JP4717504B2

JP4717504B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4717504B2
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Inventors: 和重西山
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Description

本発明は、電子写真プロセス等を利用した複写機やレーザービームプリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関するものである。

従来、例えば、電子写真方式を用いて単色画像あるいはカラー画像を形成する画像形成装置においては、転写方式または直接方式にて記録材上に未定着のトナー像を形成する。そして、そのトナー像を熱と圧力で記録材上に固着像として定着する。定着手段としては、高速性、安全性等の面からヒートローラ方式を用いた定着器が現在最も多く採用されている。

ヒートローラ方式とは、ハロゲンヒータなどの発熱体により加熱される定着ローラと、これに対向配置される加圧ローラとを圧接してニップ部と呼ばれる相互圧接部を形成し、両ローラ間に未定着トナー像を担持させた記録材を通過させて加熱する方式である。

定着ローラは、主に鉄やアルミなどの金属ローラを使用しており、熱容量が大きい。このため、例えば、使用可能温度である約１９０℃前後まで昇温するには数分から十数分の長い立上時間が必要である。

そこで、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、定着ローラに電力を供給して温度を使用可能温度よりやや低い予熱温度に保ち、プリント時にはすぐに使用可能温度まで立ち上がるようにし、使用者が定着ローラの温度上昇を待つ時間を減らしている。

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。省電力化を図る上では割合の大きい待機時消費エネルギーを削減すると効果が大きいため、機器の未使用時には電力供給をゼロにすることが望ましい。

従来の構成で待機時の電力をゼロにすると、再使用時には定着ローラの昇温時間がかかるため待ち時間が長くなり使用者の使い勝手が悪化してしまう。このため、速やかに定着ローラ温度を上昇させる構成が必要とされている。

定着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ー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。しかし、日本国内の一般的なオフィスでは、電源は１００Ｖ−１５Ａが一般的で１５００Ｗが上限であり、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、一般的な解決法ではない。

そこで、本出願人は、定着手段を付勢するエネルギー源として、主電源以外に補助的なエネルギー源を備えた画像形成装置を特許文献１で提案している。特許文献１には、充電可能な補助電源として二次電池を使用することが開示されている。装置のスタンバイ状態において二次電池を充電し、装置のウォームアップ時に主電源のほかに二次電池を用いることにより、大電力を供給できるようにしている。二次電池としては、鉛蓄電池及びカドニカ電池が代表的である。

一方、電子写真方式を用いた複写機においては、耐久性に優れたａ−Ｓｉや硬度の高いＯＰＣの感光ドラム（感光体）が用いられている。これらの表面が硬い感光ドラムにおいては、高温／高湿における画像流れという問題が従来よりある。これを防止するため従来より、感光ドラムにはドラムヒータが組み込まれている。ドラムヒータへの通電を制御することにより、雰囲気の水分量が高くても感光ドラム表面に放電生成物が水分子を介して吸着しないようにしている。この場合、従来では感光ドラムの表面温度は該ドラムに内蔵されたサーミスタによって検出しており、このサーミスタによる温度検出信号の出力値が設定値よりも高く検知されたときは、ドラムヒータへの通電を遮断する。逆に、低く検知されたときは、ドラムヒータに連続的に通電することによりドラムを温める。そして、いずれの場合も設定値に達したときにドラムヒータへの通電を遮断してドラム表面温度を所定の基準温度に維持するように制御していた（特許文献２）。
特開平１０−２８２８２１号公報特開平７−２８１４８９号公報

しかしながら、近年の省エネの動きに対して、ドラムヒータレスにすると、ａ−Ｓｉドラム等を用いた画像形成装置においては、高温高湿下で、朝一で画像流れが生じてしまっていた。これに対しては夜間のみドラムヒータを付けて対応していたが、そのための無駄な電力浪費をしていた。

一方、定着器においては、省エネ規格を満たすため、低電力モードからの復帰時間を短くするために、電源復帰時に電力を定着器に集中させる必要がある。

本発明は特許文献１の技術を更に発展させたものである。その目的とするところは、電力を更に効果的に使うことで、画像形成装置の低コスト化、定着のウォーミングアップ時間短縮化、画像流れ（感光体流れ）防止、消費電力低減を図ることを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、感光体を有し、記録材に画像を形成するための画像形成手段と、感光体を加熱する加熱手段と、記録材に形成された画像を通電により生ずる熱により記録材に定着する定着手段と、環境温度を検知する検出手段と、蓄電手段と、蓄電手段から加熱手段と定着手段へ供給する電力比率を制御する制御手段と、を有する画像形成装置において、画像形成装置の電源がオフのときの検出手段により検知された温度が予め設定された設定温度よりも高い場合には、制御手段は、電源がオフ時には蓄電手段から定着手段への電力供給を行わずに、蓄電手段から加熱手段へ所定の比率で電力供給を行い、電源がオンしたときには前記比率に対する残りの比率の電力を定着手段へ供給するように蓄電手段からの電力供給を制御することを特徴とする。

本発明によれば、電源オフ時における感光体を加熱する加熱手段への電力供給期間を長くでき、電源オフ時の画像形成装置の立ち上げ時間を短縮できる。

［実施例１］

（１）画像形成装置例の全体構成
図１は本実施例における画像形成装置１００の概略構成図である。この画像形成装置は１ドラム系・回転現像方式の電子写真フルカラー複写機もしくはプリンタである。生産性としては白黒５０枚／分、カラー１２枚／分である。

２８は像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）である。耐久性に優れたａ−Ｓｉドラムを用いた。感光ドラム２８は矢印Ｒ１の時計方向に所定の速度で回転駆動される。２１は一次帯電器であり、感光ドラム２８を一様に帯電する。２２は露光手段であり、帯電された感光ドラム２８の表面を画像情報に従って露光して感光ドラム面に静電潜像を形成する。５０は回転式現像装置であり、感光ドラム２８に形成された静電潜像を複数色の現像装置１Ｋ・１Ｙ・１Ｍ・１Ｃによってトナー像として現像する。２３ａは第１転写帯電器（転写帯電ローラ）であり、感光ドラム２８に形成されたトナー像を中間転写体である中間転写ベルト２４に転写する。２９ａは第１クリーナーであり、トナー像の転写後の感光ドラム２８の表面に残留した転写残トナーなどを除去する。

中間転写ベルト２４は、上記の第１転写帯電器２３ａを含む４本の支持ローラ２３ａ・２３ｃ・２３ｄ・２３ｅ間に懸回張設されている。そして、感光ドラム２８と同速で感光ドラムの回転に順方向に回転駆動される。

回転式現像装置５０は、ブラック用現像装置１Ｋ、イエロー用現像装置１Ｙ、マゼンタ用現像装置１Ｍ、シアン用現像装置１Ｃを現像装置保持手段である回転体１８に支持している。回転体１８の回転軸１８ａはモータ、ギア機構などの駆動手段（図示せず）により自在に回転可能である。例えば、感光ドラム２８上にブラックのトナー像を形成する時は、感光ドラム２８と近接する現像位置Ｐ１でブラック用現像装置１Ｋにより現像を行う。そして、イエローのトナー像を形成する時は、回転体１８を矢印Ｒ２の時計方向に略９０°回転して現像位置Ｐ１にイエロー用現像装置１Ｙを位置させて現像を行う。同様に、マゼンタ、シアンのトナー像を形成する場合には、更に略９０°ずつ回転体１８を矢印Ｒ２方向に回転させて現像位置Ｐ１に各現像装置１Ｍ、１Ｃを位置させて現像を行う。

複数色の各現像装置１Ｋ・１Ｙ・１Ｍ・１Ｃの現像容器には、主に非磁性トナー（トナー）と磁性キャリア（キャリア）とを含む２成分現像剤（現像剤）が収容されている。本実施例では、初期状態の現像剤中のトナー濃度は重量比で８％程度である。トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。そして、トナーは、重合法により製造した負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は５μｍ以上、８μｍ以下が好ましい。本実施例では７．２μｍであった。又キャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどを好適に使用可能である。これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。そして、キャリアは、重量平均粒径が２０〜５０μｍ、好ましくは３０〜４０μｍである。また、抵抗率が１０^７Ωｃｍ以上、好ましくは１０^８Ωｃｍ以上である。本実施例では１０^８Ωｃｍのものを用いた。更に、低比重磁性キャリアとして、フェノール系のバインダー樹脂に磁性金属酸化物及び非磁性金属酸化物と所定の比で混合し、重合法により製造した樹脂磁性キャリアを使用することができる。例えば、斯かるキャリアの体積平均粒径は３５μｍ、真密度は３．６〜３．７（ｇ／ｃｍ^３）、磁化量は５３（Ａ・ｍ^２／ｋｇ）である。

以下、例えばブラック用現像装置１Ｋ、イエロー用現像１Ｙ、マゼンタ用現像装置１Ｍ及びシアン用現像装置１Ｃを総称する場合、単に現像装置１と記載する。このように、各色の現像装置を特に区別する必要のない場合は、各色用の現像装置に属する要素であることを示すために与える添字Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃは省略する。

矢印Ｒ１の時計方向に回転する感光ドラム２８の表面は、一次帯電器２１によって一様に所定の極性・電位に帯電される。本実施例では負極性に帯電される。そして、帯電された感光ドラム２８の表面に露光手段２２が画像情報に応じたレーザー光などを照射して露光することで、感光ドラム２８上に静電潜像を形成する。この静電潜像を所望のトナーを収容する現像装置１によって反転現像し、感光ドラム２８上にトナー像を形成する。このトナー像は第１転写帯電器２３ａによる第１転写バイアスによって、中間転写ベルト２４上に転写される。

フルカラーの画像形成を行う場合、先ず、現像位置Ｐ１においてブラック用現像装置１Ｋにより感光ドラム２８上にブラックのトナー像を形成し、中間転写ベルト２４上にこのブラックのトナー像を一次転写する。一次転写後に感光ドラム２８上に残った転写残トナーは第１クリーナー２９ａにより除去される。次に、回転体１８を矢印Ｒ２方向に９０°回転させて、イエロー現像装置１Ｙを現像位置Ｐ１に配置し、感光ドラム２８上にイエローのトナー像を形成する。そして、中間転写ベルト２４上のブラックのトナー像上にこのイエローのトナー像を一次転写して重ね合わせる。この動作をマゼンタ用現像装置１Ｍ、シアン用現像装置１Ｃにおいても順次行ない、中間転写ベルト２４上にブラックトナー像＋イエロートナー像＋マゼンタトナー像＋シアントナー像の重ね合わせからなる未定着のフルカラートナー画像を形成する。

一方、中間転写ベルト２４上への未定着のフルカラートナー画像の形成に同期して、記録材２７例えば記録用紙・ＯＨＰシートなどが、記録材収納カセット、ピックアップローラ、搬送ローラ、搬送ガイドなどを備えた記録材供給手段（図示せず）から給紙される。それが、記録材搬送手段である記録材搬送ベルト２５に供給され、中間転写ベルト２４と第２の転写手段である第２転写帯電器２３ｂとの対向部に搬送されてくる。その後、第２転写帯電器２３ｂによる第２転写バイアスによって、中間転写ベルト２４上のフルカラー画像が一括して記録材搬送ベルト２５上の記録材２７上に二次転写される。

続いて、記録材２７は記録材搬送ベルト２５から剥離され、定着器２６によって加圧／加熱される。こうして、記録材２７に転写された未定着のフルカラートナー画像は溶融混色してフルカラー画像として記録材２７に定着され固着像となる。

二次転写後に中間転写ベルト２４上に残った転写残トナーは第２クリーナー２９ｂにより除去され、次の画像形成に備える。

なお、記録材搬送ベルト２５と第２転写帯電器２３ｂ、及び第２クリーナー２９ｂは、感光ドラム２８から中間転写ベルト２４上へのトナー像の一次転写工程が実行されている間は中間転写ベルト面から離された状態に保持されている。

モノクロの画像形成を行う場合は、現像位置Ｐ１においてブラック用現像装置１Ｋにより感光ドラム２８上にブラックのトナー像を形成し、中間転写ベルト２４上に一次転写する。そしてその中間転写ベルト２４上のブラックトナー像を記録材搬送ベルト２５で搬送される記録材２７上に二次転写する。続いて、記録材２７は記録材搬送ベルト２５から剥離され、定着装置２６によって加圧／加熱され、未定着のブラックトナー像がモノクロ画像として記録材２７に定着され固着像となる。

（２）感光ドラム２８とドラムヒータ
図２は感光ドラム２８の縦断面模式図である。この感光ドラム２８は、アルミニウム等の金属材料製ドラム基体３１の表面にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系の感光体材料を蒸着してなる感光体層３２を形成してある。ドラム基体３１の両端部にそれぞれフランジ３３を取り付けるとともに、両フランジ３３間に亙ってドラム軸３４を挿通してある。感光ドラム２８はこのドラム軸３４を中心に軸受３５を介して回転自由に支持されている。Ｇはドラムギアであり、一方側のフランジ３３に固定してある。このドラムギアＧに不図示の駆動機構から駆動力が伝達されて感光ドラム２８が回転駆動される。

ドラム基体３１の内部には高温／高湿における画像流れを防止するために感光ドラム２８を加熱する加熱手段としてのドラムヒータ３６を装着してある。

本実施例において、このドラムヒータ３６は、ドラム基体３１の内周面に貼着した面発熱体である。具体的には、基板３７、綿布３８及び、基板３７の片面に配設した通電発熱体３９からなる。通電発熱体３９の２つの接続端子（リード線）の両端部を一方側のフランジ３３から感光ドラム外部に延出してある。４０はサーミスタからなるドラム表面温度センサーである。このセンサー４０はドラムヒータ３６の基板３７と綿布３８との間の適所に固定されている。このセンサー４０の２つの接続端子（リード線）の両端部を同じく一方側のフランジ３３から感光ドラム外部に延出してある。そして、発熱体３９の一方の接続端子及びセンサー４０の一方の接続端子は共通の回転接触部（図示せず）に接続され、他方の端子はそれぞれ別個の回転接触部に電気的に接続される。これにより、感光ドラム内の発熱体３９と電源部とが電気的に接続化される。また、感光ドラム内のセンサー４０と制御手段とが電気的に接続化される。

図４は上記のドラムヒータ３６と後述する定着装置２６との通電制御系の回路を示している。

ドラムヒータ３６には補助電源部である蓄電手段３の電力が電力分配器７を介して供給される。センサー４０及び抵抗４４の直列回路を電源端子間に接続している。センサー４０と抵抗４４との接続点４５を制御手段としてのマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）４６の入力ポートと接続している。また、ドラムヒータ３６及びスイッチング素子４３を電源端子間に接続している。ＣＰＵ４６からの制御信号をＰＷＭ発生器（Pulse width modulation：パルス幅変調器）４７に印加することにより、スイッチング素子４３のＯＮ／ＯＦＦを制御している。ＣＰＵ４６は感光ドラム２８の表面温度に関わる条件に基づいて蓄電手段３からドラムヒータ３６に対する通電を制御して感光ドラム２８を所定温度に加熱する。本実施例で用いたドラムヒータ３６のワッテージは７５Ｗである。

本実施例においては、画像形成装置の電源オン時（画像形成装置のメイン電源スイッチ投入時）において、その時の雰囲気環境を検出する検出手段としての環境センサーＡ（図１）の検知温度に応じて、蓄電手段３からドラムヒータ３６に対する電力投入比率の変更がなされる。これについては後記（４）項で詳述する。

（３）定着装置２６
図３は本実施例における定着装置２６（以下、定着器と記す）の要部の横断面模式図である。本実施例における定着器２６はヒートローラ方式のものである。１は加熱部材としての定着ローラ（ヒートローラ）である。１ｃは圧接部材（加圧部材）としての弾性加圧ローラである。この定着ローラ１と加圧ローラ１ｃは上下に並行に配列され、且つ相互に圧接させて定着ニップ部を形成させている。定着ローラ１は外径４０ｍｍ、厚さ１ｍｍの鉄製の中空円筒芯金に、表面の離型性を高めるために厚さ３０μｍのＰＴＦＥ層を設けた構成とした。加圧ローラ１ｃは外径が４０ｍｍであり、アルミニウム製の芯金外周に厚さ３ｍｍのシリコンゴム弾性層を設けた。加圧ローラ１ｃは定着ローラ１に対しバネを用いてシリコンゴム弾性層の弾性に抗して所定の押圧力で圧接させてある。これにより加圧ローラ１ｃと定着ローラ１との間に記録材搬送方向に関して約８ｍｍ幅の定着ニップ部を形成させている。定着ローラ１は矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。加圧ローラ１ｃはこの定着ローラ１の回転に従動して回転する。

定着ローラ１は内部に主発熱体１ａと補助発熱体１ｂを挿入して配設してある。発熱体１ａ・１ｂとしては一般にハロゲンヒータが用いられる。なお、発熱体１ａ・１ｂは特にハロゲンヒータに限られるものではなく、その他抵抗発熱体などでもかまわない。ＴＨはサーミスタからなる定着ローラ表面温度センサーであり、定着ローラ１の表面に接触させて、あるいは非接触に近接させて配設してある。

図４の通電制御系の回路において、２は主電源部である。この主電源部（商用電源）２からスイッチング素子６を介して定着ローラ１の主発熱体１ａに対して電力が供給される。また、蓄電手段３から充放電切替え手段５と電力分配器７を介して補助発熱体１ｂに電力供給がなされる。４は蓄電手段３に対する充電器である。

本実施例においては、画像形成装置の電源オンをトリガーとして、ＣＰＵ４６は定着器２６のウォームアップを開始させる。定着器２６のウォームアップは定着ローラ１を回転駆動させ、スイッチング素子６をＯＮにして主電源部２から主発熱体１ａへの電力供給を開始する。また、ＣＰＵ４６は充放電切替え手段５を放電回路側に切り替える。そして、電力分配器７を制御して、蓄電手段３から補助発熱体１ｂへ投入可能な最大電力を環境センサーＡの検知温度に応じて変更する。定着ローラ１は主発熱体１ａと補助発熱体１ｂの発熱により昇温する。その定着ローラ１の昇温温度が定着ローラ表面温度センサーＴＨからＣＰＵ４６にフィードバックされる。定着器２６のウォームアップは定着ローラ１が所定の定着温度に立ち上げられるまでなされる。ウォームアップ終了後は充放電切替え手段５は充電回路側に切り替えられる。

ＣＰＵ２４は画像形成装置の複写動作（コピー）時には、定着ローラ表面温度センサーＴＨから入力する温度情報が所定の定着温度に維持されるようにスイッチング素子６を制御して主発熱体１ａに対する通電を制御する。そして、定着ローラ１が所定の定着温度に温調された状態において、未定着トナー像ｔを担持した記録材２７が定着ニップ部に導入される。記録材２７が定着ニップ部で挟持搬送されていく過程において未定着トナー像ｔが加圧／加熱されて固着像として定着される。

主電源部２は画像形成装置の設置場所に備えられているコンセントなどから取り入れることができる商用電源であり、主発熱体１ａ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てもよい。

定着装置２６の定着ローラ１に供給する電力は、主発熱体１ａに対して主電源部２から供給可能であるとともに、補助発熱体１ｂに対して蓄電手段３から供給可能である。このように、主電源部２及び蓄電手段３の両方からの電力を利用することで、所定の時間だけでも主電源部２による最大供給電力を上回る大量の電力を定着ローラ１に供給することができる。

蓄電手段３としてはキャパシタを用いた。本実施例では大容量キャパシタとして電気二重層キャパシタを用いた。キャパシタは二次電池と異なり、化学反応を伴わないため下記のような優れた特徴を有する。

１）充電時間が短い
二次電池として一般的なニッケル−カドミウム電池は、急速充電を行っても数時間の時間を要する。これに対し、キャパシタは数分程度の急速な充電が可能である。従って、頻繁に充放電可能であるため、同一時間内で比較したときに補助電源を用いた加熱の回数を増すことができる。

２）寿命が長い
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補助電源としては寿命が短く、交換の手間やコストが問題となる。これに対し、キャパシタは桁違いの寿命を有し、繰り返しの充放電による劣化も少ない。従って、待機時の非加熱動作と稼動時の加熱動作を繰り返す画像形成装置における定着器の加熱用電源に特に有利である。また、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い。

３）大電力短時間放電が可能
二次電池は蓄えた電力を一気に放電することができない。そのため、加熱部の低温からの立ち上げ時に大電力を供給できず、立ち上げ時間の短縮には高い効果を望むことはできない。これに対し、キャパシタは、大電力を数秒で放電可能であるので、立ち上げ時間の短縮に威力を発揮する。

４）充電し続けても安全性が高い
キャパシタは二次電池のような化学反応ではなく物理現象を利用している。そのため、ガスの発生などは無く、充電しつづけても安全である。従って、フロート状態のモードを設けなくて良い。

近年、キャパシタにも多量の電気エネルギーを蓄えることができるものが開発されてきており、電気自動車などへの採用も検討されている。例えば、日本ケミコン株式会社で開発された電気二重層キャパシタ等は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十分な容量を備えている。また、日本電気株式会社からもハイパーキャパシタという商品名で８０Ｆ程度のキャパシタが実現されている。

キャパシタ３が十分に充電されていない時には、ＣＰＵ４６は、比較的電力を消費しない待機時などに、充放電切替え手段５を充電回路側に切り替えて主電源部２からの電力供給により充電器４を介してキャパシタ３を充電しておく。定着ローラ１の温度を、室温から作動温度まで急激に上昇させたい立ち上がり時など、多量の電力を必要とするときには、主電源部２と共にキャパシタ３の電力を利用して定着ローラ１に多量のエネルギーを供給する。これにより、短時間に定着ローラ１の温度を上昇させることができる。そして、蓄電手段としてキャパシタを用いることにより、二次電池では得られなかった効果を得ることができる。

前述のように、キャパシタ３は、ガスの発生などは無く充電しつづけても安全であるので、フロート状態のモードを設けなくてよい。従って、充放電切替え手段５はキャパシタ３を充電器４に接続してなる充電回路と、補助発熱体１ｂに接続される放電回路に切替えることが可能であればよい。

上記の定着器２６において定着ローラ１を約１８０℃の所定の定着温度まで温度を上げるのに必要な熱量は約１２０００ジュール（Ｊ）である。この定着ローラ１に使用する主発熱体１ａとしてのハロゲンヒータは１００Ｖの電圧で約８００Ｗの電力を供給することが可能である。この定着ローラ１に上記の主のハロゲンヒータ１ａとは別に補助発熱体１ｂとしてのハロゲンヒータを設ける。そして、この補助のハロゲンヒータ１ｂに１３００Ｆ，２．５Ｖのコンデンサを使用したキャパシタ３から電流を流す。補助のハロゲンヒータ１ｂは最大電流が制限されるため、キャパシタ３の電圧を５０Ｖにした場合は１２Ａ、すなわち６００Ｗの電力をとりだすことができる。このため主のハロゲンヒータ１ａに供給する電力８００Ｗと同時にキャパシタ３から補助のハロゲンヒータ１ｂに６００Ｗの電力を供給することができる。すなわち、定着ローラ１に対して合計１４００Ｗの電力を供給でき、ウォームアップ時間を短縮することが可能となる。

（４）キャパシタ電力の投入比率制御
次に、環境センサーＡを用いたキャパシタ電力の投入比率制御について説明する。環境センサーＡは図１のように画像形成装置内の感光ドラム２８の近傍部に配設してある。この環境センサーＡの環境検知情報がＣＰＵ４６に入力する。

本実施例においては、ＣＰＵ４６はこの環境センサーＡから得られた温度情報に基づいて電力分配器７を制御してキャパシタ３から定着器２６とドラムヒータ３６への電力投入比率を変更している。

これが有効なのは、環境が高温／高湿側では定着に有利なのに対して画像流れに不利であり、逆に、低温／低湿側では定着に不利で、画像流れについては有利であり、お互いの不利な領域を補完する関係にあることによる。

本実施例では、画像形成装置の電源オン時において、そのときに環境センサーＡで検知した温度情報に基づいて、図５に示すような制御フローでキャパシタ電力の定着器２６とドラムヒータ３６への電力投入比率を変更制御している。

すなわち、電源オン時において、環境センサーＡで検知される温度が２６℃未満の場合は、湿度も低い（低湿時）と判断し、定着の不利を補完させるために、ＣＰＵ４６は電力分配器７を制御してキャパシタ３の電力を定着器２６へ１００％供給する。これにより、定着器のウォームアップが補助される。

環境センサーＡで検知される温度が２６℃以上の場合は、湿度も高い（高湿時）と判断し、感光ドラム流れの不利を補完させるために、ＣＰＵ４６は電力分配器７を制御してキャパシタ３の電力をドラムヒータ３６へ８０％、定着器２６へ２０％供給する。

市場における使用方法として、通常のオフィス環境においてはエアコン等で環境は２６℃未満に保たれているケースが多いため、基本的には定着器２６の補助に用いられるケースが多いと考えられるため、定着のウォームアップ時間を優先させた構成となる。

また、キャパシタ電力の定着器２６とドラムヒータ３６への電力投入比率変更制御の別な方式を図６に示す。

ａ）画像形成装置の電源オフ時において、環境センサーＡで検知される温度が２６℃未満と低い場合
この場合は、次の電源オン時（朝一）に定着の不利を補完させるために、ＣＰＵ４６は電力分配器７を制御してキャパシタ３の電力を定着器２６へ１００％供給する。これにより、定着器のウォームアップを補助する。

ｂ）画像形成装置の電源オフ時において、環境センサーＡで検知される温度が２６℃以上と高い場合
この場合は、ＣＰＵ４６は電力分配器７を制御してキャパシタ電力のある割合Ａ％分（例えば８０％）を用いて画像形成装置の停止中（夜間）にドラムヒータ３６を駆動（発熱）させて感光ドラム２８を加熱する。そして、次の電源オン時に残りの電力（１００−Ａ）％を定着器２６へ供給してウォームアップを補助する。

上記の制御方式は、朝一よりもより長い時間ドラムヒータを作動させることができるため、画像流れを防止するのには、より好ましい。

また、本実施例では環境センサーＡで検知される温度のみを用いたが、環境センサーＡによって検知した絶対水分量または湿度（ＲＨ）を用いて、キャパシタ電力の定着器２６とドラムヒータ３６への電力投入比率変更制御を実行させてもよい。すなわち、絶対水分量または湿度が低い場合は定着重視にして定着器２６への電力投入比率を大きくし、高い場合はドラムヒータ重視にしてドラムヒータ３６への電力投入比率を大きくするようにする。

また、温度、絶対水分量または湿度の組み合わせ情報により、キャパシタ電力の定着器２６とドラムヒータ３６への電力投入比率変更制御を実行させてもよい。

次に、充放電切替え手段５の切り替えについて説明する。ＣＰＵ４６は充放電切替え手段５を、画像形成装置の電源オン時は、キャパシタ３をドラムヒータ３６と定着器２６の補助発熱体１ｂへ接続する放電回路側に切替える。ウォームアップ終了時は、キャパシタ３を充電器４へ接続する充電回路側へ切替える。このようにした結果として、電源オンのときから定着ローラ温度が定着可能温度になるまでの立ち上げ時間は、主電源部２としての商用電源からの電力供給と、キャパシタ３からの電力供給により、商用電源のみから電力供給を行った場合に比較して、短縮することができた。実際には２６℃未満の環境で３０秒、２６℃以上で２分ウォームアップ時間を短縮することができ、画像流れの発生をなくする画像形成装置にすることができた。

さらに、キャパシタ３の充放電性能に関しても繰り返し１万回行ったが、キャパシタの劣化はほとんど無く、実用上問題を生じなかった。キャパシタ３の容量に関してはドラムヒータと定着用をあわせたものに対して約４０％容量を削減でき、低コスト化ができた。

以上の構成により効果的に電力を使うことで、キャパシタ３のコストを抑え、感光ドラム流れ等の画像不良がなく、定着器２６のウォームアップ時間の短い画像形成装置を提供することができた。

定着器２８は、画像形成装置が待機状態となり、例えば３０分間動作をしない場合は、低電力モード（省電力モード）に入って、低い設定温度で温調がなされる。

上記のキャパシタ電力の定着器２６とドラムヒータ３６への電力投入比率変更制御は、画像形成装置が電源オンの状態にあるけれども、低電力モードで待機状態ある時（電源オフ時に対応）に画像形成開始信号に基づいて低電力モードから復帰した時（電源オン時に対応）に実行させることもできる。また、待機状態から画像形成可能な状態へ復帰する際、待機時間に応じて、上記した定着器２６とドラムヒータ３６に対する電力投入比率を変更する制御を実行させることもできる。
［参考例１］

本参考例では、定着器２６とドラムヒータ３６へのキャパシタ３からの電力投入比率変更制御をある一定の環境温度基準で行うのではなく、環境温度に対して環境テーブルを用いて、電力投入比率を変更する方式を採用した。

これは、画像流れの性能や、定着に必要なワッテージはデジタル的（２値的）ではなく、むしろアナログ的であるため、本方式を採用することで、より最適な電力投入比率変更ができる。

また、これに加えて、本参考例では、ＣＰＵ４６に、画像形成装置の電源オフ時からの電源オフ時間をカウントするカウント手段を具備させている。そして、夜間のドラムヒータ３６の加熱に関して、単なるジャム等の短期的電源オフと区別するために、画像形成装置の電源オフ時からの経過時間をＣＰＵ４６がカウントする。ＣＰＵ４６はカウントした電源オフ時間が一定時間より長い場合には、夜間と判断し、次の電源オン時の環境状況に応じてドラムヒータ３６を作動させるようにした。

本参考例の内容について図７の制御フロー図を用いて説明する。本参考例の画像形成装置は実施例１と同様である。

本参考例では、電源オフからの経過時間が３０分以上経過した場合には夜間と判断させている。そして、次の電源オン時（朝一）に、キャパシタ３の電力をドラムヒータ３６と定着器２６へ配分させるための電力投入比率変更制御シーケンスに入るようにした。

電源オフからの経過時間が３０分未満の場合は単なるジャム等の短期的電源オフと判断させている。そして、次の電源オン時に、キャパシタ３からの電力は１００％定着器に配分される。

３０分以上経過した場合、その時点の環境センサーＡの温度を検知し、図８に模式的に示されるような、定着器２６とドラムヒータ３６へのキャパシタ電力投入比率曲線にもとづいた、環境テーブルより温度から投入比率をきめて、電力配分を行うようにした。

図８は、横軸は環境センサーＡで検知される環境温度、縦軸は定着器２６への電力配分率である。環境温度２０℃から３５℃にかけては、定着重視からドラムヒータ重視へ電力配分がなされる。このようにすることで、より最適化された電力配分ができる。

以上の構成にすることで、更に効果的に電力を使って、キャパシタ３のコストを抑え、感光ドラム流れ等の画像不良がなく、定着器２６のウォームアップ時間の短い画像形成装置を提供することができた。

本参考例では環境センサーＡで検知される温度のみを用いたが、環境センサーＡによって検知した絶対水分量または湿度を用いて、あるいは温度、絶対水分量または湿度の組み合わせ情報により、キャパシタ電力の定着器２６とドラムヒータ３６への電力投入比率変更制御を実行させてもよい。

上記のキャパシタ電力の定着器２６とドラムヒータ３６への電力投入比率変更制御は、画像形成装置が電源オン状態にあるけれども、低電力モードで待機状態ある時に画像形成開始信号に基づいて低電力モードから復帰した時に実行させることもできる。また、待機状態から画像形成可能な状態へ復帰する際、待機時間に応じて、上記した定着器２６とドラムヒータ３６に対する電力投入比率を変更する制御を実行させることもできる。
［参考例２］

本参考例では、キャパシタ電力を、実施例１、参考例１のドラムヒータ３６、定着器２６に加えて、カセットヒータ（図示せず）と、光学系結露防止ヒータ（不図示）に対しても配分可能にした。カセットヒータは画像形成装置の記録材収納カセット部に配設され、記録材の水分量と温度を安定化させる加熱手段である。光学系結露防止ヒータは露光手段２２に配設した加熱手段である。

このようにすることで、通常の消費電力をよりさげることができる。カセットヒータを用いる場合は、常温である２３℃からのずれを検知して、ずれた場合に動作させる。本参考例では温度が１８℃以下、２５℃以上の場合にカセットヒータを動作させ、キャパシタ３からの電力供給量は一定で４０Ｗとした。

光学系結露防止ヒータは低温時にのみ動作するようにする。参考例１では１５℃以下になった場合に動作させた。キャパシタ３からの割り振り電力供給量は一定で３０Ｗとした。

ドラムヒータ３６と定着器２６へのキャパシタ電力の供給割合は参考例２と同様で、環境温度テーブル（図８）に基づいて、キャパシタ３の全体電力量から温度条件が満たされた状態で必要な電力を引いた分を定着器２６とドラムヒータ３６に割り当てた。

以上の構成にすることで、効果的に電力を使って、キャパシタ３のコストを定着器２６のウォームアップ時間の短い画像形成装置を提供することができた。

上記のキャパシタ電力の定着器２６とドラムヒータ３６への電力投入比率変更制御は、画像形成装置が電源オン状態にあるけれども、低電力モードで待機状態ある時に画像形成開始信号に基づいて低電力モードから復帰した時に実行させることもできる。また、待機状態から画像形成可能な状態へ復帰する際、待機時間に応じて、上記した定着器２６とドラムヒータ３６に対する電力投入比率を変更する制御を実行させることもできる。

実施例１における画像形成装置の概略構成図感光ドラムの縦断面模式図定着装置の要部の横断面模式図定着装置とドラムヒータへの通電制御系統のブロック回路図実施例１におけるキャパシタ電力の定着器とドラムヒータへの電力投入比率変更フロー図（その１）実施例１におけるキャパシタ電力の定着器とドラムヒータへの電力投入比率変更制御フロー図（その２）参考例１におけるキャパシタ電力の定着器とドラムヒータへの電力投入比率変更制御フロー図（その３）定着器とドラムヒータへのキャパシタ電力配分を説明するための図（環境テーブル）

２８・・感光ドラム（像担持体）、３６・・ドラムヒータ、２６・・定着装置、４６・・制御手段（ＣＰＵ）、２・・主電源部、３・・蓄電手段（キャパシタア）、４・・充電器、７・・電力分配器

Claims

感光体を有し、記録材に画像を形成するための画像形成手段と、感光体を加熱する加熱手段と、記録材に形成された画像を通電により生ずる熱により記録材に定着する定着手段と、環境温度を検知する検出手段と、蓄電手段と、蓄電手段から加熱手段と定着手段へ供給する電力比率を制御する制御手段と、を有する画像形成装置において、
画像形成装置の電源がオフのときの検出手段により検知された温度が予め設定された設定温度よりも高い場合には、制御手段は、電源がオフ時には蓄電手段から定着手段への電力供給を行わずに、蓄電手段から加熱手段へ所定の比率で電力供給を行い、電源がオンしたときには前記比率に対する残りの比率の電力を定着手段へ供給するように蓄電手段からの電力供給を制御することを特徴とする画像形成装置。
画像形成装置の電源がオフのときの検出手段により検知された温度が予め設定された設定温度よりも低い場合には、制御手段は、電源がオンしたときには全ての電力を定着手段へ供給するように蓄電手段からの電力供給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。