JP3588006B2

JP3588006B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3588006B2
Application number: JP12543299A
Authority: JP
Inventors: 和人岸; 好夫渡邉
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-05-06
Filing date: 1999-05-06
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2019-05-06
Also published as: JP2000315567A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、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、特にトナー像を記録用紙等に定着する定着装置の加熱効率と省電力の効率化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やプリンタ装置等の画像形成装置は普通紙やＯＨＰ等の記録媒体上に画像を形成する。この画像形成装置は、画像形成の高速性や画像品質，コストなどから電子写真方式が採用されている。電子写真方式は記録媒体上にトナー像を形成し、形成したトナー像を熱と圧力で記録媒体に定着する方法であり、定着方式としては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。ヒートローラ方式は、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と、加熱ローラに対向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、このニップ部にトナー像が転写された記録媒体を通して加熱する方法である。
【０００３】
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エネルギ化が進んでいる。この画像形成装置の省エネルギを考えるに当たって無視できないのは、トナーを記録媒体に定着する定着装置の省電力である。画像形成装置の待機時における定着装置の消費電力の低減としては、待機時には加熱ローラの温度を定着温度よりやや低い一定の温度に保つことにより、使用時に直ちに使用可能温度まで立ち上げ、使用者が定着ローラの昇温を待つことがないようにしている。この場合、定着装置を使用していないときにもある程度の電力を供給して余分なエネルギを消費していた。
【０００４】
この待機時の消費エネルギを削減してより省電力化を図ることが望まれ、未使用時には電力供給をゼロにすることが求められてきている。しかしながら待機時にエネルギ消費をゼロにすると、加熱ローラは鉄やアルミなどの金属ローラを主に使用しており熱容量が大きいため、約１８０℃前後の使用可能温度にまで昇温するには数分から十数分など長い加熱時間が必要であり、使用者の使い勝手が悪化してしまう。加熱ローラの昇温時間を短くするためには、単位時間の投入エネルギすなわち定格電力を大きくすると良い。実際に、プリント速度の速い高速機には電源電圧を２００Ｖにして対応している装置も多い。しかし、日本国内の一般的なオフィスでは、商用電源は１００Ｖ１５Ａであり、２００Ｖに対応させるには設置場所の電源関連に特別な工事を施す必要があり一般的な解決法とはいえない。このため、加熱ローラを短時間で昇温させようとしても、最大投入エネルギーが電源により決まってしまっていた。
【０００５】
これを改善するために例えば特開平１０−１０９１３号公報に示されているように、定着装置が待機状態になったときに一定レベルだけ低い電圧を加熱ローラに供給して定着装置の温度が下がることを遅らせたり、特開平１０−２８２８２１号公報に示すように、定着装置の待機時に補助電源である二次電池を充電し、定着装置を立ち上げたときに主電源装置と二次電池や一次電池から電力を供給して立上り時間を短縮するようにしたりしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら特開平１０−１０９１３号公報に示された定着装置は待機時においても定着装置に一定レベルだけ低い電圧を供給しているため、十分な省電力とはいえない。また、立ち上げ時の最大供給電力を主電源装置から供給する電力より高めることを主にしたものではない。特開平１０−２８２８２１号公報に示された定着装置は、立ち上げ時に主電源装置と二次電池や一次電池から電力を供給しているが、二次電源としては、一般にカドニカ電池や鉛蓄電池が使用され、この二次電池は充放電を何回も繰り返すと容量が劣化し低下していき、大電流で放電するほど寿命は短いという性質を持つ。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り、交換の手間がかかり、交換する電池代などのランニングコストも非常に高くつくという短所がある。さらに、鉛蓄電池は液体の硫酸を使用するなどのオフィス用機器としては好ましくない。
【０００７】
また、加熱ローラに使用するハロゲンヒータはその構造上、点灯の瞬間に突入電流が大きく流れ、電源のインピーダンスにもよるが、定格電流の７〜１０倍に近い電流が流れることもある。電流が１割増加すると寿命が８割も低下するデータがあることからもわかるように、瞬間でもヒータに過大な電流が流れることは好ましくない。また、周辺回路にも同様に突入電流が流れるため悪影響が懸念され、特別な対策を行う必要がでてくることがある。
【０００８】
この発明かかかる短所を改善し、省電力効果を高めるとともに定着装置の立上り時間を短縮す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ものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る画像形成装置は、電子写真方式を使用して形成され、記録媒体に転写したトナー像を加熱，加圧して記録媒体に固着させる定着装置を有する画像形成装置において、定着装置に電力を供給して加熱する主電源装置と補助電源装置を有し、主電源装置は商用電力を供給するコンセントに接続され、補助電源装置は電気二重層コンデンサを有し、定着装置の加熱動作時に、主電源装置から定着装置に供給する電力に加えて補助電源装置から定着装置に電力を供給可能とし、補助電源装置を充電するとき、主電源装置と補助電源装置を接続することを特徴とする。
【００１０】
前記定着装置はハロゲンヒータを有し、定着装置を待機状態から立ち上げるなど大電力を供給するとき、主電源装置を定着装置に接続して主電源装置から定着装置に電力を供給してから一定のタイミングをおいて補助電源装置を定着装置に接続して補助電源装置から定着装置に電力を供給したり、定着装置の加熱動作時に、補助電源装置を定着装置に接続して補助電源装置から定着装置に電力を供給してから一定のタイミングをおいて主電源装置を定着装置に接続して主電源装置から定着装置に電力を供給することが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の電子写真方式を使用した画像形成装置の定着装置を所定温度に加熱する加熱装置は、加熱部と主電源装置と補助電源装置と切替装置を有する。加熱部は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。主電源装置は画像形成装置の設定場所に備えられているコンセントなどに接続されている。補助電源装置は充放電可能なコンデンサを有する。切替装置は主電源装置を加熱部に接続し、主電源装置から所定の電力を加熱部に供給して、加熱部を所定の温度に加熱する。この所定の温度に加熱された加熱部が待機状態になると切替装置は主電源装置と加熱部の接続を遮断し、主電源装置を補助電源装置に接続して補助電源装置のコンデンサを充電する。この待機状態から加熱部を立ち上げるときに、切替装置は主電源装置と加熱部を接続して主電源装置から加熱部に電力を供給するとともに補助電源装置を加熱部に接続して補助電源装置のコンデンサからも加熱部に電力を供給する。このように加熱部を待機状態から立ち上げるときに主電源装置と補助電源装置の両方から電力を供給するから、加熱部に大量の電力を供給することができ、加熱部を短時間で所定の温度に立ち上げることができる。
【００１２】
【実施例】
図１はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図である。図に示すように、加熱装置１は、加熱部２と主電源装置３と補助電源装置４と切替装置５を有する。加熱部２は、例えば図２に示すように、加熱ローラ６と加圧ローラ７を有し、電子写真方式の複写機やプリンタ装置等の画像形成装置で記録媒体に転写されたトナー像を加熱，加圧して記録媒体に固着させる定着装置等からなる。加熱部２の加熱ローラ６は加熱ヒータ例えばハロゲンヒータを内蔵し、主電源装置３と補助電源装置４から供給される電力により発熱する。主電源装置３は画像形成装置の設定場所に備えられているコンセントなどに接続され、加熱部２に応じた電圧の調整及び交流と直流の整流などの機能を有している。補助電源装置４は充放電可能なコンデンサを有する。この補助電源装置４のコンデンサとしては、例えば日本ケミコン（株）の開発した電気二重層コンデンサ等の２０００Ｆ程度の静電容量を有しており、数秒から数十秒の電力供給には充分な容量を備えている。切替装置５は主電源装置３と補助電源装置４から加熱部２に電力を供給したり遮断するとともに主電源装置３から補助電源装置４に電力を供給して補助電源装置４のコンデンサを充電する。
【００１３】
上記のように構成された加熱装置１で定着装置等の加熱部２を加熱するときの動作を図３の電力供給量を示す波形図を参照して説明する。
【００１４】
加熱装置１の稼動を開始すると、切替装置５は主電源装置３を加熱部２に接続し、主電源装置３から所定の電力を加熱部２に供給して、加熱部２の加熱ローラ６を所定の温度に加熱する。この所定の温度に加熱された加熱部２でトナー像の定着を行い、待機状態になると切替装置５は主電源装置３と加熱部２の接続を遮断し、主電源装置３を補助電源装置４に接続して補助電源装置４のコンデンサを充電する。この待機状態から加熱部２を立ち上げるときに、切替装置５は主電源装置３と加熱部２を接続して主電源装置３から加熱部２に電力を供給するとともに補助電源装置４を加熱部２に接続して補助電源装置４からも加熱部２に電力を供給する。このように加熱部２を待機状態から立ち上げるときに主電源装置３と補助電源装置４の両方から電力を供給するから、記録紙に転写したトナー像を定着するとき、加熱部２に商用電源から供給される電力以上の大量の電力を供給することができ、加熱部２を短時間で所定の温度に立ち上げることができるとともに加熱部２の温度低下を防止することができる。
【００１５】
また、補助電源装置４に有するコンデンサは二次電池と異なり、化学反応を伴わないため次ぎのような優れた特徴を有する。すなわち二次電池として一般的なニッケル−カドミウム電池を用いた補助電源装置では、急速充電を行っても数時間の時間を有するが、コンデンサを用いた補助電源装置４では数分程度の急速な充電が可能であるため、同一時間内で待機状態と加熱状態を繰返した場合、コンデンサを用いた補助電源装置４を使用することにより、立ち上げ時に確実に補助電源装置４から電力を供給することができ、加熱部２を短時間で所定の温度に立ち上げることができる。
【００１６】
また、ニッケル−カドミウム電池は充放電の繰り返し回数が５００から１０００回であるため加熱時用の補助電源装置としては寿命が短く、交換の手間やコストがかかるが、コンデンサを用いた補助電源装置４は長寿命であり、繰り返しの充放電による劣化が少なく、さらに、鉛蓄電池のように液交換や補充なども必要ないため、メンテナンスがほとんどいらなくなり、安定して使用することができる。
【００１７】
上記実施例は加熱部２を待機状態から立ち上げた時に、主電源装置３と補助電源装置４から同時に加熱部２に電力を供給した場合について説明したが、加熱部２の加熱ローラ６にハロゲンヒータを使用した場合は、図４の波形図に示すように、主電源装置３から加熱部２に電力の供給を開始してから一定タイミングＴをおいて補助電源装置４を加熱部２に接続して補助電源装置４から加熱部２に電力を供給する。すなわち、ハロゲンヒータは特性上電源投入時に突入電流が発生して回路へのダメージやヒータ自身の寿命にも影響を与える。そして、主電源装置３の他に補助電源装置４の電力も同時にハロゲンヒータに投入すると、ハロゲンヒータの突入電流が増加し、ハロゲンヒータなどの寿命低下や回路への悪影響が懸念され特別な対策を施す必要がでてくる。これに対して主電源装置３から加熱部２に電力の供給を開始してから一定タイミングＴをおいて補助電源装置４から加熱部２に電力を供給することにより、ハロゲンヒータの投入電流を小さくし、ヒータ寿命が短くなる等の障害を防ぐ。なお、補助電源装置４からの電力投入を主電源装置３からの電力投入より一定タイミングだけ速くしても良い。
【００１８】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、待機状態のときに商用電力を供給するコンセントに接続された主電源装置と定着装置の接続を遮断するから、待機状態のときに定着装置に電力が供給されず、画像形成装置の省電力を図ることができる。
【００１９】
また、待機状態のときに主電源装置を補助電源装置に接続して補助電源装置のコンデンサを充電し、待機状態から定着装置を立ち上げるときに、商用電力を供給するコンセントに接続された主電源装置から定着装置に供給する電力に加えて補助電源装置の電気二重層コンデンサから定着装置に電力を供給するから、定着装置を待機状態から立ち上げるときに、商用電源から供給される電力以上の大量の電力を供給することができ、定着装置を短時間で所定の温度に立ち上げることができ、形成した画像を迅速に得ることができるとともに。
【００２０】
さらに、補助電源装置として電気二重層コンデンサを使用することにより、待機時に短時間で充電することができ、待機状態から立ち上げた時に確実に補助電源装置から電力を供給することができるとともに長寿命で繰り返しの充放電による劣化がすくないから、メンテナンスを不要として長期間安定して使用することができる。
【００２１】
また、待機状態のときに商用電力を供給するコンセントに接続された主電源装置と定着装置の接続を遮断し、待機状態から定着装置を立ち上げるときに、商用電力を供給するコンセントに接続された主電源装置から定着装置に供給する電力に加えて補助電源装置の電気二重層コンデンサから定着装置に電力を供給するから、定着装置を短時間で所定の温度に立ち上げるとともに定着装置の温度低下を防止することができ、画像形成装置の省電力効果を高めるとともに待機状態から立ち上げたときに形成した画像を迅速に得ることができる。
【００２２】
さらに、定着装置に電力を供給するとき、主電源装置から電力投入と補充電源装置からの電力投入のタイミングをずらすことにより、定着装置のヒータに対する投入電流を小さくしてヒータ寿命が短くなる等の障害を防ぐことができ、安定して長期間使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】加熱部の構成図である。
【図３】上記実施例の電力供給量を示す波形図である。
【図４】上記実施例の他の電力供給量を示す波形図である。
【符号の説明】
１；加熱装置、２；加熱部、３；主電源装置、４；補助電源装置、
５；切替装置、６；加熱ローラ、７；加圧ローラ。

Claims

電子写真方式を使用して形成され、記録媒体に転写したトナー像を加熱，加圧して記録媒体に固着させる定着装置を有する画像形成装置において、
前記定着装置に電力を供給して加熱する主電源装置と補助電源装置を有し、前記主電源装置は商用電力を供給するコンセントに接続され、前記補助電源装置は電気二重層コンデンサを有し、前記定着装置の加熱動作時に、前記主電源装置から前記定着装置に供給する電力に加えて前記補助電源装置から前記定着装置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することを特徴とする画像形成装置。
前記定着装置はハロゲンヒータを有し、前記定着装置に大電力を供給するとき、前記主電源装置を前記定着装置に接続して前記主電源装置から前記定着装置に電力を供給してから一定のタイミングをおいて前記補助電源装置を前記定着装置に接続して前記補助電源装置から前記定着装置に電力を供給する請求項１又は２記載の画像形成装置。
前記定着装置はハロゲンヒータを有し、前記定着装置に大電力を供給するとき、前記補助電源装置を前記定着装置に接続して前記補助電源装置から前記定着装置に電力を供給してから一定のタイミングをおいて前記主電源装置を前記定着装置に接続して前記主電源装置から前記定着装置に電力を供給する請求項１又は２記載の画像形成装置。