JP3999223B2

JP3999223B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3999223B2
Application number: JP2004280513A
Authority: JP
Inventors: 貴史藤田; 廣和池上; 淳中藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2021-03-28
Also published as: JP2005025222A

Description

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に関するものである。

一般に、電子写真式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、定着ローラ、定着ベルトなどの定着部材に加圧ローラ、加圧ベルト、加圧パッドなどの加圧部材を圧接し、転写紙などのシートが定着部材と加圧部材との間を通過する時に該シート上のトナーを加熱及び加圧によりシートに定着させる加熱定着装置が用いられている。加熱定着装置でも最も一般的なものが、定着ローラが内面から輻射ヒータで加熱されることで温度及び圧力による定着に必要な伝熱とシートの搬送を兼ねる方式のものである。

特許文献１には、電子写真プロセスによって転写紙上に転写された可視像を加熱手段により定着させる定着装置において、交流電源によって駆動される第1のヒータと、充電手段によって充電されるバッテリーにより駆動される第２のヒータとを設けたことを特徴とする定着装置が記載されている。

特許文献２には、メインヒータ及びサブヒータを内蔵した加圧ローラを有する熱定着装置を備えた作像装置であって、前記メインヒータの加熱を行うメイン電源と、メイン電源のオン・オフを切換える第1の切換手段と、前記サブヒータの加熱を行う蓄電池と、蓄電池の充電を行う充電手段と、蓄電池とサブヒータとの接続及び蓄電池と充電手段との接続を切換える第２の切換手段と、前記加圧ローラの温度を検知する温度検出手段と、温度検出手段の検出結果に基づき、前記第1、第２の切換手段の制御を行う制御手段とを具備し、前記メイン電源により加熱される前記加熱ローラの温度が定着性に関連付けた基準温度に迄低下すると、前記蓄電池を介して前記サブヒータの加熱を行う一方、基準温度より高くなると、サブヒータの加熱を停止するようにしたことを特徴とする作像装置が記載されている。

特許文献３には、ヒータ駆動手段を介して電力の供給を受けることによって発熱するヒータを有する定着装置用の加熱装置において、上記ヒータ駆動手段は、充電可能な蓄電池と、商用電源に接続されて該蓄電池を充電する充電器とを備え、上記ヒータは、商用電源から電力の供給を受ける主ヒータと、上記蓄電池から電力の供給を受ける補助のヒータを有しており、上記蓄電池は、上記充電器と充電回路を形成するような接続形態、または、上記補助のヒータと放電回路を形成する接続形態のいずれかに切換可能に配設されていることを特徴とする定着装置用の加熱装置が記載されている。

特許文献４には、電力の供給を受けることによって発熱するヒータと、このヒータに電力を供給するヒータ駆動手段とを有する定着装置用加熱装置において、上記ヒータ駆動手段は、充電可能な蓄電池と、商用電源から給電され前記蓄電池を充電する充電器とを備え、前記ヒータは商用電源から電力の供給を受ける主ヒータと、前記蓄電池から電力の供給を受ける補助ヒータとを有し、前記蓄電池の充電を前記主ヒータの消灯時に行うことを特徴とする定着装置用加熱装置が記載されている。

実開昭６３−１５０９６７号公報特開平３−５７７９号公報特開平３−３６５７９号公報特開２０００−９８７９９号公報

上記特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４に記載されているものは、ヒータの駆動にバッテリー又は蓄電池を用いているが、一般的なバッテリー又は蓄電池では大きな電力の放電が困難であり、しかも、立ち上がり時の安全性、つまり、定着温度制御手段の故障による暴走により定着温度制御不能になった場合に定着温度が急速に過大な温度まで上昇することに対する安全性に関する対策がない。また、蓄電手段としてコンデンサを使用することは言及されていない。

上記加熱定着装置では、定着ローラの熱容量が大きく、ウォームアップ時間が長いという不具合がある。そのため、待機時には定着ローラの予熱により定着ローラ表面温度を定着に必要な温度近辺に維持しておく必要があり、未使用時に定着ローラの予熱により多くのエネルギーを消費してしまう。
しかし、例えば、ウォームアップ時間が５秒〜１０秒程度以下であれば、定着ローラの予熱を無しとするか、従来装置に比べて極めて低温に定着ローラを予熱することで、ユーザがほとんど不便無く画像形成装置を使用できる。

そこで、定着部材の低熱容量化が試みられ、肉厚０．５ｍｍ以下などの定着ローラの使用により、立ち上がり時間の短縮が可能となっている。更なる立ち上がり時間の短縮には定着部材を加熱するヒータへより多くの電力を投入できればよいが、一般的な商用電源は１００Ｖ、１５Ａであり、この範囲で商用電源から画像形成装置のヒータ、紙搬送系、画像形成部、制御部へ電力を供給する必要がある。これ以上の電力は大型の画像形成装置では使用されているが、この大型の画像形成装置は商用電源から大きな電力を得るための電源工事が必要になったり使用個所が限定されたりする。

また、充電池を用いて商用電源の限界にとらわれずに急速な立ち上がりを狙った様々な定着装置が提案されているが、立ち上がり時にヒータに一定の連続的なエネルギー供給を行うことにより、万一、定着温度制御手段の故障による暴走により定着温度制御不能になった場合には、定着温度が急速に過大な温度まで上昇し続けてしまい、発火などの大きな危険に直結する。

本発明は、商用電源の限界にとらわれずに短時間で立ち上がることができると共に温度制御不能時の安全性を確保することができ、更に電力消費の低減、立ち上がり時間の略一定化と蓄電装置充電量の最小化を図ることができ、長寿命化と利用者の利便を両立させることができ、資源の有効利用と廃棄物の低減によるコスト低減を図ることができる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、トナーをシートに定着させる定着装置の発熱源を所定の時間駆動する蓄電装置と、前記蓄電装置を商用電源からの電力により充電する充電装置と、前記蓄電装置の寿命を検知する検知手段と、前記検知手段が前記蓄電装置の寿命を検知すると、複写モード又は急速プリントモードの設定を禁止又は解除する手段とを備えるものである。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記蓄電装置がコンデンサであるものである。

請求項３に係る発明は、請求項２記載の画像形成装置において、前記画像形成装置の近くに人がいることを検知する人体検知手段を備え、前記蓄電装置の寿命を検知したときは、前記人体検知手段が人体を検知した場合でも急速プリントモードを禁止するものである。

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、前記検知手段は前記蓄電装置の内部抵抗を基準に前記蓄電装置の寿命を検知するものである。

請求項５に係る発明は、請求項４記載の画像形成装置において、前記内部抵抗が初期の内部抵抗の２倍になった時に前記蓄電装置の寿命を検知するものである。

本発明によれば、蓄電装置を画像形成装置廃棄時に寿命が来ていなければ回収して再利用することが可能となり、資源の有効利用と廃棄物の低減、コストの低減を図ることができる。

図２は本発明の参考形態の画像形成装置Ａにおける加熱定着装置の概略を示す。この画像形成装置Ａにおける定着装置では、定着部材としての定着ローラ１にシリコンゴム等の弾性部材からなる加圧部材としての加圧ローラ２が図示しない加圧手段により一定の加圧力で押し当てられている。定着部材と加圧部材は、一般的にローラであることが多いので、図２にはローラで示したが、いずれか一方又は両方がローラに限らずに無端ベルトなどを使用してもよい。

この加熱定着装置は電力の供給を受けることによって発熱する発熱源としてのヒータ３、４を有し、このヒータ３、４は定着ローラ１を加熱する任意の位置に設けられる。例えば、ヒータ３は定着ローラ１の内部に配置されて定着ローラ１を内側から加熱し、ヒータ４はシート状のヒータであって定着ローラ１の上側部分に被せられて定着ローラ１を外部から加熱する。

定着ローラ１及び加圧ローラ２は図示しない駆動機構により回転駆動される。温度センサ５は、定着ローラ１の表面に当接され、定着ローラ１の表面温度（定着温度）を検知する。トナー６を担持した転写紙等のシート７は、定着ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部を通過する際に、定着ローラ１と加圧ローラ２による加熱及び加圧でトナー６が定着される。

図１は画像形成装置Ａにおける定着装置の回路構成を示す。温度センサ５からの検知信号は入力回路１２を経て制御手段としてのＣＰＵ１３に取り込まれ、ＣＰＵ１３は温度センサ５からの検知信号に基づいて定着ローラ１の表面温度（定着温度）が設定温度に維持されるようにドライバ１４を介してヒータ３への通電を制御するとともに、スイッチ１５を介してヒータ４への通電を制御する。

ヒータ３は安全装置としてのサーモスタット１６及びドライバ１４を介して商用電源１７に接続され、ドライバ１４はＣＰＵ１３により制御されて商用電源１７からヒータ３への通電を制御する。サーモスタット１６は、この加熱定着装置の温度を検知して該温度が上限温度以上になった時にオフして商用電源１７からヒータ３への通電を停止させる。なお、サーモスタット１６の代りに温度ヒューズなどの安全装置を用いてもよい。

ＣＰＵ１３は待機時であるか使用時であるかによってスイッチ１５を切り換えることにより蓄電装置としてのコンデンサ１８を充電装置１９側とヒータ４側に切り換える。待機時には、スイッチ１５がコンデンサ１８を充電装置１９側に切り換え、充電装置１９が商用電源１７からの交流電力を直流電力に変換してコンデンサ１８に印加することによりコンデンサ１８を充電する。加熱定着装置の使用時には、スイッチ１５がコンデンサ１８をヒータ４側に切り換え、加熱定着装置の立ち上がり時にコンデンサ１８からヒータ４に放電されてヒータ４が直流電流により駆動される。

したがって、立ち上がり時には、ヒータ３が商用電源１７からドライバ１４を通して流れる交流電流により駆動されてヒータ４がコンデンサ１８から流れる直流電流により駆動され、定着ローラ１の表面温度が設定温度まで急速に上昇する。立ち上がり後は、ＣＰＵ１３はドライバ１４を介してヒータ３への通電を定着ローラ１の表面温度が設定温度に維持されるように制御する。

コンデンサ１８は、ファラッド［Ｆ］オーダ以上の大きな容量を有するコンデンサが用いられる。しかし、このコンデンサに限定されるものではなく、電解コンデンサを多数接続したものやポリアセンレドックスキャパシタなどを用いてもよい。従来は容量が［μＦ］オーダ以下であるコンデンサしか無かったが、最近はファラッド［Ｆ］オーダ以上の大きな容量を有するコンデンサが開発されている（エレクトロニクス１９９８年４月号「特集最新二次電池探検隊新型高容量パワーキャパシタの技術革新」参照）。

コンデンサ１８の蓄電量は、この加熱定着装置の立ち上がり時間内に概ね放電するように設定され、例えば６秒以内に概ね放電するように設定される。すなわち、コンデンサ１８の蓄電量は、この加熱定着装置の一般的な１５℃〜２５℃程度の環境温度（室温）での立ち上がり時間内に、例えば６秒以内に通常の商用電源１７の出力電力以上の電力として放電する（この放電にはヒータの加熱にあまり有効でない所定の電流以下の僅かな微小電流の放電を含まない）ように設定される。したがって、使用時には、コンデンサ１８の放電が加熱定着装置の立ち上がり時間内に行われるので、スイッチ１５がＣＰＵ１３の暴走により誤動作しても図５に示すように立ち上がり後にはコンデンサ１８に残っている電荷が無くなってコンデンサ１８からヒータ３への電力供給が途絶え、ヒータ４に商用電源１７から通電されて定着ローラ１の表面温度が上昇するだけとなる。このため、図５に示すように定着温度制御手段（ＣＰＵ１３）の故障による暴走により定着温度制御不能になった場合の温度上昇カーブが設定温度到達後は緩やかになり、加熱定着装置の温度が紙（シート７）発火温度領域に達しなくなって安全性が確保される。

立ち上がり時にヒータに一定の連続的なエネルギー供給を行う従来の加熱定着装置では、図５に示すように定着温度制御手段の故障による暴走により定着温度制御不能になった場合には温度が急速に紙発火温度領域以上の過大な温度まで上昇して発火することがあったが、第１の実施形態ではこのようなことが無くなる。
また、ヒータ３、４以外の交流負荷には商用電源１７から通電され、商用電源１７から図示しない電源回路に交流電力が供給されて直流電力に変換され、この電源回路からの直流電力が当該画像形成装置の直流負荷に供給される。

図６は画像形成装置Ａの全体を示す。図示しない駆動部により矢印方向に回転される像担持体としてのドラム状感光体１０１の周りには、帯電手段１０２、クリーニング手段１０３、感光体１０１上の静電潜像を顕像化する現像手段としての現像スリーブ１０５を含む現像部１０７、及び転写手段１０６が配置されている。

感光体１０１は、帯電手段１０２により一様に帯電された後に書き込み手段（露光手段）としてのレーザ光学系１４０からのレーザ光Ｌで露光されて静電潜像が形成され、現像部１０７により静電潜像が現像されてトナー像となる。この感光体１０１上のトナー像は後述のように用紙Ｐへ転写され、感光体１０１はトナー像転写後にクリーニング手段１０３によりクリーニングされる。したがって、帯電手段１０２、レーザ光学系１４０、現像部１０７は感光体１０１上にトナー像を形成する画像形成手段を構成している。

装置下部には矢印ａ方向に着脱可能な給紙カセット１１０を有する給紙装置が設けられている。給紙カセット１１０内に収容された用紙からなるシートＰは、中板１１１で支えられ、図示しないスプリングの力によってアーム１１２を介して給紙ローラ１１３に押し付けられている。給紙ローラ１１３が回転することによって給紙カセット１１０内の最上紙は、図示しない制御部から指令が発せられて給紙ローラ１１３が回転することによって給紙され、分離パッド１１４で重送を防止されながら下流側のレジストローラ対１１５まで搬送される。

装置右側には操作面が配置されており、操作パネル１３０が外装部１３１の上部前面（図６の装置上右側）で突き出ている。また、給紙トレイ１３２がピン１３３により回動可能に取り付けられ、給紙トレイ１３２内の最上位の用紙からなるシートは給紙ローラにより給紙されて分離パッドで重送を防止されながら下流側のレジストローラ対１１５まで搬送される。給紙カセット１１０、１３２内の用紙はいずれか一方が選択的に給紙される。

レジストローラ対１１５は、搬送されてきた用紙Ｐを感光体１０１上の画像（トナー像）と同期するようにタイミングをとって転写手段１０６に向けて送り出す。転写手段１０６はレジストローラ対１１５から送られてきた用紙Ｐへ感光体１０１上の画像を転写し、この画像の転写された用紙Ｐは定着装置１１６に搬送される。定着装置１１６は、上述した加熱定着装置が用いられ、用紙Ｐ（上記シート７）上のトナーを加熱及び加圧により用紙Ｐに定着させる。

定着装置１１６からの定着済みの用紙Ｐは、排紙ローラ対１２０によって画像面を下にして排紙口１２１より排紙トレイ１２２上に排出されてスタックされる。排出される用紙のサイズに対応するため、排紙補助トレイ１２５は矢印ｂ方向にスライド可能となっている。図中左側に配置されたケース１３４内には、電源回路１３５やプリント板１３６（エンジンドライバーボード）等の電装・制御装置が収納され、コントローラボード１３７も収納されている。

図３は本発明の参考形態となる他の画像形成装置Ｂにおける加熱定着装置の概略を示す。この画像形成装置Ｂでは、上記画像形成装置Ａにおいて、加熱定着装置は、定着部材１として無端ベルト８が用いられ、この無端ベルト８は少なくとも２本の支持ローラ９、１０に張架され、加圧ローラ２が図示しない加圧手段により一定の加圧力で無端ベルト８に押し当てられる。支持ローラ９は内部に配置されたヒータ３により加熱されて無端ベルト８を加熱し、加圧ローラ２の表面には補助加熱ローラ１１が当接される。

この補助加熱ローラ１１は内部に配置されたヒータ４により加熱されることで加圧ローラ２を加熱する。支持ローラ１０は、駆動ローラとし、図示しない駆動機構により回転駆動されることで無端ベルト８を回転させる。トナー６を担持した転写紙等のシート７は、無端ベルト８と加圧ローラ２とのニップ部を通過する際に、無端ベルト８と加圧ローラ２による加熱及び加圧でトナー６が定着される。温度センサ５は無短ベルト８の表面温度を支持ローラ１０上で検知する。

図４は本発明の参考形態となる他の画像形成装置Ｃにおける加熱定着装置の回路構成を示す。この画像形成装置Ｃでは、上記画像形成装置Ａにおいて、加熱定着装置は、ヒータ４が省略されてヒータ３のみが用いられる。ドライバ１４及びスイッチ１５はＣＰＵ１３により制御され、待機時にはスイッチ１５が商用電源１７側に切り換えられてコンデンサ１８が充電装置１９により充電される。使用時にはスイッチ１５が充電装置１９側に切り換えられ、コンデンサ１８からドライバ１４を通してヒータ３に直流電流が供給されて定着ローラ１の表面温度が設定温度まで急激に上昇する。加熱定着装置の立ち上がり後は、スイッチ１５が商用電源１７側に切り換えられて商用電源１７からスイッチ１５、ドライバ１４を通してヒータ３に交流電流が供給され、ＣＰＵ１３はドライバ１４を介してヒータ３への通電を定着ローラ１の表面温度が設定温度に維持されるように制御する。

上記画像形成装置Ａ乃至画像形成装置Ｃの加熱定着装置によれば、商用電源の限界にとらわれずに短時間で立ち上がることができ、電力消費を低減でき、更に温度制御不能時の安全性を確保することができる。ここに、立ち上がり時間が（定着装置の通紙搬送時間（一般に４秒）＋２秒）以内であれば、待たされた感じがしないというアンケート結果が得られており、立ち上がり時間が６秒以内であればユーザに待たせた感じを与えないことになる。

また、（１／２）ＣＶ²で計算される静電エネルギーが１０００Ｖ以上の（危険な）高電圧を用いることなく定着装置に必要なｋＪオーダとなり、コンデンサが原理的に無制限な充放電繰り返しが可能で高寿命であるため、充電装置のメンテナンスフリーを実現できる。

また、商用電源の容量制約の中で最大電力を発熱源に供給することが可能となり、短時間で定着可能温度に立ち上げることができ、定着部材もしくは加熱部材の予熱電力を減少または不要とすることができて消費電力を低減できる。また、高速な立ち上がりが可能で、温度制御不能時の安全性を確保することができる。

図７は本発明の参考形態となる画像形成装置Ｄの回路構成を示す。この画像形成装置Ｄでは、上記画像形成装置Ａにおいて、ヒータ４が省略されて蓄電装置としてコンデンサ１８の代りに蓄電池２１が用いられ、ＣＰＵ１３は待機時であるか使用時であるかによってスイッチ１５を切り換えることにより蓄電池２１を充電装置１９側と当該画像形成装置における一次電源の負荷（商用電源１７の負荷）以外の直流負荷（電気回路）２０側に切り換える。

待機時には、スイッチ１５が蓄電池２１を充電装置１９側に切り換え、充電装置１９が商用電源１７からの交流電力を直流電力に変換して蓄電池２１に印加することにより蓄電池２１を充電する。使用時は、スイッチ１５が蓄電池２１を直流負荷２０側に切り換え、直流負荷２０には蓄電池２１から直流電流が流れる。

ＣＰＵ１３は温度センサ５からの検知信号に基づいて定着ローラ１の表面温度（定着温度）が設定温度に維持されるようにドライバ１４を介してヒータ３への通電を制御する。したがって、立ち上がり時には、商用電源１７からドライバ１４を介してヒータ３に通電され、定着ローラ１の表面温度が設定温度まで急速に上昇する。

この画像形成装置Ｄの加熱定着装置によれば、商用電源の容量制約の中で最大電力を発熱源に供給することが可能となり、短時間で定着可能温度に立ち上げることができ、定着部材もしくは加熱部材の予熱電力を減少または不要とすることができて消費電力を低減できる。また、蓄電池からの低電圧大電流を直流負荷の駆動に容易に利用できる。

図９は本発明の参考形態となる画像形成装置Ｅの回路構成を示す。この画像形成装置Ｅでは、上記画像形成装置Ａにおいて、ヒータ４と直列に安全装置としてのサーモスタット２３を加熱するための小型ヒータ２２が接続され、ヒータ３と直列にサーモスタット２３が接続される。このサーモスタット２３は温度ヒューズなどの安全装置を用いてもよい。

サーモスタット２３は、定着部材としてのローラ１の表面温度（定着温度）を検知する位置に配置され、定着ローラ１の表面温度（定着温度）が上限温度（紙発火温度領域より低くて定着可能温度より高い所定の温度）より低ければ閉じているが、定着ローラ１の表面温度（定着温度）が上限温度以上になれば開いてヒータ３への通電を停止させる。

立ち上がり時には、小型ヒータ２２がコンデンサ１８からの直流電流により駆動されてサーモスタット２３を上限温度より低い温度に加熱し、加熱定着装置の制御異常（ＣＰＵ１３やスイッチ１５の異常）により加熱定着装置の温度（定着部材１、８の表面温度）が暴走した場合には瞬時にサーモスタット２３が開くことで、加熱定着装置の温度（定着部材１、８の表面温度）が上限温度以上になることが防止される。

コンデンサ１８は立ち上がり時間内に概ね放電するから、スィツチ１５の誤動作により小型ヒータ２２が点灯し続けてサーモスタット２３が誤動作することはない。なお、図４に示すようにヒータ４を省略した場合には、図１０に示すように小型ヒータ２２はコンデンサ１８と直列に接続すればよい。

この画像形成装置Ｅの加熱定着装置によれば、温度制御不能時の安全性を確保することができる。なお、上記画像形成装置Ｂにおいて、画像形成装置Ｅと同様にヒータ４と直列に安全装置としてのサーモスタット２３を加熱するための小型ヒータ２２を接続し、ヒータ３と直列にサーモスタット２３を接続してもよい。

図１３は本発明の参考形態となる画像形成装置Ｆにおける定着装置の回路構成を示す。この画像形成装置Ｆは、上記画像形成装置Ｅにおいて、一般に用いられている安全装置、つまり、加熱定着装置の温度を検知して該温度が上限温度以上になった時にオフして商用電源１７からヒータ３への通電を停止させるサーモスタット２７を有し、このサーモスタット２７に上記サーモスタット２３を兼用させたものである。

この画像形成装置Ｆの加熱定着装置によれば、上記画像形成装置Ｅと同様に温度制御不能時の安全性を確保することができる。

図１４は本発明の参考形態となる画像形成装置Ｇにおける定着装置の回路構成を示す。この画像形成装置Ｇは、上記画像形成装置Ａにおいて、コンデンサ１８として電気二重層コンデンサ２８を用いたものである。この電気二重層コンデンサは、例えば有機溶媒系電気二重層コンデンサを複数個接続したものが用いられる。電気二重層コンデンサは、図８に示すように、［Ｆ］オーダ以上の大容量のものが開発されている。

この画像形成装置Ｇの加熱定着装置によれば、電気二重層コンデンサが原理的に無制限な充放電繰り返しが可能で高寿命であるため、充電装置のメンテナンスフリーを実現でき、長基間の使用を想定した場合の総コストも有利である。なお、画像形成装置Ｂ乃至画像形成装置Ｆにおいて、上記コンデンサとして電気二重層コンデンサを用いてもよい。

図１５は本発明の参考形態となる画像形成装置Ｈにおける定着装置の回路構成を示す。この画像形成装置Ｈは、上記画像形成装置Ａにおいて、コンデンサ１８として水溶液系電気二重層コンデンサ２９を用いたものである。この水溶液系電気二重層コンデンサ２９は、例えば電解コンデンサを複数個接続したものが用いられる。

この画像形成装置Ｈの加熱定着装置によれば、水溶液系電気二重層コンデンサが電気二重層コンデンサの中でも特に短時間で大電力の放電がであることから、短時間で立ち上がることができると共に温度制御不能時に高い安全性を確保することができ、さらに廃棄物の環境負荷が小さくなる。なお、第２の実施形態乃至第６の実施形態において、上記コンデンサとして水溶液系電気二重層コンデンサを用いてもよい。

図１６は本発明の参考形態となる画像形成装置Ｉにおける定着装置の回路構成を示す。画像形成装置Ｉは、上記画像形成装置Ａにおいて、コンデンサ１８の代りにプロトンポリマー電池３０を用いたものである。このプロトンポリマー電池３０は、例えば特開平１１−２８８７１７号公報に記載されている電極活物質を含む電極と固体電解質を有していて、電極活物質の酸化還元反応に伴う電子授受に該電極活物質のプロトンの吸脱着のみが関与するものが用いられる。プロトンポリマー電池は、図８及び図１１に示すように、乾電池の中でも最も大電力の瞬時取り出し及び短時間充電が容易で、扱い易い。また、プロトンポリマー電池の充放電は数万回が可能であり（従来の二次電池では５００〜１０００回程度）、高寿命である。

この画像形成装置Ｉの加熱定着装置によれば、乾電池の中でも最も大電力の瞬時取り出し及び短時間充電が容易で扱い易く、蓄電装置が高寿命となる。なお、画像形成装置Ｂ乃至画像形成装置Ｆにおいて、上記コンデンサの代りにプロトンポリマー電池を用いてもよい。

図１２は本発明の参考形態となる画像形成装置Ｊの回路構成を示す。この画像形成装置Ｊでは、上記画像形成装置Ａにおいて、コンデンサ１８の両端間の電圧が電位検出回路２４により検出され、この電位検出回路２４の出力信号が入力回路２５を経てＣＰＵ１３に取り込まれる。

また、温度センサ５は定着部材としての定着ローラ１の表面温度（定着温度）を検知し、この温度センサ５からの検知信号は入力回路１２を経てＣＰＵ１３に取り込まれる。充電装置１９は商用電源１７からの交流電力を直流電力に変換してドライバ２６を介してコンデンサ１８に印加することによりコンデンサ１８を充電する。ここに、（定着可能温度−定着部材１、８の待機時の表面温度）×定着部材１、８の熱容量∝商用電源１７のＷ数×立ち上がり時間＋コンデンサ１８の蓄積エネルギーであり、コンデンサ１８の両端間の電圧∝コンデンサ１８の蓄積エネルギーである。従って、定着ローラ１の待機時の表面温度（定着温度）が低いほどコンデンサ１８の両端間の電圧が高いのが望ましい。

ＣＰＵ１３は、電位検出回路２及び温度センサ５からの入力信号により、定着ローラ１の表面温度（定着温度）が低いほど電位検出回路２の検出電圧（コンデンサ１８の両端間の電圧）が高くなるようにドライバ２６を制御することで、コンデンサ１８の蓄電量を待機時の定着温度に応じて変える。これによって、定着ローラ１の待機時の表面温度（定着温度）が低いほどコンデンサ１８の蓄電量が多くなり、常にほぼ一定の立ち上がり時間が得られ、コンデンサ１８の蓄電量を最小化することができる。

この画像形成装置Ｊの加熱定着装置によれば、常にほぼ一定の立ち上がり時間が得られ、コンデンサの蓄電量を最小化することができる。なお、画像形成装置Ｂ、Ｃ、Ｅ乃至画像形成装置Ｉにおいて、画像形成装置Ｊと同様にコンデンサ１８の両端間の電圧を電位検出回路２４により検出して該電位検出回路２４の出力信号を入力回路２５を経てＣＰＵ１３に取り込み、温度センサ５により定着部材としての定着ローラ１又は加熱部材としての支持ローラ９の表面温度（定着温度）を検知して該温度センサ５からの検知信号を入力回路１２を経てＣＰＵ１３に取り込み、充電装置１９により商用電源１７からの交流電力を直流電力に変換してドライバ２６を介してコンデンサ１８に印加することによりコンデンサ１８を充電し、ＣＰＵ１３にて電位検出回路２及び温度センサ５からの入力信号により定着ローラ１又は支持ローラ９の表面温度（定着温度）が低いほど電位検出回路２の検出電圧（コンデンサ１８の両端間の電圧）が高くなるようにドライバ２６を制御することで、コンデンサ１８の蓄電量を待機時の定着温度に応じて変えるようにしてもよい。

図１７は本発明の参考形態となる画像形成装置Ｋの回路構成を示す。画像形成装置Ｋでは、上記画像形成装置Ｊにおいて、ＣＰＵ１３は、待機時毎にその待機時間をタイマー３１に計時させ、このタイマー３１で計時した待機時間及び電位検出回路２４からの入力信号により、待機時間が長いほど電位検出回路２４の検出電圧（コンデンサ１８の両端間の電圧）が高くなるようにドライバ２６を制御することで、コンデンサ１８の蓄電量を待機時間に応じて変える。これによって、待機時間が長いほど定着ローラ１の表面温度（定着温度）が低下してコンデンサ１８の蓄電量が多くなり、常にほぼ一定の立ち上がり時間が得られ、コンデンサ１８の蓄電量を最小化することができる。画像形成装置Ｂ、Ｃ、Ｅ乃至画像形成装置Ｉにおいて、画像形成装置Ｋと同様にコンデンサ１８の蓄電量を待機時間に応じて変えるようにしてもよい。

図１８は本発明の参考形態となる画像形成装置Ｏの回路構成を示す。この画像形成装置Ｏでは、上記画像形成装置Ｊにおいて、電位検出回路２４及びドライバ２６が省略されて蓄電装置としてコンデンサ１８の代りに蓄電池が用いられ、この蓄電池３２が待機時に充電装置１９により充電される。ＣＰＵ１３は、定着装置の立ち上がり時には温度センサ５からの入力信号により、待機時の定着ローラ１の表面温度（定着温度）が低いほど蓄電池３２の電力放出時間が長くなるようにドライバ２６を制御することで、蓄電池３２の電力放出時間を待機時の定着温度に応じて変える。これによって、待機時の定着ローラ１の表面温度（定着温度）が低いほど蓄電池３２の電力放出時間が長くなり、常にほぼ一定の立ち上がり時間が得られ、蓄電池３２の電力放出を最小化することができる。

図１９は本発明の参考形態となる画像形成装置Ｌの概略を示す。この画像形成装置Ｌは、複写機能と、これ以外の機能、例えばプリンタ機能、ファクシミリ機能とを有する画像形成装置であり、操作部のアプリケーション切り替えキーにより複写機能、プリンタ機能、ファクシミリ機能を順次に切り替えて選択することが可能である。複写機能の選択時には複写モードとなり、プリンタ機能の選択時にはプリントモードとなり、ファクシミリモードの選択時にはファクシミリモードとなる。

まず、複写モードでは、次のように動作する。自動原稿送り装置（以下ＡＤＦという）１０１においては、原稿台１０２に原稿がその画像面を上にして置かれてなる原稿束は、操作部上のスタートキーが押下されると、一番下の原稿が給送ローラ１０３、給送ベルト１０４によってコンタクトガラスからなる原稿台１０５上の所定の位置に給送される。ＡＤＦ１０１は一枚の原稿の給送完了毎に原稿枚数をカウントアップするカウント機能を有する。コンタクトガラス１０５上の原稿は、画像入力手段としての画像読み取り装置１０６によって画像情報が読み取られた後に、給送ベルト１０４、排送ローラ１０７によって排紙台１０８上に排出される。

原稿セット検知器１０９にて原稿台１０２上に次の原稿が有ることが検知された場合には、同様に原稿台１０２上の一番下の原稿が給紙ローラ１０３、給送ベルト１０４によってコンタクトガラス１０５上の所定の位置に給送される。このコンタクトガラス１０５上の原稿は、画像読み取り装置１０６によって画像情報が読み取られた後に、給送ベルト１０４、排送ローラ１０７によって排紙台１０８上に排出される。ここに、給送ローラ３、給送ベルト４及び排送ローラ７は搬送モータによって駆動される。

給紙手段としての第１給紙装置１１０、第２給紙装置１１１、第３給紙装置１１２は、選択された時に各々第１トレイ１１３、第２トレイ１１４、第３トレイ１１５に積載された転写材としての転写紙からなる用紙を給紙し、この転写紙は縦搬送ユニット１１６によって像担持体としての感光体１１７に当接する位置まで搬送される。感光体１１７は、例えば感光体ドラムが用いられてメインモータにより回転駆動される。

画像読み取り装置１０６にて原稿から読み込まれた画像データは図示しない画像処理手段を介して書き込み手段としての書き込みユニット１１８によって光情報に変換され、感光体ドラム１１７は図示しない帯電器により一様に帯電された後に書き込みユニット１１８からの光情報で露光されて静電潜像が形成される。この感光体ドラム１１７上の静電潜像は現像装置１１９により現像されてトナー像となる。

搬送ベルト１２０は、用紙搬送手段及び転写手段を兼ねていて電源から転写バイアスが印加され、縦搬送ユニット１１６からの転写紙を感光体ドラム１１７と等速で搬送しながら感光体ドラム１１７上のトナー像を転写紙に転写させる。この転写紙は、定着装置１２１によりトナー像が定着され、排紙ユニット１２２により排紙トレイ１２３に排出される。また、定着装置１２１は上記第１の実施形態の定着装置と同様に構成される。感光体ドラム１１７はトナー像転写後に図示しないクリーニング装置によりクリーニングされる。
ここに、感光体ドラム１１７、帯電器、書き込みユニット１１８、現像装置１１９、転写手段は画像データにより画像を転写紙上に形成する画像形成手段を構成している。

以上の動作は通常のモードで用紙の片面に画像を複写する時の動作であるが、両面モードで転写紙の両面に画像を複写する場合には、各給紙トレイ１１３〜１１５のいずれかより給紙されて表面に上述のように画像が形成された転写紙は、排紙ユニット１２２により排紙トレイ１２３側ではなく両面入紙搬送路１２４側に切り替えられ、反転ユニット１２５によりスイッチバックされて表裏が反転され、両面搬送ユニット１２６へ搬送される。

この両面搬送ユニット１２６へ搬送された転写紙は、両面搬送ユニット１２６により縦搬送ユニット１１６へ搬送され、縦搬送ユニット１１６により感光体ドラム１１７に当接する位置まで搬送され、感光体ドラム１１７上に上述と同様に形成されたトナー像が裏面に転写されて定着装置１２１でトナー像が定着されることにより両面コピーとなる。この両面コピーは排紙ユニット１２２により排紙トレイ１２３に排出される。

また、転写紙を反転して排出する場合には、反転ユニット１２５によりスイッチバックされて表裏が反転された転写紙は、両面搬送ユニット１２６に搬送されずに反転排紙搬送路１２７を経て排紙ユニット１２２により排紙トレイ１２３に排出される。

プリントモードでは、上記画像処理手段からの画像データの代りに外部からの画像データが書き込みユニット１１８に入力されて上述の画像形成手段により転写紙上に画像が形成される。
さらに、ファクシミリモードでは、上記画像読み取り手段からの画像データが図示しないファクシミリ送受信部により相手に送信され、相手からの画像データがファクシミリ送受信部で受信されて上記画像処理手段からの画像データの代りに書き込みユニット１１８に入力されることにより、上述の画像形成手段により転写紙上に画像が形成される。

使用者が本装置の前で複写機能を使用する複写モードの時には瞬間的に立ち上げる必要がある。そこで、ＣＰＵ１３は、複写機能を使用する複写モードの時のみ上述のようにスイッチ１５の切り換えで上記蓄電装置１８を作動させて蓄電装置１８によりヒータ４を駆動させ、プリントモードやファクシミリモードの時にはスイッチ１５の切り換えによる蓄電装置１８の作動を行わせずに蓄電装置１８によるヒータ４の駆動を行わせない。従って、蓄電装置１８の作動回数を最低限の回数に減らことができ、蓄電装置１８の寿命向上と利用者の利便（高速立ち上がり）を両立させることができる。なお、定着装置１２１には画像形成装置Ｂ〜画像形成装置Ｋ、画像形成装置Ｏにおける定着装置のいずれかを用いてもよい。

本発明の参考形態となる画像形成装置Ｍでは、上記画像形成装置Ｌにおいて、図２０に示すようにプリントモードはコンピュータ３４からの複数種類のプリント命令により制御部３５で設定される。この複数種類のプリント命令は、プリントモードを通常の速度で実行させる通常プリント命令と、通常より短時間に（通常より速い速度で）実行させる急速プリント命令とを含む。

コンピュータ３４から制御部３５に通常プリント命令が入力されると、制御部３５は、通常プリントモードを設定し、プリンタ機能を制御して通常の速度でプリンタ機能を動作させる。従って、上記画像処理手段からの画像データの代りにコンピュータからの画像データが書き込みユニット１１８に入力されて上述の画像形成手段により通常の速度で転写紙上に画像が形成される。

また、コンピュータ３４から制御部３５に急速プリント命令が入力されると、制御部３５は、急速プリントモードを設定し、プリンタ機能を制御して通常より短時間に（通常より速い速度で）プリンタ機能を動作させる。従って、上記画像処理手段からの画像データの代りにコンピュータ３４からの画像データが書き込みユニット１１８に入力されて上述の画像形成手段により通常より速い速度で転写紙上に画像が形成される。

ＣＰＵ１３は、上記制御部３５からの信号により、コンピュータ３４から通常プリント命令が入力された際にはスイッチ１５の切り換えによる蓄電装置１８の作動を行わせずに蓄電装置１８にヒータ４を駆動させない。また、ＣＰＵ１３は、上記制御部３５からの信号により、コンピュータ３４から急速プリント命令が入力された際には上述のようにスイッチ１５の切り換えで蓄電装置１８を作動させて蓄電装置１８によるヒータ４の駆動を行わせる。従って、蓄電装置１８の作動回数を最低限の回数に減らすことができ、蓄電装置１８の寿命向上と利用者の利便（高速立ち上がり）を両立させることができる。なお、定着装置１２１には第２の実施形態〜第１２の実施形態における定着装置のいずれかを用いてもよい。

本発明の参考形態となる画像形成装置Ｎでは、上記画像形成装置Ｍにおいて、急速プリント命令が設けられず、図２１に示すように当該装置の近くに人がいることを検知する人体検知手段３６が設けられる。制御部３５は、上記人体検知手段３６からの入力信号により、上記人体検知手段３６が当該装置の近くに人がいることを検知したときには急速プリントモードを設定し、プリンタ機能を制御して通常より短時間に（通常より速い速度で）プリンタ機能を動作させる。従って、上記画像処理手段からの画像データの代りにコンピュータ３４からの画像データが書き込みユニット１１８に入力されて上述の画像形成手段により通常より速い速度で転写紙上に画像が形成される。

また、制御部３５は、上記人体検知手段３６からの入力信号により、上記人体検知手段３６が当該装置の近くに人がいることを検知しないときには、コンピュータ３４から通常プリント命令が入力されると、通常プリントモードを設定し、プリンタ機能を制御して通常の速度でプリンタ機能を動作させる。従って、上記画像処理手段からの画像データの代りにコンピュータ３４からの画像データが書き込みユニット１１８に入力されて上述の画像形成手段により通常の速度で転写紙上に画像が形成される。

ＣＰＵ１３は、上記制御部３５からの信号により、上記人体検知手段３６が当該装置の近くに人がいることを検知しないときには加熱定着装置の立ち上がり時にスイッチ１５の切り換えによる上記蓄電装置１８の作動を行わせずに蓄電装置１８によるヒータ４の駆動を行わせない。また、ＣＰＵ１３は、上記制御部３５からの信号により、上記人体検知手段３６が当該装置の近くに人がいることを検知したときには上述のように加熱定着装置の立ち上がり時にスイッチ１５の切り換えで上記蓄電装置１８を作動させて蓄電装置１８によるヒータ４の駆動を行わせる。従って、蓄電装置１８の作動回数を最低限の回数に減らすことができ、蓄電装置１８の寿命向上と利用者の利便（高速立ち上がり）を両立させることができる。なお、定着装置１２１には画像形成装置Ｂ〜画像形成装置Ｋ、画像形成装置Ｏにおける定着装置のいずれかを用いてもよい。

本発明の参考形態となる画像形成装置Ｐでは、上記画像形成装置Ｌにおいて、図２２に示すようにコンデンサ１８の両端間の電圧が電位検出回路により検出されて該電位検出回路の出力信号が入力回路を経てＣＰＵ１３に取り込まれ、かつ、コンデンサ１８の放出電流が電流検出回路３７により検出されて該電流検出回路３７の出力信号が入力回路３８を経てＣＰＵ１３に取り込まれる。

ＣＰＵ１３は、所定の時間毎に上記電位検出回路の検出電圧及び上記電流検出回路３７の検出電流からコンデンサ１８の内部抵抗を求め、このコンデンサ１８の内部抵抗がコンデンサ１８の初期の内部抵抗の２倍になったか否かをチェックしてコンデンサ１８の内部抵抗がコンデンサ１８の初期の内部抵抗の２倍になった時にはコンデンサ１８が寿命に達したと判断して操作パネルの図示しない表示部に警告し、もしくは設定手段による複写モードの設定を禁止又は解除する。従って、寿命の長いコンデンサを画像形成装置廃棄時に寿命が来ていなければ回収して再利用することが可能となり、資源の有効利用と廃棄物の低減、コストの低減を図ることができる。なお、画像形成装置Ａ、Ｇ、Ｈにおいて、上記画像形成装置Ｐと同様にコンデンサの内部抵抗がコンデンサの初期の内部抵抗の２倍になった時にはコンデンサが寿命に達したと判断して操作パネルの図示しない表示部に警告するようにしてもよい。

本発明の実施形態では、上記画像形成装置Ｍ、Ｎのいずれかにおいて、蓄電装置としてコンデンサ１８が用いられ、上記画像形成装置Ｐと同様に図２２に示すようにコンデンサ１８の両端間の電圧が電位検出回路により検出されて該電位検出回路の出力信号が入力回路を経てＣＰＵ１３に取り込まれ、かつ、コンデンサ１８の放出電流が電流検出回路３７により検出されて該電流検出回路３７の出力信号が入力回路３８を経てＣＰＵ１３に取り込まれる。

ＣＰＵ１３は、所定の時間毎に上記電位検出回路の検出電圧及び上記電流検出回路３７の検出電流からコンデンサ１８の内部抵抗を求め、このコンデンサ１８の内部抵抗がコンデンサ１８の初期の内部抵抗の２倍になったか否かをチェックしてコンデンサ１８の内部抵抗がコンデンサ１８の初期の内部抵抗の２倍になった時にはコンデンサ１８が寿命に達したと判断して上記急速プリントモードを禁止することで、コンデンサ１８の作動（放電）を禁止する。従って、寿命の長いコンデンサを画像形成装置廃棄時に寿命が来ていなければ回収して再利用することが可能となり、資源の有効利用と廃棄物の低減、コストの低減を図ることができる。

本発明の参考形態となる画像形成装置Ｑは、上記画像形成装置Ａにおいて、蓄電装置としてのコンデンサ１８に製造時期を記入しておくようにしたものである。したがって、コンデンサ１８は画像形成装置廃棄時にコンデンサ１８に記入しておいた製造時期に応じて回収して再利用することが可能となり、資源の有効利用と廃棄物の低減、コストの低減を図ることができる。なお、画像形成装置Ｇ、Ｈにおいて、画像形成装置Ｑと同様に蓄電装置としてのコンデンサに製造時期を記入しておくようにしてもよい。

画像形成装置Ａにおける定着装置の回路構成を示すブロック図である。同画像形成装置Ａにおける加熱定着装置の概略を示す断面図である。同画像形成装置Ａにおける加熱定着装置で無端ベルトを用いる場合の構成を示す概略図である。同画像形成装置Ａにおいて加熱定着装置で１本のヒータを用いた場合の回路構成を示すブロック図である。同画像形成装置Ａと従来の定着装置の定着温度制御不能時の温度上昇カーブを示す特性図である。同画像形成装置Ａの全体を示す断面図である。画像形成装置Ｂの回路構成を示すブロック図である。電気二重層コンデンサと各種蓄電池の特性を示す特性図である。画像形成装置Ｃの回路構成を示すブロック図である。同画像形成装置Ｃにおいて加熱定着装置で１本のヒータを用いた場合の回路構成を示すブロック図である。プロトンポリマー電池の特性を示す特性図である。画像形成装置Ｈの回路構成を示すブロック図である。画像形成装置Ｆにおける定着装置の回路構成を示すブロック図である。画像形成装置Ｇにおける定着装置の回路構成を示すブロック図である。画像形成装置Ｈにおける定着装置の回路構成を示すブロック図である。画像形成装置Ｉにおける定着装置の回路構成を示すブロック図である。画像形成装置Ｋにおける定着装置の回路構成を示すブロック図である。画像形成装置Ｏにおける定着装置の回路構成を示すブロック図である。画像形成装置Ｌの概略を示す断面図である。画像形成装置Ｍの一部を示すブロック図である。画像形成装置Ｎの一部を示すブロック図である。画像形成装置Ｐにおける定着装置の回路構成を示すブロック図である。

符号の説明

１定着ローラ
２加圧ローラ
３、４ヒータ
５温度センサ
８無端ベルト
１２入力回路
１３ＣＰＵ
１４ドライバ
１５スイッチ
１６サーモスタット
１７商用電源
１８コンデンサ
１９充電装置
２０直流負荷
２１蓄電池
２２小型ヒータ
２３サーモスタット
２４電位検出回路
２５入力回路
２６ドライバ

Claims

トナーをシートに定着させる定着装置の発熱源を所定の時間駆動する蓄電装置と、
前記蓄電装置を商用電源からの電力により充電する充電装置と、
前記蓄電装置の寿命を検知する検知手段と、
前記検知手段が前記蓄電装置の寿命を検知すると、複写モード又は急速プリントモードの設定を禁止又は解除する手段と
を備えることを特徴とする画像形成装置。
請求項１記載の画像形成装置において、前記蓄電装置がコンデンサであることを特徴とする画像形成装置。
請求項２記載の画像形成装置において、前記画像形成装置の近くに人がいることを検知する人体検知手段を備え、前記蓄電装置の寿命を検知したときは、前記人体検知手段が人体を検知した場合でも急速プリントモードを禁止することを特徴とする画像形成装置。
請求項１記載の画像形成装置において、前記検知手段は前記蓄電装置の内部抵抗を基準に前記蓄電装置の寿命を検知することを特徴とする画像形成装置。
請求項４記載の画像形成装置において、前記内部抵抗が初期の内部抵抗の２倍になった時に前記蓄電装置の寿命を検知することを特徴とする画像形成装置。