JPH05241387A

JPH05241387A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH05241387A
Application number: JP4078770A
Authority: JP
Inventors: Atsuyuki Shoji; 篤之庄司
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-03-02
Filing date: 1992-03-02
Publication date: 1993-09-21

Abstract

(57)【要約】【目的】商用電源に対する負荷を小さく抑えることが
でき、主電源投入から定着動作可能な状態になるまでの
立ち上げ時間を短縮することができる画像形成装置を提
供する。【構成】画像形成装置１０は定着ローラ８を備え、該
定着ローラ８には主ヒータ１０１および補助ヒータ１０
２が内蔵されている。主ヒータ１０１にはスイッチング
素子２０１を介して外部からの商用電源１０３から電力
が供給され、補助ヒータ１０２には２次電池１０４に蓄
積されている電力が充放電回路１０５およびスイッチン
グ素子２０３を介して供給される。立ち上げモードで
は、主電源投入時に各スイッチング素子２０１，２０３
に接続動作を指示する動作命令が与えられ、かつ充放電
回路１０５に放電動作を指示する命令が与えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写装置、静
電情報記録装置などの画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真複写装置などの画像形
成装置として、原稿画像に対応する潜像を形成し、かつ
該潜像をトナー像として可視像化する画像形成ステーシ
ョンと、画像形成ステーションで形成されたトナー像を
転写材に転写する転写部と、トナー像が転写されている
転写材に該トナー像を永久画像として定着させる定着装
置とを備えるものがある。

【０００３】定着装置としては、ヒートローラ方式によ
るものが用いられている。このヒートローラ方式による
定着装置は、加熱ローラと、該加熱ローラに圧接しなが
ら回転し、該加熱ローラと協働して転写材を挟圧搬送す
るためのニップ部を形成する加圧ローラとを備える。

【０００４】加熱ローラには、その表面を所定の温度に
まで加熱するためのヒータが内蔵されている。ヒータの
加熱動作は温度制御部で制御される。温度制御部は、温
度検知素子が検知する加熱ローラの表面度に基づきヒー
タへの通電をオン−オフ制御する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、定着ローラの
表面温度制御がヒータへの通電に対するオン−オフ制御
であることにより、ヒ−タへの電力の供給元である商用
電源に対して負荷の変動が大きくなるから、商用電源の
ブレーカーなどの保護回路の誤動作によって商用電源が
遮断されることがある。

【０００６】ヒータの負荷変動に起因する商用電源の電
圧低下、または遮断が発生すると、画像形成装置の周囲
におかれているコンピュータの端末、ワードプロセッサ
ーなどのＯＡ機器への供給電圧の低下、または供給電力
の遮断などが発生し、各ＯＡ機器に多大な障害を与える
ことになる。例えば、電圧低下によるＯＡ機器の記憶装
置内のデータの消失などが起こる。よって、商用電源の
許容電流がより小さい一般家庭にレーザービームプリン
タ、複写機などの画像形成装置を普及させることは困難
である。

【０００７】ヒータの負荷変動を抑制するために、ヒー
タの消費電力を低減する方法、ヒータへの電流を連続的
に制御することによってヒータの動作を制御する方法な
どが行われているが、ヒータの消費電力を低減させる
と、加熱ローラの表面温度を定着温度に立ち上げるまで
の立ち上げ時間が長くなり、ユーザーの利便性が損なわ
れる。また、ヒータへの供給電流を連続的に制御するヒ
ータの動作制御では、定着ローラの表面温度が所定の温
度以上であるとき、負荷の変動幅は小さく抑えられる
が、立ち上げ時、立ち上げ時間を短くするためにヒータ
の最大消費電力が商用電源の負荷として掛かり、商用電
源の電圧低下が発生することがある。

【０００８】本発明の目的は、商用電源に対する負荷を
小さく抑えることができ、主電源投入から定着動作可能
な状態になるまでの立ち上げ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にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、感光ドラムなどの潜像担持体上に原稿画像に対応
する像を形成し、該像を転写材上に転写し、加熱源で上
記転写材上の像を加熱することによって該像を該転写材
上に定着させる画像形成装置において、充電が繰り返し
可能な２次電池と、該２次電池の蓄積電力を上記加熱源
に放出する放電動作および該２次電池へ外部からの電力
を蓄積する充電動作を行う充放電部と、該充放電部の放
電動作および充電動作を制御する制御部とを備え、上記
制御部は、主電源投入時に上記充放電部に放電動作命令
を与え、上記充放電部の放電動作によって上記２次電池
から放出される電力が上記加熱源の補助電力として用い
られることにより達成される。

【００１０】

【作用】本発明の画像形成装置では、上記充放電部の放
電動作によって上記２次電池から放出される電力が上記
加熱源の補助電力として用いられる。

【００１１】主電源投入直後、上記加熱源には主電源か
らの電力および上記２次電池からの電力が上記充放電部
を介して供給される。上記加熱源に対する電力量は増
し、主電源投入時から定着動作可能な状態になるまでの
立ち上げ時間が短くなる。上記加熱源への供給電力に上
記２次電池からの電力が含まれていることによって、主
電源に対する負荷、すなわち商用電源に対する負荷が小
さく抑えられる。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００１３】図１は本発明の画像形成装置の一実施例を
示す構成図、図２は図１の画像形成装置の主要部を示す
ブロック図、図３は図１の画像形装置に用いられている
ヒータの消費電力の時間遷移を示す図である。

【００１４】画像形成装置１０は、図１に示すように、
転写材Ｐを収容する給紙カセット１を備える。給紙カセ
ット１内の転写材Ｐは給紙ローラ２でレジストローラ３
に向けて送られ、レジストローラ３は感光ドラム４の画
像形成動作とのタイミングを取りながら転写材Ｐを感光
ドラム４に向けて搬送する。

【００１５】感光ドラム４上には、原稿画像に対応する
潜像が形成され、該潜像は現像装置５で可視像化され
る。感光ドラム４上の可視像は転写帯電器６で転写材Ｐ
上に転写される。

【００１６】現像剤像が転写されている転写材Ｐは定着
装置７に向けて送られる。定着装置７において、転写材
Ｐ上の現像剤像は転写材Ｐ上に永久画像として定着され
る。

【００１７】定着装置７は、現像剤像が転写されている
転写材Ｐを加熱するための定着ローラ８と、定着ローラ
８に回転可能に圧接されている加圧ローラ９とを備え、
定着ローラ８と加圧ローラ９とは互いに協働して転写材
Ｐを挟圧搬送するニップ部を形成する。

【００１８】定着ローラ８には、図１および図２に示す
ように、その表面を所定の温度にまで加熱するための主
ヒータ１０１および補助ヒータ１０２が内蔵されてい
る。

【００１９】主ヒータ１０１には、図２に示すように、
スイッチング素子２０１を介して外部からの商用電源１
０３から電力が供給される。スイッチング素子２０１は
主ヒータ１０１への供給電力の断続動作を行う。

【００２０】これに対し、補助ヒータ１０２には、２次
電池１０４に蓄積されている電力が充放電回路１０５お
よびスイッチング素子２０３を介して供給される。２次
電池１０４は装置本体に内蔵されている。なお、寿命が
短い２次電池を使用するとき、２次電池の交換のために
２次電池を取り外し可能に装置本体に取り付けることが
好ましい。

【００２１】充放電回路１０５は、２次電池１０４に蓄
積されている電力を放出する放電動作を行い、かつ２次
電池１０４に電力を蓄積する充電動作を行う。充放電回
路１０５の放電動作時、２次電池１０４に蓄積されてい
る電力は充放電回路１０５に放出され、充放電回路１０
５からスイッチング素子２０３を介して補助ヒータ１０
２へ直流電力が供給される。充放電回路１０５の充電動
作時、商用電源１０３からの交流電力を変換することに
よって得られる直流電力がスイッチング素子２０２を介
して充放電回路１０５に供給され、２次電池１０４の充
電が行われる。スイッチング素子２０２，２０３は断続
動作をする。

【００２２】充放電回路１０５の動作および各スイッチ
ング素子２０１，２０２，２０３の断続動作は、制御部
１０６で制御される。制御部１０６は、定着ローラ８の
表面温度を監視しながら充放電回路１０５および各スイ
ッチング素子２０１，２０２，２０３に対する動作命令
を生成する。

【００２３】定着ローラ８の表面温度を予め設定されて
いる定着温度の上限値Ｔ_Hにまで上昇させる立ち上げモ
ードでは、主電源投入時に各スイッチング素子２０１，
２０３に接続動作を指示する動作命令が与えられ、かつ
充放電回路１０５に放電動作を指示する命令が与えられ
る。定着ローラ８の表面温度が上限値Ｔ_Hに到達する
と、各スイッチング素子２０１，２０３に遮断動作を指
示する動作命令が与えられ、かつ充放電回路１０５に放
電動作の停止を指示する命令が与えられる。なお、立ち
上げモードにおいて、スイッチング素子２０２は遮断動
作状態に保持されている。

【００２４】定着ローラ８の表面温度を定着温度の上限
値Ｔ_Hと下限値Ｔ_Lとの間に保持する定着モードでは、定
着ローラ８の表面温度が定着温度の上限値Ｔ_Hに到達す
ると、スイッチング素子２０１に遮断動作を指示する動
作命令が与えられ、かつ充放電回路１０５に充電動作の
開始を指示する命令が与えられる。定着ローラ８の表面
温度が下限値Ｔ_Lにまで低下すると、スイッチング素子
２０１には、接続動作を指示する動作命令が与えれ、充
放電回路１０５には充電動作の停止を指示する動作命令
が与えられる。なお、定着モードにおいて、スイッチン
グ素子２０３は遮断状態に保持されている。

【００２５】次に、画像形成の画像形成時における定着
ローラの表面温度の制御動作について説明する。

【００２６】画像形成装置を稼働するとき、まず、主電
源が投入され、定着ローラ８の表面温度を上限値Ｔ_Hに
まで上昇させる立ち上げモードが開始される。制御部１
０６は、各スイッチング素子２０１，２０３に接続動作
を指示する動作命令を与え、かつ充放電回路１０５に放
電動作を指示する動作命令を与える。

【００２７】スイッチング素子２０１の接続動作に伴い
主ヒータ１０１には商用電源１０３から電力が供給され
る。スイッチング素子２０３の接続動作および充放電回
路１０５の放電動作に伴い補助ヒータ１０２には２次電
池１０４に蓄積されている電力が供給される。主ヒータ
１０１の加熱動作および補助ヒータ１０２の加熱動作
は、定着ローラ８の表面温度が上限値Ｔ_Hに到達するま
で続行される。

【００２８】定着ローラ表面温度が上限値Ｔ_Hに到達す
ると、スイッチング素子２０１には遮断動作を指示する
動作命令が与えれ、主ヒータ１０１の加熱動作は停止さ
れる。スイッチング素子２０１の遮断動作直後、スイッ
チング素子２０３には遮断動作を指示する動作命令が与
えられるとともに、充放電回路１０５には放電動作の停
止を指示する動作命令が与えられ、補助ヒータ１０２の
加熱動作は停止される。

【００２９】立ち上げモード時に主ヒータ１０１および
補助ヒータ１０２で定着ローラ表面の加熱が行われるか
ら、定着ローラ８の表面に与えられる熱量が大きくな
り、定着ローラ８の表面温度を定着可能温度に立ち上げ
るまでの立ち上げ時間を短縮することができる。また、
主ヒータ１０１の消費電力量および補助ヒータ１０２の
消費電力量の合計が立ち上げ時の定着ローラ８の加熱に
対する消費電力量であるから、該消費電力量は大きくな
るが、主ヒータ１０１で消費される電力量、すなわち主
ヒータ１０１への供給電力量は従来の画像形成装置にお
けるヒータの消費電力量より小さくなり、主ヒータ１０
１へ電力を供給する商用電源１０３に対する負荷を軽減
することができる。

【００３０】立ち上げモード終了後、モードは定着モー
ドに移行される。立ち上げモードにおけるスイッチング
素子２０１の遮断動作後、スイッチング素子２０２には
接続動作を指示する動作命令が与えられ、充放電回路１
０５には充電動作を指示する動作命令が与えられる。ス
イッチング素子２０２の接続動作に伴い、商用電源１０
３からの交流電力を変換することによって得られる直流
電力が充放電回路１０５に与えられ、充放電回路１０５
は上記直流電力を２次電池１０４に蓄積する。

【００３１】定着ローラ８の表面温度が下限値Ｔ_Lにま
で低下すると、スイッチング素子２０１には接続動作を
指示する動作命令が与えれ、主ヒータ１０１の加熱動作
が開始される。スイッチング素子２０１への遮断動作命
令とともに、充放電回路１０５には充電動作の停止を指
示する動作命令が与えられ、２次電池１０４の充電が停
止される。

【００３２】次に、画像形成装置１０における定着ロー
ラ８に対する加熱動作制御と従来の画像形成装置におけ
る定着ローラに対する加熱動作制御とを比較し、上述の
効果の確認を行う。

【００３３】なお、この比較に用いられている従来の画
像形成装置は、定着ローラ８の熱容量と同じ熱容量を有
する定着ローラを備え、該定着ローラには外部の商用電
源から供給電力を受ける１つのヒータが内蔵されてい
る。

【００３４】図３を参照するに、従来の画像形成装置に
おける定着ローラの表面温度変化と時間との関係は温度
曲線ａで表され、本画像形成装置における定着ローラ８
の表面温度変化と時間との関係は温度曲線ｂで表され
る。

【００３５】従来の画像形成装置のヒータの商用電源に
対する負荷電力は破線Ａで表され、本画像形成装置の主
ヒータ１０１の商用電源１０３に対する負荷電力は一点
鎖線Ｂで表される。

【００３６】立ち上げ時に、本画像形成装置の２次電池
１０４から補助ヒータ１０２へ供給される電力は図中の
領域Ｃ（斜線部）で示される部分である。

【００３７】定着モード中に、２次電池１０４の再充電
に使用される電力は図中の領域Ｄ（斜線部）で示される
部分であり、再充電に要する時間ｔ_sは次の（１）式で
表される。

【００３８】ｔ_s＝（ｔ_k−ｔ_k-1）＋（ｔ_k-2−ｔ_k-3）・・・＋（ｔ₂−ｔ₁）（１）図３から明らかなように、画像形成装置１０の定着ロー
ラ８の加熱に対する供給電力には２次電池１０４から補
助ヒータ１０２への供給電力が含まれていることによ
り、画像形成装置１０の定着ローラ８の加熱に対する供
給電力は従来の画像形成装置の定着ローラの加熱に対す
る供給電力より大きくなるから、定着ローラ８の表面温
度の上昇速度が増し、立ち上げ時間が短縮される。

【００３９】また、商用電源１０３から主ヒータ１０１
への供給電力は従来の画像形成装置の定着ローラの加熱
に対する供給電力より小さく、商用電源１０３に対する
負荷が軽減される。

【００４０】次に、他の画像形成装置について図４およ
び図５を参照しながら説明する。図４は本発明の画像形
成装置の他の実施例の主要部を示すブロック図、図５は
図４の画像形成装置の定着ローラの表面温度および定着
ローラの表面温度の加熱に要する電力の時間的変化を示
す図である。

【００４１】他の画像形成装置３０は、図４に示すよう
に、定着ローラ８を備え、該定着ローラ８には、その表
面を所定の温度にまで加熱するためのヒータ３０１が内
蔵されている。

【００４２】ヒータ３０１には、商用電源１０３からの
交流電力を変換することによって得られる直流電力およ
び２次電池３０４からの直流電力が各スイッチング素子
４０１，４０２，４０３，４０４，４０５の断続動作に
応じて供給される。２次電池３０４は、Ｎｉ−Ｃｄ電池
からなる。

【００４３】商用電源１０３からヒータ３０１へ電力が
供給されるとき、商用電源１０３からの交流電力は直流
電力に変換され、該直流電力はスイッチング素子４０
１，４０３を介して供給される。スイッチング素子４０
１，４０３は接続動作をし、他のスイッチング素子４０
２，４０４，４０５は遮断動作をする。

【００４４】２次電池３０４からの電力の放出および２
次電池３０４への電力の蓄積は充放電回路１０５を介し
て行われる。充放電回路１０５は、その放電動作と、２
次電池３０４に電力を蓄積する充電動作とを行う。充放
電回路１０５の放電動作時、２次電池３０４に蓄積され
ている電力は充放電回路１０５に放出され、充放電回路
１０５からスイッチング素子４０１，４０５を介してヒ
ータ３０１へ直流電力が供給される。スイッチング素子
４０１，４０５は接続動作をし、他のスイッチング素子
４０２，４０３，４０４は遮断動作をする。

【００４５】充放電回路１０５の充電動作時、商用電源
１０３からの交流電力を変換することによって得られる
直流電力がスイッチング素子４０２を介して充放電回路
１０５に供給され、２次電池３０４の充電が行われる。
スイッチング素子４０２は接続動作をし、他のスイッチ
ング素子４０１，４０３，４０４，４０５は遮断動作を
する。

【００４６】充放電回路１０５の動作および各スイッチ
ング素子４０１，４０２，４０３，４０４，４０５の断
続動作は、制御部３０６で制御される。制御部３０６
は、定着ローラ３００の表面温度を監視しながら充放電
回路１０５および各スイッチング素子４０１，４０２，
４０３，４０４，４０５に対する動作命令を生成する。

【００４７】次に、画像形成時における定着ローラ８の
加熱制御動作について図５を参照しながら説明する。な
お、図５中の温度曲線ｃは画像形成装置３０における定
着ローラ８の表面温度変化と時間との関係を示す。図５
中の領域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３（斜線部）は、２次電池３０
４からヒータ３０１へ供給される電力を示す。図５中の
領域Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は、商用電源１０３からヒータ３
０１へ供給される電力を示す。

【００４８】画像形成装置３０を稼働するとき、まず、
主電源が投入され、定着ローラ８の表面温度を上限値Ｔ
_Hにまで上昇させる立ち上げモードが開始される。スイ
ッチング素子４０１，４０２の接続動作および充放電回
路１０５の放電動作が行われ、ヒータ３０１には商用電
源１０３からの電力（図５中の領域Ｆ１）および２次電
池３０４からの電力（図５中の領域Ｅ１）が供給され
る。ヒータ３０１の加熱動作は、定着ローラ８の表面温
度が上限値Ｔ_Hに到達するまで続行される。

【００４９】定着ローラ表面温度が上限値Ｔ_Hに到達す
ると、各スイッチング素子４０１，４０２の遮断動作に
伴いヒータ３０１への電力供給は停止され、ヒータ３０
１の加熱動作は停止される。

【００５０】立ち上げモード時、ヒータ３０１には電力
が商用電源１０３および２次電池３０４から供給される
から、定着ローラ８の表面に与えられる熱量が大きくな
り、定着ローラ８の表面温度を定着可能温度に立ち上げ
るまでの立ち上げ時間を短縮することができる。また、
ヒータ３０１への供給電力には、２次電池からの供給電
力が含まれているから、商用電源１０３から供給される
電力は小さくなり、商用電源１０３に対する負荷を軽減
することができる。

【００５１】立ち上げモード終了後、モードは定着モー
ドに移行される。定着モードでは、定着ローラ８の表面
温度が定着温度の上限値Ｔ_Hと下限値Ｔ_Lとの間に保持さ
れ、ヒータ３０１への電力の供給源が２次電池３０４の
蓄積電力量に応じて選択される。

【００５２】２次電池３０４の蓄積電力が放電可能な程
度に残存しているとき、各スイッチング素子４０３，４
０４の遮断動作が行われ、ヒータ３０１への電力の供給
源として２次電池３０４が選択される。２次電池３０４
からヒータ３０１への電力の供給およびその停止はスイ
ッチング素子４０１の断続動作によって制御され、スイ
ッチング素子４０１の断続動作は定着ローラ８の表面温
度から決定される。

【００５３】例えば、定着ローラ８の表面温度が上限値
Ｔ_Hに到達すると、立ち上げモード終了後、スイッチン
グ素子４０１の遮断動作が行われるとともに充放電回路
１０５には放電動作の停止を指示する動作命令が与えら
れ、２次電池３０４からヒータ３０１への電力供給が停
止される。定着ローラ８の表面温度が下限値Ｔ_Lにまで
低下すると、スイッチング素子４０１の接続動作および
充放電回路１０５の放電動作が行われ、２次電池１０４
からヒータ３０１への電力（領域Ｅ２または領域Ｅ３）
の供給が開始される。ヒータ３０１への電力供給開始に
伴い定着ローラ８の表面温度は上昇し始める。

【００５４】２次電池３０４の蓄積電力が完全に放出さ
れると、ヒータ３０１への電力の供給源として商用電源
１０３が選択される。商用電源１０３からヒータ３０１
への電力（領域Ｆ２または領域Ｆ３）の供給およびその
停止はスイッチング素子４０３の断続動作によって制御
され、スイッチング素子４０３の断続動作は定着ローラ
８の表面温度から決定される。

【００５５】商用電源１０３からヒータ３０１への電力
供給が停止されているとき、商用電源１０３からの電力
はスイッチング素子４０３，４０２を介して充放電回路
１０５に与えられ、充放電回路１０５の充電動作によっ
て２次電池３０４に電力が蓄積される。

【００５６】なお、本実施例では、２次電池３０４の蓄
積電力を完全に放出した後に、２次電池３０４に対する
充電が行われているが、２次電池３０４の一部の電力を
放出する毎に充電を行う方法を採ることもできる。

【００５７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の画像形
成装置によれば、商用電源に対する負荷を小さく抑える
ことができ、主電源投入から定着動作可能な状態になる
までの立ち上げ時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す構成図
である。

【図２】図１の画像形成装置の主要部を示すブロック図
である。

【図３】図１の画像形成装置の定着ローラの表面温度お
よび定着ローラの表面温度の加熱に要する電力の時間的
変化を示す図である。

【図４】本発明の画像形成装置の他の実施例の主要部を
示すブロック図である。

【図５】図４の画像形成装置の定着ローラの表面温度お
よび定着ローラの表面温度の加熱に要する電力の時間的
変化を示す図である。

【符号の説明】

４感光ドラム５現像装置６転写帯電器７定着装置８定着ローラ１０，３０画像形成装置１０１主ヒータ１０２補助ヒータ１０３商用電源１０４，３０４２次電池１０５充放電回路１０６，３０６制御部３０１ヒータＰ転写材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光ドラムなどの潜像担持体上に原稿画
像に対応する像を形成し、該像を転写材上に転写し、加
熱源で上記転写材上の像を加熱することによって該像を
該転写材上に定着させる画像形成装置において、充電が
繰り返し可能な２次電池と、該２次電池の蓄積電力を上
記加熱源に放出する放電動作および該２次電池へ外部か
らの電力を蓄積する充電動作を行う充放電部と、該充放
電部の放電動作および充電動作を制御する制御部とを備
え、上記制御部は、主電源投入時に上記充放電部に放電
動作命令を与え、上記充放電部の放電動作によって上記
２次電池から放出される電力が上記加熱源の補助電力と
して用いられることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】２次電池に蓄積するための電力が主電源
への供給電力と独立に充放電部に供給され、主電源遮断
時に上記充放電部はそれに供給される電力を上記２次電
池に蓄積する充電動作を行うこととする請求項１に記載
の画像形成装置。
【請求項３】２次電池が装置本体に着脱可能であるこ
ととする請求項１に記載の画像形成装置。