(57)【要約】【課題】  補助電源として用いられるキャパシタの充電電力を定着装置の熱源以外の用途に有効利用して、エネルギー消費効率を向上させる。【解決手段】  定着装置１０の定着ローラの補助ヒータとなるキャパシタヒータＨ２は、充電器５４で充電されたキャパシタＣの充電電力を熱源として加熱する。感光体モータとなるモータＭ１は、ライン６３を介してキャパシタＣの電力供給を受けて駆動する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着装置を備えている電子写真方式の画像形成装置において、商用電源の電力により前記定着装置の定着ローラを加熱する第１の発熱体と、キャパシタと、前記商用電源を電力として前記キャパシタを充電する充電器と、前記キャパシタの充電電力により前記定着装置の定着ローラを加熱する第２の発熱体と、前記第１及び第２の発熱体以外の所定負荷に対して前記キャパシタの電力を供給するラインと、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
所定の条件により電力の供給対象を減らす省エネモードに移行させる制御を行い、前記省エネモードに移行したときは前記所定負荷への電力供給を停止して前記充電器への電力供給を維持するように制御を行い、前記省エネモードから復帰したときは前記所定負荷及び前記充電器への電力供給を行うように制御する制御手段を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】
前記所定負荷は感光体を回転駆動するモータであることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の発熱体以外の負荷に電力を供給する電源装置と、前記所定負荷に対する電力の供給元を前記電源装置と前記キャパシタとの間で切り換える切換回路と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記切換回路の切換制御を行なう制御信号を、前記電源装置のオン／オフ制御を行う制御信号により行うことを特徴とする請求項４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では、トナー画像が転写された用紙を定着装置で加熱、加圧することにより、トナー画像を用紙上に定着させている。
そして、特許文献１には、電気二重層コンデンサを有する補助電源を搭載し、補助電源からの電力供給によって発熱する補助発熱体と、商用交流電源からの電力供給によって発熱する主発熱体とで定着装置の加熱部を加熱することにより、加熱部を所定の温度まで昇温させるのに必要な時間を短縮する技術について開示されている。
【特許文献１】特開２００４−９５５２５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示の技術は、電気二重層コンデンサで構成されるキャパシタを有する補助電源を、定着装置の加熱部を所定の温度まで昇温させるのに必要な時間を短縮するための電源としては使用しているが、これ以外の用途に使用する手段については言及されていない。
このような補助電源は、定着装置の加熱部の加熱用以外の電源としても用いれば、画像形成装置全体としてエネルギー消費効率を低減することができるはずである。
そこで、本発明は、補助電源として用いられるキャパシタの充電電力を定着装置の熱源以外の用途に有効利用して、エネルギー消費効率を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１に記載の発明は、定着装置を備えている電子写真方式の画像形成装置において、商用電源の電力により前記定着装置の定着ローラを加熱する第１の発熱体と、キャパシタと、前記商用電源を電力として前記キャパシタを充電する充電器と、前記キャパシタの充電電力により前記定着装置の定着ローラを加熱する第２の発熱体と、前記第１及び第２の発熱体以外の所定負荷に対して前記キャパシタの電力を供給するラインと、を備えていることを特徴とする画像形成装置である。
請求項２に記載の発明は、所定の条件により電力の供給対象を減らす省エネモードに移行させる制御を行い、前記省エネモードに移行したときは前記所定負荷への電力供給を停止して前記充電器への電力供給を維持するように制御を行い、前記省エネモードから復帰したときは前記所定負荷及び前記充電器への電力供給を行うように制御する制御手段を備えていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、  前記所定負荷は感光体を回転駆動するモータであることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の画像形成装置において、前記第１及び第２の発熱体以外の負荷に電力を供給する電源装置と、前記所定負荷に対する電力の供給元を前記電源装置と前記キャパシタとの間で切り換える切換回路と、を備えていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、前記切換回路の切換制御を行なう制御信号を、前記電源装置のオン／オフ制御を行う制御信号により行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明によれば、キャパシタの充電電力を定着装置の熱源以外の所定負荷の電源としても用いることができるので、エネルギー消費効率を向上させることができる。
請求項２に記載の発明によれば、省エネモードに移行したため所定負荷を駆動する必要がないときはキャパシタの充電電力を所定負荷の電源とはせず、省エネモードから復帰して所定負荷を駆動する必要があるときはキャパシタの充電電力を所定負荷の電源とすることで、エネルギー消費効率を向上させることができる。
請求項３に記載の発明によれば、一定時間以上、帯電器の直下に感光体の同一部分が位置することがないように、一定時間周期でモータ（感光体モータ）を短時間回転駆動する制御を行なうときには、この制御における感光体モータの駆動電力をキャパシタから供給することができるので、感光体モータその他の負荷に電力を供給する電源装置を省エネモードから復帰させる必要がなくなり、エネルギー消費効率を向上させることができる。
請求項４に記載の発明によれば、所定負荷に対する電力の供給元を、第１及び第２の発熱体以外の画像形成装置の負荷に電力を供給する電源装置とキャパシタとの間で切り換えることにより、キャパシタへの充放電動作による電力ロスを低減することができる。
請求項５に記載の発明によれば、専用の駆動切換信号が不要となり、信号線数低減によるコストダウン、制御簡単化による開発効率アップが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、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。
図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置の概念図である。図１に示すように、電子写真方式の画像形成装置１は、例えば複写機であり、感光体２と、感光体２に沿って設けられた帯電装置３と、感光体２の回転方向の帯電装置３より下流側に設けられ、書込装置の一部であり、レーザ光４を感光体２の表面に入射するミラー５と、レーザ光４の入射する光書込部の下流側に設けられ、現像ローラ６ａを有する現像装置６と、現像装置６の下流側に設けられた転写装置７と、転写装置７の下流側に設けられ、クリーニングブレード８ａを有するクリーニング装置８と、給紙装置９と、定着装置１０とを備えている。なお、給紙装置９は、給紙トレイ１１と、給紙コロ１２と、記録紙搬送路１３と、レジストローラ対１４とを備え、給紙トレイ１１に収納された記録紙を転写装置７に搬送する。また、原稿の画像を読み取るスキャナについては周知の構成であるため図示、説明を省略する。
この画像形成装置１で画像を形成するには、まず、回転している感光体２の表面を帯電装置３により均一に帯電し、書込装置から画像情報に応じて出射されるレーザ光４をミラー５で反射して帯電した感光体２の表面に入射し、形成する画像に応じた静電潜像を形成する。そして、この感光体２の表面に形成した静電潜像を現像装置６で現像してトナー像を形成する。一方、給紙トレイ１１から給紙コロ１２により給紙された記録紙は記録紙搬送路１３を通りレジストローラ１４の位置で一旦停止している。そして感光体２に形成されたトナー像が転写装置７に達するのと同じタイミングでレジストローラ対１４から記録紙を送り出し、感光体２に形成されたトナー像を転写装置７で記録紙に転写する。
転写装置７でトナー像が転写された記録紙は定着装置１０に送られ、定着ローラ１５により記録紙に転写したトナー像のトナーを加圧、加熱して記録紙にトナー像を定着する。また、記録紙に転写されずに感光体２に残留したトナーはクリーニング装置８で除去される。
【０００７】
次に、画像形成装置１の電源回路について説明する。
図２は、画像形成装置１の電源回路の概要について説明するブロック図である。図２に示すように、商用交流電源５１は、メインスイッチ５２を介して、キャパシタ部５３の電気二重層コンデンサで構成されるキャパシタＣを充電する充電器５４に供給される。またマイクロコンピュータを備え、画像形成装置１の各部を集中的に制御するシステム制御部５５と、キャパシタ部５３用の制御系直流電圧Ｖcc1を生成する直流電源装置ＰＳＵ１と、エンジン制御部５６用の制御系直流電圧Ｖcc2及び駆動系直流電圧Ｖaa2を生成する直流電源装置ＰＳＵ２とに供給される。また、商用交流電源５１はメインスイッチ５２を介さずにＡＣヒータ駆動部５７へ供給される。
定着装置１０は、トナー像を加熱溶融する熱源として第１の発熱体であるＡＣヒータＨ１と、第２の発熱体であるキャパシタヒータＨ２とを備えている。ＡＣヒータＨ１はＡＣヒータ駆動部５７により電力の供給を受け、キャパシタヒータＨ２はキャパシタＣを電源としてキャパシタヒータ５８により電力の供給を受ける。
ＡＣヒータＨ１は、定着装置１０の定着ローラ１５の基準となる所定の目標温度に達していないときにＯＮにされて、定着ローラ１５を加熱する主ヒータである。
キャパシタヒータＨ２は、キャパシタＣから電力の供給を受けて、画像形成装置１の主電源投入の時や、省エネのためのＯＦＦモード時から画像形成可能となるまでの立ち上げ時等、すなわち、画像形成中に定着ローラ１５の温度が低下し、さらにＡＣヒータＨ１の電力供給のみでは定着ローラ１５の目標温度に達しないとき等に点灯させて、ＡＣヒータＨ１の不足熱量を補充して加熱する補助ヒータである。
メインスイッチ５２は、ＡＣヒータ駆動部５７、直流電源装置ＰＳＵ１、直流電源装置ＰＳＵ２、充電器５４の共通ライン（商用交流電源５１が画像形成装置１に入力されて分岐する前のライン）に介装することもできるが、このように構成するとメインスイッチ５２にＡＣヒータＨ１の電流も通電されることになり、定格電流の非常に大きいスイッチング素子をメインスイッチ５２として使用しなければならないため、ＡＣヒータ駆動部５７の電力供給ラインから分離するのが望ましい。
【０００８】
直流電源装置ＰＳＵ１は、商用交流電源５１を整流、平滑化、降圧して、システム制御部５５及びキャパシタ部５３に供給する制御系用の直流電圧Ｖcc1を生成する。
直流電源装置ＰＳＵ２は、商用交流電源５１を整流、平滑化、降圧して、エンジン制御部５６用の制御系用の直流電圧Ｖcc2及び駆動系用の直流電圧Ｖaa2を生成する。なお、直流電源装置ＰＳＵ２は、システム制御部５５が出力する制御信号（ＰＳＵ２ＯＮ／ＯＦＦ信号）により制御されて、直流電圧の生成を行なう。
ＡＣヒータ駆動部５７は、直流電圧Ｖaa2を電源として動作し、エンジン制御部５６のエンジン制御ＣＰＵ５９から出力されるＡＣヒータＯＮ／ＯＦＦ信号で制御されて、ＡＣヒータＨ１を通電駆動する。
キャパシタ部５３は、キャパシタ部５３を制御するキャパシタ制御部６０と、キャパシタＣと、キャパシタＣを充電する充電器５４と、キャパシタヒータＨ２を通電駆動するキャパシタヒータ駆動部５８とを備えている。このキャパシタ部５３は直流電圧Ｖcc1を電源として動作する。充電器５４にはメインスイッチ５２を介して商用交流電源５１から商用交流電圧が印加され、充電器５４はキャパシタ制御部６０からの充電許可信号により充電制御される。キャパシタヒータ駆動部５８はキャパシタ制御部６０からのキャパシタヒータＯＮ／ＯＦＦ信号に従い、キャパシタヒータＨ２を駆動する。
エンジン制御部５６は、直流電圧Ｖcc2を電源として動作し、画像形成装置１のエンジン部５６の制御を行うエンジン制御ＣＰＵ５９と、直流電圧Ｖaa2を電源として動作し、画像形成装置１内のファン（ファンＦ１，Ｆ２など）、モータ（モータＭ２など）等の負荷を駆動する負荷駆動部６１とで構成される。エンジン制御ＣＰＵ５９からの負荷ＯＮ／ＯＦＦ信号に従い、ファン、モータ等の負荷が駆動される。ファン、モータ等の負荷の電源には、駆動信号とともにエンジン制御部５６から直流電圧Ｖaa2が供給される。
【０００９】
システム制御部５５は、直流電圧Ｖcc1を電源として動作し、具体的には、画像形成装置１全体のシステム制御や、ＯＦＦモード、待機モード、コピーモードといったモード移行の管理を行う。そして、直流電源装置ＰＳＵ２のＯＮ／ＯＦＦが制御されるよう、ＰＳＵ２ＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する。即ち、図３に示すように直流電源装置ＰＳＵ１は、システム制御部５５、キャパシタ部５３の電源となり、直流電源装置ＰＳＵ２は、エンジン制御部５６の電源となるが、メインスイッチ５２をＯＦＦしているときは、直流電源装置ＰＳＵ１及びＰＳＵ２はともにＯＦＦとなる。そして、ＯＦＦモードでは直流電源装置ＰＳＵ１をＯＮにして直流電源装置ＰＳＵ２をＯＦＦし、待機モード、コピーモードでは直流電源装置ＰＳＵ１及びＰＳＵ２ともにＯＮにする。
また、システム制御部５５には、図示されない原稿セット信号や圧板開閉信号が入力される。システム制御部５５は、ＯＦＦモード中にこれらの信号レベルが変化すると、ユーザがコピー動作を行おうとしているものと判断し、ＯＦＦモードから待機モードへ移行させる。
前述のように、画像形成装置１には、ＯＦＦモード、待機モード、コピーモードの３つのモードが用意されている。コピーモードは画像形成動作を実行中のモード、待機モードはユーザからのコピー実行の指示を待っているモード、ＯＦＦモードはエンジン制御部５６への電源供給が遮断された省エネモードである。すなわち、ＯＦＦモードでは所定の条件、例えば一定時間以上画像形成動作が行われなかった場合などに、画像形成装置１の電力の供給対象とする負荷を減らすことで節電を行う。キャパシタ部５３にはＯＦＦモード中にキャパシタＣへの充電動作が可能となるよう、ＯＦＦモードでもＯＮしている直流電源装置ＰＳＵ１の直流電圧Ｖcc1が供給される。同様に、ＯＦＦモード中に前記した原稿セット信号や圧板開閉信号のレベル変化を検出できるよう、システム制御部５５にもＯＦＦモードでもＯＮしている直流電源装置ＰＳＵ１の直流電圧Ｖcc1が供給される。
本実施形態の画像形成装置１では、ＡＣヒータＨ１、キャパシタヒータＨ２以外の画像形成装置１の負荷、この例ではモータＭ１に、キャパシタＣの電力を供給するライン６３が設けられている。すなわち、モータＭ１の電源Ｖaaは、モータＭ１の駆動を制御するモータ駆動信号と共にキャパシタ部５３のモータ駆動部６２から供給され、電源ＶaaはキャパシタＣに蓄積された電力から生成される。
【００１０】
図４は、図２の構成の比較例としての従来の画像形成装置１００で用いられている電源回路のブロック図である。図４の構成を図２の構成に比較すると、図４の構成ではキャパシタＣはキャパシタヒータＨ２の電源としてしか用いられていないため、モータＭ１を駆動しようとした場合、ＯＦＦモードから復帰しなければならない。よって、この場合はモータＭ１の駆動とは全く関係のない負荷にまで無駄に電力供給されることになり、エネルギー消費効率の低下を招いてしまう。
具体的には、モータＭ１は感光体２を回転する感光体モータとして実施することができる。すなわち、システム制御部５５は、一定時間以上、帯電器３の直下に感光体２の同一部分が位置することがないように、一定時間周期で感光体モータ（モータＭ１）を短時間回転駆動する制御を行っている。
そして、感光体モータの駆動に必要となる電力は、図４に示すように従来はプリンタエンジン電力を供給する直流電源装置ＰＳＵ２からエンジン制御部５６を経由して感光体モータ（モータＭ１）へ供給されるが、ＯＦＦモード時には流電源装置ＰＳＵ２がＯＦＦしており、エンジン制御部５６へ電力供給されない。このため、前述のような感光体モータ制御を行おうとした場合、直流電源装置ＰＳＵ２をＯＮさせるために、待機モードからＯＦＦモードに移行しないようにする又は一定時間周期でＯＦＦモードから待機モードに復帰するようにして、エンジン制御部５６へ電力供給しなければならず、エネルギー消費効率を悪化させてしまうこととなる。
これに対し、図２に示す本実施形態の画像形成装置１では、キャパシタ部５３からの電力供給経路となるライン６３を設けて感光体モータ（モータＭ１）への電力供給を可能としているため、ＯＦＦモード状態のままモータＭ１を駆動することが可能となり、エネルギー消費効率を向上させることができる。
【００１１】
また、図５に示すように、エンジン制御部５６からも電源Ｖaaとモータ駆動信号をモータ２に供給可能とし、また、モータ駆動切換回路６４を設けて、モータ駆動部６２からの電源Ｖaa及びモータ駆動信号と、エンジン制御部５６からの電源Ｖaa及びモータ駆動信号とを切換可能としてもよい。この切り換えはシステム制御部５５から出力される駆動切換信号で行う。
図２の構成のようにモータＭ１への電力供給源がキャパシタＣのみの場合では、待機モード、コピーモード等における直流電源装置ＰＳＵ２からモータＭ１へ電力供給が可能な状態でもキャパシタＣからモータＭ１へ電力を供給することになる。
このため、キャパシタＣへの充放電動作で失うエネルギー分、電力を無駄にロスしてしまうという問題もある。
これに対して、前述の図５の構成では、キャパシタＣと負荷駆動部６１との何れかから選択的に電力供給を可能とするので、待機モード、コピーモードでは負荷駆動部６１から電力供給するようにして、ＯＦＦモードではキャパシタＣから電力供給するようにし、キャパシタＣへの充放電動作による電力ロスを低減することができる。
なお、この場合、図６に示すように、システム制御部５５から出力されるＰＳＵ２ＯＮ／ＯＦＦ信号を直流電源装置ＰＳＵ２だけでなく、モータ駆動切換回路６４にも入力し、これを駆動切換信号に代えて用いてもよい。
これにより、専用の駆動切換信号が不要となり、信号線数低減によるコストダウン、制御簡単化による開発効率アップが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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を示す概念図。
【図２】この画像形成装置の電源回路の概要について説明するブロック図。
【図３】画像形成装置の各モードについて説明する説明図。
【図４】比較例としての従来の電源回路の概要について説明するブロック図。
【図５】画像形成装置の電源回路の他の構成例について説明するブロック図。
【図６】画像形成装置の電源回路の他の構成例について説明するブロック図。
【符号の説明】
【００１３】
１  画像形成装置
１０  定着装置
１５  定着ローラ
６３  ライン
６４  モータ駆動切換回路
Ｃ  キャパシタ
Ｈ１  第１の発熱体
Ｈ２  第２の発熱体
Ｍ１  モータ
Ｍ２  モータ
ＰＳＵ２  直流電源装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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