負荷の中でオフしている負荷の充電電流値の和が電気二重層コンデンサ114へ定電流充電可能な最大電流値となる。
【0013】
次に、本実施例の画像形成装置における動作について説明すると、図1の制御・駆動部103の入力電力演算手段103−1が、負荷をオンする際にはその動作に先だって、図2に列挙される負荷の中でオフしている負荷の充電電流値の和の演算を行う。その演算結果の電流値で電気二重層コンデンサ114を充電するよう充電量制御信号を整流・充電手段112に出力する。逆に、負荷をオフする際には先ず負荷をオフし、その後充電量制御信号の出力を行う。このような制御を行い、従来技術で図6のように入力電流が15Aを越えてしまう可能性のあった電気二重層コンデンサへの充電制御を改善し、図3のように確実に総入力電流値を15A以下に制限することができる。
【0014】
また、本実施例の画像形成装置のように、AC入力電流に基づいて各負荷と電気二重層コンデンサの充電電流値の対応を設定しているので、AC入力電流の確実な制限が可能となるが、同様に各負荷と電気二重層コンデンサの充電電流値の対応をAC入力電力に基づいて設定すれば、AC入力電力の確実な制限が可能となる。
【0015】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【0016】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の加熱装置は、加熱部と主電源装置と補助電源装置と充電手段と切替手段と制御部とを有している。加熱部は主電源装置から供給される充電電流により発熱する主発熱体と、補助電源装置から供給される充電電流により発熱する補助発熱体とを有している。補助電源装置は充放電可能な電気二重コンデンサを有している。充電手段は主電源装置から供給される充電電流で補助電源装置のコンデンサを充電する。切替手段は主電源装置からの補助電源装置への充電電流の供給と補助電源装置からの補助発熱体への電流の供給とを切替える。制御部は加熱部以外の他の負荷への供給電流値に応じて補助電源装置から補助発熱体への充電電流値を調整する。よって、負荷のオン/オフ状態に応じた電力供給量で電気二重層コンデンサに充電できることにより、入力電流の急激な変化にも対応可能となり、装置全体の最大電力供給量を超えることを確実に防ぐことができる。
【0017】
また、、制御部は、予め設定した、加熱部以外の他の負荷と充電電流値との対応関係を基に、オフとなる負荷の供給電流値の和を演算し、演算結果の電流値で補助電源装置から補助発熱体への定電流充電を行う。よって、商用電源から加熱装置への入力電流を装置としての目標値以下に確実に抑えることができる。
【0018】
更に、制御部は、予め設定した、加熱部以外の他の負荷と充電電流値との対応関係を基に、オンとなる負荷の供給電流値の和を演算し、演算結果の電流値を、他の負荷及び加熱部へ供給されて予め制限された総入力電流値から減算した電流値で補助電源装置から補助発熱体への定電流充電を行う。よって、商用電源から加熱装置への入力電流を装置としての目標値以下に確実に抑えることができる。
【0019】
また、別の発明としての定着装置は、上記加熱装置を有し、定着ローラに加熱部を内蔵している。よって、装置全体の最大電力供給量を超えることを確実に防ぐことができる。
【0020】
更に、別の発明としての画像形成装置は、上記定着装置を有し、電子写真式で形成したトナー像を記録部材に加熱溶着させる。よって、トナーを安定して加熱溶融することができ、良質なトナー像を記録部材に定着して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。
【図2】各負荷に対応して電気二重層コンデンサの充電電流値の関係を示す図である。
【図3】本実施例の画像形成装置の動作と定着装置への供給電流値の関係を示す図である。
【図4】従来の画像形成装置の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動作と定着装置への供給電流値の関係を示す図である。
【図6】図5の点線で囲んだ部分の拡大図である。
【符号の説明】
100;画像形成装置、101;定着部、101−1;メインヒータ、
101−2;サブヒータ、101−3;温度センサ、102;電源部、
103;制御・駆動部、103−1;入力電力演算手段、
104;スキャナモータ、105;メインモータ、
106;現像モータ、107;給紙クラッチ、108;分岐ソレノイド、
109;冷却ファン、110;入力電圧・電流検出手段、
111;入力電力演算制御手段、112;整流・充電手段、
113;切替手段、114;電気二重層コンデンサ、115;電圧検出手段、
200;商用電源。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heating device, a fixing device, and an image forming apparatus, and more particularly, to a sub heater for shortening a start-up time of a fixing device included in an image forming device such as a printer and a copying machine, and a recovery time from an energy saving mode. It relates to the efficiency of power supply.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-282821 [Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-184554 In an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile, a developed image is formed on an image forming material such as paper. In order to fix the toner, a fixing device is provided therein. The main part of this fixing device is composed of a fixing roller for heating the sheet to which the unfixed toner is adhered, and a pressure roller for pressing the sheet to pinch and convey it. Conventionally, such a fixing device is provided with a halogen heater or the like as a heater inside the fixing roller, and heats the inside of the fixing roller with the heater to raise the roller to a predetermined temperature. However, such a heating method using a heater requires a long time until the fixing roller is heated to a required temperature, and the loss of the heater itself is large. On the other hand, environmental issues such as global warming are currently being highlighted, and a fixing device with high efficiency and a short rise time is required.
[0003]
Therefore, several proposals have been made in the past. One of the proposals is to charge a secondary battery, which is an auxiliary power supply during standby of the apparatus, and to provide a secondary power supply when the apparatus is warmed up, in addition to the main power supply. 2. Description of the Related Art An image forming apparatus that supplies power from a secondary battery to reduce a rise time has been proposed. The fixing device disclosed in
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to
[0005]
The present invention is intended to solve such a problem. The electric double capacitor can be charged with a supply current value according to an on / off state of a load other than a heating unit, and a rapid change in an input current can be achieved. It is another object of the present invention to provide a heating device, a fixing device, and an image forming apparatus, which can reliably prevent the maximum input current value of the entire apparatus from being exceeded.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a heating device according to the present invention includes a heating unit, a main power supply, an auxiliary power supply, a charging unit, a switching unit, and a control unit. The heating section has a main heating element that generates heat by a charging current supplied from the main power supply device, and an auxiliary heating element that generates heat by a charging current supplied from the auxiliary power supply device. The auxiliary power supply has a chargeable / dischargeable electric double capacitor. The charging means charges a capacitor of the auxiliary power supply with a charging current supplied from the main power supply. The switching means switches between supply of a charging current from the main power supply to the auxiliary power supply and supply of a current from the auxiliary power supply to the auxiliary heating element. The control unit adjusts a charging current value from the auxiliary power supply to the auxiliary heating element according to a supply current value to a load other than the heating unit.
[0007]
Further, the control unit calculates the sum of the supply current values of the loads to be turned off based on the correspondence between the charging current value and the load other than the heating unit set in advance, and assists with the current value of the calculation result. The constant current charging from the power supply to the auxiliary heating element is performed.
[0008]
Furthermore, the control unit calculates the sum of the supply current values of the loads that are turned on based on the correspondence relationship between the load and the load other than the heating unit, which is set in advance, and calculates the current value of the calculation result as A constant current charging from the auxiliary power supply to the auxiliary heating element is performed with a current value subtracted from the total input current value supplied to other loads and the heating unit and limited in advance.
[0009]
According to another aspect of the invention, a fixing device includes the above-described heating device, and includes a heating unit in a fixing roller.
[0010]
Further, an image forming apparatus according to another aspect of the present invention includes the above-described fixing device, and heats and fuses an electrophotographic toner image to a recording member.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The heating device of the present invention has a heating unit, a main power supply, an auxiliary power supply, a charging unit, a switching unit, and a control unit, and the heating unit is a main heating element that generates heat by electric power supplied from the main power supply, An auxiliary heating element that generates heat by electric power supplied from the auxiliary power supply, the auxiliary power supply has a chargeable / dischargeable electric double capacitor, and the charging means uses the electric power supplied from the main power supply to supply the auxiliary power supply. The switching means switches between charging of the auxiliary power supply and power supply to the auxiliary heating element from the auxiliary power supply, and the control unit controls the auxiliary power supply according to the amount of power supplied to other loads other than the heating unit. Adjust the power supply from the device to the auxiliary heating element.
[0012]
【Example】
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an
[0013]
Next, the operation of the image forming apparatus according to the present embodiment will be described. The input power calculation means 103-1 of the control /
[0014]
Further, since the correspondence between each load and the charging current value of the electric double layer capacitor is set based on the AC input current as in the image forming apparatus of the present embodiment, the AC input current can be reliably limited. However, similarly, if the correspondence between each load and the charging current value of the electric double layer capacitor is set based on the AC input power, the AC input power can be reliably limited.
[0015]
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment, and it goes without saying that various modifications and substitutions can be made within the scope of the claims.
[0016]
【The invention's effect】
As described above, the heating device of the present invention includes the heating unit, the main power supply, the auxiliary power supply, the charging unit, the switching unit, and the control unit. The heating section has a main heating element that generates heat by a charging current supplied from the main power supply device, and an auxiliary heating element that generates heat by a charging current supplied from the auxiliary power supply device. The auxiliary power supply has a chargeable / dischargeable electric double capacitor. The charging means charges a capacitor of the auxiliary power supply with a charging current supplied from the main power supply. The switching means switches between supply of a charging current from the main power supply to the auxiliary power supply and supply of a current from the auxiliary power supply to the auxiliary heating element. The control unit adjusts a charging current value from the auxiliary power supply to the auxiliary heating element according to a supply current value to a load other than the heating unit. Therefore, the electric double-layer capacitor can be charged with the amount of power supply according to the on / off state of the load, so that it is possible to cope with a rapid change in the input current and to reliably prevent the maximum power supply amount of the entire device from being exceeded. be able to.
[0017]
Further, the control unit calculates the sum of the supply current values of the loads that are turned off based on the preset correspondence between the load other than the heating unit and the charging current value, and calculates the sum of the current values of the calculation results. The auxiliary power supply performs constant-current charging of the auxiliary heating element. Therefore, the input current from the commercial power supply to the heating device can be reliably suppressed to be equal to or less than the target value of the device.
[0018]
Furthermore, the control unit calculates the sum of the supply current values of the loads that are turned on based on the correspondence relationship between the load and the load other than the heating unit, which is set in advance, and calculates the current value of the calculation result as A constant current charging from the auxiliary power supply to the auxiliary heating element is performed with a current value subtracted from the total input current value supplied to other loads and the heating unit and limited in advance. Therefore, the input current from the commercial power supply to the heating device can be reliably suppressed to be equal to or less than the target value of the device.
[0019]
According to another aspect of the invention, a fixing device includes the above-described heating device, and includes a heating unit in a fixing roller. Therefore, it is possible to reliably prevent the maximum power supply amount of the entire apparatus from being exceeded.
[0020]
Further, an image forming apparatus according to another aspect of the present invention includes the above-described fixing device, and heats and fuses an electrophotographic toner image to a recording member. Therefore, the toner can be stably heated and melted, and a high quality toner image can be fixed to the recording member and formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between charging current values of an electric double layer capacitor corresponding to each load.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between an operation of the image forming apparatus of the present embodiment and a current value supplied to a fixing device.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional image forming apparatus.
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between an operation of a conventional image forming apparatus and a current value supplied to a fixing device.
FIG. 6 is an enlarged view of a portion surrounded by a dotted line in FIG. 5;
[Explanation of symbols]
100: image forming apparatus, 101: fixing unit, 101-1: main heater,
101-2; sub heater, 101-3; temperature sensor, 102; power supply unit,
103: control / drive unit, 103-1: input power calculation means,
104; scanner motor, 105; main motor,
106; developing motor; 107; paper feed clutch; 108; branch solenoid;
109: cooling fan, 110: input voltage / current detecting means,
111: input power calculation control means, 112; rectification / charge means,
113; switching means, 114; electric double layer capacitor, 115; voltage detecting means,
200; commercial power supply.
Claims (5)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006106717A (en) * | 2004-09-08 | 2006-04-20 | Ricoh Co Ltd | Fixing device and image forming apparatus |
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2003
- 2003-01-15 JP JP2003006701A patent/JP2004220915A/en active Pending
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