專利名稱：圖像形成裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像形成裝置。更具體地說，本發(fā)明涉及一種利用電攝影處理的圖像形成裝置。
背景技術(shù)：
在激光束打印機等使用了電攝影處理的圖像形成裝置中，設(shè)有使形成在記錄介質(zhì)(記錄紙或OHP片等)上的調(diào)色劑像熱熔融而定影的定影器。作為該定影器的加熱方式，具有幾種類型。特別是利用磁通量在定影輥中感應(yīng)出電流、利用其焦耳熱而發(fā)熱的電磁感應(yīng)加熱方式，能夠通過利用感應(yīng)電流的產(chǎn)生來直接使定影輥發(fā)熱，該系統(tǒng)在能夠?qū)崿F(xiàn)比使用了鹵素?zé)糇鳛闊嵩吹臒彷伔绞降亩ㄓ把b置效率高的定影處理這一點上是具有優(yōu)勢的(例如，參照日本實開昭51-109739號公報)。
近年，例如在可按16張/分的速度打印A4尺寸的標(biāo)準(zhǔn)尺寸紙那樣的彩色圖像形成裝置(A4機)中，通過使用上述那樣的電磁感應(yīng)加熱方式的熱容量小的定影器，就不需要待機時的定影溫度調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)僅在打印時進(jìn)行加熱的所謂“即時響應(yīng)(on-demand)定影”。
另一方面，在可打印到A3尺寸的標(biāo)準(zhǔn)尺寸紙那樣的彩色圖像形成裝置(A3機)中，雖然取決于其打印速度，但一般定影器要求的熱容量比A4機大，所以，進(jìn)行所謂的“待用溫度調(diào)節(jié)”，即，在待機時也按預(yù)定的時間間隔將功率供給到定影器，由此進(jìn)行預(yù)熱(例如參照日本特開2002-056960號公報)。進(jìn)行待用溫度調(diào)節(jié)的理由如下。
圖27表示在以往的使用了電磁感應(yīng)加熱方式的定影器的彩色圖像形成裝置(A3機)中從定影器冷卻的狀態(tài)到可打印狀態(tài)的溫度(例如180℃)為止的啟動時間與此時供給到定影器的加熱器的功率(定影功率)的關(guān)系。在該圖中，當(dāng)可供給的定影功率約為900W時，達(dá)到可打印狀態(tài)的溫度(打印溫度)之前的啟動時間為30秒(點Wa)。該時間與一般使用的利用鹵素?zé)舻亩ㄓ捌飨啾仁菢O短的時間。然而，當(dāng)考慮紙的輸送時間等時，從打印開始到第1張完成圖像形成的紙排出到排紙部為止的時間(第1打印輸出時間)比30秒慢，導(dǎo)致用戶等候。為此，為了縮短第1打印輸出時間，(如在使用了鹵素?zé)舴绞降亩ㄓ捌鞯膱D像形成裝置中一般進(jìn)行的那樣)即使在待機時也按預(yù)定的時間間隔將功率供給到定影器來進(jìn)行預(yù)熱。實施該待用溫度調(diào)節(jié)，由此在開始打印任務(wù)后快速地達(dá)到可形成圖像的預(yù)定的定影溫度。
在電磁感應(yīng)加熱方式中的這樣的待用溫度調(diào)節(jié)時的消耗功率能夠抑制為較小的功率消耗，這是因為電磁感應(yīng)加熱方式與使用鹵素?zé)舻亩ㄓ胺绞较啾?，待用溫度調(diào)節(jié)時的溫度能夠設(shè)定得較低。但是，電磁感應(yīng)加熱方式與即時響應(yīng)定影方式相比，仍然需要額外的功率(待用溫度調(diào)節(jié)時的功率)。
在該圖像形成裝置中，如果可將對定影器的加熱器的供給功率增加約200W，則可向定影器供給1100W，達(dá)到打印溫度的時間大約為15秒(圖中的點Wb)。因此，該圖像形成裝置作為目標(biāo)的第1打印輸出時間若為20秒左右，(雖然受圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)、紙張輸送路徑、輸送速度等影響)也可實現(xiàn)不需要待用溫度調(diào)節(jié)的即時響應(yīng)定影。
最近，隨著圖像形成裝置的技術(shù)的提高，現(xiàn)在中速機(中級裝機)類別的圖像形成裝置在小型化、低價格化的同時也得到高速化，達(dá)到了以往的高速裝置的打印速度。與此相隨，現(xiàn)在市場上更加需求節(jié)能化、第1打印輸出時間縮短等附加價值。
當(dāng)考慮這樣的背景時，即使使用高效率的電磁感應(yīng)加熱方式的定影器，對于可在以往的A4機中實現(xiàn)的即時響應(yīng)定影，也難以滿足市場的要求。
另外，在以往A3機進(jìn)行的待用溫度調(diào)節(jié)中，如上述那樣，雖說是所需最小限度的功率，但是在待機時也將功率供給到定影器，因此，該待用溫度調(diào)節(jié)是圖像形成裝置待機時的消耗功率的減輕難以實現(xiàn)的原因之一。
然而，如果重視待用時的節(jié)能化，不實施該待用溫度調(diào)節(jié)控制，則從打印開始達(dá)到可形成圖像的預(yù)定的定影溫度為止的時間變長，其結(jié)果，存在第1打印輸出時間延長的問題。即，待機時的節(jié)能化與第1打印輸出時間的縮短之間存在折衷的關(guān)系。
因此，需要在獲得待機時的節(jié)能化與第1打印輸出時間的縮短這兩者的平衡的基礎(chǔ)上，開發(fā)出市場可接受的程度的溫度的上升快的即時響應(yīng)定影系統(tǒng)。
另一方面，單色高速打印機和彩色打印高畫質(zhì)機等大型且高附加價值的圖像形成裝置即所謂的高速機(高級機)雖然進(jìn)行了節(jié)能化的改進(jìn)，但要求高功能化和可選裝置的擴充等進(jìn)一步的附加價值，消耗功率存在增加的傾向。作為這些設(shè)備的消耗功率的上限的一個基準(zhǔn)，是可由工頻電源供給的最大電流。例如，關(guān)于電壓100V的工頻電源，在規(guī)定了15A的最大供給電流的場合，其功率的上限為1500W(＝100V×15A)。在圖像形成裝置中，通常設(shè)計為不使裝置的最大電流超過工頻電源的最大電流。
另外，在該高速機級別的定影器中，一般使用熱容量大的定影器以承受高速連續(xù)定影的情況是較多的。這樣的定影器的缺點是從定影器冷卻的狀態(tài)至達(dá)到待用狀態(tài)的溫度的時間(預(yù)熱時間)需要較長時間(數(shù)分鐘)，該預(yù)熱時間的縮短就成為需要改善的一個問題。
對此，當(dāng)簡單地提供大功率以縮短定影器的預(yù)熱時間時，工頻電源最大功率的作為裝置可使用的功率的上限就存在限制，因此，只要定影系統(tǒng)自身不改善，就難以進(jìn)一步縮短預(yù)熱時間。
作為解決這樣問題的一個方案，例如，在日本實公平7-41023號公報中提出了這樣的方案，即，為了有效利用至定影器的功率，在定影器具有主加熱器和副加熱器的圖像形成裝置上設(shè)有蓄電部，蓄電部選擇性地連接直流電源或直流電機控制部。即，從蓄電部將功率供給到直流電機的期間，由于能將要供給到直流電機的功率供給到副加熱器，因此，能比以往提高定影器的溫度，在此期間能以高速進(jìn)行復(fù)印。
另外，在日本特開2002-174988號公報中提出了這樣的方法，即，在圖像形成裝置上設(shè)有蓄電裝置，在定影器啟動時并用來自工頻電源的功率和來自蓄電裝置的功率，由此實現(xiàn)節(jié)能和打印開始時間的縮短。
然而，公開在日本實公平7-41023號公報和日本特開2002-174988號公報那樣的結(jié)構(gòu)，僅是進(jìn)行從蓄電裝置向副加熱器和預(yù)定負(fù)載的功率供給的接通/斷開，因此，可認(rèn)為不能根據(jù)連接圖像形成裝置的工頻電源的電壓和圖像形成裝置的負(fù)載條件來有效利用可由工頻電源供給的最大功率。另外，由于需要多個加熱器的結(jié)構(gòu)，所以，定影器的結(jié)構(gòu)將變得復(fù)雜。
另外，在定影器具有主加熱器和副加熱器結(jié)構(gòu)的圖像形成裝置中，當(dāng)要在蓄電裝置未存儲足夠電力的狀態(tài)下啟動定影器時，就有可能不能夠從蓄電裝置將功率供給到副加熱器和定影裝置以外的圖像形成裝置的負(fù)載。當(dāng)不能向副加熱器供給功率時，副加熱器也由主加熱器加熱，有可能產(chǎn)生需要比未設(shè)置蓄電裝置的以往的定影裝置更長的啟動時間的問題。另外，如果不能向定影器以外的圖像形成裝置的負(fù)載供給必要的功率，則圖像形成裝置就有可能不正常地工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種圖像形成裝置，該圖像形成裝置可更有效地利用工頻電源的上限電流(功率)，實現(xiàn)比此前溫度上升更快的即時響應(yīng)定影。
按照本發(fā)明的一個方面的圖像形成裝置具有定影器，將來自工頻電源的功率限制成預(yù)定的限制水平并供給到上述定影器的定影控制電路，將工頻電源的交流電壓降壓到預(yù)定的直流電壓后輸出的電源電路，可充放電的蓄電器，將來自上述蓄電器的輸出電壓升壓到預(yù)定電壓后輸出的恒壓控制電路，及控制從工頻電源和上述蓄電器向上述發(fā)熱體以外的負(fù)載的功率供給的功率供給控制電路；該定影器具有內(nèi)含利用從工頻電源供給的功率發(fā)熱的發(fā)熱體的旋轉(zhuǎn)體和壓接該旋轉(zhuǎn)體的加壓構(gòu)件，將形成了調(diào)色劑圖像的轉(zhuǎn)印材料輸送到上述旋轉(zhuǎn)體和上述加壓構(gòu)件的壓接鉗夾部，施加上述發(fā)熱體的熱量，由此將上述調(diào)色劑圖像定影到上述轉(zhuǎn)印材料上；上述定影控制電路包含根據(jù)上述功率供給控制電路的控制狀態(tài)來調(diào)整上述限制水平的調(diào)整電路。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在以下根據(jù)附圖進(jìn)行的說明中變得明確，在所有附圖中，相同或相似的部分采用相同標(biāo)號。


附圖包含于本說明書并構(gòu)成其一部分，用于說明本發(fā)明的實施例，并與說明書一起解釋本發(fā)明的原理。
圖1是本發(fā)明的實施例的激光打印機的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示實施例的激光打印機的掃描單元的結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是表示第1實施例的激光打印機的供電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖4是表示實施例的定影器的橫剖面結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是表示實施例的定影器的正面結(jié)構(gòu)的圖。
圖6是表示構(gòu)成實施例的定影器的定影帶導(dǎo)向構(gòu)件的圖。
圖7是示意地表示交變磁通的發(fā)生情況的圖。
圖8是表示實施例的定影帶的層結(jié)構(gòu)的圖。
圖9是表示實施例的定影控制電路的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖10是表示實施例的定影控制電路的開關(guān)電流的圖。
圖11是說明限制提供到實施例的定影器的功率的最大功率的限制器動作的圖。
圖12是說明提供到實施例的定影器的最大功率的電壓依賴性的圖。
圖13是表示第2實施例的激光打印機的供電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖14是表示第2實施例的變形例的激光打印機的供電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖15是表示第2實施例的另一變形例的激光打印機的供電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖16是表示第3實施例的激光打印機的供電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖17是表示第4實施例的激光打印機的供電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖18是表示第4實施例的變形例的激光打印機的供電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖19是表示第5實施例的陶瓷片狀發(fā)熱加熱器方式的定影器的橫剖面結(jié)構(gòu)的圖。
圖20A、20B是表示第5實施例的陶瓷片狀發(fā)熱加熱器的結(jié)構(gòu)例的圖。
圖21是表示第5實施例的定影控制電路的結(jié)構(gòu)的圖。
圖22是說明第5實施例的由圖像形成控制電路進(jìn)行的對定影器的通電控制的圖。
圖23是表示第1實施例的考慮了蓄電器的充電狀態(tài)和/或定影器的溫度的功率控制動作的流程圖。
圖24是表示第2實施例的考慮了蓄電器的充電狀態(tài)和/或定影器的溫度的功率控制動作的流程圖。
圖25是表示第4實施例的考慮了蓄電器的充電狀態(tài)和/或定影器的溫度的功率控制動作的流程圖。
圖26是說明本發(fā)明的功率控制動作的效果的圖。
圖27是表示以往的電磁感應(yīng)加熱方式的定影器的定影功率和達(dá)到可打印溫度的時間的關(guān)系的圖。
圖28是表示第6實施例的激光打印機的供電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖29是表示第6實施例的變形例的激光打印機的供電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。另外，以下作為本發(fā)明的一個實施例，以激光打印機為例進(jìn)行說明。但是，本發(fā)明不限于激光打印機，可用于使用了電子照相方法的所有圖像形成裝置。
<第1實施例>
(激光打印機100的概略結(jié)構(gòu))圖1是表示本發(fā)明的實施例的激光打印機100的概略結(jié)構(gòu)的圖。該激光打印機100，是對黑色圖像(Bk)、黃色圖像(Y)、品紅色圖像(M)、青色(C)圖像的各種顏色設(shè)置圖像形成部的所謂串列類型的打印機。
各圖像形成部，由感光體鼓18，使感光體鼓均勻地帶電的一次帶電器16，在感光體鼓上形成潛像的掃描單元11，對潛像進(jìn)行顯影使其成為可視像的顯影器14，將可視像轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印紙的轉(zhuǎn)印器19，以及除去感光體的殘留調(diào)色劑的清掃裝置15等構(gòu)成。
這里，先說明掃描單元11的結(jié)構(gòu)。圖2是表示掃描單元11的結(jié)構(gòu)的圖。當(dāng)存在來自個人計算機等未圖示的外部設(shè)備的圖像形成指示時，在激光打印機100內(nèi)的控制器(未圖示)中，將圖像信息轉(zhuǎn)換成用于使作為曝光手段的激光束通/斷的圖像信號(VDO信號)101。該圖像信號(VDO信號)101，被輸入到掃描單元11內(nèi)的激光單元102。標(biāo)號103為由激光單元102進(jìn)行了通/斷調(diào)制的激光束。標(biāo)號104為使旋轉(zhuǎn)多面鏡(多面反射鏡)105穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)的掃描電機。標(biāo)號106為使由多面反射鏡變更后的激光束107將焦點聚到作為被掃描面的感光體鼓18上的成像透鏡。
通過該構(gòu)成，由圖像信號101調(diào)制后的激光束103在感光體鼓18上進(jìn)行水平掃描(向主掃描方向的掃描)，在感光體鼓18上形成潛像。
標(biāo)號109為光束檢測口，從狹縫狀的入射口取入光束。從該入射口進(jìn)入的激光束，通過光纖110內(nèi)被引入光電轉(zhuǎn)換元件111。由光電轉(zhuǎn)換元件111轉(zhuǎn)換成電信號的激光束，在由放大電路(未圖示)放大后，成為水平同步信號。
將說明返回到圖1。從盒22供給的作為記錄介質(zhì)的轉(zhuǎn)印紙，為了與圖像形成部取得定時，在對齊輥21待機。
另外，在對齊輥21的附近，設(shè)置有用于檢測所供給的轉(zhuǎn)印紙的前端的對齊傳感器24?？刂茍D像形成部的圖像形成控制部(未圖示)，根據(jù)對齊傳感器24的檢測結(jié)果，檢測紙的前端到達(dá)對齊輥21的定時，將第1色(在圖例中為黃色)的像形成在作為圖像承載體的感光體鼓18a上，并且，進(jìn)行控制，使得定影器23的加熱器(未圖示)溫度為預(yù)定的溫度。
標(biāo)號29為吸附輥，將吸附偏壓加到該輥的軸上，使轉(zhuǎn)印紙靜電地吸附在輸送帶20上。
在對齊輥21待機的轉(zhuǎn)印紙，取得對齊傳感器24的檢測結(jié)果與圖像形成過程的定時，在貫通各色圖像形成部地配置的輸送帶20上輸送，并由轉(zhuǎn)印器19a將第1色的圖像轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印紙上。
同樣地，第2色(在圖例中為品紅)的像取得對齊傳感器24的檢測結(jié)果和第2色圖像形成過程的定時，重疊轉(zhuǎn)印到在輸送帶20上輸送的轉(zhuǎn)印紙上的第1色的圖像上。以后同樣地，第3色(在圖例中為青色)的像、第4色(在圖例中為黑色)的像，取得與各圖像形成過程的定時，依次重疊轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印紙上。
然后，轉(zhuǎn)印了調(diào)色劑圖像的轉(zhuǎn)印紙被輸送到定影器23，該轉(zhuǎn)印紙通過定影器23的鉗夾部N(詳細(xì)情況在后面說明)，從而對調(diào)色劑進(jìn)行加壓和加熱，熔融定影到轉(zhuǎn)印紙。通過定影器23的轉(zhuǎn)印紙排出到機外，結(jié)束全色的圖像形成。
(定影器23的結(jié)構(gòu))在本實施例的定影器23中，采用比將鹵素?zé)粲米鳠嵩吹臒彷伔绞叫矢叩碾姶鸥袘?yīng)加熱方式。在這里，參照圖4～6說明定影器23的結(jié)構(gòu)例。圖4是表示定影器23的要部的橫剖面構(gòu)造的結(jié)構(gòu)圖，圖5是表示定影器23的要部的正面構(gòu)造的結(jié)構(gòu)圖，圖6是表示構(gòu)成定影器23的定影帶導(dǎo)向構(gòu)件的斜視圖。
標(biāo)號501為具有電磁感應(yīng)發(fā)熱層(導(dǎo)電體層、磁性體層、電阻層)的電磁感應(yīng)發(fā)熱性的作為旋轉(zhuǎn)體的圓筒狀的定影帶。下面，說明該定影帶501的具體的構(gòu)造例。
標(biāo)號516a為橫剖面大體呈半圓弧狀的溜槽式帶導(dǎo)向構(gòu)件，圓筒狀的定影帶501，松弛地外嵌在該帶導(dǎo)向構(gòu)件516a的外側(cè)。帶導(dǎo)向構(gòu)件516a基本上起到以下的作用，即，(1)對由與后述的加壓輥530的壓接而形成的定影鉗夾部N的加壓，(2)作為磁場發(fā)生單元的勵磁線圈506和磁芯505的支承，(3)定影帶501的支承，以及(4)定影帶501的旋轉(zhuǎn)時的輸送穩(wěn)定性的確保。為了起到這些作用，最好在帶導(dǎo)向構(gòu)件516a上使用能夠承受高的負(fù)載、絕緣性優(yōu)良、耐熱性良好的材質(zhì)。例如，最好選擇酚醛樹脂、氟樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚酰胺樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、PEEK樹脂、PES樹脂、PPS樹脂、PFA樹脂、PTFE樹脂、FEP樹脂、LCP樹脂等。
帶導(dǎo)向構(gòu)件516a在內(nèi)側(cè)保持有作為磁場發(fā)生單元的磁芯(由芯材505a、505b、505c構(gòu)成為T字形)和勵磁線圈506。另外，在帶導(dǎo)向構(gòu)件516a上，如圖4和圖6所示，在定影鉗夾部N的與加壓輥530的相對面?zhèn)龋瑢⒓埫娲怪狈较蚩v向的良導(dǎo)熱性材料(例如鋁材料)540配置到定影帶501的內(nèi)側(cè)。良導(dǎo)熱性材料540，具有使縱向的溫度分布均勻的效果。
圖5所示的凸緣構(gòu)件523a和523b，外嵌在帶導(dǎo)向構(gòu)件516a的組件的左右兩端部，固定其左右位置并可自由旋轉(zhuǎn)地安裝，并起到以下作用當(dāng)旋轉(zhuǎn)定影帶501時，支承該定影帶501的端部，限制定影帶501的沿帶導(dǎo)向構(gòu)件縱向的偏移移動。
標(biāo)號530為作為加壓構(gòu)件的彈性加壓輥，使定影帶501夾住，使之與帶導(dǎo)向構(gòu)件516a的下面具有預(yù)定的壓接力，來形成預(yù)定寬度的定影鉗夾部N并相互壓接。在這里，上述磁芯505，相應(yīng)地位于定影鉗夾部N來配置。加壓輥530由芯軸530a和在芯軸530a周圍同心一體地形成涂層為輥狀的硅酮橡膠、氟、氟樹脂等具有耐熱性和彈性的材層530b構(gòu)成，可自由旋轉(zhuǎn)地將芯軸530a的兩端部以軸承保持配置在裝置的未圖示的機殼側(cè)板金之間。在加壓用剛性支撐510的兩端部與裝置機殼側(cè)的彈簧支承構(gòu)件529a和529b之間，分別壓縮設(shè)置加壓彈簧525a和525b，從而，在加壓用剛性支撐510作用下壓力。這樣，帶導(dǎo)向構(gòu)件516a的下面與加壓輥530的上面，夾住定影帶501進(jìn)行壓接，形成預(yù)定寬度的定影鉗夾部N。
加壓輥530，被驅(qū)動電機M朝箭頭所示的逆時針方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。通過由該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動產(chǎn)生的加壓輥530與定影帶501的外面的摩擦力，在定影帶501上作用旋轉(zhuǎn)力。由此，定影帶501，一邊在定影鉗夾部N將其內(nèi)面緊密接觸于帶導(dǎo)向構(gòu)件516a的下面并滑動，一邊朝箭頭所示的時針方向，按與加壓輥530的旋轉(zhuǎn)圓周速度大體對應(yīng)的圓周速度，在帶導(dǎo)向構(gòu)件516a的外周旋轉(zhuǎn)(加壓輥驅(qū)動方式)。另外，如圖6所示，在帶導(dǎo)向構(gòu)件516a的周面，沿其縱長隔開預(yù)定的間隔形成凸肋部516e，減少帶導(dǎo)向構(gòu)件516a的周面與定影帶501的內(nèi)面的接觸滑動阻力，減少定影帶501的旋轉(zhuǎn)負(fù)載。
勵磁線圈506，作為構(gòu)成線圈的導(dǎo)線(電線)，每根分別使用捆束了多根絕緣涂層的銅制的細(xì)線的線束，繞束多個線束，從而形成勵磁線圈。絕緣涂層，考慮由定影帶501的發(fā)熱而產(chǎn)生的導(dǎo)熱，最好是使用具有耐熱性的涂層。例如，最好使用酰胺酰亞胺和聚酰亞胺等的涂層。勵磁線圈506也可從外部施加壓力以提高密集度。
如圖4所示，勵磁線圈506的形狀沿發(fā)熱層的曲面彎曲。在本實施例中，定影帶501的發(fā)熱層與勵磁線圈506之間的距離大體設(shè)定為2mm。
磁芯505a、505b、505c以及勵磁線圈506與定影帶501的發(fā)熱層之間的距離，盡可能地使相近的磁通的吸收效率高。當(dāng)該距離大于5mm時，其效率顯著下降，所以，最好在5mm以內(nèi)。另外，如果在5mm以內(nèi)，則定影帶501的發(fā)熱層與勵磁線圈506的距離不必為恒定。對于從作為勵磁線圈506的勵磁線圈保持構(gòu)件的帶導(dǎo)向構(gòu)件516a的引出線，即506a、506b(圖6)，在線束的外側(cè)實施絕緣涂層。
勵磁線圈506，由從后述的定影控制電路(勵磁電路)供給的交變電流產(chǎn)生交變磁通。圖7是示意地表示交變磁通的發(fā)生情況的圖。磁通C表示所發(fā)生的交變磁通的一部分。導(dǎo)入磁芯505a、505b、505c的交變磁通C，通過磁芯505a、505c和磁芯505a、505b，集中分布到圖4的Sa、Sb的區(qū)域，在定影帶501的電磁感應(yīng)發(fā)熱層1上產(chǎn)生渦流。該渦流由電磁感應(yīng)發(fā)熱層1的固有電阻在電磁感應(yīng)發(fā)熱層1上產(chǎn)生焦耳(渦流損耗)熱。其中的發(fā)熱量Q由通過電磁感應(yīng)發(fā)熱層1的磁通的密度確定，表示圖7右側(cè)的圖那樣的分布。圖7的右側(cè)的圖的縱軸，表示用設(shè)磁芯505a的中心為O的角度θ表示的定影帶501的圓周方向的位置，橫軸表示定影帶501的電磁感應(yīng)發(fā)熱層1的發(fā)熱量Q。在這里，發(fā)熱區(qū)域H(與圖4的Sa、Sb的區(qū)域?qū)?yīng))，在設(shè)最大發(fā)熱量為Q時，定義為發(fā)熱量大于等于Q/e的區(qū)域。這是獲得定影所必需的發(fā)熱量的量。
定影鉗夾部N的溫度，由包括熱敏電阻405、406的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，控制與勵磁線圈506對應(yīng)的電流供給，從而，進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，使得可以維持預(yù)定的溫度。圖4～6所示的熱敏電阻405，例如，由檢測定影帶501的溫度的熱敏電阻等構(gòu)成，在本實施例中，基于由熱敏電阻405測定的定影帶501的溫度信息，控制定影鉗夾部N的溫度。
圖8是表示定影帶501的層結(jié)構(gòu)的圖。如該圖所示，定影帶501，為由成為基層的電磁感應(yīng)發(fā)熱性的金屬帶等構(gòu)成的發(fā)熱層501A，層壓于其外面的彈性層501B，以及層壓于其外面的離模層501C的復(fù)合構(gòu)造。為了進(jìn)行發(fā)熱層501A與彈性層501B之間的粘接、彈性層501B與離模層501C之間的粘接，也可在各層間設(shè)置底涂劑層。在大體為圓筒形的定影帶501中，發(fā)熱層501A為內(nèi)面?zhèn)?，離模層501C為外面?zhèn)?。如上所述，通過在發(fā)熱層501A作用交變磁通，從而在發(fā)熱層501A產(chǎn)生渦流，發(fā)熱層501A發(fā)熱。該熱通過彈性層501B和離模層501C對定影帶501進(jìn)行加熱，對通過定影鉗夾部N的作為被加熱材料的被記錄材料P進(jìn)行加熱，進(jìn)行調(diào)色劑圖像的加熱定影。
本實施例的定影器23的構(gòu)造大體如上所述，其動作的大體內(nèi)容如下所述。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動加壓輥530，與此同時，圓筒狀的定影帶501繞帶導(dǎo)向構(gòu)件516a的外周旋轉(zhuǎn)，如上所述，通過從勵磁電路向勵磁線圈506供電，進(jìn)行定影帶501的電磁感應(yīng)發(fā)熱，定影鉗夾部N上升到預(yù)定的溫度，成為進(jìn)行了溫度調(diào)節(jié)的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，由圖1的輸送帶20輸送的形成了未定影調(diào)色劑圖像t的轉(zhuǎn)印紙，在定影鉗夾部N的定影帶501與加壓輥530之間圖像面朝上，即，與定影帶面對向地導(dǎo)入，在定影鉗夾部N，圖像面緊密接觸于定影帶501的外面，與定影帶501一起，夾住定影鉗夾部N輸送出去。在與定影帶501一起夾住定影鉗夾部N輸送轉(zhuǎn)印紙的過程中，由用電磁感應(yīng)發(fā)熱進(jìn)行了加熱的定影帶501，對轉(zhuǎn)印紙上的未定影調(diào)色劑圖像t進(jìn)行加熱定影。當(dāng)通過定影鉗夾部N時，轉(zhuǎn)印紙從旋轉(zhuǎn)中的定影帶501的外面分離，并排出輸送出去。
在本實施例中，由于使用了在調(diào)色劑t中含有低軟化物質(zhì)的調(diào)色劑，所以，未在定影器23上設(shè)置用于防止偏移的涂油結(jié)構(gòu)，但在使用了不含有低軟化物質(zhì)的調(diào)色劑時，也可設(shè)置涂油結(jié)構(gòu)。另外，在使用了含有低軟化物質(zhì)的調(diào)色劑時，也可以進(jìn)行涂油和冷卻分離。
(供電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu))圖3是表示本實施例的激光打印機100的供電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。來自工頻電源301的交流電壓，被供給到作為將交變電流供給到定影器23的勵磁電路(感應(yīng)加熱控制部)而起作用的定影控制電路330和開關(guān)電源電路470。開關(guān)電源電路470，將工頻電源的交流電壓降壓成在圖像形成部等使用的24V等的直流電壓后供給。來自電源電路470的輸出電壓Ve供給用于使控制圖像形成的圖像形成控制電路316動作的電壓，輸出電壓Va向負(fù)載460供給電壓。在這里，負(fù)載460是作為發(fā)熱體的勵磁線圈506以外的圖像形成部的負(fù)載，例如，包括分別單個地驅(qū)動4個感光體鼓18a～18d的4個直流無電刷電機(未圖示)、驅(qū)動輸送帶20的1個直流無電刷電機(未圖示)。這些共5個直流無電刷電機，由圖像形成控制電路316同時進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動/停止的控制，使得感光體鼓18與所接觸的輸送帶20的表面不摩擦。另外，已知這些電機供給驅(qū)動力的感光體鼓18a～18d等，在激光打印機100的開始使用和耐久后其轉(zhuǎn)矩變動，所以，直流無電刷電機的轉(zhuǎn)矩和供給的功率，也必需在估計耐久后的轉(zhuǎn)矩上升后進(jìn)行設(shè)計。
標(biāo)號456為充電電路，接受從開關(guān)電源電路470供給的電壓Va，根據(jù)來自圖像形成控制電路316的充電指令，將預(yù)定電壓Vb(在這里Vb≈Va)供給到例如由多個電偶極子層電容器元件構(gòu)成的蓄電器455，將蓄電器455充電到預(yù)定電壓Vc(≈Vb)。電偶極子層電容器的容量大到數(shù)F或其以上，充電效率比二次電池好，壽命長，所以，是近年來在許多領(lǐng)域引人注目的元件。
蓄電器455的充電電壓Vc，由蓄電器電壓檢測電路457檢測，其檢測結(jié)果，被發(fā)送到例如作為模擬信號位于圖像形成控制電路316內(nèi)的CPU(未圖示)的A/D端口。圖像形成控制電路316，與該蓄電器電壓檢測電路457的檢測結(jié)果相對應(yīng)，判斷是否對充電電路456進(jìn)行充電。
恒壓控制電路458例如為開關(guān)方式的升壓變流器，將蓄電器455的充電電壓Vc升壓控制到負(fù)載460的驅(qū)動所必需的電壓Vd(Vd≈Va-Vf，其中，Vd＞Vc，Vf＝二極管453的正向電壓約0.6V)，通過開關(guān)463將電壓Vd供給到負(fù)載460，用于電機的驅(qū)動等。開關(guān)463作為將工頻電源301和蓄電器455中的任意一個選擇為向負(fù)載460的功率供給源的選擇單元而起作用。即，如果斷開開關(guān)463，則工頻電源301成為向負(fù)載460的功率供給源，相反地，如果接通開關(guān)463，則蓄電器455成為向負(fù)載460的功率供給源。在開關(guān)463上，從通斷耐久性的原因考慮，最好是使用FET等半導(dǎo)體開關(guān)，但如沒有通斷次數(shù)等的壽命問題，則也可以使用繼電器等機械開關(guān)。另外，二極管453，當(dāng)從蓄電器455通過恒壓控制電路458供給電壓Vd時，來自開關(guān)電源電路470的輸出Va不提供給負(fù)載460。
(定影控制電路330的結(jié)構(gòu))首先，參照圖4的定影器23的結(jié)構(gòu)圖。在本實施例中，如該圖所示，在定影帶501的與發(fā)熱區(qū)域Sa(與圖7的發(fā)熱區(qū)域H對應(yīng))相對的位置，非接觸地配置有作為溫度檢測元件的熱敏開關(guān)502。定影控制電路330，例如為了斷開失控時的對勵磁線圈506的供電，按照該熱敏開關(guān)502的動作控制對勵磁線圈506的供電。這里，將熱敏開關(guān)502的斷開動作溫度設(shè)定為220℃。另外，設(shè)熱敏開關(guān)502與定影帶501之間的距離大致為2mm。這樣，可以防止因長期使用而產(chǎn)生的定影圖像的劣化，而不在定影帶501上產(chǎn)生由熱敏開關(guān)502的接觸而帶來的傷痕。
作為該溫度檢測元件，也可以使用溫度熔絲等來代替熱敏開關(guān)502。
圖9是表示本實施例的定影控制電路330的結(jié)構(gòu)的框圖。該定影控制電路330，將熱敏開關(guān)502串聯(lián)地連接于+24V直流電源和中繼開關(guān)303上，當(dāng)熱敏開關(guān)502斷開時，通過斷開向中繼開關(guān)303的供電，中繼開關(guān)303動作，斷開向定影控制電路330的供電，從而斷開向勵磁線圈506的供電。
下面，與其動作一起詳細(xì)說明圖9所示的定影控制電路330的結(jié)構(gòu)。整流電路304，由從交流輸入進(jìn)行全波整流的橋式整流電路和進(jìn)行高頻濾波的電容器構(gòu)成。第1開關(guān)元件和第2開關(guān)元件308、307分別進(jìn)行電流的開關(guān)。變流器(CT)311，為檢測由第1開關(guān)元件和第2開關(guān)元件308、307進(jìn)行轉(zhuǎn)換的開關(guān)電流的轉(zhuǎn)換器。
如上所述，在定影器23上設(shè)置有勵磁線圈506、熱敏電阻405、406，以及檢測過升溫的熱敏開關(guān)502。
分別通過門變壓器(gate transformers)306、305驅(qū)動第1開關(guān)元件和第2開關(guān)元件308、307的驅(qū)動電路315，由對變流器311的輸出電壓進(jìn)行濾波的濾波器325，振蕩電路328，由比較儀等比較器327、326表示的基準(zhǔn)電壓Vs，以及時鐘生成部329構(gòu)成。在時鐘生成部329中，生成用于進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)控制的時鐘，并且，在定影帶501與加壓輥530的相互壓接部的檢測溫度大于規(guī)定溫度時，根據(jù)來自圖像形成控制部316的信號停止向勵磁線圈506的驅(qū)動脈沖，進(jìn)行停止對定影器23的功率供給的控制。
圖像形成控制電路316，基于設(shè)在定影器23的熱敏電阻406的溫度檢測值，一邊與目標(biāo)溫度進(jìn)行比較一邊對控制量進(jìn)行控制。驅(qū)動電路315，接受來自圖像形成控制電路316的控制信號，生成對門變壓器305、306的開關(guān)時鐘，進(jìn)行與高頻逆變裝置的控制形式對應(yīng)的控制。
作為第1開關(guān)元件和第2開關(guān)元件308、307，動力用功率開關(guān)元件最合適，由FET或IGBT(+反向?qū)ǘO管)構(gòu)成。因為第1開關(guān)元件和第2開關(guān)元件308、307控制諧振電流，所以，穩(wěn)定狀態(tài)的損耗和開關(guān)損耗小，而且，最好是耐高壓、大電流類型的開關(guān)。
當(dāng)從電源線輸入端子301接收交流輸入電源，通過中繼開關(guān)303將交流電源加到整流電路304時，由該整流電路304的全波整流二極管生成脈動直流電壓。此后，第2開關(guān)元件307驅(qū)動門控制轉(zhuǎn)換器305使得進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而，在由勵磁線圈506和諧振電容器309構(gòu)成的諧振電路上施加交流脈沖電壓。其結(jié)果，在第1開關(guān)元件308導(dǎo)通時在勵磁線圈506上施加脈動直流電壓，由勵磁線圈506的電感和電阻確定的電流開始流動。當(dāng)按照門信號第1開關(guān)元件308斷開時，勵磁線圈506繼續(xù)流動電流，因此，在勵磁線圈506的兩端，由通過諧振電容器309和勵磁線圈506確定的諧振電路的品質(zhì)因數(shù)Q，產(chǎn)生被稱作回掃電壓的高電壓。該電壓以電源電壓為中心振動，當(dāng)預(yù)先照原樣地保持?jǐn)嚅_狀態(tài)時，收斂為電源電壓。
在回掃電壓的阻尼振蕩大，第1開關(guān)元件308的線圈側(cè)端子的電壓為負(fù)的期間，反向?qū)ǘO管截止，電流流入勵磁線圈506。在此期間，勵磁線圈506和第1開關(guān)元件308的觸點被箝位為0V。一般可知，在這樣的期間，如果接通第1開關(guān)元件308，則第1開關(guān)元件308不施加電壓就可以接通，稱為ZVS(zero voltage switching零電壓交換)。由這樣的驅(qū)動方法可使伴隨第1開關(guān)元件308的開關(guān)的損耗最小，可以進(jìn)行效率高、噪聲少的轉(zhuǎn)換。
下面，說明使用了圖9的變流器311的勵磁線圈506的電流的檢測。圖10表示檢測波形的一例。變流器311構(gòu)成為，檢測從第1開關(guān)元件308的發(fā)射極(FET時為漏極)流入整流電路304的負(fù)端子和整流電路304的后級的濾波電容器(圖示省略)的電流。在具有1:n的繞組的變流器311的1圈側(cè)流過動力側(cè)的電流，由設(shè)于n圈側(cè)的檢測電阻檢測電壓信息。開關(guān)電流波形如圖10所示，表示與開關(guān)頻率(20k～500kHz)對應(yīng)的鋸齒狀波，其電流峰值的包絡(luò)線為對工頻頻率(例如50Hz)的正弦波進(jìn)行全波整流的形式。由變流器311檢測出的檢測電流，在濾波器325中進(jìn)行峰值保持整流。由濾波器325進(jìn)行了濾波后的電流檢測(電壓)值，被送到比較器327的-輸入端子，預(yù)定的基準(zhǔn)電壓Vs326被送到比較器327的+輸入端子，由比較器327比較這兩個值。比較器327，在電流檢測值比基準(zhǔn)電壓Vs326大時，為了不流過與基準(zhǔn)電壓Vs326對應(yīng)的電流或其以上的大開關(guān)(峰值)電流，而將低電平輸出到時鐘生成部329。因此，從時鐘生成部329向門變壓器305、306發(fā)送的時鐘的接通時間，被一個脈沖一個脈沖地限制，從而限制開關(guān)(峰值)電流。
圖11是放大顯示圖10所示的A的時間范圍的圖。在該例中，當(dāng)驅(qū)動第1開關(guān)元件308的脈沖的接通時間為tona時，流過的開關(guān)電流的檢測電壓的峰值達(dá)不到預(yù)定電壓Vs。另一方面，在對定影器23的提供功率增加等情況下，當(dāng)接通時間為tonb時，在該例中，流過的開關(guān)電流的檢測電壓的峰值達(dá)到預(yù)定電壓Vs。由此，時鐘生成部329，由來自比較器327的輸出進(jìn)行限制，使得接通時間不比tonb長。即，構(gòu)成為通過將開關(guān)電流的峰值控制在預(yù)定值，進(jìn)行限制提供到定影器23的功率的最大功率的限幅動作。在流過大電流時等檢測異常電流時，進(jìn)行這樣的保護。
下面，說明提供到定影器23的最大功率(初始功率)的電壓依賴性。在完全不進(jìn)行電流控制的系統(tǒng)中，相對于交流線電壓，輸出功率按交流線電壓的2次方變動。與此相對，按照根據(jù)電流檢測進(jìn)行限制的本結(jié)構(gòu)，能夠使輸出功率與輸入電壓呈線性關(guān)系。
圖12表示構(gòu)成這樣的電路并進(jìn)行實驗的結(jié)果。圖12的“無控制區(qū)域”為不進(jìn)行電流控制時的實驗結(jié)果，按輸入電壓的2次方來觀察功率變化，則電源電壓的功率依賴性大。另一方面，“峰值恒定控制區(qū)域(peak constant control region)”為在包括用于激光打印機100的電壓的輸入電壓范圍內(nèi)，將檢測出的峰值電流控制為恒定時的實驗結(jié)果。圖中表示由電源電壓產(chǎn)生的功率變動小的情形。即，基于檢測出的峰值電流控制功率控制電路的最大輸出值，從而通過交流線電流檢測結(jié)果控制功率控制幅度的最大值(最大可提供功率)，進(jìn)行控制，使得最大可提供的功率難以依存于交流線電壓。
由于檢測電流來控制功率，所以，電流在定影器23的勵磁線圈506中流動的時間，即，第1開關(guān)元件308的接通的時間的最大值，由在交流線中流動的電流和可提供的功率確定，來自圖像形成控制電路316的控制信號，成為不超過該時間的范圍。另外，也可以采用對最小時間也加以規(guī)定的結(jié)構(gòu)。
(功率控制動作)下面，說明本實施例的功率控制。
圖像形成裝置一般消耗大功率。由定影器消耗該功率的大部分。因此，作為動作模式，在打印請求的待機狀態(tài)持續(xù)一定時間以上時，一般進(jìn)行轉(zhuǎn)移到降低向定影器的供給功率來進(jìn)行待機的所謂節(jié)能模式或睡眠模式的功率控制。本實施例的激光打印機100，作為動作模式，也具有該節(jié)能模式。在節(jié)能模式下，定影器的溫度當(dāng)然下降。這樣，不僅在提供電源開關(guān)時，而且，在從節(jié)能模式恢復(fù)時(轉(zhuǎn)移到通常模式時)，也考慮定影器處于冷卻狀態(tài)。如上所述，縮短定影器從冷卻狀態(tài)達(dá)到待用狀態(tài)的溫度之前的時間(預(yù)熱時間)成為課題，該課題通過以下說明的本實施例的功率控制來解決。
圖像形成控制電路316，首先，在節(jié)能模式時或不需要來自蓄電器455的功率供給時，斷開開關(guān)463，并且，預(yù)先使充電電路456動作，并對蓄電器455進(jìn)行充電。
另一方面，在使用提供電源時或從節(jié)能模式恢復(fù)時或接收到打印請求時、開始圖像形成動作時等的定影器23時，圖像形成控制電路316使開關(guān)463接通，由來自蓄電器455的功率驅(qū)動負(fù)載460。因此，由來自蓄電器455的功率供給在負(fù)載460上消耗的功率量，不從工頻電源消耗，所以，相對于由工頻電源的最大電流規(guī)定的最大功率，能夠具有余量。
例如，在定影器23的溫度上升時，在定影控制電路330的初級側(cè)(交流側(cè))流過11A的電流，在開關(guān)電源電路470的初級側(cè)(交流值)流過3A的電流。當(dāng)預(yù)計依存于定影控制電路330的輸入電壓的功率等的偏差約為1A時，其合計功率為(假設(shè)定影控制電路330和開關(guān)電源電路470的功率因數(shù)cosθ都為1)15A(＝11A+3A+1A)，容納在工頻電源的最大電流15A以內(nèi)，即，容許功率1500W(＝100V×15A)內(nèi)。在此所示的容許功率1500W為日本國內(nèi)的一例，所以，實際上需要按照圖像形成裝置的出廠國家來設(shè)計，使得保證由該國家的安全標(biāo)準(zhǔn)等確定的容許功率。例如，在面向北美的圖像形成裝置中，需要進(jìn)行功率設(shè)計，使得遵守由UL 1950 1.6.1.的安全標(biāo)準(zhǔn)確定的輸入電流值。
當(dāng)在這樣的條件下，通過從蓄電器455向負(fù)載460供給功率，使開關(guān)電源電路470的初級側(cè)(交流側(cè))的電流值減少2A時，在由來自蓄電器455的功率驅(qū)動負(fù)載460期間，該2A量的功率(200W＝100V×2A)不從工頻電源消耗，因此，相對于工頻電源的最大供給電流，能夠具有余量。由此，圖像形成控制電路316使定影控制電路330的驅(qū)動器315內(nèi)的基準(zhǔn)電壓Vs326上升與該2A相當(dāng)?shù)牧?，提高對定影?3的提供功率限制值。因此，在定影控制電路330的初級側(cè)(交流側(cè))為13A，在開關(guān)電源電路470的初級側(cè)(交流側(cè))為1A，誤差不變，約為1A，其合計電流同樣為15A(＝13A+1A+1A)，處于工頻電源的最大容許功率內(nèi)。當(dāng)然，在實際設(shè)計時需要考慮設(shè)計偏差，使得不超過工頻電源的最大可供給的電流。
這樣，通過按照從蓄電器455到負(fù)載460的供電狀態(tài)，即，作為選擇單元的開關(guān)463的狀態(tài)，調(diào)整基準(zhǔn)電壓Vs326，從而可以調(diào)整對定影器23的提供功率限制水平。
另外，通過如上所述地使用蓄電器455，在定影器23的溫度上升時能夠?qū)⒓s200W(＝100V×2A)的功率提供給定影器23的情況下，存在可以實現(xiàn)即時響應(yīng)定影的可能性。即，在圖27中，通過與上述相同地利用蓄電器455，進(jìn)一步將200W的功率提供給定影器23，從而使達(dá)到圖中的打印溫度的時間從30sec(點Wa)變成為15sec(點Wb)，能夠縮短定影器23的溫度上升時間。
本實施例的功率控制動作大體如上所述，以下，說明還考慮了蓄電器455的充電狀態(tài)和/或定影器23的溫度的功率控制。
圖23是表示由圖像形成控制電路316進(jìn)行的、考慮了蓄電器455的充電狀態(tài)和/或定影器23的溫度的功率控制的動作的流程圖。本處理在提供電源時或從節(jié)能模式恢復(fù)時開始。
首先，在步驟S401，圖像形成控制電路316，輸入設(shè)于定影器23的熱敏電阻406的溫度檢測值(參照圖9)，判斷該溫度檢測值是否大于等于可定影的下限的溫度TL。因為在定影器23的溫度已經(jīng)大于等于可定影的下限的溫度TL時，原本不需要從蓄電器455提供功率進(jìn)行定影器23的急速上升，所以，前進(jìn)到步驟S407，通過維持開關(guān)463的斷開狀態(tài)，從工頻電源301將通常的功率WL提供給定影器23。接下來的步驟S408是通過斷開開關(guān)463從而從負(fù)載460斷開蓄電器455的處理，這時，因為開關(guān)463本來就維持在斷開狀態(tài)，所以，原樣地結(jié)束本處理。
另一方面，在步驟S401，當(dāng)熱敏電阻406的溫度檢測值(即定影器23的溫度)不到TL時，前進(jìn)到步驟S402，判斷由蓄電器電壓檢測電路457檢測出的蓄電器455的充電電壓Vc，是否大于等于恒壓控制電路458可升壓到負(fù)載460的驅(qū)動所必需的電壓Vd的下限的電壓VL。這里，當(dāng)蓄電器455的充電電壓Vc不到VL時，看成充電不充分，與在上述步驟S401定影器23的溫度已經(jīng)大于等于可定影的下限的溫度TL的情況相同，前進(jìn)到步驟S407。這是因為，即使在該充電不充分的狀態(tài)下接通開關(guān)463從蓄電器455供給功率，也不會對定影器23的急速上升有任何貢獻(xiàn)，相反地，還可能對該上升帶來問題。
在步驟S402，當(dāng)充電電壓Vc大于等于VL時，前進(jìn)到步驟S403，為了將蓄電器455連接到負(fù)載460，接通開關(guān)463。因此，負(fù)載460由來自蓄電器455的功率驅(qū)動。這樣，如上所述，相對于由工頻電源的最大電流規(guī)定的最大功率能夠具有余量，能夠?qū)⒃撚嗔哭D(zhuǎn)給定影器23。
因此，在本實施例中，在步驟S404，按與上述工頻電源的最大功率對應(yīng)的余量的功率WF，增加對定影器23的供給功率。具體地說，例如，使定影控制電路330的驅(qū)動器315內(nèi)的基準(zhǔn)電壓Vs326(參照圖9)上升與功率WF相當(dāng)?shù)牧?，提高對定影?3的提供功率限制值，從而得以實現(xiàn)。這樣，提供給定影器23的功率，成為來自工頻電源301的通常的功率WL+WF。另外，這時提供給定影器23的功率(WL+WF)，最好是按照工頻電源301的電壓范圍內(nèi)的最低電壓(例如，當(dāng)設(shè)電壓范圍為100V～127V時，是作為其下限電壓的100V)來設(shè)定。
在通過上述步驟S403、S404將來自蓄電器455的功率提供給負(fù)載460的期間，分別在步驟S405和S406，監(jiān)視由蓄電器電壓檢測電路457檢測出的蓄電器455的充電電壓Vc是否維持恒壓控制電路458大于等于可升壓到負(fù)載460的驅(qū)動所必需的電壓Vd的下限的電壓VL，以及熱敏電阻406的溫度檢測值是否大于等于定影器23可定影的下限的溫度TL。
這里，當(dāng)蓄電器455的充電電壓Vc低于VL時(步驟S406→否)，或熱敏電阻406的溫度檢測值(即定影器23的溫度)大于等于TL時(步驟S406→是)，前進(jìn)到步驟S407，將對定影器23的供給功率恢復(fù)為標(biāo)準(zhǔn)功率WL。具體地說，例如，使定影控制電路330的驅(qū)動器315內(nèi)的基準(zhǔn)電壓Vs326(參照圖9)，下降與在步驟S404增加的功率WF相當(dāng)?shù)牧?，降低對定影?3的提供功率限制值，從而得以實現(xiàn)。
在步驟S408，通過斷開開關(guān)463，從負(fù)載460斷開蓄電器455，結(jié)束本處理。
下面，說明考慮了以上說明的蓄電器455的充電狀態(tài)和/或定影器23的溫度的功率控制的效果。圖26表示對于本實施例和未使用蓄電器的以往例，對定影器的功率供給量隨時間的變化。在該圖中，圖262的實線a表示本實施例的對定影器23的功率供給量，圖263的虛線b表示不使用蓄電器的以往例的對定影器的功率供給量。另外，圖261的實線c、d，分別表示隨著對定影器的功率供給的本實施例的定影器的溫度隨時間的變化，和以往的定影器的溫度隨時間的變化。
如該圖所示，在從比定影器可定影的下限的溫度TL低的溫度上升的情況下，在以往的圖像形成裝置中，僅將工頻電源的標(biāo)準(zhǔn)功率WL提供給定影器，在該定影器的溫度達(dá)到TL之前需要時間t2，但在本實施例的激光打印機100中，因為使對定影器23的功率供給量僅增加WF，所以，該定影器的溫度達(dá)到TL的時間，可以是比t2短的t1。
另外，在上述的考慮了充電狀態(tài)和/或定影器的溫度的功率控制中，如步驟S406那樣，設(shè)從負(fù)載460斷開蓄電器455的條件為定影器23的溫度大于可定影的下限的溫度，但在預(yù)先了解對定影器23的供電功率、上升溫度和下降溫度與時間的關(guān)系時，也可以按經(jīng)過時間或總供給功率量進(jìn)行設(shè)定，來代替步驟S406那樣的條件。
如上所述，通過在激光打印機100內(nèi)設(shè)置蓄電器455，在定影起動時從蓄電器455將功率提供給定影器23以外的電機等負(fù)載460，從而在進(jìn)行來自蓄電器455的功率供給期間，可使對定影器23的功率限制值增加與剩余功率相當(dāng)?shù)牧浚ㄟ^將該剩余功率有效地用作定影器23的上升功率，從而可縮短定影器23的上升時間。另外，在定影器23內(nèi)由于不需要主加熱器、副加熱器這樣的多個熱源，所以，可簡化定影器的結(jié)構(gòu)，并且，可由圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)和打印速度等性能實現(xiàn)即時響應(yīng)定影。
以上，說明了本發(fā)明的第1實施例。以下，說明幾個其他的實施例。從圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)到各部分的結(jié)構(gòu)和動作也大體與上述第1實施例相同，但在供電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中存在特征性的不同。因此，在以下的實施例中，援用在第1實施例中使用的附圖，并且，對于新使用的附圖，對與第1實施例相同的結(jié)構(gòu)采用相同的參考編號，省略其說明，而說明與其它實施例不同的結(jié)構(gòu)或動作。
<第2實施例>
圖13為表示第2實施例的激光打印機100的供電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。與第1實施例(圖3)的不同在于將電流檢測電路471設(shè)于開關(guān)電源電路470的輸入側(cè)(初級側(cè))。由該電流檢測電路471檢測的電流為與由工頻電源301提供給負(fù)載460的功率對應(yīng)的物理量。
電流檢測電路471檢測流向開關(guān)電源電路470的輸入電流的有效值或平均值，將其檢測值作為例如模擬信號發(fā)送給處于圖像形成控制電路316內(nèi)的CPU(圖中未示出)的A/D端口。
圖像形成控制電路316根據(jù)電流檢測電路471的電流檢測結(jié)果改變定影控制電路330的基準(zhǔn)電壓Vs326(圖9)，將功率限制值改變?yōu)轭A(yù)定的值。
例如，在第1實施例中，需要考慮負(fù)載460的偏差和時效變化等，考慮負(fù)載460消耗的最大消耗功率確定功率限制值的變化程度。然而，通常達(dá)到該可設(shè)想的最大消耗功率的情況很少，在圖像形成動作時，為比設(shè)想的最大消耗功率足夠低的消耗功率。在該最大消耗功率與實際的消耗功率存在差異的情況下，將該差異功率作為剩余功率來考慮。因此，當(dāng)開關(guān)463接通，從蓄電器455向負(fù)載460提供功率時，根據(jù)由電流檢測電路471檢測出的電流檢測結(jié)果，計算出設(shè)想的最大消耗功率與由負(fù)載460消耗的實際的功率的差，可以將定影控制電路330的功率限制值設(shè)定為大出該剩余功率的量的更大的值。另外，電流檢測電路471的檢測信號由于為模擬信號，所以，如果將與該模擬值相應(yīng)的功率限制值預(yù)先準(zhǔn)備為數(shù)據(jù)表，則圖像形成控制電路316可通過參照該表選擇對定影的功率限制值。
這樣，當(dāng)由負(fù)載460消耗的功率較少時(電機轉(zhuǎn)矩小時)，負(fù)載460的消耗功率越小，則越能向定影器23提供功率，所以，在定影器23啟動時(提供功率時)可提供更合適的功率。
圖14作為本實施例的變形例示出了在開關(guān)電源電路470的輸入側(cè)(初級側(cè))設(shè)置檢測工頻電源301的電壓的電壓檢測電路482，代替設(shè)置電流檢測電路471的例子。由該電壓檢測電路482檢測出的電壓為與由工頻電源301提供給負(fù)載460的功率對應(yīng)的物理量。
電壓檢測電路482檢測工頻電源301的電壓的有效值或平均值，將其檢測值作為例如模擬信號發(fā)送給處于圖像形成控制電路316內(nèi)的CPU(圖中未示出)的A/D端口。圖像形成控制電路316根據(jù)電壓檢測電路482的電流檢測結(jié)果改變定影控制電路330的基準(zhǔn)電壓Vs326(圖9)，將功率限制值改變?yōu)轭A(yù)定的值。
雖然取決于使用該激光打印機100的國家的規(guī)格，但工頻電源301的極限功率一般由電流值規(guī)定，所以，假設(shè)存在可提供一直到15A的工頻電源，該工頻電源電壓值越大，則可提供的功率越大。另外，流過開關(guān)電源的輸入側(cè)(初級側(cè))的電流，當(dāng)在次級側(cè)消耗的功率恒定時，輸入電壓越低，則變得越大，所以，可提供給定影器側(cè)的電流(功率)減少。
因此，在如第1實施例那樣不具有檢測輸入電壓的單元的結(jié)構(gòu)中，需要加入決定定影器23的功率限制值的并作為參數(shù)考慮的(1)輸入電壓范圍內(nèi)的工頻電源的最大可供給電流(功率)和(2)相對輸入電壓變化的開關(guān)電源的電流變化，在輸入電壓范圍內(nèi)，設(shè)定定影控制電路330的功率限制值，使得不超過可由工頻電源提供的最大電流值。即，變成輸入電壓對工頻電源的最大可供給電流(功率)具有足夠余量的控制。
如果采用如圖14那樣設(shè)置電壓檢測電路482，對輸入電壓(工頻電源電壓)進(jìn)行檢測的結(jié)構(gòu)，則可預(yù)先設(shè)置分別與檢測出的輸入電壓的模擬值和上述參數(shù)(1)、(2)相對應(yīng)的最佳的定影功率限制值的數(shù)據(jù)表。因此，根據(jù)由電壓檢測電路482檢測出的輸入電壓(工頻電源電壓)的檢測結(jié)果，通過參照表，在定影器23啟動時(提供功率時)可提供更適合的功率，而不受輸入電壓變動的左右。
下面，說明基于該圖14所示的結(jié)構(gòu)的功率控制的一個例子。
圖24為表示本實施例的圖像形成控制電路316的功率控制動作的流程圖。本處理在提供電流時或從節(jié)能模式恢復(fù)時開始。
首先，在步驟S701中，圖像形成控制電路316輸入設(shè)于定影器23上的熱敏電阻406的溫度檢測值(參照圖9)，判斷其溫度檢測值是否大于或等于能定影的下限的溫度TL。在定影器23的溫度大于或等于能定影的下限的溫度TL時，不需要從蓄電器455供給功率進(jìn)行定影器23的急速啟動，所以，前進(jìn)到步驟S708，保持開關(guān)463的斷開狀態(tài)，從而從工頻電源301將通常的功率WL提供給定影器23。接下來的步驟S709為通過斷開開關(guān)463從而從負(fù)載460上斷開蓄電器455的處理，但在該情況下，由于本來開關(guān)463保持在斷開狀態(tài)，所以，直接結(jié)束本處理。
另一方面，在步驟S701中，當(dāng)熱敏電阻406的溫度檢測值(即定影器23的溫度)不到TL時，前進(jìn)到步驟S702，判斷由蓄電器電壓檢測電路457檢測的蓄電器455的充電電壓Vc是否大于或等于恒壓控制電路458可升壓到負(fù)載460的驅(qū)動所需要的電壓Vd的下限電壓VL。在這里，當(dāng)蓄電器455的充電電壓Vc不到VL時，視為充電不充分，與在上述步驟S701中定影器23的溫度已大于或等于可定影的下限溫度TL的情況相同，前進(jìn)到步驟S708。
在步驟S702中，當(dāng)充電電壓Vc大于或等于VL時，前進(jìn)到步驟S703，為了將蓄電器455連接到負(fù)載460，接通開關(guān)463。因此，負(fù)載460由來自蓄電器455的功率驅(qū)動。
然后，在步驟S704中，圖像形成控制電路316輸入由電壓檢測電路482檢測的工頻電源電壓。圖像形成控制電路316將描述了工頻電源301的電壓與提供給定影器23的功率增加量的對應(yīng)關(guān)系的表，預(yù)先存儲到例如圖像形成控制電路316內(nèi)的圖中未示出的存儲器內(nèi)。例如，在該表中描述了與預(yù)定電壓范圍內(nèi)(例如100～127V)的V1～Vn對應(yīng)的提供給定影器23的功率增加量W1～Wn。在步驟S705中，參照該表，使提供給定影器23的功率增加與由步驟S704檢測出的工頻電源電壓VX(VX＝V1，V2，V3...Vn)對應(yīng)的功率WX(WX＝V1，W2，W3...Wn)的量。具體地說可實現(xiàn)，例如，使定影控制電路330的驅(qū)動器315內(nèi)的基準(zhǔn)電壓Vs326(參照圖9)上升與功率WX相當(dāng)?shù)牧?，從而提高對定影?3的提供功率限制值。
在由上述步驟S703～S705將來自蓄電器455的功率提供給負(fù)載460期間，在步驟S706和S707中分別監(jiān)視由蓄電器電壓檢測電路457檢測的蓄電器455的充電電壓Vc是否保持為大于或等于恒壓控制電路458可升壓到驅(qū)動負(fù)載460所必需的電壓Vd的下限電壓VL，以及熱敏電阻406的溫度檢測值是否大于或等于定影器23可定影的下限溫度TL。
在這里，當(dāng)蓄電器455的充電電壓Vc低于VL時(步驟S706→否)或熱敏電阻406的溫度檢測值(即，定影器23的溫度)大于或等于TL時(步驟S707→是)，前進(jìn)到步驟S708，將對定影器23的供給功率恢復(fù)到通常功率。具體地說可實現(xiàn)，例如使定影控制電路330的驅(qū)動器315內(nèi)的基準(zhǔn)電壓Vs326(參照圖9)下降與在步驟S705增加的功率WF相當(dāng)?shù)牧?，從而降低對定影?3的提供功率限制值。
在步驟S709中，通過斷開開關(guān)463，從負(fù)載460上斷開蓄電器455，結(jié)束本處理。
圖15作為本實施例的另一變形例示出了在開關(guān)電源電路470的輸入側(cè)(初級側(cè))設(shè)置檢測從工頻電源301提供給負(fù)載460的功率的功率檢測電路483，而不設(shè)置電流檢測電路471的例子。
功率檢測電路483在開關(guān)電源電路470的輸入側(cè)(初級側(cè))檢測功率的有效值或平均值，將其檢測值作為例如模擬信號發(fā)送給處于圖像形成控制電路316內(nèi)的CPU(圖中未示出)的A/D端口。圖像形成控制電路316在從蓄電器455供給功率時，根據(jù)功率檢測電路483的功率檢測結(jié)果改變定影控制電路330的基準(zhǔn)電壓Vs326(圖9)，將功率限制值改變?yōu)轭A(yù)定的值。
也可設(shè)置上述的電流檢測電路471和功率檢測電路482這兩者，而不設(shè)置功率檢測電路483，根據(jù)分別檢測出的電流值和電壓值在圖像形成控制電路316內(nèi)通過運算求出功率。
如果在數(shù)據(jù)表中預(yù)先準(zhǔn)備與開關(guān)電源電路470的輸入側(cè)功率相應(yīng)的功率限制值，則圖像形成控制電路316可根據(jù)由功率檢測電路483檢測出的功率值，通過參照與該功率值對應(yīng)的表上的限制值，選擇對定影的功率限制值。
(第3實施例)圖16為表示第3實施例的激光打印機100的供電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。與第2實施例的第3變形例(圖15)的不同在于不將功率檢測電路484設(shè)于開關(guān)電源電路470的輸入側(cè)(初級側(cè))，而是設(shè)在定影控制電路330的輸入側(cè)。由該功率檢測電路484檢測的功率為與由工頻電源301提供給定影器23的功率。
功率檢測電路484檢測定影控制電路330的輸入側(cè)(初級側(cè))的功率的有效值或平均值，將其檢測值作為例如模擬信號發(fā)送給處于圖像形成控制電路316內(nèi)的CPU(圖中未示出)的A/D端口。圖像形成控制電路316，在由蓄電器455供給功率時，根據(jù)功率檢測電路484的功率檢測結(jié)果改變定影控制電路330的基準(zhǔn)電壓Vs326(圖9)，將功率限制值改變?yōu)轭A(yù)定的值。
也可通過設(shè)置圖14所示的電壓檢測電路482來檢測電壓值，而不設(shè)置功率檢測電路484，根據(jù)該電壓值和由變流器311檢測的開關(guān)電流值在圖像形成控制電路316內(nèi)通過運算求出功率。
另外，如果在數(shù)據(jù)表中預(yù)先準(zhǔn)備與定影控制電路330的輸入側(cè)功率相應(yīng)的功率限制值，則圖像形成控制電路316可根據(jù)由功率檢測電路484檢測出的功率值，通過參照與該功率值對應(yīng)的表上的限制值，選擇對定影的功率限制值。
(第4實施例)圖17為表示第4實施例的激光打印機100的供電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。與第2實施例(圖13)的不同在于將電流檢測電路485設(shè)置于通往開關(guān)電源電路470的輸入側(cè)(初級側(cè))的分支點的前段，檢測工頻電源301的電流。由該電流檢測電路485檢測的電流為與工頻電源301的功率對應(yīng)的物理量。
電流檢測電路485檢測流過工頻電源301的電流的有效值或平均值，將其檢測值作為例如模擬信號發(fā)送給處于圖像形成控制電路316內(nèi)的CPU(圖中未示出)的A/D端口。圖像形成控制電路316，根據(jù)電流檢測電路485的電流檢測結(jié)果改變定影控制電路330的基準(zhǔn)電壓Vs326(圖9)，將功率限制值改變?yōu)轭A(yù)定的值。
雖然決定于使用該激光打印機100的國家的規(guī)格，但工頻電源301的極限功率一般由電流值規(guī)定，所以，假設(shè)存在可提供給一直到15A的工頻電源，該工頻電源電壓值越大，則可提供越大的功率。即，通過如本實施例那樣由電流檢測電路485檢測出流過工頻電源301的電流，能進(jìn)行更為合適的定影功率控制。
圖像形成控制電路316實時地監(jiān)控由電流檢測電路485檢測出的電流值，同時，實時控制定影功率限制值，使得檢測電流的最大電流值處于可由工頻電源301提供的電流15A以內(nèi)。即，在定影開始時，接通開關(guān)463，從蓄電器455向負(fù)載460提供功率，同時，設(shè)定最大電流值不超過15A的那樣的預(yù)定的功率限制值。使定影功率限制值上升與由電流檢測電路485檢測出的最大電流值和可從工頻電源301提供的電流(功率)的上限值15A的差相當(dāng)?shù)墓β柿?。因此，可進(jìn)行最佳的定影功率控制。
圖25為表示本實施例的圖像形成控制電路316的功率控制動作的流程圖。本處理從提供電源時或從節(jié)能模式恢復(fù)時開始。
首先，在步驟S901中，圖像形成控制電路316輸入設(shè)于定影器23上的熱敏電阻406的溫度檢測值(參照圖9)，判斷其溫度檢測值是否大于或等于可定影的下限溫度TL。在定影器23的溫度已大于或等于可定影的下限溫度TL時，不需要從蓄電器455提供功率進(jìn)行定影器23的急速啟動，所以，前進(jìn)到步驟S908，保持開關(guān)463的斷開狀態(tài)，從而從工頻電源301將通常的功率WL提供給定影器23。接下來的步驟S909為通過斷開開關(guān)463從而從負(fù)載460上斷開蓄電器455的處理，但在該情況下，本來開關(guān)463保持在斷開狀態(tài)，所以，直接結(jié)束本處理。
另一方面，在步驟S901中，當(dāng)熱敏電阻406的溫度檢測值(即定影器23的溫度)不到TL時，前進(jìn)到步驟S902，判斷由蓄電器電壓檢測電路457檢測出的蓄電器455的充電電壓Vc是否大于或等于恒壓控制電路458可升壓到驅(qū)動負(fù)載460所需要的電壓Vd的下限電壓VL。在這里，當(dāng)蓄電器455的充電電壓Vc不到VL時，視為充電不充分，與在上述步驟S901中定影器23的溫度已大于或等于可定影的下限溫度TL的情況相同，前進(jìn)到步驟S908。
在步驟S902中，當(dāng)充電電壓Vc大于或等于VL時，前進(jìn)到步驟S903，為了將蓄電器455連接到負(fù)載460，接通開關(guān)463。因此，負(fù)載460由來自蓄電器455的功率驅(qū)動。
然后，在步驟S904中，圖像形成控制電路316輸入由電流檢測電路485檢測的來自工頻電源301的電流Ip，監(jiān)視該電流Ip是否未達(dá)到工頻電源301的上限電流值Imax(例如15A)。在確認(rèn)電流Ip低于Imax時，前進(jìn)到步驟S905，使對定影器23的提供功率增加δW。具體地說可實現(xiàn)，例如使定影控制電路330的驅(qū)動器315內(nèi)的基準(zhǔn)電壓Vs326(參照圖9)上升與功率δW相當(dāng)?shù)牧?，從而提高對定影?3的提供功率限制值。這樣，提供給定影器23的功率成為來自工頻電源301的通常的功率WL+δW。之后，前進(jìn)到步驟S907，檢查熱敏電阻406的溫度檢測值是否大于或等于定影器23可定影的下限溫度TL。在這里，當(dāng)熱敏電阻406的溫度檢測值不到TL時(步驟S907→否)，返回步驟S904，并反復(fù)進(jìn)行處理。
當(dāng)反復(fù)x次上述步驟S904→S905→S907的處理循環(huán)時，對定影器23的供給功率與來自工頻電源301的通常的功率WL相比，增加x·δW。通過反復(fù)x次該處理循環(huán)，在步驟S904中，當(dāng)不滿足Ip＜Imax的條件時，前進(jìn)到步驟S906，將對定影器23的供給功率保持在WL+x·δW，并前進(jìn)到步驟S907。
在步驟S907中，熱敏電阻406的溫度檢測值大于或等于TL時(步驟S907→是)前進(jìn)到步驟S908，將對定影器23的供給功率返回到標(biāo)準(zhǔn)功率WL。具體地說可實現(xiàn)，例如使定影控制電路330的驅(qū)動器315內(nèi)的基準(zhǔn)電壓Vs326(參照圖9)下降與因反復(fù)進(jìn)行步驟S905～S907的循環(huán)x次而增加的功率量x·δW相當(dāng)?shù)牧浚瑥亩档蛯Χㄓ捌?3的提供功率限制值。
然后，在步驟S909中，通過斷開開關(guān)463，從而從負(fù)載460上斷開蓄電器455，結(jié)束本處理。
根據(jù)以上那樣的功率控制，檢測工頻電源301的電流Ip，根據(jù)其檢測結(jié)果控制對定影器23的供給功率。這樣，能不依存于從蓄電器455提供給負(fù)載460的功率地高效地利用工頻電源，所以，能使定影器23更快地啟動到可定影的狀態(tài)。
在上述功率控制的例子中，雖然未示出檢測蓄電器455的電壓的步驟，但如果以預(yù)定的定時檢測蓄電器455的電壓，則當(dāng)蓄電器455的容量減少，輸出急劇下降時或在蓄電器455發(fā)生障礙的情況下，可容易地進(jìn)行控制，使得Ip不超過Imax，所以，更理想。
圖18示出了作為本實施例的變形例，在通往開關(guān)電源電路470的輸入側(cè)(初級側(cè))的分支點的前級設(shè)置功率檢測電路486，取代電流檢測電路485來檢測工頻電源301的功率的例子。
功率檢測電路486檢測流過定影控制電路330的輸入側(cè)(初級側(cè))功率的有效值或平均值，將其檢測值作為例如模擬信號發(fā)送到處于圖像形成控制電路316內(nèi)的CPU(圖中未示出)的A/D端口。圖像形成控制電路316根據(jù)電流檢測電路485的電流檢測結(jié)果改變定影控制電路330的基準(zhǔn)電壓Vs326(圖9)，將功率限制值改變?yōu)轭A(yù)定的值。
也可設(shè)置上述的電流檢測電路485和電壓檢測電路482這雙方，而不設(shè)置功率檢測電路486，根據(jù)分別檢測出的電流值和電壓值在圖像形成控制電路316內(nèi)通過運算求出功率。
如果在數(shù)據(jù)表中預(yù)先準(zhǔn)備與定影控制電路330的輸入側(cè)功率相應(yīng)的功率限制值，則圖像形成控制電路316可根據(jù)由功率檢測電路486檢測的功率值，通過參照與該功率值對應(yīng)的表上的限制值，選擇對定影的功率限制值。
(第5實施例)在上述各實施例中，使用了電磁感應(yīng)加熱方式的定影器23，但也可使用其它方式的定影器。在本實施例中，說明陶瓷片狀發(fā)熱加熱器方式的定影器。
圖19為表示本實施例的陶瓷片狀發(fā)熱加熱器方式的定影器600的剖面構(gòu)造的圖。
610為支撐，該支撐610由使陶瓷加熱器640露出地對其進(jìn)行支承的U字狀剖面的主體部611和向與該主體部相對的加壓輥620加壓的加壓部613構(gòu)成。在這里，陶瓷片狀發(fā)熱加熱器的發(fā)熱體可以位于與后述的鉗夾部相反的一側(cè)，發(fā)熱體也可以位于鉗夾部一側(cè)。614為外嵌于支撐610上的圓形剖面的耐熱性薄膜(以下簡稱“薄膜”)。
加壓輥620在與陶瓷加熱器640之間夾著薄膜614形成壓接鉗夾部(定影鉗夾部)N，而且作為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動薄膜614的薄膜外面接觸驅(qū)動單元起作用。該薄膜驅(qū)動輥兼加壓輥620由芯軸620a、由硅橡膠等構(gòu)成的彈性體層620b、以及最外層的離模層620c構(gòu)成，配置為由未圖示的軸承單元·彈力施加單元以預(yù)定的推壓力夾著薄膜614，并壓接于陶瓷加熱器640的表面。該加壓輥620由電機M進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，利用加壓輥620與薄膜614的外面的摩擦力對該薄膜施加輸送力。
圖20A、圖20B為表示陶瓷片狀發(fā)熱加熱器640的具體的構(gòu)造例的圖。圖20A為陶瓷片狀發(fā)熱加熱器640的剖面圖，圖20B示出了形成發(fā)熱體601的面。
陶瓷片狀發(fā)熱加熱器由SiC、AlN、Al2O3等陶瓷類的絕緣基板607，通過漿料印刷等在絕緣基板面上形成的發(fā)熱體601，以及進(jìn)行發(fā)熱體保護的玻璃等的保護層606構(gòu)成。在保護層上配置有作為檢測陶瓷片狀發(fā)熱加熱器的溫度的溫度檢測元件的熱敏電阻605和防止過度升溫的單元，例如溫度熔絲602。相對于發(fā)熱體601中間隔著具有絕緣耐壓的絕緣物，使得可確保絕緣距離地配置熱敏電阻605。但是，作為防止過度升溫的單元，除了溫度熔絲外還可以使用熱敏開關(guān)。
發(fā)熱體601由供電時發(fā)熱的部分、與該發(fā)熱部分連接的導(dǎo)電部603、以及通過連接器供電的電極604構(gòu)成，發(fā)熱體601與可通過紙張的最大記錄紙寬度LF大體為相同長度。交流電源的加熱(hot)側(cè)端子通過溫度熔絲602連接到2個電極604中的1個。電極部連接在控制發(fā)熱體的雙向可控硅639上，并連接到交流電源的中性(neutral)端子。
圖21為表示本實施例的定影控制電路630的結(jié)構(gòu)的圖。該定影控制電路630為陶瓷片狀發(fā)熱加熱器方式的電路，但可與圖3中的定影控制電路330置換。
本實施例的激光打印機100通過交流濾波器(圖中未示出)向陶瓷片狀發(fā)熱加熱器640的發(fā)熱體601提供工頻電源301，由此使陶瓷片狀發(fā)熱加熱器的發(fā)熱體601發(fā)熱。向該發(fā)熱體601的功率供給由雙向可控硅639控制通電、斷開。電阻631、632為用于雙向可控硅639的偏置電阻，光雙向可控硅耦合器633為用于隔離初級、次級的器件。通過向光雙向可控硅耦合器633的發(fā)光二極管通電，接通雙向可控硅639。電阻634為用于限制光雙向可掛硅的電流的電阻，由晶體管635進(jìn)行接通/斷開。晶體管635通過驅(qū)動電路650和電阻636按照從圖像形成控制電路316發(fā)送來的接通信號動作。驅(qū)動電路650由電流有效值檢測電路652、振蕩電路655、由比較儀等比較器653、654表示的基準(zhǔn)電壓Vs、以及時鐘生成部651構(gòu)成。
另外，交流電源通過交流濾波器(圖中未示出)輸入到零交叉檢測電路618。在零交叉檢測電路618中，由脈沖信號向時鐘生成部651通報工頻電源301已成為小于或等于某一閾值的電壓。以下，將發(fā)送到時鐘生成部651的該信號稱為ZEROX信號。時鐘生成部651檢測ZEROX信號的脈沖的邊沿。
由熱敏電阻605檢測的溫度作為電阻637和熱敏電阻605的分壓來檢測，作為TH信號，輸入到圖像形成控制電路316進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。陶瓷片狀發(fā)熱加熱器640的溫度作為TH信號在圖像形成控制電路316中受到監(jiān)視，與在圖像形成控制電路316的內(nèi)部設(shè)定的陶瓷片狀發(fā)熱加熱器的設(shè)定溫度比較的結(jié)果，由來自圖像形成控制電路316的D/A端口的模擬信號或PWM發(fā)送到時鐘生成部651。時鐘生成部651根據(jù)從圖像形成控制電路316發(fā)送來的信號計算出應(yīng)提供給構(gòu)成陶瓷片狀發(fā)熱加熱器的發(fā)熱體601的功率，并換算成與該提供的功率對應(yīng)的相位角θ(相位控制)。零交叉檢測電路618將ZEROX信號輸出到時鐘生成部651，時鐘生成部651同步地將接通信號發(fā)送到晶體管635，以預(yù)定的相位角θa向加熱器640通電。
圖22示出了其通電狀態(tài)的波形。ZEROX信號以根據(jù)工頻電源頻率(50Hz)確定的周期T(＝1/50sec)的反復(fù)脈沖將其發(fā)送到圖像形成控制電路316，脈沖的中央部示出了工頻電源的0°、180°相位和電壓為0V(零交叉)的定時。圖像形成控制電路316，如上述那樣從零交叉定時開始經(jīng)過預(yù)定的定時發(fā)送接通雙向可控硅639的接通信號，在工頻電源電壓(正弦波)的半波中，以預(yù)定的相位角θa開始發(fā)熱體(加熱器)601的通電，由此進(jìn)行控制。雙向可控硅639以以下的零交叉定時斷開，在下一半波中由接通信號以相同相位角θa開始對發(fā)熱體601的通電，進(jìn)而，以下一零交叉定時斷開。發(fā)熱體601為電阻，因此施加在發(fā)熱體的兩端的電壓波形與流過的電流波形相同，如圖22所示，在1個周期中示出正負(fù)對象的電流波形。在增加對加熱器的功率供給時，使發(fā)送接通信號的定時早于零交叉，相反，在降低功率供給時，使發(fā)送接通信號的定時遲于零交叉。通過每1個周期或根據(jù)需要每幾個周期進(jìn)行該控制，控制陶瓷片狀發(fā)熱加熱器640的溫度。
圖21的625為用于檢測流向定影器600的陶瓷片狀發(fā)熱加熱器640的電流的變流器。由變流器625檢測出的檢測電流通過由檢測電流有效值的IC等構(gòu)成的電流有效值檢測電路652測量有效值，檢測出的電流(電壓)值發(fā)送到比較器653的-輸入端子，預(yù)定的基準(zhǔn)電壓Vs654發(fā)送到比較器653的+輸入端子，由比較器653比較雙方的值。在電流檢測值比基準(zhǔn)電壓Vs654大時，比較器653向時鐘生成部651輸出結(jié)果信息，使從零交叉定時開始到發(fā)送接通信號為止的時間大于或等于預(yù)定的時間(預(yù)定的相位角)，使得不大于或等于與基準(zhǔn)電壓Vs654對應(yīng)的電流。如上所述，圖像形成控制電路316總是監(jiān)控電流，根據(jù)檢測出的平均電流通過運算確定不超過預(yù)定的最大有效電流的相位角，進(jìn)行對陶瓷片狀發(fā)熱加熱器640的最大功率控制。
萬一發(fā)熱體因圖像形成控制電路316等的故障而造成熱失控，溫度熔絲602大于或等于預(yù)定的溫度時，溫度熔絲602斷開。通過溫度熔絲602的斷開，斷開對陶瓷片狀發(fā)熱加熱器640的通電路徑，通過斷開對發(fā)熱體601的通電，進(jìn)行故障時的保護。
在以上那樣的結(jié)構(gòu)中，在本實施例中如以下那樣進(jìn)行功率控制。
圖像形成控制電路316在激光打印機100的待機時或不需要來自蓄電器455的功率供給時，使開關(guān)463斷開，并且使充電電路456動作，對蓄電器455充電。
在圖像形成動作開始時等使用定影器23時，圖像形成控制電路316接通開關(guān)463，由來自蓄電器455的功率驅(qū)動負(fù)載460。因此，工頻電源節(jié)省因來自蓄電器455的功率供給而由負(fù)載460消耗的功率量，所以，相對于由工頻電源的最大電流規(guī)定的最大功率具有余量。
例如，在定影器23的溫度上升時，假設(shè)在定影控制電路630的初級側(cè)(交流側(cè))流過11A的電流，在開關(guān)電源電路470的初級側(cè)(交流側(cè))流過3A的電流。如將依存于定影控制電路630的輸入電壓的功率等的偏差估計為約1A，則其合計功率(在假定定影控制電路630和開關(guān)電源電路470的功率因數(shù)cosθ都為1時)為15A(＝11A+3A+1A)，處于工頻電源的最大電流15A以內(nèi)，即容許功率1500W(＝100V×15A)內(nèi)。
在這樣的條件下，如果通過從蓄電器455向負(fù)載460供給功率，使開關(guān)電源電路470的初級側(cè)(交流側(cè))的電流值減輕2A，則在由來自蓄電器455的功率驅(qū)動負(fù)載460的期間，不從工頻電源消耗該2A量的功率(200W＝100V×2A)，所以，相對于工頻電源的最大供給電流能具有余量。為此，圖像形成控制電路316使與對定影器600的提供功率限制值相當(dāng)?shù)膶μ沾善瑺畎l(fā)熱加熱器640的通電相位角向0°側(cè)減少與該2A相當(dāng)?shù)牧?，提高對定影?3的提供功率限制值。因此，在定影控制電路630的初級側(cè)(交流側(cè))電流為13A，在開關(guān)電源電路470的初級側(cè)(交流側(cè))電流為1A，偏差不變，為約1A，則其合計電流同樣為15A(＝13A+1A+1A)，處于工頻電源的最大容許功率內(nèi)。當(dāng)然，在實際設(shè)計時需要考慮設(shè)計偏差，使得不超過工頻電源的最大可供給的電流。
如以上那樣，在激光打印機100內(nèi)設(shè)置蓄電器，在定影器600啟動時，從蓄電器455將功率提供給定影器600以外的電機等負(fù)載460，從而在進(jìn)行來自蓄電器455的功率供給期間，可使對定影器600的功率限制值增加與剩余功率相當(dāng)?shù)牧?，將該剩余功率有效地用作定影?00的啟動功率，從而能縮短定影器的啟動時間。
另外，在定影器600內(nèi)由于不需要主加熱器、副加熱器這樣的多個熱源，所以，可簡化定影器的結(jié)構(gòu)，并且能根據(jù)圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)和打印速度等性能實現(xiàn)即時響應(yīng)定影。
在使用本實施例那樣的陶瓷片狀發(fā)熱加熱器方式的定影器的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)然也與電磁感應(yīng)加熱方式的定影器的情況相同，如由第2～4實施例說明的那樣，在開關(guān)電源的初級側(cè)、定影控制電路、工頻電源部設(shè)置電流/電壓/功率檢測電路，根據(jù)這些檢測結(jié)果中的至少1個和來自蓄電器的功率供給狀態(tài)，通過改變定影功率的限制值，能有效地利用來自工頻電源的功率。
(第6實施例)在上述第1～第5實施例中，將工頻電源301和蓄電器455中的任一個選擇為對負(fù)載460的功率供給源的選擇單元，使用開關(guān)463。然而，本發(fā)明并不排除兼用工頻電源和蓄電器作為對負(fù)載的功率供給源的形式。
例如，如圖28所示那樣，在開關(guān)電源電路470設(shè)置有包含Vaa、Vab的2個以上的輸出系統(tǒng)，在Vaa上連接負(fù)載460a，在負(fù)載460b經(jīng)由恒壓控制電路458連接Vab和蓄電器455。在這樣的結(jié)構(gòu)的情況下，從除了定影器之外的整個負(fù)載看，作為對負(fù)載的功率供給源兼用工頻電源和蓄電器。
或者，作為變形例，還可考慮不選擇開關(guān)463的結(jié)構(gòu)。例如，如圖29所示，設(shè)置二極管480，而不是開關(guān)463。在該情況下，使由恒壓控制電路458控制為負(fù)載460的動作所需要的電壓的電壓Vd比開關(guān)電源電路470的輸出電壓Va高，由此能優(yōu)先地將來自蓄電器455的功率提供給負(fù)載460。開關(guān)電源電路470的輸出側(cè)的二極管453，在將電壓Vc從蓄電器455經(jīng)由恒壓控制電路458提供給負(fù)載460時，根據(jù)Vc＞Va的條件，起到防止電流從恒壓控制電路458反向流到開關(guān)電源電路470的作用。另外，恒壓控制電路458的輸出側(cè)的二極管480，在從蓄電器455經(jīng)由恒壓控制電路458提供的電壓Vc下降時或控制異常時，起到防止電流從開關(guān)電源電路470反向流至恒壓控制電路458的作用。但是，在恒壓控制電路458中包含與二極管480同等的二極管時，不需要該二極管480。
在該結(jié)構(gòu)中，在蓄電器455的充電電壓Vc下降到恒壓控制電路458不能升壓到所要電壓Vd的電壓的情況下，對負(fù)載460的功率供給源轉(zhuǎn)換到工頻電源301。在該轉(zhuǎn)換的定時，兼用來自工頻電源301的功率和來自蓄電器455的功率。
另外，在設(shè)置有可從恒壓控制電路458輸出的電流值由預(yù)定的值限制的限流電路的情況下，當(dāng)負(fù)載側(cè)因負(fù)載變動而消耗大于或等于限流值的電流時，限流電路動作，來自恒壓控制電路458的輸出電壓稍稍下降。此時，當(dāng)恒壓控制電路458輸出的電壓的電壓降與開關(guān)電源電路470的輸出電壓平衡時，兼用來自工頻電源301的功率和來自蓄電器455的功率。
在上述各實施例中，作為蓄電器的一例示出了使用多個電偶極子層電容器的例子。如果考慮使用條件的限制和順序等，則當(dāng)然可以將大容量且多個鋁電解電容器等其它電容器、鎳氫電池和鋰電池、質(zhì)子聚合物(proton polymer)電池等二次電池用作(根據(jù)需要可為多個)蓄電單元使用。但是，除質(zhì)子聚合物電池外的二次電池一般充放電次數(shù)為500～1000次，較短，所以，在二次電池的壽命達(dá)不到裝置壽命的情況下，最好使用可拆裝的交換部件。
另外，一般電偶極子層電容器等電容器的能量密度小，可進(jìn)行大電流的充放電。另一方面，二次電池的能量密度比電容器大，不適合大電流的充放電。因此，為了充分利用雙方的特點，也可形成為組合了電容器與二次電池的結(jié)構(gòu)。即，在瞬間大電流流過，此后繼續(xù)流過低電流的負(fù)載的情況下，大電流可由電容器提供，低電流從二次電池提供能量。
另外，在上述各實施例中，作為定影控制電路的功率限制單元，說明了根據(jù)在定影控制電路中流過的電流確定限制值的例子。然而，不言而喻，將輸入到定影控制電路的電壓和功率定為限制值也可獲得同樣的效果。
另外，在上述各實施例中，作為圖像形成裝置的一例說明了串聯(lián)式的彩色圖像形成裝置，作為定影裝置，說明了使用電磁感應(yīng)加熱方式的定影裝置或陶瓷片狀發(fā)熱加熱器的定影裝置的例子。然而，作為圖像形成裝置，并不限于這樣的裝置，也可為其它結(jié)構(gòu)的彩色圖像形成裝置和單色圖像形成裝置等其它結(jié)構(gòu)的圖像形成裝置。另外，作為定影裝置，不并限于在上述實施例中說明的定影裝置，不言而喻，在其它方式的定影裝置中也可獲得同樣的效果。
由于在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的條件下可獲得本發(fā)明的許多明顯不同的實施方式，所以，可以理解，本發(fā)明并不限于這些特定的實施方式，除非在后附的權(quán)利要求中加以限定。
權(quán)利要求
1.一種圖像生成裝置，包括定影裝置，內(nèi)含利用從工頻電源供給的功率發(fā)熱的發(fā)熱體，通過在形成了調(diào)色劑圖像的轉(zhuǎn)印材料上施加上述發(fā)熱體的熱量，來將上述調(diào)色劑圖像定影到上述轉(zhuǎn)印材料上；功率限制裝置，將從工頻電源供給到上述定影裝置的功率限制在預(yù)定的限制水平；蓄電裝置，可進(jìn)行充電和放電；控制裝置，控制從工頻電源和上述蓄電裝置向上述發(fā)熱體以外的負(fù)載的功率供給；以及調(diào)整裝置，按照上述控制裝置的控制狀態(tài)，調(diào)整上述限制水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像生成裝置，其特征在于還包括檢測裝置，檢測從工頻電源供給到上述負(fù)載的功率或與該功率相關(guān)的物理量；上述調(diào)整裝置，進(jìn)一步根據(jù)上述檢測裝置的檢測結(jié)果，調(diào)整上述限制水平。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像生成裝置，其特征在于還包括檢測裝置，檢測從工頻電源供給到上述定影裝置的功率或與該功率相關(guān)的物理量；上述調(diào)整裝置，進(jìn)一步根據(jù)上述檢測裝置的檢測結(jié)果，調(diào)整上述限制水平。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像生成裝置，其特征在于還包括檢測裝置，檢測工頻電源的功率或與該功率相關(guān)的物理量；上述調(diào)整裝置，進(jìn)一步根據(jù)上述檢測裝置的檢測結(jié)果，調(diào)整上述限制水平。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像生成裝置，其特征在于上述定影裝置是電磁感應(yīng)加熱方式的定影器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像生成裝置，其特征在于上述定影裝置是陶瓷片狀發(fā)熱加熱器方式的定影器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像生成裝置，其特征在于上述蓄電裝置，具有電容器和二次電池中的至少一者。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像生成裝置，其特征在于上述蓄電裝置，具有電偶極子層電容器、質(zhì)子聚合物電池以及鎳氫電池中的至少任意一個。
9.一種圖像形成裝置的控制方法，所述圖像形成裝置包括定影裝置，內(nèi)含利用從工頻電源供給的功率發(fā)熱的發(fā)熱體，通過在形成調(diào)色劑圖像的轉(zhuǎn)印材料上施加上述發(fā)熱體的熱量，來將上述調(diào)色劑圖像定影到上述轉(zhuǎn)印材料上；和蓄電裝置，可以進(jìn)行充電和放電，該圖像形成裝置的控制方法包括控制步驟，控制從工頻電源和上述蓄電裝置向上述發(fā)熱體以外的負(fù)載的功率供給；以及功率限制步驟，將從工頻電源供給到上述定影裝置的功率限制為與在上述控制步驟的控制狀態(tài)對應(yīng)的限制水平。
全文摘要
本發(fā)明提供可更有效的利用工頻電源的上限電流(功率)來實現(xiàn)溫度上升快的即時響應(yīng)定影的圖像生成裝置及其控制方法。該圖像形成裝置具有可充放電的蓄電器，定影器的發(fā)熱體以外的驅(qū)動負(fù)載可從工頻電源和/或蓄電器接受功率供給。在電源接通時或從節(jié)能模式復(fù)原時，控制從工頻電源和蓄電器向負(fù)載的功率供給。而且，從工頻電源供給到定影器的功率被限制為與上述控制結(jié)果相應(yīng)的限制水平。
文檔編號H01G9/155GK1652043SQ20051000162
公開日2005年8月10日 申請日期2005年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月4日
發(fā)明者小山悟, 竹內(nèi)昭彥 申請人:佳能株式會社