JP2002278355A

JP2002278355A - 定着装置

Info

Publication number: JP2002278355A
Application number: JP2001077381A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Kishi; 和人岸
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2001-03-19
Publication date: 2002-09-27

Abstract

(57)【要約】【課題】温度が上がりすぎることがないようにして安全
性を高める。【解決手段】電力調整部８は温度検知部９が検知した加
熱部７の温度を基に供給電力を調整して発熱部６に供給
し、発熱部６は供給された電力を元に発熱して加熱部７
に熱を供給し、加熱部７の温度が上がり過ぎないように
するとともに消費電力を少なくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像形成装置、特に
電子写真方式の複写機、プリンター、ファクシミリ装置
で用いられるトナーの定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を用いた複写機、プリンタ
ー、ファクシミリ装置は、普通紙やＯＨＰ等の記録媒体
上に画像を形成する画像形成工程を有する。画像形成工
程においては、高速性、画像品質及びコスト等の面で優
れている電子写真方式が広く採用されている。

【０００３】電子写真方式では、紙やＯＨＰ等の記録媒
体上に未定着トナー像を形成する工程と、熱と圧力でト
ナー像を固定する定着工程とがある。定着工程では、高
速性、安全性等の面からヒートローラ方式を用いた定着
装置が現在最も多く採用されている。

【０００４】ヒートローラ方式とは、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、これに対
向配置される加圧ローラとを圧接してニップ部と呼ばれ
る相互圧接部を形成し、両ローラ間にシートを通過させ
て加熱する方式である。

【０００５】加熱ローラでは、主に鉄やアルミなどの金
属ローラを使用しており熱容量が大きい。このため、使
用可能温度である約180℃前後まで昇温するには数分か
ら十数分の長い立上時間が必要であるという欠点があっ
た。

【０００６】そこで、複写機などの機器では使用者がプ
リントを行わない待機時にも、加熱ローラに電力を供給
して温度を使用可能温度よりやや低い予熱温度に保ち、
すぐに使用可能温度まで立ち上がるようにし、使用者が
定着ローラの温度上昇を待つ時間を減らしている。この
方法では、機器を使用していない待機時にもエネルギー
が消費される。なお、この待機時消費エネルギーは機器
の消費エネルギーの約７〜８割に昇るという調査結果が
ある。

【０００７】近年、環境保護意識の高まりから各国で省
エネ規制が制定されている。省電力化を図る上では割合
の大きい待機時消費エネルギーを削減すると効果が大き
いため、未使用時には電力供給をゼロにすることが望ま
しい。

【０００８】従来の構成で待機時の電力をゼロにする
と、再使用時には定着ローラの昇温時間がかかるため待
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温度を上昇させる構成が
必要とされている。加熱ローラの昇温時間を短くするた
めには、単位時間の投入エネルギーすなわち定格電力を
大きくすると良い。実際に、プリント速度の速い高速機
には電源電圧を２００Ｖにして対応している物もある。
しかし、日本国内の一般的なオフィスでは、電源は１０
０Ｖ１５Ａが一般的で１５００Ｗが上限であり、２００
Ｖに対応させるには設置場所の電源関連に特別な工事を
施す必要があり一般的な解決法とはいえない。

【０００９】これに対して、例えば特開平１０-282821
号公報に開示された画像形成装置及び画像形成方法で
は、充電可能な補助電源として二次電池を使用すること
が開示されている。特開平１０-282821号公報で掲載さ
れた画像形成装置及び画像形成方法では、装置のスタン
バイ状態において補助電源である二次電池を充電し、装
置のウオームアップ時に主電源のほかに補助電源を用い
ることにより、大電力を供給できるようにしている。こ
の二次電池としては、鉛蓄電池及びカドニカ電池が代表
的である。しかし、二次電池は充放電を何回も繰り返す
と電池が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
り返し回数は約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電池の寿命が
来てしまうことになる。このため、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事
になってしまう。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など、
実用上は実現が困難であった。

【００１０】この二次電池を用いた場合の問題点を解決
するため、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技術が提案されている。大容
量コンデンサは、充放電の繰り返し回数が１００００回
以上でほぼ無制限であり、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ーが数時間を要するのに対し
て数秒から数十秒程度にすることが可能である。また、
電気二重層キャパシタでは数十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。このような大容量キャパシタを補助電源と
して用いると、定着器の立ち上がりの数秒から数十秒の
短時間に商用電源の電力の限界を超える電力を供給する
ことができるため、立ち上がり時間の短い定着器を信頼
性と耐久性が高く実現することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように大容量の電力を一度に供給できるため、初期温度
が高いローラ等に電力を供給すると供給過剰になり、定
着ローラの温度が上昇しすぎる場合があった。

【００１２】この発明はかかる短所を改善し、温度が上
がりすぎることがないようにして安全性を高めることを
目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】温度検知部と電力調整部
と電力供給部と発熱部と加熱部を備え、温度検知部は加
熱部の温度を検知し、電力調整部は温度検知部が検知し
た加熱部の温度を基に電力供給部の供給電力を調整し、
電力供給部は電力調整部の調整による電力を発熱部に供
給し、発熱部は電力供給部から供給された電力により発
熱して加熱部に熱を供給し、加熱部は発熱部からの熱に
より被加熱体を加熱して、加熱部の温度が上がり過ぎな
いようにするとともに消費電力を少なくする。

【００１４】また、電力調整部は温度検知部が検知した
加熱部の温度が所定の値よりも高いときには電源供給部
が電力を供給開始する時間を遅らせて、加熱部の温度が
上がり過ぎないようにするとともに消費電力を少なくす
る。

【００１５】さらに、電力調整部は温度検知部が検知し
た加熱部の温度が所定の値よりも高いときには電力供給
部からの電力供給を低減して、加熱部の温度が上がり過
ぎないようにするとともに消費電力を少なくする。

【００１６】また、電力を蓄電し蓄電した電力を発熱部
に供給する補助電力供給部と補助電力供給部の残存電力
量を検知する残存電力検知部を有し、電力調整部は残存
電力検知部が検知した加熱部の温度を基に電力供給部の
電力供給を調整して、過剰な電力を発熱部に供給するこ
とを防止する。

【００１７】さらに、電力調整部は残存電力検知部が検
知した補助電力供給部の残存電力量が所定の値よりも大
きいときには電力供給部の電力供給開始を遅らせて、過
剰な電力を発熱部に供給することを防止する。

【００１８】さらに、電力調整部は残存電力検知部が検
地した補助電力供給部の残存電力量が所定の値よりも大
きいときには電力供給部の供給電力を低減して、過剰な
電力を発熱部に供給することを防止する。

【００１９】

【発明の実施の形態】この発明の定着装置１は、図1の
ブロック図に示すように電力供給部２、補助電力供給部
３、充電器４、充放電部５、発熱部６、加熱部７及び電
力調整部８を有する。電力供給部２は、例えば装置の設
置場所に備えているコンセント等につながれる。電力供
給部２は商用電源からの交流電気を直流電気に整流した
り、その電圧を調整したりして発熱部６に供給する。補
助電量供給部3は充電及び放電が可能であり、例えば電
気二重層キャパシタの大容量コンデンサからなる。電気
二重層コンデンサは、例えば2000Ｆ程度の静電容量を有
しており、数秒から数十秒の電力供給には十分な容量を
備えている。

【００２０】ここで、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、充電時間が短い、寿命が
長いという特徴を備える。例えば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
速充電を行っても数時間の時間を要する。これに対し、
コンデンサを用いた補助電源では数分程度の急速な充電
が可能であるため、同一時間内で比較したときに補助電
源を用いた加熱の回数が増える。また、ニッケル−カド
ミウム電池は充放電の繰り返し回数が５００から１００
０回であるため加熱時用補助電源としては寿命が短く、
交換の手間や運用費用が問題となる。これに対し、コン
デンサを用いた補助電源は１万回以上の寿命を有し、繰
り返しの充放電による劣化も少ない。また、鉛蓄電池の
ように液交換や補充なども必要ないため、メンテナンス
がほとんどいらない。

【００２１】このように、電力供給部２と補助電力供給
部３を用い、その両方からの電力を利用することで、短
時間で大量の電力を発熱部６に供給できる。

【００２２】充電器４は電力供給部２からの電力を元に
補助電力供給部３を充電する。充放電部5は、補助電力
供給部３の充電及び放電を切替える。発熱部６は、例え
ばハロゲンヒータからなる発熱体６ａ，６ｂを備える。
発熱体６ａは電力供給部２から供給される電力により発
熱する。発熱体６ｂは補助電力供給部３から供給される
電力により発熱する。ここで、発熱部６にはハロゲンヒ
ータ以外の発熱体を用いても良い。加熱部７は、定着ロ
ーラなどからなり、発熱体６ａ、６ｂからの熱により温
度が上昇して図示しない紙やＯＨＰなどの被加熱体を加
熱する。

【００２３】電力調整部８は、電力供給部２の供給電力
を調整する部分であり、例えば図に示すように主制御部
８１、ＲＡＭ８２、ＲＯＭ８３、出力制御部８４、入力
制御部８５及び電力切替部８６を備える。主制御部８１
はＲＯＭ８３に記憶した情報等を元に電力調整部８全体
の動作を制御する。ＲＡＭ８２は一時的な情報を記憶す
る。ＲＯＭ８３は供給電力を調整するための基準情報等
を記憶する。出力制御部８４は主制御部８１の制御を充
放電部５及び電力切替部８６に伝達する。入力制御部８
５は情報の入力を制御する。電力切替部８６は出力制御
部８４からの信号で動作し、電力供給部２から発熱部６
への電力供給を遮断したりする。電力調整部８は比較的
電力を消費しない待機時に、充放電部５を制御し、電力
供給部２からの供給電力により補助電力供給部３を充電
しておく。これにより、加熱部７の温度を急激に上昇さ
せたい立ち上がり時など、多量の電力を必要とするとき
に電力供給部２と共に補助電力供給部３の電力を利用し
て発熱部６に多量の電力を供給することができる。

【００２４】また、電力調整部８は、例えば加熱部７の
温度が十分高く補助電力供給部３からの電力供給で十分
で、電力供給部２からの電力供給を行うと設定温度を超
えてしまうおそれがあるときには電量供給部２からの電
力供給を行わないようにする。これにより、加熱部７が
加熱しすぎることを防止できるとともに、電力の消費を
抑えることができる。

【００２５】さらに、図２のブロック図に示すようによ
うに加熱部７の温度を検出する温度検知部９を有するよ
うにしても良い。電力調整部８は温度検知部９が検知し
た加熱部７の温度情報を基に電力供給部２からの供給電
力を制御することができる。

【００２６】また、電力調整部８は加熱部７の温度が一
定以上に達した後は、電源供給部２からの電力供給を低
減するようにしても良い。

【００２７】また、図３のブロック図に示すように補助
電力供給部３の残存電力量を検出する残存電力検出部１
０を備えるようにしても良い。電力調整部８は残存電力
検出部１０の検出結果を元に電力供給部２の供給電力を
減らしたり、電力を供給しないようにする。キャパシタ
は電池と異なり、放電をするにつれて端子間電圧が低下
していくという特性がある。このため、残電力の検知は
キャパシタの端子間電力を計測することでも実現でき
る。

【００２８】本発明の定着装置１を用いた画像形成装置
の構成図を図４示す。画像形成装置は感光体４１、帯電
装置４２、ミラー４３、現像装置４４、転写装置４５、
クリーニング部４６及び定着装置１を備える。感光体１
は回転体からなる像担持体のであってドラム形状をな
す。帯電装置４２は帯電ローラからなり、感光体４１を
帯電する。ミラー４３は、図示しない露光部からの光を
反射して感光体４１に照射し、感光体４１を露光し、感
光体４１上に潜像を形成する。現像装置４４は現像ロー
ラ４４ａを備え、感光体４１上の潜像を現像する。転写
装置４５は感光体４１の下面と対抗した転写部４５ａを
備え、転写紙５０に現像画像を転写する。クリーニング
部４６は、感光体４１の周面に摺接するブレード４６ａ
を具備し、感光体４１をクリーニングする。

【００２９】定着装置1は、図２の断面図に示すように
加熱部としての定着ローラ７、加圧ローラ１ｂ、発熱体
としてのハロゲンヒータ６ａ，６ｂを備える。発熱体６
ａ，６ｂは、図１に示す電力供給部２及び補助電力供給
部３から電力供給を受けて発熱する。定着ローラ７の温
度が発熱体６ａ，６ｂからの熱により上昇することによ
り紙またはＯＨＰシートからなる記録紙５０上に形成さ
れた未定着画像が加熱溶融し、加圧ローラ１ｂで加圧さ
れ、記録紙５０上に定着する。既に説明したように、こ
の発熱体６ａ、６ｂに加える電力を調整するので、発熱
体６ａ、６ｂの温度が上がりすぎることを防止できる。

【００３０】この画像形成装置において、画像形成は次
のようにして行われる。感光体４１が回転を始め、この
回転中に感光体４１が暗中において帯電装置４２により
均一に帯電され、露光光が照射、走査されて作成すべき
画像に対応した潜像が形成される。この潜像は感光体４
１の回転により現像装置４４に移動してきて、ここでト
ナーにより可視像化されてトナー像が形成される。

【００３１】一方、給紙コロ１１０により給紙トレイ５
１上の記録紙５０の送給が開始され、破線で示す搬送経
路を経て一対のレジストローラ４９の位置で一旦停止
し、感光体４１上のトナー像と転写装置４５で合致する
ように送り出しのタイミングを待つ。かかる好適なタイ
ミングが到来するとレジストローラ４９に停止していた
記録紙５０はレジストローラ４９から送り出され、転写
部４７に向けて搬送される。

【００３２】感光体４１上のトナー像と記録紙５０と
は、図５に示すように転写装置４７がある位置で合致
し、トナー像は記録紙５０上に転写される。こうしてト
ナー像を担持した転写紙５０は定着装置１に向けて送り
出される。記録紙５０上のトナー像は定着装置１を通過
する間に当該記録紙５０に定着されて図示省略の排紙部
に排紙される。

【００３３】一方、転写部４７で転写されずに感光体４
１上に残った残留トナーは感光体４１の回転と共にクリ
ーニング装置４６に至り、該クリーニング装置４６を通
過する間に清掃されて次の画像形成に備えられる。

【００３４】

【発明の効果】被加熱体を加熱するために供給する電力
を調整するので、被加熱体が加熱しすぎることを防止で
きるとともに消費電力を低減できる。

【００３５】さらに、被加熱体を加熱する加熱部の温度
を検知し、検知した加熱部の温度を基に供給電力を調整
するので、さらに確実に被加熱体が加熱しすぎることを
防止できるとともに消費電力を低減できる。

【００３６】また、加熱部の温度が高いときには加熱部
に対する電力供給開始を遅らせるので、さらに消費電力
を低減することができると。

【００３７】また、加熱部の温度が高いときには電力供
給を低減するようにするので、被加熱体が加熱しすぎる
ことを防止できるとともに消費電力を低減できる。

【００３８】さらに、電力を蓄積し、蓄積した電力を発
熱部に供給して、供給電力量が瞬時に高まるようにして
も良い。

【００３９】さらに、蓄電した電力量を検知し、検知し
た電力量と加熱部の温度を基に電力供給を調整するの
で、電力消費量を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】定着装置の構成を示すブロック図である。

【図２】温度検知部を備える定着装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図３】残存電力検出部を備える定着装置の構成を示す
ブロック図である。

【図４】画像形成装置を示す構成図である。

【図５】定着装置の断面図である。

【符号の説明】

１；定着装置、２；電力供給部、３；補助電力供給部、
６発熱部、７；加熱部、８；電力調整部、１ｃ；加圧ロ
ーラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H027 DA03 DA12 EA15 EC20 ED25 EE02 EE07 EF09 ZA01 2H033 AA32 AA42 BA30 BA34 BB01 CA07 CA23 CA28 CA30 CA32 CA48 3K058 AA02 AA12 AA45 BA18 CA05 CA12 CA23 CA61 DA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電力供給部と発熱部と加熱部を備え、電
力供給部は発熱部に電力を供給し、発熱部は電力供給部
から供給された電力により発熱して加熱部に熱を供給
し、加熱部は発熱部からの熱により被加熱体を加熱する
定着装置において、電力供給部の供給電力を調整する電
力調整部を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】加熱部の温度を検知する温度検知部を有
し、電力調整部は温度検知部が検知した加熱部の温度を
基に電力供給部の供給電力を調整することを特徴とする
請求項１記載の定着装置。
【請求項３】電力調整部は温度検知部が検知した加熱
部の温度が所定の値よりも高いときには電源供給部が電
力を供給開始を遅らせることを特徴とする請求項２記載
の定着装置。
【請求項４】電力調整部は温度検知部が検知した加熱
部の温度が所定の値よりも高いときには電力供給部から
の電力供給を低減することを特徴とする請求項２又は３
記載の定着装置。
【請求項５】電力を蓄積し、蓄積した電力を発熱部に
供給する補助電力供給部を有する請求項１乃至４のいず
れかに記載の定着装置。
【請求項６】電力を蓄電し蓄電した電力を発熱部に供
給する補助電力供給部と補助電力供給部の残存電力量を
検知する残存電力検知部を有し、電力調整部は残存電力
検知部が検知した加熱部の温度を基に電力供給部の電力
供給を調整することを特徴とする請求項２記載の定着装
置。
【請求項７】電力調整部は残存電力検知部が検知した
補助電力供給部の残存電力量が所定の値よりも大きいと
きには電力供給部の電力供給開始を遅らせる請求項５記
載の定着装置。
【請求項８】電力調整部は残存電力検知部が検知した
補助電力供給部の残存電力量が所定の値よりも大きいと
きには電力供給部の供給電力を低減することを特徴とす
る請求項５又は６記載の定着装置。