JP4745022B2 - Auxiliary power supply apparatus for image forming apparatus and fixing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、像担持体にトナー像を形成し、そのトナー像を定形サイズよりも長尺な長尺記録媒体に転写し、該長尺記録媒体に転写したトナー像を定着装置によって長尺記録媒体に定着する画像形成装置と、定着装置用の補助電源装置に関するものである。 The present invention forms a toner image on an image carrier, transfers the toner image to a long recording medium longer than a standard size, and records the toner image transferred to the long recording medium with a fixing device. The present invention relates to an image forming apparatus for fixing to a medium and an auxiliary power supply device for the fixing device.
電子複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはその複合機などとして構成される上記形式の画像形成装置によれば、例えば10m乃至15mにも及ぶような長尺な記録媒体にも画像を形成することが可能である。かかる画像形成装置において使用される定着装置は、定着部材と、その定着部材に圧接した加圧部材と、その定着部材の温度を検知する温度検知手段と、定着部材を加熱する加熱手段を有していて、定着部材と加圧部材とのニップ部にトナー像を担持した長尺記録媒体を通過させ、その通過時に、長尺記録媒体上のトナー像のトナーに熱と圧力を加えて、該トナー像を長尺記録媒体に定着するように構成されている。かかる定着装置の定着部材と加圧部材の間に長尺記録媒体を通過させると、定着部材の熱が長尺記録媒体に長い時間に亘って奪われ続けるので、定着部材と加圧部材の間を長尺記録媒体が通過してる間に、定着部材の温度がトナー像の定着に適した温度よりも低くなり、トナー像の定着不良が発生するおそれがある。そこで、熱容量の大きな定着部材を使用し、定着部材と加圧部材の間を長尺記録媒体が通過しているときに、定着部材の温度がトナー像の定着に適した温度よりも低くなることを阻止する必要がある。ところが、このような大容量の定着部材を用いると、定着装置の立ち上げ動作時に、定着部材がトナー像の定着に適した温度に上昇するまでの立ち上げ時間が長くなる欠点を免れない。 According to the above-described image forming apparatus configured as an electronic copying machine, a printer, a facsimile machine, or a multifunction machine thereof, an image can be formed on a long recording medium having a length of, for example, 10 m to 15 m. is there. A fixing device used in such an image forming apparatus has a fixing member, a pressure member pressed against the fixing member, a temperature detecting means for detecting the temperature of the fixing member, and a heating means for heating the fixing member. A long recording medium carrying a toner image is passed through the nip portion between the fixing member and the pressure member, and heat and pressure are applied to the toner of the toner image on the long recording medium during the passage. The toner image is fixed on a long recording medium. When a long recording medium is passed between the fixing member and the pressure member of such a fixing device, the heat of the fixing member continues to be taken away by the long recording medium for a long time. While the long recording medium passes through the fixing member, the temperature of the fixing member becomes lower than the temperature suitable for fixing the toner image, which may cause a fixing failure of the toner image. Therefore, when a fixing member having a large heat capacity is used and the long recording medium passes between the fixing member and the pressure member, the temperature of the fixing member is lower than the temperature suitable for fixing the toner image. It is necessary to prevent. However, when such a large-capacity fixing member is used, it is inevitable that the start-up time until the fixing member rises to a temperature suitable for fixing the toner image becomes long during the start-up operation of the fixing device.
なお、画像形成装置において使用される定着装置の一般的な構成は、例えば特許文献1乃至4に記載されている。 A general configuration of a fixing device used in an image forming apparatus is described in, for example, Patent Documents 1 to 4.
本発明の目的は、特に大きな熱容量を有する定着部材を用いずとも、長尺記録媒体上のトナー像の定着動作中に、定着部材の温度がトナー像の定着に適した温度よりも低下する不具合を阻止し、ないしは効果的に抑制することのできる画像形成装置と、定着装置用の補助電源装置を提供することにある。 The object of the present invention is to solve the problem that the temperature of the fixing member is lower than the temperature suitable for fixing the toner image during the fixing operation of the toner image on the long recording medium without using a fixing member having a particularly large heat capacity. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus and an auxiliary power supply device for a fixing device.
本発明は、上記目的を達成するため、像担持体にトナー像を形成し、該トナー像を定形サイズよりも長尺な長尺記録媒体に転写し、該長尺記録媒体に転写したトナー像を定着装置によって長尺記録媒体に定着する画像形成装置であって、前記定着装置は、定着部材と、該定着部材に圧接した加圧部材と、前記定着部材の温度を検知する温度検知手段と、定着部材を加熱する加熱手段とを具備し、前記定着部材と加圧部材とのニップ部に、トナー像を担持した長尺記録媒体を通過させ、その通過時にトナー像のトナーに熱と圧力を加えて該トナー像を長尺記録媒体に定着する画像形成装置において、前記加熱手段は、主電源から電力を供給される主加熱部材と、直列接続と並列接続とに切換可能な複数の補助電源から電力を供給される補助加熱部材とを有していると共に、前記温度検知手段によって検知された定着部材の温度の変化の傾きを算出する演算手段と、前記主電源から電力を供給された前記主加熱部材だけで前記定着部材を加熱しながら、該定着部材と加圧部材の間に長尺記録媒体を通過させてトナー像の定着を行っているとき、前記温度検知手段によって検知された定着部材の温度が、トナー像の定着に必要な温度を維持できないと判断される所定の定着温度閾値以下となった場合に、該定着部材の温度変化の傾きの絶対値が所定の傾き閾値以上であるときには、前記複数の補助電源を直列に接続して、該複数の補助電源から前記補助加熱部材に電力を供給し、前記定着部材の温度変化の傾きの絶対値が前記傾き閾値よりも小さいときには、前記複数の電源を並列に接続して、該複数の補助電源から補助加熱部材に電力を供給する補助電源出力制御手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置を提案する(請求項1)。 In order to achieve the above object, the present invention forms a toner image on an image carrier, transfers the toner image to a long recording medium longer than a standard size, and transfers the toner image to the long recording medium. The image forming apparatus fixes the image to a long recording medium using a fixing device, the fixing device including a fixing member, a pressure member pressed against the fixing member, and a temperature detecting unit that detects a temperature of the fixing member. And a heating means for heating the fixing member, and a long recording medium carrying a toner image is passed through a nip portion between the fixing member and the pressure member, and heat and pressure are applied to the toner of the toner image at the time of passing. In the image forming apparatus for fixing the toner image to the long recording medium, the heating means includes a main heating member supplied with power from a main power source, and a plurality of auxiliary units that can be switched between series connection and parallel connection. Auxiliary heating powered by power supply And a calculating means for calculating a slope of a change in temperature of the fixing member detected by the temperature detecting means, and the fixing member only by the main heating member supplied with power from the main power source. When the toner image is fixed by passing a long recording medium between the fixing member and the pressure member while heating the fixing member, the temperature of the fixing member detected by the temperature detecting means is When the absolute value of the inclination of the temperature change of the fixing member is equal to or higher than a predetermined inclination threshold when the temperature required for fixing cannot be maintained, the temperature becomes lower than a predetermined fixing temperature threshold. Are connected in series, power is supplied to the auxiliary heating member from the plurality of auxiliary power supplies, and when the absolute value of the temperature change inclination of the fixing member is smaller than the inclination threshold, the plurality of power supplies are connected in parallel. Connection Te proposes an image forming apparatus characterized by comprising an auxiliary power supply output control means for supplying power to the auxiliary heating member from the plurality of auxiliary power (claim 1).
さらに、上記請求項1に記載の画像形成装置において、前記補助電源は、充放電可能な電気二重層キャパシタにより構成され、前記主加熱部材に前記主電源から電力が供給されていない時に、前記電気二重層キャパシタを充電するように構成されていると有利である(請求項2)。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein the auxiliary power source is configured by a chargeable / dischargeable electric double layer capacitor, and the electric power is not supplied from the main power source to the main heating member. It is advantageous if the double layer capacitor is configured to be charged (claim 2).
また、上記請求項1に記載の画像形成装置において、前記補助電源は、燃料を交換して繰り返し使用することのできる燃料電池により構成されていると有利である(請求項3)。 Further, in the image forming apparatus according to claim 1, it is advantageous that the auxiliary power source is constituted by a fuel cell that can be used repeatedly after changing fuel (claim 3).
さらに、上記請求項3に記載の画像形成装置において、前記燃料電池は、燃料の残量を検知する手段と、燃料残量を表示する手段と、燃料残量が一定値を下回ると燃料の交換を促す手段を具備していると有利である(請求項4)。
Further, in the image forming apparatus according to
また、本発明は、上記目的を達成するため、直列接続と並列接続とに切換可能な複数の補助電源と、定着部材の温度が、所定の定着温度閾値以下となった場合に、該定着部材の温度変化の傾きの絶対値が所定の傾き閾値以上であるときには、前記複数の補助電源を直列に接続して、該複数の補助電源から定着部材加熱用の補助加熱部材に電力を供給し、前記定着部材の温度変化の傾きの絶対値が、前記傾き閾値よりも小さいときには、前記複数の電源を並列に接続して、該複数の補助電源から定着部材加熱用の補助加熱部材に電力を供給する補助電源出力制御手段とを具備する定着装置用の補助電源装置を提案する(請求項5)。 In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of auxiliary power supplies that can be switched between series connection and parallel connection, and the fixing member when the temperature of the fixing member is equal to or lower than a predetermined fixing temperature threshold. When the absolute value of the temperature change gradient is equal to or greater than a predetermined gradient threshold value, the plurality of auxiliary power supplies are connected in series to supply power from the plurality of auxiliary power supplies to the auxiliary heating member for heating the fixing member, When the absolute value of the inclination of the temperature change of the fixing member is smaller than the inclination threshold, the plurality of power sources are connected in parallel, and power is supplied from the plurality of auxiliary power sources to the auxiliary heating member for heating the fixing member. An auxiliary power supply device for a fixing device comprising an auxiliary power supply output control means is proposed.
本発明によれば、長尺記録媒体上のトナー像の定着動作中に、定着部材の温度が定着に適した温度よりも低下する不具合を阻止し、ないしは効果的に抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent or effectively suppress a problem that the temperature of the fixing member is lower than the temperature suitable for fixing during the fixing operation of the toner image on the long recording medium.
以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1に示した画像形成装置は、給紙部1と、その給紙部1の上に配置された作像部2と、さらにその作像部2の上に配置された画像読取部3とを有している。画像読取部3の原稿台4上に載置された図示していない原稿は、同じく図示していないサイドフェンスによって幅方向の位置を揃えられ、次いで給紙ローラ5によって矢印A方向に給送され、密着型読取装置6の下を通過する。原稿台4上には、図示していない原稿幅検知センサと原稿長さ検知センサが設けられ、これらのセンサよって原稿サイズが検知される。密着型読取装置6は、図には示していないロッドレンズアレイとイメージセンサとを有していて、かかる密着型読取装置6の下を原稿が通過するとき、その原稿にLEDアレイや蛍光灯などの光源からの光が照射され、その反射光がロッドレンズを通ってイメージセンサに至り、該イメージセンサに原稿画像が結像されて光電変換される。画像の読み取りを終えた原稿は、矢印B又はCで示すように、排紙トレイ7又は8に排出される。また、画像読取部3には、プリント動作のスタート指示や、リピートコピー枚数や用紙の長さなどの情報を入力するための操作部(図示せず)が設けられている。
The image forming apparatus shown in FIG. 1 includes a paper feeding unit 1, an
作像部2は、像担持体の一例であるドラム状の感光体9を有し、この感光体9は図1における反時計方向に回転駆動され、このとき帯電装置10によって感光体9が帯電される。一方、密着型読取装置6により読み取られた画像信号は画像処理され、LEDアレイを備えた露光装置11から画像信号に対応した光が出射し、その光が帯電後の感光体表面に照射される。これによって感光体9に静電潜像が形成され、その潜像が現像装置12によってトナー像として可視像化される。
The
一方、給紙部1は、上下2段のロール紙トレイ13,14を有し、各ロール紙トレイ13,14には、紙管の周囲に巻装されたロール紙15,16,17,18が回転可能に支持されていて、その各ロール紙に対応して給紙ローラ19,20,21,22が配置されている。各ロール紙トレイ13,14は、装置筐体から図1の左方に引き出し可能となっていて、そのロール紙トレイを引き出した状態でロール紙をセットし、或いはジャム処理を行うことができる。選択されたいずれかのロール紙15,16,17又は18から、これに対応する給紙ローラ19,20,21又は22によって用紙が繰り出され、その用紙は作像部2に送り込まれる。用紙は、カッターユニット23又は24によって所定の長さに切断される。かかる用紙は、レジストローラ対25によって所定のタイミングで感光体9に給送され、このとき転写装置26の作用によって、感光体9に形成されたトナー像が用紙に転写される。次いで、用紙は分離装置27の作用によって感光体9から分離され、引き続き搬送ベルト28によって定着装置29に搬送される。トナー像転写後の感光体9の表面に付着する転写残トナーは、クリーニング装置50によって除去される。用紙が定着装置29を通過するとき、転写されたトナー像が用紙に定着される。定着装置29を通った用紙は排紙ローラ30又は31によって、作像部2の上面により構成された排紙部32、又はその作像部2の後方に配置された排紙部33に排出される。
On the other hand, the paper feed unit 1 has two upper and lower
図1に示した画像形成装置は、ロール紙15乃至18から繰り出されて切断される用紙に画像を形成するので、用紙の長さを実質的に自由に選択することができる。従って、用紙の長さを定形サイズの長さよりも長くすることができ、その長さを例えば15mに及ぶような長尺なものにすることができる。かかる長尺な記録媒体として紙以外の記録媒体を用いることもできる。以下の説明では、ロール紙から繰り出されてカッターユニット23又は24によって切断されるか、又は既に切断された用紙などから成る長尺な記録媒体を長尺記録媒体P(図2参照)と称することにする。
The image forming apparatus shown in FIG. 1 forms an image on the paper that is fed out from the
図1に示した画像形成装置においては、感光体9より成る像担持体にトナー像を形成し、そのトナー像を定形サイズよりも長尺な長尺記録媒体に転写し、その長尺記録媒体に転写したトナー像を定着装置29によって当該長尺記録媒体に定着するように構成されているが、感光体上のトナー像を中間転写体に一次転写し、その中間転写体上のトナー像を長尺記録媒体に二次転写するように構成することもできる。この場合には、中間転写体が像担持体を構成し、かかる像担持体に形成されたトナー像が長尺記録媒体に転写される。
In the image forming apparatus shown in FIG. 1, a toner image is formed on an image carrier made of a photoreceptor 9, and the toner image is transferred to a long recording medium longer than a standard size. The toner image transferred to the toner image is fixed on the long recording medium by the fixing
図2は図1に示した定着装置29の拡大断面図である。ここに示した定着装置29は、定着部材の一例である定着ローラ36と、かかる定着ローラ36に圧接した加圧部材の一例である加圧ローラ37と、定着ローラ36の表面の温度を検知する温度検知手段38と、定着ローラ36を加熱する加熱手段39とを有している。図2に例示した定着ローラ36は、アルミニウム又は炭素鋼などから成る円筒状の金属管40と、その金属管40の外周面に積層された離型層41により構成されている。また加圧ローラ37は、アルミニウム又は炭素鋼などの金属より成る円筒状の芯金42と、その芯金の外周面に固定されたシリコーンゴムなどから成る弾性層43と、さらにその弾性層43の外周面に積層された離型層44により構成されている。温度検知手段38は、例えば定着ローラ36の周面に当接したサーミスタ、又はその他の温度センサなどから構成される。また、図2に示した加熱手段39は、後に詳しく説明する主電源から電力を供給されて発熱する主加熱部材39Aと、補助電源から電力を供給されて発熱する補助加熱部材39Bとから構成されていて、これらの加熱部材39A,39Bは定着ローラ36の内部に配置されている。かかる加熱部材39A,39Bとしては、例えばハロゲンヒータ、ニクロム線ヒータ又はIHヒータなどを用いることができる。
FIG. 2 is an enlarged sectional view of the fixing
トナー像の定着動作時に定着ローラ36は図示していない駆動装置によって、図2における反時計方向に回転駆動され、加圧ローラ37は定着ローラ36の回転に従動して図2における時計方向に回転する。このとき、定着ローラ36は加熱手段39によって後述する態様で加熱される。かかる定着ローラ36と加圧ローラ37とのニップ部Nに、トナー像Tを担持した長尺記録媒体Pを、そのトナー像Tが定着ローラ36に接する向きにして通過させ、その通過時に、トナー像Tのトナーに熱と圧力を加えて該トナー像を長尺記録媒体Pに定着する。
During the toner image fixing operation, the fixing
図2に示した定着装置29においては、その定着ローラ36と加圧ローラ37の間を、長さの長い長尺記録媒体Pが通過するので、定着ローラ36の熱が長尺記録媒体Pに長い時間に亘って奪われ続ける。このため、定着ローラ36と加圧ローラ37の間を長尺記録媒体Pが通過している間に、定着ローラ36の温度が定着に適した温度よりも低くなるおそれがある。
In the fixing
そこで、本例の画像形成装置においては、前述のように、定着装置29に設けられた加熱手段39が、AC電源より成る主電源から電力を供給される主加熱部材39Aと、補助電源から電力を供給される補助加熱部材39Bとから構成され、しかも、トナー像の定着に必要な温度を維持できないと判断される定着ローラの温度を定着温度閾値Tlimとしたとき、温度検知手段38によって検知された定着ローラ36の温度THが定着温度閾値Tlimよりも高い場合には、主電源から電力を供給されて発熱する主加熱部材39Aだけで定着ローラ36を加熱し、温度検知手段38により検知された定着ローラ36の温度THが定着温度閾値Tlim以下となった場合には、補助加熱部材39Bにも、後に詳しく説明する補助電源から電力を供給して、その補助加熱部材39Bを発熱させ、主加熱部材39Aと補助加熱部材39Bの両者によって定着ローラ36を急速に加熱するように構成されている。以下に、これらに関連する制御態様の一例を説明する。
Therefore, in the image forming apparatus of this example, as described above, the
図3及び図4は長尺記録媒体に画像を形成するプリント動作の一例を示すフロー図である。図1乃至図4において、プリント指令が入力されると、先ず温度検知手段38によって検知された定着ローラ36の温度THが、定着ローラ36と加圧ローラ37のニップ部Nに長尺記録媒体を送り込んで、その長尺記録媒体上のトナー像の定着動作を開始できる温度(以下、通紙可能温度という)Ttに達しているか否かが判断され(図3のS1)、定着ローラ36の温度THが通紙可能温度Ttに達していれば、図2に示した定着ローラ36と加圧ローラ37の回転を開始して、トナー像Tを担持した長尺記録媒体Pを定着ローラ36と加圧ローラ37の間に送り込み、トナー像の定着動作を開始する(図3のS3)。トナー像の定着動作は、長尺記録媒体の先端が定着ローラ36と加圧ローラ37の間のニップ部Nに入り込んだ時点から、長尺記録媒体の後端がニップ部を出た時点までの間の動作である。
3 and 4 are flowcharts showing an example of a printing operation for forming an image on a long recording medium. 1 to 4, when a print command is inputted, first, the temperature T H of the fixing
一方、S1において、定着ローラ36の温度THが通紙可能温度Ttに達していなければ、主電源からの電力を主加熱部材39Aに供給しつづけて定着ローラ36を加熱し(図3のS2)、S1→S2を繰り返す。この段階では、補助電源から補助加熱部材39Bへ電力は供給されず、定着ローラ36は主加熱部材39Aだけで加熱される。また、通紙可能温度は、長尺記録媒体の長さによって異なり、長尺記録媒体の長さが長いほど、通電可能温度は高くなる。通電可能温度は、例えば160℃乃至200℃程度である。また、定着部材ないしは定着ローラ36の温度THは、その定着部材ないしは定着ローラ36の表面の温度である。
On the other hand, in S1, when the temperature T H of the fixing
定着動作が開始された後、定着ローラ36の温度THがトナー像を定着できない定着不能温度TNG(例えば140℃)以下となったか否かが判断され(図4のS4)、定着ローラ36の温度THがこの定着不能温度以下となったときは、プリント動作を中断する(図3のS5)。この場合には、いずれかのロール紙から繰り出されている記録媒体を即座にカッターユニット23又は24によって切断すると共に、感光体9へのトナー像の形成動作を停止して、その記録媒体を排紙部32又は33に排出させる。このようにして、未定着トナー像を担持した長尺記録媒体が、そのまま排出され続けることが阻止される。プリント動作を中断した後、画像読取部3に設けられた操作部に、通紙可能温度Ttを大きく設定し直すことをユーザに促す表示がなされ、図3のS6において、ユーザにより通紙可能温度Ttが大きく再設定されたことが判定されたときは、S2に進み、先に述べたS1からの動作が再開される。ユーザによって通紙可能温度の再設定が行われなかったときは、プリント動作を終了する。
After the fixing operation is started, the temperature T H is whether it is less fixing impossible temperature T NG that can not fix the toner image (e.g., 140 ° C.) of the fixing
一方、図3のS4において、定着ローラ36の温度THが定着不能温度TNGを上回っていれば、図3のS7に進み、図示していないセンサによって、長尺記録媒体の後端が定着ローラ36と加圧ローラ37のニップ部を出たか否か、すなわち長尺記録媒体が定着ローラ36と加圧ローラ37の間を通過する通紙を終了して定着動作を完了したか否かの判断を行う。長尺記録媒体の通紙を終了して、トナー像の定着動作を完了していれば、定着ローラ36及び加圧ローラ37の回転を一旦、停止させ(図3のS8)、次いでセット枚数の到達を判断し(図3のS9)、到達していなければS1からの動作を繰り返し、到達していればプリント動作を終了する。
On the other hand, in S4 of FIG. 3, if the temperature T H of the fixing
長尺記録媒体の後端が定着ローラ36と加圧ローラ37の間のニップ部Nを未だ出ておらず、トナー像の定着動作が終了していない場合には、定着ローラ36の温度THが、前述の定着温度閾値Tlim(例えば150℃)以下になったか否かが判断される(図4のS10)。定着ローラ36の温度THがこの定着温度閾値Tlimよりも高いと判断された場合は、補助加熱部材39Bに電力を供給せずに、主加熱部材39Aだけで定着ローラ36を加熱しながら、トナー像の定着動作を継続する(図4のS14)。一方、定着ローラ36の温度THが、トナー像の定着に必要な温度を維持できないと判断される所定の定着温度閾値Tlim以下となったときは、補助電源から補助加熱部材39Bにも電力を供給し、主加熱部材39Aと補助加熱部材39Bを共に発熱させて定着ローラ36を加熱する。これにより、定着ローラ36に大きな熱量を与えることができ、当該定着ローラ36の温度THをトナー像の定着に適した温度に維持することが可能である。
When the trailing end of the long recording medium is not out yet the nip portion N between the fixing
上述のように、本例の画像形成装置は、主電源から電力を供給された主加熱部材39Aだけで定着ローラ36を加熱しながら、その定着ローラ36と加圧ローラ37の間に長尺記録媒体Pを通過させてトナー像の定着を行っているとき、温度検知手段38によって検知された定着ローラ36の温度THが、トナー像の定着に必要な温度を維持できないと判断される所定の定着温度閾値Tlim以下となった場合に、補助電源から補助加熱部材39Bに電力を供給して、補助加熱部材39Bによっても定着ローラ36を加熱するように構成されている。
As described above, in the image forming apparatus of this example, a long recording is performed between the fixing
その際、定着ローラ36の温度THが急激に低下して、その温度THが定着温度閾値Tlim以下となった場合と、定着ローラ36の温度THが緩やかに低下して定着温度閾値Tlim以下となった場合とがあるが、前者の場合には、後者の場合よりも、定着ローラ36に多量の熱量を与えて該定着ローラ36を加熱しないと、定着ローラ36の温度がトナー像の定着に適した温度よりも低くなるおそれがある。
At that time, the temperature T H of the fixing
そこで、本例の画像形成装置においては、直列接続と並列接続とに切換可能な複数の補助電源が設けられていると共に、温度検知手段38によって検知された定着ローラ36の温度の変化の傾き(単位時間当りの定着ローラ温度THの変化量)dTH/dt=KTを算出する演算手段が設けられている。そして、温度検知手段38によって検知された定着ローラ温度THの変化の傾きKTを一定時間刻みで算出し、図4のS11において、その傾きの絶対値|KT|が予め決められた傾き閾値|KTlim|以上であるか否かを判断し、その傾きの絶対値|KT|が傾き閾値|KTlim|より小さいときは、補助電源出力制御手段により、複数の補助電源を並列に接続して、その複数の補助電源から補助加熱部材39Bに電力を供給する(図4のS12)と共に、主加熱部材39Aに主電源からの電力を供給して、主加熱部材39Aと補助加熱部材39Bの両者で定着ローラ36を加熱しながら、トナー像の定着動作を継続する(図4のS14)。一方、傾きの絶対値|KT|が傾き閾値|KTlim|以上であるときは、補助電源制御手段によって、複数の補助電源を直列に接続し、その複数の補助電源から補助加熱部材39Bに電力を供給する(図4のS13)と共に、主加熱部材39Aに主電源からの電力を供給して、主加熱部材39Aと補助加熱部材39Bの両者で定着ローラ36を加熱しながら、トナー像の定着動作を継続する(図4のS14)。複数の補助電源を直列に接続すると、その複数の補助電源を並列に接続した場合よりも多量の電力を補助加熱部材39Bに供給できるので、定着ローラ36の温度低下の傾きが大きくとも、その定着ローラ36に多量の熱量を与えて、定着ローラ36の温度THがトナー像の定着に適した温度よりも低くなることを阻止できる。
In view of this, in the image forming apparatus of this example, a plurality of auxiliary power sources that can be switched between serial connection and parallel connection are provided, and the inclination of the change in temperature of the fixing
上述のように、本例の画像形成装置は、その定着装置29の加熱手段39が、主電源から電力を供給される主加熱部材39Aと、直列接続と並列接続とに切換可能な複数の補助電源から電力を供給される補助加熱部材39Bを有していると共に、主電源から電力を供給された主加熱部材39Aだけで定着ローラ36を加熱しながら、該定着ローラ36と加圧ローラ37の間に長尺記録媒体を通過させてトナー像の定着を行っているとき、温度検知手段38によって検知された定着ローラ36の温度THが、トナー像の定着に必要な温度を維持できないと判断される所定の定着温度閾値Tlim以下となった場合に、その定着ローラ36の温度変化の傾きの絶対値|KT|が所定の傾き閾値|KTlim|以上であるときには、複数の補助電源を直列に接続して、該複数の補助電源から補助加熱部材39Bに電力を供給し、前記定着ローラ36の温度変化の傾きの絶対値|KT|が傾き閾値|KTlim|よりも小さいときには、複数の電源を並列に接続して、該複数の補助電源から補助加熱部材39Bに電力を供給する補助電源出力制御手段が設けられている。かかる補助電源出力制御手段の具体的構成は後述する。
As described above, in the image forming apparatus of this example, the
上述した構成によれば、特に大きな熱容量を有する定着ローラ36を用いずとも、長尺記録媒体上のトナー像の定着動作中に、定着ローラ36の温度THがトナー像の定着に適した温度よりも低くなる不具合を防止することができる。
According to the above-described configuration, especially without using a fixing
上述した補助電源としては、充放電可能な電気二重層キャパシタ、又は燃料を交換して繰り返し使用することのできる燃料電池を用いることが望ましい。 As the auxiliary power source described above, it is desirable to use a chargeable / dischargeable electric double layer capacitor or a fuel cell that can be used repeatedly by replacing the fuel.
次に、図3及び図4を参照して先に説明したプリント動作のより具体的な例を明らかにする。 Next, a more specific example of the printing operation described above will be clarified with reference to FIGS.
図5乃至図10は、補助電源として電気二重層キャパシタを用いた場合の例を示し、そのうちの図5及び図6は、主電源から電力を供給された主加熱部材の発熱だけで定着ローラ36を加熱する場合の動作例を示している。図5及び図6において、t0の時点で、AC電源より成る主電源から主加熱部材39Aに電力が供給され始める。これによって主加熱部材39Aが発熱して定着ローラ36が加熱され、図5の(A)に示すように、t1の時点で定着ローラ36の温度THが前述の通紙可能温度Ttに達し、定着装置29の立ち上げ動作を終了する。ここに示した例では、立ち上げ動作時に、補助加熱部材39Bを発熱させずに定着ローラ36を加熱しているが、補助加熱部材39Bにも電気二重層キャパシタより成る補助電源から電力を供給して、その補助加熱部材39Bも発熱させれば、定着装置29の立ち上げ時間をより短縮することができる。
FIGS. 5 to 10 show an example in which an electric double layer capacitor is used as an auxiliary power source. FIGS. 5 and 6 show that the fixing
上述のようにして定着装置29の立ち上げ動作を終了した後、定着ローラ36の温度THが通紙可能温度Ttに保たれるように、主加熱部材39Aへの電力の供給がオン、オフされる(図6の(C))。この状態が定着装置29の待機状態であり、このとき図示していない電圧センサによって電気二重層キャパシタの充電電圧が検出され、その電気二重層キャパシタに充電する余地が残っている場合には、主電源から主加熱部材39Aに電力が供給されていない時に、電気二重層キャパシタを充電する(図6の(C)及び(E))。これにより、効率よく電気二重層キャパシタの充電を行い、その電気二重層キャパシタの使用時の電力を大きく確保することができる。立ち上げ動作時と待機時には、定着ローラ36と加圧ローラ37は回転せず、停止している。
After completion of the start-up operation of the fixing
図5及び図6におけるt2の時点で定着ローラ36と加圧ローラ37の回転が開始されると共に、その定着ローラ36と加圧ローラ37の間のニップ部Nへの長尺記録媒体の送り込みが開始される。ニップ部Nへの長尺記録媒体の通紙が開始され、その長尺記録媒体上のトナー像の定着動作が開始されるのである。図6の(C)に示すように、主加熱部材39Aの消費電力が、立ち上げ時よりも定着動作が開始された後の方が少ない理由は、定着動作の開始に伴って、AC電源より成る主電源のAC電力がDC電力に変換されて定着ローラ36の回転動作などに使用されるためである。
The rotation of the fixing
t2の時点で定着動作が開始されると、定着ローラ36の熱が長尺記録媒体に奪われるため、図5の(A)に示されているように、定着ローラ36の温度THは漸次低下するが、図5及び図6に示した動作例では、定着ローラ36の温度THが、トナー像の定着に必要な温度を維持できないと判断される定着温度閾値Tlim以下となることなく、t3の時点で定着動作を終了する。すなわち、この時点で長尺記録媒体の後端が定着ローラ36と加圧ローラ37のニップ部Nを出て、定着ローラ36と加圧ローラ37の回転が停止する。
When the fixing operation at the time of t 2 is started, since the heat of the fixing
定着動作を終了すると、主加熱部材39Aに、主電源から電力が供給され、定着ローラ36の温度THが上昇し、t4の時点で定着ローラ36の温度THが通紙可能温度Ttに達する(図5の(A)及び図6の(C))。それ以降の待機時には、定着ローラ36の温度THが通紙可能温度Ttに保たれるように、主電源から主加熱部材39Aへの電力の供給がオン、オフされ(図6の(C))、電気二重層キャパシタに充電する余地が残っていれば、主電源から主加熱部材39Aに電力が供給されていない時に、電気二重層キャパシタを充電する(図6の(C)及び(E))。
Upon completion of the fixing operation, the
また、時点t3からt4までの時期に、電気二重層キャパシタから補助加熱部材39Bにも電力を供給して、両加熱部材39A,39Bによって定着ローラ36を加熱するように構成すれば、定着ローラ36の温度THが通紙可能温度Ttに達するまでの時間を短縮することができる。
Further, the time from time t 3 to t 4, and also supplied the electric power from the electric double layer capacitor to the
図7及び図8に示した動作例においては、時点t0からt2までと、t3以降の動作は、図5及び図6に示した動作と変りはない。異なるところは、時点T1において、定着ローラ36の温度THが定着温度閾値Tlim以下となる点である。このとき図7の(B)から判るように、定着ローラ36の温度変化の傾きの絶対値|KT|が、傾き閾値|KTlim|よりも小さいので、複数の電気二重層キャパシタが並列に接続され、主電源から主加熱部材39AにAC電力を供給しながら、複数の電気二重層キャパシタから補助加熱部材39Bに電力を供給して該補助加熱部材39Bを発熱させ、両加熱部材39A,39Bによって定着ローラ36を加熱する。このため、図7の(C)と図8の(D),(E)から判るように、主加熱部材39Aの消費電力と補助加熱部材39Bの消費電力の和である加熱手段39の総消費電力は、T1の時点で不連続に増加している。電気二重層キャパシタは放電を続けると出力が低下するので、加熱手段39の総消費電力も、T1の時点から漸次減少する(図7の(C)及び図8の(E))。
In the operation example shown in FIGS. 7 and 8, and from time t 0 to t 2, t 3 subsequent operations, operation and change is not shown in FIGS. Different place, at time T 1, in that the temperature T H of the fixing
また、図8の(E),(F)から判るように、電気二重層キャパシタから補助加熱部材39Bに電力を供給しているときは、電気二重層キャパシタを充電していない。このため、主電源のAC電力を全て主加熱部材39Aに供給できるので、定着ローラ36を効果的に加熱して、その温度を上昇させることができる。
Further, as can be seen from FIGS. 8E and 8F, when electric power is supplied from the electric double layer capacitor to the
図9及び図10に示した動作例においては、同図の(A),(B)から判るように、時点T1にて定着ローラ36の温度が定着温度閾値Tlimとなり、このとき定着ローラ36の温度変化の傾きの絶対値|KT|が、傾き閾値|KTlim|以上となっている。このため、複数の電気二重層キャパシタが直列に接続され、主電源から主加熱部材39AへAC電力を供給しながら、直列接続された複数の電気二重層キャパシタから補助加熱部材39Bに大きな電力を供給し、その補助加熱部材39Bを発熱させる。補助加熱部材39Bには、直列に接続された電気二重層キャパシタから電力が供給されるので、図10の(E)から判るように、補助加熱部材39Bの消費電力は、図8の(E)の場合よりも大きくなり、図9の(C)から判るように、加熱手段39の総消費電力は、図7の(C)の場合よりも大きくなる。これにより、複数の電気二重層キャパシタを並列に接続して、その電力を補助加熱部材39Bに供給する場合よりも、定着ローラ36を急速に加熱して、その温度を上昇させることができる。
In the operation example shown in FIGS. 9 and 10, in FIG. (A), as can be seen from (B), temperature fixing temperature threshold value T lim next fixing
図9及び図10に示した例の他の動作は、図7及び図8に示したところと変りはない。 Other operations in the example shown in FIGS. 9 and 10 are the same as those shown in FIGS.
図11及び図12は、補助電源として燃料電池を用いたときの動作例を示している。この場合も、時点T1において、定着ローラ36の温度THが定着温度閾値Tlim以下となり、このとき図には示していないが定着ローラ36の温度変化の傾きの絶対値|KT|が傾き閾値|KTlim|よりも小さいものとする。従って、この場合も、複数の燃料電池を並列に接続して、主電源から主加熱部材39AへのAC電力の供給を行いながら、複数の燃料電池から補助加熱部材39Bへ電力を供給する。このときの加熱手段39の総消費電力は、主加熱部材39Aの消費電力と補助加熱部材39Bの消費電力の和となる(図11の(B)及び図12の(C),(D))。
11 and 12 show an operation example when a fuel cell is used as an auxiliary power source. Again, at time T 1, the temperature T H of the fixing
図12の(E)から判るように、燃料電池は放電を行うことにより燃料が減少するので、その燃料残量を常に監視し、操作部に燃料残量を表示して、ユーザにその残量を報せる必要がある。燃料電池の燃料は、カートリッジ式のような交換可能な構成とし、燃料残量が少なくなったことを、ユーザが認知したとき、これを交換できるように構成することが望ましい。このように、燃料電池は、燃料の残量を検知する手段と、燃料残量を表示する手段と、燃料残量が一定値を下回ると燃料の交換を促す手段を具備することが好ましい。 As can be seen from (E) of FIG. 12, since the fuel cell reduces the fuel by discharging, the remaining amount of fuel is constantly monitored, the remaining amount of fuel is displayed on the operation unit, and the remaining amount is indicated to the user. It is necessary to report. It is desirable that the fuel of the fuel cell be configured to be replaceable like a cartridge type so that it can be replaced when the user recognizes that the remaining amount of fuel is low. Thus, the fuel cell preferably includes means for detecting the remaining amount of fuel, means for displaying the remaining amount of fuel, and means for prompting the replacement of fuel when the remaining amount of fuel falls below a certain value.
次に、補助電源と補助電源出力制御手段の具体的構成例を説明する。 Next, specific configuration examples of the auxiliary power supply and the auxiliary power supply output control means will be described.
図13乃至図16は、2つの電気二重層キャパシタC1,C2を並列又は直列に接続して、これらの電気二重層キャパシタC1,C2から補助加熱部材39Bに電力を供給する補助電源出力制御手段の一例を示す回路図である。各電気二重層キャパシタC1,C2は、複数のキャパシタセルから構成されている。メインスイッチS5は、AC電源より成る主電源45から主加熱部材39Aに供給する電力をオン、オフする。充電器46は、主電源45から供給される電力によって2つの電気二重層キャパシタC1,C2を充電する用をなす。また、スイッチS2は電気二重層キャパシタC1,C2の充電と、電気二重層キャパシタC1,C2から補助加熱部材39Bへの電力の供給を切り換える。定着ローラ36の表面に当接したサーミスタなどから成る温度検知手段38にて生じた検知信号はCPU47に取り込まれ、そのCPU47からの指令によって、各スイッチS1乃至S5が切り換え制御される。
FIGS. 13 to 16 show auxiliary power output control means for connecting two electric double layer capacitors C1 and C2 in parallel or in series and supplying electric power from these electric double layer capacitors C1 and C2 to the
図13は、メインスイッチS5を閉じて主電源45からの電力を主加熱部材39Aに供給し、その主加熱部材39Aを加熱している状態を示している。このとき、スイッチS3、S4は両電気二重層キャパシタC1,C2を並列に接続し、スイッチS2はスイッチS1側に切り換えられているが、スイッチS1がオフしているので、電気二重層キャパシタC1,C2の電力が補助加熱部材39Bに供給されることはない。
Figure 13 shows a state in which the power from the
電気二重層キャパシタC1,C2の充電時には、図14に示すように、メインスイッチS5がオフされて、主電源45から主加熱部材39Aへの電力の供給が遮断される。同時に、スイッチS2が充電器46の側に切り換えられ、充電器46は、主電源45から供給される電力で電気二重層キャパシタC1,C2を充電する。
During charging of the electric double layer capacitors C1, C2, as shown in FIG. 14, the main switch S 5 is turned off, are cut off the power supply to the
主加熱部材39Aだけで定着ローラ36を加熱しながらトナー像の定着動作を行っているとき、温度検知手段38により検知された定着ローラ36の温度THが定着温度閾値Tlim以下となり、しかもCPU47にて演算された定着ローラ36の温度変化の傾きの絶対値|KT|が傾き閾値|KTlim|よりも小さいときは、図15に示すようにメインスイッチS5がオンされて主電源45からの電力が主加熱部材39Aに供給されると共に、両電気二重層キャパシタC1,C2が並列に接続されたまま、スイッチS2がスイッチS1の側に切り換えられ、スイッチS1は閉じられる。これにより、主電源からの電力が主加熱部材39Aに供給されると共に、並列に接続された電気二重層キャパシタC1,C2からの電力が補助加熱部材39Bに供給され、両加熱部材39A,39Bが発熱する。
When performing the fixing operation of the toner image while heating the fixing
定着ローラ36の温度THが定着温度閾値Tlim以下となり、かつその定着ローラ36の温度変化の傾きの絶対値|KT|が傾き閾値|KTlim|以上であるときは、スイッチS3,S4が図16に示すように切り換えられて両電気二重層キャパシタC1,C2が直列に接続される。他の状態は図15と変りはない。このため、主加熱部材39Aに主電源からの電力が供給されると共に、補助加熱部材39Bには、直列接続された両電気二重層キャパシタC1,C2から電力が供給される。
Temperature T H of the fixing
図17は、補助電源として2つの燃料電池C3,C4を用いた場合の回路図である。この場合には、図13乃至図16に示した充電器46が設けられていない。図17は、スイッチS1とS5が閉じられ、両燃料電池C3,C4が並列に接続され、その燃料電池C3,C4と主電源45からの電力がそれぞれ補助加熱部材39Bと主加熱部材39Aに供給されている状態を示している。主電源45の電力を主加熱部材39Bに供給し、燃料電池C3,C4からの電力を補助加熱部材39Bに供給しないときは、スイッチS1が開き、両燃料電池C3,C4を直列に接続するときは、スイッチS3,S4が図16と同じく切り換えられる。
FIG. 17 is a circuit diagram when two fuel cells C3 and C4 are used as auxiliary power supplies. In this case, the
図13乃至図17に示したCPU47を含む補助電源出力制御手段と補助電源を一体的に組み付けることにより、直列接続と並列接続とに切換可能な複数の補助電源と、定着部材の温度が、所定の定着温度閾値以下となった場合に、該定着部材の温度変化の傾きの絶対値が所定の傾き閾値以上であるときには、複数の補助電源を直列に接続して、該複数の補助電源から定着部材加熱用の補助加熱部材に電力を供給し、定着部材の温度変化の傾きの絶対値が傾き閾値よりも小さいときには、複数の電源を並列に接続して、該複数の補助電源から定着部材加熱用の補助加熱部材に電力を供給する補助電源出力制御手段とを具備する定着装置用の補助電源装置48を構成することができる。
The auxiliary power supply output control means including the
以上、定着ローラ36より成る定着部材と、加圧ローラ37より成る加圧部材を有する定着装置を示したが、複数の支持ローラに巻き掛けられて走行駆動される定着ベルトより成る定着部材を有する定着装置や、加圧部材も加圧ベルトとして構成された定着装置などにも本発明を適用することができる。
The fixing device having the fixing member made of the fixing
29 定着装置
38 温度検知手段
39 加熱手段
39A 主加熱部材
39B 補助加熱部材
45 主電源
48 補助電源装置
C1,C2 電気二重層キャパシタ
C3,C4 燃料電池
N ニップ部
P 長尺記録媒体
T トナー像
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記加熱手段は、主電源から電力を供給される主加熱部材と、直列接続と並列接続とに切換可能な複数の補助電源から電力を供給される補助加熱部材とを有していると共に、前記温度検知手段によって検知された定着部材の温度の変化の傾きを算出する演算手段と、前記主電源から電力を供給された前記主加熱部材だけで前記定着部材を加熱しながら、該定着部材と加圧部材の間に長尺記録媒体を通過させてトナー像の定着を行っているとき、前記温度検知手段によって検知された定着部材の温度が、トナー像の定着に必要な温度を維持できないと判断される所定の定着温度閾値以下となった場合に、該定着部材の温度変化の傾きの絶対値が所定の傾き閾値以上であるときには、前記複数の補助電源を直列に接続して、該複数の補助電源から前記補助加熱部材に電力を供給し、前記定着部材の温度変化の傾きの絶対値が前記傾き閾値よりも小さいときには、前記複数の電源を並列に接続して、該複数の補助電源から補助加熱部材に電力を供給する補助電源出力制御手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置。 A toner image is formed on the image carrier, the toner image is transferred to a long recording medium longer than a standard size, and the toner image transferred to the long recording medium is fixed to the long recording medium by a fixing device. In the image forming apparatus, the fixing device includes a fixing member, a pressure member pressed against the fixing member, a temperature detecting unit that detects the temperature of the fixing member, and a heating unit that heats the fixing member. Then, a long recording medium carrying a toner image is passed through the nip portion between the fixing member and the pressure member, and heat and pressure are applied to the toner of the toner image during the passage so that the toner image is transferred to the long recording medium. In the image forming apparatus fixed to
The heating means includes a main heating member supplied with power from a main power source, and an auxiliary heating member supplied with power from a plurality of auxiliary power sources that can be switched between series connection and parallel connection. An arithmetic means for calculating the inclination of the temperature change of the fixing member detected by the temperature detecting means, and the fixing member and the heating member while heating the fixing member only by the main heating member supplied with power from the main power source. When fixing the toner image by passing a long recording medium between the pressure members, it is determined that the temperature of the fixing member detected by the temperature detecting unit cannot maintain the temperature necessary for fixing the toner image. When the absolute value of the inclination of the temperature change of the fixing member is equal to or greater than a predetermined inclination threshold when the temperature is equal to or lower than the predetermined fixing temperature threshold, the plurality of auxiliary power supplies are connected in series, From auxiliary power When the electric power is supplied to the auxiliary heating member and the absolute value of the inclination of the temperature change of the fixing member is smaller than the inclination threshold, the plurality of power supplies are connected in parallel, and the auxiliary heating member is connected from the plurality of auxiliary power supplies. An image forming apparatus comprising: an auxiliary power supply output control means for supplying power to the image forming apparatus.
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