JP4417611B2 - Fixing device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置は、普通紙やＯＨＰ紙等の被加熱体としての被加熱体上に画像を形成する工程を有する。この画像形成装置は、様々な画像形成方式が実現されているが、その中でも高速性、画像品質、コストなどから広く採用されているのが電子写真方式である。
電子写真方式では、普通紙やＯＨＰ紙などの被加熱体である被加熱体上に未定着トナー像を形成し、この被加熱体上の未定着トナー像を定着装置により熱と圧力で固定する定着工程がある。この定着装置としては、高速性、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。
【０００３】
ヒートローラ方式の定着装置とは、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、この加熱ローラに対向して配置される加圧ローラとが圧接されてニップ部と呼ばれる相互圧接部が形成され、加熱ローラと加圧ローラとの間に被加熱体を通過させて被加熱体上の未定着トナー像を熱と圧力で固定する方式である。
【０００４】
ヒートローラ方式の定着装置において加熱ローラの芯金に離型層としてフッ素系樹脂を被覆した場合には、フッ素系樹脂は材質そのものが硬いため、以下に説明するような画質上の問題が生ずる。被加熱体上のトナー像は微視的には凹凸を有しており、加熱ローラの表面が硬いとそれに追従できず、加熱ローラの表面に対する微視的な密着性が低くなる。このため、被加熱体上の定着後のトナー像は、加熱ローラが接触した部分と加熱ローラが接触しない部分との間で、ベタ部での細かい光沢ムラが発生する。
【０００５】
白黒複写機においては、画質の要求度がフルカラー複写機に比べるとそれほど高いものではないため、定着装置の加熱ローラは上述のような芯金にフッ素系樹脂を被覆したもので十分であった。しかし、装置の高速化が進むにつれ、印刷領域へと展開されるにあたり、高画質化の要求が高くなってきた。
【０００６】
これに対して、フルカラー複写機においては、高画質化への要求が白黒複写機に比べて非常に大きい。トナー像の光沢ムラが起こりにくいように加熱ローラの芯金に弾性層（耐熱性ゴム）を被覆することにより、加熱ローラのゴム自身の伸縮性で加熱ローラの表面と被加熱体上のトナー層との密着性を高くして光沢ムラのない優れた画質の定着画像を得るようにしており、この技術は白黒複写機へと展開されてきている。
【０００７】
加熱ローラは、芯金が鉄やアルミニウムなどの金属からなるローラを主に使用しており、熱容量が大きい。このため、ヒートローラ方式は、使用時に使用可能温度である約１８０℃前後まで昇温するには数分から十数分の長い立ち上がり時間が必要であるという欠点がある。
【０００８】
そこで、画像形成装置では、使用者が画像形成を行わない待機時にも、加熱ローラに電力を供給して加熱ローラの温度を使用可能温度よりやや低い予熱温度に保っており、使用時に直ぐに使用可能温度まで立ち上がるようにしている。これは使用者が加熱ローラの昇温を待つことがないようにするためであり、画像形成装置を使用していない待機時にも画像形成には不必要な、余分なエネルギーが消費されていた。なお、この待機時の消費エネルギーは画像形成装置全体の消費エネルギーの約７〜８割に上るという調査結果もある。
【０００９】
近年、環境保護意識の高まりから各国で省エネルギー規制が制定されている。国内では省エネ法が改正されて強化され、米国でもエナジースターやＺＥＳＭ（Ｚeｒo Ｅnergy Ｓtar Ｍode）などの省エネプログラムが制定されている。これらの規制やプログラムに対応するべく省電力化を図る際には、画像形成装置全体の消費エネルギーのうち割合の大きい待機時消費エネルギーを削減すると省電力化の効果が大きいため、画像形成装置の未使用時には加熱ローラへの電力供給をゼロにすることが望ましい。
しかし、従来の定着装置で待機時の加熱ローラへの供給電力をゼロにすると、再使用時には加熱ローラの昇温時間がかかるために待ち時間が長くなり、使用者の使い勝手が悪化してしまう。このため、速やかに加熱ローラの温度を上昇させる構成が省エネ型の画像形成装置を実現する上で必要とされ、例えば上記ＺＥＳＭでは再立ち上げには１０秒以下が要求されていいる。
【００１０】
加熱ローラの昇温時間を短くするためには、加圧ローラも含めた定着装置全体の熱容量を下げることが有効である。そこで、弾性層を含む定着ローラと、この定着ローラとの間に被加熱体が通過するニップ部が形成される加圧ベルトと、この加圧ベルトの内側に配置された加圧部材との組合せで、高画質化、高速化、省エネルギー化、長寿命化を満足するようにした定着装置が特開平１１−１３３７７６号公報に記載されている。
【００１１】
また、特開２００１−９２２８１号公報には、高画質、省エネルギー、長寿命を満足することを目的としたもので、転写材上のトナー像を加熱と加圧とにより前記転写材に固定する定着装置において、固定発熱体を内接して設けたフィルム状回転部材と、前記フィルム状回転部材に対向して設けられる、熱線を発する熱線照射部材を内部に有し、前記熱線に対して透光性を有する円筒状の透光性基体と、該透光性基体の外側に透光性弾性層と、該透光性弾性層の外側に前記熱線を吸収する熱線吸収層とを設けたロール状の熱線定着用回転部材とよりなることを特徴とする定着装置が記載されている。
【００１２】
また、加熱ローラの昇温時間を短くするためには、加熱ローラを加熱する発熱部材に対する単位時間の投入エネルギー、すなわち定格電力を大きくすると良い。実際に、画像形成速度の高い高速の画像形成装置には、電源電圧を２００Ｖにして加熱ローラの昇温時間を短くしているものもある。しかし、日本国内の一般的なオフィスでは、電源は１００Ｖ１５Ａが一般的で１５００Ｗが上限であり、２００Ｖの電源電圧に対応させるには画像形成装置設置場所の電源関連部分に特別な工事を施す必要があり、これは加熱ローラの昇温時間を短くするための一般的な解決方法とは言えない。
【００１３】
また、１００Ｖ１５Ａの商用電源を２系統用いて定着装置の発熱部材に対する全投入電力を上げる画像形成装置も実用化されている。しかし、この画像形成装置では、２系統のコンセントが近くにあるところがないと、設置することができないという不具合がある。
さらに、定着装置の発熱部材に対する供給電力を単純に増やした際に問題となるのが安全性である。発熱部材に大電力を投入することで加熱ローラの温度は急上昇するが、システムが暴走して発熱部材に対する供給電力の制御が不能になった際に発火の危険が格段に高くなる。これは、加熱ローラの昇温があまりに早すぎると、温度ヒューズやサーモスタットなどの安全装置が作動するまでに、加熱ローラの温度が紙の発火点温度を超えてしまうためである。
上記のように、これまでは加熱ローラを短時間で昇温させようとしても、投入エネルギーの上限は上げられないのが実状であった。
【００１４】
発熱部材に対する最大供給電力を増やすことで省エネを実現するために、補助電源を用いて発熱部材に補助電源からも電力を供給することが提案され、充電可能な補助電源として二次電池を使用することが提案されている。二次電池としては、鉛蓄電池やカドニカ電池等が代表的なものである。
しかし、二次電池は、充電に時間がかかり、フルに充電するには数時間がかかってしまうため、一日に何度も使用することができない。
【００１５】
また、二次電池は、充放電を何回も繰り返すと劣化して容量が低下していき、大電流で放電するほど寿命が短くなるという性質を持つ。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５００〜１０００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寿命が来てしまう。これでは、電池交換の手間がかかり、電池代などのランニングコストも非常に高くつくことになってしまう。また、二次電池は、充電時間が長くかかるため、夜間に充電すると、装置外部へ取り出して充電することなどが必要である。また、二次電池は、放電が少しずつであり、短時間に大電力を取り出すことが難しい。また、二次電池は、放電の必要が無い時に充電し続けると、ガスが発生して故障の原因となり、安全ではない。さらに、鉛蓄電池では、液体の硫酸を使用するなどオフィス用機器としては好ましくない。これらの不具合により、発熱部材に二次電池からも電力を供給することは、実用上は実現が困難であった。
【００１６】
このような二次電池の欠点を解決するために、電気二重層キャパシタなどの大容量コンデンサを補助電源として用いた定着装置が提案されている。大容量コンデンサは、充放電の繰り返し回数がほぼ無制限であり、充電特性の劣化がほとんどなく、定期的なメンテナンスが不要である。また、充電時間も二次電池であるバッテリは数時間を要するのに対して大容量コンデンサは数秒から数十秒程度にすることが可能であるという特徴を有する。また、電気二重層キャパシタでは、数十アンペアから数百アンペアの大電流を流すことが可能であるため、短時間での電力供給が可能である。また、大容量コンデンサは、充電し続けても、ガスの発生などが無く安全である。さらに、電気二重層キャパシタは、所定時間放電すると保持電力が低下して電圧が低下し、供給電力を自動的に低減することができるため、安全性が高い。
このような大容量コンデンサを補助電源として用いると、定着装置が立ち上がる数秒から数十秒の短時間に商用電源の電力の限界を超える電力を定着装置に供給することができる。また、大容量コンデンサは、保持電力を短時間に使い切ってしまうため、放電開始から所定の時間後に供給電力が低減し、加熱ローラの温度上昇が小さくて安全な構成を実現することができる。このため、立ち上がり時間の短い定着装置を実現して信頼性、耐久性及び安全性を高くすることが可能である。
【００１７】
特開平５−２３２８３９号公報には、主電源の他に補助電源を有し、この補助電源が定着ローラを加熱するためのヒータへ電力を増すのではなく別系統の発熱体に電力を供給する加熱装置が記載されている。
特開平１０−１０９１３号公報には、主電源の他に補助電源を用いた省エネルギー型の定着装置が記載されている。この定着装置では、補助電源としての二次電池は、単一の電源から２つのレベルの電力を供給するもので、最大の供給電力を主電源のみの供給電力より高めることを主眼としたものではない。
【００１８】
特開平１０−２８２８２１号公報には、主電源の他に二次電池、一次電池等の補助電源を用いて色々な機能を持たせた画像形成装置が記載されている。
特開２０００−３１５５６７号公報には、主電源の他に補助電源として大容量キャパシタを用いた加熱装置が記載されている。この加熱装置によれば、立ち上がり時に補助電源で商用電源をアシストすることで立ち上がり時間を短くすることができ、省エネルギーとなる。
【００１９】
特開２０００−０７５７３７号公報には、商用電源と蓄電池を備えた画像形成装置において、蓄電池への充電中はプロダクティビティーを落とすこと、蓄電池の装填を判別する蓄電池装填判別手段と蓄電池の充電容量を監視する充電容量監視手段を備え、蓄電池装填判別手段の判別結果や充電容量監視手段の監視結果によりプロダクティビティーを落とすことが記載されている。また、特開２０００−０７５７３７号公報には、蓄電池を用いていてその充電時間が長いため、蓄電池を外部で充電したり夜間に充電したりすることが記載されている。
【００２０】
画像形成装置において短時間昇温を実現する定着方式として、板状のセラミックヒータの周囲に耐熱樹脂製のフィルムを巻き回した構成のものがある。これは、セラミックヒータの熱容量が小さくなるため、立ち上がり時間を短くすることができ、３０枚／分以下の低速の画像形成装置で実用化されている。
【００２１】
しかし、これは、今後さらに高速の画像形成装置へ対応するためにはフィルムを破損防止のために厚くする必要がある。この場合の問題として、フィルムがニップに入る前にフィルムの温度を上げておかないと、樹脂は金属よりも熱伝導率が悪くニップ中で熱が被加熱体に十分に伝わらなくなるため、フィルムをニップ部に入る前の上流部から加熱する必要が出てくる。このため、ヒータの板状部の面積が大きくなり、より急速な昇温を行うためにはヒータに電力を供給する電力源として高い電力源が必要である。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
上述した大容量コンデンサを補助電源として用いた定着装置や加熱装置では、以下のような課題が現在明らかになっている。
立ち上げ時間を短くするには、定着ローラ（加熱ローラ）の熱容量を低減すると共に定着ローラに大電力での電力供給を行う必要がある。そして、補助電源により大電力を得るには、配線及び回路の負荷を考えると、大電流よりも高電圧の補助電源を用いることが望ましい。
【００２３】
しかし、電力供給のオン／オフで定着ローラ温度の制御を行いながら大容量キャパシタ（大容量コンデンサ）を用いた補助電源を使用する際には、発熱体としてのヒータへ大電力を一気に供給するため、図４に示すように定着ローラの温度が大きく変動しやすい。このため、被加熱体上の画像の途中で定着ローラの温度が変化することにより画像品質にムラができ、画像品質を低下させてしまうという不具合があった。
【００２４】
また、上述のように加熱ローラの芯金に弾性層（耐熱性ゴム）を被覆したものでは、光沢ムラが起こりにくくなって高画質化を図ることができるが、弾性層は熱伝導性が悪く、連続通紙時に加熱ローラの表面温度が低下して定着不良を招く。この定着不良を回避するため、一部の画像形成装置では、加熱ローラの表面温度がある一定の温度以下になった場合にプロセス速度を低下させることで定着性を確保しており、加熱ローラの弾性層の熱伝導性の悪さは高速化の妨げとなっている。
【００２５】
また、大容量キャパシタの保持する電力を数秒から数十秒の立ち上げ時間で使い切るには、大容量キャパシタから大電力を取り出す構成が必要である。電力＝電圧×電流であるから、大容量キャパシタの出力電圧を高くするか大容量キャパシタの出力電流を大きくすることで、大容量キャパシタから大電力を得ることが可能である。
【００２６】
しかし、加熱ローラの加熱に通常用いられるハロゲンヒータは、最大電流が１０Ａ〜１２Ａ程度が上限で、最大電流を大きくすることが困難である。これは、ハロゲンヒータに大電流を供給するとハロゲンヒータの寿命が短くなるためである。よって、ハロゲンヒータを発熱部材として用いて大電力をハロゲンヒータに供給するためには、ハロゲンヒータに電力を供給する電力供給源として出力電圧の大きい電源を用いた構成を取る必要があった。
【００２７】
しかし、もともと大容量キャパシタは１セル当たりの電圧が数Ｖ程度と低い特性がある。これは、大容量キャパシタのセル内部の溶液が電気分解するのを防ぐためで、水系で１ボルト強、有機系でも３ボルト弱程度である。このため、従来用いられてきたハロゲンヒータを発熱部材として加熱を行うには、大容量キャパシタのセルを十数個〜数十個直列に接続したものを、５０〜１００Ｖ程度の高電圧をハロゲンヒータに供給する電源ユニットとして利用する必要がある。
【００２８】
しかし、装置内部に高電圧の電源ユニットを設置すると以下のような問題がある。装置の保守点検をする際には装置内部にアクセスする場合も多いが、作業中には意図せずに電源端子に触れてしまい、感電事故が発生する可能性がある。また、ユーザも記録紙づまりの処理などで装置の内部に手を入れることが考えられ、これに対しても感電を防止するための方策が必要である。
【００２９】
また、大容量キャパシタの一つのキャパシタセルの蓄電容量は十分に大きくなってきており、多くのキャパシタセルを直列につないで高電圧・大電力を得る構成では、数個のキャパシタセルだけで被加熱体温度を上昇させるのに十分なエネルギーが得られる場合もある。しかし、これまでは大容量キャパシタの電圧を上げるためにキャパシタセルの数を増やす必要があり、いわば余分な容量のキャパシタセルを電源部構成として用意しておく必要があった。しかし、現在はまだ大容量キャパシタはエネルギーの密度が低くて体積が大きく、コストも高いものであるためキャパシタセルの数を減らすことが欠かせない。
【００３０】
すなわち、ハロゲンヒータを発熱部材として用いる構成では、ハロゲンヒータへの供給電圧を上げるためにエネルギー的に余分なキャパシタセルを用いる必要があるため、ハロゲンヒータへ電力を供給する電源は体積が大きくコストも高くなってしまうという問題があった。
【００３１】
また、もう一つの重要な課題は温度のオーバーシュートである。現在、定着ローラでは、温度検知にサーミスタを用いている。サーミスタはかなり小さくなり反応速度も向上してきているが、ハロゲンヒータへの電力供給量が多くて昇温時間が短い構成では、サーミスタの温度検知が遅れて温度が所定の値よりも高くオーバーシュートしやすくなるという課題が出てきた。
【００３２】
本発明は、上記課題を解決すべくなされたもので、温度変動を小さくでき、キャパシタの保持エネルギーをできるだけ多く利用することができ、温度上昇を速くでき、立ち上がり時間を短くすることができ、高画質化と高速化を両立させることができ、加熱部とトナー像との分離性を向上させることができる定着装置を提供することを目的とする。
【００３３】
本発明の他の目的は、画像のムラをなくすことができ、出力品質を高くできる定着装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、補助電力源の出力電圧を下げることで感電を防止でき、安全性の高い定着装置を提供することにある。
【００３４】
【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、定着ローラと、前記定着ローラに圧接される加圧ローラとを有し、前記定着ローラ及び加圧ローラのニップ部を未定着トナー像を担持した転写紙が通過することで、トナー像を定着する定着装置であって、前記定着ローラの温度が定着可能な設定温度以下の時に商用電源から電力が供給され、前記定着ローラの温度が定着可能な設定温度を超えた時に前記商用電源からの電力供給がオフされる第１の発熱部材と、複数のキャパシタセルで構成され、前記商用電源からの電力を蓄電する補助電源と、前記補助電源から電力が供給される第２発熱部材と、前記定着ローラの表面温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段からの検知信号に基づき、前記定着装置へ電力を供給するために前記複数のキャパシタセルの接続を切り替える構成切替手段とを有し、前記複数のキャパシタセルの接続の切り替えは、前記定着ローラの温度が所定の温度に達しない時には前記複数のキャパシタセルを直列につないで前記第２の発熱部材への印加電圧が高電圧となる切り替え状態とし、前記定着ローラの温度が所定の温度以上になった時には前記複数のキャパシタセルの接続を直列から並列に切り替えて前記第２発熱部材への印加電圧が下がる切り替え状態とするものである。
【００３５】
請求項２に係る発明は、前記構成切替手段は、前記定着ローラの温度が所定の温度に達しない初期加熱時のような状態では、前記複数のキャパシタセルを直列に接続することで、前記第２の発熱部材に電力を供給することを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。
【００３６】
請求項３に係る発明は、前記構成切替手段は、前記定着ローラの温度が所定の温度以上に達したときには、前記複数のキャパシタセルを並列に接続することで、前記第２の発熱部材に対する供給電力を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。
【００３７】
請求項４に係る発明は、さらに連続画像形成枚数を計数する計数手段を有し、連続画像形成枚数が所定の枚数になった場合に、前記補助電源から前記第２の発熱部材に電力を供給することを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。
【００６９】
【発明の実施の形態】
図７は本発明の参考形態１の概略を示す。この参考形態１は、定着装置を有する電子写真方式の画像形成装置の一参考形態である。回転体からなる像担持体は、例えばドラム形状の感光体１が用いられ、図示しない駆動部により回転駆動される。この感光体１の周りには、矢印で示す回転方向へ順次に、帯電手段としての帯電装置２、露光手段の一部を構成するミラー３、現像手段として現像装置４、シート状被加熱体である記録媒体としての転写紙Ｐ（ＯＨＰ紙などでもよい）に感光体１上の未定着トナー像を転写する転写手段としての転写装置５、クリーニング手段としてのクリーニング装置６などが配置されている。
【００７０】
ここに、帯電装置２は帯電ローラからなり、現像装置４は現像ローラ４ａを有する現像装置からなる。クリーニング装置６は感光体１の外周面に摺接するブレード６ａを有する。
感光体１は帯電装置２と現像ローラ４ａとの間で露光手段によりミラー３を介して露光光Ｌbで走査されるようになっており、感光体１上の露光光Ｌbが照射される位置を露光部７と呼ぶ。転写装置５は感光体１の下面と対向しており、感光体１上の転写装置５と対向する位置を転写部８と呼ぶ。
【００７１】
転写部８より転写紙搬送方向上流側の位置には一対のレジストローラ９が設けられ、このレジストローラ９に向けて図示しない給紙トレイから転写紙Ｐが給紙コロ１０により送り出される。この転写紙Ｐは図示しない搬送ガイドにより案内されてレジストローラ９で一旦停止する。転写部８より転写紙搬送方向下流側の位置には加熱ローラ１１を有する加熱装置としての定着装置１２が配置されている。
【００７２】
この画像形成装置においては、次のように画像形成が行われる。使用時には感光体１が回転を始め、この感光体１の回転中に感光体１が暗中において帯電装置２により均一に帯電され、露光手段によりミラー３を介して露光光Ｌbが感光体１の露光部７に照射されて感光体１が走査されることにより、形成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。この感光体１上の静電潜像は、感光体１の回転により現像装置４のところに移動してきて、ここで現像装置４によりトナーで可視像化されてトナー像が形成される。
【００７３】
一方、給紙コロ１０により給紙トレイから転写紙Ｐの給送が開始され、この転写紙Ｐは破線で示す搬送経路を経て一対のレジストローラ９の位置で一旦停止して感光体１上のトナー像と転写部８で合致するような送り出しのタイミングを待つ。この送り出しのタイミングが到来すると、レジストローラ９の位置で停止していた転写紙Ｐはレジストローラ９により送り出されて転写部８に向けて搬送される。
【００７４】
感光体１上のトナー像と転写紙Ｐとは転写部８で合致し、転写装置５による電界により感光体１上のトナー像が転写紙Ｐに転写される。従って、感光体１、帯電装置２、露光手段、現像手段４、転写装置５は、転写紙Ｐ上に未定着のトナー像からなる未定着画像を形成する像形成手段を構成する。転写紙Ｐは、転写されたトナー像を担持し、定着装置１２に向けて搬送される。この転写紙Ｐは、定着装置１２を通過する間にトナー像が定着され、図示しない排紙部に排紙される。また、転写部８で転写されずに感光体１上に残った残留トナーは、感光体１の回転と共にクリーニング装置６に至り、このクリーニング装置６を通過する間にブレード６ａで清掃されて次の画像形成に備える。
【００７５】
図８は上記定着装置１２の詳細な構成を示す。定着装置１２は、加熱部としての定着ローラ１１と、この定着ローラ１１に圧接される加圧部材としての加圧ローラ１３とを有する。定着ローラ１１及び加圧ローラ１３は図示しない駆動部により回転駆動され、定着ローラ１１は主発熱部材１１ａ、補助発熱部材１１ｂの発熱により加熱されて温度が上がる。この発熱部材（発熱体ともいう）１１ａ、１１ｂは、ハロゲンヒータが用いられているが、特にハロゲンヒータに限られず、その他抵抗発熱体などの発熱部材を用いてもかまわない。
未定着のトナー像ｔを担持する転写紙Ｐは、定着ローラ１１及び加圧ローラ１３のニップ部を通過する間に定着ローラ１１及び加圧ローラ１３による加熱及び加圧によりトナー像ｔが定着される。
【００７６】
図１及び図２は上記定着装置１２の回路構成を示す。図１及び図２において、１４は主電源、１５は補助電源、１６は充電器、１７は補助電源１５の充放電を切替える充放電切替手段としてのスイッチ、１８は定着ローラ１１の温度（表面温度）を検知する温度検知手段としての温度センサ、１９は構成切替手段、２０は発熱部材１１ａの通電制御を行う通電制御用スイッチである。加熱部としての定着ローラ１１は内部に発熱部材１１ａ、１１ｂを有しており、発熱部材１１ａは主電源１４から通電制御用スイッチ２０を介して供給される電力により発熱して定着ローラ１１を加熱する。
【００７７】
主電源１４は、当該画像形成装置の設置場所に備えられているコンセントなどに接続されることで商用電源からの交流電力を出力するものであり、定着ローラ１１に応じた電圧の調整及び交流から直流への整流などを行う機能を有していてもよい。補助電源１５は、充放電可能な装置であり、本参考形態では大容量コンデンサである電気二重層キャパシタを用いている。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に以下のような優れた特徴（１）（２）を有する。
（１）充電時間が短い。：
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では、急速充電を行っても充電に数時間の時間を要するため、一日の大電力供給可能回数が数時間おきに数回しか実現できず、実用的ではなかった。これに対して、コンデンサを用いた補助電源では、数十秒〜数分程度の急速な充電が可能であるため、補助電源を用いた加熱の回数を実用的な回数にまで増やすことができる。このため、本参考形態のようにコンデンサを補助電源として用いた場合には、一般的なニッケル−カドミウム電池を補助電源として用いた場合に比べて、同一時間内での補助電源を用いた定着ローラの加熱の回数が増える。
（２）寿命が長い。：
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、加熱用補助電源としては寿命が短く、交換の手間やコストが問題となる。これに対して、コンデンサを用いた補助電源は、１万回以上のほぼ永久的な寿命を有し、繰り返しの充放電による劣化も少ない。従って、非加熱動作（待機）と加熱動作を繰り返す加熱装置や画像形成装置に特に有利である。また、鉛蓄電池のように液交換や補充なども必要としないため、メンテナンスがほとんどいらない。
（３）安全性が高い。：
二次電池は、化学反応を利用しているため、最大容量まで充電した後、放電の必要が無い場合、充電回路に接続し続けると、化学反応によるガスなどにより容器が膨張して破裂するなどの危険がある。これに対し、キャパシタを用いた補助電源は化学反応ではなく物理現象を利用しているので、ガスの発生などは無く安全である。
【００７８】
近年、コンデンサにも多量の電気エネルギーを蓄えられるものが開発されてきており、コンデンサの電気自動車などへの採用も検討されている。例えば、日本ケミコン（株）の開発した電気二重層キャパシタ等は、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十分な容量を備えている。また、ＮＥＣではハイパーキャパシタという商品名で８０Ｆ程度のコンデンサが実現されており、このコンデンサは１０Ａ程度の電流を数十秒程度の時間供給することが可能である。
【００７９】
本参考形態では、定着ローラ１１の発熱部材１１ａ、１１ｂに対する電力供給については、主電源１４から通電制御用スイッチ２０を介して発熱部材１１ａに電力が供給されるとともに、発熱部材１１ｂに対しても補助電源１５からスイッチ１７を介して電力を供給することが可能である。これにより、主電源１４及び補助電源１５の両方からの電力を定着ローラ１１の加熱に利用することで、数秒から数十秒程度の短い所定時間の間だけでも主電源１４による最大供給電力を上回る大量の電力を定着ローラ１１に供給できる。
【００８０】
コンデンサからなる補助電源１５が十分に充電されていない場合には、比較的電力を消費しない待機時などに図示しない制御手段によりスイッチ１７が充電器１６側に切替えられ、充電器１６が主電源１４からの交流電力を直流電力に変換してスイッチ１７を介して補助電源１５に印加することにより、補助電源１５が充電される。定着ローラ１１の温度を室温から作動温度（定着可能な温度）まで急激に上昇させたい立ち上がり時など、定着ローラ１１が多量の電力を必要とする時には、制御手段によりスイッチ１７が発熱部材１１ｂ側に切替えられて補助電源１５からスイッチ１７を介して発熱部材１１ｂへ電力が供給される。
【００８１】
これにより、定着ローラ１１が多量の電力を必要とする時には、主電源１４及び補助電源１５からの電力を共に利用して定着ローラ１１の発熱部材１１ａ、１１ｂに多量のエネルギーを供給することで短時間に定着ローラ１１の温度を上昇させることができ、補助電源１５としてコンデンサを用いたことにより、二次電池では得られなかった効果を得ることができる。
【００８２】
図示しない制御手段は、温度センサ１８からの検知信号に基づいて、定着ローラ１１の表面温度が定着可能な設定温度以下の時には通電制御用スイッチ２０をオンさせて主電源１４から定着ローラ１１の発熱部材１１ａへ電力を供給させるが、定着ローラ１１の表面温度が定着可能な設定温度を超えた時には通電制御用スイッチ２０をオフさせて主電源１４から定着ローラ１１の発熱部材１１ａへの電力供給をオフさせることで、定着ローラ１１の表面温度を一定の温度に制御する。
【００８３】
本参考形態では、補助電源１５は少なくとも２つ以上のキャパシタセル１５ａ、１５ｂからなり、この複数のキャパシタセル１５ａ、１５ｂのつなぎ方を電力供給時に変えることが可能である。また、複数のキャパシタセル１５ａ、１５ｂからなる補助電源１５の構成は少なくとも放電時に変更することが可能である。構成切替手段１９は、温度センサ１８からの検知信号に基づいて、定着ローラ１１の温度が高くなるに従って発熱部材１１ａ、１１ｂへの供給電力が低くなるように切り替える。
【００８４】
例えば、構成切替手段１９は、定着ローラ１１の温度が低くて所定の温度に達しない初期加熱時のような状態では、図１に示すようにキャパシタセル１５ａ、１５ｂを直列につないで発熱部材１１ｂへの印加電圧を高電圧とし、発熱部材１１ｂに対して大電力を供給させる。
【００８５】
その後、構成切替手段１９は、定着ローラ１１の温度が高くなって所定の温度以上になったときには、図２に示すようにキャパシタセル１５ａ、１５ｂを並列につないで発熱部材１１ｂへの印加電圧を図４に示すように下げ、発熱部材１１ｂに対する電力供給を小さくする。これにより、主電源１４及び補助電源１５から定着ローラ１１の発熱部材１１ａ、１１ｂへの電力供給のオン／オフ制御でも定着ローラ１１の温度変化が緩やかになるため、定着ローラ１１の時間的な温度変動が小さくなり、転写紙Ｐ上に形成した画像の加熱ムラが小さくなって高品質な画像形成が可能になる。
【００８６】
なお、キャパシタセル１５ａ、１５ｂのつなぎ方としては、図１に示すようにキャパシタセル１５ａ、１５ｂを直列につながずに図３に示すように一部のキャパシタセル１５ａだけをスイッチ１７を介して発熱部材１１ｂにつなぐようにしても良いが、発熱部材１１ｂに供給できるエネルギーが補助電源１５の保持エネルギーの一部であること及び、充電時のキャパシタセル１５ａ、１５ｂ間のバランスをとりにくいことから、図１に示すようにキャパシタセル１５ａ、１５ｂを直列につないで発熱部材１１ｂに電力を供給することが望ましい。
【００８７】
この参考形態１によれば、発熱部材１１ａ、１１ｂの発熱により温度が上がる加熱部としての定着ローラ１１と、商用電源が用いられて発熱部材１１ａに電力を供給する主電源１４と、商用電源より充電され発熱部材１１ｂに電力を供給する補助電源１５として用いられる複数のセル１５ａ、１５ｂから構成される大容量キャパシタとを有する加熱装置において、複数のセル１５ａ、１５ｂの接続を少なくとも放電時に可変する構成としたので、発熱部材１１ｂに低電圧で電力を供給することにより加熱部の温度ムラの発生を低減することができる。つまり、加熱部の温度が低いときに高電圧で大電力を供給すると、加熱部の温度ムラが大きくなるが、発熱部材に低電圧で電力を供給することにより加熱部の温度ムラの発生を低減することができ、加熱部の温度変動を小さくすることができる。
【００８８】
また、参考形態１によれば、複数のセル１５ａ、１５ｂを並列と直列に切り替える構成としたので、キャパシタの保持エネルギーをできるだけ多く利用することができる。
【００８９】
また、参考形態１によれば、当該装置の状況を検知する検知手段（温度センサ１８）を有し、この検知手段の検知情報により複数のセル１５ａ、１５ｂの接続を切り替えるので、温度変動を小さくでき、立ち上がり時間を短くすることができる。
【００９０】
また、参考形態１によれば、上記検知手段として加熱部１１の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ１８を用いたので、温度変動を小さくでき、立ち上がり時間を短くすることができる。
【００９１】
また、参考形態１によれば、加熱部１１が所定の温度以上の時に複数のセル１５ａ、１５ｂを並列に接続して該複数のセル１５ａ、１５ｂから加熱部１１に電力を供給するので、加熱部の温度変動を小さくすることができる。
【００９２】
また、参考形態１によれば、加熱部１１が所定の温度に達しない時に複数のセル１５ａ、１５ｂを直列に接続して該セル１５ａ、１５ｂから加熱部１１に電力を供給するので、温度上昇を速くでき、温度変動を小さくできる。
【００９３】
図５は本発明の参考形態２におけるキャパシタセルの各接続状態を示す。この参考形態２では、上記参考形態１において、補助電源１５は複数のキャパシタセル１５ａ〜１５ｆからなる大容量の電気二重層キャパシタが用いられている。１つのキャパシタセルの電圧を１Ｅ 0とすると、図５（ａ）に示すように３つずつのキャパシタセル１５ａ〜１５ｃ、１５ｄ〜５ｆをそれぞれ直列に接続したものを並列に接続した場合には補助電源１５の出力電圧は３Ｅ 0 となる。
【００９４】
また、図５（ｂ）に示すように２つずつのキャパシタセル１５ａ，１５ｂ、１５ｃ，１５ｄ、１５ｅ，５ｆをそれぞれ直列に接続したものを並列に接続した場合には補助電源１５の出力電圧は２Ｅ 0 となり、図５（ｃ）に示すように各キャパシタセル１５ａ〜５ｆを並列に接続した場合には補助電源１５の出力電圧は１Ｅ 0 となる。
【００９５】
構成切替手段１９は、温度センサ１８からの検知信号に基づいて、定着ローラ１１の温度に応じてキャパシタセル１５ａ〜５ｆのつなぎ方を切替える。なお、構成切替手段１９は、キャパシタセル１５ａ〜１５ｆのつなぎ方を図５（ａ）〜図５（ｃ）の全ての構成に切替える必要はなく、例えば図５（ａ）（ｂ）の構成に切替えるだけでもよい。
【００９６】
発熱部材１１ａ、１１ｂには、供給電力が余りに低いと発熱しなくなる最低発熱電圧がある。このため、キャパシタセル１５ａ〜５ｆのつなぎ方を図１、図２に示すように単純に並列接続の列数と、直列接続の個数とを変えると、発熱部材１１ａ、１１ｂが低電力供給時に発熱しないことがある。この場合には、構成切替手段１９は、温度センサ１８からの検知信号に基づいて、定着ローラ１１の温度に応じて（定着ローラ１１の温度が所定の温度に達したか否かにより）キャパシタセル１５ａ〜５ｆのつなぎ方を図５（ａ）の構成と図５（ｂ）の構成に切替えて（定着ローラ１１の温度が所定の温度に達しない場合にはキャパシタセル１５ａ〜５ｆのつなぎ方を図５（ａ）の構成に切り替え、定着ローラ１１の温度が所定の温度以上になった場合にはキャパシタセル１５ａ〜５ｆのつなぎ方を図５（ｂ）の構成に切り替えて）発熱部材１１ａ、１１ｂへの出力電圧を３Ｅ 0 、２Ｅ 0 というやや高めの電圧（変化が小さい電圧）とすることにより、発熱部材１１ａ、１１ｂを発熱させながら定着ローラ１１の温度変化のムラを小さくできる画像形成装置を実現する。
【００９７】
この参考形態２によれば、複数のセル１５ａ〜５ｆの並列接続の列数を可変にして複数のセル１５ａ〜５ｆの接続を可変する構成としたので、加熱部の温度変動を小さくすることができる。
【００９８】
図６は本発明の参考形態３における定着装置の回路構成を示す。この参考形態３では、上記参考形態１において、当該画像形成装置の制御部は連続画像形成枚数を計数してその連続画像形成枚数情報を保持しているが、この連続画像形成枚数情報が構成切替手段１９に送られる。構成切替手段１９は、温度センサ１８からの検知情報の代りに上記制御部からの連続画像形成枚数情報が入力され、キャパシタセル１５ａ、１５ｂのつなぎ方を連続画像形成枚数情報に応じて変えて発熱部材１１ａ、１１ｂへの供給電力を適切に制御する。
【００９９】
すなわち、定着ローラ１１の温度は連続画像形成枚数が増えるに従って低下していくため、構成切替手段１９は、連続画像形成枚数が増えるに従って発熱部材１１ｂへの供給電力が高くなるようにキャパシタセル１５ａ、１５ｂのつなぎ方を切替える。例えば、構成切替手段１９は、連続画像形成枚数が所定の枚数に達しない場合にはキャパシタセル１５ａ、１５ｂのつなぎ方を図２に示すように切替え、連続画像形成枚数が所定の枚数以上になった場合にはキャパシタセル１５ａ、１５ｂのつなぎ方を図１に示すように切替える。
【０１００】
この参考形態３によれば、被加熱体である転写紙の連続加熱枚数情報（ここでは連続画像形成枚数情報）を用いてキャパシタセルのつなぎ方を切り替えるので、加熱部の温度変動を小さくすることができる。
【０１０１】
また、参考形態１乃至参考形態３によれば、被加熱体としての転写紙Ｐ上に画像を形成する像形成手段（感光体１、帯電装置２、露光手段、現像手段４、転写装置５）と、転写紙Ｐ上の画像を加熱する像加熱手段とを有する画像形成装置において、前記像加熱手段として上記加熱装置１２を備えたので、画像のムラをなくすことができ、出力品質を高くできる。
【０１０２】
また、参考形態１乃至参考形態３によれば、被加熱体としての転写紙Ｐ上に未定着画像を形成する像形成手段（感光体１、帯電装置２、露光手段、現像手段４、転写装置５）と、転写紙Ｐ上の未定着画像を加熱して転写紙Ｐに定着させる定着手段とを有する画像形成装置において、定着手段として上記定着装置１２を備えたので、画像のムラをなくすことができ、出力品質を高くできる。
【０１０３】
図９は本発明の参考形態４における加熱装置を示す。この参考形態４では、上記参考形態１において、定着ローラ１１の代りに定着ローラ２１が用いられ、この定着ローラ２１は芯金上に弾性層及び離型層が順次に形成されて３層構造に構成される。
図１０は参考形態４における定着装置１２の回路構成を示す。主電源１４から発熱部材１４ａへの通電を制御する制御手段としての制御部２２は、通電制御用スイッチ２０及びはＣＰＵなどの制御装置からなり、温度センサ１８からの検知信号に基づいて、定着ローラ２１の表面温度が設定温度以下の時には通電制御用スイッチ２０をオンさせて主電源１４から定着ローラ２１の発熱部材１１ａへ電力を供給させるが、定着ローラ２１の表面温度が設定温度を超えた時には通電制御用スイッチ２０をオフさせて主電源１４から定着ローラ２１の発熱部材１１ａへの電力供給をオフさせることで、定着ローラ２１の表面温度を一定の温度に制御する。
【０１０４】
補助電源１５の充放電を切替える充放電切替手段としての充放電切替部２３は、補助電源１５が十分に充電されていない場合には比較的電力を消費しない待機時などにスイッチ１７を充電器１６側に切替え、充電器１６がスイッチ１７を介して補助電源１５を充電する。また、充放電切替部２３は、定着ローラ２１の温度を室温から作動温度（定着可能な温度）まで急激に上昇させたい立ち上がり時など、定着ローラ２１が多量の電力を必要とする時には、スイッチ１７を発熱部材１１ｂ側に切替えて補助電源１５からスイッチ１７を介して発熱部材１１ｂへ電力を供給させる。
【０１０５】
この参考形態４では、定着ローラ２１の芯金に弾性層を被覆したことにより、この弾性層の伸縮性により定着ローラ２１と転写紙Ｐ上のトナー層との密着性を高くすることができ、光沢ムラの無い優れた画質を得ることができる。また、定着ローラ２１の弾性層の熱伝導性が悪いことにより、主電源１４から発熱部材１１ａへの電力供給のみでは連続通紙時に定着ローラ２１の表面温度の落ち込みが生じた場合でも、補助電源１５から発熱部材１１ｂへ電力を供給することにより、プロセス速度を低下させることなく画像定着性を良好に保つことができる。
【０１０６】
定着ローラ２１の芯金としては、鉄、アルミニウム、ステンレスなどの熱伝導性の高い金属を用いることができる。
定着ローラ２１の弾性層としては、耐熱性の高い弾性体であればよく、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を挙げることができる。この中でも特に、耐熱性と耐久性の点からシリコーンゴムが定着ローラ２１の弾性層として好ましい。定着ローラ２１の弾性層の厚みとしては、用いる材料のゴム硬度にもよるが、０．１〜１ｍｍ程度が好ましい。定着ローラ２１の弾性層の厚みが０．１ｍｍより薄い場合にはトナー層や転写紙の凹凸を吸収しきれず、光沢ムラなどの画像不良が生じる。また、定着ローラ２１の弾性層が１ｍｍよりも厚いと定着ローラ２１の熱容量が大きくなり、立ち上がり時の時間が長くなるので、好ましくない。
【０１０７】
定着ローラ２１の離型層としては、耐熱性を有する樹脂が用いられ、例えば、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。離型性や耐久性を考慮すると、定着ローラ２１の離型層は、特にフッ素樹脂が好ましく、ＰＦＡ（パーフルオロアルキルビニールエーテル共重合樹脂）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフフルオロエチレン）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合樹脂）等のフッ素樹脂が使用できる。
【０１０８】
定着ローラ２１の離型層の厚みとしては、好ましくは５〜３０μｍである。定着ローラ２１の離型層の厚みが５μｍ未満であると離型層の耐久性が低くなり、定着ローラ２１の離型層の厚みが３０μｍを越えると離型層が硬くなり、光沢ムラ等の画質不良が現れる可能性があり、共に好ましくない。定着ローラ２１の離型層は必ずしも必要では無いが、定着ローラ２１の離型層がある場合には、定着ローラと転写紙上のトナーとの分離性が向上するので、定着ローラ２１は離型層を備えることが好ましい。
【０１０９】
このように参考形態４では、上記参考形態１において、加熱部としての定着ローラ２１が弾性層を有するので、高画質化と高速化を両立させることができる。
また、参考形態４では、弾性層の厚さが０．１ｍｍ以上であるので、高画質を確保することができる。
さらに、参考形態４では、弾性層の最外層に離型層を設けたので、加熱部とトナー像との分離性を向上させることができる。
【０１１０】
ところで、上記参考形態４では、定着ローラ２１の表面温度が所定の温度以下になると、定着ローラ２１から転写紙Ｐ上のトナーに熱を十分に与えられず、着定不良が生じる。そこで、本発明の参考形態５は、上記参考形態４において、充放電切替部２３は、連続通紙時（連続画像形成時）に温度センサ１８からの検知信号に基づいて定着ローラ２１の表面温度が所定の温度以下になったかどうかを判断し、定着ローラ２１の表面温度が所定の温度以下になった場合には、スイッチ１７を発熱部材１１ｂ側に切り替えて補助電源１５からスイッチ１７を介して発熱部材１１ｂへ電力を供給させ、定着ローラ２１の表面温度を着定不良が生じない温度範囲に保持する。充放電切替部２３は、補助電源１５が十分に充電されていない場合には比較的電力を消費しない待機時などにスイッチ１７を充電器１６側に切替え、充電器１６がスイッチ１７を介して補助電源１５を充電しておく。
【０１１１】
この参考形態５のように主電源１４から発熱部材１１ａへの電力供給を通電制御用スイッチ２０でオン／オフして定着ローラ２１の表面温度を制御しながら大容量キャパシタを用いた補助電源１５を使用する際には、補助電源１５から発熱部材１１ｂへ大電力を一気に供給するため、図４に示すように定着ローラ２１の表面温度が時間的に大きく変動しやすい。
【０１１２】
定着装置１２にて連続的な加熱動作を行っている最中に主電源１４の供給電力だけでは定着ローラ２１を加熱するための加熱部材１１ａ、１１ｂへの供給電力が僅かに不充分である場合、補助電源１５から加熱部材１１ｂへ急激に大電力を供給することは、定着ローラ２１の表面温度が通紙中に変化することにより画像品質にムラができ、画質を低下させてしまうという不具合がある。
【０１１３】
そこで、構成切替手段１９は、複数のキャパシタセル１５ａ、１５ｂのつなぎ方を変えて補助電源１５から加熱部材１１ｂへの供給電力量を調整し、例えば温度センサ１８からの検知信号に基づいて定着ローラ２１の表面温度をチェックして定着ローラ２１の温度が所定の温度に達しない初期加熱時のような状態では、図１に示すようにキャパシタセル１５ａ、１５ｂを直列につないで発熱部材１１ｂへの印加電圧を高電圧とし、発熱部材１１ｂに対して大電力を供給させる。
【０１１４】
その後、構成切替手段１９は、連続通紙時（連続画像形成時）に定着ローラ２１の表面温度が所定の温度以上になって補助電源１５から加熱部材１１ｂへ電力を供給するときには、図２に示すように複数のキャパシタセル１５ａ、１５ｂを並列につないで発熱部材１１ｂへの印加電圧を下げ、発熱部材１１ｂに対する供給電力を小さくする。
【０１１５】
このように参考形態５では、補助電源１５は複数のキャパシタセル１５ａ、１５ｂのつなぎ方を少なくとも放電時に並列接続に変更することが可能である。連続通紙時（連続画像形成時）における定着ローラ２１の表面温度の低下時のように定着ローラ２１の表面温度がある程度高い場合には複数のキャパシタセル１５ａ、１５ｂを並列に接続することにより、発熱部材１１ｂへの印加電圧を下げて発熱部材１１ｂに対する供給電力を小さくすることができる。これにより、補助電源１５から加熱部材１１ｂへの供給電力をオン／オフ制御しても定着ローラ２１の表面温度の変化が緩やかになって定着ローラ２１の表面温度の時間的な変化が小さくなり、画像の定着装置１２による加熱ムラが小さくなって高品質な画像形成が可能になる。
【０１１６】
この参考形態５では、被加熱体である転写紙Ｐが定着装置１２を連続的に通過する連続通紙時（連続画像形成時）に加熱部としての定着ローラ２１の表面温度が所定の温度以下になった場合に補助電源１５から発熱部材１１ｂへ電力を供給するので、連続通紙時（連続画像形成時）の加熱部の温度落ち込みを防止し、高速化を図ることができる。
【０１１７】
また、参考形態５では、補助電源１５は複数のキャパシタセル１５ａ、１５ｂを備え、その接続を可変としたので、補助電源１５から発熱部材１１ｂへの供給電力量を最適化することができる。
また、参考形態５では、補助電源１５の放電時にはキャパシタセル１５ａ、１５ｂを並列に接続するので、加熱部としての定着ローラ２１の温度の安定性を向上させることができる。
【０１１８】
定着ローラ２１の表面温度低下量は、転写紙Ｐの種類に依存するが、連続通紙枚数（連続画像形成枚数）によりほぼ決まる。そこで、本発明の実施形態１では、上記参考形態４において、充放電切替部２３は、連続通紙時（連続画像形成時）に当該画像形成装置の制御部にて計数した連続画像形成枚数の情報に基づいて連続画像形成枚数が所定の枚数以上になったかどうかを判断し、連続画像形成枚数が所定の枚数以上になった場合には、スイッチ１７を発熱部材１１ｂ側に切替えて補助電源１５からスイッチ１７を介して発熱部材１１ｂへ電力を供給させ、定着ローラ２１の表面温度を定着不良が生じない温度範囲に保持することで、速度を低下させなくても定着性を良好に保つ。ここで、所定の枚数は、主電源１４からの投入電力、定着ローラ２１の構成（特に熱容量、熱伝動率）、プロセス、転写紙の搬送間隔（距離）、転写紙の種類などにより決められる。充放電切替部２３は、補助電源１５が十分に充電されていない場合には比較的電力を消費しない待機時などにスイッチ１７を充電器１６側に切替え、充電器１６がスイッチ１７を介して補助電源１５を充電しておく。
【０１１９】
また、充放電切替部２３は、複数のキャパシタセル１５ａ、１５ｂのつなぎ方を変えて補助電源１５から加熱部材１１ｂへの供給電力量を調整し、例えば温度センサ１８からの検知信号に基づいて定着ローラ２１の表面温度をチェックして定着ローラ２１の温度が所定の温度に達しない初期加熱時のような状態では、図１に示すようにキャパシタセル１５ａ、１５ｂを直列につないで発熱部材１１ｂへの印加電圧を高電圧とし、発熱部材１１ｂに対して大電力を供給させる。
【０１２０】
その後、充放電切替部２３は、連続通紙時（連続画像形成時）に定着ローラ２１の表面温度が所定の温度以上になって補助電源１５から加熱部材１１ｂへ電力を供給するときには、図２に示すように複数のキャパシタセル１５ａ、１５ｂを並列につないで発熱部材１１ｂへの印加電圧を下げ、発熱部材１１ｂに対する電力供給を小さくする。
【０１２１】
この実施形態１では、被加熱体である転写紙Ｐが定着装置１２を連続的に通過する枚数（連続画像形成枚数）が所定の枚数になった場合に補助電源１５から発熱部材１１ｂへ電力を供給するので、連続通紙時（連続画像形成時）の加熱部の温度落ち込みを防止し、高速化を図ることができる。
【０１２２】
本発明の参考形態６は、上記参考形態２において、定着ローラ１１の代りに上記参考形態４における加熱ローラ２１を用いるようにしたものである。
この参考形態６によれば、補助電源１５の少なくとも放電時には複数のキャパシタセル１５ａ〜５ｆを発熱部材１１ｂの印加電圧が発熱部材１１ｂの最低発熱電圧以上になるように接続するので、発熱部材１１ｂの印加電圧は発熱部材１１ｂの最低発熱電圧を確保して発熱部材１１ｂを確実に発熱させることができる。
本発明の参考形態７は、上記参考形態３において、定着ローラ１１の代りに上記参考形態４における加熱ローラ２１を用いるようにしたものであり、参考形態４と同様な効果が得られる。
【０１２３】
次に本発明の参考例１について説明する。この参考例１では、上記参考形態４において、定着ローラ２１は、外径４０ｍｍ、厚さ１ｍｍの鉄製の中空円筒状芯金に、弾性層としてシリコーンゴムを厚さ０．５ｍｍに形成し、その上に表面の離型性を高めるために厚さ３０μｍのＰＦＡ層を設けて構成した。加圧ローラ１３は、外径が４０ｍｍであり、アルミニウム製の芯金の外周に厚さ３ｍｍのシリコーンゴムの弾性層を設けた。この加圧ローラ１３は、定着ローラ２１の回転軸方向にバネを用いて荷重がかけられており、定着ローラ２１とのニップ部の幅が約８ｍｍであった。発熱部材１１ａは９００Ｗの主ヒータを用い、発熱部材１１ｂは５００Ｗの補助ヒータを用いた。主ヒータ１１ａのみで定着ローラ２１を加熱し、定着装置１２に連続通紙を行ったところ、次第に定着ローラ２１の表面温度が低下したので、定着ローラ２１の表面温度が１６５℃まで低下したところで、補助電源１５から補助ヒータ１１ｂへの電力供給を行った。その結果、定着ローラ２１の表面温度は回復し、線速を低下させることなく、定着性を良好に保つことができた。
【０１２４】
次に比較例１について説明する。比較例１は、参考例１において、補助電源１５を用いないようにしたもので、連続通紙により定着ローラ２１の表面温度が１６０℃以下に低下し、定着不良が生じた。定着ローラ２１の表面温度を定着不良が生じない温度に保つには、線速を低下させなければならなかった。
【０１２５】
次に本発明の参考例２について説明する。参考例２は、参考形態６において、定着ローラ２１及び発熱部材１１ａ，１１ｂは参考例１と同様であり、複数のキャパシタセル１５ａ〜５ｆを図５（ｂ）に示すようにつないで補助ヒータ１１ｂに電力供給を行った。主ヒータ１１ａのみで定着ローラ２１を加熱し、定着装置１２に連続通紙を行ったところ、次第に定着ローラ２１の表面温度が低下したので、定着装置１２に１３０枚通紙したところで、補助電源１５から補助ヒータ１１ｂへの電力供給を行った。その結果、定着ローラ２１の表面温度は緩やかに回復し、線速を低下させることなく、定着性を良好に保つことができた。
【０１２６】
次に比較例２について説明する。比較例２は、参考例２において、補助電源１５を用いないようにしたもので、連続通紙で１３５枚目に定着不良が生じた。
次に比較例３について説明する。比較例３は、参考例２において、複数のキャパシタセル１５ａ〜５ｆを図５（ｃ）に示すようにつないで補助ヒータ１１ｂに電力供給を行った。この比較例３では、補助ヒータ１１ｂの印加電圧が補助ヒータ１１ｂの最低発熱電圧以下となり、補助ヒータ１１ｂは発熱せず、定着装置１２への連続通紙により定着ローラ２１の表面温度がさらに低下し、定着不良が生じた。
【０１２７】
次に参考例３について説明する。参考例３は、実施形態７において、定着ローラ２１は、外径４０ｍｍ、厚さ３ｍｍのアルミニウム製の中空円筒状芯金に、弾性層としてシリコーンゴムを厚さ０．３ｍｍに形成し、その上に表面の離型性を高めるために厚さ３０μｍのＰＦＡ層を設けて構成した。加圧ローラ１３は、外径が４０ｍｍであり、アルミニウム製の芯金の外周に厚さ３ｍｍのシリコーンゴムの弾性層を設けた。この加圧ローラ１３は、定着ローラ２１の回転軸方向にバネを用いて荷重がかけられており、定着ローラ２１とのニップ部の幅は約８ｍｍであった。発熱部材１１ａは９００Ｗの主ヒータを用い、発熱部材１１ｂは５００Ｗの補助ヒータを用いた。複数のキャパシタセル１５ａ〜５ｆは図５（ｂ）に示すようにつないで補助ヒータ１１ｂに電力供給を行った。主ヒータ１１ａのみで定着ローラ２１を加熱し、定着装置１２に連続通紙を行ったところ、次第に定着ローラ２１の表面温度が低下したので、定着ローラ２１の表面温度が１６５℃まで低下したところで、補助電源１５から補助ヒータ１１ｂへの電力供給を行った。その結果、定着ローラ２１の表面温度は緩やかに回復し、線速を低下させることなく、定着性を良好に保つことができた。また、定着後の画像は光沢ムラやザラツキが無く、画質が良好であった。
【０１２８】
次に、本発明の参考形態８について説明する。この参考形態８では、上記参考形態１において、定着装置の回路構成が図１１に示すようになっている。図１１において、２４は本参考形態の設置場所に備えられているコンセントなどに接続されることで商用電源からの交流電力を出力する主電源、２５は補助電源、２６は充電器、２７は補助電源２５の充放電を切替える充放電切替手段、２８は主電源２４から主発熱部材１１ａへの電力供給を制御する主電力制御手段である。
【０１２９】
主発熱部材１１ａは、主電源２４から主電力制御手段２８を介して電力が供給されて発熱する。補助発熱部材１１ｂは補助電源２５から電力が供給されることにより発熱する。充電器２６が主電源２４からの交流電力を直流電力に変換して充放電切替手段２７を介して補助電源２５に印加することにより、補助電源２５が充電され、充放電切換手段２７が充電器２６側から補助発熱部材１１ｂ側に切り替えられることにより、補助電源２５から補助発熱部材１１ｂへ電力が供給される。
【０１３０】
このように、主発熱部材１１ａ、補助発熱部材１１ｂに対して主電源２４と補助電源２５から別系統で電力が供給されることで、回路の簡素化とコストの低減が可能である。これを図１３に示すように１系統にした構成例の定着装置と本参考形態８の定着装置とを比較するに、図１３に示す定着装置は主電源２４及び補助電源２５からの電力を１つの発熱部材１１ｃに供給して熱に変換する構成である。
【０１３１】
しかし、この定着装置では、主電源２４からの電力をＡ／Ｄ変換部２９でＡ／Ｄ変換して主電力制御手段２８及び切替スイッチ３０を介して発熱部材１１ｃに供給することが必要になり、補助電源２５から充放電切替手段２７及び切替スイッチ３０を介して発熱部材１１ｃへ電力が供給される。このため、構成が複雑化すると共にコストが上昇し、さらに、Ａ／Ｄ変換部２９での変換効率によって供給電力が低下してしまうという課題がある。従って、定着装置は図１１に示す２系統の構成が望ましい。
【０１３２】
本参考形態８において加熱部としての加熱ローラである定着ローラ１１は発熱部材１１ａ、１１ｂを有している。発熱部材１１ａ、１１ｂとしては、ハロゲンヒータや、セラミック基盤上に形成された発熱体が電力供給によって発熱するセラミックヒータ、金属抵抗薄膜などを基体状に形成した薄膜抵抗体などが用いられる。
【０１３３】
本参考形態８は、主電源部２４から主電力制御手段２８を介して供給される電力により発熱する主発熱部材１１ａ、及び補助電源２５から充放電切替手段２７を介して供給される電力により発熱する補助発熱部材１１ｂを有し、加熱ローラ１の表面温度を所定温度まで上昇させることができる。
【０１３４】
本参考形態８では、発熱部材１１ａ、１１ｂとしてハロゲンヒータを用いている。ハロゲンヒータは、ハロゲンランプから照射される光を熱として利用したものであり、タングステンからなるフィラメントが蒸発しても、ガラス中に封止されたハロゲンガスと反応してフィラメントに戻るハロゲンサイクルにより長寿命であるという特徴を持つ。
【０１３５】
主電源２４は、本参考形態８の設置場所付近に備えられているコンセントなどとつながれて商用電源からの交流電力を出力するものであり、日本では商用電源として１００Ｖの電圧電源が通常多く用いられる。さらに、１回路は１５Ａ程度の電流容量でブレーカが落ちることが多く、最大で１５００Ｗという電力の上限がある。主電源２４は、単純に主電力制御手段２８を介して発熱部材１１ａと接続するだけでなく、加熱部材１１ａに応じた電圧の調整及び交流と直流の整流や電圧の安定化などの機能を有していてもよい。
【０１３６】
補助電源２５は充放電可能な電源であり、本参考形態では補助電源２５に大容量コンデンサである電気二重層キャパシタを用いている。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に上述のような優れた特徴（１）〜（３）を有し、さらに短時間で放電するという優れた特徴を有する。大容量のコンデンサは、短時間で放電して電力を使い切ることができ、電圧も放電量に応じて徐々に低下していく。
【０１３７】
本参考形態８では、５００Ｆ、２.５Ｖのキャパシタセルを複数個直列につないで補助電源２５として補助発熱部材１１ｂへの電力供給に用いている。これにより、補助電源２５は、補助発熱部材１１ｂへ電力を数秒から数十秒供給するのに十分な容量を備えていることを確認している。また、補助電源２５は、電気二重層キャパシタ以外にもレドックスキャパシタやシュードキャパシタなどの名称で呼ばれている大容量キャパシタを用いてもかまわない。
【０１３８】
本参考形態８では、主電源２４から主電力制御手段２８を介して発熱部材１１ａへ電力が供給されるとともに、発熱部材１１ｂに対しても補助電源２５から充放電切替手段２７を介して電力を供給することが可能である。主電源２４及び補助電源２５の両方から電力を同時に加熱ローラ１１内の発熱部材１１ａ、１１ｂに供給することで、主電源２４による供給電力を上回る大量の電力を加熱ローラ１１内の発熱部材に供給することができる。
【０１３９】
このため、図１２に示すように加熱ローラ１１の温度が定着可能な温度まで上昇する時間は、主電源２４のみを用いるより、主電源２４と補助電源２５を同時に用いた方が短くすることができる。そして、補助電源２５は、所定の時間放電すると電力供給量が低下していくため、自動的に電力を遮断する安全装置を備えているような動作をする。このため、主電源２４と補助電源２５を用いる定着装置では、単純に主電源２４の電力を増やす構成よりも格段に安全に昇温時間を短縮させることが可能である。
【０１４０】
図１４は本参考形態８の動作例を示す。本参考形態８は、上述のように高速昇温が可能であり、補助電源２５の充電時間が短い。電気二重層キャパシタなどの急速充電が可能な大容量コンデンサ等からなる補助電源２５が十分に充電されていない時、例えば朝一番に本参考形態８の電源を投入する朝一昇温時には、主電源２４からのみ加熱部材１１ａへ電力を供給する。そして、加熱部材１１ａの温度を高くする必要がない待機状態では、主電源２４から充電器２６及び充放電切替手段２７を介して補助電源２５へ電力を供給して補助電源２５を充電しておく。
【０１４１】
次に、加熱ローラ１１の温度を昇温する時など、多量の電力を必要とするときには、主電源２４及び補助電源２５から主電力制御手段２８及び充放電切替手段２７を介して同時に発熱部材１１ａ、１１ｂへ電力が供給され、発熱部材１１ａ、１１ｂに投入されるトータルの電力が主電源２４だけの電力供給時よりも多く供給されることで、短時間で加熱ローラ１１の温度が上昇する。このように、補助電源２５としてコンデンサを用いることにより、二次電池では得られなかった効果を得ることができる。
【０１４２】
例えば、従来３０秒で所定温度まで昇温可能であった加熱ローラについて説明する。従来の加熱ローラとして直径５０ｍｍで肉厚０．７ｍｍの鉄製定着ローラを用いる場合、約１８０℃の所定の温度まで加熱ローラの温度を上げるのに、従来の定着装置で加熱部材として通常用いられる１２００ｗのハロゲンヒータでは約３０秒で上記加熱ローラを昇温させることができた。
【０１４３】
また、補助電源としての電気二重層キャパシタを高電圧に充電し、供給電流が１２Ａに制限された発熱部材を使用する例を説明する。ハロゲンヒータは、最大電流が制限される。このため、電気二重層キャパシタを５０Ｖに充電した場合には電気二重層キャパシタから１２Ａ×５０Ｖすなわち６００ｗの電力を取り出せる。商用電源の１２００ｗと同時に補助電源の６００ｗの電力をハロゲンヒータに供給した場合は、ハロゲンヒータに対して１８００ｗの電力を供給することになり、従来３０秒であった加熱ローラの昇温時間が約２０秒に短縮された。
【０１４４】
しかし、２．５Ｖに充電可能なキャパシタセルを複数個直列に接続してこれを５０Ｖに充電してハロゲンヒータへの電力供給に使用する場合には、電気的な安全上の問題がある。すなわち、画像形成装置内に約５０Ｖの高圧電源を有しているため、使用者あるいは保守点検作業者が装置内部へアクセスする際に、高電位の端子部に触れてしまった際に感電してしまうおそれがある。
【０１４５】
（社）日本電気協会の発行している「電気工事士教科書」によると、キャパシタなどの直流電源では、約３．５ｍＡ程度の電流の感電で「少しちくちく」し、６ｍＡ程度の感電で「苦痛を伴わないショック」があるとされている。人間の抵抗が５〜１０ｋΩであるため、人間は上述の感電でそれぞれ１８〜３５Ｖ、３０〜６０Ｖで電撃を受ける可能性があるとされている。このため、上記構成で２.５Ｖに充電可能なキャパシタセルを２０個直列に接続してこれを５０Ｖに充電した場合には、５０Ｖに充電したコンデンサは誤って触れた使用者に対して感電のショックを与えてしまうことになる。
【０１４６】
本参考形態８では、補助電源２５の端子間に電気的負荷である抵抗体３１が選択的接続手段としての切換手段３２を介して接続され、通常は切換手段３２が解放状態になっている。所定の指示動作により切換手段３２が閉成状態になると、補助電源２５の端子間に抵抗体３１が接続され、補助電源２５から抵抗体３１へ電力が供給されて補助電源２５の電圧が降下する。抵抗体３１の代りにフィン等の電気的負荷を取り付け、この電気的負荷で発生した熱を効率よく放熱して破損することのない構成としても良い。
【０１４７】
切換手段３２に対する指示は、例えば従来から設置されている筐体（補助電源２５などが該筐体に収納される）のカバーの開閉検知スイッチなどのアクセス検知手段（使用者及び保守作業者の装置内部アクセスを検知する検知手段）と切換手段３２とが連動することでなされ、筐体を開けることでアクセス検知手段が動作してそのアクセス検知信号により切換手段３２が閉成状態に切り替わり、補助電源２５から抵抗体３１へ電力が供給される。切換手段３２に対する指示は、このほか、補助電源３により電位が高くなっている端子へ使用者及び保守作業者がアクセスする際に開閉する部材の開閉スイッチなどのアクセス検知手段によりなされ、使用者及び保守作業者が高電位部にアクセスする際には自動的に切換手段３２に対する放電の指示としてアクセス検知手段の検知信号が発生する構成としてもよい。
【０１４８】
本参考形態８では、１３Ω程度の抵抗体３１を用いており、補助電源２５の電圧を切換手段３２の閉成で抵抗体３１に放電させると、約２.５分で５０Ｖから３０Ｖに低下させることができ、補助電源２５の電力供給端子の電圧を人間がショックのある電撃を受けないレベルにまで下げることができる。また、使用者及び保守作業者は、補助電源２５から抵抗体３１への放電を意識的に指示しなくてもよいため、うっかり忘れて感電することがなく、安全上から望ましい。
このように本参考形態８によれば、補助電源の出力電圧を、誤って人が触れても感電しない電圧に下げることで感電を防止でき、安全性が高い。また、作業者の装置内部へのアクセスを自動的に検知して電圧を強制的に低減することができ、感電のおそれが少ない安全な加熱装置を実現できる。さらに、２００Ｖ以下では、直流は交流よりも人体を流れにくく、約４倍の安全性があるため、同じ電圧で同じ電力供給性能を有していながら、安全性がより高い補助電源を実現することができる。
【０２１７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、加熱部の温度変動を小さくすることができ、、キャパシタの保持エネルギーをできるだけ多く利用することができる。また、温度変動を小さくでき、立ち上がり時間を短くすることができる。また、温度上昇を速くでき、かつ、温度変動を小さくできる。また、高画質を確保することができ、高画質化と高速化を両立させることができる。また、加熱部とトナー像との分離性を向上させることができる。また、画像のムラをなくすことができ、出力品質を高くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考形態１における定着装置の回路構成をキャパシタセル直列接続状態について示すブロック図である。
【図２】 同参考形態１における定着装置の回路構成をキャパシタセル並列接続状態について示すブロック図である。
【図３】 同参考形態１を説明するための図である。
【図４】 同参考形態１及び従来のコンデンサを補助電源として用いた定着装置における定着ローラの温度変化を示す図である。
【図５】 本発明の参考形態２におけるキャパシタセルの各接続状態を示す結線図である。
【図６】 本発明の参考形態３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７】 上記参考形態１を示す概略図である。
【図８】 上記参考形態１における定着装置の詳細な構成を示す断面図である。
【図９】 本発明の参考形態４における加熱装置を示す断面図である。
【図１０】 同参考形態４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１１】 本発明の参考形態８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１２】 同参考形態８の加熱ローラ温度立ち上がり特性を示す特性図である。
【図１３】 定着装置の回路構成例を示すブロック図である。
【図１４】 上記参考形態８の動作例を示す図である。
【符号の説明】
１ 感光体
２ 帯電装置
４ 現像装置
５ 転写装置
１１ａ、１１ｂ 発熱部材
１１、２１ 定着ローラ
１４、２４ 主電源
１５、２５ 補助電源
１５ａ〜１５ｆ キャパシタセル
１８ 温度センサ
１９ 構成切替手段
３１ 抵抗体
３２ 切替手段
３３ ＤＣ／ＡＣコンバータ
３４ モータ
２５ 補助電源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present inventionFixing deviceAbout.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Image forming apparatuses such as copying machines, printers, and facsimiles have a process of forming an image on a heated body as a heated body such as plain paper or OHP paper. In this image forming apparatus, various image forming methods are realized. Among them, the electrophotographic method is widely adopted because of its high speed, image quality, cost, and the like.
In the electrophotographic system, an unfixed toner image is formed on a heated body such as plain paper or OHP paper, and the unfixed toner image on the heated body is fixed with heat and pressure by a fixing device. There is a fixing process. As the fixing device, the heat roller method is currently most frequently used from the viewpoint of high speed and safety.
[0003]
A heat roller type fixing device is a heat roller heated by a heat generating member such as a halogen heater and a pressure roller disposed opposite to the heat roller to form a mutual pressure contact portion called a nip portion. In this method, the heated body is passed between the heating roller and the pressure roller, and the unfixed toner image on the heated body is fixed by heat and pressure.
[0004]
In a heat roller type fixing device, when a core resin of a heating roller is coated with a fluorine resin as a release layer, the material of the fluorine resin is hard, so that the image quality problem described below occurs. The toner image on the object to be heated is microscopically uneven, and if the surface of the heating roller is hard, it cannot follow it, and the microscopic adhesion to the surface of the heating roller is reduced. For this reason, in the toner image after fixing on the heated body, fine gloss unevenness occurs in the solid portion between the portion where the heating roller contacts and the portion where the heating roller does not contact.
[0005]
In a black-and-white copying machine, the image quality requirement is not so high as compared with a full-color copying machine, and therefore, the heating roller of the fixing device is sufficient to cover the core metal as described above with a fluorine resin. However, as the speed of the apparatus has increased, the demand for higher image quality has increased as it has been expanded into the printing area.
[0006]
On the other hand, in a full-color copying machine, the demand for higher image quality is much greater than in a monochrome copying machine. By coating the core of the heating roller with an elastic layer (heat-resistant rubber) so that the glossiness of the toner image does not easily occur, the surface of the heating roller and the toner layer on the object to be heated are stretched by the elasticity of the rubber of the heating roller. In order to obtain fixed images with excellent image quality without uneven gloss, this technology has been developed for black and white copying machines.
[0007]
The heating roller mainly uses a roller whose core is made of metal such as iron or aluminum, and has a large heat capacity. For this reason, the heat roller method has a drawback that a long rise time of several minutes to several tens of minutes is required to raise the temperature to about 180 ° C., which is a usable temperature at the time of use.
[0008]
Therefore, in the image forming apparatus, even when the user is not performing image formation, power is supplied to the heating roller to keep the temperature of the heating roller at a preheating temperature slightly lower than the usable temperature, so that it can be used immediately during use. The temperature rises up. This is to prevent the user from waiting for the temperature of the heating roller to rise, and extra energy that is unnecessary for image formation is consumed even when the image forming apparatus is not used. There is a survey result that the energy consumption during standby is about 70 to 80% of the energy consumption of the entire image forming apparatus.
[0009]
In recent years, energy conservation regulations have been enacted in each country due to increased awareness of environmental protection. In Japan, the Energy Conservation Law has been revised and strengthened, and energy conservation programs such as Energy Star and ZESM (Zero Energy Star Mode) have been established in the United States. When trying to save power to comply with these regulations and programs, reducing the standby energy consumption, which has a large proportion of the energy consumption of the entire image forming apparatus, has a large effect on power saving. It is desirable that the power supply to the heating roller be zero when not in use.
However, if the power supplied to the heating roller during standby is set to zero in the conventional fixing device, the heating roller takes a long time to be reused, so that the waiting time becomes long and user convenience deteriorates. For this reason, a configuration for quickly increasing the temperature of the heating roller is required to realize an energy-saving image forming apparatus. For example, in the ZESM, 10 seconds or less is required for restarting.
[0010]
In order to shorten the heating time of the heating roller, it is effective to reduce the heat capacity of the entire fixing device including the pressure roller. Therefore, a combination of a fixing roller including an elastic layer, a pressure belt in which a nip portion through which a heated body passes is formed between the fixing roller, and a pressure member disposed inside the pressure belt Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-133776 discloses a fixing device that satisfies high image quality, high speed, energy saving, and long life.
[0011]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-92281 is intended to satisfy high image quality, energy saving, and long life, and fixing a toner image on a transfer material to the transfer material by heating and pressing. In the apparatus, a film-like rotating member provided with a fixed heating element inscribed therein, and a heat-ray irradiating member that emits heat rays, provided opposite to the film-like rotating member, are translucent to the heat rays. A cylindrical light-transmitting substrate, a light-transmitting elastic layer outside the light-transmitting substrate, and a heat ray absorbing layer that absorbs the heat rays outside the light-transmitting elastic layer A fixing device comprising a rotating member for heat ray fixing is described.
[0012]
In order to shorten the heating time of the heating roller, it is preferable to increase the input energy per unit time for the heat generating member that heats the heating roller, that is, the rated power. In fact, some high-speed image forming apparatuses having a high image forming speed have a power supply voltage of 200 V and a heating roller heating time is shortened. However, in general offices in Japan, the power supply is generally 100V15A and the upper limit is 1500W, and it is necessary to perform special work on the power supply-related part of the image forming apparatus installation location to cope with the power supply voltage of 200V. Yes, this is not a general solution for shortening the heating time of the heating roller.
[0013]
In addition, an image forming apparatus that uses two systems of a 100V15A commercial power source to increase the total input power to the heat generating member of the fixing device has been put into practical use. However, this image forming apparatus has a problem that it cannot be installed unless there are two outlets nearby.
Furthermore, safety is a problem when the power supplied to the heat generating member of the fixing device is simply increased. Although the temperature of the heating roller rapidly rises by applying a large amount of power to the heat generating member, the risk of ignition is greatly increased when the system runs away and control of the power supplied to the heat generating member becomes impossible. This is because if the temperature of the heating roller is too high, the temperature of the heating roller exceeds the ignition point temperature of the paper before a safety device such as a thermal fuse or a thermostat is activated.
As described above, until now, even if it is attempted to raise the temperature of the heating roller in a short time, the upper limit of the input energy has not been raised.
[0014]
In order to realize energy saving by increasing the maximum power supply to the heat generating member, it is proposed to use the auxiliary power supply to supply power from the auxiliary power source to the heat generating member, and use a secondary battery as a chargeable auxiliary power source. It has been proposed. Representative secondary batteries include lead-acid batteries and CADNICA batteries.
However, since the secondary battery takes time to charge and takes several hours to fully charge, it cannot be used many times a day.
[0015]
In addition, the secondary battery has a property that it deteriorates when it is repeatedly charged and discharged many times and its capacity decreases, and the life is shortened as it is discharged with a large current. Even in a CADNICA battery, which is generally considered to have a long life with a large current, the number of charge / discharge cycles is about 500 to 1000 times, and if the charge / discharge cycle is repeated 20 times a day, the lifetime will be reached in about one month. . In this case, it takes time to replace the battery, and the running cost such as the battery cost is very high. In addition, since the secondary battery takes a long time to charge, it is necessary to take it out of the apparatus and charge it when it is charged at night. Further, the secondary battery is discharged little by little, and it is difficult to take out a large amount of power in a short time. Further, if the secondary battery is continuously charged when it is not necessary to discharge, gas is generated and causes a failure, which is not safe. Furthermore, lead acid batteries are not preferred as office equipment, such as using liquid sulfuric acid. Due to these problems, it has been difficult to practically supply power from the secondary battery to the heat generating member.
[0016]
In order to solve such drawbacks of the secondary battery, a fixing device using a large capacity capacitor such as an electric double layer capacitor as an auxiliary power source has been proposed. A large-capacity capacitor has almost unlimited number of charge / discharge cycles, almost no deterioration in charge characteristics, and does not require regular maintenance. Further, a battery that is a secondary battery also requires several hours, whereas a large-capacity capacitor has a feature that it can be set to several seconds to several tens of seconds. In addition, since the electric double layer capacitor can flow a large current of several tens of amperes to several hundreds of amperes, power can be supplied in a short time. In addition, the large-capacity capacitor is safe without generating gas even if it continues to be charged. Furthermore, the electric double layer capacitor is highly safe because the holding power is lowered and the voltage is lowered and the supplied power can be automatically reduced when discharged for a predetermined time.
When such a large-capacity capacitor is used as an auxiliary power source, it is possible to supply power exceeding the power limit of the commercial power source to the fixing device in a short time from several seconds to several tens of seconds when the fixing device starts up. Further, since the large-capacity capacitor uses up the held power in a short time, the supplied power is reduced after a predetermined time from the start of discharge, and the temperature rise of the heating roller is small and a safe configuration can be realized. For this reason, it is possible to increase the reliability, durability and safety by realizing a fixing device with a short rise time.
[0017]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-232839 has an auxiliary power supply in addition to the main power supply, and this auxiliary power supply does not increase power to a heater for heating the fixing roller, but supplies power to a heating element of another system. A heating device is described.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-10913 discloses an energy-saving fixing device using an auxiliary power supply in addition to a main power supply. In this fixing device, the secondary battery as the auxiliary power source supplies two levels of power from a single power source, and is not intended to increase the maximum power supply from the power supplied only by the main power source. Absent.
[0018]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-282821 discloses an image forming apparatus having various functions using an auxiliary power source such as a secondary battery or a primary battery in addition to a main power source.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-315567 describes a heating device using a large-capacity capacitor as an auxiliary power supply in addition to a main power supply. According to this heating device, the startup time can be shortened by assisting the commercial power source with the auxiliary power source at the time of startup, thereby saving energy.
[0019]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-075737 discloses that in an image forming apparatus equipped with a commercial power source and a storage battery, the productivity is lowered during charging of the storage battery, the storage battery loading determining means for determining the loading of the storage battery, and the charging capacity of the storage battery are monitored. And charging capacity monitoring means for reducing the productivity based on the determination result of the storage battery loading determination means and the monitoring result of the charge capacity monitoring means. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-075737 describes that a storage battery is used and the charging time is long, so that the storage battery is charged externally or at night.
[0020]
As a fixing method for realizing a short-time temperature increase in an image forming apparatus, there is a configuration in which a heat-resistant resin film is wound around a plate-shaped ceramic heater. Since the heat capacity of the ceramic heater is reduced, the rise time can be shortened, and it has been put to practical use in a low-speed image forming apparatus of 30 sheets / min or less.
[0021]
However, it is necessary to increase the thickness of the film to prevent breakage in order to cope with higher-speed image forming apparatuses in the future. As a problem in this case, if the temperature of the film is not raised before the film enters the nip, the resin has a lower thermal conductivity than the metal and heat cannot be sufficiently transferred to the heated object in the nip. It becomes necessary to heat from the upstream part before entering the nip part. For this reason, the area of the plate-like portion of the heater is increased, and a high power source is required as a power source for supplying power to the heater in order to perform a rapid temperature increase.
[0022]
[Problems to be solved by the invention]
In the fixing device and the heating device using the above-described large-capacity capacitor as an auxiliary power source, the following problems are currently clarified.
In order to shorten the start-up time, it is necessary to reduce the heat capacity of the fixing roller (heating roller) and supply power to the fixing roller with high power. In order to obtain a large amount of power from the auxiliary power source, it is desirable to use an auxiliary power source having a voltage higher than that of a large current in consideration of wiring and circuit loads.
[0023]
However, when using an auxiliary power source using a large-capacity capacitor (large-capacity capacitor) while controlling the fixing roller temperature by turning on / off the power supply, a large amount of power is supplied to the heater as a heating element at once. As shown in FIG. 4, the temperature of the fixing roller is likely to fluctuate greatly. For this reason, when the temperature of the fixing roller changes in the middle of the image on the heated body, there is a problem that the image quality is uneven and the image quality is deteriorated.
[0024]
In addition, when the core of the heating roller is coated with an elastic layer (heat-resistant rubber) as described above, gloss unevenness is less likely to occur and high image quality can be achieved, but the elastic layer has poor thermal conductivity. When the paper is continuously fed, the surface temperature of the heating roller is lowered to cause fixing failure. In order to avoid this fixing failure, in some image forming apparatuses, fixing performance is ensured by reducing the process speed when the surface temperature of the heating roller falls below a certain temperature. The poor thermal conductivity of the elastic layer hinders speeding up.
[0025]
In addition, in order to use up the electric power held by the large-capacity capacitor with a start-up time of several seconds to several tens of seconds, it is necessary to take out a large electric power from the large-capacity capacitor. Since power = voltage × current, it is possible to obtain large power from the large-capacity capacitor by increasing the output voltage of the large-capacity capacitor or increasing the output current of the large-capacity capacitor.
[0026]
However, the halogen heater usually used for heating the heating roller has an upper limit of about 10A to 12A at the maximum current, and it is difficult to increase the maximum current. This is because the life of the halogen heater is shortened when a large current is supplied to the halogen heater. Therefore, in order to supply a large amount of power to the halogen heater using the halogen heater as a heat generating member, it is necessary to adopt a configuration using a power source having a large output voltage as a power supply source for supplying power to the halogen heater.
[0027]
However, a large-capacity capacitor originally has a low voltage per cell of about several volts. This is to prevent the solution inside the cell of the large-capacity capacitor from being electrolyzed, and is about 1 volt for water and about 3 volt for organic. For this reason, in order to perform heating using a conventionally used halogen heater as a heating member, a high voltage of about 50 to 100 V is applied to a halogen heater in which dozens to dozens of large-capacity capacitor cells are connected in series. It is necessary to use it as a power supply unit that supplies power.
[0028]
However, when a high-voltage power supply unit is installed inside the apparatus, there are the following problems. When performing maintenance and inspection of the apparatus, the inside of the apparatus is often accessed, but the power terminal is unintentionally touched during work, and an electric shock may occur. Further, it is conceivable that the user also puts his / her hand inside the apparatus for handling a paper jam or the like, and measures for preventing an electric shock are also necessary for this.
[0029]
In addition, the storage capacity of one capacitor cell of a large-capacity capacitor has become sufficiently large. In a configuration in which many capacitor cells are connected in series to obtain high voltage and high power, only a few capacitor cells are heated. Enough energy may be obtained to raise body temperature. However, in the past, it was necessary to increase the number of capacitor cells in order to increase the voltage of the large-capacitance capacitor, so to speak, it was necessary to prepare a capacitor cell with an extra capacity as a power supply unit configuration. However, at present, a large-capacity capacitor has a low energy density, a large volume, and a high cost. Therefore, it is indispensable to reduce the number of capacitor cells.
[0030]
That is, in the configuration in which the halogen heater is used as the heat generating member, it is necessary to use an extra capacitor cell in terms of energy in order to increase the supply voltage to the halogen heater. There was a problem of becoming high.
[0031]
Another important issue is temperature overshoot. Currently, the fixing roller uses a thermistor for temperature detection. Although the thermistor has become considerably smaller and the reaction speed has improved, in a configuration where the amount of power supplied to the halogen heater is large and the temperature rise time is short, the thermistor temperature detection is delayed and the temperature overshoots higher than the predetermined value. The issue of becoming easier has emerged.
[0032]
  The present invention has been made to solve the above problems, can reduce temperature fluctuations, can use as much of the capacitor's holding energy as possible, can increase the temperature quickly, can shorten the rise time, It is possible to achieve both high image quality and high speed, and improve the separation between the heating unit and the toner image.Fixing deviceThe purpose is to provide.
[0033]
  Another object of the present invention is to eliminate image unevenness and to improve output quality.Fixing deviceIs to provide.
  Another object of the present invention is to prevent electric shock by reducing the output voltage of the auxiliary power source, and is highly safe.Fixing deviceTo provideIt is in.
[0034]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 includes a fixing roller and a pressure roller pressed against the fixing roller, and an unfixed toner image is formed on a nip portion of the fixing roller and the pressure roller. A fixing device that fixes a toner image by passing a carried transfer paper,When the temperature of the fixing roller is equal to or lower than a setting temperature at which fixing is possiblePower is supplied from commercial powerThe power supply from the commercial power supply is turned off when the temperature of the fixing roller exceeds a settable fixing temperature.A first heat generating member, an auxiliary power source configured to store electric power from the commercial power source, a second heat generating member supplied with electric power from the auxiliary power source, and a surface temperature of the fixing roller. Temperature detecting means for detecting, and configuration switching means for switching connection of the plurality of capacitor cells to supply power to the fixing device based on a detection signal from the temperature detecting means;And switching the connection of the plurality of capacitor cells when the temperature of the fixing roller does not reach a predetermined temperature.Capacitor cells are connected in series, and the voltage applied to the second heat generating member becomes a high voltage.Switch state,When the temperature of the fixing roller becomes equal to or higher than a predetermined temperature, the connection of the plurality of capacitor cells is switched from serial to parallel so that the applied voltage to the second heat generating member is lowered.Is.
[0035]
  According to a second aspect of the invention, the configuration switching means is the first time that the temperature of the fixing roller does not reach a predetermined temperature.Period2. The fixing device according to claim 1, wherein in a state such as when heated, the plurality of capacitor cells are connected in series to supply power to the second heat generating member.
[0036]
  The invention according to claim 3The configuration switching unit reduces power supplied to the second heat generating member by connecting the plurality of capacitor cells in parallel when the temperature of the fixing roller reaches a predetermined temperature or more. The fixing device according to claim 1.It is.
[0037]
  The invention according to claim 4Further, the image forming apparatus has a counting unit for counting the number of continuous image formations, and supplies power to the second heat generating member from the auxiliary power source when the number of continuous image formations reaches a predetermined number.The fixing device according to claim 1.
[0069]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  FIG. 7 illustrates the present invention.referenceThe outline of form 1 is shown. thisreferenceForm 1 is an electrophotographic image forming apparatus having a fixing device.referenceIt is a form. For example, the drum-shaped photoconductor 1 is used as the image carrier made of a rotating body, and is rotated by a driving unit (not shown). Around the photosensitive member 1, a charging device 2 as a charging unit, a mirror 3 constituting a part of the exposure unit, a developing unit 4 as a developing unit, and a sheet-like heated body are sequentially arranged in a rotation direction indicated by an arrow. A transfer device 5 as a transfer unit that transfers an unfixed toner image on the photoreceptor 1 to a transfer paper P (such as OHP paper) as a recording medium, a cleaning device 6 as a cleaning unit, and the like are arranged.
[0070]
Here, the charging device 2 is composed of a charging roller, and the developing device 4 is composed of a developing device having a developing roller 4a. The cleaning device 6 has a blade 6 a that is in sliding contact with the outer peripheral surface of the photoreceptor 1.
The photosensitive member 1 is scanned with the exposure light Lb between the charging device 2 and the developing roller 4a by the exposure means via the mirror 3 by the exposure means, and the position of the exposure light Lb on the photosensitive member 1 is irradiated. It is called the exposure unit 7. The transfer device 5 faces the lower surface of the photoreceptor 1, and a position on the photoreceptor 1 facing the transfer device 5 is called a transfer unit 8.
[0071]
A pair of registration rollers 9 is provided at a position upstream of the transfer unit 8 in the transfer sheet conveyance direction, and the transfer sheet P is fed from a sheet supply tray (not shown) to the registration rollers 9 by a sheet supply roller 10. The transfer paper P is guided by a conveyance guide (not shown) and temporarily stops at the registration roller 9. A fixing device 12 as a heating device having a heating roller 11 is disposed at a position downstream of the transfer unit 8 in the transfer paper conveyance direction.
[0072]
In this image forming apparatus, image formation is performed as follows. In use, the photosensitive member 1 starts rotating, and while the photosensitive member 1 is rotating, the photosensitive member 1 is uniformly charged by the charging device 2 in the dark, and exposure light Lb is exposed to the photosensitive member 1 through the mirror 3 by the exposure means. By irradiating the part 7 and scanning the photosensitive member 1, an electrostatic latent image corresponding to the image to be formed is formed. The electrostatic latent image on the photosensitive member 1 moves to the developing device 4 by the rotation of the photosensitive member 1, where it is visualized with toner by the developing device 4 to form a toner image.
[0073]
On the other hand, feeding of the transfer paper P from the paper feed tray is started by the paper feed roller 10, and this transfer paper P is temporarily stopped at the position of the pair of registration rollers 9 through a conveyance path indicated by a broken line, and on the photosensitive member 1. It waits for the timing of delivery so that the toner image matches the transfer unit 8. When the timing of sending out comes, the transfer paper P that has stopped at the position of the registration roller 9 is sent out by the registration roller 9 and conveyed toward the transfer unit 8.
[0074]
The toner image on the photoconductor 1 and the transfer paper P coincide with each other at the transfer unit 8, and the toner image on the photoconductor 1 is transferred onto the transfer paper P by the electric field generated by the transfer device 5. Therefore, the photosensitive member 1, the charging device 2, the exposure unit, the developing unit 4, and the transfer device 5 constitute an image forming unit that forms an unfixed image composed of an unfixed toner image on the transfer paper P. The transfer paper P carries the transferred toner image and is conveyed toward the fixing device 12. The transfer paper P is fixed with a toner image while passing through the fixing device 12 and is discharged to a paper discharge unit (not shown). Residual toner remaining on the photosensitive member 1 without being transferred by the transfer unit 8 reaches the cleaning device 6 along with the rotation of the photosensitive member 1, and is cleaned by the blade 6a while passing through the cleaning device 6 to be the next. Prepare for image formation.
[0075]
FIG. 8 shows a detailed configuration of the fixing device 12. The fixing device 12 includes a fixing roller 11 as a heating unit and a pressure roller 13 as a pressure member pressed against the fixing roller 11. The fixing roller 11 and the pressure roller 13 are rotationally driven by a driving unit (not shown), and the fixing roller 11 is heated by the heat generated by the main heat generating member 11a and the auxiliary heat generating member 11b to increase the temperature. The heating members (also referred to as heating elements) 11a and 11b use halogen heaters, but are not limited to halogen heaters, and other heating members such as resistance heating elements may be used.
The transfer paper P carrying the unfixed toner image t is fixed by the heating and pressurization by the fixing roller 11 and the pressure roller 13 while passing through the nip portion between the fixing roller 11 and the pressure roller 13. The
[0076]
1 and 2 show a circuit configuration of the fixing device 12. 1 and 2, 14 is a main power source, 15 is an auxiliary power source, 16 is a charger, 17 is a switch as charge / discharge switching means for switching charge / discharge of the auxiliary power source 15, and 18 is a temperature (surface temperature) of the fixing roller 11. ) Is a temperature sensor as temperature detecting means, 19 is a configuration switching means, and 20 is an energization control switch for energizing control of the heat generating member 11a. The fixing roller 11 as a heating unit includes heating members 11 a and 11 b inside, and the heating member 11 a generates heat by the power supplied from the main power supply 14 through the energization control switch 20 to heat the fixing roller 11. To do.
[0077]
  The main power source 14 outputs AC power from a commercial power source by being connected to an outlet or the like provided at the installation site of the image forming apparatus. It may have a function of performing rectification to direct current. The auxiliary power supply 15 is a chargeable / dischargeable device,referenceIn the embodiment, an electric double layer capacitor which is a large capacity capacitor is used. Unlike the secondary battery, the capacitor does not involve a chemical reaction, and thus has the following excellent features (1) and (2).
(1) The charging time is short. :
  With an auxiliary power source using a general nickel-cadmium battery as a secondary battery, even if quick charging is performed, it takes several hours to charge, so the number of times that a large amount of power can be supplied per day is only several times every few hours. It could not be realized and was not practical. In contrast, an auxiliary power source using a capacitor can be rapidly charged for several tens of seconds to several minutes, so that the number of times of heating using the auxiliary power source can be increased to a practical number. Because of this, the bookreferenceWhen the capacitor is used as an auxiliary power source as in the embodiment, the number of times of heating of the fixing roller using the auxiliary power source within the same time is smaller than when a general nickel-cadmium battery is used as the auxiliary power source. Increase.
(2) Long life. :
  Since the nickel-cadmium battery has 500 to 1000 charge / discharge cycles, it has a short life as an auxiliary heating power source, and there is a problem in labor and cost of replacement. On the other hand, an auxiliary power source using a capacitor has a permanent life of 10,000 times or more and little deterioration due to repeated charging and discharging. Therefore, it is particularly advantageous for a heating apparatus or an image forming apparatus that repeats a non-heating operation (standby) and a heating operation. Also, unlike lead-acid batteries, there is no need for liquid replacement or replenishment, so little maintenance is required.
(3) High safety. :
  The secondary battery uses a chemical reaction, so if it does not need to be discharged after being charged to its maximum capacity, the container expands and bursts due to the gas from the chemical reaction, etc., if connected to the charging circuit. There is a danger of. On the other hand, the auxiliary power source using a capacitor uses a physical phenomenon rather than a chemical reaction, and thus is safe with no generation of gas.
[0078]
In recent years, capacitors that can store a large amount of electric energy have been developed, and the use of capacitors in electric vehicles and the like is also being studied. For example, an electric double layer capacitor developed by Nippon Chemi-Con Co., Ltd. has a capacitance of about 2000 F, and has a capacity sufficient for supplying power for several seconds to several tens of seconds. Further, NEC has realized a capacitor of about 80 F under the trade name of hypercapacitor, and this capacitor can supply a current of about 10 A for a time of about several tens of seconds.
[0079]
  BookreferenceIn the embodiment, regarding the power supply to the heat generating members 11a and 11b of the fixing roller 11, power is supplied from the main power source 14 to the heat generating member 11a via the energization control switch 20, and the auxiliary power source is also supplied to the heat generating member 11b. It is possible to supply power from 15 through the switch 17. Thus, by using the power from both the main power supply 14 and the auxiliary power supply 15 for heating the fixing roller 11, the maximum power supply by the main power supply 14 is exceeded only for a short predetermined time of several seconds to several tens of seconds. A large amount of power can be supplied to the fixing roller 11.
[0080]
When the auxiliary power source 15 composed of a capacitor is not sufficiently charged, the switch 17 is switched to the charger 16 side by a control means (not shown) at the time of standby or the like that does not consume relatively power, and the charger 16 is connected to the main power source 14. By converting the AC power from the DC power into DC power and applying it to the auxiliary power supply 15 via the switch 17, the auxiliary power supply 15 is charged. When the fixing roller 11 requires a large amount of power, such as when it is desired to suddenly raise the temperature of the fixing roller 11 from room temperature to the operating temperature (a temperature at which fixing can be performed), the switch 17 is moved to the heating member 11b side by the control means. The electric power is supplied from the auxiliary power supply 15 to the heat generating member 11b through the switch 17 by switching.
[0081]
Thus, when the fixing roller 11 requires a large amount of power, a short amount of energy is supplied to the heat generating members 11a and 11b of the fixing roller 11 by using both the power from the main power supply 14 and the auxiliary power supply 15. The temperature of the fixing roller 11 can be increased over time, and the use of a capacitor as the auxiliary power supply 15 can provide an effect that could not be obtained with a secondary battery.
[0082]
Based on a detection signal from the temperature sensor 18, a control unit (not shown) turns on the energization control switch 20 when the surface temperature of the fixing roller 11 is equal to or lower than a setting temperature at which fixing is possible, and generates heat from the main power supply 14. The power is supplied to the member 11a. When the surface temperature of the fixing roller 11 exceeds a settable temperature, the energization control switch 20 is turned off to supply power from the main power supply 14 to the heat generating member 11a of the fixing roller 11. By turning off, the surface temperature of the fixing roller 11 is controlled to a constant temperature.
[0083]
  BookreferenceIn the embodiment, the auxiliary power source 15 includes at least two or more capacitor cells 15a and 15b, and the connection method of the plurality of capacitor cells 15a and 15b can be changed when power is supplied. Further, the configuration of the auxiliary power source 15 including the plurality of capacitor cells 15a and 15b can be changed at least during discharging. Based on the detection signal from the temperature sensor 18, the configuration switching unit 19 switches so that the power supplied to the heat generating members 11 a and 11 b decreases as the temperature of the fixing roller 11 increases.
[0084]
For example, in the state of initial heating in which the temperature of the fixing roller 11 is low and does not reach a predetermined temperature, the configuration switching unit 19 connects the capacitor cells 15a and 15b in series as shown in FIG. The voltage applied to is set to a high voltage, and large power is supplied to the heat generating member 11b.
[0085]
Thereafter, when the temperature of the fixing roller 11 rises to a predetermined temperature or higher, the configuration switching unit 19 connects the capacitor cells 15a and 15b in parallel as shown in FIG. 2, and applies the voltage applied to the heat generating member 11b. As shown in FIG. 4, the power supply to the heat generating member 11 b is reduced by lowering. As a result, the temperature change of the fixing roller 11 becomes gentle even in the on / off control of the power supply from the main power supply 14 and the auxiliary power supply 15 to the heat generating members 11 a and 11 b of the fixing roller 11. The fluctuation is reduced, and the heating unevenness of the image formed on the transfer paper P is reduced, so that a high-quality image can be formed.
[0086]
As a method of connecting the capacitor cells 15a and 15b, the capacitor cells 15a and 15b are not connected in series as shown in FIG. 1, but only a part of the capacitor cells 15a is heated via the switch 17 as shown in FIG. Although it may be connected to the member 11b, the energy that can be supplied to the heat generating member 11b is a part of the holding energy of the auxiliary power source 15 and it is difficult to balance the capacitor cells 15a and 15b during charging. As shown in FIG. 1, it is desirable to connect capacitor cells 15a and 15b in series to supply power to the heat generating member 11b.
[0087]
  thisreferenceAccording to the first aspect, the fixing roller 11 as a heating unit whose temperature is increased by the heat generated by the heat generating members 11a and 11b, the main power supply 14 that supplies power to the heat generating member 11a using a commercial power source, and is charged from the commercial power source. In a heating apparatus having a large-capacity capacitor composed of a plurality of cells 15a and 15b used as an auxiliary power source 15 for supplying power to the heat generating member 11b, the connection of the plurality of cells 15a and 15b is variable at least during discharging. Therefore, the occurrence of temperature unevenness in the heating portion can be reduced by supplying power to the heat generating member 11b at a low voltage. In other words, when high power is supplied at a high voltage when the temperature of the heating part is low, the temperature unevenness of the heating part becomes large, but the occurrence of temperature unevenness of the heating part is reduced by supplying power to the heat generating member at a low voltage. It is possible to reduce the temperature fluctuation of the heating part.
[0088]
  Also,referenceAccording to the first aspect, since the plurality of cells 15a and 15b are switched in parallel and in series, the holding energy of the capacitor can be used as much as possible.
[0089]
  Also,referenceAccording to the first aspect, since the detection unit (temperature sensor 18) for detecting the state of the device is provided and the connection of the plurality of cells 15a and 15b is switched by the detection information of the detection unit, the temperature fluctuation can be reduced and the rise Time can be shortened.
[0090]
  Also,referenceAccording to the first aspect, since the temperature sensor 18 as the temperature detecting means for detecting the temperature of the heating unit 11 is used as the detecting means, the temperature fluctuation can be reduced and the rise time can be shortened.
[0091]
  Also,referenceAccording to the first aspect, when the heating unit 11 is equal to or higher than a predetermined temperature, the plurality of cells 15a and 15b are connected in parallel to supply power to the heating unit 11 from the plurality of cells 15a and 15b. Variation can be reduced.
[0092]
  Also,referenceAccording to the first aspect, when the heating unit 11 does not reach the predetermined temperature, the plurality of cells 15a and 15b are connected in series and power is supplied from the cells 15a and 15b to the heating unit 11, so that the temperature rise can be accelerated. , Temperature fluctuation can be reduced.
[0093]
  FIG. 5 illustrates the present invention.referenceEach connection state of the capacitor cell in the form 2 is shown. thisreferenceIn form 2, the abovereferenceIn the first embodiment, the auxiliary power supply 15 uses a large-capacity electric double layer capacitor including a plurality of capacitor cells 15a to 15f. 1 capacitor cell voltage is 1E 0Then, as shown in FIG. 5A, when three capacitor cells 15a to 15c and 15d to 5f connected in series are connected in parallel, the output voltage of the auxiliary power supply 15 is 3E 0 It becomes.
[0094]
  Further, as shown in FIG. 5B, when two capacitor cells 15a, 15b, 15c, 15d, 15e, and 5f connected in series are connected in parallel, the output voltage of the auxiliary power supply 15 is 2E 0 When the capacitor cells 15a to 5f are connected in parallel as shown in FIG. 5 (c), the output voltage of the auxiliary power source 15 is 1.E 0 It becomes.
[0095]
The configuration switching unit 19 switches how to connect the capacitor cells 15 a to 5 f according to the temperature of the fixing roller 11 based on the detection signal from the temperature sensor 18. Note that the configuration switching unit 19 does not need to switch the way of connecting the capacitor cells 15a to 15f to all the configurations shown in FIGS. 5A to 5C. For example, the configuration switching unit 19 has the configurations shown in FIGS. You can just switch.
[0096]
  The heat generating members 11a and 11b have a minimum heat generation voltage that does not generate heat when the supplied power is too low. For this reason, if the connection method of the capacitor cells 15a to 5f is simply changed as shown in FIGS. 1 and 2, the number of columns connected in parallel and the number of series connections are changed, the heat generating members 11a and 11b generate heat when supplying low power. There are things that do not. In this case, the configuration switching unit 19 determines the capacitor cell based on the detection signal from the temperature sensor 18 according to the temperature of the fixing roller 11 (depending on whether or not the temperature of the fixing roller 11 has reached a predetermined temperature). The connection method of 15a to 5f is switched to the configuration of FIG. 5A and the configuration of FIG. 5B (when the temperature of the fixing roller 11 does not reach a predetermined temperature, the connection method of the capacitor cells 15a to 5f is changed. Switching to the configuration shown in FIG. 5A, when the temperature of the fixing roller 11 is equal to or higher than a predetermined temperature, the connecting method of the capacitor cells 15a to 5f is switched to the configuration shown in FIG. The output voltage to 11b is 3E 0 2E 0 By so setting the voltage to a slightly higher voltage (a voltage with a small change), an image forming apparatus that can reduce unevenness in temperature change of the fixing roller 11 while generating heat from the heat generating members 11a and 11b is realized.
[0097]
  thisreferenceAccording to the second aspect, since the number of rows of the plurality of cells 15a to 5f connected in parallel is variable and the connection of the plurality of cells 15a to 5f is variable, the temperature fluctuation of the heating unit can be reduced.
[0098]
  FIG. 6 shows the present invention.reference7 shows a circuit configuration of a fixing device according to a third embodiment. thisreferenceIn form 3, the abovereferenceIn the first embodiment, the control unit of the image forming apparatus counts the number of continuous image formations and holds the information on the number of continuous image formations. The information on the number of continuous image formations is sent to the configuration switching unit 19. The configuration switching means 19 receives the continuous image forming number information from the control unit instead of the detection information from the temperature sensor 18, and changes the way of connecting the capacitor cells 15a and 15b according to the continuous image forming number information to generate heat. The power supplied to the members 11a and 11b is appropriately controlled.
[0099]
That is, since the temperature of the fixing roller 11 decreases as the number of continuous image formations increases, the configuration switching unit 19 causes the capacitor cells 15a and 15b to increase the power supplied to the heat generating member 11b as the number of continuous image formations increases. The connection method of 15b is switched. For example, when the number of continuous image formation does not reach a predetermined number, the configuration switching unit 19 switches the connection method of the capacitor cells 15a and 15b as shown in FIG. 2, and the continuous image formation number becomes equal to or more than the predetermined number. In such a case, the method of connecting the capacitor cells 15a and 15b is switched as shown in FIG.
[0100]
  thisreferenceAccording to the third aspect, since the method of connecting the capacitor cells is switched using the information on the number of continuously heated sheets of transfer paper (here, information on the number of continuously formed images), the temperature fluctuation of the heating unit can be reduced. .
[0101]
  Also,referenceForm 1 toreferenceAccording to the third aspect, an image forming unit (photosensitive member 1, charging device 2, exposure unit, developing unit 4, transfer device 5) that forms an image on the transfer paper P as a heated body; In the image forming apparatus having the image heating means for heating the image, since the heating device 12 is provided as the image heating means, unevenness of the image can be eliminated and the output quality can be improved.
[0102]
  Also,referenceForm 1 toreferenceAccording to the third aspect, the image forming means (photosensitive member 1, charging device 2, exposure means, developing means 4, transfer device 5) that forms an unfixed image on the transfer paper P as the heated body, and the transfer paper P In the image forming apparatus having the fixing unit for heating and fixing the unfixed image on the transfer paper P, since the fixing unit 12 is provided as the fixing unit, the unevenness of the image can be eliminated and the output quality can be improved. it can.
[0103]
  FIG. 9 shows the present invention.referenceThe heating apparatus in the form 4 is shown. thisreferenceIn form 4, the abovereferenceIn Embodiment 1, a fixing roller 21 is used in place of the fixing roller 11, and this fixing roller 21 has a three-layer structure in which an elastic layer and a release layer are sequentially formed on a cored bar.
  FIG.reference9 shows a circuit configuration of a fixing device 12 in Embodiment 4. The control unit 22 serving as a control unit that controls energization from the main power supply 14 to the heat generating member 14a includes an energization control switch 20 and a control device such as a CPU. Based on a detection signal from the temperature sensor 18, the fixing roller When the surface temperature of the fixing roller 21 is equal to or lower than the set temperature, the energization control switch 20 is turned on to supply electric power from the main power supply 14 to the heat generating member 11a of the fixing roller 21, but when the surface temperature of the fixing roller 21 exceeds the set temperature. The surface temperature of the fixing roller 21 is controlled to a constant temperature by turning off the power supply control switch 20 to turn off the power supply from the main power supply 14 to the heat generating member 11a of the fixing roller 21.
[0104]
The charging / discharging switching unit 23 serving as a charging / discharging switching unit that switches charging / discharging of the auxiliary power supply 15 switches the switch 17 to the charger 16 during standby when the auxiliary power supply 15 is not sufficiently charged. The charger 16 charges the auxiliary power supply 15 via the switch 17. Further, the charging / discharging switching unit 23 switches the switch 17 when the fixing roller 21 requires a large amount of electric power, such as when it is desired to suddenly increase the temperature of the fixing roller 21 from room temperature to the operating temperature (fixable temperature). Is switched to the heat generating member 11b side to supply power from the auxiliary power supply 15 to the heat generating member 11b via the switch 17.
[0105]
  thisreferenceIn Mode 4, the core of the fixing roller 21 is covered with an elastic layer, whereby the elasticity of the elastic layer can increase the adhesion between the fixing roller 21 and the toner layer on the transfer paper P, and uneven glossiness can be obtained. Excellent image quality with no Further, since the thermal conductivity of the elastic layer of the fixing roller 21 is poor, the auxiliary power source can be used even when the surface temperature of the fixing roller 21 drops during continuous paper feeding only by supplying power from the main power source 14 to the heat generating member 11a. By supplying power from 15 to the heat generating member 11b, it is possible to maintain good image fixability without reducing the process speed.
[0106]
As the cored bar of the fixing roller 21, a metal having high thermal conductivity such as iron, aluminum, and stainless steel can be used.
The elastic layer of the fixing roller 21 may be an elastic body having high heat resistance, and examples thereof include silicone rubber and fluorine rubber. Among these, silicone rubber is particularly preferable as the elastic layer of the fixing roller 21 in terms of heat resistance and durability. The thickness of the elastic layer of the fixing roller 21 is preferably about 0.1 to 1 mm, although it depends on the rubber hardness of the material used. When the thickness of the elastic layer of the fixing roller 21 is less than 0.1 mm, the unevenness of the toner layer and the transfer paper cannot be absorbed, resulting in image defects such as uneven gloss. On the other hand, if the elastic layer of the fixing roller 21 is thicker than 1 mm, the heat capacity of the fixing roller 21 is increased and the rise time becomes longer, which is not preferable.
[0107]
As the release layer of the fixing roller 21, a heat-resistant resin is used, and examples thereof include a fluorine resin and a silicone resin. In consideration of releasability and durability, the release layer of the fixing roller 21 is particularly preferably a fluororesin, and PFA (perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin), PTFE (polytetrafluoroethylene), FEP (four fluoropolymers). Fluorine resin such as ethylene hexafluoropropylene copolymer resin) can be used.
[0108]
The thickness of the release layer of the fixing roller 21 is preferably 5 to 30 μm. When the thickness of the release layer of the fixing roller 21 is less than 5 μm, the durability of the release layer is lowered, and when the thickness of the release layer of the fixing roller 21 exceeds 30 μm, the release layer becomes hard and gloss unevenness, etc. There is a possibility that poor image quality may appear, both of which are undesirable. The release layer of the fixing roller 21 is not necessarily required. However, when the release layer of the fixing roller 21 is present, the separation property between the fixing roller and the toner on the transfer paper is improved. It is preferable to provide.
[0109]
  in this wayreferenceIn form 4, the abovereferenceIn Form 1, since the fixing roller 21 as the heating unit has an elastic layer, both high image quality and high speed can be achieved.
  Also,referenceIn aspect 4, since the thickness of the elastic layer is 0.1 mm or more, high image quality can be ensured.
  further,referenceIn Mode 4, since the release layer is provided as the outermost layer of the elastic layer, the separation between the heating unit and the toner image can be improved.
[0110]
  By the way, abovereferenceIn the fourth aspect, when the surface temperature of the fixing roller 21 becomes a predetermined temperature or less, the toner on the transfer paper P cannot be sufficiently heated from the fixing roller 21, resulting in poor fixing. Therefore, the present inventionreferenceForm 5 is the abovereferenceIn Embodiment 4, the charge / discharge switching unit 23 determines whether the surface temperature of the fixing roller 21 has become equal to or lower than a predetermined temperature based on a detection signal from the temperature sensor 18 during continuous paper passing (during continuous image formation). When the surface temperature of the fixing roller 21 is equal to or lower than a predetermined temperature, the switch 17 is switched to the heat generating member 11b side to supply power from the auxiliary power supply 15 to the heat generating member 11b via the switch 17, and the fixing roller 21 Is maintained in a temperature range where no poor fixing occurs. The charge / discharge switching unit 23 switches the switch 17 to the charger 16 side when the auxiliary power source 15 is not sufficiently charged, such as during standby when the power is not consumed relatively, and the charger 16 assists via the switch 17. The power supply 15 is charged.
[0111]
  thisreferenceAs in the fifth embodiment, the auxiliary power supply 15 using a large capacity capacitor is used while controlling the surface temperature of the fixing roller 21 by turning on / off the power supply from the main power supply 14 to the heat generating member 11a by the energization control switch 20. At this time, since a large amount of power is supplied from the auxiliary power source 15 to the heat generating member 11b at once, the surface temperature of the fixing roller 21 is likely to fluctuate greatly with time as shown in FIG.
[0112]
When the fixing device 12 performs a continuous heating operation, the power supplied to the heating members 11a and 11b for heating the fixing roller 21 is slightly insufficient with only the power supplied from the main power supply 14. The sudden supply of large electric power from the auxiliary power supply 15 to the heating member 11b has the disadvantage that the image quality becomes uneven and the image quality deteriorates due to the surface temperature of the fixing roller 21 changing during the sheet passing. is there.
[0113]
Therefore, the configuration switching unit 19 adjusts the amount of power supplied from the auxiliary power source 15 to the heating member 11b by changing the way of connecting the plurality of capacitor cells 15a and 15b, and for example, based on a detection signal from the temperature sensor 18, the fixing roller In a state such as during initial heating where the surface temperature of the fixing roller 21 is checked and the temperature of the fixing roller 21 does not reach a predetermined temperature, the capacitor cells 15a and 15b are connected in series as shown in FIG. The applied voltage is set to a high voltage, and large power is supplied to the heat generating member 11b.
[0114]
Thereafter, when the surface temperature of the fixing roller 21 becomes equal to or higher than a predetermined temperature during continuous paper feeding (during continuous image formation) and the configuration switching unit 19 supplies power to the heating member 11b from FIG. As shown, a plurality of capacitor cells 15a and 15b are connected in parallel to lower the voltage applied to the heat generating member 11b and to reduce the power supplied to the heat generating member 11b.
[0115]
  in this wayreferenceIn the form 5, the auxiliary power supply 15 can change the connection method of the plurality of capacitor cells 15a and 15b to a parallel connection at least at the time of discharging. When the surface temperature of the fixing roller 21 is high to some extent, such as when the surface temperature of the fixing roller 21 is lowered during continuous paper passing (during continuous image formation), a plurality of capacitor cells 15a and 15b are connected in parallel. The voltage applied to the heat generating member 11b can be lowered to reduce the power supplied to the heat generating member 11b. As a result, even if the power supplied from the auxiliary power supply 15 to the heating member 11b is controlled to be turned on / off, the change in the surface temperature of the fixing roller 21 becomes gradual, and the change in the surface temperature of the fixing roller 21 with time is reduced. Uneven heating by the image fixing device 12 is reduced, and high-quality image formation is possible.
[0116]
  thisreferenceIn Mode 5, the surface temperature of the fixing roller 21 serving as a heating unit becomes equal to or lower than a predetermined temperature when the transfer paper P, which is a heated body, continuously passes through the fixing device 12 (when forming a continuous image). In this case, since power is supplied from the auxiliary power source 15 to the heat generating member 11b, it is possible to prevent the temperature of the heating unit from dropping during continuous paper feeding (during continuous image formation) and to increase the speed.
[0117]
  Also,referenceIn the fifth embodiment, the auxiliary power supply 15 includes a plurality of capacitor cells 15a and 15b and the connection thereof is variable, so that the amount of power supplied from the auxiliary power supply 15 to the heat generating member 11b can be optimized.
  Also,referenceIn Mode 5, since the capacitor cells 15a and 15b are connected in parallel when the auxiliary power supply 15 is discharged, it is possible to improve the temperature stability of the fixing roller 21 as a heating unit.
[0118]
  The surface temperature decrease amount of the fixing roller 21 depends on the type of the transfer paper P, but is almost determined by the number of continuous sheets to be passed (the number of continuous images formed). Therefore, an embodiment of the present invention1Then, abovereferenceIn Embodiment 4, the charge / discharge switching unit 23 determines that the number of continuous image formation is a predetermined number based on information on the number of continuous image formations counted by the control unit of the image forming apparatus during continuous sheet passing (during continuous image formation). If the number of continuous image formations exceeds a predetermined number, the switch 17 is switched to the heat generating member 11b side, and power is supplied from the auxiliary power supply 15 to the heat generating member 11b via the switch 17. By supplying the toner and maintaining the surface temperature of the fixing roller 21 in a temperature range in which fixing failure does not occur, good fixability can be maintained without reducing the speed. Here, the predetermined number is determined by the input power from the main power supply 14, the configuration of the fixing roller 21 (particularly the heat capacity and the heat transfer rate), the process, the transfer paper conveyance interval (distance), the type of the transfer paper, and the like. The charge / discharge switching unit 23 switches the switch 17 to the charger 16 side when the auxiliary power source 15 is not sufficiently charged, such as during standby when the power is not consumed relatively, and the charger 16 assists via the switch 17. The power supply 15 is charged.
[0119]
Further, the charge / discharge switching unit 23 adjusts the amount of power supplied from the auxiliary power source 15 to the heating member 11b by changing the way of connecting the plurality of capacitor cells 15a, 15b, and for example, fixing based on a detection signal from the temperature sensor 18 When the surface temperature of the roller 21 is checked and the temperature of the fixing roller 21 does not reach a predetermined temperature, such as during initial heating, capacitor cells 15a and 15b are connected in series to the heat generating member 11b as shown in FIG. Is set to a high voltage to supply a large amount of power to the heat generating member 11b.
[0120]
Thereafter, when the surface temperature of the fixing roller 21 becomes equal to or higher than a predetermined temperature during continuous sheet passing (during continuous image formation), the charge / discharge switching unit 23 supplies power from the auxiliary power source 15 to the heating member 11b. As shown in FIG. 5, the plurality of capacitor cells 15a and 15b are connected in parallel to lower the voltage applied to the heat generating member 11b, thereby reducing the power supply to the heat generating member 11b.
[0121]
  This embodiment1Then, when the number of sheets (continuous image forming number) of the transfer paper P, which is the heated body, continuously passes through the fixing device 12, power is supplied from the auxiliary power source 15 to the heat generating member 11b. It is possible to prevent the temperature drop of the heating unit during continuous paper feeding (during continuous image formation) and to increase the speed.
[0122]
  Of the present inventionreferenceForm6Is the abovereferenceIn the second embodiment, instead of the fixing roller 11, the abovereferenceThe heating roller 21 in Embodiment 4 is used.
  thisreferenceForm6According to the above, since the plurality of capacitor cells 15a to 5f are connected so that the applied voltage of the heat generating member 11b is equal to or higher than the minimum heat generating voltage of the heat generating member 11b at least when the auxiliary power supply 15 is discharged, the applied voltage of the heat generating member 11b generates heat. The minimum heat generation voltage of the member 11b can be ensured and the heat generation member 11b can reliably generate heat.
  Of the present inventionreferenceForm 7 is the abovereferenceIn the third embodiment, instead of the fixing roller 11, the abovereferenceThe heating roller 21 in form 4 is used,referenceThe same effect as in the fourth aspect is obtained.
[0123]
  Next, the present inventionreferenceExample 1 will be described. thisreferenceIn Example 1, the abovereferenceIn Embodiment 4, the fixing roller 21 is formed by forming a silicone rubber as an elastic layer in a thickness of 0.5 mm on an iron hollow cylindrical cored bar having an outer diameter of 40 mm and a thickness of 1 mm, and having a surface releasability thereon. In order to increase the thickness, a PFA layer having a thickness of 30 μm was provided. The pressure roller 13 has an outer diameter of 40 mm, and an elastic layer of silicone rubber having a thickness of 3 mm is provided on the outer periphery of an aluminum cored bar. The pressure roller 13 was loaded with a spring in the direction of the rotation axis of the fixing roller 21, and the width of the nip portion with the fixing roller 21 was about 8 mm. The heating member 11a used a 900 W main heater, and the heating member 11b used a 500 W auxiliary heater. When the fixing roller 21 was heated only by the main heater 11a and the continuous paper was passed through the fixing device 12, the surface temperature of the fixing roller 21 gradually decreased. Therefore, when the surface temperature of the fixing roller 21 decreased to 165 ° C., Electric power was supplied from the auxiliary power source 15 to the auxiliary heater 11b. As a result, the surface temperature of the fixing roller 21 was recovered and the fixing property could be kept good without reducing the linear velocity.
[0124]
  Next, Comparative Example 1 will be described. Comparative Example 1referenceIn Example 1, the auxiliary power supply 15 was not used, and the surface temperature of the fixing roller 21 decreased to 160 ° C. or less due to continuous paper passing, resulting in fixing failure. In order to keep the surface temperature of the fixing roller 21 at a temperature at which fixing failure does not occur, the linear velocity has to be reduced.
[0125]
  Next, the present inventionreferenceExample 2 will be described.referenceExample 2referenceForm6The fixing roller 21 and the heat generating members 11a and 11b arereferenceAs in Example 1, a plurality of capacitor cells 15a to 5f were connected as shown in FIG. 5B to supply power to the auxiliary heater 11b. When the fixing roller 21 was heated only by the main heater 11a and the paper was continuously passed through the fixing device 12, the surface temperature of the fixing roller 21 gradually decreased. When 130 sheets were passed through the fixing device 12, the auxiliary power supply 15 To the auxiliary heater 11b. As a result, the surface temperature of the fixing roller 21 recovered gradually, and the fixing property could be kept good without reducing the linear velocity.
[0126]
  Next, Comparative Example 2 will be described. Comparative Example 2referenceIn Example 2, the auxiliary power source 15 was not used, and fixing failure occurred on the 135th sheet after continuous paper feeding.
  Next, Comparative Example 3 will be described. Comparative Example 3referenceIn Example 2, a plurality of capacitor cells 15a to 5f were connected as shown in FIG. 5C to supply power to the auxiliary heater 11b. In this comparative example 3, the applied voltage of the auxiliary heater 11b is equal to or lower than the minimum heat generation voltage of the auxiliary heater 11b, the auxiliary heater 11b does not generate heat, and the surface temperature of the fixing roller 21 is further lowered by continuous paper passing through the fixing device 12. Fixing failure occurred.
[0127]
  nextreferenceExample 3 will be described.referenceIn Example 3, in Embodiment 7, the fixing roller 21 is formed by forming an aluminum hollow cylindrical metal core having an outer diameter of 40 mm and a thickness of 3 mm, and a silicone rubber as an elastic layer to a thickness of 0.3 mm. In order to improve the surface releasability, a PFA layer having a thickness of 30 μm was provided. The pressure roller 13 has an outer diameter of 40 mm, and an elastic layer of silicone rubber having a thickness of 3 mm is provided on the outer periphery of an aluminum cored bar. The pressure roller 13 was loaded with a spring in the direction of the rotation axis of the fixing roller 21, and the width of the nip portion with the fixing roller 21 was about 8 mm. The heating member 11a used a 900 W main heater, and the heating member 11b used a 500 W auxiliary heater. The plurality of capacitor cells 15a to 5f were connected as shown in FIG. 5B to supply power to the auxiliary heater 11b. When the fixing roller 21 was heated only by the main heater 11a and the continuous paper was passed through the fixing device 12, the surface temperature of the fixing roller 21 gradually decreased. Therefore, when the surface temperature of the fixing roller 21 decreased to 165 ° C., Electric power was supplied from the auxiliary power source 15 to the auxiliary heater 11b. As a result, the surface temperature of the fixing roller 21 recovered gradually, and the fixing property could be kept good without reducing the linear velocity. Further, the image after fixing had no gloss unevenness and roughness, and the image quality was good.
[0128]
  Next, the present inventionreferenceForm8Will be described. thisreferenceForm8Then, abovereferenceIn Embodiment 1, the circuit configuration of the fixing device is as shown in FIG. In FIG. 11, 24 is a book.referenceA main power source that outputs AC power from a commercial power source by being connected to an outlet or the like provided at the installation location of the form, 25 is an auxiliary power source, 26 is a charger, and 27 is a charge that switches charging / discharging of the auxiliary power source 25. The discharge switching means 28 is a main power control means for controlling power supply from the main power supply 24 to the main heat generating member 11a.
[0129]
The main heat generating member 11a is supplied with electric power from the main power supply 24 via the main electric power control means 28 and generates heat. The auxiliary heat generating member 11 b generates heat when electric power is supplied from the auxiliary power supply 25. When the charger 26 converts AC power from the main power supply 24 into DC power and applies it to the auxiliary power supply 25 via the charge / discharge switching means 27, the auxiliary power supply 25 is charged, and the charge / discharge switching means 27 becomes the charger. By switching from the 26th side to the auxiliary heat generating member 11b side, electric power is supplied from the auxiliary power supply 25 to the auxiliary heat generating member 11b.
[0130]
  As described above, power is supplied to the main heat generating member 11a and the auxiliary heat generating member 11b from the main power supply 24 and the auxiliary power supply 25 in different systems, so that the circuit can be simplified and the cost can be reduced. As shown in FIG. 13, the fixing device of the configuration example in which one system is used and the present systemreferenceForm8Compared with the fixing device of FIG. 13, the fixing device shown in FIG. 13 is configured to supply power from the main power supply 24 and the auxiliary power supply 25 to one heat generating member 11c and convert it into heat.
[0131]
However, in this fixing device, the power from the main power supply 24 needs to be A / D converted by the A / D converter 29 and supplied to the heat generating member 11c via the main power control means 28 and the changeover switch 30. Then, electric power is supplied from the auxiliary power source 25 to the heat generating member 11 c via the charge / discharge switching means 27 and the changeover switch 30. For this reason, there is a problem that the configuration is complicated and the cost is increased, and further, the supply power is reduced due to the conversion efficiency in the A / D conversion unit 29. Therefore, the fixing device preferably has a two-system configuration shown in FIG.
[0132]
  BookreferenceForm8In FIG. 1, the fixing roller 11 serving as a heating roller includes heating members 11a and 11b. As the heating members 11a and 11b, a halogen heater, a ceramic heater in which a heating element formed on a ceramic substrate generates heat by supplying power, a thin film resistor in which a metal resistance thin film or the like is formed on a base, or the like is used.
[0133]
  BookreferenceForm8Are a main heat generating member 11a that generates heat by the power supplied from the main power source 24 through the main power control means 28, and an auxiliary heat generating member that generates heat by the power supplied from the auxiliary power supply 25 through the charge / discharge switching means 27. 11b, the surface temperature of the heating roller 1 can be raised to a predetermined temperature.
[0134]
  BookreferenceForm8In this case, halogen heaters are used as the heat generating members 11a and 11b. A halogen heater uses light emitted from a halogen lamp as heat, and even if the filament made of tungsten evaporates, the halogen heater reacts with the halogen gas sealed in the glass and returns to the filament for a long time. It has the characteristic of having a lifetime.
[0135]
  The main power supply 24 isreferenceForm8Is connected to an outlet or the like provided in the vicinity of the installation location, and outputs AC power from a commercial power source. In Japan, a voltage power source of 100 V is usually used as a commercial power source. Furthermore, in one circuit, the breaker often falls with a current capacity of about 15 A, and there is an upper limit of power of 1500 W at the maximum. The main power supply 24 not only simply connects to the heat generating member 11a via the main power control means 28, but also has functions such as voltage adjustment according to the heating member 11a, AC and DC rectification, and voltage stabilization. You may do it.
[0136]
  The auxiliary power supply 25 is a chargeable / dischargeable power supply.referenceIn the embodiment, an electric double layer capacitor which is a large capacity capacitor is used for the auxiliary power source 25. Unlike the secondary battery, the capacitor does not involve a chemical reaction, and thus has the excellent characteristics (1) to (3) as described above, and further has an excellent characteristic of discharging in a short time. A large-capacity capacitor can be used up in a short period of time by discharging power, and the voltage gradually decreases with the amount of discharge.
[0137]
  BookreferenceForm8Then, a plurality of capacitor cells of 500F and 2.5V are connected in series and used as power supply 25 to the auxiliary heat generating member 11b as the auxiliary power source 25. Thereby, it has been confirmed that the auxiliary power supply 25 has a sufficient capacity to supply electric power to the auxiliary heat generating member 11b for several seconds to several tens of seconds. In addition to the electric double layer capacitor, the auxiliary power source 25 may be a large-capacity capacitor called by a name such as a redox capacitor or a pseudo capacitor.
[0138]
  BookreferenceForm8Then, power is supplied from the main power supply 24 to the heat generating member 11a via the main power control means 28, and power is also supplied to the heat generating member 11b from the auxiliary power supply 25 via the charge / discharge switching means 27. Is possible. By supplying power from both the main power supply 24 and the auxiliary power supply 25 simultaneously to the heat generating members 11a and 11b in the heating roller 11, a large amount of power exceeding the power supplied by the main power supply 24 is supplied to the heat generating members in the heating roller 11. can do.
[0139]
For this reason, as shown in FIG. 12, the time for the temperature of the heating roller 11 to rise to a fixable temperature is shorter when the main power supply 24 and the auxiliary power supply 25 are used simultaneously than when only the main power supply 24 is used. it can. The auxiliary power supply 25 operates as if it is equipped with a safety device that automatically cuts off the power because the power supply amount decreases when discharged for a predetermined time. For this reason, in the fixing device using the main power supply 24 and the auxiliary power supply 25, the temperature raising time can be shortened much more safely than a configuration in which the power of the main power supply 24 is simply increased.
[0140]
  Figure 14 shows a bookreferenceForm8An example of the operation is shown. BookreferenceForm8As described above, the temperature can be increased rapidly, and the charging time of the auxiliary power source 25 is short. When the auxiliary power source 25 composed of a large-capacity capacitor that can be rapidly charged, such as an electric double layer capacitor, is not sufficiently charged, for example, in the morningreferenceForm8In the morning when the power is turned on, power is supplied to the heating member 11a only from the main power supply 24. In a standby state where it is not necessary to increase the temperature of the heating member 11a, power is supplied from the main power supply 24 to the auxiliary power supply 25 via the charger 26 and the charge / discharge switching means 27 to charge the auxiliary power supply 25. .
[0141]
Next, when a large amount of power is required, such as when the temperature of the heating roller 11 is raised, the heating member 11a is simultaneously supplied from the main power supply 24 and the auxiliary power supply 25 via the main power control means 28 and the charge / discharge switching means 27. , 11b, and the total power supplied to the heating members 11a, 11b is supplied more than when only the main power supply 24 is supplied, so that the temperature of the heating roller 11 rises in a short time. As described above, by using the capacitor as the auxiliary power source 25, it is possible to obtain an effect that cannot be obtained with the secondary battery.
[0142]
For example, a heating roller that can be raised to a predetermined temperature in 30 seconds will be described. When an iron fixing roller having a diameter of 50 mm and a wall thickness of 0.7 mm is used as a conventional heating roller, 1200 w which is usually used as a heating member in a conventional fixing device to raise the temperature of the heating roller to a predetermined temperature of about 180 ° C. With this halogen heater, the temperature of the heating roller could be raised in about 30 seconds.
[0143]
In addition, an example will be described in which an electric double layer capacitor as an auxiliary power supply is charged to a high voltage and a heat generating member whose supply current is limited to 12 A is used. Halogen heaters are limited in maximum current. For this reason, when the electric double layer capacitor is charged to 50 V, 12 A × 50 V, that is, 600 w of electric power can be extracted from the electric double layer capacitor. When 600 W of auxiliary power is supplied to the halogen heater simultaneously with 1200 W of the commercial power supply, 1800 W of power is supplied to the halogen heater, and the heating time of the heating roller, which was 30 seconds in the past, is about 30 seconds. It was shortened to 20 seconds.
[0144]
However, when a plurality of capacitor cells that can be charged to 2.5 V are connected in series and charged to 50 V to be used for power supply to the halogen heater, there is an electrical safety problem. That is, since the image forming apparatus has a high-voltage power supply of about 50 V, when a user or a maintenance worker accesses the inside of the apparatus, an electric shock is caused when the high potential terminal is touched. There is a risk that.
[0145]
According to the “Electrician Textbook” published by the NEC Corporation, DC power supplies such as capacitors “slightly” with an electric shock of about 3.5 mA and “pain” with an electric shock of about 6 mA. It is said that there is a “shock without accompanying”. Since human resistance is 5 to 10 kΩ, it is said that humans may receive electric shock at 18 to 35 V and 30 to 60 V, respectively, due to the above-mentioned electric shock. For this reason, when 20 capacitor cells that can be charged to 2.5 V with the above configuration are connected in series and charged to 50 V, the capacitor charged to 50 V is an electric shock to the user who touches it by mistake. You will be shocked.
[0146]
  BookreferenceForm8Then, a resistor 31 as an electrical load is connected between terminals of the auxiliary power supply 25 via a switching means 32 as a selective connection means, and the switching means 32 is normally in a released state. When the switching means 32 is closed by a predetermined instruction operation, the resistor 31 is connected between the terminals of the auxiliary power supply 25, power is supplied from the auxiliary power supply 25 to the resistor 31, and the voltage of the auxiliary power supply 25 drops. . An electric load such as a fin may be attached instead of the resistor 31, and the heat generated by the electric load may be efficiently radiated and not damaged.
[0147]
An instruction to the switching means 32 is, for example, an access detection means (devices for users and maintenance workers) such as a cover open / close detection switch of a conventionally installed casing (the auxiliary power supply 25 is accommodated in the casing). Detection means for detecting internal access) and switching means 32 are linked to each other. When the casing is opened, the access detection means operates, and the access detection signal switches the switching means 32 to the closed state. Electric power is supplied from 25 to the resistor 31. In addition, the switching unit 32 is instructed by an access detection unit such as an open / close switch of a member that opens and closes when a user or a maintenance worker accesses a terminal whose potential is increased by the auxiliary power source 3. When the maintenance worker accesses the high potential portion, a detection signal of the access detection means may be automatically generated as a discharge instruction to the switching means 32.
[0148]
  BookreferenceForm8Then, the resistor 31 of about 13Ω is used, and when the voltage of the auxiliary power supply 25 is discharged to the resistor 31 by closing the switching means 32, it can be reduced from 50V to 30V in about 2.5 minutes. The voltage of the power supply terminal of the auxiliary power supply 25 can be lowered to a level at which a human is not shocked. In addition, the user and the maintenance worker do not have to consciously instruct the discharge from the auxiliary power supply 25 to the resistor 31, so that they are not accidentally forgotten to receive an electric shock.
  Book like thisreferenceForm8According to the above, by reducing the output voltage of the auxiliary power source to a voltage that does not cause an electric shock even if it is accidentally touched by a person, electric shock can be prevented and safety is high. Further, it is possible to automatically detect the worker's access to the inside of the apparatus and forcibly reduce the voltage, and to realize a safe heating apparatus with little risk of electric shock. Furthermore, at 200 V or less, direct current is less likely to flow through the human body than alternating current, and is about four times safer, so that an auxiliary power source with higher safety can be realized while having the same power supply performance at the same voltage. Can do.
[0217]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the temperature fluctuation of the heating unit can be reduced, and the retained energy of the capacitor can be utilized as much as possible. Further, the temperature fluctuation can be reduced and the rise time can be shortened. Further, the temperature rise can be accelerated and the temperature fluctuation can be reduced. Further, high image quality can be ensured, and both high image quality and high speed can be achieved. In addition, the separation between the heating unit and the toner image can be improved. In addition, image unevenness can be eliminated and output quality can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present inventionreferenceFIG. 3 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a fixing device according to a first embodiment in a capacitor cell series connection state.
[Figure 2] SamereferenceFIG. 3 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a fixing device according to a first aspect in a capacitor cell parallel connection state.
[Figure 3]referenceIt is a figure for demonstrating form 1. FIG.
[Figure 4]referenceIt is a figure which shows the temperature change of the fixing roller in the fixing apparatus using the form 1 and the conventional capacitor | condenser as an auxiliary power supply.
FIG. 5 shows the present invention.reference12 is a connection diagram illustrating connection states of capacitor cells in mode 2. FIG.
FIG. 6 of the present inventionreferenceFIG. 10 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a fixing device according to a third embodiment.
FIG. 7 AbovereferenceFIG. 2 is a schematic diagram showing form 1.
[Figure 8]referenceFIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a detailed configuration of a fixing device according to Embodiment 1.
FIG. 9 shows the present invention.referenceIt is sectional drawing which shows the heating apparatus in the form 4.
Fig. 10referenceFIG. 10 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a fixing device according to a fourth embodiment.
FIG. 11 shows the present invention.referenceForm82 is a block diagram showing a circuit configuration of a fixing device in FIG.
Fig. 12referenceForm8It is a characteristic view which shows the heating roller temperature rise characteristic of.
FIG. 13 is a block diagram illustrating a circuit configuration example of a fixing device.
FIG. 14 abovereferenceForm8FIG.
[Explanation of symbols]
  1 Photoconductor
  2 Charging device
  4 Development device
  5 Transfer device
  11a, 11b Heat generating member
  11, 21 Fixing roller
  14, 24 Main power supply
  15, 25 Auxiliary power supply
  15a-15f capacitor cell
  18 Temperature sensor
  19 Configuration switching means
  31 resistor
  32 Switching means
  33 DC / AC Converter
  34 Motor
  25 Auxiliary power supply

Claims (4)

定着ローラと、
前記定着ローラに圧接される加圧ローラとを有し、
前記定着ローラ及び加圧ローラのニップ部を未定着トナー像を担持した転写紙が通過することで、トナー像を定着する定着装置であって、
前記定着ローラの温度が定着可能な設定温度以下の時に商用電源から電力が供給され、前記定着ローラの温度が定着可能な設定温度を超えた時に前記商用電源からの電力供給がオフされる第１の発熱部材と、
複数のキャパシタセルで構成され、前記商用電源からの電力を蓄電する補助電源と、
前記補助電源から電力が供給される第２発熱部材と、
前記定着ローラの表面温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段からの検知信号に基づき、前記定着装置へ電力を供給するために前記複数のキャパシタセルの接続を切り替える構成切替手段とを有し、
前記複数のキャパシタセルの接続の切り替えは、前記定着ローラの温度が所定の温度に達しない時には前記複数のキャパシタセルを直列につないで前記第２の発熱部材への印加電圧が高電圧となる切り替え状態とし、前記定着ローラの温度が所定の温度以上になった時には前記複数のキャパシタセルの接続を直列から並列に切り替えて前記第２発熱部材への印加電圧が下がる切り替え状態とすることを特徴とする定着装置。A fixing roller;
A pressure roller pressed against the fixing roller,
A fixing device for fixing a toner image by passing a transfer paper carrying an unfixed toner image through a nip portion between the fixing roller and the pressure roller,
First , power is supplied from a commercial power source when the temperature of the fixing roller is equal to or lower than a preset temperature at which fixing is possible, and power supply from the commercial power source is turned off when the temperature of the fixing roller exceeds a preset temperature at which fixing is possible . A heating member of
An auxiliary power source configured by a plurality of capacitor cells and storing electric power from the commercial power source,
A second heat generating member to which power is supplied from the auxiliary power source;
Temperature detecting means for detecting the surface temperature of the fixing roller;
A configuration switching unit that switches connection of the plurality of capacitor cells to supply power to the fixing device based on a detection signal from the temperature detection unit ;
Switching switches connection of said plurality of capacitor cells, the voltage applied to the second heating member by connecting the plurality of capacitor cells in series when the temperature of the fixing roller does not reach a predetermined temperature is a high voltage When the temperature of the fixing roller reaches a predetermined temperature or more, the connection of the plurality of capacitor cells is switched from serial to parallel to switch to a switching state in which the voltage applied to the second heat generating member decreases. Fixing device to do. 前記構成切替手段は、
前記定着ローラの温度が所定の温度に達しない初期加熱時のような状態では、前記複数のキャパシタセルを直列に接続することで、前記第２の発熱部材に電力を供給することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。The configuration switching means includes
In the state such as during initial pressurization heat temperature of the fixing roller it does not reach a predetermined temperature, by connecting a plurality of capacitor cells in series, characterized by supplying power to the second heating member The fixing device according to claim 1. 前記構成切替手段は、
前記定着ローラの温度が所定の温度以上に達したときには、前記複数のキャパシタセルを並列に接続することで、前記第２の発熱部材に対する供給電力を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。The configuration switching means includes
2. The power supply to the second heat generating member is reduced by connecting the plurality of capacitor cells in parallel when the temperature of the fixing roller reaches a predetermined temperature or more. Fixing device. さらに連続画像形成枚数を計数する計数手段を有し、
連続画像形成枚数が所定の枚数になった場合に、前記補助電源から前記第２の発熱部材に電力を供給することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。 Furthermore, it has a counting means for counting the number of continuous image formation,
When the continuous image number reaches a predetermined number, the constant Chakusochi according to claim 1, wherein the supplying power to the second heating member from the auxiliary power supply.
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