(57)【要約】【課題】短時間で確実に像担持体等を暖め、像流れを解消することができる画像形成装置の提供を目的としている。【解決手段】本発明の画像形成装置は、原稿画像を担持する像担持体４１と、像担持体４１を加熱するための発熱体３１と定着装置１０と定着装置１０の発熱体１とを備え、発熱体３１の少なくとも１つが外部電源２により充電された蓄電装置３から電力供給される定着装置１０の発熱体１と像担持体４１の発熱体３１とに対する電力供給を制御していることを特徴とする。【選択図】    図２
2006251323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿画像を担持する像担持体と、前記像担持体を加熱するための発熱体とを備え、前記発熱体の少なくとも１つが外部電源により充電された蓄電装置から電力供給されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体によって記録部材上に転写されたトナー像を記録部材に対して定着させる定着装置と、この定着装置を加熱するとともにその少なくとも１つが前記蓄電装置から電力供給される発熱体と、前記定着装置の発熱体と前記像担持体の発熱体とに対する電力供給を制御する制御手段とを更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、画像形成装置の起動時には前記像担持体の発熱体に電力を供給し、画像形成装置の稼動時において定着装置の温度が低下する時には前記定着装置の発熱体に電力を供給するように電力供給を選択的に切換えることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、ファクシミリ、プリンタなどの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた、複写機、プリンタなどに像担時体として使用される感光体は、高寿命化を図るために、有機感光層上に硬い保護層を設け耐久性を上げるなどされている。
【０００３】
感光体には従来から表面に放電生成物や転写紙成分が付着することが知られており、これらが感光体に付着し、吸湿すると低抵抗化するため、画像流れなどの異常画像が発生することが知られている。
【０００４】
従来の有機感光体などは稼動中にクリーニングブレードや現像剤との摩擦により、感光体の摩耗に伴い付着物も除かれるため像流れなどの異常画像は発生しなかった。
【０００５】
摩耗量を減らした高耐久性の感光体は放電生成物などの付着物が削り取られることが少なく、画像流れなどの異常画像が発生しやすくなる。以上の像流れは感光体を暖め吸湿した水分を除湿することで解消される。
【０００６】
従来例においては、面状式のヒータを感光体素管の内側に装着する方法が広く用いられており、また定着装置を熱源と使用する方法（例えば特許文献１および特許文献２参照）や、温風を当てる方法（例えば特許文献３および特許文献４参照）などが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１３０７７１号公報
【特許文献２】特開平１０−２５４３３０号公報
【特許文献３】特開平５−２５７３５９号公報
【特許文献４】特開平６−１９２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、像流れを解消するには感光体を十分に暖めなくてはならず、時間もしくは電力を要するが、複写機などの起動時には定着装置の立ち上げなどにも電力が必要となるため、感光体を短時間で十分暖めるには電力が不足しがちである。特に放電生成物が付着吸湿した場合はかなり加熱しないと像流れが解消できない。
【０００９】
本発明は、前記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、短時間で確実に像担持体等を暖め、像流れを解消することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、請求項１に記載された画像形成装置は、原稿画像を担持する像担持体と、前記像担持体を加熱するための発熱体とを備え、前記発熱体の少なくとも１つが外部電源により充電された蓄電装置から電力供給されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記像担持体によって記録部材上に転写されたトナー像を記録部材に対して定着させる定着装置と、この定着装置を加熱するとともにその少なくとも１つが前記蓄電装置から電力供給される発熱体と、前記定着装置の発熱体と前記像担持体の発熱体とに対する電力供給を制御する制御手段とを更に備えていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に記載された発明は、請求項１または請求項２に記載された発明において、前記制御手段は、画像形成装置の起動時には前記像担持体の発熱体に電力を供給し、画像形成装置の稼動時において定着装置の温度が低下する時には前記定着装置の発熱体に電力を供給するように電力供給を選択的に切換えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の画像形成装置によれば、短時間で確実に像担持体等を暖め、像流れを解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
図１には画像形成装置の断面の模式図が示されている。符号４１は回転体からなる像担持体の一例であってドラム形状の感光体を示している。感光体４１は電荷輸送層（CTL）よりも硬い保護層を最表面に有したφ100mm、長さ360mm、素管厚み1mmのＯＰＣである。この感光体４１のまわりには、矢印で示す向きの回転方向順に、スコロトロンからなる帯電装置４２、露光手段の一部を構成するミラー４３、現像ローラ４４ａを備えた現像手段４４、記録部材Ｐとしての転写紙に現像画像を転写する転写装置４８、感光体４１の周面に摺接するブレード４６ａを具備したクリーニング手段４６などが配置されている。感光体４１上には帯電装置４２と現像ローラ４４ａとの間にはミラー４３を介して露光光Ｌｂが走査されるようになっている。この露光光Ｌｂの照射位置を露光部１５０と呼ぶ。転写装置４８は感光体４１の下面と対向している。この対向している部位が転写部４７であり、この転写部４７には転写装置４８が設けられている。
【００１６】
転写部４７の更に上流側の位置には一対のレジストローラ４９が設けられている。このレジストローラ４９に向けて、図示しない搬送ガイドに案内されて図示しない給紙トレイに収納された記録部材Ｐが給紙コロ１１０から送り出されるようになっている。転写部４７の更に下流の位置には、定着装置１０が配置されている。
【００１７】
この画像形成装置において、画像形成は次のようにして行われる。感光体４１が回転を始め、この回転中に感光体４１が暗中において帯電装置４２により均一に帯電され、露光光Ｌｂが露光部１５０に照射、走査されて作成すべき画像に対応した潜像が形成される。この潜像は感光体４１の回転により現像装置４４に移動してきて、ここでトナーにより可視像化されてトナー像が形成される。
【００１８】
一方、給紙コロ１１０により給紙トレイ上の記録部材Ｐの送給が開始され、破線で示す搬送経路を経て一対のレジストローラ４９の位置で一旦停止し、感光体４１上のトナー像と転写部４７で合致するように送り出しのタイミングを待つ。係る好適なタイミングが到来するとレジストローラ４９に停止していた記録部材Ｐ はレジストローラ４９から送り出され、転写部４７に向けて搬送される。
【００１９】
感光体４１上のトナー像と記録部材Ｐとは、転写部４７で合致し、転写部材４８による電界により、トナー像は記録部材Ｐ上に転写される。
【００２０】
こうして感光体４１まわりの画像形成部でトナー像を担持した記録部材Ｐ は定着装置１０ に向けて送り出される。記録部材Ｐ上のトナー像は定着装置１０を通過する間に当該記録部材Ｐ に定着されて図示省略の排紙部に排紙される。
【００２１】
一方、転写部４７で転写されずに感光体４１上に残った残留トナーは感光体４１の回転と共にクリーニング装置４６に至り、該クリーニング装置４６を通過する間に清掃されて次の画像形成に備えられる。
【００２２】
次に、電源系について説明する。
【００２３】
画像形成装置に電力を供給する主電源装置２は、商用電源から電力を得て画像形成装置各部のユニットに給電を行う。補助電源装置３は電気二重層キャパシタなどを有し、主電源装置２からの充電で蓄電した電力を、主電源装置２の供給電力に加えて供給できる構成とすることで、大電力を画像形成装置に給電することができる。なお、電気二重層キャパシタだけでなく、Liイオンやニッケル水素などの二次電池でも、酸化還元を利用する疑似容量キャパシタなどであってもかまわない。
【００２４】
次に、制御系について説明する。
【００２５】
感光体４１の内側には面状ヒータ３１が近接してあり、感光体温度検出手段３２からの温度情報に応じて、補助電源装置３から面状ヒータ３１への供給電力を制御するための制御手段６０を有している。感光体温度検出手段３２は、サーミスタ、熱電対、赤外線温度検知装置などからなり、制御手段６０へ温度情報を送る。制御手段６０は得られた温度情報を元に面状ヒータ３１への給電を開始・停止及び増減するなどの制御をする事ができる。
【００２６】
次に、キャパシタ補助電源３について更に詳しく説明する。
【００２７】
補助電源装置３は電気二重層キャパシタからなるキャパシタセルを複数個接続してなり、主電源装置２からの充電で蓄電した電力を、立ち上げ時や連続通紙時などより多くの電力供給が望まれるときなどに供給する構成とすることで、主電源装置５１の供給電力を越えた電力を画像形成装置に給電することができる。
【００２８】
構成例としての補助電源装置３は2.5v800Fで、内部抵抗が5mΩ以下のΦ35で長さが120mm程度のキャパシタセルを、４０本直列に接続することで100Vのモジュールを有している。直列に接続する際の各セルの電圧バランスを確保するために、図示しない電圧バランス回路を備えることで動作の長期的な安定性を確保することが可能である。また、内部抵抗が5mΩ以下であるため、立ち上げ時の20Aを越える大電流でも補助電源装置の端子間電圧の低下がリチウム電池やニッケル水素電池などの二次電池よりも少なくて済む。また、キャパシタの中でも小さい値であるため、より少ないキャパシタセル本数で大電力を得られるため、装置サイズとコストに有利である。
【００２９】
補助電源３は充放電可能な電源であり、本構成例では大容量コンデンサである電気二重層キャパシタを用いている。電気二重層キャパシタで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。
【００３０】
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では、急速充電を行っても数十分〜数時間の時間を要するため、一日の大電力供給可能回数が数時間おきに数回しか実現できず、実用的ではなかった。これに対し、コンデンサを用いた補助電源では数十秒〜数分程度の急速な充電が可能であり充電時間が短く、印刷をしておらず主電源の供給電力に余裕のある時に充電を行い、補助電源を用いた加熱の回数を実用的な回数にまで増やすことができる。
【００３１】
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、コンデンサを用いた補助電源は１万回以上の寿命を有し、繰り返しの充放電による劣化も少なく寿命が長い。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。
【００３２】
近年コンデンサにも多量の電気エネルギーを蓄えられる物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）の開発した電気二重層コンデンサ等は2.5Vで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、ＮＥＣからもハイパーキャパシタという商品名で８０Ｆ程度のコンデンサが実現されている。更に、日本電子からは、耐電圧を3.2〜3.5Vへ上げて電力量密度を50〜75wh/kgと従来の５〜１０倍にしたナノゲートキャパシタという技術が発表されている。
【００３３】
次に、上記構成を更に具体化した実施例について説明する。
（実施例１）
感光体ドラム４１の内側にある面状ヒータ３１は100Ｖ300Ｗの定格である。画像形成装置の立ち上げ時は主電源が入ると、定着装置の通電を主としてフルに近い電力が消費される。感光体ドラム４１を暖める電力は主電源からではなく、立ち上げ以前から充電されたキャパシタ補助電源３から供給される。
【００３４】
図２はその回路構成図である。キャパシタ補助電源３の電力で面状ヒータ３１は加熱され、感光体温度検出手段３２が４５℃になるまで、制御部（制御手段）６０で接点７をオンオフ制御する。300Ｗのヒータを加熱できるので短時間で感光体ドラム４１を所定の温度まで加熱することができる。
【００３５】
別の実施例として、図３に示されるように、感光体ドラム４１に近接する面状ヒータ３１を主電源用100Ｖ50Ｗの面状ＡＣヒータ３１ａと、補助電源用100Ｖ250Ｗの面状ＤＣヒータ３１ｂとに分けて設けてもよい。この場合は万が一キャパシタ補助電源３が充電できていない場合でも主電源用ヒータ３１ａで加熱することができる。
（実施例２）
図1の定着装置１０は、図４の定着詳細図にあるように、主電源２によるＡＣヒータ１ａと、補助電源装置３から電力供給されるＤＣヒータ１ｂとを有している。定着部温度検出手段８からの温度情報に応じて、補助電源装置３から定着装置１０への供給電力を制御するための制御手段６０を有している。定着部温度検出手段８は、サーミスタ、熱電対、赤外線温度検知装置などからなり、制御手段６０へ温度情報を送る。制御手段６０は得られた温度情報を元に定着装置１０の加熱手段１への給電を開始・停止及び増減するなどの制御を行うのと並行に、感光体温度検出手段３２から得られた温度情報を元に面状ヒータ３１への給電制御も行う事ができる。
【００３６】
定着装置１０における補助電源装置３は、定着立ち上げを短時間で行うための補助電力と、通紙中に定着ローラ温度が低下して定着不良となることを防止するための補助電力に使われる。
【００３７】
図５は１つの補助電源装置３で感光体４１と定着装置１０の温度制御を行う回路例を示す。１つの補助電源装置３で感光体４１と定着装置１０の温度制御を行うことができるため、コストと設置スペースのメリットが生じる。
（実施例３）
画像形成装置の立ち上げ時には、補助電源装置３は感光体の面状ヒータ３１のみに電力供給を行い、短時間で感光体４１を加熱する。定着装置１０は主電源のＡＣヒータで定着ローラを加熱する。画像形成装置の稼動時は装置機内は定着装置などの温度上昇もあって、感光体ドラム４１も所定の温度を維持できるため、補助電源装置３からの感光体面状ヒータ３１への電力供給は不要となる。稼動時は定着ローラが温度低下しやすくなるため、補助電源装置３は定着装置１０のＤＣヒータに電力供給するように、制御部６０で制御する。
【００３８】
以上実施例は保護層を有するＯＰＣドラムで説明したが、それに限定されることなく、保護層を有しないＯＰＣドラムや、ベルト感光体でも有効である。またアモルファスシリコーン感光体でも有効である。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態の画像形成装置においては、少なくとも蓄電装置の補助電源３から電力供給されるヒータ３１を使うことで、短時間で確実に感光体４１を暖め、像流れを解消することができる。
【００４０】
また、本実施形態の画像形成装置においては、蓄電装置の補助電源３から感光体４１のヒータ３１と、定着装置１０のヒータ１ａ、１ｂに電力供給することで、１つの補助電源３で効率よく使うことが可能となり、コストと設置スペースのメリットが生じる。
【００４１】
本実施形態の画像形成装置においては、蓄電装置の補助電源から、感光体４１のヒータ３１と、定着装置１０のヒータ１に切り替えて電力供給するに際して、立ち上げ時と稼動時で供給先を分けることで、各ヒータ１、３１への電力供給を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１の画像形成装置の要部の電源系の回路構成図である。
【図３】電源系の回路構成の一実施例を示す図である。
【図４】図１の画像形成装置の定着装置の構成図である。
【図５】電源系の回路構成の他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    ヒータ（発熱体）
２    主電源装置（外部電源）
３    補助電源装置（蓄電装置）
１０  定着装置
３１  面状ヒータ（発熱体）
４１  感光体（像担持体）
６０  制御手段
【図１】
2006251323.tif 000003
【図２】
2006251323.tif 000004
【図３】
2006251323.tif 000005
【図４】
2006251323.tif 000006
【図５】
2006251323.tif 000007