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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート上のトナーを加熱加圧により当該シートに定着させる定着装置、及び複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
実開昭６３−１５０９６７号公報には、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。
【０００４】
特開平３−５７７９号公報には、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。
【０００５】
特開平３−３６５７９号公報には、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。
【０００６】
特開２０００−９８７９９号公報には、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。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記実開昭６３−１５０９６７号公報、特開平３−５７７９号公報、特開平３−３６５７９号公報及び特開２０００−９８７９９号公報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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、シート上のトナーを加熱加圧により当該シートに定着させる定着装置において、通電により発熱する発熱源と、この発熱源によって加熱される定着部材もしくは加熱部材と、蓄えた電力により立ち上げ時に前記発熱源の少なくとも１つを所定の時間駆動する蓄電装置と、この蓄電装置を前記商用電源からの電力により充電する充電装置とを備え、前記蓄電装置の蓄電量を待機時の定着温度に応じて変えるものである。
【００１３】
請求項２に係る発明は、シート上のトナーを加熱加圧により当該シートに定着させる定着装置において、通電により発熱する発熱源と、この発熱源によって加熱される定着部材もしくは加熱部材と、蓄えた電力により立ち上げ時に前記発熱源の少なくとも１つを所定の時間駆動する蓄電装置と、この蓄電装置を前記商用電源からの電力により充電する充電装置とを備え、前記蓄電装置の蓄電量を待機時間に応じて変えるものである。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の 0 定着装置において、前記定着温度は、前記定着部材もしくは前記加熱部材の表面温度を検知する温度検知手段によって検知されるものである。
【００１５】
請求項４に係る発明は、シート上のトナーを加熱加圧により当該シートに定着させる定着装置において、通電により発熱する発熱源と、この発熱源によって加熱される定着部材もしくは加熱部材と、蓄えた電力により立ち上げ時に前記発熱源の少なくとも１つを所定の時間駆動する蓄電装置と、この蓄電装置を前記商用電源からの電力により充電する充電装置とを備え、前記蓄電装置が蓄電池からなり、この蓄電池の電力放出時間を待機時の定着温度に応じて変えるものである。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の定着装置において、
前記発熱源を前記蓄電装置と前記商用電源とで同時に若しくは異なるタイミングで駆動するものである。
【００１７】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の定着装置において、前記蓄電装置は、待機時に蓄えた電力により前記発熱源の少なくとも１つを駆動するものである。
【００１８】
請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の定着装置において、前記蓄電装置は、通常の商用電源の出力電力以上の電力により前記発熱源の少なくとも１つを駆動するものである。
【００１９】
請求項８に係る発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載の定着装置を備えた画像形成装置ものである。
【００３５】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の第１の実施形態における加熱定着装置の概略を示す。この第１の実施形態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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
図１は第１の実施形態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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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）。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
図６は第１の実施形態の全体を示す。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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
図３は本発明の第２の実施形態における加熱定着装置の概略を示す。この第２の実施形態では、上記第１の実施形態において、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。
【００５２】
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。
【００５３】
図４は本発明の第３の実施形態における加熱定着装置の回路構成を示す。この第３の実施形態では、上記第１の実施形態において、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。
【００５４】
上記第１の実施形態乃至第３の実施形態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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
図７は本発明の第４の実施形態の回路構成を示す。この第４の実施形態では、上記第１の実施形態において、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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
この第４の実施形態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。
【００６１】
図９は本発明の第５の実施形態の回路構成を示す。この第５の実施形態では、上記第１の実施形態において、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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
この第５の実施形態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、上記第２の実施形態において、第５の実施形態と同様にヒータ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。
【００６６】
図１３は本発明の第６の実施形態における定着装置の回路構成を示す。この第６の実施形態は、上記第５の実施形態において、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。
【００６７】
この第６の実施形態の加熱定着装置によれば、上記第５の実施形態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。
【００６８】
図１４は本発明の第７の実施形態における定着装置の回路構成を示す。この第７の実施形態は、上記第１の実施形態において、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。
【００６９】
この第７の実施形態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、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電気二重層コンデンサを用いてもよい。
【００７０】
図１５は本発明の第８の実施形態における定着装置の回路構成を示す。この第８の実施形態は、上記第１の実施形態において、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。
【００７１】
この第８の実施形態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。
【００７２】
図１６は本発明の第９の実施形態における定着装置の回路構成を示す。第９の実施形態は、上記第１の実施形態において、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、蓄電装置としての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。
【００７３】
この第９の実施形態の加熱定着装置によれば、蓄電装置としての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、第２の実施形態乃至第６の実施形態において、上記コンデンサの代りにプロトンポリマー電池を用いてもよい。
【００７４】
図１２は本発明の第１０の実施形態の回路構成を示す。この第１０の実施形態では、上記第１の実施形態において、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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
この第１０の実施形態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、第２の実施形態、第３の実施形態、第５の実施形態乃至第９の実施形態において、第１０の実施形態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。
【００７８】
図１７は本発明の第１１の実施形態の回路構成を示す。第１１の実施形態では、上記第１０の実施形態において、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。第２の実施形態、第３の実施形態、第５の実施形態乃至第９の実施形態において、第１１の実施形態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。
【００７９】
図１８は本発明の第１２の実施形態の回路構成を示す。第１２の実施形態では、上記第１０の実施形態において、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。
【００８０】
図１９は本発明の第１３の実施形態の概略を示す。この第１３の実施形態は、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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
本発明の第１４の実施形態では、上記第１３の実施形態において、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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
本発明の第１５の実施形態では、上記第１４の実施形態において、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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
本発明の第１６の実施形態では、上記第１３の実施形態において、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２４により検出されて該電位検出回路２４の出力信号が入力回路２５を経てＣＰＵ１３に取り込まれ、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。
【００９９】
ＣＰＵ１３は、所定の時間毎に電位検出回路２４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、第１の実施形態、第７の実施形態、第８の実施形態において、第１６の実施形態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。
【０１００】
本発明の第１７の実施形態では、上記第１４の実施形態、第１５の実施形態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、第１６の実施形態と同様に図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２４により検出されて該電位検出回路２４の出力信号が入力回路２５を経てＣＰＵ１３に取り込まれ、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。
【０１０１】
ＣＰＵ１３は、所定の時間毎に電位検出回路２４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。
【０１０２】
本発明の第１８の実施形態は、上記第１の実施形態において、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、第７の実施形態、第８の実施形態において、第１８の実施形態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。
【０１０３】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係る発明によれば、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。
請求項２に係る発明によれば、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。
【０１０４】
請求項３に係る発明によれば、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。
請求項４に係る発明によれば、常にほぼ一定の立ち上がり時間が得られ、蓄電装置の電力放出を最小化することができる。
【０１０５】
請求項５に係る発明によれば、ユーザに待たされたと感じさせずに立ち上がることができる。
請求項６に係る発明によれば、請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の定着装置と同様な効果を奏する。
請求項７に係る発明によれば、請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の定着装置と同様な効果を奏する。
【０１０６】
請求項８に係る発明によれば、請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載の定着装置と同様な効果を奏する定着装置を有する画像形成装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における定着装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】同第１の実施形態における加熱定着装置の概略を示す断面図である。
【図３】同第１の実施形態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。
【図４】同第１の実施形態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。
【図５】同第１の実施形態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。
【図６】同第１の実施形態の全体を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の回路構成を示すブロック図である。
【図８】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。
【図９】本発明の第３の実施形態の回路構成を示すブロック図である。
【図１０】同第３の実施形態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。
【図１１】プロトンポリマー電池の特性を示す特性図である。
【図１２】本発明の第８の実施形態の回路構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態における定着装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第７の実施形態における定着装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第８の実施形態における定着装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第９の実施形態における定着装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第１１の実施形態における定着装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の第１２の実施形態における定着装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第１３の実施形態の概略を示す断面図である。
【図２０】本発明の第１４の実施形態の一部を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第１５の実施形態の一部を示すブロック図である。
【図２２】本発明の第１６の実施形態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
１３ ＣＰＵ
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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device that fixes toner on a sheet to the sheet by heating and pressing, and an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine.
[0002]
[Prior art]
In general, in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a printer, or a facsimile, a pressure member such as a pressure roller, a pressure belt, or a pressure pad is pressed against a fixing member such as a fixing roller or a fixing belt, and then transferred. 2. Description of the Related Art A heating and fixing device is used that fixes a toner on a sheet by heating and pressing when the sheet such as paper passes between a fixing member and a pressure member. The most common type of heat fixing apparatus is a system that combines heat transfer necessary for fixing by temperature and pressure and conveyance of a sheet by heating a fixing roller from the inner surface with a radiant heater.
[0003]
Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-150967 discloses a fixing device for fixing a visible image transferred on a transfer paper by an electrophotographic process by a heating means, and charging by a first heater driven by an AC power source and a charging means. The fixing device is provided with a second heater driven by a battery.
[0004]
Japanese Patent Laid-Open No. 3-5779 discloses an image forming apparatus including a heat fixing device having a pressure roller incorporating a main heater and a sub-heater, the main power source for heating the main heater, and turning on the main power source First switching means for switching off, storage battery for heating the sub-heater, charging means for charging the storage battery, second switching means for switching the connection between the storage battery and the sub-heater and the connection between the storage battery and the charging means And a temperature detection means for detecting the temperature of the pressure roller, and a control means for controlling the first and second switching means based on the detection result of the temperature detection means, and is heated by the main power source. When the temperature of the heating roller is lowered to a reference temperature associated with the fixing property, the sub heater is heated via the storage battery. Imager is described which is characterized in that so as to stop heating of the motor.
[0005]
Japanese Patent Laid-Open No. 3-36579 discloses a heating apparatus for a fixing device having a heater that generates heat by receiving supply of electric power through a heater driving means. The heater driving means includes a rechargeable storage battery, a commercial power source, and the like. A battery charger connected to the battery and charging the storage battery, wherein the heater includes a main heater that receives power from a commercial power source, and an auxiliary heater that receives power from the storage battery. Is arranged so as to be switchable between a connection form for forming a charging circuit with the charger and a connection form for forming a discharge circuit with the auxiliary heater. A heating device is described.
[0006]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-98799 discloses a heating apparatus for a fixing device having a heater that generates heat when supplied with electric power, and a heater driving means that supplies electric power to the heater. A storage battery and a charger that is fed from a commercial power source and charges the storage battery, the heater having a main heater that receives power from the commercial power source, and an auxiliary heater that receives power from the storage battery, A heating device for a fixing device is described in which the storage battery is charged when the main heater is turned off.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
JP-A-63-150967, JP-A-3-5779, JP-A-3-36579 and JP-A-2000-98799 use a battery or a storage battery for driving a heater. However, it is difficult to discharge a large amount of power with a general battery or storage battery, and the fixing temperature can be controlled when the fixing temperature cannot be controlled due to runaway safety due to failure of the fixing temperature control means. There is no safety measure against the rapid increase of the temperature to an excessive temperature. Moreover, it does not mention using a capacitor | condenser as an electrical storage means.
[0008]
The heat fixing apparatus has a problem that the heat capacity of the fixing roller is large and the warm-up time is long. For this reason, it is necessary to maintain the surface temperature of the fixing roller near the temperature required for fixing by preheating the fixing roller during standby, and much energy is consumed by preheating the fixing roller when not in use.
However, for example, if the warm-up time is about 5 seconds to 10 seconds or less, there is almost no inconvenience for the user by preheating the fixing roller or by preheating the fixing roller at a very low temperature compared to the conventional apparatus. An image forming apparatus can be used.
[0009]
Accordingly, attempts have been made to reduce the heat capacity of the fixing member, and the rise time can be shortened by using a fixing roller having a thickness of 0.5 mm or less. In order to further shorten the rise time, it is sufficient if more electric power can be supplied to the heater for heating the fixing member. However, a general commercial power supply is 100 V, 15 A. It is necessary to supply power to the transport system, the image forming unit, and the control unit. More power than this is used in large image forming apparatuses, but this large image forming apparatus requires power supply work for obtaining large power from a commercial power supply, and the use location is limited.
[0010]
In addition, various fixing devices that use a rechargeable battery and aim for a rapid start-up without being limited by the limit of commercial power have been proposed, but by supplying a constant continuous energy to the heater at the start-up, When the fixing temperature control becomes impossible due to a runaway due to a failure of the fixing temperature control means, the fixing temperature rapidly rises to an excessively high temperature, which directly leads to a large risk of ignition and the like.
[0011]
The present invention can start up in a short time without being limited by the limit of the commercial power supply, can ensure safety when temperature control is impossible, further reduces power consumption, makes the rise time substantially constant, and charges the power storage device. Providing a fixing device and an image forming apparatus capable of minimizing the amount, achieving both a long service life and user convenience, and reducing costs by effectively using resources and reducing waste The purpose is to do.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the invention according to claim 1In a fixing device that fixes toner on a sheet to the sheet by heating and pressing, a heat source that generates heat when energized, a fixing member or a heating member that is heated by the heat source, and the heat source that is generated when the stored power is started up A power storage device that drives at least one of the power storage device for a predetermined time and a charging device that charges the power storage device with electric power from the commercial power source, and changes an amount of power stored in the power storage device in accordance with a fixing temperature during standby.Is.
[0013]
  The invention according to claim 2In a fixing device that fixes toner on a sheet to the sheet by heating and pressing, a heat source that generates heat when energized, a fixing member or a heating member that is heated by the heat source, and the heat source that is generated when the stored power is started up A power storage device that drives at least one of the power storage device for a predetermined time, and a charging device that charges the power storage device with electric power from the commercial power source, and changes a storage amount of the power storage device according to a standby time.Is.
[0014]
  The invention according to claim 3Claim 1 0 In the fixing device, the fixing temperature is detected by temperature detecting means for detecting a surface temperature of the fixing member or the heating member.Is.
[0015]
  The invention according to claim 4In a fixing device that fixes toner on a sheet to the sheet by heating and pressing, a heat source that generates heat when energized, a fixing member or a heating member that is heated by the heat source, and the heat source that is generated when the stored power is started up A power storage device that drives at least one of the power storage device for a predetermined time, and a charging device that charges the power storage device with power from the commercial power source. The power storage device includes a storage battery, and the power discharge time of the storage battery is in a standby state. Change according to the fixing temperatureIs.
[0016]
  The invention according to claim 5The fixing device according to any one of claims 1 to 4,
  The heat source is driven by the power storage device and the commercial power supply simultaneously or at different timings.Is.
[0017]
  The invention according to claim 66. The fixing device according to claim 1, wherein the power storage device drives at least one of the heat sources by electric power stored during standby.Is.
[0018]
  The invention according to claim 7 provides:7. The fixing device according to claim 1, wherein the power storage device drives at least one of the heat sources with electric power equal to or higher than an output power of a normal commercial power source.Is.
[0019]
  The invention according to claim 8 provides:An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.Is.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 2 shows an outline of the heat fixing apparatus in the first embodiment of the present invention. In the fixing device according to the first embodiment, a pressure roller 2 as a pressure member made of an elastic member such as silicon rubber is pressed against a fixing roller 1 as a fixing member by a pressure unit (not shown) with a constant pressure. It has been. Since the fixing member and the pressure member are generally rollers, the roller is shown in FIG. 2, but one or both of them is not limited to a roller, and an endless belt or the like may be used.
[0036]
This heating and fixing device has heaters 3 and 4 as heat generation sources that generate heat when supplied with electric power, and the heaters 3 and 4 are provided at arbitrary positions for heating the fixing roller 1. For example, the heater 3 is disposed inside the fixing roller 1 to heat the fixing roller 1 from the inside, and the heater 4 is a sheet-shaped heater that is placed on the upper portion of the fixing roller 1 to heat the fixing roller 1 from the outside. To do.
[0037]
The fixing roller 1 and the pressure roller 2 are rotationally driven by a driving mechanism (not shown). The temperature sensor 5 is in contact with the surface of the fixing roller 1 and detects the surface temperature (fixing temperature) of the fixing roller 1. When the sheet 7 such as transfer paper carrying the toner 6 passes through the nip portion between the fixing roller 1 and the pressure roller 2, the toner 6 is fixed by heating and pressure by the fixing roller 1 and the pressure roller 2. The
[0038]
FIG. 1 shows a circuit configuration of a fixing device according to the first embodiment. The detection signal from the temperature sensor 5 is taken into the CPU 13 as the control means via the input circuit 12, and the CPU 13 maintains the surface temperature (fixing temperature) of the fixing roller 1 at the set temperature based on the detection signal from the temperature sensor 5. Thus, the energization to the heater 3 is controlled via the driver 14 and the energization to the heater 4 is controlled via the switch 15.
[0039]
The heater 3 is connected to a commercial power source 17 via a thermostat 16 as a safety device and a driver 14, and the driver 14 is controlled by the CPU 13 to control energization from the commercial power source 17 to the heater 3. The thermostat 16 detects the temperature of the heat fixing device and turns off when the temperature exceeds the upper limit temperature to stop energization from the commercial power source 17 to the heater 3. Instead of the thermostat 16, a safety device such as a thermal fuse may be used.
[0040]
The CPU 13 switches the capacitor 18 as the power storage device between the charging device 19 side and the heater 4 side by switching the switch 15 depending on whether it is in standby or in use. During standby, the switch 15 switches the capacitor 18 to the charging device 19 side, and the charging device 19 charges the capacitor 18 by converting AC power from the commercial power supply 17 into DC power and applying it to the capacitor 18. When the heat fixing device is used, the switch 15 switches the capacitor 18 to the heater 4 side, and when the heat fixing device is started up, the capacitor 18 is discharged to the heater 4 and the heater 4 is driven by a direct current.
[0041]
Therefore, at the time of start-up, the heater 3 is driven by the alternating current flowing from the commercial power source 17 through the driver 14 and the heater 4 is driven by the direct current flowing from the capacitor 18, and the surface temperature of the fixing roller 1 rapidly rises to the set temperature. After rising, the CPU 13 controls the energization of the heater 3 through the driver 14 so that the surface temperature of the fixing roller 1 is maintained at the set temperature.
[0042]
The capacitor 18 is a capacitor having a large capacity equal to or greater than the Farad [F] order. However, the present invention is not limited to this capacitor, and a capacitor in which a large number of electrolytic capacitors are connected or a polyacene redox capacitor may be used. Previously, there was only a capacitor with a capacitance of [μF] or less, but recently, a capacitor having a capacitance larger than the Farad [F] order has been developed (Electronics April 1998 “Special Issue: Exploring the Latest Secondary Battery” See "Technology innovation for new high-capacity power capacitors").
[0043]
The amount of electricity stored in the capacitor 18 is set so as to be substantially discharged within the rise time of the heat fixing device, and is set so as to be substantially discharged within 6 seconds, for example. That is, the amount of electricity stored in the capacitor 18 exceeds the output power of the normal commercial power supply 17 within 6 seconds, for example, within a rise time at a general environmental temperature (room temperature) of about 15 ° C. to 25 ° C. (This discharge does not include a discharge of a small minute current below a predetermined current that is not very effective for heating the heater). Therefore, during use, the capacitor 18 is discharged within the rise time of the heat fixing device, so that even if the switch 15 malfunctions due to the runaway of the CPU 13, as shown in FIG. The power supply from the condenser 18 to the heater 3 is interrupted and the heater 4 is energized from the commercial power supply 17 so that the surface temperature of the fixing roller 1 only rises. For this reason, as shown in FIG. 5, when the fixing temperature control becomes impossible due to runaway due to a failure of the fixing temperature control means (CPU 13), the temperature rise curve becomes gentle after reaching the set temperature, and the temperature of the heat fixing device becomes the paper temperature. (Seat 7) The ignition temperature range is not reached and safety is ensured.
[0044]
In the conventional heat fixing apparatus that supplies a constant continuous energy to the heater at the time of start-up, as shown in FIG. 5, when the fixing temperature control becomes impossible due to a runaway due to a failure of the fixing temperature control means, the temperature is rapidly increased. Although there is a case where the temperature rises to an excessive temperature that is equal to or higher than the ignition temperature range, there is a case where the first embodiment does not.
Further, the AC load other than the heaters 3 and 4 is energized from the commercial power supply 17, and AC power is supplied from the commercial power supply 17 to a power supply circuit (not shown) to be converted into DC power, and the DC power from the power supply circuit is converted into the image. Supplied to the DC load of the forming device.
[0045]
FIG. 6 shows the entirety of the first embodiment. Around the drum-shaped photosensitive member 101 as an image carrier rotated in the direction of the arrow by a drive unit (not shown), a charging unit 102, a cleaning unit 103, and a developing unit that visualizes an electrostatic latent image on the photosensitive member 101 A developing unit 107 including a developing sleeve 105 and a transfer unit 106 are arranged.
[0046]
The photosensitive member 101 is uniformly charged by the charging unit 102 and then exposed to a laser beam L from a laser optical system 140 as a writing unit (exposure unit) to form an electrostatic latent image. The electrostatic latent image is developed into a toner image. The toner image on the photosensitive member 101 is transferred to the paper P as described later, and the photosensitive member 101 is cleaned by the cleaning unit 103 after the toner image is transferred. Therefore, the charging unit 102, the laser optical system 140, and the developing unit 107 constitute an image forming unit that forms a toner image on the photosensitive member 101.
[0047]
A paper feeding device having a paper feeding cassette 110 that is detachable in the direction of arrow a is provided at the lower part of the device. The sheet P made of paper stored in the paper feed cassette 110 is supported by the intermediate plate 111 and pressed against the paper feed roller 113 via the arm 112 by the force of a spring (not shown). By rotating the paper feed roller 113, the uppermost paper in the paper feed cassette 110 is fed by an instruction from a control unit (not shown) and the paper feed roller 113 rotates, and the separation pad 114 prevents double feed. Then, the sheet is conveyed to the registration roller pair 115 on the downstream side.
[0048]
An operation surface is disposed on the right side of the apparatus, and the operation panel 130 protrudes from the upper front surface of the exterior portion 131 (on the right side of the apparatus in FIG. 6). A sheet feed tray 132 is rotatably attached by a pin 133, and the uppermost sheet in the sheet feed tray 132 is fed by a sheet feed roller and is prevented from being double fed by a separation pad. To the registration roller pair 115. One of the sheets in the sheet feeding cassettes 110 and 132 is selectively fed.
[0049]
The registration roller pair 115 sends the conveyed paper P toward the transfer unit 106 at a timing so as to synchronize with the image (toner image) on the photosensitive member 101. The transfer unit 106 transfers the image on the photosensitive member 101 to the paper P sent from the registration roller pair 115, and the paper P on which the image is transferred is conveyed to the fixing device 116. As the fixing device 116, the above-described heat fixing device is used, and the toner on the paper P (the sheet 7) is fixed to the paper P by heating and pressing.
[0050]
The fixed paper P from the fixing device 116 is discharged and stacked on the paper discharge tray 122 from the paper discharge port 121 with the image surface down by the paper discharge roller pair 120. In order to correspond to the size of the discharged paper, the paper discharge auxiliary tray 125 is slidable in the direction of arrow b. In the case 134 arranged on the left side in the figure, electrical equipment / control devices such as a power circuit 135 and a printed board 136 (engine driver board) are accommodated, and a controller board 137 is also accommodated.
[0051]
FIG. 3 schematically shows a heat fixing apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, in the first embodiment, the heat fixing apparatus uses an endless belt 8 as the fixing member 1, and the endless belt 8 is stretched around at least two support rollers 9 and 10. The pressure roller 2 is pressed against the endless belt 8 with a constant pressure by a pressure means (not shown). The support roller 9 is heated by the heater 3 disposed therein to heat the endless belt 8, and the auxiliary heating roller 11 is brought into contact with the surface of the pressure roller 2.
[0052]
The auxiliary heating roller 11 is heated by the heater 4 disposed therein to heat the pressure roller 2. The support roller 10 is a drive roller, and rotates the endless belt 8 by being rotated by a drive mechanism (not shown). When the sheet 7 such as transfer paper carrying the toner 6 passes through the nip portion between the endless belt 8 and the pressure roller 2, the toner 6 is fixed by heating and pressing by the endless belt 8 and the pressure roller 2. The The temperature sensor 5 detects the surface temperature of the short belt 8 on the support roller 10.
[0053]
FIG. 4 shows a circuit configuration of a heat fixing apparatus according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, in the heat fixing apparatus in the first embodiment, the heater 4 is omitted and only the heater 3 is used. The driver 14 and the switch 15 are controlled by the CPU 13, and during standby, the switch 15 is switched to the commercial power supply 17 side and the capacitor 18 is charged by the charging device 19. When in use, the switch 15 is switched to the charging device 19 side, and a direct current is supplied from the capacitor 18 to the heater 3 through the driver 14, and the surface temperature of the fixing roller 1 rapidly rises to the set temperature. After the heat fixing device is started up, the switch 15 is switched to the commercial power supply 17 side, and an alternating current is supplied from the commercial power supply 17 to the heater 3 through the switch 15 and the driver 14, and the CPU 13 energizes the heater 3 through the driver 14. Is controlled so that the surface temperature of the fixing roller 1 is maintained at the set temperature.
[0054]
According to the heat-fixing apparatus of the first to third embodiments, it is possible to start up in a short time without being limited by the limit of the commercial power source, reduce power consumption, and safety when temperature control is impossible. Can be secured. Here, if the rise time is within the (fixing device paper transport time (generally 4 seconds) + 2 seconds), a questionnaire result indicating that the user does not feel awaited is obtained, and the rise time is within 6 seconds. This will not give the user a feeling of waiting.
[0055]
Also, (1/2) CV2Since the electrostatic energy calculated in (1) is on the order of kJ necessary for the fixing device without using a (dangerous) high voltage of 1000 V or more, the capacitor can in principle be unlimitedly charged and discharged repeatedly and has a long life. Equipment maintenance-free can be realized.
[0056]
In addition, the maximum power can be supplied to the heat generation source within the capacity limitation of the commercial power supply, the temperature can be raised to the fixing temperature in a short time, and the preheating power of the fixing member or heating member is reduced or unnecessary. Power consumption can be reduced. In addition, it is possible to start up at high speed, and to secure safety when temperature control is impossible.
[0057]
FIG. 7 shows a circuit configuration of the fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, in the first embodiment, the heater 4 is omitted, and the storage battery 21 is used instead of the capacitor 18 as a power storage device, and the CPU 13 switches depending on whether it is in standby or in use. By switching 15, the storage battery 21 is switched to the charging device 19 side and the DC load (electric circuit) 20 side other than the load of the primary power source (load of the commercial power source 17) in the image forming apparatus.
[0058]
During standby, the switch 15 switches the storage battery 21 to the charging device 19 side, and the charging device 19 charges the storage battery 21 by converting AC power from the commercial power supply 17 into DC power and applying it to the storage battery 21. In use, the switch 15 switches the storage battery 21 to the DC load 20 side, and a DC current flows from the storage battery 21 to the DC load 20.
[0059]
Based on the detection signal from the temperature sensor 5, the CPU 13 controls energization to the heater 3 through the driver 14 so that the surface temperature (fixing temperature) of the fixing roller 1 is maintained at the set temperature. Therefore, at the time of start-up, the heater 3 is energized from the commercial power supply 17 through the driver 14, and the surface temperature of the fixing roller 1 rapidly rises to the set temperature.
[0060]
According to the heat fixing apparatus of the fourth embodiment, it becomes possible to supply the maximum power to the heat generation source within the capacity restriction of the commercial power source, and it is possible to raise the fixing temperature to a fixing temperature in a short time. Alternatively, the preheating power of the heating member can be reduced or eliminated, and the power consumption can be reduced. Further, the low voltage and large current from the storage battery can be easily used for driving a DC load.
[0061]
FIG. 9 shows a circuit configuration of the fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment, a small heater 22 for heating a thermostat 23 as a safety device is connected in series with the heater 4 in the first embodiment, and a thermostat 23 is connected in series with the heater 3. . The thermostat 23 may use a safety device such as a thermal fuse.
[0062]
The thermostat 23 is arranged at a position for detecting the surface temperature (fixing temperature) of the roller 1 as a fixing member, and the surface temperature (fixing temperature) of the fixing roller 1 is lower than the upper limit temperature (the paper ignition temperature region and the fixing possible temperature). If the temperature is lower than the predetermined high temperature, it is closed.
[0063]
At the time of start-up, the small heater 22 is driven by the direct current from the capacitor 18 to heat the thermostat 23 to a temperature lower than the upper limit temperature. When the surface temperature of the fixing members 1 and 8 runs away, the thermostat 23 is instantly opened, thereby preventing the temperature of the heat fixing device (the surface temperature of the fixing members 1 and 8) from exceeding the upper limit temperature. .
[0064]
Since the capacitor 18 is generally discharged within the rise time, the malfunction of the switch 15 does not cause the small heater 22 to keep on and the thermostat 23 will not malfunction. When the heater 4 is omitted as shown in FIG. 4, the small heater 22 may be connected in series with the capacitor 18 as shown in FIG. 10.
[0065]
According to the heat fixing apparatus of the fifth embodiment, it is possible to ensure safety when temperature control is impossible. In the second embodiment, as in the fifth embodiment, a small heater 22 for heating a thermostat 23 as a safety device is connected in series with the heater 4, and the thermostat 23 is connected in series with the heater 3. May be.
[0066]
FIG. 13 shows a circuit configuration of a fixing device according to the sixth embodiment of the present invention. The sixth embodiment is a commercial power supply that is turned off when the temperature of a safety device, that is, a heat fixing device, generally used in the fifth embodiment is detected and the temperature exceeds the upper limit temperature. A thermostat 27 for stopping energization from the heater 17 to the heater 3 is provided, and the thermostat 23 is also used as the thermostat 23.
[0067]
According to the heating and fixing apparatus of the sixth embodiment, safety when temperature control is impossible can be ensured as in the fifth embodiment.
[0068]
FIG. 14 shows a circuit configuration of a fixing device according to the seventh embodiment of the present invention. In the seventh embodiment, an electric double layer capacitor 28 is used as the capacitor 18 in the first embodiment. As this electric double layer capacitor, for example, a plurality of connected organic solvent type electric double layer capacitors are used. As shown in FIG. 8, an electric double layer capacitor having a large capacity of [F] order or more has been developed.
[0069]
According to the heat-fixing device of the seventh embodiment, the electric double layer capacitor can in principle be unlimitedly charged and discharged repeatedly and has a long life. The total cost is also advantageous. In the second to sixth embodiments, an electric double layer capacitor may be used as the capacitor.
[0070]
FIG. 15 shows a circuit configuration of a fixing device according to an eighth embodiment of the present invention. In the eighth embodiment, an aqueous electric double layer capacitor 29 is used as the capacitor 18 in the first embodiment. As the aqueous electric double layer capacitor 29, for example, a plurality of electrolytic capacitors connected are used.
[0071]
According to the heating and fixing apparatus of the eighth embodiment, the aqueous electric double layer capacitor is a high power discharge in a short time especially among the electric double layer capacitors. High safety can be ensured when control is impossible, and the environmental impact of waste is reduced. In the second to sixth embodiments, an aqueous electric double layer capacitor may be used as the capacitor.
[0072]
  FIG. 16 shows a circuit configuration of a fixing device according to the ninth embodiment of the present invention. In the ninth embodiment, a proton polymer battery 30 is used instead of the capacitor 18 in the first embodiment. The proton polymer battery 30 includes an electrode containing an electrode active material described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-288717, and a solid electrolyte, and the electrode active material is exchanged for an electron exchange accompanying an oxidation-reduction reaction of the electrode active material. Those involving only the adsorption / desorption of protons of substances are used. As shown in FIGS. 8 and 11, the proton polymer battery isBatteries as power storage devicesAmong them, it is easy to handle and take out the largest power instantly and charge it for a short time. In addition, the proton polymer battery can be charged and discharged several tens of thousands of times (about 500 to 1000 times in a conventional secondary battery), and has a long life.
[0073]
  According to the heat fixing apparatus of the ninth embodiment,Batteries as power storage devicesAmong them, instantaneous take-out of the largest electric power and short-time charging are easy and easy to handle, and the power storage device has a long life. In the second to sixth embodiments, a proton polymer battery may be used instead of the capacitor.
[0074]
FIG. 12 shows a circuit configuration of the tenth embodiment of the present invention. In the tenth embodiment, the voltage across the capacitor 18 is detected by the potential detection circuit 24 in the first embodiment, and the output signal of the potential detection circuit 24 is taken into the CPU 13 via the input circuit 25. .
[0075]
The temperature sensor 5 detects the surface temperature (fixing temperature) of the fixing roller 1 as a fixing member, and a detection signal from the temperature sensor 5 is taken into the CPU 13 via the input circuit 12. The charging device 19 charges the capacitor 18 by converting AC power from the commercial power source 17 into DC power and applying it to the capacitor 18 via the driver 26. Here, (fixable temperature−surface temperature during standby of fixing members 1 and 8) × heat capacity of fixing members 1 and 8８W number of commercial power supply 17 × rise time + accumulated energy of capacitor 18 The voltage between both ends is the accumulated energy of the capacitor 18. Accordingly, it is desirable that the voltage across the capacitor 18 be higher as the surface temperature (fixing temperature) during standby of the fixing roller 1 is lower.
[0076]
Based on input signals from the potential detection circuit 2 and the temperature sensor 5, the CPU 13 increases the detection voltage (voltage across the capacitor 18) of the potential detection circuit 2 as the surface temperature (fixing temperature) of the fixing roller 1 decreases. By controlling the driver 26, the charged amount of the capacitor 18 is changed according to the fixing temperature during standby. As a result, the lower the surface temperature (fixing temperature) of the fixing roller 1 during standby, the greater the amount of electricity stored in the capacitor 18, so that a substantially constant rise time can be obtained, and the amount of electricity stored in the capacitor 18 can be minimized. .
[0077]
According to the heat fixing apparatus of the tenth embodiment, a substantially constant rise time can be obtained at all times, and the amount of electricity stored in the capacitor can be minimized. In the second embodiment, the third embodiment, and the fifth to ninth embodiments, the voltage across the capacitor 18 is detected by the potential detection circuit 24 as in the tenth embodiment. Then, the output signal of the potential detection circuit 24 is taken into the CPU 13 through the input circuit 25, and the temperature sensor 5 detects the surface temperature (fixing temperature) of the fixing roller 1 as a fixing member or the supporting roller 9 as a heating member. The detection signal from the temperature sensor 5 is taken into the CPU 13 via the input circuit 12, the AC power from the commercial power supply 17 is converted into DC power by the charging device 19, and is applied to the capacitor 18 via the driver 26, thereby the capacitor 18. The CPU 13 charges the surface temperature (fixing temperature) of the fixing roller 1 or the support roller 9 according to input signals from the potential detection circuit 2 and the temperature sensor 5. ) Is controlled so that the detection voltage of the potential detection circuit 2 (the voltage between both ends of the capacitor 18) becomes higher, so that the charged amount of the capacitor 18 is changed according to the fixing temperature during standby. May be.
[0078]
FIG. 17 shows a circuit configuration of an eleventh embodiment of the present invention. In the eleventh embodiment, in the tenth embodiment, the CPU 13 causes the timer 31 to count the standby time for each standby time, and the standby time measured by the timer 31 and the input signal from the potential detection circuit 24 are used. By controlling the driver 26 so that the detection voltage of the potential detection circuit 24 (voltage between both ends of the capacitor 18) becomes higher as the standby time is longer, the charged amount of the capacitor 18 is changed according to the standby time. As a result, the longer the waiting time is, the lower the surface temperature (fixing temperature) of the fixing roller 1 is, and the amount of electricity stored in the capacitor 18 is increased. be able to. In the second embodiment, the third embodiment, and the fifth to ninth embodiments, the amount of electricity stored in the capacitor 18 may be changed according to the standby time as in the eleventh embodiment. .
[0079]
FIG. 18 shows a circuit configuration of the twelfth embodiment of the present invention. In the twelfth embodiment, in the tenth embodiment, the potential detection circuit 24 and the driver 26 are omitted, a storage battery is used instead of the capacitor 18 as a power storage device, and the storage battery 32 is charged by the charging device 19 during standby. Is done. The CPU 13 controls the driver 26 so that the power discharge time of the storage battery 32 becomes longer as the surface temperature (fixing temperature) of the fixing roller 1 during standby is lower, based on an input signal from the temperature sensor 5 when the fixing device starts up. Thus, the power release time of the storage battery 32 is changed according to the fixing temperature during standby. As a result, the lower the surface temperature (fixing temperature) of the fixing roller 1 during standby is, the longer the power discharge time of the storage battery 32 is, so that a substantially constant rise time is always obtained, and the power discharge of the storage battery 32 can be minimized. it can.
[0080]
FIG. 19 shows an outline of a thirteenth embodiment of the present invention. The thirteenth embodiment is an image forming apparatus having a copying function and other functions such as a printer function and a facsimile function. The copying function, the printer function, and the facsimile function are sequentially performed by an application switching key of the operation unit. It is possible to select by switching. The copy mode is selected when the copy function is selected, the print mode is selected when the printer function is selected, and the facsimile mode is selected when the facsimile mode is selected.
[0081]
First, in the copy mode, the operation is as follows. In an automatic document feeder (hereinafter referred to as ADF) 101, a document bundle in which a document is placed on a document table 102 with its image surface facing upward is placed at the bottom when a start key on the operation unit is pressed. A document is fed to a predetermined position on a document table 105 made of contact glass by a feed roller 103 and a feed belt 104. The ADF 101 has a count function that counts up the number of documents every time a document is fed. The document on the contact glass 105 is discharged onto a sheet discharge table 108 by a feeding belt 104 and a discharge roller 107 after image information is read by an image reading device 106 as an image input unit.
[0082]
When the document set detector 109 detects that the next document is present on the document table 102, the lowermost document on the document table 102 is similarly contacted by the feed roller 103 and the feed belt 104. It is fed to a predetermined position on the glass 105. After the image information is read by the image reading device 106, the original on the contact glass 105 is discharged onto the paper discharge tray 108 by the feeding belt 104 and the discharge roller 107. Here, the feeding roller 3, the feeding belt 4, and the discharging roller 7 are driven by a conveyance motor.
[0083]
The first paper feeding device 110, the second paper feeding device 111, and the third paper feeding device 112 as paper feeding means were loaded on the first tray 113, the second tray 114, and the third tray 115, respectively, when selected. A sheet of transfer paper as a transfer material is fed, and this transfer paper is conveyed by the vertical conveyance unit 116 to a position where it abuts on the photoconductor 117 as an image carrier. The photoreceptor 117 is driven to rotate by a main motor using, for example, a photoreceptor drum.
[0084]
Image data read from the document by the image reading device 106 is converted into optical information by a writing unit 118 as writing means via an image processing means (not shown), and the photosensitive drum 117 is uniformly charged by a charger (not shown). After that, it is exposed with light information from the writing unit 118 to form an electrostatic latent image. The electrostatic latent image on the photosensitive drum 117 is developed by the developing device 119 to become a toner image.
[0085]
The conveyance belt 120 serves as a sheet conveyance unit and a transfer unit, and a transfer bias is applied from a power source. The conveyance belt 120 conveys transfer paper from the vertical conveyance unit 116 to the photosensitive drum 117 at a constant speed, and the toner on the photosensitive drum 117. Transfer the image to transfer paper. The transfer paper is fixed with a toner image by a fixing device 121 and is discharged to a paper discharge tray 123 by a paper discharge unit 122. The fixing device 121 is configured in the same manner as the fixing device of the first embodiment. The photosensitive drum 117 is cleaned by a cleaning device (not shown) after the toner image is transferred.
Here, the photosensitive drum 117, the charger, the writing unit 118, the developing device 119, and the transfer unit constitute an image forming unit that forms an image on a transfer sheet based on the image data.
[0086]
The above operation is an operation for copying an image on one side of a sheet in a normal mode. However, when copying an image on both sides of a transfer sheet in a duplex mode, the sheet feeding trays 113 to 115 are used. The transfer paper that has been fed and on which the image is formed as described above is switched by the paper discharge unit 122 to the double-sided paper feed path 124 side instead of the paper discharge tray 123 side, and is switched back by the reversing unit 125. The front and back sides are reversed and conveyed to the duplex conveying unit 126.
[0087]
The transfer paper transported to the double-sided transport unit 126 is transported to the vertical transport unit 116 by the double-sided transport unit 126, transported to the position where it abuts on the photoconductive drum 117 by the vertical transport unit 116, and is transferred onto the photoconductive drum 117. The toner image formed in the same manner as above is transferred to the back surface, and the toner image is fixed by the fixing device 121, whereby double-sided copying is performed. This double-sided copy is discharged to the paper discharge tray 123 by the paper discharge unit 122.
[0088]
Further, when the transfer paper is reversed and discharged, the transfer paper that is switched back by the reversing unit 125 and turned upside down is not conveyed to the duplex conveying unit 126 but is discharged via the reverse discharge conveyance path 127. The paper is discharged to the paper discharge tray 123 by the unit 122.
[0089]
In the print mode, image data from the outside is input to the writing unit 118 instead of the image data from the image processing means, and an image is formed on the transfer paper by the image forming means.
Further, in the facsimile mode, image data from the image reading means is transmitted to the other party by a facsimile transmission / reception unit (not shown), and image data from the other party is received by the facsimile transmission / reception unit, instead of the image data from the image processing means. By inputting to the writing unit 118, an image is formed on the transfer paper by the above-described image forming means.
[0090]
When the user is in a copy mode using the copy function in front of the apparatus, it is necessary to start up instantaneously. Therefore, the CPU 13 operates the power storage device 18 by switching the switch 15 and drives the heater 4 by the power storage device 18 as described above only in the copy mode using the copy function, and switches in the print mode and the facsimile mode. The operation of the power storage device 18 by switching 15 is not performed, and the heater 4 is not driven by the power storage device 18. Accordingly, the number of operations of the power storage device 18 can be reduced to the minimum number, and both the improvement of the life of the power storage device 18 and the convenience (high-speed startup) of the user can be achieved. Note that any of the fixing devices in the second to twelfth embodiments may be used as the fixing device 121.
[0091]
In the fourteenth embodiment of the present invention, in the thirteenth embodiment, as shown in FIG. 20, the print mode is set by the control unit 35 by a plurality of types of print commands from the computer 34. The plurality of types of print commands include a normal print command that causes the print mode to be executed at a normal speed, and a rapid print command that is executed in a shorter time (usually faster than normal).
[0092]
When a normal print command is input from the computer 34 to the control unit 35, the control unit 35 sets a normal print mode, controls the printer function, and operates the printer function at a normal speed. Accordingly, instead of the image data from the image processing means, image data from the computer is input to the writing unit 118, and an image is formed on the transfer paper at a normal speed by the image forming means.
[0093]
When a rapid print command is input from the computer 34 to the control unit 35, the control unit 35 sets a rapid print mode and controls the printer function to make the printer function in a shorter time (at a faster speed than usual). To work. Therefore, image data from the computer 34 is input to the writing unit 118 instead of the image data from the image processing means, and an image is formed on the transfer paper at a faster speed than usual by the image forming means.
[0094]
In response to a signal from the control unit 35, the CPU 13 does not cause the power storage device 18 to drive the heater 4 without operating the power storage device 18 by switching the switch 15 when a normal print command is input from the computer 34. In addition, when a rapid print command is input from the computer 34 by the signal from the control unit 35, the CPU 13 operates the power storage device 18 by switching the switch 15 as described above, and controls the heater 4 by the power storage device 18. Let the drive do. Therefore, the number of operations of the power storage device 18 can be reduced to the minimum number, and both the improvement of the life of the power storage device 18 and the convenience of the user (high-speed startup) can be achieved. Note that any of the fixing devices in the second to twelfth embodiments may be used as the fixing device 121.
[0095]
In the fifteenth embodiment of the present invention, the human body detection means 36 for detecting that there is a person near the apparatus as shown in FIG. 21 without the rapid print command in the fourteenth embodiment is provided. It is done. The control unit 35 sets the rapid print mode when the human body detecting unit 36 detects that there is a person near the apparatus based on an input signal from the human body detecting unit 36, and controls the printer function to control the printer function. Operate the printer function in a short time (faster than usual). Therefore, image data from the computer 34 is input to the writing unit 118 instead of the image data from the image processing means, and an image is formed on the transfer paper at a faster speed than usual by the image forming means.
[0096]
In addition, when the human body detection unit 36 does not detect that there is a person near the apparatus based on the input signal from the human body detection unit 36, when the normal print command is input from the computer 34, the control unit 35 The normal print mode is set, the printer function is controlled, and the printer function is operated at a normal speed. Therefore, image data from the computer 34 is input to the writing unit 118 instead of the image data from the image processing means, and an image is formed on the transfer paper at a normal speed by the image forming means.
[0097]
The CPU 13 operates the power storage device 18 by switching the switch 15 when the heat fixing device starts up when the human body detecting unit 36 does not detect the presence of a person near the device by a signal from the control unit 35. Therefore, the heater 4 is not driven by the power storage device 18. Further, when the human body detecting means 36 detects that there is a person near the apparatus based on a signal from the control unit 35, the CPU 13 switches the switch 15 by switching the switch 15 when the heat fixing apparatus is started up as described above. The device 18 is operated to drive the heater 4 by the power storage device 18. Therefore, the number of operations of the power storage device 18 can be reduced to the minimum number, and both the improvement of the life of the power storage device 18 and the convenience of the user (high-speed startup) can be achieved. Note that any of the fixing devices in the second to twelfth embodiments may be used as the fixing device 121.
[0098]
In the sixteenth embodiment of the present invention, in the thirteenth embodiment, as shown in FIG. 22, the voltage across the capacitor 18 is detected by the potential detection circuit 24 and the output signal of the potential detection circuit 24 is input. The current is taken in by the CPU 13 via the circuit 25, the current discharged from the capacitor 18 is detected by the current detection circuit 37, and the output signal of the current detection circuit 37 is taken in by the CPU 13 via the input circuit 38.
[0099]
The CPU 13 obtains the internal resistance of the capacitor 18 from the detection voltage of the potential detection circuit 24 and the detection current of the current detection circuit 37 every predetermined time, and the internal resistance of the capacitor 18 is twice the initial internal resistance of the capacitor 18. When the internal resistance of the capacitor 18 has doubled the initial internal resistance of the capacitor 18, it is determined that the capacitor 18 has reached the end of life and a warning is given to a display unit (not shown) on the operation panel. Alternatively, the setting of the copy mode by the setting means is prohibited or canceled. Therefore, a long-life capacitor can be collected and reused if the lifetime is not reached when the image forming apparatus is discarded, and resources can be effectively used, waste can be reduced, and costs can be reduced. In the first embodiment, the seventh embodiment, and the eighth embodiment, when the internal resistance of the capacitor is twice the initial internal resistance of the capacitor, the lifetime of the capacitor is the same as in the sixteenth embodiment. It may be determined that the value has been reached and a warning (not shown) on the operation panel may be warned.
[0100]
In the seventeenth embodiment of the present invention, a capacitor 18 is used as a power storage device in either of the fourteenth embodiment or the fifteenth embodiment, and as shown in FIG. 22 as in the sixteenth embodiment. The voltage across the capacitor 18 is detected by the potential detection circuit 24, the output signal of the potential detection circuit 24 is taken into the CPU 13 through the input circuit 25, and the discharge current of the capacitor 18 is detected by the current detection circuit 37. Thus, the output signal of the current detection circuit 37 is taken into the CPU 13 via the input circuit 38.
[0101]
The CPU 13 obtains the internal resistance of the capacitor 18 from the detection voltage of the potential detection circuit 24 and the detection current of the current detection circuit 37 every predetermined time, and the internal resistance of the capacitor 18 is twice the initial internal resistance of the capacitor 18. When the internal resistance of the capacitor 18 becomes twice the initial internal resistance of the capacitor 18, it is determined that the capacitor 18 has reached the end of its life and the rapid print mode is prohibited. The operation (discharge) of the capacitor 18 is prohibited. Therefore, a long-life capacitor can be collected and reused if the lifetime is not reached when the image forming apparatus is discarded, and resources can be effectively used, waste can be reduced, and costs can be reduced.
[0102]
In the eighteenth embodiment of the present invention, the manufacturing time is entered in the capacitor 18 as the power storage device in the first embodiment. Accordingly, the capacitor 18 can be collected and reused according to the manufacturing time entered in the capacitor 18 when the image forming apparatus is discarded, and effective use of resources, reduction of waste, and cost reduction are achieved. Can do. In the seventh and eighth embodiments, as in the eighteenth embodiment, the manufacturing time may be entered in a capacitor as a power storage device.
[0103]
【The invention's effect】
  As described above, according to the invention of claim 1,An almost constant rise time is always obtained, and the amount of electricity stored in the capacitor can be minimized.
  According to the invention of claim 2,An almost constant rise time is always obtained, and the amount of electricity stored in the capacitor can be minimized.
[0104]
  According to the invention of claim 3,An almost constant rise time is always obtained, and the amount of electricity stored in the capacitor can be minimized.
  According to the invention of claim 4,A substantially constant rise time can be obtained at all times, and the power discharge of the power storage device can be minimized.
[0105]
  According to the invention of claim 5,It is possible to stand up without making the user feel waiting.
  According to the invention of claim 6,The same effect as the fixing device according to any one of claims 1 to 5 can be obtained.
  According to the invention of claim 7,The same effect as the fixing device according to any one of claims 1 to 6 can be obtained.
[0106]
  According to the invention of claim 8,An image forming apparatus having a fixing device that exhibits the same effect as the fixing device according to claim 1 can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a fixing device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an outline of a heat fixing device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic view showing a configuration when an endless belt is used in the heat fixing apparatus according to the first embodiment.
FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration when one heater is used in the heat fixing apparatus in the first embodiment.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a temperature rise curve when the fixing temperature control of the first embodiment and the conventional fixing device is impossible.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the entirety of the first embodiment.
FIG. 7 is a block diagram showing a circuit configuration of a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing characteristics of the electric double layer capacitor and various storage batteries.
FIG. 9 is a block diagram showing a circuit configuration of a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing a circuit configuration when one heater is used in the heat fixing device in the third embodiment.
FIG. 11 is a characteristic diagram showing characteristics of a proton polymer battery.
FIG. 12 is a block diagram showing a circuit configuration of an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a fixing device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a fixing device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a fixing device according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a fixing device according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a fixing device according to an eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a fixing device according to a twelfth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a sectional view schematically showing a thirteenth embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a block diagram showing a part of a fourteenth embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a block diagram showing a part of a fifteenth embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a fixing device according to a sixteenth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Fixing roller
2 Pressure roller
3, 4 Heater
5 Temperature sensor
8 Endless belt
12 Input circuit
13 CPU
14 Driver
15 switch
16 Thermostat
17 Commercial power supply
18 capacitors
19 Charging device
20 DC load
21 battery
22 Small heater
23 Thermostat
24 Potential detection circuit
25 Input circuit
26 Driver

Claims (8)

シート上のトナーを加熱加圧により当該シートに定着させる定着装置において、通電により発熱する発熱源と、この発熱源によって加熱される定着部材もしくは加熱部材と、蓄えた電力により立ち上げ時に前記発熱源の少なくとも１つを所定の時間駆動する蓄電装置と、この蓄電装置を前記商用電源からの電力により充電する充電装置とを備え、
前記蓄電装置の蓄電量を待機時の定着温度に応じて変えることを特徴とする定着装置 In a fixing device that fixes toner on a sheet to the sheet by heating and pressing, a heat source that generates heat when energized, a fixing member or a heating member that is heated by the heat source, and the heat source that is generated when the stored power is started up A power storage device that drives at least one of the power storage device for a predetermined time, and a charging device that charges the power storage device with electric power from the commercial power source,
A fixing device characterized in that the amount of power stored in the power storage device is changed in accordance with a fixing temperature during standby. シート上のトナーを加熱加圧により当該シートに定着させる定着装置において、通電により発熱する発熱源と、この発熱源によって加熱される定着部材もしくは加熱部材と、蓄えた電力により立ち上げ時に前記発熱源の少なくとも１つを所定の時間駆動する蓄電装置と、この蓄電装置を前記商用電源からの電力により充電する充電装置とを備え、
前記蓄電装置の蓄電量を待機時間に応じて変えることを特徴とする定着装置。 In a fixing device that fixes toner on a sheet to the sheet by heating and pressing, a heat source that generates heat when energized, a fixing member or a heating member that is heated by the heat source, and the heat source that is generated when the stored power is started up A power storage device that drives at least one of the power storage device for a predetermined time, and a charging device that charges the power storage device with electric power from the commercial power source,
A fixing device, wherein a power storage amount of the power storage device is changed according to a standby time . 請求項１記載の 0 定着装置において、前記定着温度は、前記定着部材もしくは前記加熱部材の表面温度を検知する温度検知手段によって検知されることを特徴とする定着装置。 At 0 fixing device according to claim 1, wherein the fixing temperature, the fixing device characterized in that it is detected by the temperature detecting means for detecting the surface temperature of the fixing member or the heating member. シート上のトナーを加熱加圧により当該シートに定着させる定着装置において、通電により発熱する発熱源と、この発熱源によって加熱される定着部材もしくは加熱部材と、蓄えた電力により立ち上げ時に前記発熱源の少なくとも１つを所定の時間駆動する蓄電装置と、この蓄電装置を前記商用電源からの電力により充電する充電装置とを備え、
前記蓄電装置が蓄電池からなり、この蓄電池の電力放出時間を待機時の定着温度に応じて変えることを特徴とする定着装置。 In a fixing device that fixes toner on a sheet to the sheet by heating and pressing, a heat source that generates heat when energized, a fixing member or a heating member that is heated by the heat source, and the heat source that is generated when the stored power is started up A power storage device that drives at least one of the power storage device for a predetermined time, and a charging device that charges the power storage device with electric power from the commercial power source,
The power storage device comprises a storage battery, and the power discharge time of the storage battery is changed according to the fixing temperature during standby . 請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の定着装置において、
前記発熱源を前記蓄電装置と前記商用電源とで同時に若しくは異なるタイミングで駆動することを特徴とする定着装置。 The fixing device according to any one of claims 1 to 4,
A fixing device, wherein the heat source is driven by the power storage device and the commercial power source simultaneously or at different timings . 請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の定着装置において、
前記蓄電装置は、待機時に蓄えた電力により前記発熱源の少なくとも１つを駆動することを特徴とする定着装置。 The fixing device according to any one of claims 1 to 5,
The power storage device drives at least one of the heat sources by electric power stored during standby . 請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の定着装置において、
前記蓄電装置は、通常の商用電源の出力電力以上の電力により前記発熱源の少なくとも１つを駆動することを特徴とする定着装置。 The fixing device according to any one of claims 1 to 6,
The power storage device drives at least one of the heat sources with electric power equal to or higher than output power of a normal commercial power supply . 請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載の定着装置を備えた画像形成装置。An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.
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