JP4593037B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート状の記録媒体上に形成されているトナー画像を該記録媒体に定着させる定着装置、及び複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置では、熱源により加熱される定着ローラに加圧ローラを圧接した定着装置が多く用いられている。この定着装置では、定着ローラ及び加圧ローラの少なくとも一方は熱源としての定着ヒータにより加熱される加熱ローラとし、この加熱ローラにはサーミスタ等の温度検知素子がポリイミド等の保護フィルムを介して押圧され、この温度検知素子により加熱ローラの表面温度が検知される。一般的には定着ヒータはハロゲンランプを用いたハロゲンヒータが使用されている。
【０００３】
電源回路はＣＰＵ（中央演算装置）からの制御信号に従ってトライアックで商用電源からハロゲンヒータへの通電を制御し、ＣＰＵは温度検知素子からの温度検知信号によって加熱ローラの表面温度が予め設定された温度になるように制御信号を電源回路へ出力している。また、サーモスタット等の安全装置は、電源回路に直列に挿入されて加熱ローラ表面に近接して配設され、加熱ローラ表面温度が所定の限界温度を越えた場合のみハロゲンヒータへの給電を遮断する。
画像形成装置の画像記録部でトナー画像が転写された転写紙などのシート状記録媒体は、入口ガイドで案内されて回転中の定着ローラ及び加圧ローラのニップ部で挟持搬送され、そこでトナー画像が加熱溶融されて定着される。
【０００４】
近年の環境規制、環境保護意識の高まりから、各種の画像形成装置は、不使用時には定着ヒータへの通電を遮断し、必要な時のみ定着ヒータへ通電して、消費電力を低減することが行われている。このような省エネルギー型の画像形成装置では、画像形成時に定着ローラの表面温度が即座に設定温度まて達する必要があるが、通常は１本乃至複数本の定着ヒータに同時に商用電源からの電力を供給しているので、定着装置を含む画像形成装置全体の定格電力の制限もあって定着ヒータに投入する電力に一定の制限があった。その上、ハロゲンヒータの場合、立ち上がりまでに時間がかかった。
【０００５】
このことの対策としては、従来のハロゲンヒータで定着ローラを加熱する方式では、肉厚を１ｍｍ〜０．２５ｍｍにする定着ローラ基体の薄肉化が行われている。この定着ローラ基体の薄肉化により、定着ローラの熱容量を軽減し、定着ローラを急速に定着可能温度まで立ち上げることができる。
【０００６】
しかしながら、この定着ローラ基体の薄肉化には、いくつかの問題がある。定着ローラ基体の薄肉化は、定着ローラ基体の機械的強度が著しく低下し、定着ローラのつぶれ、たわみなどの変形が生じやすくなる。また、定着ローラの肉厚を小さくするほど技術的に加工の難易度が上がり、高度な加工精度が要求されることにより、コスト高につながることにもなる。このように、定着ローラ基体の薄肉化だけで高速な立ち上がりを実現することには限界がある。
【０００７】
このような問題を解決するために、定着ローラ基体の低熱容量化による消費電力ロスの低減とは逆に、定着ヒータへの投入電力を商用電力から得られる電力以上に上乗せしたものとし、立ち上がりを高速化するという定着装置が提案されている。
【０００８】
例えば、特開平３−３６５７９号公報には、ヒータ駆動手段を介して電力の供給を受けることによって発熱するヒータを有する定着装置用の加熱装置において、上記ヒータ駆動手段は、充電可能な蓄電池と、商用電源に接続されて該蓄電池を充電する充電器とを備え、上記ヒータは、商用電源から電力の供給を受ける主ヒータと、上記蓄電池から電力の供給を受ける補助のヒータを有しており、上記蓄電池は、上記充電器と充電回路を形成するような接続形態、または、上記補助のヒータと放電回路を形成する接続形態のいずれかに切換可能に配設されていることを特徴とする定着装置用の加熱装置が記載されている。この定着装置用の加熱装置では、蓄電池の放電回路が形成されるような接続形態によって、立ち上がり時間の短縮が図られる。
【０００９】
実開昭６３−１５０９６７号公報には、電子写真プロセスによって転写紙上に転写された可視像を加熱手段により定着させる定着装置において、交流電源によって駆動される第1のヒータと、充電手段によって充電されるバッテリーにより駆動される第２のヒータとを設けたことを特徴とする定着装置が記載されている。
【００１０】
特開平３−５７７９号公報には、メインヒータ及びサブヒータを内蔵した加圧ローラを有する熱定着装置を備えた作像装置であって、前記メインヒータの加熱を行うメイン電源と、メイン電源のオン・オフを切換える第1の切換手段と、前記サブヒータの加熱を行う蓄電池と、蓄電池の充電を行う充電手段と、蓄電池とサブヒータとの接続及び蓄電池と充電手段との接続を切換える第２の切換手段と、前記加圧ローラの温度を検知する温度検出手段と、この温度検出手段の検出結果に基づき、前記第1、第２の切換手段の制御を行う制御手段とを具備し、前記メイン電源により加熱される前記加熱ローラの温度が定着性に関連付けた基準温度に迄低下すると、前記蓄電池を介して前記サブヒータの加熱を行う一方、基準温度より高くなると、サブヒータの加熱を停止するようにしたことを特徴とする作像装置が記載されている。
【００１１】
特開２０００−９８７９９号公報には、電力の供給を受けることによって発熱するヒータと、このヒータに電力を供給するヒータ駆動手段とを有する定着装置用加熱装置において、上記ヒータ駆動手段は、充電可能な蓄電池と、商用電源から給電され前記蓄電池を充電する充電器とを備え、前記ヒータは商用電源から電力の供給を受ける主ヒータと、前記蓄電池から電力の供給を受ける補助ヒータとを有し、前記蓄電池の充電を前記主ヒータの消灯時に行うことを特徴とする定着装置用加熱装置が記載されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に立ち上がり時間が著しく短縮された定着装置においては、故障によって温度制御が不能になったときに想定される定着ヒータ暴走（温度暴走）時の安全性が問題となる。商用電源のような一定の連続的なエネルギー供給を受ける従来の定着装置では、万一、温度制御が不能になった場合には、図９に示すように、そのまま温度上昇を続けてしまう。温度上昇があまりに急であれば、安全装置であるサーモスタットの追従性によっては応答が間に合わず、サーモスタットが動作する前に紙の発火等の危険が生じるおそれがある。
【００１３】
特開平３−３６５７９号公報記載の定着装置用の加熱装置では、このような問題に触れておらず、蓄電池からエネルギーが放出される時間の限定などがなされていないので、温度制御が故障によって不能になった場合、サーモスタットが動作するまでの間に定着ヒータへの過剰なエネルギー供給が定着設定温度を越えた後も続いてしまう可能性を残しており、この問題を回避することはできない。
また、急速な立ち上がりを狙った様々な定着装置が提案されているが、これらの定着装置でも、同様に問題を回避することはできない。
【００１４】
また、画像形成時には定着ローラの表面温度を即座に（約１０秒未満に）設定温度まで立ち上げる必要がある。しかしながら、一般的にハロゲンヒータが通電初期に安定輻射を行うまで定着ヒータ自体を昇温させており、通電初期の約１０秒間に約４．４ｋＪ前後のエネルギーを必要としている。また、近年実用化が見えてきた大型コンデンサでも放電エネルギーは少なく、１０秒間で３ｋＪ以上の放電エネルギーを蓄積可能なコンデンサを実用化することは設置容量又はコストの点から無理があり、実現されていない。即ち、コンデンサが定着ローラを１０秒未満で設定温度まで昇温させるための補助加熱手段として機能しない。
【００１５】
特開平３−３６５７９号公報記載の定着装置用の加熱装置では、このような問題には触れておらず、この問題を回避することはできない。加えて、従来急速な立ち上がりを狙った様々な方式の定着装置が提案されているが、上記問題を回避するための提案はなされていない。
【００１６】
本発明は、ヒータ暴走時の安全性を確保することができ、かつ、立ち上がり時間の短縮を図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。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、定着部材と、該定着部材とニップ部を形成する加圧部材とを備え、該ニップ部を通過する記録媒体にトナー画像を定着させる定着装置において、充放電可能なコンデンサと、商用電源から電力が供給されて前記定着部材を加熱する第１のヒータと、前記コンデンサから電力が供給されて前記定着部材又は前記加圧部材を加熱する第２のヒータと、を備え、前記第２のヒータは、ガラス管内に色温度が２５００Ｋ以上のフィラメントを有するとともに、該ガラス管内のガスがクリプトン若しくはキセノンを主成分とする輻射ヒータであって、前記ガラス管内に封入されるガスの全圧が１気圧より大きいものである。
【００１８】
請求項２に係る発明は、立ち上がり時において前記商用電源から前記第１のヒータに電力が供給されている時に、前記コンデンサから前記第２のヒータへ電力が供給されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置ものである。
【００１９】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の定着装置において、前記コンデンサとして１ｋＪ以上の総エネルギー量を蓄えられる容量を有するコンデンサを備えたである。
【００２０】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の定着装置において、前記コンデンサが電気二重層コンデンサであるものである。
【００２１】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１つに記載の定着装置において、前記コンデンサは充電された総エネルギー量の９０％の放電が立ち上がり時間以内に完了するエネルギー容量及び放電特性を有するものである。
【００２２】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置において、立ち上がり時間が記録媒体の到達までの時間であるものである。
【００２３】
請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか１つに記載の定着装置において、当該定着装置が雰囲気温度から定着可能温度までの昇温に要する加熱時間をＴ秒、前記コンデンサのＴ秒間に放電可能なエネルギーをＥ1（Ｊ）、前記第２のヒータのＴ秒間の蓄積エネルギーをＥ2（Ｊ）とした時、Ｅ1＞Ｅ2としたものである。
【００２４】
請求項８に係る発明は、像担持体上にトナー画像を形成して該トナー画像をシート状の記録媒体に転写し、この記録媒体上のトナー画像を定着装置で定着させる画像形成装置において、前記定着装置として請求項１〜７のいずれか１つに記載の定着装置を用いたものである。
【００４２】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の第１の実施形態における定着装置の概略を示す。この第１の実施形態における定着装置では、定着部材１にシリコンゴム等の弾性部材からなる加圧部材２が図示しない加圧手段により一定の加圧力で押し当てられている。定着部材１と加圧部材２は、一般的にローラであることが多いので、図２にはローラで示したが、いずれか一方又は両方がローラに限らずに無端ベルトなどを使用することもある。
【００４３】
この定着装置は電力の供給を受けることによって発熱する熱源としての第１ヒータ３及び第２ヒータ４を有し、この第１ヒータ３及び第２ヒータ４は例えば定着部材１の内側に配置されて定着部材１を内側から加熱する。定着ローラ１及び加圧ローラ２は図示しない駆動機構により回転駆動される。温度センサ５は、定着部材としての定着ローラ１（もしくは加圧部材としての加圧ローラ２）の表面に当接され、定着ローラ１の表面温度（定着温度）を検知する。トナー６を担持した転写紙等のシート状記録媒体７は、定着ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部を通過する際に、定着ローラ１と加圧ローラ２による加熱及び加圧でトナー６が定着される。
【００４４】
定着部材１として無端ベルトを用いる場合には、図３に示すように、定着部材としての無端ベルト８は少なくとも２本の支持ローラ９、１０に張架され、加圧ローラ２が図示しない加圧手段により一定の加圧力で無端ベルト８に押し当てられる。第１ヒータ３及び第２ヒータ４は無端ベルト８及び加圧ローラ２を加熱する任意の位置に設けられるがこれに限定されず、例えば、図３に示すように支持ローラ９は、加熱ローラからなり、内部に配置された第１ヒータ３で加熱されることにより無端ベルト８を加熱する。また、支持ローラ１０の内部に第１ヒータ３を配置してもよい。加圧ローラ２の表面には補助加熱ローラ１１が当接され、この補助加熱ローラ１１は内側に配置された第２ヒータ４により加熱されることで加圧ローラ２を加熱する。また、第２ヒータ４は、加圧ローラ２の内部に配置してもよいし、支持ローラ９又は１０の第１ヒータ３と同じ内部に配置してもよい。
【００４５】
支持ローラ１０は、駆動ローラとし、図示しない駆動機構により回転駆動されることで無端ベルト８を回転させる。トナー６を担持した転写紙等のシート状記録媒体７は、無端ベルト８と加圧ローラ２とのニップ部を通過する際に、無端ベルト８と加圧ローラ２による加熱及び加圧でトナー６が定着される。温度センサ５は無端ベルト８の表面温度を支持ローラ１０上で検知する。
【００４６】
また、定着部材として定着ローラ１を用いた場合にも、図４に示すように加圧ローラ２の外側に補助加熱ローラ１１を当接させ、この補助加熱ローラ１１をその内側に配置された第２ヒータ４により加熱して補助加熱ローラ１１により加圧ローラ２を加熱するようにしてもよい。
【００４７】
図１は第１の実施形態における図２に示すような構成（又は図３に示すような構成）の定着装置の回路構成を示す。温度センサ５からの検知信号は入力回路１２を経て制御手段としてのＣＰＵ１３に取り込まれ、ＣＰＵ１３は温度センサ５からの検知信号に基づいて定着ローラ１の表面温度（定着温度）が設定温度に維持されるようにドライバ１４を介して第1ヒータ３への通電を制御するとともに、スイッチ１５を介して第２ヒータ４への通電を制御する。
【００４８】
第１ヒータ３はドライバ１４を介して商用電源１６に接続され、ドライバ１４はＣＰＵ１３により制御されて商用電源１６から第１ヒータ３への通電を制御する。ＣＰＵ１３は待機時であるか使用時であるかによってスイッチ１５を切り換えることにより蓄電装置１７を充電器１８側と第２ヒータ４側に切り換える。蓄電装置１７は、急速な充放電が可能な（充電と放電がそれぞれ定着装置の立ち上がり時間内に行える）蓄電装置、例えばコンデンサが用いられる。
【００４９】
待機時には、スイッチ１５が蓄電装置１７を充電器１８側に切り換え接続し、充電器１８が商用電源１６からの交流電力を直流電力に変換して蓄電装置１７に印加することにより蓄電装置１７を充電する。定着装置の使用時には、スイッチ１５が蓄電装置１７を第２ヒータ４側に切り換え接続し、蓄電装置１７から第２ヒータ４に放電されて第２ヒータ４が直流電流により駆動される。
【００５０】
したがって、立ち上がり時には、第１ヒータ３が商用電源１６からドライバ１４を通して流れる交流電流により駆動されて第２ヒータ４が蓄電装置１７から流れる直流電流により駆動され、定着ローラ１の表面温度が設定温度まで急速に上昇する。立ち上がり後は、ＣＰＵ１３はドライバ１４を介して第１ヒータ３への通電を定着ローラ１の表面温度が設定温度に維持されるように制御する。
【００５１】
第２ヒータ４の駆動は定着装置の立ち上がり時のみ行われ、定着ローラ１の表面温度が設定温度まで達した後の定常時には、第１ヒータ３のみが駆動されて定着ローラ１の表面温度が設定温度に維持されるように第１ヒータ３がオン／オフされる。蓄電装置１７からの直流電流で第２ヒータ４を駆動する時間は、あらかじめ一定時間内になるように設定しておく。この一定時間は、定着装置の立ち上がり時間内であることが望ましい。
【００５２】
この第１の実施形態では、定着装置の立ち上がり時間短縮を補助する第２ヒータ４への給電は充放電が可能な（充電と放電がそれぞれ定着装置の立ち上がり時間内に行える）蓄電装置（例えばコンデンサ）１７により行うので、立ち上がり後には蓄電装置１７に残っている電荷が無くなって蓄電装置１７から第２ヒータ４への電力供給が原理的に途絶え、定着装置の温度が定常状態に達した後は第２ヒータ４への過剰なエネルギー供給がなくなる。
【００５３】
従って、第１の実施形態は、温度制御が無い場合の温度上昇カーブが図９に示すように設定温度到達後には従来の定着装置に比べて緩やかになる。このため、故障などにより温度制御不能の状態に陥った場合における安全性の面で従来の立ち上がり時間が著しく短縮されたどの方式の定着装置よりも有利である。
【００５４】
省エネルギーの観点では、待機時にはヒータへの通電を停止し、使用時には室温から定着設定温度まで即座に定着装置の温度を上昇させる必要がある。この第１の実施形態における定着装置では、商用電源１６からの供給電力の限界以上の電力を立ち上がり時にだけ一時的に投入することができるため、ヒータ暴走時の安全性を確保しつつ、立ち上がり時間の短縮及び省エネルギー化を図ることができる。
【００５５】
図５は第１の実施形態の全体を示す。図示しない駆動部により矢印方向に回転される像担持体としてのドラム状感光体１０１の周りには、帯電手段１０２、クリーニング手段１０３、感光体１０１上の静電潜像を顕像化する現像手段としての現像スリーブ１０５を含む現像部１０７、及び転写手段１０６が配置されている。
【００５６】
感光体１０１は、帯電手段１０２により一様に帯電された後に書き込み手段（露光手段）としてのレーザ光学系１４０からの画像データで変調されたレーザ光Ｌにより露光されて静電潜像が形成され、現像部１０７により静電潜像が現像されてトナー画像となる。この感光体１０１上のトナー画像は後述のように用紙Ｐへ転写され、感光体１０１はトナー画像転写後にクリーニング手段１０３によりクリーニングされる。したがって、帯電手段１０２、レーザ光学系１４０、現像部１０７は感光体１０１上にトナー画像を形成する画像形成手段を構成している。
【００５７】
装置下部には矢印ａ方向に着脱可能な給紙カセット１１０を有する給紙装置が設けられている。給紙カセット１１０内に収容された用紙Ｐ（上記シート７）は、中板１１１で支えられ、図示しないスプリングの力によってアーム１１２を介して給紙ローラ１１３に押し付けられている。給紙ローラ１１３が回転することによって給紙カセット１１０内の最上紙は、図示しない制御部から指令が発せられて給紙ローラ１１３が回転することによって給紙され、分離パッド１１４で重送を防止されながら下流側のレジストローラ対１１５まで搬送される。
【００５８】
装置右側には操作面が配置されており、操作パネル１３０が外装部１３１の上部前面（図５の装置上右側）で突き出ている。また、給紙トレイ１３２がピン１３３により回動可能に取り付けられ、給紙トレイ１３２内の最上位の用紙からなる記録媒体は給紙ローラにより給紙されて分離パッドで重送を防止されながら下流側のレジストローラ対１１５まで搬送される。給紙カセット１１０、１３２内の用紙はいずれか一方が選択的に給紙される。
【００５９】
レジストローラ対１１５は、搬送されてきた用紙Ｐを感光体１０１上の画像（トナー画像）と同期するようにタイミングをとって転写手段１０６に向けて送り出す。転写手段１０６はレジストローラ対１１５から送られてきた用紙Ｐへ感光体１０１上のトナー画像を転写し、このトナー画像の転写された用紙Ｐは定着装置１１６に搬送される。定着装置１１６は、上述した定着装置が用いられ、用紙Ｐ上のトナー画像を加熱及び加圧により用紙Ｐに定着させる。
【００６０】
定着装置１１６からの定着済みの用紙Ｐは、排紙ローラ対１２０によって画像面を下にして排紙口１２１より排紙トレイ１２２上に排出されてスタックされる。排出される用紙のサイズに対応するため、排紙ストッパ１２５は矢印ｂ方向にスライド可能となっている。図中左側に配置されたケース１３４内には、電源回路１３５やプリント板１３６（エンジンドライバーボード）等の電装・制御装置が収納され、コントローラボード１３７も収納されている。排紙トレイ１２２を構成しているカバー１３８は、回動支点１３９を中心に開放可能となっている。
【００６１】
この第１の実施形態の定着装置１１６によれば、電力の供給を受けることによって発熱する熱源としての第１ヒータ３及び第２ヒータ４と、この第１ヒータ３及び第２ヒータ４によって加熱される定着部材としての定着ローラ１（及び／又は加熱部材としての加熱ローラ９）と、前記第１ヒータ３及び第２ヒータ４に電力を供給する駆動手段とを有し、この駆動手段は、急速な充放電が可能な蓄電装置１７と、商用電源１６から給電され前記蓄電装置１７を充電する充電器１８とを備え、前記熱源３、４は、商用電源１６から電力供給を受ける第1ヒータ３と、立ち上がり時のみ前記蓄電装置１７から電力供給を受ける第２ヒータ４とを含む少なくとも２本のヒータを有するので、商用電源からの供給電力の限界以上の電力を立ち上がり時だけ一時的に熱源に投入することができ、昇温時間（立ち上がり時間）を短縮することができる。しかも、第２ヒータへの電力供給は蓄電装置から行うので、蓄電装置に蓄電されたエネルギーを使い切れば、ヒータ暴走時でも必要以上に温度上昇が加速されることはなく、ヒータ暴走時の安全性を確保することができる。
【００６２】
また、第１の実施形態によれば、上記定着装置１１６を用いたので、画像形成装置全体の高速な立ち上がりを実現しつつ、ヒータ暴走時の安全性を確保することができる。
【００６３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態では、上記第１の実施形態において、図１０に示すように蓄電装置１７に１ｋＪ以上の総エネルギー量を蓄えられる大きな容量を有するコンデンサ１７ａが用いられる。
【００６４】
従来の電解コンデンサを用いた定着装置の例としてはフラッシュ定着装置の電源として電解コンデンサを利用したものが多数提案されている。しかしながら、本実施形態のように第２ヒータ４の電力源としてコンデンサを用いる場合には、上述のようにコンデンサからの直流電流で第２ヒータ４を駆動する時間があらかじめ一定時間（定着装置の立ち上がり時間内であることが望ましい）内になるように設定しておくので、１ｋＪ以上の総エネルギー量を蓄えられる大きな容量を有するコンデンサが必要となる。
【００６５】
蓄電装置１７として、蓄電池に比べて充放電時間の速い大容量のコンデンサ１７ａを用いることによって、立ち上がり時にコンデンサ１７ａの蓄電エネルギーが第２ヒータ４に放出されるまでの一定の短時間だけ第２ヒータ４が電力供給を受け、昇温時間の短縮に寄与する。よって、定着装置の急速な温度上昇が起こるのは定着装置の立ち上がりだけであり、定着装置の温度制御が不能になったヒータ暴走時の安全性が改善される。
【００６６】
このように、第２の実施形態の定着装置によれば、上記第１の実施形態の定着装置において、蓄電装置１７として１ｋＪ以上の総エネルギー量を蓄えられる容量を有するコンデンサ１７ａを備えたので、温度制御が不能になったヒータ暴走時の安全性を改善することができる。
【００６７】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。この第３の実施形態は、上記第１の実施形態、第２の実施形態のいずれかにおいて、図１１に示すように蓄電装置１７として電気二重層コンデンサ１７ｂを用いたものである。この電気二重層コンデンサ１７ｂは、物理的なイオンの吸着で電気を蓄えて供給する大容量の電気二重層コンデンサで、待機時には充電器１８によりスイッチ１５を介して充電され、使用時にはスイッチ１５が切り換えられて定着装置１１６の立ち上がり時にスイッチ１５を介して第２ヒータ４に放電する。
【００６８】
電気二重層コンデンサ１７ｂは、エネルギーを短時間で一気に大量に放出できるので、定着装置の短時間での急速な立ち上がり時の供給電源として望ましい。また、電気二重層コンデンサ１７ｂは、原理的に充放電サイクルが無制限であるので、メンテナンスが不要である。そのため、長時間の使用を想定した場合、総コストで優位性がある。
【００６９】
このように、第３の実施形態の定着装置によれば、上記第１の実施形態、第２の実施形態のいずれかの定着装置において、蓄電装置１７として電気二重層コンデンサを用いたので、短時間に急速に立ち上がることができてメンテナンスが不要であり、長時間の使用を想定した場合に総コストで有利である。
【００７０】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。この第４の実施形態は、上記第１の実施形態乃至第３の実施形態において、図１２に示すように蓄電装置１７は充電された総エネルギー量の９０％の放電が立ち上がり時間以内に完了するエネルギー容量及び放電特性を有する蓄電装置（例えばコンデンサ）１７ｃを用いたものである。
【００７１】
このように蓄電装置１７ｃのエネルギー容量及び放電特性を規定したことによって、定着装置１１６の立ち上がり時における蓄電装置１７ｃから第２ヒータ４へのエネルギー供給が概ね定着装置１１６の立ち上がり時間以内に終了し、立ち上がり時に定着装置の温度制御が不能となった場合の安全性に有利となる。さらに、定着装置の立ち上がり後は自動的に第２ヒータ４へのエネルギー供給がなくなるので、第２ヒータ４の駆動時間の制御が不要であるというメリットがある。
【００７２】
このように、第４の実施形態の定着装置によれば、上記第１の実施形態乃至第３の実施形態の定着装置において、蓄電装置１７ｃは充電された総エネルギーの９０％の放電が立ち上がり時間以内に完了するエネルギー容量及び放電特性を有するので、立ち上がり時における第２ヒータの駆動時間を概ね立ち上がり間以内とすることができ、立ち上がり時に温度制御が不能になった場合の安全性に有利となる。
【００７３】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。この第５の実施形態は、上記第１の実施形態乃至第４の実施形態のいずれかにおいて、定着装置１１６（第1ヒータ３及び第２ヒータ４に電力を供給する供給電源を除く）の立ち上がり時間を、当該画像形成装置の電源投入から記録媒体Ｐの定着装置１１６への到達までの時間（いわゆる通紙時間）以内、望ましくは６秒以内としたものである。
【００７４】
充放電時間が早くて短時間に大電流を流すことができるコンデンサを定着装置の立ち上がり時の供給電源に用いる場合には、定着装置（供給電源を除く）の立ち上がり時間が早くなければ上記コンデンサの使用による立ち上がり時間短縮効果を十分に活かすことができず、第５の実施形態のように定着装置（供給電源を除く）の立ち上がり時間を早くすれば、上記コンデンサの使用による立ち上がり時間短縮効果を十分に活かすことができる。
【００７５】
このように、第５の実施形態の定着装置によれば、上記第１の実施形態乃至第４の実施形態のいずれかの定着装置において、立ち上がり時間が記録媒体の到達までの時間であるので、立ち上がり時のみ第２ヒータに蓄電装置から電力供給を行うことにより立ち上がり時間を短縮するという効果を十分に活用することが可能となる。
【００７６】
図６は本発明の第６の実施形態における定着装置を示す。この第６の実施形態は、上記第１の実施形態〜第５の実施形態のいずれかにおいて、定着部材１の内面（もしくは外面）に電気絶縁層１９を形成し、その上に発熱抵抗体２０の通電パターンを形成し、この電気絶縁層１９及び発熱抵抗体２０からなる面状発熱抵抗体を第２ヒータ４としたものである。発熱抵抗体２０は、図示しない給電部材を備え、立ち上がり時には蓄電装置１７からスイッチ１５及び上記給電部材を介して電力供給を受ける。
【００７７】
ここに、発熱抵抗体の供給電源に商用電源を用いた場合には、発熱抵抗体の抵抗をある程度高くする必要があり、複雑な通電パターンを設計しなければならない。しかしながら、第２ヒータ４は供給電源として直流の低電圧を出力する蓄電装置１７を用いるので、発熱抵抗体２０の抵抗を高くする必要がなく、発熱抵抗体２０の通電パターンの複雑化を避けることができる。
【００７８】
なお、発熱抵抗体２０は２系統設け、これらを第1ヒータ３及び第２ヒータ４としてもよい。さらに、図３、図4に示す定着装置において、補助加熱ローラ１１の表面に電気絶縁層１９及び発熱抵抗体２０の通電パターンを形成して第２ヒータ４とする構成も可能である。
【００７９】
この第６の実施形態の定着装置によれば、上記第１の実施形態〜第５の実施形態のいずれかの定着装置において、少なくとも第２ヒータ４が面状発熱抵抗体であるので、この面状発熱抵抗体の抵抗を高くする必要がなくて面状発熱抵抗体の通電パターンの複雑化を避けることができる。
【００８０】
図７は本発明の第７の実施形態における定着装置を示す。この第７の実施形態は、上記第１の実施形態〜第５の実施形態のいずれかにおいて、定着ローラ１の代りに定着ローラ２１を用い、この定着ローラ２１自体を面状発熱抵抗体とすることで、定着ローラ２１自体を第２ヒータ４としたものである。なお、第２ヒータ４は、定着ローラ２１又は定着ベルト８を加熱するものであっても、加圧ローラ２を加熱するものであってもよく、定着ベルト８又は加圧ローラ２を面状発熱抵抗体としてもよい。
【００８１】
この定着ローラ２１は、図示しない給電部材を備え、立ち上がり時には第２ヒータ４として図１３に示すように蓄電装置１７からスイッチ１５及び上記給電部材を介して電力供給を受けて発熱する。図７では定着ローラ２１であるが、図８に示すように面状発熱抵抗体からなる導電性の無端ベルト２２でもよい。この場合、無端ベルト２２は少なくとも２本の支持ローラ９、１０に張架され、加圧ローラ２が図示しない加圧手段により一定の加圧力で無端ベルト２２に押し当てられる。支持ローラ９は、加熱ローラからなり、内部に配置された第1ヒータ３により加熱されることにより無端ベルト２２を加熱する。無端ベルト２２が張架された支持ローラ群のうちの２本の支持ローラは、無端ベルト２２へ電力供給を行う上記給電部材とする。
【００８２】
支持ローラ１０は、駆動ローラとし、図示しない駆動機構により回転駆動されることで無端ベルト２２を回転させる。トナー６を担持した転写紙等のシート状記録媒体７は、無端ベルト２２と加圧ローラ２とのニップ部を通過する際に、無端ベルト２２と加圧ローラ２による加熱及び加圧でトナー６が定着される。温度センサ５は無端ベルト２２の表面温度を支持ローラ１０上で検知する。
【００８３】
この第７の実施形態の定着装置によれば、上記第４の実施形態及び第５の実施形態のいずれかの定着装置において、少なくとも第２ヒータは定着部材２２自体であり、この定着部材２２自体が面状発熱抵抗体であるので、定着部材を基体として該基体に絶縁層、発熱抵抗層を積層する場合に比べて、絶縁層が不要になる分、層構成が単純になり、熱容量が低減するという効果がある。
【００８４】
本発明の第８の実施形態は、上記第１の実施形態〜第５の実施形態のいずれかにおいて、少なくとも第２ヒータ４として図１４に示すようにガラス管４ａ内に電熱線４ｂを有する輻射ヒータを用いたものである。
【００８５】
この第８の実施形態の定着装置によれば、上記第１の実施形態〜第５の実施形態のいずれかの定着装置において、少なくとも第２ヒータ４はガラス管４ａ内に電熱線４ｂを有する輻射ヒータであるので、熱源として従来最も良く使われているガラス管内に電熱線を有する輻射ヒータを第２ヒータに用いることによって、コストを抑え、信頼性を高めることができるという効果を得ることができる。第２ヒータはハロゲンヒータであれば、最も信頼性が高い。
【００８６】
本発明の第９の実施形態では、上記第８の実施形態において、少なくとも第２ヒータ４は、図１５に示すようにガラス管４ａ内に電熱線４ｂを有する輻射ヒータであって、ガラス管４ａ内のガス４ｃがクリプトンまたはキセノンを主成分とするものである。
【００８７】
定着装置の熱源に輻射ヒータを用いる場合、立ち上がり時に輻射ヒータに供給される電気エネルギーは、定着部材を加熱するだけでなく、輻射ヒータのフィラメントやガラス管を加熱するのに費やされる。ガラス管の加熱は完全にエネルギーのロスであるが、このロスの割合は、定着装置の立ち上がりが急速になるほど大きなものとなり、無視できなくなる。
【００８８】
そこで、このロスを抑え、ヒータ自身の通電初期の立ち上がり応答性が高いヒータを備えた定着装置は、立ち上がりが早くなる。特に、上記第２ヒータ４は供給される総エネルギー量とエネルギー供給時間が限られているので、上記ロスが小さいヒータでなければ、限られたエネルギーを無駄に消費してしまうだけで、上記実施形態の効果を十分に発揮することができない。輻射ヒータのガラス管内のガスがクリプトンまたはキセノンを主成分とするものであれば、ガラス管内の封入ガスの対流による熱ロスを低減することができ、立ち上がりが短縮されたヒータとなる。
【００８９】
このように、第９の実施形態の定着装置によれば、上記第８の実施形態の定着装置において、少なくとも第２ヒータ４はガラス管４ａ内のガス４ｃがクリプトンもしくはキセノンを主成分とする輻射ヒータであるので、第２ヒータの立ち上がりを短縮して熱ロスを低減することができる。
【００９０】
本発明の第１０の実施形態では、上記第８の実施形態、第９の実施形態のいずれかにおいて、少なくとも第２ヒータ４は、図１４又は図１５に示すようにガラス管４ａ内に電熱線４ｂを有する輻射ヒータで、フィラメントの定常時における色温度が２５００Ｋ以上であるものを用いる。
【００９１】
輻射ヒータは、フィラメントを細線化することによって色温度を上げることができ、立ち上がり時間を短縮したヒータとすることができる。
一般的に輻射ヒータはフィラメントの細線化により寿命が低下するが、特に第２ヒータは駆動が立ち上がり時のみに限定されるために総駆動時間が短くなるので、寿命には余裕が生じ、フィラメントの細線化による寿命低下の影響は少なくて済む。
【００９２】
また、輻射ヒータの通電初期の立ち上がり応答性が高くなければ、その分の熱ロスを発生させてしまう。第２ヒータは、フィラメントの定常時における色温度が従来よりも高い温度（２５００Ｋ以上）、すなわち細線化したフィラメントであれば、立ち上がりを短縮したヒータとなる。
【００９３】
このように、第１０の実施形態の定着装置によれば、上記第８の実施形態、第９の実施形態のいずれかの定着装置において、少なくとも第２ヒータ４は輻射ヒータでフィラメントの定常時における色温度が２５００Ｋ以上であるので、第２ヒータの立ち上がりを短縮することができる。
【００９４】
本発明の第１１の実施形態では、上記第８の実施形態〜第１０の実施形態のいずれかにおいて、少なくとも第２ヒータ４は、図１４又は図１５に示すようにガラス管４ａ内に電熱線４ｂを有する輻射ヒータで、ガラス管１４ａ内に封入されるガスの全圧が１気圧より大きいものを用いる。
【００９５】
輻射ヒータは、ガラス管内に封入されるガスの全圧が１気圧より大きければ、封入ガスの対流による熱ロスを低減することができ、立ち上がり時間を短縮したヒータとなる。しかも、輻射ヒータは、フィラメントの蒸発を抑える効果により、長寿命化を図ることができる。さらに、輻射ヒータは、フィラメントの細線化と組み合わせれば、立ち上がり時間短縮の効果がより大きくなるだけでなく、フィラメントの細線化による寿命の低下を軽減することができる。
【００９６】
このように、第１１の実施形態の定着装置によれば、上記第８の実施形態、第９の実施形態のいずれかの定着装置において、少なくとも第２ヒータ４は、輻射ヒータで、ガラス管内に封入されるガスの全圧が１気圧より大きいので、立ち上がり時間短縮の効果がより大きくなるだけでなく、寿命を延ばすことができる。
【００９７】
本発明の第１２の実施形態では、上記第１の実施形態〜第５の実施形態のいずれかにおいて、図１に示す蓄電装置１７と充電器１８は、図５に示す定着装置１１６以外の画像形成装置本体側に組み込み、定着装置１１６、蓄電装置１７及び充電器１８をそれぞれの寿命に応じて交換可能としたものである。これにより、定着装置１１６をヒータの寿命などで交換するときには、蓄電装置１７と充電器１８を画像形成装置本体に残したまま定着装置１１６を回収することができる。
【００９８】
蓄電装置１７に電気二重層コンデンサを用いた場合、電気二重層コンデンサの充放電サイクルは原理的に無制限であるので、電気二重層コンデンサは、画像形成装置本体の寿命に至るまで交換の必要はなく、基本的にメンテナンスフリーである。このように、蓄電装置１７を定着装置１１６ではなく画像形成装置本体に組み込み、定着装置１１６及び蓄電装置１７を各々分離可能に設けることによって、定着装置１１６の小型化だけでなく定着装置１１６及び蓄電装置１７の交換の容易化に有利となる。
【００９９】
この第１２の実施形態によれば、上記第１の実施形態〜第５の実施形態のいずれかにおいて、蓄電装置１７と充電器１８は定着装置１１６以外の画像形成装置本体に組み込み、定着装置１１６及び蓄電装置１７をそれぞれの寿命に応じて交換可能としたので、定着装置の小型化だけでなく定着装置及び蓄電装置の交換の容易化に有利となる。
【０１００】
本発明の第１３の実施形態では、上記第１の実施形態において、定着装置の回路構成が図１６に示すようになされている。電源回路２３は、制御手段としてのＣＰＵ１３からの制御信号によりＳＳＲ（ソリッドステートリレー）にて商用電源１６から熱源としての第１ヒータ３への通電を制御する。回転体である定着ローラ１の表面温度は温度検知素子である温度センサ５により検知され、ＣＰＵ１３は温度センサ５からの温度検知信号等に応じて定着ローラ１の表面温度が定着可能な設定温度になるように制御信号を電源回路２３へ出力して第１ヒータ３の通電を制御する。
【０１０１】
切換手段２４は、ＣＰＵ１３からの制御信号により制御されて第１のモードと第２のモードに切り換わり、第１のモードではＣＰＵ１３からの制御信号により立ち上がり時以外の時に充放電切換手段で商用電源１６を充電制御回路を内蔵した蓄電装置２５に切換える。蓄電装置２５は、充電制御回路と蓄電装置本体としてのコンデンサとを有し、充電制御回路が商用電源１６に接続された時に商用電源からの交流電力を直流電力に変換してコンデンサに供給することでコンデンサを充電する。また、切換手段２４は、第２のモードではＣＰＵ１３からの制御信号により立ち上がり時に充放電切換手段でコンデンサを第２ヒータ４に切換接続してコンデンサから第２ヒータ４へ放電させることで、第２ヒータ４を駆動する。
【０１０２】
熱源である第１ヒータ３及び第２ヒータ４は、ハロゲンヒータからなり、通電初期に安定輻射を行うまでヒータ自体を昇温させてしまう。しかし、第１ヒータ３及び第２ヒータ４又は第２ヒータ４のみは、通電初期に安定輻射を行うまでの一定時間、例えば１０秒間（通電開始から１０秒が経過するまでの間）にヒータで必要とする熱量を約２．７ｋＪ以下のエネルギーとしたもので、ガラス管内に封入された不活性ガスをクリプトンまたはキセノンを主成分とするガスとしたことで、ガラス管内の対流を抑制して通電初期にフィラメントから熱が奪われて立ち上がりが遅れることを改善し、かつ、フィラメント自体の熱量を少なくするためにその体積を縮小したことで、フィラメントの色温度を２５００Ｋ以上、例えば２８００Ｋとしている。
【０１０３】
蓄電装置２５のコンデンサは、１０秒間で３．３ｋＪの放電エネルギーを放電可能な７０Ｖ・１．３Ｆの電気二重層コンデンサである。このコンデンサは、容量による蓄電エネルギーが３ｋＪ以上であってもよい。
本実施形態の電源が投入された後、印字信号（画像データを含む）がコントローラボード１３７に入力されると、ＣＰＵ１３からの制御信号により切換手段２４が第２のモードで蓄電装置２５のコンデンサから第２ヒータ４へ放電させて第２ヒータ４を駆動し、略同時にＣＰＵ１３からの制御信号により電源回路２３がトライアックで商用電源１６から第１ヒータ３へ通電させて第１ヒータ３を駆動し、定着ローラ１が第１ヒータ３及び第２ヒータ４により急速に加熱される。
【０１０４】
ＣＰＵ１３は、温度センサ５からの温度検知信号により定着ローラ１の表面温度が定着可能な所定の温度に達すると、切換手段２４を第１のモードに切換えて蓄電装置２５のコンデンサから第２ヒータ４への放電を停止させて第２ヒータ４の駆動を停止させる。上述したシート状記録媒体７上に未定着トナー画像６を形成する作像プロセスは定着ローラ１の加熱状態と同期して行われ、記録媒体７は未定着トナー画像６を形成された後に定着装置１１６の入口の案内部材２６で案内される時点で定着ローラ１の表面温度が定着可能な上記所定の温度に立ち上がり、案内部材２６で案内された記録媒体７が定着ローラ１と加圧ローラ２のニップ部で挟持搬送されながら記録媒体７上の未定着トナー画像６が加熱溶融されて記録媒体７に定着される。ここに、定着ローラ１は、ＡｌもしくはＦｅの薄肉パイプを基体としていてその肉厚が０．２〜１．０ｍｍであり、その外面に表面離型層が形成されている。
【０１０５】
また、定着装置１１６が雰囲気温度から定着可能温度までの昇温に要する加熱時間をＴ秒、蓄熱装置２５のコンデンサのＴ秒間に放電可能なエネルギーをＥ1（Ｊ）、第２ヒータ４のＴ秒間の蓄積エネルギーをＥ2（Ｊ）とした時、Ｅ1＞Ｅ2としてある。これにより、低コストで省エネルギー性の高い画像形成装置を実現できる。
【０１０６】
この第１３の実施形態の定着装置によれば、商用電源１６からの入力電力により蓄電される蓄電手段としての蓄電装置２５のコンデンサを有し、熱源としてのヒータ３、４は少なくとも２つ以上有し、該２つ以上のヒータ３、４のうちの少なくとも１つのヒータ３を商用電源１６からの入力電力により駆動する第１の手段としての電源回路２３と、蓄電装置２５のコンデンサから２つ以上のヒータ３、４のうちの他のヒータ４に放電させて該ヒータ４を駆動する第２の手段としての切換手段２４とを備え、ヒータ３、４は輻射熱源であってヒータ４が不活性ガスをクリプトンまたはキセノンを主成分とするガス、フィラメントの色温度を２５００Ｋ以上とするハロゲンヒータであり、当該定着装置１１６が雰囲気温度から定着可能温度までの昇温に要する加熱時間をＴ秒、蓄熱装置２５のコンデンサのＴ秒間に放電可能なエネルギーをＥ1（Ｊ）、ヒータ４のＴ秒間の蓄積エネルギーをＥ2とした時、Ｅ1＞Ｅ2としたので、ヒータ暴走時の安全性を確保することができ、かつ、立ち上がり時間の短縮を図ることができる。
【０１０７】
つまり、商用電源からの交流電力の供給を受けるヒータ３と、立ち上がり時のみ蓄電装置２５のコンデンサから直流電力の供給を受けるヒータ４とを併用することによって、従来の商用電源からの供給電力の限界以上の電力を立ち上がり時だけ一時的にヒータに投入することができ、定着装置の昇温時間を短縮することができる。さらに、ヒータ４への電力供給は蓄電装置２５のコンデンサからであるので、蓄電装置２５のコンデンサに蓄積されたエネルギーを使い切れば、ヒータ暴走時でも必要以上に定着装置の温度上昇が加速されることはなく、安全性の面でも有利である。
【０１０８】
また、この第１３の実施形態の定着装置によれば、蓄熱手装置２５のコンデンサ段として１０秒以内の放電エネルギーが３ｋＪ以上であるコンデンサを有するので、蓄電装置として蓄電池に比べて充放電時間、特に放電時間の早い大容量（１０秒以内の放電エネルギーが３ｋＪ以上）のコンデンサを用いることで、立ち上がり時の一定の短時間だけ第２ヒータ４が電力供給を受け、昇温時間の短縮に寄与する。よって、急速な温度上昇が起こるのは定着装置の立ち上がり時までであり、温度制御が不能になったときの暴走安全性を改善することができる。
【０１０９】
図１７は本発明の第１４の実施形態における定着装置の回路構成を示す。この第１４の実施形態では、上記第１３の実施形態において、熱源としてのヒータは第１ヒータ３のみが用いられ、電源回路２７は、ＣＰＵ１３からの制御信号によって制御され、電源投入時に定着ローラ１の急速加熱を行う場合には商用電源１６からの交流電力と蓄電装置２５のコンデンサからの放電電力とを重畳して第１ヒータ３に供給するモード▲１▼と、商用電源１６からの交流電力を第１ヒータ３に供給する通常のモード▲２▼と、商用電源１６からの交流電力を直流電力に変換して蓄電装置２５のコンデンサに供給することで該コンデンサを充電するモード▲３▼とが切り換えられる。
【０１１０】
定着装置１１６の熱源としてのヒータ３は、ハロゲンヒータであり、通電初期から安定複写を行うまでヒータ自体を昇温してしまうが、第１ヒータ３は通電初期に安定輻射を行うまでの一定時間、例えば１０秒間にヒータ自体で必要とする熱量を約２．７ｋＪ以下のエネルギーとするハロゲンヒータであり、ガラス管内に封入される不活性ガスをキセノンとすることでガラス管内の対流を抑制し、通電初期にフィラメントから熱が奪われて立ち上がりが遅れることを改善している。また、第１ヒータ３は、フィラメント自体の熱量を少なくするために体積を縮小した結果、フィラメントの色温度を２５００Ｋ以上、例えば２８００Ｋとしている。
【０１１１】
蓄電装置２５のコンデンサは、一定時間、例えば１０秒間で３．３ｋＪの放電エネルギーを蓄電可能である７０Ｖ・１．３Ｆの電気二重層コンデンサであるが、容量による蓄電エネルギーが３．３ｋＪ以上であってもよい。画像形成時には定着ローラ１の表面温度を即座に（１０秒未満に）定着可能な設定温度まで立ち上げる必要がある。しかしながら、一般的にハロゲンヒータが通電初期に安定輻射を行うまでヒータ自体を昇温させており、通電初期に安定輻射を行うまでの一定時間、例えば１０秒秒間に約４．４ｋＪ前後のエネルギーを必要としていた。本実施形態では、商用電源１６からの交流電力と蓄電装置２５のコンデンサからの放電電力とを重畳して１本のヒータ３に供給し、ヒータ３が通電初期に安定輻射を行うまでの一定時間、例えば１０秒間にヒータ自体で必要とする熱量を約２．７ｋＪ以下のエネルギーとしたことで、ハロゲンヒータ３に蓄熱することによって供給エネルギーの損失が生じることを最小限にすることが可能になった。
【０１１２】
ところで、熱源を駆動するための補助電源として蓄電可能な電源を用いた場合、熱源自体の熱量を低減しないと、補助電源の放電エネルギーの殆どが熱源自体の温度上昇に吸収されてしまい、補助電源が機能しなくなる。また、従来は定着装置の加熱初期にハロゲンヒータに代表される熱源は熱源自体を昇温させるために時間的に遅れるロスがあった。
【０１１３】
しかしながら、第１４の実施形態の定着装置によれば、商用電源１６からの入力により蓄電される蓄電手段としての蓄電装置２５のコンデンサを有し、熱源としてのヒータ３を商用電源１６からの入力により駆動する第１の手段（電源回路２７）と、蓄電装置２５のコンデンサからヒータ３に放電させて該ヒータ３を駆動する第２の手段（電源回路２７）とを備え、ヒータ３は輻射熱源であり、当該定着装置の急速加熱が必要な場合にヒータ３を商用電源１６からの入力及び蓄電装置２５のコンデンサの放電出力を重畳した出力により駆動し、通常はヒータ３を商用電源１６からの入力により駆動するので、熱源の通電初期に熱源への投入エネルギーを増加させることで昇温を速やかに行うことができる。
【０１１４】
また、通紙（シート状記録媒体が定着装置を通る）までの時間（望ましくは５秒以内）に立ち上がる高速立ち上がりの定着装置においては、ハロゲンヒータの通電初期の立ち上がり応答性が高くなければ、その分の熱ロスを発生させてしまい、立ち上がりが遅くなる。
【０１１５】
そこで、本発明の第１５の実施形態では、上記第１３の実施形態、第１４の実施形態において、それぞれ、各ヒータ３、４はガラス管内に封入された不活性ガスがクリプトンもしくはキセノンを主成分とし、定格色温度が２５００Ｋ以上、例えば２８００Ｋである輻射ヒータから構成される。
【０１１６】
この第１５の実施形態の定着装置によれば、輻射熱源３、４は、ガラス管内に封入された不活性ガスがクリプトンもしくはキセノンを主成分とし、定格色温度が２５００Ｋ以上である輻射ヒータであるので、立ち上がり時間を短縮することができる。
また、第１３の実施形態乃至第１５の実施形態によれば、上記定着装置１１３を用いたので、ヒータ暴走時の安全性を確保することができ、かつ、立ち上がり時間の短縮を図ることができる。
【０１１７】
図１８は本発明の第１６の実施形態を示す。この第１６の実施形態では、上記第１の実施形態〜第５の実施形態において、それぞれ、第１ヒータ３は、フィラメント３１と、このフィラメント３１を封入したガラス管３２とを有するヒータが用いられる。第２ヒータ４はガラス管３２の外周面に塗られた抵抗発熱体４ａからなる。上記第１の実施形態〜第５の実施形態と同様に、立ち上がり時には、第１ヒータ３は商用電源１６からの通電により発熱し、第２ヒータ４ａは蓄電装置１７からの通電により発熱するとともに、立ち上がり後の定着時には第１ヒータ３は商用電源１６からの通電により発熱する。
【０１１８】
定着ローラ１は、内部にスペース的に２本のヒータが入らない場合があり、特に端部を絞った構成などの場合には２本のヒータが入らない。この第１６の実施形態では、第１ヒータ３は、フィラメント３１と、このフィラメント３１を封入したガラス管３２とを有し、第２ヒータはガラス管３２の外周面に設けられた抵抗発熱体４ａからなるので、定着ローラ１の内部にはほぼヒータ１本分のスペースで第１ヒータ３及び第２ヒータ４ａを設置することができ、ほぼヒータ１本分のスペースで商用電源１６及び蓄電装置１７からのエネルギーを有効に用いることができる。また、抵抗発熱体４ａの抵抗値が比較的自由に設定可能であり、低電圧である蓄電装置１７からの電気エネルギーを短時間で取り出すことができる。
【０１１９】
図１９は本発明の第１７の実施形態を示す。この第１７の実施形態では、上記第１の実施形態〜第５の実施形態において、それぞれ、第２ヒータ４は定着ローラ１の外周に接して設けられる面状発熱体４ｂからなる。この面状発熱体４ｂは図３に示すような定着ベルト８などの定着部材の外周に接して設けてもよい。
【０１２０】
図２０は本発明の第１８の実施形態を示す。この第１８の実施形態では、上記第１の実施形態〜第５の実施形態において、それぞれ、第２ヒータ４は加圧部材としての加圧ローラ２の外周に接して設けられる面状発熱体４ｂからなる。加圧ローラ２を加熱するのは、高速の画像形成装置において初期温度降下が顕著な場合に有効である。初期温度降下は、高速の画像形成装置において、スポンジを用いた加圧ローラなどの低熱容量な加圧部材が耐久性の面から用いにくいために高熱容量の加圧ローラを用いた場合に、定着部材が回転開始直後に高熱容量の加圧ローラに熱を奪われてしまい、定着部材が定着に必要な温度を維持できない現象である。
【０１２１】
第１７の実施形態及び第１８の実施形態では、上記第１の実施形態〜第５の実施形態と同様に、立ち上がり時には、第１ヒータ３は商用電源１６からの通電により発熱し、第２ヒータ４ｂは蓄電装置１７からの通電により発熱するとともに、立ち上がり後の定着時には第１ヒータ３を商用電源１６からの通電により発熱する。
【０１２２】
これらの第１７の実施形態及び第１８の実施形態によれば、第２ヒータは定着部材もしくは加圧部材の外周に接して設けられる面状発熱体４ｂからなるので、立ち上がり時に蓄電装置のエネルギーを有効に用いることができ、複数枚の記録媒体に連続して定着を行う連続定着時には面状発熱体を用いないために安全性を確保できる。また、抵抗発熱体４ｂの抵抗値が比較的自由に設定可能であり、低電圧である蓄電装置１７からの電気エネルギーを短時間で取り出すことができる。
【０１２３】
本発明の第１９の実施形態では、上記第１７の実施形態または第１８の実施形態において、面状発熱体４ｂが接触する定着ローラ１または加圧ローラ２において面状発熱体４ａが接触する部分（部材）を絶縁性材料で構成したものである。
【０１２４】
この第１９の実施形態によれば、定着部材としての定着ローラ１もしくは加圧部材としての加圧ローラ２における第２ヒータとしての面状発熱体４ｂが接する部分が絶縁性材料であるので、面状発熱体への通電時に面状発熱体が接する定着部材もしくは加圧部材以外の部位への漏電等の電気的な危険性を回避することができる。
【０１２５】
本発明の第２０の実施形態では、上記第１７の実施形態または第１８の実施形態において、面状発熱体４ｂが接触する定着ローラ１、加圧ローラ２において面状発熱体４ｂが接触する部材をシリコーンゴムなどの断熱性材料で構成することで、定着ローラ１、加圧ローラ２の加熱時間を短縮したものである。
この第２０の実施形態によれば、定着部材としての定着ローラ１もしくは加圧部材としての加圧ローラ２の第２ヒータ（面状発熱体４ｂ）が接する部分が断熱性材料であるので、面状発熱体からの熱が定着部材もしくは加圧部材から逃げにくくなり、短時間で定着部材もしくは加圧部材の表面を所定の温度に立ち上げることができる。
【０１２６】
図２１は本発明の第２１の実施形態を示す。この第２１の実施形態では、上記第１９の実施形態または第２０の実施形態において、面状発熱体４ｂは、定着ローラ１、加圧ローラ２が回転していない待機時及び立ち上がり時にはソレノイド２８がオフで図示しないバネにより定着ローラ１、加圧ローラ２の外周に接触している。定着ローラ１、加圧ローラ２は記録媒体７上のトナー画像６を記録媒体７に定着させる定着時には図示しない駆動機構により回転駆動され、この定着ローラ１、加圧ローラ２の回転時にはソレノイド２８が図示しない駆動部により駆動されて面状発熱体４ｂを引張して定着ローラ１、加圧ローラ２の外周から離反させる。このため、面状発熱体４ｂと定着ローラ１、加圧ローラ２がともに摩耗しなくなり、立ち上がりが早い特徴を備えたまま長期の使用が可能となる。
【０１２７】
このように第２１の実施形態によれば、第２ヒータとしての面状発熱体４ｂは、定着部材としての定着ローラ１もしくは加圧部材としての加圧ローラ２の停止時には定着ローラ１もしくは加圧ローラ２に接触し、定着ローラ１もしくは加圧ローラ２の回転時に定着ローラ１もしくは加圧ローラ２から離反するので、立ち上がりが熱伝導により速く、定着ローラもしくは加圧ローラの回転時には面状発熱体、定着ローラ、加圧ローラのいずれも摩耗が発生せず、長期の使用が可能となる。
【０１２８】
本発明の第２２の実施形態では、上記第２１の実施形態において、面状発熱体４ａ、４ｂは、待機時及び立ち上がり時にはソレノイド２８がオフで図示しないバネにより定着ローラ１、加圧ローラ２の外周に接触している。定着ローラ１、加圧ローラ２は立ち上がり時及び定着時に図示しない駆動機構により回転され、定着ローラ１、加圧ローラ２の定着時にソレノイド２８が図示しない駆動部により駆動されて面状発熱体４ｂを定着ローラ１、加圧ローラ２の外周から離反させる。
【０１２９】
このように第２２の実施形態によれば、第２ヒータとしての面状発熱体４ｂは定着部材としての定着ローラ１もしくは加圧部材としての加圧ローラ２の停止時及び立ち上がり時には定着ローラ１もしくは加圧ローラ２に接触し、立ち上がり時及び定着時に定着ローラ１もしくは加圧ローラ２が回転して定着時に面状発熱体４ｂが定着ローラ１もしくは加圧ローラ２から離反するので、立ち上がり時には回転する定着ローラ１、加圧ローラ２に面状発熱体４ａ、４ｂが接触することになるが、この立ち上がり時は定着時に比べて短い時間であり、面状発熱体４ａ、４ｂと定着ローラ１、加圧ローラ２の摩耗をかなり軽減させることができ、長期の使用が可能となる。
【０１３０】
図２２〜図２４は本発明の第２３の実施形態を示す。この第２３の実施形態では、上記第１の実施形態〜第５の実施形態において、それぞれ、第２ヒータ４は定着部材としての定着ローラ１の内側に設けられている芯金２９からなり、この芯金２９は通電可能な導電性材料からなる。この導電性材料は、外周面が露出していて電極３０が接触し、電極３０及びスイッチ１５を介して蓄電装置１７から通電されて発熱することで定着ローラ１における芯金２９の外側部分を加熱する。この実施形態は、蓄電装置１７が電気二重層コンデンサの場合にきわめて有効である。
【０１３１】
電極３０は、定着ローラ１が回転していない待機時及び立ち上がり時には図示しない接離手段により定着ローラ１の外周に接触している。定着ローラ１、加圧ローラ２は記録媒体７上のトナー画像６を記録媒体７に定着させる定着時には図示しない駆動機構により回転駆動され、この定着ローラ１、加圧ローラ２の回転時には電極３０が図示しない接離手段により定着ローラ１の外周から離反される。このため、電極３０と定着ローラ１との摺動による摩擦や騒音が発生せず、長期の使用が可能となる。
【０１３２】
このように第２３の実施形態によれば、第２ヒータ４は定着部材としての定着ローラ１が有する通電可能な導電性材料としての芯金２９からなり、この芯金２９は定着ローラ１に接触する電極３０を介して通電されるので、熱容量が増加することなく蓄電装置からの電気エネルギーにより定着ローラを加熱することが可能となり、立ち上がり時間を早くすることができる。また、芯金の抵抗値が比較的自由に設定可能であり、低電圧である蓄電装置からの電気エネルギーを短時間で取り出すことができる。
【０１３３】
また、第２３の実施形態によれば、電極３０は、定着ローラ１の停止時には定着ローラ１に接触し、定着ローラ１の回転時には定着ローラ１から離反するので、定着ローラの回転時には電極、定着ローラのいずれも摩耗が発生せず、長期の使用が可能となる。
【０１３４】
本発明の第２４の実施形態では、上記第１の実施形態〜第５の実施形態において、それぞれ、第２ヒータ４は加圧部材としての加圧ローラ１の内側に設けられている芯金からなり、この芯金は通電可能な導電性材料からなる。この導電性材料は、外周面が露出していて電極が接触し、この電極及びスイッチ１５を介して蓄電装置１７から通電されて発熱することで加圧ローラ２における芯金の外側部分を加熱する。この実施形態は、蓄電装置１７が電気二重層コンデンサの場合ににきわめて有効である。
【０１３５】
上記電極は、加圧ローラ２が回転していない待機時及び立ち上がり時には図示しない接離手段により加圧ローラ２の外周に接触している。定着ローラ１、加圧ローラ２は記録媒体７上のトナー画像６を記録媒体７に定着させる定着時には図示しない駆動機構により回転駆動され、この定着ローラ１、加圧ローラ２の回転時には電極３０が図示しない接離手段により加圧ローラ２の外周から離反される。このため、電極と加圧ローラ２との摺動による摩擦や騒音が発生せず、長期の使用が可能となる。
【０１３６】
このように第２４の実施形態によれば、第２ヒータ４は加圧部材としての加圧ローラ２が有する通電可能な導電性材料としての芯金からなり、この芯金は加圧ローラ２に接触する電極を介して通電されるので、熱容量が増加することなく蓄電装置からの電気エネルギーにより加圧ローラを加熱することが可能となり、立ち上がり時間を早くすることができる。また、芯金の抵抗値が比較的自由に設定可能であり、低電圧である蓄電装置からの電気エネルギーを短時間で取り出すことができる。
【０１３７】
本発明の第２５の実施形態では、上記第２３の実施形態または第２４の実施形態において、上記電極は、待機時及び立ち上がり時には図示しない接離手段により定着ローラ１、加圧ローラ２の外周に接触している。定着ローラ１、加圧ローラ２は立ち上がり時及び定着時に図示しない駆動機構により回転され、定着ローラ１、加圧ローラ２の定着時に図示しない接離手段により上記電極が定着ローラ１、加圧ローラ２の外周から離反される。
【０１３８】
このように第２５の実施形態によれば、上記第２３の実施形態または第２４の実施形態において、上記電極は定着部材としての定着ローラ１もしくは加圧部材としての加圧ローラ２の停止時及び立ち上がり時には定着ローラ１もしくは加圧ローラ２部材に接触し、立ち上がり時及び定着時に定着ローラ１もしくは加圧ローラ２が回転して定着時に上記電極が定着ローラ１もしくは加圧ローラ２から離反するので、立ち上がり時には回転する定着ローラ１、加圧ローラ２に電極が接触することになるが、この立ち上がり時は定着時に比べて短い時間であり、電極と定着ローラ１、加圧ローラ２の摩耗をかなり軽減させることができ、長期の使用が可能となる。
【０１３９】
【発明の効果】
以上のように請求項１、２、３に係る発明によれば、商用電源からの供給電力の限界以上の電力を立ち上がり時に熱源に投入することができ、昇温時間（立ち上がり時間）を短縮することができる。また、立ち上がり時間短縮の効果がより大きくなるだけでなく、寿命を延ばすことができる。さらに、蓄電装置として蓄電池に比べて充放電時間、特に放電時間の早いコンデンサを使用するとともに、このコンデンサから電力供給されるヒータをガラス管内に色温度が２５００Ｋ以上のフィラメントを有するとともに、該ガラス管内のガスがクリプトン若しくはキセノンを主成分とする輻射ヒータとすることにより、ヒータ自体の立ち上がり時間（輻射ヒータのフィラメントやガラス管を加熱する時間）を短縮して、定着部材又は加圧部材の急速な温度上昇を実現するという顕著な効果を有する。
【０１４０】
請求項４に係る発明によれば、短時間に急速に立ち上がることができてメンテナンスが不要であり、長時間の使用を想定した場合に総コストで有利である。
請求項５に係る発明によれば、立ち上がり時における第２のヒータの駆動時間を概ね立ち上がり間以内とすることができ、立ち上がり時に温度制御が不能になった場合の安全性に有利となる。
【０１４１】
請求項６に係る発明によれば、立ち上がり時のみ第２ヒータに蓄電装置から電力供給を行うことにより立ち上がり時間を短縮するという効果を十分に活用することが可能となる。
請求項７に係る発明によれば、ヒータ暴走時の安全性を確保することができ、かつ、立ち上がり時間の短縮を図ることができる。
【０１４２】
請求項８に係る発明によれば、画像形成装置全体の高速な立ち上がりを実現しつつ、ヒータ暴走時の安全性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における定着装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】同第１の実施形態における定着装置の概略を示す断面図である。
【図３】同第１の実施形態において定着部材として無端ベルトを用いる場合の定着装置を示す断面図である。
【図４】同第１の実施形態において定着ローラ及び補助加熱ローラを用いる場合の定着装置を示す断面図である。
【図５】同第１の実施形態の全体を示す断面図である。
【図６】本発明の第６の実施形態における定着装置を示す断面図である。
【図７】本発明の第７の実施形態における定着装置を示す断面図である。
【図８】同第７の実施形態において定着部材として無端ベルトを用いる場合の定着装置を示す断面図である。
【図９】上記第１の実施形態と従来の定着装置の温度上昇カーブを示す特性図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態における定着装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態における定着装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態における定着装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第７の実施形態における定着装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第８の実施形態における定着装置第２ヒータを示す正面図である。
【図１５】本発明の第９の実施形態における定着装置第２ヒータを示す正面図である。
【図１６】本発明の第１３の実施形態における定着装置の回路構成を示す概略図である。
【図１７】本発明の第１４の実施形態における定着装置の回路構成を示す概略図である。
【図１８】本発明の第１６の実施形態を示す断面図である。
【図１９】本発明の第１７の実施形態を示す断面図である。
【図２０】本発明の第１８の実施形態を示す断面図である。
【図２１】本発明の第２１の実施形態を示す断面図である。
【図２２】本発明の第２３の実施形態の定着ローラ停止時を示す断面図である。
【図２３】同第２３の実施形態を示す側面図である。
【図２４】同第２３の実施形態の定着ローラ回転時を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 定着ローラ
２ 加圧ローラ
３ 第１ヒータ
４ 第２ヒータ
４ａ、４ｂ 面状発熱体
５ 温度センサ
８ 無端ベルト
１２ 入力回路
１３ ＣＰＵ
１４ ドライバ
１５ スイッチ
１６ 商用電源
１７ コンデンサ
１８ 充電装置
１９ 電気絶縁層
２０ 発熱抵抗体
２１ 定着部材兼第２ヒータ
２２ 面状発熱抵抗体からなる導電性の無端ベルト
２３ 電源回路
２４、２７ 切換手段
２５ 蓄電装置
２８ ソレノイド
２９ 芯金
３０ 電極
３１ フィラメント
３２ ガラス管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device that fixes a toner image formed on a sheet-like recording medium to the recording medium, and an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile.
[0002]
[Prior art]
In general, in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a printer, and a facsimile, a fixing device in which a pressure roller is pressed against a fixing roller heated by a heat source is often used. In this fixing device, at least one of the fixing roller and the pressure roller is a heating roller heated by a fixing heater as a heat source, and a temperature detecting element such as a thermistor is pressed through a protective film such as polyimide to the heating roller. The surface temperature of the heating roller is detected by this temperature detecting element. Generally, a halogen heater using a halogen lamp is used as the fixing heater.
[0003]
The power supply circuit controls energization from the commercial power supply to the halogen heater by a triac according to a control signal from a CPU (Central Processing Unit), and the CPU is a temperature at which the surface temperature of the heating roller is preset by a temperature detection signal from the temperature detection element. The control signal is output to the power supply circuit so that In addition, a safety device such as a thermostat is inserted in series in the power supply circuit and disposed close to the surface of the heating roller, and cuts off the power supply to the halogen heater only when the surface temperature of the heating roller exceeds a predetermined limit temperature. .
A sheet-like recording medium such as transfer paper onto which the toner image is transferred by the image recording unit of the image forming apparatus is guided by an entrance guide and is nipped and conveyed by a nip portion of a rotating fixing roller and a pressure roller. Is melted by heating and fixed.
[0004]
Due to recent environmental regulations and growing awareness of environmental protection, various image forming apparatuses cut off the power to the fixing heater when not in use and reduce the power consumption by energizing the fixing heater only when necessary. It has been broken. In such an energy-saving image forming apparatus, the surface temperature of the fixing roller needs to reach the set temperature immediately at the time of image formation. Usually, power from a commercial power source is simultaneously supplied to one or a plurality of fixing heaters. Since the power is supplied, there is a certain limitation on the electric power supplied to the fixing heater due to the limitation of the rated power of the entire image forming apparatus including the fixing device. In addition, in the case of halogen heaters, it took time to rise.
[0005]
As a countermeasure against this, in the method of heating the fixing roller with a conventional halogen heater, the thickness of the fixing roller base is reduced to 1 mm to 0.25 mm. By reducing the thickness of the fixing roller base, the heat capacity of the fixing roller can be reduced, and the fixing roller can be rapidly raised to a temperature at which fixing can be performed.
[0006]
However, there are some problems in reducing the thickness of the fixing roller substrate. When the fixing roller substrate is thinned, the mechanical strength of the fixing roller substrate is remarkably lowered, and deformation such as crushing and bending of the fixing roller is likely to occur. Further, as the thickness of the fixing roller is reduced, the technical difficulty increases, and high processing accuracy is required, leading to high costs. As described above, there is a limit to realizing a high-speed start-up only by thinning the fixing roller base.
[0007]
In order to solve such problems, contrary to the reduction in power consumption loss due to the lower heat capacity of the fixing roller base, it is assumed that the power input to the fixing heater is higher than the power obtained from commercial power, Fixing devices that increase the speed have been proposed.
[0008]
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 3-36579, in a heating device for a fixing device having a heater that generates heat by receiving power supply via a heater driving unit, the heater driving unit includes a rechargeable storage battery, A charger connected to a commercial power source for charging the storage battery, and the heater has a main heater that receives power supply from the commercial power source, and an auxiliary heater that receives power supply from the storage battery, The storage battery is disposed so as to be switchable between a connection form that forms a charging circuit with the charger or a connection form that forms a discharge circuit with the auxiliary heater. A heating device for the device is described. In the heating device for the fixing device, the rise time is shortened by the connection form in which the discharge circuit of the storage battery is formed.
[0009]
Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-150967 discloses a fixing device for fixing a visible image transferred on a transfer paper by an electrophotographic process by a heating means, and charging by a first heater driven by an AC power source and a charging means. The fixing device is provided with a second heater driven by a battery.
[0010]
Japanese Patent Laid-Open No. 3-5779 discloses an image forming apparatus including a heat fixing device having a pressure roller incorporating a main heater and a sub-heater, the main power source for heating the main heater, and turning on the main power source First switching means for switching off, storage battery for heating the sub-heater, charging means for charging the storage battery, second switching means for switching the connection between the storage battery and the sub-heater and the connection between the storage battery and the charging means And a temperature detecting means for detecting the temperature of the pressure roller, and a control means for controlling the first and second switching means based on the detection result of the temperature detecting means, and the main power supply When the temperature of the heating roller to be heated falls to a reference temperature associated with the fixing property, the sub-heater is heated via the storage battery. Imaging device is characterized in that so as to stop the heating of the heater is described.
[0011]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-98799 discloses a heating apparatus for a fixing device having a heater that generates heat when supplied with electric power, and a heater driving means that supplies electric power to the heater. A storage battery and a charger that is fed from a commercial power source and charges the storage battery, the heater having a main heater that receives power from the commercial power source, and an auxiliary heater that receives power from the storage battery, A heating device for a fixing device is described in which the storage battery is charged when the main heater is turned off.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
Generally, in a fixing device in which the rise time is remarkably shortened, there is a problem in safety at the time of fixing heater runaway (temperature runaway) that is assumed when temperature control becomes impossible due to a failure. In a conventional fixing device that receives a constant continuous energy supply such as a commercial power source, if temperature control becomes impossible, the temperature continues to rise as shown in FIG. If the temperature rise is too steep, the response may not be in time depending on the followability of the thermostat, which is a safety device, and there is a risk of paper fire and the like before the thermostat operates.
[0013]
In the heating device for a fixing device described in Japanese Patent Laid-Open No. 3-36579, such a problem is not touched, and the time for releasing energy from the storage battery is not limited. Therefore, temperature control is impossible due to a failure. In this case, there is a possibility that excessive energy supply to the fixing heater continues after the fixing set temperature is exceeded before the thermostat operates, and this problem cannot be avoided.
In addition, various fixing devices aiming for rapid start-up have been proposed, but problems cannot be avoided in these fixing devices as well.
[0014]
Further, when forming an image, it is necessary to immediately raise the surface temperature of the fixing roller to a set temperature (less than about 10 seconds). However, in general, the temperature of the fixing heater is raised until the halogen heater emits stable radiation at the beginning of energization, and energy of about 4.4 kJ is required for about 10 seconds at the beginning of energization. In addition, even large capacitors that have recently been put into practical use have little discharge energy, and it has been impossible to put into practical use a capacitor capable of storing discharge energy of 3 kJ or more in 10 seconds because of its installation capacity or cost. Absent. That is, the capacitor does not function as auxiliary heating means for raising the temperature of the fixing roller to a set temperature in less than 10 seconds.
[0015]
In the heating device for a fixing device described in Japanese Patent Laid-Open No. 3-36579, such a problem is not mentioned, and this problem cannot be avoided. In addition, various types of fixing devices aiming for rapid start-up have been proposed, but no proposals have been made to avoid the above problems.
[0016]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fixing device and an image forming apparatus that can ensure safety during a heater runaway and can shorten the rise time.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 includes a fixing member and a pressure member that forms a nip portion with the fixing member, and fixes the toner image on a recording medium passing through the nip portion. In the apparatus, a chargeable / dischargeable capacitor, a first heater supplied with electric power from a commercial power source to heat the fixing member, and a first heater supplied with electric power from the capacitor to heat the fixing member or the pressure member. The second heater is a radiant heater having a filament having a color temperature of 2500 K or more in a glass tube and a gas in the glass tube mainly containing krypton or xenon.Thus, the total pressure of the gas sealed in the glass tube is greater than 1 atmosphere.Is.
[0018]
  The invention according to claim 2The electric power is supplied from the capacitor to the second heater when electric power is supplied from the commercial power source to the first heater at the time of startup.The fixing device.
[0019]
  The invention according to claim 3The fixing device according to claim 1, further comprising a capacitor having a capacity capable of storing a total energy amount of 1 kJ or more as the capacitor.It is.
[0020]
  The invention according to claim 44. The fixing device according to claim 1, wherein the capacitor is an electric double layer capacitor.Is.
[0021]
  The invention according to claim 55. The fixing device according to claim 1, wherein the capacitor has an energy capacity and a discharge characteristic in which discharge of 90% of the charged total energy amount is completed within a rise time.Is.
[0022]
  The invention according to claim 66. The fixing device according to claim 1, wherein a rise time is a time until the recording medium arrives.Is.
[0023]
  The invention according to claim 7 provides:7. The fixing device according to claim 1, wherein the heating time required for the fixing device to raise the temperature from the atmospheric temperature to the fixable temperature is T seconds, and energy that can be discharged in T seconds of the capacitor. E1> J2 where E1 (J) and T2 stored energy of the second heater is E2 (J).Is.
[0024]
  The invention according to claim 8 provides:An image forming apparatus that forms a toner image on an image carrier, transfers the toner image to a sheet-like recording medium, and fixes the toner image on the recording medium with a fixing device. The fixing device according to any one of 7 is used.Is.
[0042]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 2 schematically shows the fixing device according to the first embodiment of the present invention. In the fixing device according to the first embodiment, a pressing member 2 made of an elastic member such as silicon rubber is pressed against the fixing member 1 with a constant pressing force by a pressing means (not shown). Since the fixing member 1 and the pressure member 2 are generally rollers, they are shown as rollers in FIG. 2, but one or both of them are not limited to rollers, and an endless belt or the like may be used. is there.
[0043]
The fixing device includes a first heater 3 and a second heater 4 as heat sources that generate heat when receiving electric power. The first heater 3 and the second heater 4 are disposed, for example, inside the fixing member 1. The fixing member 1 is heated from the inside. The fixing roller 1 and the pressure roller 2 are rotationally driven by a driving mechanism (not shown). The temperature sensor 5 is in contact with the surface of the fixing roller 1 as a fixing member (or the pressure roller 2 as a pressure member) and detects the surface temperature (fixing temperature) of the fixing roller 1. The sheet-like recording medium 7 such as transfer paper carrying the toner 6 is heated and pressurized by the fixing roller 1 and the pressure roller 2 when passing through the nip portion between the fixing roller 1 and the pressure roller 2. Is established.
[0044]
When an endless belt is used as the fixing member 1, as shown in FIG. 3, the endless belt 8 as a fixing member is stretched around at least two support rollers 9 and 10, and the pressure roller 2 is not shown. It is pressed against the endless belt 8 with a constant pressure by the means. The first heater 3 and the second heater 4 are provided at arbitrary positions for heating the endless belt 8 and the pressure roller 2, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. The endless belt 8 is heated by being heated by the first heater 3 disposed inside. Further, the first heater 3 may be disposed inside the support roller 10. An auxiliary heating roller 11 is brought into contact with the surface of the pressure roller 2, and the auxiliary heating roller 11 is heated by the second heater 4 disposed inside to heat the pressure roller 2. Further, the second heater 4 may be disposed inside the pressure roller 2 or may be disposed in the same interior as the first heater 3 of the support roller 9 or 10.
[0045]
The support roller 10 is a drive roller, and rotates the endless belt 8 by being rotated by a drive mechanism (not shown). The sheet-like recording medium 7 such as transfer paper carrying the toner 6 is heated and pressurized by the endless belt 8 and the pressure roller 2 when passing through the nip portion between the endless belt 8 and the pressure roller 2. Is established. The temperature sensor 5 detects the surface temperature of the endless belt 8 on the support roller 10.
[0046]
Further, when the fixing roller 1 is used as a fixing member, an auxiliary heating roller 11 is brought into contact with the outer side of the pressure roller 2 as shown in FIG. 4, and the auxiliary heating roller 11 is disposed inside the auxiliary heating roller 11. The pressure roller 2 may be heated by the auxiliary heating roller 11 by heating with the two heaters 4.
[0047]
FIG. 1 shows a circuit configuration of a fixing device having the configuration shown in FIG. 2 (or the configuration shown in FIG. 3) in the first embodiment. The detection signal from the temperature sensor 5 is taken into the CPU 13 as the control means via the input circuit 12, and the CPU 13 maintains the surface temperature (fixing temperature) of the fixing roller 1 at the set temperature based on the detection signal from the temperature sensor 5. Thus, the current supply to the first heater 3 is controlled via the driver 14 and the current supply to the second heater 4 is controlled via the switch 15.
[0048]
The first heater 3 is connected to a commercial power supply 16 via a driver 14, and the driver 14 is controlled by the CPU 13 to control energization from the commercial power supply 16 to the first heater 3. The CPU 13 switches the power storage device 17 to the charger 18 side and the second heater 4 side by switching the switch 15 depending on whether the CPU 13 is on standby or in use. The power storage device 17 is a power storage device capable of rapid charging / discharging (charging and discharging can be performed within the rise time of the fixing device, respectively), for example, a capacitor.
[0049]
During standby, the switch 15 switches and connects the power storage device 17 to the charger 18, and the charger 18 charges the power storage device 17 by converting AC power from the commercial power supply 16 into DC power and applying it to the power storage device 17. To do. When the fixing device is used, the switch 15 switches and connects the power storage device 17 to the second heater 4 side and is discharged from the power storage device 17 to the second heater 4 so that the second heater 4 is driven by a direct current.
[0050]
Therefore, at the time of start-up, the first heater 3 is driven by the alternating current flowing from the commercial power source 16 through the driver 14 and the second heater 4 is driven by the direct current flowing from the power storage device 17 so that the surface temperature of the fixing roller 1 reaches the set temperature. It rises rapidly. After the rise, the CPU 13 controls the energization of the first heater 3 through the driver 14 so that the surface temperature of the fixing roller 1 is maintained at the set temperature.
[0051]
The second heater 4 is driven only when the fixing device is started up. In a steady state after the surface temperature of the fixing roller 1 reaches the set temperature, only the first heater 3 is driven to set the surface temperature of the fixing roller 1. The first heater 3 is turned on / off so that the temperature is maintained. The time for driving the second heater 4 with the direct current from the power storage device 17 is set in advance to be within a certain time. This fixed time is preferably within the rise time of the fixing device.
[0052]
In the first embodiment, the power supply to the second heater 4 that assists in shortening the rise time of the fixing device is chargeable / dischargeable (charging and discharging can be performed within the rise time of the fixing device, respectively). 17), after the start-up, there is no electric charge remaining in the power storage device 17, the power supply from the power storage device 17 to the second heater 4 is stopped in principle, and the temperature of the fixing device reaches a steady state. Excessive energy supply to the second heater 4 is eliminated.
[0053]
Therefore, in the first embodiment, the temperature rise curve without temperature control becomes gentler than the conventional fixing device after reaching the set temperature as shown in FIG. For this reason, it is more advantageous than any conventional fixing device in which the rise time is remarkably shortened in terms of safety when the temperature control becomes impossible due to a failure or the like.
[0054]
From the viewpoint of energy saving, it is necessary to stop energization of the heater during standby and to immediately increase the temperature of the fixing device from room temperature to the set fixing temperature during use. In the fixing device according to the first embodiment, since the power exceeding the limit of the power supplied from the commercial power supply 16 can be temporarily turned on only at the time of start-up, the start-up time is ensured while ensuring the safety during the heater runaway. Can be shortened and energy can be saved.
[0055]
FIG. 5 shows the entirety of the first embodiment. Around the drum-shaped photosensitive member 101 as an image carrier rotated in the direction of the arrow by a drive unit (not shown), a charging unit 102, a cleaning unit 103, and a developing unit that visualizes an electrostatic latent image on the photosensitive member 101 A developing unit 107 including a developing sleeve 105 and a transfer unit 106 are arranged.
[0056]
The photosensitive member 101 is uniformly charged by the charging unit 102 and then exposed to a laser beam L modulated with image data from a laser optical system 140 serving as a writing unit (exposure unit) to form an electrostatic latent image. The electrostatic latent image is developed by the developing unit 107 to become a toner image. The toner image on the photosensitive member 101 is transferred to the paper P as described later, and the photosensitive member 101 is cleaned by the cleaning unit 103 after the toner image is transferred. Therefore, the charging unit 102, the laser optical system 140, and the developing unit 107 constitute an image forming unit that forms a toner image on the photosensitive member 101.
[0057]
A paper feeding device having a paper feeding cassette 110 that is detachable in the direction of arrow a is provided at the lower part of the device. The paper P (the sheet 7) accommodated in the paper feed cassette 110 is supported by the intermediate plate 111 and pressed against the paper feed roller 113 via the arm 112 by the force of a spring (not shown). By rotating the paper feed roller 113, the uppermost paper in the paper feed cassette 110 is fed by an instruction from a control unit (not shown) and the paper feed roller 113 rotates, and the separation pad 114 prevents double feed. Then, the sheet is conveyed to the registration roller pair 115 on the downstream side.
[0058]
An operation surface is disposed on the right side of the apparatus, and the operation panel 130 protrudes from the upper front surface of the exterior portion 131 (on the right side of the apparatus in FIG. 5). Further, the paper feed tray 132 is rotatably attached by a pin 133, and the recording medium consisting of the uppermost paper in the paper feed tray 132 is fed by a paper feed roller and is downstream while being prevented from being double fed by a separation pad. It is conveyed to the registration roller pair 115 on the side. One of the sheets in the sheet feeding cassettes 110 and 132 is selectively fed.
[0059]
The registration roller pair 115 sends the conveyed paper P toward the transfer unit 106 at a timing so as to synchronize with the image (toner image) on the photosensitive member 101. The transfer unit 106 transfers the toner image on the photosensitive member 101 to the paper P sent from the registration roller pair 115, and the paper P on which the toner image is transferred is conveyed to the fixing device 116. As the fixing device 116, the above-described fixing device is used, and the toner image on the paper P is fixed on the paper P by heating and pressing.
[0060]
The fixed paper P from the fixing device 116 is discharged and stacked on the paper discharge tray 122 from the paper discharge port 121 with the image surface down by the paper discharge roller pair 120. In order to correspond to the size of the paper to be discharged, the paper discharge stopper 125 is slidable in the direction of arrow b. In the case 134 arranged on the left side in the figure, electrical equipment / control devices such as a power circuit 135 and a printed board 136 (engine driver board) are accommodated, and a controller board 137 is also accommodated. The cover 138 constituting the paper discharge tray 122 can be opened around the rotation fulcrum 139.
[0061]
According to the fixing device 116 of the first embodiment, the first heater 3 and the second heater 4 as heat sources that generate heat by receiving power supply, and the first heater 3 and the second heater 4 are heated. A fixing roller 1 as a fixing member (and / or a heating roller 9 as a heating member), and driving means for supplying electric power to the first heater 3 and the second heater 4. A power storage device 17 that can be charged and discharged, and a charger 18 that is supplied with power from the commercial power source 16 and charges the power storage device 17, and the heat sources 3 and 4 receive the power supplied from the commercial power source 16. And at least two heaters including the second heater 4 that receives power supply from the power storage device 17 only at the time of startup, power exceeding the limit of power supplied from the commercial power source is supplied only at the time of startup. The heat source can be temporarily put in, and the temperature raising time (rise time) can be shortened. In addition, since the power supply to the second heater is performed from the power storage device, if the energy stored in the power storage device is used up, the temperature rise will not be accelerated more than necessary even during the heater runaway, and the safety during the heater runaway Can be secured.
[0062]
In addition, according to the first embodiment, since the fixing device 116 is used, it is possible to ensure safety during the runaway of the heater while realizing high-speed startup of the entire image forming apparatus.
[0063]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, as shown in FIG. 10, a capacitor 17 a having a large capacity capable of storing a total energy amount of 1 kJ or more in the power storage device 17 is used in the first embodiment.
[0064]
As examples of conventional fixing devices using an electrolytic capacitor, many devices using an electrolytic capacitor as a power source for a flash fixing device have been proposed. However, when a capacitor is used as the power source of the second heater 4 as in the present embodiment, the time for driving the second heater 4 with the direct current from the capacitor as described above is set in advance for a certain period of time (the rise of the fixing device). Therefore, it is necessary to provide a capacitor having a large capacity capable of storing a total energy amount of 1 kJ or more.
[0065]
By using a large-capacitance capacitor 17a that has a faster charge / discharge time than the storage battery as the power storage device 17, the second heater is used for a certain short time until the stored energy of the capacitor 17a is released to the second heater 4 at the time of startup. 4 receives power supply and contributes to shortening of the heating time. Therefore, the rapid temperature rise of the fixing device occurs only at the start-up of the fixing device, and the safety at the time of the heater runaway when the temperature control of the fixing device becomes impossible is improved.
[0066]
As described above, according to the fixing device of the second embodiment, in the fixing device of the first embodiment, the power storage device 17 includes the capacitor 17a having a capacity capable of storing a total energy amount of 1 kJ or more. Safety at the time of heater runaway when temperature control is disabled can be improved.
[0067]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. This third embodiment uses an electric double layer capacitor 17b as the power storage device 17 as shown in FIG. 11 in either the first embodiment or the second embodiment. The electric double layer capacitor 17b is a large capacity electric double layer capacitor that stores and supplies electricity by adsorption of physical ions, and is charged through the switch 15 by the charger 18 during standby, and the switch 15 is switched during use. When the fixing device 116 starts up, the second heater 4 is discharged via the switch 15.
[0068]
Since the electric double layer capacitor 17b can release a large amount of energy at once in a short time, it is desirable as a power supply at the time of rapid start-up of the fixing device in a short time. Further, the electric double layer capacitor 17b has no limit on the charge / discharge cycle in principle, so that no maintenance is required. Therefore, when long-term use is assumed, there is an advantage in total cost.
[0069]
As described above, according to the fixing device of the third embodiment, the electric double layer capacitor is used as the power storage device 17 in the fixing device of the first embodiment or the second embodiment. It can quickly rise in time, does not require maintenance, and is advantageous in terms of total cost when it is assumed to be used for a long time.
[0070]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the fourth embodiment, in the first to third embodiments, as shown in FIG. 12, the power storage device 17 completes the discharge of 90% of the charged total energy amount within the rise time. A power storage device (for example, a capacitor) 17c having energy capacity and discharge characteristics is used.
[0071]
By defining the energy capacity and discharge characteristics of the power storage device 17c as described above, the energy supply from the power storage device 17c to the second heater 4 at the time of startup of the fixing device 116 is completed within the startup time of the fixing device 116, This is advantageous for safety when temperature control of the fixing device becomes impossible at the time of start-up. Furthermore, since the energy supply to the second heater 4 is automatically stopped after the fixing device is started up, there is an advantage that it is not necessary to control the driving time of the second heater 4.
[0072]
As described above, according to the fixing device of the fourth embodiment, in the fixing devices of the first to third embodiments, the power storage device 17c is discharged at 90% of the charged total energy. Because it has energy capacity and discharge characteristics that are completed within, the drive time of the second heater at the time of rising can be made within the rising time, which is advantageous for safety when temperature control becomes impossible at the time of rising. .
[0073]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the fifth embodiment, in any one of the first to fourth embodiments, the fixing device 116 (excluding the power supply for supplying power to the first heater 3 and the second heater 4) is started. The time is set to be within the time from when the image forming apparatus is turned on until the recording medium P reaches the fixing device 116 (so-called paper passing time), preferably within 6 seconds.
[0074]
When using a capacitor that has a fast charge / discharge time and allows a large amount of current to flow in a short time as the power supply at the time of startup of the fixing device, if the rise time of the fixing device (excluding the power supply) is not fast, If the rise time of the fixing device (excluding the power supply) is shortened as in the fifth embodiment, the rise time reduction effect due to use of the capacitor can be sufficiently achieved. You can make use of it.
[0075]
Thus, according to the fixing device of the fifth embodiment, in the fixing device of any of the first to fourth embodiments, the rise time is the time until the recording medium arrives. It is possible to fully utilize the effect of shortening the rise time by supplying power from the power storage device to the second heater only during the rise.
[0076]
FIG. 6 shows a fixing device according to a sixth embodiment of the present invention. In the sixth embodiment, in any one of the first to fifth embodiments, the electrical insulating layer 19 is formed on the inner surface (or outer surface) of the fixing member 1, and the heating resistor 20 is formed thereon. The planar heating resistor composed of the electrical insulating layer 19 and the heating resistor 20 is used as the second heater 4. The heating resistor 20 includes a power supply member (not shown), and receives power from the power storage device 17 via the switch 15 and the power supply member when it rises.
[0077]
Here, when a commercial power source is used as the power supply for the heating resistor, it is necessary to increase the resistance of the heating resistor to some extent, and a complicated energization pattern must be designed. However, since the second heater 4 uses the power storage device 17 that outputs a low DC voltage as the power supply, it is not necessary to increase the resistance of the heating resistor 20 and avoid the complication of the energization pattern of the heating resistor 20. Can do.
[0078]
Two heating resistors 20 may be provided, and these may be used as the first heater 3 and the second heater 4. Further, in the fixing device shown in FIG. 3 and FIG. 4, the second heater 4 may be configured by forming an energization pattern of the electrical insulating layer 19 and the heating resistor 20 on the surface of the auxiliary heating roller 11.
[0079]
According to the fixing device of the sixth embodiment, in the fixing device of any one of the first to fifth embodiments, at least the second heater 4 is a planar heating resistor. It is not necessary to increase the resistance of the sheet heating resistor, and the complication of the conduction pattern of the sheet heating resistor can be avoided.
[0080]
FIG. 7 shows a fixing device according to a seventh embodiment of the present invention. In the seventh embodiment, the fixing roller 21 is used instead of the fixing roller 1 in any one of the first to fifth embodiments, and the fixing roller 21 itself is a planar heating resistor. Thus, the fixing roller 21 itself is the second heater 4. The second heater 4 may heat the fixing roller 21 or the fixing belt 8 or may heat the pressure roller 2. It may be a resistor.
[0081]
The fixing roller 21 includes a power supply member (not shown). When the fixing roller 21 rises, the second heater 4 receives heat from the power storage device 17 via the switch 15 and the power supply member as shown in FIG. Although the fixing roller 21 is shown in FIG. 7, a conductive endless belt 22 made of a planar heating resistor may be used as shown in FIG. In this case, the endless belt 22 is stretched around at least two support rollers 9 and 10, and the pressure roller 2 is pressed against the endless belt 22 by a pressing means (not shown) with a constant pressure. The support roller 9 is composed of a heating roller, and heats the endless belt 22 by being heated by the first heater 3 disposed therein. Two support rollers in the support roller group on which the endless belt 22 is stretched are the above-described power supply members that supply power to the endless belt 22.
[0082]
The support roller 10 is a drive roller, and is rotated by a drive mechanism (not shown) to rotate the endless belt 22. The sheet-like recording medium 7 such as transfer paper carrying the toner 6 is heated and pressurized by the endless belt 22 and the pressure roller 2 when passing through the nip portion between the endless belt 22 and the pressure roller 2. Is established. The temperature sensor 5 detects the surface temperature of the endless belt 22 on the support roller 10.
[0083]
According to the fixing device of the seventh embodiment, in any of the fixing devices of the fourth embodiment and the fifth embodiment, at least the second heater is the fixing member 22 itself, and the fixing member 22 itself. Compared to the case where the fixing member is used as a base and an insulating layer and a heat generating resistive layer are laminated on the base, the layer structure is simplified and the heat capacity is reduced. There is an effect of doing.
[0084]
In an eighth embodiment of the present invention, in any one of the first to fifth embodiments, radiation having a heating wire 4b in a glass tube 4a as at least the second heater 4 as shown in FIG. A heater is used.
[0085]
According to the fixing device of the eighth embodiment, in the fixing device of any of the first to fifth embodiments, at least the second heater 4 is a radiation having the heating wire 4b in the glass tube 4a. Since it is a heater, the use of a radiant heater having a heating wire in a glass tube that is most often used as a heat source in the past for the second heater can reduce the cost and increase the reliability. . The second heater is most reliable if it is a halogen heater.
[0086]
In the ninth embodiment of the present invention, in the eighth embodiment, at least the second heater 4 is a radiant heater having a heating wire 4b in the glass tube 4a as shown in FIG. 15, and the glass tube 4a. The inner gas 4c is mainly composed of krypton or xenon.
[0087]
When a radiant heater is used as the heat source of the fixing device, the electric energy supplied to the radiant heater at the time of start-up is consumed not only for heating the fixing member but also for heating the filament and glass tube of the radiant heater. The heating of the glass tube is a complete loss of energy, but the rate of this loss becomes larger as the fixing device rises more rapidly and cannot be ignored.
[0088]
Accordingly, a fixing device including a heater that suppresses this loss and has a high start-up response in the initial energization of the heater itself starts up quickly. In particular, since the second heater 4 has a total amount of energy to be supplied and an energy supply time is limited, if the loss is not a heater with a small loss, only the limited energy is consumed wastefully. The effect of the form cannot be exhibited sufficiently. If the gas in the glass tube of the radiant heater is mainly composed of krypton or xenon, the heat loss due to the convection of the sealed gas in the glass tube can be reduced, and the start-up is shortened.
[0089]
As described above, according to the fixing device of the ninth embodiment, in the fixing device of the eighth embodiment, at least the second heater 4 has the radiation 4c in the glass tube 4a whose main component is krypton or xenon. Since it is a heater, the rise of the second heater can be shortened to reduce heat loss.
[0090]
In the tenth embodiment of the present invention, in any of the eighth embodiment and the ninth embodiment, at least the second heater 4 has a heating wire in the glass tube 4a as shown in FIG. 14 or FIG. A radiant heater having 4b having a filament color temperature of 2500K or higher is used.
[0091]
The radiation heater can be a heater that can increase the color temperature by thinning the filament and shorten the rise time.
Generally, the life of a radiant heater is reduced due to the thinning of the filament. In particular, since the second heater is driven only at the start-up time, the total driving time is shortened, so there is a margin in the life of the filament. The effect of shortening the service life due to thinning is small.
[0092]
Moreover, if the rising response at the initial stage of energization of the radiant heater is not high, a heat loss corresponding to that will occur. The second heater is a heater whose rise is shortened if the color temperature of the filament in a steady state is higher than that of the conventional one (2500 K or more), that is, if the filament is thinned.
[0093]
As described above, according to the fixing device of the tenth embodiment, at least the second heater 4 is a radiant heater in the stationary state of the filament in the fixing device of any of the eighth embodiment and the ninth embodiment. Since the color temperature is 2500 K or higher, the rise of the second heater can be shortened.
[0094]
In the eleventh embodiment of the present invention, in any of the eighth to tenth embodiments, at least the second heater 4 has a heating wire in the glass tube 4a as shown in FIG. A radiation heater having 4b and having a total gas pressure enclosed in the glass tube 14a of greater than 1 atm is used.
[0095]
If the total pressure of the gas sealed in the glass tube is greater than 1 atm, the radiation heater can reduce the heat loss due to convection of the sealed gas and has a short rise time. In addition, the radiation heater can have a long life due to the effect of suppressing the evaporation of the filament. Furthermore, when the radiant heater is combined with the thinning of the filament, not only the effect of shortening the rise time is increased, but also a reduction in life due to the thinning of the filament can be reduced.
[0096]
As described above, according to the fixing device of the eleventh embodiment, at least the second heater 4 is a radiant heater in the glass tube in the fixing device of any of the eighth embodiment and the ninth embodiment. Since the total pressure of the sealed gas is larger than 1 atm, not only the effect of shortening the rise time is increased, but also the life can be extended.
[0097]
In the twelfth embodiment of the present invention, in any one of the first to fifth embodiments, the power storage device 17 and the charger 18 shown in FIG. 1 are images other than the fixing device 116 shown in FIG. The fixing device 116, the power storage device 17 and the charger 18 can be replaced according to their respective lifetimes by being incorporated in the forming apparatus main body side. As a result, when the fixing device 116 is replaced due to the life of the heater or the like, the fixing device 116 can be recovered while the power storage device 17 and the charger 18 remain in the image forming apparatus main body.
[0098]
When an electric double layer capacitor is used for the power storage device 17, the charge / discharge cycle of the electric double layer capacitor is unlimited in principle, and therefore the electric double layer capacitor does not need to be replaced until the life of the image forming apparatus main body is reached. It is basically maintenance free. As described above, the power storage device 17 is incorporated not in the fixing device 116 but in the image forming apparatus main body, and the fixing device 116 and the power storage device 17 are separably provided. This is advantageous for facilitating replacement of the device 17.
[0099]
According to the twelfth embodiment, in any of the first to fifth embodiments, the power storage device 17 and the charger 18 are incorporated in the main body of the image forming apparatus other than the fixing device 116, and the fixing device 116. In addition, since the power storage device 17 can be replaced according to the respective lifetimes, it is advantageous not only for reducing the size of the fixing device but also for facilitating replacement of the fixing device and the power storage device.
[0100]
In the thirteenth embodiment of the present invention, the circuit configuration of the fixing device in the first embodiment is as shown in FIG. The power supply circuit 23 controls energization from the commercial power supply 16 to the first heater 3 as a heat source by an SSR (solid state relay) by a control signal from the CPU 13 as control means. The surface temperature of the fixing roller 1 that is a rotating body is detected by a temperature sensor 5 that is a temperature detection element, and the CPU 13 sets the surface temperature of the fixing roller 1 to a set temperature at which fixing is possible in accordance with a temperature detection signal from the temperature sensor 5. Thus, the control signal is output to the power supply circuit 23 to control the energization of the first heater 3.
[0101]
The switching means 24 is controlled by a control signal from the CPU 13 to switch between the first mode and the second mode. In the first mode, the commercial power supply is switched by the charge / discharge switching means at a time other than the start-up by the control signal from the CPU 13. 16 is switched to a power storage device 25 having a built-in charge control circuit. The power storage device 25 includes a charge control circuit and a capacitor as a power storage device body, and converts AC power from the commercial power source to DC power and supplies the capacitor to the capacitor when the charge control circuit is connected to the commercial power source 16. To charge the capacitor. Further, in the second mode, the switching means 24 switches the capacitor to the second heater 4 by the charge / discharge switching means at the time of rising in response to a control signal from the CPU 13 and discharges the capacitor to the second heater 4 to thereby discharge the second. The heater 4 is driven.
[0102]
The first heater 3 and the second heater 4 that are heat sources are halogen heaters, and raise the temperature of the heater itself until stable radiation is performed at the initial stage of energization. However, only the first heater 3 and the second heater 4 or the second heater 4 are heaters for a certain period of time until stable radiation is performed at the beginning of energization, for example, for 10 seconds (until 10 seconds have elapsed since the start of energization). The required amount of heat is about 2.7 kJ or less, and the inert gas enclosed in the glass tube is made of krypton or xenon as the main component, thus suppressing convection in the glass tube and energizing. The color temperature of the filament is set to 2500 K or more, for example, 2800 K by improving the delay of the rise from the heat initially taken from the filament and reducing the volume in order to reduce the heat quantity of the filament itself.
[0103]
The capacitor of the power storage device 25 is a 70 V · 1.3 F electric double layer capacitor capable of discharging 3.3 kJ of discharge energy in 10 seconds. This capacitor may have an energy storage energy of 3 kJ or more.
When a print signal (including image data) is input to the controller board 137 after the power of the present embodiment is turned on, the switching means 24 is switched from the capacitor of the power storage device 25 in the second mode by a control signal from the CPU 13. The second heater 4 is discharged to drive the second heater 4, and the power supply circuit 23 is energized from the commercial power supply 16 to the first heater 3 by a triac according to a control signal from the CPU 13 to drive the first heater 3. The fixing roller 1 is rapidly heated by the first heater 3 and the second heater 4.
[0104]
When the surface temperature of the fixing roller 1 reaches a predetermined temperature that can be fixed by the temperature detection signal from the temperature sensor 5, the CPU 13 switches the switching unit 24 to the first mode to start the second heater 4 from the capacitor of the power storage device 25. Is stopped to stop the driving of the second heater 4. The image forming process for forming the unfixed toner image 6 on the sheet-like recording medium 7 described above is performed in synchronization with the heating state of the fixing roller 1, and the recording medium 7 is fixed after the unfixed toner image 6 is formed. The surface temperature of the fixing roller 1 rises to the predetermined temperature at which the fixing roller 1 can be fixed at the time when it is guided by the guide member 26 at the entrance 116, and the recording medium 7 guided by the guide member 26 moves between the fixing roller 1 and the pressure roller 2. The unfixed toner image 6 on the recording medium 7 is heated and melted and fixed on the recording medium 7 while being nipped and conveyed at the nip portion. Here, the fixing roller 1 has an Al or Fe thin pipe as a base, has a thickness of 0.2 to 1.0 mm, and has a surface release layer formed on the outer surface thereof.
[0105]
Further, the heating time required for the fixing device 116 to raise the temperature from the ambient temperature to the fixable temperature is T seconds, the energy that can be discharged in T seconds of the capacitor of the heat storage device 25 is E1 (J), and the second heater 4 is T seconds. E1> E2, where E2 (J) is the stored energy. As a result, an image forming apparatus with low cost and high energy saving can be realized.
[0106]
According to the fixing device of the thirteenth embodiment, the capacitor of the power storage device 25 is stored as power storage means that stores power by the input power from the commercial power supply 16, and there are at least two heaters 3 and 4 as heat sources. The power supply circuit 23 as a first means for driving at least one of the two or more heaters 3 and 4 by the input power from the commercial power supply 16 and two or more capacitors from the capacitor of the power storage device 25 Switching means 24 as a second means for driving the heater 4 by discharging the other heater 4 of the heaters 3 and 4, the heaters 3 and 4 being a radiant heat source and the heater 4 being inactive A gas mainly composed of krypton or xenon and a halogen heater having a filament color temperature of 2500 K or more. Since the heating time required for temperature is T seconds, the energy that can be discharged in T seconds of the condenser of the heat storage device 25 is E1 (J), and the stored energy of the heater 4 for T seconds is E2, E1> E2. Safety during runaway can be ensured and the rise time can be shortened.
[0107]
In other words, the combined use of the heater 3 that receives supply of AC power from a commercial power supply and the heater 4 that receives supply of DC power from the capacitor of the power storage device 25 only at the time of start-up, limits the power supply from the conventional commercial power supply. The above power can be temporarily supplied to the heater only at the time of rising, and the temperature raising time of the fixing device can be shortened. Further, since the power supply to the heater 4 is from the capacitor of the power storage device 25, if the energy stored in the capacitor of the power storage device 25 is used up, the temperature rise of the fixing device is accelerated more than necessary even when the heater runs away. This is also advantageous in terms of safety.
[0108]
Further, according to the fixing device of the thirteenth embodiment, since the capacitor stage of the heat storage device 25 has a capacitor whose discharge energy within 10 seconds is 3 kJ or more, the charge / discharge time as a power storage device compared to a storage battery, In particular, by using a capacitor with a fast discharge time and a large capacity (discharge energy within 10 seconds is 3 kJ or more), the second heater 4 is supplied with power for a certain short time at the start-up, which contributes to shortening the temperature rise time. To do. Therefore, the rapid temperature rise occurs until the fixing device starts up, and the runaway safety when the temperature control becomes impossible can be improved.
[0109]
FIG. 17 shows a circuit configuration of a fixing device according to a fourteenth embodiment of the present invention. In the fourteenth embodiment, only the first heater 3 is used as a heat source in the thirteenth embodiment, and the power circuit 27 is controlled by a control signal from the CPU 13. When rapid heating is performed, the mode (1) in which the AC power from the commercial power supply 16 and the discharge power from the capacitor of the power storage device 25 are superimposed and supplied to the first heater 3 and the AC power from the commercial power supply 16 are used. Normal mode (2) for supplying the first heater 3 to the first heater 3 and mode (3) for charging the capacitor by converting AC power from the commercial power supply 16 to DC power and supplying it to the capacitor of the power storage device 25 Is switched.
[0110]
The heater 3 as a heat source of the fixing device 116 is a halogen heater, and the temperature of the heater itself is increased from the initial energization until stable copying is performed, but the first heater 3 has a fixed time until stable radiation is performed at the initial energization. For example, it is a halogen heater that has an energy of about 2.7 kJ or less for the amount of heat required for the heater itself for 10 seconds, and the convection in the glass tube is suppressed by using xenon as the inert gas sealed in the glass tube, It has improved that the rise is delayed due to heat being taken away from the filament at the beginning of energization. Further, the first heater 3 is reduced in volume to reduce the amount of heat of the filament itself, and as a result, the color temperature of the filament is set to 2500K or higher, for example, 2800K.
[0111]
The capacitor of the power storage device 25 is a 70 V · 1.3 F electric double layer capacitor capable of storing 3.3 kJ discharge energy for a certain time, for example, 10 seconds, but the stored energy by the capacity is 3.3 kJ or more. May be. At the time of image formation, it is necessary to raise the surface temperature of the fixing roller 1 to a set temperature at which fixing can be performed immediately (less than 10 seconds). However, generally, the heater itself is heated until the halogen heater performs stable radiation at the beginning of energization, and an energy of about 4.4 kJ is applied for a certain time until the stable radiation is performed at the beginning of energization, for example, 10 seconds. I needed it. In this embodiment, the AC power from the commercial power supply 16 and the discharge power from the capacitor of the power storage device 25 are superimposed and supplied to one heater 3, and a certain period of time until the heater 3 performs stable radiation at the beginning of energization. For example, by setting the amount of heat required for the heater itself within 10 seconds to an energy of about 2.7 kJ or less, it is possible to minimize the loss of supply energy caused by storing heat in the halogen heater 3. It was.
[0112]
By the way, when a power source that can store electricity is used as an auxiliary power source for driving the heat source, unless the amount of heat of the heat source itself is reduced, most of the discharge energy of the auxiliary power source is absorbed by the temperature rise of the heat source itself, and the auxiliary power source Stops functioning. Conventionally, a heat source typified by a halogen heater at the initial stage of heating of the fixing device has a time delay in order to raise the temperature of the heat source itself.
[0113]
However, according to the fixing device of the fourteenth embodiment, the capacitor of the power storage device 25 as a power storage unit that stores power by input from the commercial power supply 16 is provided, and the heater 3 as a heat source is input by input from the commercial power supply 16. First means for driving (power supply circuit 27) and second means (power supply circuit 27) for driving the heater 3 by discharging from the capacitor of the power storage device 25 to the heater 3 are provided. The heater 3 is a radiant heat source. When the fixing device needs to be rapidly heated, the heater 3 is driven by an output in which the input from the commercial power supply 16 and the discharge output of the capacitor of the power storage device 25 are superimposed. Usually, the heater 3 is input from the commercial power supply 16. Therefore, it is possible to quickly raise the temperature by increasing the input energy to the heat source in the initial stage of energization of the heat source.
[0114]
Further, in a high-speed startup fixing device that starts up during the time (preferably within 5 seconds) until paper is passed (sheet-like recording medium passes through the fixing device), if the startup response of the halogen heater is not high, Heat loss will occur for a minute and the rise will be delayed.
[0115]
Therefore, in the fifteenth embodiment of the present invention, in each of the thirteenth embodiment and the fourteenth embodiment, each of the heaters 3 and 4 is composed mainly of krypton or xenon as the inert gas sealed in the glass tube. And a radiant heater having a rated color temperature of 2500K or higher, for example, 2800K.
[0116]
According to the fixing device of the fifteenth embodiment, the radiant heat sources 3 and 4 are radiant heaters in which the inert gas sealed in the glass tube is mainly composed of krypton or xenon and the rated color temperature is 2500 K or higher. Therefore, the rise time can be shortened.
Further, according to the thirteenth to fifteenth embodiments, since the fixing device 113 is used, safety during the runaway of the heater can be ensured and the rise time can be shortened. .
[0117]
FIG. 18 shows a sixteenth embodiment of the present invention. In the sixteenth embodiment, in each of the first to fifth embodiments, a heater having a filament 31 and a glass tube 32 enclosing the filament 31 is used as the first heater 3. . The second heater 4 is composed of a resistance heating element 4 a applied to the outer peripheral surface of the glass tube 32. As in the first to fifth embodiments, at the time of start-up, the first heater 3 generates heat by energization from the commercial power supply 16, and the second heater 4a generates heat by energization from the power storage device 17, At the time of fixing after the start-up, the first heater 3 generates heat by energization from the commercial power supply 16.
[0118]
In the fixing roller 1, there may be a case where two heaters do not fit in the space, and in the case where the end portion is particularly narrowed, the two heaters do not enter. In the sixteenth embodiment, the first heater 3 has a filament 31 and a glass tube 32 enclosing the filament 31, and the second heater is a resistance heating element 4a provided on the outer peripheral surface of the glass tube 32. Therefore, the first heater 3 and the second heater 4a can be installed in the fixing roller 1 with a space of approximately one heater, and the commercial power supply 16 and the power storage device 17 can be installed with a space of approximately one heater. The energy from can be used effectively. Further, the resistance value of the resistance heating element 4a can be set relatively freely, and electric energy from the power storage device 17 having a low voltage can be taken out in a short time.
[0119]
FIG. 19 shows a seventeenth embodiment of the present invention. In the seventeenth embodiment, in each of the first to fifth embodiments, the second heater 4 is composed of a planar heating element 4 b provided in contact with the outer periphery of the fixing roller 1. The planar heating element 4b may be provided in contact with the outer periphery of a fixing member such as the fixing belt 8 as shown in FIG.
[0120]
FIG. 20 shows an eighteenth embodiment of the present invention. In the eighteenth embodiment, in each of the first to fifth embodiments, the second heater 4 is a planar heating element 4b provided in contact with the outer periphery of the pressure roller 2 as a pressure member. Consists of. Heating the pressure roller 2 is effective when the initial temperature drop is significant in a high-speed image forming apparatus. The initial temperature drop is fixed when a high-heat-capacity pressure roller is used in a high-speed image forming apparatus because a low-heat-capacity pressure member such as a sponge-based pressure roller is difficult to use. This is a phenomenon in which the fixing member cannot maintain the temperature required for fixing because the member is deprived of heat by the pressure roller having a high heat capacity immediately after the rotation starts.
[0121]
In the seventeenth embodiment and the eighteenth embodiment, as in the first to fifth embodiments, the first heater 3 generates heat by energization from the commercial power supply 16 at the time of startup, and the second heater 4b generates heat when energized from the power storage device 17, and also generates heat when the first heater 3 is energized from the commercial power supply 16 during fixing after startup.
[0122]
According to the seventeenth embodiment and the eighteenth embodiment, the second heater is composed of the planar heating element 4b provided in contact with the outer periphery of the fixing member or the pressure member. It can be used effectively, and safety can be ensured because a sheet heating element is not used during continuous fixing in which fixing is performed continuously on a plurality of recording media. Further, the resistance value of the resistance heating element 4b can be set relatively freely, and electric energy from the power storage device 17 having a low voltage can be taken out in a short time.
[0123]
In the nineteenth embodiment of the present invention, in the seventeenth embodiment or the eighteenth embodiment, the portion where the sheet heating element 4a comes into contact with the fixing roller 1 or the pressure roller 2 with which the sheet heating element 4b comes into contact. The (member) is made of an insulating material.
[0124]
According to the nineteenth embodiment, the surface of the fixing roller 1 as the fixing member or the pressure roller 2 as the pressure member that contacts the planar heating element 4b as the second heater is made of an insulating material. It is possible to avoid electrical dangers such as leakage to a portion other than the fixing member or the pressure member that the sheet heating element contacts when the energization is applied to the sheet heating element.
[0125]
In the twentieth embodiment of the present invention, in the seventeenth embodiment or the eighteenth embodiment, the fixing roller 1 that contacts the sheet heating element 4b and the member that contacts the sheet heating element 4b in the pressure roller 2 are used. Is composed of a heat insulating material such as silicone rubber, thereby shortening the heating time of the fixing roller 1 and the pressure roller 2.
According to the twentieth embodiment, since the portion of the fixing roller 1 as the fixing member or the pressure roller 2 as the pressure member that contacts the second heater (planar heating element 4b) is a heat insulating material, Heat from the heat generating member is unlikely to escape from the fixing member or the pressure member, and the surface of the fixing member or the pressure member can be raised to a predetermined temperature in a short time.
[0126]
FIG. 21 shows a twenty-first embodiment of the present invention. In the twenty-first embodiment, in the nineteenth embodiment or the twentieth embodiment, the sheet heating element 4b has a solenoid 28 at the stand-by time when the fixing roller 1 and the pressure roller 2 are not rotating and at the time of startup. It is off and is in contact with the outer periphery of the fixing roller 1 and the pressure roller 2 by a spring (not shown). The fixing roller 1 and the pressure roller 2 are rotationally driven by a driving mechanism (not shown) at the time of fixing for fixing the toner image 6 on the recording medium 7 to the recording medium 7, and the solenoid 28 is rotated when the fixing roller 1 and the pressure roller 2 are rotated. The sheet heating element 4b is pulled by being driven by a driving unit (not shown) to be separated from the outer periphery of the fixing roller 1 and the pressure roller 2. For this reason, the sheet heating element 4b, the fixing roller 1 and the pressure roller 2 are all not worn, and can be used for a long time while having a quick rise.
[0127]
As described above, according to the twenty-first embodiment, the sheet heating element 4b as the second heater has the fixing roller 1 or the pressurizing force when the fixing roller 1 as the fixing member or the pressure roller 2 as the pressing member is stopped. When the fixing roller 1 or the pressure roller 2 rotates, the roller 2 comes into contact with the roller 2 and separates from the fixing roller 1 or the pressure roller 2, so that the rising is faster due to heat conduction, and the surface heating element is rotated when the fixing roller or the pressure roller rotates In addition, neither the fixing roller nor the pressure roller is worn and can be used for a long time.
[0128]
In the twenty-second embodiment of the present invention, in the twenty-first embodiment, the sheet heating elements 4a and 4b are arranged such that the solenoid 28 is off during standby and rises, and the fixing roller 1 and pressure roller 2 are moved by a spring (not shown). It is in contact with the outer periphery. The fixing roller 1 and the pressure roller 2 are rotated by a driving mechanism (not shown) at the time of rising and fixing, and the solenoid 28 is driven by a driving unit (not shown) when the fixing roller 1 and the pressure roller 2 are fixed, so that the sheet heating element 4b is moved. The fixing roller 1 and the pressure roller 2 are separated from the outer periphery.
[0129]
As described above, according to the twenty-second embodiment, the sheet heating element 4b as the second heater is the fixing roller 1 or the fixing roller 1 or the pressing roller 2 as the pressing member. The fixing roller 1 or the pressure roller 2 rotates at the time of start-up and fixing and contacts the pressure roller 2, and the sheet heating element 4 b separates from the fixing roller 1 or the pressure roller 2 at the time of fixing. The sheet heating elements 4a and 4b come into contact with the fixing roller 1 and the pressure roller 2, but this rise time is shorter than that at the time of fixing, and the sheet heating elements 4a and 4b and the fixing roller 1 are added. Wear of the pressure roller 2 can be considerably reduced, and long-term use is possible.
[0130]
22 to 24 show a twenty-third embodiment of the present invention. In the twenty-third embodiment, in each of the first to fifth embodiments, the second heater 4 includes a cored bar 29 provided inside the fixing roller 1 as a fixing member. The core metal 29 is made of a conductive material that can be energized. This conductive material exposes the outer peripheral surface, contacts the electrode 30, energizes the power storage device 17 through the electrode 30 and the switch 15, and generates heat, thereby heating the outer portion of the core metal 29 in the fixing roller 1. To do. This embodiment is extremely effective when the power storage device 17 is an electric double layer capacitor.
[0131]
The electrode 30 is in contact with the outer periphery of the fixing roller 1 by a contact / separation means (not shown) during standby and when the fixing roller 1 is not rotating. The fixing roller 1 and the pressure roller 2 are rotationally driven by a driving mechanism (not shown) at the time of fixing for fixing the toner image 6 on the recording medium 7 to the recording medium 7, and the electrode 30 is rotated when the fixing roller 1 and the pressure roller 2 are rotated. It is separated from the outer periphery of the fixing roller 1 by contact / separation means (not shown). For this reason, friction and noise due to sliding between the electrode 30 and the fixing roller 1 do not occur, and long-term use is possible.
[0132]
As described above, according to the twenty-third embodiment, the second heater 4 includes the cored bar 29 as the conductive material that can be energized by the fixing roller 1 as the fixing member, and the cored bar 29 contacts the fixing roller 1. Therefore, the fixing roller can be heated by the electric energy from the power storage device without increasing the heat capacity, and the rise time can be shortened. Further, the resistance value of the cored bar can be set relatively freely, and electric energy from the power storage device having a low voltage can be taken out in a short time.
[0133]
According to the twenty-third embodiment, the electrode 30 contacts the fixing roller 1 when the fixing roller 1 is stopped, and separates from the fixing roller 1 when the fixing roller 1 rotates. None of the rollers are worn and can be used for a long time.
[0134]
In the twenty-fourth embodiment of the present invention, in each of the first to fifth embodiments, the second heater 4 is made of a core bar provided inside the pressure roller 1 as a pressure member. The cored bar is made of a conductive material that can be energized. This conductive material has an outer peripheral surface exposed, and the electrodes are in contact with each other, and heat is supplied from the power storage device 17 through the electrodes and the switch 15 to generate heat, thereby heating the outer portion of the core metal in the pressure roller 2. . This embodiment is extremely effective when the power storage device 17 is an electric double layer capacitor.
[0135]
The electrode is in contact with the outer periphery of the pressure roller 2 by a contact / separation means (not shown) during standby and when the pressure roller 2 is not rotating. The fixing roller 1 and the pressure roller 2 are rotationally driven by a driving mechanism (not shown) at the time of fixing for fixing the toner image 6 on the recording medium 7 to the recording medium 7, and the electrode 30 is rotated when the fixing roller 1 and the pressure roller 2 are rotated. It is separated from the outer periphery of the pressure roller 2 by contact / separation means (not shown). For this reason, friction and noise due to sliding between the electrode and the pressure roller 2 do not occur, and long-term use is possible.
[0136]
As described above, according to the twenty-fourth embodiment, the second heater 4 is composed of a metal core as a conductive material that can be energized by the pressure roller 2 as a pressure member, and the metal core is attached to the pressure roller 2. Since power is supplied through the contacted electrode, the pressure roller can be heated by the electric energy from the power storage device without increasing the heat capacity, and the rise time can be shortened. Further, the resistance value of the cored bar can be set relatively freely, and electric energy from the power storage device having a low voltage can be taken out in a short time.
[0137]
In the twenty-fifth embodiment of the present invention, in the twenty-third or twenty-fourth embodiment, the electrodes are placed on the outer periphery of the fixing roller 1 and the pressure roller 2 by contact / separation means (not shown) during standby and when standing up. In contact. The fixing roller 1 and the pressure roller 2 are rotated by a drive mechanism (not shown) at the time of rising and fixing, and the electrodes are fixed to the fixing roller 1 and the pressure roller 2 by contact / separation means (not shown) when the fixing roller 1 and the pressure roller 2 are fixed. It is separated from the outer periphery.
[0138]
Thus, according to the twenty-fifth embodiment, in the twenty-third or twenty-fourth embodiment, the electrode is used when the fixing roller 1 as a fixing member or the pressure roller 2 as a pressure member is stopped. The roller contacts the fixing roller 1 or the pressure roller 2 at the time of rising, and the fixing roller 1 or the pressure roller 2 rotates at the time of rising and fixing, and the electrode separates from the fixing roller 1 or the pressure roller 2 at the time of fixing. The electrodes come into contact with the rotating fixing roller 1 and the pressure roller 2 at the time of rising, but this time is shorter than that at the time of fixing, and wear of the electrode, the fixing roller 1 and the pressure roller 2 is considerably reduced. Can be used for a long time.
[0139]
【The invention's effect】
  As described above, claim 1,2, 3According to the invention, power exceeding the limit of power supplied from a commercial power supply can be input to the heat source at the time of startup, and the temperature rise time (rise time) can be shortened.Further, not only the effect of shortening the rise time is increased, but also the life can be extended.In addition, a capacitor having a quicker charge / discharge time, particularly a discharge time, is used as a power storage device, and a heater supplied with power from the capacitor has a filament with a color temperature of 2500 K or more in the glass tube, By using a radiant heater whose main component is krypton or xenon, the rise time of the heater itself (time for heating the filament or glass tube of the radiant heater) is shortened, and the fixing member or the pressure member is rapidly It has a remarkable effect of realizing a temperature rise.
[0140]
  Claim 4According to the invention, it is possible to stand up quickly in a short time, maintenance is unnecessary, and it is advantageous in terms of total cost when long-term use is assumed.
  Claim5In the invention according to the second aspect, the secondofThe heater drive time can be generally within the rise period, which is advantageous for safety when temperature control becomes impossible at the rise time.
[0141]
  Claim6According to the present invention, it is possible to fully utilize the effect of shortening the rise time by supplying power from the power storage device to the second heater only at the time of rise.
  Claim7According to the invention according toSafety during heater runaway can be ensured and the rise time can be shortened.
[0142]
  Claim8According to the invention according toIt is possible to ensure safety during the runaway of the heater while realizing a rapid start-up of the entire image forming apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a fixing device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the fixing device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a fixing device when an endless belt is used as a fixing member in the first embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a fixing device when a fixing roller and an auxiliary heating roller are used in the first embodiment.
FIG. 5 is a sectional view showing the entirety of the first embodiment;
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a fixing device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a fixing device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a fixing device when an endless belt is used as a fixing member in the seventh embodiment.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing a temperature rise curve of the first embodiment and the conventional fixing device.
FIG. 10 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a fixing device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a fixing device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a fixing device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a fixing device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a front view illustrating a fixing device second heater according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a front view showing a fixing device second heater according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a schematic diagram illustrating a circuit configuration of a fixing device according to a thirteenth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a circuit configuration of a fixing device according to a fourteenth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a sectional view showing a sixteenth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a sectional view showing a seventeenth embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a sectional view showing an eighteenth embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a sectional view showing a twenty-first embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a cross-sectional view showing the fixing roller when stopped in a twenty-third embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a side view showing the twenty-third embodiment;
FIG. 24 is a sectional view showing the fixing roller rotating according to the twenty-third embodiment;
[Explanation of symbols]
1 Fixing roller
2 Pressure roller
3 First heater
4 Second heater
4a, 4b Planar heating element
5 Temperature sensor
8 Endless belt
12 Input circuit
13 CPU
14 Driver
15 switch
16 Commercial power supply
17 Capacitor
18 Charging device
19 Electrical insulation layer
20 Heating resistor
21 Fixing member and second heater
22 Conductive endless belt made of planar heating resistor
23 Power supply circuit
24, 27 switching means
25 Power storage device
28 Solenoid
29 Core
30 electrodes
31 Filament
32 glass tubes

Claims (8)

定着部材と、該定着部材とニップ部を形成する加圧部材とを備え、該ニップ部を通過する記録媒体にトナー画像を定着させる定着装置において、
充放電可能なコンデンサと、
商用電源から電力が供給されて前記定着部材を加熱する第１のヒータと、
前記コンデンサから電力が供給されて前記定着部材又は前記加圧部材を加熱する第２のヒータと、を備え、
前記第２のヒータは、ガラス管内に色温度が２５００Ｋ以上のフィラメントを有するとともに、該ガラス管内のガスがクリプトン若しくはキセノンを主成分とする輻射ヒータであって、前記ガラス管内に封入されるガスの全圧が１気圧より大きいことを特徴とする定着装置。In a fixing device that includes a fixing member and a pressure member that forms a nip portion with the fixing member, and fixes a toner image on a recording medium that passes through the nip portion.
A chargeable / dischargeable capacitor;
A first heater that is supplied with electric power from a commercial power source and heats the fixing member;
A second heater that is supplied with electric power from the capacitor and heats the fixing member or the pressure member,
The second heater, gas color temperature glass tube together with having more filaments 2500 K, the gas of the glass tube is I Oh in radiant heater mainly comprising krypton or xenon, is sealed in the glass tube The fixing device is characterized in that the total pressure is greater than 1 atm . 立ち上がり時において前記商用電源から前記第１のヒータに電力が供給されている時に、前記コンデンサから前記第２のヒータへ電力が供給されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。 The fixing device according to claim 1, wherein electric power is supplied from the capacitor to the second heater when electric power is supplied from the commercial power source to the first heater at the time of startup . 請求項１または２に記載の定着装置において、前記コンデンサとして１ｋＪ以上の総エネルギー量を蓄えられる容量を有するコンデンサを備えたことを特徴とする定着装置。 3. The fixing device according to claim 1, further comprising a capacitor having a capacity capable of storing a total energy amount of 1 kJ or more as the capacitor . 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の定着装置において、前記コンデンサが電気二重層コンデンサであることを特徴とする定着装置。 4. The fixing device according to claim 1, wherein the capacitor is an electric double layer capacitor . 請求項１〜４のいずれか１つに記載の定着装置において、前記コンデンサは充電された総エネルギー量の９０％の放電が立ち上がり時間以内に完了するエネルギー容量及び放電特性を有することを特徴とする定着装置。 5. The fixing device according to claim 1, wherein the capacitor has an energy capacity and a discharge characteristic in which discharge of 90% of the charged total energy amount is completed within a rise time. Fixing device. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置において、立ち上がり時間が記録媒体の到達までの時間であることを特徴とする定着装置。 6. The fixing device according to claim 1, wherein the rising time is a time until the recording medium arrives . 請求項１〜６のいずれか１つに記載の定着装置において、当該定着装置が雰囲気温度から定着可能温度までの昇温に要する加熱時間をＴ秒、前記コンデンサのＴ秒間に放電可能なエネルギーをＥ1（Ｊ）、前記第２のヒータのＴ秒間の蓄積エネルギーをＥ2（Ｊ）とした時、Ｅ1＞Ｅ2としたことを特徴とする定着装置。 7. The fixing device according to claim 1, wherein a heating time required for the fixing device to raise the temperature from the ambient temperature to the fixable temperature is T seconds, and energy that can be discharged in T seconds of the capacitor. E1 (J), a fixing device characterized in that E1> E2 when the energy stored in the second heater for T seconds is E2 (J) . 像担持体上にトナー画像を形成して該トナー画像をシート状の記録媒体に転写し、この記録媒体上のトナー画像を定着装置で定着させる画像形成装置において、前記定着装置として請求項１〜７のいずれか１つに記載の定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus in which a toner image is formed on an image carrier, the toner image is transferred to a sheet-like recording medium, and the toner image on the recording medium is fixed by a fixing device. 8. An image forming apparatus using the fixing device according to claim 7.
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