JP2000315567A

JP2000315567A - 加熱装置

Info

Publication number: JP2000315567A
Application number: JP11125432A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Kishi; 和人岸; Yoshio Watanabe; 好夫渡邉
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-05-06
Filing date: 1999-05-06
Publication date: 2000-11-14
Anticipated expiration: 2019-05-06
Also published as: JP3588006B2

Abstract

(57)【要約】【課題】省電力効果を高めるとともに立上り時間を短縮
する。【解決手段】主電源装置３から所定の電力を供給して所
定の温度に加熱された加熱部２が待機状態になると切替
装置４は主電源装置３と加熱部２の接続を遮断し、主電
源装置３を補助電源装置４に接続して補助電源装置４の
コンデンサを充電する。待機状態から加熱部２を立ち上
げるときに、切替装置５は主電源装置３と加熱部２を接
続して主電源装置３から加熱部２に電力を供給するとと
もに補助電源装置４を加熱部２に接続して補助電源装置
４のコンデンサからも加熱部２に電力を供給し、加熱部
２を短時間で所定の温度に立ち上げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、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トナー像を記録用紙等に定着する
定着装置等の加熱装置、特に省電力の効率化に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】複写機やプリンタ装置等の画像形成装置
は普通紙やＯＨＰ等の記録媒体上に画像を形成する。こ
の画像形成装置は、画像形成の高速性や画像品質，コス
トなどから電子写真方式が採用されている。電子写真方
式は記録媒体上にトナー像を形成し、形成したトナー像
を熱と圧力で記録媒体に定着する方法であり、定着方式
としては安全性等の面からヒートローラ方式が現在最も
多く採用されている。ヒートローラ方式は、ハロゲンヒ
ータなどの発熱部材により加熱される加熱ローラと、加
熱ローラに対向配置される加圧ローラを圧接してニップ
部と呼ばれる相互圧接部を形成し、このニップ部にトナ
ー像が転写された記録媒体を通して加熱する方法であ
る。

【０００３】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エネルギ化が進んでい
る。この画像形成装置の省エネルギを考えるに当たって
無視できないのは、トナーを記録媒体に定着する定着装
置の省電力である。画像形成装置の待機時における定着
装置の消費電力の低減としては、待機時には加熱ローラ
の温度を定着温度よりやや低い一定の温度に保つことに
より、使用時に直ちに使用可能温度まで立ち上げ、使用
者が定着ローラの昇温を待つことがないようにしてい
る。この場合、定着装置を使用していないときにもある
程度の電力を供給して余分なエネルギを消費していた。

【０００４】この待機時の消費エネルギを削減してより
省電力化を図ることが望まれ、未使用時には電力供給を
ゼロにすることが求められてきている。しかしながら待
機時にエネルギ消費をゼロにすると、加熱ローラは鉄や
アルミなどの金属ローラを主に使用しており熱容量が大
きいため、約１８０℃前後の使用可能温度にまで昇温す
るには数分から十数分など長い加熱時間が必要であり、
使用者の使い勝手が悪化してしまう。加熱ローラの昇温
時間を短くするためには、単位時間の投入エネルギすな
わち定格電力を大きくすると良い。実際に、プリント速
度の速い高速機には電源電圧を２００Ｖにして対応して
いる装置も多い。しかし、日本国内の一般的なオフィス
では、商用電源は１００Ｖ１５Ａであり、２００Ｖに対
応させるには設置場所の電源関連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。このため、加熱
ローラを短時間で昇温させようとしても、最大投入エネ
ルギーが電源により決まってしまっていた。

【０００５】これを改善するために例えば特開平１０−
１０９１３号公報に示されているように、定着装置が待
機状態になったときに一定レベルだけ低い電圧を加熱ロ
ーラに供給して定着装置の温度が下がることを遅らせた
り、特開平１０−２８２８２１号公報に示すように、定
着装置の待機時に補助電源である二次電池を充電し、定
着装置を立ち上げたときに主電源装置と二次電池や一次
電池から電力を供給して立上り時間を短縮するようにし
たりしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら特開平１
０−１０９１３号公報に示された定着装置は待機時にお
いても定着装置に一定レベルだけ低い電圧を供給してい
るため、十分な省電力とはいえない。また、立ち上げ時
の最大供給電力を主電源装置から供給する電力より高め
ることを主にしたものではない。特開平１０−２８２８
２１号公報に示された定着装置は、立ち上げ時に主電源
装置と二次電池や一次電池から電力を供給しているが、
二次電源としては、一般にカドニカ電池や鉛蓄電池が使
用され、この二次電池は充放電を何回も繰り返すと容量
が劣化し低下していき、大電流で放電するほど寿命は短
いという性質を持つ。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５０
０回程度であり、一日に２０回の充放電を繰り返すと一
ヶ月程度で電池の寿命が来てしまうことになり、交換の
手間がかかり、交換する電池代などのランニングコスト
も非常に高くつくという短所がある。さらに、鉛蓄電池
は液体の硫酸を使用するなどのオフィス用機器としては
好ましくない。

【０００７】また、加熱ローラに使用するハロゲンヒー
タはその構造上、点灯の瞬間に突入電流が大きく流れ、
電源のインピーダンスにもよるが、定格電流の７〜１０
倍に近い電流が流れることもある。電流が１割増加する
と寿命が８割も低下するデータがあることからもわかる
ように、瞬間でもヒータに過大な電流が流れることは好
ましくない。また、周辺回路にも同様に突入電流が流れ
るため悪影響が懸念され、特別な対策を行う必要がでて
くることがある。

【０００８】この発明かかかる短所を改善し、省電力効
果を高めるとともに立上り時間を短縮することができる
加熱装置を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る加熱装置
は、加熱部と主電源装置と補助電源装置とを有し、加熱
部は発熱体を有し、主電源装置と補助電源装置から供給
される電力により発熱する加熱装置において、補助電源
装置としてコンデンサを用いることを特徴とする。

【００１０】上記加熱部はトナー像を加熱して定着する
定着装置である。また、加熱部はハロゲンヒータを有
し、主電源装置から電力の供給を開始してから一定タイ
ミングをおいて補助電源装置から電力を供給することが
望ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】この発明の加熱装置は加熱部と主
電源装置と補助電源装置と切替装置を有する。加熱部は
主電源装置と補助電源装置から供給される電力により発
熱する。主電源装置は画像形成装置の設定場所に備えら
れているコンセントなどに接続されている。補助電源装
置は充放電可能なコンデンサを有する。切替装置は主電
源装置を加熱部に接続し、主電源装置から所定の電力を
加熱部に供給して、加熱部を所定の温度に加熱する。こ
の所定の温度に加熱された加熱部が待機状態になると切
替装置は主電源装置と加熱部の接続を遮断し、主電源装
置を補助電源装置に接続して補助電源装置のコンデンサ
を充電する。この待機状態から加熱部を立ち上げるとき
に、切替装置は主電源装置と加熱部を接続して主電源装
置から加熱部に電力を供給するとともに補助電源装置を
加熱部に接続して補助電源装置のコンデンサからも加熱
部に電力を供給する。このように加熱部を待機状態から
立ち上げるときに主電源装置と補助電源装置の両方から
電力を供給するから、加熱部に大量の電力を供給するこ
とができ、加熱部を短時間で所定の温度に立ち上げるこ
とができる。

【００１２】

【実施例】図１はこの発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。図に示すように、加熱装置１は、加熱部
２と主電源装置３と補助電源装置４と切替装置５を有す
る。加熱部２は、例えば図２に示すように、加熱ローラ
６と加圧ローラ７を有し、電子写真方式の複写機やプリ
ンタ装置等の画像形成装置で記録媒体に転写されたトナ
ー像を加熱，加圧して記録媒体に固着させる定着装置等
からなる。加熱部２の加熱ローラ６は加熱ヒータ例えば
ハロゲンヒータを内蔵し、主電源装置３と補助電源装置
４から供給される電力により発熱する。主電源装置３は
画像形成装置の設定場所に備えられているコンセントな
どに接続され、加熱部２に応じた電圧の調整及び交流と
直流の整流などの機能を有している。補助電源装置４は
充放電可能なコンデンサを有する。この補助電源装置４
のコンデンサとしては、例えば日本ケミコン（株）の開
発した電気二重層コンデンサ等の２０００Ｆ程度の静電
容量を有しており、数秒から数十秒の電力供給には充分
な容量を備えている。切替装置５は主電源装置３と補助
電源装置４から加熱部２に電力を供給したり遮断すると
ともに主電源装置３から補助電源装置４に電力を供給し
て補助電源装置４のコンデンサを充電する。

【００１３】上記のように構成された加熱装置１で定着
装置等の加熱部２を加熱するときの動作を図３の電力供
給量を示す波形図を参照して説明する。

【００１４】加熱装置１の稼動を開始すると、切替装置
５は主電源装置３を加熱部２に接続し、主電源装置３か
ら所定の電力を加熱部２に供給して、加熱部２の加熱ロ
ーラ６を所定の温度に加熱する。この所定の温度に加熱
された加熱部２でトナー像の定着を行い、待機状態にな
ると切替装置５は主電源装置３と加熱部２の接続を遮断
し、主電源装置３を補助電源装置４に接続して補助電源
装置４のコンデンサを充電する。この待機状態から加熱
部２を立ち上げるときに、切替装置５は主電源装置３と
加熱部２を接続して主電源装置３から加熱部２に電力を
供給するとともに補助電源装置４を加熱部２に接続して
補助電源装置４からも加熱部２に電力を供給する。この
ように加熱部２を待機状態から立ち上げるときに主電源
装置３と補助電源装置４の両方から電力を供給するか
ら、加熱部２に大量の電力を供給することができ、加熱
部２を短時間で所定の温度に立ち上げることができる。

【００１５】また、補助電源装置４に有するコンデンサ
は二次電池と異なり、化学反応を伴わないため次ぎのよ
うな優れた特徴を有する。すなわち二次電池として一般
的なニッケル−カドミウム電池を用いた補助電源装置で
は、急速充電を行っても数時間の時間を有するが、コン
デンサを用いた補助電源装置４では数分程度の急速な充
電が可能であるため、同一時間内で待機状態と加熱状態
を繰返した場合、コンデンサを用いた補助電源装置４を
使用することにより、立ち上げ時に確実に補助電源装置
４から電力を供給することができ、加熱部２を短時間で
所定の温度に立ち上げることができる。

【００１６】また、ニッケル−カドミウム電池は充放電
の繰り返し回数が５００から１０００回であるため加熱
時用の補助電源装置としては寿命が短く、交換の手間や
コストがかかるが、コンデンサを用いた補助電源装置４
は長寿命であり、繰り返しの充放電による劣化が少な
く、さらに、鉛蓄電池のように液交換や補充なども必要
ないため、メンテナンスがほとんどいらなくなり、安定
して使用することができる。

【００１７】上記実施例は加熱部２を待機状態から立ち
上げた時に、主電源装置３と補助電源装置４から同時に
加熱部２に電力を供給した場合について説明したが、加
熱部２の加熱ローラ６にハロゲンヒータを使用した場合
は、図４の波形図に示すように、主電源装置３から加熱
部２に電力の供給を開始してから一定タイミングＴをお
いて補助電源装置４を加熱部２に接続して補助電源装置
４から加熱部２に電力を供給する。すなわち、ハロゲン
ヒータは特性上電源投入時に突入電流が発生して回路へ
のダメージやヒータ自身の寿命にも影響を与える。そし
て、主電源装置３の他に補助電源装置４の電力も同時に
ハロゲンヒータに投入すると、ハロゲンヒータの突入電
流が増加し、ハロゲンヒータなどの寿命低下や回路への
悪影響が懸念され特別な対策を施す必要がでてくる。こ
れに対して主電源装置３から加熱部２に電力の供給を開
始してから一定タイミングＴをおいて補助電源装置４か
ら加熱部２に電力を供給することにより、ハロゲンヒー
タの投入電流を小さくし、ヒータ寿命が短くなる等の障
害を防ぐ。なお、補助電源装置４からの電力投入を主電
源装置３からの電力投入より一定タイミングだけ速くし
ても良い。

【００１８】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、待機状
態のときに主電源装置と加熱部の接続を遮断するから、
待機状態のときに加熱部に電力が供給されず、省電力を
図ることができる。

【００１９】また、待機状態のときに主電源装置を補助
電源装置に接続して補助電源装置のコンデンサを充電
し、待機状態から加熱部を立ち上げるときに主電源装置
から加熱部に電力を供給するとともに補助電源装置のコ
ンデンサからも加熱部に電力を供給するから、加熱部を
待機状態から立ち上げるときに大量の電力を供給するこ
とができ、加熱部を短時間で所定の温度に立ち上げるこ
とができる。

【００２０】さらに、補助電源装置をとしてコンデンサ
を使用することにより、待機状態から立ち上げた時に確
実に補助電源装置から電力を供給することができるとと
もにメンテナンスを不要として長期間安定して使用する
ことができる。

【００２１】また、加熱部としてトナー像を定着する画
像形成装置の定着装置を使用することにより、画像形成
装置の省電力効果を高めるとともに待機状態から立ち上
げたときに形成した画像を迅速に得ることができる。

【００２２】さらに、加熱部にハロゲンヒータを使用し
たときに、主電源装置から電力の供給を開始してから一
定タイミングをおいて補助電源装置から電力を供給する
ことにより、ハロゲンヒータの投入電流を小さくしてヒ
ータ寿命が短くなる等の障害を防ぐことができ、安定し
て長期間使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】加熱部の構成図である。

【図３】上記実施例の電力供給量を示す波形図である。

【図４】上記実施例の他の電力供給量を示す波形図であ
る。

【符号の説明】

１；加熱装置、２；加熱部、３；主電源装置、４；補助
電源装置、５；切替装置、６；加熱ローラ、７；加圧ロ
ーラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H033 AA32 BA25 BB18 CA41 CA48 3K058 AA02 AA04 AA27 AA45 AA51 AA81 BA18 CA02 CA23 CA46 CB09 CB10 CC06 CD06 CE02 CE17 DA02 GA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱部と主電源装置と補助電源装置とを
有し、加熱部は発熱体を有し主電源装置と補助電源装置
から供給される電力により発熱する加熱装置において、補助電源装置としてコンデンサを用いることを特徴とす
る加熱装置。
【請求項２】上記加熱部はトナー像を加熱して定着す
る定着装置である請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】上記加熱部はハロゲンヒータを有し、主
電源装置から電力の供給を開始してから一定タイミング
をおいて補助電源装置から電力を供給する請求項１又は
２記載の加熱装置。