JP4851130B2

JP4851130B2 - 定着装置及びこれを用いる画像形成装置

Info

Publication number: JP4851130B2
Application number: JP2005200905A
Authority: JP
Inventors: 淳中藤; 勝博越後; 聡彦馬場; 貴史藤田; 尚志菊地; 博之国井; 重夫黒高; 幸通染矢; 浩二上
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2005-07-08
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2025-07-08
Also published as: JP2007017807A

Description

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記録媒体に定着させる定着装置及びこれを用いる電子写真式の複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関するものである。

従来では、電子写真式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、一般に、加熱定着ローラに加圧ローラを圧接した定着装置が用いられることが知られている（例えば、特許文献１乃至６参照）。
かかる定着装置は、加熱した定着ローラを回転させながら、この回転する定着ローラと加圧ローラとの間にトナーが転写された印刷用紙を挿通し、トナーを加熱溶融して印刷用紙上に融着するものである。従来、一般的には定着ローラの熱源として、ハロゲンランプを用いたハロゲンヒータが使用されてきた。
特許文献１には、サブヒータの加熱を行う蓄電池と充電手段と加圧ローラの温度検出手段を備え、加圧ローラの温度が基準温度以下にまで低下すると、蓄電池を介して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、メインヒータとサブヒータを内蔵した加圧ローラを有する熱定着装置が開示されている。
特許文献２には、ヒータ駆動手段に商用電源と充電可能な蓄電池と充電手段を備え、蓄電池の放電回路を形成するような接続形態によってウォームアップ時間の短縮を図る、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が開示されている。
特許文献３には、主電源以外に補助的なエネルギ源として二次電池や一次電池を備える画像形成装置及び画像形成方法が開示されている。また、特許文献４には、商用電源からの電力の供給を受ける主ヒータと、蓄電池からの電力の供給を受ける補助ヒータとを有し、蓄電池の充電を主ヒータの消灯時に行う定着装置用加熱装置及び画像形成装置が開示されている。
特許文献５には、定着加熱ローラ内部に、限界温度を越えた場合給電を遮断する安全装置を有し、該温度ヒューズを、外部の商用電源から電力の供給を受けるローラ両端の樹脂製キャップに設けた定着装置が開示されている。
特許文献６には、蓄電可能な電気２重層コンデンサから電力の供給を受ける第２ヒータを面状発熱体とし、第１ヒータは商用電源から電力の供給を受ける構造とし、第２ヒータは加圧部材が停止時及び立ち上げ時に定着部材に接触し、定着時には離反する定着装置が開示されている。

近年の環境規制、環境保護意識の高まりから、各種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ときのみ通電して、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型の画像形成装置では、印刷時に定着ローラの表面温度が即座に設定温度まで達する必要があるが、通常は１本乃至複数のヒータに同時に商用電源からの電力供給を行っているため、投入する電力に一定の制限があった。
このことの対策として、従来のハロゲンヒータで加熱する方式では、肉厚を１ｍｍ以下にする定着ローラ基体の薄肉化が行われている。これによって定着ローラの熱容量を軽減し、定着ローラを急速に設定温度までに立ち上げることができる。
しかしながら、上記のような定着ローラ基体の薄肉化には幾つかの問題がある。熱容量の低減はデメリットも有している。それは、いわゆる立ち上がり直後連続通紙時の温度落ち込みと言われるもので、特に１分間に６０枚以上の通紙を行うような高速機においては、印刷用紙や加圧ローラに奪われる熱量に対する供給が間に合わなくなり、熱源が常にオンの状態でも定着ローラの温度が落ち込んでいく現象である。
適正な定着温度を下回ったまま通紙が行われると、定着不良やオフセットなどの不具合が生ずる。この温度落ち込みは定着ローラの蓄熱が小さい場合や、加圧ローラが室温でスタンバイしている状態からの高速立ち上がりの場合に顕著になり、定着ローラの熱容量が小さいほど不利になる。

このように、定着ローラ基体の薄肉化は、高速立ち上がりに対するメリットだけでなく、温度落ち込みに対してのデメリットも有している。このことの対策としては、電源電圧を一般的な日本国内の商用電源の１００Ｖから２００Ｖにして対応し、電源により制限されている最大投入エネルギを引き上げるという手法がある。
しかしながら、日本国内の一般的なオフィスでは、商用電源は１００Ｖであり、より高電圧に対応させるためには設置場所に特別な工事をする必要が生じ、設置場所の制約やコストの面からも現実的な手法とは言えない。
また、別の対策として、充電可能な蓄電池（二次電池）を備え、商用電源からヒータへの電力供給が行われない間に充電を行い、過大なエネルギが必要なときに放電を行うことによって、一時的に商用電源から得られるエネルギ以上のエネルギを投入することができる装置が種々発明されている。
特に電気二重層コンデンサはエネルギを短時間で一気に大量に放出できるので、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、短い放電時間に直流の低電圧かつ大電流を流すことができるコンデンサをヒータの供給電源に用いるためには、ヒータが低抵抗の構成の実現が容易な面状発熱抵抗体であることが望ましい。しかしながら、従来技術においては以下のような課題が生じている。
特開平３−５７７９号公報特開平３−３６５７９号公報特開平１０−２８２８２１号公報特開２０００−９８７９９公報特開２００１−２６５１６０公報特開２００２−３５７９６６公報

特許文献７には、第２ヒータ（第２の熱源）として面状発熱抵抗体を用い、第２ヒータへの電源として電気二重層コンデンサを用いた構成も示されているが、具体的な給電方法について記されていない。
しかしながら、蓄電装置が定着部材と一体化されていないと、面状発熱抵抗体への給電時には摺動給電部材を用いなければならないが、大電流の給電時に給電部材が摺動するような構成になっていると、静止時に比べ接点の安定性が劣るため、接点不良を起こした場合に火花が発生する可能性が高く、安全性の面で重大な課題が生じる。
また摺動電極を用いずに給電部を固定し、加熱部材を回転不可の構成とし、定着部材である無端ベルトに対して摺動加熱する方法も示されているが、この場合も加熱部材と無端ベルトの摺動部がかなり広い面積が必要となるので、摺動安定性や摩耗による耐久などに課題が生じる。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、短い放電時間に直流の低電圧かつ大電流を流すことができるコンデンサを低抵抗の構成の実現が容易な面状発熱ヒータの供給電源に用いることを可能にする定着装置及びこれを用いる画像形成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、記録媒体にトナー画像を定着する定着装置において、電力の供給を受けることによって発熱する熱源と、該熱源によって加熱される定着部材または加圧部材と、前記熱源に電力を供給する電力供給手段とを有し、前記電力供給手段は充電可能な蓄電装置と、該蓄電装置を充電する充電器とを備えると共に、前記熱源は外部電源からの電力供給を受ける第１の加熱体と前記蓄電装置からの電力供給を受ける第２の加熱体の少なくとも２つの加熱体を備え、前記蓄電装置が前記定着部材又は前記加圧部材に固定して設置されている定着装置において、前記蓄電装置には、電気二重層コンデンサが用いられ、前記第２の発熱体は、電磁石のオンオフ切り換えにより前記加圧部材と接離可能な中継部材に設けられている導通部に接離可能であり、前記中継部材は、前記蓄電装置からの導線が接続された導通部と強磁性体からなり、前記電磁石のオン時に吸着される吸着部とを備え、バネにより前記第２の加熱体に向けて移動する習性が付与され、前記中継部材の導通部には、充電器に接続された接点が対向して配置され、前記電磁石のオンオフ動作により前記中継部材の導通部が前記第２の加熱体に当接して前記蓄電装置からの給電路が構成される場合と前記中継部材の導通部が前記充電器に接続された接点に当接する場合とが選択されることを特徴とする
また請求項２に記載の発明は、前記第２の加熱体が、前記定着部材または前記加圧部材に一体的に設けられた面状発熱抵抗体である請求項１記載の定着装置を特徴とする。
また請求項３に記載の発明は、前記第２の加熱体は前記定着部材または前記加圧部材自体が発熱する抵抗体である請求項１項記載の定着装置を特徴とする。
また請求項４に記載の発明は、潜像担持体に静電潜像を形成し、前記静電潜像を現像して得られるトナー画像を記録媒体に定着して画像形成する画像形成装置において、トナー画像を前記記録媒体に定着する定着装置として、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の定着装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、蓄電装置を第２ヒータ同様に一体化したことで、定着部材または加圧部材の回転動作時においても常に安定して電力供給を行うことができるようになる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施形態の全体を示す概略図である。図１において、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３１の周りには、帯電手段３２、クリーニング手段３３、感光体３１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３４を含む現像部３６、及び転写手段３５が配置されている。
感光体３１は、帯電手段３２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５８からのレーザ光Ｌで露光されて静電潜像が形成され、現像部３６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３１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３１はトナー画像転写後にクリーニング手段３３によりクリーニングされる。したがって、帯電手段３２、レーザ光学系５８、現像部３６は感光体３１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。
装置下部には矢印ａ方向に着脱可能な給紙カセット３７を有する給紙装置が設けられている。給紙カセット３７内に収容された用紙Ｐは、中板３８で支えられ、図示しないスプリングの力によってアーム３９を介して給紙ローラ４０に押し付けられている。
給紙ローラ４０が回転することによって給紙カセット３７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４０が回転することによって給紙され、分離パッド４１で重送を防止されながら下流側のレジストローラ対４２まで搬送される。

装置右側には操作面が配置されており、操作パネル４８が外装部４９の上部前面（図１の装置上右側）で突き出ている。また、給紙トレイ５０がピン５３により回動可能に取り付けられ、給紙トレイ５０内の最上位の用紙からなる用紙（記録媒体）Ｐ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４２まで搬送される。給紙カセット３７、５０内の用紙はいずれか一方が選択的に給紙される。
レジストローラ対４２は、搬送されてきた用紙Ｐを感光体３１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３５に向けて送り出す。転写手段３５はレジストローラ対４２から送られてきた用紙Ｐへ感光体３１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４３に搬送される。
定着装置４３は、定着部材１及び加圧部材２からなる、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。定着装置４３からの定着済みの用紙Ｐは、排紙ローラ対４４によって画像面を下にして排紙口４５より排紙トレイ４６上に排出されてスタックされる。
排出される用紙Ｐのサイズに対応するため、排紙ストッパ４７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５２内には、電源回路５３やプリント板５４（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５５も収納されている。排紙トレイ４６を構成しているカバー５６は、回動支点５７を中心に開放可能となっている。

図２は本発明における定着装置の第１の実施形態を示す概略図である。図３は本発明の第１の実施形態における定着装置を示す側面模式図である。この第１の実施形態における定着装置では、定着部材としての定着ローラ１に加圧部材としての加圧ローラ２が図示しない加圧手段により一定の加圧力で押し当てられている。
図２及び図３を参照して、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。加圧ローラ２の非通紙部にあたる端部には蓄電装置１７が断熱材２０に内包され、加圧ローラ２と一体的に固定されている。
定着ローラ１は鉄などからなるローラ芯金１ａとシリコンゴムなどからなる弾性層１ｂなどにより形成される。加圧ローラ２は鉄などからなるローラ芯金２ａとシリコンゴムなどからなる弾性層２ｂなどにより形成される。
加圧ローラ２の回転時に固定されている蓄電装置１７が定着ローラ１に当たらないように、加圧ローラ２の端部は定着ローラ１に対して長くなっている（図３）。加圧ローラ２の端部に設置されている中継部材１９は、図示のとおり移動可能であり、給電部材２２を介しての充電器からの蓄電装置１７への給電と、蓄電装置１７からの第２ヒータ４への放電の切り換えができるようになっている（詳細は後述）。
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、第１ヒータ３は定着ローラ１の内側に配置されて定着ローラ１を内側から加熱し、第２ヒータ４は加圧ローラ２の内面部に設置された面状発熱抵抗体であり、加圧ローラ２を内側から加熱する。
第１ヒータ３はハロゲンヒータである。第２ヒータ４は抵抗発熱体４ａと電気絶縁層４ｂからなる。抵抗発熱体４ａに流れる電流が加圧ローラ２のローラ芯金２ａに漏洩しないように、両者の間に電気絶縁層４ｂが設置される。図２中、符号７はニップ部への用紙Ｐの入口ガイドを示している。

図４は第２ヒータを示す展開図である。抵抗発熱体４ａは図４に示すようなパターンを電気絶縁層４ｂ上に形成する。第１ヒータ３は商用交流電源により駆動され、第２ヒータ４は蓄電装置１７からの放電電流により駆動される。
蓄電装置１７としては、特に急速な充放電が可能かつ大容量であり、メンテナンスフリーである電気二重層コンデンサを備える。定着装置のヒータへのエネルギ供給のための蓄電装置として求められる特性は、短時間に大電流を放出できること、急速な充放電が可能であること、繰り返しの充放電に強いことなどである。
供給電源に商用交流電源を用いた場合、発熱抵抗体４ａの抵抗を或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は供給電源に直流の低電圧を用いることができるので、発熱抵抗体４ａの抵抗を高くする必要がないので、ヒータ通電パターンの複雑化を避けることができる。
電気二重層コンデンサは鉛電池やニッカド電池などの蓄電池と比較した場合、エネルギ密度では劣るが、パワー密度は３倍以上と非常に高く、そのためエネルギを短時間で一気に大量に放出できるので、短時間での急速な温度復帰のための供給電源として望ましい。
放電時間が短時間であるため、蓄電池ほどのエネルギ密度は必要とせず、逆に蓄電池はエネルギ密度では電気二重層コンデンサを上回るが、パワー密度が下回るため、短時間で温度を復帰させるための電源供給源としてはふさわしくない。
また電気二重層コンデンサは蓄電池とは異なり、物理的なイオンの吸着で電気を蓄えて供給し、充電に化学反応を伴わないことから、過充電、過放電による寿命への影響がなく、充放電サイクルによる容量劣化もなく、原理的には充放電サイクルは無制限である。
したがって、繰り返し使用する加熱用補助電源としては寿命が格段に上がり、交換やメンテナンスに掛かる手間やコストは必要なく、安定的に使用することができる。
温度センサ５は、定着ローラ１もしくは加圧ローラ２（図２においては定着ローラ１）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（用紙）Ｐには、定着ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部を通過するさいに、定着ローラ１と加圧ローラ２によって熱及び圧力が加えられ、それによってトナー６が定着される。

図５は本発明の実施の形態に係る定着装置における電気回路を示すブロック図である。図５は第１の実施形態における図２に示すような構成（または後述する図４に示すような構成）の定着装置の回路構成を示している。
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に取り込まれる。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（図示せず）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。
また、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は応答性が高いものが望ましいので、急速な充放電が可能な蓄電装置、例えばコンデンサが用いられる。
待機時や通常使用時には、スイッチ１５が蓄電装置１７を充電器１８側に切り換え、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。
定着装置の立ち上がり時、定着装置を駆動する場合は、スイッチ１５が蓄電装置１７を第２ヒータ４側に切り換え、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一時的に使用される。

図６は本発明の第１の実施の形態における定着装置の給電部の詳細図を示す斜視図である。図６を参照して給電部の切り換え動作を詳細に説明する。中継部材１９は図５に関連して説明されたスイッチ１５の役割をするものである。
中継部材１９は本体が樹脂などの絶縁部材からなり、図のように金属からなる導通部１９ａ、１９ｂと強磁性体からなる吸着部１９ｃが備えられている。中継部材１９は加圧ローラ２の樹脂製の端部封止部分２ａに対して、ばね２３によって支えられている。吸着部１９ｃの対向する位置には電磁石２１が備えられており、図示してない回路によりオン／オフが切り換えられる。
電磁石２１がオンになると、中継部材１９が電磁石２１に吸着され、加圧ローラ２から離れる。したがって、図中の接点Ａ、Ｂがそれぞれ導通し、導線２４ａ、２４ｂを通じて、充電器１８が蓄電装置１７を充電する。
電磁石２１がオフになると、中継部材１９は、ばね２３の収縮によって元の位置に戻り、加圧ローラ２の端部封止部２ａと接触する。したがって、図中の接点Ａ’、Ｂ’がそれぞれ導通し、蓄電装置１７から導線２４ａ、２４ｂを通じて第２ヒータ４へ放電する。
したがって、加圧ローラ２の停止時は電磁石２１をオンにすることによって、充電器１８から蓄電装置１７を充電する。また、電磁石２１をオフにすることによって、加圧ローラ２と中継部材１９は一体化して回転可能になり、加圧ローラ２の駆動中も安定して蓄電装置１７から第２ヒータ４へ放電する。
それゆえ、定着装置の立ち上がり時には、第１ヒータ３（図５）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、定着ローラ１の表面温度が設定温度まで上昇する。
それと同時に、電磁石２１をオフすることによって、第２ヒータ４は蓄電装置１７から流れる直流電流により駆動され、加圧ローラ２の表面温度が上昇する。第２ヒータ４への放電が終了し、定着ローラ１の温度が復帰した後は、ＣＰＵ１３（図５）はドライバ１４（図５）を介して第１ヒータ３への通電を定着ローラ１（図２）の表面温度が設定温度に維持されるように制御する。定着動作の停止後は再び電磁石２１をオンすることによって、蓄電装置１７の充電を開始して待機する。
第２ヒータ４が定着部材（定着ローラ）１または加圧部材（加圧ローラ）２を加熱する加熱部材と一体化されている場合（例えば、定着部材１または加圧部材２の内周面に固定された面状発熱ヒータの場合）、定着部材１または加圧部材２が回転動作をしていても蓄電装置１７の放電により常に安定的に第２ヒータ４へ電力供給し、加熱することを可能にするためには、蓄電装置１７の充電は定着部材１または加圧部材２の駆動が静止しているときに限り、回路を切り換え、充電器１８より充電される必要がある。

図７は本発明における定着装置の第２の実施形態を示す概略図である。図８は本発明の第２の実施形態における定着装置を示す側面模式図である。図７及び図８を参照して、この第２の実施形態における定着装置では、定着部材としての無端状の定着ベルト８が、加圧ローラ１１に対向して圧接し、定着ニップを形成する支持ローラ（兼定着ローラ）９と加熱部材としての加熱ローラ１０とに張架されている。
加圧ローラ１１は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。支持ローラ９及び加圧ローラ１１は図示しない駆動機構により回転駆動され、定着ベルト８はそれらに連れて回転する。
加熱ローラ１０の端部には蓄電装置１７が断熱材に内包され、加熱ローラ１０と一体的に固定されている。支持ローラ９は鉄などからなるローラ芯金９ａとシリコンゴムなどからなる弾性層９ｂなどにより形成される。
加圧ローラ１１は鉄などからなるローラ芯金１１ａと発泡セラミックなどからなる断熱層１１ｂとシリコンゴムなどからなる弾性層１１ｃなどにより形成される。図７中、符号７はニップ部への用紙Ｐの入口ガイドを示している。
加熱ローラ１０の回転時に固定されている蓄電装置１７が定着ベルト８に当たらないように、加熱ローラ１０の端部は定着ベルト８の幅に対して長くなっている（図８）。
加圧ローラ１１の端部に設置されている中継部材１９は図示のとおり移動可能であり、給電部材２２を介しての充電器からの蓄電装置１７への給電と、蓄電装置１７からの第２ヒータ４への放電の切り換えができるようになっている。
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、第１ヒータ３は加熱ローラ１０の内側に配置されて加熱ローラ１０を内側から加熱する。

第２ヒータ４は加熱ローラ１０の内面部に設置されて加熱ローラ１０を内側から同様に加熱する。第１ヒータ３はハロゲンヒータである。第２ヒータ４は抵抗発熱体４ａと電気絶縁層４ｂからなる。抵抗発熱体４ａに流れる電流が加熱ローラ１０のローラ芯金１０ａに漏洩しないように、両者の間に電気絶縁層４ｂが設置される。
第２ヒータ４は図４の展開図で示したように、抵抗発熱体４ａは図示のパターンを電気絶縁層４ｂ上に形成する。第１ヒータ３は商用交流電源により駆動され、第２ヒータ４は蓄電装置１７からの放電電流により駆動される。蓄電装置１７としては、特に急速な充放電が可能かつ大容量であり、メンテナンスフリーである電気二重層コンデンサを備える。
電気二重層コンデンサは鉛電池やニッカド電池などの蓄電池に対してパワー密度が３倍以上と非常に高く、エネルギを短時間で一気に大量に放出できるので、短時間での急速な温度復帰のための供給電源として望ましい。
また、充電時間は急速充電でも数時間単位である蓄電池に対して電気二重層コンデンサは数秒から数分単位であるので、急速充電が可能である。すなわち、一定時間内で連続通紙を繰り返し行った場合、蓄電池に対して有利であることが明白である。さらに、電気二重層コンデンサは原理的に充放電サイクルが無制限なので、メンテナンスが不要で、長期間の使用を想定した場合の総コストでも有利である。
温度センサ５は、定着ベルト８の表面に当接され、定着ベルト８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Ｐには、定着ベルト８と加圧ローラ１１とのニップ部を通過するさいに、定着ベルト８と加圧ローラ１１による加熱及び加圧でトナー６が定着される。
第２ヒータ４が定着部材（定着ベルト）８または加圧部材１１を加熱する加熱部材（加熱ローラ）１０と一体化されている場合（例えば、定着部材８または加圧部材１１の内周面に固定された面状発熱ヒータの場合）、定着部材８または加圧部材１１が回転動作をしていても蓄電装置１７の放電により常に安定的に第２ヒータ４へ電力供給し、加熱を可能にするためには、蓄電装置１７の充電は定着部材８または加圧部材１１の駆動が静止しているときに限り、回路を切り換え、充電器１８より充電される必要があり、これを達成する。

図９は本発明の第２の実施の形態における定着装置の給電部の詳細図を示す斜視図である。給電部の主な切り換え動作は第１の実施の形態とほぼ同様である。
よって、加圧ローラ１１の停止時は電磁石２１をオンにすることによって、充電器１８から蓄電装置１７を充電する。
図９において、特別な説明を必要とする場合を除いて図６と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。また、電磁石２１をオフにすることによって、加熱ローラ１０と中継部材１９は一体化して回転可能になり、加熱ローラ１０の駆動中も安定して蓄電装置１７から第２ヒータ４へ放電する。このように、給電部材の機構に磁石を用いることによって、静止給電時の切り換え回路形成を確実に行い、給電部の安定性を高めることができる。
したがって、定着装置の立ち上がり時には、第１ヒータ３が商用電源１６からドライバ１４（図５）を通して流れる交流電流により駆動され、同時に電磁石２１をオフすることによって、第２ヒータ４は蓄電装置１７から流れる直流電流により駆動され、第１ヒータ３と第２ヒータ４により加熱ローラ１０の表面温度は急速に上昇するとともに、定着ベルト８を急速に加熱する。
第２ヒータ４への放電が終了し、定着ベルト８の表面温度が設定温度まで復帰した後は、ＣＰＵ１３（図５）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（図７）の表面温度が設定温度に維持されるように制御する。定着動作の停止後は再び電磁石２１をオンすることによって、蓄電装置１７の充電を開始して待機する。
第２ヒータ４が定着部材（定着ベルト）８または加圧部材１１を加熱する加熱部材（加熱ローラ）１０と一体化されている場合（例えば、定着部材８または加圧部材１１の内周面に固定された面状発熱ヒータの場合）、通常外部から給電することを考えると、加熱部材１０が回転動作することを考慮し、第２ヒータ４への給電時には摺動給電部材を用いなければならない。
しかしながら、第２ヒータ４への大電流の給電時に給電部材１５（図５）が摺動するような構成になっていると、静止時に比べ接点の安定性が劣るため、接点不良を起こした場合に火花が発生する可能性が高く、安全性の面で重大な課題が生じる。したがって、蓄電装置１７も第２ヒータ４同様に一体化されていれば、加熱部材１０の回転動作時においても常に安定して電力供給することができる。
供給電源１６に商用交流電源を用いた場合、発熱抵抗体の抵抗を或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は供給電源に直流の低電圧を用いることができるので、発熱抵抗体の抵抗を高くする必要がないので、ヒータ通電パターンの複雑化を避けることができる。

図１０は本発明における定着装置の第３の実施の形態を示す概略図である。この第３の実施の形態における定着装置では、加圧ローラ２のローラ芯金２ａそれ自体が抵抗発熱体であり、ローラ芯金２ａに電流を流すことにより加圧ローラ２は自己発熱する。そのほかの主な動作は第１の実施の形態と同様である。また、図１０中、符号７はニップ部への用紙Ｐの入口ガイドを示している。
加熱部材（加圧ローラ）２を基体とし、基体上の面状発熱ヒータの構成として絶縁層、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、層構成が単純になる。
図１１は本発明における定着装置の第４の実施の形態を示す概略図である。この第４の実施の形態における定着装置では、加熱ローラ１０のローラ芯金１０ａそれ自体が抵抗発熱体である。
このローラ芯金１０ａに電流を流すことにより加熱ローラ１０は自己発熱する。そのほかの主な動作は第２の実施の形態と同様である。また、図１１中、符号７はニップ部への用紙Ｐの入口ガイドを示している。
本発明によれば、前述した定着装置を備えた画像形成装置であれば、連続通紙時に定着部材１の温度落ち込みが発生したときに、温度復帰をアシストすることができる画像形成装置を提供できる。

本発明の第１の実施形態の全体を示す概略図である。本発明における定着装置の第１の実施形態を示す概略図である。本発明の第１の実施形態における定着装置を示す側面模式図である。第２ヒータを示す展開図である。本発明の実施の形態に係る定着装置における電気回路を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態における定着装置の給電部の詳細を示す斜視図である。本発明における定着装置の第２の実施形態を示す概略図である。本発明の第２の実施形態における定着装置を示す側面模式図である。本発明の第２の実施形態における定着装置の給電部の詳細を示す斜視図である。本発明における定着装置の第３の実施形態を示す概略図である。本発明における定着装置の第４の実施形態を示す概略図である。

符号の説明

１定着部材（定着ローラ）、２加圧ローラ、３第１の加熱体（第１ヒータ）、４第２の加熱体（第２ヒータ）、４ａ抵抗発熱体、４ｂ電気絶縁層、５温度センサ、８定着ベルト、９支持ローラ（兼定着ローラ）、１０加熱部材（加熱ローラ）、１１加圧ローラ、１２入力回路、１３ＣＰＵ、１４ドライバ、１５給電部材（スイッチ）、１６外部電源（商用電源）、１７電力供給手段（蓄電装置）、１８電力供給手段（充電装置、充電器）、１９中継部材、２１電磁石、２２給電部材、３１潜像担持体（感光体）、４３定着装置、Ｐ記録媒体（用紙）

Claims

記録媒体にトナー画像を定着する定着装置において、電力の供給を受けることによって発熱する熱源と、該熱源によって加熱される定着部材または加圧部材と、前記熱源に電力を供給する電力供給手段とを有し、前記電力供給手段は充電可能な蓄電装置と、該蓄電装置を充電する充電器とを備えると共に、前記熱源は外部電源からの電力供給を受ける第１の加熱体と前記蓄電装置からの電力供給を受ける第２の加熱体の少なくとも２つの加熱体を備え、前記蓄電装置が前記定着部材又は前記加圧部材に固定して設置されている定着装置において、
前記蓄電装置には、電気二重層コンデンサが用いられ、
前記第２の発熱体は、電磁石のオンオフ切り換えにより前記加圧部材と接離可能な中継部材に設けられている導通部に接離可能であり、
前記中継部材は、前記蓄電装置からの導線が接続された導通部と強磁性体からなり、前記電磁石のオン時に吸着される吸着部とを備え、バネにより前記第２の加熱体に向けて移動する習性が付与され、
前記中継部材の導通部には、充電器に接続された接点が対向して配置され、
前記電磁石のオンオフ動作により前記中継部材の導通部が前記第２の加熱体に当接して前記蓄電装置からの給電路が構成される場合と前記中継部材の導通部が前記充電器に接続された接点に当接する場合とが選択されることを特徴とする定着装置。
前記第２の加熱体は、前記定着部材または前記加圧部材に一体的に設けられた面状発熱抵抗体であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
前記第２の加熱体は前記定着部材または前記加圧部材自体が発熱する抵抗体であることを特徴とする請求項１項記載の定着装置。
潜像担持体に静電潜像を形成し、前記静電潜像を現像して得られるトナー画像を記録媒体に定着して画像形成する画像形成装置において、トナー画像を前記記録媒体に定着する定着装置として、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。