(57)【要約】【課題】補助電力を有効活用し、以って立ち上げ時において定着ローラの温度を従来よりも速く目標温度に設定する。【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、所定の電荷蓄積手段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、加熱開始時において主発熱体と補助発熱体とによって定着ローラを加熱する定着装置において、電荷蓄積手段の蓄電量を検出する蓄電量検出手段と、補助電源装置から補助発熱体への電力供給期間を蓄電量検出手段の検出結果に応じて可変設定する補助電力供給制御装置を具備する。【選択図】図１
2007121936.tif 000002
【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、所定の電荷蓄積手段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、加熱開始時において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、
前記電荷蓄積手段の蓄電量を検出する蓄電量検出手段と、
前記補助電源装置から前記補助発熱体への電力供給期間を前記蓄電量検出手段の検出結果に応じて可変設定する補助電力供給制御装置を具備することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着ローラの温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
補助電力供給制御装置は、前記温度検出手段の検出温度が前記定着ローラの目標温度に到達すると、補助電源装置から補助発熱体への給電を停止させることを特徴とする請求項1記載の定着装置。
【請求項３】
補助電源装置は、電荷蓄積手段の端子間電圧を昇圧する昇圧手段を備えることを特徴とする請求項1または２記載の定着装置。
【請求項４】
請求項１〜３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、記録媒体上にトナー像を定着させる定着装置及びそれを用いた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に、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。例えば下記特許文献１には、このような画像形成装置で用いられる定着装置が開示されている。この定着装置は、互いの周面が密着した状態で平行対峙する一対の定着ローラと該定着ローラを加熱する加熱部を主な構成要件として備え、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】
特許文献１の定着装置は、加熱部を主発熱体と補助発熱体とから構成すると共に、主発熱体に電力を供給する主電源装置、及び補助発熱体に電力（補助電力）を供給すると共にコンデンサを電源とする補助電源装置を備えたものである。この定着装置では、定着ローラの加熱開始時には、主電源装置から主発熱体に給電すると共に加熱開始から一定時間だけ補助電源装置から補助発熱体に給電を行うことにより、定着ローラを急速加熱して加熱の立ち上がり時間を従来よりも短縮している。
【特許文献１】特開２００２−１８４５５４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、上述した特許文献１の定着装置では、加熱開始時において単純に一定時間だけ補助発熱体を発熱させるものなので、定着ローラの温度を目標温度に急速に設定することができない、という問題がある。例えば、上記一定時間を機械立ち上げの際の加熱開始時の定着ローラの温度（周囲温度）が常温の場合において目標温度に急速設定できるように設定した場合、周囲温度が低く、定着ローラの温度が常温より低温の場合には定着ローラの温度を目標温度まで上昇させることができないために定着ローラの温度を目標温度に急速設定することができない。このような問題は、定着ローラの温度を目標温度に急速設定するために必要な熱量が加熱開始時の定着ローラの温度に応じて異なることに起因する。
また、機械の立ち上がり後すぐに印刷する場合、印刷初期で定着が不完全になることがある。その原因としては、定着ローラは所定の温度に達していても、定着ローラの周囲はまだ十分に温まっていないので、印刷開始時に周囲に熱が奪われることにより、定着ローラの温度が下がることが考えられる。
このことは、印刷終了から所定時間経過などのきっかけをもって省電力状態に転じる装置において、省電力状態から通常状態へ復帰する際、省電力中に下がった定着ローラの温度を上げるのに補助電力を用いることにより復帰に要する時間を短縮するようにされている場合にも同様である。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みたものであり、立ち上げ後に使用する蓄電量を確保しつつ補助電力を有効活用し、以って立ち上げ時において定着ローラを従来よりも速く目標温度に設定することを目的とする。
【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、所定の電荷蓄積手段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、加熱開始時において主発熱体と補助発熱体とによって定着ローラを加熱する定着装置において、電荷蓄積手段の蓄電量を検出する蓄電量検出手段と、補助電源装置から補助発熱体への電力供給期間を蓄電量検出手段の検出結果に応じて可変設定する補助電力供給制御装置を具備する、という手段を採用する。
【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、前記定着ローラの温度を検出する温度検出手段をさらに備え、補助電力供給制御装置は、前記温度検出手段の検出温度が前記定着ローラの目標温度に到達すると、補助電源装置から補助発熱体への給電を停止させる、という手段を採用する。
【０００８】
定着装置に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、補助電源装置は、電荷蓄積手段の端子間電圧を昇圧する昇圧手段を備える、という手段を採用する。
【０００９】
画像形成装置に係る第１の解決手段として、上記第１〜３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、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電荷蓄積手段を電力源とする補助電源装置から補助発熱体への電力供給期間を電荷蓄積手段の蓄電量、つまり補助電源装置が補助発熱体に給電し得る電力（補助電力）に応じて可変設定するので、蓄電量に無関係に電力供給期間を一定とする従来の定着装置よりも補助電源装置の電力を有効活用することが可能であり、したがって定着ローラの温度を目標温度に速く設定する、つまり立ち上げ時間を短縮することができる。
例えば、蓄電量が大きい場合には電力供給期間を長く設定することにより、補助電源装置の電力を有効活用して定着装置を立ち上げることができるので、従来の電力供給期間を一定とする定着装置よりも立ち上げ時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。この図に示すように、本定着装置Ａは、主電源スイッチ１（主電源装置）、補助電源ユニット２（補助電源装置）、定着ローラ３Ａ，３Ｂ及び補助電力供給制御装置４を備えている。また、補助電源ユニット２は、整流回路２ａ、充電回路２ｂ、選択スイッチ２ｃ、電気二重層コンデンサ２ｄ（電荷蓄積手段）及び放電回路２ｅ（昇圧手段）を備え、定着ローラ３Ａは内部に主ヒータ３ａ及び補助ヒータ３ｂを備え、さらに補助電力供給制御装置４は、開閉スイッチ４ａ、温度センサ４ｂ（温度検出手段）及び制御部４ｃ（蓄電量検出手段）を備えている。
【００１２】
補助電源ユニット２は、補助ヒータ３ｂに電力（補助電力）を給電するものである。主電源スイッチ１は、商用電力であるＡＣ１００Ｖの主ヒータ３ａへの供給を規制する開閉スイッチであり、制御部４ｃから入力される開閉信号に基づいてＡＣ１００Ｖの主ヒータ３ａへの供給をＯＮ／ＯＦＦする。整流回路２ａは、交流電力であるＡＣ１００Ｖを整流することにより直流電力に変換して充電回路２ｂに出力する。
【００１３】
充電回路２ｂは、上記直流電力に基づいて電荷を電気二重層コンデンサ２ｄに充電させるものであり、例えば一定電流を出力する定電流充電回路である。選択スイッチ２ｃは、充電回路２ｂの出力端あるいは放電回路２ｅの入力端を択一的に選択するスイッチであり、制御部４ｃから入力される選択信号に基づいて上記出力端あるいは入力端の何れかを電気二重層コンデンサ２ｄの一端に接続する。
【００１４】
電気二重層コンデンサ２ｄは、周知のように種々のコンデンサの中でも比較的大きな電荷を蓄えることが可能な２端子の大静電容量コンデンサであり、一端が上記選択スイッチ２ｃの共通端子に接続され、他端が基準電位（例えば接地電位）に接続されている。また、電気二重層コンデンサ２ｄの一端（つまり選択スイッチ２ｃの共通端子）は、図示するように制御部４ｃに接続されている。
【００１５】
放電回路２ｅは、上記電気二重層コンデンサ２ｄからの電荷の放電を制御するものであり、例えば電気二重層コンデンサ２ｄに蓄えられた電荷を一定の電流として放電させて開閉スイッチ４ａに出力する。
なお、この放電回路２ｅは、電気二重層コンデンサ２ｄのコンデンサ電圧を昇圧する機能を併せ持っている。
【００１６】
定着ローラ３Ａ，３Ｂ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。主ヒータ３ａは、このような一対の定着ローラ３Ａ，３Ｂの一方、つまり定着ローラ３Ａ内の設けられた電気ヒータであり、主電源スイッチ１から交流電力である商用電力が供給されることによって発熱する。補助ヒータ３ｂは、上記主ヒータ３ａと同じく定着ローラ３Ａ内の設けられた電気ヒータであり、補助電源ユニット２から供給される直流電力（電気二重層コンデンサ２ｄの放電による直流電力）が供給されることによって発熱する。
【００１７】
開閉スイッチ４ａは、上記放電回路２ｅの出力端と補助ヒータ３ｂとの間に設けられており、制御部４ｃから入力される制御信号に基づいて放電回路２ｅの出力端から出力される直流電力の補助ヒータ３ｂへの供給をＯＮ／ＯＦＦする。温度センサ４ｂは、定着ローラ３Ａの温度を検出し、その検出温度を制御部４ｃに出力する。
【００１８】
制御部４ｃ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、選択スイッチ２ｄ、開閉スイッチ４ａ及び温度センサ４ｂ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。また、制御部４ｃは、電気二重層コンデンサ２ｄの蓄電量を示す量として電気二重層コンデンサ２ｄのコンデンサ電圧を検出する蓄電量検出手段としても機能する。
【００１９】
このような制御部４ｃは、上記制御用データの1つとして、図２に示すような補助電力制御テーブルを記憶している。この補助電力制御テーブルは、電気二重層コンデンサ２ｄの蓄電量を示す上記コンデンサ電圧Ｖと補助電源ユニット２から出力される補助電力の補助ヒータ３ｂへの給電時間Ｔとの関係を示すものである。この給電時間Ｔは、立ち上げ後に使用する蓄電量を確保した上で、残りを有効に活用するように設定されている。
制御部４ｃは、このような補助電力制御テーブル及び温度センサ４ｂの検出温度（定着ローラ３Ａの温度）に基づいて各スイッチ（主電源スイッチ１、選択スイッチ２ｄ及び開閉スイッチ４ａ）の制御を行う。
【００２０】
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４ｃ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、定着ローラ３Ａ，３Ｂ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。
【００２１】
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３に示す特性図をも参照して詳しく説明する。
【００２２】
制御部４ｃは、本定着装置Ａの立ち上げ時においては、主ヒータ３ａと補助ヒータ３ｂとに電力を供給させることによって、定着ローラ３Ａの温度を急速に目標温度に設定させる。図３は、このような本定着装置Ａの立ち上げ時における定着ローラ３Ａの温度の時間変化を示している。
【００２３】
より詳細に説明すると、制御部４ｃ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）を主ヒータ３ａに給電させ、また放電回路２ｅの入力端を選択するように選択スイッチ２ｄを制御すると共にＯＮ状態となるように開閉スイッチ４ａを制御することにより、放電回路２ｅから出力された直流電力（補助電力）を補助ヒータ３ｂに給電させる。この結果、初期温度が常温よりも低い温度（例えば零度）にあった定着ローラ３Ａは、図３に示すように急激な温度上昇を開始する。
【００２４】
ここで、制御部４ｃは、電気二重層コンデンサ２ｄの蓄電状態を示すコンデンサ電圧Ｖに基づいて補助電力制御テーブルを検索することにより、上記補助電力の補助ヒータ３ｂへの給電時間Ｔを設定する。例えば、電気二重層コンデンサ２ｄから得られたコンデンサ電圧Ｖが補助電力制御テーブルにおけるコンデンサ電圧Ｖ2と等しい場合、制御部４ｃは、コンデンサ電圧Ｖ2に対応する給電時間Ｔ2を補助ヒータ３ｂへの補助電力の給電時間Ｔに設定する。
【００２５】
そして、制御部４ｃは、本定着装置Ａの立ち上げ開始後において上記給電時間Ｔが経過すると、ＯＦＦ状態となるように開閉スイッチ４ａを制御することにより補助電源ユニット２から補助ヒータ３ｂへの補助電力の給電を停止させる。また、制御部４ｃは、定着ローラ３Ａの温度が目標温度に到達した時点で、主電源スイッチ１をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより主電力を主ヒータ３ａに間欠給電させることによって、温度センサ４ｂの検出温度（定着ローラ３Ａの温度）が目標温度を下回らないようにする。
【００２６】
本定着装置Ａの立ち上げ時において、電気二重層コンデンサ２ｄには十分な量の電荷が蓄電されているので、上記給電時間Ｔは定着ローラ３Ａの温度が目標温度に到達するまでの時間に近いものとなる。したがって、本定着装置Ａの立ち上げ開始から定着ローラ３Ａの温度が目標温度に到達するまでの間において、主ヒータ３ａへの主電力の供給に加えて、補助ヒータ３ｂにも補助電力がほぼ全期間に亘って供給されるので、補助電力を有効活用して定着ローラ３Ａの温度を急速上昇させることができる。
また、給電時間Ｔは、立ち上げ後に使用する蓄電量を確保した上で残りを有効に活用するように設定されているので、立ち上げ後や省電力状態からの復帰後すぐに印刷する場合等、定着ローラ３Ａの周囲が十分に温まっていなくても、定着ローラの温度が下がってしまわないように、補助発熱体に給電することができる。
【００２７】
このような本実施形態によれば、立ち上げ開始から定着ローラ３Ａが目標温度に設定されるまでの時間は、従来の定着装置よりも短縮される。従来の定着装置では、立ち上げ開始から一定時間が経過したタイミング、つまり定着ローラの温度が目標温度に到達するかなり前のタイミングで補助ヒータへの補助電力の供給が停止されるので、定着ローラが目標温度に設定されるまでの時間が長くなる。
【００２８】
また、本定着装置Ａでは、立ち上げ開始から給電時間Ｔが経過する前に定着ローラ３Ａの温度が目標温度に到達すると、補助ヒータ３ｂへの補助電力の給電が停止される。すなわち、制御部４ｃは、定着ローラ３Ａの温度つまり温度センサ４ｂの検出温度が目標温度に達すると、この到達タイミングが給電時間Ｔが経過する前であっても、開閉スイッチ４ａをＯＦＦ状態に制御することにより補助電源ユニット２から補助ヒータ３ｂへの補助電力の給電を停止させる。
【００２９】
したがって、本定着装置Ａの立ち上げ時において定着ローラ３Ａの温度が目標温度を大幅に超えることがないので、当該定着ローラ３Ａの温度が目標温度を大幅に超えることに起因して定着ローラが目標温度に設定されるまでの時間が長くなることを抑制することができる。
【００３０】
さらに、電気二重層コンデンサ２ｄの放電が進むに従ってコンデンサ電圧Ｖは低下する。すなわち、補助ヒータ３ｂに供給される補助電力の電圧（直流電圧）は、電気二重層コンデンサ２ｄの放電が進むに従って低下し、ある値まで低下すると補助ヒータ３ｂを発熱させ得ない状態となる。このような事情に対して、本定着装置Ａでは放電回路２ｅがコンデンサ電圧Ｖを昇圧する機能を備えているので、上記事情を改善し蓄電量が下がっても十分な出力を得ることができる。
【００３１】
なお、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）上記実施形態では電気二重層コンデンサ２ｄを電荷蓄積手段として用いたが、電荷蓄積手段はこれに限定されない。電荷蓄積手段として、例えば二次電池を用いても良い。また、電気二重層コンデンサを並列あるいは／及び直列に複数接続したものを電荷蓄積手段としても良い。
（２）上記実施形態において、コンデンサ電圧Ｖと給電時間Ｔとの関係を示す補助電力制御テーブルを制御部４ｃ内に複数記憶するようにし、使用する補助電力制御テーブルを切り替えられるようにしても良い。このようにすると、機械が設置される周囲の環境に応じて、より最適なコンデンサ電圧Ｖと給電時間Ｔとの関係のテーブルを使用することができる。
【００３２】
（３）上記実施形態ではコンデンサ電圧Ｖと給電時間Ｔとの関係を示す補助電力制御テーブルを制御部４ｃ内に記憶するようにしたが、本発明はこれに限定されない。補助電力制御テーブルに代えて、コンデンサ電圧Ｖと給電時間Ｔとの関係を示す関数を制御部４ｃ内に記憶させ、該関数にコンデンサ電圧Ｖを入力することによって給電時間Ｔを演算するようにしても良い。
【００３３】
（４）さらに、上記実施形態における補助電力制御テーブルはコンデンサ電圧Ｖと給電時間Ｔとの関係を示すものであるが、これをコンデンサ電圧Ｖと定着ローラ３Ａの温度（温度センサ４ｂの検出結果）からなる２次元パラメータと給電時間Ｔとの関係を示す２次元テーブルとし、コンデンサ電圧Ｖに定着ローラ３Ａの温度をも加味して給電時間Ｔを決定するようにしても良い。このような２次元テーブルを用いることにより、例えば立ち上げ時における定着ローラ３Ａの温度が常温よりも低温である場合には給電時間Ｔを長く設定して立ち上げ時間を短縮することができる。
【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複写機Ａにおいて、制御部４ｃに記憶された制御テーブルの構成を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係わる複写機Ａにおいて、定着装置Ａの立ち上げ時における定着ローラ３Ａの温度の時間変化を示す特性図である。
【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…補助電源ユニット（補助電源装置）、２ｄ…電気二重層コンデンサ（電荷蓄積手段）、２ｅ…放電回路（昇圧手段）、３Ａ，３Ｂ…定着ローラ、３ａ…主ヒータ、３ｂ…補助ヒータ、４…補助電力供給制御装置、４ｂ…温度センサ（温度検出手段）、４ｃ…制御部（蓄電量検出手段）
【図１】
2007121936.tif 000003
【図２】
2007121936.tif 000004
【図３】
2007121936.tif 000005