(57)【要約】【課題】  限られた電力を有効活用できるようにする。また、電源回路の構成を簡易にして、装置の製造コストを低減する。【解決手段】  メイン電源１１は、商用交流を整流、平滑化して画像形成装置の負荷となる各種アクチュエータ１２に電力を供給する。定着装置は、用紙などの印字媒体上のトナー画像を加熱及び加圧して定着する。ヒータは、この加熱を行なう熱源となる。キャパシタＣは、このヒータに供給する電力を蓄電する。充電器１４は、キャパシタＣを充電する。スイッチ１５は、メイン電源１１の出力をアクチュエータ１２側と充電器１４側との間で選択的に切り換える。【選択図】    図２
2006030611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印字媒体にトナー画像を形成する電子写真方式の画像形成装置において、
商用交流を整流、平滑化して本画像形成装置の負荷に電力を供給する電源と、
前記印字媒体上のトナー画像を加熱及び加圧して定着する定着装置と、
前記加熱を行なう熱源と、
この熱源に供給する電力を蓄電するキャパシタと、
このキャパシタを充電する充電器と、
前記電源の出力を前記負荷と前記充電器との間で選択的に切り換えるスイッチと、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
印字媒体にトナー画像を形成する電子写真方式の画像形成装置において、
商用交流を整流、平滑化して本画像形成装置の負荷に電力を供給する電源と、
前記印字媒体上のトナー画像を加熱及び加圧して定着する定着装置と、
前記加熱を行なう熱源と、
この熱源に供給する電力を蓄電するキャパシタと、
前記電源が出力する電力で前記キャパシタを充電する充電器と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
印字媒体にトナー画像を形成する電子写真方式の画像形成装置において、
前記印字媒体上のトナー画像を加熱及び加圧して定着する定着装置と、
前記加熱を行なう熱源と、
この熱源に供給する電力を蓄電するキャパシタと、
前記電源が出力する電力で前記キャパシタを充電する充電器と、
本画像形成装置の負荷のための電力と前記充電器のための電力をそれぞれ商用交流から生成できる電源と、
前記負荷のための電力と前記充電器のための電力との出力を切り換えて選択的に前記負荷又は前記充電器に出力するスイッチと、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、用紙にトナー像を定着させるのに熱定着装置が用いられる。一般的に熱定着装置は、定着ローラと加圧ローラからなり、定着ローラにはヒータが内蔵され、そのヒータに通電することによりそのヒータが発熱し、定着ローラを温める。そして、その温めた定着ローラとそれに対抗する加圧ローラに熱と圧力により用紙上のトナーを溶かし圧力で定着する。
【０００３】
近年では画像形成が高速の画像形成装置が出現しており、画像形成が高速の場合は用紙に熱を持って行かれるため、熱容量の大きな定着ローラとする必要がある。そして、熱容量が大きいとヒータを温めても、定着ローラの温度がなかなか上がらず、ヒータの電力を大きくすることが必要となる。
【０００４】
しかし、画像形成装置に与えられる電力には限りが有るため、ヒータの立ち上げ時に商用電源から直接供給する電力に電気二重層キャパシタ等の補助電源を併用することで、ヒータの立ち上がり時間を早くする技術が提案されている（特許文献１〜３を参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０８４６２１公報
【特許文献２】特開２００２―１７４９８８公報
【特許文献３】特開２００２−３５７９６６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述のようなキャパシタの補助電源を用いる場合には、画像形成装置が電子写真プロセスによる画像形成動作を終了して待機状態にあるときや、いわゆる省エネルギーモードにあるときなど、他の負荷で大きな電力を使用していないときに補助電源を駆動するようにして、電力の有効活用を図りたい。
【０００７】
また、前述のようなキャパシタの補助電源を用いた画像形成装置では、画像形成装置の各種負荷に電力を供給する電源とは別に、キャパシタの補助電源（充電器）が必要となるので、この両電源を備えた画像形成装置において、電源回路の構成を簡易にして、装置の製造コストを低減したい。
【０００８】
本発明の目的は、限られた電力を有効活用できるようにすることである。
【０００９】
本発明の別の目的は、電源回路の構成を簡易にして、装置の製造コストを低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明は、印字媒体にトナー画像を形成する電子写真方式の画像形成装置において、商用交流を整流、平滑化して本画像形成装置の負荷に電力を供給する電源と、前記印字媒体上のトナー画像を加熱及び加圧して定着する定着装置と、前記加熱を行なう熱源と、この熱源に供給する電力を蓄電するキャパシタと、このキャパシタを充電する充電器と、前記電源の出力を前記負荷と前記充電器との間で選択的に切り換えるスイッチと、を備えていることを特徴とする画像形成装置である。
【００１１】
（２）別の面から見た本発明は、印字媒体にトナー画像を形成する電子写真方式の画像形成装置において、商用交流を整流、平滑化して本画像形成装置の負荷に電力を供給する電源と、前記印字媒体上のトナー画像を加熱及び加圧して定着する定着装置と、前記加熱を行なう熱源と、この熱源に供給する電力を蓄電するキャパシタと、前記電源が出力する電力で前記キャパシタを充電する充電器と、を備えていることを特徴とする画像形成装置である。
【００１２】
（３）別の面から見た本発明は、印字媒体にトナー画像を形成する電子写真方式の画像形成装置において、前記印字媒体上のトナー画像を加熱及び加圧して定着する定着装置と、前記加熱を行なう熱源と、この熱源に供給する電力を蓄電するキャパシタと、前記電源が出力する電力で前記キャパシタを充電する充電器と、本画像形成装置の負荷のための電力と前記充電器のための電力をそれぞれ商用交流から生成できる電源と、前記負荷のための電力と前記充電器のための電力との出力を切り換えて選択的に前記負荷又は前記充電器に出力するスイッチと、を備えていることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１３】
（１）の発明によれば、負荷用の電源と充電器とで整流回路、平滑回路などを共通化することができ、電源回路の構成を簡易にして、装置の製造コストを低減することができる。また、負荷側の電力供給が不要なときだけ充電器に電力を供給することができるので、限られた商用交流の電力を有効活用することができる。
【００１４】
（２）の発明によれば、負荷用の電源と充電器とで整流回路、平滑回路などを共通化することができ、電源回路の構成を簡易にして、装置の製造コストを低減することができる。
【００１５】
（３）の発明によれば、一台の電源で負荷用の電力と充電器用の電力を切り換えて出力することができるので、電源回路の構成を簡易にして、装置の製造コストを低減することができる。また、負荷側の電力供給が不要なときだけ充電器に電力を供給することができるので、限られた商用交流の電力を有効活用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の一形態について説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態の画像形成装置１の概略構成のブロック図である。この画像形成装置１は、デジタル複写機で、原稿の画像を読み取るスキャナ２と、この読み取った原稿の画像データに基づいて用紙などの印字媒体の上に電子写真方式で画像形成するプロッタ３と、画像形成装置１の全体を制御する制御装置４とを備えている。もちろん、画像形成装置１をデジタル複写機ではなくプリンタとして実施してもよい。
【００１８】
プロッタ３は、周知の電子写真プロセスで画像形成を行う。符号５は、図示しない転写装置により図示しない感光体からトナー画像が転写された用紙などを加圧、加熱してトナー画像を定着する定着装置である。定着装置５は、その図示しない定着ローラを加熱する熱源となるヒータ６を備えている。
【００１９】
図２は、画像形成装置１の電源系の概要を説明するブロック図である。メイン電源１１は、画像形成装置１で画像形成動作などを実行する各種のアクチュエータ１２、制御装置４、各種のセンサ１３などに供給する電力を供給する定電圧電源である。すなわち、用交流電源Ｐからの商用交流を、フィルタにかけ、全波整流回路で全波整流し、平滑キャパシタで平滑化してリップル成分を除去している。このフィルタ、全波整流回路、平滑キャパシタを介して直流化する。
【００２０】
キャパシタＣは、ヒータ６に供給する電力を蓄電する、例えば電気二重層キャパシタ等のキャパシタであり、現実にはキャパシタセルを複数接続して構成されている。充電器１４は、このキャパシタＣを充電する定電流、定電力電源である。
【００２１】
スイッチ１５は、その切換えにより、メイン電源１１で生成した定電圧電源をアクチュエータ１２及び充電器１４のうちのいずれかの一方に選択的に出力する。スイッチ１５の切換えは、制御装置４から出力する電源供給切換信号により行なう。
【００２２】
このスイッチ１５の切換えは、例えば、画像形成動作実行中はアクチュエータ１２に定電圧電源を供給し、画像形成動作終了後の待機中や、いわゆる省電力モードにあるときなどは、充電器１４に定電圧電源を供給するように切り換えるなど、アクチュエータ１２への電力供給モードや、画像形成装置１の動作モードに応じて切り換えることができる。
【００２３】
画像形成装置１は、開閉するドアーと、この開閉を検出するセンサ１３に含まれるセンサを備え、制御装置４が、このドアーの開放を検知すると、スイッチ１５を充電器１４側に切り替えるようにしてもよい。
【００２４】
また、用紙などの印字媒体のジャムがその搬送経路上で発生したことを検出するセンサ１３に含まれるセンサを備え、制御装置４が、このジャムを検知するとスイッチ１５を充電器１４側に切り替えるようにしてもよい。
【００２５】
さらに、充電器１４によるキャパシタＣの充電の完了を検出するセンサを備え、制御装置４が、この充電の完了を検出したときは、スイッチ１５をアクチュエータ１２側に切り替えるようにしてもよい。
【００２６】
そのうえ、キャパシタＣの直列に接続されたキャパシタセルの個々の充電電圧を均等化する充電電流バイパス回路を備え、制御装置４は、この充電電流バイパス回路の全てが動作したことを検出したときは、スイッチ１５をアクチュエータ１２側に切り換えるようにしてもよい。
【００２７】
なお、制御装置４は、スイッチ１５の充電器１４側からアクチュエータ１２側への切り換えを、充電器１４による充電動作の停止後に行ない、スイッチ１５のアクチュエータ１２側から充電器１４側への切り換えは、アクチュエータ１２への電力供給の停止後に行うのが望ましい。
【００２８】
センサ１３には、キャパシタＣに充電する充電電流を検出する電流センサや、キャパシタＣ（現実にはキャパシタセル）間の電圧を検出する電圧センサを含んでいる。
【００２９】
充電器１４は、前記電流センサの検出に基づいて定電流出力を、前記電流センサ及び前記電圧センサの出力に基づいて定電圧出力を、それぞれ生成する電源回路を備えている。そして、充電器１４は、この電流センサ、電流センサの検出信号に基づいて定電流出力、定電圧出力を切り換える回路を備えている。
【００３０】
スイッチ１５としては、リレーを用い、このリレーのノーマルクローズ接点を充電器１４側とすることができる。
【００３１】
別の実施の形態について説明する。
【００３２】
本実施の形態の画像形成装置１は、その全体構成は図１を参照して説明した前述の実施の形態と同様であり、前述の実施の形態と同一符号を用い、詳細な説明は省略する。
【００３３】
図３は、画像形成装置１の電源系の概要を説明するブロック図である。メイン電源１１は、商用交流電源Ｐから供給される電力に基づいて、画像形成装置１で画像形成動作などを実行する各種のアクチュエータ１２、制御装置４、各種のセンサ１３などに供給する電力を供給する定電圧電源である。
【００３４】
キャパシタＣは、ヒータ６に供給する電力を蓄電する、例えば電気二重層キャパシタ等のキャパシタであり、現実にはキャパシタセルを複数接続して構成されている。充電器１４は、このキャパシタＣを充電する定電流、定電力電源である。
【００３５】
メイン電源１１では、商用交流電源Ｐからの商用交流を、フィルタにかけ、全波整流回路で全波整流し、平滑キャパシタで平滑化してリップル成分を除去している。このフィルタ、全波整流回路、平滑キャパシタを介して直流化された出力は、メイン電源１１で所定の定電圧出力とされ、アクチュエータ１２に供給される。また、フィルタ、全波整流回路、平滑キャパシタを介して直流化された出力は、充電器１４にも供給されて、充電器１４で定電流、定電力出力とされる。すなわち、本実施の形態では、前述の実施の形態とは異なり、メイン電源１１の出力は、アクチュエータ１２及び充電器１４のいずれかの一方に択一的に供給されるのではなく、アクチュエータ１２及び充電器１４の両方に同時に供給される。
【００３６】
センサ１３には、キャパシタＣに充電する充電電流を検出する電流センサや、キャパシタＣ（現実にはキャパシタセル）間の電圧を検出する電圧センサを含んでいる。充電器１４は、前記電流センサの検出に基づいて定電流出力を、前記電流センサ及び前記電圧センサの出力に基づいて定電圧出力を、それぞれ生成する電源回路を備えている。
【００３７】
そして、キャパシタＣの直列に接続されたキャパシタセルの個々の充電電圧を均等化する充電電流バイパス回路を備え、制御装置４は、充電電流バイパス回路の出力信号により、定電流出力に切り換える。
【００３８】
また、充電電流バイパス回路の全てが動作したことにより、充電器１４による充電動作を停止するようにしてもよい。
【００３９】
別の実施の形態について説明する。
【００４０】
本実施の形態の画像形成装置１は、その全体構成は図１を参照して説明した前述の実施の形態と同様であり、前述の実施の形態と同一符号を用い、詳細な説明は省略する。
【００４１】
図４は、画像形成装置１の電源系の概要を説明するブロック図である。メイン電源１１は、商用交流電源Ｐから供給される電力に基づいて、画像形成装置１で画像形成動作などを実行する各種のアクチュエータ１２、制御装置４、各種のセンサ１３などに供給する電力を供給する定電圧電源である。
【００４２】
キャパシタＣは、ヒータ６に供給する電力を蓄電する、例えば電気二重層キャパシタ等のキャパシタであり、現実にはキャパシタセルを複数接続して構成されている。
【００４３】
図４の電源系が図２のものと異なるのは、まず、メイン電源１１が第１電源２１と第２電源２２とに別れている点である。第２電源２２は制御装置４やセンサ１３などの制御系のための電源を生成する。第１電源２１は、定電圧回路、定電流回路、定電力回路を備えていて、商用交流電源Ｐの出力から定電圧出力、定電流出力、定電力出力をそれぞれ生成することができる。そして、第１電源２１は、制御装置４の制御により、定電圧出力、定電流出力、定電力出力のいずれかを選択的に出力することができる。すなわち、本実施の形態では前述の実施の形態のように充電器１４は備えておらず、第１電源２１が低電圧出力を生成する他、定電流出力、定電力出力を生成して充電器１４の機能を兼用している。そして、スイッチ１５は、キャパシタＣに及びアクチュエータ１２のいずれか一方に供給するように、第１電源２１の出力を切り換える。
【００４４】
具体的には、キャパシタＣを充電するときは第１電源２１で定電流出力、定電力出力のいずれかを出力し、このとき、スイッチ１５は、キャパシタＣ側に切り換える。また、アクチュエータ１２に電力を供給するときは、第１電源２１で定電圧出力を出力し、このとき、スイッチ１５はアクチュエータ１２側に切り換える。スイッチ１５の切換えは、制御装置４から出力する電源供給切換信号により行なう。
【００４５】
このスイッチ１５や第１電源２１の切換えは、例えば、画像形成動作実行中はアクチュエータ１２に定電圧出力を供給し、画像形成動作終了後の待機中や、いわゆる省電力モードにあるときなどは、キャパシタＣに定電流出力、定電力出力を供給するように切り換えるなど、アクチュエータ１２への電力供給モードや、画像形成装置１の動作モードに応じて切り換えることができる。
【００４６】
画像形成装置１は、開閉するドアーと、この開閉を検出するセンサ１３に含まれるセンサを備え、制御装置４が、このドアーの開放を検知すると、第１電源２１やスイッチ１５をキャパシタＣ側に切り替えるようにしてもよい。
【００４７】
また、用紙などの印字媒体のジャムがその搬送経路上で発生したことを検出するセンサ１３に含まれるセンサを備え、制御装置４が、このジャムを検知すると第１電源２１やスイッチ１５をキャパシタＣ側に切り替えるようにしてもよい。
【００４８】
さらに、キャパシタＣの充電の完了を検出するセンサを備え、制御装置４が、この充電の完了を検出したときは、第１電源２１やスイッチ１５をアクチュエータ１２側に切り替えるようにしてもよい。
【００４９】
そのうえ、キャパシタＣの直列に接続されたキャパシタセルの個々の充電電圧を均等化する充電電流バイパス回路を備え、制御装置４は、この充電電流バイパス回路の全てが動作したことを検出したときは、第１電源２１やスイッチ１５をアクチュエータ１２側に切り換えるようにしてもよい。
【００５０】
なお、制御装置４は、第１電源２１やスイッチ１５のアクチュエータ１２側からキャパシタＣ側への切り換えを、アクチュエータ１２への電力供給の停止後に行うのが望ましい。
【００５１】
センサ１３には、キャパシタＣに充電する充電電流を検出する電流センサや、キャパシタＣ（現実にはキャパシタセル）間の電圧を検出する電圧センサを含んでいる。
【００５２】
充電器１４は、前記電流センサの検出に基づいて定電流出力を、前記電流センサ及び前記電圧センサの出力に基づいて定電圧出力を、それぞれ生成する電源回路を備えている。そして、第１電源２１は、この電流センサ、電流センサの検出信号に基づいた制御装置４の制御により、定電流出力、定電圧出力を切り換える回路を備えている。
【００５３】
スイッチ１５としては、リレーを用い、このリレーのノーマルクローズ接点を充電器１４側とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施の形態である画像形成装置の概略構成のブロック図である。
【図２】画像形成装置の電源系の概要を説明するブロック図である。
【図３】画像形成装置の電源系の別の例の概要を説明するブロック図である。
【図４】画像形成装置の電源系の別の例の概要を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  画像形成装置
５  定着装置
６  熱源
１１  電源
１２  負荷
１４  充電器
１５  スイッチ
２１  電源
Ｃ  キャパシタ
【図１】
2006030611.tif 000003
【図２】
2006030611.tif 000004
【図３】
2006030611.tif 000005
【図４】
2006030611.tif 000006