JP4680683B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、熱によりトナーを記録紙に定着させる定着部を備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus including a fixing unit that fixes toner onto a recording sheet with heat.
コピー機等の画像形成装置には、記録紙上に転写されたトナーを熱及び圧力で当該記録紙に定着させる定着装置が備えられている。この定着装置は、商用電源からの電力を用いて定着ヒータを加熱するが、省エネルギー対策として、定着ヒータへの電力供給を停止した状態でプリントに備えて待機する省エネルギーモードを備えているものがある。省エネルギーモードを備える画像形成装置においては、一旦電力供給を停止した定着ヒータは、その温度が定着可能な温度より下がってしまうため、省エネルギーモードからプリントモードへ復帰する際には、定着ヒータの温度が所定の温度に達するまでの待ち時間(立上り時間)が必要となる。 An image forming apparatus such as a copying machine includes a fixing device that fixes toner transferred onto a recording sheet to the recording sheet with heat and pressure. This fixing device heats the fixing heater using electric power from a commercial power source, but as an energy saving measure, there is an apparatus having an energy saving mode in which power supply to the fixing heater is stopped and waiting for printing. . In an image forming apparatus having an energy saving mode, the temperature of the fixing heater once the power supply has been stopped falls below a temperature at which fixing can be performed. Therefore, when returning from the energy saving mode to the printing mode, the temperature of the fixing heater is reduced. A waiting time (rise time) until a predetermined temperature is reached is required.
プリントモードへの復帰のために、大きな電力を使用すれば急速に定着ヒータの温度を上げることが可能となるが、日本国内における商用電源は、100V、15Aで1500Wが最大であり、温度上昇時間を短縮させるには限界がある。そこで、例えば下記特許文献1に示されるように、立上り時間を短縮するために、充電可能な補助電源(コンデンサ又はバッテリ)を備え、省エネルギーモード時は商用電源により補助電源を充電し、省エネルギーモードからプリントモードへ復帰する際に、商用電源と補助電源の両方を用いて大電流を定着ヒータに流すことで立上り時間を短縮する画像形成装置が提案されている。
If a large amount of power is used to return to the print mode, the temperature of the fixing heater can be raised rapidly. However, the commercial power supply in Japan has a maximum of 1500 W at 100 V and 15 A, and the temperature rise time There is a limit to shortening. Therefore, for example, as shown in
ここで、補助電源としてのコンデンサに適した電気二重層キャパシタと、補助電源としてのバッテリに適したリチウムイオン電池についてその特徴を説明する。電気二重層キャパシタは、大電流での充放電が可能であると共に、充放電の繰り返し寿命が比較的長い(例えば数十万回のオーダー)が、電圧が急速に低下するという特徴を有する。そのため、長時間電力を供給するためには、容量を大きくする必要があり高価となる。 Here, the characteristics of the electric double layer capacitor suitable for the capacitor as the auxiliary power source and the lithium ion battery suitable for the battery as the auxiliary power source will be described. The electric double layer capacitor is characterized in that it can be charged / discharged with a large current and has a relatively long charge / discharge life (for example, on the order of several hundred thousand times), but the voltage drops rapidly. Therefore, in order to supply power for a long time, it is necessary to increase the capacity, which is expensive.
また、リチウムイオン電池は、放電末期までの電圧の低下が小さいという特徴を有する。そのため、電気二重層キャパシタと比較して安価に長時間電力を供給することができる。しかし、リチウムイオン電池は、大電流で充放電を繰り返すほど寿命が短くなるという性質を有している。定着ヒータに用いられるハロゲンヒータを常温程度に冷めた状態から点灯させる場合には、ハロゲンヒータへの突入電流が大きく流れ、定格電流の10倍近い電流が流れることもあるため、このような使用を行った場合にはリチウムイオン電池の充放電の繰り返し回数の寿命は約500〜1000回程度と比較的短い。
しかし、上記のように省エネルギーモードから印刷モードへの復帰時に、外部電源及び補助電源の両方から大電流を定着ヒータに流す場合、補助電源として電気二重層キャパシタを用いると、電気二重層キャパシタは放電開始から電圧が急速に低下するため、長時間の使用を可能にするには容量を大きくする必要があり、電気二重層キャパシタが高価になる。また、定着ローラに使用されるハロゲンヒータは、常温程度の冷えた温度から点灯させる場合は大電流が流れるため、リチウムイオン電池を補助電源として用いると、大電流で充放電を繰り返さなければならなくなり、リチウムイオン電池の寿命が短くなる。 However, when returning from the energy saving mode to the printing mode as described above, when an electric double layer capacitor is used as an auxiliary power source when a large current is supplied from both the external power source and the auxiliary power source to the fixing heater, the electric double layer capacitor is discharged. Since the voltage drops rapidly from the beginning, it is necessary to increase the capacity to enable long-time use, and the electric double layer capacitor becomes expensive. In addition, the halogen heater used in the fixing roller generates a large current when it is lit from a cold temperature of about room temperature. Therefore, when a lithium ion battery is used as an auxiliary power source, charging and discharging must be repeated with a large current. The life of the lithium ion battery is shortened.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、定着部の温度を定着可能温度まで立ち上げるための時間を短縮しつつ、補助電源の寿命が長く安価な定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a fixing device and an image forming apparatus that have a long life of an auxiliary power source and an inexpensive image forming apparatus while shortening the time required to raise the temperature of the fixing unit to a fixable temperature. The purpose is to provide.
請求項1に係る発明は、キャパシタからなる第1補助電源と、
二次電池からなる第2補助電源と、
トナーを記録紙へ定着させる定着部を前記第1補助電源からの電力で加熱する第1定着ヒータと、ハロゲンヒータからなり前記第2補助電源からの電力で前記定着部を加熱する第2定着ヒータと、外部電源からの電力で前記定着部を加熱する第3定着ヒータとを有する定着ヒータと、
前記第1補助電源の電力を放電して前記第1定着ヒータに向けて供給するか、前記第1補助電源を外部電源からの電力で充電するかを切り替える第1充放電切替手段と、
前記第2補助電源の電力を放電して前記第2定着ヒータに向けて供給するか、前記第2補助電源を前記外部電源からの電力で充電するかを切り替える第2充放電切替手段と、
前記外部電源からの電力で前記第3の定着ヒータを駆動させるか否かを切り替える第3定着ヒータ駆動手段と、
前記第2定着ヒータの温度を検出する温度検出手段とを備え、
前記定着ヒータの駆動開始時には、前記第3定着ヒータ駆動手段により前記第3定着ヒータを駆動し、前記第1充放電切替手段を放電側に切り替えて第1定着ヒータを駆動すると共に、前記温度検出手段によって検出された前記第2定着ヒータの温度が、前記第2定着ヒータに定格電流が流れる温度まで上昇したときに、前記第2充放電切替手段を放電側に切り替えて第2定着ヒータの駆動を開始する制御手段と
を備えた画像形成装置である。
The invention according to
A second auxiliary power source comprising a secondary battery;
A first fixing heater that heats a fixing unit that fixes toner onto a recording sheet with electric power from the first auxiliary power source, and a second fixing heater that includes a halogen heater and heats the fixing unit with electric power from the second auxiliary power source A fixing heater having a third fixing heater that heats the fixing unit with electric power from an external power source;
First charge / discharge switching means for switching between discharging the first auxiliary power and supplying the first auxiliary power to the first fixing heater, or charging the first auxiliary power with power from an external power source;
Second charge / discharge switching means for switching whether to discharge the power of the second auxiliary power source and supply it to the second fixing heater, or to charge the second auxiliary power source with power from the external power source;
Third fixing heater driving means for switching whether or not to drive the third fixing heater with electric power from the external power source;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the second fixing heater,
At the start of driving the fixing heater, the third fixing heater driving means drives the third fixing heater, switches the first charge / discharge switching means to the discharge side, drives the first fixing heater, and detects the temperature. When the temperature of the second fixing heater detected by the means rises to a temperature at which a rated current flows through the second fixing heater, the second charge / discharge switching means is switched to the discharge side to drive the second fixing heater. And an image forming apparatus provided with a control means for starting the operation.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の画像形成装置であって、前記温度検出手段は、前記第2定着ヒータに設けられたサーミスタを備えるものである。 A second aspect of the present invention is the image forming apparatus according to the first aspect, wherein the temperature detecting means includes a thermistor provided in the second fixing heater.
これらの構成では、定着ヒータを駆動開始する時は、まず外部電源の電力で駆動される第3定着ヒータと、キャパシタからなる第1補助電源の電力で駆動される第1定着ヒータとを駆動させるようにし、二次電池からなる第2補助電源からの電力で駆動される第2定着ヒータは、上記第1及び第3定着ヒータの輻射熱等によって、第2定着ヒータに定格電流が流れる温度まで上昇したときに駆動が開始されるようになっている。 In these configurations, when driving the fixing heater is started, first, the third fixing heater driven by the power of the external power source and the first fixing heater driven by the power of the first auxiliary power source composed of a capacitor are driven. Thus, the second fixing heater driven by the power from the second auxiliary power source composed of the secondary battery rises to the temperature at which the rated current flows through the second fixing heater due to the radiant heat of the first and third fixing heaters. The drive is started when you do.
請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置であって、前記制御手段は、前記定着部への記録紙搬入時においては、前記第3定着ヒータ駆動手段により前記第3定着ヒータを駆動すると共に、前記第1充放電切替手段を充電側に切り替えて第1定着ヒータを停止させ、前記第2充放電切替手段は放電側として第2定着ヒータを駆動させるものである。 According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect, the control unit is configured by the third fixing heater driving unit when the recording paper is carried into the fixing unit. Driving the third fixing heater, switching the first charging / discharging switching means to the charging side to stop the first fixing heater, and driving the second fixing heater as the discharging side by the second charging / discharging switching means It is.
この構成では、定着部への記録紙搬入時には、第1定着ヒータは停止させておき、第3定着ヒータ及び第2定着ヒータを駆動させるようにして、長時間安定した電流を流し続けることができる二次電池及び外部電源を電力供給源として定着ヒータを加熱するようにしている。 In this configuration, when the recording paper is carried into the fixing unit, the first fixing heater is stopped and the third fixing heater and the second fixing heater are driven so that a stable current can continue to flow for a long time. The fixing heater is heated by using a secondary battery and an external power source as a power supply source.
請求項1に記載の発明によれば、次のような効果がある。ハロゲンヒータからなる第2定着ヒータは、その構造上、冷めた状態から点灯させると、点灯開始時には定格電流を大幅に超える大きな突入電流が流れるが、請求項1に記載の発明の場合、当該第2定着ヒータが、例えば第1及び第3定着ヒータの駆動によるそれらの輻射熱等によって暖められて定格電流値となってから、二次電池からなる第2補助電源からの電力が第2定着ヒータに供給されるため、二次電池からなる第2補助電源から第2定着ヒータに流れる電流は定格電流となり、大電流で充放電を繰り返すことがないため、その寿命を長く保つことができる。
According to the first aspect of the invention, the following effects can be obtained. When the second fixing heater composed of a halogen heater is turned on from a cooled state, a large inrush current that greatly exceeds the rated current flows at the start of lighting. However, in the case of the invention according to
また、第3定着ヒータに加えて、第1及び第2補助電源からの電力で第1及び第2定着ヒータを加熱するので、定着部の温度が定着可能な温度に達するまでの待ち時間(立上り時間)を短縮することができる。これにより、プリント待機時には定着部の各ヒータをオフにしておくことができ、大幅な電力の節約が可能になる。 In addition to the third fixing heater, the first and second fixing heaters are heated by the electric power from the first and second auxiliary power supplies, so that the waiting time until the temperature of the fixing unit reaches a fixable temperature (rise time) Time). As a result, the heaters of the fixing unit can be turned off at the time of printing standby, so that significant power saving can be achieved.
請求項2に記載の発明によれば、温度検出手段にサーミスタを用いているので、簡易な構成で第2定着ヒータの温度を検出する構成を実現することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the thermistor is used as the temperature detecting means, a configuration for detecting the temperature of the second fixing heater with a simple configuration can be realized.
請求項3に記載の発明によれば、記録紙に熱が吸収されて定着部の温度が下がりやすい記録紙搬入時には、長時間安定した電流を流し続けることができる二次電池及び外部電源を電力供給源として定着ヒータを加熱するので、電荷を放出すると電圧が下がるキャパシタからなる第1補助電源からの不安定な電力供給に頼ることなく、定着ヒータを安定して加熱することができる。 According to the third aspect of the present invention, when the recording paper is carried in which the heat is absorbed in the recording paper and the temperature of the fixing unit is likely to decrease, the secondary battery and the external power source that can continue to flow a stable current for a long time are used as power. Since the fixing heater is heated as a supply source, the fixing heater can be stably heated without relying on unstable power supply from the first auxiliary power source including a capacitor whose voltage drops when the electric charge is discharged.
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態である複合機の内部構成を示すブロック図であり、特に定着ローラを加熱する定着ヒータのオン/オフを制御する定着ヒータ制御機構を中心とした機能構成図である。図2は、複合機1の各状態種別(プラグイン状態、初期立ち上げ状態、プリント状態、レディ状態、スリープ状態、及び急速立ち上げ状態)及び、各状態から他の状態に遷移する契機となるイベントの種別とを示す状態遷移情報である。なお、本発明に係る画像形成装置は、例えばプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、又はこれらの機能を併せ持つ上記複合機等のいずれでもよい。本実施形態では、本発明に係る画像形成装置を複合機を例にして説明する。なお、複合機1において、定着ローラ(図示省略)とは、感光体ドラムからトナー画像が転写された記録紙を熱ローラ及び加圧ローラ(図示省略)でニップし、熱及び圧力によりトナー画像を記録紙に定着させるものである。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an internal configuration of a multi-function peripheral which is an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. In particular, a fixing heater control mechanism for controlling on / off of a fixing heater for heating a fixing roller is mainly shown. FIG. FIG. 2 shows each state type of the multifunction device 1 (plug-in state, initial startup state, print state, ready state, sleep state, and rapid startup state) and an opportunity to transition from each state to another state. This is state transition information indicating the type of event. Note that the image forming apparatus according to the present invention may be, for example, a printer, a copier, a facsimile machine, or the above-described multifunction machine having these functions. In this embodiment, an image forming apparatus according to the present invention will be described by taking a multifunction peripheral as an example. In the
外部電源2は、例えばいわゆる商用電源で、電力会社によるAC(交流)電源である。電源制御回路9は、複合機1を起動させる主電源スイッチであるメインスイッチ10のオン又はオフに応じて、外部電源2からの電力を装置各部に供給するか否かを制御等するものである。
The
複合機1は、画像形成部11、指示受付部12、タイマ13、定着ローラ温度センサ14、制御部15、第1定着ヒータ17、電気二重層キャパシタ18、キャパシタ充放電切替スイッチ19、キャパシタ充電制御回路20、第2定着ヒータ21、第2定着ヒータ温度検出部22、リチウムイオン電池23、バッテリ充放電切替スイッチ24、バッテリ充電制御回路25、第3定着ヒータ26、及び第3定着ヒータ駆動回路27を備える。
The
画像形成部11は、記録紙にトナー画像を形成する画像形成を行うものであり、複合機1では、例えばコピー機能、プリンタ機能、ファクシミリ受信機能が実行される際にプリント指示を受けて動作する。指示受付部12は、ユーザ等からの複合機1に対する各種動作実行指示を受け付けるものであり、例えば、コピー機能、プリンタ機能、ファクシミリ受信機能の実行指示等を受け付けるものである。指示受付部12において、コピー機能実行指示は、当該複合機1の操作パネル(図示省略)からユーザにより当該複合機1に入力される。プリンタ機能実行指示は、ネットワーク等により複合機1に接続された例えばPC(パーソナルコンピュータ)から当該複合機1に送信される。ファクシミリ受信実行指示は、公衆回線等により複合機1に接続されたファクシミリ送信装置から当該複合機1に送信される。
The
タイマ13は、状態判別部152から指示を受けた時点からの経過時間等を計時するものである。定着ローラ温度センサ14は、定着ローラの温度を計測して、定着ローラ温度制御部151等に出力するものである。
The
第1定着ヒータ17、第2定着ヒータ21及び第3定着ヒータ26は、定着ローラを加熱するためのヒータであり、本実施形態では、ハロゲンヒータからなる。第1定着ヒータ17は、例えば1300WのDC(直流)ヒータである。第2定着ヒータ21は、例えば500WのDCヒータである。第3定着ヒータ26は、例えば1200WのAC(交流)ヒータである。第1定着ヒータ17は、大電流を流して急速に加熱するために消費電力の大きいものを用いている。第1定着ヒータ17、第2定着ヒータ21及び第3定着ヒータ26は隣接して設置されている。
The
電気二重層キャパシタ(第1補助電源)18は、第1定着ヒータ17を駆動するための電源として機能する。電気二重層キャパシタ18は、大電流での充放電が可能である。電気二重層キャパシタ18は、充放電の繰り返し寿命が比較的長いが(例えば数十万回のオーダー)、電荷を放出すると電力(電圧)が急速に低下するという特徴を有する。電気二重層キャパシタ18の充電時間は例えば数10秒である。
The electric double layer capacitor (first auxiliary power source) 18 functions as a power source for driving the
キャパシタ充放電切替スイッチ19(第1充放電切替手段)は、(1)電気二重層キャパシタ18を放電し、電気二重層キャパシタ18を電力供給源として第1定着ヒータ17を駆動するか、(2)外部電源2を電力供給源として電気二重層キャパシタ18を充電するかを切り替えるスイッチである。当該スイッチを充電側に切り替えると電気二重層キャパシタ18が充電され、当該スイッチを放電側に切り替えると第1定着ヒータ17が駆動される。
The capacitor charge / discharge changeover switch 19 (first charge / discharge changeover means) either (1) discharges the electric
キャパシタ充電制御回路20(第1充放電切替手段)は、外部電源2からの電力を電気二重層キャパシタ18に供給するか否かを切り替えることにより、電気二重層キャパシタ18を充電するか否かを切り替えるスイッチである。キャパシタ充放電切替スイッチ19を電気二重層キャパシタ18を充電する側に接続を切り替え、かつ、キャパシタ充電制御回路20が外部電源2からの電力を電気二重層キャパシタ18に供給することで、電気二重層キャパシタ18が充電される。
The capacitor charge control circuit 20 (first charge / discharge switching means) determines whether or not to charge the electric
リチウムイオン電池(二次電池、第2補助電源)23は、第2定着ヒータ21を駆動するための電源として機能する充電式の電源である。リチウムイオン電池23は、放電末期までの電圧の低下が小さいという特徴を有する。リチウムイオン電池23の充電時間は例えば10分である。
The lithium ion battery (secondary battery, second auxiliary power source) 23 is a rechargeable power source that functions as a power source for driving the
バッテリ充放電切替スイッチ(第2充放電切替手段)24は、 (1) リチウムイオン電池23を放電して、リチウムイオン電池23を電力供給源として第2定着ヒータ21を駆動するか、 (2)外部電源2を電力供給源としてリチウムイオン電池23が充電されるように回路を接続するかを切り替えるスイッチである。
The battery charge / discharge changeover switch (second charge / discharge changeover means) 24 (1) discharges the
バッテリ充電制御回路(第2充放電切替手段)25は、外部電源2からの電力をリチウムイオン電池23に供給するか否かを切り替えることにより、リチウムイオン電池23を充電するか否かを切り替えるスイッチである。バッテリ充放電切替スイッチ24を、リチウムイオン電池23を充電する側に切り替え、かつ、バッテリ充電制御回路25が外部電源2からの電力をリチウムイオン電池23に供給することで、リチウムイオン電池23が充電される。
The battery charge control circuit (second charge / discharge switching means) 25 switches whether to charge the
また、第2定着ヒータ温度検出部(温度検出手段)22は、例えば、サーミースタ等からなり、第2定着ヒータ21の温度を検出するものである。第2定着ヒータ温度検出部22は、第2定着ヒータ21の温度を示す情報を状態判別部152に送出する。
The second fixing heater temperature detection unit (temperature detection means) 22 includes a thermistor, for example, and detects the temperature of the
第3定着ヒータ駆動回路(第3定着ヒータ駆動手段)27は、外部電源2を電力供給源として第3定着ヒータ26を駆動するか否か、すなわち、第3定着ヒータ26を加熱させるか否かを切り替えるスイッチとして機能する。当該第3定着ヒータ駆動回路27をオンにすると第3定着ヒータ26が駆動され、当該スイッチをオフにすると第3定着ヒータ26が停止される。
The third fixing heater driving circuit (third fixing heater driving means) 27 determines whether to drive the
制御部15は、複合機1全体の動作を制御するもので、プログラムを実行するCPU(中央処理装置)、前記プログラムを格納するROM(リードオンリーメモリ)、前記プログラム実行時の一時的な記憶領域として用いられるRAM(ランダムアクセスメモリ)等から構成される。制御部15は、定着ローラ温度制御部151、状態判別部152及びスイッチ制御部153を備える。
The
状態判別部(状態判別手段)152は、当該複合機1の現在の状態が、立ち上げ初期状態、立ち上げ後期状態、プリント状態、レディ状態、プラグイン状態、及びスリープ状態のいずれにあるかを判別するものである。状態判別部152は、電源制御回路9から送出されてくるメインスイッチ10のオン又はオフ状態や、指示受付部12からプリント指示が所定時間入力されないこと、また、第2定着ヒータ温度検出部22から送られてくる温度情報等に基づいて、複合機1が上記いずれの状態であるかを判別する。
The state determination unit (state determination unit) 152 determines whether the current state of the
立ち上げ初期状態は、複合機1に電源が投入された時点(メインスイッチ10がオンとされた時点)、または、スリープ状態のときにプリント指示を受け付けた時点から、定着ローラの温度が定着可能な所定の第1の温度範囲(例えば、180℃)に至るまでの状態であって、第2定着ヒータ温度検出部22によって検出される第2定着ヒータ21の温度が、第2定着ヒータ21に定格電流が流れる予め定められた温度(例えば、50℃)に上昇するまでの状態である。
In the initial start-up state, the temperature of the fixing roller can be fixed from when the
立ち上げ後期状態とは、複合機1に電源が投入された後、または、スリープ状態でプリント指示を受け付けた後から、定着ローラの温度が定着可能な所定の第1の温度範囲に至るまでの状態であって、第2定着ヒータ温度検出部22によって検出される第2定着ヒータ21の温度が上記予め定められた温度に達した後の状態である。
The late start-up state refers to the time from when the
プリント状態とは、複合機1がプリント動作を行っている間の状態(印刷(複写等を含む)を受け付けてから完了するまでの間の状態)である。プリント状態においては、定着ローラの温度は上記第1の温度範囲内に保たれる。
The print state is a state while the
プラグイン状態とは、電源プラグが外部電源2のコンセントに差し込まれている状態であるが、メインスイッチ10がオフとなっている状態をいう。
The plug-in state is a state where the power plug is inserted into the outlet of the
レディ状態は、プリント指示の入力を待機し、プリント指示があれば即座に定着ローラを上記第1の温度範囲まで上昇させることができる状態のことである。このレディ状態では、定着ローラの温度が、上記第1の温度範囲内よりも低い第2の温度範囲(例えば、90℃)とされる。 The ready state is a state where the input of the print instruction is waited and the fixing roller can be immediately raised to the first temperature range if there is a print instruction. In this ready state, the temperature of the fixing roller is set to a second temperature range (for example, 90 ° C.) that is lower than the first temperature range.
また、スリープ状態は、省電力化のために第1定着ヒータ17、第2定着ヒータ21及び第3定着ヒータ26をオフにした状態であり、一定時間プリント指示が入力されない場合に、レディ状態からスリープ状態に移行するようになっている。
The sleep state is a state in which the
状態判別部152は、図2に示す状態遷移情報を予め記憶しており、現在の状態(遷移元状態)、及び発生したイベントから次に遷移する状態(遷移先状態)を判別する。状態判別部152は、判別した現在の状態、及び次に遷移する状態を示す情報をスイッチ制御部153に送出する。
The
定着ローラ温度制御部151は、定着ローラ温度センサ14から定着ローラの温度を取得し、複合機1がプリント状態にある場合には、定着ローラの温度が定着可能な上記第1の温度範囲の上限になるまでバッテリ充放電切替スイッチ24を放電側(第2定着ヒータ21に電力を供給する側)に切り替え、定着ローラの温度が上記第1の温度範囲上限に達した後、定着ローラの温度が当該第1の温度範囲の下限になるまでバッテリ充放電切替スイッチ24を充電側(外部電源2からの電力でリチウムイオン電池23を充電する側)に切り替えることを繰り返し、定着ローラの温度を第1の温度範囲内に維持する。なお、定着ローラ温度制御部151は、レディ状態において、定着ローラの温度が所定の第2の温度範囲内となるように、第3定着ヒータ駆動回路27を制御して、第3定着ヒータ26のオンオフを制御するようにしてもよい。なお、これらの制御は、スイッチ制御部153を介して行われる。
The fixing roller
スイッチ制御部(制御手段)153は、状態判別部152によって判別された現在の複合機1の各状態毎に、或いは、定着ローラ温度制御部151からの指示に基づいて、キャパシタ充放電切替スイッチ19、キャパシタ充電制御回路20、バッテリ充放電切替スイッチ24、バッテリ充電制御回路25及び第3定着ヒータ駆動回路27の切り替えを制御するものである。
The switch control unit (control unit) 153 is configured to switch the capacitor charge /
図3は、上記複合機1の各状態におけるキャパシタ充放電切替スイッチ19、キャパシタ充電制御回路20、バッテリ充放電切替スイッチ24、バッテリ充電制御回路25及び第3定着ヒータ駆動回路27の状態を示す図である。この複合機1の各状態に対応するキャパシタ充放電切替スイッチ19、キャパシタ充電制御回路20、バッテリ充放電切替スイッチ24、バッテリ充電制御回路25及び第3定着ヒータ駆動回路27の状態は、スイッチ制御部153が自ら記憶しておいてもよいし、図略の記憶部に記憶させておき、スイッチ制御部153が必要に応じて読み出すものとしてもよい。また、キャパシタ充電制御回路20及びバッテリ充電制御回路25による電力供給制御は、電力を供給する場合をオン、電力を供給しない場合をオフとして示す。
FIG. 3 is a diagram showing states of the capacitor charge /
立ち上げ初期状態においては、キャパシタ充放電切替スイッチ19が電気二重層キャパシタ18を放電させる側(第1定着ヒータ17に電力を供給する側)に切り替えられ、キャパシタ充電制御回路20はオフとされる。一方、バッテリ充放電切替スイッチ24はリチウムイオン電池23を充電させる側(外部電源2からの電力で第2定着ヒータ21が充電される側)に切り替えられ、バッテリ充電制御回路25はオンとされる。また、第3定着ヒータ駆動回路27がオンとされて、第3定着ヒータ26は駆動状態とされる。
In the initial start-up state, the capacitor charge /
立ち上げ後期状態においては、キャパシタ充放電切替スイッチ19が電気二重層キャパシタ18を放電させる側(第1定着ヒータ17に電力を供給する側)に切り替えられ、キャパシタ充電制御回路20はオフとされる。そして、バッテリ充放電切替スイッチ24によりリチウムイオン電池23も放電側(第2定着ヒータ21に電力を供給する側)に切り替えられ、バッテリ充電制御回路25はオフとされる。第3定着ヒータ駆動回路27はオンとされて、第3定着ヒータ26は駆動状態とされる。
In the late stage of startup, the capacitor charge /
また、レディ状態においては、キャパシタ充放電切替スイッチ19が電気二重層キャパシタ18を外部電源2からの電力で充電させる側に切り替えられ、キャパシタ充電制御回路20はオンとされる。また、バッテリ充放電切替スイッチ24はリチウムイオン電池23を外部電源2からの電力で充電させる側に切り替えられ、バッテリ充電制御回路25はオンとされる。第3定着ヒータ駆動回路27はオンとされ、第3定着ヒータ26は駆動された状態が維持される(上述したように、定着ローラの温度が所定の第2の温度範囲内となるように、定着ローラ温度制御部151による制御で、第3定着ヒータ26のオンオフを制御するようにしてもよい)。
In the ready state, the capacitor charging / discharging
スリープ状態では、キャパシタ充放電切替スイッチ19は電気二重層キャパシタ18を外部電源2からの電力で充電させる側とされ、キャパシタ充電制御回路20はオンとされる。また、バッテリ充放電切替スイッチ24はリチウムイオン電池23を外部電源2からの電力で充電させる側とされ、バッテリ充電制御回路25はオンとされる。第3定着ヒータ駆動回路27はオフとされ、第3定着ヒータ26は停止した状態とされる。
In the sleep state, the capacitor charging / discharging
プリント状態においては、定着ローラの温度を定着可能な上記第1の温度範囲内に保つために、バッテリ充放電切替スイッチ24の充電側又は放電側への切り替えが、定着ローラ温度センサ14から得られる定着ローラ温度に応じて適時行われる。第3定着ヒータ駆動回路27はオンとされ、第3定着ヒータ26は駆動された状態が維持とされる。なお、バッテリ充電制御回路25はオフとされる。キャパシタ充放電切替スイッチ19は、電気二重層キャパシタ18を外部電源2からの電力で充電させる側とされ、キャパシタ充電制御回路20はオンとされる。
In the printing state, in order to keep the temperature of the fixing roller within the first temperature range in which the fixing roller can be fixed, switching of the battery charge /
次に、本発明に係る複合機1における定着ヒータ制御機構の回路イメージについて説明する。図4は、定着ヒータ制御機構の回路イメージ(概略)を示す回路図である。
Next, a circuit image of the fixing heater control mechanism in the
外部電源(AC)2は、第3定着ヒータ駆動回路27を介して第3定着ヒータ26に接続される。外部電源2は、AC電流をDC電流に整流するダイオード41を介して第1定着ヒータ17及び第2定着ヒータ21側に接続される。これにより、第1定着ヒータ17及び第2定着ヒータ21にはDC電流が流れ、第3定着ヒータ26にはAC電流が流れる。これら第1定着ヒータ17、第2定着ヒータ21及び第3定着ヒータ26により定着ヒータ30が構成される。
The external power source (AC) 2 is connected to the
第3定着ヒータ26側の回路は、外部電源2と第3定着ヒータ26を備えるが、これら外部電源2と第2定着ヒータ26との間には、第3定着ヒータ駆動回路27が接続されている。この第2定着ヒータ駆動回路27により、外部電源2からの電力で第3定着ヒータ26を駆動するか否かを制御できるようになっている。
The circuit on the
第1定着ヒータ17が接続される回路には、キャパシタ充電制御回路20、キャパシタ充放電切替スイッチ19、及び電気二重層キャパシタ18が備えられている。ダイオード41からの電流は、キャパシタ充電制御回路20により電気二重層キャパシタ18に供給されるか否かが制御される。キャパシタ充放電切替スイッチ19は、キャパシタ充電制御回路20と電気二重層キャパシタ18との間に備えられており、このキャパシタ充放電切替スイッチ19により、(1)電気二重層キャパシタ18をキャパシタ充電制御回路20側に接続して外部電源2からの電力で充電される接続とするか、また、(2) 電気二重層キャパシタ18を第1定着ヒータ17側に接続して放電させ、電気二重層キャパシタ18からの電力で第1定着ヒータ17が駆動される接続とするか、が切り替えられる。
The circuit to which the
第2定着ヒータ21が接続される回路には、バッテリ充電制御回路25、バッテリ充放電切替スイッチ24、及びリチウムイオン電池23が備えられている。ダイオード41からの電流は、バッテリ充電制御回路25によりリチウムイオン電池23に供給されるか否かが制御される。バッテリ充放電切替スイッチ24は、バッテリ充電制御回路25とリチウムイオン電池23との間に備えられており、このバッテリ充放電切替スイッチ24により、(1)リチウムイオン電池23をバッテリ充電制御回路25側に接続して外部電源2からの電力で充電する接続とするか、また、(2) リチウムイオン電池23を第2定着ヒータ21側に接続して放電させ、リチウムイオン電池23からの電力で第2定着ヒータ21が駆動される接続とするか、が切り替えられる。
The circuit to which the
また、第2定着ヒータ21には、この第2定着ヒータ21の温度を検出するために第2定着ヒータ温度検出部22が設けられている。第2定着ヒータ温度検出部22は、検出した第2定着ヒータ21の温度を示す情報を状態判別部152に送出する。
The
次に、複合機1における定着ヒータ駆動制御時の処理を説明する。図5及び図6は、複合機1における定着ヒータ駆動制御時の処理を示すフローチャートである。
Next, processing during fixing heater driving control in the
複合機1の電源プラグがコンセントに装着され、電源制御回路9から状態判別部152に対して当該状態を示す信号が送出されると、状態判別部152は、複合機1の状態がプラグイン状態になったと判別する。このように判別されると、スイッチ制御部153は、 (1)キャパシタ充放電切替スイッチ19を、電気二重層キャパシタ18が外部電源2からの電力で充電される側に切り替え、キャパシタ充電制御回路20はオンにし、(2)バッテリ充放電切替スイッチ24をリチウムイオン電池23が外部電源2からの電力で充電される側に切り替え、バッテリ充電制御回路25はオンにし、(3)第3定着ヒータ駆動回路27をオフとし、第3定着ヒータ26を停止した状態とする(S1)。これにより、外部電源2からの電力で、電気二重層キャパシタ18及びリチウムイオン電池23の充電が開始されるようになっている。
When the power plug of the
そして、複合機1のメインスイッチ(電源スイッチ)10が、オンとされたことを電源制御回路9が検知すると(S2でYES)、電源制御回路9はメインスイッチ10がオン状態となったことを示す信号を状態判別部152に送出する。状態判別部152は、当該メインスイッチオン信号を受け取ると、複合機1の状態が立ち上げ初期状態であると判別し、この装置状態を示す信号をスイッチ制御部153に送出する。そして、スイッチ制御部153は、(1)キャパシタ充放電切替スイッチ19を、電気二重層キャパシタ18を放電させる側(第1定着ヒータ17に電力を供給する側)に切り替え、キャパシタ充電制御回路20はオフとし、(2)バッテリ充放電切替スイッチ24は、リチウムイオン電池23を充電させる側(外部電源2からの電力でリチウムイオン電池23が充電される側)に維持し、バッテリ充電制御回路25はオンとし、(3)第3定着ヒータ駆動回路27はオンとして、第3定着ヒータ26を駆動させる(S3)。このように切替制御を行った場合、電気二重層キャパシタ18が充電されていれば、第3定着ヒータ26に加えて、電気二重層キャパシタ18の電力で第1定着ヒータ17も駆動される。
When the power control circuit 9 detects that the main switch (power switch) 10 of the
この後、第2定着ヒータ温度検出部22から状態判別部152に送られてくる第2定着ヒータ21の温度を示す情報が、上述した予め定められた温度(ハロゲンヒータからなる第2定着ヒータ21に流れる電流が定格電流となる温度。(例えば、50℃)まで上昇していることを示すに至った場合(S4でYES)、状態判別部152は、複合機1の状態が立ち上げ後期状態であると判別し、この装置状態を示す信号をスイッチ制御部153に送出する。そして、スイッチ制御部153は、(1)キャパシタ充放電切替スイッチ19は、電気二重層キャパシタ18を放電させる側、キャパシタ充電制御回路20をオフとした状態を維持し、(2)バッテリ充放電切替スイッチ24を、リチウムイオン電池23を放電させる側(第2定着ヒータ21に電力を供給する側)に切り替え、バッテリ充電制御回路25はオフとし、(3)第3定着ヒータ駆動回路27はオンのままで、第3定着ヒータ26を駆動させた状態を維持する(S5)。このように切替制御を行った場合、第2定着ヒータ21が暖まって定格電流が流れる状態となってから、リチウムイオン電池23から第2定着ヒータ21に電流が流れるので、リチウムイオン電池23は大電流で充放電を繰り返すことがなく、その寿命が長く保たれる。この状態は、定着ローラ温度制御部151及びスイッチ制御部153により、定着ローラ温度センサ14から得られる定着ローラの温度が、上述の第1の温度範囲に達したと検出されるまで継続される(S6でNO)。
Thereafter, the information indicating the temperature of the
定着ローラの温度が第1の温度範囲に達すると(S6でYES)、状態判別部152は、指示受付部12からプリント指示を受け付けたことを示す信号が入力されたかを判断する(S7)。指示受付部12からプリント指示を受け付けたことを示す信号が入力された場合(S7でYES)、状態判別部152は、複合機1の状態がプリント状態であると判断し、この装置状態を示す信号をスイッチ制御部153に送出する。スイッチ制御部153は、(1)第3定着ヒータ駆動回路27をオンとして、第3定着ヒータ26を駆動させた状態を維持するが、(2)キャパシタ充放電切替スイッチ19は、電気二重層キャパシタ18が外部電源2からの電力で充電される側に切り替え、キャパシタ充電制御回路20はオンにし、(3)バッテリ充放電切替スイッチ24は、定着ローラの温度が上記第1の温度範囲を保つように、定着ローラ温度センサ14に応じて適時に充電側/放電側への接続を切り替え、バッテリ充電制御回路25はオフとされる(S8)。プリント時には、定着ローラへの通紙状況により、第3定着ヒータ26による加熱だけでは、定着ローラの熱が記録紙に奪われて定着ローラの温度が低下することがあるため、かかる温度低下を回避して、定着ローラの温度を一定に保つためである。
When the temperature of the fixing roller reaches the first temperature range (YES in S6), the
プリントが終了すると(S9でYES)、状態判別部152は、複合機1の状態がレディ状態になったと判別して、この装置状態を示す信号をスイッチ制御部153に送出する。スイッチ制御部153は、(1)キャパシタ充放電切替スイッチ19を、電気二重層キャパシタ18を充電する側に切り替え、キャパシタ充電制御回路20はオンとし、(2)バッテリ充放電切替スイッチ24を、リチウムイオン電池23を充電する側に切り替え、バッテリ充電制御回路25はオンとし、(3)第3定着ヒータ駆動回路27はオンとして、第3定着ヒータ26を駆動した状態を維持する(S10)。
When printing is completed (YES in S9), the
なお、上記S7で指示受付部12からプリント指示を受け付けたことを示す信号が状態判別部152に入力されない場合も(S7でNO)、状態判別部152は、複合機1の状態がレディ状態になったと判別して、この装置状態をスイッチ制御部153に送出し、S10の処理を行わせる。
Even when the signal indicating that the print instruction is received from the
状態判別部152は、複合機1の状態を上記レディ状態と判別した場合、上記S8の処理を行うと共に、複合機1の状態をレディ状態を判別した時点からの時間経過の計測をタイマ13に開始させる(S11)。このタイマ13による経過時間計測中に、指示受付部12から、プリント指示を受け付けたことを示す信号が状態判別部152に入力された場合は(S12でYES)、状態判別部152は、複合機1の状態がプリント状態である判別として、S8の処理を再び行わせる。
When the
プリント指示が受け付けられることなく(S12でNO)、タイマ13により所定時間(例えば、1分)が経過したことが計測された場合は(S13でYES)、状態判別部152は、複合機1の状態がスリープ状態になったと判別して、この装置状態を示す信号をスイッチ制御部153に送出する。スイッチ制御部153は、(1)キャパシタ充放電切替スイッチ19を、電気二重層キャパシタ18を充電する側に切り替え、キャパシタ充電制御回路20はオンとし、(2)バッテリ充放電切替スイッチ24を、リチウムイオン電池23を充電する側に切り替え、バッテリ充電制御回路25はオンとし、(3)さらに、第3定着ヒータ駆動回路27に第3定着ヒータ26を停止状態とさせる(S14)。このように第1定着ヒータ17、第2定着ヒータ21及び第3定着ヒータ26の全てをオフにして、消費電力を低減した状態で更なるプリント指示に待機する。
If the print instruction is not accepted (NO in S12) and the
上記スリープ状態のときに、状態判別部152に、指示受付部12からプリント指示を受け付けたことを示す信号が入力されると(S15でYES)、状態判別部152は、複合機1の状態が立ち上げ初期状態になったと判断し、この装置状態を示す信号をスイッチ制御部153に送出する。この場合、処理はS3に戻り、スイッチ制御部153は、(1)キャパシタ充放電切替スイッチ19を、電気二重層キャパシタ18を放電させる側に切り替え、キャパシタ充電制御回路20はオフとし、(2)バッテリ充放電切替スイッチ24は、リチウムイオン電池23を充電させる側として、バッテリ充電制御回路25はオンとし、(3)第3定着ヒータ駆動回路27はオンとして、第3定着ヒータ26を駆動させる。以後、S3乃至S15の処理を繰り返す。
When the signal indicating that the print instruction has been received from the
なお、S3乃至S15の処理のいずれかの時点でメインスイッチ10がオフになったことが検出されると、処理はS1に戻される。
If it is detected that the
なお、本発明は、上記実施形態のものに限定されるものではなく、更に以下に述べる態様を採用することができる。例えば、上記実施形態では、第2定着ヒータ温度検出部22は、サーミスタからなるものとして説明しているが、第2定着ヒータ温度検出部22は、サーミスタからなるものに限られず、第2定着ヒータ21の温度を検出できるものであれば、他の素子や回路、構成等からなるものであっても構わない。
In addition, this invention is not limited to the thing of the said embodiment, The aspect described below can be employ | adopted further. For example, in the above-described embodiment, the second fixing heater
また、上記実施形態では、プリント状態の場合に、バッテリ充放電制御回路24をオフにしているが、バッテリ充放電制御回路24をオンするようにしてもよい。この場合には、リチウムイオン電池23をこまめに充電することができる。
In the above embodiment, the battery charge /
また、上記実施形態においては、第1定着ヒータ17及び第2定着ヒータ21にはDC電流が流れ、第3定着ヒータ26にはAC電流が流れるように構成されているが、本発明は、各定着ヒータに流される電流にACを用いるかDCを用いるかに限定されるものではない。
In the above embodiment, a DC current flows through the
また、上記各実施形態では、補助電源として電気二重層キャパシタ18を用い、二次電池としてリチウムイオン電池23を用いているが、電気二重層キャパシタ18又はリチウムイオン電池23は、補助電源又は二次電池の一例に過ぎず、補助電源又は二次電池として他のものを用いても構わない。
In each of the above embodiments, the electric
また、上記図1乃至図6に示した構成及び処理は、本発明の単なる一実施形態に過ぎず、本発明の構成及び処理をこれらに限定するものではない。 The configuration and processing shown in FIGS. 1 to 6 are merely one embodiment of the present invention, and the configuration and processing of the present invention are not limited thereto.
1 複合機
2 外部電源
9 電源制御回路
10 メインスイッチ
15 制御部
153 スイッチ制御部
17 第1定着ヒータ
18 電気二重層キャパシタ
19 キャパシタ充放電切替スイッチ
20 キャパシタ充電制御回路
21 第2定着ヒータ
22 第2定着ヒータ温度検出部
23 リチウムイオン電池
24 バッテリ充放電切替スイッチ
25 バッテリ充電制御回路
26 第3定着ヒータ
27 第3定着ヒータ駆動回路
30 定着ヒータ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
二次電池からなる第2補助電源と、
トナーを記録紙へ定着させる定着部を前記第1補助電源からの電力で加熱する第1定着ヒータと、ハロゲンヒータからなり前記第2補助電源からの電力で前記定着部を加熱する第2定着ヒータと、外部電源からの電力で前記定着部を加熱する第3定着ヒータとを有する定着ヒータと、
前記第1補助電源の電力を放電して前記第1定着ヒータに向けて供給するか、前記第1補助電源を外部電源からの電力で充電するかを切り替える第1充放電切替手段と、
前記第2補助電源の電力を放電して前記第2定着ヒータに向けて供給するか、前記第2補助電源を前記外部電源からの電力で充電するかを切り替える第2充放電切替手段と、
前記外部電源からの電力で前記第3の定着ヒータを駆動させるか否かを切り替える第3定着ヒータ駆動手段と、
前記第2定着ヒータの温度を検出する温度検出手段とを備え、
前記定着ヒータの駆動開始時には、前記第3定着ヒータ駆動手段により前記第3定着ヒータを駆動し、前記第1充放電切替手段を放電側に切り替えて第1定着ヒータを駆動すると共に、前記温度検出手段によって検出された前記第2定着ヒータの温度が、前記第2定着ヒータに定格電流が流れる温度まで上昇したときに、前記第2充放電切替手段を放電側に切り替えて第2定着ヒータの駆動を開始する制御手段と
を備えた画像形成装置。 A first auxiliary power source comprising a capacitor;
A second auxiliary power source comprising a secondary battery;
A first fixing heater that heats a fixing unit that fixes toner onto a recording sheet with electric power from the first auxiliary power source, and a second fixing heater that includes a halogen heater and heats the fixing unit with electric power from the second auxiliary power source A fixing heater having a third fixing heater that heats the fixing unit with electric power from an external power source;
First charge / discharge switching means for switching between discharging the first auxiliary power and supplying the first auxiliary power to the first fixing heater, or charging the first auxiliary power with power from an external power source;
Second charge / discharge switching means for switching whether to discharge the power of the second auxiliary power source and supply it to the second fixing heater, or to charge the second auxiliary power source with power from the external power source;
Third fixing heater driving means for switching whether or not to drive the third fixing heater with electric power from the external power source;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the second fixing heater,
At the start of driving the fixing heater, the third fixing heater driving means drives the third fixing heater, switches the first charge / discharge switching means to the discharge side, drives the first fixing heater, and detects the temperature. When the temperature of the second fixing heater detected by the means rises to a temperature at which a rated current flows through the second fixing heater, the second charge / discharge switching means is switched to the discharge side to drive the second fixing heater. And an image forming apparatus.
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