(57)【要約】【課題】補助電源装置に使用される蓄電装置の寿命を延ばす。【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、前記定着ローラの加熱開始時から前記蓄電装置の充電開始時までの期間において、前記主発熱体への電力供給を行うように前記主電源装置を制御すると共に、前記補助発熱体への電力供給を行うように前記補助電源装置を制御する制御手段を具備する。【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、
前記定着ローラの加熱開始時から前記蓄電装置の充電開始時までの期間において、前記主発熱体への電力供給を行うように前記主電源装置を制御すると共に、前記補助発熱体への電力供給を行うように前記補助電源装置を制御する制御手段を
具備することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
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を備え、
前記制御手段は、前記定着ローラの温度が目標温度に到達した後、前記デューティ比を低くするように前記デューティ調整手段を制御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記載の定着装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記定着ローラの加熱開始時から前記蓄電装置の充電開始時までの期間において、前記主発熱体への電力供給を行うように前記主電源装置を制御すると共に、前記補助発熱体への電力供給を行うように前記補助電源装置を制御する第１モードと、前記定着ローラの加熱開始時から当該定着ローラの温度が目標温度に到達するまでの期間において、前記主発熱体への電力供給を行うように前記主電源装置を制御すると共に、前記補助発熱体への電力供給を行うように前記補助電源装置を制御する第２モードとを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの定着装置を備え、記録媒体上に形成したトナー像を前記定着装置を用いて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２００４−３０３４３５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、従来では、定着装置の立ち上げから定着が安定する（定着ローラの温度が目標温度に到達する）までの期間に、主電源装置から主ヒータへの電力供給と共に補助電源装置から補助ヒータへの電力供給を行い、定着安定後は、補助電源装置から補助ヒータへの電力供給を停止し、主電源装置から主ヒータへの電力供給を行っていた。しかしながら、蓄電装置は、充電電圧が高い状態で長時間保持すると寿命が短くなることが知られており、上記のように蓄電装置の充電電圧が高い状態のまま、補助電源装置から補助ヒータへの電力供給を停止すると、蓄電装置の寿命が短くなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、補助電源装置に使用される蓄電装置の寿命を延ばす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、前記定着ローラの加熱開始時から前記蓄電装置の充電開始時までの期間において、前記主発熱体への電力供給を行うように前記主電源装置を制御すると共に、前記補助発熱体への電力供給を行うように前記補助電源装置を制御する制御手段を具備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を備え、前記制御手段は、前記定着ローラの温度が目標温度に到達した後、前記デューティ比を低くするように前記デューティ調整手段を制御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。
【０００９】
また、本発明では、定着装置に係る第４の解決手段として、前記制御手段は、前記定着ローラの加熱開始時から前記蓄電装置の充電開始時までの期間において、前記主発熱体への電力供給を行うように前記主電源装置を制御すると共に、前記補助発熱体への電力供給を行うように前記補助電源装置を制御する第１モードと、前記定着ローラの加熱開始時から当該定着ローラの温度が目標温度に到達するまでの期間において、前記主発熱体への電力供給を行うように前記主電源装置を制御すると共に、前記補助発熱体への電力供給を行うように前記補助電源装置を制御する第２モードとを有することを特徴とする。
【００１０】
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４のいずれかの定着装置を備え、記録媒体上に形成したトナー像を前記定着装置を用いて定着させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、定着ローラの加熱開始時から蓄電装置の充電開始時までの期間において、主発熱体への電力供給を行うように主電源装置を制御すると共に、補助発熱体への電力供給を行うように補助電源装置を制御する。つまり従来とは異なり、定着が安定した（定着ローラの温度が目標温度に到達した）後も、主電源装置から主発熱体への電力供給と共に補助電源装置から補助発熱体への電力供給を行うので、極力蓄電装置の充電電圧が低い状態を維持することができ、その結果、蓄電装置の寿命を延ばすことができる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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、制御部８（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。
【００１４】
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８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８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。
【００１５】
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。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。
【００１６】
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。
【００１７】
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８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８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。
【００１８】
制御部８は、内部メモリ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。
【００１９】
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８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。
【００２０】
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、図２に示す蓄電装置３ｂの充電電圧の時間的変動特性図を用いて詳しく説明する。
【００２１】
図２において、期間Ｔ１は本定着装置Ａがスリープ状態で待機している期間を示している。また、時刻ｔ１は本定着装置Ａの立ち上げ開始時刻を示し、時刻ｔ２は定着が安定した時刻（つまり加熱ローラ４の温度が目標温度に到達し、印刷処理が開始される時刻）、時刻ｔ３は印刷処理終了時刻を示している。
【００２２】
上記期間Ｔ１において、蓄電装置３ｂは満充電状態であり、キャパシタ電圧は最大電圧とする。そして、時刻ｔ１に本定着装置Ａの立ち上げが開始されると、制御部８は、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。この時、制御部８は、デューティ比１００％で副電力をサブヒータ４ｂに供給させるように、デューティ調整部２を制御する。このように、主電力、副電力、及び補助電力を各ヒータに供給することにより、加熱ローラ４を目標温度まで急速に上昇させる。ここで、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において、蓄電装置３ｂの充電電圧は、放電に伴って低下することになる。
【００２３】
そして、時刻ｔ２に達する、つまり定着が安定すると、制御部８は、印刷処理を開始する。この時、従来では補助電源装置３からの補助電力の供給を停止していたので、図２に示すように、時刻ｔ２以降において蓄電装置３ｂのキャパシタ電圧はほぼ一定であった。しかし、本実施形態では、時刻ｔ２以降、つまり印刷処理を開始した後も引き続き補助電源装置３から補助電力の供給を行う。これにより、図２に示すように、時刻ｔ２以降も、蓄電装置３ｂの充電電圧は低下することになる。さらに、制御部８は、デューティ調整部２を制御して、副電力のデューティ比を低くすることで、副電力による加熱ローラ４への電力供給の割合を減らし、補助電源装置３の補助電力による加熱ローラ４への電力供給の割合を増加させることで、より効率良く蓄電装置３ｂを放電させ、充電電圧の低下を促す。そして、時刻ｔ３以降、つまり印刷処理が終了し、次の処理の待機期間においても、引き続き補助電源装置３から補助ヒータ４ｃへの補助電力の供給を行う。よって、この時刻ｔ３以降も、蓄電装置３ｂのキャパシタ電圧は低下することになる。そして、時刻ｔ３以降、所定のタイミングで蓄電装置３ｂの充電を開始する際に、制御部８は補助電源スイッチ６をＯＦＦし、補助電源装置３から補助ヒータ４ｃへの補助電力の供給を停止する。
【００２４】
このように、本定着装置Ａの立ち上げ開始時から蓄電装置３ｂの充電開始時までの期間において、常に補助電源装置３から補助ヒータ４ｃへの補助電力の供給を行うことにより、蓄電装置３ｂの充電電圧を低い状態で維持することができるので、蓄電装置３ｂの寿命を延ばすことが可能である。
【００２５】
なお、時刻ｔ３以降、所定のタイミングで蓄電装置３ｂを充電する必要があるが、上述したように、蓄電装置３ｂに残る電荷が少ない状態となっているので、満充電までの充電時間が長くなってしまい、ユーザに不快感を与える要因となる。そこで、例えば、画像形成装置の操作キーを操作することにより、上記のような補助電源装置３から常に補助電力を補助ヒータ４ｃに供給する第１モードと、従来のように、定着が安定した後は、補助電源装置３からの補助電力供給を停止する第２モードとを切り替える機能を制御部８に設けることにより、蓄電装置３ｂの充電時間が長くなってしまっても蓄電装置３ｂの寿命を優先する場合には第１モードを選択し、急ぎで印刷処理等を行う必要がある場合は第２モードを選択することで、ユーザの使い勝手を向上することができる。
【００２６】
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。
【００２７】
（２）上記実施形態では、副電力のデューティ比をある一定の値に調整したが、これに限らず、蓄電装置３ｂの充電電圧に応じてデューティ比を可変するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【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における蓄電装置３ｂの充電電圧の時間的変動特性図である。
【符号の説明】
【００２９】
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…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】
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【図２】
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