JP2005003710A - Image forming apparatus - Google Patents

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Yoshifumi Sasamoto
能史 笹本
Atsushi Takahashi
厚 高橋
Tokuo Shiroichi
徳男 城市
Yuuho Ho
有宝 彭
Terushi Isobe
昭史 磯部
Yoshiteru Katayama
善輝 片山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To relax a drop of the input voltage of a direct current power source caused by an inrush load, an inrush current, a line impedance, etc. <P>SOLUTION: The input voltage V<SB>in</SB>of the direct current power source DC inputted from an alternating current power source AC may have a voltage drop caused by a line impedance Z, a shutoff device F, a noise filter NF, either a choke coil L serving as a power factor modifying means connected to the input upstream of the direct current power source DC or a bypass means connected parallel to the choke coil L, a heater 73 connected to the input side of the direct current power source DC without using the choke coil L between them, or a fixing motor M connected to the output side of the direct current power source DC. When a voltage value detected by a voltage detection part PT is equal to or lower than a reference voltage value Vs, a bypass circuit 200 is conducted for a predetermined length of time. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置の電源回路の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
交流電源から直流電源を備えた機器に電源供給を行う際、直流電源の入力電圧は、機器の設置場所や配電状態によって生じるラインインピーダンス、機器内部の配線抵抗、ノイズフィルタ、力率改善コイルなどによる電圧降下が生じる。直流電源の入力電圧が、電源動作限界電圧値を下回ると、直流電源の出力電圧に変動が生じ、直流電源から電力を供給される負荷は所望の動作が得られないことがある。特に、突入電流が発生する負荷の場合、直流電源の入力電圧が瞬間的に急激に低下する。突入電流が発生する負荷としては、モータなどの駆動負荷やランプ、ヒータなどの熱源負荷などが揚げられる。
【0003】
また、近年のOA(Office Automation)機器の多機能化、高機能化、小型化等の傾向により、電源装置に対する負荷容量が増大しており、厳しい電圧安定が求められている。
画像形成装置では、各所に配置されたモータなどの駆動源、露光ランプ及び加熱ヒータなどの多くの電力負荷が備えられおり、画像形成装置内の制御用及び各種の電力負荷の駆動用電源として、交流電源を直接あるいは変圧した直流電源が備えられている。画像形成装置のコピースタート時には、複数のモータやランプが起動及び点灯し突入電流を発生させる。突入電流による直流電源の入力電圧の急激な低下によって複数のモータやヒータなどの負荷は適切な動作が得られず、画像形成に不具合が生じるという問題がある。
【0004】
従って、直流電源の動作限界電圧を下げた設計を行う必要があり、直流電源に使用する回路素子の規格を大電流対応の規格品に設定しなければならず、回路コストが増大していた。そこで、画像形成装置の直流電源として、変換効率が高く、小型で軽量化でき、入力電圧範囲が広いスイッチング電源が多く使用されている。しかしながら、スイッチング電源はノイズが発生しやすいという問題があることが知られている。
【0005】
例えば、特許文献1には、スイッチング電源の負荷電流を検出し、負荷電流が所定値に達したとき、外部信号により高調波電流抑制用のチョークコイルと突入電流抑制用のパワーサーミスタをトライアック又はリレーにて短絡し、軽負荷時の高調波電流発生と電源スイッチ投入時の突入電流を防止するスイッチングレギュレータが開示されている。
【0006】
また、特許文献2には、交流電源と整流素子との間に、高周波抑制用の第1のチョークコイルと、これをバイパスする高調波抑制用の第2のチョークコイル及び切替スイッチと、が並列になるように接続し、切替スイッチを直流電力の出力電流が所定値以下の場合はオフし、所定値を越えた時はオンするようにし、高調波電流の抑制及び力率の改善を行うスイッチングレギュレータが開示されている。
【0007】
また、特許文献3には、交流電源と整流素子との間に、高周波抑制用の第1のチョークコイルと、これをバイパスする高調波抑制用の第2のチョークコイル及び切替スイッチと、が並列になるように接続し、スイッチング素子を流れる電流の平均値を検出する電流検出手段を設け、電流検出手段が検出した電流の平均値が所定以下の時は切替スイッチをオフし、所定値を越えた時はオンし、出力電力の変動が大きくても電源の入力電流を常に高調波成分を抑えて高力率を維持し続けられるスイッチングレギュレータが開示されている。
【0008】
また、特許文献4には、電源装置からの制御信号に基づき、チョークインプット整流回路又はアクティブフィルタ回路の何れかを作動回路として切り換え、切換動作の制御は制御入力端子へ入力される制御信号に基づき行われることにより、電源装置が発生する不要ノイズを低減し電源効率を向上させる電源装置が開示されている。
【0009】
【特許文献1】
特開平8−149822号公報
【特許文献2】
特開平8−205519号公報
【特許文献3】
特開平9−23646号公報
【特許文献4】
特開平9−121547号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記文献では直流電源の入力電流の削減を含む効率改善と力率改善行う技術がのみ開示されており、入力電圧の低圧時の動作の改善が行われていない。モータやランプなどの負荷による入力電圧の低下により、直流電源は停止、破損、瞬停などを起こしてしまい、画像形成装置内部に不具合が生じてしまうおそれがある。また、特許文献1に記載の発明は、チョークコイル及びサーミスタのバイパス制御を直流電源部で行う構成である。
【0011】
本発明の課題は、突入負荷、突入電流、ラインインピーダンスなどによる直流電源の入力電圧の低下を緩和することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、交流電源から電力を入力される直流電源と、前記直流電源の入力側に接続された力率改善手段と、前記直流電源の出力側に接続され、突入電流を発生させる負荷と、を備える画像形成装置において、前記力率改善手段に並列に接続されたバイパス手段を備え、前記バイパス手段を前記負荷への給電開始時又は前記負荷の動作開始時に所定時間だけ導通させる制御手段を備えたことを特徴としている。
【0013】
この請求項1に記載の発明によれば、力率改善手段に並列にバイパス手段を設け、直流電源の出力側に接続された突入電流を発生させる負荷の給電開始時又は動作開始時と同時にバイパス手段を導通させることによって、力率改善手段に流れる電流と力率改善手段のインピーダンスによる電圧降下分だけ直流電源の入力電圧の降下を防ぐことができる。また、画像形成装置の設置条件に関係なく交流電源からのラインインピーダンスなどによる直流電源の入力電圧の低下を緩和し、電圧低下によって生じる直流電源の誤動作を回避することができる。
【0014】
請求項2に記載の発明は、交流電源から電力を入力された直流電源と、前記直流電源の入力側に接続された力率改善手段と、前記直流電源の出力側に接続され、突入電流を発生させる負荷と、前記力率改善手段の入力側に接続されるヒータと、を備える画像形成装置において、前記力率改善手段に並列に接続されるバイパス手段を備え、前記バイパス手段を前記負荷又は前記ヒータの給電開始時、又は、前記負荷又は前記ヒータの動作開始時に所定時間導通させる制御手段を備えたことを特徴としている。
【0015】
この請求項2に記載の発明によれば、力率改善手段に並列にバイパス手段を設け、直流電源の出力側に接続された突入電流を発生させる負荷又は入力側に接続されたヒータの給電開始時、又は、突入電流を発生させる負荷又は入力側に接続されたヒータの動作開始時と同時にバイパス手段を導通させることによって、力率改善手段に流れる電流と力率改善手段のインピーダンスによる電圧降下分だけ直流電源の入力電圧の降下を防ぐことができる。
【0016】
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2記載の画像形成装置において、前記直流電源の入力電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記制御手段は、前記入力電圧検出手段から検出された入力電圧が所定値以下に達したときに前記バイパス手段を導通させることを特徴としている。
【0017】
この請求項3に記載の発明によれば、直流電源の入力電圧を検出する電圧検出手段からの検出電圧値が、直流電源から高負荷に対して電力を出力するために最低限必要な交流電源からの入力電圧値以下のときのみバイパス手段を導通させることによって、十分不都合なく駆動させることができる電圧値ではバイパス手段を導通させることなく通常の力率改善手段を用いることができる。
【0018】
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記バイパス手段の導通時間を計時する計時手段を備えることを特徴としている。
【0019】
この請求項4に記載の発明によれば、バイパス手段を導通させる時間を計時するための計時手段を設け、負荷の給電開始時又は負荷の動作開始時による突入電流の消滅時間に基づいて設定された所定時間を計時することにより、突入電流による急激な電圧降下が発生する時間に対して直流電源の入力電圧の降下を緩和することができる。
【0020】
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記負荷は定着装置の加熱ローラを駆動するモータであり、前記ヒータは定着装置の加熱ヒータであることを特徴としている。
【0021】
この請求項5に記載の発明によれば、定着装置の定着モータ又は加熱ヒータの給電開始時、又は、定着モータ又は加熱ヒータの動作開始時(即ち、定着モータ又は加熱ヒータの起動時又は点灯時。)において、バイパス手段の導通を行うことによって、コピースタート時における画像形成装置の直流電源の停止、破損、瞬停などの誤動作を回避することができ画像形成に影響を与えることがなく画像形成を行うことができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
この実施の形態は、画像形成装置における定着装置の加熱ローラを駆動させる定着モータ及び加熱ローラを加熱させる加熱ヒータに電源供給を行う直流電源装置の例である。
【0023】
図1に、本実施の形態における画像形成装置1の機構部分の断面構成を示す。図1に示すように画像形成装置1は、大別して、画像読み取り部10と、プリント部20とから構成される。
【0024】
画像読取部10は、光源、レンズ、CCD(Charge Coupled Device)等からなるスキャナを備えて構成され、原稿に照射した光の反射光を結像して光電変換することにより原稿画像を読み取り、プリント部20に出力する。ここで、原稿画像とは、図形や写真等のイメージデータに限らず、文字や記号等のテキストデータ等も含む意である。
【0025】
プリント部20は、画像形成部30と、クリーニング部40と、中間転写ベルト50と、給紙部60と、定着部70と、を備えて構成される。
【0026】
画像形成部30は、感光体である感光体ドラム31と、帯電装置32と、露光装置33と、現像装置34と、クリーニング装置35とを備える。
【0027】
中間転写ベルト50は、複数のローラにより回転可能に支持され、各ローラの回転にともなって回転する。この中間転写ベルト50は、一次転写ローラ51によりそれぞれ感光体ドラム31に圧着される。これにより感光体ドラム31の表面に現像された各トナーは、一次転写ローラ51による圧着位置で中間転写ベルト50に転写され、トナーが順次重ねて転写される。そして、二次転写ローラ52により記録用紙Pにトナー画像を転写した後、記録用紙Pを曲率分離した中間転写ベルト50は、クリーニング部40により残留トナーが除去される。
【0028】
給紙部60は、用紙トレイ61、62、63内に収容された記録用紙Pは、給紙ローラ64により給紙され、複数の中間ローラ65A、65B、65C、65D、レジストローラ66を経て二次転写ローラ52へと搬送する。この二次転写ローラ52により、中間転写ベルト50に転写されたトナー画像が記録用紙P面に転写される。そして、記録用紙Pは、定着部70において、記録用紙Pに転写されたトナー像を熱定着させる。定着処理された記録用紙Pは、排紙ローラ67に挟持されて排紙トレイ68上に載置される。
【0029】
定着部70は、加熱ローラ71と、この加熱ローラ71に圧接してニップ部Nを形成する加圧ローラ72を備える。定着部70は、加熱ローラ71及び加圧ローラ72を回転することにより、ニップ部Nに挿通される記録材Pを加熱及び加圧して、記録材P上のトナー画像をその記録材P上に定着させる。
【0030】
図2に、定着部70の断面図を示す。
図2に示すように、加熱ローラ71は、耐熱離型層71aと芯金層71bとから構成される。芯金層71bの内部に加熱ローラ71を加熱するヒータとして加熱ヒータ73が設けられている。耐熱離型層71aはフッ素樹脂やシリコンゴムなどから形成され、芯金層71bはアルミや鉄などから形成されている。加熱ヒータ73にはハロゲンランプ等が用いられる。
加圧ローラ72は、弾性層72aと芯金層72bから構成される。弾性層72aはシリコンゴムなどから形成され、芯金層72bはアルミや鉄などから形成されている。
以上の加熱ローラ71及び加圧ローラ72は、複数のギアなどを介して定着モータMによって回転駆動される。
【0031】
図3に、画像形成装置1内の電源回路及び定着モータM、加熱ヒータ73の制御系の構成例を示す。
図3に示すように、交流電源ACからの交流電力は、遮断装置F、ノイズフィルタNF、電圧検出部PTを介して直流電源DCに供給される。直流電源DCは、供給された交流電力を直流電力に変換する。その直流電力はドライブ回路部DVを介して定着モータMに供給される。この定着モータMへの電力供給は、ドライブ回路部DVにおいて制御部100からのモータ制御信号SMに基づいて制御される。
一方、電圧検出部PTの出力端の交流電力は分岐され、加熱ヒータ73にも供給される。加熱ヒータ73への交流電力は制御部100からのヒータ制御信号SHに基づいてON/OFF制御される。
直流電源DCの入力部には、力率改善手段としてのチョークコイルLが直列に挿入されており、このチョークコイルLに並列に本発明に係るバイパス回路部200が接続されている。バイパス回路部200は、制御部100からのバイパス制御信号SBによってON/OFF制御される。
Zは、交流電源ACの給電経路に存在する配線抵抗、キャパシタンス成分やインダクタンス成分を含むラインインピーダンスを示している。
電圧検出部PTは、入力交流電圧の変化をリアルタイムで検出しており、その検出電圧値Vを制御部100に出力する。制御部100は、入力された検出電圧値Vに基づいてバイパス回路部200及び加熱ヒータ制御部74のON/OFF制御を行う。その制御タイミングについては、動作説明で後述する。
【0032】
交流電源ACから直流電源DCに至る経路には種々の電圧降下を起こす要素が存在する。それらの要素とは、画像形成装置1の設置場所や配電状況によるラインインピーダンスZ、画像形成装置1内の遮断装置F、ノイズフィルタNF、直流電源DCの入力前段に接続されたチョークコイルL又はチョークコイルLと並列に接続されたバイパス回路部200のいずれか一方、チョークコイルLを介さず直流電源DCの入力側に接続された加熱ヒータ73である。さらに電圧降下を生じさせる要因として、定着モータMの起動時に発生する突入電流がある。
【0033】
制御部100は、バイパス回路部200を所定時間導通させる所定時間Tを計時する機能を有する計時手段としてのバイパス回路タイマを備えており、また、バイパス回路部200を導通させるための基準電圧値Vsが設定されている。電圧検出部PTから入力された検出電圧値Vと基準電圧値Vsとを比べ、検出電圧値Vが基準電圧値Vs以下であった場合にバイパス回路部200の導通指令を出力し、所定時間T経過後に遮断指令を出力するバイパス制御信号SBを保持している。
【0034】
所定時間Tは、定着モータMの起動時(即ち、給電開始時又は動作開始時。)に発生される突入電流が通常負荷の電流値に復帰するまでの時間と、加熱ヒータ73の点灯時に発生される突入電流が通常負荷の電流値に復帰するまでの時間に基づいて設定される。なお、本発明において、定着部70の起動時(定着モータMの起動と加熱ヒータ73への電力供給)において所定時間Tを設定するが、定着モータM起動時と、加熱ヒータ73点灯時とを個別に対策を行うために個別に導通時間Tを設定してもよく、直流電源DCに接続される負荷の突入電流が通常負荷の電流値に復帰するまでの時間に基づいて設定することが好ましい。
【0035】
基準電圧値Vsは、直流電源DCから高負荷に対して電力を出力するために最低限必要な交流電源ACからの入力電圧値である。
即ち、定着モータMや加熱ヒータ73などの負荷の起動時において、チョークコイルLを含む画像形成装置1内のインピーダンスと交流電源ACのラインインピーダンスZとを考慮し、直流電源DCの入力電圧が電源動作限界電圧以下にならないように設定された電圧値である。
所定電圧Vs以下のときは、定着部70の起動に支障をきたすおそれがあるため、バイパス回路部200を導通させる。なお、他の負荷が駆動されているときは、すでに直流電源DCの入力電圧値が低下しているが、基準電圧値Vsを上回る電圧値のときは十分不都合なく起動させることができるため、バイパス回路部200を導通させることなく通常のチョークコイルLを用いる。
【0036】
なお、制御部100は、定着部70固有の制御部であってもよく、又は画像形成装置1内の各部と相互に各種情報を送受信可能に接続されており、各部からの情報を受信し、受信した情報を判断して、判断結果である動作指示等の情報を各部に出力し、各部を統括している画像形成装置1の制御部に含まれるものでもよい。
【0037】
図4に、図3に用いるバイパス回路部200の構成回路例を示す。
図4に示すように、バイパス回路部200は、チョークコイルLと並列に接続されたスイッチング素子である。トライアックTR1と、抵抗R1、R2、R3、R4と、コンデンサC1と、フォトトライアックTfとによって構成される。
【0038】
トライアックTR1に並列接続された抵抗R1と、コンデンサC1とによって形成される直列回路はスナバ回路であり、トライアックTR1によって発生するスイッチングノイズ等の高調波パルスを吸収し、過電圧やノイズからトライアックTR1を保護する働きを有する。
【0039】
フォトトライアックTfは、発光ダイオードDとトライアックTR2から成り、発光ダイオードDに電流が流れている場合のみトライアックTR2が双方向に導通する機能を持つ。
【0040】
トライアックTR1は、抵抗R2、R3、フォトトライアックTfによって駆動される。トライアックTR1のゲート端子Gに流れる電流によってT1端子・T2端子間に流れる電流を制御することができ、ゲート端子Gに流れる電流はフォトトライアックTfによって制御される。
【0041】
制御部100からのバイパス制御信号Sに基づいてフォトトライアックTfの発光ダイオードDに電流が流れる場合、フォトトライアックTfのトライアックTR2に電流が流れる。トライアックTR2に電流が流れると、トライアックTR1のゲート端子Gに電流が流れ、トライアックTR1のT1端子・T2端子間に電流が流れる。トライアックTR1のT1端子・T2端子間に電流が流れると、チョークコイルLに流れる電流はインピーダンスの低いバイパス回路部200を流れる。
【0042】
制御部100からのバイパス制御信号Sがない場合は、フォトトライアックTfのトライアックTR2に電流が流れないためトライアックTR1に電流が流れずチョークコイルLに電流が流れる。
【0043】
図5に、制御部100からの信号に基づくバイパス回路部200の動作フローを示す。
コピースタート時において、制御部100から定着部70の起動が行われるとき、電圧検出部PTからの検出電圧値Vが基準電圧値Vs以下であるかを判定する(ステップS1)。
検出電圧値Vが基準電圧値Vs以下であった場合、制御部100からバイパス回路部200を導通させるようバイパス制御信号はバイパス回路部200内のフォトトライアックTfに出力され、トライアックT1に電流が流れることによりバイパス回路部200は信号に基づいて導通される(ステップS2)。また同時にバイパス回路タイマによる所定時間Tの計時を開始させる(ステップS3)。またバイパス回路部200が導通されたと同時に定着モータMは起動され加熱ローラ71及び加圧ローラ72が回転し、その後加熱ヒータ73が点灯される。
【0044】
バイパス回路タイマによる計時が所定時間Tを経過した場合(ステップS4:YES)、バイパス制御信号Sはバイパス回路部200を遮断するようバイパス回路部200内のフォトトライアックTfに出力され、バイパス回路部200は信号に基づいて遮断される(ステップS5)。また同時にバイパスタイマによる所定時間Tの計時はクリアされる(ステップS6)。所定時間Tを経過していない場合は、バイパス回路部200を導通させた状態を保つ。
【0045】
図6に、時間に対する直流電源DCの入力電圧Vin及び制御信号との関係を示す。本発明による入力電圧Vinを実線で示し、従来の入力電圧Vinを破線で示す。
【0046】
まず、従来の画像形成装置の直流電源DCの入力電圧Vinについて説明する。
コピースタート時t1において、コピースタート信号SSがONされるとき、定着モータ制御信号SMがONされ定着モータMが起動する。交流電源ACからのラインインピーダンスZや画像形成装置1内でのインピーダンスにより直流電源DCの入力電圧Vinが下がりやすい状態のとき、定着モータMの起動時に発生する突入電流によって、入力電圧Vinは急激に低下し電源動作限界電圧以下になるおそれがある。
【0047】
in1は、従来の定着モータMの起動時に発生する突入電流による直流電源DCの入力電圧を示す。
定着モータMの起動時に発生する突入電流によって、直流電源DCの出力電流は増加され、直流電源DCの入力電流が増加される。従ってVin1の電圧降下は、定着モータMが起動されることによって増加された電流(突入電流)とラインインピーダンスZ、遮断装置F、ノイズフィルタNF、電圧検出部PT、チョークコイルL及び画像形成装置1内の配線抵抗などによって急激な電圧降下を生じる。
【0048】
in2は、定着モータMを起動後、定常回転時の直流電源DCの入力電圧を示す。
定着モータMの起動後(突入電流の消滅後)、通常の定着モータMの定常負荷電流が流れ定常回転に安定する。定常負荷電流は起動時に発生する突入電流より小さいため、直流電源DCの入力電流が減少する。従って、このVin2の電圧降下は、定着モータMの定常回転の定常負荷電流とラインインピーダンスZ、遮断装置F、ノイズフィルタNF、電圧検出部PT、チョークコイルL及び画像形成装置1内の配線抵抗などによって生じる。
【0049】
次に、t2時において制御部100からの加熱ヒータ制御信号SHがONされると加熱ヒータ制御部74は加熱ヒータ73に電力を供給する。加熱ヒータ73は、点灯直後ランプ内のフィラメントの温度が上昇するまではランプのインピーダンスが低い(冷抵抗)ため、突入電流が発生する。加熱ヒータ73の点灯時に発生する突入電流によって、入力電圧Vinは急激に低下し電源動作限界電圧以下になってしまうおそれがある。
【0050】
in3は、加熱ヒータ73に電力を供給することによって生じる突入電流による直流電源DCの入力電圧を示す。
加熱ヒータ73は加熱ヒータ制御部74によって電力が供給される。ランプの冷抵抗により突入電流が発生する。従って、このVin3の電圧降下は、突入電流と加熱ヒータ73の交流電源AC側のラインインピーダンスZ、遮断装置F、ノイズフィルタNF、電圧検出部PTなどにより、急激な電圧降下を生じる。
【0051】
in4は、加熱ヒータ73の電力供給後、発生した突入電流が安定した後(突入電流の消滅後)の直流電源DCの入力電圧を示す。
加熱ヒータ73の電力供給後、ランプが温まるに従ってランプインピーダンスは上昇するため、突入電流は無くなり通常の加熱ヒータ73の消費負荷電流が流れる。従って、このVin4の電圧降下は、加熱ヒータ73の定常点灯時の消費負荷電流とラインインピーダンスZ、遮断装置F、ノイズフィルタNF、電圧検出部PTなどによって生じる。
【0052】
次に、本発明によるバイパス回路部200を備える画像形成装置1の直流電源DCの入力電圧Vinについて説明する。
コピースタート時t1において、コピースタート信号SSがONされるとき、定着モータ制御信号SMがONされ、定着モータMが起動される。定着モータ制御信号SMがONされるとき、検出電圧値Vが基準電圧値Vs以下であった場合、バイパス制御信号SBはONされバイパス回路部200が導通されると同時にバイパス回路タイマによる所定時間Tの計時が開始される。
【0053】
in5は、t1時の定着モータMの起動時に発生される突入電流及び起動後の定常回転時に消費される定常負荷電流による直流電源DCの入力電圧を示す。
直流電源DCへ入力される電流は、バイパス回路部200のインピーダンスが小さいためチョークコイルLを介さずバイパス回路部200を流れる。そのため、チョークコイルLに流れる定着モータMの起動時に発生される突入電流及び起動後の定常回転時に消費される定常負荷電流と、チョークコイルLのインピーダンスと、による電圧降下分を防ぐことができ急激な電圧降下を防ぐことができる。従って、このVin5の電圧降下は、バイパス回路部200に流れる定着モータMの負荷電流と、ラインインピーダンスZ、遮断装置F、ノイズフィルタNF、電圧検出部PTなどによって生じる。
【0054】
次に、t2時において加熱ヒータ73に電力を供給した場合、加熱ヒータ73はバイパス回路部200を介さず交流電源側に接続されているため、従来の画像形成装置と同様に点灯時にはVin3に示す電圧降下が生じ、加熱ヒータ73が温まるとVin4に示す電圧降下が生じる。
【0055】
in6は、バイパス回路部200を遮断したときに生じる直流電源DCの入力電圧を示す。
バイパス回路タイマによる計時が所定時間T経過したt3時のとき、バイパス制御信号SBに基づきバイパス回路部200は遮断される。バイパス回路部200を流れる定着モータMの定常負荷電流は、遮断した時点でチョークコイルLに流れるため、定着モータMの定常負荷電流とチョークコイルLのインピーダンスによる電圧降下が生じる。
【0056】
なお、定着モータMを先に起動してから加熱ヒータ73に電力を供給する例について説明したが、加熱ヒータ73に電力を供給してから定着モータMを起動させてもよく、また同時に電力の供給を行ってもよく、電力供給時における直流電源の入力電圧Vinが電源動作限界電圧以下にならない範囲であれば順序は問わない。
【0057】
なお、本発明において、定着モータM及び加熱ヒータ73に電源供給を行う直流電源DCを備えた画像形成装置において説明したが、直流電源DCに接続される負荷は、定着モータMに限らず給紙部に用いられるローラを駆動するモータなどが複数接続されていてもよく、また短時間で大負荷を必要とするような負荷であっても同様の効果が得られる。また、チョークコイルLを介さず直流電源DCの入力側に接続された加熱ヒータ73に限らず、露光ランプでもよくこの限りではない。
【0058】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、力率改善手段に並列にバイパス手段を設け、直流電源の出力側に接続された突入電流を発生させる負荷の給電開始時、又は、突入電流を発生させる負荷の動作開始時と同時にバイパス手段を導通させることによって、力率改善手段に流れる電流と力率改善手段のインピーダンスによる電圧降下分だけ直流電源の入力電圧の降下を防ぐことができる。また、画像形成装置の設置条件に関係なく交流電源からのラインインピーダンスなどによる直流電源の入力電圧の低下を緩和し、電圧低下によって生じる直流電源の誤動作を回避することができる。
【0059】
請求項2に記載の発明によれば、請求項1と同様の効果を得られるのは勿論のこと力率改善手段に並列にバイパス手段を設け、直流電源の出力側に接続された突入電流を発生させる負荷又は入力側に接続されたヒータの給電開始時、又は、突入電流を発生させる負荷又は入力側に接続されたヒータ動作開始時と同時にバイパス手段を導通させることによって、力率改善手段に流れる電流と力率改善手段のインピーダンスによる電圧降下分だけ直流電源の入力電圧の降下を防ぐことができる。
【0060】
請求項3に記載の発明によれば、請求項1及び2と同様の効果を得られるのは勿論のこと、直流電源の入力電圧を検出する電圧検出手段からの検出電圧値が、直流電源から高負荷に対して電力を出力するために最低限必要な交流電源からの入力電圧値以下のときのみバイパス手段を導通させることによって、十分不都合なく駆動させることができる電圧値ではバイパス手段を導通させることなく通常の力率改善手段を用いることができる。
【0061】
請求項4に記載の発明によれば、請求項1〜3と同様の効果を得られるのは勿論のこと、バイパス手段を導通させる時間を計時するための計時手段を設け、負荷の給電開始時又は負荷の動作開始時による突入電流の消滅時間に基づいて設定された所定時間を計時することにより、突入電流による急激な電圧降下が発生する時間に対して直流電源の入力電圧の降下を緩和することができる。
【0062】
請求項5に記載の発明によれば、請求項1〜4と同様の効果を得られるのは勿論のこと、定着装置の定着モータ又は加熱ヒータの給電開始時、又は、定着モータ又は加熱ヒータの動作開始時(即ち、定着モータ又は加熱ヒータの起動及び点灯時。)において、バイパス手段の導通を行うことによって、コピースタート時における画像形成装置の直流電源の停止、破損、瞬停などの誤動作を回避することができ画像形成に影響を与えることがなく画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した画像形成装置1の内部構成を示す断面図である。
【図2】図1の画像形成装置1が備える定着部70の断面図の一例である。
【図3】画像形成装置1の構成ブロック図の一例である。
【図4】図3に用いるバイパス回路部200の構成回路の一例である。
【図5】制御部100からの信号に基づくバイパス回路部200の動作フローである。
【図6】直流電源DCの時間に対する入力電圧Vin及び制御信号との関係図である。
【符号の説明】
1 画像形成装置
10 画像読取り部
100 制御部
20 プリント部
200 バイパス回路部
30 画像形成部
31 感光体ドラム
32 帯電装置
33 露光装置
34 現像装置
35 クリーニング装置
40 クリーニング部
50 中間転写ベルト
51 一次転写ローラ
52 二次転写ローラ
60 給紙部
61、62、63 用紙トレイ
64 給紙ローラ
65A、65B、65C、65D 中間ローラ
66 レジストローラ
67 排紙ローラ
68 排紙トレイ
70 定着部
71 加熱ローラ
71a 耐熱離型層
71b 芯金層
72 加圧ローラ
72a 弾性層
72b 芯金層
73 加熱ヒータ
74 加熱ヒータ制御部
AC 交流電源
DC 直流電源
DV ドライブ回路部
F 遮断装置
G ゲート端子
L チョークコイル
M 定着モータ
N ニップ
NF ノイズフィルタ
P 記録用紙
PT 電圧検出部
SB バイパス制御信号
SH 加熱ヒータ制御信号
SM 定着モータ制御信号
SS コピースタート信号
T 導通時間
V 検出電圧値
in 入力電圧
Vs 基準電圧
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a power supply circuit of an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
When power is supplied from an AC power supply to a device equipped with a DC power supply, the input voltage of the DC power supply depends on the line impedance, wiring resistance inside the device, noise filter, power factor correction coil, etc. A voltage drop occurs. When the input voltage of the DC power supply falls below the power supply operation limit voltage value, the output voltage of the DC power supply fluctuates, and the load supplied with power from the DC power supply may not obtain a desired operation. In particular, in the case of a load that generates an inrush current, the input voltage of the DC power supply drops instantaneously. Examples of loads that generate inrush current include driving loads such as motors and heat source loads such as lamps and heaters.
[0003]
Also, due to the recent trend of multi-function, high-function, miniaturization, etc. of OA (Office Automation) equipment, the load capacity for the power supply device is increasing, and strict voltage stability is required.
In the image forming apparatus, there are many power loads such as a drive source such as a motor, an exposure lamp, and a heater arranged in various places. As a power source for driving in the image forming apparatus and driving various power loads, A direct current power source that is directly or transformed from an alternating current power source is provided. At the start of copying in the image forming apparatus, a plurality of motors and lamps are activated and lit to generate an inrush current. There is a problem that loads such as a plurality of motors and heaters cannot operate properly due to a sudden drop in the input voltage of the DC power supply due to the inrush current, resulting in problems in image formation.
[0004]
Therefore, it is necessary to design the DC power supply with a lower operating limit voltage, and the standard of circuit elements used for the DC power supply must be set to a standard product compatible with a large current, resulting in an increase in circuit cost. Therefore, as a DC power source for an image forming apparatus, a switching power source having high conversion efficiency, small size and light weight, and a wide input voltage range is often used. However, it is known that the switching power supply has a problem that noise is easily generated.
[0005]
For example, in Patent Document 1, when a load current of a switching power supply is detected and the load current reaches a predetermined value, a choke coil for suppressing harmonic current and a power thermistor for suppressing inrush current are connected by a triac or relay according to an external signal. Has disclosed a switching regulator that prevents a short-circuit current and a harmonic current generation at a light load and an inrush current when a power switch is turned on.
[0006]
In Patent Document 2, a first choke coil for suppressing high frequency, a second choke coil for suppressing harmonics and a changeover switch that bypass the first choke coil are arranged in parallel between the AC power source and the rectifying element. The switch is turned off when the output current of the DC power is less than the predetermined value, and turned on when the output current exceeds the predetermined value to suppress the harmonic current and improve the power factor. A regulator is disclosed.
[0007]
In Patent Document 3, a first choke coil for suppressing high frequency, a second choke coil for suppressing harmonics and a changeover switch that bypass the first choke coil are arranged in parallel between the AC power source and the rectifying element. The current detection means for detecting the average value of the current flowing through the switching element is provided, and when the average value of the current detected by the current detection means is below a predetermined value, the changeover switch is turned off and exceeds the predetermined value. In other words, a switching regulator is disclosed that is turned on when the output power is large and the high power factor can be maintained by constantly suppressing the harmonic component of the input current of the power source even if the output power fluctuates greatly.
[0008]
Also, in Patent Document 4, either a choke input rectifier circuit or an active filter circuit is switched as an operating circuit based on a control signal from a power supply device, and control of switching operation is based on a control signal input to a control input terminal. By doing so, a power supply device that reduces unnecessary noise generated by the power supply device and improves power supply efficiency is disclosed.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-8-149822
[Patent Document 2]
JP-A-8-205519
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-23646
[Patent Document 4]
JP-A-9-121547
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above document only discloses a technique for improving efficiency and power factor including reduction of the input current of the DC power supply, and does not improve the operation when the input voltage is low. Due to a decrease in input voltage due to a load such as a motor or a lamp, the DC power supply may be stopped, damaged, or momentarily stopped, which may cause problems in the image forming apparatus. Further, the invention described in Patent Document 1 has a configuration in which the bypass control of the choke coil and the thermistor is performed by the DC power supply unit.
[0011]
An object of the present invention is to alleviate a decrease in input voltage of a DC power source due to an inrush load, an inrush current, a line impedance, and the like.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a DC power source to which electric power is input from an AC power source, a power factor improving means connected to the input side of the DC power source, an output side of the DC power source, and an inrush current. A bypass unit connected in parallel to the power factor correction unit, and the bypass unit is electrically connected for a predetermined time when power supply to the load is started or when operation of the load is started. It is characterized by having a control means for making it possible.
[0013]
According to the first aspect of the present invention, bypass means is provided in parallel with the power factor improving means, and bypassing is performed simultaneously with the start of power feeding or operation of the load that generates the inrush current connected to the output side of the DC power supply. By making the means conductive, it is possible to prevent a drop in the input voltage of the DC power source by the amount of voltage drop due to the current flowing through the power factor improving means and the impedance of the power factor improving means. Further, it is possible to alleviate the decrease in the input voltage of the DC power supply due to the line impedance from the AC power supply regardless of the installation conditions of the image forming apparatus, and to avoid the malfunction of the DC power supply caused by the voltage decrease.
[0014]
The invention according to claim 2 is a DC power source to which electric power is input from an AC power source, a power factor improving means connected to the input side of the DC power source, an output side of the DC power source, and an inrush current. An image forming apparatus comprising: a load to be generated; and a heater connected to an input side of the power factor improving unit. The image forming apparatus includes a bypass unit connected in parallel to the power factor improving unit. Control means for conducting for a predetermined time at the start of power supply to the heater or at the start of operation of the load or the heater is provided.
[0015]
According to the second aspect of the present invention, the bypass means is provided in parallel with the power factor improving means, and the power supply start of the load connected to the output side of the DC power supply or the heater connected to the input side is started. By connecting the bypass means at the same time as the start of the operation of the load or the heater connected to the input side that generates an inrush current or the voltage drop due to the impedance of the power factor improvement means and the impedance of the power factor improvement means Only the input voltage drop of the DC power supply can be prevented.
[0016]
A third aspect of the present invention is the image forming apparatus according to the first or second aspect, further comprising voltage detection means for detecting an input voltage of the DC power supply, wherein the control means is detected from the input voltage detection means. The bypass means is turned on when the input voltage reaches a predetermined value or less.
[0017]
According to the third aspect of the present invention, the AC voltage source that is the minimum required for the detection voltage value from the voltage detection means for detecting the input voltage of the DC power source to output power from the DC power source to the high load is provided. By making the bypass means conductive only when the input voltage value is less than or equal to the input voltage value, a normal power factor improving means can be used without conducting the bypass means at a voltage value that can be driven without any inconvenience.
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, the control unit includes a time measuring unit that measures a conduction time of the bypass unit. .
[0019]
According to the fourth aspect of the present invention, the timing means for timing the time for which the bypass means is conducted is provided, and is set based on the disappearance time of the inrush current at the start of power supply to the load or at the start of load operation. By measuring the predetermined time, the drop in the input voltage of the DC power supply can be mitigated with respect to the time during which a sudden voltage drop due to the inrush current occurs.
[0020]
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the load is a motor that drives a heating roller of a fixing device, and the heater is a heater of the fixing device. It is characterized by being.
[0021]
According to the fifth aspect of the present invention, when power supply to the fixing motor or the heater of the fixing device is started, or when the operation of the fixing motor or the heater is started (that is, when the fixing motor or the heater is started or lit). )), By conducting the bypass means, it is possible to avoid malfunctions such as stop, breakage, and momentary interruption of the DC power supply of the image forming apparatus at the start of copying, so that image formation is not affected. It can be performed.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
This embodiment is an example of a DC motor that supplies power to a fixing motor that drives a heating roller of a fixing device and a heater that heats the heating roller in the image forming apparatus.
[0023]
FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of a mechanism portion of the image forming apparatus 1 in the present embodiment. As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 1 is roughly composed of an image reading unit 10 and a printing unit 20.
[0024]
The image reading unit 10 includes a scanner including a light source, a lens, a CCD (Charge Coupled Device), and the like. The reflected image of the light irradiated on the document is imaged and photoelectrically converted to read the document image, and print To the unit 20. Here, the original image is not limited to image data such as graphics and photographs, but also includes text data such as characters and symbols.
[0025]
The printing unit 20 includes an image forming unit 30, a cleaning unit 40, an intermediate transfer belt 50, a paper feeding unit 60, and a fixing unit 70.
[0026]
The image forming unit 30 includes a photosensitive drum 31 that is a photosensitive member, a charging device 32, an exposure device 33, a developing device 34, and a cleaning device 35.
[0027]
The intermediate transfer belt 50 is rotatably supported by a plurality of rollers, and rotates as each roller rotates. The intermediate transfer belt 50 is pressed against the photosensitive drum 31 by the primary transfer roller 51. As a result, each toner developed on the surface of the photosensitive drum 31 is transferred to the intermediate transfer belt 50 at the pressure contact position by the primary transfer roller 51, and the toner is sequentially transferred in a superimposed manner. Then, after the toner image is transferred to the recording paper P by the secondary transfer roller 52, the residual toner is removed by the cleaning unit 40 from the intermediate transfer belt 50 from which the recording paper P is separated by curvature.
[0028]
In the paper feeding unit 60, the recording paper P stored in the paper trays 61, 62, 63 is fed by a paper feeding roller 64, and passes through a plurality of intermediate rollers 65A, 65B, 65C, 65D and a registration roller 66. It is conveyed to the next transfer roller 52. The toner image transferred to the intermediate transfer belt 50 is transferred onto the recording paper P surface by the secondary transfer roller 52. The recording paper P is heat-fixed by the fixing unit 70 on the toner image transferred to the recording paper P. The recording paper P that has been subjected to the fixing process is sandwiched between paper discharge rollers 67 and placed on a paper discharge tray 68.
[0029]
The fixing unit 70 includes a heating roller 71 and a pressure roller 72 that presses against the heating roller 71 to form a nip portion N. The fixing unit 70 rotates and heats the heating roller 71 and the pressure roller 72 to heat and press the recording material P inserted through the nip portion N, and the toner image on the recording material P is placed on the recording material P. Let it settle.
[0030]
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the fixing unit 70.
As shown in FIG. 2, the heating roller 71 includes a heat-resistant release layer 71a and a cored bar layer 71b. A heater 73 is provided as a heater for heating the heating roller 71 inside the metal core layer 71b. The heat-resistant release layer 71a is made of fluororesin or silicon rubber, and the cored bar layer 71b is made of aluminum or iron. A halogen lamp or the like is used for the heater 73.
The pressure roller 72 includes an elastic layer 72a and a cored bar layer 72b. The elastic layer 72a is made of silicon rubber or the like, and the core metal layer 72b is made of aluminum or iron.
The heating roller 71 and the pressure roller 72 described above are rotationally driven by the fixing motor M via a plurality of gears and the like.
[0031]
FIG. 3 shows a configuration example of a control system for the power supply circuit, the fixing motor M, and the heater 73 in the image forming apparatus 1.
As shown in FIG. 3, AC power from the AC power source AC is supplied to the DC power source DC via the cutoff device F, the noise filter NF, and the voltage detection unit PT. The direct current power source DC converts the supplied alternating current power into direct current power. The DC power is supplied to the fixing motor M via the drive circuit unit DV. The power supply to the fixing motor M is controlled based on the motor control signal SM from the control unit 100 in the drive circuit unit DV.
On the other hand, the AC power at the output end of the voltage detector PT is branched and supplied to the heater 73 as well. The AC power to the heater 73 is ON / OFF controlled based on a heater control signal SH from the control unit 100.
A choke coil L as a power factor improving means is inserted in series at the input portion of the DC power source DC, and a bypass circuit portion 200 according to the present invention is connected in parallel to the choke coil L. The bypass circuit unit 200 is ON / OFF controlled by a bypass control signal SB from the control unit 100.
Z represents a line impedance including a wiring resistance, a capacitance component, and an inductance component existing in the power supply path of the AC power supply AC.
The voltage detector PT detects a change in the input AC voltage in real time, and outputs the detected voltage value V to the controller 100. The control unit 100 performs ON / OFF control of the bypass circuit unit 200 and the heater control unit 74 based on the input detection voltage value V. The control timing will be described later in the explanation of the operation.
[0032]
There are elements that cause various voltage drops in the path from the AC power supply AC to the DC power supply DC. These elements are the line impedance Z depending on the installation location and power distribution status of the image forming apparatus 1, the cutoff device F in the image forming apparatus 1, the noise filter NF, and the choke coil L or choke connected before the input of the DC power source DC. One of the bypass circuit units 200 connected in parallel to the coil L is a heater 73 connected to the input side of the DC power source DC without passing through the choke coil L. Further, as a factor causing a voltage drop, there is an inrush current generated when the fixing motor M is started.
[0033]
The control unit 100 includes a bypass circuit timer as a time measuring unit having a function of measuring a predetermined time T for making the bypass circuit unit 200 conductive for a predetermined time, and a reference voltage value Vs for making the bypass circuit unit 200 conductive. Is set. The detection voltage value V input from the voltage detection unit PT is compared with the reference voltage value Vs, and when the detection voltage value V is equal to or less than the reference voltage value Vs, the conduction command of the bypass circuit unit 200 is output, and the predetermined time T A bypass control signal SB that outputs a shut-off command after elapse is held.
[0034]
The predetermined time T is generated when the inrush current generated when the fixing motor M is started up (that is, when power supply is started or when the operation is started) and when the heater 73 is turned on. Is set based on the time until the inrush current to be restored to the current value of the normal load. In the present invention, the predetermined time T is set when the fixing unit 70 is started up (starting of the fixing motor M and power supply to the heater 73), but when the fixing motor M is started up and when the heater 73 is turned on. In order to take measures individually, the conduction time T may be set individually, and is preferably set based on the time until the inrush current of the load connected to the DC power source DC returns to the current value of the normal load. .
[0035]
The reference voltage value Vs is an input voltage value from the AC power supply AC that is the minimum necessary for outputting power from the DC power supply DC to a high load.
That is, when the load such as the fixing motor M and the heater 73 is started, the input voltage of the DC power source DC is determined by taking into account the impedance in the image forming apparatus 1 including the choke coil L and the line impedance Z of the AC power source AC. The voltage value is set so as not to be lower than the operation limit voltage.
When the voltage is equal to or lower than the predetermined voltage Vs, the bypass circuit unit 200 is turned on because there is a possibility that the fixing unit 70 may be activated. Note that when another load is being driven, the input voltage value of the DC power supply DC has already decreased, but when the voltage value exceeds the reference voltage value Vs, it can be started without any inconvenience. A normal choke coil L is used without making the circuit part 200 conductive.
[0036]
The control unit 100 may be a control unit unique to the fixing unit 70, or is connected to each unit in the image forming apparatus 1 so as to be able to transmit and receive various information to and from each other, and receives information from each unit. The received information may be determined, information such as an operation instruction as a determination result may be output to each unit, and included in the control unit of the image forming apparatus 1 that controls each unit.
[0037]
FIG. 4 shows a configuration circuit example of the bypass circuit unit 200 used in FIG.
As shown in FIG. 4, the bypass circuit unit 200 is a switching element connected in parallel with the choke coil L. The triac TR1, the resistors R1, R2, R3, and R4, the capacitor C1, and the phototriac Tf are included.
[0038]
The series circuit formed by the resistor R1 connected in parallel to the triac TR1 and the capacitor C1 is a snubber circuit, which absorbs harmonic pulses such as switching noise generated by the triac TR1, and protects the triac TR1 from overvoltage and noise. Has the function of
[0039]
The phototriac Tf includes a light emitting diode D and a triac TR2, and the triac TR2 has a function of conducting in both directions only when a current flows through the light emitting diode D.
[0040]
The triac TR1 is driven by resistors R2 and R3 and a phototriac Tf. The current flowing between the T1 terminal and the T2 terminal can be controlled by the current flowing through the gate terminal G of the triac TR1, and the current flowing through the gate terminal G is controlled by the phototriac Tf.
[0041]
When a current flows through the light emitting diode D of the phototriac Tf based on the bypass control signal S from the control unit 100, a current flows through the triac TR2 of the phototriac Tf. When a current flows through the triac TR2, a current flows through the gate terminal G of the triac TR1, and a current flows between the T1 terminal and the T2 terminal of the triac TR1. When a current flows between the T1 terminal and the T2 terminal of the triac TR1, the current flowing through the choke coil L flows through the bypass circuit unit 200 having a low impedance.
[0042]
When there is no bypass control signal S from the control unit 100, no current flows through the triac TR2 of the phototriac Tf, so no current flows through the triac TR1, and a current flows through the choke coil L.
[0043]
FIG. 5 shows an operation flow of the bypass circuit unit 200 based on a signal from the control unit 100.
At the start of copying, when the fixing unit 70 is activated from the control unit 100, it is determined whether the detected voltage value V from the voltage detecting unit PT is equal to or lower than the reference voltage value Vs (step S1).
When the detected voltage value V is equal to or lower than the reference voltage value Vs, a bypass control signal is output from the control unit 100 to the phototriac Tf in the bypass circuit unit 200 so that the bypass circuit unit 200 is conducted, and a current flows through the triac T1. As a result, the bypass circuit unit 200 is turned on based on the signal (step S2). At the same time, the counting of the predetermined time T by the bypass circuit timer is started (step S3). At the same time that the bypass circuit unit 200 is turned on, the fixing motor M is started, the heating roller 71 and the pressure roller 72 rotate, and then the heater 73 is turned on.
[0044]
When the time measured by the bypass circuit timer has passed the predetermined time T (step S4: YES), the bypass control signal S is output to the phototriac Tf in the bypass circuit unit 200 so as to shut off the bypass circuit unit 200. Is blocked based on the signal (step S5). At the same time, the counting of the predetermined time T by the bypass timer is cleared (step S6). When the predetermined time T has not elapsed, the bypass circuit unit 200 is kept conductive.
[0045]
FIG. 6 shows the input voltage V of the DC power supply DC with respect to time. in And the relationship with the control signal. The input voltage V according to the invention in Is indicated by a solid line, and the conventional input voltage V in Is indicated by a broken line.
[0046]
First, the input voltage V of the DC power source DC of the conventional image forming apparatus in Will be described.
When the copy start signal SS is turned on at the copy start time t1, the fixing motor control signal SM is turned on and the fixing motor M is started. The input voltage V of the DC power source DC is determined by the line impedance Z from the AC power source AC and the impedance in the image forming apparatus 1. in When the fixing motor M is in a state of being easily lowered, the input voltage V in May drop rapidly and fall below the power supply operating limit voltage.
[0047]
V in Reference numeral 1 denotes an input voltage of the DC power source DC due to an inrush current generated when the conventional fixing motor M is started.
Due to the inrush current generated when the fixing motor M is started, the output current of the DC power source DC is increased, and the input current of the DC power source DC is increased. Therefore V in The voltage drop of 1 is the current (inrush current) increased by starting the fixing motor M, the line impedance Z, the cutoff device F, the noise filter NF, the voltage detection unit PT, the choke coil L, and the image forming apparatus 1. A sudden voltage drop occurs due to the wiring resistance.
[0048]
V in Reference numeral 2 denotes the input voltage of the DC power source DC during steady rotation after the fixing motor M is started.
After the fixing motor M is started (after the rush current disappears), a normal load current of the normal fixing motor M flows and stabilizes at a steady rotation. Since the steady load current is smaller than the inrush current generated at the start-up, the input current of the DC power source DC is reduced. Therefore, this V in The voltage drop of 2 is caused by the steady load current and line impedance Z of the fixing motor M, the interruption device F, the noise filter NF, the voltage detection unit PT, the choke coil L, the wiring resistance in the image forming apparatus 1, and the like.
[0049]
Next, when the heater control signal SH from the control unit 100 is turned on at t2, the heater control unit 74 supplies power to the heater 73. Since the heater 73 has a low impedance (cold resistance) until the temperature of the filament in the lamp rises immediately after lighting, an inrush current is generated. Due to the inrush current generated when the heater 73 is turned on, the input voltage V in May drop rapidly and become below the power supply operating limit voltage.
[0050]
V in Reference numeral 3 denotes an input voltage of the DC power source DC due to an inrush current generated by supplying electric power to the heater 73.
Electric power is supplied to the heater 73 by the heater controller 74. Inrush current is generated by the cold resistance of the lamp. Therefore, this V in 3 is caused by an inrush current and the line impedance Z on the AC power supply AC side of the heater 73, the cutoff device F, the noise filter NF, the voltage detection unit PT, and the like.
[0051]
V in 4 indicates the input voltage of the DC power source DC after the generated inrush current is stabilized after the heater 73 is supplied with electric power (after the inrush current disappears).
Since the lamp impedance rises as the lamp warms up after supplying power to the heater 73, the inrush current disappears and the normal load current of the heater 73 flows. Therefore, this V in The voltage drop of 4 is caused by the consumed load current and the line impedance Z, the cutoff device F, the noise filter NF, the voltage detection unit PT, and the like during steady lighting of the heater 73.
[0052]
Next, the input voltage V of the DC power source DC of the image forming apparatus 1 including the bypass circuit unit 200 according to the present invention. in Will be described.
At the copy start time t1, when the copy start signal SS is turned ON, the fixing motor control signal SM is turned ON and the fixing motor M is started. When the fixing motor control signal SM is turned on and the detected voltage value V is equal to or lower than the reference voltage value Vs, the bypass control signal SB is turned on and the bypass circuit unit 200 is turned on, and at the same time a predetermined time T by the bypass circuit timer. Will start timing.
[0053]
V in Reference numeral 5 denotes an input voltage of the DC power source DC due to an inrush current generated when the fixing motor M is started at t1 and a steady load current consumed during steady rotation after the start.
The current input to the DC power source DC flows through the bypass circuit unit 200 without passing through the choke coil L because the impedance of the bypass circuit unit 200 is small. Therefore, it is possible to prevent the voltage drop due to the inrush current generated when starting the fixing motor M flowing through the choke coil L, the steady load current consumed during steady rotation after the start-up, and the impedance of the choke coil L, and suddenly. Voltage drop can be prevented. Therefore, this V in 5 is caused by the load current of the fixing motor M flowing through the bypass circuit unit 200, the line impedance Z, the cutoff device F, the noise filter NF, the voltage detection unit PT, and the like.
[0054]
Next, when power is supplied to the heater 73 at time t2, the heater 73 is connected to the AC power supply side without going through the bypass circuit unit 200. in When the voltage drop shown in FIG. in The voltage drop shown in 4 occurs.
[0055]
V in 6 indicates an input voltage of the DC power source DC generated when the bypass circuit unit 200 is shut off.
When the time measured by the bypass circuit timer is t3 when the predetermined time T has elapsed, the bypass circuit unit 200 is shut off based on the bypass control signal SB. Since the steady load current of the fixing motor M flowing through the bypass circuit unit 200 flows to the choke coil L at the time of interruption, a voltage drop occurs due to the steady load current of the fixing motor M and the impedance of the choke coil L.
[0056]
The example in which the fixing motor M is first activated and then the electric power is supplied to the heater 73 has been described. However, the electric power may be supplied to the heater 73 and then the fixing motor M may be activated. You may supply the input voltage V of the DC power supply when supplying power in The order is not limited as long as the voltage does not fall below the power supply operating limit voltage.
[0057]
In the present invention, the image forming apparatus provided with the DC power source DC for supplying power to the fixing motor M and the heater 73 has been described. However, the load connected to the DC power source DC is not limited to the fixing motor M, and the paper is fed. A plurality of motors for driving rollers used in the section may be connected, and the same effect can be obtained even with a load that requires a large load in a short time. Further, the present invention is not limited to the heater 73 connected to the input side of the DC power source DC without passing through the choke coil L, and may be an exposure lamp.
[0058]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the bypass means is provided in parallel with the power factor improving means, and the inrush current is generated at the start of feeding the load that generates the inrush current connected to the output side of the DC power source. By making the bypass means conductive simultaneously with the start of the load operation, it is possible to prevent a drop in the input voltage of the DC power supply by the voltage drop due to the current flowing through the power factor improving means and the impedance of the power factor improving means. Further, it is possible to alleviate the decrease in the input voltage of the DC power supply due to the line impedance from the AC power supply regardless of the installation conditions of the image forming apparatus, and to avoid the malfunction of the DC power supply caused by the voltage decrease.
[0059]
According to the second aspect of the present invention, the same effect as in the first aspect can be obtained, and the bypass means is provided in parallel with the power factor improving means, and the inrush current connected to the output side of the DC power supply is reduced. By turning on the bypass means at the same time as the start of power supply of the heater connected to the load or input side to be generated or the operation of the heater connected to the load or input side to generate an inrush current, the power factor improving means A drop in the input voltage of the DC power source can be prevented by the voltage drop due to the flowing current and the impedance of the power factor improving means.
[0060]
According to the third aspect of the present invention, the detection voltage value from the voltage detection means for detecting the input voltage of the direct current power source can be obtained from the direct current power source as well as the same effects as in the first and second aspects. By bypassing the bypass means only when the voltage is less than or equal to the input voltage value from the AC power supply that is the minimum necessary to output power to a high load, the bypass means is made conductive at a voltage value that can be driven without any inconvenience. Ordinary power factor improving means can be used without any problem.
[0061]
According to the fourth aspect of the present invention, the same effect as in the first to third aspects can be obtained, as well as the time measuring means for measuring the time for which the bypass means is turned on, and when the power supply to the load is started. Or, by measuring the predetermined time set based on the disappearance time of the inrush current at the start of the load operation, the input voltage drop of the DC power supply is mitigated with respect to the time when the sudden voltage drop due to the inrush current occurs. be able to.
[0062]
According to the fifth aspect of the invention, it is possible to obtain the same effect as that of the first to fourth aspects, as well as at the start of power supply to the fixing motor or heater of the fixing device, or of the fixing motor or heater. When the operation is started (that is, when the fixing motor or the heater is started and turned on), the bypass unit is turned on to prevent malfunction such as stop, breakage, or momentary power failure of the DC power supply of the image forming apparatus at the start of copying. Therefore, the image formation can be performed without affecting the image formation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an internal configuration of an image forming apparatus 1 to which the present invention is applied.
2 is an example of a cross-sectional view of a fixing unit 70 provided in the image forming apparatus 1 of FIG.
FIG. 3 is an example of a configuration block diagram of the image forming apparatus 1;
4 is an example of a configuration circuit of a bypass circuit unit 200 used in FIG. 3;
FIG. 5 is an operation flow of the bypass circuit unit 200 based on a signal from the control unit 100;
FIG. 6 shows the input voltage V with respect to the time of the DC power supply DC. in It is a relationship diagram with the control signal.
[Explanation of symbols]
1 Image forming device
10 Image reader
100 control unit
20 Print section
200 Bypass circuit
30 Image forming unit
31 Photosensitive drum
32 Charging device
33 Exposure equipment
34 Developing device
35 Cleaning device
40 Cleaning section
50 Intermediate transfer belt
51 Primary transfer roller
52 Secondary transfer roller
60 Paper feeder
61, 62, 63 Paper tray
64 Paper feed roller
65A, 65B, 65C, 65D Intermediate roller
66 Registration Roller
67 Paper discharge roller
68 Output tray
70 Fixing part
71 Heating roller
71a Heat-resistant release layer
71b Metal core layer
72 Pressure roller
72a Elastic layer
72b Core metal layer
73 Heater
74 Heater controller
AC AC power supply
DC DC power supply
DV drive circuit
F shut-off device
G Gate terminal
L Choke coil
M fixing motor
N nip
NF noise filter
P Recording paper
PT voltage detector
SB bypass control signal
SH Heater heater control signal
SM Fixing motor control signal
SS Copy start signal
T conduction time
V detection voltage value
V in Input voltage
Vs reference voltage

Claims (5)

交流電源から電力を入力される直流電源と、前記直流電源の入力側に接続された力率改善手段と、前記直流電源の出力側に接続され、突入電流を発生させる負荷と、を備える画像形成装置において、
前記力率改善手段に並列に接続されたバイパス手段を備え、
前記バイパス手段を前記負荷への給電開始時又は前記負荷の動作開始時に所定時間だけ導通させる制御手段を備えたこと、
を特徴とする画像形成装置。
Image forming comprising: a DC power source to which electric power is input from an AC power source; power factor improving means connected to the input side of the DC power source; and a load connected to the output side of the DC power source to generate an inrush current In the device
Bypass means connected in parallel to the power factor improving means,
Control means for conducting the bypass means for a predetermined time at the start of power supply to the load or at the start of operation of the load;
An image forming apparatus.
交流電源から電力を入力された直流電源と、前記直流電源の入力側に接続された力率改善手段と、前記直流電源の出力側に接続され、突入電流を発生させる負荷と、前記力率改善手段の入力側に接続されるヒータと、を備える画像形成装置において、
前記力率改善手段に並列に接続されるバイパス手段を備え、
前記バイパス手段を前記負荷又は前記ヒータへの給電開始時、又は、前記負荷又は前記ヒータの動作開始時に所定時間導通させる制御手段を備えたこと、
を特徴とする画像形成装置。
A DC power source to which power is input from an AC power source, a power factor improving means connected to the input side of the DC power source, a load connected to the output side of the DC power source and generating an inrush current, and the power factor improving An image forming apparatus comprising: a heater connected to an input side of the means;
Bypass means connected in parallel to the power factor improving means,
A control means for conducting the bypass means for a predetermined time at the start of power supply to the load or the heater, or at the start of operation of the load or the heater;
An image forming apparatus.
請求項1又は2記載の画像形成装置において、
前記直流電源の入力電圧を検出する電圧検出手段を備え、
前記制御手段は、前記入力電圧検出手段から検出された入力電圧が所定値以下に達したときに前記バイパス手段を導通させること、
を特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1 or 2,
Voltage detecting means for detecting an input voltage of the DC power supply,
The control means makes the bypass means conductive when the input voltage detected from the input voltage detection means reaches a predetermined value or less;
An image forming apparatus.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、前記バイパス手段の導通時間を計時する計時手段を備えること、
を特徴した画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1,
The control means comprises a time measuring means for measuring the conduction time of the bypass means;
An image forming apparatus.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記負荷は定着装置の加熱ローラを駆動するモータであり、前記ヒータは定着装置の加熱ヒータであること、
を特徴とする画像形成装置。
In the image forming apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The load is a motor that drives a heating roller of the fixing device, and the heater is a heater of the fixing device;
An image forming apparatus.
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