(57)【要約】【課題】エネルギーを回生することのできる画像形成装置を提供すること。【解決手段】本発明のカラープリンタ１は，電力を受けて感光体２１を回転駆動するとともに，回転軸の回転を受けて電力を発生するモータ４２と，モータ４２に電力を供給する電源４５と，回生電力を利用する利用部と，モータ４２を電源４５と利用部とのいずれかに接続するスイッチ４３と，スイッチ４３を制御する制御部５１とを有し，制御部５１は，画像形成時には，モータ４２と電源４５とを接続させ，画像形成の終了後，少なくともモータ４２の回転が停止するまでの間は，モータ４２と利用部とを接続させるように，スイッチ４３の切換を制御するものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と，前記感光体にトナー像を形成するためのトナー像形成部と，前記トナー像形成部によって形成されたトナー像を熱定着する定着部とを有する画像形成装置において，
電力を受けて前記感光体を回転駆動するとともに，回転軸の回転を受けて電力を発生するモータと，
前記モータに電力を供給する電源と，
回生電力利用部と，
前記モータを前記電源と前記回生電力利用部とのいずれかに接続する切り換えスイッチと，
前記切り換えスイッチを制御する制御部とを有し，
前記制御部は，
画像形成時には，前記モータと前記電源とを接続させ，
画像形成の終了後，少なくとも前記モータの回転が停止するまでの間は，前記モータと前記回生電力利用部とを接続させるように，前記切り換えスイッチの切換を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において，
前記切り換えスイッチと前記回生電力利用部との間の接続を開閉するオンオフスイッチと，
前記切り換えスイッチと前記オンオフスイッチとの間に接続されたキャパシタとをさらに有し，
前記制御部は，
画像形成装置のメイン電源が入力された後，前記オンオフスイッチをオンし，画像形成可能な状態となったら，前記オンオフスイッチをオフす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，電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より，電子写真方式の画像形成装置は，感光体等の回転部材を数多く有している。また，回転部材の回転を安定させるために，フライホイールを設けているものもある（例えば，特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３５３６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年，省エネルギーの観点から，従来捨てていたエネルギーをできるだけ回収しようとする動きが強まっている。例えば，自動車や鉄道車両等では，ブレーキをかけたときの惰性による車輪の回転エネルギーを回生して取り出すことが行われている。しかしながら，画像形成装置の分野では，エネルギーの回生は行われていない。
【０００５】
本発明は，前記した従来の画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，エネルギーを回生することの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】
【０００６】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の画像形成装置は，感光体と，感光体にトナー像を形成するためのトナー像形成部と，トナー像形成部によって形成されたトナー像を熱定着する定着部とを有する画像形成装置であって，電力を受けて感光体を回転駆動するとともに，回転軸の回転を受けて電力を発生するモータと，モータに電力を供給する電源と，回生電力利用部と，モータを電源と回生電力利用部とのいずれかに接続する切り換えスイッチと，切り換えスイッチを制御する制御部とを有し，制御部は，画像形成時には，モータと電源とを接続させ，画像形成の終了後，少なくともモータの回転が停止するまでの間は，モータと回生電力利用部とを接続させるように，切り換えスイッチの切換を制御するものである。
【０００７】
本発明の画像形成装置によれば，画像形成時には，モータが電源に接続され，モータの回転駆動力によって感光体が回転される。そして，画像形成の終了後，モータと電源とが切り離されて，回転する部材の惰性回転による起電力が回生される。例えば，感光体にフライホイールが取り付けられていれば，その惰性回転によってエネルギーの回生を行うことができる。従って，エネルギーを回生することのできる画像形成装置となっている。
【０００８】
さらに本発明では，切り換えスイッチと回生電力利用部との間の接続を開閉するオンオフスイッチと，切り換えスイッチとオンオフスイッチとの間に接続されたキャパシタとをさらに有し，制御部は，画像形成装置のメイン電源が入力された後，オンオフスイッチをオンし，画像形成可能な状態となったら，オンオフスイッチをオフすることが望ましい。
このようになっていれば，回生電力をとりあえずキャパシタに溜めておき，溜まった回生電力をメイン電源が入力されたときに使用できる。例えば，定着部の予熱等の初期立ち上げ動作に回生電力を使用することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の画像形成装置によれば，エネルギーを回生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】フライホイールとその回路を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，電子写真方式の画像形成装置に本発明を適用したものである。
【００１２】
本形態のカラープリンタ１は，図１に示すように，カラー画像の形成が可能ないわゆるタンデム方式の画像形成装置である。図中中段には，４色の画像形成部が，図中左から右へ，イエロー１０Ｙ，マゼンタ１０Ｍ，シアン１０Ｃ，ブラック１０Ｋの順に，中間転写ベルト１１に沿って配置されている。そして，中間転写ベルト１１の上方には，各色のトナーを収容する４つのトナー収容部１２（１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ）が設けられている。
【００１３】
また，カラープリンタ１の図１中下部には，着脱可能な給紙カセット１３が装着されている。さらに，図中右側には，下から上向きに用紙を搬送するための用紙搬送路１４が設けられている。用紙搬送路１４に沿って，下から順に，給紙ローラ１５，２次転写部１６，定着部１７，排紙ローラ１８が設けられている。また，カラープリンタ１の上面には，排紙トレイ１９が設けられている。
【００１４】
各色の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは，図１に示すように，それぞれ感光体２１を有している。各色の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは，さらに，感光体２１を中心に図１中時計回りに，帯電部２２，現像部２４，１次転写部２５，クリーナ２６を有している。露光部２３は，各色の画像形成部の下部に設けられ，各色で共通のものとなっている。また，中間転写ベルト１１の図中左端部に当接して，ベルトクリーナ２７が設けられている。中間転写ベルト１１は，駆動ローラ３１と張架ローラ３２とに架け渡されている。
【００１５】
各色の感光体２１は，画像形成時には，図１中で奥行き方向の回転軸を中心に，図中で時計回りに回転されるものである。本形態のカラープリンタ１では，感光体２１の回転を安定させるために，各色の感光体２１にそれぞれ，フライホイール４１（図２参照。）が取り付けられている。本形態のフライホイール４１は，鉄製で，直径３００ｍｍ，厚さ１５ｍｍのものである。フライホイール４１は，感光体２１に比較して，慣性モーメントがかなり大きい。
【００１６】
本形態のカラープリンタ１は，図２に示すように，フライホイール４１及び感光体２１を回転させるためのモータ４２を有している。モータ４２は，電力を受けて回転駆動する機能と，回転駆動力を受けて電力を出力する機能とを合わせて有するものである。モータ４２には，スイッチ４３が取り付けられている。スイッチ４３は，モータ４２に図中で上方のＡ端子または下方のＢ端子のいずれかを接続させる切り換えスイッチである。Ａ端子には，電源４５が接続されている。
【００１７】
Ｂ端子には，ダイオード４７の一端側が接続されている。ダイオード４７の他端側には，キャパシタ４８の一端側及びスイッチ４９が接続されている。ダイオード４７は，一端側から他端側へのみ電流を許容する向きに接続されている。すなわち，スイッチ４３のＢ端子からキャパシタ４８及びスイッチ４９への電流は許容し，その逆向きの電流を遮断する。キャパシタ４８の他端側は接地されている。
【００１８】
スイッチ４９は，オンオフスイッチであり，その先には回生電力を利用する利用部が接続されている。この利用部としては，例えば定着部１７や用紙搬送路１４等が適している。これらの部材では，予熱が必要となる場合があり，そのためにエネルギーを使用するからである。さらにカラープリンタ１は，スイッチ４３とスイッチ４９とを制御する制御部５１も有している。
【００１９】
図２中に実線で示すように，スイッチ４３をＡ端子側に切り換えた状態で，電源４５から電力を出力すれば，モータ４２が回転して感光体２１とフライホイール４１とを回転させる。また，電源４５からの電力の供給を停止してもしばらくの間は，フライホイール４１が惰性で回転し，それによってモータ４２の回転軸を回転させる。従って，モータ４２をジェネレータとして機能させることができる。そこで，電力の供給を停止したすぐ後，図中に破線で示すように，スイッチ４３をＢ端子側に切り換えれば，モータ４２で発生した電力がダイオード４７を介してキャパシタ４８に向けて流れ込む。これにより，キャパシタ４８に蓄電することができる。
【００２０】
次に，このカラープリンタ１によってカラー画像が形成される際の，各部の動作を簡単に説明する。画像形成時には，中間転写ベルト１１および各色の感光体２１は，図１中に矢印で示すように回転される。感光体２１は，帯電部２２によって一様に帯電され，続いて露光部２３によって露光される。これにより，感光体２１の表面には，画像データに基づいた静電潜像が形成される。次に，現像部２４によって，静電潜像にトナーが供給され，感光体２１上にトナー像が形成される。各色のトナー像は，１次転写部２５によって中間転写ベルト１１上に転写され，重ね合わされる。１次転写領域を通過後も感光体２１に残留しているトナーは，クリーナ２６によって掻き取られる。
【００２１】
一方，給紙カセット１３に収容されている用紙は，給紙ローラ１５によって１枚ずつ引き出される。そして，中間転写ベルト１１上に重ね合わされたトナー像は，用紙搬送路１４を搬送されてきた用紙に，２次転写部１６において転写される。トナー像が転写された用紙は，さらに上方へ搬送され，定着部１７に至る。定着部１７において，加熱されるとともに加圧されることにより，トナーが用紙に定着される。これにより，画像形成された用紙は排紙ローラ１８によって排紙トレイ１９に排出される。なお，２次転写領域を通過後も中間転写ベルト１１上に残留するトナーは，ベルトクリーナ２７によって掻き取られる。
【００２２】
カラープリンタ１は，印刷処理をしていない間は，感光体２１を停止させた状態で待機する。以下では，メイン電源がオンで，印刷処理を行っていない状態を，待機状態という。カラープリンタ１は待機状態には，スイッチ４３をＡ端子側とし，電源４５の出力をオフする。ジョブを受けつけると，カラープリンタ１は，電源４５の出力をオンしてモータ４２に電力を供給し，モータ４２の回転によってフライホイール４１と感光体２１とを回転させる。カラープリンタ１は，感光体２１の回転が安定したら，前述のように画像形成処理を行う。
【００２３】
そして，ジョブの処理が終了すると，カラープリンタ１は，次のジョブを受けるまで待機する。そこでカラープリンタ１は，印刷処理の終了後，フライホイール４１の惰性による回転が停止するまでの間に，エネルギーの回生を行う。そのために，カラープリンタ１の制御部５１は，ジョブの処理の終了後，電源４５の出力をオフするとともに，スイッチ４３をＢ端子側に切り換える。なお，本形態のカラープリンタ１は，後述するように，待機状態も含む画像形成可能な状態では，スイッチ４９をオフしている。
【００２４】
フライホイール４１は，モータ４２からの回転駆動力がなくなっても，自身の慣性によってしばらく回り続ける。フライホイール４１の回転によって，モータ４２が回転され，電力が発生する。発生した電力は，ダイオード４７を介してキャパシタ４８に流れ込み，キャパシタ４８に溜まる。これによって，フライホイール４１の回転の運動エネルギーが回生される。フライホイール４１の回転が完全に止まったら，制御部５１は，スイッチ４３をＡ端子側に切り換え，次のジョブを受けるまで待機する。
【００２５】
通常，電子写真方式の画像形成装置では，電源立ち上げ時に画像形成時よりも大きい電力を使用する。これは，定着部のウォームアップ時間をできるだけ短縮したいという強い要望があるためである。そのため，従来の画像形成装置には，定着部のウォームアップ時間を短縮するために，画像形成に必要な電源装置よりもやや大きい電源装置を備えているものがあった。
【００２６】
本形態のカラープリンタ１は，電源立ち上げ時に，メイン電源装置からの電力とキャパシタ４８に蓄電されている電力とを両方使用する。つまり，カラープリンタ１は，回生したエネルギーを１日分キャパシタ４８に溜めておき，翌朝の電源立ち上げ時のエネルギーの一部として使用する。そのために，制御部５１は，電源立ち上げ時のみスイッチ４９をオンし，各種初期設定が終了して画像形成が可能な状態となったら，スイッチ４９をオフする。定着部１７のウォームアップに必要なエネルギーの一部として回生したエネルギーを使用することにより，装置全体の供給可能な最大電力を抑制することができる。回生できるエネルギーの大きさによっては，カラープリンタ１のメイン電源装置を従来より小さいものにすることもできる。
【００２７】
本形態のフライホイール４１は，通常の画像形成時の回転速度での回転状態から，電源４５がオフされた後，少なくとも０．２秒間程度回転する。この０．２秒間分の回転のエネルギーのうち，４０％程度は，クリーナ２６の熱等となって失われる。そして，残りの６０％程度を，回生により回収することができる。本形態において，これにより得られる１回当たりのエネルギー量Ｅ０は，約３．８×１０-2Ｊ（ジュール）である。なお，本形態のフライホイール４１の慣性モーメントは，約２．０×１０-3ｋｇｍ2である。
【００２８】
例えば，１日当たり約１００００枚の印刷を行うカラープリンタ１において，１ジョブ当たりの平均枚数を４枚とすると，１日平均２５００回の回生が行われる。さらに，カラープリンタ１は感光体２１を４つ有しているので，１日当たりに回収できる合計のエネルギーＥは，上述のエネルギー量Ｅ０を用いて，Ｅ＝Ｅ０×４×２５００＝３８０Ｊである。
【００２９】
例えば，定着電力７００Ｗのヒータで，ウォームアップタイムを２０秒に設定すると，ウォームアップに必要な電力は，７００Ｗ×２０ｓ＝１４０００Ｊである。このうち，前述のように，前日の１日で回生されたエネルギーＥ（＝３８０Ｊ）によって補うことのできる割合は，３８０／１４０００＝０．０２７である。すなわち，電源立ち上げ時の電力の約２．７％を回生したエネルギーで補うことができる。
【００３０】
以上詳細に説明したように本形態のカラープリンタ１によれば，スイッチ４３を有しているので，モータ４２は，電源４５とキャパシタ４８とのいずれかに接続される。従って，カラープリンタ１は，フライホイール４１の回転エネルギーをモータ４２で回生してキャパシタ４８に蓄電することができる。そして，カラープリンタ１は，スイッチ４９を切り換えることによって，キャパシタ４８に溜めた電力を適時に使用することができる。
【００３１】
なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，定着部１７に設けられる定着ローラにもフライホイールが設けられている場合には，定着部のフライホイールからもエネルギーの回生を行うことができる。また，回生したエネルギーの使用箇所は，本形態に記載のものに限らない。溜めておく期間も１日に限らない。例えば，回生したエネルギーを，そのフライホイールの次回の回転起動時に使用してもよい。あるいは，通常環境や高温高湿環境において回生したエネルギーを溜めておいて，比較的大電力が必要とされる低温低湿環境において使用するようにしてもよい。例えば，低温低湿環境において，用紙や給紙経路を予熱するエネルギーとして使用してもよい。あるいは，低温低湿環境では，キャパシタに蓄電せず，回生したエネルギーをそのまま予熱エネルギーとして使用するようにしてもよい。モータ自体の慣性モーメントが大きければフライホイールはなくてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１  カラープリンタ
１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ  画像形成部
１７  定着部
２１  感光体
４２  モータ
４３  スイッチ
４５  電源
４８  キャパシタ
４９  スイッチ
５１  制御部
【図１】
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【図２】
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