JP4107539B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトナー像担持体上のトナー像を定着させる定着手段を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置は、普通紙、ＯＨＰフィルムなどの記録媒体上に画像を形成する工程を必要とする機器であり、高速性、画像品質、コストなどから広く採用されている画像形成方式として電子写真方式がある。
電子写真方式では、記録媒体上に未定着トナー像を形成し、この記録媒体上の未定着トナー像を熱と圧力で記録媒体に固定する定着工程があり、その定着方式としては安全性等の面からヒートローラ方式が現在最も多く採用されている。
【０００３】
ヒートローラ方式とは、ハロゲンヒータなどの発熱部材により加熱される加熱ローラと、この加熱ローラに対向させて配置される加圧ローラとを圧接させてニップ部と呼ばれる相互圧接部を形成し、この加熱ローラと加圧ローラとの間に上記記録媒体を通過させて記録媒体上の未定着トナー像を熱と圧力で記録媒体に定着させる方式である。加熱ローラは、鉄やアルミニウムで構成されたローラを主に使用しており、熱容量が大きいために約１８０℃前後の定着可能温度にまで昇温するには数分から十数分など長い加熱時間が必要であるという不具合がある。
【０００４】
そこで、画像形成装置では、使用者が画像形成を行わない待機時には、加熱ローラの温度を定着可能温度よりやや低い一定の温度に保つことで、すぐに定着可能温度まで立ち上がり、使用者が加熱ローラの昇温を待つことがないようにしていた。すなわち、使用していないときにも、記録媒体上の未定着トナー像を記録媒体に定着させる定着機能は不必要で余分なエネルギーを消費していた。
【０００５】
ところが、近年、環境保護意識の高まりから各国で省エネルギー規制などが制定され、装置の省電力化を図る上で装置の待機時消費エネルギーを削減するために、装置の未使用時には装置の電力供給をゼロにすることが求められてきている。
特開平５−２３２８３９号公報には主電源の他に補助電源を有する加熱装置が記載されているが、その補助電源は加熱ローラ加熱用ヒータに主電源から供給する電力をさらに増すのではなく加熱ローラ加熱用ヒータとは別系統の発熱体に電力を供給している。
【０００６】
特開平１０−１０９１３号公報には、低いエネルギー節約モード温度から高い定着温度に戻る短縮された回復期間を生じさせるための定着装置であって、主電源の他に補助電源を用いたものが記載されている。しかし、この定着装置では、補助電源としての二次電源は、単一の電源から２つのレベルの電力を供給しており、最大の供給電力を主電源の供給電力より高めることを主眼としたものではない。
特開平１０−２８２８２１号公報には、主電源の他に補助電源を用いて色々な機能を発揮できるようにし、補助電源には二次電池、一次電池等を用いる画像形成装置が記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の画像形成装置において、待機時にエネルギー消費をゼロにすると、加熱ローラの昇温時間が長くかかり、使用者の使い勝手が悪化してしまう。このため、速やかに加熱ローラ温度を上昇させる構成とすることが必要である。
加熱ローラの昇温時間を短くするためには、加熱ローラ加熱用ヒータに対する単位時間の投入エネルギー、すなわち電力を大きくとると良い。実際に、画像形成速度の速い高速の画像形成装置には、電源電圧を２００Ｖにして対応しているものも多い。しかし、日本国内の一般的なオフィスでは、電源の電力は１００Ｖ１５Ａであり、画像形成装置の電源電圧を２００Ｖにして対応するには画像形成装置の設置場所の電源関連部分に特別な工事を施す必要があり、一般的な解決法とはいえない。そこで、加熱ローラを短時間で昇温させようとしても、加熱ローラ加熱用ヒータに対する最大投入エネルギーが電源により決まってしまっていた。
【０００８】
この点を改善するために補助電源を用いて上記課題を解決することが提案されている。すなわち、主電源の電力に補助電源の電力を上乗せすることで、主電源で制限されていた最大投入電力を越えた電力を加熱ローラ加熱用ヒータに供給することを可能とするものが提案されている。この提案によれば、より短時間に加熱ローラを昇温させることが可能となり、待機中には加熱ローラを予熱するために加熱ローラ加熱用ヒータへの電力供給を停止しても使い勝手が低下せず、省エネルギー化を図ることができる画像形成装置を実現することが可能となる。
【０００９】
しかし、この提案を実現するには、いくつかの課題が存在する。すなわち、これまで充電可能な補助電源としては二次電源が開示されており、この二次電源としては一般的な鉛蓄電池及びカドニカ電池が画像形成装置以外の機器には使用されている。これらの二次電池は、一般に充放電を何回も繰り返すと容量が劣化して低下していき、大電流で放電するほど寿命が短いという性質を持つ。このため、補助電源を用いた画像形成装置では、補助電源の寿命が実用化する上で大きな課題となり、補助電源が装置に固定的に設置されていると、補助電源の短い寿命が装置寿命となってしまう。また、二次電池は、内部に電解液を有する構成であるものが主であるが、性能の劣化によりその電解液が外部に漏洩してしまい、二次電池周辺に設置された部品を電解液で汚染してしまい、画像形成装置の寿命を低下させてしまうおそれがある。
【００１０】
本発明は、より短時間に定着手段を昇温させることが可能であって待機中に定着手段への電力供給を停止しても使い勝手が低下せず、省エネルギー化を図ることができ、使用可能時間を延ばすことができ、さらに補助電源の漏洩物による影響を低減できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、トナー像担持体上のトナー像を加熱して前記トナー像担持体に定着させる定着手段と、前記定着手段に電力を供給する主電源と、前記定着手段に補助的な電力の供給を行う補助電源と、前記定着手段への電力供給を制御する制御手段を備えた画像形成装置において、前記定着手段の温度を検知する温度検知手段を有し、前記制御手段は前記温度検知手段からの温度検知信号に基づいて、前記補助電源から前記定着手段への電力供給を制御するものである。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記補助電源は画像形成装置本体に対して着脱可能であるものである。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記補助電源は前記画像形成装置本体との電気的な結合を行う電気的結合部材と共に前記画像形成装置本体に対して着脱可能であるものである。
請求項４に係る発明は、請求項２記載の画像形成装置において、前記補助電源は、前記画像形成装置本体との電気的な結合を行う電気的結合部材を有し、前記画像形成装置本体に対して着脱可能であるカートリッジに取り付けられているものである。
請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記補助電源は二次電源であるものである。
請求項６に係る発明は、請求項１乃至４いずれかに記載の画像形成装置において、前記補助電源は一次電源であるものである。
請求項７に係る発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記補助電源はコンデンサであるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例の一部を示す。この実施例は、定着部としての定着装置１と、主電源（主電源装置ともいう）２と、補助電源（補助電源装置ともいう）３と、切替手段４と、周知の図示しない画像形成装置本体とからなる電子写真方式の画像形成装置の例である。画像形成装置本体においては、例えば像担持体としてのドラム状感光体を駆動部により回転させて帯電手段により一様に帯電させた後に、露光手段により露光して静電潜像を形成し、この感光体上の静電潜像を現像手段で現像してトナー像とする。
【００１５】
この感光体上のトナー像は記録媒体供給手段から供給された普通紙、ＯＨＰフィルム等のシート状記録媒体へ転写手段により転写して記録媒体がそのトナー像を担持し、このトナー像担持体としての記録媒体上のトナー像を定着部１により記録媒体に定着させて記録媒体を排出する。なお、本発明は電子写真方式以外の画像形成装置にも適用することができ、上記像担持体はベルト状感光体、シート状感光体などを用いてもよい。
【００１６】
定着部１は、加熱部としての加熱ローラ１ａと、加圧ローラ１ｂとを有し、加熱ローラ１ａの内部には発熱体１ｃが設置されている。この発熱体１ｃは、主電源２及び補助電源３から切替手段４を介して供給される電力により発熱し、加熱ローラ１ａを加熱する。加圧ローラ１ｂは、加熱ローラ１ａに対向させて配置され、図示しない加圧手段により加熱ローラ１ａに圧接されて加熱ローラ１ａとの間にニップ部と呼ばれる相互圧接部を形成する。
【００１７】
上記トナー像担持体としての記録媒体は、シート状被加熱体として加熱ローラ１ａと加圧ローラ１ｂとの間を通され、その際に未定着トナー像が加熱ローラ１ａ及び加圧ローラ１ｂによる熱及び圧力で定着される。主電源２は、当該画像形成装置の設置場所付近に備えられているコンセントなどにつながれており、定着部１の条件に応じた電圧の調整および、交流から直流への変換（整流など）を行う機能を有し、コンセントなどから入力された交流入力の直流への変換、その電圧調整などを行って切替手段４を介して発熱体１ｃに供給する。
【００１８】
この実施例は、発熱体１ｃには、通常、主電源２から切替手段４を介して電力が供給されるように構成されているが、補助電源３は主電源２とは独立に電力を供給することができるようになっており、切替手段４により補助電源３から発熱体１ｃへ電力を供給できるように構成されている。従って、定着部１は、待機時に室温まで温度の下がった加熱ローラ１ａを約１８０℃程度の定着可能温度に立ち上げるときなど、多量の電力を必要とするときには、電源電圧及び電流に制限のある主電源２からの電力に加えて補助電源３からの電力を利用することができる。このため、昇温時間の短い定着部を実現することができる。
【００１９】
ここに、切替手段４は例えば図示しない制御手段により制御され、定着部１の定着温度（加熱ローラ１ａの表面温度）を検知する温度検知手段が設けられる。制御手段は、当該画像形成装置が上述のような画像形成動作を行わない待機時には切替手段４に主電源２及び補助電源３から発熱体１ｃへの電力を遮断させる。また、制御手段は、当該画像形成装置が上述のような画像形成動作を行う画像形成時には、温度検知手段からの温度検知信号に基づいて、定着部１が多量の電力を必要とする場合（加熱ローラ１ａの表面温度と定着部１の定着可能温度との差が所定値以上に大きい場合）には切替手段４に主電源２及び補助電源３からの電力を両方とも発熱体１ｃへ供給させ、定着部１が多量の電力を必要としない場合（加熱ローラ１ａの表面温度と定着部１の定着可能温度との差が所定値より小さい場合）には切替手段４に主電源２からの電力を発熱体１ｃへ供給させて補助電源３から発熱体１ｃへの電力を遮断させる。
【００２０】
また、図３に示すように、定着部１が稼動後に安定してきて加熱ローラ１ａの発熱体１ｃによる加熱に比較的電力を消費せず、主電源２の電力に余裕があるときには補助電源３を主電源１からの電力で充電しておく構成が望ましい。そこで、制御手段は、温度検知手段からの温度検知信号に基づいて、定着部１が稼動後に安定してきて加熱ローラ１ａの発熱体１ｃによる加熱に比較的電力を消費せず、主電源２の電力に余裕があるとき（加熱ローラ１ａの表面温度が所定の安定範囲内にあるとき）には切替手段４に主電源２からの電力を補助電源３にも供給させる。
【００２１】
これにより、再度多量の電力を必要とするときには主電源２からの電力と共に補助電源３からの電力を利用して発熱体１ｃに多量のエネルギーを供給することができる。
また、補助電源３は画像形成装置本体に対して着脱可能であり、補助電源３の寿命がつきた後でも補助電源３を新しいものと交換して画像形成装置を利用することができる。
【００２２】
この実施例によれば、トナー像担持体上のトナー像を加熱して前記トナー像担持体に定着させる定着手段としての定着部１と、この定着手段１にエネルギーを供給する主電源２と、前記定着手段１に補助的なエネルギーの供給を行う補助電源３とを有する画像形成装置において、前記補助電源３は画像形成装置本体に対して着脱可能であるので、より短時間に定着手段を昇温させることが可能であって待機中に定着手段への電力供給を停止しても使い勝手が低下せず、省エネルギー化を図ることができ、使用可能時間を延ばすことができる。
【００２３】
図４は本発明の他の実施例の一部を示す。この実施例では、上記実施例において、補助電源３と切替手段４との間に補助電源３と画像形成装置本体との電気的な結合を行う電気的結合部材としてのコネクタ５が設けられて補助電源３がコネクタ５を介して切替手段４と接続され、補助電源３は画像形成装置本体に対してコネクタ５を介して着脱される。補助電源３は、画像形成装置本体に対してコネクタ５と一体で着脱が可能であり、交換時の手間をさらに低減できる。また、画像形成装置本体の組み立て時の効率が上がり、製造コスト低減に寄与することができる。
【００２４】
この実施例によれば、上記実施例において、補助電源３は、画像形成装置本体との電気的な結合を行う電気的結合部材としてのコネクタ５と共に画像形成装置本体に対して着脱可能であるので、交換時の手間をさらに低減でき、また、装置製作時の効率が上がり、製造コスト低減に寄与することができる。
【００２５】
図５は本発明の別の実施例の一部を示す。この実施例は、上記他の実施例において、補助電源３とコネクタ５を一体としたカートリッジ６を設け、このカートリッジ６を画像形成装置本体に対して着脱可能としたものである。このようにカートリッジ６に補助電源３やコネクタ５を一体化したので、補助電源３の着脱が容易になり、補助電源の交換の際に手間がかからないため、補助電源の交換時及び取付時の時間を短縮することができ、補助電源の製造交換コストを低減することができる。さらに、補助電源が劣化した際の液漏れなどによる漏洩物がカートリッジで保持されて漏洩物の画像形成装置本体への影響を低減でき、最小限の損壊で済ますことが可能となる。
【００２６】
この実施例によれば、上記他の実施例において、前記補助電源３は、前記画像形成装置本体との電気的な結合を行う電気的結合部材としてのコネクタ５を有し、前記画像形成装置本体に対して着脱可能であるカートリッジ６に取り付けられているので、補助電源の着脱が容易になり、補助電源の交換の際に手間がかからないため、補助電源の交換時及び取付時の時間を短縮することができ、製造交換コストを低減することができる。さらに、補助電源が劣化した際の液漏れなどによる漏洩物がカートリッジで保持されて漏洩物の画像形成装置本体への影響を低減でき、最小限の損壊で済ますことが可能となる。
【００２７】
本発明の他の各実施例は、上記図１〜図５に示す各実施例において、それぞれ補助電源３を二次電源としての二次電池としたものである。二次電源は、放充電が可能であり、交換の回数が減り交換の手間を低減することが可能である。二次電源としての二次電池は画像形成装置本体に対して着脱が容易に可能であり、電気的なコネクタ５などとともにカートリッジ６に一体化されていることが望ましい。
【００２８】
二次電池は、劣化すると液漏れを起こし、漏れた液が画像形成装置本体を腐食させるなど寿命を短縮し劣化させてしまう恐れがあるが、漏洩した液がカートリッジ６内で保持されて画像形成装置本体まで影響を及ぼすことを防ぐことができる。
この実施例によれば、図１〜図５に示す各実施例において、補助電源３は二次電源であるので、二次電源が放充電が可能であることから、交換の手間を低減することが可能である。
【００２９】
本発明の他の各実施例は、上記図１〜図５に示す各実施例において、それぞれ補助電源３を一次電源としての一次電池としたものである。一次電池は、自ら電力を発生し定着部１に電力を供給するが、充電を待つことなく電力を供給することが可能である。一次電池は、エネルギーを使い果たすと寿命がつきてしまうが、画像形成装置本体に対して着脱が可能であることにより、交換して画像形成装置本体の寿命を延ばすことができる。また、一次電池は、容易に交換可能であるため、交換及び取付時の工程の時間を短縮し、製造コスト、メンテナンスコストを低減することができる。さらに、一次電池は、カートリッジ形状であるため、一次電池の劣化時液漏れなどの際には画像形成装置本体側に与える影響を低減することができる。
【００３０】
このように、この実施例によれば、図１〜図５に示す各実施例において、補助電源３は一次電源であるので、一次電池が、自ら電力を発生し定着手段に電力を供給するが、充電を待つことなく電力を供給することが可能である。また、一次電池は、エネルギーを使い果たすと寿命がつきてしまうが、画像形成装置本体に対して着脱が可能であるため、画像形成装置本体の寿命を延ばすことができる。
【００３１】
本発明の他の各実施例は、上記図１〜図５に示す各実施例において、それぞれ補助電源３をコンデンサとしたものである。コンデンサは、二次電池と異なり、化学反応を伴わないため、次のような優れた特徴を有する。
【００３２】
二次電池として一般的なニッケル−カドミウム電池を用いた補助電源では、急速充電を行っても数時間の時間を要する。これに対して、コンデンサを用いた補助電源では、数分程度の急速な充電が可能であるため、同一時間内で比較したときに補助電源を用いた発熱体１ｃの加熱の回数が増える。
【００３３】
また、ニッケル−カドミウム電池は、充放電の繰り返し回数が５００回から１０００回であるため、定着部用補助電源３としては寿命が短く、交換の手間やコストが問題となる。これに対して、コンデンサを用いた補助電源は、長寿命であり、繰り返し充放電による劣化が少なく、鉛蓄電池のような液交換や補充なども必要でないため、メンテナンスがほとんどいらない。
【００３４】
さらに、コンデンサには、二次電池よりも、充電時間が短く、充放電回数の寿命が長く、充放電による劣化が少なく、液補充などのメンテナンスがいらない等の優れた特徴がある。このため、コンデンサを補助電源として用いた場合には、二次電池を補助電源として用いた場合よりも、よりメンテナンスの手間がかからない画像形成装置を提供することが可能となる。
このように、定着部の補助電源としてコンデンサを用いることにより、二次電池より性能の高い画像形成装置を提供することができる。
【００３５】
この実施例によれば、図１〜図５に示す各実施例において、前記補助電源はコンデンサであるので、補助電源を用いた最大電力供給のサイクルを短縮でき、メンテナンスの手間を大きく低減できるなど、通常の二次電池では充電時間及び寿命のために達成できなかった機能、性能を発揮することができる。また、待機時からの復帰が早くなるため、待機時には定着部へのエネルギー供給を止めておくことができ、省エネルギーな画像形成装置を提供できる。この場合、定着部に電力を供給する電源として、主電源以外に補助的なエネルギーを供給する補助電源を有する画像形成装置において、補助電源としてコンデンサを用いたことにより、通常の二次電池では充電時間及び寿命のために達成できなかった機能、性能を発揮することができる。また、充電時間が早いため、従来の二次電池が補助電源の性能をフルに発揮するためには長時間充電しなければならなかったが、この実施例では数分の充電で、補助電源を加える効果が得られる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように請求項１、２に係る発明によれば、上記構成により、より短時間に定着手段を昇温させることが可能であって待機中に定着手段への電力供給を停止しても使い勝手が低下せず、省エネルギー化を図ることができ、使用可能時間を延ばすことができる。
【００３７】
請求項３に係る発明によれば、上記構成により、交換時の手間をさらに低減でき、また、装置製作時の効率が上がり、製造コスト低減に寄与することができる。
【００３８】
請求項４に係る発明によれば、上記構成により、補助電源の着脱が容易になり、補助電源の交換の際に手間がかからないため、補助電源の交換時及び取付時の時間を短縮することができ、製造交換コストを低減することができる。さらに、補助電源が劣化した際の液漏れなどによる漏洩物がカートリッジで保持されて漏洩物の画像形成装置本体への影響を低減でき、最小限の損壊で済ますことが可能となる。
【００３９】
請求項５に係る発明によれば、上記構成により、二次電源が放充電が可能であることから、交換の手間を低減することが可能である。
【００４０】
請求項６に係る発明によれば、上記構成により、一次電池が、自ら電力を発生し定着手段に電力を供給するが、充電を待つことなく電力を供給することが可能である。また、一次電池は、エネルギーを使い果たすと寿命がつきてしまうが、画像形成装置本体に対して着脱が可能であるため、画像形成装置本体の寿命を延ばすことができる。
【００４１】
請求項７に係る発明によれば、上記構成により、補助電源を用いた最大電力供給のサイクルを短縮でき、メンテナンスの手間を大きく低減できるなど、通常の二次電池では充電時間及び寿命のために達成できなかった機能、性能を発揮することができる。また、待機時からの復帰が早くなるため、待機時には定着部へのエネルギー供給を止めておくことができ、省エネルギーな画像形成装置を提供できる。また、補助電源としてコンデンサを用いたことにより、通常の二次電池では充電時間及び寿命のために達成できなかった機能、性能を発揮することができる。また、充電時間が早いため、数分の充電で、補助電源を加える効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の一部を示すブロック図である。
【図２】同実施例を説明するためのブロック図である。
【図３】同実施例を説明するためのブロック図である。
【図４】本発明の他の実施例の一部を示すブロック図である。
【図５】本発明の別の実施例の一部を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 定着部
２ 主電源
３ 補助電源
４ 切替手段
５ コネクタ
６ カートリッジ

Claims (7)

1. トナー像担持体上のトナー像を加熱して前記トナー像担持体に定着させる定着手段と、
   前記定着手段に電力を供給する主電源と、
   前記定着手段に補助的な電力の供給を行う補助電源と、
   前記定着手段への電力供給を制御する制御手段を備えた画像形成装置において、
   前記定着手段の温度を検知する温度検知手段を有し、
   前記制御手段は前記温度検知手段からの温度検知信号に基づいて、前記補助電源から前記定着手段への電力供給を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、前記補助電源は画像形成装置本体に対して着脱可能であることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置において、前記補助電源は前記画像形成装置本体との電気的な結合を行う電気的結合部材と共に前記画像形成装置本体に対して着脱可能であることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項２記載の画像形成装置において、前記補助電源は、前記画像形成装置本体との電気的な結合を行う電気的結合部材を有し、前記画像形成装置本体に対して着脱可能であるカートリッジに取り付けられていることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記補助電源は二次電源であることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１乃至５いずれかに記載の画像形成装置において、前記補助電源は一次電源であることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記補助電源はコンデンサであることを特徴とする画像形成装置。

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