JP2004302190A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ヒータに対する給電を行なう補助電源である充電可能なキャパシタの寿命を判断可能にすること。
【解決手段】充電可能なキャパシタ（ＣＰ）１４から電力が供給されることで発熱する定着ヒータ（ＨＴ２）４を具備する画像形成装置において、キャパシタ（ＣＰ）１４の充電電圧を検出するキャパシタ充放電回路１５と、キャパシタ充放電回路１５による電圧値が所定値に達した際にキャパシタ（ＣＰ）１４の放電を開始し、所定の電圧値になる放電終了までの放電経過時間を計時し、当該計測時間をあらかじめ設定されている規定値と比較することにより、キャパシタ（ＣＰ）１４の寿命有無を判断し、所定の制御を実行する制御部（ＣＴＬ）１０と、を備える。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関し、より詳細には、ヒータへの給電を主電源の他に、充電可能なキャパシタ（補助電源）から給電を行なう定着装置においてキャパシタの寿命を判断し、さらにその報知・保守（交換）などを迅速可能にする画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンター、ファクシミリ装置などの画像形成装置では、普通紙やＯＨＰフィルムなどの記録媒体上に画像を形成する工程を有する。画像記録方式としては様々な方式が知られているが、そのなかでも高速性、画像品質、コストなどの有利性から上記の機器に広く採用されているのが電子写真方式である。電子写真方式では、普通紙やＯＨＰフィルムなどの記録媒体上に未定着トナー像を形成し、熱と圧力の交互作用により固定（定着）する定着工程がある。この定着方式としては、高速性、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（定着ローラ）と、これに対向し配置される加圧ローラを圧接してニップ部と呼ばれる相互圧接部を形成し、両ローラ間にシートを通過させて加熱する方式である。加熱ローラは鉄やアルミニウムなどの金属ローラを主に使用しており熱容量が大きい。このため、定着温度として、使用可能温度である約１８０℃前後まで昇温するには、環境温度などを考慮すると数分から十数分の長い立ち上げ時間が必要である。なお、上記使用可能温度は、複写機の仕様として、普通紙〜１３５Ｋ紙やなどの厚紙や特殊紙までの記録紙一般に対する定着性を確保するために必要な温度に設定される。
【０００４】
そこで、上記複写機などの機器では使用者がプリントを行わない待機時にも、加熱ローラ（加熱ヒータ）に電力を供給し、温度を使用可能温度よりやや低い予熱温度に保っている（この動作モードを余熱モード、または省エネモードという）。これにより、加熱ローラがすぐに使用可能温度まで立ち上がるため、使用者が定着ローラの昇温まで（スタンバイまで）長い間待つことがなくなる。しかし、この余熱モードでは、機器を使用していないときにも画像形成には直接必要がないため、いわば余分な電力が待機時に消費されていることになる。そして、この待機時における消費エネルギーは機器の消費エネルギーの約７〜８割に上るという調査結果もある。
【０００５】
近年、環境保護意識の高まりから各国で省エネ規制が制定されている。国内では省エネ法が改正されて強化され、さらに米国でもエナジースターやＺＥＳＭ（ＺＥｒｏ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔａｒ Ｍｏｄｅ）などの省エネプログラムが制定されている。これらの規制やプログラムに対応するべく省電力化を図る際には、待機時の消費エネルギーを削減すると省エネ効果が大きい。このため、複写機が未使用時の場合に待機時電力供給をゼロにすることが望ましい。
【０００６】
しかし、従来の定着器の構成のままで待機時の電力をゼロにすると、再立ち上げ時には加熱ローラが目標の定着温度まで昇温する時間が数分かかってしまい、待ち時間（スタンバイ時間）が長く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の温度を上昇させる構成が、省エネの複写機を実現する上で必要とされ、たとえば、上記ＺＥＳＭでは再立ち上げには１０秒以下が要求されている。
【０００７】
さて、最大供給電力を増やすことで省エネを実現するためには、補助電源を用いて上記課題を解決する構成が提案されている（たとえば、特許文献１参照。）。充電可能な補助電源としては、代表的なものとして鉛蓄電池およびカドニカ電池がある。しかし、二次電池は、充放電を繰り返すと電池が劣化して容量が低下していき、大電流で放電するほど寿命が短くなるという特性をもっている。一般的に大電流で長寿命とされているカドニカ電池でも、充放電の繰り返し回数は約５００〜１０００回程度であり、一日に２０回の充放電を繰り返すと一ヶ月程度で電池の寿命が来てしまうことになる。これでは電池交換の手間がかかるとともに、電池代などのランニングコストも非常に高くつくことになる。さらに、充電時間も大容量をフルに充電するには数時間を要するため一日に何度も充放電を繰り返す用途には使用できず、実用上は実現が困難であった。
【０００８】
そこで、上記二次電池では実用的な補助電源を実現できないため、電気二重層キャパシタなどの大容量コンデンサ（キャパシタ）を補助電源として用いた技術が提案されている（たとえば、特許文献２参照。）。この大容量コンデンサは、大きくはつぎの有利な特長を有する。第１に、充放電の繰り返し回数が数万回以上でほぼ無制限であり、充電特性の劣化がほとんどなく定期的なメンテナンスが不要である。第２に、充電時間が、二次電池であるバッテリーで数時間を要するのに対して数秒から数十秒程度にすることが可能である。また、電気二重層キャパシタでは数十から数百アンペアの大電流を流すことが可能であるため、短時間での電力供給が可能である。第３に、所定の短時間で保持電力を使い果たす構成にすることができるため、システムが暴走したときでも上昇温度に限界がでる。このため、大電力を投入して極めて短時間に昇温するシステムでも、安全性が高い構成をとることができる。
【０００９】
このように、大容量キャパシタを補助電源として用いると、定着器の立ち上がりが数秒から数十秒の短時間に商用電源の電力の限界を超える電力を供給することができる。このため、立ち上がり時間の短い定着器を信頼性と耐久性が高く実現することが可能である。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−２８０１４６号公報
【特許文献２】
特開２０００−３１５５６７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記に示されるような従来の技術にあっては、画像形成装置の定着ヒータに使用された場合には、連続動作や使用環境などに起因して機内温度が高くなることもあり、無限に使用可能ではないため、画像形成装置の性能を維持し続けるためにはキャパシタの使用不可となる寿命を判断する必要があった。また、このキャパシタの寿命は作業者やサービスマンでも判断しずらいものであるため、的確に、かつ容易に判断してその後の必要な処置を迅速に行なうことができなかった。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、定着ヒータに対する給電を行なう補助電源である充電可能なキャパシタの寿命を判断可能にすること第１の目的とする。
【００１３】
また、定着ヒータに対する給電を行なう補助電源である充電可能なキャパシタの寿命レベルを検出し、寿命であることを的確に報知し、その後の迅速な保守などを実現することを第２の目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１にかかる画像形成装置にあっては、充電可能なキャパシタを有する補助電源と、前記補助電源から電力が供給されることで発熱する発熱部材と、前記発熱部材からの熱によりトナー像を溶融定着する定着装置を具備する画像形成装置において、前記キャパシタの充電電圧を検出する充電電圧検出手段と、前記充電検出手段による電圧値が所定値に達した際に前記キャパシタの放電を開始し、所定の電圧値になる放電終了までの放電経過時間を計時し、当該計時時間をあらかじめ設定されている規定値と比較することにより、前記キャパシタの寿命有無を判断し、所定の制御を実行する供給電力制御手段と、を備えたものである。
【００１５】
この発明によれば、充電電圧検出手段によりキャパシタの充電電圧を検出し、この電圧値が所定値に達した際にキャパシタの放電を開始し、所定の電圧値になる放電終了までの放電経過時間を計時し、当該時間をあらかじめ設定されている規定値と比較し、計時時間が規定値を超えた場合にキャパシタが寿命であるかまたは異常であるかが判断可能になる。
【００１６】
また、請求項２にかかる画像形成装置にあっては、さらに、装置の状態を表示出力する表示手段を備え、前記供給電力制御手段は、前記キャパシタが寿命であると判断した場合、前記表示手段に寿命である旨を表示出力するものである。
【００１７】
この発明によれば、請求項１において、キャパシタが寿命であると判断した場合、表示手段に寿命である旨を表示出力することにより、操作者が装置の状態を把握でき、操作者への処置を促すことが可能になる。
【００１８】
また、請求項３にかかる画像形成装置にあっては、さらに、通信ネットワークを介してサービス管理センターと接続して装置の状態を通信する通信手段を備え、前記供給電力制御手段は、前記キャパシタが寿命であると判断した場合、前記通信手段を介して前記サービス管理センターに寿命である旨を送信するものである。
【００１９】
この発明によれば、請求項１または２において、キャパシタが寿命であると判断した場合、通信手段を介してサービス管理センターに寿命である旨を送信することにより、サービス管理センターへの報知が自動的に行なえ、すばやいアクションが期待可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる画像形成装置の好適な実施の形態について添付図面を参照し、詳細に説明する。なお、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。
【００２１】
（画像形成装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる画像形成装置の構成を示す説明図である。この画像形成装置は、いわゆる、マルチファンクションタイプであり、複写機能と、これ以外の機能、たとえばプリンタ機能、ファクシミリ機能とを有し、操作部のアプリケーション切り替えキーにより複写機能、プリンタ機能、ファクシミリ機能を順次に切り替えて選択することが可能である。すなわち、複写機能の選択時には複写モードとなり、プリンタ機能の選択時にはプリントモードとなり、ファクシミリモードの選択時にはファクシミリモードとなる。
【００２２】
まず、複写モードでは、つぎのように動作する。自動原稿送り装置（以下、ＡＤＦという）１０１においては、原稿台１０２に原稿がその画像面を上にしてセットされる原稿束は、操作部上のスタートキーが押下されると、一番下の原稿が給送ローラ１０３、給送ベルト１０４によってコンタクトガラス１０５上の所定の位置に給送される。ＡＤＦ１０１は一枚の原稿の給送完了毎に原稿枚数をカウントアップするカウント機能を有する。コンタクトガラス１０５上の原稿は、画像入力手段としての画像読み取り装置１０６によって画像情報が読み取られた後に、給送ベルト１０４、排送ローラ１０７によって排紙台１０８上に排出される。
【００２３】
原稿セット検出器１０９にて原稿台１０２上につぎの原稿が有ることが検出された場合には、同様に原稿台１０２上の一番下の原稿が給紙ローラ１０３、給送ベルト１０４によってコンタクトガラス１０５上の所定の位置に給送される。このコンタクトガラス１０５上の原稿は、画像読み取り装置１０６によって画像情報が読み取られた後に、給送ベルト１０４、排送ローラ１０７によって排紙台１０８上に排出される。ここで、給送ローラ３、給送ベルト４および排送ローラ７は搬送モータ（不図示）によって駆動される。
【００２４】
給紙手段としての第１給紙装置１１０、第２給紙装置１１１、第３給紙装置１１２は、選択されたときにそれぞれ第１トレイ１１３、第２トレイ１１４、第３トレイ１１５に積載された転写材としての記録紙を給紙し、この記録紙は縦搬送ユニット１１６によって像担持体としての感光体ドラム１１７に当接する位置まで搬送される。なお、感光体ドラム１１７は、メインモータ（不図示）により回転駆動される。
【００２５】
画像読み取り装置１０６にて原稿から読み込まれた画像データは図示しない画像処理手段を介して書き込み手段としての書き込みユニット１１８によって光情報に変換され、感光体ドラム１１７は図示しない帯電器により一様に帯電された後に書き込みユニット１１８からの光情報で露光されて静電潜像が形成される。この感光体ドラム１１７上の静電潜像は現像装置１１９により現像されてトナー像となる。
【００２６】
搬送ベルト１２０は、用紙搬送手段および転写手段を兼ねていて電源から転写バイアスが印加され、縦搬送ユニット１１６からの記録紙を感光体ドラム１１７と等速で搬送しながら感光体ドラム１１７上のトナー像を記録紙に転写させる。この記録紙は、定着装置１２１によりトナー像が定着され、排紙ユニット１２２により排紙トレイ１２３に排出される。感光体ドラム１１７はトナー像が転写された後に図示しないクリーニング装置によりクリーニングされる。なお、感光体ドラム１１７、帯電器、書き込みユニット１１８、現像装置１１９、転写手段は画像データにより画像を記録紙上に形成する画像形成手段を構成している。
【００２７】
以上の動作は通常のモードで用紙の片面に画像を複写するときの動作であるが、両面モードで記録紙の両面に画像を複写する場合には、それぞれの給紙トレイ１１３〜１１５のいずれかより給紙されて表面に上述のように画像が形成された記録紙は、排紙ユニット１２２により排紙トレイ１２３側ではなく両面入紙搬送路１２４側に切り替えられ、反転ユニット１２５によりスイッチバックされて表裏が反転され、両面搬送ユニット１２６へ搬送される。
【００２８】
この両面搬送ユニット１２６へ搬送された記録紙は、両面搬送ユニット１２６により縦搬送ユニット１１６へ搬送され、縦搬送ユニット１１６により感光体ドラム１１７に当接する位置まで搬送され、感光体ドラム１１７上に上述と同様に形成されたトナー像が裏面に転写されて定着装置１２１でトナー像が定着されることにより両面コピーとなる。この両面コピーは排紙ユニット１２２により排紙トレイ１２３に排出される。
【００２９】
また、記録紙を反転して排出する場合には、反転ユニット１２５によりスイッチバックされて表裏が反転された記録紙は、両面搬送ユニット１２６に搬送されずに反転排紙搬送路１２７を経て排紙ユニット１２２により排紙トレイ１２３に排出される。
【００３０】
プリントモードでは、上記読み取って処理された画像データの代りに外部からの画像データが書き込みユニット１１８に入力されて上述の画像形成手段により記録紙上に画像が形成される。さらに、ファクシミリモードでは、上記画像読み取り手段からの画像データが図示しないファクシミリ送受信部により相手に送信され、相手からの画像データがファクシミリ送受信部で受信されて書き込みユニット１１８に入力されることにより、上述の画像形成手段により記録紙上に画像が形成される。
【００３１】
（定着装置の構成）
つぎに定着装置の構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態にかかる定着装置の概略構成を示す説明図である。この定着装置では、定着部材としての定着ローラ１にシリコンゴムなどの弾性部材からなる加圧部材としての加圧ローラ２が加圧手段（不図示）により一定の加圧力で付勢されている。定着部材と加圧部材は、一般的にローラであることが多いので、図２にはローラによる構成で示したが、いずれか一方まは両方がローラに限らずに無端ベルトなどを使用してもよい。
【００３２】
この定着装置１２１は、ＡＣ電源の供給を受けることによって発熱する発熱源としてのヒータ３、補助電源であるキャパシタからの電力の供給を受けることによって発熱するヒータ４を有し、このヒータ３、ヒータ４は定着ローラ１を加熱する任意の位置に設けられ、たとえばヒータ３、ヒータ４は定着ローラ１の内部に配置されて定着ローラ１を内側から加熱する。
【００３３】
定着ローラ１および加圧ローラ２は図示しない駆動機構により回転駆動される。温度センサである定着サーミスタ５は、定着ローラ１の表面に微圧で当接され、定着ローラ１の表面温度（定着温度）を検出する。トナー６を担持した記録紙などのシート７は、定着ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部を通過する際に、定着ローラ１と加圧ローラ２による加熱および加圧の作用によりトナー６が定着される。
【００３４】
（定着ヒータ制御などの回路構成・動作）
つぎに本発明の実施の形態にかかる定着制御を中心とした構成について図３のブロック図を参照し、説明する。ＡＣ電源１１は主電源スイッチ１２を介して画像形成装置のＤＣ電源を生成するＤＣ電源（ＰＳＵ）１９と、キャパシタ（ＣＰ）１４を充電するための充電器（ＰＳＵ）１８、およびＡＣヒータ駆動回路（ＡＣＤ）１６に入力され、それらのＡＣ電源としての入力電流を検出する入力電流検出回路（Ｉｓｎｓ）１３を設け、入力電流値を制御部（ＣＴＬ）１０に入力する。
【００３５】
定着ローラ（ＲＯＬ）１には、発熱部材である定着ヒータ（ＨＴ１）３および定着ヒータ（ＨＴ２）４が設けられ、定着ヒータ（ＨＴ２）３はＡＣ電源１１をＡＣヒータ駆動回路（ＡＣＤ）１６によりＯＮ／ＯＦＦ制御され、定着ヒータ（ＨＴ１）３は、キャパシタ充放電回路（ＣＰＤ）１５を介してキャパシタ（ＣＰ）１４と接続されている。
【００３６】
キャパシタ（ＣＰ）１４は、たとえば電気二重層コンデンサを用いた大容量のキャパシタであり、充電器（ＰＳＵ）１８によって充電される。充電器（ＰＳＵ）１８は主電源ＳＷである主電源スイッチ（ＭＳＷ）１２を介してＡＣ電源１１からの電力が入力され、画像形成装置の制御部である制御部（ＣＴＬ）１０からの信号Ｓ１にしたがってキャパシタ（ＣＰ）１４への出力がＯＮ／ＯＦＦされる。さらに充電器（ＰＳＵ）１８によってキャパシタ（ＣＰ）１４に充電された電力は、キャパシタ充放電回路（ＣＰＤ）１５により定着ヒータ（ＨＴ１）３に供給される。
【００３７】
主電源ＳＷである主電源スイッチ（ＭＳＷ）１２を介したＡＣ電源１１は、画像形成装置のＤＣ電源を生成するＤＣ電源（ＰＳＵ）１９へも入力され、ＤＣ電源（ＰＳＵ）１９は画像形成装置内部で主に制御系で使用される電源Ｖｃｃと、主に駆動系、中高圧電源に使用される電源Ｖａａを生成する。
【００３８】
インターロックスイッチ（ＩＳＷ）１７は、図示しない画像形成装置のカバー類と連動してＯＮ／ＯＦＦするスイッチであり、安全規格に規定される箇所、すなわち画像形成装置のカバー類が開けられることにより触手可能な駆動部材、中高圧電源印加部材を有する場合には、カバー開時に該駆動部材の動作を停止、あるいは該印加部材への電圧印加を停止するよう電源を遮断する構成となっている。電源Ｖａａの一部は、インターロックスイッチ（ＩＳＷ１７）を介してキャパシタ充放電回路（ＣＰＤ）１５に入力される。
【００３９】
定着ローラ（ＲＯＬ）１近傍には、定着ローラ（ＲＯＬ）１の表面温度を検出するための定着サーミスタ（ＴＨ）５が設けられており、この定着サーミスタ（ＴＨ）５の抵抗値が温度により変化することにより制御部（ＣＴＬ）１０は定着ローラ（ＲＯＬ）１の表面温度を検出する。
【００４０】
つぎに、図３に記載した回路における各ブロックについて詳細に説明する。まず、ＡＣヒータ駆動回路（ＡＣＤ）１６について、図４を用いて説明する。ＡＣ電源１１は、フィルタ（ＦＩＬ）２０および安全保護用定着リレー（ＲＬ）２１を介して定着ヒータ（ＨＴ２）４に接続されている。一方、定着ヒータ（ＨＴ２）４は、ヒータＯＮ／ＯＦＦ回路に接続されている。
【００４１】
ヒータＯＮ／ＯＦＦ回路は従来通りの構成であり、ＡＣ電源１１をＯＮ／ＯＦＦするためのトライアック２２と、トライアック２２のゲートをＯＮするためと２次側である制御部からの信号を絶縁するために必要であるフォトカプラ２３と、フォトカプラ２３の発光側ＬＥＤを駆動するためのトランジスタ２４で構成される。コンデンサ２５と抵抗２６はノイズ吸収用スナバ回路、インダクタ２９はノイズ吸収用、抵抗３０は続流防止抵抗、抵抗２７，２８はフォトカプラ２１の電流制限抵抗である。
【００４２】
定着ヒータ（ＨＴ２）４は、安全保護用の定着リレー２１とトライアック２２のゲートの両方がＯＮされた状態で電力が供給されて点灯する。制御部（ＣＴＬ）１０は、安全保護用の定着リレー２１の制御信号Ｓ９をＯＮした状態で、トライアック２２の制御信号Ｓ８をＯＮ／ＯＦＦして、定着ヒータ（ＨＴ２）４の点灯／消灯を制御する。
【００４３】
つぎに、キャパシタ充放電回路（ＣＰＤ）１５の構成について図５を参照し、説明する。キャパシタ充放電回路（ＣＰＤ）１５は、キャパシタ（ＣＰ）１４の両端は充放電用のスイッチ（ＣＰＳＷ）３６、安全保護用の定着リレー（ＲＬ）３５、キャパシタの両端電圧検出回路（ＣＰＶ）３７などで構成される。ダイオード（Ｄ）３８は、定着リレー（ＲＬ）３５の逆起防止用のダイオードである。
【００４４】
キャパシタ（ＣＰ）１４の両端は、充放電用のスイッチ（ＣＰＳＷ）３６と安全保護用の定着リレー（ＲＬ）３５を介して接続され、スイッチ（ＣＰＳＷ）３６と安全保護用の定着リレー（ＲＬ）３５の両方がＯＮされた状態で定着ヒータ（ＨＴ１）３に電力が供給され、キャパシタ（ＣＰ）１４の両端電圧検出回路（ＣＰＶ）３７によりキャパシタ（ＣＰ）１４の電圧を検出し、図３における制御部（ＣＴＬ）１０によりこの電圧信号Ｓ５を監視する。
【００４５】
スイッチ（ＣＰＳＷ）３６は、制御部（ＣＴＬ）１０が制御するキャパシタ充放電信号Ｓ３によりＯＮ／ＯＦＦされる。同様に定着リレー（ＲＬ）３５は、制御部（ＣＴＬ）１０が制御する定着リレーＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ４によりＯＮ／ＯＦＦされる。
【００４６】
つぎに、キャパシタ（ＣＰ）１４の充放電を制御する制御部（ＣＴＬ）１０の構成について図６を参照し、説明する。ＣＰＵ４０は、画像形成装置の制御に必要なデータを格納するためのメモリ４１と接続され、キャパシタ（ＣＰ）１４の両端電圧を検出するアナログ信号Ｓ５、定着ローラ（ＲＯＬ）１の表面温度を検出するための定着サーミスタ（ＴＨ）５とＲ２１の抵抗値によって分圧されたアナログ信号Ｓ６、画像形成装置の入力電流を検出するためのアナログ信号Ｓ７が入力される。さらにＣＰＵ４０のＩＯポートよりキャパシタ（ＣＰ）１４の充電器（ＰＳＵ）１８の出力ＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ１、キャパシタ充放電信号Ｓ３、定着リレー（ＲＬ）３５のＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ４より出力する。
【００４７】
つぎに、この実施の形態の動作を図９に示すタイミングチャートで画像形成動作であるコピー動作について説明する。まず、図９において、ｔ１は定着ローラ（ＲＯＬ）１表面の温度を所定の温度（たとえば、１８０℃）に立ち上げる期間である。通常、ＡＣ電源１１から発熱部材であるＡＣ定着ヒータ（ＨＴ２）４に電源を供給し、定着ローラ（ＲＯＬ）１を加熱する。この期間ｔ１では、ＡＣ定着ヒータ（ＨＴ２）４はフルデューティで点灯しているが、コピー動作は行なっていないので入力電流Ｉは、最大入力電流Ｉｍａｘ以下となっている。
【００４８】
定着ローラ（ＲＯＬ）１近傍に設けられた定着サーミスタ（ＴＨ）５により表面温度を検出し、表面温度がコピー動作可能、すなわち所定の定着率を確保することの可能な温度である目標温度ＴｔになるとＡＣ定着ヒータ（ＨＴ２）４への電源供給を停止する。この期間ｔ２がコピー待機状態である。
【００４９】
期間ｔ２において、定着ローラ（ＲＯＬ）１の表面温度は目標温度に達していても定着装置周辺が十分に暖まっていない状態（たとえば、朝一など）でコピースタートを行なうと、コピー開始直後は期間ｔ３のように定着ヒータ（ＨＴ２）４が点灯している状態でも定着ローラ（ＲＯＬ）１の表面温度が低下する場合がある。実際には表面温度が目標温度以下になってもコピー動作可能であるが、表面温度がＴｍｉｎ以下になる場合には定着性が十分に確保できなくなるのでコピー動作を停止させなければならない。
【００５０】
コピー動作中は、ＤＣ電源側の負荷電流の増加に伴いＤＣ電源（ＰＳＵ）１９の入力電流が増加し、装置全体の入力電流も増加し装置として定められている最大入力電流Ｉｍａｘに達する可能性があり、装置仕様上この最大電流値Ｉｍａｘを超えることはできない。よって、この状態において定着ヒータ（ＨＴ２）４の点灯率をさらに上げることはできないので、期間ｔ４のように表面温度がＴｍｉｎ以下にならないようにあらかじめキャパシタ（ＣＰ）１４に充電されている電力定着ヒータ（ＨＴ２）４とは別に設けられた定着ヒータ（ＨＴ１）３に放電供給することにより定着ローラ（ＲＯＬ）１の表面温度を上昇させる。
【００５１】
キャパシタ（ＣＰ）１４の電力を定着ヒータ（ＨＴ１）３に放電供給することにより、期間ｔ５のように定着ローラ（ＲＯＬ）１の表面温度が目標温度に達した場合にはキャパシタ（ＣＰ）１４からの放電を停止する。キャパシタ（ＣＰ）１４からの放電供給が停止した場合でも定着ヒータ（ＨＴ２）４のみで期間ｔ６のように定着ローラ（ＲＯＬ）１の表面温度を目標温度に維持できる場合には定着ヒータ（ＨＴ２）４をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより温度制御を行なう。
【００５２】
つぎに、上記図９の動作を図７のフローチャートを参照し、説明する。なお、これら一連の制御は制御部（ＣＴＬ）１０によって実行される。図９において、まず、定着サーミスタ（ＴＨ）５により定着ローラ（ＲＯＬ）１の表面温度を検出し、目標温度（定着設定温度、たとえば１８０℃）であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。ここで、目標温度以上であれば定着ヒータ（ＨＴ１）３をＯＦＦ（ステップＳ１２）し、さらに定着ヒータ（ＨＴ２）４をＯＦＦする（ステップＳ１３）。一方、目標温度に達していない場合には、さらに、定着ヒータ（ＨＴ２）４がＯＮしている否かを判断する（ステップＳ１４）。ここで、定着ヒータ（ＨＴ２）４が点灯していない場合には、定着ヒータを（ＨＴ２）４をＯＮすることにより定着ローラ（ＲＯＬ）１の表面温度になるように制御する。また、定着ヒータ（ＨＴ２）４がＯＮしているにも関わらず表面温度が目標温度より低下し、Ｔｍｉｎ以下になる前に定着ヒータ（ＨＴ１）３をＯＮする（ステップＳ１５）。
【００５３】
つぎに、図８に示すフローチャートを参照し、キャパシタ（ＣＰ）１４の充電処理について説明する。前述したように定着ローラ（ＲＯＬ）１の表面温度を維持するためにキャパシタ（ＣＰ）１４から電力を放電するが、放電された後に充電をしなければならない。制御部（ＣＴＬ）１０は、キャパシタ（ＣＰ）１４の両端電圧を監視しており、放電後のキャパシタ（ＣＰ）１４の両端電圧がある所定の電圧に達したか否かを判断する（ステップＳ２１）。ここで、放電後のキャパシタ（ＣＰ）１４の両端電圧がある所定の電圧に達していない場合には、さらに、その電流は最大値か否かを判断する（ステップＳ２２）。ここで、最大入力電流ではないと判断した場合、キャパシタ（ＣＰ）１４を充電するための充電器（ＰＳＵ）１８で充電を行なう（ステップＳ２３）。すなわち、充電中においても装置としての最大入力電流を超えることはできないので、入力電流検出回路（Ｉｓｎｓ）１３で入力電流を監視し、充電できる場合のみキャパシタ（ＣＰ）１４への充電を行なう。
【００５４】
上記充電を行なった後、受電動作の回数として１つカントアップし（ステップＳ２４）、充電回数があらかじめ設定された回数Ｎを超えたか否かを判断する（ステップＳ２５）。ここで、充電回数が設定された回数を超えたらならキャパシタ（ＣＰ）１４の検出処理を実行する（ステップＳ２６）。
【００５５】
つぎに、キャパシタ（ＣＰ）１４への放電を定抵抗放電で行ない、このときに、キャパシタ電圧をモニタし、キャパシタの寿命または異常を検出する例について説明する。図１６は、キャパシタの定電流充電時に充電時間とキャパシタ電圧をモニタするための回路の模式図である。
【００５６】
キャパシタを定抵抗放電するとキャパシタ電圧は徐々に低下していくが、その低下の過程での第１および第２の検出電圧はつぎのようになる。放電当初、キャパシタ電圧信号が任意の第１の基準電圧Ｖｒ１と任意の第２の基準電圧Ｖｒ２よりも高いときは、出力信号Ｅ・ＨはＬｏｗレベルになる。つぎにキャパシタ電圧信号が低下し、任意の第１の基準電圧Ｖｒ１よりも小さくなると、出力信号ＨはＨｉｇｈレベルになる。さらにキャパシタ電圧信号が大きくなっていって任意の第２の基準電圧Ｖｒ２よりも小さくなると、出力信号ＥはＨｉｇｈレベルになる。
【００５７】
上記出力信号Ｅ・Ｈは、画像形成装置の制御部（ＣＴＬ）１０に出力されるため、制御部（ＣＴＬ）１０で出力信号ＨがＨｉｇｈレベルになったときから出力信号ＥがＨｉｇｈレベルになるまでの時間を計測すれば、キャパシタ放電時のある任意電圧から他の任意電圧までの低下時間がわかる。
【００５８】
キャパシタ（ＣＰ）１４を定抵抗放電したときのキャパシタ電圧と放電時間の関係を示したのが図１７である。図１７は、キャパシタ（ＣＰ）１４が満充電から放電された場合の図である。さらにこの図は、キャパシタ容量の違いも示している。キャパシタ（ＣＰ）１４は充放電を繰り返すと徐々にではあるが性能が低下し、その大きなものに容量減少がある。図１７のキャパシタ容量ａ＞ｂ＞ｃは、初期の容量をａ、性能が低下して使用する上で必要最低限になったときの容量をｂ、さらに使用して下がったときの容量をｃとしている。
【００５９】
図示していない定抵抗放電回路でキャパシタから放電が始まるとキャパシタ電圧が低下するが、キャパシタ電圧が設定電圧：Ｖｓ２になると放電を停止させる。同様に、キャパシタ電圧が設定電圧：Ｖｓ１になったときの電圧と第１の基準電圧Ｖｒ１が同じになるように設定する。このように第２の基準電圧Ｖｒ２・第１の基準電圧Ｖｒ１を決め、キャパシタ電圧が低下し、キャパシタ電圧が設定電圧：Ｖｓ２を過ぎると出力信号ＨがＨｉｇｈレベル、設定電圧：Ｖｓ１を過ぎると出力信号ＥがＨｉｇｈレベルになる。
【００６０】
図１７において、出力信号Ｅ・ＨがＨｉｇｈレベルになる時間が、キャパシタ容量ａではそれぞれＴａ２・Ｔａ１、キャパシタ容量ｂではＴｂ２・Ｔｂ１、キャパシタ容量ｃではＴｃ２・Ｔｃ１になる。当然ではあるが、キャパシタの定電流での放電時間は、容量が大きいほど長くなる。
【００６１】
図１７のキャパシタ容量ｂの充電時間とキャパシタ電圧および出力信号Ｅ・Ｈの関係を示したのが図１８になる。これら図１６〜図１８から明らかなように、キャパシタ（ＣＰ）１４の定電流充電で設定電圧：Ｖｓ１から設定電圧：Ｖｓ２になるまでの時間は下記のようになる。
【００６２】
・キャパシタ容量ａ
Ｔａ２＝（Ｔａ２）−（Ｔａ１）
・キャパシタ容量ｂ
Ｔｂ２＝（Ｔｂ２）−（Ｔｂ１）
・キャパシタ容量ｃ
Ｔｃ２＝（Ｔｃ２）−（Ｔｃ１）
【００６３】
前述したように図１６の出力信号Ｅ・Ｈは、画像形成装置の制御部（ＣＴＬ）１０に出力しているため、制御部（ＣＴＬ）１０では上記のキャパシタ容量ａのときはＴａ２、キャパシタ容量ｂのときはＴｂ２、キャパシタ容量ｃのときはＴｃ２の時間をカウントしている。
【００６４】
一方、制御部（ＣＴＬ）１０には、あらかじめ必要最低限になった容量での定抵抗放電のキャパシタ電圧下降時の設定電圧：Ｖｓ１から設定電圧：Ｖｓ２になる時間：Ｔｂ２をデータとしてメモリ４１に保存しておく。
【００６５】
画像形成装置の使用中において、キャパシタ（ＣＰ）１４の定電流充電をしたときに図１６の回路の出力信号ＨのＨｉｇｈレベルから出力信号ＥのＨｉｇｈレベルになるまでの時間をカウントしてＴｂ２と比較し、測定時間が長い場合は使用可能、短い場合は使用不能と判断し、寿命を検出する。また、キャパシタ（ＣＰ）１４の初期容量における定電流充電のキャパシタ電圧下降時の設定電圧：Ｖｓ１から設定電圧：Ｖｓ２になる時間：Ｔａ２をデータとしてメモリ４１に記憶しておいて測定データと比較し、測定データが長い場合は充電回路またはキャパシタの不良として異常であることを検出する。
【００６６】
上記のように、あらかじめ任意の２つの設定電圧Ｖｓ２／Ｖｓ１を決め、定抵抗放電でのキャパシタ初期容量のＶｓ１からＶｓ２になる時間（Ｔａ２）、および、必要最低限の容量のＶｓ１からＶｓ２になる時間（Ｔｂ２）をそれぞれ測定し、画像形成装置の制御部（ＣＴＬ）１０にメモリ４１に記憶しておき、画像形成装置動作中のキャパシタ定電流充電時のＶｓ２／Ｖｓ１になる時間を検出する回路を設け、画像形成装置の制御部（ＣＴＬ）１０でその時間を計測し、メモリ４１内のデータ（Ｔａ２・Ｔｂ２）と比較することで、キャパシタ（ＣＰ）１４の寿命、および充電回路またはキャパシタの異常検出が可能になり、キャパシタ（ＣＰ）１４を交換することで画像形成装置の性能を維持でき、また、異常が生じても安全に停止させることができる。
【００６７】
さて、従来は先に述べたように、最大供給電力を増やすことで省エネを実現するために、補助電源を用いている。充電可能な補助電源としては、鉛蓄電池およびカドニカ電池が代表的なものである。しかし、二次電池は充放電を繰り返すと電池が劣化して容量低下が進行し、大電流で放電するほど寿命が短くなるという特性を有する。一般的に大電流で長寿命とされているカドニカ電池でも、充放電の繰り返し回数は約５００〜１０００回程度であり、一日に２０回の充放電を繰り返すと一ヶ月程度で電池の寿命が来てしまうことになる。これでは電池交換の手間がかかるとともに、電池代などのランニングコストも非常に高くつくことになる。
【００６８】
これに対し、以上説明したこの実施の形態の構成および動作により、大容量キャパシタ、たとえば電気二重層コンデンサは、充放電の繰り返し回数が数万〜数十万回以上で二次電池よりもはるかに充放電回数による寿命が長いが、画像形成装置の定着ヒータに使用された場合には使用条件によっては決して十分な回数ではない。よって、画像形成装置の性能を維持し続けるためにはキャパシタの寿命を判断する必要があり、この実施の形態によってキャパシタ（ＣＰ）１４の寿命を容易にかつ的確に検出することができる。
【００６９】
なお、この実施の形態では、キャパシタ（ＣＰ）１４への充電を定電流で行なったが、定電力で充電しても同様の効果が得られる。
【００７０】
つぎに、上述した実施の形態においてキャパシタ（ＣＰ）１４の寿命を検出し、特にキャパシタ（ＣＰ）１４の交換が必要になった場合の通知動作について説明する。
【００７１】
キャパシタ（ＣＰ）１４の寿命というのはキャパシタ容量が低下することである。キャパシタ容量が低下すると本来の電力が得られなくなるために、使用環境、記録紙の材質、コピーモードによっては定着温度が目標温度を維持できなくなる可能性がある。たとえば、キャパシタ電力を連続コピー動作中に使用するのであれば連続コピー動作中に定着ローラ表面温度の落込みが発生する。あるいはキャパシタ電力を定着ローラを目標の表面温度までの立ち上り補助のために使用するのであれば立ち上り時間が長くなるなどの弊害が発生することが考えられる。ただし、コピー動作が全くできなくなるわけではない。
【００７２】
しかしながら、本来の装置性能を達成できなくなるのでキャパシタ（ＣＰ）１４の交換が必要となる。そこで、この実施の形態では、以下のような構成および動作により表示処理を行なう。
【００７３】
図１０は、通知手段を備えた画像形成装置の構成を示すブロック図である。ここでは、制御部（ＣＴＬ）１０の構成に加えて操作部４２を制御する構成となる。ＫＥＹ４５は操作部４２上に設けられたキーでＣＰＵ４０により監視されており、ＤＲＶ４６は液晶ＬＣＤ４３を駆動するドライバ、ＤＲＶ４７はＬＥＤ４４を駆動するドライバであり、これらはＣＰＵ４０により駆動制御される。図１１は、操作部４２の構成例を示す説明図である。
【００７４】
図１３は、キャパシタの寿命検出有無における動作例（１）を示すフローチャートである。まず、キャパシタ（ＣＰ）１４の寿命を前述した手順にしたがって検出したか否かを判断する（ステップＳ３１）。ここで、キャパシタ（ＣＰ）１４の寿命を検出した場合に、制御部（ＣＴＬ）１０のＣＰＵ４０は、ＤＲＶ４６を駆動させ、操作部４２の表示部（ＬＣＤ４３）に、たとえば「キャパシタ交換時期です」あるいは「サービスに連絡してください」などのメッセージを表示する（ステップＳ３２）。これにより、本来の装置性能を維持するためのキャパシタ（ＣＰ）１４の交換時期を通知するものである。
【００７５】
したがって、以上の実施の形態により、寿命を判断した場合に、装置の性能を維持するためにキャパシタを交換しなければならないことが操作者に知らせることができる。したがって、装置に設けられている操作部４２に表示することにより特別な構成を持つことなく従来の画像形成装置の構成で安価に通知することが可能となる。
【００７６】
つぎに、キャパシタ電力を定着装置の発熱部材に使用する構成でかつネットワークを有し、キャパシタの寿命到達時にネットワークを介してサービスセンタなどに連絡するなどの処理を行なう例について説明する。
【００７７】
本構成を実現する例を図１３のブロック図に示し、説明する。前述した制御部（ＣＴＬ）１０の構成に加えてＩ／Ｆ５１を制御する構成となる。ＩＦ５１は、インターフェースのためのドライバであり、ネットワークサーバー５０と接続されている。
【００７８】
図１４は、本発明の実施の形態におけるネットワーク構成例である。ここでは４台の端末コンピュータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとネットワーク内のインタフェースを司るネットワークサーバーＥ、およびプリンターＦ、複合機Ｇなどの画像形成装置２台が電気的にネットワーク（ＬＡＮ）６０上に接続されている。この構成の場合、ユーザーは端末コンピュータＡ，Ｂ，Ｃ，ＤよりネットワークサーバーＥ（ネットワークサーバー５０）を介したプリンターＦあるいは複合機Ｇに印刷出力することができる。ネットワーク内の端末それぞれは一般的に称されるＩ／Ｆケーブルによって接続されるがここでは特に説明しない。ネットワーク内では前述したＩ／Ｆケーブルを介して各端末間でコマンドやデータを送受信する。
【００７９】
なお、ネットワーク（ＬＡＮ）６０は、公衆回線や専用回線を経由して外部と接続するＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ：広域通信網）と、同一敷地内でネットークを構築するＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ：構内通信網）に分類される方式があるが、そのいずれの方式であってもよい。あるいは、インターネット機能を備える場合、ＴＣＰ／ＩＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｏｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）であってもよい。
【００８０】
図１５は、キャパシタの寿命検出有無における動作例（２）を示すフローチャートである。まず、キャパシタ（ＣＰ）１４の寿命を前述した手順にしたがって検出したか否かを判断する（ステップＳ４１）。ここで、キャパシタ（ＣＰ）１４の寿命を検出した場合に、制御部（ＣＴＬ）１０のＣＰＵ４０は、Ｉ／Ｆ５１を介しネットワークサーバー５０にキャパシタ（ＣＰ）１４が寿命である旨の通知処理を実行する（ステップＳ４２）。これにより、本来の装置性能を維持するためのキャパシタ（ＣＰ）１４の交換時期をサービスセンターなどに迅速に通知することが可能になる。
【００８１】
したがって、実際には操作部４２の表示に気づいた操作者が、サービスセンターに連絡するという行為が発生するが、このとき上述したように、画像形成装置がネットワークに接続されている場合にはそのネットワークを使用して自動的にサービスセンターに通知することにより、迅速にアービスセンターにキャパシタ（ＣＰ）１４の寿命をタイムリーに知らせるので、操作者の煩わしさを低減することができ、かつサービスマンによる交換までの時間短縮も可能になる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる画像形成装置（請求項１）によれば、充電電圧検出手段によりキャパシタの充電電圧を検出し、この電圧値が所定値に達した際にキャパシタの放電を開始し、所定の電圧値になる放電終了までの放電経過時間を計時し、当該時間があらかじめ設定されている規定値と比較し、計時時間が規定値を超えた場合にキャパシタが寿命であるかまたは異常であるかを判断することができる。
【００８３】
また、本発明にかかる画像形成装置（請求項２）によれば、請求項１において、キャパシタが寿命であると判断した場合、表示手段に寿命である旨を表示出力することにより、操作者が装置の状態を把握でき、操作者への処置を促すことが可能になるなるため、操作者への的確な報知とその後の交換などをサービスセンターなどの迅速に連絡することが期待でき、装置のダウンタイムも短縮可能になる。
【００８４】
また、本発明にかかる画像形成装置（請求項３）によれば、請求項１または２において、キャパシタが寿命であると判断した場合、通信手段を介してサービス管理センターに寿命である旨を送信するため、サービス管理センター側でキャパシタの交換が必要であることを自動的に認識することができ、交換といった作業が迅速に行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる画像形成装置の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる定着装置の概略構成を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる定着装置の制御部分を中心とした構成を示す回路図である。
【図４】ＡＣヒータ駆動回路の構成を示す回路図である。
【図５】図３におけるキャパシタ充放電回路の構成を示す回路図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかる制御部の構成例（１）を示す回路図である。
【図７】本発明の実施の形態にかかる制御部による定着制御動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態にかかる制御部によるキャパシタの充電処理動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態にかかる画像形成動作および定着制御の様子を示すタイミングチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態にかかる制御部の構成例（２）を示す回路図である。
【図１１】本発明の実施の形態にかかる操作部の構成例を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態にかかる制御部によるキャパシタ寿命時の処理例（１）を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態にかかる制御部の構成例（３）を示す回路図である。
【図１４】本発明の実施の形態にかかるネットワーク上に接続されている機器例を示す説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態にかかる制御部によるキャパシタ寿命時の処理例（２）を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態にかかるキャパシタ電圧をモニタするための回路例を示す模式図である。
【図１７】キャパシタの放電時間とキャパシタ電圧との関係を示すグラフである。
【図１８】キャパシタ容量ｂの充電時間とキャパシタ電圧および出力信号Ｅ・Ｈの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 定着ローラ
３ 定着ヒータ（ＨＴ１）
４ 定着ヒータ（ＨＴ２）
５ 定着サーミスタ（ＴＨ）
１０ 制御部（ＣＴＬ）
１１ ＡＣ電源
１２ 主電源ＳＷ
１３ 入力電流検出回路
１４ キャパシタ（ＣＰ）
１５ キャパシタ充放電回路（ＣＰＤ）
１６ ＡＣヒータ駆動回路（ＡＣＤ）
１７ インタロックスイッチ（ＩＳＷ）
１８ 充電器
１９ ＤＣ電源
４０ ＣＰＵ
４１ メモリ
４２ 操作部
５０ ネットワークサーバー
５１ Ｉ／Ｆ
６０ ＬＡＮ

Claims (3)

1. 充電可能なキャパシタを有する補助電源と、前記補助電源から電力が供給されることで発熱する発熱部材と、前記発熱部材からの熱によりトナー像を溶融定着する定着装置を具備する画像形成装置において、
   前記キャパシタの充電電圧を検出する充電電圧検出手段と、
   前記充電検出手段による電圧値が所定値に達した際に前記キャパシタの放電を開始し、所定の電圧値になる放電終了までの放電経過時間を計時し、当該計時時間をあらかじめ設定されている規定値と比較することにより、前記キャパシタの寿命有無を判断し、所定の制御を実行する供給電力制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. さらに、装置の状態を表示出力する表示手段を備え、
   前記供給電力制御手段は、前記キャパシタが寿命であると判断した場合、前記表示手段に寿命である旨を表示出力することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. さらに、通信ネットワークを介してサービス管理センターと接続して装置の状態を通信する通信手段を備え、
   前記供給電力制御手段は、前記キャパシタが寿命であると判断した場合、前記通信手段を介して前記サービス管理センターに寿命である旨を送信することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。

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