JP2005221685A - 蓄電装置、定着装置、及び、画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 充放電可能な複数のキャパシタ部42A、42Bから放電された電力を被給電体23に供給する蓄電装置41であって、複数のキャパシタ部42A、42Bのうち放電可能な最大電力量が所定値以下になったキャパシタ部を不能キャパシタ部として検知する検知手段48〜50A、50Bを備える。
【選択図】 図3
Description
一方、画像形成装置の搬送経路を移動する記録媒体は、作像部にて、その表面上にトナー像が転写される。そして、未定着のトナー像を担持した記録媒体は、さらに搬送経路を所定の搬送速度で移動して定着装置に達する。定着装置に達した記録媒体は、定着ローラと加圧ローラとの間(ニップである。)に送入されて、定着ローラから受ける熱と双方のローラから受ける圧力とによってトナー像が定着される。トナー像が定着された記録媒体は、定着ローラと加圧ローラとの間から送出された後に、画像形成装置から排出される。
蓄電装置は、電力が充放電される単数又は複数のキャパシタ部(セル部)や、キャパシタ部の充放電を切り替える切替部や、主電源から供給された交流電力を整流するとともにDC変換してキャパシタ部に供給する充電部や、FET等の素子や、被給電体に接続するための接続端子等が、電気的に接続されたものである。
なお、蓄電装置のキャパシタ部に蓄積される電力は、装置本体の立ち上げが完了した後であって、商用電源の電力上限に対して蓄電装置に供給できるような余裕があるときに、適宜に主電源から充電部を介して供給されるものである。
すなわち、キャパシタ部が充放電できなくなる原因としては、蓄電装置内の電気回路の断線・短絡等のようにキャパシタ部の周辺部材による原因と、キャパシタ部の液漏れ等のようにキャパシタ部自体による原因とがある。このような場合には、制御部から充電開始信号が入力されても、キャパシタ部に充分な充電電流が流れずに、まったく充電がされなかったり、充電電力量が低下したり、急激に充電電圧が上昇したりする。同様に、制御部から放電開始信号が入力されても、キャパシタ部に充分な放電電流が流れずに、まったく放電がされなかったり、放電電力量が低下したり、急激に放電電圧が低下したりする。
また、「充電電力」とは充電時に蓄電装置に蓄えられる電気エネルギーであり、「放電電力」とは放電時に蓄電装置から放出される電気エネルギーである。また、「充電電力の電力量(充電電力量)」とは充電電力×充電時間であり、「放電電力の電力量(放電電力量)」とは放電電力×放電時間である。また、放電可能な「最大電力量」とは、放電電力量の最大値である。
図1〜図7にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としての複写機の装置本体、2は原稿Dの画像情報を光学的に読み込む原稿読込部、3は原稿読込部2で読み込んだ画像情報に基いた露光光Lを感光体ドラム5上に照射する露光部、4は感光体ドラム5上にトナー像を形成する作像部、7は感光体ドラム5上に形成された画像を記録媒体Pに転写する転写部、10はセットされた原稿Dを原稿読込部2に搬送する原稿搬送部(ADF)、12〜14は転写紙等の記録媒体Pが収納された給紙部、20は記録媒体P上の未定着画像を定着する定着装置、21は定着装置20に設置された定着部材としての定着ローラ、24は定着装置20に設置された加圧ローラ、40は定着装置20等の被給電体に電力を供給する主電源、41は定着装置20に補助的に電力を供給する蓄電装置を示す。
まず、原稿Dは、原稿搬送部10の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部2上を通過する。このとき、原稿読込部2では、上方を通過する原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
そして、原稿読込部2で読み取られた光学的な画像情報は、電気信号に変換された後に、露光部3(書込部)に送信される。そして、露光部3からは、その電気信号の画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Lが、作像部4の感光体ドラム5上に向けて発せられる。
その後、感光体ドラム5上に形成されたトナー像は、転写部7で、レジストローラにより搬送された記録媒体P上に転写される。
まず、画像形成装置本体1の複数の給紙部12、13、14のうち、1つの給紙部が自動又は手動で選択される(例えば、最上段の給紙部12が選択されたものとする。)。
そして、給紙部12に収納された記録媒体Pの最上方の1枚が、搬送経路Kの位置に向けて搬送される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。
図2に示すように、定着装置20は、主として、定着ローラ21、加圧ローラ24、サーミスタ37、分離爪38、ガイド板35等で構成される。
また、定着ローラ21表面にはサーミスタ37が当接されていて、サーミスタ37によるローラ表面温度(定着温度)の検知結果に基いて、主電源40及び蓄電装置41から供給される電力の調整がおこなわれる。
まず、装置本体1の主電源スイッチが投入されると、装置本体1の主電源及び蓄電装置41から、定着ローラ21のヒータ22、23にそれぞれ電力が供給される。詳しくは、装置本体1外の商用電源にコンセントを介して接続された主電源40から一方のヒータ22に定格の電力が供給されるとともに、蓄電装置41に蓄積された充電電力が放電電力として他方のヒータ23に供給される(後述の図6における実線Sの状態である。)。
これにより、定着ローラ21表面は、所望の温度(例えば、180℃である。)に短時間に達して、装置本体1での画像形成が可能な状態になる。
具体的に、原稿読込部2をスキャン動作させながら画像形成するときには、スキャン動作させずに画像形成するときに比べて消費電力が多くなるために、蓄電装置41によるヒータ23への給電がおこなわれる。また、連続的に画像形成がおこなわれるとき(連続通紙時である。)にも、連続的に搬送される記録媒体Pによって定着ローラ21の熱が奪われるため、蓄電装置41によるヒータ23への給電がおこなわれる。また、装置本体1を長時間待機状態にさせたときに省エネルギーモードが機能して定着温度が低下している場合等にも、待機状態からの立ち上げ時に蓄電装置41によるヒータ23への給電がおこなわれる。このように、主電源40から定着装置20に供給される電力の不足分が、蓄電装置41からの放電電力によって補われる。
図3に示すように、蓄電装置41は、主として、電力が充放電される2つのキャパシタ部42A、42B(セル部)、2つのキャパシタ部42A、42Bの充電をおこなう充電部43、キャパシタ部42A、42Bの充放電を切り替える切替部44、2つのキャパシタ部42A、42Bの電圧(充電電圧及び放電電圧である。)をそれぞれ検知する電圧検知手段としての電圧計50A、50B、キャパシタ部42A、42Bが不能キャパシタ部となったときに動作するスイッチ46A、46B等で、構成される。
さらに、制御部45のCPU48には、2つの電圧計50A、50Bから2つのキャパシタ部42A、42Bの電圧に係わる情報が送信されるとともに、時間検知手段としてのタイマー49から時間に係わる情報が送信される。そして、電圧計50A、50B及びタイマー49は、充電電力量及び放電電力量の変動を検知する手段として、特に、キャパシタ部42A、42Bにおいて放電可能な最大電力量が所定値以下になって充分な充放電ができなくなった状態を検知する検知手段として機能する。これについては、後で詳しく説明する。
本実施の形態1では、蓄電装置41に設置された2つのキャパシタ部42A、42Bについて、充分な充放電ができずに不能キャパシタ部となっている状態をそれぞれ検知できるように構成されている。
具体的には、まず、充電開始後の一定時間(タイマー49によって検知される。)内に、キャパシタ部42A、42Bに蓄積される充電電圧が電圧計50A、50Bによって個々に検知される。そして、2つの電圧計50A、50Bによって検知された2つキャパシタ部42A、42Bの充電電圧変動の総和が、所定値以下になったときに、制御部45にて2つのキャパシタ部42A、42Bのうち少なくとも1つに異常があるものと判断される。
これによって、正常な充放電が可能な上方のキャパシタ部46Aのみによる、ヒータ23への給電が可能になる。
具体的には、まず、放電開始後の一定時間内に、キャパシタ部42A、42Bから放出される放電電圧が電圧計50A、50Bによって個々に検知される。そして、2つの電圧計50A、50Bによって検知された2つキャパシタ部42A、42Bの放電電圧変動の総和が、所定値以下になったときに、制御部45にて2つのキャパシタ部42A、42Bのうち少なくとも1つに異常があるものと判断される。
先に説明したように、制御部45に予め入力された優先度に係わる制御プログラムに従い、蓄電装置41において不能キャパシタ部が検知された場合には、立ち上げ時には蓄電装置41からの給電はおこなわずに、通紙時(定着時)に蓄電装置41からの給電がおこなわれる。
図6(A)は、サーミスタ37で検知される定着ローラ21表面の定着温度の時間的な変動を示す。図6(B)は、主電源40及び蓄電装置41による供給電力(2つのヒータ22、23への供給電力の総和である。)の時間的な変動を示す。図6(C)は、蓄電装置41におけるキャパシタ部42の残電力量の時間的な変動を示す。
同図(A)〜(C)において、実線Sは不能キャパシタ部が検知されていない場合(通常時)の各変動を示し、破線Rは不能キャパシタ部が検知された場合の各変動を示す。
ここで、上述したように通紙時には、蓄電装置41(残りのキャパシタ部にて充放電可能な状態である。)から定着装置20への給電がおこなわれる。
図7(B)は、主電源40及び蓄電装置41による供給電力の時間的な変動を示す。同図において、実線Q1は主電源40における装置本体1(ヒータ22以外も含む。)への供給電力変動を示し、Q2は主電源40と蓄電装置41(残りのキャパシタ部にて充放電可能な状態である。)とからヒータ22、23に給電される供給電力(2つのヒータ22、23への供給電力の総和である。)の変動を示す。
図7(C)は、蓄電装置41(残りのキャパシタ部にて充放電可能な状態である。)におけるキャパシタ部の残電力量の時間的な変動を示す。
そして、不能キャパシタ部以外のキャパシタ部にて充放電をおこない定着装置20への給電を通紙時に優先的におこなうように構成している。これにより、蓄電装置41から定着装置20への給電を完全に停止することなく、立ち上げ時の昇温時間増加というユーザーにとって僅かな制約はつくものの、通常時の画像形成と同等の作業が可能になるため、ユーザーにとって使い勝手が向上する。
図8及び図9にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図8は、実施の形態2における蓄電装置を示す回路図であって、前記実施の形態1の図3に相当する図である。本実施の形態2は、蓄電装置41における不能キャパシタ部の検知をキャパシタ部42A、42Bに流れる電流に基いて検知している点が、不能キャパシタ部の検知をキャパシタ部42A、42Bの充電電圧及び放電電圧に基いて検知している前記実施の形態1とは相違する。
不能キャパシタ部の形態としては、破線R1に示すように、充電開始信号又は放電開始信号が送信されても充電電流又は放電電流が初期値0からまったく上昇しないときは、キャパシタ部周囲の電気回路における断線、短絡等によるものである。また、一点鎖線R2に示すように、充電開始信号又は放電開始信号が送信されても充電電流又は放電電流が初期値0から僅かしか上昇しないときは、キャパシタ部自体の液漏れ等によるものである。
具体的には、まず、充電開始後又は放電開始後に、2つのキャパシタ部42A、42Bに流れる充電電流又は放電電流が電流計60A、60Bによって個々に検知される。そして、2つの電流計60A、60Bによって検知された2つキャパシタ部42A、42Bの電流値が、1つでも所定値以下になったときに、制御部45にて2つのキャパシタ部42A、42Bのうち少なくとも1つに異常があるものと判断される。
そして、不能キャパシタ部以外のキャパシタ部にて充放電をおこない定着装置20への給電を通紙時に優先的におこなうように構成している。これにより、蓄電装置41から定着装置20への給電を完全に停止することなく、立ち上げ時の昇温時間増加というユーザーにとって僅かな制約はつくものの、通常時の画像形成と同等の作業が可能になるため、ユーザーにとって使い勝手が向上する。
図10にて、この発明の実施の形態3について詳細に説明する。
図10は、実施の形態3における蓄電装置を示す回路図であって、前記実施の形態1の図3に相当する図である。本実施の形態3は、蓄電装置41における2つのキャパシタ部42A、42Bが並列に接続されている点が、2つのキャパシタ部42A、42Bが直列に接続されている前記実施の形態1とは相違する。
そして、不能キャパシタ部以外のキャパシタ部にて充放電をおこない定着装置20への給電を通紙時に優先的におこなうように構成している。これにより、蓄電装置41から定着装置20への給電を完全に停止することなく、立ち上げ時の昇温時間増加というユーザーにとって僅かな制約はつくものの、通常時の画像形成と同等の作業が可能になるため、ユーザーにとって使い勝手が向上する。
2 原稿読込部、 3 露光部、 4 作像部、 7 転写部、
10 原稿搬送部、 12〜14 給紙部、 20 定着装置、
21 定着ローラ(定着部材)、
22、23、23A、23B ヒータ(加熱部材)、
24 加圧ローラ、 37 サーミスタ、 40 主電源、
41 蓄電装置、 42A、42B キャパシタ部、 43 充電部、
44、44A、44B 切替部、 45 制御部、
46A、46B、47 スイッチ、 48 CPU、
49 タイマー(時間検知手段)、
50A、50B 電圧計(電圧検知手段)、 51 主電源スイッチ、
60A、60B 電流計(電流検知手段)、 P 記録媒体。
Claims (19)
- 充放電可能な複数のキャパシタ部を備え、当該複数のキャパシタ部から放電された電力を被給電体に供給する蓄電装置であって、
前記複数のキャパシタ部のうち放電可能な最大電力量が所定値以下になったキャパシタ部を不能キャパシタ部として検知する検知手段を備えたことを特徴とする蓄電装置。 - 前記不能キャパシタ部の充放電を禁止するとともに、前記複数のキャパシタ部のうち前記不能キャパシタ部を除く残りのキャパシタ部にて充放電をおこない当該残りのキャパシタ部から放電される電力を前記被給電体に供給するように制御することを特徴とする請求項1に記載の蓄電装置。
- 前記検知手段が前記不能キャパシタ部を検知した場合に、優先度の異なる複数のタイミングのうち優先度の高いタイミングにて前記被給電体に電力を供給することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の蓄電装置。
- 前記検知手段は、前記複数のキャパシタ部におけるそれぞれの電圧に基いて前記不能キャパシタ部を検知することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の蓄電装置。
- 前記検知手段は、前記複数のキャパシタ部の充電又は放電がおこなわれるときであって一定時間における前記電圧の変動が所定値以下となるキャパシタ部を前記不能キャパシタ部として検知することを特徴とする請求項4に記載の蓄電装置。
- 前記検知手段は、前記複数のキャパシタ部にそれぞれ流れる電流に基いて前記不能キャパシタ部を検知することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の蓄電装置。
- 前記検知手段は、前記複数のキャパシタ部の充電又は放電がおこなわれるときであって前記電流の大きさが所定値以下となるキャパシタ部を前記不能キャパシタ部として検知することを特徴とする請求項6に記載の蓄電装置。
- 前記検知手段は、使用環境に係わる情報を参酌して前記不能キャパシタ部を検知することを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の蓄電装置。
- 前記検知手段は、前記複数のキャパシタ部のうち放電可能な最大電力量が所定値以下に複数回なったキャパシタ部を前記不能キャパシタ部として検知することを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の蓄電装置。
- 前記被給電体は、加熱部材であることを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれかに記載の蓄電装置。
- 前記加熱部材は、記録媒体上のトナー像を加熱して当該トナー像を当該記録媒体に定着させる定着装置に設置されたことを特徴とする請求項10に記載の蓄電装置。
- 記録媒体上のトナー像を加熱して当該トナー像を当該記録媒体に定着させる定着装置であって、
請求項1〜請求項11のいずれかに記載の蓄電装置から給電可能に構成されたことを特徴とする定着装置。 - 請求項1〜請求項11のいずれかに記載の蓄電装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
- 記録媒体上のトナー像を加熱して当該トナー像を当該記録媒体に定着させるとともに、前記蓄電装置から給電可能に構成された定着装置を備えたことを特徴とする請求項13に記載の画像形成装置。
- 前記蓄電装置は、前記検知手段が前記不能キャパシタ部を検知した場合に優先度の異なる複数のタイミングのうち優先度の高いタイミングにて前記定着装置に電力を供給することを特徴とする請求項14に記載の画像形成装置。
- 前記複数のタイミングは、前記定着装置を立ち上げるタイミングと前記定着装置で前記記録媒体上のトナー像を定着するタイミングとであって、
前記定着するタイミングを前記優先度の高いタイミングとしたことを特徴とする請求項15に記載の画像形成装置。 - 表示部を備え、
前記表示部は、前記検知手段が前記不能キャパシタ部を検知したときに、前記蓄電装置に前記不能キャパシタ部がある旨とその位置とを表示することを特徴とする請求項13〜請求項16のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記蓄電装置に前記不能キャパシタ部がないことを前提とした情報に基いて装置の故障を検出する故障検出手段を備え、
前記検知手段が前記不能キャパシタ部を検知した場合に前記情報を補正することを特徴とする請求項13〜請求項17のいずれかに記載の画像形成装置。 - 記録媒体上のトナー像を加熱するとともに前記蓄電装置から給電される加熱部材が設置された定着部材を備え、
前記情報は、前記定着部材表面の定着温度と前記蓄電装置による給電時間との関係に係わる情報であり、
前記故障検出手段は、前記定着温度及び前記給電時間を測定してその測定値と前記情報とを対比して装置の故障を検出することを特徴とする請求項18に記載の画像形成装置。
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