JP2002162854A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウォーミングアップ時間の短縮化が可能な複
写機、プリンタを提供すること。 【解決手段】 定着ヒータの中に、蓄電池より供給され
る電力で点灯するヒータと、複写機に供給される電力で
点灯するヒータを、それぞれ少なくとも１本有すること
を特徴とする画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリ等の画像形成装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ
等の画像形成装置に用いられる定着装置として、熱ロー
ラ定着方式が、低速機から高速機まで、モノクロ機から
フルカラー機まで、と幅広く採用されている。

【０００３】しかしながら、従来の熱ローラ定着方式で
は、転写材やトナーを加熱する際に、熱容量の大きな定
着ローラを加熱する必要があるためウォーミングアップ
時に１枚目のプリント時間が長くなってしまうという問
題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
に鑑みてなされたもので、その目的は、省エネを促進で
き、かつウォーミングアップ時間の短縮を図ることがで
きる画像形成装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願発明の目的は、下記
の構成により達成することができる。

【０００６】（１）蓄電池を有し、少なくともその電力
の一部を定着ローラに供給することを特徴とする画像形
成装置。

【０００７】（２）蓄電池より供給される電力で点灯す
る定着ローラ内の補助ヒータを有する画像形成装置であ
って、前記蓄電池の出力電圧検知手段を有し、前記蓄電
池の出力電圧が所定の値に満たないとき、前記蓄電池の
出力電圧の不足表示、または前記蓄電池から前記定着ロ
ーラ内の補助ヒータへの電力供給停止、または不足表示
と電力供給停止を行うことを特徴とする画像形成装置。

【０００８】（３）蓄電池が、正規充放電中もしくは正
規放置中に、ガスを放出しないシール形蓄電池であるこ
とを特徴とする画像形成装置。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に係る実施の形態の一例に
ついて、以下、図面を用いて説明する。

【００１０】図１は画像形成装置（以下、複写機とい
う）の構成を示す概略図である。本実施の形態の複写機
は、複写機本体の上部に自動原稿送り装置１を設けると
ともに、複写機本体内に画像読み取り部２、画像形成部
３、給紙部５（図１においては、最下部に位置する給紙
ユニットの給紙部のみに参照符号を付してある）、排紙
・切換部７及び用紙収納部９を有している。

【００１１】前記自動原稿送り装置１は、原稿を１枚ず
つ送り出して画像読み取り位置へと搬送し、画像読み取
りが終わった原稿を所定の場所に排紙処理する装置であ
る。

【００１２】前記自動原稿送り装置１は、原稿を載置す
る原稿載置台１０１、載置された原稿を分離する原稿分
離手段１０３、分離された原稿を搬送する原稿搬送部１
０５、搬送された原稿を排紙する原稿排紙手段１０７、
排紙された原稿を載置する原稿排紙台１０９及び原稿の
両面の画像を読み取る際に原稿の表裏を反転させるべく
使用される原稿反転手段１１１を有している。

【００１３】画像読み取り部２によって読み取られた各
色の画像信号はメモリより順次取り出されて各露光光学
系３１３にそれぞれ電気信号として入力される。

【００１４】本実施の形態においては、画像形成部３は
色分解画像に応じたトナー像を形成するイエロー
（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４
組の画像形成手段（以下、画像形成ユニットという）３
００を含み、当該画像形成ユニットは画像形成体である
感光体ドラム３０１、スコロトロン帯電器３０３、画像
書き込み手段である露光光学系３１３及び現像器３１１
等を１組として構成してある。

【００１５】前記画像形成ユニット３００は前記用紙収
納部９の上方部において縦方向に長く配設した中間転写
ベルト４０１の１面（張設面Ａ）に沿って縦方向（上か
ら、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の順）に配列され
ており、４組とも機械的構成は同じであるので、図１に
おいては、１組の構成についてのみ参照符号を付け、他
は便宜上、省略してある。

【００１６】前記露光光学系３１３は、スコロトロン帯
電器３０３に対して感光体ドラム３０１の回転方向下流
側に配置される。露光光学系３１３はレーザ光学系で構
成される露光ユニットであり、その構成自体は公知であ
る。

【００１７】画像形成において、例えば、イエロー
（Ｙ）の画像形成は次のようになされる。駆動モータの
始動により、感光体ドラム３０１は反時計方向へと回転
し、スコロトロン帯電器３０３の帯電作用により、電位
が付与される。

【００１８】しかる後、第１の色信号即ち（Ｙ）の画像
信号に対応する露光が露光光学系３１３により行われ、
感光体ドラム３０１上に原稿の（Ｙ）の画像に対応する
静電潜像が形成される。

【００１９】前記静電潜像は現像器３１１で反転現像さ
れ、顕像化される。反転現像により作製された（Ｙ）の
トナー像は、中間転写ベルト４０１を挟んで感光体ドラ
ム３０１に対向して設けられている転写器３０５によっ
て、当該中間転写ベルト４０１上に転写される。

【００２０】他の色信号による画像形成は上記と同様の
プロセスにより、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒
（Ｋ）の画像形成ユニットによって作られ、それぞれの
トナー像が前記（Ｙ）のトナー像のある画像領域と重畳
するように順次転写され、中間転写ベルト４０１上に重
ね合わせのカラートナー像が形成される。

【００２１】上記画像形成に対応して、用紙Ｐが用紙収
納部９の送り出し部９０１（９１１、９２１）より給紙
ローラ９０３（９１３、９２３）によって送り出され、
レジストローラ５０１へと搬送される。

【００２２】しかる後、前記用紙Ｐはレジストローラ５
０１の駆動によって中間転写ベルト４０１上のカラート
ナー像領域と重畳するように給紙され、第２転写ユニッ
ト４１５の作用によって、前記カラートナー像は用紙Ｐ
上に転写される。

【００２３】トナー像が転写された用紙Ｐは、中間転写
ベルト４０１の周面より分離されたのち、定着部６０１
へ搬送される。前記トナー像は、内部にヒータを有する
定着ローラ６０３と圧着ローラ６０５との熱と圧力とに
より溶融され、用紙Ｐ上に定着される。

【００２４】なお、参照符号６６０として示すのは蓄電
池であり、当該蓄電池６６０は定着ローラ６０３内に配
設された補助ヒータ６５０（後述する）に対して電力の
一部を供給する電源として機能する。

【００２５】図１では、説明のため機外に示してある
が、配線などの安全性から機内に収納することが望まし
い。

【００２６】定着処理終了後の用紙Ｐは、定着排紙ロー
ラ６０７、排紙ローラ７０３により搬送されて、排紙ト
レイ７０５上に排出される。

【００２７】また、用紙が分離された後の中間転写ベル
ト４０１は、当該中間転写ベルト４０１を挟んで接地さ
れた導電性ローラと対向して設けられている除電器４０
７により除電され、しかる後、クリーニングブレード４
１３によって摺擦され、清掃される。

【００２８】又、転写後に感光体ドラム３０１の周面上
に残っているトナーは、ドラムクリーニング部３０９に
おいて除去され、不図示の帯電前の一様露光器により、
先の画像形成の履歴が解消されて、次の画像形成の準備
がなされる。

【００２９】図２は、本願発明に係る定着部６０１の主
要素である定着ローラ６０３及び圧着ローラ６０５の構
成を説明するための模式的断面図である。

【００３０】図において、定着ローラ６０３は、用紙Ｐ
上の未定着トナー像と接触する側に設けてある。

【００３１】前記定着部６０１は、ハロゲンランプ（ハ
ロゲンヒータ）を内蔵し、当該ハロゲンランプの周囲を
回転しうる定着ローラ６０３と前記定着ローラ６０３と
圧接しながら回転しうる圧着ローラ６０５を有する。Ｔ
はニップ部を示す。

【００３２】前記ハロゲンランプは２本あり、１本がメ
インヒータ６４０として複写機の主電源より電力供給を
受け、もう１本は補助ヒータ６５０として複写機が装備
する前述の蓄電池６６０より電力供給を受けるように構
成してあり、おのおの異なった定格電圧（メインヒータ
６４０用としては交流電圧１００Ｖ、補助ヒータ６５０
用としては蓄電池６６０からの１２Ｖ、２４Ｖ等の直流
電圧）で動作する。

【００３３】上記構成から明らかなように、前記定着ロ
ーラ６０３に供給される電力は、複写機の主電源から供
給される電力に、蓄電池６６０から供給される電力を加
えたものになるため、迅速なウォーミングアップが可能
になる。

【００３４】前記定着ローラ６０３のローラ芯６１１は
透光性基体からなり、実施の形態においては、外形４０
ｍｍ、肉厚２ｍｍのガラスで構成した。

【００３５】なお、前記定着ローラ６０３は、円筒状の
ガラスからなるローラ芯６１１と、当該ローラ芯６１１
の外側（外周）に設けた透明なシリコンゴム層６１３
と、更に、その外側にカーボンブラックなどを混入させ
て光吸収率を高くしたＰＦＡ（パーフルオロアルコキ
シ）からなる耐熱性のチューブでできた熱線吸収層６１
５で構成されている。

【００３６】前記圧着ローラ６０５は、例えば、アルミ
材を用いた円筒状の金属パイプ６２１と、当該金属パイ
プ６２１の外周面に、例えば、シリコンゴム層６２３を
被覆したことからなり、前記金属パイプ６２１の内部に
ヒータを配したソフトローラとして構成されている。

【００３７】定着ローラ６０３及び圧着ローラ６０５は
所定の圧力をもって圧接（密着）され、作動時には圧接
状態を保ちながら、接触部（ニップ部Ｔ）において同方
向に回転し、加熱・押圧により未定着トナーを溶融し、
定着させる。

【００３８】なお、前記定着ローラ６０３を構成する透
光性基体としては、結晶を析出することなく、溶融体が
冷却固化された無機物であると定義されるガラスの他
に、ハロゲンランプ等の照射部材よりの光を透過するパ
イレックス（登録商標）ガラス、サファイヤ（Ａｌ
₂Ｏ₃）、ＣａＦ₂等のセラミック材や、ポリイミド、ポ
リアミド等を使用した透光性樹脂等が使用できる。

【００３９】さらに、当該ローラ芯６１１の内側に配設
されるハロゲンランプやキセノンランプの如き熱線を効
率的に吸収するように、前記透明シリコンゴム層６１３
の外側に、カーボンブラック、黒鉛、鉄黒（Ｆｅ₃Ｏ₂）
や各種フェライト等の粉末を混入したフッ素樹脂（ＰＦ
Ａ）チューブを設け、上述の熱線吸収層６１５を形成す
ることができる。

【００４０】また、定着ローラ６０３の他の構成とし
て、前記の如きローラ芯６１１の外側に、フィラーとし
てシリカ、アルミナ、酸化マグネシウム等の金属酸化物
の粉末を混入したシリコンゴムからなる熱線透過性のゴ
ム層を形成するとともに、カーボンブラック、黒鉛、鉄
黒や各種フェライト及びその化合物、酸化銅、酸化コバ
ルト、ベンガラ等の粉末を混入した熱線吸収層と、バイ
ンダと離型剤とを兼ねたフッ素樹脂塗料を混入配合した
離型層とを一体とした形の一体型熱線吸収層を形成して
もよい等、定着ローラ６０３の構成に係わる設計の自由
度は広い。

【００４１】次に、図３のブロック図をも利用して、ウ
ォーミングアップ時の定着ローラ温度制御への蓄電池６
６０の適用について説明する。

【００４２】複写機の主電源をＯＮすると、ウォーミン
グアップを開始する。ウォーミングアップ時、定着ロー
ラ６０３は、複写機の主電源から供給される電力により
発熱するメインヒータ６４０と、蓄電池６６０から供給
される電力により発熱する補助ヒータ６５０とにより熱
せられる。

【００４３】このため、定着ローラ６０３は補助ヒータ
６５０が追加された分の発熱量が増加したことになるの
で、複写機の主電源の電力容量を増やすことなく、ウォ
ーミングアップ時間の迅速化が図られることになる。

【００４４】また、定着ローラ６０３内のメインヒータ
６４０と補助ヒータ６５０の合計の発熱量を従来のメイ
ンヒータ６４０と同じにすれば、ウォーミングアップ時
間を変えることなく前記メインヒータ６４０の発熱量を
下げること、すなわち、複写機の主電源の消費電力の削
減も可能である。

【００４５】前記定着ローラ温度は、一般的には定着ロ
ーラ６０３の表面に接触して設けてある温度検知素子に
より計測される。

【００４６】温度検知素子としては、一般的にはサーミ
スタが使用されている。サーミスタは温度を抵抗値に変
換し、その値を定着ローラ温度検知回路１０Ｃにて抵抗
値の変化を電圧値に変換する。

【００４７】一方、充電電源１０Ｇから供給された蓄電
池出力電圧は、蓄電池出力電圧検知手段を構成する蓄電
池出力電圧検知回路１０Ｄにて電圧値として計測され
る。

【００４８】前記定着ローラ温度検知回路１０Ｃにより
検知・変換された前記電圧値と、前記蓄電池出力電圧検
知回路１０Ｄにより検知された前記電圧値とは、定着ロ
ーラ温度制御回路１０Ｂに信号として送られ、複写機制
御部１０Ａに記憶された所定の定着ローラ温度に相当す
る電圧値と比較される。

【００４９】これにより、該複写機制御部１０Ａに記憶
された所定の定着温度に相当する電圧値に達した場合
は、該定着ローラ温度制御回路１０Ｂから蓄電池リレー
１０Ｆにより補助ヒータ電源はＯＦＦし、主電源リレー
１０ＥのＯＮ／ＯＦＦでメインヒータ６４０を点消灯
し、定着ローラ温度を制御する。

【００５０】前記蓄電池６６０の出力電圧が所定値を下
まわった場合には、補助ヒータ６５０としてのハロゲン
ランプ保護（ハロゲンランプは供給電圧が設計時の規定
電圧より低くなると、ハロゲンサイクルが不完全とな
り、ランプ寿命を縮めることを防止するため）のための
前記蓄電池６６０の出力電圧の不足表示、または前記蓄
電池６６０から前記定着ローラ６０３内の補助ヒータ６
５０への電力供給停止、または不足表示と電力供給停止
を行う。

【００５１】なお、ウォーミングアップ時以外において
も前記蓄電池６６０の出力電圧が所定の値に満たない時
には、上記と同様に、前記蓄電池６６０の出力電圧の不
足表示、または前記蓄電池６６０から前記定着ローラ６
０３内の補助ヒータ６５０への電力供給停止、または不
足表示と電力供給停止を行う。

【００５２】また、蓄電池６６０からの電力供給が停止
しても、ウォーミングアップ時間が長くなるだけで本体
の動作には支障はない。

【００５３】上記蓄電池６６０の出力電圧が所定の値に
満たない時には、前記蓄電池出力電圧検知回路１０Ｄか
らの信号にもとづき、充電電源１０Ｇ内において前記蓄
電池６６０への充電を自動的に行う。

【００５４】ハロゲンランプ以外のヒータを用いる場合
でも、蓄電池６６０の充電時期を知らせるために、出力
電圧を検知し、使用者に知らせることが望ましい。

【００５５】また、蓄電池６６０は少なくともその放電
電力の一部を定着ローラ６０３内の補助ヒータ６５０に
供給し、それ以外はメモリ等の電源として使用してもよ
い。

【００５６】蓄電池６６０としては、複写機が室内で使
用されるため、正規の使用状態ではガス（水素ガス、酸
素ガス）を放出しないシール型蓄電池が好適である。

【００５７】さらに、過充電など異常時の容器破裂など
を防ぐため安全栓を設けていることは言うまでもない。

【００５８】また、容量、コスト、密閉性などの観点か
ら、触媒栓式シール形鉛蓄電池、陰極吸収式シール形鉛
蓄電池、陰極吸収式シール形ニッケル・カドミウム蓄電
池などが好適である。

【００５９】この中でも、陰極吸収式シール形鉛蓄電池
が現時点では、コスト、密閉性、容量のバランスが良
く、特に好適ではあるが、蓄電池は種々高性能化と低コ
スト化を図ったものが開発途上にあり、これに限定され
るものではない。

【００６０】なお、本発明で「正規」の充放電、「正
規」の放置とは、蓄電池製造者が使用条件として指定す
る充放電条件（電圧、電流、温度等）、保管条件（温度
等）をいう。

【００６１】他の応用例として、複写機の主電源により
点灯するハロゲンランプを定着ローラに、蓄電池により
点灯するハロゲンランプを圧着ローラに、内蔵した構成
でもよい。

【００６２】これにより、用紙Ｐへの加熱が定着ローラ
と圧着ローラとに分担させられるため、定着ローラに対
する熱負荷は少なくてよく、定着ローラの寿命が長くな
り、かつ、複写機の主電源の消費電力の削減にもなる。

【００６３】もちろん、複写機の主電源により点灯する
ハロゲンランプを圧着ローラに、蓄電池により点灯する
ハロゲンランプを定着ローラに、内蔵した構成をとるこ
ともできる。

【００６４】又、複写機の主電源により点灯するハロゲ
ンランプと、蓄電池により点灯するハロゲンランプと
を、異配光とし、複写機の主電源により点灯するハロゲ
ンランプの照射領域を小サイズ紙に対応させ、蓄電池に
より点灯するハロゲンランプの照射領域を端部に対応さ
せることで、小サイズ紙通紙時の温度分布の軽減も可能
となる。照射領域を逆に対応させてもよいことは言うま
でもない。

【００６５】ここまで、ウォーミングアップ時に蓄電池
より電力供給する場合について説明したが、定着手段昇
温後、画像形成指令待機後の再昇温時に蓄電池より電力
供給することで、再昇温時間を短くすることもできる。

【００６６】本実施例では、ガラス管と透明シリコンゴ
ムを用いた定着ローラへの適用について説明したが、広
く用いられている金属芯金に離型層や弾性層を設けたロ
ーラや、各種の定着ベルトを用いた複写機に対しても有
効なことは言うまでもない。

【００６７】又、本実施例では、熱定着ローラ方式で説
明したが、熱定着方式としてベルト定着方式、赤外線ラ
ンプ方式やオーブンヒート方式等への適用も可能であ
る。

【００６８】なお、本発明における画像形成装置とし
て、複写機以外にプリンタ、ファクシミリ等の熱定着方
式にも適用可能である。

【００６９】

【発明の効果】定着ローラ内に蓄電池を電源とした補助
ヒータを追加することにより、ウォーミングアップ時間
が短縮できるとともに、定着手段昇温後、画像形成動作
に移るまでの待機状態から、定着可能温度に回復させる
までの時間も短くできるため、待機時の定着手段設定温
度を下げられ、定着手段からの熱流出量が小さくなり、
複写機、プリンタの消費電力の削減が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の複写機、プリンタを正面から
見たときの構成を示す概略図である。

【図２】本発明の実施例の定着ローラ及び圧着ローラを
示す模式的断面図である。

【図３】本発明の実施例のブロック図である。

【符号の説明】

１ 自動原稿送り装置 ２ 画像読み取り部 ３ 画像形成部 ３００ 画像形成ユニット ５ 給紙部 ６０１ 定着部 ６０３ 定着ローラ ６４０ メインヒータ ６５０ 補助ヒータ ６６０ 蓄電池 ９ 用紙収納部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄電池を有し、少なくともその電力の一
   部を定着ローラに供給することを特徴とする画像形成装
   置。
2. 【請求項２】 前記定着ローラは、前記蓄電池より供給
   される電力で点灯する補助ヒータと、前記画像形成装置
   に供給される電力で点灯するメインヒータを、それぞれ
   少なくとも１本有する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記補助ヒータと、前記メインヒータと
   が、異なった定格電圧を有する請求項２に記載の画像形
   成装置。
4. 【請求項４】 蓄電池より供給される電力で点灯する定
   着ローラ内の補助ヒータを有する画像形成装置であっ
   て、前記蓄電池の出力電圧検知手段を有し、前記蓄電池
   の出力電圧が所定の値に満たないとき、前記蓄電池の出
   力電圧の不足表示、または前記蓄電池から前記定着ロー
   ラ内の補助ヒータへの電力供給停止、または不足表示と
   電力供給停止を行うことを特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】 蓄電池の出力電圧が所定の値に満たない
   ときのみ、前記蓄電池への充電を自動的に行うことを特
   徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の
   画像形成装置。
6. 【請求項６】 蓄電池が、正規充放電中もしくは正規放
   置中に、ガスを放出しないシール形蓄電池であることを
   特徴とする画像形成装置。