JP2006154010A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成間の時間を短縮することができるとともに、加熱部の過剰な加熱を防止することができる定着装置及び画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 加熱部４と、該加熱部に電力を供給する外部電源から電力を供給する主電源装置６と、外部電源から充電可能な補助電源装置７とを備えた加熱装置において、、画像形成途中であって前記主電源から加熱部への電力の供給を停止しており、かつ前記補助電源からヒ−タへの電力を供給を停止しているときに補助電源装置に充電し、前記補助電源の充電量の上限を、補助電源装置の満充電状態未満であって予め定められた所定量とする充電器８を備えた。
【選択図】 図３

Description

本発明は、加熱装置、定着装置及び画像形成装置に係り、特に加熱部に電力を供給する電力供給手段として外部電源から電力を供給する主電源装置と外部電源から充電可能な補助電源装置とを備えた定着装置に関する。

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、安全性等の面から現在ヒートローラ方式が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、これによりトナー像を記録媒体に定着させる。

近年、環境問題に鑑み、複写機やプリンタ装置等の画像形成装置の省電力化が進んでいる。画像形成装置の省電力化のためには、画像形成装置の非通紙時（例えば待機時）において定着装置の定着ローラや定着ベルト等の加熱部温度を低下させることが有効である。

しかし、非通紙時に加熱部の温度を低下させると、その後定着装置を使用するときには加熱部を再び一定温度まで昇温させる必要があり、使用者はその間、待機しなければならない。その結果として装置が使用可能状態となるまでに時間を要するため、使い勝手が悪化することとなる。このような事態を回避するため、補助電源装置からの電力供給補助による加熱部昇温時間の短縮が考えられており、このため定着ローラの熱容量を小さくすることが有効である。

上記定着ローラは画像形成時において、転写材に接触して熱を奪われると、熱容量の大きい定着ローラに比して定着ローラ表面温度が速く降下し、定着性を満足する下限温度以下となり、定着不良が発生しやすい。このため、充電可能な補助電源装置を画像形成装置内に有し、画像形成時に補助電源からヒータに電力供給を行うことにより、定着ローラ表面温度の降下を防止するものがある。

特許文献１には、主電源装置と補助電源装置とを備えた定着装置として、加熱部に主発熱体と補助発熱体を設け、主発熱体には主電源装置から電力を供給し、補助発熱体にはコンデンサを有する補助電源装置から電力を供給し、加熱部の加熱を開始するときに、主電源装置と補助電源装置の両方から大容量の電力を供給して加熱部を短時間で所定の温度に立ち上げ、待機時には加熱部に電力を供給しないようにするものが記載されている。
特開２００２−１８４５５４公報

ところで、上述した従来の定着装置にあっては、画像形成時は外部電源から補助電源装置には充電を行うようにはしておらず、１つの画像形成後、次の画像形成まで間に補助電源への充電を行う必要があり、該充電時間のため次画像形成までの待ち時間が長くなるという不具合があった。

また、画像形成中は、定着装置内の加圧ローラも十分温まっており、補助電源装置を満充電状態まで充電してそのまま加熱のための放電をすると、加熱部が転写材及びトナーへの過剰に熱量を与えることになり、画像形成後のトナーと転写材のブロッキング等の不具合をおこす可能性がある。

本発明は上記不具合を解決し、画像形成間の時間を短縮することができるとともに、加熱部の過剰な加熱を防止することができる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、加熱部と、該加熱部に電力を供給する電力供給手段として外部電源から電力を供給する主電源装置と、外部電源から充電可能な補助電源装置とを備えた加熱装置において、画像形成途中であって前記主電源から加熱部への電力の供給を停止しており、かつ前記補助電源から加熱部への電力を供給を停止しているときに補助電源装置に充電し、前記補助電源の充電量の上限を、補助電源装置の満充電状態未満であって予め定められた所定量とする充電器を備えた加熱装置である。

請求項２の発明は、請求項１の加熱装置において、前記充電器は、画像形成時以外は前記補の電源装置の充電量の上限を満充電状態とすることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２の加熱装置において、前記補助電源として電気二重層キャパシタを用いたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの加熱装置において、加熱部には主電源装置から電力を供給される主加熱部と、補助電源装置から電力が供給される補助加熱部とを備えることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの加熱装置を有し、定着ローラに加熱部を内蔵した定着装置である。

請求項６の発明は、請求項５の定着装置を備え電子写真方式で形成したトナー像を記録部材に加熱溶着させることを特徴とする画像形成装置である。

本発明に係る発熱装置、定着装置、画像形成装置によれば、省電力化を図りつつ次画像形成までの補助電源への充電時間を短くすることができ、加熱部が転写材及びトナーへの過剰に熱量を与えることがないという効果がある。

以下本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図面に基づいて説明する。

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、例えば１００枚連続通紙（７５ＣＰＭ（ＣＰＭ：コピー速度））可能なものであり、その主な構成としては、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。例えばＡＤＦ１３は最大積載枚数１００枚であり、読み取りユニット１１は原稿１００枚の読み取り時間を６０秒とする。

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を原稿搬送ベルト２３の回転により矢印Ｂ２方向へ搬送して原稿排紙トレイ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２４上へ給送して原稿画像を画像読み取りユニット１１によって読み取る。

一方、画像形成部１２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の間に給送された転写材（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。

画像形成部１２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１２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。

次に、本発明の実施例に係る定着装置について説明する。図２は本発明にかかる定着装置の構成を概念的に示す正面図、図３は本発明に係る発熱装置の構成を示すブロック図である。

本例において、定着装置３６は、定着ローラ１と、この定着ローラ１に圧接された加圧ローラ２と、前記定着ローラ１に所定圧で当接される定着分離爪５とを備える。また、定着装置３６は加熱部４と、外部電源（商用電源）から電力を供給する主電源装置６と、外部電源から充電可能な補助電源装置７とを備える。定着ローラ１内には加熱部４が内蔵されており、加熱部４は主電源装置から電力を供給される主加熱部４ａと、補助電源装置７から電力が供給される補助加熱部４ｂとを備えている。これらの加熱部は、ハロゲンヒータ等で構成される。

定着ローラ１にはサーミスタ等の温度検知手段３が配置され、図示していない画像形成装置の制御部が主加熱部４ａ、補助加熱部４ｂの点灯を制御し、定着ローラ２の表面温度を制御している。このように構成された定着装置３６により転写材Ｐ上に形成されたトナーＴの未定着画像を加熱溶融し、転写材Ｐ上にトナーＴを定着する。

そして、主電源装置６はコンセント等で商用電源に接続されている。また、補助電源装置７は図３に示すように、充電器８を介して充電可能に構成されている。本例では加熱部４は、主電源装置６から主加熱部４ａに電力が供給されるほか、補助電源装置７から補助加熱部４ｂに対して電力が供給できる。これらの切り替えは充電器８の処理により充電切替手段９、制御部１０内のスイッチを切り替えることにより実行される。

これにより、主電源装置６から主加熱部４ａに、補助電源装置７から補助加熱部４ｂに電力供給することができ、予め定めた所定時間の間、主電源装置６による最大供給電力を上回る電力を定着装置に供給できる。

また、本例では、充電器８は画像形成中において、主電源装置６から主加熱部４ａに電力が供給されず、かつ補助電源装置７から補助加熱部４ｂに電力が供給されないとき、即ち定着ローラ表面温度が降下せず両加熱部４，５が両方オフ状態であるとき、補助電源装置７に充電を行う。

本例では、補助電源装置７の満充電量（電圧値）をＶ０、満充電状態からの放電直後のヒータ電力をＷ０、画像形成中の充電量の上限をＶ１、充電上限からの放電直後の加熱部の電力をＷ１とすると、充電器８は以下の関係となるように充電を行うよう設定されている。
Ｖ０＞Ｖ１， Ｗ０＞Ｗ１

即ち本例では、補助電源装置７の充電量の上限を、補助電源装置７の満充電状態より少ない量として、充電時間の短縮を図っている。このため、次画像形成までの補助電源装置への充電時間を短くすることができる。また、放電量も少なくなるため、転写材及びトナーへの過剰に熱量を与えることがなくなり、画像形成後のトナーと転写材のブロッキング等の不具合を回避することができる。

また、本例では、充電器８は画像形成以外のときの補助電源装置７への充電量の上限をＶ０と設定している。これにより、補助電源装置７から加熱部４，５への供給電力が十分となり、定着不良をおこすことはない。

ここで、本例では補助電源装置は電気二重キャパシタ（コンデンサ）として構成している。このため、充電時間が数分程度と短くても十分な電力を供給することができる。これに対して、補助電源装置として二次電池である一般的なニッケル-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。

また、電気二重キャパシタは、寿命がほぼ無制限であり、ニッケル-カドミウム電池の充放電の繰り返し回数が５００から１０００回であることに比べて有利であるほか、繰り返しの充放電による劣化も少ないというメリットがある。

なお、上記実施例では、補助電源装置として電気二重層キャパシタを例として挙げているが、本発明の補助電源装置としてはこれに限らず、繰り返し充放電可能な電池を使用することができる。また、発熱体としては、ハロゲンヒータのほかに面状発熱体やＩＨ方式を利用した発熱体を使用することができる。

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。 本発明に係る定着装置の構成を概念的に示す正面図である。 本発明に係る発熱装置の構成を示すブロック図である。に示す断面図である。

符号の説明

１ 定着ローラ
２ 加圧ローラ
３ 温度検知手段
４，５ 加熱部
４ 加熱部
４ａ 主加熱部
４ｂ 補助加熱部
５ 定着分離爪
６ 主電源装置
７ 補助電源装置
８ 充電器
９ 充電切替手段
１０ 制御部
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ないし１８ 給紙カセット
１９ 給紙部
２０ 排紙トレイ
２１ 原稿台
２２ ピックアップローラ
２３ 原稿搬送ベルト
２４ コンタクトガラス
２５ 装置
２６ 光源
２７ 光学系
２８ 光電変換素子
３０ 感光体
３１ 帯電装置
３２ 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
Ｄ 原稿
Ｌ レーザ光
Ｐ 転写材
Ｔ トナー

Claims (6)

1. 加熱部と、該加熱部に電力を供給する電力供給手段として外部電源から電力を供給する主電源装置と、外部電源から充電可能な補助電源装置とを備えた加熱装置において、
   画像形成途中であって前記主電源から加熱部への電力の供給を停止しており、かつ前記補助電源から加熱部への電力を供給を停止しているときに補助電源装置に充電し、
   前記補助電源の充電量の上限を、補助電源装置の満充電状態未満であって予め定められた所定量とする充電器を備えたことを特徴とする加熱装置。
2. 前記充電器は、画像形成時以外は前記補の電源装置の充電量の上限を満充電状態とすることを特徴とする請求項１の加熱装置。
3. 前記補助電源として電気二重層キャパシタを用いたことを特徴とする請求項１または２の加熱装置。
4. 加熱部には主電源装置から電力を供給される主加熱部と、補助電源装置から電力が供給される補助加熱部とを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの加熱装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかの加熱装置を有し、定着ローラに加熱部を内蔵したことを特徴とする定着装置。
6. 請求項５に記載の定着装置を有し、電子写真方式で形成したトナー像を記録部材に加熱溶着させることを特徴とする画像形成装置。