JP6496224B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
[1−1.カラープリンタの内部構成]
図1に示すように、カラープリンタ1は、一次転写方式のプリンタであり、箱型のプリンタ筐体2を有している。このカラープリンタ1は、印刷画像の形成に用いられる記録紙やフィルム等の印刷媒体Pの表面に該印刷画像を形成するものであり、プリンタ筐体2の上面の前端部に、種々の情報を表示する表示部3が配置される。プリンタ筐体2内には、印刷媒体Pの表面に印刷画像を形成するための画像形成部4が中央部に配置されると共に、複数の印刷媒体Pが装填される用紙カセット5と、該用紙カセット5から印刷媒体Pを1枚ずつ繰り出すホッピングローラ6とが配置されている。画像形成部4は、画像形成ユニット10(10K、10Y、10M及び10C)と、転写ユニット11と、定着器12とを有している。画像形成ユニット10K、10Y、10M及び10Cは、ブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)及びシアン(C)の4色のトナーを互いに重複しないように1色分用いて、印刷画像の元になるトナー画像を形成する。転写ユニット11は、ベルト駆動ローラ14及び従動ローラ15に無端状の転写ベルト16が張架され、転写ローラ17(ブラック転写ローラ17K、イエロー転写ローラ17Y、マゼンタ転写ローラ17M及びシアン転写ローラ17C)の表面を、転写ベルト16を介して感光ドラム22(22K、22Y、22M及び22C)に押し付けることにより、印刷媒体Pの表面に画像形成ユニット10の表面のトナー画像を転写する。定着器12は、中空パイプ状の加熱ローラ18内にハロゲンヒータであるヒータ20が挿通されると共に、加圧ローラ19の表面を加熱ローラ18の表面に押し付けることにより、印刷媒体Pの表面にトナー画像を加熱及び加圧して印刷画像として定着させる。
図2に示すように、カラープリンタ1は、例えば、マイクロプロセッサ構成のプリンタエンジン制御部32、外部の図示しないホストコンピュータと通信するホストインタフェース部33、該ホストコンピュータから送信された制御コマンドや印刷データをホストインタフェース部33を介して取り込んで所定の処理を施すコマンド/画像処理部34等を有している。
図3に示すように、電源部45はAC−ACコンバータ38を有しており、例えばマイクロコンピュータ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field-Programmable Gate Array)等のロジック集積回路である制御手段48が全体を制御する。制御手段48は、低圧電源37(図2)から動作電圧を供給され動作する。
カラープリンタ1による電源部45におけるヒータ駆動処理の具体的な処理手順について、図10のフローチャートを用いて説明する。制御手段48は、メモリからヒータ駆動処理プログラムを読み出して実行することによりヒータ駆動処理手順RT1を開始し、ステップSP1へ移る。
以上の構成においてカラープリンタ1は、商用交流電源46の商用交流電圧をAC−ACコンバータ38で降圧してヒータ用交流電圧を生成し、定着器12のヒータ20へ供給するようにした。このためカラープリンタ1は、商用交流電源46の電圧によらずに同一のヒータを使用することができる。またヒータ20として特にハロゲンヒータを用いる場合、該ハロゲンヒータは、定格入力電圧値に対して低い電圧を印加し続けるとハロゲンサイクルが成立せずに寿命が短くなると共に、定格入力電圧値に対して高い電圧を印加し続けても寿命が短くなってしまった。これに対しカラープリンタ1は、商用交流電圧をAC−ACコンバータ38で降圧してヒータ用交流電圧を生成するようにしたため、商用交流電圧が変動しても安定したヒータ用交流電圧でヒータ20を駆動でき、ヒータ用交流電圧の変動によるヒータ20の寿命の低下を防ぐことができる。
[2−1.カラープリンタの内部構成]
図1と、図2と対応する部材に同一符号を付した図11とに示すように、第2の実施の形態によるカラープリンタ101は、第1の実施の形態によるカラープリンタ1と比べて、電源部145が電源部45と異なっているものの、それ以外は同様に構成されている。電源部145には、低圧電源137が内蔵されている。
図3と対応する部材に同一符号を付した図12に示すように、電源部145は、電源部45と比べて、AC−ACコンバータ138がAC−ACコンバータ38と異なっていると共に、低圧電源137が追加されている。AC−ACコンバータ138は、AC−ACコンバータ38と比べて、全波整流回路155が全波整流回路55と異なっていると共に、昇圧回路275が追加されている。また電源部145は、電源部45におけるスイッチングデバイスである窒化ガリウムパワーデバイス59A、59B、59C及び59Dに代えて、FET(Field Effect Transistor)68A、68B、68C及び68Dが設けられている。このFETには、還流ボディダイオードが内蔵されている。
カラープリンタ101による電源部145におけるヒータ駆動処理の具体的な処理手順について、図10と対応するステップに同一符号を付した図13のフローチャートを用いて説明する。制御手段48は、メモリからヒータ駆動処理プログラムを読み出して実行することによりヒータ駆動処理手順RT101を開始し、ステップSP1へ移る。ヒータ駆動処理手順RT101は、ヒータ駆動処理手順RT1(図10)と比べて、ステップSP101及びSP102が追加されている。
[3−1.カラープリンタの内部構成]
図1に示すように、第3の実施の形態によるカラープリンタ201は、第1の実施の形態によるカラープリンタ1と比べて、電源部245が電源部45と異なっているものの、それ以外は同様に構成されている。
図3と対応する部材に同一符号を付した図14に示すように、電源部245は、電源部45と比べて、AC−ACコンバータ238がAC−ACコンバータ38と異なっている。AC−ACコンバータ238は、AC−ACコンバータ38と比べて、全波整流回路255が全波整流回路55と異なっているものの、それ以外は同様に構成されている。全波整流回路255は、全波整流回路55におけるダイオード56に代えてゲートドライブ回路58E及び窒化ガリウムパワーデバイス59Eが、ダイオード57に代えてゲートドライブ回路58F及び窒化ガリウムパワーデバイス59Fがそれぞれ設けられている。
[4−1.カラープリンタの内部構成]
図1と、図11及び図12と対応する部材に同一符号を付した図15及び図16とに示すように、第4の実施の形態によるカラープリンタ301は、第2の実施の形態によるカラープリンタ1と比べて、電源部345が電源部145と異なっていると共に、定着器312が定着器12と異なっているものの、それ以外は同様に構成されている。定着器312は、定着器12と比べて、ヒータ320がヒータ20の1本からヒータ320A、320B及び320Cの3本に増加している。
図16に示すように、電源部345は、電源部145と比べて、低圧電源337が低圧電源137(図12)と異なっているものの、それ以外は同様に構成されている。低圧電源337は、低圧電源137と比べて、昇圧回路375が昇圧回路275と異なっている。昇圧回路375は、昇圧回路275と比べて、インダクタ69に代えて補助巻線を有するインダクタ80が設けられていると共に、抵抗81が追加されている。制御手段48、電圧検出手段74及び昇圧回路375によりPFC回路である力率改善昇圧回路が構成されており、該力率改善昇圧回路は、臨界モードで動作する。昇圧回路375の出力は、抵抗81を介して制御手段48へ入力される。それにより、インダクタ電流がゼロになるタイミング、すなわちFET68Gがターンオフしてダイオード76に電流が流れ、その電流がゼロとなるタイミングで、インダクタ80の補助巻線の電圧が変化するため、制御手段48は、コンパレータ等によりそのエッジを検出し、次のFET68Gのオンタイミングを決定する。
カラープリンタ301による電源部345におけるヒータ駆動処理の具体的な処理手順について、図13と対応するステップに同一符号を付した図17のフローチャートを用いて説明する。制御手段48は、メモリからヒータ駆動処理プログラムを読み出して実行することによりヒータ駆動処理手順RT301を開始し、ステップSP1へ移る。ヒータ駆動処理手順RT301は、ヒータ駆動処理手順RT101(図13)と比べて、ステップSP301、SP302及びSP303が追加されている。
なお上述した第1の実施の形態においては、定着器12の定格入力電圧値が80「V」であるカラープリンタ1に本発明を適用する場合について述べた。本発明はこれに限らず、定格入力電圧値が70「V」や90「V」等、種々の電圧のカラープリンタに本発明を適用しても良い。カラープリンタ1においては、入力電圧実効値の100[V]に対して±10%の変動とAC−ACコンバータ38の効率とを加味して、定着器12の定格入力電圧値を80[V]としたが、定着器の定格入力電圧値を90[V]として、入力交流電圧実効値が100[V]以上の場合には入力交流電圧を降圧して出力交流電圧実効値が90[V]となる出力交流電圧を出力し、入力交流電圧実効値が90〜100[V]の場合には入力交流電圧を降圧して出力交流電圧実効値が81〜90[V]となる出力交流電圧を出力するようにしても良い。例えばプリンタにおいては、商用交流電圧が100[V]の場合、定格電流値が15[A]で定格消費電力値が1500[W]という電源仕様がよく使用されるが、定着器の定格入力電圧値が90[V]として、入力交流電圧実効値が100[V]以上の場合には入力交流電圧を降圧して出力交流電圧実効値が90[V]となる出力交流電圧を出力し、入力交流電圧実効値が90[V]の場合には出力を10%落とすように制御すれば、定格消費電力値が1500[W]のプリンタの場合、入力交流電圧実効値が90[V]まで低下してもヒータへの電力供給も10%低下するため、定格電流値を15[A]以下に収めることができる。第2乃至第4の実施の形態においても同様である。
Claims (7)
- 商用交流電源から供給される所定の入力交流電圧範囲の商用交流電圧の電源電圧値を検出する電源電圧検出部と、
前記商用交流電圧の電源周期を検出する電源周期検出部と、
前記商用交流電圧をスイッチングして、該商用交流電圧を、媒体を加熱する定着器における定格入力電圧値が前記商用交流電源の前記入力交流電圧範囲の下限よりも低いヒータに印加するヒータ用交流電圧に変換する電圧変換部と、
前記電源電圧検出部により検出された前記電源電圧値と、前記電源周期検出部により検出された前記電源周期とに応じて、前記商用交流電圧の実効値から降圧され且つ前記電源周期に同期した前記ヒータ用交流電圧を生成するように前記電圧変換部を制御する制御部と、
前記ヒータに流れるヒータ用交流電流のヒータ用交流電流値を検出する出力電流検出部と
を有し、
前記制御部は、印刷動作を開始する際、前記電圧変換部におけるスイッチングのデューティ比を徐々に大きくすることにより、前記ヒータ用交流電圧の電圧値であるヒータ用交流電圧値を徐々に大きくすると共に、前記ヒータ用交流電流値が所定の電流リミット値を超えた場合、前記電圧変換部における前記デューティ比の増加を待機することにより、前記ヒータの冷却を待機する
画像形成装置。 - 前記ヒータ用交流電圧値を検出する出力電圧検出部をさらに有し、
前記制御部は、前記ヒータ用交流電圧値が、前記ヒータの前記定格入力電圧値に到達するまで、前記デューティ比を徐々に大きくする
請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記画像形成装置に供給される電流の電流値である供給電流値を検出する電源電流検出部をさらに有し、
前記制御部は、前記供給電流値が所定の電流リミット値を超えた場合、前記ヒータに印加する電力を規制する
請求項2に記載の画像形成装置。 - 前記ヒータは複数個配され、
前記制御部は、前記供給電流値が前記電流リミット値を超えた場合、複数個の前記ヒータのうちの所定の前記ヒータへの通電を停止させる
請求項3に記載の画像形成装置。 - 前記制御部は、前記供給電流値が前記電流リミット値以下になった場合、通電を停止させた前記ヒータへの通電を再開させる
請求項4に記載の画像形成装置。 - 前記制御部は、前記供給電流値が前記電流リミット値を超えた場合、前記デューティ比を低下させる
請求項3に記載の画像形成装置。 - 前記ヒータは、ハロゲンヒータである
請求項1に記載の画像形成装置。
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