JP4828349B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、画像形成装置に関し、特に、熱によりトナーを記録紙に定着させる定着部への電力供給を制御する技術に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly to a technique for controlling power supply to a fixing unit that fixes toner onto a recording sheet by heat.
コピー機等の画像形成装置においては、起動初期や、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時に、定着ローラが定着可能温度に達するための時間を短縮させるために、商用電源と補助電源(例えば、電気二重層キャパシタ等)の両方を用いて大電流を定着ヒータに流して定着ローラを加熱する画像形成装置がある。この画像形成装置で補助電源として用いられる電気二重層キャパシタ単体の電圧は低いため(通常2.5V)、下記特許文献1に示されるように、昇圧回路によって、電気二重層キャパシタの電圧を定着ヒータへの供給に適した電圧に昇圧した上で、電気二重層キャパシタの電力を定着ヒータに供給するものが提案されている。
一般的に定着ヒータとして用いられるハロゲンヒータは、加熱前の常温状態では低抵抗になっており、加熱開始時の電圧を印加すると、定格電流の数倍〜数十倍の突入電流が流れるため、上記昇圧回路は当該突入電流によって、そのコイルが飽和状態になり、正常に機能しないため、定着ローラの加熱開始時の突入電流が流れる時期には、電気二重層キャパシタ及び昇圧回路による電力供給を行わないように制御される。しかし、このように突入電流が収まるまで待機し、突入電流を回避する制御を行うと、定着ヒータが必要な加熱を行う能力を発揮するまでに要する立ち上がり時間が延びてしまい、定着ローラを定着可能温度に到達させるための時間が長くなるという問題がある。また、上記突入電流を回避する突入電流防止回路を昇圧回路と定着ヒータの間に設け、電流を抑えながら昇圧回路を駆動する構成も提案されているが、この場合、突入電流防止回路の配設が不可欠となる。 Generally, halogen heaters used as fixing heaters have a low resistance in a room temperature state before heating, and when a voltage at the start of heating is applied, an inrush current that is several to several tens of times the rated current flows. In the boost circuit, the coil is saturated due to the inrush current, and does not function normally. Therefore, the electric double layer capacitor and the boost circuit supply power when the inrush current flows when the fixing roller starts heating. Not to be controlled. However, if the control waits for the inrush current to settle and avoids the inrush current in this way, the rise time required until the fixing heater can perform the necessary heating is extended, and the fixing roller can be fixed. There is a problem that the time for reaching the temperature becomes long. Also, a configuration has been proposed in which an inrush current prevention circuit for avoiding the inrush current is provided between the booster circuit and the fixing heater and the booster circuit is driven while suppressing the current. In this case, the inrush current prevention circuit is provided. Is essential.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、突入電流が流れる期間であっても、安価な構成で昇圧回路における突入電流による弊害を回避しつつ、補助電源から第2定着ヒータに電力を供給できるようにし、定着ローラを定着可能温度まで到達させるために必要な時間を短縮することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. Even during a period in which an inrush current flows, the auxiliary power supply is changed from the auxiliary power source to the second fixing heater while avoiding the adverse effects caused by the inrush current in the booster circuit with an inexpensive configuration. An object of the present invention is to reduce the time required for supplying electric power and causing the fixing roller to reach a fixing possible temperature.
請求項1に係る発明は、キャパシタからなる補助電源と、
外部電源からの電力で駆動される第1定着ヒータと、ハロゲンヒータからなり、前記補助電源からの電力で駆動される第2定着ヒータとを有し、トナーを記録紙へ定着させる定着部を加熱する定着ヒータと、
前記補助電源に一次側が接続されると共に、二次側の一端が前記第2定着ヒータに接続され、当該二次側の他端が前記補助電源に接続された絶縁型コンバータにより、当該補助電源からの出力電圧を昇圧して前記第2定着ヒータに出力する昇圧回路と、
前記補助電源からの電力が前記第2定着ヒータに供給されるときに、当該補助電源からの出力を、前記昇圧回路をバイパスさせるか否かを切り換えるバイパス切換手段と、
前記定着ヒータへの電力供給を制御する制御手段とを備え、
前記第2定着ヒータは、一端が前記昇圧回路の二次側に接続され、他端が前記補助電源に接続され、
前記制御手段は、前記定着ヒータの駆動初期時には、前記外部電源からの出力で前記第1定着ヒータを駆動させると共に、前記バイパス切換手段に前記昇圧回路をバイパスさせた状態として前記補助電源からの出力で前記第2定着ヒータを駆動させ、前記第2定着ヒータに突入電流が流れる期間の経過後、前記バイパス切換手段に前記昇圧回路をバイパスさせない状態とし、当該昇圧回路の出力を前記補助電源の出力に重畳させて前記第2定着ヒータに供給させる画像形成装置である。
The invention according to
A first fixing heater that is driven by electric power from an external power source and a second fixing heater that is composed of a halogen heater and is driven by electric power from the auxiliary power source, and heats a fixing unit that fixes toner onto recording paper A fixing heater,
A primary side is connected to the auxiliary power source, and one end on the secondary side is connected to the second fixing heater, and the other end on the secondary side is connected to the auxiliary power source by an isolated converter from the auxiliary power source. A boosting circuit that boosts the output voltage of the second fixing heater and outputs the boosted output voltage to the second fixing heater;
Bypass switching means for switching whether the booster circuit bypasses the output from the auxiliary power supply when power from the auxiliary power supply is supplied to the second fixing heater;
Control means for controlling power supply to the fixing heater,
The second fixing heater has one end connected to the secondary side of the booster circuit and the other end connected to the auxiliary power source.
The control means drives the first fixing heater with the output from the external power supply at the initial driving stage of the fixing heater, and outputs the auxiliary power supply with the bypass switching means bypassing the booster circuit. And the second fixing heater is driven, and after the elapse of a period when an inrush current flows through the second fixing heater, the bypass switching means is not allowed to bypass the booster circuit, and the output of the booster circuit is output from the auxiliary power supply. The image forming apparatus is supplied to the second fixing heater in a superimposed manner.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の画像形成装置であって、前記バイパス切換手段は、前記昇圧回路の二次側において、前記定着ヒータとの接続部よりも手前の位置と、前記補助電源との接続部よりも手前の位置とを短絡させて接続されることで、前記補助電源の出力を、前記昇圧回路をバイパスさせて前記第2定着ヒータに供給可能とされているものである。 According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the bypass switching unit has a position on the secondary side of the booster circuit and a position in front of the connection portion with the fixing heater. The output of the auxiliary power supply can be supplied to the second fixing heater by bypassing the booster circuit by being short-circuited to a position before the connection portion with the auxiliary power supply. Is.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置であって、前記絶縁型コンバータを絶縁型トランスとしたものである。 A third aspect of the present invention is the image forming apparatus according to the first or second aspect, wherein the insulating converter is an insulating transformer.
これらの構成では、制御手段は、定着ヒータの駆動初期時に、外部電源からの出力で第1定着ヒータを駆動させると共に、バイパス切換手段により昇圧回路をバイパスさせた状態で、補助電源からの出力により第2定着ヒータを駆動させる。これにより、突入電流が流れる期間であっても、昇圧回路での突入電流による弊害を生じさせることなく、補助電源から第2定着ヒータに電力を供給できるので、定着ローラを定着可能温度まで到達させるために必要な時間を短縮することができる。 In these configurations, the control means drives the first fixing heater with the output from the external power source at the initial stage of driving of the fixing heater, and bypasses the booster circuit with the bypass switching means, and outputs with the output from the auxiliary power supply. The second fixing heater is driven. As a result, even during the period in which the inrush current flows, power can be supplied from the auxiliary power source to the second fixing heater without causing an adverse effect due to the inrush current in the booster circuit, so that the fixing roller reaches the fixable temperature. The time required for this can be shortened.
請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の画像形成装置であって、時間を計測するタイマを更に備え、
前記制御手段は、前記突入電流が低下した状態に至ったとされる予め定められた時間の経過が前記タイマによって計測された場合に、前記バイパス切換手段を切り換えて、前記昇圧回路の出力を前記補助電源の出力に重畳させて前記第2定着ヒータに供給させるものである。
The invention according to claim 4 is the image forming apparatus according to any one of
The control means switches the bypass switching means and switches the output of the booster circuit to the auxiliary circuit when an elapse of a predetermined time that the inrush current has reached has been measured by the timer. It is superimposed on the output of the power source and supplied to the second fixing heater.
この構成では、制御手段は、タイマによって予め定められた時間が計測されたことをもって、突入電流が低下した状態に至ったとするので、昇圧回路に突入電流が流れる期間を簡易な処理で判別できる。 In this configuration, since it is assumed that the inrush current has been reduced when the predetermined time is measured by the timer, the control means can determine the period during which the inrush current flows in the booster circuit by a simple process.
請求項5に係る発明は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の画像形成装置であって、前記第2定着ヒータに流れる電流の値を検出する電流検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記電流検出手段によって前記突入電流が低下した状態を示す値が検出された場合に、前記バイパス切換手段を切り換えて、前記昇圧回路の出力を前記補助電源の出力に重畳させて前記第2定着ヒータに供給させるものである。
A fifth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, further comprising a current detection unit that detects a value of a current flowing through the second fixing heater,
The control means switches the bypass switching means and superimposes the output of the booster circuit on the output of the auxiliary power supply when the current detection means detects a value indicating a state where the inrush current is reduced. The second fixing heater is supplied.
この構成によれば、制御手段は、電流検出手段によって突入電流が低下した状態を示す値が検出されたことをもって、突入電流が低下した状態に至ったとするので、昇圧回路に突入電流が流れる期間を高い精度で判別できる。 According to this configuration, since the control means detects that the value indicating the state where the inrush current is reduced is detected by the current detection means, the inrush current is reduced, so the period during which the inrush current flows in the booster circuit. Can be determined with high accuracy.
請求項6に係る発明は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の画像形成装置であって、前記第2定着ヒータの温度を検出する温度検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段によって前記突入電流が低下した状態を示す温度が検出された場合に、前記バイパス切換手段を切り換えて、前記昇圧回路の出力を前記補助電源の出力に重畳させて前記第2定着ヒータに供給させるものである。
A sixth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, further comprising temperature detecting means for detecting a temperature of the second fixing heater,
The control means switches the bypass switching means to superimpose the output of the booster circuit on the output of the auxiliary power supply when a temperature indicating a state where the inrush current is reduced is detected by the temperature detection means. The second fixing heater is supplied.
この構成によれば、制御手段は、温度検出手段によって突入電流が低下した状態を示す温度が検出されたことをもって、突入電流が低下した状態に至ったとするので、昇圧回路に突入電流が流れる期間を簡易な処理で判別できる。 According to this configuration, since the control means detects that the temperature indicating the state where the inrush current has been reduced by the temperature detection means and has reached the state where the inrush current has decreased, the period during which the inrush current flows through the booster circuit Can be determined by a simple process.
請求項1乃至請求項3に記載の発明によれば、突入電流が流れる期間であっても、昇圧回路での突入電流による弊害を生じさせることなく、補助電源から第2定着ヒータに電力を供給でき、定着ローラを定着可能温度まで到達させるために必要な時間を短縮することができる。また、従来技術のようにコストの高い突入電流防止回路を設ける必要がなく、安価な構成で足りる。 According to the first to third aspects of the present invention, electric power is supplied from the auxiliary power source to the second fixing heater without causing an adverse effect due to the inrush current in the booster circuit even during the period when the inrush current flows. In addition, the time required for the fixing roller to reach the fixing possible temperature can be shortened. Further, it is not necessary to provide an expensive inrush current prevention circuit unlike the prior art, and an inexpensive configuration is sufficient.
請求項4及び請求項6に記載の発明によれば、昇圧回路に突入電流が流れる期間を簡易な処理で判別することができる。 According to the fourth and sixth aspects of the invention, the period during which the inrush current flows through the booster circuit can be determined by a simple process.
請求項5に記載の発明によれば、昇圧回路に突入電流が流れる期間を高い精度で判別することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the period during which the inrush current flows in the booster circuit can be determined with high accuracy.
以下、本発明の一実施形態に係る画像形成装置を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例である複合機の内部構成を概略的に示す側面図である。複合機1は、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能及びファクシミリ機能等の機能を兼ね備えたものである。この複合機1は、本体部2と、本体部2の左方に配設されたスタックトレイ3と、本体部2の上部に配設された原稿読取部5と、原稿読取部5の上方に配設された原稿給送部6とを有している。
Hereinafter, an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view schematically showing an internal configuration of a multifunction peripheral as an example of an image forming apparatus according to an embodiment of the present disclosure. The
また、複合機1のフロント部には、操作部47が設けられている。この操作部47には、ユーザが印刷実行指示を入力するためのスタートキー471と、印刷部数等を入力するためのテンキー472と、各種複写動作の操作ガイド情報等を表示し、これら各種設定入力用にタッチパネル機能を有する液晶ディスプレイ等からなる表示部473と、表示部473で設定された設定内容等をリセットするリセットキー474と、実行中の印刷(画像形成)動作を停止させるためのストップキー475と、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能及びファクシミリ機能を切り換えるための機能切換キー477が備えられている。
An
原稿読取部5は、CCD(Charge Coupled Device)センサ及び露光ランプ等からなるスキャナ部51と、ガラス等の透明部材により構成された原稿台52及び原稿読取スリット53とを備える。スキャナ部51は、図略の駆動部によって移動可能に構成され、原稿台52に載置された原稿を読み取るときは、原稿台52に対向する位置で原稿面に沿って移動され、原稿画像を走査しつつ取得した画像データを制御部10(図2)へ出力する。また、原稿給送部6により給送された原稿を読み取るときは、原稿読取スリット53と対向する位置に移動され、原稿読取スリット53を介して原稿給送部6による原稿の搬送動作と同期して原稿の画像を取得し、その画像データを制御部10へ出力する。
The
原稿給送部6は、原稿を載置するための原稿載置部61と、画像読み取り済みの原稿を排出するための原稿排出部62と、原稿載置部61に載置された原稿を1枚ずつ繰り出して原稿読取スリット53に対向する位置へ搬送し、原稿排出部62へ排出するための給紙ローラ(図略)、搬送ローラ(図略)等からなる原稿搬送機構63を備える。原稿搬送機構63は、さらに原稿を表裏反転させて原稿読取スリット53と対向する位置へ再搬送する用紙反転機構(図略)を備え、原稿の両面の画像を原稿読取スリット53を介してスキャナ部51から読取可能にしている。
The document feeding unit 6 includes a
また、原稿給送部6は、その前面側が上方に移動可能となるように本体部2に対して回動自在に設けられている。原稿給送部6の前面側を上方に移動させて原稿台52上面を開放することにより、原稿台52の上面に読み取り原稿、例えば見開き状態にされた書籍等を操作者が載置できるようになっている。
The document feeding unit 6 is provided so as to be rotatable with respect to the
本体部2は、複数の給紙カセット461と、給紙カセット461から記録紙を1枚ずつ繰り出して記録部40へ搬送する給紙ローラ462と、給紙カセット461から搬送されてきた記録紙に画像を形成する記録部40とを備える。
The
記録部40は、スキャナ部51で取得された画像データに基づきレーザ光等を出力して感光体ドラム43を露光する光学ユニット42と、感光体ドラム43上にトナー像を形成する現像部44と、感光体ドラム43上のトナー像を記録紙に転写する転写部41と、トナー像が転写された記録紙を加熱してトナー像を記録紙に定着させる定着装置7と、記録部40内の用紙搬送路中に設けられ、記録紙をスタックトレイ3又は排出トレイ48まで搬送する搬送ローラ463,464等とを備える。
The recording unit 40 outputs an optical beam or the like based on the image data acquired by the
また、記録紙の両面に画像を形成する場合は、記録部40で記録紙の一方の面に画像を形成した後、この記録紙を排出トレイ48側の搬送ローラ463にニップされた状態とする。この状態で搬送ローラ463を反転させて記録紙をスイッチバックさせ、記録紙を用紙搬送路49に送って記録部40の上流域に再度搬送し、記録部40により他方の面に画像を形成した後、記録紙をスタックトレイ3又は排出トレイ48に排出する。
When forming images on both sides of the recording paper, the recording unit 40 forms an image on one side of the recording paper, and then the recording paper is nipped by the
図2は、複合機1に備えられる定着装置7及び周辺の内部構成を示す概略図である。定着装置7は、第1電源スイッチ71と、補助電源ユニット72と、定着ローラ73と、補助電源スイッチ74と、充電スイッチ75とを備えている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the fixing
定着ローラ73は、記録紙に圧力を付与する圧ローラと、記録紙に熱を付与する熱ローラとを有し、これら両ローラにより記録紙を圧接状態で挟みこんで当該記録紙上のトナー像を記録紙に定着させる。定着ローラ73の熱ローラ内に加熱用の定着ヒータ730が設けられている。図2では、特に定着ヒータ730部分を示している。定着ヒータ730は、第1定着ヒータ731と、第2定着ヒータ732とを有している。第1定着ヒータ731は、交流の商用電源8(外部電源)から供給される電力で発熱するハロゲンヒータである。第2定着ヒータ732は、補助電源ユニット72から供給される電力で発熱するハロゲンヒータである。
The fixing
第1電源スイッチ71は、商用電源8と第1定着ヒータ731との間に設けられており、商用電源8からのAC100Vの電力を第1定着ヒータ731に供給するか否か、すなわち、第1定着ヒータ731を駆動(発熱)させるか否かを切り換える開閉スイッチである。第1電源スイッチ71は、複合機1の全体動作の制御を司る制御部10から入力される開閉信号に基づいて、上記商用電源8からの例えばAC100Vの電力供給をオン又はオフする。
The
補助電源スイッチ74は、補助電源ユニット72と第2定着ヒータ732の間に設けられており、補助電源ユニット72からの電力を第2定着ヒータ732に供給するか否か、すなわち、第2定着ヒータ732を駆動(発熱)させるか否かを切り換える開閉スイッチである。補助電源スイッチ74は、上記制御部10から入力される開閉信号に基づいて、補助電源ユニット72からの電力を第2定着ヒータ732に供給するか否かを切り換える。
The
充電スイッチ75は、商用電源8と補助電源ユニット72との間に設けられており、商用電源8からの電力を補助電源ユニット72に供給するか否かを切り換える開閉スイッチである。充電スイッチ75も、上記制御部10から入力される開閉信号に基づいて、上記商用電源8からの電力供給をオン又はオフする。制御部10は、複合機1のスリープモード実行時(印刷待機時)や、主電源オフ時等、複合機1において商用電源8の電力使用量が少ないときに、充電スイッチ75をオンにして、充電装置721及び蓄電装置722による充電を行わせる。
The charging
補助電源ユニット72は、第2定着ヒータ732に電力を供給するために商用電源8の補助的電源として設けられている。補助電源ユニット72は、充電装置721と、蓄電装置722と、昇圧装置723とを備える。
The auxiliary
充電装置721は、蓄電装置722を充電するためのAC/DCコンバータであり、交流電力である商用電源8のAC100Vを整流した電流を蓄電装置722に出力する。
蓄電装置(特許請求の範囲における補助電源の一例)722は、1つの電気二重層キャパシタ、又は直列接続された複数の電気二重層キャパシタ等から構成される。蓄電装置722は、充電装置721からの電流を電荷として電気二重層キャパシタに充電する一方、当該電気二重層キャパシタに充電された電荷を放電し、放電電流として昇圧装置723に出力する。
The power storage device (an example of an auxiliary power supply in the claims) 722 is configured by one electric double layer capacitor or a plurality of electric double layer capacitors connected in series. The
昇圧装置(特許請求の範囲における昇圧回路の一例)723は、蓄電装置722から出力される電圧を入力電圧として、当該入力電圧を、負荷である第2定着ヒータ732に適した所定の電圧まで昇圧し、この昇圧後の電力を第2定着ヒータ732に供給するものである。昇圧装置723は、絶縁型のトランスによって入力側と出力側とが絶縁された絶縁型DC/DCコンバータである。
A booster (an example of a booster circuit in the claims) 723 takes a voltage output from the
制御部(制御手段)10は、複合機1の全体動作の制御を司るものである。制御部10は、第1電源スイッチ71と、補助電源スイッチ74と、充電スイッチ75のそれぞれのオン及びオフを切り換え制御する。
The control unit (control unit) 10 controls the overall operation of the
また、制御部10にはタイマ11が接続されている。このタイマ11は、予め定められた時間の経過を計測する。この予め定められた時間とは、第2定着ヒータ732の加熱開始時に発生する突入電流(後述)が低下した状態に至ると想定される時間であり、例えば、第2定着ヒータ732に定格電流が流れる状態に至ると想定される時間である。この予め定められた時間は、第2定着ヒータ732の性能に応じて、試験等により製造者等が適宜設定する。
Further, a timer 11 is connected to the
制御部10は、タイマ11によって上記予め定められた時間の経過が計測されるまでは、後述のバイパススイッチ723e(図3)を、蓄電装置722からの出力が昇圧装置723をバイパスして第2定着ヒータ732に供給されるように切り換え、また、タイマ11によって上記予め定められた時間の経過が計測された場合には、蓄電装置722からの出力が昇圧装置723をバイパスせずに、昇圧装置723によって昇圧された電圧が重畳された電圧が第2定着ヒータ732に供給されるように、バイパススイッチ723eを切り換える。
Until the passage of the predetermined time is measured by the timer 11, the
続いて、昇圧装置723の構成を説明する。図3は、昇圧装置723の概略構成と、蓄電装置722及び第2定着ヒータ732との接続関係を示す回路図である。
Next, the configuration of the
図3に示すように、昇圧装置723は、トランス723a、MOSトランジスタ723b、PWMコントローラ723c、平滑回路723d、及びバイパススイッチ723eを備える。
As shown in FIG. 3, the
トランス(絶縁型コンバータの一例)723aは、絶縁型のトランスであり、第2定着ヒータ732で必要な電圧を発生させるに適した巻数比とされた一次次巻線と二次巻線とからなる。トランス723aの一次巻線の一端は、蓄電装置722の一端(+電圧側)に接続され、一次巻線の他端がMOSトランジスタ723bのドレイン端子に接続されている。また、トランス723aの二次巻線の両端は、平滑回路723dに接続されている。
A transformer (an example of an insulated converter) 723a is an insulated transformer, and includes a primary winding and a secondary winding that have a turn ratio suitable for generating a voltage necessary for the
MOSトランジスタ723bは、蓄電装置722から入力された放電電流をスイッチングするためのものである。MOSトランジスタ723bは、上述したように、ドレイン端子がトランス723aの一次巻線の上記他端側に接続され、ソース端子が蓄電装置722の他端(−電圧側)に接続され、ゲート端子がPWMコントローラ723cに接続されている。以上の構成により、トランス723aの一次側は蓄電装置722に接続されて、トランス723aには蓄電装置722からの電力が出力されるようになっている。
The
PWMコントローラ723cは、制御部10から、昇圧装置723を駆動させるオン信号を受けた場合に、昇圧装置723に蓄電装置722からの電力が供給され、また、制御部10から、昇圧装置723を駆動停止させるオフ信号を受けた場合に、昇圧装置723に蓄電装置722からの電力供給が停止されるように、MOSトランジスタ723bのスイッチング動作を制御する。
When receiving an ON signal for driving the
また、PWMコントローラ723cは、平滑回路723dから補助電源電圧として出力される電圧が予め定められた一定値となるようにPWM信号を生成し、当該PWM信号をMOSトランジスタ723bのゲート端子に供給することにより、MOSトランジスタ723bのスイッチング動作を制御する。これにより、蓄電装置722の電気二重層コンデンサの充電電圧が放電により徐々に低下し、昇圧装置723の入力電圧が低下しても、第2定着ヒータ732の駆動電圧が一定値に保持され、第2定着ヒータ732の発熱が安定化される。
The
平滑回路723dは、図3に示す接続でなるダイオードD1,D2、コイルL及びコンデンサCを備え、トランス723aの二次巻線から供給される二次巻線電圧を平滑化して補助電源電圧として出力する。平滑回路723dの出力端の一方は、トランス723aの一次巻線の一端と同様に、蓄電装置722の一端(+電圧側)に接続されている。ダイオードD2には、第2定着ヒータ732の駆動初期時に発生する突入電流で破損しないように、瞬間耐圧を有するものが用いられる。また、平滑回路723dの出力端の他方側と、蓄電装置722の−電圧側とが、第2定着ヒータ732に接続されている。
The smoothing
すなわち、補助電源ユニット72は、トランス723aによって入力側(一次側)と出力側(二次側)とが絶縁された昇圧装置723を備え、昇圧装置723の一次側が蓄電装置722に接続される一方、二次側の一端が蓄電装置722に接続され、当該二次側の他端が第2定着ヒータ732に接続されているので、補助電源ユニット72の電源出力端における補助電源電圧は、蓄電装置722の充電電圧と、昇圧装置723の出力電圧とを合算(重畳)した電圧となる。
That is, the auxiliary
バイパススイッチ(バイパス切換機構)723eは、蓄電装置722からの電力を、昇圧装置723をバイパスさせて第2定着ヒータ732に供給するか否かを切り換える切換機構である。バイパススイッチ723eは、図3に示すように、昇圧装置723の二次側において、定着ヒータ730との接続部よりも手前の位置と、蓄電装置722との接続部よりも手前の位置とを短絡させて接続されている。これにより、バイパススイッチ723eは、蓄電装置722からの電力を、昇圧装置723をバイパスさせて第2定着ヒータ732に供給可能とされている。上述したように、バイパススイッチ723eは、制御部10によって切り換え制御される。
The bypass switch (bypass switching mechanism) 723 e is a switching mechanism that switches whether the electric power from the
次に、定着装置7の立ち上げ時の制御について説明する。図4は定着装置7の立ち上げ時の制御を示すフローチャート、図5は定着装置7の立ち上げ初期における電流経路を示す回路図、図6は定着装置7の立ち上げ後期における電流経路を示す回路図、図7(a)乃至(d)は定着装置7の立ち上げ時におけるヒータ駆動信号、コンバータ駆動信号、出力電流及び出力電圧のタイミングチャートである。
Next, the control at the time of starting up the fixing
操作者による操作で複合機1の主電源がオンとされると(S1でYES)、制御部10は、第1電源スイッチ71をオンにして、商用電源8からの電力を第1定着ヒータ731に供給させ、第1定着ヒータ731を駆動させる(S2)。
When the main power source of the
また、制御部10は、充電スイッチ75をオフにする(S3)。そして、制御部10は、バイパススイッチ723eをオンにして、蓄電装置722からの電力が昇圧装置723をバイパスするようにバイパススイッチ723eを切り換える(S4)。さらに、制御部10は、補助電源スイッチ74をオンにして、補助電源ユニット72からの電力が第2定着ヒータ732に供給されるようにする(S5)。
Further, the
すなわち、図7に示すように、複合機1の主電源がオンとされた時、制御部10は、第1定着ヒータ731を駆動させるが(図7(a))、バイパススイッチ723eをオンにして(図7(b))、昇圧装置723によって昇圧されない蓄電装置722からの出力が、第2定着ヒータ732に供給されるようにする(図7(d))。この蓄電装置722から供給される電力で第2定着ヒータ732が駆動されると、駆動初期で低温状態となっている第2定着ヒータ732への電圧印加により、第2定着ヒータ732に突入電流が流れるが(図7(c))、電流経路は、図5に示すように、昇圧装置723をバイパスし、バイパススイッチ723eを通る経路で第2定着ヒータ732に流れる。この場合、コイルLには定格以上の大電流である突入電流が流れないため、コイルLは飽和状態にならないため、コイルLには負担がかからない。
That is, as shown in FIG. 7, when the main power supply of the
この後、タイマ11により上記予め定められた時間(突入電流が低下状態に至ったと想定される時間、例えば、定格電流に落ち着くと想定される時間)の経過が計測されると(S6でYES)、制御部10は、バイパススイッチ723eをオフとして、蓄電装置722からの電力が昇圧装置723で昇圧されるように、バイパススイッチ723eを切り換える(S7)。さらに、制御部10は、制御部10は、PWMコントローラ723cに、昇圧装置723を駆動させるオン信号を送信して、蓄電装置722からの電力が昇圧装置723に供給されるようにMOSトランジスタ723bをスイッチングさせる(S8)。すなわち、制御部10は、昇圧装置723に昇圧動作を行わせる。これにより、突入電流が低下状態に至った後は、蓄電装置722からの出力電圧に、昇圧装置723で昇圧された電圧が重畳された電圧が、第2定着ヒータ732に供給される。
Thereafter, when the timer 11 measures the passage of the predetermined time (the time when the inrush current is assumed to be in a lowered state, for example, the time when the current is assumed to settle to the rated current) (YES in S6). Then, the
すなわち、図7に示すように、制御部10は、上記突入電流が低下状態に至ったときに(図7(c))、バイパススイッチ723eをオフにする(図7(b))。これにより、電流経路は図6に示すものとなり、昇圧装置723により昇圧された蓄電装置722からの電圧が重畳されて第2定着ヒータ732に出力されるが(図7(d))、この時点では昇圧装置723は、突入電流の影響を受けないため、第2定着ヒータ732及び昇圧装置723には定格電流が流れる(図7(c))。コイルLは、突入電流の影響を受けずにインダクタとして正常に機能し、昇圧装置723により正常に昇圧が行われる。
That is, as shown in FIG. 7, when the inrush current reaches a reduced state (FIG. 7 (c)), the
例えば、定格75A/26Aで駆動するハロゲンヒータからなる第2定着ヒータ732と、満充電電圧40Vの電気二重層キャパシタからなる蓄電装置722を用いた場合、40Vの入力電圧を75Vに昇圧して出力する性能を有する昇圧装置723が用いられる。このとき、ハロゲンヒータの特性で、発熱前の低温時には定格時の1/10程度の抵抗値となっていることから、初期の電圧印加時は200A近くの突入電流が流れるが、上記バイパス制御により、突入電流が昇圧装置723を流れることはなく、昇圧装置723において突入電流による弊害は生じない。これにより、昇圧装置723を備えた構成であっても、第2定着ヒータ732に、駆動初期時から蓄電装置722の電力を供給できることができるので、定着加熱システムとしての立ち上がり時間を短縮できる。制御部10は、突入電流が収まった後に(例えば、第1定着ヒータ731及び第2定着ヒータ732の駆動時から100msec後以降)、昇圧装置723による昇圧動作が開始されるようにしているので(図7(c)には、第1定着ヒータ731及び第2定着ヒータ732の駆動時から500msec後とした例を示している)、昇圧装置723には、昇圧動作に弊害を生じない定格電流(例えば26A)が流れ、また、当該昇圧された電圧の重畳により、定着加熱システムとしての立ち上げをより効率よく行うことができる。
For example, when using a
上記図4に示した処理では、制御部10は、バイパススイッチ723eをオフにした後で(S7)、昇圧装置723を駆動するとして説明したが(S8)、制御部10は、バイパススイッチ723eをオンにした後であれば(S4)、昇圧装置723を駆動するタイミングは問われない。
In the process shown in FIG. 4, 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。 In addition, this invention is not limited to the thing of the said embodiment, The aspect described below can be employ | adopted further.
(1)例えば、上記実施形態では、制御部10は、タイマ11によって予め定められた時間の経過が計測された時に、バイパススイッチ723eを切り換えて、昇圧装置723による昇圧動作が開始されるようにしているが、図8に示すように、タイマ11に代えて、補助電源ユニット72と第2定着ヒータ732との間に電流計(電流検出手段)91を接続し、制御部10は、電流計91によって突入電流が低下した状態を示す値(例えば、定格電流値を下回る値)が検出された場合に、バイパススイッチ723eを切り換えて、昇圧装置723による昇圧動作が開始されるようにしてもよい(すなわち、当該処理を図4のS6に代えて行う)。この場合、制御部10は、電流計91によって検出された電流値に基づいて、昇圧装置723の駆動制御を行うので、昇圧装置723に突入電流が流れている期間を高い精度で判別でき、突入電流を確実に回避して昇圧装置723を駆動させることができる。
(1) For example, in the above embodiment, the
(2)さらに、図9に示すように、タイマ11に代えて、第2定着ヒータ732の近傍に、第2定着ヒータ732の温度を検出する温度検出装置(温度検出手段)92、例えば、サーモメータを配設し、制御部10は、温度検出装置92によって、突入電流が低下した状態を示す温度が検出された場合に、バイパススイッチ723eを切り換えて、昇圧装置723による昇圧動作が開始されるようにしてもよい(すなわち、当該処理を図4のS6に代えて行う)。この場合、制御部10は、温度検出装置92によって検出された温度に基づいて、昇圧装置723の駆動制御を行うので、昇圧装置723に突入電流が流れている期間を簡易な処理で判別でき、突入電流を確実に回避して昇圧装置723を駆動させることができる。
(2) Further, as shown in FIG. 9, instead of the timer 11, a temperature detection device (temperature detection means) 92 for detecting the temperature of the
(3)また、上記実施形態では、トランス723aを昇圧装置723に用いたが、これに限定されずに、トランスとは異なる絶縁手段を用いた絶縁型DC/DCコンバータを昇圧装置723に適用してもよい。
(3) In the above embodiment, the
また、本発明に係る画像形成装置は複合機1に限られず、他の画像形成装置であってもよいし、上記図1乃至図9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。
In addition, the image forming apparatus according to the present invention is not limited to the
1 複合機
7 定着装置
8 商用電源
10 制御部
11 タイマ
71 第1電源スイッチ
72 補助電源ユニット
73 定着ローラ
74 補助電源スイッチ
75 充電スイッチ
91 電流計
92 温度検出装置
721 充電装置
722 蓄電装置
723 昇圧装置
723a トランス
723b MOSトランジスタ
723c PWMコントローラ
723d 平滑回路
723e バイパススイッチ
730 定着ヒータ
731 第1定着ヒータ
732 第2定着ヒータ
C コンデンサ
D1,D2 ダイオード
L コイル
1
Claims (6)
外部電源からの電力で駆動される第1定着ヒータと、ハロゲンヒータからなり、前記補助電源からの電力で駆動される第2定着ヒータとを有し、トナーを記録紙へ定着させる定着部を加熱する定着ヒータと、
前記補助電源に一次側が接続されると共に、二次側の一端が前記第2定着ヒータに接続され、当該二次側の他端が前記補助電源に接続された絶縁型コンバータにより、当該補助電源からの出力電圧を昇圧して前記第2定着ヒータに出力する昇圧回路と、
前記補助電源からの電力が前記第2定着ヒータに供給されるときに、当該補助電源からの出力を、前記昇圧回路をバイパスさせるか否かを切り換えるバイパス切換手段と、
前記定着ヒータへの電力供給を制御する制御手段とを備え、
前記第2定着ヒータは、一端が前記昇圧回路の二次側に接続され、他端が前記補助電源に接続され、
前記制御手段は、前記定着ヒータの駆動初期時には、前記外部電源からの出力で前記第1定着ヒータを駆動させると共に、前記バイパス切換手段に前記昇圧回路をバイパスさせた状態として前記補助電源からの出力で前記第2定着ヒータを駆動させ、前記第2定着ヒータに突入電流が流れる期間の経過後、前記バイパス切換手段に前記昇圧回路をバイパスさせない状態とし、当該昇圧回路の出力を前記補助電源の出力に重畳させて前記第2定着ヒータに供給させる画像形成装置。 An auxiliary power source consisting of a capacitor;
A first fixing heater that is driven by electric power from an external power source and a second fixing heater that is composed of a halogen heater and is driven by electric power from the auxiliary power source, and heats a fixing unit that fixes toner onto recording paper A fixing heater,
A primary side is connected to the auxiliary power source, and one end on the secondary side is connected to the second fixing heater, and the other end on the secondary side is connected to the auxiliary power source by an isolated converter from the auxiliary power source. A boosting circuit that boosts the output voltage of the second fixing heater and outputs the boosted output voltage to the second fixing heater;
Bypass switching means for switching whether the booster circuit bypasses the output from the auxiliary power supply when power from the auxiliary power supply is supplied to the second fixing heater;
Control means for controlling power supply to the fixing heater,
The second fixing heater has one end connected to the secondary side of the booster circuit and the other end connected to the auxiliary power source.
The control means drives the first fixing heater with the output from the external power supply at the initial driving stage of the fixing heater, and outputs the auxiliary power supply with the bypass switching means bypassing the booster circuit. And the second fixing heater is driven, and after the elapse of a period when an inrush current flows through the second fixing heater, the bypass switching means is not allowed to bypass the booster circuit, and the output of the booster circuit is output from the auxiliary power supply. An image forming apparatus superposed on the second fixing heater and supplied to the second fixing heater.
前記制御手段は、前記突入電流が低下した状態に至ったとされる予め定められた時間の経過が前記タイマによって計測された場合に、前記バイパス切換手段を切り換えて、前記昇圧回路の出力を前記補助電源の出力に重畳させて前記第2定着ヒータに供給させる請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の画像形成装置。 A timer for measuring time,
The control means switches the bypass switching means and switches the output of the booster circuit to the auxiliary circuit when an elapse of a predetermined time that the inrush current has reached has been measured by the timer. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is supplied to the second fixing heater while being superimposed on an output of a power source.
前記制御手段は、前記電流検出手段によって前記突入電流が低下した状態を示す値が検出された場合に、前記バイパス切換手段を切り換えて、前記昇圧回路の出力を前記補助電源の出力に重畳させて前記第2定着ヒータに供給させる請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の画像形成装置。 A current detecting means for detecting a value of a current flowing through the second fixing heater;
The control means switches the bypass switching means and superimposes the output of the booster circuit on the output of the auxiliary power supply when the current detection means detects a value indicating a state where the inrush current is reduced. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is supplied to the second fixing heater.
前記制御手段は、前記温度検出手段によって前記突入電流が低下した状態を示す温度が検出された場合に、前記バイパス切換手段を切り換えて、前記昇圧回路の出力を前記補助電源の出力に重畳させて前記第2定着ヒータに供給させる請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の画像形成装置。 Temperature detecting means for detecting the temperature of the second fixing heater;
The control means switches the bypass switching means to superimpose the output of the booster circuit on the output of the auxiliary power supply when a temperature indicating a state where the inrush current is reduced is detected by the temperature detection means. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is supplied to the second fixing heater.
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