(57)【要約】【課題】  ＤＣの大電力用サーモスタットは存在しないか非常に大きくて反応が遅いという問題がある点を解決し、定着装置の安全性向上及び小型化を図る。【解決手段】  蓄電装置である補助電源装置３からの回路に直接に補助電源用のサーモスタット７ｂを入れず、補助電源装置３の定格電圧よりも低い電圧の低電圧電源１２を含む閉回路に配置し、リレー装置９を用いて補助電源装置３からＤＣヒータ１ｂへの給電電力を遮断可能とする。小電力ＤＣサーモスタットで間接的に大電力回路側をオフとすることで、接点の固着、接点の放電による溶着等を未然に回避する。【選択図】        図４
2006078771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源により充電される蓄電装置と、
該蓄電装置から電力供給される加熱部と、
該加熱部により加熱される定着部材を備え、
該定着部材により加熱することにより、記録媒体上に画像を定着させる定着装置において、
前記定着部材の過昇温を防止する温度スイッチと、
前記温度スイッチに接続される電源と、
前記温度スイッチの動作に連動して前記加熱部への電力供給を遮断する遮断手段と
を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
商用電源から電力供給される第１の加熱部と、
前記商用電源により充電される蓄電装置と、
該蓄電装置から電力供給される第２の加熱部と、
前記第１、第２の加熱部により加熱される定着部材を備え、
該定着部材により加熱することにより、記録媒体上に画像を定着させる定着装置において、
前記定着部材の過昇温を防止するＡＣ用の温度スイッチと、
前記定着部材の過昇温を防止するＤＣ用の温度スイッチと、
前記ＤＣ用の温度スイッチに接続される電源と、
前記ＤＣ用の温度スイッチの動作に連動して前記第２加熱部への電力供給を遮断する遮断手段と
を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
商用電源から電力供給される第１の加熱部と、
前記商用電源により充電される蓄電装置と、
該蓄電装置から電力供給される第２の加熱部と、
前記第１、第２の加熱部により加熱される定着部材を備え、
該定着部材により加熱することにより、記録媒体上に画像を定着させる定着装置において、
前記定着部材の過昇温を防止する温度スイッチと、
前記温度スイッチに接続される電源と、
前記温度スイッチの動作に連動して第１の加熱部への電力供給を遮断する第１の遮断手段と、
前記温度スイッチの動作に連動して第２の加熱部への電力供給を遮断する第２の遮断手段と
を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
商用電源により充電される蓄電装置と、
該蓄電装置から電力供給される加熱部と、
該加熱部により加熱される定着部材を備え、
該定着部材により加熱することにより、記録媒体上に画像を定着される定着装置において、
前記定着部材の過昇温を防止する温度スイッチと、
該温度スイッチに接続される電源とを含む閉回路を備え、
前記温度スイッチの動作に連動して前記蓄電装置から前記加熱部への電力供給を遮断する遮断手段を有する
ことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
商用電源により充電される蓄電装置と、蓄電装置から電力供給される加熱部と、加熱部により加熱される定着部材を備え、該定着部材により加熱することにより、記録媒体上に画像を定着させる定着装置において、
前記蓄電装置よりも低い電圧の電源と、前記定着部材に近接配置する温度スイッチと、前記電源から電源供給を受けかつ前記温度スイッチが動作するのに連動して前記蓄電装置から前記加熱部への電力供給回路を遮断する遮断手段を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
商用電源から電力供給される第１の加熱部と、前記商用電源により充電される蓄電装置と、該蓄電装置から電力供給される第２の加熱部と、前記第１、第２の加熱部により加熱される定着部材を備え、該定着部材により加熱することにより、記録媒体上に画像を定着させる定着装置において、
前記蓄電装置よりも低い電圧の電源と、前記定着部材に近接配置する温度スイッチと、前記電源から電源供給を受けかつ前記温度スイッチが動作するのに連動して前記商用電源から前記第１の加熱部への電力供給回路を遮断する第１の遮断手段及び前記蓄電装置から前記第２の加熱部への電力供給回路を遮断する第２の遮断手段を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
商用電源により充電される蓄電装置と、該蓄電装置から電力供給される加熱部と、該加熱部により加熱される定着部材を備え、該定着部材により加熱することにより、記録媒体上に画像を定着される定着装置において、
前記蓄電装置よりも低い電圧の電源と、前記定着部材に近接配置するサーモスタットを含む閉回路を備え、
前記蓄電装置から前記加熱部への電力供給回路に、前記サーモスタットが動作するのに連動して該電力供給回路を遮断するリレー装置を有することを特徴とする定着装置。
【請求項８】
商用電源により充電される蓄電装置と、該蓄電装置から電力供給される加熱部と、該加熱部により加熱される定着部材を備え、該定着部材により加熱することにより、記録媒体上に画像を定着される定着装置において、
前記蓄電装置よりも低い電圧の電源と、前記定着部材に近接配置する温度ヒューズを含む閉回路を備え、
前記蓄電装置から前記加熱部への電力供給回路に、前記温度ヒューズが動作するのに連動して該電力供給回路を遮断するリレー装置を有することを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項１ないし６のいずれかに記載の定着装置において、前記温度スイッチがサーモスタットであることを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
請求項１ないし６のいずれかに記載の定着装置において、前記温度スイッチが温度ヒューズであることを特徴とする定着装置。
【請求項１１】
請求項１ないし６のいずれかに記載の定着装置において、前記遮断手段がリレー装置であることを特徴とする定着装置。
【請求項１２】
前記電源は、前記蓄電装置の電圧よりも低い低電圧電源であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１３】
前記低電圧電源は、直流電源であることを特徴とする請求項１２に記載の定着装置。
【請求項１４】
前記電源は、直流電源であることを特徴とする請求項５ないし８のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１５】
前記電源は、ＡＣ電源であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１６】
請求項１ないし１５のいずれか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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置で用いる定着装置には、商用のＡＣ電源により充電する蓄電装置と、蓄電装置から電力供給する加熱部と、加熱部により加熱する定着部材を備え、この定着部材により加熱することによって記録媒体上に画像を定着するものが知られている。そして、定着部材が備えるヒータへの給電回路中にサーモスタットを設けたものがある（例えば特許文献１参照）。また、蓄電装置からヒータへ電力供給する定着装置も知られている。
【０００３】
ところで、これらの定着装置においては、蓄電装置から加熱部へ電力供給する場合、加熱部に大電力を供給しようとすると、電力供給回路中の接点にも大電流（ＤＣ）が流れるが、大電力の回路中に異常昇温時の安全装置であるサーモスタットを配置しようとすることは非常に困難であった。
【０００４】
すなわち、ＤＣ大電力に適合するサーモスタットのサイズが非常に大きいため、定着装置、定着ユニット内に配置することができず、無理に配置しても応答速度が遅いため、短時間で定着部材を昇温させるための装置の安全装置としては使用できず、したがって装置の安全性を確保できないものであった。
【０００５】
ＤＣ大電力に対応できる小型サーモスタットが存在しないのは、長期的にＤＣを通電していると、マイグレーションにより接点が作動しにくくなることと、作動した場合でも接点が放電によって溶着するおそれがあるためである。ＡＣを通電する場合には、ゼロクロスするためにこのような問題は生じない。
【特許文献１】特開２００１−９２３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述のような従来の諸問題点にかんがみてなしたもので、ＤＣの大電力用サーモスタットは存在しないか非常に大きくて反応が遅いという問題がある点を解決し、定着装置の安全性向上及び小型化を図ることを目的とする。
【０００７】
また本発明は、蓄電装置から電力供給される加熱部と、加熱部により加熱される定着部材を備えた定着装置において、定着部材の異常昇温防止構成の信頼性の向上、異常検知応答時間の短縮による安全性向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に係る定着装置は、商用電源により充電される蓄電装置と、該蓄電装置から電力供給される加熱部と、該加熱部により加熱される定着部材を備え、該定着部材により加熱することにより、記録媒体上に画像を定着させる定着装置において、前記定着部材の過昇温を防止する温度スイッチと、前記温度スイッチに接続される電源と、前記温度スイッチの動作に連動して前記加熱部への電力供給を遮断する遮断手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
同請求項２に係るものは、商用電源から電力供給される第１の加熱部と、前記商用電源により充電される蓄電装置と、該蓄電装置から電力供給される第２の加熱部と、前記第１、第２の加熱部により加熱される定着部材を備え、該定着部材により加熱することにより、記録媒体上に画像を定着させる定着装置において、前記定着部材の過昇温を防止するＡＣ用の温度スイッチと、前記定着部材の過昇温を防止するＤＣ用の温度スイッチと、前記ＤＣ用の温度スイッチに接続される電源と、前記ＤＣ用の温度スイッチの動作に連動して前記第２加熱部への電力供給を遮断する遮断手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
同請求項３に係るものは、商用電源から電力供給される第１の加熱部と、前記商用電源により充電される蓄電装置と、該蓄電装置から電力供給される第２の加熱部と、前記第１、第２の加熱部により加熱される定着部材を備え、該定着部材により加熱することにより、記録媒体上に画像を定着させる定着装置において、前記定着部材の過昇温を防止する温度スイッチと、前記温度スイッチに接続される電源と、前記温度スイッチの動作に連動して第１の加熱部への電力供給を遮断する第１の遮断手段と、前記温度スイッチの動作に連動して第２の加熱部への電力供給を遮断する第２の遮断手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
同請求項４に係るものは、商用電源により充電される蓄電装置と、該蓄電装置から電力供給される加熱部と、該加熱部により加熱される定着部材を備え、該定着部材により加熱することにより、記録媒体上に画像を定着される定着装置において、前記定着部材の過昇温を防止する温度スイッチと、該温度スイッチに接続される電源とを含む閉回路を備え、前記温度スイッチの動作に連動して前記蓄電装置から前記加熱部への電力供給を遮断する遮断手段を有することを特徴とする。
【００１２】
同請求項５に係るものは、商用電源により充電される蓄電装置と、蓄電装置から電力供給される加熱部と、加熱部により加熱される定着部材を備え、該定着部材により加熱することにより、記録媒体上に画像を定着させる定着装置において、前記蓄電装置よりも低い電圧の電源と、前記定着部材に近接配置する温度スイッチと、前記電源から電源供給を受けかつ前記温度スイッチが動作するのに連動して前記蓄電装置から前記加熱部への電力供給回路を遮断する遮断手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
同請求項６に係るものは、商用電源から電力供給される第１の加熱部と、前記商用電源により充電される蓄電装置と、該蓄電装置から電力供給される第２の加熱部と、前記第１、第２の加熱部により加熱される定着部材を備え、該定着部材により加熱することにより、記録媒体上に画像を定着させる定着装置において、前記蓄電装置よりも低い電圧の電源と、前記定着部材に近接配置する温度スイッチと、前記電源から電源供給を受けかつ前記温度スイッチが動作するのに連動して前記商用電源から前記第１の加熱部への電力供給回路を遮断する第１の遮断手段及び前記蓄電装置から前記第２の加熱部への電力供給回路を遮断する第２の遮断手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
同請求項７に係るものは、商用電源により充電される蓄電装置と、該蓄電装置から電力供給される加熱部と、該加熱部により加熱される定着部材を備え、該定着部材により加熱することにより、記録媒体上に画像を定着される定着装置において、前記蓄電装置よりも低い電圧の電源と、前記定着部材に近接配置するサーモスタットを含む閉回路を備え、前記蓄電装置から前記加熱部への電力供給回路に、前記サーモスタットが動作するのに連動して該電力供給回路を遮断するリレー装置を有することを特徴とする。
【００１５】
同請求項８に係るものは、商用電源により充電される蓄電装置と、該蓄電装置から電力供給される加熱部と、該加熱部により加熱される定着部材を備え、該定着部材により加熱することにより、記録媒体上に画像を定着される定着装置において、前記蓄電装置よりも低い電圧の電源と、前記定着部材に近接配置する温度ヒューズを含む閉回路を備え、前記蓄電装置から前記加熱部への電力供給回路に、前記温度ヒューズが動作するのに連動して該電力供給回路を遮断するリレー装置を有することを特徴とする。
【００１６】
同請求項９に係るものは、請求項１ないし６のいずれかに記載の定着装置において、前記温度スイッチがサーモスタットであることを特徴とする。
【００１７】
同請求項１０に係るものは、請求項１ないし６のいずれかに記載の定着装置において、前記温度スイッチが温度ヒューズであることを特徴とする。
【００１８】
同請求項１１に係るものは、請求項１ないし６のいずれかに記載の定着装置において、前記遮断手段がリレー装置であることを特徴とする。
【００１９】
同請求項１２に係るものは、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の定着装置において、前記電源が、前記蓄電装置の電圧よりも低い低電圧電源であることを特徴とする。
【００２０】
同請求項１３に係るものは、請求項１２に記載の定着装置において、前記低電圧電源が、直流電源であることを特徴とする。
【００２１】
同請求項１４に係るものは、請求項５ないし８のいずれかに記載の定着装置において、前記電源が、直流電源であることを特徴とする。
【００２２】
同請求項１５に係るものは、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の定着装置において、前記電源が、ＡＣ電源であることを特徴とする。
【００２３】
本発明の請求項１６に係る画像形成装置は、請求項１ないし１５のいずれかに記載の定着装置を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、蓄電装置よりも低い電圧の直流電源を含む閉回路中にサーモスタットを配し、小電力ＤＣサーモスタットで間接的に大電力回路側をＯＦＦすることで、接点が作動しにくくなることや、作動した場合の接点の放電による溶着等のおそれを未然に回避し、定着装置の安全性向上及び小型化を実現し、また定着部材の異常昇温防止の信頼性の向上、異常検知応答時間の短縮による安全性向上を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は本発明に係る定着装置を用いる画像形成装置の全体構成の模式的断面図である。図中４１は回転体からなる像担持体の一例であってドラム形状の感光体を示している。この感光体４１の周りには、図中に矢印で示す向きの回転方向順に、帯電ローラからなる帯電装置４２、露光手段の一部を構成するミラー４３、現像ローラ４４ａを備えた現像装置４４、記録材Ｐとしての転写紙に現像画像を転写する転写装置４８、感光体４１の周面に摺接するブレード４６ａを備えたクリーニング装置４６等が配置してある。感光体４１上には、帯電装置４２と現像ローラ４４ａとの間でミラー４３を介して露光光Ｌｂが走査されるようになっている。この露光光Ｌｂの照射位置を露光部１５０と言う。
【００２７】
転写装置４８は感光体４１の下面と対向させて設けてある。この転写装置４８と対向している部位が転写部４７である。この転写部４７のさらに感光体４１の回転方向で上流側の位置には、一対のレジストローラ４９が設けてある。このレジストローラ４９に向けて、図示しない搬送ガイドにより案内して図示しない給紙トレイに収納した記録材Ｐを給紙コロ１１０から送り出すようになっている。また転写部４７の感光体４１の回転方向でさらに下流の位置には、定着装置１０が配置してある。
【００２８】
この画像形成装置における画像形成は次のようにして行う。感光体４１が回転を始め、この回転中に感光体４１を暗中において帯電装置４２により均一に帯電させ、露光光Ｌｂを露光部１５０に照射、走査し、作成すべき画像に対応した潜像を形成する。この潜像は、感光体４１の回転により現像装置４４に移動し、現像装置４４でトナーにより可視像化し、トナー像を形成する。
【００２９】
一方、給紙コロ１１０により給紙トレイ上の記録材Ｐの送給を開始し、図中に破線で示す搬送経路を経て一対のレジストローラ４９の位置で記録材Ｐをいったん停止させ、感光体４１上のトナー像と転写部４７で合致するように送り出しのタイミングを図る。そして好適なタイミングでレジストローラ４９が回転し、停止していた記録材Ｐを送り出し、転写部４７に向けて搬送する。そして感光体４１上のトナー像と記録材Ｐとを転写部４７で合致させ、転写装置４８による電界印加によってトナー像を記録材Ｐ上に転写する。
【００３０】
こうして感光体４１周りの画像形成部でトナー像を担持させた記録材Ｐは、ついで定着装置１０に向けて送り出す。記録材Ｐ上のトナー像は定着装置１０を通過する間にその記録材Ｐ上に定着させ、トナー像の定着を受けた記録材Ｐは、図示を省略した排紙部へ排紙する。
【００３１】
一方、転写部４７で転写されずに感光体４１上に残った残留トナーは、感光体４１の回転とともにクリーニング装置４６に至り、クリーニング装置４６を通過する間に清掃される。感光体４１は、その状態で次の画像形成に備える。
【００３２】
図２、図３は本発明の実施対象となり得る定着装置の概念的断面図、図４は図２、図３の定着装置の回路構成を模式的に示すブロック図である。図示のように、本例の定着装置１０は、定着部材１４、加圧部材１５を含み、定着部材１４内に加熱部１を備え、定着部材１４外に定着温度検出手段８を備えている。また定着装置１０は、制御系として定着部温度検出手段８からの温度情報に応じて、補助電源装置３から定着装置１０への供給電力を制御するための制御手段６０を有している。
【００３３】
定着部温度検出手段８は、定着部長手方向（図２の紙面垂直方向、図３の紙面左右方向）で、どのサイズの記録媒体Ｐでも通過する中心近傍に配してあり、サーミスタ、熱電対、赤外線温度検知装置等の適宜の手段で構成し、制御手段６０へ温度情報を送るようになっている。制御手段６０は、定着部温度検出手段８から得た温度情報をもとに、定着装置１０の加熱手段１への給電開始、給電停止、給電量増減等の制御を行う。さらに図示の定着装置１０は、図４の回路構成に示すように、制御手段６０の指令に基づいてオンオフする接点を電力制御手段（ＡＣ用６ａ、ＤＣ用６ｂ：後述）として備えている。さらに本実施例では、システムが暴走する可能性を想定し、その際の安全確保のために、サーモスタット（ＴＨＳＴ＿ＡＣ）７ａ、サーモスタット（ＴＨＳＴ＿ＤＣ）７ｂや、リレー装置９等で回路を遮断して電力供給を終了させる安全装置を設けてある。これについては後述する。
【００３４】
また画像形成装置に電力を供給する主電源装置２は、外部電源である商用電源から電力を得て画像形成装置各部の各種ユニットへ給電を行う。一般的な機器と同様に、商用電源のコンセントに電源線のプラグを挿入して接続することで、画像形成装置内の各ユニット等へ電力を供給することができる。
【００３５】
補助電源装置３は、電気二重層キャパシタ（あるいは電気二重層コンデンサ）等の蓄電手段を有し、主電源装置２からの充電で蓄電した電力を、主電源装置２の供給電力に加えて供給できる構成となっており、大電力を画像形成装置へ給電できる。なお、ＤＣを出力する電源であれば、電気二重層キャパシタだけでなく、Ｌｉイオンやニッケル水素等の二次電池でも、酸化還元を利用する疑似容量キャパシタ等も補助電源装置３における蓄電に用いることができる。
【００３６】
定着部材１４内の加熱部１は、第１、第２の加熱部を構成する発熱体１ａ、１ｂ（ＡＣヒータ１ａ、ＤＣヒータ１ｂ：以下、主発熱部材１ａと補助発熱部材１ｂとも言う）を有し、また主電源装置２、補助電源装置３に加え、充電器４、充放電切換手段５、主電源からの電力供給を制御する主電力制御手段６ａと補助電源装置３からの電力供給を制御する補助電力制御手段６ｂを有している。
【００３７】
主発熱部材１ａは、主電源装置２から電力を供給されて発熱する発熱体１ａ、１ｂを有している。本実施例ではこれらにハロゲンヒータを用いており、ガラス管の中に形成したフィラメントに電流を流すことで発熱させている。ただし、ＤＣ大電力に対応する構成であるため、本発明ではハロゲンヒータに限らず、誘導加熱を用いても、セラミックヒータを用いた構成としてもかまわない。
【００３８】
なお本実施例では、主発熱体１ａには、例えば１００Ｖ、１２００ｗのハロゲンヒータを１本用いるが、非通紙部昇温を防止するため、定着部材１４の軸方向端部と中央部とをそれぞれ加熱するように、２本のヒータを用いる構成を採用してもかまわない。
【００３９】
一方、補助発熱部材１ｂは、補助電源装置３からの電力供給により発熱し、同じく定着部材１４を加熱するが、例えば５０Ｖ、６００ｗのハロゲンヒータを用いる構成とすることができる。発熱体１ｂは補助電源からの電力供給で同じく定着ローラ１４を加熱する。本構成ではＡ４横通紙の範囲を加熱する巾約３１０ｍｍ程度の端部を加熱する１００Ｖ、７００ｗのハロゲンヒータを用いている。
【００４０】
定着部材１４のローラ基体は、例えばアルミや鉄等の金属製であることが、耐久性や加圧による変形等の点から望ましい。またローラ表面にはトナーとの固着を防ぐための離型層を形成していることが望ましく、ローラ内面にはハロゲンヒータの熱を効率よく吸収するための黒化処理をしていることが望ましい。さらに、図示はしないがローラでなくベルトによってニップ部を形成したベルト定着構成であってもかまわない。
【００４１】
加圧部材１５は、芯金にゴム等の弾性層を形成することで、定着部材１４との間にニップ部を形成し、このニップ部に未定着画像を形成した紙等の記録材Ｐを通紙することで熱と圧力によりトナー像を記録材Ｐ上に定着する。なお、加圧部材１５に補助電源装置３からの給電により発熱する発熱部材を設けてもよい。また、加圧部材１５として発泡層を有する加圧ローラで定着部材１４との間にニップ部を形成してもよい。この場合、発泡層の断熱効果により定着部材１４の熱が加圧ローラに伝わりにくくなるので、定着部材１４を早く昇温できる。
【００４２】
補助電源装置３は主電源装置２からの電力を充電して補助発熱部材１ｂへ給電するための電源である。主電源装置２からの電力を電圧調整やＡＣ／ＤＣ変換して補助電源装置３へ供給する充電器４により主電源装置２から供給される電力をあらかじめ蓄えることができ、充放電切換手段５により任意のタイミングで加熱部１へ補助電力を供給することができる。
【００４３】
具体的には、主電源装置２はプラグ５１で商用電源のコンセントから電力を得て、画像形成装置各部のユニットに給電を行う。日本では１００Ｖの電圧で１５Ａ程度の電流容量に制限され、主電源装置２からの電力は１５００Ｗ程度が最大電力となることが多い。なお、電圧の調整及び交流と直流の整流や電圧を安定化する等の機能を有していてもよい。
【００４４】
主電源装置２から定着部材１４への電力供給を制御する主電力制御手段６ａは、定着部温度検知手段８から得られる温度情報を基にして、ＣＰＵ等を備える制御手段６０からの指示に基づいてオン、オフ等のスイッチング動作を行う。
【００４５】
また補助電源装置３から定着部材１４への電力供給を制御する補助電力制御手段６ｂは、主電力制御手段６ａと同様に定着部温度検知手段８の情報を基にしてオンオフ動作を行う。
【００４６】
既に述べたように補助電源装置３は、例えば電気二重層キャパシタからなるキャパシタセルを複数個接続して構成し、主電源装置２からの充電で蓄電した電力を、立上時や連続通紙時等より多くの電力供給が望まれるとき等に主電源２からの電力供給に加えて加熱部１へ供給する構成とすることで、主電源装置２の供給電力を越えた電力を画像形成装置に給電することを可能としている。
【００４７】
一構成例としての補助電源装置３は、２．５ｖ、８００Ｆで、内部抵抗が５ｍΩ以下の、径が３５ｍｍ、長さが１００ｍｍ程度のキャパシタセルを、４０本直列に接続することで１００Ｖのモジュールを構成したものを蓄電手段として用いることができる。直列に接続する際の各セルの電圧バランスを確保するために、図示しない電圧バランス回路を備えることで動作の長期的な安定性を確保することが可能である。また、セルの内部抵抗が５ｍΩ以下とすると、立上時の２０Ａを越える大電流でも補助電源装置３の端子間電圧の低下がリチウム電池やニッケル水素電池等の二次電池よりも小さくて済む。また、キャパシタの中でも小さい値であるため、より少ないキャパシタセル本数で大電力を得られ、そのため装置サイズとコストの面で有利である。
【００４８】
このように補助電源装置３に、充放電可能な電源であり、大容量コンデンサである電気二重層キャパシタを用いると、電気二重層キャパシタが二次電池と異なり化学反応を伴わないため、充電時間が短く、寿命が長いという優れた特徴を発揮できる。
【００４９】
すなわち、二次電池として一般的なニッケル−カドミウム電池を用いた補助電源では、急速充電を行っても数十分〜数時間の時間を要するため、一日の大電力供給可能回数が数時間おきに数回しか実現できず、実用的ではなかった。これに対し、コンデンサを用いた補助電源では数１０秒〜数分程度の急速な充電が可能であるため、充電時間が短くて済み、例えば印刷をしておらず、主電源の供給電力に余裕のあるときに充電を行い、補助電源を用いた加熱の回数を実用的な回数にまで増やすことができる。
【００５０】
また、ニッケル−カドミウム電池は充放電の繰り返し回数が５００から１０００回であるため、加熱時用補助電源としては寿命が短く、交換の手間やコストが問題となる。これに対し、コンデンサを用いた補助電源は１万回以上の寿命を有し、繰り返しの充放電による劣化も少ない。また、鉛蓄電池のように液交換や補充等も必要がないため、メンテナンスがほとんどいらない。
【００５１】
そして近年では、コンデンサにも多量の電気エネルギーを蓄えられるものが開発されてきており、電気自動車等への採用も検討してある。例えば、日本ケミコン（株）の開発した電気二重層コンデンサ等は２．５Ｖで２０００Ｆ程度の静電容量を有しており、数秒から数１０秒の電力供給には十分な容量を備えている。また、日本電気（株）は、ハイパーキャパシタ（商品名）と称する８０Ｆ程度のコンデンサを実現している。さらに、日本電子（株）は、耐電圧を３．２〜３．５Ｖへ上げて電力量密度を５０〜７５ｗｈ／ｋｇと従来の５〜１０倍にしたナノゲートキャパシタ（商品名）という技術を発表している。
【００５２】
加熱部１に供給する電力は主電源装置２から加熱部１ａに供給されるように構成してあるが、それとともに補助加熱部材１ｂに対しても補助電源装置３からも電力を供給可能である。補助電源装置３では、あらかじめ充電器４によって電力を蓄えておくことができ、任意のタイミングで補助発熱部材１ｂに電力を供給することができる。主電源装置２に加えて補助電源装置３の電力を加熱部１に供給することで、主電源装置２による供給電力を上回る大量の電力を加熱部１に供給することができる。
【００５３】
このため、図５（Ａ）に示すように、加熱部１の温度が室温から所定の温度になるまでの温度上昇時間は、主電源だけを用いるより、主電源と補助電源を同時に用いた方が昇温時間を短くすることができる。例えば、朝一番の主電源をオンする立上の際にはプロセスなど各所のシステムの初期化で時間が掛かるので短時間で昇温する必要がなく、主電源だけを用いて目標温度へ昇温させるが、スリープモードなどから復帰する際には補助電源からの電力も加えて短時間で昇温させる。
【００５４】
また図５（Ｂ）に示すように、連続通紙で紙に奪われる熱量が多い場合、主電源からの給電だけでは所定の最低温度を下回ってしまう場合でも、補助電源からの給電を加えた場合には落込を小さくすることが可能である。このため、単位時間あたりの通紙をより多くした機械の高速化が可能である。
【００５５】
図６は、薄肉ローラを使っても定着部材１４の温度落ち込みがなくて高速昇温が可能な高速機を実現できる例を説明するための図である。まず初期状態では、商用電源等の外部電源から電力を供給して、電気二重層キャパシタ等の急速充電が可能な大容量コンデンサ等を有する補助電源装置３へ充電をしておく。電気的な自己放電が小さいため、一晩程度では充分電力を保持できているとともに、通常はコンセントもつなぎっぱなしであるため、もし放電が所定値より低下しても商用電源から充電を行うことができるので、朝一番で主電源を入れた際の使用にも充電を待つ必要はない。ただし、朝一番の立上には補助電源装置３からの電力を使わないため、補助電力を商用電力に加える復帰時の昇温よりも時間が掛かることを示している。
【００５６】
立上時には、定着ローラ等の定着部材１４の温度を、室温から短時間で昇温するときに主電源装置２に加えて補助電源装置３の電力を加熱部１へ供給することで、加熱部１に投入されるトータルの電力を主電源装置２だけの時よりも多く供給することができ、このため短時間で定着部材１４の温度を上昇させることができる。例えば、径が４０ｍｍで厚さｔが０．７ｍｍのアルミ製薄肉ローラを定着部材に使用し、主電源からの１２００ｗ電力を主発熱部材１ａに補助電源からの１２００ｗヒータの電力を加えて、全体で約２４００ｗの電力を供給することで、主電源だけでは３０秒の立上時間であったものが、約１５秒へ短縮することが可能である。
【００５７】
なお、補助電源がキャパシタであるため、給電中に電圧が低下することで供給電力は１２００ｗから徐々に低減する。この特徴により、所定の時間が経つと非常に小さい供給電力となり、紙が発火するような５００℃といった温度まで昇温するような場合には昇温速度が低下する構成が可能である。これにより安全に短時間昇温を実現する構成を提供することができる。
【００５８】
ところで、単純に電力を増やす方法としては、例えば商用電源を２系統にして電力を増やしたり、二次電池や燃料電池等を使うことも考えられるが、これらの方法ではほぼ継続的に大電力を供給することができるため、昇温時間が短くなるとこれら安全回路の反応時間が遅くて昇温速度に追いつかなくなる。このため、安全回路が作動する頃には定着部材１４内で加熱部１の温度が高くなり過ぎ、最悪の場合は発火してしまうこともありうる。一方、キャパシタを用いた構成ではシステムが暴走して制御がきかなくなり、電力供給が続いても、所定の電力を使い果たしてしまうと発熱部材の発熱が終了し、その温度上昇が自然にストップしてくれるため、キャパシタを熱源として用いることで、安全に昇温時間の短縮を実現することができる。
【００５９】
通紙については、薄肉ローラであるため、単位時間あたりの通紙枚数が多いとローラ温度が低下しやすいが、通紙時に補助電力を主電力に加えて供給して温度低下を防ぐことができるため、高速層でも薄肉ローラを使用して昇温時間が短くて使い勝手の良い画像形成装置を提供することができる。本構成では、補助発熱体の電力を通紙中に使用するため、例えば主電源からの電力よりも多くの電力を主電源に加えて供給することが可能である。このため通常であれば６０ｃｐｍ程度が限界の薄肉ローラでも通紙直後の温度低下が防止できるため、７５ｃｐｍでの高速な画像形成が可能である。
【００６０】
充電については、主電源装置２からの給電に余裕のある待機状態で、主電源装置２から補助電源装置３へ電力を供給して充電をしておく。キャパシタを補助電源に用いると充電時間を数分程度と短くできる。そして、この充電中の数分以内であれば定着部材１４が冷めないようにするために補助電源装置３を使わずに済むか、もしくは途中までの充電電力で間に合う。このため、次の利用者が充電を待つ必要がなく快適な機能を提供することができる。
【００６１】
以上のように、定着装置１０の加熱部１を加熱するのに、補助電源としてコンデンサを用いることにより、二次電池では得られなかった効果を得ることができる。
【００６２】
図７はサーモスタットの概念的構成の拡大図である。既述のように、本実施例では、安全確保のために、サーモスタット（ＴＨＳＴ＿ＡＣ）７ａ、サーモスタット（ＴＨＳＴ＿ＤＣ）７ｂや、リレー装置９等で回路を遮断して電力供給を終了させる安全装置としてあるが、従来は図８に示すように、補助電源装置３側の安全確保のために、直接にＤＣヒータ１ｂへの給電回路を遮断する構成が提案されている。
【００６３】
しかし、直接遮断する構成では、サーモスタット７（７ａ、７ｂ）が、図７に示すようにバイメタル１１の変形によって接点１２が接離する構成であることに起因する問題がある。補助電源装置３からの給電はＤＣで数百〜千数百Ｗ程度と大電力の給電となるが、大電力給電を遮断するためのサーモスタットや温度ヒューズは小型のものが存在しないか入手しづらい。これは、ＤＣでは一方向に電流が流れ続けるため、接点１２の金属にマイグレーションが発生して接点１２が固着しやすく、また動作しても接点１２が離れる際に放電が起きて溶着が発生しやすく、いざというときに動作しない等、信頼性が懸念されるためである。なおＡＣでは、大電力での給電でもマイグレーションが起こりづらく、ゼロクロス点があるために溶着しづらく、接点の不良が起きにくく、直径が２ｃｍ程度の小型の温度ヒューズやサーモスタットが実現できている。
【００６４】
このため、従来はどうしても例えば５ｃｍ角程度の大型のサーモスタットを使うことになり、そのため定着装置の大きさが非常に大きくなるとともに、サーモスタット自体も熱容量が大きいため応答が遅く、急速な異常昇温を防止する用途となる定着装置用には使うことができなかった。
【００６５】
そこで本実施例では、図４に示すように、蓄電装置である補助電源装置３からの回路に直接に補助電源用のサーモスタット７ｂを入れず、補助電源装置３の定格電圧（例えば１００Ｖ）よりも低い電圧（例えば５Ｖ低い）の低電圧電源１３を含む閉回路に配置し、リレー装置９を用いて補助電源装置３からＤＣヒータ１ｂへの給電電力を遮断する構成としてある。すなわち小電力ＤＣサーモスタットで間接的に大電力回路側をオフとすることで、既述のようなおそれを未然に回避している。なおリレー装置９は、サーモスタット７ａ、７ｂのように定着部材１４の近傍に配置する必要がなく、大電力に対応できるため、サーモスタットのような大電流による接点不良は起こりにくい。
【００６６】
補助電源用サーモスタット７ｂは、定着部材１４の温度が約４５０℃に昇温すると動作して低電圧の閉回路をオープンとする。これによって、補助電源装置３からＤＣヒータ１ｂに給電する高電圧の回路に配置されているリレー装置９が作動して、高電圧回路がオープンになる。そのため、例えば定着装置の制御用ＣＰＵが暴走して通常制御が不能になった際に、定着部材１４が異常に昇温しても、定着部材１４の温度が発火温度になる前に給電が遮断でき、そのため定着装置としての安全性が高まる。
【００６７】
そして上述のような構成とすることにより、小電力で動作するＤＣ用サーモスタット、例えば径が２ｃｍ程度の小型のサーモスタットを利用でき、応答が早くて信頼性が高く、安全な定着装置を実現することが可能となる。
【００６８】
なお、図４の例ではサーモスタット７ｂの回路の低電圧源をＤＣとしているが、これはＡＣ電源であってもよい。ＡＣ電源用サーモスタット（または温度ヒューズ）は大電力でも小型のものを使用できるため、ＡＣで閉回路を形成する際には蓄電電圧よりも高い電圧であってもかまわない。
【実施例２】
【００６９】
図９は本発明の定着装置の他の回路構成例を模式的に示すブロック図である。この実施例２は、図９に示すように、補助電源装置３側のリレー装置９ｂだけでなく、主電源装置２から給電されるＡＣヒータ１ａ側にもリレー装置９ａを設置してＡＣヒータ１ａとＤＣヒータ１ｂへの給電を同時に遮断する構成としてある。その他の構成、動作は先の実施例と同様であるので、重複する説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る定着装置を用いる画像形成装置の全体構成の模式的断面図
【図２】本発明の実施対象となり得る定着装置の概念的断面図
【図３】本発明の実施対象となり得る定着装置の概念的断面図
【図４】図２、図３の定着装置の回路構成を模式的に示すブロック図
【図５】主電源装置と補助電源装置の使用形態と昇温時間の関係図
【図６】薄肉ローラを用いた定着部材の温度落ち込みがなくて高速昇温が可能な高速機を実現できる例を説明するための図
【図７】サーモスタットの概念的構成の拡大図
【図８】従来の定着装置の回路構成を模式的に示すブロック図
【図９】同本発明の定着装置の他の回路構成例を模式的に示すブロック図
【符号の説明】
【００７１】
１  加熱部
１ａ  主発熱部材
１ｂ  補助発熱部材
２  主電源装置
３  補助電源装置
４  充電器
５  充放電切換手段
６ａ  主電力制御手段
６ｂ  補助電力制御手段
７、７ａ、７ｂ  サーモスタット
８  定着温度検出手段
９、９ａ、９ｂ  リレー装置
１０  定着装置
１１  バイメタル
１２  バイメタルの接点
１３  低電圧電源
１４  定着部材
１５  加圧部材
４１  感光体
４２  帯電装置
４３  ミラー
４４  現像装置
４６  クリーニング装置
４７  転写部
４８  転写装置
４９  レジストローラ
６０  制御手段
１１０  給紙コロ
１５０  露光部
Ｌｂ  露光光
Ｐ  記録材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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