JP2007079293A - Image forming apparatus and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は画像形成装置およびその制御方法、特に、電子写真プロセス等を利用した画像形成装置およびその制御方法に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus and a control method thereof, and more particularly to an image forming apparatus using an electrophotographic process or the like and a control method thereof.
レーザビームプリンタ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置には、記録媒体(記録紙やOHPシートなど)に形成されたトナー像を熱溶融させて定着させる定着器が設けられている。この定着器における加熱方式としてはいくつかのタイプがある。とりわけ、磁束により定着ローラに電流を誘導させ、そのジュール熱によって発熱させる電磁誘導加熱方式は、誘導電流の発生を利用することで直接定着ローラを発熱させることができる。従って、ハロゲンランプを熱源として用いた熱ローラ方式の定着装置よりも高効率の定着プロセスを達成できる点で有利である(例えば、特許文献1を参照)。 2. Description of the Related Art Image forming apparatuses using an electrophotographic process such as a laser beam printer are provided with a fixing device that heats and fixes a toner image formed on a recording medium (recording paper, OHP sheet, etc.). There are several types of heating systems in this fixing device. In particular, an electromagnetic induction heating method in which a current is induced in the fixing roller by magnetic flux and heat is generated by the Joule heat can directly heat the fixing roller by using generation of induced current. Therefore, it is advantageous in that a higher-efficiency fixing process can be achieved than a heat roller type fixing device using a halogen lamp as a heat source (see, for example, Patent Document 1).
ところで、例えばA4サイズの定型紙を16枚/分の速度で印字可能とするようなカラー画像形成装置(A4機)においては、近年、上記したような電磁誘導加熱方式の熱容量の小さな定着器を使用している。そのため、待機時の定着温度調節(以下、「温度調節」を「温調」と略記することもある。)が不要で、プリント時にのみ加熱を行ういわゆる「オンデマンド定着」を実現することが可能となっている。 By the way, in a color image forming apparatus (A4 machine) capable of printing A4 size standard paper at a speed of 16 sheets / minute, in recent years, a fixing device with a small heat capacity of the electromagnetic induction heating method as described above is used. I use it. Therefore, there is no need for fixing temperature adjustment during standby (hereinafter, “temperature adjustment” may be abbreviated as “temperature adjustment”), and so-called “on-demand fixing” in which heating is performed only during printing can be realized. It has become.
一方、A3サイズの定型紙まで印字可能とするようなカラー画像形成装置(A3機)においては、その印刷スピードに依存するものの、一般にA4機よりは定着器に求められる熱容量が大きい。そのため、待機時においても所定の時間間隔で電力を定着器に供給することで予熱を行ういわゆる「スタンバイ温調」がなされている(例えば、特許文献2を参照)。スタンバイ温調を行う理由は次のとおりである。 On the other hand, in a color image forming apparatus (A3 machine) capable of printing up to A3 size standard paper, the heat capacity required for the fixing device is generally larger than that of the A4 machine, although it depends on the printing speed. Therefore, so-called “standby temperature control” is performed in which preheating is performed by supplying power to the fixing device at predetermined time intervals even during standby (see, for example, Patent Document 2). The reason for performing standby temperature control is as follows.
図22は、従来の電磁誘導加熱方式の定着器を用いたカラー画像形成装置(A3機)において、定着器の冷えた状態からプリント可能状態の温度(例えば180℃)に達するまでの立ち上がり時間とその時に定着器のヒータに供給した電力(定着電力)との関係を示している。図22において、供給可能な定着電力が約900Wであるとすると、プリント可能状態の温度(プリント温度)に達するまでの立ち上がり時間は30sec(点Wa)となっている。この時間は一般的に用いられるハロゲンヒータを用いた定着器に比べて極めて短時間である。 FIG. 22 shows the rise time until the temperature of the fixing device reaches a printable state (for example, 180 ° C.) in the color image forming apparatus (A3 machine) using the conventional electromagnetic induction heating type fixing device. The relationship with the electric power (fixing electric power) supplied to the heater of the fixing device at that time is shown. In FIG. 22, assuming that the fixing power that can be supplied is about 900 W, the rise time until the temperature reaches the printable state (print temperature) is 30 sec (point Wa). This time is extremely short compared with a fixing device using a generally used halogen heater.
しかしながら、紙の搬送時間等を考慮すると、プリント開始から一枚目の画像形成済みの紙が排紙部に排出されるまでの時間(ファースト・プリントアウトタイム)は30secよりも遅くなり、ユーザを待たせてしまう。このため、ファースト・プリントアウトタイムを短縮するために、ハロゲンヒータ方式の定着器を用いた画像形成装置で一般的に行われているように、待機時においても所定の時間間隔で電力を定着器に供給することで予熱を行う。このスタンバイ温調を実施することにより、プリントジョブを開始してから画像形成可能な所定の定着温度に早く到達させるようにしている。 However, considering the paper transport time and the like, the time from the start of printing until the first image-formed paper is discharged to the paper discharge unit (first printout time) is later than 30 sec. It makes me wait. For this reason, in order to shorten the first printout time, as is generally done in an image forming apparatus using a halogen heater type fixing device, the power is fixed at predetermined time intervals even during standby. Preheating is performed by supplying to By performing this standby temperature control, a predetermined fixing temperature at which an image can be formed is quickly reached after a print job is started.
電磁誘導加熱方式におけるこのようなスタンバイ温調時の消費電力は、ハロゲンヒータを用いた定着方式と比較するとスタンバイ温調時の温度を低く設定することができるため、小さな電力消費に抑えることが可能である。しかし、オンデマンド定着方式と比較する場合には余分な電力(スタンバイ温調時の電力)が必要であることには変わりない。 The power consumption during standby temperature adjustment in the electromagnetic induction heating method can be set to a lower temperature compared to the fixing method using a halogen heater, so the power consumption during the standby temperature adjustment can be reduced. It is. However, when compared with the on-demand fixing method, extra power (power during standby temperature control) is still required.
ところで、この画像形成装置において、定着器のヒータへの供給電力を約200W増加させることが可能であれば、定着器に1100W投入することができ、プリント温度に達するまでの時間は約15sec(図22中の点Wb)となる。このため、この画像形成装置が目標とするファースト・プリントアウトタイムが仮に20sec程度であれば、画像形成装置の構成、紙搬送経路や搬送速度等に依存するものの、スタンバイ温調が不要なオンデマンド定着を実現することも可能である。 By the way, in this image forming apparatus, if the power supplied to the heater of the fixing device can be increased by about 200 W, 1100 W can be supplied to the fixing device, and the time to reach the printing temperature is about 15 seconds (FIG. 22 is point Wb). For this reason, if the target first printout time of this image forming apparatus is about 20 seconds, it depends on the configuration of the image forming apparatus, the paper transport path, the transport speed, etc., but on-demand that does not require standby temperature control. It is also possible to realize fixing.
しかしながら、最近では、画像形成装置の技術向上に伴い、これまで中速機(中級機)のカテゴリの画像形成装置が小型化、低価格化されながらも高速化され、一昔前の高速機の速度に達してきている。それに伴って、省エネルギー化、ファースト・プリントアウトタイムの短縮等の付加価値が、これまで以上に市場から求められるようになってきている。 However, recently, with the improvement of the technology of image forming apparatuses, the image forming apparatuses in the category of medium speed machines (intermediate machines) have been speeded up while being reduced in size and price, and the speed of high speed machines a decade ago Has reached. Along with this, added value such as energy saving and shortening the first printout time has been demanded from the market more than ever.
このような背景を考慮すると、高効率な電磁誘導加熱方式の定着器を用いたとしても、従来A4機において実現可能であったオンデマンド定着では市場の要求に応えることが難しくなってきている。 Considering such a background, even if a high-efficiency electromagnetic induction heating type fixing device is used, it has become difficult to meet market demands with on-demand fixing that could be realized with the conventional A4 machine.
また、A3機において従来行ってきたスタンバイ温調は、上記したように、必要最小限度の電力とはいえ待機時においても定着器に電力を投入していることになる。このため、このスタンバイ温調が、画像形成装置の待機時における消費電力の軽減が困難である要因の1つでもあった。 Further, as described above, the standby temperature control that has been conventionally performed in the A3 machine means that the electric power is supplied to the fixing device even in the standby state although it is the minimum necessary electric power. For this reason, this standby temperature control is also one of the factors that make it difficult to reduce power consumption during standby of the image forming apparatus.
だからといって、スタンバイ時の省エネルギー化を重視してこのスタンバイ温調制御を実施しないことにすると、プリント開始から画像形成可能な所定の定着温度に達するまでの時間が長くかかる。結果として、ファースト・プリントアウトタイムが遅くなってしまうという問題に直面することになる。つまり、待機時における省エネルギー化とファースト・プリントアウトタイムの短縮とは、トレードオフの関係にある。 However, if the standby temperature adjustment control is not performed with emphasis on energy saving at the time of standby, it takes a long time to reach a predetermined fixing temperature at which image formation is possible from the start of printing. As a result, you face the problem of slow first printout time. In other words, there is a trade-off between energy saving during standby and shortening of the first printout time.
したがって、待機時における省エネルギー化とファースト・プリントアウトタイムの短縮という両者のバランスを取った上で、市場に受け入れられるレベルの、温度の立ち上がりの早いオンデマンド定着システムを開発する必要がある。 Therefore, it is necessary to develop an on-demand fixing system that can be accepted in the market and has a rapid rise in temperature while balancing both energy saving during standby and shortening the first printout time.
一方、モノクロ高速印刷機やカラー印刷高画質機等の大型でかつ高付加価値の画像形成装置、いわゆる高速機(高級機)では、省エネルギー化の工夫はなされている。しかし、高機能化やオプション装置の充実等の更なる付加価値が求められており、消費電力は増加していく方向にある。これら機器の消費する電力の上限の1つの目安としては、商用電源で供給可能な最大電流がある。例えば、電圧100Vの商用電源について、15Aの最大供給電流が規定されている場合には、その電力の上限は1500W(=100V×15A)となる。画像形成装置本体においては、装置の最大電流が商用電源の最大電流を超えないように設計するのが通常である。 On the other hand, in large-sized and high-value-added image forming apparatuses such as monochrome high-speed printing machines and color printing high-quality machines, so-called high-speed machines (high-grade machines), efforts are made to save energy. However, there is a demand for further added value such as enhancement of functions and enhancement of optional devices, and power consumption is increasing. One guideline for the upper limit of power consumed by these devices is the maximum current that can be supplied by commercial power. For example, if a maximum supply current of 15 A is specified for a commercial power supply with a voltage of 100 V, the upper limit of the power is 1500 W (= 100 V × 15 A). The image forming apparatus main body is usually designed so that the maximum current of the apparatus does not exceed the maximum current of the commercial power source.
また、この高速機クラスの定着器では、高速連続定着に耐え得るように、一般に熱容量の大きな定着器が用いられることが多い。このような定着器のデメリットは、定着器が冷えた状態からスタンバイ状態の温度に達するまでの時間(ウォームアップ時間)に長時間(例えば数分)を要する点であり、このウォームアップ時間の短縮が改善課題の1つであった。 Further, in this high-speed machine class fixing device, in general, a fixing device having a large heat capacity is often used so as to withstand high-speed continuous fixing. The disadvantage of such a fixing device is that it takes a long time (for example, several minutes) to reach the standby state temperature (warm-up time) from the cold state of the fixing device, and this warm-up time is shortened. This was one of the improvement issues.
これに対し、単純に大電力を投入して定着器のウォームアップ時間を短縮しようとすると、商用電源の最大電力が装置として使用可能な電力の上限という制約になるため、定着システム自体の改善を行わない限り、さらにウォームアップ時間を短縮することは困難であった。 On the other hand, simply trying to reduce the warm-up time of the fuser by simply turning on a large amount of power would limit the maximum power of the commercial power supply that can be used as a device. Unless done, it was difficult to further reduce the warm-up time.
このような問題を解決する1つの方法として、例えば特許文献3では、定着器への電力を有効活用するために、定着器に主ヒータと副ヒータを備えた画像形成装置に蓄電部を設けることを提案している。蓄電部は、直流電源あるいは直流モータ制御部に選択的に接続する。蓄電部から直流モータに電力が供給されている間は、本来直流モータに供給されるはずの電力を副ヒータに供給できるため、定着器の温度を従来よりも上げることができ、この間は高速で複写できるようになっている。
As one method for solving such a problem, for example, in
また、特許文献4では、画像形成装置に蓄電装置を設け、定着器の立ち上げ時に商用電源からの電力と蓄電装置からの電力とを併用することにより、省エネルギーとプリント開始時間の短縮とを図る方法が提案されている。
しかしながら、定着器が主ヒータと副ヒータを備える構成の画像形成装置において、蓄電装置に十分な電力が蓄えられていない状態で定着器を立ち上げようとした場合、蓄電装置から、副ヒータや定着装置以外の画像形成装置の負荷に電力を供給できなくなるおそれがある。又、副ヒータに電力が供給できなくなると、副ヒータ部をも主ヒータで暖めることになり、蓄電装置を設けない従来の定着装置以上に立ち上げ時間を要するという不都合が生じるおそれもある。さらに、定着器以外の画像形成装置の負荷に必要な電力を供給できなければ、画像形成装置を正常に動作できなくなる場合も想定され、この場合、所定期間、画像形成装置を停止させる等の処理が必要となり、使用上、不都合が生じる場合も想定される。 However, in an image forming apparatus having a configuration in which the fixing device includes a main heater and a sub heater, if an attempt is made to start up the fixing device in a state where sufficient electric power is not stored in the power storage device, the auxiliary heater and the fixing device are connected from the power storage device. There is a possibility that power cannot be supplied to the load of the image forming apparatus other than the apparatus. Further, if power cannot be supplied to the sub-heater, the sub-heater section is also warmed by the main heater, and there is a possibility that the startup time is longer than that of the conventional fixing device not provided with the power storage device. Furthermore, if the power necessary for the load of the image forming apparatus other than the fixing device cannot be supplied, the image forming apparatus may not operate normally. In this case, processing such as stopping the image forming apparatus for a predetermined period. In some cases, inconvenience occurs in use.
また、特許文献3や特許文献4のような構成では、蓄電手段から副ヒータや所定の負荷への電力供給を単にオン/オフするだけであるため、画像形成装置が接続される商用電源の電圧や画像形成装置の負荷条件によっては、商用電源で供給可能な最大電力を有効に活用することができない。また、複数のヒータを必要とする構成のため、定着器の構成が複雑になっていた。
Further, in the configurations such as
本発明は、このような問題に鑑みてなされてものであり、商用電源の上限電流をより有効活用して、これまで以上に温度の立ち上がりの早いオンデマンド定着を実現可能な画像形成装置およびその制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and more effectively utilizes the upper limit current of a commercial power supply, and an image forming apparatus capable of realizing on-demand fixing with a faster temperature rise than before, and the image forming apparatus An object is to provide a control method.
上記した課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、商用電源から供給される電力を利用して発熱する発熱体を内包し、トナー画像が形成された転写材にその発熱体の熱を加えることで前記トナー画像を前記転写材に定着させる定着手段を有する画像形成装置であって、商用電源から前記定着手段に供給される電力を所定の制限レベルに制限する電力制限手段と、充放電可能な蓄電手段と、前記蓄電手段からの電力供給を制御する制御手段と、前記制御手段による制御状態に応じて、前記制限レベルを調整する調整手段とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an image forming apparatus according to the present invention includes a heating element that generates heat using electric power supplied from a commercial power supply, and heat of the heating element is formed on a transfer material on which a toner image is formed. An image forming apparatus having fixing means for fixing the toner image to the transfer material by adding a power limiting means for limiting power supplied from a commercial power source to the fixing means to a predetermined restriction level; It is characterized by comprising: a dischargeable power storage means; a control means for controlling power supply from the power storage means; and an adjustment means for adjusting the limit level in accordance with a control state by the control means.
ここで、前記制御手段は、前記蓄電手段から前記定着手段を除く負荷への電力供給を制御し、前記調整手段は、前記制御手段が前記蓄電手段から前記定着手段を除く負荷への電力供給を指示している間、前記定着手段に供給される電力の前記制限レベルを該電力供給に対応する量だけ増加させる。また、前記制御手段は、前記定着手段の加熱立ち上げ時に前記蓄電手段から電力供給を行なう。また、プリント要求の有無を検出するプリント要求有無検出手段を更に有し、前記制御手段は、少なくとも電源投入時または省エネルギーモードからの復帰時において、前記プリント要求有無検出手段による検出結果に応じて、前記充放電可能な蓄電手段への供給電力を制御する。また、前記制御手段は、前記プリント要求有無検出手段が電源投入時または省エネルギーモードからの復帰時にプリント要求が無いと検出すると、前記充放電可能な蓄電手段への電力供給を実行する。また、前記制御手段は、前記充放電可能な蓄電手段への電力供給中に、前記プリント要求有無検出手段によりプリント要求を検出すると、前記充放電可能な蓄電手段への電力供給を中止する。 Here, the control unit controls power supply from the power storage unit to a load excluding the fixing unit, and the adjustment unit controls power supply from the power storage unit to the load excluding the fixing unit. While instructed, the limit level of power supplied to the fixing means is increased by an amount corresponding to the power supply. The control unit supplies power from the power storage unit when the heating of the fixing unit is started. Further, it further comprises a print request presence / absence detection means for detecting the presence / absence of a print request, and the control means is at least when the power is turned on or when returning from the energy saving mode according to the detection result by the print request presence / absence detection means. The power supplied to the chargeable / dischargeable power storage means is controlled. In addition, when the print request presence / absence detection unit detects that there is no print request when the power is turned on or when returning from the energy saving mode, the control unit executes power supply to the chargeable / dischargeable power storage unit. In addition, when the print request is detected by the print request presence / absence detecting means during the power supply to the chargeable / dischargeable power storage means, the control means stops the power supply to the chargeable / dischargeable power storage means.
前記蓄電手段の蓄電量を検出する蓄電量検出手段と、前記定着手段の温度を検出する温度検出手段とを更に有し、前記制御手段は、前記蓄電量検出手段により検出された前記蓄電手段の蓄電量が所定量以上ある場合、かつ、前記温度検出手段により検出された前記定着手段の温度が所定温度未満の場合は、前記蓄電手段からの電力を前記負荷に供給し、前記蓄電手段からの電力を前記負荷に供給している間、前記蓄電量検出手段と前記温度検出手段による検出を繰り返すことで前記蓄電手段の蓄電量とおよび前記定着手段の温度を監視し、前記蓄電手段の蓄電量が前記所定量未満となった場合、又は、前記定着手段の温度が前記所定温度以上となった場合は、前記蓄電手段から前記負荷への電力供給を遮断する。 The power storage means further comprises a power storage amount detection means for detecting the power storage amount of the power storage means, and a temperature detection means for detecting the temperature of the fixing means, wherein the control means is configured to detect the power storage means detected by the power storage amount detection means. When the storage amount is equal to or greater than a predetermined amount, and when the temperature of the fixing unit detected by the temperature detection unit is lower than a predetermined temperature, power from the storage unit is supplied to the load, While supplying electric power to the load, the amount of electricity stored in the electricity storage unit and the temperature of the fixing unit are monitored by repeating detection by the electricity storage amount detection unit and the temperature detection unit, and the amount of electricity stored in the electricity storage unit Is less than the predetermined amount, or when the temperature of the fixing unit is equal to or higher than the predetermined temperature, power supply from the power storage unit to the load is cut off.
前記定着手段は、電磁誘導加熱方式の定着器である。また、前記定着手段は、セラミック面状発熱ヒータ方式の定着器である。 The fixing means is an electromagnetic induction heating type fixing device. The fixing means is a ceramic sheet heater type fixing device.
又、本発明の画像形成装置の制御方法は、商用電源から供給される電力を利用して発熱する発熱体を内包し、トナー画像が形成された転写材にその発熱体の熱を加えることで前記トナー画像を前記転写材に定着させる定着手段を有する画像形成装置の制御方法であって、商用電源から前記定着手段に供給される電力を所定の制限レベルに制限する電力制限工程と、充放電可能な蓄電手段を充電する充電工程と、前記蓄電手段から前記定着手段を除く負荷への電力供給を制御する制御工程と、前記制御工程で前記蓄電手段から前記定着手段を除く負荷への電力供給が指示されている間、前記定着手段に供給される電力の前記制限レベルを該電力供給に対応する量だけ増加させる調整工程とを備えることを特徴とする。 The image forming apparatus control method of the present invention includes a heating element that generates heat using electric power supplied from a commercial power source, and applies the heat of the heating element to a transfer material on which a toner image is formed. A control method of an image forming apparatus having a fixing unit for fixing the toner image to the transfer material, a power limiting step for limiting power supplied from a commercial power source to the fixing unit to a predetermined limit level, and charge / discharge A charging step of charging a possible power storage unit, a control step of controlling power supply from the power storage unit to a load excluding the fixing unit, and a power supply from the power storage unit to the load excluding the fixing unit in the control step And an adjustment step of increasing the limit level of the power supplied to the fixing unit by an amount corresponding to the power supply.
更に上記画像形成装置の制御方法を実現するコンピュータ実行可能なプログラムを提供する Furthermore, a computer-executable program for realizing the control method of the image forming apparatus is provided.
本発明によれば、商用電源の上限電流をより有効活用して、これまで以上に温度の立ち上がりの早いオンデマンド定着を実現可能な画像形成装置およびその制御方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus and a control method therefor capable of realizing on-demand fixing with a temperature rising faster than ever by making more effective use of the upper limit current of a commercial power source.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下では本発明の一実施形態としてレーザビームプリンタを例にとって説明する。ただし、本発明はレーザビームプリンタに限定されるものではなく、電子写真プロセスを使用した画像形成装置全般に適用することができる。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, a laser beam printer will be described as an example of an embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the laser beam printer, and can be applied to all image forming apparatuses using an electrophotographic process.
<本実施形態のレーザビームプリンタの概略構成例>
図1は、本発明の実施形態に係るレーザビームプリンタ100の概略構成を示す図である。このレーザビームプリンタ100は、黒画像(Bk),イエロー画像(Y),マゼンタ画像(M),シアン(C)画像の各色ごとに画像形成部を設けている、いわゆるタンデムタイプのプリンタである。
<Example of schematic configuration of laser beam printer of this embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
それぞれの画像形成部は、感光体ドラム18、感光ドラムを一様に帯電する一次帯電器16、感光体ドラム上に潜像を形成するスキャナユニット11、潜像を現像して可視像とする現像器14、可視像を転写紙に転写する転写器19、感光体の残留トナーを除去するクリーニング装置15等で構成される。尚、参照番号の最後は、a:イエロー、b:マゼンタ、c:シアン、d:ブラックの構成要素を表わしている。 Each image forming unit includes a photosensitive drum 18, a primary charger 16 for uniformly charging the photosensitive drum, a scanner unit 11 for forming a latent image on the photosensitive drum, and developing the latent image into a visible image. The developing unit 14, a transfer unit 19 that transfers a visible image onto transfer paper, a cleaning device 15 that removes residual toner on the photosensitive member, and the like. Note that the last reference number represents components of a: yellow, b: magenta, c: cyan, and d: black.
(スキャナユニット:図2)
ここで、スキャナユニット11の構成について説明しておく。図2は、スキャナユニット11の構成を示す図である。
(Scanner unit: Fig. 2)
Here, the configuration of the scanner unit 11 will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the scanner unit 11.
パーソナルコンピュータ等の図示しない外部機器からの画像形成指示があると、レーザビームプリンタ100内のコントローラ(図示せず)において、画像情報が露光手段であるレーザビームをオン/オフするための画像信号(VDO信号)101に変換される。この画像信号(VDO信号)101は、スキャナユニット11内のレーザユニット102に入力される。103は、レーザユニット102によりオン/オフ変調されたレーザビームである。104は、回転多面鏡(ポリゴンミラー)105を定常回転させるスキャナモータである。106は、ポリゴンミラーによって変更されたレーザビーム107を、被走査面である感光ドラム108上に焦点を結ばせる結像レンズである。
When there is an image formation instruction from an external device (not shown) such as a personal computer, a controller (not shown) in the
この構成により、画像信号101により変調されたレーザビーム103が感光ドラム108上を水平走査(主走査方向への走査)し、感光ドラム108上に潜像が形成される。
With this configuration, the
109はビーム検出口で、スリット状の入射口よりビームを取り入れる。この入射口より入ったレーザビームは、光ファイバ110内を通って光電変換素子111に導かれる。光電変換素子111により電気信号に変換されたレーザビームは、増幅回路(図示しない)により増幅された後、水平同期信号となる。
説明を図1に戻す。カセット22から給紙される記録媒体としての転写紙は、画像形成部とタイミングをとるために、レジストローラ21で待機する。
Returning to FIG. The transfer sheet as a recording medium fed from the
また、レジストローラ21の近傍には、給紙された転写紙の先端を検知するためのレジセンサ24が設けてある。画像形成部を制御する画像形成制御部(以下の画像形成制御回路に相当)は、レジセンサ24の検出結果により、紙の先端がレジストローラ21に到達したタイミングを検知する。上の先端を検知すると、1色目(図の例ではイエロー色)の像を、像担持体である感光ドラム18a上に形成するとともに、定着器23のヒータ(本例では、以下の定着ベルト501)温度が所定の温度になるよう制御する。
A
29は吸着ローラであり、このローラの軸に吸着バイアスを印加し、転写紙を搬送ベルト20上に静電的に吸着させる。
レジストローラ21で待機した転写紙は、レジセンサ24の検出結果と像形成プロセスとのタイミングをとって、各色画像形成部を貫通するように配置された転写ベルト20上を搬送されるとともに、転写器19aにより1色目の画像が転写紙上に転写される。
The transfer paper waiting on the
同様に、2色目(図の例ではマゼンタ)の像は、レジセンサ24の検出結果と、2色目像形成プロセスとのタイミングをとって、転写ベルト20上を搬送される転写紙上の、1色目の像の上に重畳転写される。以降同様に、3色目(図の例ではシアン)の像,4色目(図の例では黒色)の像が、各像形成プロセスとのタイミングを取って、転写紙上に順次重畳転写される。
Similarly, the image of the second color (magenta in the example in the figure) is obtained by taking the timing of the detection result of the
そして、トナー画像が転写された転写紙は定着器23へと搬送され、その転写紙が定着器23におけるニップ部N(詳細は後述する)を通過することにより、トナーが加圧、加熱されて転写紙に溶融定着される。定着器23を通過した転写紙は機外に排紙されフルカラーの画像形成が終了する。
Then, the transfer paper on which the toner image is transferred is conveyed to the fixing
(定着器の構成例:図3乃至図5)
本実施形態における定着器23では、ハロゲンランプを熱源として用いた熱ローラ方式よりも高効率な、電磁誘導加熱方式を採用する。ここでは、図3乃至図5を参照して定着器23の構造例を説明する。尚、図3は定着器23の要部の横断面構造を示す構成図、図4は定着器23の要部の正面構造を示す構成図、図5は定着器23を構成する定着ベルトガイド部材を示す斜視図である。
(Configuration example of fixing unit: FIGS. 3 to 5)
The fixing
501は、電磁誘導発熱層(導電体層、磁性体層、抵抗体層)を有する電磁誘導発熱性の回転体としての円筒状の定着ベルトである。この定着ベルト501の具体的な構造例については後述する。
516aは横断面略半円弧状樋型のベルトガイド部材であり、円筒状の定着ベルト501はこのベルトガイド部材516aの外側にルーズに外嵌させてある。 ベルトガイド部材516aは基本的に以下の役目を果たす。
(1) 後述する加圧ローラ530との圧接により形成される定着ニップ部Nへの加圧、
(2) 磁場発生手段としての励磁コイル506および磁性コア505の支持、
(3) 定着ベルト501の支持、
(4) 定着ベルト501の回転時の搬送安定性の確保。
これらの役目を果たすため、ベルトガイド部材516aには、高い荷重に耐えられ、絶縁性に優れ耐熱性のよい材質のものを使用することが望ましい。例えば、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PEEK樹脂、PES樹脂、PPS樹脂、PFA樹脂、PTFE樹脂、FEP樹脂、LCP樹脂などを選択するとよい。
(1) Pressurization to a fixing nip N formed by pressure contact with a
(2) Support of
(3) Support of the fixing
(4) Ensuring the conveyance stability when the fixing
In order to fulfill these roles, it is desirable to use a
ベルトガイド部材516aは、磁場発生手段としての磁性コア(芯材505a,505b,505cによりT字型に構成される)と励磁コイル506を内側に保持している。また、ベルトガイド部材516aには、図3に示すように、紙面垂直方向長手の良熱伝導部材(例えばアルミニウム材)540がニップ部Nの加圧ローラ530との対向面側で、定着ベルト501の内側に配設してある。良熱伝導部材540は、長手方向の温度分布を均一にする効果がある。
The
図4に示されるフランジ部材523a,523bは、ベルトガイド部材516aのアセンブリの左右両端部に外嵌している。そして、ベルトガイド部材516aの左右位置を固定しつつ回転自在に取り付け、定着ベルト501の回転時にその定着ベルト501の端部を受けて定着ベルト501のベルトガイド部材長手方向に沿う寄り移動を規制する役目をする。
The
530は加圧部材としての弾性加圧ローラであり、定着ベルト501を挟ませてベルトガイド部材516aの下面と所定の圧接力をもって所定幅の定着ニップ部Nを形成させて相互圧接させてある。ここで、上記磁性コア505は、定着ニップ部Nに対応位置させて配設してある。加圧ローラ530は、芯金530aと、芯金530a周りに同心一体にローラ状に形成被覆させた、シリコンゴム、フッ素、フッ素樹脂などの耐熱性・弾性材層530bとで構成されている。この加圧ローラ530は、芯金530aの両端部を装置の不図示のシャーシ側板金間に回転自在に軸受け保持させて配設してある。加圧用剛性ステー510の両端部と装置シャーシ側のバネ受け部材529a,529bとの間にそれぞれ加圧バネ525a,525bを縮設することで、加圧用剛性ステー510に押し下げ力を作用させている。これにより、ベルトガイド部材516aの下面と加圧ローラ530の上面とが定着ベルト501を挟んで圧接して所定幅の定着ニップ部Nが形成される。
加圧ローラ530は、駆動モータMにより矢示の反時計方向に回転駆動される。この回転駆動による加圧ローラ530と定着ベルト501の外面との摩擦力によって、定着ベルト501に回転力が作用する。これにより、定着ベルト501は、その内面が定着ニップ部Nにおいてベルトガイド部材516aの下面に密着して摺動しながら、矢示の時計方向に加圧ローラ530の回転周速度に略対応した周速度をもってベルトガイド部材516aの外回りを回転する(加圧ローラ駆動方式)。また、図5に示すように、ベルトガイド部材516aの周面に、その長手に沿い所定の間隔を置いて凸リブ部516eを形成具備させている。これにより、ベルトガイド部材516aの周面と定着ベルト501の内面との接触摺動抵抗を低減させて定着ベルト501の回転負荷を少なくしている。
The
励磁コイル506は、コイル(線輪)を構成させる導線(電線)として、一本ずつがそれぞれ絶縁被覆された銅製の細線を複数本束ねたもの(束線)を用い、これを複数回巻いて励磁コイルを形成している。絶縁被覆は、定着ベルト501の発熱による熱伝導を考慮して耐熱性を有する被覆を用いるのがよい。例えば、アミドイミドやポリイミドなどの被覆を用いるとよい。励磁コイル506には外部から圧力を加えて密集度を向上させてもよい。
The
励磁コイル506の形状は、図3に示すように、発熱層の曲面に沿うようにしている。本実施形態では、定着ベルト501の発熱層と励磁コイル506との間の距離は略2mmになるように設定した。
As shown in FIG. 3, the
磁性コア505a,505b,505c及び励磁コイル506と定着ベルト501の発熱層との間の距離をできる限り近付けた方が、磁束の吸収効率が高い。この距離が5mmを超えるとこの効率が著しく低下するため、5mm以内にするのがよい。また、5mm以内であれば定着ベルト501の発熱層と励磁コイル506との距離が一定である必要はない。励磁コイル506の励磁コイル保持部材としてのベルトガイド部材516aからの引出線、すなわち506a,506b(図5)については、束線の外側に絶縁被覆を施している。
The magnetic flux absorption efficiency is higher when the distances between the
励磁コイル506は、図8及び図9で後述する定着制御回路(励磁回路)から供給される交番電流によって交番磁束を発生する。図6は、交番磁束の発生の様子を模式的に表した図である。
The
磁束Cは発生した交番磁束の一部を表す。磁性コア505a,505b,505cに導かれた交番磁束Cは、磁性コア505a,505cと、磁性コア505a,505bにより、図3のSa,Sbの領域に集中的に分布し、定着ベルト501の電磁誘導発熱層1に渦電流を発生させる。この渦電流は、電磁誘導発熱層1の固有抵抗によって電磁誘導発熱層1にジュール熱(渦電流損)を発生させる。
A magnetic flux C represents a part of the generated alternating magnetic flux. The alternating magnetic flux C guided to the
ここでの発熱量Qは、電磁誘導発熱層1を通る磁束の密度によって決まり、図6の右側のグラフのような分布を示す。図6の右側のグラフは、縦軸が磁性コア505aの中心を0とした角度θで表した定着ベルト501における円周方向の位置を示し、横軸が定着ベルト501の電磁誘導発熱層1での発熱量Qを示す。ここで、発熱域H(図3のSa,Sbの領域に対応する)は、最大発熱量をQとした場合、発熱量がQ/e以上の領域と定義する。これは、定着に必要な発熱量が得られる量である。
The calorific value Q here is determined by the density of the magnetic flux passing through the electromagnetic induction heat generating layer 1, and shows a distribution like the graph on the right side of FIG. The graph on the right side of FIG. 6 shows the position in the circumferential direction of the fixing
定着ニップ部Nの温度は、温度センサ405,406を含む温調系により励磁コイル506に対する電流供給が制御されることで、所定の温度が維持されるように温調される。図3及び図4に示される温度センサ405は、例えば、定着ベルト501の温度を検知するサーミスタなどで構成され、本実施形態においては、温度センサ405で測定した定着ベルト501の温度情報を基に、定着ニップ部Nの温度を制御するようにしている。
The temperature of the fixing nip N is controlled so that a predetermined temperature is maintained by controlling the current supply to the
(定着ベルトの構成例)
図7は、定着ベルト501の層の構成例を示す図である。
(Example of fixing belt configuration)
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of layers of the fixing
定着ベルト501は、図7に示すように、基層となる電磁誘導発熱性の金属ベルト等で構成された発熱層501Aと、その外面に積層した弾性層501Bと、その外面に積層した離型層501Cとの複合構造となっている。発熱層501Aと弾性層501Bとの間の接着、弾性層501Bと離型層501Cとの間の接着のため、各層間にプライマ層を設けてもよい。略円筒形状である定着ベルト501において、発熱層501Aが内面側であり、離型層501Cが外面側である。
As shown in FIG. 7, the fixing
上述したように、発熱層501Aに交番磁束が作用することで発熱層501Aに渦電流が発生して発熱層501Aが発熱する。その熱が弾性層501B,離型層501Cを介して定着ベルト501を加熱し、定着ニップ部Nに通紙される被加熱材としての被記録材Pを加熱して、トナー画像の加熱定着がなされる。
As described above, an alternating magnetic flux acts on the
(定着器の動作例)
本実施形態における定着器23の構造は概ね上記のとおりであるが、その動作の概略は次のとおりである。
(Fixer operation example)
The structure of the fixing
加圧ローラ530が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着ベルト501がベルトガイド部材516aの外回りを回転する。そして、励磁回路から励磁コイル506への給電により上記のように定着ベルト501の電磁誘導発熱がなされて、定着ニップ部Nが所定の温度に立ち上がって温調された状態となる。この状態で、図1の転写ベルト20により搬送された、未定着トナー画像tが形成された転写紙が、定着ニップ部Nの定着ベルト501と加圧ローラ530との間に、画像面が上向き、即ち定着ベルト面に対向して導入される。次に、定着ニップ部Nにおいて画像面が定着ベルト501の外面に密着して、定着ベルト501と一緒に定着ニップ部Nを挟持搬送されていく。この定着ニップ部Nを定着ベルト501と一緒に転写紙が挟持搬送されていく過程において、電磁誘導発熱で加熱された定着ベルト501により転写紙上の未定着トナー画像tが加熱定着される。転写紙は、定着ニップ部Nを通過すると、回転中の定着ベルト501の外面から分離して排出搬送されていく。
The
なお、本実施形態ではトナーに低軟化物質を含有させたトナーを使用したため、定着器23にオフセット防止のためのオイル塗布機構を設けていないが、低軟化物質を含有させていないトナーを使用した場合には、オイル塗布機構を設けてもよい。また、低軟化物質を含有させたトナーを使用した場合にもオイル塗布や冷却分離を行ってもよい。
In this embodiment, since the toner containing a low softening substance is used in the toner, the fixing
<本実施形態の給電制御系の構成例>
図8は、本実施形態におけるレーザビームプリンタ100の給電制御系の構成を示す図である。
<Configuration example of power supply control system of this embodiment>
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the power supply control system of the
商用電源301からの交流電圧は、定着器23に交番電流を供給する励磁回路(誘導加熱制御部)として機能する定着制御回路330と、スイッチング電源回路470とに供給されるような構成となっている。スイッチング電源回路470は、商用電源の交流電圧を画像形成部等で使用する24V等の直流電圧に降圧して供給している。スイッチング電源回路470からの出力電圧Veは画像形成を制御する画像形成制御回路316を動作させるための電圧、出力電圧Vaは負荷460に電圧を供給している。
The AC voltage from the
ここで、負荷460とは、発熱体としての励磁コイル506以外の画像形成部における負荷のことであり、例えば4つの感光体ドラム18a〜18dをそれぞれ個別に駆動する4つのDCブラシレスモータ(図示せず)、搬送ベルト20を駆動する1つのDCブラシレスモータ(図示せず)を含む。これらの計5個のDCブラシレスモータは、感光体ドラム18と当接したベルト20の表面が擦れないように、画像形成制御回路316により同時に回転駆動/停止の制御がなされる。また、これらのモータが駆動力を供給する感光体ドラム18a〜18d等は、レーザビームプリンタ100の使用し始めと耐久後とでそのトルクが変動することが分かっている。従って、DCブラシレスモータのトルクや供給する電力も耐久後のトルクアップを見越して設計する必要がある。
Here, the load 460 is a load in the image forming unit other than the
456は充電回路であり、スイッチング電源回路470から供給された電圧Vaを受け、画像形成制御回路316からの充電指令により、所定電圧Vb(ここではVb≒Va)を蓄電器455に供給する。蓄電器455は、例えば複数個の電気二重層コンデンサ素子で構成され、充電回路は蓄電器455を所定電圧Vc(≒Vb)に充電する。電気二重層コンデンサは、その容量が数F以上と大きく、二次電池と比べて充電効率が良く長寿命であるため、近年多くの分野において注目されている素子である。
A charging circuit 456 receives the voltage Va supplied from the switching power supply circuit 470 and supplies a predetermined voltage Vb (here, Vb≈Va) to the battery 455 in accordance with a charging command from the image forming
蓄電器455の充電電圧Vcは、蓄電器電圧検出回路457によって検出され、その検出結果は、例えばアナログ信号として画像形成制御回路316内にあるCPU(後述の図13A参照)のA/Dポートに送信される。画像形成制御回路316は、この蓄電器電圧検出回路457の検出結果に応じて充電回路456への充電要否の判断を行う。
The charging voltage Vc of the battery 455 is detected by the battery voltage detection circuit 457, and the detection result is transmitted, for example, as an analog signal to the A / D port of the CPU (see FIG. 13A described later) in the image
定電圧制御回路458は例えばスイッチング方式の昇圧コンバータであり、蓄電器455の充電電圧Vcを、負荷460の駆動に必要な電圧Vd(Vd≒Va−Vf,ただし、 Vd>Vc, Vf=ダイオード453の順方向電圧:約0.6V)に昇圧制御する。電圧Vdは、スイッチ463を介して負荷460に供給され、モータの駆動等に用いられる。スイッチ463は、商用電源301または蓄電器455のいずれかを負荷460への電力供給源として選択する選択手段として機能する。すなわち、スイッチ463をオフにすれば、商用電源301が負荷460への電力供給源となり、逆にスイッチ463をオンにすれば、蓄電器455が負荷460への電力供給源となる。スイッチ463にはオン/オフ耐久性の理由から、FET等の半導体スイッチを使用するのが好ましいものの、オン/オフ回数などの寿命が問題なければリレー等のメカニカルスイッチを用いても構わない。また、ダイオード453は、蓄電器455から定電圧制御回路458を介して電圧Vdを供給している際に、スイッチング電源回路470からの出力Vaが負荷460へ供給されないようにするものである。
The constant voltage control circuit 458 is, for example, a switching type boost converter, and the charging voltage Vc of the battery 455 is changed to a voltage Vd (Vd≈Va−Vf required for driving the load 460, where Vd> Vc, Vf = diode 453 The voltage is boosted to a forward voltage (approximately 0.6V). The voltage Vd is supplied to the load 460 through the switch 463 and used for driving the motor. The switch 463 functions as a selection unit that selects either the
<定着制御回路330の構成>
まず、図3の定着器23の構成図を参照されたい。本実施形態では、図3に示すように、定着ベルト501の発熱域Sa(図6の発熱域Hに対応する)に対向する位置に温度検知素子としてのサーモスイッチ502を非接触で配設している。
<Configuration of Fixing
First, refer to the block diagram of the fixing
定着制御回路330は、例えば暴走時の励磁コイル506への給電を遮断すべく、このサーモスイッチ502の動作に応じて励磁コイル506への給電を制御する。ここではサーモスイッチ502のオフ動作温度を220℃に設定した。また、サーモスイッチ502と定着ベルト501との間の距離は略2mmとした。これにより、定着ベルト501にサーモスイッチ502の接触による傷が付くことがなく、耐久による定着画像の劣化を防止することができる。
The fixing
なお、この温度検知素子としては、サーモスイッチ502の代わりに温度ヒューズ等を用いてもよい。
As this temperature detection element, a temperature fuse or the like may be used instead of the
図9は、本実施形態における定着制御回路330の構成を示すブロック図である。この定着制御回路330は、サーモスイッチ502を+24VDC電源及びリレースイッチ303に直列に接続している。サーモスイッチ502が切れるとリレースイッチ303への給電が遮断され、リレースイッチ303がオープンして定着制御回路330への給電が遮断されることにより、励磁コイル506への給電を遮断するという構成をとっている。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of the fixing
図9に示した定着制御回路330の構成をその動作と共に詳述する。整流回路304は、交流入力から両波整流を行うブリッジ整流回路と高周波フィルタを行うコンデンサとで構成されている。第1および第2のスイッチ素子308,307はそれぞれ電流のスイッチングを行う。カレントトランス(CT)311は、第1および第2のスイッチ素子308、307でスイッチングされたスイッチング電流を検出するトランスである。
The configuration of the fixing
先述したとおり、定着器23には、励磁コイル506、温度検出サーミスタ405,406、過昇温を検出するサーモスイッチ502が設けられている。
As described above, the fixing
ドライバ回路315は、ゲートトランス306,305をそれぞれ介して第1および第2のスイッチ素子308,307を駆動する。このドライバ回路315は、カレントトランス311の出力電圧をフィルタリングするフィルタ325、発振回路328、コンパレータ等の比較器327、基準電圧Vs供給部326、クロック生成部329で構成される。クロック生成部329は、温調制御を行うためのクロックを生成する。同時に、定着ベルト501と加圧ローラ530との相互圧接部の検出温度が規定温度を超過した場合に、画像形成制御部316からの信号により励磁コイル506への駆動パルスを停止し、定着器23への電力供給を停止する制御を行っている。
The
画像形成制御回路316は、定着器23に設けられているサーミスタ405,406の温度検出値に基づき、目標温度と比較しながら制御量をコントロールする。ドライバ回路315は、画像形成制御回路316からの制御信号を受けて、ゲートトランス305,306へのスイッチングクロックを生成し、高周波インバータ装置の制御形態に相応しい制御を行う。
The image
第1および第2のスイッチ素子308,307としては、パワー用電力スイッチ素子が最適であり、FETもしくはIGBT(+逆導通ダイオード)により構成されている。第1および第2のスイッチ素子308,307は共振電流を制御するため、定常時の損失及びスイッチ損失が小さいもので、なおかつ高耐圧、大電流タイプのものがよい。
As the first and
電源ライン入力端子301から交流入力電源を受け、リレー303を介して整流回路304に交流電源が印加されると、この整流回路304の両波整流ダイオードにより脈動化直流電圧が生成される。その後、第2のスイッチ素子307がスイッチングを行うようにゲート制御トランス305をドライブすることにより、励磁コイル506と共振コンデンサ309で構成された共振回路に交流パルス電圧が印加される。この結果、第1のスイッチ素子308の導通時には励磁コイル506に脈動化直流電圧が印加され、励磁コイル506のインダクタンスと抵抗とにより定まる電流が流れ始める。ゲート信号に従って第1のスイッチ素子308がターンオフすると、励磁コイル506は電流を流し続けようとする。そのため、励磁コイル506の両端に共振コンデンサ309と励磁コイル506とにより定まる共振回路の尖鋭度Qにより、フライバック電圧と呼ばれる高電圧が発生する。この電圧は電源電圧を中心に振動し、そのままオフ状態を保っておくと電源電圧に収束する。
When AC input power is received from the power
フライバック電圧のリンギングが大きく、第1のスイッチ素子308のコイル側端子の電圧が負になる期間は逆導通ダイオードがターンオフし、電流が励磁コイル506に流入する。この期間中、励磁コイル506と第1のスイッチ素子308の接点は0Vにクランプされることになる。このような期間に第1のスイッチ素子308をオンすれば、第1のスイッチ素子308は電圧を背負うことなくターンオン可能なことが一般に知られており、ZVS(Zero Voltage Switching)と呼ばれている。このような駆動方法により第1のスイッチ素子308のスイッチングに伴う損失を最小とすることができ、効率の良い、ノイズの少ないスイッチングが可能になる。
During a period in which the ringback of the flyback voltage is large and the voltage at the coil side terminal of the
次に、図9のカレントトランス311を用いた励磁コイル506の電流の検出について説明する。検出波形の一例を図10に示す。
Next, detection of the current of the
カレントトランス311は、第1のスイッチ素子308のエミッタ(FETの場合はドレイン)から整流回路304のマイナス端子及び整流回路304の後段のフィルタコンデンサ(図示略)へ流れる電流を検出すべく構成されている。1:nの巻線を有するカレントトランス311の1ターン側にパワー側の電流を流し、nターン側に設けた検出抵抗により電圧情報として検出する。スイッチング電流波形は、図10のように、スイッチング周波数(20k〜500kHz)に対応した鋸歯状波を示しており、その電流ピーク値の包絡線は商用周波数(例えば50Hz)の正弦波を全波整流した形となっている。
The
カレントトランス311で検出した検出電流は、フィルタ325においてピークホールド整流される。フィルタ325でフィルタリングされた電流検出(電圧)値は比較器327の(−)入力端子へ、所定の基準電圧Vs326は比較器327の(+)入力端子へそれぞれ送信され、比較器327により双方の値を比較する。比較器327は、電流検出値が基準電圧Vs326よりも大きい場合には、基準電圧Vs326に対応する電流以上に大きなスイッチング(ピーク)電流が流れないように、ローレベルをクロック生成部329へ出力する。したがって、クロック生成部329からゲートトランス305,306へ送信されるクロックのオン時間が、パルスバイパルスで制限されスイッチング(ピーク)電流が制限される。
The detected current detected by the
図11は、図10に示したAの時間範囲について拡大表示したものである。 FIG. 11 is an enlarged view of the time range A shown in FIG.
この例では、第1のスイッチング素子308を駆動するパルスのオン時間がtonaの場合、流れるスイッチング電流の検出電圧のピーク値は、所定電圧Vsに達していない。一方、定着器23への投入電力が増加した場合等において、オン時間がtonbとなった場合、この例では、流れるスイッチング電流の検出電圧のピーク値は、所定電圧Vsに達している。このため、クロック生成部329は、比較器327からの出力によりオン時間がtonbよりも長くならないように制限をかけている。つまり、スイッチング電流のピーク値を所定値に抑えることで、定着器23に投入される電力の最大電力を制限するリミッタ動作を行う構成となっている。大電流が流れる場合等、異常電流検出時はこのような保護を行っている。
In this example, when the on-time of the pulse for driving the
次に、定着器23に投入される最大電力(初期電力)の電圧依存性について説明する。電流制御を全く行わない系においては、ACライン電圧に対し出力電力はACライン電圧の2乗で変動していくことになる。これに対し、電流検出によりリミットをかける本構成によれば、出力電力を入力電圧に線形依存するようにすることができる。
Next, the voltage dependence of the maximum power (initial power) input to the fixing
このような回路を構成し、実験を行った結果を図12に示す。 FIG. 12 shows the result of an experiment conducted with such a circuit.
図12の「制御無し領域」は、電流制御を行わない場合の実験結果であり、入力電圧の2乗で電力変化がみられ、電源電圧による電力依存性が大きい。一方、「ピーク一定制御領域」は、レーザビームプリンタ100に用いられる電圧を含む入力電圧範囲内において、検出したピーク電流が一定になるよう制御した場合の実験結果である。図12より、電源電圧による電力変動が少ないことを示している。つまり、検出したピーク電流に基づいて電力制御回路の最大出力値を制御することにより、ACライン電流検出結果により電力制御幅の最大値(最大投入可能電力)を制御し、最大供給可能な電力がACライン電圧に依存し難くなるよう制御している。
The “non-control region” in FIG. 12 is an experimental result when current control is not performed, and a power change is observed with the square of the input voltage, and power dependency due to the power supply voltage is large. On the other hand, the “constant peak control region” is an experimental result when the detected peak current is controlled to be constant within the input voltage range including the voltage used in the
電流を検出し電力を制御するということから、定着器23の励磁コイル506に電流を流す時間、即ち第1のスイッチ素子308のオンしている時間の最大値は、ACラインを流れる電流と供給可能な電力とにより定める。画像形成制御回路316からの制御信号はその時間の最大値を超えない範囲となっている。また、最小時間についても規定する構成をとってよい。
Since the current is detected and the electric power is controlled, the maximum value of the time during which the current flows through the
<本実施形態の電力制御動作例>
(電力制御の概略)
以下では、本実施形態における電力制御について説明する。
<Example of power control operation of this embodiment>
(Outline of power control)
Below, the power control in this embodiment is demonstrated.
画像形成装置は一般に大電力を消費する。その電力消費の多くは、定着器によるものである。そこで、動作モードとして、プリント要求の待機状態が一定時間以上続いた場合に、定着器への供給電力を落として待機するいわゆる省エネルギーモードあるいはスリープモードに移行する、という電力制御が行われるのが一般的である。本実施形態におけるレーザビームプリンタ100も、動作モードとしてこの省エネルギーモードを有している。省エネルギーモードでは、当然、定着器の温度は下がる。そうすると、電源スイッチ投入時だけでなく、省エネルギーモードから復帰する時(通常モードに移行する時)にも、定着器が冷えていると考えられる。定着器が冷えた状態からスタンバイ状態の温度に達するまでの時間(ウォームアップ時間)を短縮することが課題となっていることは先述したとおりであるが、この課題は以下に説明する本実施形態の電力制御によって解決される。
An image forming apparatus generally consumes a large amount of power. Much of its power consumption is due to the fuser. Therefore, as an operation mode, when the standby state for a print request continues for a certain time or more, power control is generally performed such that the power supply to the fixing device is reduced to shift to a so-called energy saving mode or sleep mode. Is. The
画像形成制御回路316は、まず、省エネルギーモード時あるいは蓄電器455からの電力供給が不要な時は、スイッチ463をオフにするとともに、充電回路456を動作させて蓄電器455を充電しておく。
First, the image
一方、電源投入または省エネルギーモードからの復帰でプリント要求を受けた時や画像形成動作開始時等の定着器23を使用する際には、画像形成制御回路316は、スイッチ463をオンにして、蓄電器455からの電力により負荷460を駆動する。したがって、蓄電器455からの電力供給により負荷460で消費する電力分が、商用電源から消費されなくなるため、商用電源の最大電流から規定される最大電力に対して余力ができることになる。
On the other hand, when the fixing
例えば、定着器23の温度立ち上げ時において、定着制御回路330の一次側(AC側)で11Aの電流が流れており、スイッチング電源回路470の一次側(AC側)で3Aの電流が流れているとする。定着制御回路330での入力電圧に依存する電力等のバラツキを約1Aと見込むと、その合計電力は、(定着制御回路330とスイッチング電源回路470の力率cosθが共に1であると仮定すると)、15A(=11A+3A+1A)となり、商用電源の最大電流15A以内、つまり許容電力1500W(=100V×15A)内に収まる。
For example, when the temperature of the fixing
このような条件の下、蓄電器455から負荷460への電力供給により、スイッチング電源回路470の一次側(AC側)での電流値が2A軽減したとすると、蓄電器455からの電力により負荷460を駆動している間、この2A分の電力(200W=100V×2A)が商用電源から消費されなくなるため、商用電源の最大供給電流に対して余力ができることになる。 Under such conditions, if the current value on the primary side (AC side) of the switching power supply circuit 470 is reduced by 2 A due to power supply from the capacitor 455 to the load 460, the load 460 is driven by the power from the capacitor 455. During this time, the power for 2 A (200 W = 100 V × 2 A) is not consumed from the commercial power source, so that there is a surplus for the maximum supply current of the commercial power source.
このため、画像形成制御回路316は、定着制御回路330のドライバ315内の基準電圧Vs326をこの2Aに相当する分上昇させ、定着器23への投入電力制限値を高くする。したがって、定着制御回路330の一次側(AC側)で13A、スイッチング電源回路470の一次側(AC側)で1A、バラツキは変わらず約1Aであり、その合計電流は同様に15A(=13A+1A+1A)で、商用電源の最大許容電力内に収まる。なお、当然のことながら、実際の設計時には設計バラツキを考慮して、商用電源の最大供給可能な電流を超えないようにしておく必要がある。
Therefore, the image forming
このように、蓄電器455から負荷460への給電状態、すなわち、選択手段としてのスイッチ463の状態、に応じて基準電圧Vs326を調整することにより、定着器23への投入電力制限レベルを調整することができる。
In this way, by adjusting the
また、上記のように蓄電器455を用いることにより、定着器23の温度立ち上げ時において約200W(=100V×2A)の電力を定着器23へ供給することが可能な場合には、オンデマンド定着を実現できる可能性が出てくる。すなわち、図22において、上記同様に蓄電器455の利用により200Wの電力を定着器23へさらに供給することで、図中のプリント温度までに達する時間が30sec(点Wa)が15sec (点Wb)となる。このように、定着器23の温度立ち上げ時間を短縮することが可能となる。
In addition, when the battery 455 is used as described above, when it is possible to supply about 200 W (= 100 V × 2 A) to the fixing
(電力制御の詳細)
本実施形態における電力制御動作は概ね上記のとおりであるが、以下では、さらにプリント要求の有無及び/又は蓄電器455の充電状態及び/又は定着器23の温度を加味した電力制御について説明する。
(Details of power control)
The power control operation in the present embodiment is generally as described above. Hereinafter, power control that further considers the presence / absence of a print request and / or the state of charge of the battery 455 and / or the temperature of the fixing
図13Aは、画像形成制御回路316の構成例を示す図である。尚、図13Aには、プログラム制御されるコンピュータにより実現した例を示したが、以下の図13Bのフローチャートに示す手順は、ハードウエアのロジック回路により実現してもよい。
FIG. 13A is a diagram illustrating a configuration example of the image
図13Aで、131は演算制御用のCPU、132は固定のプログラム及びパラメータを格納するROM、133はCPU131が動作中にデータを一時記憶するRAMである。
In FIG. 13A, 131 is a CPU for arithmetic control, 132 is a ROM for storing fixed programs and parameters, and 133 is a RAM for temporarily storing data while the
ROM132は、プログラム記憶領域として、図13Bに示す電力制御プログラムの記憶領域132aを有する。データ記憶領域として、定着器23の動作可能な下限の温度であるTLの記憶領域132b、定電圧制御回路458を介して負荷460の駆動に必要な電圧Vdにまで昇圧可能な蓄電器455の下限の電圧VLの記憶領域132cを有する。又、本実施形態で定着消費電力の増加値WFを実現する、比較器327の(+)入力端子の基準電圧Vs326を対応付けて記憶するWF/Vsテーブルの記憶領域132d、商用電源301の最大消費電流値の記憶領域132eを有する。尚、商用電源301の最大消費電流値は、本例では14A(=15A−1A:1Aは入力電圧に依存する電力等のバラツキ)である。
The
RAM133は、データの一時記憶領域として、サーミスタ496(405)で測定された定着器23の測定温度であるTHb(THa)の記憶領域133a、蓄電器電圧検出回路457で検出された蓄電器455の蓄電電圧Vcの記憶領域133bを有する。又、定着器23が現在消費している電力に対応する定着制御回路330の一時側電流値の記憶領域133c、負荷460が現在消費している電力に対応するスイッチング電源回路470の一時側電流値の記憶領域133dを有する。更に、本実施形態で蓄電器455の電力が負荷460に供給されている時の、定着器23への増加可能な消費電力値の記憶領域133eを有する。
The
尚、ROM132及びRAM133の構成は、本実施形態の動作に関連の深いもののみを示したものである。
Note that the configurations of the
134は、CPU131が電力制御プログラムを実行するに際して必要とする入力信号のインタフェース、135は、CPU131が電力制御プログラムを実行して電力制御をするための制御信号のインタフェースである。
入力信号としては、サーミスタ405よりの温度信号THa、サーミスタ406よりの温度信号THb、蓄電器電圧検出回路457からの蓄電器455の蓄電電圧信号が含まれる。又、定着制御回路330あるいはスイッチング電源回路470が消費している商用電源301からの一次電流値、電源ON(あるいは省エネルギーモードからの復帰)を示す信号、プリント要求を示す信号を含む。尚、図13Aでは、電源ON信号やプリント要求信号を入力信号のインタフェースを介するように示したが、直接CPU131にインタラプト信号として入力されてもよい。
The input signal includes a temperature signal THa from the
出力制御信号としては、リレー303を制御するためのリレー制御信号、クロック生成部329を制御するクロック生成制御信号、基準電圧Vs326を制御する制御信号が含まれる。又、スイッチ463を制御して蓄電器からの電力の負荷への接断を制御する蓄電器接続制御信号、蓄電器455を充電する充電回路456を制御する充電回路制御信号が含まれる。
The output control signal includes a relay control signal for controlling the
尚、かかる入力及び出力信号も、本実施形態の動作に関連の深いもののみを示したものである。 The input and output signals are only those that are deeply related to the operation of the present embodiment.
(本実施形態の電力制御の手順例1)
図13Bは、上記構成の画像形成制御回路316による、プリント要求の有無及び/又は蓄電器455の充電状態を加味した電力制御の動作手順例1を示すフローチャートである。本処理は、電源投入または省エネルギーモードからの復帰でプリント要求を受けた時に開始する。
(Procedure example 1 of power control of this embodiment)
FIG. 13B is a flowchart showing an operation procedure example 1 of power control in consideration of the presence / absence of a print request and / or the charge state of the battery 455 by the image forming
まず、ステップS401で、プリンタ電源のオン、あるいは省エネルギーモードからの復帰を判定する。プリンタ電源のオン、あるいは省エネルギーモードからの復帰であれば、ステップS402で蓄電器455を充電回路456に接続する。 First, in step S401, it is determined whether the printer is turned on or returned from the energy saving mode. If the printer power is turned on or the printer returns from the energy saving mode, the battery 455 is connected to the charging circuit 456 in step S402.
ここで、画像形成装置は、ステップS403でプリント要求の有無を検知する。プリント要求が無いと検知した場合には、そもそも蓄電器455から電力を供給して定着器23の急速立ち上げを行う必要はないので、ステップS411に進む。ステップS411は、スイッチ463をオフすることで蓄電器455を負荷460から切断する処理であるが、この場合には元々スイッチ463はオフ状態に維持されている。ステップS412で電源OFFの指示か所定時間プリント要求が無いかを判定し、その間はステップS403に戻ってプリント要求を待つ。電源OFFの指示か所定時間プリント要求が無い場合は、ステップS413で電源OFFの処理、あるいは省エネルギーモードに移行して、本処理を終了する。
Here, the image forming apparatus detects the presence or absence of a print request in step S403. If it is detected that there is no print request, it is not necessary to supply power from the battery 455 to quickly start up the fixing
一方、ステップS403で、画像形成装置へのプリント要求が有ると検知した場合には、ステップS404に進み、画像形成制御回路316は、定着器23に設けられているサーミスタ406の温度検出値THbを入力し(図9を参照)、その温度検出値THbが定着可能な下限の温度TL以上であるか否かを判断する。定着器23の温度が既に定着可能な下限の温度TL以上ある場合には、そもそも蓄電器455から電力を供給して定着器23の急速立ち上げを行う必要はない。その場合はステップS410に進み、スイッチ463のオフ状態を維持することで商用電源301から通常の電力WLを定着器23に供給する。続くステップS411はスイッチ463をオフすることで蓄電器455を負荷460から切断する処理であるが、この場合には元々スイッチ463はオフ状態に維持されている。
On the other hand, if it is detected in step S403 that there is a print request to the image forming apparatus, the process proceeds to step S404, and the image
ステップS404において、温度検出値THbが定着可能な下限の温度TL未満である場合には、ステップS405に進む。ステップS405では、蓄電器電圧検出回路457によって検出される蓄電器455の充電電圧Vcが、定電圧制御回路458が負荷460の駆動に必要な電圧Vdにまで昇圧可能な下限の電圧VL以上であるか否かを判断する。ここで、蓄電器455の充電電圧VcがVLに満たない場合は、充電が不十分であるとみなして、ステップS410に進む。この充電が不十分なままスイッチ463をオンして蓄電器455からの電力を供給しても、定着器23の急速立ち上げに寄与しないばかりか、かえってその立ち上げに支障をきたすおそれもあるからである。
In step S404, if the temperature detection value THb is lower than the lower limit temperature TL at which fixing is possible, the process proceeds to step S405. In step S405, whether or not the charging voltage Vc of the battery 455 detected by the battery voltage detection circuit 457 is equal to or higher than the lower limit voltage VL that the constant voltage control circuit 458 can boost to the voltage Vd necessary for driving the load 460. Determine whether. Here, when the charging voltage Vc of the battery 455 is less than VL, it is considered that the charging is insufficient and the process proceeds to step S410. Even if the switch 463 is turned on and the electric power from the battery 455 is supplied while the charging is insufficient, it does not contribute to the rapid start-up of the fixing
ステップS405において、充電電圧VcがVL以上ある場合にはステップS406に進み、蓄電器455を負荷460に接続すべくスイッチ463をオンする。したがって、負荷460は蓄電器455からの電力によって駆動することになる。これにより、商用電源の最大電流から規定される最大電力に対して余力ができ、その余力を定着器23に回すことが可能になることは、先述したとおりである。
In step S405, if the charging voltage Vc is equal to or higher than VL, the process proceeds to step S406, and the switch 463 is turned on to connect the battery 455 to the load 460. Therefore, the load 460 is driven by the electric power from the battery 455. Thus, as described above, it is possible to make a surplus with respect to the maximum power defined from the maximum current of the commercial power source and to pass the surplus power to the fixing
そこで本実施形態では、ステップS407において、定着器23への供給電力を、上記商用電源の最大電力に対する余力の電力WFだけ増加させる。具体的には、例えば、定着制御回路330のドライバ315内の基準電圧Vs326(図9を参照)を、電力WFに相当する分上昇させ、定着器23への投入電力制限値を高くすることで、供給電力の増加を実現できる。これにより、定着器23に供給される電力は、商用電源301からの通常の電力WL+増加電力WFとなる。なお、このとき定着器23に供給される電力(WL+WF)は、商用電源301の電圧範囲内での最低電圧(例えば、電圧範囲を100〜127Vとすると、その下限電圧である100V)に合わせて設定するのが望ましい。
Therefore, in this embodiment, in step S407, the power supplied to the fixing
上記のステップS406,S407によって蓄電器455からの電力が負荷460に供給されている間は、ステップS408で、蓄電器電圧検出回路457によって検出される蓄電器455の充電電圧Vcが、定電圧制御回路458が負荷460の駆動に必要な電圧Vdにまで昇圧可能な下限の電圧VL以上に維持されているかどうかを監視する。更に、ステップS409で、サーミスタ406の温度検出値THbが、定着器23が定着可能な下限の温度TL以上になったかどうかを監視する。
While the electric power from the battery 455 is supplied to the load 460 by the above steps S406 and S407, the charging voltage Vc of the battery 455 detected by the battery voltage detection circuit 457 is changed by the constant voltage control circuit 458 in step S408. It is monitored whether or not the voltage VL is maintained at or above the lower limit voltage VL that can be boosted to the voltage Vd required for driving the load 460. Further, in step S409, it is monitored whether the temperature detection value THb of the
ここで、蓄電器455の充電電圧VcがVLを下回ったとき(ステップS408でNO)、または、サーミスタ406の温度検出値THb(すなわち、定着器23の温度)がTL以上になったとき(ステップS409のYES)は、ステップS410に進む。ステップS410では、定着器23への供給電力を通常電力WLに戻す。具体的には、例えば、定着制御回路330のドライバ315内の基準電圧Vs326(図9を参照)を、ステップS407で増加した電力WFに相当する分降下させ、定着器23への投入電力制限値を低くすることで、通常電力WLへの降下を実現できる。
Here, when the charging voltage Vc of the battery 455 falls below VL (NO in step S408), or when the temperature detection value THb of the thermistor 406 (that is, the temperature of the fixing device 23) becomes equal to or higher than TL (step S409). In step S410, the process proceeds to step S410. In step S410, the power supplied to the fixing
そして、ステップS411で、スイッチ463をオフすることで蓄電器455を負荷460から切断する。 In step S411, the switch 463 is turned off to disconnect the battery 455 from the load 460.
(本手順例1による電力制御の効果)
以上説明した、プリント要求の有無及び/又は蓄電器455の充電状態及び/又は定着器23の温度を加味した電力制御の効果を説明する。
(Effect of power control by this procedure example 1)
The effects of power control taking into account the presence / absence of a print request and / or the state of charge of the battery 455 and / or the temperature of the fixing
図14は、本実施形態と、蓄電器を使用しない従来例のそれぞれについて、定着器への電力供給量の時間推移を示している。図14中、(B)の実線aは、本実施形態における定着器23への電力供給量を示しており、(C)の破線bは、蓄電器を使用しない従来例における定着器への電力供給量を示している。また、(A)の実線cと破線dはそれぞれ、定着器への電力供給に伴う本実施形態の定着器の温度の時間遷移、従来の定着器の温度の時間遷移を示している。
FIG. 14 shows the time transition of the power supply amount to the fixing device for each of the present embodiment and the conventional example that does not use the capacitor. In FIG. 14, a solid line a in (B) indicates the amount of power supplied to the fixing
図14に示すように、定着器が定着可能な下限の温度TLよりも低い温度から立ち上げる場合、従来の画像形成装置では、定着器に商用電源の通常電力WLだけを供給し、その定着器の温度がTLに達するまでに時間t2を要していたところ、本実施形態のレーザビームプリンタ100においては、定着器23への電力供給量をWFだけ増加させているので、その定着器の温度がTLに達するまでの時間は、t2より短いt1で済む。
As shown in FIG. 14, when starting up from a temperature lower than the lower limit temperature TL at which the fixing device can fix, the conventional image forming apparatus supplies only the normal power WL of the commercial power source to the fixing device. In the
なお、上述の充電状態及び/又は定着器の温度を加味した電力制御では、ステップS407のように、蓄電器455を負荷460から切断する条件を、定着器23の温度が定着可能な下限の温度を上回ったこととしたが、定着器23への供給電力、上昇温度および降下温度と時間の関係が予め分かっている場合には、ステップS407のような条件の代わりに、経過時間あるいは総供給電力量で設定することも可能である。
In the power control that takes into account the charging state and / or the temperature of the fixing device as described above, the condition for disconnecting the battery 455 from the load 460 is set as the lower limit temperature at which the fixing
以上のように、レーザビームプリンタ100内に蓄電器455を設け、定着起動時に蓄電器455から定着器23以外のモータ等の負荷460に電力を供給する。そのため、蓄電器455からの負荷460への電力供給が行われている間、余剰電力に相当する分、定着器23への電力制限値を増加させることが可能となる。その余剰電力を定着器23の立ち上げ電力として有効活用することで、定着器23の立ち上げ時間を短縮することができる。また、定着器23内には、主ヒータ、副ヒータといった複数の熱源を必要としないため定着器の構成を簡素化することができるとともに、画像形成装置の構成や印字速度等の性能によってはオンデマンド定着の実現が可能となる。
As described above, the battery 455 is provided in the
更に、上記の効果に加え、プリンタの電源オンまたは省エネルギーモードからの復帰時に、蓄電器455の充電状態を確認するとともに、プリント要求の有無を確認する。このとき、レーザビームプリンタ100の立ち上げへの電力供給を、蓄電器455の充電よりも優先させることで、蓄電器455の充電により、レーザビームプリンタ100の立ち上げへの電力供給が阻害されるのを防止できる。また、プリント要求の有無を確認するとき、プリント要求が無いと判断された場合、蓄電器455の充電状態が不十分であれば、ただちに蓄電器455の充電過程に入るので、次のプリントに備え、素早く蓄電器455を使用可能な状態にすることができる。
Further, in addition to the above effects, when the printer is turned on or returned from the energy saving mode, the state of charge of the battery 455 is confirmed and the presence or absence of a print request is also confirmed. At this time, the power supply for starting up the
以上、本発明の第1の実施形態を説明した。以下では、別の実施形態をいくつか説明する。それぞれ、画像形成装置の概略構成をはじめ各部の構成および動作も上述した第1の実施形態と概ね同様であるが、給電制御系の構成に特徴的な違いを呈するものである。そこで以下の実施形態では、第1の実施形態で用いた図面を援用すると共に、新たに用いる図面については、第1の実施形態と共通する構成には同一の参照番号を付してそれらの説明は省略し、他の実施形態と相違する構成または動作について説明することにする。 The first embodiment of the present invention has been described above. In the following, several other embodiments will be described. The configuration and operation of each part including the schematic configuration of the image forming apparatus are substantially the same as those of the first embodiment described above, but the characteristic differences in the configuration of the power supply control system are exhibited. Therefore, in the following embodiment, the drawings used in the first embodiment are used, and for the newly used drawings, the same reference numerals are assigned to the same components as those in the first embodiment, and the descriptions thereof are made. Is omitted, and a configuration or operation different from that of the other embodiments will be described.
(本実施形態の電力制御の手順例2)
図15は、本実施形態における画像形成制御回路316による、プリンタの電源オンまたは省エネルギーモードからの復帰時の電力制御の動作例2を示すフローチャートである。
(
FIG. 15 is a flowchart illustrating an operation example 2 of power control when the printer is turned on or returned from the energy saving mode by the image
第1の手順例(図13B)との違いは、蓄電器455の充電電圧Vcが略一杯(≒VH)になるまで、プリント要求の有無を所定のタイミングで検知し続けている点である。本処理は、プリンタの電源オンまたは省エネルギーモードからの復帰でプリント要求を受けた時に開始する。 The difference from the first procedure example (FIG. 13B) is that the presence / absence of a print request is continuously detected at a predetermined timing until the charging voltage Vc of the battery 455 becomes substantially full (≈VH). This process starts when a print request is received when the printer is turned on or returned from the energy saving mode.
まず、ステップS701で、プリンタ電源のオン、あるいは省エネルギーモードからの復帰を判定する。プリンタ電源のオン、あるいは省エネルギーモードからの復帰であれば、ステップS702で蓄電器455を充電回路456に接続する。 First, in step S701, it is determined whether the printer power is turned on or returned from the energy saving mode. If the printer power is turned on or the printer returns from the energy saving mode, the battery 455 is connected to the charging circuit 456 in step S702.
ステップS703で、画像形成装置におけるプリント要求の有無を検知する。プリント要求が無いと検知した場合には、そもそも蓄電器455から電力を供給して定着器23の急速立ち上げを行う必要はないので、ステップS713に進む。ステップS713はスイッチ463をオフすることで蓄電器455を負荷460から切断する処理である。この場合には元々スイッチ463はオフ状態に維持されているのでステップS714に進み、蓄電器455が略一杯(≒VH)かどうかを蓄電器電圧検出回路457で検出する。蓄電器455が略一杯であれば、ステップS715に進んで充電を終了する。ステップS716で電源OFFの指示か所定時間プリント要求が無いかを判定し、その間はステップS703に戻ってプリント要求を待つ。電源OFFの指示か所定時間プリント要求が無い場合は、ステップS713で電源OFFの処理、あるいは省エネルギーモードに移行して、本処理を終了する。
In step S703, the presence or absence of a print request in the image forming apparatus is detected. If it is detected that there is no print request, it is not necessary to supply power from the battery 455 to quickly start up the fixing
蓄電器455が略一杯でなければ、ステップS703に戻りプリント要求の有無を検知する。プリント要求が無い場合には、同様にステップS713に進み、ステップS703−S713−S714を繰り返す。 If the battery 455 is not almost full, the process returns to step S703 to detect the presence or absence of a print request. If there is no print request, the process similarly proceeds to step S713, and steps S703-S713-S714 are repeated.
一方、ステップS703で、プリント要求が有ると検知した場合には、手順例1と同様にステップS704に進み、画像形成制御回路316は、定着器23に設けられているサーミスタ406の温度検出値THbを入力し(図9を参照)、その温度検出値THbが定着可能な下限の温度TL以上であるか否かを判断する。定着器23の温度が既に定着可能な下限の温度TL以上ある場合には、そもそも蓄電器455から電力を供給して定着器23の急速立ち上げを行う必要はない。従って、ステップS711に進みスイッチ463のオフ状態を維持することで、商用電源301から通常の電力WLを定着器23に供給する。続くステップS712はスイッチ463をオフすることで蓄電器455を負荷460から切断する処理であるが、この場合には元々スイッチ463はオフ状態に維持されている。
On the other hand, if it is detected in step S703 that there is a print request, the process proceeds to step S704 as in the procedure example 1, and the image
ステップS704において、温度検出値THbが定着可能な下限の温度TL未満である場合には、ステップS705に進む。ステップS705では、蓄電器電圧検出回路457によって検出される蓄電器455の充電電圧Vcが、定電圧制御回路458が負荷460の駆動に必要な電圧Vdにまで昇圧可能な下限の電圧VL以上であるか否かを判断する。ここで、蓄電器455の充電電圧VcがVLに満たない場合は、充電が不十分であるとみなして、上記ステップS704で定着器23の温度が既に定着可能な下限の温度TL以上ある場合と同様にステップS711に進む。この充電が不十分なままスイッチ463のオンして蓄電器455からの電力を供給しても、定着器23の急速立ち上げに寄与しないばかりか、かえってその立ち上げに支障をきたすおそれもあるからである。
In step S704, if the temperature detection value THb is lower than the lower limit temperature TL at which fixing is possible, the process proceeds to step S705. In step S705, whether or not the charging voltage Vc of the battery 455 detected by the battery voltage detection circuit 457 is equal to or higher than the lower limit voltage VL that the constant voltage control circuit 458 can boost to the voltage Vd necessary for driving the load 460. Determine whether. Here, when the charging voltage Vc of the battery 455 is less than VL, it is considered that the charging is insufficient, and in the above-described step S704, the temperature of the fixing
ステップS705において充電電圧VcがVL以上ある場合には、ステップS706に進みで蓄電器455を充電回路456から遮断し、ステップS707に進む。ステップS707において、蓄電器455を負荷460に接続すべく、スイッチ463をオンする。したがって、負荷460は蓄電器455からの電力によって駆動することになる。これにより、第1の手順例と同様に、商用電源301の最大電流から規定される最大電力に対して余力ができ、その余力を定着器23に回すことが可能になる。
If the charging voltage Vc is greater than or equal to VL in step S705, the process proceeds to step S706, the battery 455 is disconnected from the charging circuit 456, and the process proceeds to step S707. In step S707, the switch 463 is turned on to connect the battery 455 to the load 460. Therefore, the load 460 is driven by the electric power from the battery 455. As a result, as in the first procedure example, a surplus power is generated with respect to the maximum power defined from the maximum current of the
そこで第1の手順例と同様に、本手順例2では、ステップS708において、定着器23への供給電力を、上記商用電源の最大電力に対する余力の電力WFだけ増加させる。具体的には、例えば、定着制御回路330のドライバ315内の基準電圧Vs326(図9を参照)を、電力WFに相当する分上昇させ、定着器23への投入電力制限値を高くすることで実現できる。これにより、定着器23に供給される電力は、商用電源301からの通常の電力WL+WFとなる。なお、このとき定着器23に供給される電力(WL+WF)は、商用電源301の電圧範囲内での最低電圧(例えば、電圧範囲を100〜127Vとすると、その下限電圧である100V)に合わせて設定するのが望ましい。
Therefore, as in the first procedure example, in this procedure example 2, in step S708, the power supplied to the fixing
上記のステップS707,S708によって蓄電器455からの電力が負荷460に供給されている間は、ステップS709で、蓄電器電圧検出回路457によって検出される蓄電器455の充電電圧Vcが、定電圧制御回路458が負荷460の駆動に必要な電圧Vdにまで昇圧可能な下限の電圧VL以上に維持されているかどうかを監視する。更に、ステップS710で、サーミスタ406の温度検出値THbが、定着器23が定着可能な下限の温度TL以上になったかどうかを監視する。
While the electric power from the battery 455 is being supplied to the load 460 by the above steps S707 and S708, the charging voltage Vc of the battery 455 detected by the battery voltage detection circuit 457 is changed by the constant voltage control circuit 458 in step S709. It is monitored whether or not the voltage VL is maintained at or above the lower limit voltage VL that can be boosted to the voltage Vd required for driving the load 460. Further, in step S710, it is monitored whether or not the temperature detection value THb of the
ここで、蓄電器455の充電電圧VcがVLを下回ったとき(ステップS709のNO)、または、サーミスタ406の温度検出値THb(すなわち、定着器23の温度)がTL以上になったとき(ステップS710のYES)は、ステップS711に進み、定着器23への供給電力を通常電力WLに戻す。具体的には、例えば、定着制御回路330のドライバ315内の基準電圧Vs326(図9を参照)を、ステップS708で増加した電力WFに相当する分降下させ、定着器23への投入電力制限値を低くすることで実現できる。
Here, when the charging voltage Vc of the battery 455 falls below VL (NO in step S709), or when the temperature detection value THb of the thermistor 406 (that is, the temperature of the fixing device 23) becomes equal to or higher than TL (step S710). In step S711, the power supplied to the fixing
そして、ステップS712で、スイッチ463をオフすることで蓄電器455を負荷460から切断する。 In step S712, the switch 463 is turned off to disconnect the battery 455 from the load 460.
(本手順例2による電力制御の効果)
本手順例2においては、蓄電器455の充電電圧Vcが略一杯になるまで、任意の間隔で検知することにより、蓄電器455の過充電を防止することができる。また、蓄電器455が使用可能な充電状態になるまで、プリント要求の有無を任意の間隔で確認し続けることにより、速やかに蓄電器455の充電が行なえると同時に、レーザビームプリンタ100の立ち上げ時には、レーザビームプリンタ100の立ち上げへの電力供給を、蓄電器455の充電よりも優先させることで、蓄電器455の充電により、レーザビームプリンタ100の立ち上げへの電力供給が阻害されるのを防止できる。
(Effect of power control by this procedure example 2)
In this procedure example 2, overcharge of the battery 455 can be prevented by detecting at an arbitrary interval until the charge voltage Vc of the battery 455 becomes almost full. Further, by continuously checking the presence or absence of a print request at an arbitrary interval until the battery 455 is in a usable charge state, the battery 455 can be charged quickly, and at the time of starting up the
(本実施形態の電力制御の手順例3)
図16は、本実施形態における画像形成制御回路316による、プリンタの電源オンまたは省エネルギーモードからの復帰時の電力制御の動作手順例3を示すフローチャートである。
(Procedure example 3 of power control of this embodiment)
FIG. 16 is a flowchart showing an operation procedure example 3 of power control when the printer is turned on or returned from the energy saving mode by the image
第1の手順例(図13B)では、定着器23の温度THbが定着可能な下限の温度TLに到達しているかどうかで、蓄電器455を使用するかどうかを決定する。しかし、手順例3では、蓄電器455を使用せずにウォームアップタイムが15sec以内である定着器23の温度TL1に到達しているかどうかで、蓄電器455を使用するかどうかを決定する。ちなみに、本手順例3において、蓄電器455を使用せずにウォームアップタイムが15sec以内である場合の定着器23の温度TL1は、120℃である。本処理は、プリンタの電源オンまたは省エネルギーモードからの復帰でプリント要求を受けた時に開始する。
In the first procedure example (FIG. 13B), whether to use the battery 455 is determined based on whether the temperature THb of the fixing
まず、ステップS801で、プリンタ電源のオン、あるいは省エネルギーモードからの復帰を判定する。プリンタ電源のオン、あるいは省エネルギーモードからの復帰であれば、ステップS802で蓄電器455を充電回路456に接続する。 First, in step S801, it is determined whether the printer is turned on or returned from the energy saving mode. If the printer power is turned on or the printer returns from the energy saving mode, the battery 455 is connected to the charging circuit 456 in step S802.
ステップS803で、画像形成装置においてプリント要求の有無を検知する。プリント要求が無いと検知した場合には、そもそも蓄電器455から電力を供給して定着器23の急速立ち上げを行う必要はないので、ステップS813に進む。ステップS813はスイッチ463をオフすることで蓄電器455を負荷460から切断する処理であるが、この場合には元々スイッチ463はオフ状態に維持されている。従って、ステップS814に進み、蓄電器455が略一杯かどうか蓄電器電圧検出回路457で検出する。蓄電器455が略一杯であれば、ステップS815に進み、充電を終了する。ステップS816で電源OFFの指示か所定時間プリント要求が無いかを判定し、その間はステップS803に戻ってプリント要求を待つ。電源OFFの指示か所定時間プリント要求が無い場合は、ステップS813で電源OFFの処理、あるいは省エネルギーモードに移行して、本処理を終了する。
In step S803, the image forming apparatus detects whether there is a print request. If it is detected that there is no print request, it is not necessary to supply the electric power from the battery 455 to quickly start up the fixing
蓄電器455が略一杯でなければ、ステップS803に進み、プリント要求の有無を検知する。プリント要求が無い場合には、同様にステップS813に進む。 If the battery 455 is not almost full, the process advances to step S803 to detect the presence or absence of a print request. If there is no print request, the process similarly proceeds to step S813.
一方、ステップS803で、プリント要求が有ると検知した場合には、手順例2と同様にステップS804に進み、画像形成制御回路316は、定着器23に設けられているサーミスタ406の温度検出値Hbを入力し(図9を参照)、その温度検出値VHbが定着可能な下限の温度TL1以上であるか否かを判断する。定着器23の温度が既に定着可能な下限の温度TL1以上ある場合には、そもそも蓄電器455から電力を供給して定着器23の急速立ち上げを行う必要はない。従って、ステップS811に進み、スイッチ463のオフ状態を維持することで商用電源301から通常の電力WLを定着器23に供給する。続くステップS812はスイッチ463をオフすることで蓄電器455を負荷460から切断する処理であるが、この場合には元々スイッチ463はオフ状態に維持されている。
On the other hand, if it is detected in step S803 that there is a print request, the process proceeds to step S804 as in procedure example 2, and the image
ステップS804において、温度検出値が定着可能な下限の温度TL1未満である場合には、ステップS805に進む。ステップS805では、蓄電器電圧検出回路457によって検出される蓄電器455の充電電圧Vcが、定電圧制御回路458が負荷460の駆動に必要な電圧Vdにまで昇圧可能な下限の電圧VL以上であるか否かを判断する。ここで、蓄電器455の充電電圧VcがVLに満たない場合は、充電が不十分であるとみなして、上記ステップS804で定着器23の温度が既に定着可能な下限の温度TL1以上ある場合と同様に、ステップS811に進む。この充電が不十分なままスイッチ463をオンして蓄電器455からの電力を供給しても、定着器23の急速立ち上げに寄与しないばかりか、かえってその立ち上げに支障をきたすおそれもあるからである。
If it is determined in step S804 that the temperature detection value is less than the lower limit temperature TL1 at which fixing is possible, the process proceeds to step S805. In step S805, whether or not the charging voltage Vc of the battery 455 detected by the battery voltage detection circuit 457 is equal to or higher than the lower limit voltage VL that the constant voltage control circuit 458 can boost to the voltage Vd necessary for driving the load 460. Determine whether. Here, when the charging voltage Vc of the battery 455 is less than VL, it is considered that the charging is insufficient, and in the step S804, the temperature of the fixing
ステップS805において、充電電圧VcがVL以上ある場合には、ステップS806に進んで蓄電器455を充電回路456から遮断し、ステップS807に進む。ステップS807において、蓄電器455を負荷460に接続すべく、スイッチ463をオンする。したがって、負荷460は蓄電器455からの電力によって駆動することになる。これにより、手順例1及び2と同様に、商用電源301の最大電流から規定される最大電力に対して余力ができ、その余力を定着器23に回すことが可能になる。
In step S805, if the charging voltage Vc is greater than or equal to VL, the process proceeds to step S806, the battery 455 is disconnected from the charging circuit 456, and the process proceeds to step S807. In step S807, the switch 463 is turned on to connect the battery 455 to the load 460. Therefore, the load 460 is driven by the electric power from the battery 455. As a result, as in Procedure Examples 1 and 2, there is a surplus with respect to the maximum power defined from the maximum current of the
そこで第1、第2の手順例と同様に、本手順例3では、ステップS808において、定着器23への供給電力を、上記商用電源の最大電力に対する余力の電力WFだけ増加させる。具体的には、例えば、定着制御回路330のドライバ315内の基準電圧Vs326(図9を参照)を、電力WFに相当する分上昇させ、定着器23への投入電力制限値を高くすることで実現できる。これにより、定着器23に供給される電力は、商用電源301からの通常の電力WL+WFとなる。なお、このとき定着器23に供給される電力(WL+WF)は、商用電源301の電圧範囲内での最低電圧(例えば、電圧範囲を100〜127Vとすると、その下限電圧である100V)に合わせて設定するのが望ましい。
Therefore, as in the first and second procedure examples, in this procedure example 3, in step S808, the power supplied to the fixing
上記のステップS807,S808によって蓄電器455からの電力が負荷460に供給されている間は、ステップS809で、蓄電器電圧検出回路457によって検出される蓄電器455の充電電圧Vcが、定電圧制御回路458が負荷460の駆動に必要な電圧Vdにまで昇圧可能な下限の電圧VL以上に維持されているかどうかを監視する。又、ステップS810で、サーミスタ406の温度検出値VHbが、定着器23が定着可能な下限の温度TL1以上になったかどうかを監視する。
While the electric power from the battery 455 is being supplied to the load 460 by the above steps S807 and S808, the charging voltage Vc of the battery 455 detected by the battery voltage detection circuit 457 is changed by the constant voltage control circuit 458 in step S809. It is monitored whether or not the voltage VL is maintained at or above the lower limit voltage VL that can be boosted to the voltage Vd required for driving the load 460. In step S810, it is monitored whether the temperature detection value VHb of the
ここで、蓄電器455の充電電圧VcがVLを下回ったとき(ステップS809のNO)、または、サーミスタ406の温度検出値(すなわち、定着器23の温度)がTL1以上になったとき(ステップS810のYES)は、ステップS811に進む。ステップS811では、定着器23への供給電力を、通常電力WLに戻す。具体的には、例えば、定着制御回路330のドライバ315内の基準電圧Vs326(図9を参照)を、ステップS808で増加した電力WFに相当する分降下させ、定着器23への投入電力制限値を低くすることで実現できる。
Here, when the charging voltage Vc of the battery 455 falls below VL (NO in step S809), or when the temperature detection value of the thermistor 406 (that is, the temperature of the fixing device 23) becomes equal to or higher than TL1 (in step S810). (YES) proceeds to step S811. In step S811, the power supplied to the fixing
そして、ステップS812で、スイッチ463をオフすることで蓄電器455を負荷460から切断する。 In step S 812, the battery 455 is disconnected from the load 460 by turning off the switch 463.
(本手順例3による電力制御の効果)
以上説明したプリント要求の有無及び/又は蓄電器455の充電状態及び/又は定着器23の温度を加味した電力制御の効果を説明する。
(Effect of power control by this procedure example 3)
The effect of power control in consideration of the presence / absence of the print request and / or the charged state of the battery 455 and / or the temperature of the fixing
図17は、本実施形態の定着器23の温度<TL1と、本実施形態の定着器23の温度≧TL1のそれぞれについて、定着器への電力供給量の時間推移を示している。図17中、(B)の実線aは、本実施形態の定着器23の温度<TL1における定着器23への電力供給量を示しており、(C)の破線bは、本実施形態の定着器23の温度≧TL1における定着器への電力供給量を示している。また、(A)の実線c及び破線dはそれぞれ、定着器への電力供給に伴う本実施形態の定着器23の温度<TL1における定着器の温度の時間遷移、本実施形態の定着器23の温度≧TL1における定着器の温度の時間遷移を示している。
FIG. 17 shows the time transition of the power supply amount to the fixing device for each of the temperature <TL1 of the fixing
定着器23の温度を検出し、レーザビームプリンタ100の立ち上げ速度を予測することで、定着器23の温度が定着可能な下限の温度TLより低い場合でも、TL1以上の場合、通常電力WLのみで蓄電器455を使用せず、ウォームアップタイム15sec以内で定着可能な下限の温度TL以上になるので、蓄電器455の充電状態が不十分である場合におけるレーザビームプリンタ100のオンデマンド立ち上げ可能な機会を大幅に増加させることが可能となる。また、蓄電器455を無駄に使用することを防止でき、省エネルギーにつながる。
By detecting the temperature of the fixing
[他の実施形態]
上述の各実施形態では、電磁誘導加熱方式の定着器23を使用したが、その他の方式の定着器を使用することも可能である。本実施形態では、セラミック面状発熱ヒータ方式の定着器について説明する。
[Other Embodiments]
In each of the above-described embodiments, the electromagnetic induction heating
(本実施形態の定着器の構成例)
図18は、本実施形態におけるセラミック面状発熱ヒータ方式の定着器600の横断面構造を示す図である。
(Configuration example of fixing device of this embodiment)
FIG. 18 is a diagram showing a cross-sectional structure of a ceramic sheet heating heater
610はステーであり、このステー610はセラミックヒータ640を露呈させて支持した横断面U字状の本体部611と、該本体部を対向する加圧ローラ620側へ加圧する加圧部613とで構成されている。ここで、セラミック面状発熱ヒータは、発熱体が後述のニップ部と反対側であっても、発熱体がニップ部側であっても構わない。614はステー610に外嵌させてある横断面円形の耐熱性フィルム(以下、「フィルム」と略称する)である。
加圧ローラ620は、セラミックヒータ640との間にフィルム614を挟んで圧接ニップ部(定着ニップ部)Nを形成し、且つフィルム614を回転駆動させるフィルム外面接触駆動手段として作用する。このフィルム駆動ローラ兼加圧ローラ620は、芯金620aとシリコンゴム等よりなる弾性体層620bと、最外層の離形層620cとよりなる。そして、不図示の軸受け手段・付勢手段により所定の押圧力をもってフィルム614を挟ませてセラミックヒータ640の表面に圧接させて配設してある。この加圧ローラ620は、モータMによる回転駆動により、この加圧ローラ620とフィルム614の外面との摩擦力で該フィルムに搬送力を付与する。
The
図19は、セラミック面状発熱ヒータ640の具体的な構造例を示す図である。図19の(a)はセラミック面状発熱ヒータ640の断面図であり、図19の(b)は発熱体601が形成されている面を示している。
FIG. 19 is a diagram illustrating a specific structural example of the
セラミック面状発熱ヒータは、SiC、AlN、Al2O3等のセラミックス系の絶縁基板607と絶縁基板面上にペースト印刷等で形成されている発熱体601と、発熱体保護しているガラス等の保護層606とから構成されている。保護層上には、セラミック面状発熱ヒータの温度を検出する温度検出素子としてのサーミスタ605、及び過昇温を防止する手段として例えば温度ヒューズ602が配置されている。サーミスタ605は発熱体601に対して絶縁距離を確保できるように、絶縁耐圧を有する絶縁物を介して配置されている。もっとも、過昇温を防止する手段としては温度ヒューズの他にサーモスイッチ等を使用してもよい。
The ceramic sheet heater includes a ceramic insulating
発熱体601は、電力が供給されると発熱する部分と、その発熱部分に接続した導電部603と、コネクタを介して電力が供給される電極部604とから構成され、発熱部601は通紙可能な最大の記録紙幅LFとほぼ同じ長さとしている。2つの電極604のうち1つへは、交流電源のHOT側端子が温度ヒューズ602を介して接続されている。電極部は発熱体を制御するトライアック639に接続され、交流電源のNEUTRAL端子に接続される。
The
図20は、本実施形態における定着制御回路630の構成を示す図である。この定着制御回路630はセラミック面状発熱ヒータ方式によるものであるが、図9では定着制御回路330と置き換えることができるものである。
FIG. 20 is a diagram showing a configuration of the fixing
本実施形態におけるレーザビームプリンタ100は、商用電源301をACフィルタ(図示せず)を介してセラミック面状発熱ヒータ640の発熱体601へ供給することによりセラミック面状発熱ヒータの発熱体601を発熱させる。この発熱体601への電力供給は、トライアック639によって通電・遮断が制御される。抵抗631,632はトライアック639のためのバイアス抵抗であり、フォトトライアックカプラ633は一次、二次間を隔離するためのデバイスである。フォトトライアックカプラ633の発光ダイオードに通電することにより、トライアック639をオンする。抵抗634はフォトトライアックの電流を制限するための抵抗であり、トランジスタ635によりオン/オフする。トランジスタ635はドライバ回路650および抵抗636を介して画像形成制御回路316から送られるオン信号に従って動作する。ドライバ回路650は、電流実効値検出回路652、発振回路655、コンパレータ等の比較器653、654で示される基準電圧Vs、クロック生成部651で構成される。
In the
また、ACフィルタ(図示せず)を介して、交流電源は、ゼロクロス検出回路618に入力される。ゼロクロス検出回路618では、商用電源301があるしきい値以下の電圧になっていることをクロック生成部651に対してパルス信号により報知する。以下、クロック生成部651に送信されるこの信号をZEROX信号と呼ぶ。クロック生成部651はZEROX信号のパルスのエッジを検知する。
In addition, the AC power is input to the zero
サーミスタ605によって検出される温度は、抵抗637とサーミスタ605との分圧として検出され、画像形成制御回路316にTH信号としてA/D入力される。セラミック面状発熱ヒータ640の温度は、TH信号として画像形成制御回路316において監視され、画像形成制御回路316の内部で設定されているセラミック面状発熱ヒータの設定温度と比較した結果を画像形成制御回路316のD/Aポートからのアナログ信号またはPWMによってクロック生成部651に送信される。
The temperature detected by the
クロック生成部651は、エンジン制御回路316から送られた信号からセラミック面状発熱ヒータを構成する発熱体601に供給するべき電力を算出し、その供給する電力に対応した位相角θ(位相制御)に換算する。ゼロクロス検出回路618はZEROX信号をクロック生成部651へ出力し、クロック生成部651は同期をとってトランジスタ635にオン信号を送信し、所定の位相角θaにてヒータ640へ通電する。
The
図21は、その通電状態の波形を示している。 FIG. 21 shows a waveform of the energized state.
ZEROX信号は、商用電源周波数(50Hz)から決まる周期T(=1/50sec)の繰り返しパルスで、これが画像形成制御回路316へ送信されており、パルスの中央部が商用電源の位相0°,180°と電圧が0V(ゼロクロス)となるタイミングを示している。
The ZEROX signal is a repetitive pulse having a period T (= 1/50 sec) determined from the commercial power supply frequency (50 Hz), and this is transmitted to the image forming
画像形成制御回路316は、上記のようにゼロクロスタイミングから所定のタイミングを経てトライアック639をオンするオン信号を送信し、商用電源電圧(正弦波)の半波において所定の位相角θaにて発熱体(ヒータ)601への通電が開始されるように制御している。トライアック639は、次のゼロクロスタイミングにてオフとなり、次の半波においてオン信号により同位相角角θaで発熱体601への通電が開始される。さらに、次のゼロクロスタイミングにてオフとなる。
The image
発熱体601は抵抗体であるため、発熱体の両端に印加される電圧波形は流れる電流波形と等しくなり、図21に示すように1周期において正負対称の電流波形を示す。ヒータへの電力供給を増加させる場合には、ゼロクロスからオン信号を送信するタイミングを早め、逆に電力供給を低減させる場合には、ゼロクロスからオン信号を送信するタイミングを遅くする。この制御を1周期あるいは必要に応じて複数周期ごとに行うことでセラミック面状発熱ヒータ640の温度をコントロールしている。
Since the
図20の625は、定着器600のセラミック面状発熱ヒータ640へ流れる電流を検出するためのカレントトランスである。カレントトランス625で検出した検出電流は、電流実効値を検出するIC等で構成される電流実効値検出回路652によって実効値が測定され、検出された電流(電圧)値は比較器653の(−)入力端子へ、所定の基準電圧Vs654は比較器653の(+)入力端子へそれぞれ送信され、比較器653により双方の値を比較する。比較器653は、電流検出値が基準電圧Vs654よりも大きい場合には、基準電圧Vs654に対応する電流以上に大きくならないように、ゼロクロスタイミングからオン信号を送信するまでの時間を予め定めた時間(所定の位相角)以上にするようにクロック生成部651へ出力する。
625 in FIG. 20 is a current transformer for detecting the current flowing to the
以上のように、画像形成制御回路316は常時電流をモニタし、検出された平均電流より所定の最大実効電流を超えないような位相角を演算により決定し、セラミック面状発熱ヒータ640への最大電力の制御を行っている。
As described above, the image
万一、画像形成制御回路316等の故障により、発熱体が熱暴走に至り温度ヒューズ602が所定の温度以上になると、温度ヒューズ602がオープンとなる。温度ヒューズ602のオープンにより、セラミック面状発熱ヒータ640への通電経路が遮断され、発熱体601への通電が断たれることにより、故障時の保護がなされている。
If the heating element reaches a thermal runaway due to a failure of the image
(本実施形態の電力制御例)
以上のような構成において、本実施形態では次のように電力制御を行う。
(Example of power control of this embodiment)
In the above configuration, in this embodiment, power control is performed as follows.
画像形成制御回路316は、レーザビームプリンタ100の待機時あるいは蓄電器455からの電力供給が不要な時は、スイッチ463をオフにするとともに、充電回路456を動作させ蓄電器455を充電しておく。
The image
画像形成動作開始時等の定着器23の使用時においては、画像形成制御回路316はスイッチ463をオンにして、蓄電器455からの電力により負荷460を駆動する。したがって、蓄電器455からの電力供給により負荷460で消費する電力分が、商用電源から消費されなくなるため、商用電源の最大電流から規定される最大電力に対して余力ができることになる。
When the fixing
たとえば、定着器23の温度立ち上げ時において、定着制御回路630の一次側(AC側)で11Aの電流が流れており、スイッチング電源回路470の一次側(AC側)で3Aの電流が流れているとする。定着制御回路630での入力電圧に依存する電力等のバラツキを約1A見込むと、その合計電力は、(定着制御回路630とスイッチング電源回路470の力率cosθが共に1であると仮定すると、)15A(=11A+3A+1A)となり商用電源の最大電流15A以内、つまり許容電力1500W(=100V×15A)内に収まる。
For example, when the temperature of the fixing
このような条件の下、蓄電器455から負荷460への電力供給により、スイッチング電源回路470の一次側(AC側)での電流値が2A軽減したとすると、蓄電器455からの電力により負荷460を駆動している間、この2A分の電力(200W=100V×2A)が商用電源から消費されなくなるため、商用電源の最大供給電流に対して余力ができることになる。 Under such conditions, if the current value on the primary side (AC side) of the switching power supply circuit 470 is reduced by 2 A due to power supply from the capacitor 455 to the load 460, the load 460 is driven by the power from the capacitor 455. During this time, the power for 2 A (200 W = 100 V × 2 A) is not consumed from the commercial power source, so that there is a surplus for the maximum supply current of the commercial power source.
このため、画像形成装置制御回路316は、定着器600への投入電力制限値に相当するセラミック面状発熱ヒータ640への通電位相角をこの2Aに相当する分0°側へ小さくし、定着器23への投入電力制限値を高くする。したがって、定着制御回路630の一次側(AC側)で13A、スイッチング電源回路470の一次側(AC側)で1A、バラツキは変わらず約1Aとすると、その合計電流は同様に15A(=13A+1A+1A)で商用電源の最大許容電力内に収まる。なお、当然のことながら、実際の設計時には設計バラツキを考慮して、商用電源の最大供給可能な電流を超えないようにしておく必要がある。
For this reason, the image forming
以上のように、本実施形態のようなセラミック面状発熱ヒータ方式の定着器を用いた構成においても、電磁誘導加熱方式の定着器の場合と同様、レーザビームプリンタ100内に蓄電器455を設け、定着器600の起動時に蓄電器455から定着器600以外のモータ等の負荷460に電力を供給する。そこで、蓄電器455からの電力供給が行われている間、余剰電力に相当する分、定着器600への電力制限値を増加させることが可能となる。その余剰電力を定着器600の立ち上げ電力として有効活用することで、定着器の立ち上げ時間を短縮することができる。
As described above, even in the configuration using the ceramic sheet heating heater type fixing device as in the present embodiment, as in the case of the electromagnetic induction heating type fixing device, the battery 455 is provided in the
そして、上記第1〜第3の手順例で説明したのと同様に、「プリンタの電源オン又は省エネルギーモードからの復帰」時において、適宜、プリント要求の有無及び/又は蓄電器455の充電状態及び/又は定着器600の温度を加味した電力制御を行なう。これにより、蓄電器455の充電電圧Vcが略一杯になるまで任意の間隔で検知し、蓄電器455の過充電を防止することができる。
Then, in the same way as described in the first to third procedure examples, the presence / absence of a print request and / or the charge state of the battery 455 and / Alternatively, power control is performed in consideration of the temperature of the fixing
また、蓄電器455が使用可能な充電状態になるまで、プリント要求の有無を任意の間隔で確認し続け、速やかに蓄電器455の充電が行なえる。同時に、レーザビームプリンタ100の立ち上げ時には、レーザビームプリンタ100の立ち上げへの電力供給を蓄電器455の充電よりも優先させ、蓄電器455の充電により、レーザビームプリンタ100の立ち上げへの電力供給が阻害されるのを防止できる。更に、定着器600の温度を検出してレーザビームプリンタ100の立ち上げ速度を予測する。そして、定着器600の温度が定着可能な下限の温度TLより低い場合でもTL1以上の場合、通常電力WLのみで蓄電器455を使用せず、ウォームアップタイム15sec以内で定着可能な下限の温度TL以上になる。従って、蓄電器455の充電状態が不十分である場合におけるレーザビームプリンタ100のオンデマンド立ち上げ可能な機会を大幅に増加させることが可能となる。
Further, until the battery 455 is in a usable charge state, the presence or absence of a print request is continuously checked at an arbitrary interval, and the battery 455 can be charged quickly. At the same time, when starting up the
また、蓄電器455を無駄に使用することを防止でき、省エネルギーにつながる。蓄電器455から、定着器600以外のモータ等の負荷460に電力を供給することで、蓄電器455からの電力供給が行なわれている間、余剰電力に相当する分、定着器600への電力制限値を増加させることが可能となる。その余剰電力を定着器600の立ち上げ電力として有効活用することで、定着器600の立ち上げ時間を短縮することができる。また、定着器600内には主ヒータ、副ヒータといった複数の熱源を必要としないため、定着器の構成を簡素化することができるとともに、画像形成装置の構成や印字速度等の性能によってはオンデマンド定着の実現が可能となる。
In addition, useless use of the battery 455 can be prevented, leading to energy saving. By supplying electric power from the battery 455 to a load 460 such as a motor other than the fixing
Claims (11)
商用電源から前記定着手段に供給される電力を所定の制限レベルに制限する電力制限手段と、
充放電可能な蓄電手段と、
前記蓄電手段からの電力供給を制御する制御手段と、
前記制御手段による制御状態に応じて、前記制限レベルを調整する調整手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。 A fixing unit that includes a heating element that generates heat using electric power supplied from a commercial power supply, and that fixes the toner image to the transfer material by applying heat of the heating element to the transfer material on which the toner image is formed; An image forming apparatus having
Power limiting means for limiting power supplied from a commercial power source to the fixing means to a predetermined limit level;
Charge / discharge power storage means;
Control means for controlling power supply from the power storage means;
An image forming apparatus comprising: an adjusting unit configured to adjust the restriction level according to a control state by the control unit.
前記調整手段は、前記制御手段が前記蓄電手段から前記定着手段を除く負荷への電力供給を指示している間、前記定着手段に供給される電力の前記制限レベルを該電力供給に対応する量だけ増加させることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The control means controls power supply from the power storage means to a load excluding the fixing means,
While the control means instructs the power supply from the power storage means to the load excluding the fixing means, the adjustment means sets the limit level of the power supplied to the fixing means to an amount corresponding to the power supply. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is increased only by a predetermined amount.
前記制御手段は、少なくとも電源投入時または省エネルギーモードからの復帰時において、前記プリント要求有無検出手段による検出結果に応じて、前記充放電可能な蓄電手段への供給電力を制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに記載の画像形成装置。 It further has a print request presence / absence detecting means for detecting the presence / absence of a print request,
The control unit controls power supplied to the chargeable / dischargeable power storage unit according to a detection result by the print request presence / absence detection unit at least upon power-on or when returning from the energy saving mode. The image forming apparatus according to claim 1.
前記制御手段は、
前記蓄電量検出手段により検出された前記蓄電手段の蓄電量が所定量以上ある場合、かつ、前記温度検出手段により検出された前記定着手段の温度が所定温度未満の場合は、前記蓄電手段からの電力を前記負荷に供給し、
前記蓄電手段からの電力を前記負荷に供給している間、前記蓄電量検出手段と前記温度検出手段による検出を繰り返すことで前記蓄電手段の蓄電量とおよび前記定着手段の温度を監視し、
前記蓄電手段の蓄電量が前記所定量未満となった場合、又は、前記定着手段の温度が前記所定温度以上となった場合は、前記蓄電手段から前記負荷への電力供給を遮断することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1つに記載の画像形成装置。 A storage amount detecting means for detecting a storage amount of the storage means; and a temperature detecting means for detecting a temperature of the fixing means,
The control means includes
When the amount of electricity stored in the electricity storage means detected by the electricity storage amount detection means is greater than or equal to a predetermined amount, and when the temperature of the fixing means detected by the temperature detection means is less than a predetermined temperature, Supplying power to the load;
While supplying power from the power storage means to the load, monitoring the power storage amount of the power storage means and the temperature of the fixing means by repeating detection by the power storage amount detection means and the temperature detection means,
The power supply from the power storage unit to the load is cut off when the power storage amount of the power storage unit becomes less than the predetermined amount, or when the temperature of the fixing unit exceeds the predetermined temperature. An image forming apparatus according to any one of claims 1 to 6.
商用電源から前記定着手段に供給される電力を所定の制限レベルに制限する電力制限工程と、
充放電可能な蓄電手段を充電する充電工程と、
前記蓄電手段から前記定着手段を除く負荷への電力供給を制御する制御工程と、
前記制御工程で前記蓄電手段から前記定着手段を除く負荷への電力供給が指示されている間、前記定着手段に供給される電力の前記制限レベルを該電力供給に対応する量だけ増加させる調整工程とを備えることを特徴とする画像形成装置の制御方法。 A fixing unit that includes a heating element that generates heat using electric power supplied from a commercial power supply, and that fixes the toner image to the transfer material by applying heat of the heating element to the transfer material on which the toner image is formed; An image forming apparatus control method comprising:
A power limiting step of limiting the power supplied from a commercial power source to the fixing means to a predetermined limit level;
A charging step for charging the chargeable / dischargeable power storage means;
A control step of controlling power supply from the power storage means to a load excluding the fixing means;
An adjustment step for increasing the limit level of the power supplied to the fixing unit by an amount corresponding to the power supply while the power supply is instructed from the power storage unit to the load excluding the fixing unit in the control step. An image forming apparatus control method comprising:
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