JP2004303518A

JP2004303518A - Heating device, fixing device using this and image forming apparatus using this fixing device

Info

Publication number: JP2004303518A
Application number: JP2003093519A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Kishi; 和人岸; Yasuhisa Kato; 泰久加藤; Akiyasu Amita; 晃康網田; Masami Okamoto; 政己岡本; Takatada Tsukioka; 誉唯月岡; Hirotada Takagi; 啓正高木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prolong the service life of a capacitor when a heating device provided with the capacitor as an auxiliary power source is used in a fixing device, etc., of an image forming apparatus. <P>SOLUTION: A main heating body 2a and an auxiliary heating body 2b are provided in a heating part 2. Power is fed to the main heating body 2a from a main power source device 3, and to the auxiliary heating body 2b from an auxiliary power source device 4 using the capacitor C. Rising of temperature of a fixing roll 40 is sped up by carrying out power feeding from the capacitor C to the auxiliary heating body 2b. The voltage of the capacitor C is lowered by, for example, 0.1V/cell, when the device is in an energy saving mode, the temperature t0 of the fixing roll 40 detected by a temperature sensor S is higher than the room temperature, and power does not need to be fully fed to the auxiliary heating body 2b from the capacitor C in starting time; the service life is prolonged. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば各種材料や装置を加熱する加熱装置と、これを用いた定着装置及びこの定着装置を用いた電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特にこれら装置による加熱の効率化を図ったものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機等の画像形成装置には、普通紙やＯＨＰ等の記録媒体上に画像を形成するが、画像形成の高速性や画像品質、コスト等から電子写真方式が多く採用されている。電子写真方式は、記録媒体上にトナー像を形成し、形成したトナー像を熱と圧力で記録媒体に定着する方法である。定着方式としては、安全性等の面からヒートローラ方式が現在最も多く採用されている。ヒートローラ方式は、ハロゲンヒータ等の発熱部材により加熱する加熱ローラと、加熱ローラに対向配置する加圧ローラを圧接してニップ部と称される相互圧接部を形成し、このニップ部にトナー像が転写された記録媒体を通して加熱、加圧するもので、これによりトナーを記録媒体に定着させる。
【０００３】
近年、環境問題が重要となり、複写機やプリンタ等の画像形成装置も省エネルギ化が進んでいる。この画像形成装置の省エネルギを考えるに当たって無視できないのは、トナーを記録媒体に定着する定着装置の省電力である。そこで、画像形成装置の待機時における定着装置の消費電力の低減としては、待機時には加熱ローラの温度を定着温度よりやや低い一定の温度に保っておき、使用時に直ちに使用可能温度まで立ち上げ、使用者が定着ローラの昇温を待つことがないようにする方式が多く採用されている。この方式の場合、定着装置を使用していないときにもある程度の電力を供給しておかなければならず、それによって余分なエネルギを消費するようになっている。この待機時の消費エネルギは、画像形成装置を構成する機器の消費エネルギの約７割から８割に該当すると言われている。
【０００４】
したがって、待機時の消費エネルギを削減し、より省電力化を図ることが望まれるようになってきており、未使用時には電力供給をゼロにすることが求められている。しかしながら、待機時にエネルギ消費をゼロにすると、定着装置の加熱ローラは鉄やアルミ等の金属ローラを主に使用していて熱容量が大きいため、約１８０℃前後の使用可能温度にまで昇温するには数分から十数分という長い加熱時間が必要になる。このような待ち時間は、使用者の使い勝手を悪化させてしまうので、消費電力が極力小さく、その一方で待機状態からの立ち上がりが速い加熱方式が望まれている。
【０００５】
加熱ローラの昇温時間を短くするためには、単位時間の投入エネルギ、すなわち定格電力を大きくすると良いことは明らかであり、実際に、プリント速度が速い高速機と称される画像形成装置には、電源電圧を２００Ｖにして対応しているものも多い。しかしながら、日本国内の一般的なオフィスでは、商用電源は１００Ｖ、１５Ａであり、２００Ｖに対応させるには設置場所の電源関連設備に特別な工事を施す必要があり、２００Ｖへの対応化はあまり一般的な解決法とはいえない。
【０００６】
すなわち、１００Ｖ、１５Ａの商用電源を使用するかぎり、加熱ローラを短時間で昇温させようとしても、最大投入エネルギーが電源により決まってしまうので、これを改善するために、定着装置が待機状態になったときに一定レベルだけ低い電圧を加熱ローラに供給して定着装置の温度が下がることを遅らせたり（例えば特許文献１参照）、定着装置の待機時に補助電源である二次電池を充電し、定着装置を立ち上げたときに主電源装置と二次電池や一次電池から電力を供給して立ち上がり時間を短縮するようにしたり（例えば特許文献２参照）している。
【０００７】
しかし、特許文献１に示された技術は、待機時においても定着装置に一定レベルだけ低い電圧を供給しているため、十分な省電力とはいえないものとなっている。また、立ち上げ時の最大供給電力を主電源装置から供給する電力より高めることを主にしたものではない。一方、特許文献２に示された定着装置は、立ち上げ時に主電源装置と二次電池や一次電池から電力を供給しており、二次電源としては一般に鉛蓄電池、ニカド電池、ニッケル水素電池を使用している。このような二次電池は、充放電を繰り返すと容量が劣化して低下していき、大電流で放電するほど寿命が短いという性質を持つ。またメモリ効果による容量低下という現象もある。一般的に大電流で長寿命とされているものでも、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。したがって電池の交換頻度が多くなり、そのぶん手間がかかり、交換する電池代等のランニングコストもかさむ。さらに鉛蓄電池では電解液に液体の硫酸を使用する等、オフィス用機器としては好ましくない点もある。
【０００８】
また、大電力の供給を開始したり停止したりする際の急激な電流変化や突入電力等により加熱ローラが内蔵している加熱用回路への負荷が増大するとともに、周辺回路にも投入電流が流れてノイズが発生するという問題もある。このため、大容量の補助電源からの電力供給を頻繁にオン、オフさせることは好ましくない。また、大容量の電力を一度に供給すると供給過剰になり、加熱用回路の温度が上昇しすぎる可能性もある。
【０００９】
このような点を改善し、省電力効果を高めるとともに、大電力を供給する際の突入電流や急激な電流変化によるノイズを低減させ、かつ立ち上がり時間を短縮し、温度が上がりすぎることを防止することができる定着装置として、補助電源装置に充放電可能なキャパシタを使用し、充電器は主電源装置から供給される電力で補助電源装置のキャパシタを充電し、切替装置は補助電源装置の充電と補助電源装置からの補助発熱体に対する電力供給を切り替え、補助電源装置から補助発熱体に供給する電力量を調整する装置が提案されている（例えば特許文献３参照）。キャパシタの基本機能としては、キャパシタから供給する電力によって補助ヒータを発熱させ、この熱を用いて加熱ローラが所定温度まで立ち上る時間を短縮すること、及び通紙時の定着温度の低下を防止することである。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１０−１０９１３号公報
【特許文献２】
特開平１０−２８２８２１号公報
【特許文献３】
特開２００２−１８４５５４号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
キャパシタは、電池に比べると相当に寿命が長いが、充放電を繰り返すことにより、やはり寿命が短くなってゆく。電気二重層キャパシタと称されて近年開発が進んでいるもの等においては、充放電の許容繰り返し回数が１万回以上であるといわれているものの、複写機等の画像形成装置、特に断続的な使用を繰り返すものにおいてはさらに長寿命化が望まれるところである。
【００１２】
本発明は上記従来の問題点を解決できる加熱装置、これを用いた定着装置及びこの定着装置を用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る加熱装置は、上記目的を達成するために、加熱部、該加熱部に電力を供給して加熱するための出力電圧値を変更可能な蓄電装置、及び該蓄電装置の出力電圧を制御する制御手段を有し、上記加熱部が、上記蓄電装置から供給される電力により発熱する発熱体を有し、上記蓄電装置が充放電可能なキャパシタを備える加熱装置において、上記被加熱体による加熱部位の周囲温度を検出する温度検出手段を備え、上記制御手段が、上記温度検出手段により検出した温度が所定温度以上の場合に上記キャパシタの電圧を少なくても最も高い値よりも低く設定する制御を行うものであることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る定着装置は、上記目的を達成するために、請求項１の加熱装置を備え、上記加熱対象物が、上記発熱体により加熱される定着手段と摺接または近接通過する記録媒体であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項３に係る画像形成装置は、上記目的を達成するために、請求項２の定着装置を備える画像形成装置であって、装置本体内に上記温度検出手段を備え、該装置本体内の温度が所定温度以上の場合に上記キャパシタの電圧を少なくても最も高い値よりも低く設定する制御を行うものであることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項４に係る画像形成装置は、上記目的を達成するために、請求項２の定着装置を備える画像形成装置であって、上記温度検出手段に代えて装置動作モードの設定を検出するモード検知手段を備え、該モード検知手段が、装置動作モードが省エネルギ動作モードであることを検知した場合に、上記制御手段が、上記キャパシタの電圧を少なくても最も高い値よりも低く設定する制御を行うことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る電子写真方式の複写機やプリンタ装置等の画像形成装置を概念的に示す断面図である。本実施形態の画像形成装置は主に、原稿を読み取る読み取りユニット１１、画像を形成する画像形成部１２、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）１３、ＡＤＦ１３から送り出される原稿をスタックする原稿排紙トレイ１４、給紙カセット１５ないし１８を備える給紙部１９、記録用紙をスタックする排紙部（排紙トレイ２０）により構成してある。
【００１８】
そして、ＡＤＦ１３の原稿台２１上に原稿Ｄをセットして図示せぬ操作部での操作、例えばプリントキーの押下操作をすると、最上位の原稿Ｄがピックアップローラ２２の回転により矢印Ｂ１方向へ送り出され、原稿搬送ベルト２３の回転により、画像読み取りユニット１１に固定されたコンタクトガラス２４上へ給送され、そこで停止する。コンタクトガラス２４上に載置された原稿Ｄの画像は、画像形成部１２とコンタクトガラス２４の間に位置する読み取り装置２５によって読み取る。読み取り装置２５は、コンタクトガラス２４上の原稿Ｄを照明する光源２６、原稿画像を結像する光学系２７、原稿画像を結像させるＣＣＤ等からなる光電変換素子２８等を有している。画像読み取り終了後、原稿Ｄを搬送ベルト２３の回転により矢印Ｂ２方向へ搬送して排紙トレイ１４上へ排出する。このように、原稿Ｄを１枚ずつコンタクトガラス１４上へ給送して原稿画像を画像読み取りユニット１によって読み取る。
【００１９】
一方、画像形成部２の内部には、像担持体である感光体３０が配置してある。感光体３０は、図において時計方向に回転駆動し、帯電装置３１によって表面を所定の電位に帯電させる。また、書き込みユニット３２からは、読み取り装置２５によって読み取った画像情報に応じて光変調したレーザ光Ｌを照射し、帯電させた感光体３０の表面をこのレーザ光Ｌで露光し、これによって感光体３０の表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は、現像装置３３を通るとき、対向する転写装置３４によって感光体３０と転写装置３４の間に給送された記録媒体Ｐに転写する。トナー像転写後の感光体３０の表面は、クリーニング装置３５によって清掃する。
【００２０】
画像形成部２の下部に配置した複数の給紙カセット１５ないし１８には、紙等の記録媒体Ｐを収容してあり、いずれかの給紙カセット１５ないし１８から記録媒体Ｐを矢印Ｂ３方向へ送り出し、その記録媒体Ｐの表面に、上述のように感光体３０の表面に形成したトナー像を転写する。次に、記録媒体Ｐを矢印Ｂ４で示すように画像形成部２内の定着装置３６を通し、熱と圧力の作用によって記録媒体Ｐの表面に転写されたトナー像を定着させる。定着装置３６を通った記録媒体Ｐを排出ローラ対３７によって搬送し、矢印Ｂ５で示すように排紙トレイ２０へ排出し、スタックする。
【００２１】
図２は、記録媒体Ｐに転写されたトナー像を加熱、加圧して記録媒体に固着させる定着装置３６の一例を示す断面図、図３は定着装置３６が備える本発明に係る加熱装置の一実施形態の構成を示す回路図である。
【００２２】
図示の定着装置３６は、定着ローラ４０と加圧ローラ４１を有し、定着ローラ４０には、例えばハロゲンヒータからなる主発熱体２ａと補助発熱体２ｂからなる加熱部２を内蔵し、定着ローラ４０と加圧ローラ４１とで、トナーＴが載った記録媒体Ｐを通過させて加圧、加熱するニップ部Ｎを形成している。
【００２３】
また本実施形態の加熱装置１は、加熱部２、主電源装置３、補助電源装置４、メインスイッチ５、充電器６、切替装置７及び制御手段８を有する。なお図３では主発熱体２ａと補助発熱体２ｂからなる加熱部２を定着ローラ４０の外側に位置させて描いてあるが、これは図示の都合によるものであり、両発熱体２ａ、２ｂは定着ローラ４０内に設ける。
【００２４】
加熱部２は、主電源装置３から供給される電力により発熱する主発熱体２ａと、補助電源装置４から供給される電力により発熱する補助発熱体２ｂを有し、被加熱体である定着ローラ４０を加熱するようになっている。主電源装置３は、詳細な図示は省略するが、加熱装置１を設置した画像形成装置内において商用電源から電源供給を受ける。主電源装置３は、例えばコンセント等から供給される電力を、加熱部２に応じた電圧に調整しかつ交流から直流へ整流する等の機能を有するが、周知であるので詳細な図示及び説明は省略する。
【００２５】
補助電源装置４は、充放電可能なキャパシタＣを有する。キャパシタＣとしては、例えば８０Ｆ程度の静電容量を有するキャパシタを使用してもよいが、電気二重層キャパシタと称される２０００Ｆ程度以上の静電容量を有し、数秒から数１０秒の電力供給には十分な容量を備えているものが適する。すなわち電気二重層キャパシタ等のキャパシタは、二次電池とは異なり、化学反応を伴わないために優れた特徴を有するためである。
【００２６】
既に述べたように、二次電池として一般的なニッケル−カドミウム電池を用いた補助電源装置では、急速充電を行っても数時間という長い時間を要するが、キャパシタを用いた補助電源装置４では数分程度の急速な充電が可能であり、同一時間内で待機状態と加熱状態を繰り返した場合、キャパシタを用いた補助電源装置４を使用することにより、加熱立ち上げ時に確実に補助電源装置４から電力を供給することができ、加熱部２を短時間で所定の温度に立ち上げることができる。また、ニッケル−カドミウム電池は充放電の許容繰り返し回数が５００回から１０００回程度であるため、加熱用の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が、電気二重層キャパシタを用いた補助電源装置４は充放電の許容繰り返し回数が１万回以上であるとともに、充放電の繰り返しによる劣化も少なく、さらに、鉛蓄電池のように液交換や補充なども必要がないため、メンテナンスをほとんど必要とせず、長期間安定して使用することができる。
【００２７】
なお電気二重層キャパシタは、誘電体がなく、個体電極と溶液界面にできるイオンまたは溶媒分子の電荷が集中した電気二重層のイオン吸着層の吸、脱着反応（充、放電）を利用するもので、繰り返し充放電に強くて寿命が長く、メンテナンスの必要がなく、環境にやさしく、しかも充放電効率が高い等の優れた特徴を有し、最近では静電容量が数万Ｆ、エネルギー密度が十数Ｗｈ／ｌという大容量のものも開発され、一層の大容量化が図られつつある。
【００２８】
メインスイッチ５は、主電源装置３から主発熱体２ａに供給する電力をオン／オフするものであり、充電器６は、主電源装置３から供給される電力で補助電源装置４のキャパシタＣを充電する。また切替装置７は、補助電源装置４の充電と補助電源装置４からの補助発熱体２ｂに対する電力供給を切りえ替るものである。
【００２９】
制御手段８は、スイッチ９とＣＰＵ１０を有し、予め設定された後述する条件で補助電源装置４から補助発熱体２ｂに供給する電力をオン／オフ等させる制御を行う。ただし、図示の制御手段８の構成は、加熱部２の制御を行う部分だけを示す単なる一例であって、画像形成装置全体の制御を行う装置で兼用する等の種々の構成を採用できる。また補助電源装置４に対する制御のための接続形態等も図示の例に限定されない。例えば切替装置７を切り替えてオン／オフ等の制御を行う構成等々種々の形態を採用できる。
【００３０】
このような加熱装置１の基本的な動作を説明する。まず待機時には、切替装置７を切り替て補助電源装置４に充電器６を接続し、補助電源装置４のキャパシタＣを充電しておく。この状態で加熱装置１で加熱部２を加熱するときは、メインスイッチ５をオンにして主電源装置３から主発熱体２ａに電力を供給し、同時に切替装置７を切り替て補助電源装置４から補助発熱体２ｂに電力を供給し、加熱部２に大容量の電力を供給する。このように加熱部２の加熱を開始するときに、主電源装置３と補助電源装置４の両方から大容量の電力を加熱部２に供給するから、加熱部２を短時間で所定の温度に立ち上げることができる。
【００３１】
また、補助電源装置４で加熱部２の補助発熱体２ｂに電力を供給して加熱を開始してから予め定めた所定の時間が経過したときに、制御手段８は補助電源装置４から補助発熱体２ｂに供給している電力を遮断して加熱部２の過熱を防止して所定の温度に維持する。補助電源装置４から補助発熱体２ｂに供給する電力は、供給を開始してから時間が経過するにつれて低減する。この供給電力の低減量に応じて、補助電源装置４から補助発熱体２ｂに供給している電力を遮断する時間を定め、供給電力がある程度低減したときに補助電源装置４から補助発熱体２ｂに供給している電力を遮断すると、大電力を供給している状態で遮断するときに発生する周囲回路の各部品の劣化や電磁ノイズを防止することができる。
【００３２】
このような構成の定着装置３６に送られたトナー像Ｔが転写された記録媒体Ｐは、定着ローラ４０と加圧ローラ４１の間に搬送され、一定温度に加熱された定着ローラ４０によりトナーＴを加熱溶融し、記録媒体Ｐにトナー像として定着させる。そのため定着ローラ４０の加熱部２が有する主発熱体２ａと補助発熱体２ｂには主電源装置３と補助電源装置４から電力を供給し、それにより定着ローラ４０の温度を上昇させ、かつ補助電源装置４から供給する電力をオン／オフ制御することにより、定着ローラ４０の温度が高くなりすぎることを防止して、定着温度を一定温度あるいは所望の温度に保ち、または所要の温度変化を示すように制御することにより、トナーＴを安定して加熱溶融させ、良質なトナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着させる。また、定着ローラ４０に内蔵した加熱部２の主発熱体２ａと補助発熱体２ｂに主電源装置３と補助電源装置４から電力を供給して定着ローラ４０の温度を上昇させるので、定着ローラ４０の表面温度を所定の定着温度まで迅速に上昇させることができるようになっている。
【００３３】
図４は上記のように構成した画像形成装置の使用電力の変化を示す図（Ａ）とキャパシタＣの電圧変化を示す図（Ｂ）である。待機時にあまり電力を消費していない状態から、画像形成の開始とともに使用電力は上限値まで増大し、画像形成時は上限値から少し少なくなり、その後に待機時の状態へと戻る。一般的には、画像形成時に電力的に余裕がある（図４中にＸで示す）ことを利用して補助電源装置４のキャパシタＣを充電している。キャパシタＣの出力電圧は、待機時に最高値を示し、立ち上げ時に定着ローラ４０の加熱のために電力を供給することによって下がり、画像形成時に充電を受けることによって待機時の状態へと復帰する。
【００３４】
図４（Ｂ）において、実線で示すのは画像形成中に充電した場合、一点鎖線で示すのは画像形成直後に充電した場合である。一般的には画像形成直後に充電するが、これは、直前の画像形成を終えた直後に画像形成を行うときにキャパシタＣの充電が完了していないとｃｐｍ（コピー速度）の低下や充電待ち時間が発生し、画像形成装置全体としての機能が低下するためである。すなわち、補助電源装置４から補助発熱体２ｂに供給している電力を遮断したとき、補助電源装置４には十分に充電されていない状態となる。そこで加熱部２の温度が安定して比較的電力を消費しないときに、切替装置７を充電器６側に切り替て補助電源装置４に充電器６を接続して主電源装置３から供給される電力で補助電源装置４を充電しておく。そして加熱部２に再度多量の電力を供給する必要があるとき、主電源装置３とともに補助電源装置４から電力を供給して加熱部２に多量のエネルギを供給する。
【００３５】
また長時間装置を使用しないとキャパシタＣの電圧は自然放電によって低下し、装置の立ち上がりに時間がかかってしまうため、キャパシタＣの電圧を自動的に検知して自動的に充電する等の手法が採用されている。この場合、例えば２．５Ｖ／セルという最大電圧に常にキャパシタＣの電圧を保持することになる。しかしながら、既述のように上述のような充電、放電をくり返せば、キャパシタＣの寿命がかなり長いとしても、使用可能な期間を縮めることになる。
【００３６】
そこで、キャパシタＣの電圧を０．１Ｖ／セル下げると寿命が約２倍伸びると言う知見に基づいて、本実施形態では、画像形成動作をしばらく行わないと予測できる場合にはキャパシタＣの電圧を下げるように制御する。そのため定着ローラ４０の近傍に温度センサＳを配置し、制御手段８は、温度センサＳで検出した温度が所定の温度以上になった場合にはキャパシタＣの電圧を下げる制御を行う。
【００３７】
図５は、定着ローラ４０の温度変化を示す図である。待機時には低温で、立ち上げ時には上述のような両発熱体２ａ、２ｂの発熱によって所定の定着温度（図では１８０℃）まで上昇し、画像形成中はほぼ定着温度に保たれ、画像形成動作の終了とともに徐々に低下していくという過程をとる。このとき、定着ローラ４０の温度は環境条件によって室温（画像形成装置を設置した場所の温度）または画像形成装置内温度にまで低下する。
【００３８】
本発明の実施形態は、この環境条件による定着ローラ４０の温度を考慮するものであり、温度センサＳにより検出した温度が所定温度以上の場合にキャパシタＣの電圧値を通常時よりは低い値まで下げる制御を行うものである。
【００３９】
図６は、定着ローラ４０の温度とキャパシタＣの電圧の関係を示す図である。図６（Ａ）は、温度センサＳで検出した定着ローラ４０の温度ｔ０が室温またはその近傍の値であり、立ち上げ時にキャパシタＣから補助発熱体２ｂへフルに電力を供給して発熱させ、所定温度Ｔまだ昇温させる必要がある状態（通常動作時）を示す。また図６（Ｂ）は、温度センサＳで検出した定着ローラ４０の待機時の温度ｔ１が室温より高く、立ち上げ時にキャパシタＣから補助発熱体２ｂへフルには電力を供給しないでもよい状態（低電圧動作時）を示す。
【００４０】
また図６（Ｃ）は、図６（Ａ）に対応する状態におけるキャパシタＣの電圧変化を示す図、図６（Ｄ）は、図６（Ｂ）に対応する状態におけるキャパシタＣの電圧変化を示す図である。待機時状態から定着温度まで定着ローラ４０の温度を上昇させるには、図６（Ｄ）の状態の方がキャパシタＣの電圧が低くて良いことを示している。なお図６（Ｄ）に点線で示す変化は、図６（Ｃ）に実線で示した変化である。また時間軸（横軸）の時間Ｔ、Ｔ０は図６全体において同一符号が同一時間を示しており、経過時間ｄＴも同一時間間隔となっている。
【００４１】
ここで、キャパシタＣの電圧Ｅ０、Ｅ１と温度ｔ０、ｔ１の間の関係は、被加熱体である定着ローラ４０の熱容量等の熱的性状には変化がないものとすれば、
【数１】

であり、これを変形して、
【数２】

となり、これが電圧低減度を示すことになる。キャパシタＣの電圧をどの程度下げるかは上述の関係と、０．１Ｖ／セル下げると寿命が約２倍伸びると言う知見とに基づいて適宜定めれば良い。なおキャパシタＣの出力電圧値は種々公知の方法で変更可能であり、無段階に変更するものであっても、いくつか複数の設定値を定めておいて、それら設定値のいずれかを選択するものでも、いずれでもよく、もちろん上述のような制御を行えば、キャパシタＣの電圧は最高値以外の値をとる。
【００４２】
本発明は、定着ローラ４０の温度に代えて装置動作モードを指標としてキャパシタＣの電圧調整制御を行うようにすることができる。図７は、画像形成装置に対して電源を供給する商用電源の電力が、画像形成装置の動作モードに従って変化する状態を示す図である。この図では、画像形成動作が行われた後、低電力モードに入り、所定時間にわたって次の画像形成動作が行われない場合にはオフモードに入ることを示している。これら低電力モード及びオフモードは、いわゆる省エネルギモードであり、これを商用電源の電力値を検知することによって検出し、動作モードが省エネルギ動作モードであることを検知した場合には上述の場合と同様にキャパシタＣの電圧を下げる低く設定する制御を行うようにすることができる。
【００４３】
なお上述のような構成の定着装置３６において、補助電源装置４から補助発熱体２ｂへの供給電力量を調整する場合、上述のように供給電力を遮断するタイミングによって供給電力量を調整するだけでなく、図８に示すように、補助電源装置４から補助発熱体２ｂへの電力供給を開始した後、単位時間あたりの平均供給電力を増加または減少させて、その後に電力供給を停止する制御も可能である。図８（Ｂ）は、発熱体への電力供給のオン／オフ周期を変更することにより制御する例である。また加熱部２が、定格消費電力が異なる複数の補助発熱体を含み、制御手段８が複数の補助発熱体を適時に切り替えることによって、単位時間あたりの平均供給電力を増加または減少させるようにした構成も採用できる。
【００４４】
なお以上説明してきた実施形態では、二つのローラ、すなわち定着ローラ４０と加圧ローラ４１によってニップ部Ｎを形成しているが、本発明の定着装置及びこれを用いた画像形成装置は、このような構成に限定されず、ローラとベルト、ベルトとベルトによりニップ部Ｎを形成するもの等、記録媒体Ｐが被加熱体と摺接または近接して通過するタイプ等種々の構成のものが採用可能である。また、本発明が図示のタイプの画像形成装置に限定されるものではなく、例えば感光体がドラム状ではなくベルトタイプのもの、中間転写ベルトを用いるカラー画像形成装置等々の種々のタイプの装置に適用可能である。
【００４５】
【発明の効果】
本発明に係る加熱装置、これを用いた定着装置及びこの定着装置を用いた画像形成装置は以上説明してきたように、蓄電装置により加熱される被加熱体による加熱部位の周囲温度を検出する温度検出手段を備え、検出した温度が所定温度以上の場合に蓄電装置の出力電圧値を少なくても最も高い値よりも低く設定する制御を行うので、キャパシタの寿命を向上させ得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の実施形態を示す概念的断面図である。
【図２】図１の画像形成装置に用いる本発明の実施形態に係る定着装置の構成を示す概念的断面図である。
【図３】本発明に係る加熱装置の一実施形態の構成を示す回路図である。
【図４】図１の画像形成装置の使用電力の変化を示す図（Ａ）とキャパシタＣの電圧変化を示す図（Ｂ）である。
【図５】定着ローラの温度変化を示す図である。
【図６】定着ローラの温度とキャパシタの電圧の関係を示す図である。
【図７】画像形成装置に対して電源を供給する商用電源の電力が、画像形成装置の動作モードに従って変化する状態を示す図である。
【図８】図１の加熱装置における、単位時間あたりの平均供給電力を増加または減少させる例を示す図である。
【符号の説明】
１加熱装置
２加熱部
２ａ主発熱体
２ｂ補助発熱体
３主電源装置
４補助電源装置
５メインスイッチ
６充電器
７切替装置
８制御手段
９スイッチ
１０ＣＰＵ
１１読み取りユニット
１２画像形成部
１３自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）
１４原稿排紙トレイ
１５、１６、１７、１８給紙カセット
１９給紙部
２０排紙トレイ
２１原稿台
２５読み取り装置
３０感光体
３１帯電装置
３２書き込みユニット
３３現像装置
３４転写装置
３５クリーニング装置
３６定着装置
３７排出ローラ対
４０定着ローラ
４１加圧ローラ
Ｃキャパシタ
Ｄ原稿
Ｐ記録媒体
Ｔトナー
Ｎニップ部
Ｓ温度センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to, for example, a heating device for heating various materials and devices, a fixing device using the same, and an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a printer, and a facsimile using the fixing device. The present invention relates to a device for improving the efficiency of heating.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In an image forming apparatus such as a copying machine, an image is formed on a recording medium such as plain paper or OHP, and an electrophotographic method is often used because of high speed of image formation, image quality, cost, and the like. The electrophotographic method is a method in which a toner image is formed on a recording medium, and the formed toner image is fixed on the recording medium by heat and pressure. As a fixing method, a heat roller method is currently most frequently employed in terms of safety and the like. In the heat roller method, a heating roller heated by a heating member such as a halogen heater and a pressure roller arranged opposite to the heating roller are pressed to form a mutual press contact portion called a nip portion, and a toner image is formed in the nip portion. Is heated and pressed through the recording medium onto which the toner has been transferred, thereby fixing the toner to the recording medium.
[0003]
2. Description of the Related Art In recent years, environmental issues have become important, and image forming apparatuses such as copiers and printers have been saving energy. In considering the energy saving of the image forming apparatus, what cannot be ignored is the power saving of the fixing device that fixes the toner on the recording medium. Therefore, in order to reduce the power consumption of the fixing device during the standby time of the image forming apparatus, the temperature of the heating roller is maintained at a fixed temperature slightly lower than the fixing temperature during the standby time, and the temperature is immediately raised to the usable temperature at the time of use, and the use temperature is increased. In many cases, a method is employed in which a user does not wait for the temperature of the fixing roller to rise. In this method, a certain amount of power must be supplied even when the fixing device is not used, thereby consuming extra energy. It is said that the energy consumption during the standby corresponds to about 70% to 80% of the energy consumption of the devices constituting the image forming apparatus.
[0004]
Therefore, it has been desired to reduce energy consumption during standby and to further reduce power consumption, and it is required to reduce power supply to zero when not in use. However, if the energy consumption is reduced to zero during standby, the heating roller of the fixing device mainly uses a metal roller such as iron or aluminum and has a large heat capacity, so that the temperature rises to a usable temperature of about 180 ° C. Requires a long heating time of several minutes to several tens of minutes. Such a waiting time deteriorates the usability of the user. Therefore, a heating method that consumes as little power as possible and that quickly rises from the standby state is desired.
[0005]
It is clear that it is better to increase the input energy per unit time, that is, the rated power, in order to shorten the heating time of the heating roller. Actually, an image forming apparatus called a high-speed machine having a high print speed is required. In many cases, the power supply voltage is set to 200 V to cope with the problem. However, in a general office in Japan, the commercial power supply is 100V and 15A, and it is necessary to perform special work on the power supply related equipment at the installation place to support 200V. This is not a practical solution.
[0006]
That is, as long as a commercial power supply of 100 V and 15 A is used, even if an attempt is made to raise the temperature of the heating roller in a short period of time, the maximum input energy is determined by the power supply. When the temperature of the fixing device becomes low, the temperature of the fixing device is reduced by supplying a voltage lower by a certain level to the heating roller (for example, see Patent Document 1). When the fixing device is started up, power is supplied from a main power supply device and a secondary battery or a primary battery to shorten the start-up time (for example, see Patent Document 2).
[0007]
However, the technique disclosed in Patent Document 1 does not provide sufficient power saving because a low voltage is supplied to the fixing device by a certain level even during standby. Further, it is not intended to mainly increase the maximum supply power at the time of startup than the power supplied from the main power supply device. On the other hand, the fixing device disclosed in Patent Literature 2 supplies power from a main power supply device and a secondary battery or a primary battery at the time of start-up. As a secondary power source, a lead storage battery, a nickel-cadmium battery, and a nickel hydrogen battery are generally used. I'm using Such a secondary battery has the property that the capacity deteriorates and decreases when charge and discharge are repeated, and the life is shortened as the discharge is performed with a large current. There is also a phenomenon that the capacity is reduced by the memory effect. Even though a battery is generally considered to have a long life at a large current, the number of charge / discharge repetitions is about 500 to 1000 times, and if the charge / discharge is repeated 20 times a day, the battery life can be reduced to about one month. Will be. Therefore, the replacement frequency of the battery is increased, which is troublesome, and the running cost such as the cost of replacing the battery is increased. Furthermore, lead-acid batteries use liquid sulfuric acid as an electrolyte, which is not desirable for office equipment.
[0008]
In addition, the load on the heating circuit built into the heating roller increases due to sudden current changes and rush power when starting or stopping the supply of large power, and the input current also increases in the peripheral circuits. There is also a problem that noise occurs due to the flow. For this reason, it is not preferable to frequently turn on and off the power supply from the large-capacity auxiliary power supply. Further, if a large amount of electric power is supplied at one time, the supply becomes excessive, and the temperature of the heating circuit may be too high.
[0009]
In order to improve such a point and improve the power saving effect, reduce the rush current and the noise due to the rapid current change when supplying large power, shorten the rise time, and prevent the temperature from rising too much. The fixing device can use a chargeable / dischargeable capacitor for the auxiliary power supply, the charger charges the capacitor of the auxiliary power supply with electric power supplied from the main power supply, and the switching device charges and charges the auxiliary power supply. There has been proposed a device that switches the power supply from an auxiliary power supply to an auxiliary heating element and adjusts the amount of power supplied from the auxiliary power supply to the auxiliary heating element (for example, see Patent Document 3). The basic function of the capacitor is to make the auxiliary heater generate heat by the power supplied from the capacitor, to use this heat to shorten the time required for the heating roller to rise to a predetermined temperature, and to prevent the fixing temperature from dropping during paper passing. It is.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-10913 [Patent Document 2]
JP-A-10-282821 [Patent Document 3]
JP 2002-184554 A
[Problems to be solved by the invention]
The life of a capacitor is considerably longer than that of a battery, but the life is also shortened by repeated charging and discharging. In an electric double layer capacitor and the like which are being developed in recent years, although the allowable number of repetitions of charge / discharge is said to be 10,000 or more, image forming apparatuses such as copying machines, especially intermittent For those that are repeatedly used, a longer life is desired.
[0012]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a heating device which can solve the above-mentioned conventional problems, a fixing device using the same, and an image forming apparatus using the fixing device.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a heating device according to the present invention includes a heating unit, a power storage device capable of changing an output voltage value for heating by supplying power to the heating unit, and an output voltage of the power storage device. A heating unit having a heating element that generates heat by electric power supplied from the power storage device, wherein the power storage device includes a chargeable / dischargeable capacitor; Temperature detecting means for detecting an ambient temperature of the heating portion, wherein the control means sets the voltage of the capacitor to be lower than the highest value at least when the temperature detected by the temperature detecting means is equal to or higher than a predetermined temperature. It is characterized by performing control.
[0014]
In order to achieve the above object, a fixing device according to the present invention includes a heating device according to claim 1, wherein the object to be heated is a recording medium that slides or passes close to a fixing unit heated by the heating element. There is a feature.
[0015]
In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to a third aspect of the present invention is an image forming apparatus including the fixing device according to the second aspect, wherein the image forming apparatus includes the temperature detecting unit in the apparatus main body, When the internal temperature is equal to or higher than a predetermined temperature, control is performed to set the voltage of the capacitor at least to be lower than the highest value.
[0016]
In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to a fourth aspect of the present invention is an image forming apparatus including the fixing device according to the second aspect, and detects setting of an apparatus operation mode instead of the temperature detecting unit. The mode detection means detects that the device operation mode is the energy saving operation mode, and the control means sets the voltage of the capacitor to be lower than the highest value at least. Is performed.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view conceptually showing an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a printer according to the present invention. The image forming apparatus according to the present embodiment mainly includes a reading unit 11 for reading a document, an image forming unit 12 for forming an image, an automatic document feeder (ADF) 13, a document discharge tray 14 for stacking documents fed from the ADF 13, The paper feed unit 19 includes paper feed cassettes 15 to 18 and a paper discharge unit (paper discharge tray 20) for stacking recording paper.
[0018]
When the document D is set on the document table 21 of the ADF 13 and an operation is performed on an operation unit (not shown), for example, a print key is pressed, the uppermost document D is sent out in the direction of arrow B1 by the rotation of the pickup roller 22. Then, the document is conveyed onto the contact glass 24 fixed to the image reading unit 11 by the rotation of the document conveying belt 23, and stops there. The image of the document D placed on the contact glass 24 is read by a reading device 25 located between the image forming unit 12 and the contact glass 24. The reading device 25 has a light source 26 for illuminating the document D on the contact glass 24, an optical system 27 for forming a document image, a photoelectric conversion element 28 such as a CCD for forming a document image, and the like. After the image reading is completed, the document D is conveyed in the direction of arrow B <b> 2 by the rotation of the conveyance belt 23 and is discharged onto the discharge tray 14. In this way, the document D is fed one by one onto the contact glass 14 and the document image is read by the image reading unit 1.
[0019]
On the other hand, a photoreceptor 30 as an image carrier is disposed inside the image forming section 2. The photoreceptor 30 is rotated clockwise in the drawing, and the surface is charged to a predetermined potential by the charging device 31. Further, the writing unit 32 irradiates a laser beam L light-modulated in accordance with image information read by the reading device 25, and exposes the surface of the charged photoconductor 30 with the laser beam L. An electrostatic latent image is formed on the surface of the substrate 30. When the electrostatic latent image passes through the developing device 33, the electrostatic latent image is transferred to the recording medium P fed between the photoconductor 30 and the transfer device 34 by the transfer device 34 opposed thereto. The surface of the photoconductor 30 after the transfer of the toner image is cleaned by the cleaning device 35.
[0020]
A plurality of paper cassettes 15 to 18 disposed below the image forming unit 2 accommodate recording media P such as paper, and the recording media P is fed from any of the paper cassettes 15 to 18 in the direction of arrow B3. The toner image formed on the surface of the photoconductor 30 is transferred to the surface of the recording medium P as described above. Next, the recording medium P is passed through a fixing device 36 in the image forming unit 2 as indicated by an arrow B4, and the toner image transferred to the surface of the recording medium P by the action of heat and pressure is fixed. The recording medium P that has passed through the fixing device 36 is conveyed by the discharge roller pair 37, discharged to the discharge tray 20 as indicated by an arrow B5, and stacked.
[0021]
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of a fixing device 36 that heats and presses the toner image transferred onto the recording medium P to fix the toner image to the recording medium. FIG. FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration of the embodiment.
[0022]
The illustrated fixing device 36 includes a fixing roller 40 and a pressure roller 41. The fixing roller 40 includes a built-in heating unit 2 including, for example, a main heating element 2a including a halogen heater and an auxiliary heating element 2b. A nip portion N is formed by the pressure roller 40 and the pressure roller 41 to press and heat the recording medium P on which the toner T is loaded.
[0023]
The heating device 1 of the present embodiment includes a heating unit 2, a main power supply 3, an auxiliary power supply 4, a main switch 5, a charger 6, a switching device 7, and a control unit 8. In FIG. 3, the heating unit 2 including the main heating element 2a and the auxiliary heating element 2b is drawn outside the fixing roller 40, but this is for the convenience of illustration. It is provided inside the fixing roller 40.
[0024]
The heating unit 2 includes a main heating element 2 a that generates heat by electric power supplied from the main power supply device 3, and an auxiliary heating element 2 b that generates heat by electric power supplied from the auxiliary power supply device 4. 40 is heated. Although not shown in detail, the main power supply device 3 receives power supply from a commercial power supply in the image forming apparatus in which the heating device 1 is installed. The main power supply device 3 has a function of, for example, adjusting power supplied from an outlet or the like to a voltage corresponding to the heating unit 2 and rectifying the power from AC to DC. Omitted.
[0025]
The auxiliary power supply 4 has a chargeable / dischargeable capacitor C. As the capacitor C, for example, a capacitor having a capacitance of about 80F may be used. However, the capacitor C has a capacitance of about 2000F or more called an electric double layer capacitor, and supplies electric power for several seconds to several tens of seconds. Those having sufficient capacity are suitable. That is, unlike a secondary battery, a capacitor such as an electric double layer capacitor has excellent characteristics because it does not involve a chemical reaction.
[0026]
As described above, an auxiliary power supply using a general nickel-cadmium battery as a secondary battery requires a long time of several hours even if quick charging is performed, but an auxiliary power supply 4 using a capacitor requires several hours. When the standby state and the heating state are repeated within the same time, the auxiliary power supply device 4 using a capacitor can be used to ensure that the auxiliary power supply device 4 can be reliably used when heating is started. Electric power can be supplied, and the heating unit 2 can be raised to a predetermined temperature in a short time. In addition, the nickel-cadmium battery has an allowable repetition number of charge / discharge of about 500 to 1000 times, and therefore has a short life as an auxiliary power supply for heating, and has a problem of replacement labor and cost. Auxiliary power supply device 4 using a battery has an allowable number of repetitions of charge and discharge of 10,000 or more, has little deterioration due to repetition of charge and discharge, and further does not require liquid exchange or replenishment like a lead storage battery. It requires little maintenance and can be used stably for a long time.
[0027]
The electric double layer capacitor has no dielectric substance and utilizes the absorption and desorption reactions (charge and discharge) of the ion adsorption layer of the electric double layer in which charges of ions or solvent molecules formed at the interface between the solid electrode and the solution are concentrated. It has excellent features such as being resistant to repeated charging and discharging, has a long life, requires no maintenance, is environmentally friendly, and has a high charging and discharging efficiency. A large capacity of several Wh / l has also been developed, and the capacity is being further increased.
[0028]
The main switch 5 turns on / off the power supplied from the main power supply 3 to the main heating element 2 a. The charger 6 controls the capacitor C of the auxiliary power supply 4 with the power supplied from the main power supply 3. Charge. The switching device 7 switches between charging of the auxiliary power supply device 4 and power supply from the auxiliary power supply device 4 to the auxiliary heating element 2b.
[0029]
The control means 8 has a switch 9 and a CPU 10, and performs control such as turning on / off the power supplied from the auxiliary power supply device 4 to the auxiliary heating element 2b under predetermined conditions described later. However, the configuration of the control unit 8 shown is merely an example showing only a portion that controls the heating unit 2, and various configurations such as a device that controls the entire image forming apparatus can be used. Further, the connection form for controlling the auxiliary power supply device 4 is not limited to the illustrated example. For example, various modes such as a configuration in which the switching device 7 is switched to perform control such as on / off can be adopted.
[0030]
The basic operation of such a heating device 1 will be described. First, at the time of standby, the switching device 7 is switched, the charger 6 is connected to the auxiliary power supply device 4, and the capacitor C of the auxiliary power supply device 4 is charged. When the heating unit 2 is heated by the heating device 1 in this state, the main switch 5 is turned on to supply power from the main power supply 3 to the main heating element 2a, and at the same time, the switching device 7 is switched to switch from the auxiliary power supply 4 Power is supplied to the auxiliary heating element 2b, and large-capacity power is supplied to the heating unit 2. As described above, when the heating of the heating unit 2 is started, a large amount of electric power is supplied to the heating unit 2 from both the main power supply device 3 and the auxiliary power supply device 4, so that the heating unit 2 is heated to a predetermined temperature in a short time. Can be launched.
[0031]
When a predetermined period of time has elapsed after the auxiliary power supply 4 supplies power to the auxiliary heating element 2 b of the heating unit 2 and starts heating, the control unit 8 outputs the auxiliary heat from the auxiliary power supply 4. The power supplied to the body 2b is cut off to prevent overheating of the heating unit 2 and to maintain a predetermined temperature. The power supplied from the auxiliary power supply device 4 to the auxiliary heating element 2b decreases as time elapses from the start of the supply. In accordance with the amount of reduction in the supplied power, a time period during which the power supplied from the auxiliary power supply 4 to the auxiliary heating element 2b is cut off is determined. When the supplied power is cut off, it is possible to prevent deterioration of each component of the peripheral circuit and electromagnetic noise that occur when the power is cut off while the large power is being supplied.
[0032]
The recording medium P on which the toner image T transferred to the fixing device 36 having such a configuration is transferred between the fixing roller 40 and the pressure roller 41, and the toner T is heated by the fixing roller 40 heated to a constant temperature. Is heated and melted, and fixed on the recording medium P as a toner image. Therefore, power is supplied from the main power supply 3 and the auxiliary power supply 4 to the main heating element 2a and the auxiliary heating element 2b included in the heating unit 2 of the fixing roller 40, thereby increasing the temperature of the fixing roller 40, and By controlling on / off of the power supplied from the apparatus 4, it is possible to prevent the temperature of the fixing roller 40 from becoming too high, to maintain the fixing temperature at a constant temperature or a desired temperature, or to show a required temperature change. , The toner T is stably heated and melted, and a good quality toner image T is fixed on the recording medium P. Further, since power is supplied from the main power supply device 3 and the auxiliary power supply device 4 to the main heating element 2a and the auxiliary heating element 2b of the heating section 2 incorporated in the fixing roller 40 to increase the temperature of the fixing roller 40, Can be quickly raised to a predetermined fixing temperature.
[0033]
FIG. 4A is a diagram illustrating a change in power consumption of the image forming apparatus configured as described above, and FIG. 4B is a diagram illustrating a change in voltage of the capacitor C. From the state where little power is consumed during standby, the power consumption increases to the upper limit with the start of image formation, decreases slightly from the upper limit during image formation, and then returns to the standby state. Generally, the capacitor C of the auxiliary power supply device 4 is charged by utilizing the fact that there is a margin in power during image formation (indicated by X in FIG. 4). The output voltage of the capacitor C exhibits the maximum value during standby, decreases by supplying power for heating the fixing roller 40 at startup, and returns to the standby state by receiving charging during image formation.
[0034]
In FIG. 4B, a solid line indicates a case where the battery is charged during image formation, and a chain line indicates a case where the battery is charged immediately after image formation. Generally, charging is performed immediately after image formation. However, this is because if the charging of the capacitor C is not completed when the image formation is performed immediately after the immediately preceding image formation is completed, a decrease in cpm (copy speed) or a wait for charging is performed. This is because time is generated and the function of the entire image forming apparatus is reduced. That is, when the power supplied from the auxiliary power supply 4 to the auxiliary heating element 2b is cut off, the auxiliary power supply 4 is not fully charged. Therefore, when the temperature of the heating unit 2 is stable and relatively little power is consumed, the switching device 7 is switched to the charger 6 side, the charger 6 is connected to the auxiliary power device 4 and supplied from the main power device 3. The auxiliary power supply 4 is charged with electric power. When a large amount of electric power needs to be supplied to the heating unit 2 again, electric power is supplied from the auxiliary power supply unit 4 together with the main power supply unit 3 to supply a large amount of energy to the heating unit 2.
[0035]
If the device is not used for a long time, the voltage of the capacitor C decreases due to spontaneous discharge, and it takes time for the device to rise. Therefore, a method of automatically detecting the voltage of the capacitor C and automatically charging the capacitor C is used. Has been adopted. In this case, the voltage of the capacitor C is always held at the maximum voltage of, for example, 2.5 V / cell. However, if the charge and discharge described above are repeated as described above, the usable period is shortened even if the life of the capacitor C is considerably long.
[0036]
Therefore, based on the finding that lowering the voltage of the capacitor C by 0.1 V / cell extends the life by about two times, in the present embodiment, if it is predicted that the image forming operation will not be performed for a while, the voltage of the capacitor C is reduced. Control to lower. Therefore, a temperature sensor S is disposed near the fixing roller 40, and the control unit 8 performs control to decrease the voltage of the capacitor C when the temperature detected by the temperature sensor S becomes equal to or higher than a predetermined temperature.
[0037]
FIG. 5 is a diagram illustrating a change in the temperature of the fixing roller 40. At the time of standby, the temperature is low, and at the time of startup, the temperature rises to a predetermined fixing temperature (180 ° C. in the figure) due to the heat generated by the

heating elements

2a and 2b as described above. The process is to gradually decrease with the end. At this time, the temperature of the fixing roller 40 decreases to room temperature (the temperature of the place where the image forming apparatus is installed) or the temperature inside the image forming apparatus depending on environmental conditions.
[0038]
The embodiment of the present invention considers the temperature of the fixing roller 40 due to this environmental condition. When the temperature detected by the temperature sensor S is equal to or higher than a predetermined temperature, the voltage value of the capacitor C is reduced to a value lower than normal. The lowering control is performed.
[0039]
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between the temperature of the fixing roller 40 and the voltage of the capacitor C. FIG. 6A shows that the temperature t0 of the fixing roller 40 detected by the temperature sensor S is a value at or near room temperature, and the capacitor C fully supplies power to the auxiliary heating element 2b to generate heat at startup. This shows a state in which it is still necessary to raise the predetermined temperature T (during normal operation). FIG. 6B shows a state in which the temperature t1 of the fixing roller 40 during standby, which is detected by the temperature sensor S, is higher than room temperature, and it is not necessary to fully supply power from the capacitor C to the auxiliary heating element 2b at the time of startup. During low voltage operation).
[0040]
FIG. 6C shows a voltage change of the capacitor C in a state corresponding to FIG. 6A, and FIG. 6D shows a voltage change of the capacitor C in a state corresponding to FIG. 6B. FIG. In order to raise the temperature of the fixing roller 40 from the standby state to the fixing temperature, the state of FIG. 6D indicates that the voltage of the capacitor C may be lower. The change indicated by the dotted line in FIG. 6D is the change indicated by the solid line in FIG. 6, the same reference numerals denote the same time in the time axis (horizontal axis) T0 in FIG. 6, and the elapsed time dT also has the same time interval.
[0041]
Here, if the relationship between the voltages E0 and E1 of the capacitor C and the temperatures t0 and t1 is such that there is no change in the thermal properties such as the heat capacity of the fixing roller 40 which is the object to be heated,
(Equation 1)

And transform this to
(Equation 2)

This indicates the degree of voltage reduction. The extent to which the voltage of the capacitor C is reduced may be determined as appropriate based on the above-described relationship and the knowledge that a reduction of 0.1 V / cell extends the life by about twice. The output voltage value of the capacitor C can be changed by various known methods. Even if the output voltage value is changed steplessly, a plurality of set values are determined, and one of the set values is selected. The voltage of the capacitor C takes a value other than the maximum value if the above control is performed.
[0042]
According to the present invention, the voltage adjustment control of the capacitor C can be performed using the apparatus operation mode as an index instead of the temperature of the fixing roller 40. FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which the power of a commercial power supply that supplies power to the image forming apparatus changes according to the operation mode of the image forming apparatus. This figure shows that after the image forming operation is performed, the low power mode is entered, and when the next image forming operation is not performed for a predetermined time, the off mode is entered. These low power mode and off mode are so-called energy saving modes, which are detected by detecting the power value of the commercial power supply, and when the operation mode is detected to be the energy saving operation mode, In the same manner as described above, the control of lowering the voltage of the capacitor C can be performed.
[0043]
In the fixing device 36 having the above-described configuration, when the amount of power supplied from the auxiliary power supply device 4 to the auxiliary heating element 2b is adjusted, it is only necessary to adjust the amount of power supplied at the timing at which the supplied power is cut off as described above. Alternatively, as shown in FIG. 8, after the power supply from the auxiliary power supply device 4 to the auxiliary heating element 2 b is started, the average supply power per unit time is increased or decreased, and thereafter, the power supply is stopped. It is possible. FIG. 8B is an example in which control is performed by changing the on / off cycle of power supply to the heating element. In addition, the heating unit 2 includes a plurality of auxiliary heating elements having different rated power consumptions, and the control unit 8 switches the plurality of auxiliary heating elements in a timely manner to increase or decrease the average supply power per unit time. Configurations can also be employed.
[0044]
In the embodiment described above, the nip portion N is formed by the two rollers, that is, the fixing roller 40 and the pressure roller 41. However, the fixing device of the present invention and the image forming apparatus using the same have such a configuration. The configuration is not limited to this, and various types of configurations such as a configuration in which the recording medium P slides on or passes close to the object to be heated, such as a configuration in which a nip portion N is formed by a roller and a belt, and a belt and a belt, can be adopted. It is. Further, the present invention is not limited to the illustrated type of image forming apparatus. For example, the present invention is applicable to various types of apparatuses such as a photoconductor having a belt type instead of a drum shape and a color image forming apparatus using an intermediate transfer belt. Applicable.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, the heating device according to the present invention, the fixing device using the same, and the image forming apparatus using the fixing device, as described above, detect the temperature at which the ambient temperature of the heated part heated by the power storage device is detected. When the detected temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, control is performed to set the output voltage value of the power storage device to be lower than the highest value even if the detected temperature is lower than the predetermined temperature. Therefore, the life of the capacitor can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual sectional view showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a conceptual sectional view illustrating a configuration of a fixing device according to an exemplary embodiment of the present invention used in the image forming apparatus of FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of an embodiment of a heating device according to the present invention.
4A is a diagram illustrating a change in power consumption of the image forming apparatus of FIG. 1 and FIG. 4B is a diagram illustrating a voltage change of a capacitor C;
FIG. 5 is a diagram illustrating a temperature change of a fixing roller.
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a temperature of a fixing roller and a voltage of a capacitor.
FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which power of a commercial power supply that supplies power to the image forming apparatus changes according to an operation mode of the image forming apparatus.
FIG. 8 is a diagram showing an example of increasing or decreasing the average supply power per unit time in the heating device of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heating device 2 Heating part 2a Main heating element 2b Auxiliary heating element 3 Main power supply 4 Auxiliary power supply 5 Main switch 6 Charger 7 Switching device 8 Control means 9 Switch 10 CPU
11 Reading Unit 12 Image Forming Unit 13 Automatic Document Feeder (ADF)
14

Document discharge trays

15, 16, 17, 18 Paper feed cassette 19 Paper feed unit 20 Paper discharge tray 21 Document table 25 Reading device 30 Photoconductor 31 Charging device 32 Writing unit 33 Developing device 34 Transfer device 35 Cleaning device 36 Fixing device 37 discharge roller pair 40 fixing roller 41 pressure roller C capacitor D document P recording medium T toner N nip S temperature sensor

Claims

A heating unit, a power storage device capable of changing an output voltage value for supplying power to the heating unit for heating, and control means for controlling an output voltage of the power storage device, wherein the heating unit includes the power storage device A heating device having a heating element that generates heat by electric power supplied from the heating device, wherein the power storage device includes a chargeable / dischargeable capacitor; A heating device, wherein when the temperature detected by the temperature detecting means is equal to or higher than a predetermined temperature, control is performed to set the voltage of the capacitor to be lower than the highest value at least.

A fixing device comprising the heating device according to claim 1, wherein the object to be heated is a recording medium that slides on or passes close to fixing means heated by the heating element.

3. An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 2, wherein the temperature detecting means is provided in the apparatus main body, and when the temperature in the apparatus main body is equal to or higher than a predetermined temperature, the highest value is obtained even if the voltage of the capacitor is reduced. An image forming apparatus for performing control to set the image forming apparatus at a lower level.

An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 2, further comprising a mode detection unit that detects setting of an apparatus operation mode instead of the temperature detection unit, wherein the mode detection unit has an operation mode of an energy saving operation mode. The image forming apparatus is characterized in that when detecting that the voltage of the capacitor is lower than the highest value, the control means controls the voltage of the capacitor to be lower than the highest value.