(57)【要約】【課題】補助電源装置に設けられた蓄電装置が劣化した場合であっても、所望の性能を維持する。【解決手段】主電源装置と、当該主電源装置から電力が供給される主発熱体と、所定の蓄電装置を電力源とする補助電源装置と、当該補助電源装置から電力が供給される補助発熱体とを備え、前記主発熱体と前記補助発熱体とによって定着ローラを加熱する定着装置であって、前記蓄電装置の劣化による電圧降下分を考慮し、前記補助発熱体に本来必要な電圧より高い最大充電電圧を有する蓄電装置を使用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電源装置と、当該主電源装置から電力が供給される主発熱体と、所定の蓄電装置を電力源とする補助電源装置と、当該補助電源装置から電力が供給される補助発熱体とを備え、前記主発熱体と前記補助発熱体とによって定着ローラを加熱する定着装置であって、
前記蓄電装置の劣化による電圧降下分を考慮し、前記補助発熱体に本来必要な電圧より高い最大充電電圧を有する蓄電装置を使用することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記蓄電装置の充電電圧を検出する電圧検出手段と、
前記主電源装置から主発熱体に供給される電力のデューティ比を調整するデューティ調整手段と、
前記電圧検出手段により検出された前記蓄電装置の充電電圧に基づいて、前記定着ローラを目標温度まで加熱するための必要最小限の電力を供給するように前記デューティ比を決定し、当該決定したデューティ比に調整するように前記デューティ調整手段を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記蓄電装置の充電電圧が高い場合、低いデューティ比を決定し、前記蓄電装置の充電電圧が低い場合、高いデューティ比を決定することを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
前記蓄電装置の充電電圧と、前記デューティ比との対応関係を示すテーブルを記憶する記憶手段を備え、
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記テーブルと、前記電圧検出手段により検出された前記蓄電装置の充電電圧とに基づいて、前記デューティ比を決定することを特徴とする請求項２または３記載の定着装置。
【請求項５】
前記主発熱体は、２つの発熱体からなり、一方の発熱体は主電源装置から電力を供給され、他方の発熱体は前記デューティ調整手段によってデューティ比が調整された電力を供給されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の定着装置を用いて記録媒体上に形成したトナー像を定着させる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、定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙等の記録媒体上にトナーを定着させることによって画像を形成する装置として、プリンタ、複写機、ファクシミリあるいはこれら各機器の機能を複合化した複合機等の画像形成装置がある。この画像形成装置に備えられた定着装置は、定着ローラと加熱部を主な構成要素とするものである。定着ローラは互いの周面が密着した状態で平行対峙する一対のローラであり、加熱部は、上記一対の定着ローラのうち、記録媒体のトナー側に位置する定着ローラ（加熱ローラ）を加熱するものである。このように構成された定着装置は、一対の定着ローラ間を通過する記録媒体を加圧及び加熱することにより、感光体によって記録媒体上に転写されたトナー像を記録媒体に固着させる。
【０００３】
上記の定着装置には、加熱部を主発熱体（主ヒータ）と補助発熱体（補助ヒータ）とから構成すると共に、主ヒータに電力を供給する主電源装置、及び補助ヒータに電力（補助電力）を供給すると共に蓄電装置（例えば電気二重層キャパシタ）を電源とする補助電源装置を備えたものがある。このような定着装置の立ち上げ時において、主電源装置から主ヒータへの電力供給に加え、補助電源装置から補助ヒータへの電力供給を行って加熱ローラを加熱することにより、定着装置の急速立ち上げを行う。例えば下記特許文献１、２には、このような補助電源装置を備えた定着装置及び当該定着装置を備えた画像形成装置が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３１５５６７号公報
【特許文献２】特開２００５−０６２３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の蓄電装置は、充放電の繰り返しなどにより劣化することが知られている。このような劣化により、蓄電装置の出力電圧（充電電圧）が本来機器に必要な電圧より低くなってしまうと、所望の性能を得られなくなったり、正常に動作をしなくなるという問題がある。具体的には、上記補助ヒータが必要とする電圧を蓄電装置から供給できなくなり、定着装置の急速立ち上げを行う効果が得られなくなる。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、補助電源装置に設けられた蓄電装置が劣化した場合であっても、所望の性能を維持することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、定着装置に係る第１の解決手段として、主電源装置と、当該主電源装置から電力が供給される主発熱体と、所定の蓄電装置を電力源とする補助電源装置と、当該補助電源装置から電力が供給される補助発熱体とを備え、前記主発熱体と前記補助発熱体とによって定着ローラを加熱する定着装置であって、前記蓄電装置の劣化による電圧降下分を考慮し、前記補助発熱体に本来必要な電圧より高い最大充電電圧を有する蓄電装置を使用することを特徴とする。
【０００７】
また、定着装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記蓄電装置の充電電圧を検出する電圧検出手段と、前記主電源装置から主発熱体に供給される電力のデューティ比を調整するデューティ調整手段と、前記電圧検出手段により検出された前記蓄電装置の充電電圧に基づいて、前記定着ローラを目標温度まで加熱するための必要最小限の電力を供給するように前記デューティ比を決定し、当該決定したデューティ比に調整するように前記デューティ調整手段を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
また、定着装置に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記制御手段は、前記蓄電装置の充電電圧が高い場合、低いデューティ比を決定し、前記蓄電装置の充電電圧が低い場合、高いデューティ比を決定することを特徴とする。
【０００９】
また、定着装置に係る第４の解決手段として、上記第２または第３の解決手段において、前記蓄電装置の充電電圧と、前記デューティ比との対応関係を示すテーブルを記憶する記憶手段を備え、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記テーブルと、前記電圧検出手段により検出された前記蓄電装置の充電電圧とに基づいて、前記デューティ比を決定することを特徴とする。
【００１０】
また、定着装置に係る第５の解決手段として、上記第２〜第４のいずれかの解決手段において、前記主発熱体は、２つの発熱体からなり、一方の発熱体は主電源装置から電力を供給され、他方の発熱体は前記デューティ調整手段によってデューティ比が調整された電力を供給されることを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明では、画像形成装置に係る解決手段として、上記第１〜第５のいずれかの定着装置を用いて記録媒体上に形成したトナー像を定着させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、予め蓄電装置の劣化による電圧降下分を考慮し、補助発熱体に本来必要な電圧より高い最大充電電圧を有する蓄電装置を使用するので、蓄電装置が劣化した場合であっても、補助発熱体に必要な電圧を供給することができる。その結果、定着装置の急速立ち上げを行うことができ、所望の性能を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る定着装置Ａの機能構成を示すブロック図である。この定着装置Ａは、後述するように画像形成装置においてトナー像を記録媒体（例えば用紙）上に定着させるためのものである。
【００１４】
図１に示すように、本定着装置Ａは、主電源スイッチ１（主電源装置）、デューティ調整部２（デューティ調整手段）、補助電源装置３、一対の定着ローラ４、５、補助電源スイッチ６、充電スイッチ７、電圧監視部８（電圧検出手段）及び制御部９（制御手段）から構成されている。また、補助電源装置３は、充電回路３ａ、蓄電装置３ｂ及び放電回路３ｃを備え、定着ローラ４は、内部にメインヒータ４ａ、サブヒータ４ｂ及び補助ヒータ４ｃを備えている。これらメインヒータ４ａ及びサブヒータ４ｂは、本発明における主発熱体に相当し、また補助ヒータ４ｃは補助発熱体に相当するものである。なお、以下の説明では、上記メインヒータ４ａ、サブヒータ４ｂ及び補助ヒータ４ｃを備える定着ローラ４を加熱ローラ４と称し、当該加熱ローラ４と対をなす定着ローラ５を加圧ローラ５と称す。
【００１５】
主電源スイッチ１は、商用電力であるＡＣ１００Ｖ（主電力）のデューティ調整部２への供給、及びメインヒータ４ａへの供給を規制する開閉スイッチであり、制御部９から入力される開閉信号に基づいて上記主電力のデューティー調整部２及びメインヒータ４ａへの供給をＯＮ／ＯＦＦする。デューティ調整部２は、制御部９の制御の下、上記主電力のデューティ比を調整し、副電力としてサブヒータ４ｂに供給する。
【００１６】
補助電源装置３において、充電回路３ａは、蓄電装置３ｂを充電するためのものであり、交流電力である主電力を整流することにより直流電力に変換し、当該直流電力を蓄電装置３ｂに出力する。蓄電装置３ｂは、例えば１つの電気二重層コンデンサあるいは直列接続された複数の電気二重層コンデンサから構成されており、上記直流電力を電荷として電気二重層コンデンサに充電する一方、当該電気二重層コンデンサに充電された電荷を放電電流として放電回路３ｃに出力する。ここで、この蓄電装置３ｂの最大充電電圧は、劣化による電圧降下分を考慮し、本来機器（補助ヒータ４ｃなど）に必要な電圧より例えば約１０％〜２０％程大きい値を設定する。
放電回路３ｃは、上記蓄電装置３ｂからの電荷の放電を制御するものであり、例えば蓄電装置３ｂに蓄えられた電荷を補助電力として補助電源スイッチ６に出力する。
【００１７】
加熱ローラ４、加圧ローラ５は、互いの周面が密着した状態で平行対峙する一対のローラであり、互いに逆方向に回転することによって記録媒体を圧接状態で挟むことにより当該記録媒体上のトナー像を定着させる。メインヒータ４ａは、加熱ローラ４内に設けられたＡＣハロゲンヒータであり、主電源スイッチ１から交流電力であるＡＣ１００Ｖ（主電力）が供給されることによって発熱する。サブヒータ４ｂは、加熱ローラ４内に設けられたＡＣハロゲンヒータであり、デューティ調整部２から副電力（デューティ比調整後の電力）が供給されることによって発熱する。補助ヒータ４ｃは、加熱ローラ４内に設けられたＤＣハロゲンヒータであり、補助電源装置３における放電回路３ｃから補助電力が供給されることによって発熱する。
【００１８】
補助電源スイッチ６は、上記放電回路３ｃと補助ヒータ４ｃとの間に設けられており、制御部９から入力される制御信号に基づいて補助電源装置３から出力される補助電力の補助ヒータ４ｃへの供給をＯＮ／ＯＦＦする。充電スイッチ７は、商用電源と補助電源装置３との間に設けられており、上記制御部９から入力される制御信号に基づいて交流電力であるＡＣ１００Ｖの補助電源ユニット３（充電回路３ａ）への供給をＯＮ／ＯＦＦする。
電圧監視部８は、蓄電装置３ｂの充電電圧を検出して、当該充電電圧を示す電圧検出信号を制御部９に出力する。
【００１９】
制御部９は、内部メモリ（記憶手段）に記憶された制御プログラム及び各種制御用データ等に基づいて本定着装置Ａの全体動作を制御するものであり、上記制御プログラム及び各種制御用データ等に基づいて制御演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）及び他の各部（つまり主電源スイッチ１、デューティ調整部２、補助電源スイッチ６、充電スイッチ７、電圧監視部８等）と信号の授受を行う各種入出力インターフェース回路等から構成されている。
【００２０】
このような制御部９における内部メモリは、上記制御用データの１つとして、図２に示すようなデューティ設定テーブルを記憶している。このデューティ設定テーブルは、蓄電装置３ｂの蓄電量を示す上記充電電圧Ｖと、デューティ調整部２からサブヒータ４ｂへ供給する副電力のデューティ比との対応関係を示すものである。制御部９は、このようなデューティ設定テーブル及び電圧監視部８の検出電圧（つまり蓄電装置３ｂの充電電圧）に基づいてデューティ比を決定し、デューティ調整部２の制御を行い、蓄電装置３ｂの充電電圧に応じたデューティ比の副電力をサブヒータ４ｂへ供給させる。
【００２１】
ここで、本定着装置Ａは、電子写真方式に基づいて記録媒体上にトナー像を形成する画像形成装置の一構成要素として機能するものである。このような画像形成装置は、周知のように感光体を形成すべき画像に従って感光させることによって当該感光体の表面にトナー像を形成し、当該トナー像を記録媒体の表面に転写することによって当該記録媒体上にトナーによる画像を形成するものであり、例えばプリンタ、複写機、ファクシミリあるいはこれら各機器の機能を複合化した複合機等である。
上記制御部９は、このような画像形成装置を統括的に制御する制御装置において、加熱ローラ４、加圧ローラ５を用いたトナー像の記録媒体上への定着に関する制御機能を１つの機能構成要素として示したものである。
【００２２】
次に、このように構成された本定着装置Ａの特徴的動作について詳しく説明する。
【００２３】
制御部９は、本定着装置Ａの立ち上げ時においては、メインヒータ４ａ、サブヒータ４ｂ及び補助ヒータ４ｃとに電力を供給させることによって、加熱ローラ４の温度を急速に目標温度に上昇させる。より詳細に説明すると、制御部９は、本定着装置Ａの立ち上げ時において、ＯＮ状態となるように主電源スイッチ１を制御することによってＡＣ１００Ｖ（主電力）をメインヒータ４ａ及びデューティ調整部２に給電させ、また補助電源スイッチ６がＯＮ状態となるように制御することにより、放電回路３ｃから出力された補助電力を補助ヒータ４ｃに給電させる。また、この時、制御部９は、電圧監視部８から入力される電圧検出信号（つまり蓄電装置３ｂの充電電圧Ｖ）基づいて、上記デューティ設定テーブルを検索することで、サブヒータ４ｂへ供給すべき副電力のデューティ比を決定し、当該決定したデューティ比で副電力をサブヒータ４ｂへ供給させるようにデューティ調整部２を制御する。
【００２４】
ここで、蓄電装置３ｂが劣化していない初期状態において、蓄電装置３ｂから補助ヒータ４ｃに供給可能な電力Ｗｃを４００（Ｗ）、主電力からメインヒータ４ａに供給可能な電力Ｗｍを７００（Ｗ）、デューティ比１００％で副電力からサブヒータ４ｂに供給可能な電力Ｗｓを４００（Ｗ）とし、加熱ローラ４を加熱するために最低限必要な電力を１３００（Ｗ）と想定する。
【００２５】
このように想定した場合、主電力、副電力及び補助電力によって供給可能な電力Ｗは、Ｗ＝Ｗｍ＋Ｗｓ＋Ｗｃ＝７００＋４００＋４００＝１５００（Ｗ）となる。このように、予め劣化による電圧降下分を考慮して、最大充電電圧が高い、つまり供給電力が大きい蓄電装置３ｂを使用するため、蓄電装置３ｂが劣化していない初期状態においては、主電力、副電力及び補助電力によって供給可能な電力Ｗは、加熱ローラ４を加熱するために必要な電力を上回ることになる。
【００２６】
上記のように、主電力、副電力及び補助電力によって供給可能な電力Ｗが、加熱ローラ４を加熱するための必要電力を上回ることは、定着装置Ａの立ち上げ時においては何ら問題は生じない。なぜなら、大電力を供給することで、加熱ローラ４の温度を急速に上昇させる効果は損なわれないからである
一方、蓄電装置３ｂが劣化して、充電電圧が低下し供給電力が小さくなった場合であっても、元々劣化による電圧降下分を考慮して、最大充電電圧が高い、つまり供給電力が大きい蓄電装置３ｂを使用しているため、主電力、副電力及び補助電力の合計電力Ｗが、加熱ローラ４を加熱するための必要電力を下回ることはなく、定着装置Ａの急速立ち上げの効果を維持することができる。
【００２７】
しかしながら、加熱ローラ４の温度が目標温度に到達し、定着装置Ａの立ち上げが完了した後、印刷処理に必要な電力として主電力、副電力に加えて補助電力を使用する場合、上記のように必要以上の電力を加熱ローラ４に供給するため、加熱ローラ４を目標温度一定に保とうとしても、オーバーシュートが大きくなってしまい温度制御が困難になり、その結果、印刷性能が低下するという問題が生じる。
【００２８】
そこで、本実施形態では、蓄電装置３ｂの劣化状態に応じて、つまり蓄電装置３ｂの充電電圧に基づいて、上記副電力のデューティ比を調整し、必要最小限の電力を加熱ローラ４に供給するようにする。具体的には、蓄電装置３ｂが劣化していない初期状態、つまりトータルで４００（Ｗ）の補助電力を供給可能な場合、デューティ比を５０％に設定して副電力を２００（Ｗ）に低下させることにより、主電力、副電力及び補助電力によって供給可能な電力Ｗは１３００（Ｗ）となり、加熱ローラ４を加熱するための必要最小限の電力を確保することができる。これにより、定着装置Ａの急速立ち上げの効果を維持しつつ、さらに、定着装置Ａの立ち上げ完了後においては、加熱ローラ４の温度制御を容易にし、印刷性能の低下を防止することができる。
【００２９】
一方、蓄電装置３ｂが劣化し、トータルで３００（Ｗ）の補助電力しか供給できない場合、デューティ比を８０％に設定して副電力を３２０（Ｗ）に増大させることにより、主電力、副電力及び補助電力によって供給可能な電力Ｗは約１３００（Ｗ）となり、加熱ローラ４を加熱するための必要最小限の電力を維持することができる。よって、蓄電装置３ｂが劣化した場合であっても、定着装置Ａの急速立ち上げの効果を維持しつつ、さらに、定着装置Ａの立ち上げ完了後においては、加熱ローラ４の温度制御を容易にし、印刷性能の低下を防止することができる。
【００３０】
図２に示すデューティ設定テーブルは、蓄電装置３ｂが劣化していない初期状態、つまりトータルで４００（Ｗ）の補助電力を供給可能な場合において、キャパシタ電圧が放電に伴って４０（Ｖ）から３５（Ｖ）に低下する場合の、各キャパシタ電圧に対応する副電力のデューティ比を示し、蓄電装置３ｂが劣化し、トータルで３５０（Ｗ）の補助電力を供給可能な場合において、キャパシタ電圧が放電に伴って４０（Ｖ）から３０（Ｖ）に低下する場合の、各キャパシタ電圧に対応する副電力のデューティ比を示し、また、蓄電装置３ｂが劣化し、トータルで３００（Ｗ）の補助電力を供給可能な場合において、キャパシタ電圧が放電に伴って４０（Ｖ）から２５（Ｖ）に低下する場合の、各キャパシタ電圧に対応する副電力のデューティ比を示している。
【００３１】
このように、蓄電装置３ｂの充電電圧が高い場合は低いデューティ比を決定し、充電電圧が低い場合は高いデューティ比を決定することにより、最大充電電圧が高い蓄電装置３ｂを使用した際に生じる不具合を解消し、蓄電装置３ｂが劣化した場合であっても、所望の性能を維持することができる。
【００３２】
また、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、主発熱体をメインヒータ４ａとサブヒータ４ｂとの２つに分けた場合を例示して説明したが、これに限らず、主発熱体を１つだけ設け、当該１つの主発熱体にデューティ調整部２を介して主電力を供給することにより、主電力のデューティ比を調整するような構成を採用しても良い。
【００３３】
（２）図２に示すデューティ設定テーブルは、あくまで例示であり、画像形成装置の仕様に合わせて適宜設定すれば良い。また、蓄電装置３ｂの充電電圧とデューティ比との対応関係の記憶形式は、上記テーブルに限定されず、例えば当該対応関係を示す関数を記憶させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係わる定着装置Ａの機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わる定着装置Ａに記憶されたデューティ設定テーブルの一例である。
【符号の説明】
【００３５】
Ａ…定着装置、１…主電源スイッチ（主電源装置）、２…デューティ調整部（デューティ調整手段）、３…補助電源装置、４、５…定着ローラ、６…補助電源スイッチ、７…充電スイッチ、８…電圧監視部（電圧検出手段）、９…制御部（制御手段）、３ａ…充電回路、３ｂ…蓄電装置、３ｃ…放電回路、４ａ…メインヒータ、４ｂ…サブヒータ、４ｃ…補助ヒータ
【図１】
2008052199.tif 000003
【図２】
2008052199.tif 000004