JP2009245744A - Heating apparatus and image forming apparatus - Google Patents

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Tadashi Yasuda
直史 安田
Chiaki Marumo
千郷 丸茂
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JM Energy Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heating apparatus for shortening a rising time, obtaining high heating efficiency and attaining miniaturization and power saving, and an image forming apparatus for shortening a rising time and attaining miniaturization and power saving. <P>SOLUTION: The heating apparatus includes a heating part whose temperature rises when a heating member generates heat; a main power source formed of a commercial power source for supplying electric power to the heating member in the heating part; and an auxiliary power source formed of a power storage device charged by the supply of electric power from the commercial power source constituting the main power source. The power storage device is composed of an electrochemical capacitor with energy density per single cell being 10 Wh/kg or more. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、加熱装置および画像形成装置に関し、更に詳しくは、複写機、プリンタおよびファクシミリなどの画像形成装置における定着装置の加熱源として用いられる加熱装置、および当該加熱装置を加熱源として有する定着装置を備えた画像形成装置に関する。     The present invention relates to a heating device and an image forming apparatus, and more particularly, a heating device used as a heating source of a fixing device in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile, and a fixing device having the heating device as a heating source. The present invention relates to an image forming apparatus including

複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置は、普通紙やオーバーヘッドプロジェクタ(以下、「OHP」ともいう。)用フィルムなどの記録媒体上に画像を形成して記録する工程を経ることによって当該記録媒体上に可視画像を形成するものである。
このような画像形成装置としては、種々の画像形成記録方式が採用されてなるものがあるが、それらの画像形成記録方式の中でも、高速性、画像品質、コストなどの観点から電子写真方式が広く用いられている。
Image forming apparatuses such as copiers, printers, facsimiles, and the like perform a process of forming and recording an image on a recording medium such as plain paper or an overhead projector (hereinafter also referred to as “OHP”) film. A visible image is formed on a medium.
Some of these image forming apparatuses employ various image forming and recording methods. Among these image forming and recording methods, electrophotographic methods are widely used from the viewpoint of high speed, image quality, cost, and the like. It is used.

電子写真方式が採用されてなる画像形成装置においては、記録媒体上に、例えば未定着トナー像などの未定着画像を形成し、この未定着画像を熱と圧力とによって固定する定着工程を経ることによって可視画像が形成される。このような定着工程に用いられる定着装置においては、その定着方式として、高速性、安全性などの観点からヒートローラ方式が現在最も多く採用されている。   In an image forming apparatus adopting an electrophotographic method, an unfixed image such as an unfixed toner image is formed on a recording medium, and the unfixed image is fixed by heat and pressure. As a result, a visible image is formed. In a fixing device used in such a fixing process, a heat roller method is currently most frequently used as a fixing method from the viewpoint of high speed and safety.

ヒートローラ方式は、例えばハロゲンヒータなどの発熱部材を備えた加熱部を有する構成の加熱装置よりなる加熱ローラと、これに対向配置された加圧ローラとを圧接することによってニップ部と称される相互圧接部を形成し、この両ローラに形成されたニップ部に、未定着画像が形成されたシート状の記録媒体を通過させて加熱することにより、記録媒体上に形成された未定着画像を定着させる方式である。
このようなヒートローラ方式の定着装置においては、加熱ローラとして、鉄やアルミニウムなどよりなる金属ローラが主に用いられており、この金属ローラは熱容量が大きいため、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間の長い立ち上げ時間が必要であるという欠点がある。
The heat roller method is referred to as a nip portion by press-contacting a heating roller formed of a heating device having a heating unit including a heating member such as a halogen heater and a pressure roller disposed to face the heating roller. An unfixed image formed on the recording medium is formed by forming a mutual pressure contact portion and passing the sheet-shaped recording medium on which the unfixed image is formed through the nip formed on both rollers and heating the sheet-shaped recording medium. This is a fixing method.
In such a heat roller type fixing device, a metal roller made of iron or aluminum is mainly used as a heating roller. Since this metal roller has a large heat capacity, it reaches a usable temperature of around 180 ° C. In order to raise the temperature, there is a disadvantage that a long start-up time of several minutes to several tens of minutes is required.

而して、ヒートローラ方式の定着装置を備えた画像形成装置においては、使用者が加熱ローラの昇温を待つことのないよう、メイン電源スイッチがオンの状態であって画像の形成が行われていない待機状態においても、常に、当該定着装置の加熱ローラを直ぐに使用可能温度に立ち上げることのできるよう、その温度が使用可能温度(動作温度)よりもやや低い温度に保たれている。すなわち、加熱ローラを構成する加熱装置においては、画像形成装置が待機状態であっても、発熱部材に電力が供給されている。そのため、このような構成の画像形成装置においては、装置自体が画像形成に使用されていない待機状態にも、直接的に画像形成には寄与しない余分なエネルギーが消費されており、この待機状態の消費エネルギーは装置全体の総消費エネルギーの約7〜8割を占める場合もある。   Thus, in an image forming apparatus including a heat roller type fixing device, an image is formed with the main power switch turned on so that the user does not wait for the temperature of the heating roller to rise. Even in the standby state, the temperature is always kept slightly lower than the usable temperature (operating temperature) so that the heating roller of the fixing device can be immediately raised to the usable temperature. That is, in the heating device constituting the heating roller, power is supplied to the heat generating member even when the image forming apparatus is in a standby state. Therefore, in the image forming apparatus having such a configuration, extra energy that does not directly contribute to image formation is consumed even in a standby state in which the apparatus itself is not used for image formation. The energy consumption may occupy about 70 to 80% of the total energy consumption of the entire apparatus.

近年、環境保護意識の高まりから各国で省電力、省エネルギーのための法規が制定されている。これらの規制やプログラムに対応して上記のような画像形成装置において省電力化を図るためには、当該画像形成装置全体の消費エネルギーのうちの割合の大きい待機状態における消費エネルギーを削減することが有効であり、画像形成時以外には加熱ローラを加熱するための電力供給、すなわち加熱装置への電力供給をゼロにすることが望ましい。
しかしながら、従来のヒートローラ方式の定着装置において、画像形成装置が待機状態であるときに加熱装置への電力供給(以下、「加熱ローラへの供給電力」ともいう。)をゼロにした場合には、再度、画像形成を行う際には加熱ローラが使用可能温度にまで昇温するのに大きな時間を要することとなるため、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、という問題がある。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ている。
In recent years, laws and regulations for power saving and energy saving have been enacted in each country due to increasing awareness of environmental protection. In order to save power in the image forming apparatus as described above corresponding to these regulations and programs, it is necessary to reduce the energy consumption in the standby state where the ratio of the energy consumption of the entire image forming apparatus is large. It is effective, and it is desirable that the power supply for heating the heating roller, that is, the power supply to the heating device, is made zero except during image formation.
However, in a conventional heat roller type fixing device, when the power supply to the heating device (hereinafter also referred to as “power supplied to the heating roller”) is zero when the image forming apparatus is in a standby state. When the image is formed again, it takes a long time to raise the temperature of the heating roller to the usable temperature, so that the waiting time becomes long and the usability of the user deteriorates. There is. For this reason, a configuration for quickly increasing the temperature of the heating roller is required for realizing an energy-saving image forming apparatus.

而して、加熱ローラの昇温時間を短くするためには、単位時間当たりの投入エネルギー、すなわち定格電力を大きくすればよく、実際に、プリント速度の速い高速機には電源電圧を200Vとして対応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においては、電源は100V・15Aが一般的で1500Wが上限であり、200Vに対応させるには、機器の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。このため、加熱ローラを短時間で昇温させるため、投入エネルギーの上限を上げることができない、ということが実情である。
Therefore, in order to shorten the heating time of the heating roller, it is only necessary to increase the input energy per unit time, that is, the rated power. In fact, the power supply voltage is 200 V for a high-speed machine with a high printing speed. Some are doing it.
However, in general offices in Japan, the power supply is generally 100V / 15A and 1500W is the upper limit, and in order to support 200V, it is necessary to perform special work related to the power supply at the place where the equipment is installed. It's not a general solution. For this reason, since the temperature of the heating roller is raised in a short time, the actual situation is that the upper limit of the input energy cannot be increased.

そこで、ヒートローラ方式の定着装置を備えた画像形成装置において省電力化を図るための種々の提案がなされている(例えば、特許文献1〜4参照。)。
具体的には、例えば定着装置の加熱源である加熱装置において、主電源と共に、補助電源として充電可能な二次電池が用いられているものがある(例えば、特許文献3参照。)。ここに、二次電池としては、鉛蓄電池、カドニカ電池が代表的なものである。
Thus, various proposals have been made to save power in an image forming apparatus provided with a heat roller type fixing device (see, for example, Patent Documents 1 to 4).
Specifically, for example, in a heating device that is a heating source of a fixing device, a rechargeable secondary battery is used as an auxiliary power source together with a main power source (see, for example, Patent Document 3). Here, as a secondary battery, a lead storage battery and a CADNICA battery are typical.

特許文献1においては、加熱ローラを加熱するための電力供給手段として、主電源と共に、その装置全体を加熱するための蓄電池よりなる補助電源が設けられてなる構成の加熱装置が提案されている。すなわち、この加熱装置は、加熱ローラに対する電力の供給量を、補助電源によって大きくするという構成のものでなはい。
特許文献2においては、定着装置の加熱ローラを加熱するための電力供給手段として、主電源と補助電源とが設けられてなる構成の加熱装置が提案されているが、この主電源と補助電源とは、単に、単一の電源から2つのレベルの電力供給を行うことを示すものであり、加熱ローラに対する供給電力の最大量を主電源と補助電源を併用することによって高めることを主眼としたものではない。
特許文献3においては、画像形成装置として、定着装置に主電源と共に補助電源が設けられており、この補助電源を用いることによって種々の機能を発揮することのできる構成のものが提案されている。この画像形成装置における補助電源は、二次電池や一次電池などの蓄電装置よりなるものである。
In Patent Document 1, as a power supply means for heating the heating roller, a heating device having a configuration in which an auxiliary power source including a storage battery for heating the entire device is provided together with a main power source. That is, this heating device is not configured to increase the amount of power supplied to the heating roller by the auxiliary power source.
Patent Document 2 proposes a heating device having a configuration in which a main power source and an auxiliary power source are provided as power supply means for heating the heating roller of the fixing device. Simply indicates that two levels of power are supplied from a single power supply, and is intended to increase the maximum amount of power supplied to the heating roller by using both the main power supply and the auxiliary power supply. is not.
In Patent Document 3, an image forming apparatus is proposed in which an auxiliary power source is provided together with a main power source in a fixing device, and various functions can be exhibited by using the auxiliary power source. The auxiliary power source in this image forming apparatus is composed of a power storage device such as a secondary battery or a primary battery.

しかしながら、補助電源として二次電池を用いてなるものにおいては、次のような問題があるため、実用上実現が困難であった。
二次電池は充放電を何回も繰り返すうちに劣化して次第に容量が低下し、大電流で放電するほど寿命が短くなるという性質を有している。一般的に大電流で長寿命とされているカドニカ電池であっても、充放電の繰り返し可能回数は約500〜1000回程度であり、例えば1日に20回の充放電を繰り返した場合には、1ヶ月程度で電池の寿命が尽きてしまうことになる。したがって、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なる。更に、充電に長時間を要するため、夜間充電するかまたは装置外部へ取り出して充電する必要がある。しかも、放電は少しずつであり、短時間に大電力を取り出すことが難しく、また、放電の必要がないときに充電しつづけると、ガスが発生し、故障の原因となるため安全ではない。特に、鉛蓄電池は、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。
However, in the case where a secondary battery is used as an auxiliary power source, there are the following problems, which are difficult to realize in practice.
A secondary battery has the property that it deteriorates as it is repeatedly charged and discharged many times, its capacity gradually decreases, and its life is shortened as it is discharged at a large current. Even for a CADNICA battery that is generally considered to have a long life with a large current, the number of times that charge and discharge can be repeated is about 500 to 1000 times. For example, when charging and discharging 20 times a day is repeated. The battery life will be exhausted in about one month. Therefore, it takes time to replace the battery, and the running cost such as the battery cost becomes very high. Furthermore, since it takes a long time to charge, it is necessary to charge at night or take it out of the apparatus and charge it. Moreover, the discharge is little by little, and it is difficult to take out a large amount of power in a short time. If the battery is continuously charged when there is no need for discharge, gas is generated, causing failure, which is not safe. In particular, a lead storage battery is not preferable for office equipment, such as using liquid sulfuric acid.

また、他の具体例としては、最近の提案として、補助電源として、電気二重層キャパシタを用いてなるものがある(例えば、特許文献4)。
特許文献4には、補助電源として用いる電気二重層キャパシタが、充放電の繰り返し可能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なこと、また、充電時間が数秒から数十秒間程度の短時間とすることが可能であり、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、というような種々の特徴を有していることが記載されている。
As another specific example, there is a recent proposal using an electric double layer capacitor as an auxiliary power source (for example, Patent Document 4).
Patent Document 4 discloses that an electric double layer capacitor used as an auxiliary power source has almost unlimited number of charge / discharge cycles, there is almost no deterioration in charge characteristics, and no periodic maintenance is required. It can be as short as several seconds to several tens of seconds, and a large current of several tens to several hundreds of amperes can flow, so various types of power can be supplied in a short time It is described that it has the following characteristics.

しかしながら、電気二重層キャパシタは、通常、単セル当たりのエネルギー密度が5Wh/ kg以下と小さいため、電力供給時間、すなわち放電容量に限界があり、また、単セル当りの電圧が2.5V程度と低いため、補助電源として必要な高電圧のエネルギー容量を得るためには多数のセルを直列接続することが必要となり、このような大容量の電気二重層キャパシタを配置するための大きなスペースが必要となり、結果としてこのような電気二重層キャパシタを備えた画像形成装置は良好なスペース効率が得られずに大型となってしまう、という問題がある。   However, since the electric double layer capacitor usually has a small energy density of 5 Wh / kg or less per unit cell, there is a limit to the power supply time, that is, the discharge capacity, and the voltage per unit cell is about 2.5 V. Since it is low, it is necessary to connect a large number of cells in series in order to obtain the high voltage energy capacity required as an auxiliary power supply, and a large space is required to arrange such a large capacity electric double layer capacitor. As a result, there is a problem in that an image forming apparatus provided with such an electric double layer capacitor cannot be obtained with good space efficiency and becomes large.

特開平05−232839号公報Japanese Patent Laid-Open No. 05-232839 特開平10−010913号公報JP-A-10-010913 特開平10−282821号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-282821 特開2002−280146号公報JP 2002-280146 A

本発明は以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、立ち上がり時間を短縮することができ、かつ高い加熱効率が得られると共に、小型化および省電力化を図ることのできる加熱装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、立ち上がり時間を短縮することができると共に、小型化および省電力化を図ることのできる画像形成装置を提供することにある。
The present invention has been made based on the circumstances as described above, and its purpose is to shorten the rise time and to obtain high heating efficiency, and to achieve miniaturization and power saving. It is providing the heating apparatus which can be performed.
Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of reducing the rise time and reducing the size and power consumption.

本発明の加熱装置は、発熱部材が発熱することにより温度上昇がなされる加熱部と、当該加熱部における発熱部材に対して電力を供給するための商用電源よりなる主電源およびこの主電源を構成する商用電源からの電力供給によって充電される蓄電装置よりなる補助電源とを備え、
前記蓄電装置が、単セル当たりのエネルギー密度が10Wh/kg以上の電気化学キャパシタにより構成されていることを特徴とする。
The heating device according to the present invention includes a main power source including a heating unit in which the temperature rises when the heating member generates heat, a commercial power source for supplying power to the heating member in the heating unit, and the main power source. An auxiliary power source comprising a power storage device charged by power supply from a commercial power source,
The power storage device is constituted by an electrochemical capacitor having an energy density per unit cell of 10 Wh / kg or more.

本発明の加熱装置においては、蓄電装置を構成する電気化学キャパシタが、リチウムイオンキャパシタであることが好ましい。   In the heating device of the present invention, the electrochemical capacitor constituting the power storage device is preferably a lithium ion capacitor.

本発明の加熱装置においては、蓄電装置を構成する電気化学キャパシタの単セル当たりの電圧の上限値が3.6〜4.0Vの範囲内、かつ下限値が1.8〜2.5Vの範囲内となるよう制御する制御機構を備えていることが好ましい。   In the heating device of the present invention, the upper limit value of the voltage per unit cell of the electrochemical capacitor constituting the power storage device is in the range of 3.6 to 4.0 V, and the lower limit value is in the range of 1.8 to 2.5 V. It is preferable to provide a control mechanism for controlling the inside.

本発明の加熱装置においては、蓄電装置を構成する電気化学キャパシタが、複数の単セルが直列接続されてなる構成を有することが好ましい。   In the heating device of the present invention, it is preferable that the electrochemical capacitor constituting the power storage device has a configuration in which a plurality of single cells are connected in series.

本発明の画像形成装置は、記録媒体上に未定着画像を形成する未定着画像形成装置と、当該未定着画像形成装置によって記録媒体上に形成された未定着画像を加熱して定着させる定着装置とを備えてなる画像形成装置であって、
前記定着装置は、上記の加熱装置を備えており、当該加熱装置によって記録媒体上に形成されている未定着画像を加熱することを特徴とする。
An image forming apparatus according to the present invention includes an unfixed image forming apparatus that forms an unfixed image on a recording medium, and a fixing apparatus that heats and fixes the unfixed image formed on the recording medium by the unfixed image forming apparatus. An image forming apparatus comprising:
The fixing device includes the heating device described above, and heats an unfixed image formed on a recording medium by the heating device.

本発明の画像形成装置においては、オン−オフによって電力の供給状態を変換するメイン電源スイッチがオフとされたとき、加熱装置における蓄電装置を構成する電気化学キャパシタがフル充電状態とされた後、電力の供給が停止される電源オフ状態となることが好ましい。   In the image forming apparatus of the present invention, when the main power switch that converts the power supply state by turning on and off is turned off, after the electrochemical capacitor constituting the power storage device in the heating device is in a fully charged state, It is preferable to enter a power-off state in which power supply is stopped.

本発明の加熱装置によれば、加熱部に電力を供給するための電力供給手段として、主電源と共に、補助電源が設けられており、しかもこの補助電源が単セル当たりのエネルギー密度が10Wh/kg以上の電気化学キャパシタにより構成されてなるものであることから、加熱部に対して、数秒〜数十秒間という極めて短時間に、商用電源の有する電力供給能を超える大きな電力を供給することができるため、当該加熱部の温度を、予熱することなく、短時間で常温から高温の動作温度にまで昇温することができ、従って、省電力化を図ることができると共に、立ち上がり時間を短縮することができる。また、補助電源に大きな電圧を得るために、電気化学キャパシタに必要とされるセル数が小さくなるため、高い加熱効率を得ることができると共に、小型化を図ることができる。   According to the heating device of the present invention, an auxiliary power source is provided together with the main power source as power supply means for supplying power to the heating unit, and the auxiliary power source has an energy density of 10 Wh / kg per unit cell. Since it is comprised by the above electrochemical capacitor, the big electric power exceeding the power supply capability which a commercial power supply has can be supplied to a heating part in a very short time of several seconds to several tens of seconds. Therefore, the temperature of the heating section can be raised from room temperature to a high operating temperature in a short time without preheating, and therefore power saving can be achieved and the rise time can be shortened. Can do. In addition, since the number of cells required for the electrochemical capacitor is reduced in order to obtain a large voltage for the auxiliary power supply, high heating efficiency can be obtained and downsizing can be achieved.

また、本発明の加熱装置においては、加熱装置の補助電源が電気化学キャパシタにより構成されていることから、電気化学キャパシタ自体の有する、充放電の繰り返し可能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、という特性も得られることから、優れた耐久性および良好なメンテナンス性が得られ、更に、定格の範囲内で充電しつづけても、ガスの発生などがなく安全である。   In the heating device of the present invention, since the auxiliary power source of the heating device is constituted by an electrochemical capacitor, the number of times that the electrochemical capacitor itself can be repeatedly charged and discharged is almost unlimited, and the charging characteristics are deteriorated. Since there is almost no charge and no periodic maintenance is required, excellent durability and good maintainability can be obtained, and even if charging continues within the rated range, gas is generated. There is no safety.

本発明の画像形成装置によれば、定着装置の加熱源として本発明の加熱装置が用いられていることから、立ち上がり時間を短縮することができると共に、小型化および省電力化を図ることができる。   According to the image forming apparatus of the present invention, since the heating device of the present invention is used as a heating source of the fixing device, the rise time can be shortened and the size and power can be reduced. .

以下、本発明について、図を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の加熱装置の回路構成の一例を示す説明図である。
この加熱装置は、電力が供給されることによって発熱する第1の発熱部材12Aおよび第2の発熱部材12Bを備えた加熱部11を有しており、第1の発熱部材12Aに対して電力を供給するための商用電源よりなる主電源14と、第2の発熱部材12Bに対して電力を供給するための蓄電装置よりなる補助電源20とが電力供給手段として設けられている。
図1において、16は、直流電流によって充電される必要のある補助電源20に対して主電源14から電力を供給する際に用いられる、整流機能および電圧調製機能を有する充電器であり、17は、補助電源20の充放電を切り替えるための充放電切替手段であり、18は、加熱部11の温度を制御するために主電源14からの第1の発熱部材12Aに対する電力供給を制御するための制御手段である。この充放電切替手段17によれば、補助電源20が充電器16を介して主電源14に接続されてなる充電回路、または当該補助電源20が第2の発熱部材12Bに接続されてなる放電回路が形成され、このいずれかの回路に切り替えが行われることにより補助電源20の充放電が切り替えられることとなる。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a circuit configuration of the heating device of the present invention.
The heating device includes a heating unit 11 including a first heat generating member 12A and a second heat generating member 12B that generate heat when power is supplied, and power is supplied to the first heat generating member 12A. A main power source 14 composed of a commercial power source for supply and an auxiliary power source 20 composed of a power storage device for supplying power to the second heat generating member 12B are provided as power supply means.
In FIG. 1, 16 is a charger having a rectifying function and a voltage adjusting function, which is used when power is supplied from the main power supply 14 to the auxiliary power supply 20 that needs to be charged by a direct current. , 18 is a charge / discharge switching means for switching charge / discharge of the auxiliary power supply 20, and 18 is for controlling power supply from the main power supply 14 to the first heat generating member 12A in order to control the temperature of the heating unit 11. It is a control means. According to the charge / discharge switching means 17, a charging circuit in which the auxiliary power source 20 is connected to the main power source 14 via the charger 16, or a discharging circuit in which the auxiliary power source 20 is connected to the second heat generating member 12B. Is formed, and switching to one of these circuits switches charging / discharging of the auxiliary power supply 20.

加熱部11を構成する第1の発熱部材12Aおよび第2の発熱部材12Bとしては、各々、例えばハロゲンヒータを用いることができると共に、その他の抵抗発熱体などを用いることもできる。
ここに、加熱装置を画像形成装置の定着装置の加熱源として用いる場合には、当該加熱装置の第1の発熱部材12Aおよび第2の発熱部材12Bとして、通常、熱源として高効率なハロゲンヒータが用いられる。
As each of the first heat generating member 12A and the second heat generating member 12B constituting the heating unit 11, for example, a halogen heater can be used, and other resistance heat generating elements can be used.
Here, when the heating device is used as a heating source of the fixing device of the image forming apparatus, a high-efficiency halogen heater is usually used as the heat source as the first heating member 12A and the second heating member 12B of the heating device. Used.

主電源14は、コンセントなどから取り入れることのできる商用電源であるが、第1の発熱部材の構成部材に応じ、電圧の調整および整流などの機能を有するものであってもよい。   The main power supply 14 is a commercial power supply that can be taken in from an outlet or the like, but may have functions such as voltage adjustment and rectification according to the constituent members of the first heat generating member.

この主電源14からの第1の発熱部材12Aに対する電力供給を制御するための制御手段18は、スイッチおよびCPUなどの制御装置などよりなり、予め設定した条件によって主電源14から第1の発熱部材12Aへの導通のオン−オフ動作を実現する構成のものであってもよい。   The control means 18 for controlling the power supply from the main power source 14 to the first heat generating member 12A is composed of a control device such as a switch and a CPU, and the first heat generating member from the main power source 14 according to preset conditions. The structure which implement | achieves on-off operation | movement of conduction to 12A may be sufficient.

そして、補助電源20は、蓄電装置であって主電源14からの電力供給によって充電器16を介して充電され、その単セル当たりのエネルギー密度が10Wh/kg以上である電気化学キャパシタ(以下、「特定の電気化学キャパシタ」ともいう。)よりなるものである。   The auxiliary power source 20 is a power storage device and is charged via the charger 16 by power supply from the main power source 14, and has an energy density of 10 Wh / kg or more per unit cell (hereinafter, “ It is also called “specific electrochemical capacitor”).

ここに、一般的に、「電気化学キャパシタ」とは、電気二重層キャパシタおよび、電極界面での電荷移動によるレドックス容積(レドックスキャパシタ)あるいは擬似容量(擬似容量キャパシタ)を備えてなるもの、更にはこれらの2種類を組み合わせて備えてなるもの(ハイブリッドキャパシタ)およびイオン性溶液を電解質として用いたイオン性液体キャパシタを示す。
なお、リチウムイオンキャパシタは、ハイブリッドキャパシタの一種である。
Here, in general, an “electrochemical capacitor” means an electric double layer capacitor and a redox volume (redox capacitor) or pseudocapacitance (pseudocapacitance capacitor) due to charge transfer at the electrode interface, An ionic liquid capacitor using a combination of these two types (hybrid capacitor) and an ionic solution as an electrolyte is shown.
A lithium ion capacitor is a kind of hybrid capacitor.

この電気化学キャパシタは、二次電池とは異なり、化学反応が限定的である、具体的には、電気化学キャパシタの充放電機構が、電子の移動を伴う酸化還元反応に基づき、ファラデーの法則に従う二次電池の充放電機構とは異なり、物質表面における静電気的相互作用のみに基づき、ファラデーの法則によらないもの、あるいはファラデーの法則によらない作用とファラデーの法則に従う反応との組合せによるものであり、相対的に化学反応の利用度が少ないことから、優れた特徴を有する。
以下に、電気化学キャパシタの優れた特徴を、二次電池と比較することによってを示す。
Unlike the secondary battery, this electrochemical capacitor has a limited chemical reaction. Specifically, the charging / discharging mechanism of the electrochemical capacitor follows the Faraday's law based on an oxidation-reduction reaction involving the movement of electrons. Unlike secondary battery charging / discharging mechanisms, it is based solely on electrostatic interactions on the surface of the material, and does not depend on Faraday's law, or a combination of actions that do not depend on Faraday's law and reactions that follow Faraday's law. Yes, it has excellent characteristics because of its relatively low utilization of chemical reactions.
The excellent characteristics of the electrochemical capacitor will be described below by comparing with a secondary battery.

(1)充電時間が短い:
二次電池として一般的なニッケル−カドミウム電池を補助電源として用いた場合には、、急速充電を行っても充電に数時間の時間を要する。これに対し、電気化学キャパシタを補助電源として用いることにより、数分間程度の急速な充電が可能となり、従って、頻繁に充放電することが可能であるため、同一時間内で比較したときには、ニッケル−カドミウム電池などの二次電池を補助電源とした場合に比して補助電源の使用回数(補助電源を用いた加熱の回数)を増すことができる。
(1) Charging time is short:
When a general nickel-cadmium battery as a secondary battery is used as an auxiliary power source, it takes several hours to charge even if rapid charging is performed. On the other hand, by using an electrochemical capacitor as an auxiliary power source, rapid charging of about several minutes is possible, and therefore charging and discharging can be performed frequently. Therefore, when compared within the same time, nickel- Compared with the case where a secondary battery such as a cadmium battery is used as an auxiliary power source, the number of times the auxiliary power source is used (the number of times of heating using the auxiliary power source) can be increased.

(2)寿命が長い:
ニッケル−カドミウム電池は、充放電の繰り返し可能回数が500〜1000回であるため、加熱装置における加熱部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。これに対し、電気化学キャパシタは、桁違いの寿命を有し、繰り返しの充放電による劣化も少ない。従って、画像形成装置において、待機状態における非加熱動作と稼動状態における加熱動作とが繰り返される定着装置の加熱源として用いられる加熱装置の加熱部の電源として特に有利である。
また、鉛蓄電池のように液交換や補充なども必要ないため、メンテナンスがほとんど不要である。
(2) Long life:
Since the nickel-cadmium battery can be repeatedly charged and discharged 500 to 1000 times, it has a short life as an auxiliary power source for the heating unit in the heating device, and there is a problem in labor and cost of replacement. On the other hand, the electrochemical capacitor has an order of magnitude of life and is less deteriorated by repeated charge and discharge. Therefore, the image forming apparatus is particularly advantageous as a power source for a heating unit of a heating device used as a heating source of a fixing device in which a non-heating operation in a standby state and a heating operation in an operation state are repeated.
Moreover, since lead exchange batteries do not require liquid replacement or replenishment, maintenance is almost unnecessary.

(3)大電力短時間放電が可能:
二次電池は蓄えた電力を一気に放電することができないため、二次電池を補助電源として用いた場合には、加熱部を低温からの立ち上げる際にも大電力を供給することができないことから、立ち上げ時間の短縮には高い効果を望むことはできない。これに対し、電気化学キャパシタは、大電力を数秒間で放電することが可能であるため、補助電源として用いることにより、立ち上げ時間の短縮に威力を発揮する。
(3) High-power short-time discharge is possible:
Because the secondary battery cannot discharge the stored power at a stretch, when the secondary battery is used as an auxiliary power source, it cannot supply a large amount of power even when starting up the heating unit from a low temperature. I cannot hope for a high effect in shortening the start-up time. On the other hand, since an electrochemical capacitor can discharge a large amount of power in a few seconds, it is effective for shortening the startup time by using it as an auxiliary power source.

補助電源20を構成する特定の電気化学キャパシタにおいては、単セル当たりのエネルギー密度が10Wh/kg以上であることが必要とされているが、この単セル当たりのエネルギー密度は、高ければ高いほど好ましいとされる。   In the specific electrochemical capacitor constituting the auxiliary power source 20, the energy density per unit cell is required to be 10 Wh / kg or more, and the higher the energy density per unit cell, the better. It is said.

電気化学キャパシタの単セル当たりのエネルギー密度が10Wh/kg未満である場合には、単セル当たりの電圧が小さくなり、十分な放電容量が得られないため、大きな電圧を得るためにはセル数が大きくなり、従って、高い加熱効率を得ることができず、小型化および省電力化を図ることができなくなる。
ここに、加熱装置を画形成装置における定着装置の加熱源として用いる場合には、補助電源(電気化学キャパシタ)には、その役割を十分に果たすために、少なくとも10Wh程度のエネルギー容量が必要とされる。
具体的に、放電可能時間(放電容量)の観点から、定格が3.9V、エネルギー密度が10Wh/kg以上の単セルが13個直列接続された、500F、50V定格の電気化学キャパシタ(リチウムイオンキャパシタ)においては、その作動電圧範囲が28〜50Vとなり、電流10Aの条件で放電を行なった場合には、放電可能時間は約80秒間となる。一方、定格が3.9V、エネルギー密度が10Wh/kg未満の単セルが20個直列接続された、500F、50V定格の電気化学キャパシタ(電気二重層キャパシタ)においては、その作動電圧範囲が28〜50Vとなり、電流10Aの条件で放電を行なった場合には、放電可能時間は約55秒間となる。
When the energy density per unit cell of the electrochemical capacitor is less than 10 Wh / kg, the voltage per unit cell becomes small and sufficient discharge capacity cannot be obtained. Therefore, high heating efficiency cannot be obtained, and it is impossible to achieve downsizing and power saving.
Here, when the heating device is used as a heating source of the fixing device in the image forming apparatus, the auxiliary power source (electrochemical capacitor) needs to have an energy capacity of at least about 10 Wh in order to fulfill its role. The
Specifically, from the viewpoint of dischargeable time (discharge capacity), a 500 F, 50 V rated electrochemical capacitor (lithium ion) in which 13 single cells having a rating of 3.9 V and an energy density of 10 Wh / kg or more are connected in series. In the case of the capacitor, the operating voltage range is 28 to 50 V, and when discharging is performed under the condition of a current of 10 A, the dischargeable time is about 80 seconds. On the other hand, a 500 F, 50 V rated electrochemical capacitor (electric double layer capacitor) in which 20 single cells having a rating of 3.9 V and an energy density of less than 10 Wh / kg are connected in series has an operating voltage range of 28- When discharging is performed under the condition of 50 V and a current of 10 A, the dischargeable time is about 55 seconds.

特定の電気化学キャパシタは、単セル当たりの電圧の上限値(以下、「電圧上限値」ともいう。)が3.6〜4.0Vであり、かつ下限値(以下、「電圧下限値」ともいう。)が1.8〜2.5Vであることが好ましい。また、電圧上限値は、特に3.7〜3.9Vであることが好ましく、一方、電圧下限値は、特に2.0〜2.2Vであることが好ましい。
特定の電気化学キャパシタにおいては、電圧上限値および電圧下限値が特定の範囲内にあることにより、高い効率で高電圧を得ることができる。
すなわち、例えば第1の発熱部材12Aおよび第2の発熱部材12Bとしてハロゲンヒータを備えた加熱装置を画像形成装置の定着装置の加熱源として用いる場合において、通常必要とされるような高電圧(具体的には、40〜50V)を、少数(具体的には、10〜14個)のセルを直列接続することによって得ることができる。
なお、補助電源として電気二重層キャパシタを用いた場合には、当該電気二重層キャパシタは、16個以上のセルが直列接続されてなる構成とすることが必要となる。
The specific electrochemical capacitor has an upper voltage limit (hereinafter also referred to as “voltage upper limit value”) per unit cell of 3.6 to 4.0 V, and a lower limit value (hereinafter referred to as “voltage lower limit value”). It is preferable that it is 1.8-2.5V. The voltage upper limit value is particularly preferably 3.7 to 3.9V, while the voltage lower limit value is particularly preferably 2.0 to 2.2V.
In a specific electrochemical capacitor, when the voltage upper limit value and the voltage lower limit value are within a specific range, a high voltage can be obtained with high efficiency.
That is, for example, when a heating device provided with a halogen heater as the first heat generating member 12A and the second heat generating member 12B is used as a heating source of a fixing device of an image forming apparatus, a high voltage (specifically required) Specifically, 40 to 50 V) can be obtained by connecting a small number (specifically, 10 to 14) of cells in series.
When an electric double layer capacitor is used as an auxiliary power source, the electric double layer capacitor needs to have a configuration in which 16 or more cells are connected in series.

特定の電気化学キャパシタの好適な具体例としては、リチウムイオンキャパシタが挙げられる。
リチウムイオンキャパシタが特定の電気化学キャパシタとして好適である理由としては、このリチウムイオンキャパシタが、通常、電圧上限値が3.6〜4.0V、かつ電圧下限値が1.8〜2.5Vであり、このような電圧範囲内において、静電容量が500F以上である場合には、例えば静電容量(絶対容量)や電極の目付量など調節することなどにより、容易に単セル当たりのエネルギー密度を10Wh/kg以上とすることのできるものだからである。
また、リチウムイオンキャパシタは、自己放電によって容積が低下することが殆どなく、エネルギー保持性が高いものであるため、休止時間が長くなった後の再立ち上げを短時間で行うことができる。
このリチウムイオンキャパシタの他、特定の電気化学キャパシタとしては、例えば有機導電ポリマーを用いたレドックスキャパシタ、水和酸化ルテニウムを用いた擬似容量キャパシタなどを用いることが可能であると考えられる。
A preferred specific example of the specific electrochemical capacitor is a lithium ion capacitor.
The reason why a lithium ion capacitor is suitable as a specific electrochemical capacitor is that this lithium ion capacitor usually has an upper voltage limit of 3.6 to 4.0 V and a lower voltage limit of 1.8 to 2.5 V. Yes, in such a voltage range, when the capacitance is 500 F or more, the energy density per unit cell can be easily adjusted by adjusting the capacitance (absolute capacitance) or the basis weight of the electrode, for example. This is because it can be set to 10 Wh / kg or more.
Moreover, since the volume of the lithium ion capacitor hardly decreases due to self-discharge and the energy retention is high, the lithium ion capacitor can be restarted in a short time after the pause time is long.
In addition to this lithium ion capacitor, as a specific electrochemical capacitor, for example, a redox capacitor using an organic conductive polymer, a pseudocapacitor using hydrated ruthenium oxide, and the like can be used.

この加熱装置においては、補助光源20を構成する特定の電気化学キャパシタの単セル当たりの電圧上限値および電圧下限値を特定の範囲内とするための制御機構が設けられていることが好ましい。   In this heating apparatus, it is preferable that a control mechanism is provided for setting the voltage upper limit value and the voltage lower limit value per unit cell of the specific electrochemical capacitor constituting the auxiliary light source 20 within a specific range.

制御機構の具体例としては、例えば過充電を防止するための上限電圧制御回路と、過放電を防止するための下限電防止回路とにより構成されるものが挙げられる。
図1の例においては、制御機構として、上限電圧制御回路が充電回路に設けられ、また下限電防止回路が放電回路に設けられている。
As a specific example of the control mechanism, for example, an upper limit voltage control circuit for preventing overcharge and a lower limit electricity prevention circuit for preventing overdischarge can be cited.
In the example of FIG. 1, as a control mechanism, an upper limit voltage control circuit is provided in the charging circuit, and a lower limit electricity prevention circuit is provided in the discharge circuit.

このような構成を有する加熱装置は、補助電源20が十分に充電された状態(例えば、フル充電状態)において、充放電切替手段17によって放電回路を選択的に形成し、当該補助電源20を第2の発熱部材12Bに接続することにより、第1の発熱部材12Aに対して主電源14から電力を供給すると共に、当該第2の発熱部材12Bに対しても補助電源20から電力を供給することができるため、2つの電源からの電力供給によって加熱部11に対して、商用電源の有する電力供給能を超える大きな電力を供給することができる。
ここに、補助電源20に対しては、十分な充電がなされていない状態である場合には、充放電切替手段17によって充電回路を形成し、当該補助電源20を充電器16を介して主電源14に接続することにより、主電源14からの電力供給により充電を行なっておく必要がある。
The heating device having such a configuration selectively forms a discharge circuit by the charge / discharge switching means 17 in a state where the auxiliary power source 20 is sufficiently charged (for example, a full charge state), and the auxiliary power source 20 is By connecting to the second heat generating member 12B, power is supplied from the main power source 14 to the first heat generating member 12A, and power is also supplied from the auxiliary power source 20 to the second heat generating member 12B. Therefore, large power exceeding the power supply capability of the commercial power supply can be supplied to the heating unit 11 by supplying power from the two power supplies.
Here, when the auxiliary power source 20 is not sufficiently charged, a charging circuit is formed by the charge / discharge switching means 17, and the auxiliary power source 20 is connected to the main power source via the charger 16. 14, it is necessary to perform charging by supplying power from the main power supply 14.

そして、補助電源20が、単セル当たりのエネルギー密度が10Wh/kg以上である特定の電気化学キャパシタよりなることから、加熱部11に対する商用電源の有する電力供給能を超える大きな電力の供給を、数秒〜数十秒間という極めて短時間で行なうことができるため、当該加熱部11の温度を、予熱することなく、短時間で常温から高温の動作温度にまで昇温することができ、従って、省電力化を図ることができると共に、立ち上がり時間を短縮することができる。また、補助電源20に大きな電圧を得るために、特定の電気化学キャパシタに必要とされるセル数が小さくなるため、高い加熱効率を得ることができると共に、小型化を図ることができる。具体的には、電気化学キャパシタは、従来公知の電気二重層キャパシタに比して、単セル当たりの電圧を1.5倍とすることができるため、同一使用電圧を得るためには、セル数を2/3倍以下とすることができる。   And since the auxiliary power supply 20 consists of the specific electrochemical capacitor whose energy density per unit cell is 10 Wh / kg or more, supply of the big electric power exceeding the power supply capability which the commercial power supply has with respect to the heating part 11 is several seconds. Since it can be performed in a very short time of ˜several tens of seconds, the temperature of the heating unit 11 can be raised from room temperature to a high operating temperature in a short time without preheating. And rise time can be shortened. Further, since the number of cells required for a specific electrochemical capacitor is reduced in order to obtain a large voltage at the auxiliary power source 20, high heating efficiency can be obtained and downsizing can be achieved. Specifically, the electrochemical capacitor can increase the voltage per unit cell by 1.5 times as compared with a conventionally known electric double layer capacitor. Can be reduced to 2/3 times or less.

また、補助電源20においては、電気化学キャパシタ自体の有する、充放電の繰り返し可能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、という特性も得られることから、優れた耐久性および良好なメンテナンス性が得られ、更に、定格の範囲内で充電しつづけても、ガスの発生などがなく安全である。   In addition, the auxiliary power supply 20 has the characteristics that the electrochemical capacitor itself has an unlimited number of charge / discharge cycles, has almost no deterioration in charge characteristics, and does not require regular maintenance. Therefore, excellent durability and good maintainability can be obtained, and even if charging is continued within the rated range, there is no generation of gas and it is safe.

このような加熱装置は、後述するように、画像形成装置の定着装置における加熱源として好適に用いることができるが、定着装置の加熱源としてだけではなく、例えば画像を担持した記録媒体を加熱して表面性(艶出しなど)を改質するための装置、仮定着を行うための装置、シート状体を乾燥処理するための装置、ラミネート処理装置などの加熱源としても用いることができる。   As will be described later, such a heating device can be suitably used as a heating source in a fixing device of an image forming apparatus. However, the heating device is not only used as a heating source of a fixing device but also, for example, heats a recording medium carrying an image. It can also be used as a heating source for a device for modifying the surface properties (such as glazing), a device for performing assumed attachment, a device for drying a sheet-like body, and a laminating device.

本発明の画像形成装置は、記録媒体上に未定着画像を形成する未定着画像形成装置と、当該定着画像形成装置によって記録媒体上に形成された未定着画像を加熱して定着させる定着装置とを有しており、当該定着装置の加熱源として本発明の加熱装置を備えてなるものである。   An image forming apparatus of the present invention includes an unfixed image forming apparatus that forms an unfixed image on a recording medium, and a fixing apparatus that heats and fixes the unfixed image formed on the recording medium by the fixed image forming apparatus. The heating device of the present invention is provided as a heating source of the fixing device.

この画像形成装置の定着装置においては、加熱源である加熱装置によって記録媒体上に形成されている未定着画像が加熱されるが、熱源、すなわち当該加熱装置を構成する第1の発熱部材および第2の発熱部材として、通常、高い熱効率を有するハロゲンヒータが用いられている。このように熱源としてハロゲンヒータを用いる場合には、ハロゲンヒータの長寿命化を図るため、電流容量はせいぜい10〜12A程度とされることから、このハロゲンヒータの加熱は高電圧で行うことが好ましく、通常、40V以上の電圧が必要である。
なお、補助電源として電気二重層キャパシタを用いた場合には、当該電気二重層キャパシタは単セル当たりの電圧が2.5V程度であることから、40V以上の電圧を得るためには、その構成を、16個以上のセルが直列接続されてなるものとすることが必要となる。
In the fixing device of this image forming apparatus, an unfixed image formed on a recording medium is heated by a heating device that is a heating source. The heat source, that is, the first heat generating member and the first heating member that constitute the heating device. As the heat generating member 2, a halogen heater having high thermal efficiency is usually used. When a halogen heater is used as a heat source in this way, the current capacity is at most about 10 to 12 A in order to extend the life of the halogen heater. Therefore, the halogen heater is preferably heated at a high voltage. Usually, a voltage of 40 V or more is required.
In addition, when an electric double layer capacitor is used as an auxiliary power source, the electric double layer capacitor has a voltage per unit cell of about 2.5 V. Therefore, in order to obtain a voltage of 40 V or more, the configuration is used. It is necessary that 16 or more cells are connected in series.

図4は、本発明の画像形成装置の構成の一例を示す説明図であり、図5は、図4の画像形成装置における定着装置の構成を示す説明図である。
この画像形成装置は、記録媒体上に未定着画像を形成する未定着画像形成装置と、当該未定着画像形成装置によって記録媒体上に形成された未定着画像を加熱して定着させる定着装置とを備えており、定着装置30の加熱源として、図1に係る加熱装置を備えてなるものである。
4 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of the image forming apparatus of the present invention, and FIG. 5 is an explanatory diagram showing the configuration of the fixing device in the image forming apparatus of FIG.
The image forming apparatus includes: an unfixed image forming apparatus that forms an unfixed image on a recording medium; and a fixing device that heats and fixes the unfixed image formed on the recording medium by the unfixed image forming apparatus. The heating device according to FIG. 1 is provided as a heating source of the fixing device 30.

具体的には、未定着画像形成装置は、例えばドラム形状の感光体などの回転体よりなる像担持体41を備えており、この像担持体41の周囲には、帯電ローラからなる帯電手段42と、露光手段の一部を構成するミラー43と、現像ローラ44Aを備えた現像手段44と、記録媒体Pとしての転写紙に未定着画像を転写する転写手段48と、像担持体41の周面に摺接するブレード46Aを具備したクリーニング手段46とが、当該像担持体41の回転方向(図4の矢印方向)に沿ってこの順に配置されてなるものである。また、未定着画像形成装置は、像担持体41上の帯電手段42と現像ローラ44Aとの間において、ミラー43を介して露光光Lbが走査されるよう構成されており、この露光光Lbの照射位置には露光部51が形成されている。   Specifically, the unfixed image forming apparatus includes an image carrier 41 made of a rotating body such as a drum-shaped photoconductor, and a charging unit 42 made of a charging roller is provided around the image carrier 41. A developing unit 44 having a developing roller 44A, a transfer unit 48 for transferring an unfixed image onto a transfer sheet as a recording medium P, and a periphery of the image carrier 41. The cleaning means 46 provided with the blade 46A slidably contacting the surface is arranged in this order along the rotation direction of the image carrier 41 (the arrow direction in FIG. 4). The unfixed image forming apparatus is configured such that the exposure light Lb is scanned via the mirror 43 between the charging unit 42 on the image carrier 41 and the developing roller 44A. An exposure part 51 is formed at the irradiation position.

未定着画像形成装置においては、転写手段48が像担持体41と対向している部位(図4における下面)に転写部47が形成されており、この転写部47には記録媒体Pが図4における右から左に向かう搬送方向で搬送される。また、記録媒体Pは、図示しない給紙トレイに収納されており、給紙コロ56から送り出され、転写部47よりも記録部材Pの搬送方向上流側の位置に設けられた一対のレジストローラ49に向かって図示しない搬送ガイドに案内され、転写部47に搬送されることとなる。   In the unfixed image forming apparatus, a transfer portion 47 is formed in a portion (the lower surface in FIG. 4) where the transfer means 48 faces the image carrier 41, and the recording medium P in FIG. Are transported in the transport direction from right to left. The recording medium P is housed in a sheet feeding tray (not shown), is fed from the sheet feeding roller 56, and is a pair of registration rollers 49 provided at a position upstream of the transfer unit 47 in the conveying direction of the recording member P. Then, it is guided by a transport guide (not shown) and transported to the transfer section 47.

定着装置30は、未定着画像形成装置を構成する転写部47よりも記録部材Pの搬送方向下流側に配置されている。
この定着装置30は、ヒートローラ方式のものであり、加熱装置の加熱部11により構成され、中空円筒状の金属ローラ32の内部にハロゲンヒータよりなる第1の発熱部材12Aおよび第2の発熱部材12Bが配置されてなる構成の加熱ローラと、これに対向配置された、例えば金属ローラ36の外周面に弾性層37が設けられてなる構成の加圧ローラ35とを備え、加熱ローラと加圧ローラ35とを圧接させることによって相互圧接部よりなるニップ部Nが形成されてなるものである。
図4の例において、加熱ローラは、表面の離型性を高めるために、金属ローラ32の外周面に、例えばPTFEよりなる表面離型層33が設けられてなる構成のものである。
The fixing device 30 is disposed on the downstream side in the transport direction of the recording member P with respect to the transfer unit 47 constituting the unfixed image forming apparatus.
The fixing device 30 is of the heat roller type, is constituted by the heating unit 11 of the heating device, and includes a first heat generating member 12A and a second heat generating member made of a halogen heater inside a hollow cylindrical metal roller 32. 12B is provided, and a pressure roller 35 having a configuration in which an elastic layer 37 is provided on the outer peripheral surface of the metal roller 36, for example, disposed opposite to the heating roller. A nip portion N composed of a mutual pressure contact portion is formed by pressing the roller 35 against the roller 35.
In the example of FIG. 4, the heating roller has a configuration in which a surface release layer 33 made of, for example, PTFE is provided on the outer peripheral surface of the metal roller 32 in order to improve the surface release property.

このような構成の画像形成装置においては、下記のようにして可視画像が形成される。 画像形成装置が、画像形成動作状態とされることにより、未定着画像形成装置において、像担持体41が回転を開始し、この回転中に像担持体41の表面が暗中において帯電手段42により均一に帯電され、この帯電面に露光部51から露光光Lbが照射されかつ走査されて、形成すべき画像パターンに対応した潜像が形成される。この潜像は、像担持体41の回転により現像手段44の位置に移動し、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。
一方、給紙コロ56により、給紙トレイ上の記録媒体Pの送給が開始され、これにより、記録媒体Pは破線で示す搬送経路に沿って搬送されることとなるが、一対のレジストローラ49により、像担持体41上のトナー像と転写部47で合致するよう、タイミングを図るために一旦停止され、好適なタイミングが到来すると送り出され、転写部47に向けて搬送される。そして像担持体41上のトナー像と記録媒体Pとが転写部47で合致し、転写手段48による電界によってトナー像が記録媒体P上に転写され、これにより記録媒体P上に未定着画像(トナー像)が形成される。
In the image forming apparatus having such a configuration, a visible image is formed as follows. When the image forming apparatus is in the image forming operation state, in the unfixed image forming apparatus, the image carrier 41 starts to rotate, and the surface of the image carrier 41 is uniformed by the charging unit 42 in the dark during this rotation. The charged surface is irradiated with the exposure light Lb from the exposure unit 51 and scanned to form a latent image corresponding to the image pattern to be formed. This latent image is moved to the position of the developing means 44 by the rotation of the image carrier 41, where it is visualized with toner to form a toner image.
On the other hand, feeding of the recording medium P on the paper feeding tray is started by the paper feeding roller 56, whereby the recording medium P is transported along a transport path indicated by a broken line, but a pair of registration rollers 49, the toner image on the image carrier 41 is temporarily stopped for timing so as to match the toner image on the image carrier 41, sent out when a suitable timing arrives, and conveyed toward the transfer unit 47. Then, the toner image on the image carrier 41 and the recording medium P coincide with each other at the transfer portion 47, and the toner image is transferred onto the recording medium P by the electric field by the transfer means 48, whereby an unfixed image (on the recording medium P) Toner image) is formed.

次いで、未定着画像形成装置において未定着画像が形成された記録媒体Pは、定着装置30に向けて送り出され、その定着装置においては、記録媒体P上の未定着画像が、ニップ部Nを通過することによって加熱溶融され、これにより定着され、その後、図示されない排紙部に排紙されることにより、可視画像が得られる。
ここに、定着装置30においては、加熱ローラが、主電源14もしくは補助電源20からの電力供給によって第1の発熱部材12Aおよび第2の発熱部材12Bが発熱され、これによりその温度が上昇し、記録媒体P上の未定着画像を加熱溶融することによって定着がなされるようになっている。
Next, the recording medium P on which the unfixed image is formed in the unfixed image forming apparatus is sent to the fixing apparatus 30, and the unfixed image on the recording medium P passes through the nip portion N in the fixing apparatus. By doing so, it is heated and melted, and thereby fixed, and then discharged to a paper discharge section (not shown) to obtain a visible image.
Here, in the fixing device 30, the heating roller generates heat from the first heat generating member 12 </ b> A and the second heat generating member 12 </ b> B by power supply from the main power supply 14 or the auxiliary power supply 20, thereby increasing its temperature. Fixing is performed by heating and melting an unfixed image on the recording medium P.

また、転写部47で転写されずに像担持体41上に残った残留トナーは、当該像担持体41の回転と共にクリーニング手段46に至り、このクリーニング手段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。   Residual toner remaining on the image carrier 41 without being transferred by the transfer unit 47 reaches the cleaning unit 46 along with the rotation of the image carrier 41 and is cleaned while passing through the cleaning unit 46 to be next. Prepared for image formation.

以上のような画像形成装置においては、定着装置30の加熱源として本発明の加熱装置が用いられていることから、弊害を伴わずに、画像形成時以外には加熱ローラを加熱するための電力供給、すなわち加熱装置への電力供給をゼロにすることができる。すなわち、画像形成装置が待機状態であるときに加熱装置への電力供給(加熱ローラへの供給電力)をゼロにした場合であっても、再度、画像形成を行う際には、大きな立ち上がり時間を要することなく、速やかに加熱ローラの温度を上昇させることができるため、加熱ローラが使用可能温度にまで昇温するのに要する時間を小さくすることができ、従って、待ち時間が長くなることに起因して使用者の使い勝手が悪化することを防止することができる。
また、定着装置30を構成する加熱装置を小型化することができるため、画像形成装置自体の小型化を図ることが可能となる。
従って、このように、定着装置30の加熱源として本発明の加熱装置が用いられてなる構成の画像形成装置によれば、立ち上がり時間を短縮することができると共に、小型化および省電力化を図ることができる。
In the image forming apparatus as described above, since the heating device of the present invention is used as a heating source of the fixing device 30, the electric power for heating the heating roller is not accompanied by an adverse effect except during image formation. The supply, ie the power supply to the heating device, can be made zero. That is, even when the power supply to the heating device (power supplied to the heating roller) is zero when the image forming apparatus is in a standby state, a large rise time is required when performing image formation again. Since it is possible to quickly raise the temperature of the heating roller, the time required for the heating roller to rise to the usable temperature can be reduced, and therefore the waiting time is increased. Thus, it is possible to prevent user convenience from deteriorating.
In addition, since the heating device constituting the fixing device 30 can be reduced in size, the image forming apparatus itself can be reduced in size.
Therefore, according to the image forming apparatus having the configuration in which the heating device of the present invention is used as the heating source of the fixing device 30 as described above, the rise time can be shortened and the size and power can be saved. be able to.

また、画像形成装置は、オン−オフによって電力の供給状態を変換するメイン電源スイッチがオンとされた際、定着装置30における加熱装置を構成する補助電源20が十分に充電された状態でない場合には、当該補助電源20からの電力の供給が十分になされず、立ち上げに大きな時間を要するおそれがあることから、メイン電源スイッチがオフとされたときには、その直後に電力の供給が停止される電源オフ状態とはならず、加熱装置における補助電源20がフル充電状態とされた後に、電源オフ状態とされる構成を有することが好ましい。このような構成とすることにより、電源オフ状態とされた後の再度の立ち上げに備えることができる。   Further, the image forming apparatus is configured in a case where the auxiliary power source 20 constituting the heating device in the fixing device 30 is not in a sufficiently charged state when the main power switch that converts the power supply state by turning on and off is turned on. Since the power supply from the auxiliary power supply 20 is not sufficient and may take a long time to start up, the power supply is stopped immediately after the main power switch is turned off. It is preferable to have a configuration in which the power supply is not turned off but the power supply is turned off after the auxiliary power supply 20 in the heating device is fully charged. With such a configuration, it is possible to prepare for a restart after the power is turned off.

以下、本発明の加熱装置および画像形成装置は、上述の加熱装置および画像形成装置に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、加熱装置は、図2あるいは図3に示す回路構成を有するものであってもよい。
Hereinafter, the heating device and the image forming apparatus of the present invention are not limited to the above-described heating device and image forming apparatus, and various modifications can be made.
For example, the heating device may have a circuit configuration shown in FIG.

図2に係る加熱装置は、装置状態を検知する二つの検知手段22A、22Bが設けられていることが以外は、図1と同様の構成を有するものである。
検知手段22Aは、加熱部11の温度を検知する温度センサであり、例えばサーミスタや熱電対などからなる。
検知手段22Bは、電気化学キャパシタよりなる補助電源20の充電量を検知するための手段である。具体的には、例えば電圧計、補助電源20の放電時間あるいは時刻を計測するためのタイマー、加熱開始ボタンや人感センサなどの加熱開始を知らせる手段、加熱動作状態を検知する手段などを用いることができる。これらは単独で用いてもよいが、複数を組み合わせることで補助電源20の充放電制御をより適切に行うことが可能である。
ここに、電気化学キャパシタは、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ため、残電力の検知は電気化学キャパシタの端子間電圧を計測することによっても行なうことができる。
The heating apparatus according to FIG. 2 has the same configuration as that of FIG. 1 except that two detection means 22A and 22B for detecting the apparatus state are provided.
The detection means 22A is a temperature sensor that detects the temperature of the heating unit 11, and includes, for example, a thermistor or a thermocouple.
The detection means 22B is a means for detecting the charge amount of the auxiliary power source 20 made of an electrochemical capacitor. Specifically, for example, a voltmeter, a timer for measuring the discharge time or time of the auxiliary power supply 20, a means for informing the start of heating such as a heating start button or a human sensor, a means for detecting the heating operation state, etc. are used. Can do. Although these may be used independently, it is possible to perform charge / discharge control of the auxiliary power supply 20 more appropriately by combining a plurality.
Here, unlike a battery, an electrochemical capacitor has a characteristic that the voltage between terminals decreases as it is discharged. Therefore, the remaining power can also be detected by measuring the voltage between terminals of the electrochemical capacitor. Can do.

このような構成の加熱装置においては、例えば複写機などの機器において、メイン電源スイッチをオンにした場合、あるいは、機器本体に人が近づいてきたときこれを人感センサが検知した場合などには、主電源14から第1の発熱部材12Aに電力を供給すると同時に、補助電源20から第2の発熱部材12Bに電力を供給できるよう、充放電切替手段17により、補助電源20を第2の発熱部材12Bに接続し、当該第2の発熱部材12Bを介した補助電源20の放電回路を形成する。
また、加熱動作中に加熱部11の温度が所定の温度より低下した場合においても、補助電源20から第2の発熱部材12Bに電力を供給できるよう、充放電切替手段17により、補助電源20を第2の発熱部材12Bに接続して放電回路を形成する。あるいは、予め設定された時刻に補助電源20が充電されるよう、充放電切替手段17により補助電源20を充電器16に接続して充電回路を形成する。
そして、加熱動作中以外は、充放電切替手段17により補助電源20を充電器16に接続してなる充電回路を形成し、主電源14から充電器16を介して補助電源20を充電する。検知手段22Aによる検知の結果、補助電源20の充電量が所定値以下の場合は、充放電切替手段17により補助電源20を充電器16に接続して充電回路を形成する。補助電源20の放電時間が所定値以上で、かつ非加熱動作中の場合は、充放電切替手段17により補助電源20を充電器16に接続して充電回路を形成する。以上は例であり、これらに限るものではない。
In a heating apparatus having such a configuration, for example, when a main power switch is turned on in a device such as a copying machine, or when a human sensor detects this when a person approaches the device body. The auxiliary power source 20 is connected to the second heat generating member 17 by the charge / discharge switching means 17 so that power can be supplied from the auxiliary power source 20 to the second heat generating member 12B at the same time as the power is supplied from the main power source 14 to the first heat generating member 12A. Connected to the member 12B, a discharge circuit of the auxiliary power source 20 is formed via the second heat generating member 12B.
Further, even when the temperature of the heating unit 11 falls below a predetermined temperature during the heating operation, the auxiliary power source 20 is switched by the charge / discharge switching means 17 so that power can be supplied from the auxiliary power source 20 to the second heat generating member 12B. A discharge circuit is formed by connecting to the second heat generating member 12B. Alternatively, the auxiliary power supply 20 is connected to the charger 16 by the charge / discharge switching means 17 so that the auxiliary power supply 20 is charged at a preset time, thereby forming a charging circuit.
Then, except during the heating operation, a charging circuit is formed by connecting the auxiliary power source 20 to the charger 16 by the charge / discharge switching means 17, and the auxiliary power source 20 is charged from the main power source 14 via the charger 16. As a result of detection by the detection means 22A, when the charge amount of the auxiliary power supply 20 is equal to or less than a predetermined value, the charge / discharge switching means 17 connects the auxiliary power supply 20 to the charger 16 to form a charging circuit. When the discharge time of the auxiliary power source 20 is equal to or longer than the predetermined value and the non-heating operation is being performed, the charge / discharge switching unit 17 connects the auxiliary power source 20 to the charger 16 to form a charging circuit. The above is an example, and the present invention is not limited to these.

図3に係る加熱装置は、加熱部11の温度を検出する温度検知手段22Aによる検知情報を基に、補助電源20の放電回路を2通りに切替えることが可能であることと、この2通りの放電回路の一方に、定電圧器(定電圧回路)19が介在し、放電回路の他方には定電圧器(定電圧回路)19が介在せず、補助電源20から直接第2の発熱部材12Bに放電されること以外は図2に係る加熱装置と同様の構成を有するものである。
ここに、加熱装置において、補助電源20からの電力供給が必要な場合として、装置の立ち上げ時のように短時間で大電力を必要とする場合と、連続的に加熱動作を行っている最中に主電源14の電力だけではわずかに不十分である場合のように、急激に大電力を供給することが不適当な場合がある。従って、図3に係る加熱装置のように、補助電源20から第2の発熱部材12Bへの放電回路には、定電圧回路を含まず短時間に大電力を供給可能な放電回路と、定電圧回路を含み一定電力の供給が可能である放電回路の少なくとも2種類の放電回路を備えることが好ましい。
The heating device according to FIG. 3 can switch the discharge circuit of the auxiliary power source 20 in two ways based on detection information by the temperature detection means 22A that detects the temperature of the heating unit 11, and the two ways. A constant voltage device (constant voltage circuit) 19 is interposed in one of the discharge circuits, and a constant voltage device (constant voltage circuit) 19 is not interposed in the other of the discharge circuits, and the second heat generating member 12B is directly supplied from the auxiliary power source 20. It has the same configuration as the heating device according to FIG.
Here, in the heating device, when the power supply from the auxiliary power source 20 is necessary, the case where a large amount of power is required in a short time, such as when the device is started up, and the case where the heating operation is continuously performed. In some cases, it is inappropriate to supply a large amount of power suddenly, such as when the power of the main power supply 14 is slightly insufficient. Therefore, as in the heating device according to FIG. 3, the discharge circuit from the auxiliary power source 20 to the second heat generating member 12B does not include a constant voltage circuit and can supply a large amount of power in a short time, and a constant voltage It is preferable to include at least two types of discharge circuits including a circuit and capable of supplying a constant power.

このような構成の加熱装置においては、装置の電源オン時や待機後の動作開始時などのように、加熱部11が室温程度の低温から、動作温度までの立ち上げ時は、一気に放電させて、短時間昇温させる。定着装置の連続通紙時における温度落ち込みのように、加熱部11がそれほど低温ではないが、主電源14からの電力供給では僅かに電力が足りないときは、放電回路内に定電圧回路を設けることで、特定の電気化学キャパシタよりなる補助電源20からの放電量を制御し、加熱部11の温度コントロールをしやすくする。   In the heating device having such a configuration, when the heating unit 11 starts up from a low temperature of about room temperature to the operating temperature, such as when the device is turned on or starts operation after standby, the battery is discharged at once. Let the temperature rise for a short time. A constant voltage circuit is provided in the discharge circuit when the heating unit 11 is not so low as in the temperature drop during continuous paper feeding of the fixing device but the power supply from the main power supply 14 is slightly insufficient. Thus, the discharge amount from the auxiliary power source 20 made of a specific electrochemical capacitor is controlled, and the temperature of the heating unit 11 can be easily controlled.

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereto.

〔実施例1〕
図2に示した回路構成を有する加熱装置を備えてなる、図5に示した構成の定着装置を用意した。
この定着装置においては、加熱ローラとしては、外径40mm、厚さ0.7mmの鉄製の中空円筒芯金に、表面の離型性を高めるために厚さ30μmのPTFE層が設けられてなるものを用い、また加圧ローラとしては、外径40mmのアルミニウム製の芯金外周に厚さ30mmのシリコンゴム弾性層が設けられてなるものを用いた。この加圧ローラには、加熱ローラの回転方向にバネを用いて荷重がかけられており、ニップ幅約8mmのニップ部が形成されている。また、装置の状態を検知する2つの検知手段として、加熱ローラ温度を検知する熱電対と、加熱動作中であるか否かを判断するプログラムとを設けた。
そして、加熱装置を構成する補助電源としては、静電容量500F(0.67Wh、12.5Wh/kg)のリチウムイオンキャパシタ(作動電圧範囲:2.2〜3.8V)を13個直列接続してなる定格モジュール(50V)を用いた。定格モジュールの総重量は0.7kgであった。
[Example 1]
A fixing device having the configuration shown in FIG. 5 was prepared, comprising a heating device having the circuit configuration shown in FIG.
In this fixing device, as a heating roller, an iron hollow cylindrical metal core having an outer diameter of 40 mm and a thickness of 0.7 mm is provided with a PTFE layer having a thickness of 30 μm in order to improve the surface releasability. In addition, as the pressure roller, an aluminum core having an outer diameter of 40 mm and a silicon rubber elastic layer having a thickness of 30 mm provided on the outer periphery was used. A load is applied to the pressure roller using a spring in the rotation direction of the heating roller, and a nip portion having a nip width of about 8 mm is formed. Further, as two detection means for detecting the state of the apparatus, a thermocouple for detecting the temperature of the heating roller and a program for determining whether or not the heating operation is being performed are provided.
And as an auxiliary power source constituting the heating device, 13 lithium ion capacitors (operating voltage range: 2.2 to 3.8 V) having a capacitance of 500 F (0.67 Wh, 12.5 Wh / kg) are connected in series. A rated module (50V) was used. The total weight of the rated module was 0.7 kg.

また、この定着装置は、加熱動作が開始された場合には、補助電源(電気化学キャパシタ)を第2の発熱部材(ハロゲンヒータ)へ接続する放電回路に切替え、一方、加熱動作から非加熱動作へと変化した場合は、補助電源を充電器へ接続する充電回路へ切替えるよう、その回路状態を制御した。   In addition, when the heating operation is started, the fixing device switches the auxiliary power source (electrochemical capacitor) to a discharge circuit connected to the second heat generating member (halogen heater), while the heating operation is not performed. In the case of change, the circuit state was controlled so that the auxiliary power source was switched to the charging circuit connected to the charger.

以上の構成の定着装置において、加熱動作開始から加熱ローラ温度(常温)が定着可能温度(動作温度:180℃)になるまでの立ち上げ時間を測定したところ、主電源(商用電源)と、補助電源(電気化学キャパシタ)とからの電力供給を同時に行なうことにより、主電源のみから電力供給を行った場合に比較して、立ち上げ時間を短縮することができることが確認された。
また、加熱動作と非加熱動作とを繰り返し、その都度、補助電源(電気化学キャパシタ)を充放電することを、2万回繰り返し行ったが、補助電源を構成する電気化学キャパシタの劣化はほとんどなく、実用上の問題が生じることはなかった。
In the fixing device having the above configuration, when the start-up time from the start of the heating operation until the heating roller temperature (normal temperature) reaches the fixing possible temperature (operating temperature: 180 ° C.) is measured, the main power supply (commercial power supply) and auxiliary It was confirmed that the start-up time can be shortened by simultaneously supplying power from the power source (electrochemical capacitor) as compared to the case where power is supplied only from the main power source.
Moreover, the heating operation and the non-heating operation were repeated, and charging / discharging of the auxiliary power supply (electrochemical capacitor) was repeated 20,000 times each time, but there was almost no deterioration of the electrochemical capacitor constituting the auxiliary power supply. There was no practical problem.

〔比較例1〕
実施例1において、補助電源として、静電容量500F(0.43Wh、4.2Wh/kg)の電気二重層キャパシタ(作動電圧範囲:0〜2.5V)を20個直列接続してなる総重量2kgの定格モジュール(50V)を用いたこと以外は実施例1の定着装置と同様の構成を有する定着装置を用意し、実施例1と同様の手法によって立ち上げ時間を測定すると共に加熱動作と非加熱動作とを2万回繰り返し、補助電源の状態を確認した。
立ち上げ時間は、主電源(商用電源)と、補助電源(電気二重層キャパシタ)とからの電力供給を同時に行なうことにより、主電源(商用電源)のみから電力供給を行った場合に比較して短縮することができたが、実施例1よりも15%程度立ち上げ時間が長くなった。
また、加熱動作と非加熱動作とを2万回繰り返した後の電気二重層キャパシタには、劣化はほとんどなかった。
[Comparative Example 1]
In Example 1, as an auxiliary power source, a total weight of 20 electric double layer capacitors (operating voltage range: 0 to 2.5 V) having a capacitance of 500 F (0.43 Wh, 4.2 Wh / kg) connected in series. A fixing device having the same configuration as that of the fixing device of Example 1 except that a 2 kg rated module (50 V) is used is prepared, the start-up time is measured by the same method as in Example 1, and the heating operation is not performed. The heating operation was repeated 20,000 times, and the state of the auxiliary power source was confirmed.
Start-up time is compared to when power is supplied only from the main power supply (commercial power supply) by simultaneously supplying power from the main power supply (commercial power supply) and auxiliary power supply (electric double layer capacitor). Although it could be shortened, the startup time was about 15% longer than in Example 1.
Moreover, the electric double layer capacitor after repeating the heating operation and the non-heating operation 20,000 times hardly deteriorated.

〔実施例2〕
実施例1において、図2に示した回路構成を有する加熱装置に代えて、図3に示した回路構成を有する加熱装置を用い、また、装置の状態を検知する2つの検知手段の1つとして、加熱動作中であるか否かを判断するプログラムのみに代えて、加熱動作中であるか否かを判断するプログラムと電気化学キャパシタの充電量を検知する電圧計とを組み合わせて用いたこと以外は実施例1の定着装置と同様の構成を有する定着装置を用意した。
また、この定着装置は、加熱ローラ温度が予め設定された所定温度(100℃)以下で加熱動作が開始された場合には、補助電源(電気化学キャパシタ)を、定電圧回路を含まない放電回路へ切替え、加熱動作中に加熱ローラ温度が定着可能温度域(160℃〜190℃の温度域)の下限温度より低下した場合、あるいは定着ローラ温度が上記所定温度以上で加熱動作が開始された場合には、補助電源を、定電圧回路を含まない放電回路へ切替え、加熱動作から非加熱動作へ変化した場合には、補助電源を、充電器を有してなる充電回路へ切替えるよう、その回路状態を制御した。
[Example 2]
In Example 1, instead of the heating device having the circuit configuration shown in FIG. 2, a heating device having the circuit configuration shown in FIG. 3 is used, and as one of the two detection means for detecting the state of the device. Other than using a combination of a program for determining whether or not the heating operation is being performed and a voltmeter for detecting the charge amount of the electrochemical capacitor, instead of only the program for determining whether or not the heating operation is being performed Prepared a fixing device having the same configuration as the fixing device of Example 1.
The fixing device also includes an auxiliary power source (electrochemical capacitor) as a discharge circuit that does not include a constant voltage circuit when the heating operation is started at a temperature equal to or lower than a predetermined temperature (100 ° C.) set in advance. When the heating roller temperature falls below the lower limit temperature of the fixable temperature range (temperature range of 160 ° C. to 190 ° C.) during the heating operation, or when the heating operation is started when the fixing roller temperature is equal to or higher than the predetermined temperature. The auxiliary power supply is switched to a discharge circuit that does not include a constant voltage circuit, and when the heating operation is changed to the non-heating operation, the auxiliary power supply is switched to a charging circuit having a charger. Control the state.

以上の構成の定着装置は、加熱ローラを低温から定着可能温度(180℃)まで昇温させる場合には、短時間に大電力が供給可能であり、短時間に立ち上げることが可能であることが確認された。
また、加熱ローラを比較的高温から定着可能温度まで昇温させる場合は、定電圧回路により供給電力を制御することで、加熱ローラ温度が昇温しすぎることなく、適度の昇温が可能であることが確認された。
When the heating roller is heated from a low temperature to a fixable temperature (180 ° C.), the fixing device having the above configuration can supply a large amount of power in a short time and can be started up in a short time. Was confirmed.
In addition, when the temperature of the heating roller is raised from a relatively high temperature to a fixable temperature, it is possible to raise the temperature appropriately without controlling the heating roller temperature excessively by controlling the power supplied by the constant voltage circuit. It was confirmed.

〔実施例3〕
図4に示す構成の画像形成装置を用意し、メイン電源スイッチがオンの状態においては、定着装置において、実施例1に係る定着装置と同様の回路状態の制御を行い、メイン電源スイッチがオフとされた場合(装置全体の電源がオフとの信号が入力された場合)には、補助電源(電気化学キャパシタ)を充電回路に接続し、当該補助電源の充電量が最大値となるまで充電した後、電源オフの状態とし、24時間後および7日後に電源オンの状態となるようにしたところ、24時間後、7日後ともに、補助電源の充電量は十分であり、画像形成装置が立ち上がりに要した時間は10秒間以下となることが確認された。
Example 3
When the image forming apparatus having the configuration shown in FIG. 4 is prepared and the main power switch is on, the fixing device controls the circuit state similar to that of the fixing device according to the first embodiment, and the main power switch is off. (If a signal indicating that the power supply of the entire device is turned off is input), the auxiliary power supply (electrochemical capacitor) is connected to the charging circuit, and charging is performed until the charge amount of the auxiliary power supply reaches the maximum value. After that, when the power was turned off and the power was turned on after 24 hours and 7 days, the charge amount of the auxiliary power supply was sufficient after 24 hours and 7 days, and the image forming apparatus started up. It was confirmed that the time required was 10 seconds or less.

〔参照例1〕
実施例3において、メイン電源スイッチがオフとされた場合における補助電源の充電量を最大値の1/2としたこと以外は実施例3と同様にして、電源オフの状態とし、24時間後および7日後に電源オンの状態となるようにしたところ、24時間後、7日後ともに、画像形成装置が立ち上がりに要した時間は20秒間以下となることが確認された。
[Reference Example 1]
In Example 3, the power supply was turned off in the same manner as in Example 3 except that the amount of charge of the auxiliary power supply when the main power switch was turned off was ½ of the maximum value. When the power was turned on after 7 days, it was confirmed that the time required for the image forming apparatus to start up was 20 seconds or less both after 24 hours and after 7 days.

〔比較例2〕
実施例3に係る画像形成装置において、定着装置として、比較例1に係る定着装置を備えててなること以外は実施例3の画像形成装置と同様の構成を有する画像形成装置を用意し、メイン電源スイッチがオンの状態においては、定着装置において、実施例1に係る定着装置と同様の回路状態の制御を行い、メイン電源スイッチがオフとされた場合(装置全体の電源がオフとの信号が入力された場合)には、補助電源(電気二重層キャパシタ)を充電回路に接続し、当該補助電源の充電量が最大値となるまで充電した後、電源オフの状態とし、24時間後および7日後に電源オンの状態となるようにしたところ、24時間後に立ち上がりに要した時間は約30秒間であったが、7日後には、補助電源(電気二重層キャパシタ)の充電量が低下しており、立ち上がりには2分間以上を要することが確認された。
[Comparative Example 2]
In the image forming apparatus according to the third embodiment, an image forming apparatus having the same configuration as that of the image forming apparatus according to the third embodiment is prepared as the fixing device except that the fixing device according to the comparative example 1 is provided. When the power switch is on, the fixing device performs the same circuit state control as that of the fixing device according to the first embodiment, and when the main power switch is turned off (a signal indicating that the entire device is powered off). In the case of input), an auxiliary power supply (electric double layer capacitor) is connected to the charging circuit, charged until the auxiliary power supply reaches the maximum value, then turned off, and after 24 hours and 7 When the power was turned on after a day, the time required to start up after 24 hours was about 30 seconds. However, after 7 days, the charge amount of the auxiliary power supply (electric double layer capacitor) decreased. Cage, the rise may take more than 2 minutes was confirmed.

本発明の加熱装置の回路構成の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the circuit structure of the heating apparatus of this invention. 本発明の加熱装置の回路構成の他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of the circuit structure of the heating apparatus of this invention. 本発明の加熱装置の回路構成の更に他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the further another example of the circuit structure of the heating apparatus of this invention. 本発明の画像形成装置の構成の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of a structure of the image forming apparatus of this invention. 図4の画像形成装置における定着装置の構成を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a fixing device in the image forming apparatus of FIG. 4.

符号の説明Explanation of symbols

11 加熱部
12A 第1の発熱部材
12B 第2の発熱部材
14 主電源
16 充電器
17 充放電切替手段
18 制御手段
19 定電圧器
20 補助電源
22A、22B 検知手段
30 定着装置
32 金属ローラ
33 表面離型層
35 加圧ローラ
36 金属ローラ
37 弾性層
41 像担持体
42 帯電手段
43 ミラー
44 現像手段
44A 現像ローラ
46 クリーニング手段
46A ブレード
47 転写部
48 転写手段
49 レジストローラ
51 露光部
56 給紙コロ
P 記録媒体
N ニップ部
Lb 露光光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Heating part 12A 1st heat generating member 12B 2nd heat generating member 14 Main power supply 16 Charger 17 Charge / discharge switching means 18 Control means 19 Constant voltage device 20 Auxiliary power supplies 22A and 22B Detection means 30 Fixing device 32 Metal roller 33 Surface separation Mold layer 35 Pressure roller 36 Metal roller 37 Elastic layer 41 Image carrier 42 Charging means 43 Mirror 44 Developing means 44A Developing roller 46 Cleaning means 46A Blade 47 Transfer section 48 Transfer means 49 Registration roller 51 Exposure section 56 Paper feed roller P Recording Medium N Nip Lb Exposure light

Claims (6)

発熱部材が発熱することにより温度上昇がなされる加熱部と、当該加熱部における発熱部材に対して電力を供給するための商用電源よりなる主電源およびこの主電源を構成する商用電源からの電力供給によって充電される蓄電装置よりなる補助電源とを備え、
前記蓄電装置が、単セル当たりのエネルギー密度が10Wh/kg以上の電気化学キャパシタにより構成されていることを特徴とする加熱装置。
A heating unit whose temperature rises when the heating member generates heat, a main power source including a commercial power source for supplying power to the heating member in the heating unit, and a power supply from the commercial power source constituting the main power source An auxiliary power source comprising a power storage device charged by
The heating device, wherein the power storage device is constituted by an electrochemical capacitor having an energy density per unit cell of 10 Wh / kg or more.
蓄電装置を構成する電気化学キャパシタが、リチウムイオンキャパシタであることを特徴とする請求項1に記載の加熱装置。   The heating apparatus according to claim 1, wherein the electrochemical capacitor constituting the power storage device is a lithium ion capacitor. 蓄電装置を構成する電気化学キャパシタの単セル当たりの電圧の上限値が3.6〜4.0Vの範囲内、かつ下限値が1.8〜2.5Vの範囲内となるよう制御する制御機構を備えていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の加熱装置。   Control mechanism for controlling the upper limit value of voltage per unit cell of the electrochemical capacitor constituting the power storage device to be in the range of 3.6 to 4.0 V and the lower limit value in the range of 1.8 to 2.5 V The heating apparatus according to claim 1, wherein the heating apparatus is provided. 蓄電装置を構成する電気化学キャパシタが、複数の単セルが直列接続されてなる構成を有することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の加熱装置。   The heating device according to any one of claims 1 to 3, wherein the electrochemical capacitor constituting the power storage device has a configuration in which a plurality of single cells are connected in series. 記録媒体上に未定着画像を形成する未定着画像形成装置と、当該未定着画像形成装置によって記録媒体上に形成された未定着画像を加熱して定着させる定着装置とを備えてなる画像形成装置であって、
前記定着装置は、請求項1〜請求項4のいずれかに記載の加熱装置を備えており、当該加熱装置によって記録媒体上に形成されている未定着画像を加熱することを特徴とする画像形成装置。
Image forming apparatus comprising: an unfixed image forming apparatus that forms an unfixed image on a recording medium; and a fixing device that heats and fixes the unfixed image formed on the recording medium by the unfixed image forming apparatus Because
The fixing device includes the heating device according to any one of claims 1 to 4, and heats an unfixed image formed on a recording medium by the heating device. apparatus.
オン−オフによって電力の供給状態を変換するメイン電源スイッチがオフとされたとき、加熱装置における蓄電装置を構成する電気化学キャパシタがフル充電状態とされた後、電力の供給が停止される電源オフ状態となることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。   When the main power switch that converts the power supply state by turning on and off is turned off, the power supply is turned off after the electrochemical capacitor constituting the power storage device in the heating device is fully charged. The image forming apparatus according to claim 5, wherein the image forming apparatus is in a state.
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