JP4695495B2 - 周辺装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成前あるいは画像形成後の記録シートを積載するシート積載装置、画像
情報を読み取るための原稿を読み取り位置に搬送する原稿送り装置、画像形成後のシート
に対して所定の処理を施すフィニッシャなどの周辺装置、この周辺装置を備えた画像形成
装置に関する。

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で使用される電力である。すなわち、従来では、画像形成装置において省エネルギを考慮した場合、定着装置によって定着動作が行われない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持し、定着動作時には加熱ローラの加熱状態を前記温度から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待機時にも前記一定の温度を保持することから、この保持に必要なある程度の電力を供給した。そのため、実際に定着に必要なエネルギに対して余分なエネルギを消費していた。実際、この待機時の消費エネルギは機器の消費エネルギの約７割から８割に上るといわれている。

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。このため速やかに加熱ローラ温度を上昇させる構成が、省エネルギの複写機を実現する上で必要とされる。

この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。また、１００Ｖ１５Ａを２系統用いて全投入電力を上げる製品も実用化されているが、２系統のコンセントが近くにあるところでないと設置することができない。このため加熱ローラを短時間で昇温させようとしても、投入エネルギの上限は上げられないのが実状であった。

一方で、画像形成装置の機能も多様化してきており、原稿を自動で原稿読取位置まで搬送し、読取後に自動的に排紙する動作を積載された原稿分だけ自動的に行う自動原稿送り装置、あるいはソート、パンチ、ステープルなど画像形成装置本体から排紙された用紙を加工する仕分け周辺装置などがある。これらの周辺装置は機能が多様化され分実際の稼働電力が増加してきている。

そこで、例えば特許文献１に記載されているような主電源に対して補助電源を備えたシステムが知られている。このシステムでは、主電源を使用して電力を供給する場合に不足する電力を補助電源で補うようにしたものである。

すなわち、この発明は、補助電源の容量を必要以上に大きくすることなく、急激な出力変動にも対応可能で、かつ使用電力を平準化してＡＣラインの最大供給可能電力を越えないようにすることを目的とし、電力を蓄積不可能な第１の電力供給手段と、電力を蓄積可能な第２の電力供給手段と、一部の負荷に対しての電力供給を、第１の電力供給手段から行うか、または第２の電力供給手段から行うかを切り換える切換手段と、切り換え手段を制御する切り換え制御手段とを備え、制御手段は使用消費電力を予測し、予測した消費電力が第１の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に、一部の負荷への電力供給を第２の電力供給手段から行うように切り換え手段を制御するようにしたものである。
特開２００４−２３６４９２号公報

前述のように画像形成装置には設置上の理由で電力的な制限があり周辺装置が装着された状態では消費電力が上がることから更に厳しくなる。しかしながら作業効率を向上させるために装着した周辺機によって電力が増大し、結果的に使用者から見てシステムとして使い勝手が悪くなってしまっては周辺機を設置した意味がなくなる。一方、電力供給不足に対応するために前記特許文献１記載の発明のように第２の電力供給手段（補助電源）を画像形成装置本体に設けることは、周辺装置などが装着した場合には有効であるが、周辺装置を装着しない場合には電力的にも余裕があることから補助電源は不要である。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、周辺装置を装着したとき、装着しないときにも適切に対応し、ユーザの利便性を損なうことのないようにすることにある。

前記目的を達成するため、第１の手段は、周辺装置と、当該周辺装置に装着可能な画像形成装置本体とからなる画像形成装置であって、前記周辺装置に備えられ、ＤＣ電力を当該周辺装置の負荷に供給する蓄電手段を含む補助電源装置と、前記画像形成装置本体に備えられ、商用電源からの電力よりＤＣ電力を生成する主電源装置と、前記主電源装置から前記負荷にＤＣ電力を供給する第１のＤＣ電源供給経路と、前記周辺装置に備えられ、前記補助電源装置から前記負荷にＤＣ電力を供給する第２のＤＣ電源供給経路と、前記周辺装置に備えられ、前記第１及び第２のいずれかのＤＣ電源供給経路からの電力の供給を選択する切り換え手段と、前記画像形成装置本体又は前記周辺装置に備えられ、前記周辺装置が前記画像形成装置本体に装着されたことに基づいて前記切り換え手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
第２の手段は、第１の手段において、前記画像形成装置本体に、原稿を読み取る読取手段をさらに備え、前記制御手段は、前記読取手段が読み取り動作中の場合に、前記第２のＤＣ電源供給経路から前記負荷への電力の供給になるよう前記切り換え手段を制御することを特徴とする。
第３の手段は、第１又は第２の手段において、前記画像形成装置本体に、シート上に転写されたトナー画像を定着する定着装置をさらに備え、前記制御手段は、前記定着装置の温度が予め定めた下限値に達し、かつ、商用電源からの消費電力が予め定めた電力の上限値に達した場合に、前記第２のＤＣ電源供給経路から前記負荷への電力の供給になるよう前記切り換え手段を制御することを特徴とする。
第４の手段は、第１ないし第３のいずれかの手段において、前記蓄電手段は電気二重層コンデンサであることを特徴とする。
第５の手段は、第１ないし第３のいずれかの手段において、前記蓄電手段はリチウム電池であることを特徴とする。
第６の手段は、画像形成装置本体に接続される周辺装置であって、ＤＣ電力を出力する蓄電手段を含む補助電源装置と、前記画像形成装置本体から供給されたＤＣ電力を前記周辺装置の負荷に供給する第１のＤＣ電源供給経路と、前記補助電源装置から前記負荷にＤＣ電力を供給する第２のＤＣ電源供給経路と、前記第１及び第２のいずれかのＤＣ電源供給経路からの電力の供給を選択する切り換え手段と、を備え、前記切り換え手段は、前記周辺装置が前記画像形成装置本体に装着されたときに、前記画像形成装置本体からの信号に基づいて電力の供給を選択することを特徴とする。

なお、後述の実施形態において、周辺装置は符号１０６、自動原稿送り周辺装置１０２、用紙後処理周辺装置１０３、大容量給紙周辺装置１０４に、自動原稿給送装置５５０、大容量給紙装置７００及び用紙後処理装置８００に、画像形成装置本体は符号１０１あるいはデジタル複写機本体４００に、蓄電手段は蓄電装置ＢＡＴに、補助電源装置は補助電源１０９に、主電源装置はＤＣ電源部ＰＳＵに、第１のＤＣ電源供給回路は符号ＳＰＵ１に、第２のＤＣ電源供給回路は符号ＳＵＰ２に、切り換え手段は、第１及び第２の切り換え装置ＳＷ１，ＳＷ２に、定着装置は符号１１０及び符号４３０に、制御手段は本体制御部ＣＮＴ１及び周辺制御部ＣＮＴ２にそれぞれ対応する。

本発明によれば、画像形成装置本体に補助電源を備える必要がなく、周辺装置が接続される場合のみ補助電源に充電された電力を周辺装置に供給することで、電力の有効利用が可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。同図において、画像形成装置は画像形成装置本体１０１、画像形成装置本体１０１の上部に設けられた自動原稿送り周辺装置１０２、画像形成装置本体１０１の排紙側側面に設けられた用紙後処理周辺装置１０３、及び画像形成装置本体１０１の給紙側側面に設けられた容量給紙周辺装置１０４から構成されている。自動原稿送り周辺装置１０２は原稿を自動で原稿読取位置まで搬送し、読取後に自動的に排紙する動作を積載された原稿分だけ自動的に行う。用紙後処理周辺装置１０３はソート、パンチ、ステープル、用紙折りなど画像形成装置本体１０１から排紙された用紙を加工する仕分けする。大容量給紙周辺装置１０４は大量の用紙を給紙のために積載し、画像形成装置本体１０１側に給紙する。一般的にこれらの周辺装置の中でソート、パンチ、ステープル、用紙折りなど多機能な動作を実現するための用紙後処理周辺装置（仕分け周辺装置）１０３が最も多くアクチュエータ、センサを有し、画像形成動作時、電源投入時などのイニシャライズ動作時の消費電力も最も多い。なお、画像形成装置によって画像形成が行われる記録媒体はシート状の記録媒体であり、以下、シートと称するが記録紙、用紙、ＯＨＰ、フィルムなどが含まれる。

図２は画像形成装置本体１０１内に設けられ、シート上に転写されたトナー画像を定着する定着装置１１０の概略構成を示す図である。定着装置１１０は図２に示すように定着部材としての定着ローラ１１１にシリコンゴム等の弾性部材からなる加圧部材としての加圧ローラ１２が図示しない加圧手段により一定の加圧力で押し当てられている。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にはローラで示したが、いずれか一方又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。

この定着装置１１０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１１３を有し、このヒータ１１３は定着ローラ１１１を加熱する任意の位置に設けられ、例えばヒータ１１３は定着ローラ１１１の内部に配置されて定着ローラ１１１を内側から加熱するいわゆる加熱定着装置である。定着ローラ１１１及び加圧ローラ１１２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１１５は定着ローラ１１１の表面に当接し、定着ローラ１１１の表面温度（定着温度）を検知する。トナー１１６を担持した転写紙等のシート１１７は、定着ローラ１１１と加圧ローラ１１２とのニップ部を通過する際に、定着ローラ１１１と加圧ローラ１１２とによって加熱及び加圧され、トナー６がシート１１７上に定着される。

図３は本発明の他の実施形態における定着装置１１０の概略構成を示す図である。定着装置１１０は、定着部材１１１として無端ベルト１１８が用いられ、この無端ベルト１１８は少なくとも２本の支持ローラ１１９、１２０間に張架され、加圧ローラ１１２が図示しない加圧手段により一定の加圧力で無端ベルト１１８に押し当てられる。支持ローラ１１９は内部に配置されたヒータ１１３により加熱されて無端ベルト１１８を加熱する。支持ローラ１２０は図示しない駆動源及び駆動機構によって回転駆動される駆動ローラであり、前記駆動機構により回転駆動され、無端ベルト１８を回転させる。トナー１１６を担持した転写紙等のシート１１７は、無端ベルト１１８と加圧ローラ１１２とのニップ部を通過する際に、無端ベルト１１８と加圧ローラ１１２によって加熱及び加圧され、トナー１１６がシート１１７上に定着される。温度センサ１１５は無端ベルト１１８の表面温度を支持ローラ１２０上で検知する。従って、図３に示した定着装置１１０も加熱定着装置である。

図４は周辺装置に補助電源を有する画像形成装置及び周辺装置の機能ブロック図である。同図において、画像形成装置本体部１０１は内部に商用電源より装置内で使用する直流電源を生成するＤＣ電源部ＰＳＵ、本体システムの制御、メカトロの制御、周辺装置内の制御部と通信する本体制御部ＣＮＴ１を備えている。本体制御部ＣＮＴ１は各種センサＳＮからの入力信号４により装置内のユニット情報や、各タイミング情報に基づきモータＭＴ、ソレノイドＳＯＬ、クラッチＣＬなどのアクチェータ７を出力信号１〜３などにより駆動制御する。ここでは詳細は図示しないが、各アクチュエータ、センサを複数有し、それらに必要な入出力信号も複数存在する。また、本体制御部ＣＮＴ１は定着装置１０内に設けられた温度センサＴＨ（図２及び図３における符号１１５に対応）からのアナログ信号５を本体制御部ＣＮＴ１内でＡＤ変換し、その温度情報に基づき定着ヒータドライブ回路ＡＣＤへの信号６を制御することにより予め設定される定着目標温度に制御する。ＤＣ電源部ＰＳＵは画像形成装置本体１０１内の本体制御部ＣＮＴ１、モータＭＴ、ソレノイドＳＯＬ、クラッチＣＬ、及び周辺装置１０６の周辺制御部ＣＮＴ２、前記周辺装置１０６内のモータＭＴ、ソレノイドＳＯＬ、クラッチＣＬへＤＣ電源を供給する。

周辺装置１０６は周辺システムの制御、メカトロの制御を行う周辺制御部ＣＮＴ２を有する。周辺制御部ＣＮＴ２は各種センサＳＮからの入力信号１１により周辺装置１０６内のユニット情報や、各タイミング情報に基づきモータＭＴ、ソレノイドＳＯＬ、クラッチＣＬなどのアクチェータ１０７を出力信号８、９、１０などにより駆動制御する。なお、ここでは、原稿送り周辺装置１０２、用紙後処理周辺装置１０３、大容量給紙周辺装置１０４などの代表して周辺装置１０６と称しており、これらの共通した構成を図示している。

画像形成装置本体１０１同様にここでは詳細は図示しないが、各アクチュエータ、センサを複数有し、それらに必要な入出力信号も複数存在する。周辺制御部ＣＮＴ２は本体制御部ＣＮＴ１と状態の制御、動作タイミングの制御のために信号７によって通信を行う。なお、周辺装置１０６の構成が単純な場合には周辺装置１０６内に周辺制御部ＣＮＴ２を設けず、本体制御部ＣＮＴ１が直接制御を行っても良い。

また、周辺装置１０６内に蓄電装置ＢＡＴ、商用電源から蓄電装置ＢＡＴに充電するための充電機ＣＨＧ、及び前記蓄電装置ＢＡＴの電力を取り出して定電圧化し、出力する定電圧装置ＤＤＣから構成される補助電源１０９を備えている。周辺制御部ＣＮＴ２は蓄電装置ＢＡＴからの充電状態信号１３を監視し、充電が必要で充電が可能な状態の場合に充電機ＣＨＧに対して信号１２で充電制御を行う。

前述したように画像形成装置本体１０１のＤＣ電源部ＰＳＵから周辺装置１０６のモータＭＴ、ソレノイドＳＯＬ、クラッチＣＬなどの駆動用電源へも供給されているが、本実施形態では補助電源１０９の出力と本体１０１のＤＣ電源部ＰＳＵからの出力をＯＮ/ＯＦＦする第１の切り換え装置ＳＷ１と補助電源１０９からの出力をＯＮ/ＯＦＦする第２の切り換え装置ＳＷ２を有し、制御信号１４により定電圧装置ＤＤＣを制御し、蓄電装置ＢＡＴに蓄えられた電力を定電圧化（ＤＣ−ＤＣ変換）して出力するとともに第１及び第２の切り換え装置ＳＷ１、ＳＷ２を各条件に従い制御信号１５、制御信号１６によって補助電源１０９からの供給（第２のＤＣ電源供給回路ＳＵＰ２）と本体ＤＣ電源ＰＳＵからの供給（第１のＤＣ電源供給回路ＳＵＰ１）を切り換える。

なお、図４に示した例では、周辺制御部ＣＮＴ２から補助電源１０９及びその切り換えを制御しているが、本体制御部ＣＮＴ１から制御するように構成することもできる。この例を図５に示す。図５は図４に示した画像形成装置及び周辺装置の変形例である。この変形例では、図４において補助電源９及び第１及び第２の切り換え装置ＳＷ１、ＳＷ２の各部に対して周辺制御部ＣＮＴ２から出力され、また周辺制御部ＣＮＴ２に入力されていた制御入出力信号１２、１３、１４、１５、１６を本体制御部ＣＮＴ１から出力し、あるいは本体制御部１０１に入力して補助電源９及びその切り換えを本体制御部１０１によって制御するようにしている。

また、補助電源１０９の蓄電装置ＢＡＴとしては例えば電気二重層コンデンサあるいはＬｉ電池を使用すると良い。電気二重層コンデンサは、Ｌｉ電池と比較した場合に充放電による劣化が少なく、急速充電可能であるので短時間で充電し、必要なときに放電するような充放電回数が多いシステムに適している。また、エネルギー蓄電状態が電圧の変化で容易に監視できるために充放電制御が比較的容易に行える。一方、Ｌｉ電池は、電気二重層コンデンサと比較してエネルギー密度が高く小型で大電力を蓄電可能である。電気二重層コンデンサに比べて充電時間が長く、充放電回数に対する劣化が大きいので多くの電力を一度に蓄電し、分けて放電するシステムに適している。 従って、周辺装置１０６の特性に応じて電気二重層コンデンサとＬｉ電池とを使い分けるようにする。すなわち、補助電源１０９の蓄電装置ＢＡＴを電気二重層コンデンサとすると、Ｌｉ電池よりも充放電回数の耐久性を伸ばすことができる。一方、補助電源１０９の蓄電装置ＢＡＴをＬｉ電池とすると、Ｌｉは電気二重層コンデンサよりエネルギー密度が高いことから装置の小型化が可能となる。

このように電力的に不足、あるいは使い勝手が低下する周辺装置１０６が接続される場合のみ周辺装置１０６に補助電源１０９を設ける構成にすることにより画像形成装置本体１に補助電源１０９を設ける必要がなくなり、システム環境に応じた電源供給構成を実現することができる。

また、周辺装置１０６を備えた画像形成装置本体１０１の立ち上げ時には次のような状態になる。すなわち、周辺装置１０６は電源投入時、あるいは省エネモードからの復帰時に周辺装置１０６内の残紙有無の確認、排紙（積載）トレイのホーミング、さらには、各機能の故障診断等のために各種アクチェータを動作させるイニシャライズ動作を行う。画像形成時に同時に動作しないアクチェータもイニシャライズ動作時間を短縮するために一度に動作させる場合があり、周辺装置１０６の消費電力は短時間ではあるが画像形成動作時よりも大きくなる。

一方、画像形成装置本体１側では、定着温度が予め設定された目標温度に到達した後に印刷動作が開始される。前述した定着装置１１０の場合、定着温度目標到達直後の画像形成動作時には加熱ローラ１１１の熱はシート１１７に奪われると同時に十分に温まっていない加圧ローラ１１２側にも熱を奪われるために印刷動作開始直後から定着への電力が不足し、定着温度が低下してくる。画像形成動作が継続し、加圧ローラ１１２も温まってくると定着への必要供給電力が減ってくるために電力的に余裕ができ定着温度が上昇してくる。それ以降は適正な定着温度となるように定着ヒータ１１３を点灯制御させる。

また、自動原稿送り周辺装置１０２に原稿が積載されている場合には印刷動作を行いながら原稿の給紙動作、原稿の読取動作、原稿の排紙動作を行う。よって、印刷動作のみに比べて消費電力が大きくなるので印刷動作時のみの電力に加えて上記原稿給紙、原稿読取、原稿排紙のための電力が必要となる。積載された全ての原稿の読取が完了すると、読取動作のための電力は不要となりヒータへ、前記不要となった分多く供給可能となる。システムとしてはこの期間おいても定着温度が下限値を下回らないように設定してある。

しかしながら用紙後処理周辺装置１０３、大容量給紙周辺装置１０４などの別の周辺装置が装着された場合には立上げ期間で用紙後処理周辺装置１０３、大容量給紙周辺装置１０４のイニシャライズ動作を行う必要があり、その動作に電力が更に必要となる。その場合にも画像形成装置本体１０１と周辺装置全体の電力は電力の上限値を超えてはならないので画像形成装置本体１０１のみの立上げ動作時よりも画像形成装置本体１０１で消費する電力を低減させる必要がある。その手段として定着立上げ電力を低減させるが、その結果、目標定着温度へ到達する時間が長くなってしまう。

そこで、本実施形態では、周辺装置１０６のイニシャライズ動作時である期間に必要な電力を補助電源１０９から周辺装置１０６へ供給することにより、補助電源１０９から供給する電力分をＤＣ電源部ＰＳＵから定着ヒータ１１３へ供給し、これにより定着立上げ時間が遅れることを防止し、画像形成装置本体１０１のみの場合と同等の時間で定着温度リロードすることができる。

このときの画像形成装置本体１０１と周辺装置１０６の動作と消費電力、定着温度の関係を図６に示す。図６では、横軸に時間、縦軸に電力を取っている。図６（ａ）は、画像形成装置本体１０１のみの立上げ動作及び画像形成動作を示した図である。同図において電源ＯＮからコピー開始までの期間Ａ１が定着温度リロード期間で、電力は主に画像形成装置本体１０１のイニシャライズ動作に必要なＤＣ電力１と定着ヒータ１１３への供給電力であるヒータ電力１１の合計となる。このとき少しでも早く定着の温度を目標温度に到達させるために可能な限り定着ヒータ１１３へ電力を供給する。従って、このときの期間Ａ１における定着ヒータ１１３へ供給可能な電力は、
期間Ａ１の定着ヒータ電力１１＝消費電力上限値−ＤＣ電力１
となる。

コピー開始からコピー終了までの印刷動作期間（Ｂ１＋Ｃ１）では用紙給紙、用紙搬送、感光体への露光、現像、転写、定着などの実際の印刷動作が行われそのＤＣ電力２が消費される。自動原稿送り周辺装置１０２の作動期間である期間Ｂ１ではＤＣ電力２に加えて、自動原稿送り周辺装置１０２に積載されている原稿のコンタクトガラス面への原稿給紙、原稿読取動作、原稿の排紙動作が行われるためにＤＣ電力３が更に消費される。期間Ｃ１は自動原稿送り周辺装置に積載された原稿が全て読取完了したためにＤＣ電力３が不要となる。よって期間Ｂ１、Ｃ１における定着ヒータ１３へ供給可能な電力は、
期間Ｂ１定着ヒータ電力２１＝消費電力上限値−（ＤＣ電力２＋ＤＣ電力３）
期間Ｃ１定着ヒータ電力３１＝消費電力上限値−ＤＣ電力２
となる。

図６（ｂ）は図６（ａ）に対して周辺装置６が装着されたときの画像形成装置本体１０１と周辺装置１０６の動作と消費電力、定着温度の関係を示す。さらに周辺装置１０６を追加すると、当該周辺装置１０６のイニシャライズ動作に必要な電力であるＤＣ電力４が必要となる。そこで、定着温度リロードのために定着ヒータへ供給できる電力は
期間Ａ１定着ヒータ電力１２＝消費電力上限値−（ＤＣ電力１＋ＤＣ電力４）
となり、結果的に目標定着温度到達時間が長くなり、期間Ａ２は図６（ａ）における期間Ａ１よりも長くなる。

また、印刷動作中も周辺装置１０６の動作のための電力ＤＣ電力５が必要となる。その結果、図６（ａ）における期間Ｂ１、Ｃ１に対して電力上限値を超えないように期間Ｂ２、期間Ｃ２は定着ヒータ１３への供給電力を低下させることになる。定着ヒータ１１３への電力を低下させるとトナーを定着させるための必要な熱量が十分得られなくなる。その場合でも定着品質を維持するためには一般的にはプロセス線速、定着線速を減速させる、あるいはシート１１７の間隔を大きく取り、定着に必要な単位時間当たりの熱量を低減させることが知られている。このように制御すると、結果的に画像形成装置本体１のみの動作である図６（ａ）の場合よりも印刷完了時間は長くなってしまうことが図６（ｂ）から理解できる。
このようなことから、本実施形態では、周辺装置１０６のイニシャライズ動作時である期間Ａ２において、周辺装置６に必要なＤＣ電力４を補助電源９からＤＣ電力６として供給する。この状態を図６（ｃ）に示す。このように補助電源１０９からＤＣ電力６を供給すると、画像形成装置本体１０１のみの目標定着温度到達過程のヒータ電力１１と同等のヒータ電力１３を供給することができるために定着リロード時間が長くならず、画像形成装置本体１０１のみの定着温度リロード期間Ａ１と同等の定着リロード期間Ａ３とすることが可能となる。このときの定着ヒータ１１３への供給可能な電力は、期間Ｂ２及びＣ２は前記式２及び式３に準じ、期間Ａ３における定着ヒータ１３へ供給可能な電力は、
定着ヒータ電力１３＋ＤＣ電力６
となる。

なお、期間Ｂ３については定着ヒータ１１３へ供給可能な電力はヒータ電力１３、期間Ｃについてはヒータ電力３３であり、これらのは図６（ｂ）における期間Ｂ２及びＣ２における供給可能なヒータ電力２２、３２と同等である。

図７は図６（ｃ）の動作に対応する処理手順を示すフローチャートである。この処理手順では、電源投入後（ステップＳ１０１）、まず周辺装置１０６が装着されているか否かをチェックする（ステップＳ１０２）。そして、周辺装置６が装着されていれば、補助電源９を使用するため定電圧装置ＤＤＣをオン（ステップＳ１０３）、第２の切り換え装置ＳＷ２をオン（ステップＳ１０４）、第２の切り換え装置ＳＷ１をオフ（ステップＳ１０５）して定着温度制御を実行する（ステップＳ１０６）。一方、ステップＳ１０２で周辺装置１０６が装着されていなければ、第１の切り換え装置ＳＷ１をオン（ステップＳ１０７）、第２の切り換え装置ＳＷ２をオフ（ステップＳ１０８）、定電圧装置ＤＤＣをオフ（ステップＳ１０９）して定着温度制御を実行する（ステップＳ１０６）。

このように電力的に不足、あるいは使い勝手が低下する周辺装置１０６が接続される場合のみ周辺装置１０６に補助電源１０９を設けるので、画像形成装置本体１０１に不要な補助電源１０９を設けることがなくなる。

また、周辺装置１０６を含む画像形成装置のシステムが電力不足になる動作時のみ補助電源１０９に充電された電力を供給することにより電力の有効利用が可能となる。本実施形態ではその期間を周辺装置６としての通常動作時より電力を必要とする周辺装置１０６のイニシャライズ動作時とする。これにより、周辺装置１０６を備えていない画像形成装置本体１のみの立ち上げ時と同じ時間で周辺装置６を含むシステムの立ち上げが可能となる。

＜第２の実施形態＞
図８は第２の実施形態における画像形成装置本体１０１と周辺装置１０６の動作と消費電力、定着温度の関係を示す図で、図６と同様に横軸に時間、縦軸に電力を取っている。図１ないし図５を参照して説明した各部は第１の実施形態と同等に構成されているので、同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図８（ａ）は図６（ａ）と同様に画像形成装置本体１０１のみの動作、電力、定着温度を示した図である。図８（ｂ）は図６（ｂ）と同様に周辺機器１０６を装着したときに画像形成装置本体１０１のみで電力を供給する場合の動作、電力、定着温度を示した図である。図８における期間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は図６における期間Ａ１、Ａ２、Ａ３に対応し、期間Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３は期間Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に対応し、期間Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は期間Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３にそれぞれ対応する。

前述したように目標定着温度到達直後の印刷動作開始後には定着温度が低下してくる。特に図８（ａ）の期間Ｅ１では、原稿読取動作も伴うために定着ヒータ１３への電力供給が最も少なくなる。更に周辺装置６が装着されると図８（ｂ）のように印刷動作期間中である期間Ｅ２、Ｆ２では周辺装置動作に必要なヒータ電力５２、６２が必要となる。よって、図８（ｂ）の期間Ｅ２、期間Ｆ２における定着ヒータ１３へ供給可能な電力は、
期間Ｅ２定着ヒータ電力５２＝消費電力上限値−（ＤＣ電力２＋ＤＣ電力３
期間Ｆ２定着ヒータ電力６２＝消費電力上限値−（ＤＣ電力２＋ＤＣ電力５）
のようになる。

本実施形態では、この原稿読取期間中である期間Ｅ２に周辺装置動作に必要なＤＣ電力５と同等のＤＣ電力７を補助電源１０９から周辺装置１０６に供給するようにしたものである。これにより期間Ｅ２を期間Ｅ１と同等の印刷時間と同等の期間Ｅ３とすることが可能となる。

また期間Ｆ２、Ｆ３においては補助電源１０９から周辺装置１０６へ電力を供給しないが、原稿読取動作が完了しているためにＤＣ電力３と同等の電力を定着ヒータ１１３へ供給可能となることに加え、加圧ローラ１１２も温まっているのでプロセス線速、定着線速を減速させる、あるいはシート１１７の間隔を大きく取ることなく印刷動作を行うことが可能である。図７（ａ）のヒータ電力６１と図７（ｃ）のヒータ電力６３では、ヒータ電力６３の方がＤＣ電力５の分だけ少ないが、このヒータ電力はあくまでも供給可能電力を示すものであり定着品質を維持するために必要な電力ではない。期間Ｆ１〜Ｆ３においてはヒータ電力６３（ヒータ電力６２も同じ）で定着品質の維持が可能である。なお、図８（ａ）における加熱ヒータ１１３への供給電力であるヒータ電力４１、５１、６１は図６（ａ）におけるヒータ電力１１、２１、３１にそれぞれ対応し、図８（ｂ）におけるヒータ電力４２、５２、６２は図６（ｂ）におけるヒータ電力１２、２２、３２にそれぞれ対応する。

図９は図８（ｃ）の動作に対応する処理手順を示すフローチャートである。この処理手順では、まず原稿読み取り動作中であるかどうかをチェックし（ステップＳ２０１）、原稿読み取り動作中でなければ印刷動作制御を実行する（ステップＳ２０６）。原稿読み取り動作中であれば、さらに周辺装置１０６が装着されているか否かをチェックし、（ステップＳ２０２）、周辺装置１０６が装着されていれば補助電源１０９を使用するため定電圧装置ＤＤＣをオン（ステップＳ２０３）、第２の切り換え装置ＳＷ２をオン（ステップＳ２０４）、第１の切り換え装置ＳＷ１をオフ（ステップＳ２０５）し、印刷動作制御を実行する（ステップＳ２０６）。一方、ステップＳ２０２で周辺装置１０６が装着されていなければ、第１の切り換え装置ＳＷ１をオン（ステップＳ２０７）、第２の切り換え装置ＳＷ２をオフ（ステップＳ２０８）、定電圧装置ＤＤＣをオフ（ステップＳ２０９）して印刷動作制御を実行する。

その他、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。

このように本実施形態では、補助電源１０９からの電力供給期間をコピー開始からある一定期間で終了する自動連続原稿読取時とすることにより、簡単な制御で電力を補助することできる。

＜第３の実施形態＞
図１０は第３の実施形態における画像形成装置本体１０１と周辺装置１０６の動作と消費電力、定着温度の関係を示す図で、図６と同様に横軸に時間、縦軸に電力を取っている。図１ないし図５を参照して説明した各部は第１の実施形態と同等に構成されているので、同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１０（ａ）は図６（ａ）と同様に画像形成装置本体１０１のみの動作、電力、定着温度を示した図である。図１０（ｂ）は図６（ｂ）と同様に周辺装置１０６を装着したときに画像形成装置本体１０１のみで電力を供給する場合の動作、電力、定着温度を示した図である。図１０における期間Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３は図６における期間Ａ１、Ａ２、Ａ３に対応し、期間Ｊ１、Ｊ２は期間Ｂ１、Ｂ２に対応し、期間Ｋ１、Ｋ２は期間Ｃ１、Ｃ２にそれぞれ対応する。

第２の実施形態は、原稿の読み取り期間時に補助電源１０９から電力を補助するという予め設定された動作に合わせて行う制御であることから制御的には簡単であるが、画像形成装置本体１０１と周辺装置１０６全体の電力が上限値を超えない場合でも補助電源１０９の電力を使用する。すなわち、上限値を超えたかどうかは考慮されていない。そのために充電された電力を有効に活用できない可能性がある。本実施形態では図１０（ｃ）に示すように立ち上げ時には図６（ｃ）に示した第１の実施形態のように制御し、印刷動作を開始した後、定着温度が低下した場合（この実施形態では、定着温度下限値に達した場合）に周辺装置１０６にＤＣ電力７を補助電源１０９から供給し、周辺装置１０６へ供給していた電力分を定着ヒータ１１３へ供給するようにした。言い換えると、第２の実施形態における印刷動作開始後の原稿読取期間中である期間Ｅ２に周辺装置動作に必要なＤＣ電力５と同等のＤＣ電力７を補助電源１０９から周辺装置１０６に供給するようにしているが、供給開始時期を定着温度が下限値に達した時点に設定したものである。これにより、定着ヒータ１１３には、付加された周辺装置１０６を動作させるためのＤＣ電力５の供給が停止され、その分ヒータ電力８３に上乗せされて定着ヒータ１１３の加熱が行われる。そして、自動原稿送り周辺装置１０２の動作が終了すると、言い換えると原稿読み取り動作が終了すると、自動原稿送り周辺装置１０２に印加されていたＤＣ電力３分が定着ヒータ１３の加熱に上乗せされ、ヒータ電力９３として定着ヒータ１１３をさらに加熱する。あるいは加熱することが可能となる。そして、定着温度が所定温度まで昇温すると、ＤＣ電力７で示されている補助電源１０９からの周辺装置１０６への通電を停止し、期間Ｌの始期前に印加していたＤＣ電力５を周辺装置１０６に印加する。なお、図１０（ｃ）に示す期間Ｌの終期は例えば予め設定された温度に定着温度が上昇したタイミングに設定される。このタイミングは画像形成装置本体１０１の定着装置１１０の熱容量は定着ヒータ１１３の加熱特性に応じて適宜設定される。

このように制御すると、画像形成装置本体１０１と周辺装置１０６全体の電力が上限値を超えたときのみ補助電源１０９からＤＣ電力７を供給するので充電された電力を有効に活用することができる。

図１１は図１０（ｃ）の動作に対応する処理手順を示すフローチャートである。この処理手順では、定着温度を監視しておき、定着温度が下限値を上回っている間は通常の定着温度制御を実行し（ステップＳ３０１→Ｓ３０６）、定着温度が下限値になると（ステップＳ３０１−Ｙ）、画像形成装置本体１０１と周辺装置１０６を含むシステム全体の電力が上限値に達しているか否かをチェックする（ステップＳ３０２）。上限値に達していれば電力が不足するので、補助電源１０９の定電圧装置ＤＤＣをオン（ステップＳ３０３）、第２の切り換え装置ＳＷ２をオン（ステップＳ３０４）、第１の切り換え装置ＳＷ１をオフ（ステップＳ３０５）して定着温度制御を実行する（ステップＳ３０６）。一方、ステップＳ３０２でシステム全体の電力が上限値に達なければ、電力に余裕があり、補助電源１０９を使用する必要がないので、第１の切り換え装置ＳＷ１をオン（ステップＳ３０７）、第２の切り換え装置ＳＷ２をオフ（ステップＳ３０８）、定電圧装置ＤＤＣをオフ（ステップＳ３０９）し、定着温度制御を実行する（ステップＳ３０６）。

本実施形態によれば、動作状態に基づいて補助電源１０９からの電力供給を制御するのではなく、定着温度を監視し定着品質を維持可能な定着下限温度にならないように補助電源１０９から周辺装置１０６を動作させるのためのＤＣ電力７を供給すると共に、ＤＣ電力７の分だけ定着ヒータ１１３への電力の付加供給を可能とするので、定着品質を維持することができる。すなわち、本実施形態によれば、電力が不足する場合のみ補助電源１０９から周辺装置１０６に対する電力供給を行うことにより、補助電源１０９に充電されている電力を有効に使用することができる。

その他、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。

なお、第１ないし第３の実施形態においては、
１）画像形成装置が低温で使用される。
２）定着の熱量を多く必要とする厚紙を使用される。
３）電源事情により商用電源が低下している。
というように定着温度を維持するのに不利な環境がある。そのような環境では標準環境より補助電源１０９に充電されている電力を使う状態が多くなり、補助電源１０９を使用するタイミングで充電電力が不足する場合がある。そこで、補助電源１０９からの電力の供給動作中に充電電力が低下した場合には、画像形成装置本体１０１及び周辺装置１０６の電力を画像形成装置本体１０１のＤＣ電源部ＰＳＵのみから供給し、定着装置１１０に供給可能な上限電力を低減させるようにする。これにより、補助電源１０９の充電電力が不足した場合でもシステムとして正常に動作することが可能となる。

図１２は図１に示した画像形成装置本体１０１と周辺装置１０６とからなるシステムのシステム構成の概略を示す図である。画像形成装置本体１０１は図１２では、デジタル複写機からなる。このデジタル複写機はモノクロ画像形成用のもので本体４００と、デジタル複写機本体４００の上部の設置された画像読み取り装置５００と、さらにその上に装着された自動原稿送り周辺装置１０２としての自動原稿給送装置（以下、「ＡＤＦ」と称す）５５０と、デジタル複写機本体４００の同図において右側に配置された大容量給紙周辺装置１０４としての大容量給紙装置７００と、デジタル複写機本体４００の同図において左側に配置された用紙後処理周辺装置１０３としての用紙後処理装置８００とから基本的に構成されている。

デジタル複写機本体４００は画像書き込み部４１０と、作像部４２０と、定着部４３０と、両面搬送部４４０と、給紙部４５０と、垂直搬送部４６０と、手差し部４７０とからなる。

画像書き込み部４１０は画像読み取り装置５００で読み取った原稿の画像情報に基づいて発光源であるＬＤを変調し、ポリゴンミラー、ｆθレンズなどの走査光学系により感光体ドラム４２１にレーザ書き込みを行うもので、前記光書き込み装置に対応する。作像部４２０は感光体ドラム４２１と、この感光体ドラム４２１の外周に沿って設けられた現像ユニット４２２、転写ユニット４２３、クリーニングユニット４２４及び除電ユニットなどの公知の電子写真方式の作像要素とからなる。

定着部４３０は前記転写ユニット４２３で転写された画像を転写紙に定着する。両面搬送部４４０は定着部４２０の転写紙搬送方向下流側に設けられ、転写紙の搬送方向を用紙後処理装置８００側、あるいは両面搬送部４４０側に切り換える第１の切換爪４４１と、第１の切換爪４４１によって導かれた反転搬送路４４２と、反転搬送路４４２で反転した転写紙を再度転写ユニット４２３側に搬送する画像形成側搬送路４４３と、反転した転写紙を用紙後処理装置８００側に搬送する後処理側搬送路４４４とを含み、画像形成側搬送路４４３と後処理側搬送路４４４との分岐部には第２の切換爪４４５が配されている。

給紙部４５０は４段の給紙段からなり、それぞれピックアップローラ、給紙ローラによって選択された給紙段に収納された転写紙が引き出され、垂直搬送部４６０に導かれる。垂直搬送部４６０では、各給紙段から送り込まれた転写紙を転写ユニット４２３の用紙搬送方向上流側直前のレジストローラ４６１まで搬送し、レジストローラ４６１では、感光体ドラム４２１上の顕像の画像先端とタイミングを取って転写紙を転写ユニット４２３に送り込む。手差し部４７０は開閉自在な手差しトレイ４７１を備え、必要に応じて手差しトレイ４７１を開いて転写紙を手差しにより供給する。この場合もレジストローラ４６１で転写紙の搬送タイミングが取られ、搬送される。

大容量給紙装置７００は同一サイズの転写紙を大量にスタックして供給するもので、転写紙が消費されるにしたがって底板７０２が上昇し、常にピックアップローラ７０１から用紙のピックアップが可能に構成されている。ピックアップローラ７０１から給紙される転写紙は、垂直搬送部４６０からレジストローラ４６１のニップまで搬送される。

用紙後処理装置８００はパンチ、整合、ステイプル、仕分けなどの所定の処理を行うもので、この実施形態では、前記機能のためにパンチ８０１、ステイプルトレイ（整合）８０２、ステイプラ８０３、シフトトレイ８０４を備えている。すなわち、画像形成装置４００から用紙後処理装置８００に搬入された転写紙は、孔明けを行う場合にはパンチ８０１で１枚ずつ孔明けが行われ、その後、特に処理するものがなければ、プルーフトレイ８０５へ、ソート、スタック、仕分けを行う場合にはシフトトレイ８０４にそれぞれ排紙される。仕分けは、この実施形態は、シフトトレイ８０４が用紙搬送方向に直交する方向に所定量往復動することにより行われる。このほかに、用紙搬送路で用紙を用紙搬送方向と直交する方向に移動させて仕分けを行うこともできる。

整合する場合には、孔明けが行われた、あるいは孔明けが行われていない転写紙が下搬送路８０６に導かれ、ステイプルトレイ８０２において後端フェンスで用紙搬送方向を直交する方向が整合され、ジョガーフェンスで用紙搬送方向と平行な方向の整合が行われる。ここで、綴じが行われる場合には、整合された用紙束の所定位置、例えば角部、中央２個所など所定の位置がステイプラ８０３によって綴じられ、放出ベルトによってシフトトレイ８０４に排紙される。また、この実施形態では、下搬送路８０６にはプレスタック搬送路８０７が設けられ、搬送時に複数枚の用紙をスタックし、後処理中のデジタル複写機本体４００側の画像形成動作の中断を避けることができるようになっている。

画像読み取り装置５００は、ＡＤＦ６００によってコンタクトガラス５１０上に導かれ、停止した原稿を光学的にスキャンし、第１ないし第３のミラーを経て結像レンズで結像された読み取り画像をＣＣＤやＣＭＯＳなどの光電変換素子によって読み取る。読み取られた画像データは、図示しない画像処理回路で所定の画像処理が実行され、記憶装置に一旦記憶される。そして、画像形成時に画像書き込み部４１０によって記憶装置から読み出され、画像データに応じて変調し、光書き込みが行われる。

ＡＤＦ５５０は両面読み取り機能を有するもので、画像読み取り装置５００のコンタクトガラス５１０設置面に開閉自在に取り付けられている。このＡＤＦ５５０では、原稿載置台５５１に載置された原稿が原稿読み取り時に自動的にコンタクトガラス５１０上に送り出される。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 画像形成装置本体内に設けられた定着装置の概略構成を示す図である。 本発明の他の実施形態における定着装置の概略構成を示す図である。 第１の実施形態における画像形成装置及び周辺装置の機能ブロック図である。 図４に示した画像形成装置及び周辺装置の変形例である。 第１の実施形態における画像形成装置本体と周辺装置の動作と消費電力、定着温度の関係を示す図である。 第１の実施形態における動作に対応する処理手順を示すフローチャートである。 第２の実施形態における画像形成装置本体と周辺装置の動作と消費電力、定着温度の関係を示す図である。 第２の実施形態における動作に対応する処理手順を示すフローチャートである。 第３の実施形態における画像形成装置本体と周辺装置の動作と消費電力、定着温度の関係を示す図である。 第３の実施形態における動作に対応する処理手順を示すフローチャートである。 デジタル複写機と周辺装置とからなるシステムのシステム構成の概略を示す図である。

符号の説明

１０１ 画像形成装置本体
１０２ 自動原稿送り周辺装置
１０３ 用紙後処理周辺装置
１０４ 大容量給紙周辺装置
１０６ 周辺装置
１０９ 補助電源
１１０，４３０ 定着装置
１１３ 定着ヒータ
４００ デジタル複写機
５５０ 自動原稿給送装置
７００ 大容量給紙装置
８００ 用紙後処理装置
ＢＡＴ 蓄電装置
ＣＮＴ１ 本体制御部
ＣＮＴ２ 周辺制御部
ＰＳＵ ＤＣ電源部
ＳＰＵ１ 第１のＤＣ電源供給回路
ＳＰＵ２ 第２のＤＣ電源供給回路
ＳＷ１ 第１の切り換え装置
ＳＷ２ 第２の切り換え装置

Claims (6)

1. 周辺装置と、当該周辺装置に装着可能な画像形成装置本体とからなる画像形成装置であって、
   前記周辺装置に備えられ、ＤＣ電力を当該周辺装置の負荷に供給する蓄電手段を含む補助電源装置と、
   前記画像形成装置本体に備えられ、商用電源からの電力よりＤＣ電力を生成する主電源装置と、
   前記主電源装置から前記負荷にＤＣ電力を供給する第１のＤＣ電源供給経路と、
   前記周辺装置に備えられ、前記補助電源装置から前記負荷にＤＣ電力を供給する第２のＤＣ電源供給経路と、
   前記周辺装置に備えられ、前記第１及び第２のいずれかのＤＣ電源供給経路からの電力の供給を選択する切り換え手段と、
   前記画像形成装置本体又は前記周辺装置に備えられ、前記周辺装置が前記画像形成装置本体に装着されたことに基づいて前記切り換え手段を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成装置本体に、原稿を読み取る読取手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記読取手段が読み取り動作中の場合に、前記第２のＤＣ電源供給経路から前記負荷への電力の供給になるよう前記切り換え手段を制御すること
   を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成装置本体に、シート上に転写されたトナー画像を定着する定着装置をさらに備え、
   前記制御手段は、前記定着装置の温度が予め定めた下限値に達し、かつ、商用電源からの消費電力が予め定めた電力の上限値に達した場合に、前記第２のＤＣ電源供給経路から前記負荷への電力の供給になるよう前記切り換え手段を制御すること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記蓄電手段は電気二重層コンデンサであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記蓄電手段はリチウム電池であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 画像形成装置本体に接続される周辺装置であって、
   ＤＣ電力を出力する蓄電手段を含む補助電源装置と、
   前記画像形成装置本体から供給されたＤＣ電力を前記周辺装置の負荷に供給する第１のＤＣ電源供給経路と、
   前記補助電源装置から前記負荷にＤＣ電力を供給する第２のＤＣ電源供給経路と、
   前記第１及び第２のいずれかのＤＣ電源供給経路からの電力の供給を選択する切り換え手段と、
   を備え、
   前記切り換え手段は、前記周辺装置が前記画像形成装置本体に装着されたときに、前記画像形成装置本体からの信号に基づいて電力の供給を選択すること
   を特徴とする周辺装置。

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