(57)【要約】【課題】キャパシタ劣化時に交換を行わず使用すると温度落ち込が発生するため、トナーの付着量を減少させる制御を行い、画像定着に必要な熱量を低減させ、定着性を確保する。【解決手段】キャパシタ充電電圧Ｖｃが、第１の値Ｖ１から第２の値Ｖ２（ただし、第１の値Ｖ１＜第２の値Ｖ２）になるまでの時間Ｔを計測し、計測した時間Ｔが基準値Ｔｉに満たなければトナー付着量減少制御を行う。キャパシタ充電電圧Ｖｃが放電停止電圧Ｖｓ以下であることを検知したときはトナー付着量減少制御を行い、キャパシタ充電中に印刷要求が入った場合に、そのときの充電電圧Ｖｃが放電可能電圧Ｖｐ以下であればトナー付着量減少制御を行い、放電可能電圧Ｖｐを超えていればトナー付着量減少制御は行わない、という制御を行う。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャパシタと、該キャパシタの充電電圧を検知するキャパシタ充電電圧検知手段を有する定着装置と、像担持体へのトナー付着量制御手段を備え、
前記キャパシタの劣化を検知した場合、前記トナー付着量制御手段がトナー付着量を減少させる制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
前記キャパシタ充電電圧検知手段によりキャパシタ充電電圧が放電停止電圧まで下がったことを検知した場合、前記トナー付着量制御手段がトナー付着量を減少させる制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１の画像形成装置において、
前記キャパシタを充電動作中に印刷要求があった場合、そのときのキャパシタ充電電圧が規定値に満たなければトナー付着量制御手段がトナー付着量を減少させる制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
キャパシタが故障することで複写機がＣＰＭダウン状態となった場合、トナー付着量を減少させ、ＣＰＭダウンレベルを軽減させる制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
現像装置として二成分現像装置を備え、該二成分現像装置のトナー付着量制御方式に、
（１）感光体等の像担持体上に作成した基準パターン像の濃度を基準の画像濃度検知手段としての反射型センサーで検知し、検知値に応じてトナー補給量の制御を行う、
（２）現像装置中の現像剤における見かけの透磁率の変化を検出するトナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサーの検知値に応じてトナー補給量の制御を行う、
（３）前記１と２の方式を組み合わせて制御を行う、
のいずれかを用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、加熱装置、定着装置の定着性確保に関し、例えば電子写真方式を使用した複写機やプリンタ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置の定着性の確保に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題が重要となり、複写機やプリンタ装置等の画像形成装置も省電力化が進んでいる。この画像形成装置の省電力化のためには、画像形成装置の非通紙時（例えば待機時）において定着装置の定着ローラや定着ベルト等の加熱部の温度を低下させることが有効である。ただし、非通紙時の加熱部の温度を低下させると、定着装置を使用するときには加熱部の温度を再び定着可能な一定温度まで昇温させなければならず、使用者はその昇温の間は待たなければならない。その結果として画像形成装置が使用可能状態となるまでに時間を要するため、画像形成装置の使い勝手は悪化する。これを回避するために以下の対策がある。
【０００３】
補助電源装置（キャパシタ）から加熱部の発熱体（キャパシタヒータ）へ電力を供給することで加熱部の発熱体への電力供給を補助することにより加熱部の昇温時間を短縮することができる。この補助電源装置から加熱部の発熱体への電力供給補助を加熱部昇温時（立ち上げ時やオフモードからの復帰時）だけでなく通紙時にも行うことで、電力をより有効活用できる。なお、「オフモード」とは、以下の（１）または（２）の動作が行われるまで、発熱体への電力供給を停止している状態（次回の定着可能状態への復帰に備えて発熱体への電力供給を停止している状態）をいう。
（１）ユーザが画像形成装置本体の電源スイッチ（主電源スイッチではない）を押してオンさせる。
（２）画像形成開始信号等の外部信号が入力される。
【０００４】
ところで、定着装置の加熱手段に補助電源装置を用いる場合、使用を繰り返した際にキャパシタの寿命が到来し、キャパシタ容量が低下するという問題が発生する。そのためキャパシタの寿命を正確に判断するための劣化検知機構を利用し、劣化したキャパシタの交換を促すシステムがしばしば運用されているが、キャパシタはコストが高く、交換することにより高額の費用が発生する。
【０００５】
この問題への対応として、交換サイクルを伸ばすことで費用を低減することが考えられるが、キャパシタ容量が低下していると本来の電力が得られなくなるため、使用環境、転写紙、及びコピーモードによっては定着温度が目標温度を維持できなくなる可能性がある。例えば、キャパシタ電力を連続コピー動作中に使用する場合には、動作中に定着ローラの表面温度が落ち込むという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明においては、キャパシタ劣化時に交換を行わず使用すると温度落ち込が発生するため、トナーの付着量を減少させる制御を行うことで画像の定着に必要な熱量を低減し、定着性を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の画像形成装置のうち請求項１に係るものは、キャパシタと、該キャパシタの充電電圧を検知するキャパシタ充電電圧検知手段を有する定着装置と、像担持体へのトナー付着量制御手段を備え、前記キャパシタの劣化を検知した場合、前記トナー付着量制御手段がトナー付着量を減少させる制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
同請求項２に係るものは、請求項１の画像形成装置において、前記キャパシタ充電電圧検知手段によりキャパシタ充電電圧が放電停止電圧まで下がったことを検知した場合、前記トナー付着量制御手段がトナー付着量を減少させる制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
同請求項３に係るものは、請求項１の画像形成装置において、前記キャパシタを充電動作中に印刷要求があった場合、そのときのキャパシタ充電電圧が規定値に満たなければトナー付着量制御手段がトナー付着量を減少させる制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
同請求項４に係るものは、キャパシタが故障することで複写機がＣＰＭダウン状態となった場合、トナー付着量を減少させ、ＣＰＭダウンレベルを軽減させる制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
同請求項５に係るものは、請求項１から４のいずれか一項に記載の画像形成装置において、現像装置として二成分現像装置を備え、該二成分現像装置のトナー付着量制御方式に、（１）感光体等の像担持体上に作成した基準パターン像の濃度を基準の画像濃度検知手段としての反射型センサーで検知し、検知値に応じてトナー補給量の制御を行う、（２）現像装置中の現像剤における見かけの透磁率の変化を検出するトナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサーの検知値に応じてトナー補給量の制御を行う、（３）前記１と２の方式を組み合わせて制御を行う、のいずれかを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、劣化によりキャパシタ容量が減少することによる温度落ち込に対して、トナー付着量減少制御を行うことでトナーを定着させるのに必要な熱量を低減させ、定着性を満足するための余裕度が向上する。またキャパシタ劣化状態下での複写機使用を可能とすることで、キャパシタの交換サイクルを延長することができ、交換に掛かる費用の削減にもつながるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施対象となる画像形成装置の一例を概念的に示す図
【図２】図１の装置の電気的回路構成を示す図
【図３】ＡＣヒータからなる発熱体とＤＣヒータからなる発熱体を有するヒータの一例を示す図
【図４】キャパシタ劣化を判断するためのキャパシタ容量と充電時間の関係を示す図
【図５】キャパシタ劣化を検知した場合のトナー付着量減少制御を示すフローチャート
【図６】待機状態から印刷を行い、印刷終了後にキャパシタを充電するというサイクルのキャパシタ充電電圧の推移を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
前記目的を、一定の条件下でトナーの付着量を減少させる制御を行うことにより、画像の定着に必要な熱量を低減させ、定着性を確保することで達成した。
【実施例】
【００１５】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施対象となる画像形成装置の一例を概念的に示す図である。図中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。この感光体４１の周りには、図中に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を備えた現像装置４４、記録材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を備えたクリーニング装置４６等が配置してある。感光体４１上には、帯電装置４２と現像ローラ４４ａとの間でミラー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として記載してある。
【００１６】
転写装置４８は感光体４１の下面と対向させて設けてある。この転写装置４８と対向している部位が転写部４７である。この転写部４７のさらに感光体４１の回転方向で上流側の位置には、一対のレジストローラ４９が設けてある。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より案内して図示しない給紙トレイに収納した記録材Ｐを給紙コロ１１０から送り出すようになっている。また転写部４７の感光体４１の回転方向でさらに下流の位置には、定着装置１０が配置してある。
【００１７】
この画像形成装置における画像形成は次のようにして行う。感光体４１が回転を始め、この回転中に感光体４１を暗中において帯電装置４２により均一に帯電させ、露光光Ｌｂを露光部１５０に照射、走査し、作成すべき画像に対応した潜像を形成する。この潜像は、感光体４１の回転により現像装置４４に移動し、ここで現像装置４４でトナーにより可視像化し、トナー像を形成する。
【００１８】
一方、給紙コロ１１０により給紙トレイ上の記録材Ｐの送給を開始し、図中に破線で示す搬送経路を経て一対のレジストローラ４９の位置で記録材Ｐをいったん停止させ、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計る。そして好適なタイミングでレジストローラ４９が回転し、停止していた記録材Ｐを送り出し、転写部４７に向けて搬送する。そして感光体４１上のトナー像と記録材Ｐとを転写部４７で合致させ、転写装置４８による電界印加によってトナー像を記録材Ｐ上に転写する。
【００１９】
こうして感光体４１周りの画像形成部でトナー像を担持させた記録材Ｐは、ついで定着装置１０に向けて送り出す。記録材Ｐ上のトナー像は定着装置１０を通過する間にその記録材Ｐ上に定着させ、トナー像の定着を受けた記録材Ｐは、図示を省略した排紙部へ排紙する。
【００２０】
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、クリーニング装置４６を通過する間に清掃される。感光体４１は、その状態で次の画像形成に備える。
【００２１】
図中９は主電源装置である。この主電源装置９は、商用電源４ａ（図２参照）からの電力により図示の画像形成装置の各部の各種ユニットへ給電を行う。主電源装置９は、商用電源４ａのコンセントに電源線のプラグ５１を挿入して接続することで、商用電源４ａから電力が供給される。発熱体２は、図３に示すようにＡＣヒータからなる発熱体（主発熱部材）２ａ、ＤＣヒータからなる発熱体（補助発熱部材）２ｂを有し、例えばハロゲンヒータが用いられる。図中、８、８ａ〜８cは温度検知手段である。
【００２２】
定着ローラ１４のローラ基体は、例えばアルミニウムや鉄等の金属製であることが、耐久性や加圧による変形等の点から望ましい。また、定着ローラ１４の表面にはトナーとの固着を防ぐための離型層を形成していることが望ましく、定着ローラ１４の内面には発熱体２の熱を効率よく吸収するための黒化処理をしていることが望ましい。
【００２３】
また加圧ローラ１５は、芯金にゴム等の弾性層を形成することで、定着ローラ１４との間にニップ部を形成し、このニップ部に未定着画像を形成した紙等の記録材Ｐを通紙することで熱と圧力によりトナー像を記録材Ｐ上に定着させる。また、加圧ローラ１５として発泡層を有する加圧ローラを用いて加圧ローラ１５と定着ローラ１４との間にニップ部を形成してもよい。この場合、発泡層の断熱効果により定着ローラ１４の熱が加圧ローラ１５に伝わりにくくなるので、定着ローラ１４を早く昇温できる。
【００２４】
図２は、図１の装置の電気的回路構成を示す図である。本例の装置は、図２に示すように、定着ローラ１４を加熱するための発熱体２（２ａ、２ｂ）と、商用電源４ａから補助電源４ｂへ給電可能な充電装置５を有する。充電装置５は、商用電源４ａからの電力の電圧調整やＡＣ／ＤＣ変換を行い、補助電源装置４ｂへＡＣ／ＤＣ変換後のＤＣ電力を供給して補助電源装置４ｂを充電する。また、主電源スイッチ６は発熱体２ａへの通電を制御する制御手段としての図示しない第１の制御部により制御される。この第１の制御部は、画像形成装置側の電源スイッチのオン、オフに関係なく主電源装置９から給電され、画像形成装置の各部を制御する主制御部からのモード信号や、温度検知手段８からの温度検知信号などに基づいて定着ローラ１４、加圧ローラ１５の表面温度が定着可能な設定温度になるように主電源スイッチ６を制御する。
【００２５】
昇圧回路３は、第２の制御部として、本画像形成装置の電源スイッチのオン、オフに関係なく主電源装置９から給電され、画像形成装置の主制御部からのモード信号、温度検知手段８からの温度検知信号、補助電源装置４ｂの電力量（電圧）を検出する電力量検出手段の出力値などに基づいて、補助電源装置４ｂから発熱体２ｂへの通電を制御する。充放電切替え装置７は、上記主制御部からのモード信号、温度検知手段８からの温度検知信号、電力量検出手段の出力値などに基づいて補助電源装置４ｂを充電装置５側と発熱体２ｂ側へ切替え接続する。充放電切替え装置７が補助電源装置４ｂを充電装置５側に接続したときには、商用電源４ａからの電力は充電装置５により電圧調整やＡＣ／ＤＣ変換が行われて補助電源装置４ｂへ供給されることにより補助電源装置４ｂが充電される。
【００２６】
充放電切替え装置７が補助電源装置４ｂを発熱体２ｂ側に接続したときには、補助電源装置４ｂから昇圧回路３を介して発熱体２ｂへ電力が供給される。主電源スイッチ６がオンのときには商用電源４ａから発熱体２ａへ電力が供給される。補助電源装置４ｂとしては、充放電可能な電気二重層コンデンサ（電気二重層キャパシタ）が挙げられる。
【００２７】
電気二重層コンデンサは、放電初期には大電力を供給できるが、放電末期には供給電力が低下するという特性を有する。本例では、立ち上がり時やオフモードから定着ローラ１４の温度が定着可能な温度へ復帰する復帰時には、電気二重層コンデンサの初期放電特性により短時間で加熱部１４の昇温を実現させ、通紙時には商用電源４ａから電力が供給される発熱体２ａによる加熱部１４の昇温を発熱体２ｂ（補助電源装置４ｂから電力が供給される発熱体）による加熱部１４の昇温で補助し、加熱部１４の温度維持を図る。ここでいう加熱部１４は、定着ローラ以外に定着ベルト等が挙げられる。また、発熱体２ａ、２ｂとしては、ハロゲンヒータなどが挙げられる。
【００２８】
電気二重層キャパシタを含むキャパシタの劣化検知方法には、キャパシタ充電電圧Ｖｃが、第１の値Ｖ１から第２の値Ｖ２（ただし、第１の値Ｖ１＜第２の値Ｖ２）になるまでの時間Ｔを計測し、計測した時間Ｔが規定された基準値Ｔｉより小さい場合に、劣化していると判断するといった方式がとられる。例えば図４では、ａはキャパシタ容量が初期容量、ｂは性能が低下し使用する上で必要最低限になった容量、ｃはさらに使用して下がった容量を示しており、キャパシタ容量はａ＞ｂ＞ｃとなっている。ａ、ｂ、ｃが第１の値Ｖ１から第２の値Ｖ２へ充電する時間をそれぞれＴａ、Ｔｂ、Ｔｃとすると、ｂの状態のときの充電時間Ｔｂを基準値Ｔｉとした場合、ａのときの充電時間Ｔａは時間Ｔｂより大きいため正常状態と判定し、ｃの状態のときの充電時間Ｔｃは時間Ｔｂよりも小さいためキャパシタが劣化していると判定される。
【００２９】
いずれの方法によるにしても、キャパシタ劣化を検知した場合、トナー付着量減少制御を行う。この制御を図５のフローチャートにより説明する。
【００３０】
まず、キャパシタの充電が必要か否かを判断し（ステップＳ１）、必要であれば充電し（ステップＳ２）、キャパシタ充電電圧ＶｃがＶ１からＶ２となるまでの時間を計測し（ステップＳ３）、計測した時間Ｔが基準値Ｔｉ以上かどうかを判定し（ステップＳ４）、基準値Ｔｉに満たなければトナー付着量減少制御を行い（ステップＳ４）、満たしていれば制御を終了する。これについて、図６を参照してさらに説明する。
【００３１】
図６は待機状態から印刷を行い、印刷終了後にキャパシタを充電するというサイクルのキャパシタ充電電圧Ｖｃの推移を示しているが、Ｖｃが放電停止電圧Ｖｓ以下であることを検知したとき（Ｔ１）、前述のトナー付着量減少制御を行う。また、キャパシタ充電中に印刷要求が入った場合、そのときの充電電圧Ｖｃが放電可能電圧Ｖｐ以下であればトナー付着量減少制御を行う。
【００３２】
図６において、時間Ｔ２から時間Ｔ５の間はキャパシタ充電中の状態であるが、時間Ｔ３のときに印刷要求が入った場合、キャパシタ受電電圧Ｖｃは放電可能電圧Ｖｐ以下であるのでトナー付着量減少制御を行う。時間Ｔ４のときに印刷要求が入った場合、キャパシタ受電電圧Ｖｃが放電可能電圧Ｖｐを超えているためトナー付着量減少制御は行わない。
【００３３】
キャパシタ異常によるＣＰＭダウン(毎分のコピー枚数を減少させる)制御が入った場合、トナー付着量減少制御を行い、任意のレベルに設定されているＣＰＭダウンレベルを１段階軽度（生産性が良くなる方向）のレベルに設定する。ＣＰＭダウンレベルがＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５の５段階あり、毎分当たりの印刷枚数がＬ１＞Ｌ２＞Ｌ３＞Ｌ４＞Ｌ５であるとする。キャパシタに異常が発生すると予め任意に設定されているレベルのＣＰＭダウン状態となる。このとき、例えばＬ３設定となっていた場合はトナー付着量減少制御を行い、同時にＣＰＭダウンレベルをＬ２設定とする制御変更を行う。ただし任意の設定レベルがＬ１だった場合、本制御は行わない。
【００３４】
なお、電子写真方式を用いた複写機等の画像形成装置には現像装置の一つとして二成分現像装置が多々用いられる。また、二成分現像装置のトナー付着量制御方式としては以下のものが知られている。
（１）感光体等の像担持体上に作成した基準パターン像の濃度を基準の画像濃度検知手段としての反射型センサー（Ｐセンサー）で検知し、検知値に応じてトナー補給量の制御を行う。
（２）現像装置中の現像剤における見かけの透磁率の変化を検出するトナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサー（Ｔセンサー）の検知値に応じてトナー補給量の制御を行う。
（３）前記１と２の方式を組み合わせて制御を行う。
【００３５】
具体的には、Ｐセンサー、Ｔセンサーの検知値から付着量目標値を決定し、コピー１枚ごとのトナー補給量、補給時間を調整することでトナー付着量の制御を行うことができる。
【００３６】
すなわち、キャパシタ劣化時に交換を行わず使用すると温度落ち込が発生するため、トナーの付着量を減少させる制御を行うことで画像の定着に必要な熱量を低減し、定着性を確保する。そして、劣化によりキャパシタ容量が減少することによる温度落ち込に対して、トナー付着量減少制御を行うことで、トナーを定着させるのに必要な熱量を低減させ、定着性を満足するための余裕度を向上させ得る。またキャパシタ劣化状態下での複写機使用を可能とすることで、キャパシタの交換サイクルを延長することができ、交換費用の削減にもつながる。
【００３７】
また、キャパシタ寿命以外、例えば長時間連続コピーによってキャパシタ電力を消費することでも放電停止電圧に到達してキャパシタヒータへの電力供給がストップしてしまうが、その際の温度落ち込を考慮し、放電停止電圧に到達したことを検知した場合、トナー付着量を減少させて、定着性を確保する。すると、連続コピー中にキャパシタの放電が停止したときの温度落ち込に対し、定着性を満足させるための余裕度が向上する。
【００３８】
また、印刷要求があったときにキャパシタが放電可能電圧以上まで十分に充電されていない場合、キャパシタヒータへの電力供給を行わない。キャパシタ充電電圧が放電可能電圧以下のときに印刷要求があった場合は、トナー付着量減少制御により、定着性を確保する。キャパシタが十分に充電されていない場合はキャパシタヒータへの放電を行わないため、温度が落ち込みやすくなるという懸念があるが、予めトナー付着量を減少させることで定着性に対する余裕度が向上する。
【００３９】
さらに、キャパシタが故障したことを検知するとコピー動作は止めないが、定着性を確保するためにＣＰＭダウン制御を行う。そのため生産性が低下するという制約が使用者に発生してしまうが、トナー付着量を減少し、ＣＰＭダウン率を低減させる制御を行うことで、定着性を確保しながら生産性の低下を最小限に抑え得る。また生産性低下を最小限にとどめれば、使用者に対する使用感の低下を軽減することができる。
【符号の説明】
【００４０】
２：発熱体
２ａ：主発熱部材
２ｂ：補助発熱部材
３：昇圧回路
４ａ：商用電源
４ｂ：補助電源
５：充電装置
６：主電源スイッチ
７：充放電切替え装置
８、８ａ〜８c：温度検知手段
９：主電源装置
１０：定着装置
１４：定着ローラ
１５：加圧ローラ
４１：感光体
４２：帯電装置
４３：ミラー
４４：現像装置
４４ａ：現像ローラ
４６：クリーニング装置
４６ａ：ブレード
４７：転写部
４８：転写装置
４９：レジストローラ
５１：プラグ
１１０：給紙コロ
１５０：露光部
Ｌｂ：露光光
Ｐ：記録材
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４１】
【特許文献１】特開２００４−３０２１９０号公報
【特許文献２】特開２００４−２８７００７号公報
【特許文献３】特開２００１−１２５３６５号公報
【図１】
2012185215.tif 000003
【図２】
2012185215.tif 000004
【図３】
2012185215.tif 000005
【図４】
2012185215.tif 000006
【図５】
2012185215.tif 000007
【図６】
2012185215.tif 000008