JP2003140484A

JP2003140484A - 定着装置

Info

Publication number: JP2003140484A
Application number: JP2001335288A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ishii; 洋石井; Toshiaki Kagawa; 敏章香川; Shogo Yokota; 昌吾横田; Tetsunori Mitsuoka; 徹典光岡
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2003-05-14

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成により定着ローラのウォームアッ
プ時間を大幅に短縮可能とすると共に、省エネルギー性
の向上を図ることができる定着装置を提供する。【解決手段】定着ローラ１０の内部にメインヒータ１
２及びサブヒータ１３を配設する。ヒータ制御回路にＡ
Ｃ電源２０から電力を受けることにより蓄電が可能な電
気二重層コンデンサＣを備えさせる。待機時に、各ヒー
タ１２，１３への給電を行うことなく、電気二重層コン
デンサＣへの充電動作を行う。プリント開始時、ＡＣ電
源２０からメインヒータ１２へ給電を行うと共に、電気
二重層コンデンサＣを放電させ、この放電電力をサブヒ
ータ１３に給電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリ等の画像形成機に用いられる定着装置
に係る。特に、本発明は、定着装置が待機状態から定着
可能状態となるまでに要する時間であるウォームアップ
時間の短縮化を図るための改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複写機、プリンタ、ファクシ
ミリ等の画像形成機に用いられる定着装置は、ヒータを
内部に有する定着ローラを備え、記録用紙上に予め形成
されたトナー像をこの定着ローラによって加熱すること
により、トナー像を記録用紙上に定着させるようになっ
ている。

【０００３】この定着ローラ方式による定着装置では、
熱容量の大きな金属製の定着ローラを加熱する必要があ
るため、省エネルギー性を十分に向上させることができ
ないといった課題があった。また、その他の課題とし
て、プリント開始時に定着ローラを所定の定着可能温度
（例えば２００℃）まで加熱するのに要する時間（ウォ
ームアップ時間）が長くかかり、その結果、プリント開
始信号の入力からプリント終了までに要する時間が長く
なってしまうといったことも掲げられる。

【０００４】このウォームアップ時間の短縮化を図るた
めの手段として、円筒状の上記定着ローラを薄肉化して
その熱容量を小さくすることが掲げられる。これによれ
ば装置本体の電源容量（供給電力）を大きくすることな
しにウォームアップ時間を短縮化できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、定着ローラ
の薄肉化によってウォームアップ時間を短縮化する方法
では、ある程度の短縮化を図ることは可能であるもの
の、定着ローラの剛性を考慮した場合には、その薄肉化
には限界がある。このため、画像形成機の高速化に対応
するべく更なるウォームアップ時間の短縮化を図りたい
要求があっても、定着ローラの剛性の面から短縮できる
時間には限界がある。

【０００６】また、画像形成機の待機中もヒータに通電
して定着ローラを常時加熱しておき、待ち時間を必要と
することなしに（ウォームアップ時間なしに）プリント
動作を行えるようにしておくことも考えられるが、これ
では無駄な電力を消費し、省エネルギー性を悪化させる
ことになってしまう。

【０００７】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、簡単な構成により定
着ローラのウォームアップ時間を大幅に短縮可能とする
と共に、省エネルギー性の向上を図ることができる定着
装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】−発明の概要− 上記の目的を達成するために、本発明は、ウォームアッ
プ動作に先立って予め電力を蓄えておき、ウォームアッ
プ動作時には、この蓄えられた電力と電源からの電力と
によって一時的に大電力による定着ローラ（定着部材）
の加熱動作を行うようにし、これによってウォームアッ
プ時間の短縮化が図れるようにしている。

【０００９】−解決手段− 具体的には、トナー像を記録媒体上に加熱溶着するため
の定着部材を備えた定着装置を前提とする。この定着装
置に対し、電源からの給電により上記定着部材の加熱動
作を行う少なくとも一つの第１の加熱手段と、電源から
電力を受けて、この電力を予め蓄えておく蓄電手段と、
この蓄電手段からの給電により定着部材の加熱動作を行
う少なくとも一つの第２の加熱手段とを備えさせてい
る。

【００１０】この特定事項により、ウォームアップ動作
の開始前に、電源からの電力を蓄電手段に与えることに
よって、この蓄電手段に所定量の電力を蓄えておく。こ
のウォームアップ動作前の待機中に消費される電力は、
この蓄電手段に蓄えられる電力のみである。そして、ウ
ォームアップ動作が開始された際には、電源からの給電
による第１の加熱手段への給電動作と、蓄電手段からの
放電による第２の加熱手段への給電動作とが行われ、蓄
電手段からの放電が終了するまで、比較的大電力による
定着部材の加熱動作が行われる。言い換えると、蓄電手
段に蓄えられている電力によって定着部材の加熱動作が
補助されることになる。このため、定着部材を急速に温
度上昇させることができ、ウォームアップ動作に要する
時間の短縮化が図れる。また、上述した如く待機中に消
費される電力は蓄電手段に蓄えられる電力のみであり、
待機中に加熱手段に通電を行うといったことは必要な
い。このため、省エネルギ化を図ることができる。尚、
ウォームアップ動作開始時における電源からの給電開始
と蓄電手段からの放電開始とは同期させることが好まし
いが、必ずしもこれに限ることはない。また、第１の加
熱手段及び第２の加熱手段はそれぞれ一つの加熱手段
（電気ヒータ等）であるとは限らず、これら加熱手段が
複数備えられていてもよい。

【００１１】他の解決手段としては以下の構成が掲げら
れる。先ず、トナー像を記録媒体上に加熱溶着するため
の定着部材を備えた定着装置を前提とする。そして、こ
の定着装置に対し、給電により定着部材の加熱動作を行
う加熱手段と、この加熱手段に供給するための電力を予
め蓄えておく蓄電手段とを備えさせ、ウォームアップ時
に、電源からの供給電力と蓄電手段からの放電電力とを
略同時に加熱手段に給電する構成としている。

【００１２】この特定事項によっても、ウォームアップ
動作の開始前に蓄電手段に電力を蓄えておき、ウォーム
アップ動作が開始された際には、電源からの給電と蓄電
手段からの放電とを略同時に行って比較的大電力による
定着部材の加熱動作が行われるようにしている。このた
め、ウォームアップ動作に要する時間の短縮化が図れ、
且つ待機中に消費される電力が小さいことによる省エネ
ルギ化を図ることができる。尚、本解決手段において
は、複数の加熱手段を備えて一部の加熱手段に電源から
の給電を行い他の加熱手段に蓄電手段からの給電を行う
場合ばかりでなく、単一の加熱手段に対して電源からの
給電と蓄電手段からの給電とを略同時に行う場合や、複
数の加熱手段のそれぞれに対して電源からの給電と蓄電
手段からの給電とを略同時に行う場合も含まれる。

【００１３】上記蓄電手段としてはコンデンサが採用さ
れている。より具体的には電気二重層コンデンサが採用
されている。コンデンサの充放電機能を利用した蓄電手
段の採用により、蓄電動作と加熱手段への電力供給動作
とを簡単な制御回路により実現することが可能になる。
また、電気二重層コンデンサは、急速な充放電を行うこ
とが可能であり、しかも、化学反応を伴わないため長寿
命である。また、メンテナンスも不要で、環境負荷も少
ないといった優れた特性を有しており、この種の装置の
蓄電手段として好適である。

【００１４】加熱手段への給電を行う回路の具体構成と
しては、先ず、交流電流を直流電流に変換して蓄電手段
に給電する整流回路と、蓄電手段に蓄えられた電力を加
熱手段に供給する際にのみオン作動するスイッチ手段と
を備えさせている。

【００１５】また、他の回路構成としては、上記スイッ
チ手段に代えて、蓄電手段に蓄えられた電力を加熱手段
に供給する際に、蓄電手段の放電電圧をスイッチング動
作によって所定電圧に変換するスイッチング回路を備え
させている。このスイッチング回路としては、ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータを備えたものや、蓄電手段の放電電圧をス
イッチング動作によって所定電圧に降下させた後に加熱
手段に供給するものが掲げられる。

【００１６】上記ＤＣ／ＤＣコンバータを採用した場合
には、コンデンサの端子電圧の下限値を低くすることが
できるので蓄電手段として用いるコンデンサの静電容量
を小さくすることが可能になる。つまり、小型のコンデ
ンサを使用しても十分にウォームアップ時間の短縮化を
図ることができる。また、放電電圧をスイッチング動作
によって所定電圧に降下させるものにあっては、コンデ
ンサに蓄えられた電気エネルギーの一部が消費されてし
まうことを防止でき、且つ、コンデンサの端子電圧の利
用可能範囲を拡大できるので蓄電手段に蓄電可能な電力
の増大が図れる。

【００１７】また、加熱手段を、定着部材の長手方向に
亘って複数箇所に配置し、それぞれの加熱手段に対して
個別に給電が行われる構成としている。ウォームアップ
時間の短縮化のために定着部材（定着ローラ）の肉厚を
薄くするとスラスト方向（軸心方向）の熱伝導が悪くな
り小サイズ紙を連続通紙したときに通紙領域以外の領域
が過熱されてしまうといった課題がある。本解決手段の
如く加熱手段を定着部材の長手方向に亘る複数箇所に配
置して個別に給電を行うようにした場合には、この通紙
領域以外の領域の加熱動作を行う加熱手段への給電量を
抑えることにより、この領域の過熱を防止して適正温度
に制御することができる。

【００１８】更に、このように加熱手段を定着部材の長
手方向に亘る複数箇所に配置した場合において、これら
加熱手段のうち少なくとも１つに対してウォームアップ
動作中に蓄電手段からの放電電力が給電される構成とし
ている。これにより、蓄電手段からの放電タイミングを
制御することで、この蓄電手段からの放電電力を受ける
加熱手段による定着部材の特定領域の温度制御を容易に
行うことが可能となる。

【００１９】上記加熱手段として、具体的には電気ヒー
タや、磁気誘導加熱により定着部材の加熱動作を行う磁
気誘導加熱手段が採用可能である。

【００２０】磁気誘導加熱手段を採用した場合の具体構
成としては以下のものが掲げられる。先ず、磁気誘導加
熱手段に給電するための磁気誘導加熱駆動回路を備えさ
せ、蓄電手段を、この磁気誘導加熱駆動回路に備えられ
且つ平滑作用と蓄電作用とを兼ね備えたコンデンサによ
り構成する。この構成によれば、一つのコンデンサで平
滑作用と蓄電作用とを実行させることができ、磁気誘導
加熱駆動回路の簡素化を図ることができる。

【００２１】また、磁気誘導加熱手段を磁気誘導加熱用
のコイルとし、このコイルを定着部材の外面に対向して
配置している。つまり、外部加熱方式の磁気誘導加熱を
採用することにより、定着部材が中空の定着ローラであ
る場合には、その内部に断熱材を充填することができ、
この内部の空気への熱エネルギーの放出を防止できる。
このため、よりいっそう短時間でウォームアップ動作を
完了でき、且つ定着時の消費電力の低減が可能となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。本形態では、定着装置に備えられ
た定着部材としての定着ローラを所定の定着可能温度ま
で加熱するための構成として、定着ローラの内部に電気
ヒータを収容したものと、定着ローラの外面に対向して
磁気誘導加熱コイルを配置したものとについてそれぞれ
説明する。以下の第１〜第３実施形態では電気ヒータに
より定着ローラを加熱する構成に対して本発明を適用し
た場合について説明し、第４〜第７実施形態では磁気誘
導加熱コイルにより定着ローラの加熱動作を行う構成に
対して本発明を適用した場合について説明する。

【００２３】（第１実施形態）先ず、第１実施形態につ
いて説明する。図１に示すように、定着装置１は、円筒
形状の定着ローラ１０と、この定着ローラ１０の軸心方
向と同方向に延びる軸心を有して定着ローラ１０の外周
面に接するロール形状の加圧ローラ１１とを備えてい
る。

【００２４】上記定着ローラ１０の内部には、熱線フィ
ラメントからなる第１の加熱手段としての電気ヒータ
（以下、メインヒータと呼ぶ）１２及び第２の加熱手段
としての電気ヒータ（以下、サブヒータと呼ぶ）１３が
定着ローラ１０の軸心と平行に延びるように配設されて
いる。

【００２５】これにより、トナー像が形成された転写用
紙Ｐが、ヒータ１２，１３によって加熱される定着ロー
ラ１０と加圧ローラ１１との間で挟持搬送される際に、
回転するローラ１０，１１の表面から作用する熱及び圧
力により、トナー像が転写用紙Ｐ上に定着（加熱溶着）
されるようになっている。

【００２６】本形態の特徴として、定着装置１は、待機
時には、メインヒータ１２及びサブヒータ１３がＯＦＦ
状態で維持されて消費電力の低減が図られていると共
に、プリント開始動作に備えて後述する蓄電回路２６に
備えられた蓄電手段としてのコンデンサ（電気二重層コ
ンデンサ）Ｃcへの充電が行われる。そして、充電後
は、このコンデンサＣcの蓄電圧が所定電圧に維持され
るようになっている。

【００２７】更に、この充電動作の後、プリント開始信
号の入力に伴い、メインヒータ１２に電源からの正規の
電力供給（電源容量上限近傍の値の電力の供給）が行わ
れる。また、これと同時に、ローラ表面を所定温度まで
立ち上げるための時間（ウォームアップ時間）を短縮化
するために、上記蓄電回路２６のコンデンサＣcを放電
させてその電力をサブヒータ１３に供給するといったウ
ォームアップ動作の制御が、後述するヒータ制御回路に
よって行われるようになっている。

【００２８】以下、本形態に係る定着ローラ１０につい
て説明する。先ず、本形態で採用する定着ローラ１０の
具体構成の一つとしての実施例１について説明する。こ
の実施例１の定着ローラ１０は、表１に示すものが採用
されている。つまり、アルミニウム材で形成され、直径
が４０mm、肉厚が０．５mmに設定されている。また、こ
の定着ローラ１０の軸方向長さは３２０mmである。更
に、ローラ内部には、メインヒータ１２となる定格電圧
が１００Ｖ、定格電力１０００Ｗのハロゲンランプと、
サブヒータ１３となる定格電圧１００Ｖ、定格電力５０
０Ｗのハロゲンランプとが配置されている。

【００２９】

【表１】

【００３０】また、この実施例１における蓄電回路２６
には、静電容量２Ｆの電気二重層コンデンサが備えら
れ、その充電終了電圧は１１０Ｖ、放電終了電圧は９０
Ｖにそれぞれ設定されている。加熱特性に関連する諸元
を表２（ａ）に示す。また、本例の定着ローラ１０は、
密度が２．７ｇ／cm³、熱伝導率が２．３Ｊ／cm・s・k、
ローラ熱量が６．１１Ｊ、ローラ断面積が０．６２c
m²、横方向熱伝導率が１．４３Ｊ・cm／s・k、厚み方向熱
伝導率が４６．０Ｊ／cm²・s・kである。

【００３１】

【表２】

【００３２】尚、表１において熱伝導率λに定着ローラ
断面積Ｓを乗じて横方向への熱伝導の良さを示す値を上
記横方向熱伝導λＳとして用い、後述する比較例２の値
を「１」としたものを正規化λＳとした。また、熱伝導
率λを定着ローラの肉厚ｔで除して厚み方向への熱伝導
の良さを示す値を上記厚み方向熱伝導λ／ｔとして用
い、後述する比較例２の値を「１」としたものを正規化
λ／ｔとした。尚、本形態で採用した定着ローラ１０の
実施例２及び従来の定着ローラとしての比較例について
は後述する。

【００３３】＜ヒータ制御回路の説明＞上記メインヒー
タ１２及びサブヒータ１３は、図２に示すヒータ制御回
路によりオン／オフ制御される。以下、このヒータ制御
回路について説明する。

【００３４】図２に示すヒータ制御回路において、２０
はＡＣ電源、２１はスイッチＳＷ１，ＳＷ１からなるメ
イン電源スイッチ、２２はゼロクロススイッチＳＷ２か
らなるスイッチング回路（以下、ゼロクロススイッチと
呼ぶ）、２３はスイッチＳＷ３からなる迂回電源スイッ
チ、２４は１次巻線ａと２次巻線ｂとからなる変圧器、
２５はダイオードＤ１、Ｄ２から構成される整流回路、
２６は平滑コイルＬと蓄電素子であるコンデンサ（二重
層コンデンサ）Ｃcから構成される蓄電回路、２７は半
導体スイッチ素子ＳＷ４からなるスイッチ手段としての
スイッチング回路である。

【００３５】上記蓄電回路２６に備えられているコンデ
ンサＣcとしては、大容量の電気二重層コンデンサが用
いられている。この電気二重層コンデンサＣcは、化学
反応を伴わないものであるため、寿命が長く、繰り返し
充放電による劣化がなく、内部抵抗が二次電池に比べて
小さくて秒単位での急速な充放電が可能であり、小型で
あって、また、鉛蓄電池等の二次電池のように液交換や
液補充なども不要で、メンテナンス性も良いといった利
点がある。また、この電気二重層コンデンサＣcは、電
極に活性炭を使用し、鉛などの有害物質を含まないた
め、廃棄時における環境負荷も少ないといった優れた特
徴をも有している。

【００３６】上記メインヒータ１２は、ＡＣ電源２０に
対して、メイン電源スイッチ２１、ゼロクロススイッチ
２２を介して接続されている。一方、サブヒータ１３
は、ＡＣ電源２０に対して、迂回電源スイッチ２３、変
圧器２４、整流回路２５、蓄電回路２６、スイッチング
回路２７を介して接続されている。

【００３７】このヒータ制御回路において、画像形成機
の待機時においては、メイン電源スイッチ２１がＯＮで
あるが、ゼロクロススイッチ２２がＯＦＦとなってお
り、メインヒータ１２への電流の供給は遮断されてい
る。また、プリント開始信号の入力に伴って、ゼロクロ
スイッチ２２がＯＮ作動し、ＡＣ電源２０からメインヒ
ータ１２への通電及びゼロクロスイッチ２２のスイッチ
ングによる電力制御が行われるようになっている。

【００３８】一方、迂回電源スイッチ２３は画像形成機
の待機時には常時ＯＮされている。また、この待機時に
はスイッチング回路２７がＯＦＦとなっている。このた
め、サブヒータ１３に電流が供給されることはなく、迂
回電源スイッチ２３、変圧器２４、整流回路２５を介し
て蓄電回路２６の二重層コンデンサＣcへ緩やかに充電
され、その後はコンデンサＣcの端子電圧（例えば１１
０Ｖ）が維持される。

【００３９】そして、プリント開始信号がＯＮとなった
とき、上述した如くゼロクロススイッチ２２がＯＮし、
上記ＡＣ電源２０からメインヒータ１２への電力供給動
作が開始される。これと並行して、スイッチング回路２
７がＯＮして蓄電回路２６の二重層コンデンサＣcが放
電し、この電力がサブヒータ１３に供給される。このよ
うにしてウォームアップ補助動作が行われる。この放電
動作時には迂回電源スイッチ２３はＯＦＦされ、コンデ
ンサＣcへの充電動作は禁止される。尚、スイッチング
回路２７は単純なＯＮ／ＯＦＦ動作を行うものであり回
路での損失は無視できるように設計されている。このウ
ォームアップ動作により、定着ローラ１０は２種類のヒ
ータ１２，１３からの加熱を同時に受けて待機温度から
定着温度に急速に高められる。

【００４０】そして、定着ローラ１０の温度が所定の定
着温度に到達するか、もしくは電気二重層コンデンサＣ
cが所定の放電を行って端子電圧が下限値（９０Ｖ）に
到達すると、スイッチング回路２７はＯＦＦとなりウォ
ームアップ補助動作は終了する。

【００４１】放電後のコンデンサＣcは、プリント動作
中の温度制御のためにゼロクロススイッチ２２がＯＦＦ
の間もしくはプリント動作が終了しメインヒータ１２へ
の電力供給が停止している間に、次のウォームアップ動
作に備えて迂回電源スイッチ２３がＯＮされて、整流回
路２５を介して緩やかに充電される。

【００４２】このような動作が行われるようになってい
るため、待機時においては、メインヒータ１２及びサブ
ヒータ１３による電力消費は完全に「０」であり、蓄電
回路２６の電気二重層コンデンサＣcを充電するための
電力消費が１回行われた後は電気二重層コンデンサＣc
の洩れ電流は非常に小さいため、電力消費は略「０」に
維持されることになる。

【００４３】上述した実施例１の場合において、定着ロ
ーラ１０の表面温度が定着温度になるまでの立ち上り時
間（ウォームアップ時間）は約８．１secであり、この
間に定着ローラ１０の表面温度は、周囲温度（例えば２
０℃）から、定着温度（例えば１５０℃）に均一に加熱
されることになる。

【００４４】＜実施例２＞次に、本形態で採用する定着
ローラ１０の具体構成の他の一つとしての実施例２につ
いて説明する。本例の定着ローラ１０は、表１にも示す
ように、肉厚が０．５mmのアルミニウム材から構成さ
れ、ローラ径が３０mm、比熱が０．８８Ｊ／ｇ・ｋ、密
度が２．７ｇ／cm³、熱伝導率が２．３Ｊ／cm・s・k、ロ
ーラ熱量が４．５７Ｊ、ローラ断面積が０．４６cm²、
横方向熱伝導率が１．０７Ｊ・cm／s・k、厚み方向熱伝導
率が４６．０Ｊ／cm²・s・kからなる円筒状ローラで構成
されている。

【００４５】また、定着ローラ１０の内部に設けられた
熱源としてのヒータは、１０００Ｗのメインヒータ１２
と、１５０Ｗのサブヒータ１３とから構成されている。

【００４６】この実施例２によれば、周囲温度（２０
℃）から、定着温度（１５０℃）になるまでの時間（立
ち上り時間）は約７．９secであった。

【００４７】次に、上記各実施例と比較するための従来
構成の定着ローラである比較例について説明する。

【００４８】＜比較例１＞従来使用されている一般的な
定着ローラとしての比較例１は、表１に示すように、肉
厚が１mmであって、サブヒータを有さず、１０００Ｗの
ハロゲンランプを採用している。また、ローラ径が４０
mmのアルミニウム材から構成された円筒状ローラで、比
熱が０．８８Ｊ／ｇ・ｋ、密度が２．７ｇ／cm³、熱伝
導率が２．３Ｊ／cm・s・k、ローラ熱量が１２．１Ｊ、ロ
ーラ断面積が１．２３cm²、横方向熱伝導率が２．８２
Ｊ・cm／s・k、厚み方向熱伝導率が２３．０Ｊ／cm²・s・k
から構成されたものである。この比較例１の定着ローラ
をメインヒータのみによって周囲温度（２０℃）から定
着温度（１５０℃）になるまで加熱するのに要する立ち
上り時間は約２４．１secであった。

【００４９】＜比較例２＞次に、比較例２について説明
する。この比較例２に係る定着ローラは、ウォーミング
アップ時間を短縮化するために薄肉方式の定着ローラと
して構成されたものである。この薄肉化に伴う強度劣化
を回避するために材質として炭素鋼を採用している。ま
た、肉厚が０．２mmであって、サブヒータを有さず、１
０００Ｗのハロゲンランプを採用している。また、ロー
ラ径が４０mm、比熱が０．４８Ｊ／ｇ・ｋ、密度が７．
９ｇ／cm³、熱伝導率が０．５Ｊ／cm・s・k、ローラ熱量
が３．９３Ｊ、ローラ断面積が０．２５cm²、横方向熱
伝導率が０．１３Ｊ・cm／s・kで構成されたものである。
この比較例２の定着ローラをメインヒータのみによって
周囲温度（２０℃）から定着温度（１５０℃）になるま
で加熱するのに要する立ち上り時間は約７．８secであ
った。＜実施例１と比較例１との対比＞上記実施例１と比較例
１との立ち上り時間を対比すると、実施例１の定着ロー
ラの厚み及び熱容量は比較例１の１／２でありＡＣ電源
より供給する電力は共に１０００Ｗであるので、実施例
１の温度の立ち上り時間は蓄電回路２６が作動しなけれ
ば比較例１の１／２の約１２secとなる。ところが、実
施例１においては、蓄電回路２６が作動し電気二重層コ
ンデンサＣcの放電によってサブヒータ１３への電力供
給がなされることにより、立ち上り時間は比較例１の１
／３である８．１秒に短縮されている。＜実施例１、２と比較例２との対比＞上記実施例１と比
較例２との立ち上り時間を対比すると、実施例１の定着
ローラの熱容量は比較例１の１．６倍でありＡＣ電源よ
り供給する電力は共に1０００Ｗであるので実施例１の
温度の立ち上り時間は蓄電回路２６が作動しなければ比
較例１の１．６倍の約１２secとなる。ところが、実施
例１においては蓄電回路２６が作動し電気二重層コンデ
ンサＣcの放電によってサブヒータ１３への電力供給が
なされることにより、立ち上り時間は比較例２より４％
ＵＰに留まった８．１秒が達成されている。

【００５０】実施例２においては、定着ローラ径を３０
mmに小径化することにより、比較例２にほぼ等しい７．
９secが達成されている。＜厚み方向熱伝導率の対比＞比較例１における定着ロー
ラの厚み方向の熱伝導率は、本実施例１の定着ローラの
厚み方向の熱伝導率と比較して、約２分の１となってい
るため、熱伝導効率が悪く、定着ローラの表面温度が定
着温度（１５０℃）になるまでの時間が長くなる。しか
も、プリント時においては、ローラ表面に温度差が生じ
た場合に、速やかに温度差を解消することができず、定
着ムラが生じる可能性が高い。＜厚み方向熱伝導率及び
横方向熱伝導率における対比＞上記実施例１、２と比較
例１、２とを対比すると、薄肉方式の比較例２は、本実
施例１、２の定着ローラの横方向熱伝導λＳ及び厚み方
向熱伝導λ/ｔと比較して、夫々約１０分の１、一般的
な比較例１に比較してそれぞれが２３分の１、５分の１
となっている。このため、比較例２の定着ローラにおけ
る熱伝導が悪く、プリント時において用紙の突入や脱出
により、ローラ表面に温度差が生じた場合に速やかに温
度差を解消できず、定着ムラが生じる可能性が高い。

【００５１】実施例１，２は一般的な比較例１の定着ロ
ーラに対して横方向熱伝導λＳが約１／２となり横方向
の温度むらが出やすくなっているが厚み方向熱伝導λ/
ｔは約２倍となっており、内面に与えた熱がローラ表面
へ伝達する際の遅れが改善されており、横方向熱伝導λ
Ｓと厚み方向熱伝導λ/ｔを合わせて考慮すると、実施
例１，２は比較例１に対して熱伝導の面では大差のない
同等の定着画質が得られるものである。

【００５２】（第２実施形態）次に、本発明の第２実施
形態について説明する。本形態は、ヒータ制御回路にお
いて蓄電手段に蓄えられた電力をサブヒータ１３へ放電
するための構成が上記第１実施形態のものと異なってい
る。従って、ここでは第１実施形態との相違点について
のみ説明する。

【００５３】図３に示すように、本形態では、上記第１
実施形態におけるスイッチング回路２７に代えてＤＣ／
ＤＣコンバータ３７が備えられている。

【００５４】本形態における各部の動作は、待機時及び
プリント中における電力供給にゆとりのある時に迂回電
源スイッチ２３をＯＮし、蓄電回路２６の電気二重層コ
ンデンサＣcを緩やかに充電し、充電後は端子電圧（１
１０Ｖ）を維持する。その後、プリント開始時にゼロク
ロススイッチ２２をＯＮさせメインヒータ１２に電力を
供給すると共に、迂回電源スイッチ２３をＯＦＦ、ＤＣ
／ＤＣコンバータ３７をＯＮし、コンデンサＣcに蓄え
られた電気エネルギーを用いてサブヒータ１３に１００
Ｖの一定の電力を供給し、定着ローラが所定の温度（１
５０℃）に、或いはコンデンサＣcの端子電圧が下限値
（１０Ｖ）に到達するとＤＣ／ＤＣコンバータ３７をＯ
ＦＦしウォームアップ補助動作を終了する。

【００５５】上記ＤＣ／ＤＣコンバータ３７は、入力電
圧範囲が１１０（Ｖ）〜１０（Ｖ）の範囲において、こ
れを出力電圧１００（Ｖ）に変換することが可能であ
り、コンバータ効率が８５％のものであって、サブヒー
タ１３に電力供給を行わないときは蓄電回路２６の電気
二重コンデンサＣcに蓄えられた電気エネルギーを消費
しないように設計されている。

【００５６】ＤＣ／ＤＣコンバータ３７で電気二重層コ
ンデンサＣcに蓄えられた電気エネルギーの一部が消費
されるが、表２（ｂ）に示すように、コンデンサＣcの
端子電圧の下限値を低く設定できるの第１実施形態のヒ
ータ制御回路に対して静電容量を１／２．６に低減する
ことができる。

【００５７】（第３実施形態）次に、本発明の第３実施
形態について説明する。本形態も、ヒータ制御回路にお
いて蓄電手段に蓄えられた電力をサブヒータ１３へ放電
するための構成が上記第１実施形態のものと異なってい
る。従って、ここでも第１実施形態との相違点について
のみ説明する。

【００５８】図４に示すように、本形態では、上記第１
実施形態におけるスイッチング回路２７に代えてトラン
ジスタを用いたスイッチング回路４７を備えている点
と、変圧器２４の変圧比（二次側端子電圧）を２倍に変
更した点が相違しており、その他の回路構成及び各部の
動作は第１及び第２実施形態のヒータ制御回路と同じで
ある。

【００５９】待機時及びプリント中における電力供給に
ゆとりのある時に迂回電源スイッチ２３をＯＮし、蓄電
回路３６の電気二重層コンデンサＣcを緩やかに充電し
充電後は端子電圧（２２０Ｖ）を維持する。プリント開
始時にゼロクロススイッチ２２をＯＮさせメインヒータ
１２に電力を供給すると共に、迂回電源スイッチ２３を
ＯＦＦ、スイッチング回路４７のトランジスタのＯＮ／
ＯＦＦ動作によって、コンデンサＣcに蓄えられた電気
エネルギーを用いてサブヒータ１３におおむね１００
（Ｖ）の電力を供給して定着ローラが所定の温度（１５
０℃）に、或いはコンデンサＣcの端子電圧が下限値
（９０Ｖ）に到達するとスイッチング回路４７をＯＦＦ
しウォームアップ補助動作を終了する。

【００６０】上記スイッチング回路４７は、入力電圧範
囲が２２０（Ｖ）〜９０（Ｖ）において、スイッチング
制御（出力電圧のフィードバック制御）により出力電圧
を１１０（Ｖ）〜８５（Ｖ）の範囲で調整でき、スイッ
チング効率が９５％のものであり、サブヒータ１３に電
力供給を行わないときは蓄電回路２６の電気二重層コン
デンサＣcに蓄えられた電気エネルギーを消費しないよ
うに設計されている。

【００６１】表２（ｃ）に示すようにスイッチング回路
４７で電気二重層コンデンサＣcに蓄えられた電気エネ
ルギーの一部が消費されることを改善し、且つ、コンデ
ンサＣcの端子電圧の下限値を低く設定できるので、上
記第１実施形態のヒータ制御回路に対してコンデンサＣ
cの静電容量を１／９．６、第２実施形態のヒータ制御
回路に対して１／３．８にそれぞれ低減できる。

【００６２】以上にように、各実施形態においては、定
着ローラ１０の内部に、この定着ローラ１０を定着温度
に加熱するためのメインヒータ１２と、定着ローラ１０
を補助加熱するためのサブヒータ１３と、サブヒータ１
３に補助電力を供給するための蓄電回路２６を備えたヒ
ータ制御回路を設けている。このため、待機時におい
て、蓄電回路２６のコンデンサＣcを緩やかに充電して
電気エネルギーを蓄えておき、プリント開始時に、正規
の電力供給（ＡＣ電源２０からの電力供給）でメインヒ
ータ１２を加熱するのと並行してコンデンサＣcに蓄え
られた電気エネルギーの放電による電力供給によりサブ
ヒータ１３を加熱することにより定着温度の立ち上げ時
間を短縮することができ、画像形成機の省エネ化を図る
とともに、プリント動作のスピードアップ化を図ること
ができる。

【００６３】また、サブヒータ１３を制御するヒータ制
御回路に、二重層コンデンサＣcを備えた蓄電回路２６
を設けたことにより、繰り返し充放電による劣化がな
く、寿命が長く、しかも内部抵抗による損失が少なく急
速な充放電が可能であり、鉛蓄電池等の二次電池のよう
に液交換や液補充なども不要で、メンテナンス性も良
く、しかも電極に活性炭を使用し、鉛などの有害物質を
含まないため、廃棄時における環境負荷も少ないといっ
た蓄電手段を提供することができる。

【００６４】（第４実施形態）次に、本発明の第４実施
形態について説明する。本形態は、磁気誘導加熱手段と
しての磁気誘導加熱コイルにより定着ローラの加熱動作
を行う構成に対して本発明を適用したものである。

【００６５】図５は、本形態における定着装置１の内部
を各ローラ１０，１１の軸心方向から見た概略構成図で
ある。この図に示すように、定着ローラ１０の上部に
は、磁気誘導加熱により定着ローラ１０の加熱動作を行
うための一対の磁気誘導加熱コイル５１，５２が配設さ
れている。一方のコイル５１は電源より直接給電される
第１の加熱手段としてのメインコイルであり、他方のコ
イル５２は後述するコンデンサＣcに蓄電された電力が
供給される第２の加熱手段としてのサブコイルである。
また、この定着ローラ１０の表面近傍位置には、この表
面温度を検出するための温度センサ５３が設けられてい
る。

【００６６】以下、本形態における磁気誘導加熱駆動回
路について説明する。図６に示すように、本形態の磁気
誘導加熱駆動回路は、ＡＣ電源２０、ダイオードブリッ
ジ回路で成る整流回路２５、平滑コイルＬ及び平滑コン
デンサＣを備えた平滑回路５４、メインコイル５１への
給電を行うためのメイン給電ラインＬｍ、サブコイル５
２への給電を行うためのサブ給電ラインＬｓ、ＡＣ電源
２０と整流回路２５との間に配設されたゼロクロススイ
ッチ２２を備えている。また、上記メイン給電ラインＬ
ｍには、メインコイル５１への給電をスイッチングによ
り制御する一対のトランジスタＴｒ、Ｔｒから成るメイ
ンスイッチング回路５５が備えられている。更に、サブ
給電ラインＬｓには、迂回電源スイッチ２３及びスイッ
チング回路５７が備えられていると共に、サブコイル５
２への給電をスイッチングにより制御する一対のトラン
ジスタＴｒ、Ｔｒから成るサブスイッチング回路５６が
備えられている。このサブスイッチング回路５６は、ト
ランジスタＴｒのコレクタがサブ給電ラインＬｓにおけ
る迂回電源スイッチ２３とスイッチング回路５７との間
に接続するように構成されている。そして、本形態にお
ける蓄電手段を構成する二重層コンデンサＣcは、一端
がスイッチング回路５７に接続され、他端がアースされ
ている。つまり、迂回電源スイッチ２３及びスイッチン
グ回路５７が共にＯＮされてサブ給電ラインＬｓに給電
され、且つサブスイッチング回路５６のトランジスタＴ
ｒ、ＴｒがＯＦＦとなっているときに、二重層コンデン
サＣcへの充電動作が行われるようになっている。更
に、メインコイル５１及びサブコイル５２のアース側に
は、これら各コイル５１，５２への供給電流値を計測す
るためのカレントトランスＣＴ１、ＣＴ２が設けられて
いる。

【００６７】上述した各スイッチ２２，２３，５７及び
トランジスタＴｒは、コントロールユニット６０によっ
てＯＮ／ＯＦＦ制御されるようになっている。また、こ
のコントロールユニット６０には、上記カレントトラン
スＣＴ１、ＣＴ２の計測信号が入力されるようになって
いる。更に、本画像形成機は、原稿サイズを検出するた
めの図示しないセンサを備えており、このセンサからの
原稿サイズ信号（SIZE）及びプリント動作開始に伴う定
着ローラ加熱指令信号（HON）も入力されるようになっ
ている。

【００６８】次に、上述の如く構成された磁気誘導加熱
駆動回路における待機時及びプリント開始時の動作につ
いて説明する。

【００６９】先ず、画像形成機の待機時においては、メ
イン電源スイッチ（図示せず）、ゼロクロススイッチ２
２、迂回電源スイッチ２３及びスイッチング回路５７が
共にＯＮとなっている。また、メインスイッチング回路
５５及びサブスイッチング回路５６の各トランジスタＴ
ｒはともにＯＦＦとなっており、各コイル５１，５２へ
の電流の供給は遮断されている。この状態で、サブ給電
ラインＬｓへ供給されている電力は二重層コンデンサＣ
cへ緩やかに充電され、その後はコンデンサＣcの端子電
圧（例えば１１０Ｖ）が維持される。

【００７０】そして、プリント開始信号の入力に伴っ
て、メインスイッチング回路５５及びサブスイッチング
回路５６の各トランジスタＴｒがＯＮ／ＯＦＦ制御され
ると共に迂回電源スイッチ２３のみがＯＦＦされること
により、各コイル５１，５２への給電が行われる。つま
り、メインコイル５１には、ＡＣ電源２０からメイン給
電ラインＬｍを経て電力が供給される一方、サブコイル
５２には、二重層コンデンサＣcが放電する放電電力が
サブコイル５２に供給される。このようにしてウォーム
アップ補助動作が行われる。

【００７１】このような動作が行われるため、待機時に
おいては、メインコイル５１及びサブコイル５２による
電力消費は完全に「０」になっており、電気二重層コン
デンサＣcを充電するための電力消費が１回行われた後
は電気二重層コンデンサＣcの洩れ電流は非常に小さい
ため、電力消費は略「０」に維持されることになる。

【００７２】一方、プリント開始信号により、定着ロー
ラ１０は２種類のコイル５１，５２による磁気誘導加熱
により待機温度から定着温度に急速に高められる。

【００７３】そして、定着ローラ１０の温度が所定の定
着温度に到達するか、もしくは電気二重層コンデンサＣ
cが所定の放電を行って端子電圧が下限値（９０Ｖ）に
到達すると、サブスイッチング回路５６のトランジスタ
ＴｒはＯＦＦとなりウォームアップ補助動作は終了す
る。

【００７４】放電後のコンデンサＣcは、例えば、プリ
ント動作中の温度制御のためにメインスイッチング回路
５５のトランジスタＴｒがＯＦＦの間に、次のウォーム
アップ動作に備えてスイッチング回路５７がＯＮされて
緩やかに充電される。

【００７５】図７は、本形態における各スイッチ２２，
２３，５７のＯＮ／ＯＦＦ制御や各コイル５１，５２へ
の給電状態等を示すタイミングチャートである。この図
におけるHONは定着ローラ加熱指令信号を、SW1はゼロク
ロススイッチ２２のＯＮ／ＯＦＦ動作を、SW2は迂回電
源スイッチ２３のＯＮ／ＯＦＦ動作を、SW3はスイッチ
ング回路５７のＯＮ／ＯＦＦ動作を、COIL-mはメインコ
イル５１への給電状態を、COIL-sはサブコイル５２への
給電状態を、VcはコンデンサＣcの充電電圧を、Ｔは定
着ローラ１０の温度を、limit-AC InはＡＣ電源２０か
らの給電状態をそれぞれ示している。このタイミングチ
ャートにおけるＴ１はコンデンサＣcの充電動作が行わ
れているタイミングを、Ｔ２はコンデンサＣcの放電動
作が行われているタイミングをそれぞれ示している。

【００７６】また、この図７に示すタイミングチャート
は、ウォームアップ時にのみサブコイル５２への通電を
行うようにし、プリント動作中の定着ローラ１０の温度
調整はメインコイル５１のみで行うようにした場合であ
る。尚、この図７におけるタイミングチャートでは、コ
ンデンサＣcの放電動作の終了後には充電動作を行って
いないが、メインスイッチング回路５５のトランジスタ
ＴｒがＯＦＦの間に充電を行うようにしてもよい。

【００７７】これに対し、ウォームアップ時ばかりでな
く、プリント動作中の定着ローラ１０の温度調整をサブ
コイル５２によっても行う場合には、図８に示すような
タイミングチャートになる。つまり、メインコイル５１
への非通電時に迂回電源スイッチ２３及びスイッチング
回路５７を共にＯＮして、電気二重層コンデンサＣcへ
の充電動作（図中のタイミングＴ１’）を行って、必要
に応じて電気二重層コンデンサＣcの放電を行う。図８
に示すものではメインコイル５１への通電と同期して、
電気二重層コンデンサＣcの放電によるサブコイル５２
への通電を行って定着ローラ１０を温度調整している
（図中のタイミングＴ２’）。

【００７８】以下、本形態で採用した定着ローラ１０の
具体構成の一つとしての実施例３について説明する。こ
の実施例３の定着ローラ１０は、表３に示すものが採用
されている。つまり、炭素綱で形成され、直径が４０m
m、肉厚が０．３mmに設定されている。また、この定着
ローラ１０の軸方向長さは３４０mmである。

【００７９】

【表３】

【００８０】また、この実施例３における蓄電用のコン
デンサＣcとしては、静電容量２．２Ｆの電気二重層コ
ンデンサが備えられ、その充電終了電圧を１４０Ｖ、放
電終了電圧を９０Ｖにそれぞれ設定している。加熱特性
に関連する諸元を表４に示す。また、本例の定着ローラ
１０は、密度が７．９ｇ／cm³、熱伝導率が０．５Ｊ／c
m・s・k、ローラ熱量が５．２９３Ｊである。

【００８１】

【表４】

【００８２】また、本形態で採用した定着ローラ１０の
具体構成の他の一つとしての実施例４の定着ローラ１０
は、軸方向長さが３２０mmとなっている点が実施例３の
ものと相違しているのみである。

【００８３】次に、上記実施例３及び４に対する比較例
としての比較例３について説明する。表３に示すよう
に、この比較例３では、上記実施例３の定着ローラ１０
と同一構成のローラを採用し、上述した磁気誘導加熱駆
動回路と同容量のＡＣ電源２０のみによってウォームア
ップ動作を行うようにしたものである。

【００８４】以下、これら実施例及び比較例におけるウ
ォームアップ時間の測定結果について説明する。上記比
較例３では、周囲温度（２０℃）から、定着温度（１５
０℃）になるまでの時間（立ち上り時間）は約２１．３
secであった。これに対し、実施例３および４ではそれ
ぞれ約１２．８sec及び約８．５secであり、比較例３に
比べて大幅に短縮されていた。

【００８５】図９は、ウォームアップ時にメインコイル
５１及びサブコイル５２に供給される総電力を互いに異
ならせた場合の定着ローラ１０の表面温度の上昇状態に
ついての実験を行った結果である。本実験では、上述し
た実施例３の定着ローラ１０を使用し、メインコイル５
１及びサブコイル５２に供給される総電力を６００Ｗ、
７００Ｗ、８００Ｗとした場合のそれぞれについて、各
コイル５１，５２への給電開始からの定着ローラ１０の
表面温度の変化を測定した。また、定着ローラ１０の表
面温度が所定の定着温度（２００℃）に達した時点で温
調運転動作に切り換えている。その結果、図９に示す如
く、総電力が大きいほど定着ローラ１０の表面温度を目
標の定着温度まで上昇させるまでの時間が短縮できるこ
とが確認された。

【００８６】（第５実施形態）次に、本発明の第５実施
形態について説明する。本形態は、磁気誘導加熱駆動回
路において蓄電手段の配設位置及びサブ給電ラインＬｓ
の構成が上記第４実施形態のものと異なっている。従っ
て、ここでは第４実施形態との相違点についてのみ説明
する。

【００８７】図１０に示すように、本形態では、上記第
４実施形態の平滑回路５４を構成するコンデンサとして
電気二重層コンデンサＣcを採用している。つまり、容
量の大きなコンデンサを採用することにより、このコン
デンサＣcに平滑作用と蓄電作用とを兼用させることが
できるようにしている。このように、メイン給電ライン
Ｌｍに対するサブ給電ラインＬｓの接続位置よりも電源
側に設けられたコンデンサＣcが蓄電手段としての機能
を果たすようになっているため、このコンデンサＣcの
放電動作時には、放電電力はメインコイル５１及びサブ
コイル５２のそれぞれに供給可能な構成となっている。

【００８８】また、本形態のサブ給電ラインＬｓには各
種スイッチは設けられていない。つまり、ＡＣ電源２０
からの供給電力及びコンデンサＣcからの放電電力が共
にサブコイル５２にも供給される構成となっている。

【００８９】（第６実施形態）次に、本発明の第６実施
形態について説明する。本形態は、図１１に示すよう
に、サブコイル５２を備えておらず、メインコイル５１
のみによって定着ローラ１０の加熱動作を行うようにし
たものである。つまり、ウォームアップ時には、ＡＣ電
源２０からの供給電力及びコンデンサＣcからの放電電
力を共にメインコイル５１に供給することによって大電
力による定着ローラ１０の加熱動作を行うようにしてい
る。

【００９０】（第７実施形態）次に、本発明の第７実施
形態について説明する。上述した第１〜第３実施形態で
はメインヒータ１２及びサブヒータ１３のそれぞれが定
着ローラ１０の全体を加熱し、また、第４〜第６実施形
態ではメインコイル５１及びサブコイル５２のそれぞれ
が定着ローラ１０の全体を加熱する構成となっていた。

【００９１】本形態は、それに変えて、各加熱手段によ
って加熱される領域を定着ローラ１０の長手方向で分割
した構成のものである。以下の説明では、メインコイル
５１及びサブコイル５２によって定着ローラ１０を加熱
するものであって、各コイル５１，５２によって加熱さ
れる領域を定着ローラ１０の長手方向で分割した場合に
ついて説明する。尚、電気ヒータによって定着ローラ１
０を加熱するものにおいても同様に適用することは可能
である。

【００９２】図１２に示すように、メインコイル５１の
長さ寸法はＢ５サイズ用紙の幅寸法に略一致した長さ寸
法を有したものである。一方、サブコイル５２の長さ寸
法はＡ３サイズ用紙の幅寸法からＢ５サイズ用紙の幅寸
法を差し引いた寸法に略一致した長さ寸法を有したもの
である。本形態の場合、転写用紙Ｐは図中の左詰めで搬
送される。

【００９３】そして、転写用紙Ｐの搬送経路等に設けら
れた用紙サイズセンサによって、搬送される転写用紙の
サイズを予め検出しておき、この転写用紙がＢ５サイズ
用紙である場合には、メインコイル５１のみに電力供給
が行われるようになっている。一方、転写用紙がＡ３サ
イズ用紙である場合には、メインコイル５１及びサブコ
イル５２の両方に電力供給が行われるようになってい
る。尚、磁気誘導加熱駆動回路としては上述した第４及
び第５実施形態の何れも採用可能である。

【００９４】ウォームアップ時間の短縮化のために定着
ローラ１０の肉厚を薄くした場合、軸心方向の熱伝導が
悪くなり小サイズ紙を連続通紙したときに通紙領域以外
の領域が過熱されてしまうといった課題がある。本形態
の如く、コイル５１，５２によって加熱動作が行われる
領域を定着ローラ１０の長手方向で分割した構成を採用
した場合には、この通紙領域以外の領域の加熱動作を行
うコイルへの給電量を抑えることにより、この領域の過
熱を防止して適正温度に制御することができる。

【００９５】また、Ａ３サイズ用紙の搬送時には、メイ
ンコイル５１及びサブコイル５２の両方に電力供給が行
われ、上述した各実施形態の場合と同様に比較的大電力
によって定着ローラ１０の全体に対する加熱動作が行わ
れるので、ウォームアップ時間の短縮化が図れる。一
方、Ｂ５サイズ用紙の搬送時には、メインコイル５１の
みに電力供給が行われ、定着ローラ１０の一部分のみに
対して加熱動作が行われる。つまり、従来のものと同一
の電力（例えばＡＣ電源からの供給電力１０００Ｗ）で
小さな領域に対して加熱動作を行うことになるため、こ
の場合にもウォームアップ時間の短縮化が図れる。

【００９６】次に、本第７実施形態の効果を確認するた
めに行った実験例について説明する。本実験では、
（１）メインコイル５１及びサブコイル５２のそれぞれ
に電力供給を行って定着ローラ１０の全体を加熱した状
態でＡ３サイズ用紙を通過させ、その通過後における定
着ローラ１０各部の温度の測定、（２）メインコイル５
１及びサブコイル５２のそれぞれに電力供給を行って定
着ローラ１０の全体を加熱した状態でＢ５サイズ用紙を
通過させ、その通過後における定着ローラ１０各部の温
度の測定、（３）メインコイル５１のみに電力供給を行
って定着ローラ１０の一部分（Ｂ５サイズ用紙の通過領
域）のみを加熱した状態でＢ５サイズ用紙を通過させ、
その通過後における定着ローラ１０各部の温度の測定、
をそれぞれ行った。

【００９７】実験結果を図１３に示す。上記実験（１）
の結果を実線で、実験（２）の結果を一点鎖線で、実験
（３）の結果を破線でそれぞれ示している。この実験結
果から判るように、上記実験（１）（３）の如く通過す
る用紙サイズに応じて各コイル５１、５２への電力供給
を切り換えた場合には、加熱が必要な領域（通紙領域）
のみが所定の定着温度に均等に維持され、且つ加熱の必
要がない領域（非通紙領域）では低温度に維持されてい
る。これに対し、実験（２）の如く、加熱の必要がない
領域（非通紙領域）に対向するコイルにまで電力供給を
行った場合には、この領域が過熱されてしまって無駄に
電力を消費したり、この過熱の影響が転写用紙に悪影響
を与えてしまう可能性がある。以上の結果から、各コイ
ル５１，５２によって加熱される領域を定着ローラ１０
の長手方向で分割し、用紙サイズに応じて各コイル５
１、５２への電力供給を切り換えることが本装置におい
ては有効であることが確認された。

【００９８】尚、本形態では、定着ローラ１０の長手方
向にメインコイル５１及びサブコイル５２を１個ずつ配
設した場合、つまり、２箇所に加熱手段を配設した場合
について説明したが、この加熱手段を３箇所以上に配設
してもよい。

【００９９】−その他の実施形態− 上述した第１〜第４実施形態では、メインヒータ１２ま
たはメインコイル５１がＡＣ電源２０のみから給電さ
れ、サブヒータ１３またはサブコイル５２がコンデンサ
Ｃcのみから給電される構成とし、第５実施形態では、
各コイル５１、５２がＡＣ電源２０及びコンデンサＣc
のそれぞれから給電可能な構成とした。本発明はこれに
限るものではなく、例えば、メインヒータ１２に対して
はＡＣ電源２０及びコンデンサＣcの両方から給電し、
サブヒータ１３に対してはコンデンサＣcのみから給電
するといったように、各ヒータ１２，１３やコイル５
１，５２への給電形態は任意に設計可能である。

【０１００】

【発明の効果】以上のように、本発明では、加熱手段に
よって定着部材の加熱動作を行うようにした定着装置に
対し、ウォームアップ動作に先立って予め電力を蓄えて
おき、ウォームアップ動作時には、この蓄えられた電力
と電源からの電力とによって一時的に大電力による定着
部材の加熱動作を行うようにしている。このため、定着
部材を急速に温度上昇させることができ、ウォームアッ
プ動作に要する時間の短縮化を図ることができる。つま
り、予め蓄えておく電力量を大きくすることにより、ウ
ォームアップに要する時間を限界無く短縮化することが
可能になる。また、待機中に消費される電力は蓄電手段
に蓄えられる電力のみであって、待機中に加熱手段に通
電を行う必要がないため、大幅な省エネルギ化を図るこ
ともできる。

【０１０１】特に、蓄電手段として電気二重層コンデン
サを採用した場合には、急速な充放電を行うことが可能
であり、長寿命で、メンテナンスが不要となる好適な定
着装置を提供することができる。

【０１０２】更に、加熱手段を、定着部材の長手方向に
亘って複数箇所に配置し、それぞれの加熱手段に対して
個別に給電を行うようにした場合には、通紙領域以外の
領域の加熱動作を行う加熱手段への給電量を抑えること
が可能になり、この領域を適正温度に制御することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電気ヒータを使用した定着装置の内部を各ロー
ラの軸心線方向から見た概略構成図である。

【図２】第１実施形態に係るヒータ制御回路を示す図で
ある。

【図３】第２実施形態に係るヒータ制御回路を示す図で
ある。

【図４】第３実施形態に係るヒータ制御回路を示す図で
ある。

【図５】磁気誘導加熱コイルを使用した定着装置の内部
を各ローラの軸心線方向から見た概略構成図である。

【図６】第４実施形態に係る磁気誘導加熱駆動回路を示
す図である。

【図７】第４実施形態の磁気誘導加熱駆動回路の動作を
説明するためのタイミングチャート図である。

【図８】第４実施形態の磁気誘導加熱駆動回路の他の動
作を説明するためのタイミングチャート図である。

【図９】ウォームアップ時に各コイルに供給される総電
力を異ならせた場合のそれぞれのローラ表面温度変化を
測定した実験の結果を示す図である。

【図１０】第５実施形態に係る磁気誘導加熱駆動回路を
示す図である。

【図１１】第６実施形態に係る磁気誘導加熱駆動回路を
示す図である。

【図１２】第７実施形態におけるメインヒータ及びサブ
ヒータの配設状態を示す図である。

【図１３】第７実施形態の効果を確認するために行った
実験の結果を示す図である。

【符号の説明】

１定着装置１０定着ローラ（定着部材）１２メインヒータ（第１の加熱手段）１３サブヒータ（第２の加熱手段）２０ＡＣ電源２５整流回路２６蓄電回路２７スイッチング回路（スイッチング手段）３７ＤＣ／ＤＣコンバータ（スイッチング回路）４７スイッチング回路５１メインコイル（磁気誘導加熱手段）５２サブコイル（磁気誘導加熱手段）Ｃc 電気二重層コンデンサＰ転写用紙（記録媒体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 6/04 ３０１Ｈ０５Ｂ 6/04 ３０１ 6/14 6/14 (72)発明者横田昌吾大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者光岡徹典大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 2H027 EA12 EA16 ED25 EF04 EF06 ZA01 2H033 AA30 AA32 BA25 BA27 BB18 BE06 CA28 CA44 CA45 3K058 AA02 AA81 BA18 CB09 CD01 CE31 DA01 3K059 AA03 AA08 AA14 AD02 AD07 AD12 CD16 CD18 CD33 5G065 AA01 DA04 DA06 EA06 GA04 GA06 HA17 JA02 KA02 KA05 MA10 NA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー像を記録媒体上に加熱溶着するた
めの定着部材を備えた定着装置において、電源からの給電により上記定着部材の加熱動作を行う少
なくとも一つの第１の加熱手段と、電源から電力を受けて、この電力を予め蓄えておく蓄電
手段と、上記蓄電手段からの給電により定着部材の加熱動作を行
う少なくとも一つの第２の加熱手段とを備えていること
を特徴とする定着装置。
【請求項２】トナー像を記録媒体上に加熱溶着するた
めの定着部材を備えた定着装置において、給電により上記定着部材の加熱動作を行う加熱手段と、上記加熱手段に供給するための電力を予め蓄えておく蓄
電手段とを備え、ウォームアップ時に、電源からの供給電力と蓄電手段か
らの放電電力とを略同時に加熱手段に給電するよう構成
されていることを特徴とする定着装置。
【請求項３】請求項１または２記載の定着装置におい
て、蓄電手段はコンデンサにより構成されていることを特徴
とする定着装置。
【請求項４】請求項３記載の定着装置において、コンデンサは電気二重層コンデンサであることを特徴と
する定着装置。
【請求項５】請求項１〜４のうち何れか一つに記載の
定着装置において、交流電流を直流電流に変換して蓄電手段に給電する整流
回路と、蓄電手段に蓄えられた電力を加熱手段に供給する際にの
みオン作動するスイッチ手段とを備えていることを特徴
とする定着装置。
【請求項６】請求項１〜４のうち何れか一つに記載の
定着装置において、交流電流を直流電流に変換して蓄電手段に給電する整流
回路と、蓄電手段に蓄えられた電力を加熱手段に供給する際に、
蓄電手段の放電電圧をスイッチング動作によって所定電
圧に変換するスイッチング回路とを備えていることを特
徴とする定着装置。
【請求項７】請求項６記載の定着装置において、スイッチング回路はＤＣ／ＤＣコンバータを備えている
ことを特徴とする定着装置。
【請求項８】請求項６記載の定着装置において、スイッチング回路は、蓄電手段の放電電圧をスイッチン
グ動作によって所定電圧に降下させた後に加熱手段に供
給するものであることを特徴とする定着装置。
【請求項９】請求項１〜８のうち何れか一つに記載の
定着装置において、加熱手段は、定着部材の長手方向に亘って複数箇所に配
置されており、それぞれの加熱手段に対して個別に給電
が行われるよう構成されていることを特徴とする定着装
置。
【請求項１０】請求項９記載の定着装置において、複数箇所に配置された加熱手段のうち少なくとも１つ
が、ウォームアップ動作中に蓄電手段からの放電電力が
給電されるよう構成されていることを特徴とする定着装
置。
【請求項１１】請求項１〜１０のうち何れか一つに記
載の定着装置において、加熱手段は電気ヒータであることを特徴とする定着装
置。
【請求項１２】請求項１〜１０のうち何れか一つに記
載の定着装置において、加熱手段は磁気誘導加熱により定着部材の加熱動作を行
う磁気誘導加熱手段であることを特徴とする定着装置。
【請求項１３】請求項１２記載の定着装置において、磁気誘導加熱手段に給電するための磁気誘導加熱駆動回
路を備え、蓄電手段は、この磁気誘導加熱駆動回路に備えられ且つ
平滑作用と蓄電作用とを兼ね備えたコンデンサにより構
成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項１４】請求項１２または１３記載の定着装置
において、磁気誘導加熱手段は磁気誘導加熱用のコイルであって、
このコイルが定着部材の外面に対向して配置されている
ことを特徴とする定着装置。