JP2007035606A - 加熱装置、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、少枚数の通紙を繰り返す時に加熱部の異常昇温または短時間昇温が困難になるという課題を解決しようとするものである。
【解決手段】この発明は、主電源４ａと補助電源装置４ｂから電力供給を受ける発熱体２ａ、２ｂと、この発熱体によって加熱される加熱部１４と、商用電源４ａからの電力により補助電源装置４ｂを充電する充電装置５と、発熱体２ａ、２ｂへの電力供給を制御する手段３とを有し、待機時に補助電源装置４ｂへ蓄えられる電力量の最大値である第１の最大値が、補助電源装置４ｂに充電可能な電力量の最大値である第２の最大値よりも低いものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、加熱装置、定着装置の省電力化の効率化に関し、例えば電子写真方式を使用した複写機やプリンタ装置，ファクシミリ装置等の画像形成装置の省電力化の効率化に関する。

近年、環境問題が重要となり、複写機やプリンタ装置等の画像形成装置も省電力化が進んでいる。この画像形成装置の省電力化のためには、画像形成装置の非通紙時（例えば待機時）において定着装置の定着ローラや定着ベルト等の加熱部の温度を低下させることが有効である。ただし、非通紙時の加熱部の温度を低下させると、定着装置を使用するときには加熱部の温度を再び定着可能な一定温度まで昇温させなければならず、使用者はその昇温の間は待たなければならない。その結果として画像形成装置が使用可能状態となるまでに時間を要するため、画像形成装置の使い勝手は悪化する。

これを回避するために、補助電源装置から加熱部の発熱体へ電力を供給することで加熱部の発熱体への電力供給を補助することにより加熱部の昇温時間を短縮することが考えられるが、この補助電源装置から加熱部の発熱体への電力供給補助を加熱部昇温時（立ち上げ時やオフモードからの復帰時）だけでなく通紙時にも行うことで、電力をより有効活用する方法がある。

ここで、「待機時」とは、画像形成ジョブの終了から次の画像形成ジョブの開始までの間の状態と、画像形成ジョブが全て終了してからオフモードへ移行するまでの状態と、主電源をオンしてあるいはオフモードから復帰して加熱部が画像形成可能温度まで上昇（リロード）してから画像形成ジョブを開始するまでの間の状態（画像形成可能となっている状態）とをいう。

「オフモード」とは、以下(１)または(２)の動作が行われるまで、発熱体への電力供給を停止している状態（次回の定着可能状態への復帰に備えて発熱体への電力供給を停止している状態）をいう。
(１)ユーザが画像形成装置本体の電源スイッチ（主電源スイッチではない）を押してオンさせる。
(２)画像形成開始信号等の外部信号が入力される。

特許文献１には、トナー像を加熱して定着する定着手段を備えた画像形成装置であって、前記定着手段を付勢するエネルギ源として、主電源以外に補助的なエネルギ源を備えた画像形成装置が記載されている。
特許文献２には、温度検知部が検知した加熱部の温度または残存電力検出部が検出した補助電力供給部の残存電力量を基に供給電力を調整して発熱部に供給する電力調整部を有する定着装置が記載されている。

特許文献３には、加熱部は主電源装置から供給される電力により発熱する主発熱体と、補助電源装置から供給される電力により発熱する補助発熱体とを有し、補助発熱体は充放電可能な大容量のコンデンサを有し、充電器は主電源装置から供給される電力により補助電源装置のコンデンサを充電し、主切替手段は主電源装置から主発熱体に供給される電力をオン／オフし、補助切替手段は主電源装置から充電器に供給される電力をオン／オフし、補助電源切替手段は充電器による補助電源装置の充電と補助電源装置から補助発熱体に対する電力供給を切り替え、制御部は主切替手段をオフしたときに補助切替手段をオンにし、主切替手段をオンにしたとき補助切替手段をオフにする加熱装置が記載されている。

特許文献４には、加熱部と主電源装置及び補助電源装置を有し、加熱部は発熱体を有し主電源装置と補助電源装置から供給される電力により発熱する加熱装置において、前記補助電源装置はコンデンサを有し、前記主電源装置と補助電源装置から前記加熱部に電力を供給可能とし、前記補助電源装置を充電するとき、前記主電源装置と補助電源装置を接続して、前記主電源装置から補助電源装置に電力を供給する加熱装置が記載されている。

特開平１０−２８２８２１号公報 特開２００２−２７８３５５ 特開２００３−２５７５９０ 特開２００４−１１９３９０

上記方法では、補助電源装置に充電される電力量の最大値は、待機時も次回の定着可能状態への復帰に備えている時も一定値であり、言い換えると、補助電源装置の充電を終了とする制御の閾値（補助電源装置に蓄えられた電力量を閾値と比較して補助電源装置の充電が終了したか否かを判断する場合の上記閾値）を一つのみしか有していない。「復帰時」と「通紙時」では、前者の方が発熱体へ供給する電力量を多く要するため、復帰時に発熱体への供給に必要な電力量を常に補助電源装置に充電しておかなければならなかった。

したがって、通紙時には補助電源装置から過剰な電力量を発熱体に供給することになり、このことで少枚数の通紙を繰り返す時、例えば３枚通紙、３枚通紙、３枚通紙・・・という通紙を繰り返す時や５枚通紙、５枚通紙、５枚通紙・・・という通紙を繰り返す時は、補助電源装置から過剰な電力量を発熱体に供給することにより加熱部の異常昇温を引き起こすことが懸念されていた。

換言すれば、オフモードから加熱部を定着可能な温度まで復帰させる復帰時には加熱部を短時間で定着可能な温度まで昇温させるために補助電源装置から大電力量を発熱体に供給しなければならない。しかし、待機時には加熱部は十分な温度に達しているため、待機後の通紙時には補助電源装置から発熱体に供給する電力はそれほど多くの電力量を必要としない。また、待機時に過剰な電力量を補助電源装置に充電していて通紙時に補助電源装置から発熱体に放電させると、加熱部を過剰に加熱させてしまい、少枚数の通紙を繰り返す時に加熱部の異常昇温を引き起こしてしまうという課題があった。

また、少枚数の通紙を繰り返す時に加熱部温度を異常昇温させないように待機時に補助電源装置に蓄えられる最大電力量を比較的少ない電力量にセーブさせ、かつ、その最大電力量のままでオフモードから復帰させようとすると、今度は電力量不足により、短時間で加熱部を昇温させることが困難になる。
本発明の目的は、少枚数の通紙を繰り返す時に加熱部温度が異常に上がることを回避することができる加熱装置、定着装置及び画像形成装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、オフモードからの復帰時の復帰時間の短縮を図ることができる加熱装置、定着装置及び画像形成装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、待機時に補助電源装置へ蓄えられる電力量の最大値以上の電力量がある場合にも、少枚数の通紙を繰り返す時における加熱部の異常昇温を回避することができる加熱装置、定着装置及び画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、主電源と補助電源装置から電力供給を受けて発熱する発熱体と、この発熱体によって加熱される加熱部と、前記主電源からの電力により前記補助電源装置を充電することが可能な充電装置と、前記発熱体への電力供給を制御する制御手段とを有する加熱装置において、待機時に前記補助電源装置へ蓄えられる電力量の最大値である第１の最大値が、前記補助電源装置に充電可能な電力量の最大値である第２の最大値よりも低いものである。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の加熱装置において、前記発熱体への電力供給を停止している状態の時に、前記補助電源装置を充電可能な電力量の最大値である第２の最大値まで充電させるものである。

請求項３に係る発明は、請求項２記載の加熱装置において、前記発熱体への電力供給を停止している状態の時は電源が投入されていない時であるものである。

請求項４に係る発明は、請求項１または２に記載の加熱装置において、待機時に前記補助電源装置に前記第１の最大値以上の電力量がある場合には、前記補助電源装置へ蓄えられている電力量が前記第１の最大値以下になるまで前記補助電源装置への充電を行わないものである。

請求項５に係る発明は、請求項１または２に記載の加熱装置において、立上げ後に待機時になった際に前記補助電源装置に前記第１の最大値以上の電力量がある場合、待機時は前記補助電源装置を放電させずに該補助電源装置の電力量をそのまま保持するものである。

請求項６に係る発明は、主電源と補助電源装置から電力供給を受けて発熱する発熱体と、この発熱体によって加熱され、記録媒体上のトナーを定着させる定着部材と、前記主電源からの電力により前記補助電源装置を充電することが可能な充電装置と、前記発熱体への電力供給を制御する制御手段とを有する定着装置において、待機時に前記補助電源装置へ蓄えられる電力量の最大値である第１の最大値が、前記補助電源装置に充電可能な電力量の最大値である第２の最大値よりも低いものである。

請求項７に係る発明は、請求項６記載の定着装置において、前記発熱体への電力供給を停止している状態の時に、前記補助電源装置を充電可能な電力量の最大値である第２の最大値まで充電させるものである。

請求項８に係る発明は、請求項７記載の定着装置において、前記発熱体への電力供給を停止している状態の時は電源が投入されていない時であるものである。

請求項９に係る発明は、請求項６または７に記載の定着装置において、待機時に前記補助電源装置に前記第１の最大値以上の電力量がある場合には、前記補助電源装置へ蓄えられている電力量が前記第１の最大値以下になるまで前記補助電源装置への充電を行わないものである。

請求項１０に係る発明は、請求項６または７に記載の定着装置において、立上げ後に待機時になった時に前記補助電源装置に前記第１の最大値以上の電力量がある場合、待機時は前記補助電源装置を放電させずに該補助電源装置の電力量をそのまま保持するものである。

請求項１１に係る発明は、請求項１乃至５のいずれか１つに記載の加熱装置または請求項６乃至１０のいずれか１つに記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、少枚数の通紙を繰り返す時における加熱部の異常昇温を回避することができ、より良好な画像を得ることができる。
本発明によれば、オフモードからの復帰時の復帰時間の短縮を図ることができる。
本発明によれば、少枚数の通紙を繰り返す時における加熱部の異常昇温を回避することができる。

図６は本発明の実施形態１である、定着装置を有する画像形成装置を示す。図６において、４１は回転体からなる像担持体の一例であるドラム形状の感光体を示す。この感光体４１の周りには、図中に矢印で示す向きの回転方向順に、帯電ローラからなる帯電装置４２と、露光手段の一部を構成するミラー４３と、現像ローラ４４ａを備えた現像装置４４と、記録材Ｐとしての用紙に現像画像を転写する転写装置４８と、感光体４１の周面に摺接するブレード４６ａを備えたクリーニング装置４６等が配置してある。感光体４１は、帯電装置４２と現像ローラ４４ａとの間で露光手段によりミラー４３を介して露光光Ｌｂで走査されて露光される。この感光体４１上の露光光Ｌｂが照射される位置を露光部１５０と言う。

転写装置４８は感光体４１の下面と対向させて設けてある。この感光体４１上の転写装置４８と対向する部位が転写部４７である。この転写部４７の用紙Ｐ搬送方向の上流側には、一対のレジストローラ４９が設けてある。図示しない給紙トレイに収納された記録材Ｐは給紙コロ１１０により給紙されて図示しない搬送ガイドによりレジストローラ４９に向けて搬送案内される。また、転写部４７より用紙Ｐ搬送方向の下流側には、定着装置１０が配置してある。

この画像形成装置における画像形成は次のようにして行う。感光体４１が図示しない駆動部により回転駆動されて回転を始め、この回転中に感光体４１が暗中において帯電装置４２により均一に帯電され、露光手段によりミラー４３を介して露光光Ｌｂで露光部１５０が走査されることで、作成すべき画像に対応した潜像が感光体４１に形成される。この感光体４１上の潜像は、感光体４１の回転により現像装置４４に移動し、ここで現像装置４４により現像されてトナー像が形成される。

一方、給紙コロ１１０により給紙トレイ上の記録材としての用紙Ｐが給紙され、この用紙Ｐは図中に破線で示す搬送経路を経て一対のレジストローラ４９の位置で一旦停止し、感光体４１上のトナー像と転写部４７で合致するような送り出しのタイミングを待つ。そして、そのタイミングでレジストローラ４９が回転して用紙Ｐを送り出し、この用紙Ｐは転写部４７に向けて搬送される。感光体４１上のトナー像と用紙Ｐとが転写部４７で合致し、転写装置４８による電界によって感光体４１上のトナー像が用紙Ｐ上に転写される。

こうしてトナー像が転写されてこれを担持する用紙Ｐは、ついで定着装置１０に向けて送り出される。用紙Ｐ上のトナー像は定着装置１０を通過する間にその用紙Ｐ上に定着され、このトナー像が定着された用紙Ｐは図示しない排紙部へ排紙される。
一方、転写部４７で転写されずに感光体４１上に残った残留トナーは、感光体４１の回転と共にクリーニング装置４６に至り、クリーニング装置４６を通過する間に清掃されて次の画像形成に備える。

図７に示すように、定着装置１０は、それぞれが軸線（図７の紙面に垂直な方向の軸線）で回転可能に支持された回転体である定着部材１４及び加圧部材１５を有する。定着部材１４は例えば加熱部としての定着ローラで構成され、加圧部材１５は例えば加圧ローラで構成される。定着ローラ１４内には発熱して定着ローラ１４を加熱する発熱体１が配置され、定着ローラ１４の外には定着ローラ１４の表面温度（定着温度）を検知する温度検知手段８が配置されている。

主電源装置９は、主電源４ａ（図1参照）からの電力により本実施形態１の画像形成装置各部の各種ユニットへ給電を行う。主電源装置９は、商用電源４ａのコンセントに電源線のプラグ５１を挿入して接続することで、商用電源４ａから電力が供給される。発熱体２は、図７に示すようにＡＣヒータからなる発熱体（主発熱部材）２ａ、ＤＣヒータからなる発熱体（補助発熱部材）２ｂを有し、例えばハロゲンヒータが用いられる。

定着ローラ１４のローラ基体は、例えばアルミニウムや鉄等の金属製であることが、耐久性や加圧による変形等の点から望ましい。また、定着ローラ１４の表面にはトナーとの固着を防ぐための離型層を形成していることが望ましく、定着ローラ１４の内面にはハロゲンヒータ２の熱を効率よく吸収するための黒化処理をしていることが望ましい。

加圧ローラ１５は、芯金にゴム等の弾性層を形成することで、定着ローラ１４との間にニップ部を形成し、このニップ部に未定着画像を形成した紙等の記録材Ｐを通紙することで熱と圧力によりトナー像を記録材Ｐ上に定着させる。また、加圧ローラ１５として発泡層を有する加圧ローラを用いて加圧ローラ１５と定着ローラ１４との間にニップ部を形成してもよい。この場合、発泡層の断熱効果により定着ローラ１４の熱が加圧ローラ１５に伝わりにくくなるので、定着ローラ１４を早く昇温できる。

図１は本実施形態１の回路構成を示す。本実施形態１は、図１に示すように、定着ローラ１４を加熱するための発熱体２（２ａ、２ｂ）と、商用電源４ａから補助電源４ｂへ給電可能な充電装置５を有する。充電装置５は、商用電源４ａからの電力の電圧調整やＡＣ／ＤＣ変換を行い、補助電源装置４ｂへＡＣ／ＤＣ変換後のＤＣ電力を供給して補助電源装置４ｂを充電する。また、主電源スイッチ６は発熱体２ａへの通電を制御する制御手段としての第１の制御部により制御される。この第１の制御部は、本画像形成装置の電源スイッチのオン、オフに関係なく主電源装置９から給電され、本画像形成装置の各部を制御する主制御部からのモード信号や、温度検知手段８からの温度検知信号などに基づいて定着ローラ１４の表面温度が定着可能な設定温度になるように主電源スイッチ６を制御する。

第２の制御部３は、本画像形成装置の電源スイッチのオン、オフに関係なく主電源装置９から給電され、上記主制御部からのモード信号、温度検知手段８からの温度検知信号、補助電源装置４ｂの電力量（電圧）を検出する電力量検出手段の出力値などに基づいて、補助電源装置４ｂから発熱体２ｂへの通電を制御する。充放電切替え装置７は、上記主制御部からのモード信号、温度検知手段８からの温度検知信号、上記電力量検出手段の出力値などに基づいて補助電源装置４ｂを充電装置５側と発熱体２ｂ側へ切換接続する。充放電切替え装置７が補助電源装置４ｂを充電装置５側に接続したときには、商用電源４ａからの電力は充電装置５により電圧調整やＡＣ／ＤＣ変換が行われて補助電源装置４ｂへ供給されることにより補助電源装置４ｂが充電される。

充放電切替え装置７が補助電源装置４ｂを発熱体２ｂ側に接続したときには、補助電源装置４ｂから第２の制御部３を介して発熱体２ｂへ電力が供給される。主電源スイッチ６がオンの時には商用電源４ａから発熱体２ａへ電力が供給される。補助電源装置４ｂとしては、充放電可能な電気二重層コンデンサ（電気二重層キャパシタ）が挙げられる。

図２は電気二重層コンデンサを発熱体２ｂに接続したときの放電特性を示す。図２の縦軸Vは電気二重層コンデンサの電圧を示し、図２の横軸は時間Ｔimeを示す。電気二重層コンデンサは、その特性から、放電初期には電圧が高く、放電時間とともに電圧が減少していく。つまり、電気二重層コンデンサは、放電初期には大電力を供給できるが、放電末期には供給電力が低下するという特性を有する。本実施形態１では、立ち上がり時やオフモードから定着ローラ１４の温度が定着可能な温度へ復帰する復帰時には、電気二重層コンデンサの初期放電特性により短時間で加熱部１４の昇温を実現させ、通紙時には商用電源４ａから電力が供給される発熱体２ａによる加熱部１４の昇温を発熱体２ｂ（補助電源装置４ｂから電力が供給される発熱体）による加熱部１４の昇温で補助し、加熱部１４の温度維持を図る。ここでいう加熱部１４は、定着ローラ以外に定着ベルト等が挙げられる。また、発熱体２a、２bとしては、ハロゲンヒータなどが挙げられる。

図３は本実施形態１における加熱部１４の温度と補助電源装置４ｂの電力量の波形を示す。図３の横軸は時間軸である。
まず、本画像形成装置の電源スイッチが投入された直後のウォームアップ状態においては、充放電切替え装置７が補助電源装置４ｂを発熱体２ｂ側に接続し、補助電源装置４ｂから発熱体２bへ電力が供給される。このため、補助電源装置４ｂの電力量（電圧）は充電可能な電力量の最大値（満充電値）Ｖ１からＶ２へと低下する。その後の通紙開始時の補助電源装置４ｂの電力量はＶ２となる。このとき、発熱体２ａは商用電源４ａから主電源スイッチ６を介して電力が供給され、加熱部１４は定着可能な温度、例えば２００℃に達する。

その後の通紙時には、加熱部１４の熱が用紙Ｐに奪われて加熱部１４の温度が低下し、補助電源装置４ｂの電力量は発熱体２ｂで消費されてＶ２からＶ３まで低下する。通紙終了後に待機時に入ると、充放電切替え装置７は、主制御部からのモード信号、温度検知手段８からの温度検知信号、上記電力量検出手段の出力値などに基づいて、待機時に、発熱体２ｂで消費した電力量を補給するために、補助電源装置４ｂを充電装置５側に接続して充電装置５に補助電源装置４ｂをＶ３からＶ４まで充電させた後、補助電源装置４ｂを発熱体２ｂに接続する。制御部３は、待機時にはオフし、補助電源装置４ｂから発熱体２ｂへの電力供給を停止させる。したがって、Ｖ４は待機時に補助電源装置４ｂに蓄えられる電力量の最大値となる。

待機後の画像形成ジョブを行う時に少枚数の通紙の繰り返し、例えば３枚通紙、３枚通紙、３枚通紙・・・という通紙の繰り返しや５枚通紙、５枚通紙、５枚通紙・・・という通紙の繰り返しが実施されると、補助電源装置４ｂの電力量が画像形成ジョブ開始時にＶ１である場合には補助電源装置４ｂから発熱体２ｂへ電力量が過剰に供給されるため、本実施形態１では待機時に補助電源装置４ｂへ蓄える電力量の最大値をV4としておく。

ここで、図３ではＶ２＜Ｖ４となっているが、この限りではなく、Ｖ２＝Ｖ４あるいはＶ２＞Ｖ４としてもよい。Ｖ２とＶ４の大小については、ウォームアップ(復帰)時及び通紙時に必要とする電力関係や、補助電源装置４ｂの容量・仕様によっても異なる。ただし、ウォームアップ直後の通紙は加熱部２の温度の低下に対して最も厳しい条件（補助電源装置４ｂによる電力供給を最も必要とする条件）であるため、補助電源装置４ｂはV２≧Ｖ４となる容量のものを用いることが最も望ましい。なお、本実施形態１において、加熱部１４、発熱体２及び図１に示す回路は用紙Ｐを加熱する加熱装置を構成している。また、本発明は、画像を担持した記録紙を加熱してその表面性を改質する加熱装置、シータ状のものの乾燥処理、ラミネート処理を行う加熱装置などにも適用することができる。

この実施形態１では、待機時に補助電源装置４ｂへ蓄えられる電力量の最大値Ｖ４が、補助電源装置４ｂに充電可能な電力量の最大値Ｖ１よりも低いので、通紙の際に補助電源装置４ｂから発熱体２に過剰な電力を供給してしまうことを回避でき、少枚数の通紙を繰り返す時における加熱部の異常昇温を回避することができ、より良好な画像を得ることができる。

図４は本発明の実施形態２における加熱部１４の温度と補助電源装置４ｂの電力量の波形を示す。この実施形態２では、上記実施形態１において、待機時に補助電源装置４ｂがＶ４まで充電された後、オフモードに移行するとともに、充放電切替え装置７は、主制御部からのモード信号、温度検知手段８からの温度検知信号、上記電力量検出手段の出力値などに基づいて、オフモード時に、補助電源装置４ｂを充電装置５側に接続して補助電源装置４ｂをＶ１まで充電させた後、補助電源装置４ｂを発熱体２ｂに接続する。

制御部３は、オフモード時にはオフし、補助電源装置４ｂから発熱体２ｂへの電力供給を停止させる。したがって、補助電源装置４ｂは、オフモード時にはＶ１まで充電されて次回の復帰時に備える。ここに、Ｖ１は補助電源装置４ｂに充電可能な電力量の最大値である。また、Ｖ１は加熱部２の短時間昇温のために補助電源装置４ｂに要求される充電量値である。次いで、オフモードから加熱部１４の定着可能な温度への復帰が開始されるとともに加熱部２を昇温させるために、充放電切替え装置７は、主制御部からのモード信号、温度検知手段８からの温度検知信号、上記電力量検出手段の出力値などに基づいて、オフモードから加熱部１４が定着可能な温度へ復帰する復帰時に、補助電源装置４ｂを発熱体２ｂに接続する。これにより、補助電源装置４ｂから発熱体２bへ電力が供給されると同時に商用電源４ａから主電源スイッチ６を介して発熱体２ａに電力が供給されて加熱部１４が定着可能温度まで上昇する。このとき、補助電源装置４ｂは、発熱体２bへ放電することにより電力量がＶ２まで低下する。

その後、待機状態に入ると、充放電切替え装置７は、主制御部からのモード信号、温度検知手段８からの温度検知信号、上記電力量検出手段の出力値などに基づいて、補助電源装置４ｂを充電装置５側に接続して充電装置５に補助電源装置４ｂをＶ４まで充電させた後、補助電源装置４ｂを発熱体２ｂに接続する。制御部３は、待機時にはオフし、補助電源装置４ｂから発熱体２ｂへの電力供給を停止させる。したがって、補助電源装置４ｂは待機時設定の電力量V4まで充電されて通紙時に備える。

少枚数の通紙を繰り返す際に加熱部温度を異常昇温させないように待機時に補助電源装置に蓄えられる最大電力量をセーブさせ、かつ、その最大電力量のままでオフモードから加熱部１４が定着可能な温度へ復帰させようとすると、今度は電力量不足により、短時間で加熱部１４を昇温させることが困難になる。そこで、本実施形態２によれば、発熱体２への電力供給を停止している状態の時（オフモード時）に、補助電源装置４ｂを充電可能な電力量の最大値Ｖ１まで充電させるので、オフモードから加熱部１４が定着可能な温度への復帰時の復帰時間の短縮を図ることができる。

図５は本発明の実施形態３における加熱部１４の温度と補助電源装置４ｂの電力量の波形を示す。この実施形態３では、上記実施形態２において、ウォームアップ直後に通紙を行わないことや、本実施形態３の周辺環境温度、商用電源４ａからの入力電圧が高いこと等の理由で、補助電源装置４ｂから放電された電力量が少なく、結果として通紙に必要な電力量Ｖ４以上の電力量Ｖ５が補助電源装置４ｂに蓄えられた状態にある場合には、充放電切替え装置７は、主制御部からのモード信号、温度検知手段８からの温度検知信号、上記電力量検出手段の出力値などに基づいて、待機時に、補助電源装置４ｂを充電装置５側に接続せずに補助電源装置４ｂをＶ１まで充電させず、かつ、制御部３は、主制御部からのモード信号、温度検知手段８からの温度検知信号、上記電力量検出手段の出力値などに基づいて、待機時に、補助電源装置４ｂから発熱体２ｂへのＶ４までの放電を故意に行わせることをしない。これは、補助電源装置４ｂをＶ１まで充電すると、前述のように少枚数の通紙の繰り返しで加熱部温度の異常昇温が生じてしまい、補助電源装置４ｂのＶ４までの故意な放電は省エネにならないためである。

したがって、図５に示すように、補助電源装置４ｂは、待機時にＶ４以上でも充放電を行わずにＶ５でそのまま待機し、最初の通紙で消費した電力量を回復する充電量をV4とする。すなわち、充放電切替え装置７は、主制御部からのモード信号、温度検知手段８からの温度検知信号、上記電力量検出手段の出力値などに基づいて、最初の通紙後の待機時に、補助電源装置４ｂを充電装置５側に接続して充電装置５に補助電源装置４ｂをＶ４まで充電させた後、補助電源装置４ｂを発熱体２ｂに接続する。制御部３は、待機時にはオフし、補助電源装置４ｂから発熱体２ｂへの電力供給を停止させる。したがって、補助電源装置４ｂは待機時設定の電力量V4まで充電されて通紙時に備える。以降、補助電源装置４ｂは、同様に通紙後の待機時の電力量の最大値が常にV4となる。待機後に画像形成ジョブ動作が入らず、オフモードに移行した場合には、次回の加熱部１４が定着可能な温度へ復帰する復帰時の加熱部２の短時間昇温のために、上述のように補助電源装置４ｂへの電力量の最大値をＶ１まで引き上げることが望ましい。

本実施形態３では、加熱部２の温度は、第１の制御部による主電源スイッチ６の制御で設定温度又はその±１０℃、例えば１８０℃に制御され、ウォームアップ時、又はオフモードから加熱部１４が定着可能な温度へ復帰する復帰時に定着可能温度、例えば２００℃に昇温し、通紙による温度降下でも定着可能な下限温度、例えば１６０℃以上に保たれる。

この実施形態３によれば、待機時に補助電源装置４ｂへ蓄えられる電力量の最大値Ｖ4である第１の最大値以上の電力量Ｖ５が補助電源装置４ｂに蓄えられている場合には、補助電源装置４ｂへ蓄えられている電力量が第１の最大値以下になるまで補助電源装置４ｂへの充電を行わないので、少枚数の通紙を繰り返す時における加熱部の異常昇温を回避することができる。

図８は本発明の実施形態４を示す。この実施形態４の画像形成装置は、フルカラー画像を形成することが可能なカラープリンタ（以下「プリンタ」という）である。本発明は、プリンタに限らず、複写機、ファクシミリ、これらの複合機などの画像形成装置にも適用できる。このプリンタは、画像形成装置本体１０１の下部に記録材としての用紙１１１が収納される複数の給紙トレイ１１２Ａ，１１２Ｂを備えた給紙部１０２が配設され、その上方に画像形成部１０３が配置された構成となっている。画像形成部１０３には、像担持体として感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋを有する作像ユニット１０８Ｙ，１０８Ｃ，１０８Ｍ，１０８Ｋと、複数のローラ１０４，１０５，１０６に巻き掛けられた可撓性を有する中間転写体としての中間転写ベルト１０７Ａを有する中間転写ユニット１０７と、各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋに光書込みを行う書き込みユニット１１５と、用紙１１１に未定着のトナー画像を定着させる定着装置１３０とが配設されている。給紙部１０２から定着装置１３０までの間には、用紙１１１を搬送する搬送ローラを備えた搬送経１１６が形成されている。

作像ユニット１０８Ｙ，１０８Ｃ，１０８Ｍ，１０８Ｋは、感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋと、その周りにそれぞれ配置された図示しない帯電装置、現像装置、クリーニング装置とを有し、画像形成装置本体１０１に対して着脱可能とされている。作像ユニット１０８Ｙ，１０８Ｃ，１０８Ｍ，１０８Ｋが有する現像装置には、それぞれイエロー，シアン，マゼンタ、ブラックのトナーが収納されている。

中間転写ベルト１０７Ａは、各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋと対向して配置され、図示しない駆動モータによって複数のローラ１０４〜１０６の何れかが駆動されることで、図８において反時計回りに回転移動する。各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋと対向する転写ベルト１０７Ａの内側部分には、一次転写手段としての転写ローラ１１４Ｙ，１１４Ｃ，１１４Ｍ，１１４Ｋがそれぞれ配置され、この転写ローラ１１４Ｙ，１１４Ｃ，１１４Ｍ，１１４Ｋには電源装置から一次転写用の転写バイアスが印加される。ローラ１０４と対向する部位には、中間転写ベルト１０７Ａの表面を清掃するベルトクリーニング装置１１７が配設されている。これら中間転写ベルト１０７Ａ、それを巻き掛けた複数のローラ１０４〜１０６、転写ローラ１１４Ｙ，１１４Ｃ，１１４Ｍ，１１４Ｋ及びベルトクリーニング装置１１７は、一体のユニットとして構成され、画像形成装置本体１に対して着脱可能とされている。

中間転写ベルト１０７Ａには、二次転写バイアスが電源から印加される二次転写手段としての転写ローラ１２０が、ローラ１０６と対向する部位で当接されている。転写ローラ１２０と中間転写ベルト１０７Ａの一部は搬送路１１６に臨むように配設されている。
書き込みユニット１１５は、光変調されたレーザ光を各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋの表面に照射して感光体１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋの表面に色毎の潜像を形成する。本実施形態４において、書き込みユニット１１５は、作像ユニット１０８Ｙ，１０８Ｃ，１０８Ｍ，１０８Ｋの下方に配置され、装置下方から装置上方に向かってレーザ光照射を行う。

画像形成動作が開始されると、各作像ユニット１０８Ｙ，１０８Ｃ，１０８Ｍ，１０８Ｋの感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋが図示しない駆動手段によって時計方向に回転駆動され、各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋの表面が各帯電装置によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋの表面は、書き込みユニット１１５からレーザ光がそれぞれ照射されて静電潜像が形成される。このとき、書き込みユニット１１５において各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋへの各レーザ光をそれぞれ変調する複数の画像情報は、所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色情報に分解した複数の単色画像情報である。このように形成された静電潜像は、各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋと現像装置との間を通るときに、各現像装置によって現像されてトナー画像として可視像化される。

中間転写ベルト１０７Ａは図示していない駆動手段によって反時計周り方向に移動し、中間転写ベルト１０７Ａ移動方向の最上流側に位置するイエローのトナーを有する現像装置を具備する作像ユニット１０８Ｙで感光体ドラム１１０Ｙ上に形成されたイエロートナー画像が転写ローラ１１４Ｙによって中間転写ベルト１０７Ａに転写される。さらに、中間転写ベルト１０７Ａは、作像ユニット１０８Ｃ，１０８Ｍ及び１０８Ｋで感光体ドラム１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋ上に形成されたシアントナー画像、マゼンタトナー画像及びブラックトナー画像が転写ローラ１１４Ｃ，１１４Ｍ，１１４Ｋによって順次にイエロートナー画像と重ねて転写されることで、フルカラーのトナー画像が形成されてこれを担持する。

トナー画像を転写した後の各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋの表面に付着する残留トナーは、各クリーニング装置によって感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋの表面から除去され、次いで感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｋは図示していない除電装置によって除電作用を受けて表面電位が初期化されて次の画像形成に備える。

一方、給紙部１０２からは給紙ローラ１１８Ａまたは給紙ローラ１１８Ｂが回転駆動されることで用紙１１１が給紙されて搬送路１１６に送り込まれる。搬送路１１６に送り込まれた用紙１１は、２次転写ローラ１２０よりも給紙側の搬送路１１６上に配設されたレジストローラ対１１９によって給紙タイミングを計られて、ローラ１０６と転写ローラ１２０との対向部に給送される。そして、このとき、転写ローラ１２０には、中間転写ベルト１０７Ａ表面のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が電源から印加され、これによって中間転写ベルト１０７Ａ表面のトナー画像が用紙１１１上に一括して転写される。

トナー画像が転写された用紙１１は、定着装置１３０へと搬送され、定着装置１３０を通過する際に熱と圧力が加えられて未定着トナー画像Ｔが熔融されて用紙１１１上に定着される。トナー画像が定着された用紙１１１Ａは、搬送路１１６の終端に位置する排出部１２１に向かって搬送され、この排出部１２１から画像形成装置本体１０１の上部に設けられた排紙部としての排紙トレイ１２２へと排出される。トナー画像を用紙１１１に転写した後の中間転写ベルト１０７Ａは、残留トナーがクリーニング装置１１７より除去される。

次に、定着装置１３０について説明する。
定着装置１３０は、定着部材としての定着回転体１３２と、定着回転体１３２に圧接する加圧部材としての加圧回転体１３３とを備え、未定着トナー画像Ｔが転写された記録材としての用紙１１１を、定着回転体１３２と加圧回転体１３３で形成されるニップ部内を通過させることにより未定着トナー画像Ｔを用紙１１１に定着させる。この定着装置１３０は、画像形成装置本体１０１に対して着脱自在に構成されている。
図９に示すように、定着回転体１３２は用紙１１１の片面印刷時の画像面側に配置された回転体を構成し、加圧回転体１３３は用紙１１１の片面印刷時の非画像側に配置された回転体を構成している。

本実施形態４において、定着回転体１３２は、複数の回転体となる定着ローラ１３４と加熱ローラ１３５との間に巻き掛けられた耐熱性で無端状の定着ベルト１３６で構成されている。これら定着ローラ１３４と加熱ローラ１３５は、その回転中心位置が固定となるように、その軸１３７，１３８が定着装置１３０の装置本体としてのケーシング１４０に回転可能に支持され、軸間ピッチが一定とされている。

定着ローラ１３４は、搬送路１１６側に配置され、その外周面に巻き掛けられている定着ベルト１３６の表面１３６Ａを搬送路１１６に望ませている。定着ローラ１３４は、ゴム等の弾性体で構成されている。加熱ローラ１３５は、中空の金属ローラであって、その内部に加熱源４００を構成する複数（本実施形態４では２本）のヒータ１４１，１４２が配設されている。ヒータ１４１，１４２としては、ハロゲンヒータや赤外線ヒータなどが挙げられるが、これら以外のヒータであっても無論構わない。

定着ローラ１３４と加熱ローラ１３５の間に位置する定着ベルト１３６の内側部分には、定着ベルト１３６の内側から外側に向かって図示しないスプリング等の加圧手段によって加圧されたベルト張架部材としてのテンションローラ１４５が配置され、このテンションローラ１４５は定着ローラ１３４と加熱ローラ１３５に巻き掛けられた定着ベルト１３６に対して適切な張力を与えている。

加圧回転体１３３は、定着ベルト１３６を挟んで定着ローラ１３４を押圧する加圧ローラとして構成されている。加圧回転体１３３は、中空ローラであって、本実施形態４では、その内部に加熱手段としてのヒータ１４９を備えており、加熱ローラとしても機能する。加圧回転体１３３は、その軸１４８によってケーシング１４０に回転自在に支持されているとともに、定着ローラ１３４に対して相対変位するように構成されている。すなわち、加圧回転体１３３は、熱膨張したとき、用紙１１１の厚さが変動した際に、定着ローラ１３４に対して近接、離間するように、軸１４８が図８において左右方向に移動自在に支持されており、図示しないスプリングなどの付勢手段によって定着ベルト１３６を介して定着ローラ１３４の外周面１３４Ａに圧接するように構成されている。

回転体１３２の近傍には、定着ベルト１３６の温度を非接触状態で検知する温度検知手段としての非接触式温度センサ１５０が配置されている。非接触式温度センサ１５０は、加熱ローラ１３５に巻き掛けられた定着ベルト１３６の表面温度を検知する位置に配設されている。非接触式温度センサ１５０にはサーミスタが用いられているが、非接触で温度の検知を行える他のセンサであっても良い。

定着ローラ１３４に巻き掛けられた定着ベルト１３６の近傍には、ニップ部１３１を通過してトナー画像Ｔ１が定着された用紙１１１Ａを、定着ベルト１３６の表面１３６Ａから分離する分離部材１４３が、定着ベルト１３６の表面１３６Ａから離間した状態で配置されている。分離部材１４３は、定着ローラ１３４の軸線方向に延びる板状部材として構成されているが、櫛歯状に形成されたものであっても良い。

加圧回転体１３３の近傍には、加圧回転体１３３の外周面１３３Ａに当接して外周面１３３Ａに付着した紙粉やトナーを除去するクリーニング部材１４４が配設されている。このクリーニング部材１４４は、加圧回転体１３３の軸正方向に延びるローラ部材で構成されていている。
ニップ部１３１に対する用紙搬送方向の上流側と下流側には、用紙ガイド部材１４５，１４６が、ケーシング１４０に取り付けられて加圧回転体１３３側に配置されている。用紙ガイド部材１４５は、ケーシング１４０に形成された導入口１４０Ａの近傍に配置され、未定着トナー画像Ｔが転写された用紙１１１をニップ部１３１へ案内する。用紙ガイド部材１４６は、ケーシング１４０に形成された排出口１４０Ｂの近傍で、分離部材１４３と搬送路１１６を挟んで互いに末広がりとなるようにケーシング１４０に取り付けられている。定着装置１３０は、導入口１４０Ａ及び排出口１４０Ｂが搬送路１１６上に位置するように画像形成装置本体１０１に装着されている。ケーシング１４０は、少なくとも定着回転体１３２と加圧回転体１３３、分離部材１４３、クリーニング部材１４４を内包している。

定着ローラ１３４、加熱ローラ１３５、定着ベルト１３６、ヒータ１４１，１４２、温度検知手段１５０は、用紙１１１を加熱する加熱装置を構成している。ヒータ１４１，１４２は、上記実施形態３の発熱体２ａ、２ｂと同様に、図１に示す回路で商用電源４ａ及び補助電源装置４ｂから電力が供給される。
この実施形態４によれば、上記実施形態３と同様な効果が得られる。

本発明の実施形態１の回路構成を示す回路図である。 電気二重層コンデンサを発熱体に接続したときの放電特性を示す特性図である。 上記実施形態１における加熱部の温度と補助電源装置の電力量の波形を示す波形図である。 本発明の実施形態２における加熱部の温度と補助電源装置の電力量の波形を示す波形図である。 本発明の実施形態３における加熱部の温度と補助電源装置の電力量の波形を示す波形図である。 本発明の実施形態１を示す断面図である。 同実施形態１の定着装置を示す断面図である。 本発明の実施形態４を示す断面図である。 同実施形態４の定着装置を示す断面図である。

符号の説明

２、２ａ、２ｂ 発熱体
３ 制御部
４ａ 商用電源
４ｂ 補助電源装置
５ 充電装置
６ 主電源スイッチ
７ 充放電切替え装置
８ 温度検知手段
１４ 定着ローラ

Claims (11)

1. 主電源と補助電源装置から電力供給を受けて発熱する発熱体と、この発熱体によって加熱される加熱部と、前記主電源からの電力により前記補助電源装置を充電することが可能な充電装置と、前記発熱体への電力供給を制御する制御手段とを有する加熱装置において、
   待機時に前記補助電源装置へ蓄えられる電力量の最大値である第１の最大値が、前記補助電源装置に充電可能な電力量の最大値である第２の最大値よりも低いことを特徴とする加熱装置。
2. 請求項１記載の加熱装置において、前記発熱体への電力供給を停止している状態の時に、前記補助電源装置を充電可能な電力量の最大値である第２の最大値まで充電させることを特徴とする加熱装置。
3. 請求項２記載の加熱装置において、前記発熱体への電力供給を停止している状態の時は電源が投入されていない時であることを特徴とする加熱装置。
4. 請求項１または２に記載の加熱装置において、待機時に前記補助電源装置に前記第１の最大値以上の電力量がある場合には、前記補助電源装置へ蓄えられている電力量が前記第１の最大値以下になるまで前記補助電源装置への充電を行わないことを特徴とする加熱装置。
5. 請求項１または２に記載の加熱装置において、立上げ後に待機時になった際に前記補助電源装置に前記第１の最大値以上の電力量がある場合、待機時は前記補助電源装置を放電させずに該補助電源装置の電力量をそのまま保持することを特徴とする加熱装置。
6. 主電源と補助電源装置から電力供給を受けて発熱する発熱体と、この発熱体によって加熱され、記録媒体上のトナーを定着させる定着部材と、前記主電源からの電力により前記補助電源装置を充電することが可能な充電装置と、前記発熱体への電力供給を制御する制御手段とを有する定着装置において、
   待機時に前記補助電源装置へ蓄えられる電力量の最大値である第１の最大値が、前記補助電源装置に充電可能な電力量の最大値である第２の最大値よりも低いことを特徴とする定着装置。
7. 請求項６記載の定着装置において、前記発熱体への電力供給を停止している状態の時に、前記補助電源装置を充電可能な電力量の最大値である第２の最大値まで充電させることを特徴とする定着装置。
8. 請求項７記載の定着装置において、前記発熱体への電力供給を停止している状態の時は電源が投入されていない時であることを特徴とする定着装置。
9. 請求項６または７に記載の定着装置において、待機時に前記補助電源装置に前記第１の最大値以上の電力量がある場合には、前記補助電源装置へ蓄えられている電力量が前記第１の最大値以下になるまで前記補助電源装置への充電を行わないことを特徴とする定着装置。
10. 請求項６または７に記載の定着装置において、立上げ後に待機時になった時に前記補助電源装置に前記第１の最大値以上の電力量がある場合、待機時は前記補助電源装置を放電させずに該補助電源装置の電力量をそのまま保持することを特徴とする定着装置。
11. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の加熱装置または請求項６乃至１０のいずれか１つに記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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