(57)【要約】【課題】立ち上げ時または電力不足の際に画像形成装置の短時間立ち上げや高速機における定着ローラの温度落込みに対応できない。【解決手段】この発明は、電力を他の画像形成装置５２に送電する送電手段と、他の画像形成装置５２からの電力供給を受ける受電手段と、他の画像形成装置５２への送電を制御する制御手段とを有する電力送電制御装置を備えたものである。【選択図】図１
2008011700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を他の画像形成装置に送電する送電手段と、
他の画像形成装置からの電力供給を受ける受電手段と、
前記他の画像形成装置への送電を制御する制御手段と
を有する電力送電制御装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置を複数備え、この複数の画像形成装置を前記電力送電制御装置により接続した機器間電力協調システムであって、
前記電力送電手段により、前記画像形成装置の電力を該画像形成装置とは異なる他の画像形成装置に送電する電力切換手段を有する電力投入制御装置を備えたことを特徴とする画像形成装置間電力協調システム。
【請求項３】
請求項２記載の画像形成装置間電力協調システムにおいて、前記複数の画像形成装置と前記電力投入制御装置とを、前記複数の画像形成装置と前記電力投入制御装置の間で情報を送受信する情報伝達手段により接続することを特徴とする画像形成装置間電力協調システム。
【請求項４】
請求項１記載の画像形成装置において、前記複数の画像形成装置が各々、コンピュータ,電話回線及びネットワークの少なくとも一つに接続するための通信手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項２または３記載の画像形成装置において、前記複数の画像形成装置が各々、コンピュータ,電話回線及びネットワークの少なくとも一つに接続するための通信手段を備えていることを特徴とする画像形成装置間電力協調システム。
【請求項６】
請求項５記載の画像形成装置間電力協調システムにおいて、前記電力投入制御装置は、前記情報伝達手段により前記画像形成装置の動作情報を取得し、この取得情報に基づいて前記電力切換手段を切り換えることを特徴とする画像形成装置間電力協調システム。
【請求項７】
請求項２、３、５、６のいずれか１つに記載の画像形成装置間電力協調システムにおいて、前記画像形成装置が、画像情報に応じて未定着画像を形成する装置と、前記未定着画像を定着する定着装置とを有し、前記画像形成装置は、前記他の画像形成装置から電力供給を受ける際に、この電力を前記定着装置に使用することを特徴とする画像形成装置間電力協調システム。
【請求項８】
請求項１記載の画像形成装置において、燃料電池からの電力により動作することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項２記載の画像形成装置間電力協調システムにおいて、前記電力投入制御装置が前記画像形成装置の一つに具備されることを特徴とする画像形成装置間電力協調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置、及び画像形成装置間電力協調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
まず、電子写真方式の画像形成装置と省エネの要望について説明する。  
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置は、普通紙やＯＨＰ紙等の記録部材上に画像を形成する工程を有する。様々な画像記録方式が実現されているが、その中でも高速性、画像品質、コストなどから画像形成装置に広く採用されているのが電子写真方式である。
【０００３】
電子写真方式では、普通紙やＯＨＰ紙等の記録部材上に未定着トナー像を形成する工程と、この未定着トナー像を熱と圧力で記録部材に固定する定着工程がある。定着工程を行う定着装置としては、高速性、安全性等の面から熱定着装置としてのヒートローラ方式の定着装置が現在最も多く採用されている。
【０００４】
ヒートローラ方式の定着装置とは、ハロゲンヒータなどの発熱部材により加熱される定着ローラと、この定着ローラに対向して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、この定着ローラと加圧ローラとの間に記録部材としてのシートを通過させて加熱する方式である。
【０００５】
定着ローラは、鉄やアルミニウムなどの金属からなる金属ローラを主に使用しており、熱容量が大きい。このため、定着ローラは、使用可能温度である約180℃前後まで昇温するには数分から十数分の長い立上り時間が必要であるという欠点がある。  
そこで、複写機などの画像形成装置では、使用者が画像形成を行わない待機時にも、定着ローラに電力を供給し、定着ローラの表面温度を使用可能温度よりやや低い予熱温度に保っている。これにより、定着ローラはすぐに使用可能温度まで立ち上がらせることができるため、使用者が定着ローラの昇温を待つ事がない。
【０００６】
しかし、この画像形成装置では、使用していない待機時にも画像形成には直接必要のない、いわば余分な電力が定着装置で消費されることになる。そして、この待機時の消費エネルギーは画像形成装置の消費エネルギーの約７〜８割に上るという調査結果もある。
【０００７】
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。国内では省エネ法が改正されて強化され、米国でもエナジースターやＺＥＳＭ（Zero Energy Star Mode）などの省エネプログラムが制定されている。  
画像形成装置では、これらの規制やプログラムに対応するべく省電力化を図る際には、待機時の消費エネルギーを削減すると省エネ効果が大きい。このため、画像形成装置は、未使用の待機時には定着装置への電力供給をゼロにすることが望ましい。
【０００８】
しかし、定着装置は、従来の構成のままで待機時の電力をゼロにすると、再立上げ時には定着ローラの昇温時間が数分かかってしまい、待ち時間が長く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の温度を上昇させる構成が、省エネ型の画像形成装置を実現する上で必要とされ、例えば、上記ＺＥＳＭでは再立上げには１０秒以下が要求されている。
【０００９】
次に定着装置における電源の電力について説明する。  
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、画像形成速度の速い画像形成装置（高速機）には電源電圧を２００Ｖにして対応しているものもある。しかし、日本国内の一般的なオフィスでは、電源は１００Ｖ１５Ａが一般的で１５００Ｗが上限であり、電源電圧を２００Ｖにする対応策は設置場所の電源関連部分に特別な工事を施す必要があり一般的な解決法とはいえない。
【００１０】
また、１００Ｖ１５Ａの電源を２系統用いて全投入電力を上げる画像形成装置も実用化されているが、これは２系統のコンセントが近くにあるところでないと設置することができない。  
このため、これまでは定着ローラを短時間で昇温させようとしても、投入エネルギーの上限は上げられないのが実状であった。
【００１１】
次に補助電源と大容量キャパシタについて説明する。  
画像形成装置には、最大供給電力を増やすことで省エネを実現するために、補助電源を用いて上記課題を解決する構成が提案されている。充電可能な補助電源としては、鉛蓄電池及びカドニカ電池が代表的なものである。
【００１２】
しかし、二次電池は、充放電を繰り返すと劣化して容量が低下していき、大電流で放電するほど寿命が短くなるという性質を持つ。一般的に大電流で長寿命とされているカドニカ電池でも、充放電の繰り返し回数は約５００〜１０００回程度であり、一日に２０回の充放電を繰り返すと一ヶ月程度で寿命が来てしまうことになる。これでは電池交換の手間がかかるとともに、電池代などのランニングコストも非常に高くつく事になってしまう。さらに、充電時間も大容量のものをフルに充電するには数時間を要するため、一日に何度も充放電を繰り返す用途には使用できず、実用上は使用が困難であった。
【００１３】
二次電池では実用的な補助電源を使用できないため、特許文献１には、電気二重層キャパシタなどの大容量コンデンサ（キャパシタ）を補助電源として用いた技術が提案されている。大容量コンデンサは、大きく次の有利な特徴を有する。  
１）充放電の繰り返し回数が数万回以上でほぼ無制限であり、充電特性の劣化がほとんどなく定期的なメンテナンスが不要である。
２）充電時間が、二次電池であるバッテリーで数時間を要するのに対して数秒から数十秒程度にすることが可能である。また、電気二重層キャパシタでは数十から数百アンペアの大電流を流すことが可能であるため、短時間での電力供給が可能である。
【００１４】
このように、大容量キャパシタを補助電源として用いると、定着装置には立ち上がる数秒から数十秒の短時間に商用電源の電力の限界を超える電力を供給することができる。このため、立ち上がり時間の短い定着装置を信頼性と耐久性が高く実現することが可能である。  
特許文献２には、大容量キャパシタにハロゲンヒータを並列に接続することで、低電圧で大電力を得ることができる加熱装置が記載されている。
。
【００１５】
次に、加熱部材の小熱容量化について説明する。  
短時間立ち上げに特化した定着方式として、ＳＵＲＦ定着方式がある。これは、板状のセラミックヒータの周囲に耐熱樹脂製のフィルムを巻き回す構成であり、セラミックヒータの熱容量が小さくなるため、立ち上げ時間を短くすることができ、主に低速機で実用化されている。
【００１６】
しかし、このＳＵＲＦ定着方式では、今後さらに高速機へ対応するためにはフィルムを破損防止のために厚くする必要がある。このときの問題として、フィルムがニップ部に入る前にフィルムの温度を上げておかないと、樹脂は金属よりも熱伝導率が悪くニップ中で熱が紙に十分に伝わらなくなるため、ニップ部に入る前の上流部からフィルムを加熱する必要がでてくる。このため、ヒータの板状部の面積は大きくなり、より急速な昇温を行うためには高い電力電源が必要である。
【００１７】
近年では、ヒートローラ方式においても、定着ローラに1.0mm以下の鉄・アルミ製の薄肉ローラを使用することで立ち上げ時間を短時間にしている。加熱部材の熱容量を小さくする方法は、立ち上げ時間の短縮に非常に有用である。しかしながら、小熱容量化の技術を高速機に導入すると、「温度落込み」問題が生じる。
【００１８】
「温度落込み」は、1分間の通紙枚数が60枚を越えるような高速機において、立ち上げ直後に厚紙などの連続通紙を行うと、加熱部材の熱量が記録部材から大量に奪われるため、小熱容量の加熱部材の表面温度が直ぐに必要定着温度以下にまで落ち込んでしまい、定着不良が発生するという問題である。
【００１９】
この問題を解決するために、小熱容量化の技術を導入している高速機では、厚紙などの連続通紙時には、普通紙の通紙速度よりも通紙速度を低くする「CPMダウン」を行うことで定着不良が発生することを回避している。
【００２０】
特許文献３には、周辺機器装置と接続されている画像形成装置において、上記周辺機器装置の電源が当該画像形成装置の補助電源として使用できるように構成されていることを特徴とする画像形成装置が記載されている。この画像形成装置は、電力不足に陥りそうになったときには周辺機器装置の電源の電力を補助電源として画像形成装置に投入するものであり、安定動作が可能で電源の小型化、低コスト化が可能である。
【００２１】
【特許文献１】特開２０００−３１５５６７号公報
【特許文献２】特開２００２−１８４５５４号公報
【特許文献３】特開平１１−１７８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
上記大容量コンデンサを用いた加熱装置（定着装置）を開発するにあたって、より性能を向上させる上で以下のような課題が明らかになってきた。  
加熱装置（定着装置）において、大容量キャパシタの保持する電力を数秒から数十秒の立上げ時間で使いきるには、大電力を取り出す構成が必要である。電力＝電圧×電流であるため、電圧を高くするか電流を大きくすることで、大電力を得ることが可能である。
【００２３】
定着ローラの加熱に通常発熱部材として用いられるハロゲンヒータは、最大電流が１０〜１２A程度が上限で、それ以上最大電流を大きくすることが困難である。これは、ハロゲンヒータの電流を大電流にするとハロゲンヒータの寿命が短くなるためである。よって、ハロゲンヒータを発熱部材として用いた加熱装置で大電力を得るためには、大電圧の電源を電力供給源として用いた構成を取る必要があった。
【００２４】
しかし、もともと大容量キャパシタは１セル当たりの電圧が数Ｖ程度と低い特性がある。これはセル内部の溶液が電気分解するのを防ぐためであり、１セル当たりの電圧は水系で１ボルト強、有機系でも数ボルト程度である。このため、従来用いられてきたハロゲンヒータを発熱部材として定着ローラの加熱を行うには、セルを十数個〜数十個直列に接続して高電圧の電源ユニットとして利用する必要がある。
【００２５】
しかし、多くのセルを直列につないで高電圧・大電力を得る構成の大容量キャパシタでは、たとえ数個のセルだけで定着ローラの温度を上昇させるのに十分なエネルギーを有している場合でも、電圧を上げるためにセルの数を増やす必要があった。いわば余分な容量のキャパシタセルを使用する必要があった。しかし、現在はキャパシタのコストは高いものであり、エネルギーの密度も低く体積が大きいためにキャパシタセルの数を減らすことが欠かせない。
【００２６】
すなわち、ハロゲンヒータを発熱部材として用いる構成では、電圧を上げるためにエネルギー的に余分なセルを用いる必要があるため、電源の体積が大きくコストも高くなってしまうという問題があった。  
特許文献１記載の加熱装置でも、大容量キャパシタの電圧を高くする必要から、余分なエネルギーのキャパシタセルを備える必要があり、電源の体積が大きくコストも高くなってしまうという問題があった。
【００２７】
この問題を解決すべく、大容量キャパシタにハロゲンヒータを並列に接続することで、低電圧で大電力を得る技術が特許文献２にて提案されている。これは、大容量キャパシタには大電流を流すことができる特徴を活かし、ハロゲンヒータの抵抗を低く設定することで、短時間に低電圧で大電力を取り出すというものである。
【００２８】
上記従来技術は、大容量キャパシタ等の補助電源を利用する際には、主電源に接続しているハロゲンヒータの他に補助電源用のハロゲンヒータを補助電源に接続する構成である。  
しかし、定着ローラの中に複数のハロゲンヒータを設置する構成の定着装置では、定着ローラに小熱容量の薄肉定着ローラを使用した時に、一本のハロゲンヒータが点灯した時に他のハロゲンヒータのガラス部材の影響で熱放射が妨げられて定着ローラの表面に温度ムラが生じるという問題がある。
【００２９】
定着ローラの表面に過度に高温の部分があると、その部分に溶融したトナーが付着するホットオフセットが発生する可能性がある。  
また、定着ローラの表面温度ムラの問題は、大容量キャパシタ等の補助電源に十分な電力が充電されていない時に、非常に深刻な問題となる。
【００３０】
充電が不十分な補助電源に接続されたハロゲンヒータは、供給される電力が不足するために充分な熱量を発生させることができず、主電源に接続しているハロゲンヒータとの温度格差が非常に大きくなり、オフセットによる定着不良、あるいは定着ローラの壊れ等の現象を引き起こす可能性がある。
【００３１】
従って、薄肉定着ローラ特有の温度ムラを低減させるとともに、補助電源に必要電力が蓄電されていない際の補助発熱部材と主電源に接続されている主発熱部材との発熱量の違いによる定着ローラの温度格差の拡大、及び過度の局部的な温度上昇を防止する対策が必要である。
【００３２】
そこで、補助電源の蓄電量を検知して、補助電源に所定の電力が蓄電されていない際には、補助電源に接続された発熱部材への電力供給源を補助電源から主電源に切り換える制御装置を備えた加熱装置を提供することで、補助電源の蓄電量にかかわらず、補助発熱部材に安定した電力を供給し、加熱部材の温度ムラを低減できると考えられる。
【００３３】
しかしながら、補助電源に並列に接続された発熱部材への電力供給源を補助電源から主電源に切り換える際に、単純に加熱装置内の全ての発熱部材を主電源に対して並列に接続すると、商用電源の限界である15Aを超える電流が流れてしまう。
【００３４】
また、大電力による加熱ローラの時間的な温度ムラの解消を目的とするもので、補助電源である大容量キャパシタのセルの接続を放電時に可変することにより大容量キャパシタから補助電源用ヒータに供給する電力を制御して加熱ローラの温度ムラを減少させる技術が提案されている。しかし、この技術は、加熱ローラが所定の温度に昇温した際にはキャパシタのセルを並列に接続して大容量キャパシタから補助電源用ヒータに供給する電力を制限することで加熱ローラの温度ムラを減少させるものであり、主電源用ヒータと補助電源用ヒータの発熱量が異なる場合に加熱ローラの円周方向に発生する温度ムラを解消することはできない。
【００３５】
ところで、上記補助電源を用いた定着装置を搭載することにより、省エネルギーでかつ立ち上げ時間の非常に短い画像形成装置を提供することができる。又、加熱装置の短時間昇温を促進するには、加熱装置の投入電力を大きくする方法と、加熱装置の熱容量を小さくする方法がある。そのため、上記加熱装置において、熱容量の小さい薄肉定着ローラを使用することで、より短時間な昇温が可能であると考えられる。
【００３６】
1分間の通紙枚数が60枚を越えるような高速機の場合、定着ローラの熱量が記録部材から大量に奪われるので、熱容量の小さい薄肉定着ローラの表面温度は、立ち上げ直後の連続通紙により、直ぐに必要定着温度以下にまで落ち込んでしまうため、高速機には薄肉定着ローラを使用できないという課題があったが、補助電源の電力を立ち上げ時だけでなく、通紙による温度落込み時に投入することでこの課題を解決することができ、高速機における大幅な立ち上げ時間の短縮及び省エネが可能となる。
【００３７】
しかしながら、大容量コンデンサと薄肉定着ローラを用いた画像形成装置を開発するにあたって、より性能を向上させる上で以下のような課題が明らかになった。  
補助電源を搭載した画像形成装置には、補助電源の蓄電量が不足している場合には十分な電力を定着装置に供給することができず、安定な動作ができないという課題がある。
【００３８】
画像形成装置に搭載した補助電源としての大容量キャパシタは、立ち上げ等で大電力を放電した後には数分程度の充電期間が必要である。  
上述したようにキャパシタ自体の充電時間が数十秒程度になる構成にすることは可能であるが、画像形成装置のキャパシタの充電は、画像形成後に行われ、コスト及び省スペースの観点から小型の充電器を用いて低電流で数分間かけて行われる。
【００３９】
この低電流でのキャパシタの充電が不十分な時に再び画像形成装置に立ち上げ指令が出された際には、キャパシタのフル充電時と同じような短時間の立ち上げができない。  
通常の定着ローラであれば、前回の立ち上げ時から次の立ち上げ指令までの間隔が短ければ、定着ローラに余熱が残っているために問題とならないが、小熱容量の薄肉定着ローラを使用した場合、定着ローラに蓄熱している熱量が非常に少ないためにすぐに常温にまで下がってしまい、上記のような課題が発生する。
【００４０】
さらに、高速機の場合、キャパシタの蓄電量が不足したまま、画像形成を行うと、定着装置の立ち上げ直後の連続通紙による温度落込みに対応できずに、定着ローラの表面温度が必要定着温度以下にまで落ち込んでしまって定着が行えなくなる可能性がある。  
又、特許文献１記載のもの等の従来技術は、大容量キャパシタ等の補助電源を利用する際には、主電源に接続しているハロゲンヒータの他に補助電源用のハロゲンヒータを接続する構成である。
【００４１】
この従来技術では、充電が不十分な補助電源に接続されたハロゲンヒータは、供給される電力が不足するために充分な熱量を発生することができず、主電源に接続しているハロゲンヒータとの温度格差により定着ローラの温度ムラが非常に大きくなり、オフセットによる定着不良、あるいは定着ローラの壊れ等の現象を引き起こす可能性がある。
【００４２】
この課題に対して、補助電源を追加しても新たな発熱部材を追加する必要を無くすことを目的としたもので、複数の発熱部材を持つ定着装置において、主電源と補助電源が、それぞれの電力を供給する発熱部材を共用し、補助電源の蓄電量が不足している場合にも主電源によってのみ電力供給を行うことにより、全ての発熱部材を発熱させる従来技術が提案されている。
【００４３】
しかし、この従来技術では、取り出せる電力が小さくなりすぎてしまい、定着ローラの温度ムラには対応できるが、定着装置を所定温度まで立ち上げる際に十分な電力を取り出すことができず、画像形成装置の短時間立ち上げはできない。又、高速機における定着ローラの温度落込みにも対応できない。  
又、現在はキャパシタのコストは高いものであり、キャパシタを用いた蓄電装置を搭載することにより画像形成装置本体の価格が高くなるという欠点がある。
【００４４】
本発明の目的は、立ち上げ時または電力不足の際に他の画像形成装置から電力の送電を受けることができる画像形成装置を提供することにある。  
本発明の他の目的は、システム内の画像形成装置の立ち上げ時間の短縮及び、安定な動作を保証することができる画像形成装置間電力協調システムを提供することにある。  
本発明の他の目的は、画像形成装置に電力を送電する最適な他の画像形成装置をシステム内で検索することができる画像形成装置及び画像形成装置間電力協調システムを提供することにある。
【００４５】
本発明の他の目的は、画像形成装置と電力投入制御装置の間で情報を送受信することができる画像形成装置間電力協調システムを提供することにある。  
本発明の他の目的は、画像形成装置に電力が必要なときに適切に他の画像形成装置の電力を送電することができる画像形成装置間電力協調システムを提供することにある。
【００４６】
本発明の他の目的は、画像形成装置の立ち上げ時に商用電源の限界を超えた電力を投入することができる画像形成装置間電力協調システムを提供することにある。  
本発明の他の目的は、商用電源ではない自律電力源により動作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】
【００４７】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、電力を他の画像形成装置に送電する送電手段と、他の画像形成装置からの電力供給を受ける受電手段と、前記他の画像形成装置への送電を制御する制御手段とを有する電力送電制御装置を備えたものである。
【００４８】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の画像形成装置を複数備え、この複数の画像形成装置を前記電力送電制御装置により接続した機器間電力協調システムであって、前記電力送電手段により、前記画像形成装置の電力を該画像形成装置とは異なる他の画像形成装置に送電する電力切換手段を有する電力投入制御装置を備えたものである。
【００４９】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の画像形成装置間電力協調システムにおいて、前記複数の画像形成装置と前記電力投入制御装置とを、前記複数の画像形成装置と前記電力投入制御装置の間で情報を送受信する情報伝達手段により接続するものである。
【００５０】
請求項４に係る発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記複数の画像形成装置が各々、コンピュータ,電話回線及びネットワークの少なくとも一つに接続するための通信手段を備えているものである。
【００５１】
請求項５に係る発明は、請求項２または３記載の画像形成装置において、前記複数の画像形成装置が各々、コンピュータ,電話回線及びネットワークの少なくとも一つに接続するための通信手段を備えているものである。
【００５２】
請求項６に係る発明は、請求項５記載の画像形成装置間電力協調システムにおいて、前記電力投入制御装置は、前記情報伝達手段により前記画像形成装置の動作情報を取得し、この取得情報に基づいて前記電力切換手段を切り換えるものである。
【００５３】
請求項７に係る発明は、請求項２、３、５、６のいずれか１つに記載の画像形成装置間電力協調システムにおいて、前記画像形成装置が、画像情報に応じて未定着画像を形成する装置と、前記未定着画像を定着する定着装置とを有し、前記画像形成装置は、前記他の画像形成装置から電力供給を受ける際に、この電力を前記定着装置に使用するものである。
【００５４】
請求項８に係る発明は、請求項１記載の画像形成装置において、燃料電池からの電力により動作するものである。
【００５５】
請求項９に係る発明は、請求項２記載の画像形成装置間電力協調システムにおいて、前記電力投入制御装置が前記画像形成装置の一つに具備されるものである。
【発明の効果】
【００５６】
本発明によれば、立ち上げ時または電力不足の際に他の画像形成装置から電力の送電を受けることができる。  
本発明によれば、システム内の画像形成装置の立ち上げ時間の短縮及び、安定な動作を保証することができる。  
本発明によれば、画像形成装置に電力を送電する最適な他の画像形成装置をシステム内で検索することができる。
【００５７】
本発明によれば、画像形成装置と電力投入制御装置の間で情報を送受信することができる。  
本発明によれば、画像形成装置に電力が必要なときに適切に他の画像形成装置の電力を送電することができる。
【００５８】
本発明によれば、画像形成装置の立ち上げ時に商用電源の限界を超えた電力を投入することができる。  
本発明によれば、商用電源ではない自律電力源により動作できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
次に、本発明の第１の実施形態について説明する。この第１の実施形態は機器間電力協調システムの一形態である。図２に示すように、この機器間電力協調システムを構成する補助電源搭載機器51、52は電子写真方式の画像形成装置であり、補助電源53、54からの電力により動作する動作部55、56は画像形成装置が具備する定着部である。
【００６０】
図１４は本実施形態における画像形成装置51の断面を示す。この画像形成装置51は床面に載置して使用できるように全高が高く設定され、その全体が上部と下部とから構成されている。上記上部は、その上方に設けられた図示しない自動原稿搬送装置と、その下方に設けられた詳細を図示しない光学要素からなる光学ユニットとを有し、さらにその下方に位置する作像系の各ユニットを有している。上記下部は、複数のサイズの記録部材Ｐがそれぞれ載置された複数の給紙トレイ80が収納された給紙ユニットを有している。
【００６１】
図１４において、符号71は回転体からなる像担持体の一例であるドラム形状の感光体を示している。この感光体71のまわりには、矢印で示す向きの回転方向順に、帯電ローラからなる帯電装置72、露光手段の一部を構成するミラー73、現像ローラ74aを備えた現像手段74、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78、感光体71の周面に摺接するブレード76aを具備したクリーニング手段76などが配置されている。感光体71上には帯電装置72と現像ローラ74aとの間にはミラー73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75と呼ぶ。
【００６２】
78は感光体41の下面と対向している転写装置78を示し、この転写装置78と対向している感光体71の部位が転写部77である。この転写部77のさらに転写紙搬送方向上流側の位置には一対のレジストローラ79が設けられている。複数の給紙トレイ80のうちの選択された給紙トレイに収納された記録部材Ｐは、給紙コロ81により送り出されて搬送ガイドに案内され、レジストローラ79へ搬送される。転写部77のさらに転写紙搬送方向下流の位置には、定着装置55が配置されている。定着装置55の下流には自動両面装置83が配置されている。
【００６３】
この画像形成装置51において、画像形成は次のようにして行われる。感光体71が図示しない駆動部により回転駆動されて回転を始め、この回転中に感光体71が暗中において帯電装置72により均一に帯電され、露光手段により露光光Lbが露光部75に照射されて走査されることで、作成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は、感光体71の回転により現像装置74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。
【００６４】
一方、給紙コロ81により給紙トレイ80上の記録部材としての転写紙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79の位置で一旦停止し、感光体71上のトナー像と転写部77で合致するように送り出しのタイミングを待つ。このタイミングが到来すると、レジストローラ79の所に停止していた転写紙Ｐはレジストローラ79から送り出され、転写部77に向けて搬送される。
【００６５】
感光体71上のトナー像と転写紙Ｐとは転写部77で合致し、転写装置78による電界により感光体71上のトナー像が転写紙Ｐ上に転写される。
【００６６】
こうして感光体71及びそのまわりのユニット72、74、78、76、露光手段からなる作像系としての画像形成部で形成されたトナー像が転写されてこれを担持した転写紙Ｐは定着装置55に向けて送り出される。転写紙Ｐ上のトナー像は定着装置55を通過する間に該転写紙Ｐに定着されて排紙部84に排紙される。
【００６７】
また、画像形成装置51は両面モードで転写紙Pの両面に画像が形成される。両面モードで表面に上述のようにトナー像が形成された転写紙は図示しない分岐爪により自動両面装置83へ搬送されてスイッチバック反転で表裏が反転され、自動両面装置83はその転写紙をレジストローラ79へ再給紙する。  
一方、転写部77で転写されずに感光体71上に残った残留トナーは、感光体71の回転と共にクリーニング装置76に至り、このクリーニング装置76を通過する間に清掃されて次の画像形成に備える。  
画像形成装置52は上記画像形成装置51と同様に構成されるが、図２に示すように画像形成装置51にのみ補助電力投入制御装置87が設けられている。
【００６８】
次に図面を用いて本実施形態の機器間電力協調システムの構成及び動作を動作部である定着装置55を中心に説明する。  
図１に示すように、各々補助電源53、54を搭載した画像形成装置51、52は補助電力送電手段85と情報伝達手段86により接続されている。画像形成装置51に設けられている補助電力投入制御装置87は、補助電力送電手段85により画像形成装置51の補助電源53の電力を画像形成装置52に送電し、または画像形成装置52の補助電源54の電力を画像形成装置51に送電する制御を行う。
【００６９】
図２は画像形成装置51、52が具備する補助電源53、54及び上記動作部である定着装置55、56の回路構成を示し、図３は定着装置55の横断面を示す。図２及び図３において、88、89は画像形成装置51、52の各主電源である。この主電源88、89は、商用電源からの電力を供給する電力源であり、コンセントに接続することで電力を供給することができる。
【００７０】
53、54は画像形成装置51、52の各補助電源としての電気二重層キャパシタであり、画像形成装置51、52の各切換手段としてのスイッチ90、91、92,93である。補助電源53、54は電気化学キャパシタを用いてもよい。94は画像形成装置51の定着装置55における加熱部材であり、この加熱部材94は主発熱部材95と補助発熱部材96を有している。主発熱部材95は、スイッチ90を介して主電源88に接続され、スイッチ90のオン/オフで主電源88からの電力がオン/オフされて加熱部材94の温度が設定温度に制御される。補助電源53は、スイッチ91が補助発熱部材96側に切り換えられることにより補助発熱部材96に接続されて補助発熱部材96に放電する。充電器97は、主電源88に接続され、スイッチ91が充電器97側に切り換えられることにより主電源88からの電力を直流に変換して補助電源53に印加し補助電源53を充電させる。
【００７１】
98は、補助電源53の蓄電量を検知する蓄電量検知手段と、画像形成装置51の動作を検知する動作検知手段を有する充放電制御装置であり、上記動作検知手段の検知情報に基づいて画像形成装置51の動作に伴い補助電源53の充放電を制御する。この充放電制御装置98は、上記蓄電量検知手段の検知情報に基づいて、補助電源53が放電した後は、ただちにスイッチ91を充電器97側に切り換えて主電源88からの電力により充電器97による補助電源53の充電を行わせるとともに、常に補助電源53の蓄電量を蓄電量検知手段の検知情報により監視しており、補助電源53の自己放電等により蓄電量が所定の蓄電量以下になった際にもスイッチ91を充電器97側に切り換えて主電源88からの電力により充電器97による補助電源53の充電を行わせる。
【００７２】
99は画像形成装置52の定着装置56における加熱部材であり、この加熱部材99は主発熱部材100と補助発熱部材101を有している。主発熱部材100は、スイッチ92を介して主電源89に接続され、スイッチ92のオン／オフで主電源89からの電力がオン／オフされて加熱部材99の温度が設定温度に制御される。補助電源54は、スイッチ93が補助発熱部材101側に切り換えられることにより補助発熱部材101に接続されて補助発熱部材101に放電する。充電器102は、主電源89に接続され、スイッチ93が充電器102側に切り換えられることにより主電源89からの電力を直流に変換して補助電源54に印加し補助電源54を充電させる。
【００７３】
103は、補助電源54の蓄電量を検知する蓄電量検知手段と、画像形成装置52の動作を検知する動作検知手段を有する充放電制御装置であり、上記動作検知手段の検知情報に基づいて画像形成装置52の動作に伴い補助電源54の充放電を制御する。この充放電制御装置103は、上記蓄電量検知手段の検知情報に基づいて補助電源54が放電した後は、ただちにスイッチ93を充電器102側に切り換えて主電源89からの電力により充電器102による補助電源54の充電を行わせるとともに、常に補助電源54の蓄電量を上記蓄電量検知手段の検知情報により監視しており、補助電源54の自己放電等により蓄電量が所定の蓄電量以下になった際にもスイッチ93を充電器102側に切り換えて主電源89からの電力により充電器102による補助電源54の充電を行わせる。本実施形態では、補助電源53、54は電気二重層キャパシタであるので、上記蓄電量検知手段は電圧モニタである。
【００７４】
本実施形態では、発熱部材95,96、100,101はハロゲンヒータであり、各加熱部材94、99内に2つずつ発熱部材95,96、100,101を設置したが、その発熱部材の数は３つ以上でも構わない。又、補助電源である電気二重層キャパシタ53、54は放電するに従って電圧が低下するので、補助発熱部材96、101には入力する電圧が低下しても確実に発熱する抵抗発熱体を使用しても良い。又、補助発熱部材96、101にカーボンヒータを使用してハロゲンヒータより大電流を流せる構成にすることで、補助電源96、101が低電圧でも大電力を取り出すことができて補助電源を小型化することができる。
【００７５】
本実施形態では、加熱部材94、99に薄肉定着ローラを使用する。この薄肉定着ローラ94、99は、厚さ0.7mmのアルミの芯金と、この芯金の外側の離型層としての厚さ0.02mmのテフロン（登録商標）層とを持ち、直径が40mmである。この薄肉定着ローラ94、99は熱容量が非常小さいために短時間昇温が可能である。
【００７６】
104は定着装置55において被加熱体としての転写紙Pに圧力を加える加圧部材としての加圧ローラである。転写紙Pは加熱部材94と加圧部材104が構成するニップ部を通過することにより、加熱部材94から熱を与えられて加熱される。同様に、定着装置56は被加熱体としての転写紙Pに圧力を加える加圧部材としての加圧ローラを有し、転写紙が加熱部材99と上記加圧部材が構成するニップ部を通過することにより、加熱部材99から熱を与えられて加熱される。
【００７７】
図４は補助電力投入制御装置87及び、画像形成装置51、52が構成する機器間電力協調システム内を示す概念図である。補助電力投入制御装置87は、画像形成装置51が有する補助電源53の電力を他の画像形成装置52が有する補助発熱部材101に送電し、画像形成装置52が有する補助電源54の電力を他の画像形成装置51が有する補助発熱部材96に送電する補助電力切換手段105と、CPU106とを有しており、CPU106は各画像形成装置51,52が有する充放電制御装置98、103から図１に示した情報伝達手段85を介して入力される情報に基づいて補助電力切換手段105を切り換える。
【００７８】
充放電制御装置98、103からの情報を伝達する情報伝達手段86としては、専用の信号線を用いることが望ましいが、コンピュータ,電話回線,及びネットワークの少なくとも一つ及びこれに接続するための通信手段を有してもよい。情報伝達手段86は、専用の信号線を用いることが望ましいが、汎用のネットワークを利用し、このためのインターフェイス機能を有してもよく、例えば１０Base−Ｔや１００Base−ＴＸなどのEthernet（登録商標）ケーブルや、無線LAN規格の802.11gに対応する機器を利用するためのネットワークインターフェイスカード（ＮＩＣ）などが挙げられる。
【００７９】
図６は、補助電源による電力を利用した定着装置の従来例を示す。この定着装置では、主電源88及び補助電源53の両方からの電力を同時に発熱部材95、96に供給することで、主電源88による供給電力を上回る大量の電力を発熱部材95、96に供給できる。  
このため、図７に示すように加熱部材としての定着ローラの温度上昇時間は、主電源のみを用いるより、主電源及び補助電源を同時に用いた方が短くすることができる。  
そこで、加熱部材が低温である等により所定温度にまで昇温する際に多量の電力を必要とする場合には主電源88と共に補助電源53の電力を同時に発熱部材95、96へ供給して、発熱部材に投入されるトータルの電力を主電源だけ用いる時よりも多く供給することで、短時間で定着ローラの温度を上昇させることができる。
【００８０】
前述したように省エネを推進するためには、定着装置の短時間昇温は非常に重要な課題であり、商用電源の定格電力以上の電力を定着装置の発熱部材の昇温にに投入することで定着装置の短時間昇温を可能とする図６に示した定着装置は非常に有用である。又、この定着装置は、加熱部材に熱容量の小さい薄肉定着ローラを使用することで、より短時間な昇温が可能である。
【００８１】
本実施形態においては、薄肉定着ローラ55,56内に商用電源からの電力により発熱する1200Wのハロゲンヒータを1本と、500F，2.5Vのキャパシタセル36個をまとめた90Vのキャパシタの補助電源からの電力により発熱する850Wのハロゲンヒータを1本配置した場合、定着ローラ55,56の表面温度を20℃から180℃まで昇温した後に100枚の通紙を行った。その結果、立ち上げ時間は10秒と非常に短時間であった。又、本実施形態の画像形成装置51、52は一分間の通紙枚数が75枚の高速機であるため、立ち上げ直後の連続通紙による定着ローラ55,56の温度落込みが起こるが、温度落込み時にもキャパシタの電力を投入するために定着ローラ55,56の温度は維持された。しかしながら、放電後のキャパシタを充電するのに約２分間必要であるため、画像形成後、２分以内に定着装置を再び立ち上げようとすると、その立ち上げ時間は長くなり、さらに次のような問題が発生した。
【００８２】
図８は画像形成装置51、52を立ち上げ、連続通紙終了後、再び立ち上げた際の様子を示している。始めの電気二重層キャパシタ53、54が充電されている状態での立ち上げ時間は10秒であるが、二度目の立ち上げ時間は、補助電源53、54の電力が発熱部材96、101へ供給できないため、定着ローラ55,56をそれぞれ通常の1200Wのハロゲンヒータ1本のみで昇温させた場合とほぼ同様の30秒であった。さらに、薄肉定着ローラ55,56の表面温度分布を測定したところ、薄肉定着ローラ55,56の表面温度の格差が最も大きいところで約40℃の温度差が生じる結果となった。
【００８３】
図９は、その立ち上げ時において薄肉定着ローラ55,56が発熱部材95,96、100,101から単位面積あたりに受ける熱量が最も大きい位置Ａと最も小さい位置Ｂにおける表面温度の経時変化を示している。位置Ｂは、薄肉定着ローラ55,56において、発熱しない補助発熱部材96,101のヒータのガラス部材により主発熱部材96,100の熱放射が妨げられる部分である。立ち上げ完了時に位置Ａの温度は200℃以上に達しており、その後の通紙によりトナーを転写紙に定着させたところ、位置Ａ近傍の定着ローラ55,56表面にホットオフセットが発生した。又、立ち上げ直後の連続通紙による定着ローラ55,56の温度落込みも発生した。
【００８４】
図６に示した従来の定着装置は補助電源53からの電力により発熱する発熱部材96を使用する構成であり、発熱部材96は加熱部材94の中に図３に示すように配置される。補助電源53に充分な電力が充電されていない場合、補助電源53に接続されたハロゲンヒータ96は、補助電源53から供給される電力が不足するために十分な熱量を発生させることができず、主電源88に接続されているハロゲンヒータ95との温度格差が非常に大きくなり、オフセット等の定着不良、あるいは定着ローラ94の壊れ等の現象を引き起こす可能性がある。又、立ち上げ直後の大量の連続通紙による定着ローラ94の温度落込みでも定着不良等の問題が起こる可能性がある。
【００８５】
本実施形態では、画像形成装置51,52の一方が具備する補助電源の蓄電量が不十分な状態でも、この補助電源に他方の画像形成装置の補助電源の電力が送電されることで、補助電源の電力不足による動作不良を起こさず、安定した動作が可能になると共に、省エネルギーでかつ立ち上げ時間の非常に短い画像形成装置を提供することができる。
【００８６】
本実施形態では、主電源88、89及び補助電源53,54の両方からの電力を同時に加熱部材55,56、100,101に供給することができ、これにより所定温度まで短時間で昇温することができる。本実施形態では、図２に示すように、補助電源53,54の電圧90Vで補助電源53,54から850Wの電力を取り出し、商用電源88,89から1200Wを取り出す構成であり、主発熱部材95、100の抵抗は約8Ω、補助発熱部材96、101の抵抗は約9.5Ωである。これにより商用電源88,89の供給電力の上限を上回る2050Wの電力を加熱部材55,56の昇温に使用することができる。
【００８７】
又、補助電源53,54に接続している充放電制御装置98,103の情報に基づいて補助電力投入制御装置87が補助電力切換手段105を用いて、画像形成装置51の補助電源53の蓄電量が不十分である（所定の蓄電量以下である）場合には、画像形成装置52の補助電源54の電力を画像形成装置51の補助発熱部材96に送電することにより画像形成装置51の全発熱部材95,96に安定した電力を供給することができ、定着不良の原因となる加熱部材55の温度ムラや連続通紙による温度落込みを低減することができる。立ち上げ時間においては、画像形成装置51は補助電源53の蓄電量が十分であった場合と同様に短時間の立ち上げが可能である。
【００８８】
同様に、補助電源53,54に接続している充放電制御装置98,103の情報に基づいて補助電力投入制御装置87が補助電力切換手段105を用いて、画像形成装置52の補助電源54の蓄電量が不十分である（所定の蓄電量以下である）場合には、画像形成装置51の補助電源53の電力を画像形成装置52の補助発熱部材101に送電することにより画像形成装置52の全発熱部材100,101に安定した電力を供給することができ、定着不良の原因となる加熱部材56の温度ムラや連続通紙による温度落込みを低減することができる。立ち上げ時間においては、画像形成装置52は補助電源54の蓄電量が十分であった場合と同様に短時間の立ち上げが可能である。
【００８９】
図５は、本実施形態における補助電力投入制御装置87が有しているCPU106のROMに記憶されているプログラムを示し、CPU106が充放電制御装置98から画像形成装置51の補助電源53の放電指令を受けたときの補助電力投入制御装置87による機器間電力協調制御を示す。充放電制御装置98は、画像形成装置51の動作に伴う補助電源53の放電時に、蓄電量検知手段（蓄電量検知機能）の検知情報に基づいて画像形成装置51の補助電源53の蓄電量を確認する。充放電制御装置103は、画像形成装置52の動作に伴う補助電源54の放電時に、蓄電量検知手段（蓄電量検知機能）の検知情報に基づいて画像形成装置52の補助電源54の蓄電量を確認する。
【００９０】
CPU106は、充放電制御装置98からの情報に基づいて画像形成装置51の補助電源53に第一の設定蓄電量以上の蓄電量が有るか否かを判断し、画像形成装置51の補助電源53に第一の設定蓄電量以上の蓄電量が無かった時には、充放電制御装置103からの情報に基づいて、画像形成装置52の補助電源54の充放電状態及び蓄電量情報を確認し、画像形成装置52の補助電源54が、放電状態ではなく、さらに画像形成装置52の補助電源54に第二の設定蓄電量以上の蓄電量が蓄電されていた場合、補助電力切換手段105を切り換えて画像形成装置52の補助電源54の電力を画像形成装置51の補助発熱部材96へ送電させることにより補助発熱部材96を発熱させる。本実施形態では、第一の設定蓄電量がフル充電量に対して60％に設定されて第二の設定蓄電量がフル充電量に対して80％に設定されており、画像形成装置52自身の立ち上げ動作が不安定になることを防止している。
【００９１】
補助電力投入制御装置87は、画像形成装置51の充放電制御装置98から出力される補助電源53の放電停止情報（補助電源53の放電を停止させる情報）を検出して、画像形成装置52の補助電源54の送電を停止させる。その後、画像形成装置52の補助電源54は画像形成装置52が有する充放電制御装置103の制御により主電源89からの電力で充電器102により充電される。
【００９２】
本実施形態の画像形成装置51、52は該画像形成装置51、52の補助電源53、54の充放電を、画像形成装置51、52がそれぞれ具備する充放電制御装置98、103により制御するが、機器間電力協調システム内の全ての補助電源の充放電，送電を補助電力投入制御装置87で制御しても構わない。
【００９３】
又、状況としては多くないと思われるが、複数の画像形成装置51,52を同時に立ち上げた直後に再びどちらかの画像形成装置を立ち上げる時や、ゴールデンウイークや盆休み等で長期間キャパシタ53,54が自己放電していた時などの、画像形成装置51,52のどちらの補助電源53,54にも上記設定蓄電量（第一の設定蓄電量、第二の設定蓄電量）以上の蓄電量が蓄電されていなかった場合には、本実施形態では、一分間に画像を形成する記録部材枚数を減らす指令「CPM DOWN」が補助電力投入制御装置87により画像形成装置51,52へ出力される。これにより、画像形成装置51,52は立ち上げ時間の増加を最低限におさえる。又、その間に、補助電源54が第二の設定蓄電量以下の蓄電量であった画像形成装置52には画像形成装置52が有する充放電制御装置103により補助電源54に充電が行われるため、以後の画像形成装置51,52の安定な動作が保証される。
【００９４】
当然ではあるが、補助電力送電手段85により接続される画像形成装置は3台以上でも構わない。画像形成装置が3台以上である場合、補助電力投入制御装置87は各画像形成装置の補助電源の蓄電量を検出して、送電可能な画像形成装置を検索する。本実施形態が画像形成装置をより多く有することで機器間電力協調システムはより安定な動作が保証される。
【００９５】
図１０は、上記プログラムに従って、画像形成装置51の電気二重層キャパシタ53が充電されていない状態で画像形成装置51を立ち上げた時の様子を示す。画像形成装置52の補助電源54からの送電により、画像形成装置51の補助電源53が充電されていた場合と同様の立ち上げ時間で動作するともに、立ち上げ直後の連続通紙においても温度落込みは発生しない。又、補助発熱部材が確実に発熱するため、図６に示す定着装置の如く上記図５の制御を行わない場合の昇温のような定着ローラ表面温度の温度格差が発生せず、良好な画像を得ることができた。  
本実施形態では、画像形成装置51の立ち上げ時や連続通紙時に補助電源53の充電量が不足していた場合に上記機器間電力協調制御を行うが、画像形成装置52の立ち上げ時や連続通紙時に補助電源54の充電量が不足していた場合にも上記機器間電力協調制御と同様な機器間電力協調制御を行う。
【００９６】
次に本発明の第２の実施形態について図１１、図１２、図１３を用いて説明する。この実施形態では、上記第１の実施形態とは以下の点が異なる。上記第１の実施形態の機器間電力協調システムは、画像形成装置51,52の台数分と同数の補助電源53,54が存在することになる。第１の実施形態では、補助電源は、キャパシタを使用しているため、その分だけコストが高くてサイズも大きくなってしまい、構成によって価格の上昇分が数万〜数十万円になる場合もあり、複数の画像形成装置を導入する際には負担が大きいという問題がある。
【００９７】
また、キャパシタは、充放電回数の寿命が半永久的に利用できるので、同一期間内での利用回数が増えると充放電一回あたりのコストが低下していくため、単位期間内での利用効率を上昇させたい。しかし、キャパシタの利用効率を上げようとして画像形成装置単体のままで使用回数を増やすと、画像形成装置本体の寿命が早くつきてしまうという不具合がでてくる。
【００９８】
図１１、図１２は第２の実施形態の機器間電力協調システムを示す。本実施形態では、補助電源53,54を搭載した画像形成装置51,52と、補助電源を搭載しない画像形成装置107とを補助電力送電手段85及び情報伝達手段86で補助電力投入制御装置87に接続することにより機器間電力協調システムを構成している。又、第１の実施形態とは異なり、補助電力投入制御装置87は、画像形成装置51の外部に設置されている。画像形成装置107は、画像形成装置51において、補助電源53、スイッチ91、充電器97、充放電制御装置98が省略されている。
【００９９】
補助電源を搭載しない画像形成装置107は、補助電力投入制御装置87を介して他の補助電源53,54からの送電が可能な補助発熱部材108と、主電源109から図示しない切換手段としてのスイッチを介して電力が供給される主発熱部材110と、補助発熱部材108及び主発熱部材110により加熱される加熱部材としての薄肉定着ローラ111とを具備している。主電源109から主発熱部材110への電力が図示しないスイッチのオン/オフで制御され、加熱部材111の温度が設定温度に制御される。
【０１００】
画像形成装置107は、定着装置112の昇温時に他の画像形成装置51,52が具備する補助電源53,54から補助発熱部材108への送電を受けることにより、主電源109のみの電力を上回る電力を加熱部材111の昇温に投入することができるため、短時間の立ち上げが可能となる。又、画像形成装置107は、自身の動作に関する情報を補助電力投入制御装置87に情報伝達手段86により送信し、補助電源からの電力が必要なときに補助電力投入制御装置87に情報を送信する。
【０１０１】
これにより、複数の機器（ここでは画像形成装置51,52,107）が短時間での昇温を実現するのに必要なコストとスペースの追加は、補助電源を搭載した画像形成装置を３台揃える場合のほぼ３分の２となり、格段にコストとスペースの増加を抑えることが可能である。また、画像形成装置の稼働回数を増やさないままに、キャパシタの利用回数すなわち、利用効率を向上させていくことが可能となる。
【０１０２】
本実施形態では、補助電源53,54からの送電を受ける補助発熱部材108を加熱部材111内に新たに備えたが、画像形成装置107内の、定着装置以外の装置に補助電源53,54からの電力を送電しても構わない。通常、画像形成装置は、立ち上げ時には定着装置以外にも多くの電力を使用するため、主電源の全ての電力を定着装置に投入することは出来ない。そこで、補助電源53,54からの電力を画像形成装置107内の定着装置以外の装置に投入して、主電源109の全ての電力を定着装置112に投入することで補助発熱部材108なる新たな部品を備えることなく短時間の立ち上げも可能である。
【０１０３】
図１３は、第２の実施形態における補助電力投入制御装置87が有しているCPU106のROMに記憶されているプログラムを示し、CPU106が、情報伝達手段86から画像形成装置107の加熱部材昇温情報の出力を受けたときの補助電力投入制御装置87による機器間電力協調制御を示している。
【０１０４】
まず、補助電力投入制御装置87は、情報伝達手段86から画像形成装置107の加熱部材昇温情報の出力を受けて、補助電源53,54を搭載した画像形成装置51,52の充放電状態及び蓄電量を充放電制御装置98、103からの情報により確認する。補助電力投入制御装置87は、画像形成装置51、52の補助電源53,54のいずれかの補助電源1xが、放電状態ではなく、第三の設定蓄電量以上の蓄電量に蓄電されていた場合、補助電力切換手段105を切り換えてその補助電源1xの電力を画像形成装置107の補助発熱部材108に送電する。
【０１０５】
本実施形態では、第三の設定蓄電量は、上記第１の実施形態の第二の設定蓄電量と等しい、フル充電量の80％に設定した。補助電力投入制御装置87は、補助電源1xを有する画像形成装置の充放電制御装置から出力される補助電源1x の放電停止情報（補助電源1xの放電を停止させる情報）を検出して補助電力切換手段105を切り換え、補助電源1xの送電を停止させる。
【０１０６】
本実施形態では補助電源53,54を搭載する画像形成装置51,52の2台と、補助電源を搭載しない画像形成装置107の1台で機器間協調システムを構成したが、補助電源を搭載した画像形成装置に対して補助電源を搭載しない画像形成装置が多すぎなければ何台の画像形成装置で本システムを構成しても構わない。安定したシステムを考慮した上で、補助電源を搭載した画像形成装置は他の補助電源を搭載した画像形成装置の台数の２倍以上の台数があることが望ましい。
【０１０７】
本実施形態では、上記構成により、補助電源を搭載しない画像形成装置も補助電源を搭載した画像形成装置と同様に短時間の立ち上げが可能となり、短時間立ち上げの画像形成装置を複数台導入する際のコストを大幅に削減することができる。
【０１０８】
上記第１の実施形態及び第２の実施形態では、充電可能な補助電源からの電力を利用した昇温時間の早い画像形成装置において、補助電源の蓄電量に関わらず安定な動作を保証することができる。さらに、補助電源を有していない画像形成装置の立ち上げ時間を短縮することができる。
【０１０９】
なお、本発明は、画像形成装置の代りに補助電源を有する機器及び補助電源を有しない機器により構成される機器間電力協調システムに適用することができる。
【０１１０】
上記第１の実施形態及び第２の実施形態によれば、複数の補助電源搭載機器の補助電源の電力を共有することで、補助電源の蓄電量が所定の量より不足していた際に、他の補助電源搭載機器から電力の送電を受けることにより、補助電源の蓄電量に関わらず動作部が安定に動作することができる。  
上記第１の実施形態及び第２の実施形態によれば、システム内の補助電源搭載機器の安定な動作を保証するとともに、補助電源を持たない電気機器にも補助電源の電力を送電することができる。
【０１１１】
上記第１の実施形態及び第２の実施形態によれば、複数の機器（画像形成装置などの機器）と補助電力投入制御装置とを、複数の機器と補助電力投入制御装置の間で情報を送受信する情報伝達手段により接続することで、機器に補助電力を送電する最適な補助電源をシステム内で検索することができる。  
上記第１の実施形態及び第２の実施形態によれば、複数の機器が各々、コンピュータ,電話回線,及びネットワークの少なくとも一つに接続するための通信手段を備えることにより、複数の機器と補助電力投入制御装置の間で情報を送受信するための専用の信号線を配線する必要がない。
【０１１２】
上記第１の実施形態及び第２の実施形態によれば、動作検知手段が検出した動作部の動作情報を取得し、該取得情報に基づいて、補助電力切換手段を切り換えることにより、動作部が電力を必要とするとき、直ぐに補助電源の電力を送電することができるとともに、誤った送電を防止することができる。  
上記第１の実施形態及び第２の実施形態によれば、充放電制御装置から補助電源搭載機器の補助電源の蓄電量情報を取得し、この蓄電量情報に基づいて、補助電力切換手段を切り換えることにより、電力を送電する補助電源の過放電，蓄電量不足を防止することができ、それぞれの補助電源搭載機器の安定した動作を保証することができる。
【０１１３】
上記第１の実施形態及び第２の実施形態によれば、商用電源の制限を越える最大供給電力を画像形成装置に投入することで、立ち上げ時間の短い画像形成装置を提供することができる。  
上記第１の実施形態及び第２の実施形態によれば、補助電源に十分な電力が蓄電されていない際にも加熱部材の表面温度を均一にすることで、トナーを安定して加熱溶融して、良質なトナー像を記録紙に定着して形成することができる。
【０１１４】
上記第２の実施形態によれば、補助電源を持たない画像形成装置にも補助電源の電力を送電することにより、立ち上げ時間を短くすることができる。又、補助電源の利用効率を向上させることでコストを低減することができる。  
上記第１の実施形態及び第２の実施形態によれば、補助電源を電気化学キャパシタにすることにより補助電源の充電時間を短時間にして、なおかつ長寿命化することができる。
【０１１５】
上記第１の実施形態によれば、補助電力投入制御装置を補助電源搭載機器の一つに具備することにより補助電源搭載機器が有する主電源の電力を補助電力投入制御装置に供給できるため、補助電力投入制御装置を新たに商用電源等に接続する必要がない。
【０１１６】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。この実施形態の画像形成装置間電力協調システムを構成する画像形成装置113、114は電子写真方式であり、図１５及び図１６に示すように、画像形成装置113からの電力は画像形成装置114が具備する定着装置116に投入され、画像形成装置114からの電力は画像形成装置113が具備する定着装置115に投入される。画像形成装置113、114は上記画像形成装置107と同様に構成され、画像形成装置113は補助電力投入制御装置117が搭載されている。
【０１１７】
本実施形態の機器間電力協調システムでは、画像形成装置113、114は電力送電制御装置118と情報伝達手段119により接続されている。電力投入制御装置117は、電力送電制御装置118により画像形成装置113からの電力を画像形成装置114に送電し、または画像形成装置114からの電力を画像形成装置113に送電する制御を行う。
【０１１８】
図１６は、画像形成装置113、114に具備される定着装置115、116の回路構成を示す。図１６において、120、121は画像形成装置113、114の各主電源である。この主電源120、121は、商用電源からの電力を供給する電力源であり、コンセントに接続することで電力を供給することができる。122、123は画像形成装置113、114の定着装置115、116における加熱部材であり、この加熱部材122、123は主発熱部材124、125と補助発熱部材126、127を有している。主発熱部材124、125はそれぞれスイッチ128、129を介して主電源120、121に接続され、スイッチ128、129が切り換えられることにより主電源120、121から主発熱部材124、125への電力がオン／オフされて加熱部材122,123の温度が設定温度に制御される。補助発熱部材126は画像形成装置114から電力が供給されることにより発熱し、補助発熱部材127は画像形成装置113から電力が供給されることにより発熱する。
【０１１９】
本実施形態では、発熱部材124〜127はハロゲンヒータであり、加熱部材122、123内に2つずつの発熱部材を設置したが、その発熱部材の数は３つ以上でも構わない。  
電力送電制御装置118a、118bは、それぞれ画像形成装置113、114の動作状態を監視しており、情報伝達手段119を介して電力投入制御装置117と情報を送受信する。電力送電制御装置118a、118bが監視している画像形成装置113、114の動作状態は、以下の状態である。  立ち上げ状態：定着装置115、116を常温から第一の設定温度である定着可能温度に昇温している状態
稼動状態：立ち上げ完了後、定着装置115、116の温度を第一の設定温度で維持している状態
画像形成状態：実際に画像を形成している状態
待機状態：一定の期間画像形成が行われなかった後に定着装置115、116の温度を第二の設定温度で維持している状態
スリープ状態：定着装置115、116への電力供給をしない状態
厚紙連続通紙状態：厚紙を10枚以上通紙する状態
本実施形態では、第一の設定温度は180℃，第二の設定温度は60℃である。また、本実施形態では上記の動作状態の情報を電力送電制御装置118a、118bと電力投入制御装置117とがやりとりすることにより、画像形成装置113、114間の電力送受を制御するが、環境温度など画像形成装置の他の情報により画像形成装置113、114間の電力送受を制御しても構わない。
【０１２０】
情報伝達手段11９としては、コンピュータ,電話回線,及びネットワークの少なくとも一つ及びこれに接続するための通信手段を有してもよい。情報伝達手段11９は、専用の信号線を用いることが望ましいが、汎用のネットワークを利用し、このためのインターフェイス機能を有してもよく、例えば、１０Base−Ｔや１００Base−ＴＸなどのEthernet（登録商標）ケーブルや、無線LAN規格の802.11gに対応する機器を利用するためのネットワークインターフェイスカード（ＮＩＣ）などが挙げられる。
【０１２１】
本構成形態では、加熱部材122、123に定着ローラを使用している。この定着ローラ122、123は、厚さ5.0mmのアルミの芯金と、この芯金の外側に設けた離型層として厚さ0.02mmのテフロン（登録商標）層とを持ち、直径が50mmである。定着装置115、116は、上記定着装置55と同様に図３に示すように構成され、被加熱体としての転写紙Pに圧力を加える加圧部材を有する。転写紙Pは定着装置115、116の加熱部材122、123と加圧部材がそれぞれ構成するニップ部を通過することにより、加熱部材122、123から熱を与えられて加熱される。
【０１２２】
図１７は電力投入制御装置117及び、画像形成装置113、114が構成する画像形成装置間電力協調システム内を示す概念図である。電力投入制御装置117は、各画像形成装置113、114の一方の主電源120または121からの電力を画像形成装置113、114の他方が有する補助発熱部材126又は127に送電する電力切換手段132と、CPU133とを有しており、CPU133が、各画像形成装置113、114が有する電力送電制御装置118a、118bから図１５に示す情報伝達手段119を介して入力される情報に基づいて電力切換手段132を切り換える構成となっている。
【０１２３】
従来の画像形成装置の構成である、本実施形態で用いている定着ローラ内に1200Wのハロゲンヒータを1本配置した画像形成装置を立ち上げて厚紙100枚の通紙を行った。本実施形態では、定着ローラ122、123の表面温度を20℃から第一の設定温度180℃まで昇温した後に40秒間定着ローラ122,123を空回転させ、定着ローラ122,123の表面温度を均一にした状態を立ち上げ状態として立ち上げ時間が300秒であった。
【０１２４】
又、本実施形態の画像形成装置113、114は、一分間の通紙枚数が60枚の高速機であるため、立ち上げ直後の厚紙の連続通紙では定着ローラ122,123の温度落込みが起こった。画像形成装置113、114は、定着不良防止のために一分間に画像を形成する記録部材枚数を減らす指令「CPM DOWN」が組み込まれており、温度落込み発生後、直ちに「CPM DOWN」制御が発生し、通紙枚数が一分間30枚に低下した。
【０１２５】
本実施形態は、画像形成装置113、114の一方に、画像形成装置113、114の他方の電力を送電することで、立ち上げ時間の非常に短い画像形成装置を提供するものである。  
本実施形態では、定着装置115には画像形成装置113の主電源120と他の画像形成装置114の主電源121の両方からの電力を同時に加熱部材122に供給することができ、定着装置116には画像形成装置114の主電源121と他の画像形成装置113の主電源120の両方からの電力を同時に加熱部材123に供給することができ、これにより定着装置115、116は所定温度まで短時間で昇温することができる。
【０１２６】
本実施形態は、画像形成装置114の商用電源100Vから400Wの電力を取り出し、画像形成装置113の商用電源から1200Wの電力を取り出して加熱部材122の昇温に用いる構成であり、主発熱部材124、125の抵抗は約8Ω、補助発熱部材126、127の抵抗は約25Ωである。これにより、商用電源の供給電力の上限を上回る1600Wの電力を加熱部材122の昇温に使用することができる。
【０１２７】
同様に、画像形成装置114の商用電源100Vから1200Wの電力を取り出し、画像形成装置113の商用電源から400Wの電力を取り出して加熱部材123の昇温に用いる構成であり、商用電源の供給電力の上限を上回る1600Wの電力を加熱部材123の昇温に使用することができる。
【０１２８】
また、画像形成装置113、114の一方において厚紙の連続通紙を行う時や、環境温度が低温である時など、温度落込みの発生が懸念される場合も、画像形成装置113、114の他方の電力を画像形成装置113、114の一方に送電することにより、CPMダウン制御を極力発生させず、安定した通紙速度を保障する。
【０１２９】
本実施形態では、画像形成装置113、114の一方の電力を画像形成装置113、114の他方の定着装置が有する補助発熱部材に投入したが、画像形成装置113の電力と画像形成装置114の電力を重畳して主発熱部材124、125のいずれか一方に投入しても構わない。これにより、画像形成装置に補助発熱部材を追加する必要がなくなり、装置の小型化及び低コスト化につながる。また、画像形成装置114の電力を画像形成装置113内の定着装置115以外の装置に供給することで、画像形成装置113の電力を全て定着装置115に使用できる構成にしてもよい。
【０１３０】
図１８及び図１９は、本実施形態における電力投入制御装置117が有しているCPU133のROMに記憶されているプログラムを示すフローチャートであり、CPU133が、電力送電制御装置118aから画像形成装置113が立ち上げ状態又は厚紙連続通紙状態に移行するという情報を受けたときの、電力投入制御装置117による機器（画像形成装置）間電力協調制御を示している。
【０１３１】
図１８に示すプログラムでは、電力投入制御装置117は、画像形成装置113の立ち上げ時に、画像形成装置114からの情報により画像形成装置114の動作状態を確認し、画像形成装置114が待機状態もしくはスリープ状態であった場合、電力切換手段132により画像形成装置114の主電源121からの電力を画像形成装置113の補助発熱部材126に送電し、加熱部材122を画像形成装置113、114の電力で昇温させる。電力投入制御装置117は、画像形成装置123の電力送電制御装置118aから出力される立ち上げ完了情報を検出して画像形成装置114の主電源121からの電力の送電を停止する。
【０１３２】
電力投入制御装置117は、画像形成装置113の立ち上げ時に、画像形成装置114が待機状態でもスリープ状態でもなかった場合には、電力切換手段132により画像形成装置114の主電源121から画像形成装置113の補助発熱部材126への送電を停止させる。従って、画像形成装置113は、主発熱部材124にのみ画像形成装置113の電力が供給され、立ち上げ完了後に稼動状態に移行する。
【０１３３】
図１９に示すプログラムでは、電力投入制御装置117は、画像形成装置113の厚紙連続通紙時に、画像形成装置114からの情報により画像形成装置114の動作状態を確認し、画像形成装置114が待機状態もしくはスリープ状態であった場合、電力切換手段132により画像形成装置114の主電源121からの電力を画像形成装置113の補助発熱部材126に送電する。電力投入制御装置117は、画像形成装置113の電力送電制御装置118aから出力される厚紙通紙完了情報を検出して厚紙通紙完了時に画像形成装置114の主電源121からの電力の送電を停止する。
【０１３４】
電力投入制御装置117は、画像形成装置114が待機状態でもスリープ状態でもなかった場合には電力切換手段132により画像形成装置114の主電源121から画像形成装置113の補助発熱部材126への送電を停止させる。従って、画像形成装置113の主電源120からの電力のみで定着装置115が稼動するが、電力投入制御装置117は厚紙連続通紙など定着不良が発生する可能性がある場合には直ちに一分間に画像を形成する記録部材枚数を減らす指令「CPM DOWN」を画像形成装置113に出力し、定着不良を防止する。
【０１３５】
電力投入制御装置117は、画像形成装置114の主電源121からから画像形成装置113の補助発熱部材126への送電制御を以上のように行うが、画像形成装置113から画像形成装置114の補助発熱部材126への送電も同様に制御する。  
本実施形態の画像形成装置113、114の電力の送電は、画像形成装置113、114がそれぞれ具備する電力送電制御装置118a、118bにより制御するが、機器（画像形成装置）間電力協調システム内の全ての電力の送電を電力投入制御装置117で制御しても構わない。
【０１３６】
図２０は、上記プログラムに従って画像形成装置113を立ち上げた時の様子を示す。画像形成装置114の送電により画像形成装置113の立ち上げ時間は220秒に短縮された。また、立ち上げ直後の厚紙の連続通紙においても温度落込みは発生せず、通常紙と同様の通紙速度が得られた。  
当然ではあるが、電力送電制御装置118により接続される画像形成装置は3台以上でも構わない。
【０１３７】
機器（画像形成装置）間電力協調システムを構成する画像形成装置が3台以上である場合には、電力投入制御装置117は各画像形成装置からの情報により各画像形成装置の動作状態を検出して送電可能な画像形成装置を検索する。本実施形態の画像形成装置をより多く有することで機器（画像形成装置）間電力協調システムは、より安定な動作が保証される。
【０１３８】
また、本実施形態では、画像形成装置は商用電源からの電力により稼動しているが、商用電源の電力源は火力、水力、原子力等の集中型発電によるものである。画像形成装置は企業・個人の情報を取り扱う製品であるので、そのセキュリティの確保と安定的な電源供給が重要である。画像形成装置は、非常時、緊急時にはUPS電源等のバックアップ電源での対応が可能であるが、セキュリティの確保や安定的な電源供給が確実なものとなっているとは言い難い。
【０１３９】
そこで、本実施形態において、商用電源からの電力の代りに燃料電池のような発電素子からの電力を使用するように構成することで画像形成装置自体が自律電力源を持つことになり、セキュリティの確保や安定的な電源供給が保障される。また、燃料電池は、電力源が化石燃料で発電してその電力を供給する商用電源に比して、クリーンで且つ、エネルギー効率の高いものであるので、非常に環境にやさしい画像形成装置を提供することができる。
【０１４０】
第３の実施形態では、画像形成装置の立ち上げ時間を短縮することができる。また、厚紙の連続通紙になどにより画像形成装置の動作が不安定になることを防止することができる。  
上記第３の実施形態によれば、複数の画像形成装置が電力を共有することで、画像形成装置の立ち上げ時または電力不足の際に、他の画像形成装置から電力の送電を受けて商用電源の限界を超えた電力を投入することができ、短時間立ち上げ，動作の安定化が可能となる。
【０１４１】
上記第３の実施形態によれば、システム内の画像形成装置の立ち上げ時間の短縮及び、安定な動作を保証することができる。  
上記第３の実施形態によれば、画像形成装置と電力投入制御装置とを、画像形成装置と電力投入制御装置の間で情報を送受信する情報伝達手段により接続することで、画像形成装置に電力を送電する最適な他の画像形成装置をシステム内で検索することができる。
【０１４２】
上記第３の実施形態によれば、画像形成装置が各々、コンピュータ,電話回線,及びネットワークの少なくとも一つに接続するための通信手段を備えることにより、画像形成装置と電力投入制御装置の間で情報を送受信するための専用の信号線を配線する必要がなくなる。  
上記第３の実施形態によれば、画像形成装置の動作情報を取得し、該取得情報に基づいて、電力切換手段を切り換えることにより、画像形成装置に電力が必要なときに適切に他の画像形成装置の電力を送電することができるとともに、誤った送電を防止することができる。
【０１４３】
上記第３の実施形態によれば、画像形成装置が、画像情報に応じて未定着画像を形成する装置と、その形成された未定着画像を記録部材に定着する定着装置とを有しており、いずれかの画像形成装置が他の画像形成装置から電力供給を受ける際、その電力供給を受ける画像形成装置は、他の画像形成装置から供給された電力を定着装置に使用することにより、立ち上げ時に商用電源の限界を超えた電力を定着装置に投入することができ、短時間昇温が可能となる。
【０１４４】
上記第３の実施形態によれば、画像形成装置が燃料電池からの電力により動作する構成とすることにより、商用電源ではない自律電力源により動作することができ、画像形成装置のセキュリティの確保や安定的な電源供給を保障することができる。また、燃料電池は、電力源が化石燃料で発電してその電力を供給する商用電源に比して、クリーンで且つ、エネルギー効率の高いものであるので、非常に環境にやさしい画像形成装置を提供することができる。
【０１４５】
上記第３の実施形態によれば、電力投入制御装置を画像形成装置の一つに具備することにより画像形成装置の電力を電力投入制御装置に供給できるため、電力投入制御装置を新たに商用電源等に接続する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す正面図である。
【図２】同第１の実施形態における補助電源及び定着装置の回路構成を示す回路図である。
【図３】同第１の実施形態における定着装置を示す横断面図である。
【図４】同第１の実施形態における補助電力投入制御装置及び機器間電力協調システム内を示す概念図である。
【図５】同第１の実施形態における補助電力投入制御装置が有しているCPUのROMに記憶されているプログラムを示すフローチャートである。
【図６】定着装置の従来例を示す回路図である。
【図７】同定着装置の定着ローラ温度上昇特性を示す特性図である。
【図８】上記第１の実施形態において画像形成装置を立ち上げ、連続通紙終了後、再び立ち上げた際の様子を示す図である。
【図９】上記第１の実施形態の画像形成装置立ち上げ時において薄肉定着ローラが発熱部材から単位面積あたりに受ける熱量が最も大きい位置Ａと最も小さい位置Ｂにおける表面温度の経時変化を示す図である。
【図１０】上記第１の実施形態において画像形成装置の電気二重層キャパシタが充電されていない状態で画像形成装置を立ち上げた時の様子を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態を示す概略図である。
【図１２】同第２の実施形態を示す回路図である。
【図１３】同第２の実施形態における補助電力投入制御装置が有しているCPUのROMに記憶されているプログラムを示すフローチャートである。
【図１４】同第２の実施形態における画像形成装置を示す断面図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態を示す正面図である。
【図１６】同第３の実施形態を示す回路図である。
【図１７】同第３の実施形態の電力投入制御装置及びシステム内を示す概念図である。
【図１８】同第３の実施形態における電力投入制御装置が有しているCPUのROMに記憶されているプログラムを示すフローチャートである。
【図１９】同第３の実施形態における電力投入制御装置が有しているCPUのROMに記憶されている他のプログラムを示すフローチャートである。
【図２０】同第３の実施形態の画像形成装置を立ち上げた時の様子を示す図である。
【符号の説明】
【０１４７】
51、52      画像形成装置
53、54      補助電源
55、56      定着装置
85      補助電力送電手段
86      情報伝達手段
87      補助電力投入制御装置
88、89      主電源
90、91、92,93      スイッチ
94、99      加熱部材
95、100      主発熱部材
96、101      補助発熱部材
97、102      充電器
98、103      充放電制御装置
104      加圧ローラ
107      画像形成装置
108      補助発熱部材
109      主電源
110      主発熱部材
111      発熱部材
112      薄肉定着ローラ
113、114      画像形成装置
115、116      定着装置
117      補助電力投入制御装置
118、118a、118b      電力送電制御装置
119      情報伝達手段
120、121      主電源
122、123      加熱部材
124、125      主発熱部材
126、127      補助発熱部材
128、129      スイッチ
【図１】
2008011700.tif 000003
【図２】
2008011700.tif 000004
【図３】
2008011700.tif 000005
【図４】
2008011700.tif 000006
【図５】
2008011700.tif 000007
【図６】
2008011700.tif 000008
【図７】
2008011700.tif 000009
【図８】
2008011700.tif 000010
【図９】
2008011700.tif 000011
【図１０】
2008011700.tif 000012
【図１１】
2008011700.tif 000013
【図１２】
2008011700.tif 000014
【図１３】
2008011700.tif 000015
【図１４】
2008011700.tif 000016
【図１５】
2008011700.tif 000017
【図１６】
2008011700.tif 000018
【図１７】
2008011700.tif 000019
【図１８】
2008011700.tif 000020
【図１９】
2008011700.tif 000021
【図２０】
2008011700.tif 000022