JP4402972B2

JP4402972B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4402972B2
Application number: JP2004028834A
Authority: JP
Inventors: 晋松阪; 和人岸; 泰久加藤; 晃康網田; 政己岡本; 誉唯月岡; 啓正高木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-02-05
Filing date: 2004-02-05
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2024-02-05
Also published as: JP2005221696A

Description

本発明は、加熱部へ電力を供給する蓄電器を有する定着装置システムを備えた画像形成装置に関するものである。

最近の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置においては、電子写真方式で転写紙等の記録媒体上にトナー像を形成した後、定着装置を通過させてトナーを加熱させることにより記録媒体上にトナー像を定着させる方式が一般的である。

また、このような定着装置では、電力供給を受けた加熱体の発熱によりローラや無端ベルトなどを加熱し、そのローラや無端ベルトなどの定着部材を記録媒体と接触させることによってトナーを加熱するようにしている。ここで、加熱体への電力供給は商用交流電源からが一般的であったが、最近では蓄電器と併用して発熱体へ電力供給する定着装置システムも開発されている（例えば、特許文献１参照。）。

すなわち、画像形成装置では装置立上げから複写終了までのトータルの複写時間の短縮が求められているが、上記定着装置システムが休止している状態から主電源が入れられるなどして立上げられる場合には、複数の加熱体へそれぞれ商用交流電源と蓄電器とから電力供給されて定着部材が加熱され、リロード温度まで急速に昇温することができ、装置が使用可能となるまでの待ち時間を短縮し、ひいてはトータルの複写時間を短縮することが可能であった。

特開２００２−１７４９８８号公報

しかしながら、上記画像形成装置でも画像品質を確保することを最優先に制御する構成となっているが、定着不良による画像品質の低下が発生することがあった。

また、上記画像形成装置において、蓄電器の長寿命化と高画像品質の確保とを両立させることが困難であった。

本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、どのような商用電源の電力供給状況であっても装置立上時間が短く、複写速度の速い画像形成装置を提供することを目的とする。また、蓄電器の長寿命化と良好な画像品質の確保とを両立させることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために提供する本発明は、商用電源から電力供給される加熱部と、前記加熱部により加熱される定着部材と、前記商用電源により充電され、通紙動作時において前記商用電源から前記加熱部に電力が供給されているときに前記加熱部に電力を供給する蓄電器と、を備え、前記定着部材により未定着画像を加熱し、記録媒体上に該未定着画像を定着させる画像形成装置において、前記商用電源の電圧を検出する電圧検出部と、前記蓄電器の電圧が目標電圧以上になるまで、前記商用電源により前記蓄電器を充電させる制御部とを備え、前記制御部は、前記電圧検出部の検出電圧が所定の電圧値よりも低下した場合、前記目標電圧を前記電圧検出部の検出電圧が前記所定の電圧値より低下していない場合よりも高く変更することを特徴とする画像形成装置である。

また、前記課題を解決するために提供する本発明は、商用電源から電力供給される加熱部と、前記加熱部により加熱される定着部材と、前記商用電源により充電目標電圧以上になるまで充電され、通紙動作時において前記商用電源から前記加熱部に電力が供給されているときに前記加熱部に電力を供給する蓄電器と、を備え、前記定着部材により未定着画像を加熱し、記録媒体上に該未定着画像を定着させる画像形成装置において、前記商用電源の電圧を検出する電圧検出部を備え、前記電圧検出部の検出電圧が所定の電圧値よりも低下した場合、前記充電目標電圧を前記電圧検出部が検出した電圧値が前記所定の電圧値より低下していない場合よりも高くすることを特徴とする画像形成装置である。

また、前記課題を解決するために、商用電源により充電される蓄電器と、商用電源及び前記蓄電器から電力供給される加熱部と、前記加熱部により加熱される定着部材とを備え、前記定着部材により未定着画像を加熱し、記録媒体上に該未定着画像を定着させる画像形成装置において、前記蓄電器の電圧が目標電圧以上になるまで、前記商用電源により前記蓄電器を充電させる制御部を備え、前記蓄電器のセル容量が５００Ｆ以上であり、前記目標電圧がセル定格電圧の８０％以上であることを特徴とする画像形成装置としてもよい。
これにより、定着不良を防止して良好な画像品質を確保しつつ、蓄電器の長寿命化させることが可能な画像形成装置を提供することができる。

本発明によれば、商用電源の供給電力が低下した場合であっても、加熱部の必要発熱量を維持することができるため、装置の立上時間が短く、複写速度の速いユーザーの使い勝手の良い画像形成装置を提供することができる。

以下に、本発明の実施の形態の前提となる構成について説明する。
図１４に定着装置の例を示す。図１４の定着装置は、定着部材の一態様である定着ローラ９１には加圧ローラ９２が図示していない加圧手段により一定のニップ圧で押し当てられており、図示していない駆動機構により図中定着ローラ９１は時計回り方向に、加圧ローラ９２は反時計回りに回転する。また、定着ローラ９１は電力の供給を受けて発熱する加熱部の一態様であるヒータ９３，９４を有しており、ヒータ９３，９４の加熱により定着ローラ９１の表面はトナーの定着が可能な温度となっている。なお、定着ローラ９１の表面温度は、定着ローラ９１の表面に当接して温度を検出する温度検出手段などの温度検出手段９５によりモニターされている。

画像形成装置で画像形成処理が行われる場合、電子写真方式により未定着画像であるトナーＴを担持した記録媒体であるシートＰは加熱された定着ローラ９１と加圧ローラ９２とのニップ部を通過する際に、定着ローラ９１と加圧ローラ９２とにより加熱され、シートＰにトナーＴが定着される。このとき、トナーＴがシートＰに定着するためには所定の熱が必要であり、そのために定着ローラ９１の表面温度がトナーＴの定着可能な温度であるリロード温度となるようにヒータ９３，９４への電力供給が制御されている。

図１５に定着装置システムの回路構成例を示す。図１５において、ヒータ９３は外部電源（商用電源）８６から供給される電力により発熱し、ヒータ９４は蓄電部の一態様であるキャパシタ８７から供給される電力により発熱する構成となっている。ヒータ９４は複数本のヒータがキャパシタ８７と並列に接続されたものが好ましく、図示していないスイッチの切替えによりこれらのヒータのいずれか１本あるいはすべてがキャパシタ８７と接続されるようにするとよい。例えば、装置立上げ時には全てのヒータがキャパシタ８７に接続され、通紙時にはいずれか選択されたヒータが接続されるようにする。

蓄電検知器８８により検出されたキャパシタ８７の蓄電エネルギー（残電力量）の指標となるキャパシタ電圧、並びに温度検出手段９５により検出された定着ローラ９１の温度は、それぞれ検知信号として入力回路を経て制御部の一態様であるＣＰＵ８１に取り込まれる。ＣＰＵ８１は蓄電検知器８８、温度センサ９５からの検知信号に基づいて定着ローラ９１の表面温度が設定温度になるように、トライアック８３を介するヒータ９３への通電、及びＦＥＴ８５を介するヒータ９４への通電をそれぞれコントローラ８２、８４により制御する。なお、キャパシタ８７は、スイッチ８９の切替えにより、充電装置８ａに接続されて充電可能となる。また、キャパシタ８７には蓄電検知器８８が接続されている。

上記定着装置システムの動作例を図１６に示す。この場合、前提条件はつぎの通りとする。
・ＣＰＭ（１分間当りのコピー枚数）条件：７５ＣＰＭ
・キャパシタ充電目標電圧：４０Ｖ（キャパシタ定格電圧：４５Ｖ）
・コピー命令：１００枚連続通紙
・コピー命令時のキャパシタ電圧：４０Ｖ

（ｓ８１）キャパシタ８７のキャパシタ電圧（４０Ｖ）が蓄電検知部８８により検出され、その検知信号がＣＰＵ８１に取りこまれ、キャパシタ電圧（４０Ｖ）が目標電圧（４０Ｖ）以上であることが確認される。キャパシタ８７は放電待機状態となる。
（ｓ８２）コピースタートボタンにより連続コピー指令が出されると、装置の立上動作に入り、商用電源８６からヒータ９３への電力供給が開始され、定着ローラ９１が加熱される。立上げ時間として３０ｓを要する。このとき、キャパシタ８７は待機状態である。
（ｓ８３）７５ＣＰＭで通紙が開始され、商用電源８６からヒータ９３へ、キャパシタ８７からヒータ９４へ電力が供給される。ヒータ９３，９４の発熱により定着ローラ９１が加熱されながら、トナーＴを担持したシートＰが定着ローラ９１と加圧ローラ９２とのニップ部を連続的に通過し、定着が行われる。

このとき、商用電源８６及びキャパシタ８７からのヒータへの電力供給が行われているにも関わらず、定着不良が発生することがあった。

発明者らは、この問題の発生状況を分析したところ、商用電源８６の電圧低下（図１６においては９２Ｖ）に起因して定着不良が発生していることにを把握した。
すなわち、商用電源８６からの電力を一定（例えば、１００Ｖ，１５Ａ）として、その電力を定着装置に必要な電力から差し引いた上で、不足する電力をキャパシタ８７からの供給電力として設定されているため、商用電源８６の電圧低下分が定着ローラの加熱不足となりリロード温度を下回る原因となっていた。

また、近年のオフィスはＯＡ機器だけではなく、パソコンを初めとした様々な電子・電気機器が商用電源８６から電力供給を受けており、商用電源８６は必ずしも一定電力（１００Ｖ，１５Ａ）を供給できない状況にあることが判明した。さらに、電子・電気機器の影響による電圧降下の度合いは各オフィスにより様々であり、上記画像形成装置では定着不良の防止が困難であった。

発明者らは、商用電源８６の電圧をモニターする着想を得て、鋭意検討したところ、キャパシタを効率よく活用することで上記問題を解決する本発明を成すに至った。

以下に、本発明に係る画像形成装置の第１の実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施の形態は例示であり、これに限定されるものではない。

図１は、本発明に係る定着装置の構成を示す断面図である。
図１の定着装置は、ヒータ３，４からなる加熱部により加熱される定着ローラ１と、定着ローラ１を一定のニップ圧で押える加圧ローラ２と、定着ローラ１に当接し、その表面温度を検出する温度検出手段５とを備えている。

定着ローラ１は、通常は中空円筒形状のローラであるが、無端ベルトの形態であってもよい。また、定着装置１０の立上がり時には静止状態であり、シートが通される通紙時には図中時計回り方向に回転する。

加圧ローラ２は、通常はその表面がシリコーンゴム等の弾性部材で構成された円筒形状のローラであるが、無端ベルトの形態であってもよい。また、加圧ローラ２の定着ローラ１への押し当ては、図示していない加圧手段により一定の圧力で定着ローラ１の方向へ押されることにより行われる。また、加圧ローラ２も定着装置の立上がり時には静止状態であり、シートが通される場合には図中反時計回り方向に回転する。なお、定着ローラ１及び加圧ローラ２の回転駆動は図示していない駆動機構により行われる。

温度検出手段５は、定着ローラ１の中心軸を挟んでニップ部の反対側で、定着ローラ１の外側の部分を温度検出位置として配置されている。また、定着ローラ１の表面温度が検出できる温度計であれば接触式、非接触式を問わず、放射温度計、熱電対などいずれでもよい。

ヒータ３，４は、発熱体の一態様である棒状ヒータであり、図中断面形状が示されている。
ヒータ３は、商用電源などの電力が常時供給可能な外部電源から電力が供給されることで発熱し、その輻射熱により定着ローラ１を加熱する。
ヒータ４は、蓄電器の一態様であるキャパシタから電力が供給されることで発熱し、その輻射熱により定着ローラ１が加熱され、オンオフ制御などの電力制御手段により、適切な定着ローラ温度に維持している。

図２は、本発明に係る定着装置システムの回路図である。
定着装置システム１０は、図１１に示した本発明の実施の形態の前提となる構成のうち、商用電源１６の電圧を検出する電圧検出部１ｂを有すること及びＣＰＵ１１が異なり、それ以外は図１１の構成と同じであり、ヒータ３に接続される商用電源１６、ヒータ４に接続されるキャパシタ１７、さらにキャパシタ１７に接続される蓄電検知器１８、商用電源１６の電力供給の制御に関するコントローラ１２及びトライアック１３、キャパシタ１７の電力供給の制御に関するコントローラ１４及びＦＥＴ１５、スイッチ１９、充電装置１ａを備える。

また、キャパシタ１７は、電気二重層キャパシタなど静電容量がファラッドオーダ以上の大きな容量を有するキャパシタを用いることが好ましい。

ＣＰＵ１１は、蓄電検知器１８により検出されたキャパシタ１７の蓄電エネルギー（残電力量）の指標となるキャパシタ電圧、温度検出手段５により検出された定着ローラ１の温度、電圧検出部１ｂで検出された商用電源１６の電圧を、それぞれ検知信号として取り込む。

本発明における商用電源の電圧低下に基づく目標電圧変更に関するブロック図を図３に示す。図３では、ＣＰＵ１１内に情報解析部Ｄｄと、判定部１１ｃ、目標電圧設定部１１ｅ、充放電制御部１１Ａとを機能的に構成した制御実行部Ｃａとを備える構成となっている。

情報解析部Ｄｄは、電圧検出部１ｂが検出した商用電源１６の電圧情報や蓄電検知器１８が検出したキャパシタ１７の蓄電エネルギー情報を取り込む。

判定部１１ｃは、取り込まれた商用電源１６の電圧情報から電圧低下の有無、及びキャパシタ１７のキャパシタ電圧情報から目標電圧設定部１１ｅで設定された目標電圧に達しているかどうかを判定する機能を有する。ここで、判定部１１ｃは、商用電源１６の電圧低下の有無判定のための閾値（商用電源電圧閾値）を持っている。例えば、その閾値が９３Ｖであったとすると、商用電源１６の電圧情報が９３Ｖ以上であれば電圧低下なしと判定し、該電圧情報が９３Ｖ未満であれば電圧低下ありと判定する。

目標電圧設定部１１ｅは、キャパシタ１７が充電されるべき目標電圧を、商用電源１６の電圧低下に関する判定部１１ｃの判定結果に基づいて設定する機能を有する。具体的には、判定結果が商用電源１６の電圧低下なしであれば目標電圧を基準となる電圧（例えばキャパシタ定格電圧４５Ｖの場合、４０Ｖ）に、電圧低下ありであれば目標電圧をその基準となる電圧から増加させた電圧（例えば４３Ｖ）に設定する。

充放電制御部１１Ａは、キャパシタ１７のキャパシタ電圧に関する判定部１１ｃの判定結果に基づいて、スイッチ１９の切替えを行い、キャパシタ１７の充電を制御する機能を有する。具体的には、キャパシタ１７のキャパシタ電圧が目標電圧以上であればスイッチ１９をヒータ４側に切替えてキャパシタ１７を放電待機状態とし、キャパシタ電圧が目標電圧未満であればスイッチ１９を充電装置１ａ側に切替えてキャパシタ１７の充電を行う。

本発明の定着装置システムの動作例を図４に示す。この場合、前提条件はつぎの通りとする。
・ＣＰＭ条件：７５ＣＰＭ
・キャパシタ充電目標電圧：（キャパシタ定格電圧：４５Ｖ）
商用電源電圧≧９３Ｖの場合、４０Ｖ（目標値Ａ）
商用電源電圧＜９３Ｖの場合、４３Ｖ（目標値Ｂ）
・コピー命令：１００枚連続通紙
・商用電源の電圧低下：１００Ｖから９２Ｖに低下
・商用電源の電圧低下時のキャパシタ電圧：４０Ｖ

（ｓ１１）商用電源１６の電圧が低下（１００Ｖ→９２Ｖ）し、電圧検出部１ｂにより検知された商用電源１６の電圧検知情報（９２Ｖ）がＣＰＵ１１内の情報解析部Ｄｄを経由して判定部１１ｃに取り込まれる。
（ｓ１２）電圧検知情報（９２Ｖ）が商用電源電圧閾値（９３Ｖ）未満であることから判定部１１ｃにより商用電源１６の電圧低下有りと判定される。
（ｓ１３）判定部１１ｃの判定結果（電圧低下有り）に基づき、目標電圧設定部１１ｅによりキャパシタ１７が充電されるべき目標電圧が４０Ｖ（目標値Ａ）から４３Ｖ(目標値Ｂ)に変更して設定される。
（ｓ１４）蓄電検知器１８により検知されたキャパシタ１７のキャパシタ電圧検知情報（４０Ｖ）がＣＰＵ１１内の情報解析部Ｄｄを経由して判定部１１ｃに取り込まれる。
（ｓ１５）判定部１１ｃにより、キャパシタ電圧検知情報（４０Ｖ）が目標電圧（４３Ｖ）未満であると判定される。
（ｓ１６）判定部１１ｃの判定結果（目標電圧未満）に基づき、充放電制御部１１Ａによりスイッチ１９が充電装置１ａ側に切替えられ、キャパシタ１７の充電が開始される。
（ｓ１７）キャパシタ１７のキャパシタ電圧が４３Ｖに到達し、蓄電検知器１８により検知されたキャパシタ電圧検知情報（４３Ｖ）がＣＰＵ１１内の情報解析部Ｄｄを経由して判定部１１ｃに取り込まれる。
（ｓ１８）判定部１１ｃにより、キャパシタ電圧検知情報（４３Ｖ）が目標電圧（４３Ｖ）以上であると判定される。
（ｓ１９）判定部１１ｃの判定結果（目標電圧以上）に基づき、充放電制御部１１Ａによりスイッチ１９がヒータ４側に切替えられ、キャパシタ１７が放電待機状態となる。

（ｓ１ａ）コピースタートボタンにより連続コピー命令が出されると、装置立上げ時、商用電源１６から電圧９２Ｖでヒータ３への電力供給が開始されることにより、定着ローラ１が加熱され、立上げ時間として３０ｓを要する。このとき、キャパシタ１７は待機状態である。
（ｓ１ｂ）７５ＣＰＭで通紙が開始され、商用電源１６（電圧９２Ｖ）及びキャパシタ１７（放電開始電圧４３Ｖ）の電力供給により通紙の最後まで定着ローラ１の温度がリロード温度以上に維持され、定着状態の良好なコピーが可能となる。なお、通紙時間として８０ｓを要する。

以上のように、本発明の前提となる構成では商用電源の電圧低下があった場合に画像品質が低下する問題があるのに対して、本発明ではキャパシタを有効に利用することでこのような場合にも良好な画像品質を確保することができる。

次に、本発明の定着装置システム１０を画像形成装置に組み込んだ構成例を図５に示す。
図５の画像形成装置１００では、像担持体としてもドラム状感光体１０１と、感光体１０１を一様に帯電する帯電手段１０２と、帯電後の感光体１０１上にレーザ光Ｌを露光して静電潜像を形成するレーザ光学系１４０と、感光体１０１上の静電潜像を現像してトナー像とする現像部１０７とで電子写真方式の機構が構成されている。また、感光体１０１上のトナー像は転写手段１０６により給紙カセット１１０から供給されるシートＰに転写され、トナー像が形成されたシートＰは定着装置システム１０に搬送され、定着ロール１と加圧ロール２とで加熱されることによりトナーがシートＰに定着される構成である。

画像形成装置１００において、主電源が入れられると画像形成装置１００の各部が起動され、同時に定着装置システム１０も立上げ動作に入り、定着装置１０のヒータ４にキャパシタ１７から電力の供給が開始され、定着ローラ１が加熱され、待機状態となる。ついで、上記で示した本発明の電力供給の制御が行われる。すなわち、商用電源１６の電圧低下が発生するとキャパシタ１７の充電に関する目標電圧が高くなるように変更され、その目標電圧までキャパシタ１７が充電される。ここで、外部入力によりプリント命令情報が入力されると、商用電源１６の電圧低下分を補う形でキャパシタ１７から通常の場合よりも高いキャパシタ電圧で電力供給され、連続通紙の最後まで良好な画像品質を得ることができる。

以下に、本発明に係る画像形成装置の第２の実施の形態の前提となる構成について説明する。
図１７に定着装置の例を示す。図１７の定着装置は、図１４の定着装置の構成のうち、ヒータ９３，９４ａ，９４ｂの計３本のヒータが定着ローラ９１の中空円筒の内部に均等に配置されている点が異なり、それ以外は図１４の構成と同じである。

ここで、ヒータ９３は商用電源から電力供給を受けるメインヒータであり、例えばその定格電力は１２００Ｗである。
ヒータ９４ａ，９４ｂはキャパシタから電力供給を受けるサブヒータである。このうち、ヒータ９４ａは装置立上げ時に使用され、例えば定格電力は７００Ｗ（１００Ｖ時）である。また、ヒータ９４ｂは通紙時に使用され、例えば定格電力５００Ｗ（１００Ｖ時）である。

なお、この定着装置を含む定着装置システムの回路構成は、図１５の定着装置システムの回路構成のうち、ヒータ９４ａ，９４ｂがキャパシタ８７とスイッチにより切替え可能に並列に接続されている点が異なり、それ以外は図１５の構成と同じである。また、この場合のキャパシタ８７はキャパシタ電圧１００Ｖまで充電される仕様のものである。

上記定着装置システムの動作例を図１８に示す。この場合、前提条件はつぎの通りとする。
・ＣＰＭ条件：７５ＣＰＭ
・キャパシタ充電目標電圧：１００Ｖ
・商用電源の電圧：１００Ｖ
・コピー命令時のキャパシタ電圧：１００Ｖ
・ヒータ定格電力：
ヒータ９３：１２００Ｗ
ヒータ９４ａ：７００Ｗ（１００Ｖ時）
ヒータ９４ｂ：５００Ｗ（１００Ｖ時）
・ヒータ総定格電力：
（i）立上げ時：２４００Ｗ（３本全てのヒータが点灯、１２００Ｗ＋７００Ｗ＋５００Ｗ）
（ii）連続通紙時：１０２０Ｗ（ヒータ９３（メインヒータ）、ヒータ９４ｂ（通紙用サブヒータ）が点灯、ヒータ９３への投入電力はＤＵＴＹ制御により７００Ｗとなり、ヒータ９４ｂへの投入電力は立上げ直後のキャパシタ電圧が８０Ｖとなるため３２０Ｗとなる）

（ｓ９１）キャパシタ８７が目標電圧（１００Ｖ）まで充電され、放電待機状態となる。
（ｓ９２）コピースタートボタンにより連続コピー指令が出されると、装置の立上動作に入り、商用電源８６からヒータ９３へ、キャパシタ８７からヒータ９４ａ，９４ｂへ電力供給が開始され、定着ローラ９１がリロード温度以上に加熱される。ここでは、３本全てのヒータが点灯され、２４００Ｗの電力が投入されることにより定着ローラ９１は急速に加熱されて１０ｓで立上げられる。
（ｓ９３）ついで、７５ＣＰＭで通紙が開始され、商用電源８６からヒータ９３へ、キャパシタ８７からヒータ９４ｂへ電力が供給される。ヒータ９３，９４ｂの発熱により定着ローラ９１が加熱されながら、トナーＴを担持したシートＰが定着ローラ９１と加圧ローラ９２とのニップ部を連続的に通過し、定着が行われる。ここでは、ヒータ９３、９４ｂへの投入電力は合計１０２０Ｗとなっている。

上記定着装置システムにおいて、商用電源８６の電圧が１００Ｖの場合には定着ローラ９１の温度がリロード温度以上に維持され、定着状態の良好なコピーが可能であるが、商用電源８６の電圧低下が発生した場合には、通紙時に商用電源８６及びキャパシタ８７からのヒータ９３，９４ｂへの電力供給が行われているにも関わらず、定着不良が発生することがあった。これは、第１の実施の形態の前提となる構成で発生する問題と同じであった。

発明者らは、商用電源８６の電圧をモニターする着想を得て、鋭意検討したところ、キャパシタ及びキャパシタ側のヒータを効率よく活用することで上記問題を解決する本発明を成すに至った。

以下に、本発明に係る画像形成装置の第２の実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施の形態は例示であり、これに限定されるものではない。

図６に定着装置の例を示す。図６の定着装置は、図１７の定着装置の構成と同様であり、ヒータ３，４ａ，４ｂの計３本のヒータが定着ローラ１の中空円筒の内部に均等に配置されている。また、ヒータ３は商用電源から電力供給を受けるメインヒータであり、例えばその定格電力は１２００Ｗである。ヒータ４ａ，４ｂはキャパシタから電力供給を受けるサブヒータであり、ヒータ４ａの定格電力は例えば７００Ｗ（１００Ｖ時）であり、ヒータ４ｂの定格電力は例えば５００Ｗ（１００Ｖ時）である。

本発明に係る定着装置システムの回路は、図２の定着装置システムの回路構成のうち、複数あるヒータのいずれか一または複数を選択して加熱部としての総定格電力を変更可能となっている部分が異なり、それ以外は図２と同様である。

図２の異なる部分の回路例を図７に示す。
ヒータ４ａ，４ｂはスイッチ部１ｃを介してキャパシタ１７と接続され、ヒータ４ａ，４ｂのいずれか一または両方を選択して加熱部としての総定格電力を変更できる構成となっている。具体的には、スイッチｓｗ１オン、スイッチｓｗ２オフの場合はヒータ４ａのみがキャパシタ１７に接続され、スイッチｓｗ１オフ、スイッチｓｗ２オンの場合はヒータ４ｂのみがキャパシタ１７に接続され、スイッチｓｗ１オン、スイッチｓｗ２オンの場合はヒータ４ａ，４ｂがキャパシタ１７に接続される。

本発明における商用電源の電圧低下に基づく総定格電力変更に関するブロック図を図８に示す。図８では、ＣＰＵ１１内に情報解析部Ｄｄと、判定部１１ｃ、総定格電力設定部１１ｆ、充放電制御部１１Ａとを機能的に構成した制御実行部Ｃａとを備える構成となっている。

情報解析部Ｄｄは、電圧検出部１ｂが検出した商用電源１６の電圧情報を取り込む。

判定部１１ｃは、取り込まれた商用電源１６の電圧情報から電圧低下の有無を判定する機能を有する。ここで、判定部１１ｃは、商用電源１６の電圧低下の有無判定のための閾値（商用電源電圧閾値）を持っている。例えば、その閾値が９３Ｖであったとすると、商用電源１６の電圧情報が９３Ｖ以上であれば電圧低下なしと判定し、該電圧情報が９３Ｖ未満であれば電圧低下ありと判定する。

総定格電力設定部１１ｆは、加熱部として設定されるべき総定格電力を、商用電源１６の電圧低下に関する判定部１１ｃの判定結果に基づいて設定する機能を有する。具体的には、判定結果により通紙時のヒータ３，４ａ，４ｂの組み合わせを決定するものであり、商用電源１６の電圧低下なしの判定結果の場合、通常のヒータの組み合わせ、すなわちヒータ３（メインヒータ）とヒータ４ｂ（通紙用サブヒータ）との組み合わせとする。また、商用電源１６の電圧低下有りの判定結果の場合、商用電源１６の電圧低下なしの場合のヒータ組み合わせよりも総定格電力を増加させるようにヒータの組み合わせを選択し、例えばヒータ３（メインヒータ）とヒータ４ａ（立上げ用サブヒータ）との組み合わせてとする。あるいはヒータ３，４ａ，４ｂすべてを点灯する組み合わせでもよい。

充放電制御部１１Ａは、総定格電力設定部１１ｆの設定結果に基づいて、スイッチ部１ｃのオンオフ制御を行い、ヒータ４ａ，４ｂからキャパシタ１７に接続するヒータを選択する機能を有する。

上記定着装置システムの動作はつぎのようになる。この場合、前提条件はつぎの通りとする。
・ＣＰＭ条件：７５ＣＰＭ
・キャパシタ充電目標電圧：１００Ｖ
・商用電源の電圧低下：１００Ｖから９２Ｖに低下
・コピー命令時のキャパシタ電圧：１００Ｖ
・ヒータ定格電力：
ヒータ３：１２００Ｗ
ヒータ４ａ：７００Ｗ（１００Ｖ時）
ヒータ４ｂ：５００Ｗ（１００Ｖ時）
・ヒータ総定格電力：
（i）立上げ時：２４００Ｗ（３本全てのヒータが点灯、１２００Ｗ＋７００Ｗ＋５００Ｗ）
(ii)連続通紙時：
商用電源電圧≧９３Ｖの場合、１０２０Ｗ（ヒータ３（メインヒータ）、ヒータ４ｂ（通紙用サブヒータ）が点灯）
商用電源電圧＜９３Ｖの場合、１１５０Ｗ（ヒータ３（メインヒータ）、ヒータ４ａ（立上げ用サブヒータ）が点灯）

（ｓ２１）コピースタートボタンにより連続コピー命令が出されると、電圧検出部１ｂにより検知された商用電源１６の電圧検知情報（９２Ｖ）がＣＰＵ１１内の情報解析部Ｄｄを経由して判定部１１ｃに取り込まれる。
（ｓ２２）電圧検知情報（９２Ｖ）が商用電源電圧閾値（９３Ｖ）未満であることから判定部１１ｃにより商用電源１６の電圧低下有りと判定される。
（ｓ２３）判定部１１ｃの判定結果（電圧低下有り）に基づき、総定格電力設定部１１ｆにより通紙時の総定格電力としてヒータ３（メインヒータ）とヒータ４ａ（立上げ用サブヒータ）との組み合わせを選択する。
（ｓ２４）装置の立上動作に入り、商用電源１６からヒータ３へ、キャパシタ１７からヒータ４ａ，４ｂへ電力供給が開始され、定着ローラ１がリロード温度以上に加熱される。ここでは、３本全てのヒータが点灯され、２４００Ｗの電力が投入されることにより定着ローラ１は急速に加熱されて１０ｓで立上げられる。
（ｓ２５）ついで、７５ＣＰＭで通紙が開始され、商用電源１６からヒータ３へ、キャパシタ１７からヒータ４ａへ電力が供給される。ここでは、ヒータ３、４ａへの投入電力は合計１１５０Ｗとなっている。これより通紙の最後まで定着ローラ１の温度がリロード温度以上に維持され、定着状態の良好なコピーが可能となる。

以上のように、本発明の前提となる構成では商用電源の電圧低下があった場合に画像品質が低下する問題があるのに対して、本発明ではキャパシタ及びキャパシタ側のヒータを効率よく利用することでこのような場合にも良好な画像品質を確保することができる。

また、上記構成では通紙用の総定格電力がキャパシタ側の２つのヒータのいずれかが選択されるヒータ組み合わせから設定されるものであったが、つぎのように加熱部を構成する複数のヒータのいずれか一または複数のヒータを選択するヒータ組み合わせから設定されるものであってもよい。
（組合せ１）ヒータ４ａ（立上げ用ヒータ）とヒータ４ｂ（通紙用サブヒータ）との組み合わせ
（組合せ２）ヒータ３（メインヒータ）とヒータ４ｂ（通紙用サブヒータ）との組み合わせ
（組合せ３）ヒータ３（メインヒータ）とヒータ４ａ（立上げ用サブヒータ）との組み合わせ
（組合せ４）ヒータ３（メインヒータ）とヒータ４ａ（立上げ用サブヒータ）とヒータ４ｂ（通紙用サブヒータ）との組み合わせ

本実施の形態の定着装置システムを画像形成装置に組み込んだ構成例についても図５に示すものと基本的に同様なものであり、詳しい説明は省略するが、本例の画像形成装置１００は外部入力によりプリント命令情報が入力されると検知される商用電源１６の電圧により加熱部であるヒータの連続通紙時の総定格電力が設定される。商用電源１６の電圧低下が検知されると加熱部の総定格電力が通常よりも高くなるように変更される。これにより、商用電源１６の電圧低下分を補う形でキャパシタ１７側のヒータの発熱量が増加され、連続通紙の最後まで良好な画像品質を得ることができる。

以下に、本発明に係る画像形成装置の第３の実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施の形態は例示であり、これに限定されるものではない。

図９は、本発明に係る定着装置の構成を示す断面図である。
図９の定着装置は、ヒータ３，４からなる加熱部により加熱される定着ローラ１と、定着ローラ１を一定のニップ圧で押える加圧ローラ２と、定着ローラ１に当接し、その表面温度を検出する温度検出手段５とを備えている。

図１０は、本発明に係る定着装置システムの回路図である。
定着装置システム３０において、ヒータ３は外部電源（商用電源）１６から供給される電力により発熱し、ヒータ４は蓄電部の一態様であるキャパシタ３７から供給される電力により発熱する構成となっている。ヒータ４は複数本のヒータがキャパシタ３７と並列に接続されたものが好ましく、図示していないスイッチの切替えによりこれらのヒータのいずれか１本あるいはすべてがキャパシタ３７と接続されるようにするとよい。例えば、装置立上げ時には全てのヒータがキャパシタ３７に接続され、通紙時にはいずれか選択されたヒータが接続されるようにする。

定着装置システム３０は、キャパシタ３７の蓄電エネルギー（残電力量）の指標となるキャパシタ電圧を検出する蓄電検知器１８、商用電源１６の電圧を検出する電圧検出部１ｂを有しており、検出されたキャパシタ電圧、商用電源電圧並びに定着ローラ１の温度は、それぞれ検知信号として入力回路を経て制御部の一態様であるＣＰＵ３１に取り込まれる。また、ＣＰＵ３１は蓄電検知器１８、温度センサ１５からの検知信号に基づいて定着ローラ１の表面温度が設定温度になるように、トライアック１３を介するヒータ３への通電、及びＦＥＴ１５を介するヒータ４への通電をそれぞれコントローラ１２、１４により制御する。なお、キャパシタ３７は、ＣＰＵ３１の制御によるスイッチ１９の切替えにより、充電装置１ａに接続されて充電可能となる。

また、キャパシタ３７は、電気二重層キャパシタなど静電容量がファラッドオーダ以上の大きな容量を有するキャパシタを用いることが好ましく、とくにキャパシタ３７のセル容量が５００Ｆ以上であることが好ましい。

本発明における商用電源の電圧低下に基づく目標電圧変更に関するブロック図を図１１に示す。図１１では、ＣＰＵ３１内に情報解析部Ｄｄと、判定部３１ｃ及び充放電制御部３１Ａを機能的に構成した制御実行部Ｃａとを備える構成となっている。

情報解析部Ｄｄは、蓄電検知器１８が検出したキャパシタ３７のキャパシタ電圧情報を取り込む。

判定部３１ｃは、キャパシタ３７のキャパシタ電圧情報からキャパシタ３７が充電されるべき目標電圧に達しているかどうかを判定する機能を有する。ここで、判定部３１ｃは、その判定のための閾値（目標電圧閾値）を持っている。この閾値はキャパシタ３７を構成するセル定格電圧の８０％であることが好ましい。

充放電制御部３１Ａは、キャパシタ３７のキャパシタ電圧に関する判定部３１ｃの判定結果に基づいて、スイッチ１９の切替えを行い、キャパシタ３７の充電を制御する機能を有する。具体的には、キャパシタ３７のキャパシタ電圧が目標電圧以上であればスイッチ１９をヒータ４側に切替えてキャパシタ３７を放電待機状態とし、キャパシタ電圧が目標電圧未満であればスイッチ１９を充電装置１ａ側に切替えてキャパシタ３７の充電を行う。

本発明の定着装置システムの動作例を以下に説明する。この場合、前提条件はつぎの通りとする。
・キャパシタ３７仕様：電気二重層キャパシタ
・・セル仕様：セル容量５００Ｆ、セル定格電圧２．５Ｖ
・・セル２０本バンク構成
・目標電圧閾値：４０Ｖ
・当初キャパシタ電圧：３５Ｖ

（ｓ３１）蓄電検知器１８により検知されたキャパシタ３７のキャパシタ電圧検知情報（３５Ｖ）がＣＰＵ３１内の情報解析部Ｄｄを経由して判定部３１ｃに取り込まれる。
（ｓ３２）判定部３１ｃにより、キャパシタ電圧検知情報（３５Ｖ）が目標電圧（４０Ｖ）未満であると判定される。
（ｓ３３）判定部３１ｃの判定結果（目標電圧未満）に基づき、充放電制御部３１Ａによりスイッチ１９が充電装置１ａ側に切替えられ、キャパシタ３７の充電が開始される。
（ｓ３４）キャパシタ３７のキャパシタ電圧が４０Ｖに到達し、蓄電検知器１８により検知されたキャパシタ電圧検知情報（４０Ｖ）がＣＰＵ３１内の情報解析部Ｄｄを経由して判定部３１ｃに取り込まれる。
（ｓ３５）判定部３１ｃにより、キャパシタ電圧検知情報（４０Ｖ）が目標電圧（４０Ｖ）以上であると判定される。
（ｓ３６）判定部３１ｃの判定結果（目標電圧以上）に基づき、充放電制御部３１Ａによりスイッチ１９がヒータ４側に切替えられ、キャパシタ３７が放電待機状態となる。

上記ステップｓ３６のキャパシタ３７が放電待機状態となった後、コピースタートボタンにより連続コピー命令が出されると、装置立上げ時及び／または連続通紙時に、商用電源１６からヒータ３へ電力供給されるとともに、キャパシタ３７からヒータ４へ電力供給されて定着ローラ１がリロード温度以上に加熱され、定着状態の良好なコピーが可能となる。また、キャパシタ３７はこの放電の後、キャパシタ電圧が目標電圧を下回るため、装置待機時に上記ステップｓ３１〜ｓ３６の充電動作が再び行われる。

次に、本実施の形態の定着装置システム３０を画像形成装置に組み込んだ構成例を図１２に示す。
図１２の画像形成装置１００では、像担持体としてもドラム状感光体１０１と、感光体１０１を一様に帯電する帯電手段１０２と、帯電後の感光体１０１上にレーザ光Ｌを露光して静電潜像を形成するレーザ光学系１４０と、感光体１０１上の静電潜像を現像してトナー像とする現像部１０７とで電子写真方式の機構が構成されている。また、感光体１０１上のトナー像は転写手段１０６により給紙カセット１１０から供給されるシートＰに転写され、トナー像が形成されたシートＰは定着装置システム３０に搬送され、定着ロール１と加圧ロール２とで加熱されることによりトナーがシートＰに定着される構成である。

画像形成装置１００において、主電源が入れられると画像形成装置１００の各部が起動され、同時に定着装置システム３０も立上げ動作に入り、定着装置のヒータ３，４にそれぞれ商用電源１６、キャパシタ３７から電力の供給が開始され、定着ローラ１が加熱され、待機状態となる。ついで、ＣＰＵ３１の制御により目標電圧までキャパシタ３７が充電される。ここで、外部入力によりプリント命令情報が入力されると、商用電源１６、キャパシタ３７からそれぞれヒータ３，４へ電力供給され、連続通紙の最後まで良好な画像品質を得ることができる。さらに、このような充電、放電を繰り返してもキャパシタ３７の長寿命化を図ることができる。

本発明のうち、第３の実施の形態の画像形成装置の実施例を以下に示す。ここでは、キャパシタ３７のセル容量を５００Ｆ以上とし、その目標電圧がセル定格電圧の８０％以上であることとする根拠を示す。

図１３は、キャパシタを構成するセル容量が３００Ｆのセルと５００Ｆのセルそれぞれの耐久年とセル電圧との関係を示す概念図である。キャパシタを構成するセルには、充電されるセル電圧が高いほど、セルの劣化が速く進みセルの寿命である耐久時間が短くなり、セル電圧が低いほど耐久時間が長くなる傾向がある。

画像形成装置において、キャパシタはある程度以上の耐久性が必要である。その耐久時間をＹ_１とすると、図１３においてその耐久時間Ｙ_１を満たすためには３００Ｆのセルではセル電圧を２．０Ｖ以下とする必要があり、５００Ｆのセルではセル電圧を２．５Ｖ以下とする必要があることが分かる。

一方、画像形成装置において定着ローラ１を加熱するヒータへ投入される電力はできるだけ大きいことが好ましいが、ヒータ４に電力供給するキャパシタ３７では供給できる最大電流値は決まって関係上、キャパシタ電圧はできるだけ高いほうが好ましい。
ここで、例えば要求されるキャパシタ電圧が５０Ｖであるとすると、セル電圧が２．５Ｖであればセル２０本でキャパシタを構成できるが、セル電圧が２．０Ｖではセルが２５本必要となり、キャパシタとしてのサイズや重さが大きくなり、さらにコストもかかってしまい不利である。逆に、セル２０本で構成されるキャパシタにおいて、セル電圧２．０Ｖではヒータ４への供給電力が不足することから、定着ローラ１の温度低下が発生し、定着性に問題が発生する。

以上のキャパシタにおけるセル容量及びセル電圧の関係を踏まえて図１２に示す画像形成装置を用いて実験を行った結果を表１に示す。なお、実験条件は次の通りとした。
（１）キャパシタ３７仕様：電気二重層キャパシタ
・セル２０本バンク構成
・セル仕様：セル定格電圧２．５Ｖ
セル容量：３００，５００Ｆの２水準
（２）目標電圧閾値：セル容量３００Ｆの場合、３０Ｖ，４０Ｖ（セル定格電圧の６０％、８０％）の２水準。
セル容量５００Ｆの場合、４０Ｖ（セル定格電圧の８０％）の１水準。
（３）評価項目
・定着性：画像形成装置により記憶媒体上に画像を形成し、画像の定着状態を評価し、定着良好（記号○）、定着不良（記号×）で判定した。
・寿命：画像形成装置においてキャパシタ３７の充放電が行われる画像形成を繰り返して行い、キャパシタ３７の劣化状態を評価した。キャパシタ劣化が認められない場合、評価良好（記号○）とし、キャパシタ劣化が認められた場合、評価不良（記号×）とした。

以上のように、キャパシタ３７のセル容量を５００Ｆ以上とし、その目標電圧がセル定格電圧の８０％以上とすれば良好な定着性を確保できるとともに、キャパシタの長寿命化を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態における定着装置の断面図である。本発明の第１の実施の形態における定着装置システムの回路図である。本発明の第１の実施の形態における定着装置システムのブロック図である。本発明の第１の実施の形態における定着装置システムの動作例である。本発明の第１の実施の形態の画像形成装置の断面図である。本発明の第２の実施の形態における定着装置の断面図である。本発明の第２の実施の形態における定着装置システムの回路のうち、その要部を示す図である。本発明の第２の実施の形態における定着装置システムのブロック図である。本発明の第３の実施の形態における定着装置の断面図である。本発明の第３の実施の形態における定着装置システムの回路図である。本発明の第３の実施の形態における定着装置システムのブロック図である。本発明の第３の実施の形態の画像形成装置の断面図である。キャパシタを構成するセル容量が３００Ｆのセルと５００Ｆのセルそれぞれの耐久年とセル電圧との関係を示す概念図である。第１の実施の形態の前提となる定着装置の断面図である。第１の実施の形態の前提となる定着装置システムの回路構成例である。第１の実施の形態の前提となる定着装置システムの動作例である。第２の実施の形態の前提となる定着装置の断面図である。第２の実施の形態の前提となる定着装置システムの動作例である。

符号の説明

１，９１定着ローラ
２，９２加圧ローラ
３，４，４ａ，４ｂ，９３，９４，９４ａ，９４ｂヒータ
５，９５温度検出手段
１０，３０，９０定着装置システム
１１，３１ＣＰＵ
１１ｃ，３１ｃ判定部
１１ｅ目標電圧設定部
１１ｆ総定格電力設定部
１１Ａ，３１Ａ充放電制御部
Ｃａ制御実行部
Ｄｄ情報解析部
１２，１４，８２，８４コントローラ
１３，８３トライアック
１５，８５ＦＥＴ
１６，８６商用電源
１７，３７，８７キャパシタ
１８，８８蓄電検知器
１９，８９，ｓｗ１，ｓｗ２スイッチ
１ａ，８ａ充電装置
１ｂ画像読み取り部
１ｃスイッチ部
１００画像形成装置
１０１感光体
１０２帯電手段
１０３クリーニング手段
１０５現像スリーブ
１０６転写手段
１０７現像部
１１０給紙カセット
１１１中板
１１２アーム
１１３給紙ローラ
１１４分離パッド
１１５レジストローラ対
１２０排紙ローラ対
１２１排紙口
１２２排紙トレイ
１２５排紙補助トレイ
１３０操作パネル
１３１外装部
１３２給紙トレイ
１３３ピン
１３４ケース
１３５電源回路
１３６プリント板
１３７コントローラボード
１４０レーザ光学系
Ｐシート
Ｔトナー

Claims

商用電源から電力供給される加熱部と、前記加熱部により加熱される定着部材と、前記商用電源により充電され、通紙動作時において前記商用電源から前記加熱部に電力が供給されているときに前記加熱部に電力を供給する蓄電器と、を備え、前記定着部材により未定着画像を加熱し、記録媒体上に該未定着画像を定着させる画像形成装置において、
前記商用電源の電圧を検出する電圧検出部と、
前記蓄電器の電圧が目標電圧以上になるまで、前記商用電源により前記蓄電器を充電させる制御部とを備え、
前記制御部は、前記電圧検出部の検出電圧が所定の電圧値よりも低下した場合、前記目標電圧を前記電圧検出部の検出電圧が前記所定の電圧値より低下していない場合よりも高く変更することを特徴とする画像形成装置。
商用電源から電力供給される加熱部と、前記加熱部により加熱される定着部材と、前記商用電源により充電目標電圧以上になるまで充電され、通紙動作時において前記商用電源から前記加熱部に電力が供給されているときに前記加熱部に電力を供給する蓄電器と、を備え、前記定着部材により未定着画像を加熱し、記録媒体上に該未定着画像を定着させる画像形成装置において、
前記商用電源の電圧を検出する電圧検出部を備え、
前記電圧検出部の検出電圧が所定の電圧値よりも低下した場合、前記充電目標電圧を前記電圧検出部が検出した電圧値が前記所定の電圧値より低下していない場合よりも高くすることを特徴とする画像形成装置。