JP5133015B2 - 画像形成装置、電源供給制御方法及びプログラム - Google Patents

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Description

本発明は、複写機、プリンタ、MFP等の画像形成装置に関し、より詳細には、負荷に供給するAC電源の電力供給を入力電流に設定された電流値を超えないように制御する手段を持つ画像形成装置、電源供給制御方法及び電源供給制御に用いるプログラム及び、該プログラムを記録した記録媒体に関する。
複写機、プリンタ、MFP(Multi-Function Peripherals:複合機)等の画像形成装置では、近年、高速化への要求が高まっている。高速化は、装置への電源供給面から見ると、入力電流量の増加に繋がる。また、装置の多機能化も、多くの場合、入力電流量を増加させる要因となる。
特に、電子写真プロセスで画像を形成する装置では、トナー画像が形成された紙、フィルムなどの転写紙を、ヒートローラー式の定着装置を通して、加圧及び加熱するので、短い時間で定着温度に立ち上げ、画像形成動作中に定着温度を保つといったときに、多くの電力を必要とし、この間の入力電流量が増加する。さらに、カラー化や高精度化の要素が加わると、高圧負荷,モータ負荷,電気回路負荷等が大きくなるので、入力電流量がさらに増大する。
日本国内では、最も一般的な商用100Vの交流(AC)電源のコンセントからAC入力を1本の電源コードでとる場合に、入力電流は、15A以内に制限される。
また、商用200VのAC電源を使用する方法もあるが、商用200Vに対応させるには、設置場所の電源関連に特別な工事を施す必要があり、装置の置き換えの弊害となる。
上記のような状況が、高速化に必要な電源を得るための阻害要因になっている。
こうした問題を解決するために、下記に例示する特許文献1記載の方法が提案されている。
特許文献1には、画像形成装置に第1電源コードと第2電源コードの2本の電源コードを通して電源を供給可能とし、電力の増大に対応している。ここでは、電源回路として、一部の定着ヒーター(定着ヒーター2)への給電を第1電源コードと第2電源コードへの結線に設けたリレーのON/OFFを制御することで、第1と第2の電源コード間の切替を行うようにする電源回路が示されている。この電源回路における電源の切替は、画像形成装置の動作モードによって、定着ヒーター2の供給電力を変えるので、1本の電源コードからの入力が15A以下になるように、動作モードに応じて行われる。
特開2003−323085号公報
しかしながら、特許文献1の電源回路は、1電源からの入力電流が15A以内という制限のもとで、電源の増大に対応するために、第1電源コードと第2電源コードへの結線に設けたリレーのON/OFFを制御する方法を採っているので、リレーが過熱して溶着し、装置の使用が不能になる、という危険性がある。
このような危険をできるだけ無くすことが可能な電源供給の方法を実現することが期待されているが、現状では、有効な方法が提案されていない。
本発明は、高速化に伴い増加する電力供給への対応が不十分である当該画像形成装置の上記現状に鑑みなされたもので、その目的は、増大する負荷に対応して増加するAC電源の電力供給を入力電流に設定された電流値を超えることなく、効率的に、しかもより安全性の高い方法によって行えるようにすることにある。
発明は、2つの電源コードから電力が入力され得る画像形成装置であって、前記電源コードのうち2つから電力が入力される場合、当該2つの電源コードのうちの第1の電源コードから電力を供給され、前記電源コードのうちの1つから電力が入力される場合、当該1つの電源コードから電力を供給される第1の加熱手段と、前記電源コードのうちの2つから電力が入力される場合、当該2つの電源コードのうち、前記第1の電源コードとは異なる第2の電源コードから電力を供給され、前記電源コードのうちの1つから電力が入力される場合、当該1つの電源コードから電力を供給される第2の加熱手段と、電力が入力される前記電源コードの数と、前記第1の加熱手段と前記第2の加熱手段の必要電力と、予め定められた供給可能な電力とに基づき、前記予め定められた供給可能な電力を超えない範囲で前記第1の加熱手段と前記第2の加熱手段への電力供給量を制御する供給電力制御手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によると、DC系統負荷の動作条件の設定状態にもとづいて、設定された条件に従う動作に欠かせないDC系統負荷に必要な電力を確保し、かつ入力電流に設定された電流値を超えない範囲で最大限の電力を定着用の加熱手段へ供給する制御を行うようにすることで、電源供給を効率的に行え、しかも、従来のリレーのON/OFFを制御する方法(上記特許文献1、参照)で起きるリレーの溶着によって装置の使用が不能になるという危険が無く、より安全性の高い方法によって、負荷の増加に対応する電源供給が実現できる。特に、複数の電源を使用する際の電源供給を安定化し、最適化できる。
また、プログラムにより、供給電力の制御機能を装備するようにしたので、容易に機能実現手段を構成することができる。
以下に、画像形成装置に係る本願発明の実施形態を説明する。
以下に示す実施形態は、電子写真プロセスでカラー画像が形成可能なデジタル複写機に適用した例を示す。ただ、適用する画像形成装置は、モノクロ機、プリンタ、或いは複写機能をベースにファクシミリ機能・プリンタ機能・ドキュメントボックス機能等を複合したMFP(複合機)であっても、本実施形態と同様に実施可能である。
“デジタル複写機の概要”
図1は、本発明の実施形態に係るデジタル複写機の外観を示す斜視図である。
図1において、デジタル複写機100は、本体110、大量用紙供給装置(LCT)111及びソート、孔あけ、ステイプル等の後処理を行うフィニッシャー112からなる。
本体110は、上部に、トレイに載置した原稿を読取位置に搬送する自動原稿供給装置(ADF)113及びオペレータとのインターフェースとして、読取モード、複写倍率の設定、給紙段の設定、後処理の設定を受け付け、オペレータに対する表示等を行う操作部114を備え、また、下部に、給紙部115を有する。フィニッシャー112は、排紙部117を備えている。
デジタル複写機100は、後記で詳述する電源供給系を除き、基本的に電子写真プロセスで画像を形成する公知のデジタル複写機が有する走査露光系、給紙搬送系、現像系、定着系、排紙系等を構成する機構及び制御装置を内蔵する。
また、上記の構成を有するデジタル複写機100は、コピー動作を次のように行う。即ち、原稿がADF113のトレイに載置され、操作部114上のコピー開始キーが押下されると、ADF113の送りを経て、原稿は読取位置である図示しないコンタクトガラス上に供給される。
この後、原稿面の画像は、図示しない照明系、結像光学系によりCCDラインセンサの受光面に伝達され、光電的に2次元走査方式で読取られる。読取られた画像データは、各種の補正・処理を経て、印刷(画像形成)用の画像データとして生成され、生成された画像データに基づき、走査露光系のレーザーダイオード(LD)を駆動する。
駆動されたLDからのビームは、感光体ドラム面を2次元で走査露光し、静電潜像を形成する。その後、静電潜像は、いわゆる電子写真に特有のトナー現像、転写、定着のプロセスを経て、操作部114により指示された転写紙に可視化像として定着され、コピー画像が形成される。また、後処理の指示があれば、フィニッシャー112にてソート、孔あけ、ステイプルなどが施された後、排紙部117から排出される。
“電源供給回路”
上記で概要を説明したデジタル複写機の電源供給回路を説明する。
ここに示す電源供給回路は、電源供給を制御する手段を持つが、その一部に定着用の定着用ヒーターへの電力供給を制御する手段を備える。この制御手段は、操作部114でコピー等のジョブに設定された動作条件、或いは、装置自身が判断して設定する、例えば、省エネモードのような動作条件に応じて、動作が変更されると、変更に伴って電源の負荷も変動するが、このときに、電源の規格等によって定められた電源からの入力電流値を超えない範囲で、変動する負荷に必要な電力を供給する働きを持つ。
こうした電源供給の制御を行うために、電源供給回路内に設ける制御部は、図を参照して示す以下の実施形態では、デジタル複写機全体を制御するシステム制御部が担う方法を採用する。ただ、電源供給回路側に、システム制御部の制御下で動作する電源制御専用の制御部を設ける方法を採用してもよい。
図2は、この実施形態の電源供給回路の構成を示すブロック図である。
図2の電源供給回路は、AC電源コードを2本使用する場合に、適用できる実施形態を示している。第1AC電源コードの入力部1と第2AC電源コードの入力部2は、これらの入力部を接続する回路3によって、接続或いは分離可能である。接続時には、1電源のAC入力に対応し、分離時には、第1AC電源コードと第2AC電源コード個々の入力部となって、2電源のAC入力に対応する。なお、入力部を接続する回路3によって接続した場合は、一方のAC電源コードの入力部(図示の電源プラグ)は不要である。
また、入力部を接続する回路3及び片方のAC電源コード入力部を設けず、単一の電源のみに対応する設計でもよい。
第1AC電源コードは、入力部1を通じて、入力部を接続する回路3と、ノイズフィルター4に接続されている。ノイズフィルター4の出力は、リレー7及びリレー8に接続され、リレー7の開閉出力がサーモスタット17を介して、定着装置の定着用中央ヒーター18及び定着用端部ヒーター19、加熱補助ヒーター20に接続されている。
一方、リレー8の開閉出力は、定着装置の定着用中央ヒーター18及び定着用端部ヒーター19、加熱補助ヒーター20に電力供給を行う電力供給回路22に接続されている。
この電力供給回路22は、2個のフォトトライアック(図示せず)で構成され、制御部26から制御条件に従い変更する制御信号によって、定着用中央ヒーター18及び定着用端部ヒーター19、加熱補助ヒーター20にそれぞれ供給する電力を制御する。
なお、制御部26は、デジタル複写機全体を制御するシステム制御部の一部として構成する。また、電力供給に係る制御動作については、後記で詳述する。
サーモスタット17は、バイメタル方式のサーモスタットで、定着装置内に設けられており、定着装置の定着ローラーが溶融する温度になると、サーモスタット内部のスイッチ部が開放される。なお、このサーモスタットは一度開放されると、温度が低下しても開放を保持するタイプのサーモスタットを採用する。
サーモスタット17は、定着用中央ヒーター18及び定着用端部ヒーター19、加熱補助ヒーター20に直列に接続されているので、異常温度になりサーモスタットが開放すると、電力供給は、遮断される。
ノイズフィルター4の出力にゼロクロス検出回路31が接続されており、このゼロクロス検出回路31の出力により制御部26は、2電源の使用時に、第1AC電源コードの入力部1に商用電源の入力があること、または第1AC電源コードが接続されていることを確認する。
次に、2電源を使用する場合に、入力部2を通じて第2AC電源コードから電源が供給される負荷について、説明する。
第2AC電源コードの入力部2は、ノイズフィルター5と、主電源スイッチ11と、ノーマルクローズリレー10と、入力部を接続する回路3に接続されている。
ノーマルクローズリレー10の開閉出力は、除湿ヒーター28に接続されている。このノーマルクローズリレー10の励磁コイルには、定電圧電源25から電力が供給されている。従って、主電源スイッチ11がOFF されている場合に、第2AC電源コードより、除湿ヒーター28に電力が供給される。なお、本実施形態は制御部26により開閉回路14をOFFすることにより、除湿ヒーター28に電力供給が可能な構成にし、主電源スイッチ11ON 時に、必要に応じ除湿動作を行う。
ノイズフィルター5の出力は、2連リレー9に接続され、2連リレー9の一方の開閉出力が加圧ヒーター21に接続され、もう一方が電力供給回路23に接続されている。
電力供給回路23は、フォトトライアックで構成され、制御部26から制御条件に従い変更する電力供給信号によって、加圧ヒーター28に電力供給を行う。なお、加圧ヒーター28は、定着装置の加圧ローラーに内蔵するヒーターである。
このように定着装置の各ヒーターは、それぞれ供給電力を制御可能であり、また、2電源のAC入力を受ける場合には、加圧ヒーター28と他の定着用ヒーターとは、電源を分けて使用する。なお、制御部26による電力供給に係る制御動作については、後記で詳述する。
主電源スイッチ11の出力側は、ノイズフィイルター6に接続され、ノイズフィルター6の出力が、定電圧を生成する定電圧電源部25に接続されている。
定電圧電源部25は、制御部26、DC負荷27、ノーマルクローズリレー10、サーモスタット16等に電源を供給している。従って、主電源が投入され、定電圧電源25が定電圧を生成すると、第2AC電源コードに接続された負荷も含め、正常に動作が可能となる。なお、主電源は、2電源の使用時には、入力部2を通じて接続される第2AC電源コードである。また、DC負荷27は、原稿や転写紙の搬送、スキャナ、走査露光装置、現像装置を駆動するモータが主要な負荷である。
また、ノイズフィルター4,5,6は、それぞれのノイズフィルターに接続される負荷の特性に合ったノイズ低減に適したノイズフィルターが選定され設けられる。
リレー7,8,9の励磁コイルは、いずれも定着装置内部に設けられたサーモスタット16及びサーモスタット16と直列に接続されたドアースイッチ15を介して、定電圧電源25から供給される電力により通電される。従って、ドアースイッチ15が開放された場合、または定着部の温度上昇によりサーモスタット16の内部スイッチが開放された場合には、定着用中央ヒーター18、定着用端部ヒーター19、加熱補助ヒーター20及び加圧ヒーター21への電力供給は停止され、保護回路として機能する。
更に、リレー7,8の励磁コイルに定電圧電源25から供給される電力を開閉回路12により遮断し、リレー9の励磁コイルに定電圧電源25から供給される電力を開閉回路13により遮断することにより、安全回路を構成する。
“電源供給回路における電源供給の制御”
上記した電源供給回路では、複写機に設定されるコピー等のジョブの設定やその他の各種設定に従って変動する負荷に、必要な電力を供給する際に、電源の規格等によって定められた入力電流値を超えない範囲で電源供給を行う。
このため、本実施形態では、定着用のハロゲンヒーター等の定着用ヒーターへの供給電力を、トライアック等を用いる制御回路によって、電源からの入力電流値を予め定められた範囲内になるようにして電源供給を行う。
この電源の供給方法は、この実施形態の基本的な考え方に従うもので、同一の課題に対しリレーのON/OFFを制御する従来法によると、起きる可能性があるリレーの溶着といった危険(上記[発明が解決しようとする課題]の項、参照)を回避するために採用した方法である。
さらに、この電源供給の制御では、次に示す条件で定着用ヒーターへの供給電力を制御することによって、最大限の電力を加熱手段へ供給できるようにする。
この制御条件について、図2の電源供給回路を参照して説明する。
日本国内であれば、1本の電源コードで使用可能な電流は一般的には15Aである。例えば、図2の電源供給回路において、定着用ヒーターとして、定着用中央ヒーター18は700Wまで、定着用端部ヒーター19は700Wまで、加熱補助ヒーター20は250Wまで、加圧ヒーター21は400Wまでが、それぞれ出力が可能であるとする。これらの定着用ヒーターを全部最大出力で駆動すると、1電源の使用時には、定着用ヒーターだけで、20Aに達し、発煙、発火の可能性がある危険な状態になる。
また、2電源の使用時にも、一方の電源で、定着用中央ヒーター18を700W、定着用端部ヒーター19を700W、加熱補助ヒーター20を250Wの合計1650Wの最大出力で駆動すると、ブレーカが落ちてしまう。
そこで、フォトトライアックで構成される電力供給回路22,23を制御部26から制御することによって、各定着用ヒーターへ供給する電力を変更し、電源からの入力電流を15A以内に収め、かつ最大の電力を使用できるように制御する。
2電源の使用を例にとると、図2に示したように、各々の電源コードに接続される負荷は予め決められているので、この負荷のなかで、定着用ヒーターへ供給する電力配分量を、各々の電源コードの入力電流を15A以内とする範囲で、最大の電力を使用できるように変更する。
具体例で電力供給回路22,23における電源供給の制御条件を説明する。
図3は、この制御条件を導くために使用するテーブルと計算式を示す図である。
図3におけるBase電力表は、変動する負荷に供給可能なBASE電力を各地域(ここでは、DOM:国内,NA:北米,EU:欧州の3地域)及び異なる種別の電源(ここでは、A,Bの2種)ごとに示したテーブルである。
ここに示されるBASE電力は、次に示す式(1)により算出する。
Base電力(P1)=[総電力]−[動作時のDC電力]−[マージン] 式(1)
なお、式(1)における[総電力]は、電源種別ごとに複写機に対し予め決められている最大消費電力であり、電源からの入力電流の制限値に対応する量である。また、[動作時のDC電力]は、動作時に必要不可欠なDC負荷分の電力で、電源ON後、操作部からの入力を受付けることができる待機状態にあるときの電力と考えてよい。
BASE電力を算出するための式(1)の右辺の各電力量は、図3中のBASE電力算出表に、各地域及び異なる種別の電源ごとに示している。BASE電力算出表の電力量をもとに、式(1)でBASE電力を算出すると、Base電力表を作成することができる。
このようにして算出されるBase電力(P1)は、式(1)の意味から分かるように、複写機に設定されるコピー等のジョブの設定やその他の各種設定に従って変動する負荷によって使用可能な電力である。
Base電力(P1)を使用する負荷の中に、供給する電力を制御できる定着用ヒーターが含まれる。そこで、定着用ヒーターを除く他の負荷の消費電力は、決まった消費電力が予測できるので、先ずこれらの負荷に供給する分をBase電力(P1)から確保する。なお、この供給分は、ジョブの種類や動作モードに応じて異なる。
BASE電力から、上記した他の負荷へ供給する電力分を差し引いた残りが、定着用ヒーターで消費できる電力(以下、「定着電力」という)である。よって、この定着電力を目標に、供給する電力を制御することで、入力電流の制限範囲で、最大の電力を使用することができる。
図3における消費電力表は、負荷の動作状態と電力の関係を表すテーブルを示す図である。
図3に示す消費電力表では、定着用ヒーターを除く他の負荷として、「モータ」、「スキャナ」、「給紙」及び「排紙」を例示している。「モータ」は、例えば、走査露光装置のモータの場合、モノクロとカラーで動作状態が違うので、それぞれの状態に対応した消費電力量(P2)を定めている。「スキャナ」はADFを動作させる場合の消費電力量(P3)を定めている。「給紙」は、LCTを動作させる場合の消費電力量(P4)を定めている。「排紙」は、装着するフィニッシャーの種類によって異なるので、それぞれに対応した消費電力量(P5)を定めている。
この消費電力表を予め作成しておくことで、設定されたジョブの種類や動作モードにおいて、定着用ヒーター以外の負荷の消費電力量(上記P2〜P5)を得、定着電力を次に示す式(2)により算出することができる。
定着電力=P1(Base電力)−P2−P3−P4−P5 式(2)
なお、図3に示す消費電力表は、変動するDC負荷の1例を示したので、例示した負荷以外にもDC負荷に関連して動作するヒーター等のDC系統の負荷を加えることができる。
上記のようにして得られる定着電力を定着用ヒーターの電力に用いる際に、本実施形態では、供給電力が制御できるそれぞれの定着用ヒーターで配分する。例えば、立ち上げを主とする場合、定着電力に応じて、図6表Aのような関係でヒーターを駆動する。図6表Aのような関係でヒーターを駆動することで、ロスの少ない最適な加熱状態が得られる。
図6表Aは2電源の場合だが、1電源の場合には、また別の図6表Bを参照してヒーターを駆動する。
このように、1電源又は2電源の使用のいずれでも、例えば、定着用中央ヒーター18、定着用端部ヒーター19、加熱補助ヒーター20及び加圧ヒーター21全部を最大消費電力で駆動できるだけの定着電力が与えられない場合には、各定着用ヒーターに供給する電力をそれぞれ落とす制御を行うことで、与えられた定着電力を最大限使用し、且つ有効な加熱効果が得られる配分で電力を使用する方法を採ることができる。
また、同様の状況で、要求されたジョブによっては、定着用端部ヒーター19を制御対象としないで、定着用中央ヒーター18及び加圧ヒーター21に電力を多く配分する、といった方法を採ることで、有効な加熱効果を得ることができる。例えば、通紙時には図6表C、Dのような電力配分を行う。通紙時には中央部の熱が紙に奪われるため、このような電力配分で加熱を行うことで、より有効に加熱を行うことが出来る。
また、2電源の使用を考えると、一方の電源に与えられた定着電力を最大限使用しても、必要な加熱ができない場合でも、他方の電源に与えられた定着電力でカバーすることができる。
なお、2電源の使用では、1電源あたりの入力電流の制限に加えて、複写機側の定格として、各電源からの入力電流のトータル量の制限を定めている場合があるが、この場合にも、定着用ヒーターそれぞれの供給電力が制御できるので、トータルの入力電流の範囲内で、最大限の電力を配分することができる。
“入力電流の可変設定”
本実施形態では、AC電源からの入力電流を予め設定された電流値に制限する制御を行うが、この設定値に固定値を用いると、使用する場所の電源環境等によっては、必ずしも最適な動作状態が得られなくなってしまう。
そこで、この入力電流値の設定を変更できるようにして、使用環境に応じた設定変更を行うことで、高パフォーマンスの動作が得られるようにする。
なお、2電源の使用では、1電源あたりの入力電流の制限に加えて、各電源からの入力電流のトータル量の制限を定めている場合がある。この場合には、設定が変えられる入力電流値は3種類になり、これらを制限範囲で設定することになる。
入力電流の制限値の設定を可変にし、設定が変えられると、上記したように、式(1)における、装置に供給される[総電力]が、制限値に対応して定まる量であるから、変わり、これに伴って、式(2)の定着電力が変更される。定着電力の変更の結果は、各定着用ヒーター18〜21における制御条件及び供給する電力に及ぶ。
また、可変設定する入力電流の制限値は、動作モードごとに設定できるようにすることで、より動作を適正化できる。例えば、定着立ち上げモード、コピーモード、省エネモード、待機モード等でそれぞれ必要になる電力は、ほぼ決まっているので、各動作モードに適した入力電流の設定を行うことで、必要以上に入力電流が流れることや、無駄に電力が消費されることを防ぐことができる。
可変とした入力電流の制限値の設定は、制御部26の制御下にある操作部114(図1)から、ユーザ或いは管理者が行える方法を採用することが望ましい。
例えば、操作部114に備わる表示画面に呼び出した、初期設定の入力メニューに、入力電流の制限値を設定する入力ボックスを設け、ここでユーザによる設定入力を受付ける、といった方法で実施することができる。
制御部26は、操作部114で行われるこの入力電流値の設定入力を受け付けた後、次に操作部114で設定値が変更されるまで、不揮発性の記憶部で設定された入力電流値を管理し、設定値に従う制御条件に従って、上記“電源供給回路における電源供給の制御”で述べた電源供給の制御を行う。
“定着用ヒーターの駆動”
定着用ヒーターを駆動する方法は、基本的には、与えられた定着電力で定着用ヒーターの点灯をON/OFF制御する。
AC電源で定着用ヒーターを駆動するので、制御部26は、供給される電力の平均電力が与えられた定着電力になるように各定着用ヒーター18〜21の点灯をON/OFF制御する制御信号を生成し、生成した制御信号で各定着用ヒーター18〜21へ電力を供給する各電力供給回路22,23のトライアックを制御する。
このとき、制御部26は、上記“電源供給回路における電源供給の制御”で述べたように、与えられた定着電力の範囲内で、定着用ヒーター18〜21にそれぞれ供給する電力を配分する。
図4は、定着用ヒーターの点灯をON/OFFする制御信号を示す図である。同図の(a)、(b)及び(c)は、それぞれON/OFFの制御タイミングを異にした、3様の制御動作の制御信号を示している。
図4(a)、(b)及び(c)に示したどの信号線図も、定着制御周期で時間軸を区切っている。この定着制御周期は、定着用ヒーターをON/OFFさせる制御の動作条件を切替えるために定めた周期である。
図4(a)は、定着制御周期と同期した制御動作、つまり、定着制御周期でON/OFFのいずれか一方の状態に制御する動作で、ON周期とOFF周期の割合を変更することで、最大電力から0までの平均電力を制御することができる。
図4(b)は、定着制御周期内を点灯率( Duty:デューティ)でON/OFF制御する動作で、デューティを変更することで、最大電力から0までの平均電力を制御することができる。
上記した図4(a)及び図4(b)において、定着制御周期を短くすることによって、変動に対する対応が早くなり、定着温度の安定性や与えられた定着電力の維持等の制御目標への追従性が上がる。
さらに、同じ点灯率であれば周期が短い方が、オフ時間も短くなるため、定着用ヒーターが、例えば、ハロゲンヒーターであると、フィラメントの冷えが少なくなり、熱効率が良くなって、連続点灯に近づく。また、オフ時間が短くなり、フィラメントの冷えが少なくなると、定着用ヒーターの突入電流も抑えられ、消費電力の最大値が小さくなる。消費電力の最大値が小さくなれば、平均消費電力も小さくなる、といったメリットを得ることができる。
図4(c)は、定着用ヒーターが冷えている状態から点灯を開始する立ち上げ期間に、大きな突入電流が流れることが無いように、定着制御周期よりもかなり短い周期でON/OFFを繰り返し、いわゆるソフトスタートを行うときの制御動作を示している。なお、ソフトスタートで立ち上げた後の制御は、図4の(a)或いは図4の(b)に示す動作を行う。
また、ソフトスタート動作を行わせる他の方法として、位相制御法がある。
図5は、位相制御法のソフトスタート動作における制御信号と点灯電流の関係を示す図である。図5に示す位相制御では、図4の(c)における制御信号が、短い一定の周期でON/OFFを繰り返すのに対し、図5中に制御信号(ヒータトリガ)として示すように、電源投入後の数msの期間は、トライアックを導通させる位相角( ON 時間)を、供給されるAC電源の1周期の全ての期間を導通させるまで、徐々に増加させ、導通した電流で定着用ヒーターを駆動する方法をとる。
定着用ヒーターの点灯をON/OFF制御する方法として、図4(a)、(b)及び(c)或いは図5の位相制御法による動作のいずれの方法を用いて動作させる場合にも、供給電力の平均電力が与えられた定着電力を超えないようにし、また、その制限された電力を用いて、加熱動作を効率よく行わせることが求められる。
このためには、定着電力(上記式(2)、参照)に対し加熱動作を最適化できる定着用ヒーターの点灯制御条件を設定する必要がある。定着電力に対し最適な点灯制御条件は、予めテストを行うことにより、求めることができる。求めた点灯制御条件に応じてヒーターを動作させることで動作を適正化することが出来る。
例えば、定着電力を導く、電源からの入力電流の制限値の設定、或いは2電源動作の際に機器側で定格として定めた総入力電流値の設定に適応する点灯制御条件を図6表A〜Dのように設定し、記憶手段において保存する。入力電流の制限値の設定入力に応じて、参照する表を変更することで、入力電流の制限値に対応した動作を行わせるようにする。本実施の形態では、入力電流の制限値が2000Wだった場合図6表A・Bを参照し、入力電流の制限値が1500Wだった場合図6表C・Dを参照している。なお、図6の各表に点灯制御条件として例示したデューティは、可変デューティの上限とすることで、適正な動作を保証することができる。
“定着制御フロー”
上記した電源供給回路(図2)において、制御部26が行う定着用ヒーターへの電力供給の制御動作の1例をフローチャートにもとづいて説明する。
図7は、本実施形態における定着用ヒーターへの電力供給の制御動作に係るフローチャートである。
図7に示す制御フローは、本複写機の動作時に、制御部26が、ジョブの開始から終了までの間、電源供給回路(図2)の電力供給回路22,23を制御し、AC電源を定着用ヒーターとしての定着用ヒーター18〜21に供給する動作に係る。
制御フローの始めに、ジョブが開始されたことを確認する(ステップS101)。ジョブの開始は、待機状態或いは省エネ状態で、操作部114に対するキー操作やADFのトレイに原稿が置かれる、といったユーザによる何らかのアクションを認識したことにより確認する。
ジョブの開始が確認できれば(ステップS101-YES)、次に、定着の制御周期に合わせて機器内の駆動部をポーリングし、駆動部の動作状態を調べる(ステップS102)。
ここでは、定着電力を導く処理のプロセス(図3の各表及び式(1)、式(2)に関する上記説明、参照)としてポーリングを行うので、「ドラム」、「スキャナ」、「給紙」及び「周辺機」それぞれの動作状態をチェックする。
「ドラム」は、モノクロとフルカラーのどちらであるかによって、走査露光装置で動作させる感光体ドラムの数が違うので、モノクロ/フルカラーのどちらの動作モードになっているかをチェックする(ステップS103)。
「スキャナ」は、例えば、ログオンの間に休みなく動作を続けるわけではないし、スキャナを使用しない印刷出力の動作もあるので、ON/0FFのどちらの設定になっているかをチェックする(ステップS104)。
「給紙」は、装着されたLCTを動作させるか、否かによって、負荷が変わってくるので、ON/0FFのどちらの設定になっているかをチェックする(ステップS105)。
「周辺機」は、装着されたフィニッシャーを動作させるか、否かによって、負荷が変わってくるので、接続の有無をチェックする(ステップS106)。
次に、定着用ヒーターに使用できる定着電力を求め、定着電力に応じた制御条件(制御パラメータ)を設定する(ステップS107)。
定着電力は、基本的には、上記式(1)に基づいてBase電力を求め、上記式(2)に基づいて、Base電力から変動する負荷に掛かる電力を差し引いて、算出する。
Base電力は、Base電力表(図3、参照)からテーブル値を読み出し、得ることができる。なお、上記式(1)右辺の[総電力]が入力電流の制限値に対応して決められるので、Base電力は、入力電流の制限値に応じた量である。
また、変動する負荷に掛かる電力は、前段で行ったポーリングにより「ドラム」、「スキャナ」、「給紙」及び「周辺機」それぞれの動作状態をチェックした結果をもとに、消費電力表(図3、参照)からテーブル値を読み出し、得ることができる。
このようにして、定着電力を求めることで、定着用ヒーターに使用できる電力が決まるので、与えられた電力で加熱動作を最適化できる定着用ヒーターの点灯制御条件を設定し、この制御周期における定着制御を開始する(ステップS108)。
次に、この制御条件の設定方法を説明する。まず、入力電流の制限値に応じて、参照するテーブルを決定する。その後、ステップS107で決定された定着電力に基づいて、点灯制御条件を管理するテーブルを参照することで、各定着用ヒーターの点灯制御パラメータを読み出し、AC供給電源のON/OFF制御をする電力供給回路22,23に設定する方法を採用することができる。
設定された制御条件で定着用ヒーターの点灯制御を行って、定着制御周期の終了を確認し(ステップS109)、また、この時点で、現行のジョブが終了したか、否かをチェックする(ステップS110)。
ここで、ジョブが終了していない場合には(ステップS110-NO)、次の定着制御周期の動作に入るので、ポーリングの動作ステップ(ステップS102)に戻し、再びステップS102以降の動作を続ける。
他方、ジョブが終了している場合には(ステップS110-YES)、この制御フローを終える。
本発明の実施形態に係るデジタル複写機の外観を示す斜視図である。 実施形態に係るデジタル複写機の電源供給回路の構成を示すブロック図である。 電力供給回路における制御条件を導くために使用するテーブルと計算式を示す図である。 定着用ヒーターの点灯をON/OFFする制御動作を説明する図である。 位相制御によるソフトスタートの制御信号と駆動電流の関係を示す図である。 定着電力に応じて各定着用ヒーターに配分する電力を指示するテーブルの1例を示す図である。 電源供給回路(図2)における定着用ヒーターへの電力供給の制御動作に係るフローチャートである。
符号の説明
1・・第1AC電源コードの入力部、2・・第2AC電源コードの入力部、18・・定着用中央ヒーター、19・・定着用端部ヒーター、20・・加熱補助ヒーター、21・・加圧ヒーター、22,23・・電力供給回路、26・・制御部、27・・DC負荷、100・・デジタル複写機、110・・本体、111・・大量用紙供給装置(LCT)、112・・フィニッシャー、113・・自動原稿供給装置(ADF)、114・・操作部、115・・給紙部、117・・排紙部。

Claims (12)

  1. 2つの電源コードから電力が入力され得る画像形成装置であって、
    前記電源コードのうち2つから電力が入力される場合、当該2つの電源コードのうちの第1の電源コードから電力を供給され、前記電源コードのうちの1つから電力が入力される場合、当該1つの電源コードから電力を供給される第1の加熱手段と、
    前記電源コードのうちの2つから電力が入力される場合、当該2つの電源コードのうち、前記第1の電源コードとは異なる第2の電源コードから電力を供給され、前記電源コードのうちの1つから電力が入力される場合、当該1つの電源コードから電力を供給される第2の加熱手段と、
    電力が入力される前記電源コードの数と、前記第1の加熱手段と前記第2の加熱手段の必要電力と、予め定められた供給可能な電力とに基づき、前記予め定められた供給可能な電力を超えない範囲で前記第1の加熱手段と前記第2の加熱手段への電力供給量を制御する供給電力制御手段と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
  2. 請求項1に記載された画像形成装置において、
    前記供給可能な電力は、前記第1又は第2の電源コードから電力が入力される場合の供給可能な電流値、並びに前記第1及び第2の電源コードから電力が入力される場合の供給可能な電流値に基づいて定められることを特徴とする画像形成装置。
  3. 請求項1又は2に記載された画像形成装置において、
    前記供給電力制御手段は、前記第1及び第2の電源コードの少なくともどちらか一方から電力が供給されるDC系統負荷の動作条件の設定状態、及び前記供給可能な電力から前記DC系統負荷に必要な電力を確保した残りの電力に基づいて、前記第1の加熱手段と前記第2の加熱手段への電力供給量を制御することを特徴とする画像形成装置。
  4. 請求項3に記載された画像形成装置において、
    前記供給電力制御手段は、前記残りの電力が前記第1の加熱手段と前記第2の加熱手段へ供給される電力の平均電力となるように、前記第1の加熱手段と前記第2の加熱手段への電力供給量を制御することを特徴とする画像形成装置。
  5. 請求項3又は4に記載された画像形成装置において、
    前記供給電力制御手段は、前記第1の加熱手段と前記第2の加熱手段に対して、電力のON/OFF制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
  6. 請求項5に記載された画像形成装置において、
    前記供給電力制御手段は前記電力のON/OFF制御を所定の周期で行い、当該所定の周期内でのON/OFFのデューティを変更することにより、前記第1の加熱手段と前記第2の加熱手段への電力供給量を制御することを特徴とする画像形成装置。
  7. 請求項6に記載された画像形成装置において、
    前記供給電力制御手段は前記供給可能な電力から前記DC系統負荷に必要な電力を確保した残りの電力に基づいて前記デューティの上限を設定することを特徴とする画像形成装置。
  8. 請求項5に記載された画像形成装置において、
    前記供給電力制御手段は前記ON/OFF制御を位相制御によって行う手段を備え、前記供給可能な電力から前記DC系統負荷に必要な電力を確保した残りの電力に基づいて当該位相制御の可変デューティの上限を設定することを特徴とする画像形成装置。
  9. 請求項1乃至8のいずれかに記載された画像形成装置において、
    前記第1及び第2の電源コードから供給可能な電流値を変更する手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  10. コンピュータを請求項1乃至9のいずれかに記載された画像形成装置における前記供給電力制御手段として機能させることを特徴とするプログラム。
  11. 請求項10に記載されたプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録したことを特徴とする記録媒体。
  12. 第1の加熱手段と、第2の加熱手段と、前記第1の加熱手段と前記第2の加熱手段への電力供給量を制御する供給電力制御手段とを備え、2つの電源コードから電力が入力され得る画像形成装置の電源供給制御方法であって、
    前記電源コードのうち2つから電力が入力される場合、当該2つの電源コードのうちの第1の電源コードから前記第1の加熱手段へ電力を供給する工程と、
    前記電源コードのうちの1つから電力が入力される場合、当該1つの電源コードから前記第1の加熱手段へ電力を供給する工程と、
    前記電源コードのうちの2つから電力が入力される場合、当該2つの電源コードのうち、前記第1の電源コードとは異なる第2の電源コードから前記第2の加熱手段へ電力を供給する工程と、
    前記電源コードのうちの1つから電力が入力される場合、当該1つの電源コードから前記第2の加熱手段へ電力を供給する工程と、
    電力が入力される前記電源コードの数と、前記第1の加熱手段と前記第2の加熱手段の必要電力と、予め定められた供給可能な電力とに基づき、前記予め定められた供給可能な電力を超えない範囲で前記供給電力制御手段が前記第1の加熱手段と前記第2の加熱手段への電力供給量を制御する工程と、
    を有することを特徴とする電源供給制御方法。
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