(57)【要約】【課題】補助電源装置としての機能を損なわず適切なタイミングで補助発熱体への給電を可能としながら蓄電器を長寿命化させる。【解決手段】主発熱体及び補助発熱体を一方に内蔵し互いの周面が密着した状態で平行対峙する一対の定着ローラと、主発熱体に電力を供給する主電源装置と、充放電自在な蓄電器を備え該蓄電器から補助発熱体に電力を供給させる補助電源装置と、該補助電源装置の蓄電器の充放電を制御する制御装置と、を備える定着装置において、制御装置は、アイドル状態になってから（ｔ２）所定時間が経過する（ｔ２→ｔ４）と省電力モードへ移行する（ｔ４）一方、補助電源装置に、アイドル状態になったとき（ｔ２）を基準時間として前記所定時間（ｔ２〜ｔ４）から蓄電器の満充電に要する時間（充電所要時間）（ｔ３〜ｔ４）を差し引いた時間（充電待機時間）（ｔ２〜ｔ３）が経過した時点（ｔ３）で蓄電器への充電を開始させる。【選択図】図３
2008058684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主発熱体及び補助発熱体を一方に内蔵し互いの周面が密着した状態で平行対峙する一対の定着ローラと、前記主発熱体に電力を供給する主電源装置と、充放電自在な蓄電器を備え該蓄電器から前記補助発熱体に電力を供給する補助電源装置と、該補助電源装置の前記蓄電器の充放電を制御する制御装置と、を備え、前記一対の定着ローラ間を通過する記録媒体に加圧及び加熱することにより記録媒体上のトナー像を記録媒体に定着させる定着装置であって、
前記制御装置は、アイドル状態になってから所定時間が経過すると省電力モードへ移行する一方、前記補助電源装置に、前記アイドル状態になったときを基準時間として前記所定時間から前記蓄電器の満充電に要する時間（充電所要時間）を差し引いた時間（充電待機時間）が経過した時点で前記蓄電器への充電を開始させることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記蓄電器の充電前の端子電圧を検出する検出手段を有し、前記端子電圧に応じて前記充電所要時間を決定することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記蓄電器の劣化状態を所定の条件に基づいて規定し、前記劣化状態に応じて前記充電所要時間を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記所定時間と前記蓄電器の充電前の端子電圧と前記蓄電器の劣化状態を示す劣化係数とに応じた前記充電待機時間をテーブルとして記憶し、
前記端子電圧を検出する検出手段を有し、
前記劣化係数を所定の条件に基づいて規定し、
前記所定時間と前記端子電圧と前記劣化係数とに応じて前記充電待機時間を前記テーブルから取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れかの定着装置を備え、記録媒体上に形成したトナー像を前記定着装置を用いて定着させ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、定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、一対の定着ローラ、主電源装置、補助電源装置及び制御手段を備える定着装置が開示されている。上記一対の定着ローラは、互いの周面が密着した状態で平行対峙するよう配設されており、定着ローラの一方に、主加熱部及び補助加熱部を内蔵している。主電源装置は、主加熱部に電力を供給する。補助電源装置は、蓄電器を備え、補助加熱部に電力を供給する。制御手段は、補助電源装置の蓄電器の充放電を制御するものであって、蓄電器に充電可能なとき補助電源装置に蓄電器への充電を行わせる。
上記蓄電器としては、例えば、電気二重層コンデンサがある。
【特許文献１】特開２００４−３１００５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電気二重層コンデンサは、満充電に近い状態が続くほど劣化が進行する性質を持っている。したがって、電気二重層コンデンサの長寿命化を図るには、満充電に近い状態をなるべく継続させないのが好ましい。しかし、従来は、補助発熱体への給電に備えて、なるべく満充電に近い状態にしておくようにされており、その結果、電気二重層コンデンサを短命化させることとなっている。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、補助電源装置としての機能を損なわず適切なタイミングで補助発熱体への給電を可能としながら蓄電器を長寿命化させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明では、第１の手段として、主発熱体及び補助発熱体を一方に内蔵し互いの周面が密着した状態で平行対峙する一対の定着ローラと、前記主発熱体に電力を供給する主電源装置と、充放電自在な蓄電器を備え該蓄電器から前記補助発熱体に電力を供給する補助電源装置と、該補助電源装置の前記蓄電器の充放電を制御する制御装置と、を備え、前記一対の定着ローラ間を通過する記録媒体に加圧及び加熱することにより記録媒体上のトナー像を記録媒体に定着させる定着装置であって、前記制御装置は、アイドル状態になってから所定時間が経過すると省電力モードへ移行する一方、前記補助電源装置に、前記アイドル状態になったときを基準時間として前記所定時間から前記蓄電器の満充電に要する時間（充電所要時間）を差し引いた時間（充電待機時間）が経過した時点で前記蓄電器への充電を開始させる定着装置を採用した。
【０００６】
また、第２の手段として、上記第１の手段に係る定着装置において、前記制御装置は、前記蓄電器の充電前の端子電圧を検出する検出手段を有し、前記端子電圧に応じて前記充電所要時間を決定するものを採用した。
【０００７】
第３の手段として、上記第１又は２の手段に係る定着装置において、前記制御装置は、前記蓄電器の劣化状態を所定の条件に基づいて規定し、前記劣化状態に応じて前記充電所要時間を決定するものを採用した。
【０００８】
第４の手段として、上記第１の手段に係る定着装置において、前記制御装置は、前記所定時間と前記蓄電器の充電前の端子電圧と前記蓄電器の劣化状態を示す劣化係数とに応じた前記充電待機時間をテーブルとして記憶し、前記端子電圧を検出する検出手段を有し、前記劣化係数を所定の条件に基づいて規定し、前記所定時間と前記端子電圧と前記劣化係数とに応じて前記充電待機時間を前記テーブルから取得するものを採用した。
【０００９】
更に、本発明では、第５の手段として、上記第１から４の何れかの手段に係る定着装置を備え、記録媒体上に形成したトナー像を前記定着装置を用いて定着させる画像形成装置を採用した。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アイドル状態になってから所定時間が経過すると省電力モードへ移行し、省電力モードにおいて定着ローラの加熱を休止し、これにより徐々に低下する定着ローラの温度を定着動作を開始する際に所定温度に復帰させるにあたって、省電力モード移行までに蓄電器を十分に充電しておき、主電源装置と共に補助電源装置を使用して温度復帰を早めるが、不必要に早い時期から蓄電器を満充電状態にすることなく、アイドル状態になったときを基準時間として前記所定時間から充電所要時間を差し引いた時間が経過した時点で蓄電器への充電を開始することにより、省電力モードへの移行直前に蓄電器への充電を終了するようにしたので、補助電源装置としての機能を損なわず適切なタイミングでの給電を可能としながら、蓄電器の低電圧状態を長くして蓄電器を長寿命化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態における定着装置の機能構成を示すブロック図である。この図１に示すように、本定着装置は、主電源スイッチ１（主電源装置）、補助電源装置２、一対の定着ローラ３Ａ，３Ｂ及び制御装置４を備えている。
また、補助電源装置２は、整流回路２ａ、充電回路２ｂ、選択スイッチ２ｃ、コンデンサ２ｄ（蓄電器）及び放電回路２ｅを備え、一方の定着ローラ３Ａは、主ヒータ３ａ（主発熱体）及び補助ヒータ３ｂ（補助発熱体）を内蔵し、更に、制御装置４は、開閉スイッチ４ａ、温度センサ４ｂ及び制御部４ｃ（検出手段）を備えている。
【００１２】
主電源スイッチ１は、商用電力であるＡＣ１００Ｖの主ヒータ３ａへの供給を規制する開閉スイッチであり、制御部４ｃから入力される開閉信号に基づいてＡＣ１００Ｖの主ヒータ３ａへの供給をＯＮ／ＯＦＦする。補助電源装置２は、補助ヒータ３ｂに電力を供給（給電）するものである。
【００１３】
整流回路２ａは、交流電力であるＡＣ１００Ｖを整流することにより直流電力に変換して充電回路２ｂに出力する。充電回路２ｂは、上記直流電力に基づいて電荷をコンデンサ２ｄに充電させるものであり、例えば一定電流を出力する定電流充電回路である。
選択スイッチ２ｃは、充電回路２ｂの出力端あるいは放電回路２ｅの入力端を択一的に選択するスイッチであり、制御部４ｃから入力される選択信号に基づいて上記出力端あるいは入力端の何れかをコンデンサ２ｄの一端に接続する。
【００１４】
コンデンサ２ｄは、周知のように種々のコンデンサの中でも比較的大きな電荷を蓄えることが可能な２端子の電気二重層コンデンサであり、一端が上記選択スイッチ２ｃの共通端子に接続され、他端が基準電位（例えば接地電位）に接続されている。また、コンデンサ２ｄの一端（つまり選択スイッチ２ｃの共通端子）は、図示するように制御部４ｃに接続されている。
放電回路２ｅは、上記コンデンサ２ｄからの電荷の放電を制御するものであり、例えばコンデンサ２ｄに蓄えられた電荷を一定の電流として放電させて開閉スイッチ４ａに出力する。
【００１５】
定着ローラ３Ａ，３Ｂは、互いの周面が密着した状態で平行対峙する一対のローラであり、互いに逆方向に回転することによって記録媒体を圧接状態で挟むことにより当該記録媒体上のトナー像を定着させる。
主ヒータ３ａは、このような一対の定着ローラ３Ａ，３Ｂの一方、つまり定着ローラ３Ａ内に設けられた電気ヒータであり、主電源スイッチ１から交流電力である商用電力が供給されることによって発熱する。補助ヒータ３ｂは、上記主ヒータ３ａと同じく定着ローラ３Ａ内に設けられた電気ヒータであり、補助電源装置２から供給される直流電力（コンデンサ２ｄの放電による直流電力）が供給されることによって発熱する。
【００１６】
開閉スイッチ４ａは、上記放電回路２ｅの出力端と補助ヒータ３ｂとの間に設けられており、制御部４ｃから入力される制御信号に基づいて放電回路２ｅの出力端から出力される直流電力の補助ヒータ３ｂへの供給をＯＮ／ＯＦＦする。温度センサ４ｂは、定着ローラ３Ａの温度を検出し、その検出温度を制御部４ｃに出力する。
【００１７】
制御部４ｃは、内部メモリに記憶された制御プログラム及び各種制御用データ等に基づいて本定着装置の全体動作を制御するものであり、上記制御プログラム及び各種制御用データ等に基づいて制御演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）及び他の各部（つまり主電源スイッチ１、選択スイッチ２ｃ、開閉スイッチ４ａ及び温度センサ４ｂ等）と信号の授受を行う各種入出力インターフェース回路等から構成されている。また、制御部４ｃは、コンデンサ２ｄの蓄電量を示す量としてコンデンサ２ｄの端子電圧を検出する検出手段としても機能する。
このような制御部４ｃは、温度センサ４ｂの検出温度（定着ローラ３Ａの温度）に基づいて、各スイッチ（主電源スイッチ１、選択スイッチ２ｃ及び開閉スイッチ４ａ）の制御を行う。
【００１８】
また、制御部４ｃは、アイドル状態（即ち、起動動作や操作受付或いは定着動作等が終了した状態）になってそのまま所定時間が経過すると、省電力モードへ移行して、ＣＰＵ以外の上記各部への給電を停止することにより省電力を図る。
更に、制御部４ｃは、上記制御用データの１つとして、図２に示すようなテーブルを記憶している。このテーブルは、省電力モードに移行するまでの時間（省電力モード移行時間）と、コンデンサ２ｄの充電前の端子電圧（充電開始時電圧）と、コンデンサ２ｄの劣化係数と、に応じた充電所要時間及び充電待機時間を規定したものであって、（ａ）は省電力モード移行時間が１５分（デフォルト値）の場合の例であり、（ｂ）は省電力モード移行時間が１分（ユーザ設定値）の場合の例である。
上記テーブルの充電所要時間は、下記の式（１）により算出されたものである。
充電所要時間
＝[{(満充電電圧−充電開始時電圧)／満充電電圧}×６０秒]×劣化係数
・・・・・・（１）
また、上記テーブルの充電待機時間は、下記の式（２）により算出されたものである。
充電待機時間＝省電力モード移行時間−充電所要時間              ・・・・・・（２）
【００１９】
本実施形態におけるコンデンサ２ｄの満充電電圧は４０Ｖである。
劣化係数は、制御部４ｃにより決定される値であって、コンデンサ２ｄへの充電時間の積算値が０の初期状態で１、積算値が所定の閾値を超えた末期状態において２とされる。制御部４ｃは、コンデンサ２ｄへの充電時間を積算して積算値を記憶し、この積算値に基づいて、上記劣化係数を決定する。
また、充電所要時間が省電力モード移行時間を越える場合には、上記式（２）によれば充電待機時間が負の値になるので、式（２）によらず充電待機時間を０とする。
【００２０】
なお、本定着装置は、電子写真方式に基づいて記録媒体上にトナー像を形成する画像形成装置の一構成要素として機能するものである。このような画像形成装置は、周知のように、形成すべき画像に従って感光体を感光させることによってこの感光体の表面に静電潜像を書き込み、該静電潜像を現像器によって現像してトナー像を形成し、該トナー像を記録媒体の表面に転写することによってこの記録媒体上にトナーによる画像を形成するものであり、例えばプリンタ、複写機、ファクシミリあるいはこれら各機器の機能を複合化した複合機等である。
上記制御装置４は、このような画像形成装置を統括的に制御する制御装置において、定着ローラ３Ａ，３Ｂを用いたトナー像の記録媒体上への定着に関する制御機能を１つの機能構成要素として示したものである。
【００２１】
上記画像形成装置は、ユーザから操作を受け付ける操作部を備えており、この操作部により、上記省電力モード移行時間の設定を受け付ける。ユーザが操作部に省電力モード移行時間の設定を行った場合には、その値を示す信号が、操作部から画像形成装置が備える制御装置に出力されて、本定着装置が備える制御装置４の制御部４ｃに省電力モード移行時間が伝達され、記憶される。
【００２２】
次に、上記構成の本定着装置の特徴的動作について、図３をも参照して説明する。図３は、アイドル状態開始から省電力モード移行までの間に行われるコンデンサ２ｄへの充電のタイミングを示すグラフである。
本定着装置の立ち上げ時において、制御部４ｃは、主電源スイッチ１をＯＮ状態となるように制御することによってＡＣ１００Ｖ（主電力）を主ヒータ３ａに給電させる。また、制御部４ｃは、放電回路２ｅの入力端を選択するように選択スイッチ２ｃを制御すると共に開閉スイッチ４ａをＯＮ状態となるように制御することによって、コンデンサ２ｄから出力された直流電力（補助電力）を放電回路２ｅを介して補助ヒータ３ｂに給電させる。この結果、定着ローラ３Ａの温度は急激に上昇し始める。同時に、コンデンサ２ｄに蓄積された電荷が消費されて、コンデンサ２ｄの蓄電量が急激に減少し、電圧が低下する（図３のｔ１→ｔ２）。
【００２３】
制御部４ｃは、温度センサ４ｂの検出温度により定着ローラ３Ａの温度が所定温度に達したと判断すると、アイドル状態となる（図３のｔ２）。アイドル状態において、制御部４ｃは、定着ローラ３Ａの温度を所定温度に保つように、温度センサ４ｂの検出温度に基づいて、主電源スイッチ１のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。このとき、制御部４ｃは、開閉スイッチ４ａをＯＦＦ状態となるように制御し、補助ヒータ３ｂへの給電を停止する。
【００２４】
また、制御部４ｃは、アイドル状態となってからの時間を測定し、省電力モード移行時間が経過すると（図３のｔ２→ｔ４）、省電力モードへ移行する（図３のｔ４）。
ここで、制御部４ｃは、省電力モードへの移行に先立ち、図２に示すテーブルから、省電力モード移行時間とコンデンサ２ｄの端子電圧と劣化係数とに応じた充電待機時間を取得する。例えば、省電力モード移行時間が１５分とされていて、コンデンサ２ｄの端子電圧が２０Ｖであり、劣化係数が１であるとき、制御部４ｃは、図２に示すテーブルから、充電待機時間として「１４．５分」という値を取得する。
そして、制御部４ｃは、アイドル状態となってから充電待機時間（例えば１４．５分）だけ経過した時点（図３のｔ３）で、充電回路２ｂの出力端を選択するように選択スイッチ２ｃを制御することによって、充電回路２ｂにコンデンサ２ｄへの充電を開始させる。この結果、コンデンサ２ｄの蓄電量が増大し、電圧が上昇する（図３のｔ３→ｔ４）。そして、コンデンサ２ｄの充電は、省電力モード移行時（図３のｔ４）までに完了する。
【００２５】
なお、本定着装置においては、上に例示した起動動作後のアイドル状態に限らず、操作者による操作受付が終了した後に何も動作を行わない場合のアイドル状態や、定着動作の動作が終了した後に何も動作を行わない場合のアイドル状態等、あらゆるアイドル状態において、図３に示すようなコンデンサ２ｄへの充電のタイミング制御を行う。
【００２６】
このように、本実施形態によれば、コンデンサ２ｄの充電を省電力モード移行直前に終えるようにしたので、コンデンサ２ｄの低電圧状態を長くしてコンデンサ２ｄを長寿命化させることができる。
そして、本実施形態によれば、コンデンサ２ｄの充電は、省電力モード移行前に終えているので、補助電源装置２の機能を損なわない。即ち、制御部４ｃは、アイドル状態になってから所定時間が経過すると省電力モードへ移行し、省電力モードにおいて定着ローラ３Ａの加熱を休止し、これにより徐々に低下する定着ローラ３Ａの温度を定着動作を開始する際に所定温度に復帰させるにあたって、主電源装置と共に補助電源装置を使用して温度復帰を早めるが、コンデンサ２ｄは省電力モード移行までに十分に充電されているので、補助電源装置２の機能を損なわない。
【００２７】
なお、本実施形態では、劣化係数を、コンデンサ２ｄへの充電時間の積算値に基づいて決定しているが、実施にあたっては、例えば、本定着装置を一構成要素とする画像形勢装置が備える印刷枚数カウンタのカウント数に基づいて決定してもよい。
また、劣化係数を、コンデンサ２ｄの劣化による電圧変化率に基づいて決定してもよい。
更に、本実施形態では、図２に示すように予め算出した値を記憶したテーブルから充電待機時間を取得することによって、充電待機時間を決定するようにしているが、実施にあたっては、上記の式（１）及び（２）のような計算式を記憶しておき、アイドル状態になる都度、計算式を用いて充電待機時間を算出することにより決定するようにしてもよい。
また、省電力モード移行時間として設定可能な全ての値についてテーブルを準備しておかなくても、例えば数分毎にとびとびの値を代表値として（例えば、１，３，…，１２，１５分について）テーブルを準備しておき、省電力モード移行時間の設定値に最も近い代表値のテーブルを参照するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態における定着装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態における省電力モード移行時間とコンデンサの充電開始時電圧とコンデンサの劣化係数とに応じた充電所要時間及び充電待機時間を規定したテーブルであって、（ａ）は省電力モード移行時間が１５分の場合の例であり、（ｂ）は省電力モード移行時間が１分の場合の例である。
【図３】本発明の一実施形態におけるアイドル状態開始から省電力モード移行までの間に行われるコンデンサへの充電のタイミングを示すグラフである。
【符号の説明】
【００２９】
１…主電源スイッチ（主電源装置）、  ２…補助電源装置、  ２ａ…整流回路、  ２ｂ…充電回路、  ２ｃ…選択スイッチ、  ２ｄ…コンデンサ（蓄電器）、  ２ｅ…放電回路、  ３Ａ，３Ｂ…定着ローラ、  ３ａ…主ヒータ（主発熱体）、  ３ｂ…補助ヒータ（補助発熱体）、  ４…制御装置、  ４ａ…開閉スイッチ、  ４ｂ…温度センサ、  ４ｃ…制御部（検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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