補助電力供給システム
【課題】簡単な構成で省電力効果を高めるとともに補助電源装置を有効に利用する。
【解決手段】補助電力供給装置８１の判別手段８５は画像形成装置１ａ，１ｂから送られたステータス情報の内容から補助電力の供給先及び供給開始や停止などの制御情報を判別して制御手段８６に送る。制御手段８６は送られた制御情報により、画像形成装置１ａ，１ｂのいずれに補助電源装置２４から電力を供給するかとその供給するタイミングを制御する。
【解決手段】補助電力供給装置８１の判別手段８５は画像形成装置１ａ，１ｂから送られたステータス情報の内容から補助電力の供給先及び供給開始や停止などの制御情報を判別して制御手段８６に送る。制御手段８６は送られた制御情報により、画像形成装置１ａ，１ｂのいずれに補助電源装置２４から電力を供給するかとその供給するタイミングを制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば記録媒体に転写されたトナー像を定着する定着装置等の電気機器に電力を供給する補助電力供給システム、特に省電力の効率化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ装置等の画像形成装置は普通紙やＯＨＰ等の記録媒体上に画像を形成する。この画像形成装置は、画像形成の高速性や画像品質，コストなどから電子写真方式が採用されている。電子写真方式は記録媒体上にトナー像を形成し、形成したトナー像を熱と圧力で記録媒体に定着する方法であり、定着方式としては安全性等の面からヒートローラ方式が現在最も多く採用されている。ヒートローラ方式は、ハロゲンヒータなどの発熱部材により加熱される加熱ローラと、加熱ローラに対向配置される加圧ローラを圧接してニップ部と呼ばれる相互圧接部を形成し、このニップ部にトナー像が転写された記録媒体を通して加熱する方法である。
【０００３】
近年、環境問題が重要となり、複写機やプリンタ装置等の画像形成装置も省エネルギ化が進んでいる。この画像形成装置の省エネルギを考えるに当たって無視できないのは、トナーを記録媒体に定着する定着装置の省電力である。画像形成装置の待機時における定着装置の消費電力の低減としては、待機時には加熱ローラの温度を定着温度よりやや低い一定の温度に保つことにより、使用時に直ちに使用可能温度まで立ち上げ、使用者が定着ローラの昇温を待つことがないようにしている。この場合、定着装置を使用していないときにもある程度の電力を供給して余分なエネルギを消費していた。この待機時の消費エネルギは機器の消費エネルギの約７割から８割に上がるといわれている。
【０００４】
この待機時の消費エネルギを削減してより省電力化を図ることが望まれ、日本国内では省エネルギ法が改正されて強化され、米国でもエナジースターやＺＥＳＭ（Zero Energy Star Mode）などの省エネプログラムが制定されて、未使用時には電力供給をゼロにすることが求められてきている。しかしながら待機時にエネルギ消費をゼロにすると、加熱ローラは鉄やアルミなどの金属ローラを主に使用しており熱容量が大きいため、約180℃前後の使用可能温度にまで昇温するには数分から十数分など長い加熱時間が必要であり、使用者の使い勝手が悪化してしまう。このため速やかに加熱ローラ温度を上昇させる構成が、省エネルギの複写機を実現する上で必要とされ、例えば、前記ＺＥＳＭでは再立上には10秒以下が要求されている。
【０００５】
この加熱ローラの昇温時間を短くするためには、単位時間の投入エネルギすなわち定格電力を大きくすると良い。実際に、プリント速度の速い高速機には電源電圧を200Ｖにして対応している装置も多い。しかし、日本国内の一般的なオフィスでは、商用電源は100Ｖ15Ａであり、200Ｖに対応させるには設置場所の電源関連に特別な工事を施す必要があり一般的な解決法とはいえない。また、100Ｖ15Ａを２系統用いて全投入電力を上げる製品も実用化されているが、２系統のコンセントが近くにあるところでないと設置することができない。このため加熱ローラを短時間で昇温させようとしても、投入エネルギの上限は上げられないのが実状であった。
【０００６】
また、短時間の昇温を実現する定着装置として、例えば熱容量が小さい板状のセラミックヒータの周囲に耐熱樹脂製のフィルムを巻き回して加熱ローラを構成し、立上時間を短くしたものも、30枚／分以下の低速機で実用化されている。しかし、今後、さらに高速機へ対応するためには耐熱樹脂製フィルムを破損防止のために厚くする必要がある。このように耐熱樹脂製フィルムを厚くした場合、樹脂は金属よりも熱伝導率が悪いため、記録媒体が加熱ローラと加圧ローラのニップ中に入る以前からセラミックヒータで耐熱樹脂製フィルムを加熱する必要がある。このため、セラミックヒータの板状部の面積を大きくするとともに高い電力電源が必要であり、高速機には実現できないのが実情である。
【０００７】
これを改善するために例えば特許文献１に示すように、加圧ローラの下部に加熱ローラの発熱体とは別系統の発熱体を設け、待機時に加熱ローラの発熱体とは別系統の発熱体に電力を供給している。また、特許文献２に示されているように、定着装置が待機状態になったときに一定レベルだけ低い電圧を加熱ローラに供給して定着装置の温度が下がることを遅らせたり、特許文献３に示すように、定着装置の待機時に補助電源である二次電池を充電し、定着装置を立ち上げたときに主電源装置と二次電池や一次電池から電力を供給して立上時間を短縮するようにしたりしている。さらに、特許文献４に示すように、主電源の他に大容量のコンデンサを使用した補助電源を使用し、待機時に主電源と加熱部の接続を遮断し、主電源と補助電源を接続して補助電源を充電し、待機状態から加熱部を立ち上げるときに主電源と補助電源から加熱部に電力を供給して加熱部の温度を短時間で所定の温度に立ち上げるようにしている。
【特許文献１】特開平５−２３２８３９号公報
【特許文献２】特開平１０−１０９１３号公報
【特許文献３】特開平１０−２８２８２１号公報
【特許文献４】特開２０００−３１５５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら特許文献１に示すように、待機時に加熱ローラの発熱体とは別系統の発熱体に電力を供給したり、特許文献２に示すように、待機状態になったときに一定レベルだけ低い電圧を加熱ローラに供給していると十分な省電力とはいえない。また、立ち上がりには商用電源の最大供給電力の制限が解決できず、立ち上がり時間を短くすることはできない。
【０００９】
また、特許文献３に示された定着装置は、立ち上げ時に主電源装置と二次電池や一次電池から電力を供給しているが、二次電源としては一般にカドニカ電池や鉛蓄電池が使用され、この二次電池は充放電を何回も繰り返すと容量が劣化し低下していき、大電流で放電するほど寿命は短いという性質を持つ。一般的に大電流で長寿命とされているカドニカ電池でも充放電の繰り返し回数は約500〜1000回程度であり、一日に20回の充放電を繰り返すと一ヶ月程度で電池の寿命が来てしまうことになり、長期間の使用ができないとともに交換の手間がかかり、交換する電池代などのランニングコストも非常に高くつくという短所がある。また、充電時間も大容量をフルに充電するには数時間を要するため一日に何度も充放電を繰り返す用途には使用できず、実用上は実現が困難であった。さらに、鉛蓄電池は液体の硫酸を使用するなどのオフィス用機器としては好ましくない。
【００１０】
定着ローラの加熱に通常用いられるハロゲンヒータは、大電流にすると寿命が短くなるため、最大電流が10〜12Ａ程度が上限であり、最大電流を大きくすることが困難である。したがってハロゲンヒータを発熱体として用いた加熱装置で大電力を得るためには、大電圧の電源を電力供給源として用いる必要がある。特許文献４に示すように、主電源の他に大容量のコンデンサを使用した補助電源を使用し、待機時に補助電源を充電し、待機状態から加熱部を立ち上げるときに主電源と補助電源から加熱部に電力を供給する場合、補助電源として使用する大容量のコンデンサは、セル内部の溶液が電気分解するのを防ぐため、１セル当たりの電圧が数ボルト程度と低い特性があり、水系で１ボルト強、有機系でも数ボルト程度である。このため、ハロゲンヒータを発熱体として加熱するには、セルを十数個〜数十個直列に接続して高電圧の電源ユニットとして利用する必要がある。この多くのセルを直列につないで高電圧・大電力を得る構成では、例えば数個のセルだけで発熱体の温度を上昇させるのに十分なエネルギを有していても、電圧を上げるためにはセルの数を増やす必要があり、現在コストが高い余分なセルを多量に使用する必要があるため、電源の体積が大きくコストも高くなってしまうという問題があった。
【００１１】
この発明はかかる短所を改善し、簡単な構成で補助電源を有効に利用して省電力効果を高めるとともに補助電源の体積を減らして設置スペースが小さく低価格の補助電力供給システムを提供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】
【００１２】
この発明の補助電力供給システムは、主電源装置から電力が供給される少なくとも１つの電気機器と、補助電源装置から少なくとも１つの電気機器に電力を供給する電力供給装置とを有する電力供給システムであって、前記電気機器は、当該電気機器のステータス情報を出力する出力手段を有し、前記電力供給装置は、前記電気機器から出力される前記ステータス情報に基づき、前記補助電源装置の制御情報を判別する判別手段と、前記判別手段で判別した前記制御情報に基づき、前記補助電源装置からの電力供給を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
前記ステータス情報は、前記補助電源装置から前記電気機器に対する電力供給の状態を示す給電情報を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、前記ステータス情報は、前記電気機器の電力要求度を示す優先度情報を含むことを特徴とする。
【００１５】
前記電気機器は、さらに、前記主電源装置から電力を供給する主発熱体と、前記補助電源装置から電力を供給する補助発熱体とからなる加熱装置を有することを特徴とする。そして前記ステータス情報は、前記加熱装置の温度情報を含むことを特徴とする。
【００１６】
また、前記加熱装置は、記録媒体に転写した画像を記録媒体に固着する定着装置に設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は、主電源装置から電気機器に電力を供給するとともに補助電源装置からも電力を供給することにより、補助電源装置を有効に利用することができる。
【００１８】
また、各電気機器の個別の状態や動作状態の情報を示すステータス情報に基づき補助電力を供給する供給先や供給タイミングを制御することにより、補助電力を必要とする電気機器に補助電力を供給することができ、電気機器の状況に合わせた適切な電力供給を行うことができ、補助電源装置を有効に利用することができる。また、ステータス情報に優先度を含み、優先度に応じて補助電力を供給することにより、電気機器の使用者の便宜を図ることができる。
【００１９】
また、電気機器は主電源装置から電力を供給する主発熱体と、補助電源装置から電力を供給する補助発熱体とからなる加熱装置を有し、ステータス情報に加熱装置の温度情報を含むことにより、補助電源装置からの電力供給タイミングを制御することにより、補助電源装置を有効に利用することができる。
【００２０】
さらに、この加熱装置を記録媒体に転写した画像を記録媒体に固着する定着装置に設けることにより、定着装置の温度を急激に立ち上げることができ、昇温時間を大幅に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】
【００２１】
図１はこの発明の画像形成装置の構成図である。図に示すように、電子写真方式の画像形成装置１は、感光体２と、感光体２に沿って設けられた帯電装置３と、感光体２の回転方向の帯電装置３より下流側に設けられ、書込装置の一部であり、レーザ光４を感光体２の表面に入射するミラー５と、レーザ光４の入射する光書込部の下流側に設けられ、現像ローラ６ａを有する現像装置６と、現像装置６の下流側に設けられた転写装置７と、転写装置７の下流側に設けられ、クリーニングブレード８ａを有するクリーニング装置８と、給紙装置９及び定着装置１０を有する。給紙装置９は給紙トレイ１１と給紙コロ１２と記録紙搬送路１３及びレジストローラ対１４を有し、給紙トレイ１１に収納された記録紙を転写装置７に搬送する。
【００２２】
この画像形成装置１で画像を形成するとき、回転している感光体２の表面を帯電装置３により均一に帯電し、書込装置から画像情報に応じて出射されるレーザ光４をミラー５で反射して帯電した感光体２の表面に入射し、形成する画像に応じた静電潜像を形成する。この感光体２の表面に形成した静電潜像を現像装置６で現像してトナー像を形成する。一方、給紙トレイ１１から給紙コロ１２により給紙された記録紙は記録紙搬送路１３を通りレジストローラ１４の位置で一旦停止している。そして感光体２に形成されたトナー像が転写装置７に達するのと同じタイミングでレジストローラ対１４から記録紙を送り出し、感光体２に形成されたトナー像を転写装置７で記録紙に転写する。転写装置７でトナー像が転写された記録紙は定着装置１０に送られ、記録紙に転写したトナー像のトナーを加熱溶融して記録紙にトナー像を定着する。また、記録紙に転写されずに感光体２に残留したトナーはクリーニング装置８で除去される。
【００２３】
この記録紙に転写されたトナー像を定着する定着装置１０の加熱装置２１は、図２の回路図に示すように、加熱部２２と主電源装置２３と補助電源装置２４とメインスイッチ２５と充電器２６及び切替部２７を有する。加熱部２２は、図３の断面図に示すように、加圧ローラ１５と対向して設けられ、加圧ローラ１５とのニップ部に送られた記録紙１６に転写されたトナー像１７を加熱溶融するものであり、主電源装置２３から供給される電力により発熱する主発熱体２２ａと、補助電源装置２４から供給される電力により発熱する補助発熱体２２ｂを有する。このように加熱部２２を主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂの２系統とし、主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂに異なる系統の主電源装置２３と補助電源装置２４から電力を供給することにより、加熱装置２１の回路の構成を簡略化してコストを低減することができる。例えば図４に示すように加熱部２２を１系統にして、主電源装置２３とコンデンサを有する補助電源装置２４から電力を供給する場合、主電源装置２３から加熱部２２に供給する電力をＡ／Ｄ変換部２８でＡ／Ｄ変換する必要があり、回路の構成が複雑化すると共にコストが上昇する。さらに、Ａ／Ｄ変換部２８の変換効率によって供給電力が低下してしまうが、このような短所が生じることを防ぐことができる。
【００２４】
加熱部２２の主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂは、例えば図５の上面図に示すように、Ａｌ２Ｏ３などからなるセラミック基板２９と、例えば銀−パラジウムなどの抵抗材料をセラミック基板２９上に印刷によってパターン形成して焼成し、通電によって発熱する抵抗体３０とからなるセラミックヒータからなり、主発熱体２２ａの抵抗値Ｒ１より補助発熱体２２ｂの抵抗値Ｒ２が小さくなるように形成されている。このように主発熱体２ａと補助発熱体２ｂをセラミックヒータで形成することにより、抵抗値を小さくすることができると共に、低電圧でも数１０Ａの大電流を流すことができる。また、主発熱体２ａと補助発熱体２ｂを同じセラミック基板２９に設けることにより、製造費用を低減することができるとともに小型化を図ることができる。なお、図５においては主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂを同じ長さに揃えた場合を示すが、所望の発熱分布を得るために主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂの長さ又は幅を適宜変えても良い。また、主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂを、図６の断面図に示すように、異なるセラミック基板２９ａ，２９ｂに設けても良い。
【００２５】
この加熱部２２に、記録紙１６に転写されたトナー像１７が付着することを防ぐために、加熱部２２の周囲を摺動して回転する円筒状フィルム３１を有する。円筒状フイルム３１は、例えばポリイミドなどの耐熱性樹脂を基体としており、表面には記録紙１６との離型性を向上するための離型層を形成すると良い。また、加熱部２２のセラミック基板２９の円筒状フィルム３１と摺動する面には、表面の平滑性を保ち円筒状フィルム３１との滑りを良くするため、熱伝導性の良い材料、例えばアルミ等で形成された摺動部材３２を設けると良い。この加熱部２２と対向して設けられた加圧ローラ１５は、図３の断面図に示すように、金属製の芯金１５ａの上に加熱部２２との接触巾を確保するための弾性層１５ｂを有し、付勢手段によって加熱部２２と所定の接触巾を確保するようにしている。
【００２６】
主電源装置２３は商用電源であるＡＣ１００Ｖに接続され、加熱部２２に応じた電圧の調整及び交流を直流に整流などの機能を有する。補助電源装置２４は充放電可能な大容量のコンデンサを有する。この補助電源装置２４のコンデンサとしては、例えば日本ケミコン（株）で開発した電気二重層コンデンサ等の2000Ｆ程度の静電容量を有し、数秒から数10秒の電力供給により十分な容量に充電されるものや、日本電気（株）の商品名「ハイパーキャパシタ」という80Ｆ程度のコンデンサを使用する。この電気二重層コンデンサ等を使用した補助電源装置２４は低電圧で高電流の電力を供給するように構成し、補助発熱体２２ｂに供給する電気エネルギに応じてコンデンサの容量と個数が定められている。例えばセラミックヒータからなる補助発熱体２２ａを最大40Ａ程度の大電流を流すことができる構成にし、補助電源装置２４に1300Ｆ，2.5Ｖのコンデンサを使用して600Ｗの電力を補助発熱体２２ａに供給するとすると、補助電源装置２４に使用するコンデンサは６個となる。
【００２７】
メインスイッチ２５は主電源装置２３から主発熱体２２ａに供給する電力をオン／オフする。充電器２６は主電源装置２３から供給される電力で補助電源装置２４のコンデンサを充電する。切替部２７は補助電源装置２４の充電と補助電源装置２４からの補助発熱体２２ｂに対する電力供給を切替える。このメインスイッチ２５と切替部２７は画像形成装置１全体の動作を管理する制御部３２により制御される。
【００２８】
上記のように構成した画像形成装置１において、画像形成装置１で画像を形成するときと待機状態のときの定着装置１０の加熱装置２１の動作を図７のタイムチャートを参照して説明する。
【００２９】
加熱装置２１の電気二重層コンデンサ等からなる補助電源装置２４が十分に充電されていない例えば朝一番に画像形成装置1の電源を投入して定着装置１０の加熱部２２を昇温するとき、制御部３２は加熱装置２１のメインスイッチ２５をオンにして主電源装置２３から主発熱体２２ａにのみ電力を供給して加熱部２２を加熱する。加熱部２２が所定の温度まで温度上昇すると、制御部３２は画像形成動作を開始する。この画像形成動作が終了して画像形成装置１が待機状態になると、制御部３２はメインスイッチ２５をオフにして切替部２７を動作させ補助電源装置２４を充電器２６に接続し、主電源装置２３から充電器２６を介して補助電源装置２４に電力を供給して充電する。この補助電源装置２４を充電するときに、補助電源装置として一般的なニッケル−カドミウム電池を二次電池として使用した場合は、急速充電を行っても数時間の時間を有するが、補助電源装置２４に有するコンデンサは二次電池と異なり、化学反応を伴わないため数分程度の急速な充電を行うことができる。したがって画像形成装置１が待機状態のときに、消費電力をほとんどゼロにすることができる。
【００３０】
次に待機状態から立ち上げて画像形成動作を開始するために加熱部２２の加熱を開始するとき、制御部３２は加熱装置２１のメインスイッチ２５をオンにして、主電源装置２３から主発熱体２２ａに電力を供給するとともに、切替部２７を動作させ補助電源装置２４を補助発熱体２２ｂに接続し、補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂに電力を供給し、主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂで加熱部２２を加熱して昇温する。このように画像形成装置１が待機状態から立ち上がったときに、主電源装置２３から主発熱体２２ａに電力を供給するとともに補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂに電力を供給するから、主電源装置２３だけで電力を供給する場合よりも大量の電力を加熱部２２に供給することができる。また、主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂに大電流を流せるセラミックヒータ３０を使用することにより、より多くの電力を供給することができ、加熱部を短時間で所定の温度まで昇温することができる。
【００３１】
例えば、図８の断面図に示すように、直径30ｍｍで肉厚１ｍｍのアルミ製の定着ローラ３３の内部にハロゲンヒータ３４を有する従来の定着装置１０ａを使用して約１８０℃の所定の温度まで温度を上げるのに必要な熱量は約12000ジュール（Ｊ）である。この定着ローラ３３に使用するハロゲンヒータ３４は、100Ｖの電圧で約1200Ｗの電力を供給することが可能であるため、図９の昇温特性図（Ａ）に示すように、約１０秒で定着ローラ３３を１８０℃まで温させることができる。この定着ローラ３３にハロゲンヒータ３４とは別に補助のハロゲンヒータを設け、1300Ｆ，2.5Ｖのコンデンサを使用した補助電源装置から補助のハロゲンヒータに電流を流した場合、補助のハロゲンヒータは最大電流が制限されるため、補助電源装置の電圧を50Ｖにした場合は12Ａ、すなわち600Ｗの電力をとりだすことができる。このためハロゲンヒータ３４に供給する電力1200Ｗと同時に補助電源装置から補助のハロゲンヒータに600Ｗの電力を供給することができ、定着ローラ３３に対して合計1800Ｗの電力を供給でき、約１０秒であった定着ローラ３３の昇温時間を、図９（Ｂ）に示すように約６秒に短縮することが可能である。
【００３２】
しかし補助電源装置で2.5Ｖのコンデンサを電圧50Ｖにして使用するには、約２０個のコンデンサを直列に接続する必要がある。このとき補助電源装置の保持するエネルギは80000Ｊ程度となる。しかし、定着ローラ３３の温度を上昇させるのに必要な熱量はその１／６にすぎず、コンデンサを３個を直列に接続するだけのエネルギで十分である。また、2.5Ｖのコンデンサを電圧50Ｖにして600Ｗ／１０秒の割合で電力を取り出した場合の残電力量は、図１０の時間に対する残電力量割合の変化特性図の（Ａ）に示すように３０秒で約９０％になり、定着ローラ３３を昇温するために補助電源装置から１０秒間電力を供給する場合は、補助電源装置から6000Ｊ程度の電力しか取り出していない。これは、補助電源装置の保有するエネルギの約８％弱である。このように大電圧を補助電源装置に用いた構成では、単に電圧を上げるだけで余分なコンデンサが必要となるとともに、その保有する電気エネルギを昇温時の短時間に取り出すことが困難である。
【００３３】
これに対して補助発熱体２２ｂに40Ａ程度の最大電流を流せるセラミックヒータを使用し、1300Ｆ，2.5Ｖのコンデンサを使用した補助電源装置２４から初期電力として上記と同様に600Ｗを取り出すとすると、補助電源装置２４の電圧は15Ｖで１０秒間に約6000Ｊ程度の電気エネルギを供給することができる。このとき、1300Ｆ，2.5Ｖのコンデンサは６個となる。このときの補助電源装置２４のコンデンサの残電力量は、図１０（Ｂ）に示すように、2.5Ｖのコンデンサを電圧50Ｖにした場合と比べて低減して有効に利用される。この1300Ｆ，2.5Ｖのコンデンサを６個使用した補助電源装置２４の保有する電気エネルギは24000Ｊ程度であるため、昇温時に使用できる電気エネルギの約6000Ｊは補助電源装置２４が保有する電気エネルギの約２５％となり、利用効率を約３倍程度に高めることができる。そして補助電源装置２４から例えば600Ｗや800Ｗの電力を供給することにより、従来の電力供給の上限であった1200Ｗの制限を1800Ｗ〜2000Ｗにすることができ、待機状態から所定温度まで昇温する時間を短縮させることができる。また、補助電源装置２４に使用するコンデンサの個数を大幅に減らすことができ、補助電源装置２４の体積を減らすとともに補助電源装置２４のコストを低減することができる。
【００３４】
そこで待機状態から立ち上げるときに、主電源装置２３から主発熱体２２ａに例えば100Ｖで1200Ｗの電力を供給するとともに補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂに例えば20Ｖで800Ｗの電力を供給して加熱部２２を昇温させる。すなわち主電源装置２３のように例えば100Ｖと高い電圧を供給できる場合は、電流を比較的小さくして主電源装置２３から主発熱体２２ａを接続する導線を比較的細くし、補助電源装置２４の電圧を高くすると、補助電源装置２４に使用するコンデンサの個数が多くなって補助電源装置２４が大型化するため、補助電源装置２４の電圧を低くして大電流を供給するようにする。
【００３５】
このようにして加熱部２２に電力を供給して所定温度に達したら、制御部３２は切替部２７を動作させて補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂに供給している電力を遮断する。そして主電源装置２３から主発熱体２２ａに供給している電力で加熱部２２を所定の温度に保つ。この所定の温度に保った加熱部２２と加圧ローラ１５の間に、図３に示すように、トナー像１７を転写した記録紙１６を搬送して、加熱部２２でトナー像１７を加熱溶融して記録紙１６に定着する。この加熱部２２で記録紙１６に転写したトナー像１７を定着するときに、加熱部２２のトナー像１７と接触する部分に円筒状フィルム３１を設けてあるから、トナーが付着することを防ぐことができる。この記録紙１６に対するトナー像１７の定着を所定部数繰り返して画像形成動作が終了して画像形成装置１が待機状態になると、制御部３２はメインスイッチ２５をオフにして切替部２７を動作させ補助電源装置２４を充電器２６に接続し、主電源装置２３から充電器２６を介して補助電源装置２４に電力を供給して充電する。以後、画像形成動作が行われるたびに上記動作を繰り返す。
【００３６】
このように画像形成装置１が待機状態になるたびに補助電源装置２４を充電することにより、画像形成動作を開始するときに、補助電源装置２４は常に所定の充電量を保つことができ、加熱立ち上げ時に確実に補助電源装置２４から電力を供給して加熱部２２を短時間で所定の温度に立ち上げることができる。また、補助電源装置２４に使用するコンデンサは、充放電の許容繰り返し回数が１万回以上であるとともに、充放電の繰り返しによる劣化も少なく、充放電の許容繰り返し回数が500回ら1000回程度であるニッケル−カドミウム電池と比べて長期間安定して使用することができる。また、鉛蓄電池のように液交換や補充なども必要ないため、メンテナンスをほとんど必要とせずに使用することができる。
【００３７】
上記説明では例えば朝一番に画像形成装置1の電源を投入して定着装置１０の加熱部２２を昇温するとき、主電源装置２３から主発熱体２２ａにのみ電力を供給して加熱部２２を加熱する場合について説明したが、補助電源装置２４のコンデンサの充電量は朝一番に画像形成装置1の電源を投入したときにそれほど減少していない場合もある。そこで図１１の回路図に示すように、補助電源装置２４の充電量を検出する充電量検出部３５を設け、画像形成装置1の電源を投入したときに、主電源装置２３から主発熱体２２ａに電力を供給するとともに補助電源装置２４の充電量に応じて補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂに電力を供給するようにしても良い。
【００３８】
この場合の動作を図１２のフローチャートを参照して説明する。例えば朝一番に画像形成装置1の電源を投入すると（ステップＳ１）、充填量検出部３５は補助電源装置２４のコンデンサの充填量を検出して制御部３２に送る。制御部３２は検出した充填量があらかじめ設定されている規定値に達しているかかどうかを判断し（ステップＳ２）、補助電源装置２４の充填量が規定値に達しているときは、主電源装置２３から主発熱体２２ａに電力を供給するとともに補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂにも電力を供給して加熱部２２を昇温させる（ステップＳ３）。この加熱部２２を加熱しているときに、加熱部２２の温度を検出する例えばサーミスタや熱電対や放射温度計等の温度検出部３６で検出している温度が所定温度に達すると（ステップＳ４）、制御部３２は補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂに供給している電力を遮断する。そして主電源装置２３から主発熱体２２ａに供給している電力で加熱部２２を所定の温度に保つ（ステップＳ５）。このように画像形成装置1の電源を投入したときに、補助電源装置２４の充電量が規定値に達している場合は、主電源装置２３と補助電源装置２４から加熱部２２に電力を供給することにより、図１３の温度上昇特性図に示すように、主電源装置２３のみで電力を供給する場合と比べて、加熱部２２の加熱を開始してから所定温度Ｔに達するまでの時間を短縮することができ、加熱部２２を例えば１０秒以下の短時間で所定の温度Ｔに昇温することができる。
【００３９】
この状態で制御部３２は画像形成動作を開始する（ステップＳ６）。この画像形成動作が終了して画像形成装置１が待機状態になると（ステップＳ７，Ｓ８）、制御部３２はメインスイッチ２５をオフにして切替部２７を動作させ補助電源装置２４を充電器２６に接続し、主電源装置２３から充電器２６を介して補助電源装置２４に電力を供給して充電する（ステップＳ９）。以後、画像形成動作が行われるたびに上記動作を繰り返す（ステップＳ１０,Ｓ３〜Ｓ９）。また、画像形成装置1の電源を投入したときに補助電源装置２４の充填量が規定値に達していない場合は、主電源装置２３から主発熱体２２ａにのみ電力を供給して加熱部２２を加熱する（ステップＳ２，Ｓ１１，Ｓ１２）。
【００４０】
このように主電源装置３から例えば電圧100Ｖ、電流12Ａで主発熱体２２ａに供給する1200Ｗの電力を確保し、補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂに800Ｗの電力を供給するために、補助電源装置２４に1300Ｆ，2.5Ｖのコンデンサを８個直列に接続して設けた場合、主発熱体２２ａの抵抗値Ｒ１は8.3Ωとなり、補助発熱体２２ｂの抵抗値は0.5Ωとなる。そこで図１４の上面図に示すように、セラミック基板２９に形成する主発熱体２２ａの抵抗体パターン３０ａと補助発熱体２２ｂの抵抗パターン３０ｂを変えて、補助発熱体２２ｂの抵抗パターン３０ｂの断面積を大きくすることにより、主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂを主電源装置２３と補助電源装置２４の特性に応じた構成に容易にすることができる。
【００４１】
前記説明では主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂをセラミックヒータで形成した場合について説明したが、主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂを金属薄膜抵抗体で構成しても良い。
【００４２】
また、補助発熱体２２ｂとして、セラミックヒータや金属被膜抵抗体の代わりに、図１５の回路図及び図１６の断面図に示すように、定着ローラ３３の内部にハロゲンヒータ３４からなる主発熱体２２ａとともに補助発熱体２２ｂとしてハロゲンヒータ３４を並列に複数設けても良い。このように補助発熱体２２ｂに並列に接続された複数のハロゲンヒータ３４を使用することにより、補助発熱体２２ｂに大電流を流すことができる。
【００４３】
さらに、補助発熱体２２ｂを、図１７の加熱部２２の構成図に示すように、ガラス管４０の内部に複数、例えば２本の電熱線４１を有するハロゲンヒータ３４ａで構成し、定着ローラ３３の内部に設けても良い。このように複数の電熱線４１を使用した場合でも、ガラス管４０は１本しかないため、熱容量を小さくすることができ、加熱部２２を加熱する立ち上がり時のガラス管４０を昇温させるのに必要な熱量を小さくすることができ、立ち上がり時間を短くすることができる。また、複数の電熱線４１でガラス管４０を共用するため、補助発熱体２２ｂを設置するスペースを小さくすることができる。したがって熱容量の小さい小径の定着ローラ３３に対しても適用することができる。
【００４４】
また、このガラス管４０の内部に設けた複数の電熱線４１の抵抗値を異ならせ、図１７（ｂ）に示すように、各電熱線４１のガラス管４０の長手方向の発光分布が異なるようにすると良い。ハロゲンヒータの発熱分布は電熱線４１の巻き方で調節し、抵抗が高く発光量の多い領域では電熱線４１をコイル状にして巻き数が多くなり、発光量の大きい領域ではガラス管４０の内部における電熱線４１の容積が大きくなる。この電熱線４１をガラス管４０に複数本設けると、同じ領域でガラス管４０の径を大きくしなければならない。これを防止するために、複数の電熱線４１の抵抗値すなわち発光分布をガラス管４０の長手方向で異ならせ、各電熱線４１の発光量の大小を互い違いになるように形成して、ガラス管４０の径を小さくする。さらに、図１７（ｃ）に示すように、複数の電熱線４１の両端を接続してガラス管４０の内部に設けることにより、複数の電熱線４１を有するハロゲンヒータ３４ａの外部接続端子を１つにまとめることができ、端子構成を簡略化して補助電源装置２４等との接続を容易にすることができる。
【００４５】
また、図１８に示すように、ハロゲンヒータ３４からなる主抵抗体２２ａを定着ローラ３３の内部に設けるとともに、補助発熱体２２ｂを、例えばステンレスのような通電すると発熱する金属薄膜４２をローラ基体４３の内面に形成しても良い。この場合、ローラ基体４３はアルミや鉄などの金属でもセラミックなどでも良く、ローラ基体４３として金属を使用した場合には、ローラ基体４３と金属薄膜４２の間に耐熱性の樹脂やセラミック等の絶縁層を設ける。このように補助発熱体２２ｂをローラ基体４３に設けることにより、補助発熱体２２ｂの熱をローラ基体４３に直接伝えることができ、定着ローラ３３を短時間で所定の温度まで昇温することができる。
【００４６】
前記説明では加熱装置２１で画像形成装置１の定着装置１０を加熱する場合について説明したが、各種伝熱装置や恒温装置等に同様に適用することができる。
【００４７】
また、前記説明では定着ローラ３３に主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂを設けた場合について説明したが、図１９の構成図に示すように、加圧ローラ１５にも主発熱体４４ａと補助発熱体４４ｂを設け、図２０の回路図に示すように、主発熱体４４ａには主電源装置２３から電力を供給して加熱し、補助発熱体４４ｂには補助電源装置２４から電力を供給するようにしても良い。このように加圧ローラ１５にも主発熱体４４ａと補助発熱体４４ｂを設けて加熱することにより、定着装置１０をより効率良く加熱して所定の温度に保つことができる。
【００４８】
また、定着ローラ３３に設けた主発熱体２２ａに供給する電力と、加圧ローラ１５に設けた主発熱体４４ａに供給する電力を異なるメインスイッチ２５ａ，２５ｂで独立して制御することにより、カラー画像等を形成する場合に、記録紙１６に転写されたトナー像１７を最適な条件で定着することができ、形成する画像の画質を向上することができる。また、補助電源装置２４から加圧ローラ１５の補助発熱体４４ｂに印加する電圧は、定着ローラ３３の補助発熱体２２ｂに印加する電圧と同電圧になるので、加圧ローラ１５の補助発熱体４４ｂと定着ローラ３３の補助発熱体２２ａを異なる抵抗値に設定することにより、加圧ローラ１５と定着ローラ３３をそれぞれに適した温度特性で制御することができる。
【００４９】
このように補助電源装置２４から定着ローラ３３の補助発熱体２２ｂと加圧ローラ１５の補助発熱体４４ｂに電力を供給するとき、切替部２７から補助発熱体２２ｂと補助発熱体４４ｂまで共通のケーブルで接続すると、このケーブルに大電流が流れるため、その電流に応じたケーブルを使用する必要がある。そこで、図２１の回路図に示すように、切替部２７と補助発熱体２２ｂの間及び切替部２７と補助発熱体４４ｂの間を異なるケーブルで接続して、各ケーブルに流れる電流を少なくすることにより、その電流値に適したケーブルで補助発熱体２２ｂと補助発熱体４４ｂを切替器２７に接続することができる。また、図２２の回路図に示すように、補助電源装置２４に複数の出力端子を設け、各出力端子から補助発熱体２２ｂと補助発熱体４４ｂに切替器２７を介して電力を供給するようにしても良い。この場合、切替器２７で補助発熱体２２ｂと補助発熱体４４ｂに供給する電力を独立して制御することにより、加圧ローラ１５と定着ローラ３３をそれぞれに適した温度特性で制御することができる。
【００５０】
前記説明では定着装置１０に定着ローラ３３を設けた場合について説明したが、図２３の構成図に示すように、主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂを有する加熱ローラ４６と補助ローラ４７に巻き回された定着ベルト４８を使用し、定着ベルト４８を加熱ローラ４６で加熱するとともに加圧ローラ１５を加熱するようにしても良い。
【００５１】
また、加熱装置２１に、図２４の回路図に示すように、補助電源装置２４を冷却する冷却手段５０と、補助電源装置２４の温度を検出する温度検出部５１を設け、温度検出部５１で検出した補助電源装置２４の温度に応じて冷却手段５０で補助電源装置２４を冷却すると良い。このように補助電電装置２４を冷却手段５０で冷却することにより、補助電源装置２４が高温になり耐久性が劣化することを防いで、補助電源装置２４の耐久性を向上することができる。また、補助電源装置２４の温度を温度検出部５１で直接検出して冷却手段５０の駆動を制御部３２で制御することにより、補助電源装置２４が過度に昇温したり冷却することを防ぐことができ、補助電源装置２４の電気二重層コンデンサ等の耐久性を向上するとともに放電効果を高めることができる。
【００５２】
この冷却手段５０は、図２５（ａ）の構成図に示すように、電気二重層コンデンサ等の蓄電セル５２を複数まとめた補助電源装置２４にファン５０ａを直接取り付け、外部の空気により冷却したり、ペルチェ素子や冷却液体をポンプで循環して冷却すれば良い。このように補助電源装置２４を直接冷却することにより、大電流を補助発熱体２２ｂに供給する補助電源装置２４を加熱部２２の近い位置に配置し、短い配線で接続して配線自身の熱損失を減らすようにしても、加熱部２２の熱により補助電源装置２４が過度に昇温することを防ぐことができ、補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂに安定して大電流を供給することができる。
【００５３】
また、制御部３２で例えばファン５０ａを駆動して補助電源装置２４を冷却するとき、補助電源装置２４が充電中か補助発熱体２２ｂに電力を供給しているかの動作状態に応じてファン５０ａの回転数を可変して風量を変更を可変することにより、補助電源装置２４の温度上昇をより効率良く抑制することができる。すなわち補助電源装置２４を充電しているときは放電しているときよりも補助電源装置２４自体の発熱が大きくなりやすい。そこで補助電源装置２４の充電時には風量を大きくし冷却効率を高める。また、加熱部２２を加熱しているときは加熱部２２からの熱により補助電源装置２４が昇温することを防ぐために、風量を大きくする。このように加熱装置２１の動作状態に応じて制御部３２でファン５０ａ等の冷却効果を制御することにより、補助電源装置２４の過度な昇温を効率良く防ぐとともにエネルギ効率を向上させることができる。
【００５４】
また、冷却手段５０として図２５（ｂ）に示すように、補助電源装置２４にフィンやヒートパイプ５０ｂなど駆動制御を必要としないものを取り付けても良い。このように駆動制御を必要としないフィンやヒートパイプ５０ｂを取り付けることにより、待機時や稼働時でも消費電力を低減することができるとともに作動音が発生せず、画像形成装置１の静粛性を高めることできる。
【００５５】
さらに、補助電源装置２４を冷却するファン５０ａを、図２６の構成図に示すように、画像形成装置１の補助電源装置２４を配置した位置に近い位置に配置し、画像形成装置１内の温度を検出し、検出した温度に応じてファン５０ａを駆動制御して、画像形成装置１内の温度を所定の範囲に保ち、補助電源装置２４の過度な昇温を防ぐようにしても良い。すなわち、画像形成装置１は定着装置１０で発生する熱やその他の電気素子などからの発熱により機内温度が条件によっては７０〜８０℃以上に上昇する。この温度上昇は補助電源装置２４の電気二重層コンデンサ等の蓄電セル５２の温度に対して大きな影響を与え、画像形成装置１の稼働が終了しても補助電源装置２４の温度を上昇させる原因となってしまう。そこで画像形成装置１の内部温度を検知して、画像形成動作終了後でも所定の温度以上にならないように冷却することにより、補助電源装置２４の過度な昇温を防止して耐久性を向上させることができる。
【００５６】
前記各説明では主発熱体２２ａに主電源装置２３から電力を供給し、補助発熱体２２ｂに、主電源装置２３とは別系統の補助電源装置２４から電力を供給する場合について説明したが、定着装置１０の円筒状フィルム３１や定着ローラ３３の加熱部２２に、図２７の回路図に示すように、複数例えば２組の補助発熱体２２ｂ，２２ｃを設け、補助発熱体２２ｂ，２２ｃに補助電源装置２４と主電源装置２３のいずれかから電力を供給するようにしても良い。この場合、補助電源装置２４と主電源装置２３に対する補助発熱体２２ｂ，２２ｃの接続を動作モード切換スイッチ５３で切り替え、補助発熱体２２ｂ，２２ｃに補助電源装置２４から電力を供給するとき、補助発熱体２２ｂ，２２ｃを並列接続し、補助発熱体２２ｂ，２２ｃに主電源装置２３から電力を供給するとき、補助発熱体２２ｂ，２２ｃを直列接続する。このように補助発熱体２２ｂ，２２ｃに補助電源装置２４から電力を供給するとき、補助発熱体２２ｂ，２２ｃを並列接続することにより、低電圧の補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂ，２２ｃに大電流を供給することができる。また、主電源装置２３から補助発熱体２２ｂ，２２ｃに電力を供給するとき、補助発熱体２２ｂ，２２ｃを直列接続することにより、補助発熱体２２ｂ，２２ｃの抵抗値を大きくして補助発熱体２２ｂ，２２ｃに流れる電流を小さくすることができる。
【００５７】
また、図２７に示すように、定着装置１０の円筒状フィルム３１や定着ローラ３３の中心の一定範囲、例えば画像形成装置１で最も多く使用するＡ４サイズに対応する範囲に主発熱体２２ａを配置し、その両端に補助発熱体２２ｂ，２２ｃをそれぞれ配置する。この定着装置１０を立ち上げて低温から所定の温度まで昇温させたり、待機時から立ち上げるときは、図２７（ａ）に示すように、補助発熱体２２ｂ，２２ｃを並列接続して、加熱部２２の主発熱体２２ａに主電源装置２３から電力を供給し、補助発熱体２２ｂ，２２ｃに補助電源装置２４から電力を供給する。このように定着装置１０の立ち上げ時に加熱部２２に大きな電力を供給することができ、定着装置１０を短時間で所定の温度まで昇温することができる。加熱部２２が所定の温度まで昇温したら、図２７（ｂ）に示すように、補助発熱体２２ｂ，２２ｃを直列接続に切り換え、主電源装置２３から電力を供給する。
【００５８】
例えば定着装置１０を立ち上げるとき、補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂ，２２ｃに電圧６０Ｖで１２００Ｗの電力を供給し、主電源装置２３から主発熱体２２ａに電圧１００Ｖで６００Ｗの電力を供給すると定着装置１０には１８００Ｖの電力を供給することができる。この電力の供給により定着装置１０が所定の温度まで昇温したとき、補助発熱体２２ｂ，２２ｃを直列接続に切り換え、主電源装置２３から電力を供給すると、補助発熱体２２ｂ，２２ｃに約８００Ｗの電力を供給することができ、かつ商用電源の供給電力の上限である１５Ａを越えない範囲で定着装置１０に１４００Ｗの電力を供給することができる。
【００５９】
また、例えば円筒状フィルム３１や薄肉の定着ローラ３３は熱容量が非常小さいために短時間で昇温できが、その反面、表面温度にムラが生じやすい。そして、サイズの小さい記録紙１６を連続的に通過する際に、記録紙１６が通過する範囲からは熱量が取られるが、記録紙１６が通過しない周辺部には熱が蓄積されるために異常な高温となり、定着装置１０の寿命を短くしてしまうという不具合が有る。これに対して、円筒状フィルム３１や定着ローラ３３の周辺部に補助発熱体２２ｂ，２２ｃを設け、定着装置１０が所定の温度に達したとき、補助発熱体２２ｂ，２２ｃを直列接続して主電源装置２３から小さな電流を流すことにより、記録紙１６が通過しない周辺部に加える熱量を低減して周辺部が異常に昇温することを抑え、定着装置１０の温度分布を最適な状態に分布させることができる。また、円筒状フィルム３１や定着ローラ３３の周辺部の温度を検出し、検出した温度により補助発熱体２２ｂ，２２ｃに流す電流を制御することにより、定着装置１０の温度分布を最適な温度分布に設定することができる。
【００６０】
前記説明では補助発熱体２２ｂ，２２ｃに主電源装置２３から電力を供給するとき、主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂ，２２ｃに同時に電流を流した場合について説明したが、図２８に示すように、主電源装置２３から主発熱体２２ａに電力を供給する回路と主電源装置２３から補助発熱体２２ｂ，２２ｃに電力を供給する回路を切換スイッチ５４で切り換え、切換スイッチ５４を時間的に切り換えることにより、主電源装置２３から主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂ，２２ｃに交互に電力を供給することにより、主電源装置２３からの電流を小さくすることができる。
【００６１】
例えば定着装置１０を立ち上げるとき、補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂ，２２ｃに電圧５０Ｖで６００Ｗの電力を供給し、主電源装置２３から主発熱体２２ａに電圧１００Ｖで１２００Ｗの電力を供給すると定着装置１０には１８００Ｖの電力を供給することができる。この電力の供給により定着装置１０が所定の温度まで昇温したとき、補助発熱体２２ｂ，２２ｃを直列接続に切り換え、主電源装置２３から電力を供給すると、補助発熱体２２ｂ，２２ｃに約６００Ｗの電力を供給することになり、主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂ，２２ｃに主電源装置２３から電力を供給すると、主電源装置２３からは商用電源の供給電力の上限である１５Ａを越えた電流を流すことになる。このとき切換スイッチ５４を時間的に切り換えて、主電源装置２３から主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂ，２２ｃに交互に電力を供給することにより、主電源装置２３から流す電流を１２Ａと６Ａに切り換えることができ、主電源装置２３から流す電流を１５Ａ以下に抑えることができる。
【００６２】
このように主電源装置２３から主発熱体２２ａに電力を供給するとき、主発熱体２２ａに印加する電圧を位相制御して主発熱体２２に印加される最大電圧を任意に設定したり、主電源装置２３から変圧器を介して電力を供給して、主発熱体２２ａや補助発熱体２２ｂ，２２ｃに印加する電圧を制御することにより、必要以上に電力を消費することを抑制するとともに、商用電源の上限電流を超えることを防ぐことができる。
【００６３】
また、補助電源装置２４として電気二重層コンデンサ等の代わりに燃料電池を使用しても良い。このように燃料電池を使用すると、発電効率が高く、環境に非常にやさしいとともに充電する必要がなく、加熱装置２１の構成を簡略化することができる。
【００６４】
また、補助電源装置２４として使用する電気二重層コンデンサ等は充放電の繰り返し回数が数万回以上でほぼ無制限で、実質的には半永久的に使用可能でメンテナンスが不要である。この電気二重層コンデンサ等の長寿命を活かし、複写機等の画像形成装置１本体の寿命が終わった際に電気二重層コンデンサ等を回収し再利用することにより資源の有効利用や加熱装置２１のコストの低減を図ることができる。さらに、電気二重層コンデンサ等には充電された電荷が放電されるまで蓄積している。したがって電気二重層コンデンサ等を再利用するために加熱装置２１から回収するとき感電する危険性があり、重大な事故になる可能性があり、加熱装置２１から電気二重層コンデンサ等を回収する際には作業者の安全を充分に確保する必要がある。
【００６５】
そこで電気二重層コンデンサ等を使用した補助電源装置２４を、図２９の構成図に示すように、電気二重層コンデンサ等の蓄電セル５２を複数まとめた蓄電モジュール６０を有する補助電源装置２４をカートリッジ６１に収納し、加熱装置２１に対して着脱自在になっている。カートリッジ６１は絶縁材料で形成され、図２９（ａ）の断面図に示すように、加熱装置２１に挿入側に補助電源装置２４の蓄電モジュール６０の正極と負極に接続された外部端子６２を有し、外部端子６２とはの反対側に保持部６３を有する。また、図２９（ｂ）の側面図に示すように、複数の折り取ることが可能な折り爪６４を有する。
【００６６】
カートリッジ６１の外部端子６２は、カートリッジ６１に収容される蓄電モジュール６０の電圧と静電容量等の仕様により異なった形状をしており、加熱装置２１には、図３０の回路図に示すように、必要とする仕様の蓄電モジュール６０が収容されているカートリッジ６１の外部端子６２とだけ接続できる形状をした接続端子６５を有する。このようにカートリッジ６１の外部端子６２と加熱装置２１の接続端子６５をカートリッジ６１に収容される蓄電モジュール６０の電圧と静電容量等の仕様により異なった形状にすることにより、加熱装置２１の仕様に合った蓄電モジュール６０を収容したカートリッジ６１だけを加熱装置２１に装着することができ、仕様の異なる蓄電モジュール６０を加熱装置２１に接続する誤操作を防ぎ、誤操作による故障や事故を確実に防止することができる。ここでカートリッジ６１と加熱装置２１に、蓄電モジュール６０の仕様を記載したシール等を貼り付けておくと、カートリッジ６１を加熱装置２１に装着するときの作業者の便宜を図ることができる。
【００６７】
また、カートリッジ６１を加熱装置２１に着脱自在にしたから、蓄電モジュール６０を有する補助電源装置２４を再利用するための回収と取付け作業を容易に行うことができ、補助電源装置２４のリサイクルを推進することができる。さらに、補助電源装置２４を初期装備していない画像形成装置に、補助電源装置２４をあとから取り付けることもでき、画像形成装置の立上時間を短くすることができる。
【００６８】
また、折り爪６４は、蓄電モジュール６０を有する補助電源装置２４を再利用するときの限度回数を表すものであり、作業者が補助電源装置２４を再利用するたびに折り爪６４を１つずつ折り取り、折り爪６４が全て無くなると、カートリッジ６１と内部の蓄電モジュール６０の寿命として廃棄もしくは処理するように管理している。この折り爪６４で補助電源装置２４の再利用の限度を示すことにより、蓄電モジュール６０の老朽化に伴う事故や故障を未然に防ぐことができる。
【００６９】
さらに、カートリッジ６１を絶縁材料で形成し、蓄電モジュール６０を完全に覆っているから、カートリッジ６１を着脱するとき、作業者が蓄電モジュール６０に充電された電荷に感電する危険性を回避することができる。また、図３１（ａ）の断面図に示すように、カートリッジ６１に設けた外部端子６２を、加熱装置２１の接続端子６５の外周部と嵌合する絶縁材料で形成したカバー６６で覆ったり、図３１（ｂ）の断面図に示すように、カートリッジ６１を加熱装置２１に取り付けるときに開となり、加熱装置２１から取り外すときに閉となるシャッタ機構６７を有するカバー６８でカートリッジ６１の外部端子６２を覆うことにより、カートリッジ６１の外部端子６２が作業者や導電性の部材に触れて感電する事故を防止することができるとともに蓄電モジュール６０を有する補助電源装置２４が破損することを防ぐことができる。
【００７０】
また、図３２の構成図に示すように、カートリッジ６１の外部端子６２を有する面に、操作部６９を有するスイッチ７０を設け、図３３の回路図に示すように、蓄電モジュール６０と外部端子６２をスイッチ７０を介して接続し、カートリッジ６１を加熱装置２１に取り付けない状態では、図３３（ａ）に示すように、スイッチ７０をオフ状態にし、カートリッジ６１を加熱装置２１に取り付けたとき、加熱装置２１の接続端子６５で操作部６９を駆動してスイッチ７０をオン状態にしても良い。このようにカートリッジ６１を加熱装置２１に取り付けたときだけ、蓄電モジュール６０と外部端子６２の間を導通させることにより、カートリッジ６１を加熱装置２１に着脱するときに、作業者が蓄電モジュール６０に充電された電荷に感電する危険性を回避することができ、安全に着脱作業を行うことができる。さらに、カートリッジ６１を加熱装置２１に取り付けたときだけ、蓄電モジュール６０と外部端子６２の間を導通するから、この導通の有無を加熱装置２１の制御部３２で検出することにより、蓄電モジュール６０を有する補助電源装置２４を加熱装置２１に正常に取り付けたか否を確実に検出することができる。
【００７１】
前記説明では補助電源装置２４の再利用回数をカートリッジ６１に設けた折り爪６４で検出し、カートリッジ６１内の蓄電モジュール６０の電圧や静電容量等の仕様をカートリッジ６１に貼り付けたシール等で表示する場合について説明したが、図３４の断面図に示すように、カートリッジ６１に例えばＩＣチップ等の情報保持手段７１を設け、情報保持手段７１に蓄電モジュール６０の製造時期や再利用回数及び電圧や静電容量等の仕様などの情報を記録し、カートリッジ６１と非接触の情報記録再生装置７２で情報保持手段７１に記録した情報を読み取ったり、再利用回数を更新するようにしても良い。このようにカートリッジ６１に情報保持手段７１を設けることにより、カートリッジ６１に収容された蓄電モジュール６０の各種情報を正確に得ることができ、補助電源装置２４を適正に管理することができる。また、補助電源装置２４をリサイクルして再利用するとき、情報保持手段７１に記録した情報を読み取ることにより、異なる仕様や再利用回数ごとに分類して管理することができ、補助電源装置２４の選別作業等に要する時間を大幅に短縮することができる。さらに、情報記録再生装置７２を加熱装置２１にも設けることにより、加熱装置２１に取り付ける補助電源装置２４が適正なものであるか否を確認することもできる。
【００７２】
例えば情報保持手段７１としてＳＲＡＭを使用した場合、図３５の構成図に示すように、カートリッジ６１に情報保持手段７１の出力端子７３を設け、加熱装置２１のカートリッジ６１の取付部に、制御部３２に接続され、情報保持手段７１の出力端子７３と接触して導通する入力端子７４を設ける。そしてカートリッジ６１を加熱装置２１に取り付けたとき、制御部３２に有するＣＰＵで情報保持手段７１に記録した再利用回数や電圧等の仕様を読み取り、読み取った仕様等が不適切の場合には補助電源装置２４からの電力供給を禁止する。例えば図３６の回路図に示すように、加熱装置２１の接続端子６５の出力側に接続切換手段７５を設け、制御部３２で情報保持手段７１に記録した仕様等を読み取ったとき、読み取った仕様等が不適切の場合に制御部３２で接続切換手段７５の電気的接続を遮断すれば良い。このようにして不適切な補助電源装置２４が加熱装置２１に取り付けられて故障や事故が発生することを防止することができる。また、情報保持手段７１の出力端子７３と制御部３２に接続された入力端子７４の接触の有無により、補助電源装置２４を有するカートリッジ６１を加熱装置２１に正常に取り付けたか否を検出することもできる。
【００７３】
前記各説明では画像形成装置１の定着装置１０の加熱装置２１に補助電源装置２４を設けた場合について説明したが、補助電源装置２４に使用する電気二重層コンデンサ等は、現状では非常に高価であり、複数の画像形成装置１、例えば電子写真方式を使用した複写機を２台使用したり、それぞれ独立した複写機とプリンタを使用する場合、各画像形成装置１に電気二重層コンデンサ等を有する補助電源装置２４を取り付けると資源を有効に利用することができないとともにコスト高になってしまう。また、電気二重層コンデンサは充放電の寿命が半永久的であるため、同一期間内での利用回数が増えると、充放電の１回あたりのコストを安くすることができるため、同一期間内での利用回数を増やして効率良く利用することが望ましい。しかし１台の画像形成装置１で補助電源装置２４の電気二重層コンデンサの利用回数を増やすために、画像形成装置１の使用回数を増やすと、画像形成装置１自体の寿命が短くなってしまう。そこで複数の画像形成装置１を使用し、電気二重層コンデンサ等を有する補助電源装置２４を複数の画像形成装置１で共用することが望ましい。この複数の画像形成装置１で電気二重層コンデンサ等を有する補助電源装置２４を共用するための補助電力供給システムについて説明する。
【００７４】
図３７は補助電力供給システムの構成図である。図に示すように、補助電力供給システム８０は、例えば２台の画像形成装置１ａ，１ｂに補助電力を供給する補助電力供給装置８１を有する。画像形成装置１ａ，１ｂはそれぞれ定着装置１０に、交流電源に接続された主電源装置２３ａ，２３ｂから電力を供給する主発熱体２２ａと、補助電力供給装置８１から電力を供給する補助発熱体２２ｂを有する。補助電力供給装置８１は、電気二重層コンデンサ等を有する補助電源装置２４と充電器２６と切換部２７と供給電力切換部８２及び制御装置８３を有する。充電器２６は交流電源に接続された主電源装置２３ｃから供給された電力により補助電源装置２４を充電する。切換部２７は補助電源装置２４に対する充電器２６と供給電力切換部８２の接続を切り換える。供給電力切換部８２は、補助電源装置２４から出力する補助電力を画像形成装置１ａに供給するか、画像形成装置１ｂに供給するかを切り換える。制御装置８３は画像形成装置１ａ，１ｂからの情報により切換部２７と供給電力切換部８２の接続を切り換える。
【００７５】
この補助電源装置２４から画像形成装置１ａ，１ｂに補助電力を供給するときの動作を図３８のタイムチャートを参照して説明する。
【００７６】
画像形成装置１ａが待機状態から立ち上げて画像形成動作を開始するために主電源装置２３ａから主発熱体２２ａに電力の供給を開始すると、補助電力供給装置８１の制御装置８３は切換部２７を供給電力切換部８２側に接続し、供給電力切換部８２を画像形成装置１ａ側に接続して、補助電源装置２４から補助電力を画像形成装置１ａの補助発熱体２２ｂに供給する。この電力の供給により主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂを有する定着装置１０が所定の温度に達すると、制御装置８３は供給電力切換部８２を駆動して補助電源装置２４から画像形成装置１ａに供給している補助電力を遮断する。画像形成装置１ａの画像形成動作が終了して待機状態になると、制御装置８３は切換部２７を充電器２６側に接続し、充電器２６で補助電源装置２４を充電する。この状態で画像形成装置１ｂが待機状態から立ち上げて画像形成動作を開始するために主電源装置２３ａから主発熱体２２ａに電力の供給を開始すると、補助電源装置２４を画像形成装置１ｂ側に接続し、画像形成装置１ｂの補助発熱体２２ｂに補助電源装置２４から補助電力を供給する。
【００７７】
このように補助電力供給装置８１から２台の画像形成装置１ａ，１ｂに補助電力を供給することにより、各画像形成装置１ａ，１ｂに補助電源装置２４を設ける必要がなく、補助電力供給装置８１の補助電源装置２４を有効に利用して、利用効率を高めることができるとともに画像形成装置１ａ，１ｂのコストを低減することができる。また、画像形成装置１ａ，１ｂが待機状態のときに補助電源装置２４を充電するから、画像形成装置１ａ，１ｂを立ち上げたとき補助電源装置２４を所定の充電量にすることができる。
【００７８】
次に画像形成装置１ａ，１ｂからの情報に基づき補助電力供給装置８１の制御装置８３で補助電力供給動作の制御を図３９のブロック図を参照して説明する。
【００７９】
補助電力供給装置８１の制御装置８３は、画像形成装置１ａ，１ｂからの情報を専用の信号線又は汎用のネットワークを利用し受信する入力手段８４と、受信した情報の内容を判定する判定手段８５と、補助電源装置２４を充電したり、補助電源装置２４から出力する補助電力を制御する制御手段８６を有する。画像形成装置１ａ，１ｂは、それぞれ図１に示すように、感光体２と帯電装置３と書込装置や現像装置６と転写装置７等の画像形成部９０と、主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂ等を有する定着装置１０と、各種動作状態を検出する動作状態検知部９１及び検出した動作状態を補助電力供給装置８１に送信する出力手段９２を有する。
【００８０】
画像形成装置１ａの電源が投入されているとき、動作状態検知部９１ａは定着装置１０ａの温度や記録紙１６の残量や印刷の可否などの各種機器状態と補助電源装置２４の残電力量や画像形成装置１ａの優先度などをステータス情報として検知し、ステータス情報として出力手段９２ａに送る。出力手段９２ａは送られたステータス情報を補助電力供給装置８１の入力手段８４に送信する。画像形成装置１ｂの動作状態検知部９１ｂもステータス情報を検知し、出力手段９２ｂを介して補助電力供給装置８１の入力手段８４に送信する。補助電力供給装置８１の入力手段８４は受信した画像形成装置１ａ，１ｂのステータス情報を判別手段８５に送る。判別手段８５は送られたステータス情報の内容から補助電力の供給先及び供給開始や停止などの制御情報を判別して制御手段８６に送る。制御手段８６は送られた制御情報により、画像形成装置１ａ，１ｂのいずれに補助電力を供給するかと、供給するタイミングを制御する。
【００８１】
このように各画像形成装置１ａ，１ｂの個別の状態や動作状態の情報に基づき補助電力を供給する供給先や供給タイミングを制御することにより、温度が充分高くて補助電力を必要としない画像形成装置１や、記録紙１６の残量が無く、画像形成が不可能な画像形成装置１へ補助電力を供給しなく、補助電力を必要とする画像形成装置１に補助電力を供給することにより、各画像形成装置１ａ，１ｂの状況に合わせた適切な電力供給を行うことができ、補助電源装置２４を有効に利用することができる。また、ステータス情報に優先度を含むことにより、例えば画像形成装置１ｂに補助電力を供給しているときに、優先度の高い画像形成装置１ａから補助電力の供給が要求されたとき、画像形成装置１ｂに対する補助電力の供給を停止して画像形成装置１ａに補助電力を供給することもできる。
【００８２】
また、補助電力供給装置８１を画像形成装置１ａ，１ｂとは別に独立してもうけたから、他の画像形成装置を追加したときに簡単に接続することができる。また補助電源装置２４の蓄電量や放電時の時間変化等を安全に動作させる際に多い管理項目を一括して管理することができる。
【００８３】
前記説明では補助電力供給装置８１を画像形成装置１ａ，１ｂとは別個に設けた場合について説明したが、図４０のブロック図に示すように、補助電力供給装置８１を例えば画像形成装置１ａに設け、画像形成装置１ａから他の画像形成装置１ｂにも補助電力を供給するようにしても良い。このように画像形成装置１ａに補助電力供給装置８１を設けることにより、補助電力供給装置８１を設置するスペースを設ける必要がないとともに、補助電源装置２４を画像形成装置１ａの定着装置１０ａの近くに配置することができ、補助発熱体２２ｂに供給する補助電力の配線抵抗による損失を減らすことができる。
【００８４】
また、前記説明では主電源装置２３から充電器２６を介して補助電源装置２４を充電する場合について説明したが、図４１のブロック図に示すように、燃料電池９３から供給される電力で補助電源装置２４を充電するようにしても良い。
【００８５】
さらに、前記説明では画像形成装置１ａ，１ｂに補助電力供給装置８１から補助電力を供給する場合について説明したが、図４２のブロック図に示すように、一時的に大電力を必要とする例えば恒温装置やエアコン等の各種電気機器１００ａ，１００ｂにも同様にして補助電力供給装置８１から補助電力を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】この発明の画像形成装置の構成図である。
【図２】加熱装置の構成を示す回路図である。
【図３】定着装置の構成を示す断面図である。
【図４】従来の定着ローラの加熱装置の構成を示す回路図である。
【図５】加熱部の構成を示す上面図である。
【図６】他の定着装置の構成を示す断面図である。
【図７】定着装置の加熱装置の動作を示すタイムチャートである。
【図８】第３の定着装置の構成を示す断面図である。
【図９】定着ローラの温度上昇特性図である。
【図１０】補助電源装置のコンデンサの残電力量の変化特性図である。
【図１１】第２の加熱装置の構成を示す回路図である。
【図１２】定着装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３】定着装置の温度上昇特性の比較図である。
【図１４】加熱装置の他の構成を示す上面図である。
【図１５】第３の加熱装置の構成を示す回路図である。
【図１６】ハロゲンヒータの補助発熱体を有する定着ローラの構成を示す断面図である。
【図１７】定着ローラに設けたハロゲンヒータの補助発熱体の構成図である。
【図１８】金属薄膜の補助発熱体を有する定着ローラの構成を示す断面図である。
【図１９】第４の定着装置の構成を示す断面図である。
【図２０】第４の定着装置の加熱装置を示す回路図である。
【図２１】第４の定着装置の第２の加熱装置を示す回路図である。
【図２２】第４の定着装置の第３の加熱装置を示す回路図である。
【図２３】第５の定着装置の構成を示す断面図である。
【図２４】冷却手段を有する加熱装置の構成を示す回路図である。
【図２５】冷却手段を有する補助電源装置の構成図である。
【図２６】冷却手段を有する画像形成装置の構成図である。
【図２７】補助発熱体に補助電源装置と主発熱体から電力を供給する加熱装置の構成を示す回路図である。
【図２８】補助発熱体に補助電源装置と主発熱体から電力を供給する加熱装置の他の構成を示す回路図である。
【図２９】補助電源装置を収容したカートリッジの構成を示す断面図である。
【図３０】カートリッジに収容した補助電源装置を有する加熱装置の構成を示す回路図である。
【図３１】カートリッジの外部端子の保護を示す断面図である。
【図３２】補助電源装置と外部端子の接続を断続するスイッチを有するカートリッジの断面図である。
【図３３】スイッチの動作状態を示す回路図である。
【図３４】情報保持手段を有するカートリッジの断面図である。
【図３５】情報保持手段と加熱装置の制御部の接続を示す構成図である。
【図３６】接続切換手段を有する加熱装置の構成を示す回路図である。
【図３７】補助電力供給システムの構成図である。
【図３８】補助電源装置から２台の画像形成装置に補助電力を供給するときの動作を示すタイムチャートである。
【図３９】補助電力供給動作の制御機能を示すブロック図である。
【図４０】一方の画像形成装置に補助電力供給装置を設けた補助電力供給システムの構成を示すブロック図である。
【図４１】他の補助電力供給システムの構成を示す回路図である。
【図４２】電気機器に補助電力を供給する補助電力供給システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８７】
１；画像形成装置、２；感光体、３；帯電装置、５；ミラー、６；現像装置、
７；転写装置、８；クリーニング装置、９；給紙装置、１０；定着装置、
１５；加圧ローラ、１６；記録紙、２１；加熱装置、２２；加熱部、
２２ａ；主発熱体、２２ｂ；補助発熱体、２３；主電源装置、
２４；補助電源装置、２５；メインスイッチ、２６；充電器、２７；切替部、
３１；円筒状フィルム、４４ａ；主発熱体、４４ｂ；補助発熱体、
５０；冷却手段、５１；温度検出部、６１；カートリッジ、
８０；補助電力供給システム、９１；補助電力供給装置、
８２；供給電力切換部、８３；制御装置。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば記録媒体に転写されたトナー像を定着する定着装置等の電気機器に電力を供給する補助電力供給システム、特に省電力の効率化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ装置等の画像形成装置は普通紙やＯＨＰ等の記録媒体上に画像を形成する。この画像形成装置は、画像形成の高速性や画像品質，コストなどから電子写真方式が採用されている。電子写真方式は記録媒体上にトナー像を形成し、形成したトナー像を熱と圧力で記録媒体に定着する方法であり、定着方式としては安全性等の面からヒートローラ方式が現在最も多く採用されている。ヒートローラ方式は、ハロゲンヒータなどの発熱部材により加熱される加熱ローラと、加熱ローラに対向配置される加圧ローラを圧接してニップ部と呼ばれる相互圧接部を形成し、このニップ部にトナー像が転写された記録媒体を通して加熱する方法である。
【０００３】
近年、環境問題が重要となり、複写機やプリンタ装置等の画像形成装置も省エネルギ化が進んでいる。この画像形成装置の省エネルギを考えるに当たって無視できないのは、トナーを記録媒体に定着する定着装置の省電力である。画像形成装置の待機時における定着装置の消費電力の低減としては、待機時には加熱ローラの温度を定着温度よりやや低い一定の温度に保つことにより、使用時に直ちに使用可能温度まで立ち上げ、使用者が定着ローラの昇温を待つことがないようにしている。この場合、定着装置を使用していないときにもある程度の電力を供給して余分なエネルギを消費していた。この待機時の消費エネルギは機器の消費エネルギの約７割から８割に上がるといわれている。
【０００４】
この待機時の消費エネルギを削減してより省電力化を図ることが望まれ、日本国内では省エネルギ法が改正されて強化され、米国でもエナジースターやＺＥＳＭ（Zero Energy Star Mode）などの省エネプログラムが制定されて、未使用時には電力供給をゼロにすることが求められてきている。しかしながら待機時にエネルギ消費をゼロにすると、加熱ローラは鉄やアルミなどの金属ローラを主に使用しており熱容量が大きいため、約180℃前後の使用可能温度にまで昇温するには数分から十数分など長い加熱時間が必要であり、使用者の使い勝手が悪化してしまう。このため速やかに加熱ローラ温度を上昇させる構成が、省エネルギの複写機を実現する上で必要とされ、例えば、前記ＺＥＳＭでは再立上には10秒以下が要求されている。
【０００５】
この加熱ローラの昇温時間を短くするためには、単位時間の投入エネルギすなわち定格電力を大きくすると良い。実際に、プリント速度の速い高速機には電源電圧を200Ｖにして対応している装置も多い。しかし、日本国内の一般的なオフィスでは、商用電源は100Ｖ15Ａであり、200Ｖに対応させるには設置場所の電源関連に特別な工事を施す必要があり一般的な解決法とはいえない。また、100Ｖ15Ａを２系統用いて全投入電力を上げる製品も実用化されているが、２系統のコンセントが近くにあるところでないと設置することができない。このため加熱ローラを短時間で昇温させようとしても、投入エネルギの上限は上げられないのが実状であった。
【０００６】
また、短時間の昇温を実現する定着装置として、例えば熱容量が小さい板状のセラミックヒータの周囲に耐熱樹脂製のフィルムを巻き回して加熱ローラを構成し、立上時間を短くしたものも、30枚／分以下の低速機で実用化されている。しかし、今後、さらに高速機へ対応するためには耐熱樹脂製フィルムを破損防止のために厚くする必要がある。このように耐熱樹脂製フィルムを厚くした場合、樹脂は金属よりも熱伝導率が悪いため、記録媒体が加熱ローラと加圧ローラのニップ中に入る以前からセラミックヒータで耐熱樹脂製フィルムを加熱する必要がある。このため、セラミックヒータの板状部の面積を大きくするとともに高い電力電源が必要であり、高速機には実現できないのが実情である。
【０００７】
これを改善するために例えば特許文献１に示すように、加圧ローラの下部に加熱ローラの発熱体とは別系統の発熱体を設け、待機時に加熱ローラの発熱体とは別系統の発熱体に電力を供給している。また、特許文献２に示されているように、定着装置が待機状態になったときに一定レベルだけ低い電圧を加熱ローラに供給して定着装置の温度が下がることを遅らせたり、特許文献３に示すように、定着装置の待機時に補助電源である二次電池を充電し、定着装置を立ち上げたときに主電源装置と二次電池や一次電池から電力を供給して立上時間を短縮するようにしたりしている。さらに、特許文献４に示すように、主電源の他に大容量のコンデンサを使用した補助電源を使用し、待機時に主電源と加熱部の接続を遮断し、主電源と補助電源を接続して補助電源を充電し、待機状態から加熱部を立ち上げるときに主電源と補助電源から加熱部に電力を供給して加熱部の温度を短時間で所定の温度に立ち上げるようにしている。
【特許文献１】特開平５−２３２８３９号公報
【特許文献２】特開平１０−１０９１３号公報
【特許文献３】特開平１０−２８２８２１号公報
【特許文献４】特開２０００−３１５５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら特許文献１に示すように、待機時に加熱ローラの発熱体とは別系統の発熱体に電力を供給したり、特許文献２に示すように、待機状態になったときに一定レベルだけ低い電圧を加熱ローラに供給していると十分な省電力とはいえない。また、立ち上がりには商用電源の最大供給電力の制限が解決できず、立ち上がり時間を短くすることはできない。
【０００９】
また、特許文献３に示された定着装置は、立ち上げ時に主電源装置と二次電池や一次電池から電力を供給しているが、二次電源としては一般にカドニカ電池や鉛蓄電池が使用され、この二次電池は充放電を何回も繰り返すと容量が劣化し低下していき、大電流で放電するほど寿命は短いという性質を持つ。一般的に大電流で長寿命とされているカドニカ電池でも充放電の繰り返し回数は約500〜1000回程度であり、一日に20回の充放電を繰り返すと一ヶ月程度で電池の寿命が来てしまうことになり、長期間の使用ができないとともに交換の手間がかかり、交換する電池代などのランニングコストも非常に高くつくという短所がある。また、充電時間も大容量をフルに充電するには数時間を要するため一日に何度も充放電を繰り返す用途には使用できず、実用上は実現が困難であった。さらに、鉛蓄電池は液体の硫酸を使用するなどのオフィス用機器としては好ましくない。
【００１０】
定着ローラの加熱に通常用いられるハロゲンヒータは、大電流にすると寿命が短くなるため、最大電流が10〜12Ａ程度が上限であり、最大電流を大きくすることが困難である。したがってハロゲンヒータを発熱体として用いた加熱装置で大電力を得るためには、大電圧の電源を電力供給源として用いる必要がある。特許文献４に示すように、主電源の他に大容量のコンデンサを使用した補助電源を使用し、待機時に補助電源を充電し、待機状態から加熱部を立ち上げるときに主電源と補助電源から加熱部に電力を供給する場合、補助電源として使用する大容量のコンデンサは、セル内部の溶液が電気分解するのを防ぐため、１セル当たりの電圧が数ボルト程度と低い特性があり、水系で１ボルト強、有機系でも数ボルト程度である。このため、ハロゲンヒータを発熱体として加熱するには、セルを十数個〜数十個直列に接続して高電圧の電源ユニットとして利用する必要がある。この多くのセルを直列につないで高電圧・大電力を得る構成では、例えば数個のセルだけで発熱体の温度を上昇させるのに十分なエネルギを有していても、電圧を上げるためにはセルの数を増やす必要があり、現在コストが高い余分なセルを多量に使用する必要があるため、電源の体積が大きくコストも高くなってしまうという問題があった。
【００１１】
この発明はかかる短所を改善し、簡単な構成で補助電源を有効に利用して省電力効果を高めるとともに補助電源の体積を減らして設置スペースが小さく低価格の補助電力供給システムを提供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】
【００１２】
この発明の補助電力供給システムは、主電源装置から電力が供給される少なくとも１つの電気機器と、補助電源装置から少なくとも１つの電気機器に電力を供給する電力供給装置とを有する電力供給システムであって、前記電気機器は、当該電気機器のステータス情報を出力する出力手段を有し、前記電力供給装置は、前記電気機器から出力される前記ステータス情報に基づき、前記補助電源装置の制御情報を判別する判別手段と、前記判別手段で判別した前記制御情報に基づき、前記補助電源装置からの電力供給を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
前記ステータス情報は、前記補助電源装置から前記電気機器に対する電力供給の状態を示す給電情報を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、前記ステータス情報は、前記電気機器の電力要求度を示す優先度情報を含むことを特徴とする。
【００１５】
前記電気機器は、さらに、前記主電源装置から電力を供給する主発熱体と、前記補助電源装置から電力を供給する補助発熱体とからなる加熱装置を有することを特徴とする。そして前記ステータス情報は、前記加熱装置の温度情報を含むことを特徴とする。
【００１６】
また、前記加熱装置は、記録媒体に転写した画像を記録媒体に固着する定着装置に設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は、主電源装置から電気機器に電力を供給するとともに補助電源装置からも電力を供給することにより、補助電源装置を有効に利用することができる。
【００１８】
また、各電気機器の個別の状態や動作状態の情報を示すステータス情報に基づき補助電力を供給する供給先や供給タイミングを制御することにより、補助電力を必要とする電気機器に補助電力を供給することができ、電気機器の状況に合わせた適切な電力供給を行うことができ、補助電源装置を有効に利用することができる。また、ステータス情報に優先度を含み、優先度に応じて補助電力を供給することにより、電気機器の使用者の便宜を図ることができる。
【００１９】
また、電気機器は主電源装置から電力を供給する主発熱体と、補助電源装置から電力を供給する補助発熱体とからなる加熱装置を有し、ステータス情報に加熱装置の温度情報を含むことにより、補助電源装置からの電力供給タイミングを制御することにより、補助電源装置を有効に利用することができる。
【００２０】
さらに、この加熱装置を記録媒体に転写した画像を記録媒体に固着する定着装置に設けることにより、定着装置の温度を急激に立ち上げることができ、昇温時間を大幅に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】
【００２１】
図１はこの発明の画像形成装置の構成図である。図に示すように、電子写真方式の画像形成装置１は、感光体２と、感光体２に沿って設けられた帯電装置３と、感光体２の回転方向の帯電装置３より下流側に設けられ、書込装置の一部であり、レーザ光４を感光体２の表面に入射するミラー５と、レーザ光４の入射する光書込部の下流側に設けられ、現像ローラ６ａを有する現像装置６と、現像装置６の下流側に設けられた転写装置７と、転写装置７の下流側に設けられ、クリーニングブレード８ａを有するクリーニング装置８と、給紙装置９及び定着装置１０を有する。給紙装置９は給紙トレイ１１と給紙コロ１２と記録紙搬送路１３及びレジストローラ対１４を有し、給紙トレイ１１に収納された記録紙を転写装置７に搬送する。
【００２２】
この画像形成装置１で画像を形成するとき、回転している感光体２の表面を帯電装置３により均一に帯電し、書込装置から画像情報に応じて出射されるレーザ光４をミラー５で反射して帯電した感光体２の表面に入射し、形成する画像に応じた静電潜像を形成する。この感光体２の表面に形成した静電潜像を現像装置６で現像してトナー像を形成する。一方、給紙トレイ１１から給紙コロ１２により給紙された記録紙は記録紙搬送路１３を通りレジストローラ１４の位置で一旦停止している。そして感光体２に形成されたトナー像が転写装置７に達するのと同じタイミングでレジストローラ対１４から記録紙を送り出し、感光体２に形成されたトナー像を転写装置７で記録紙に転写する。転写装置７でトナー像が転写された記録紙は定着装置１０に送られ、記録紙に転写したトナー像のトナーを加熱溶融して記録紙にトナー像を定着する。また、記録紙に転写されずに感光体２に残留したトナーはクリーニング装置８で除去される。
【００２３】
この記録紙に転写されたトナー像を定着する定着装置１０の加熱装置２１は、図２の回路図に示すように、加熱部２２と主電源装置２３と補助電源装置２４とメインスイッチ２５と充電器２６及び切替部２７を有する。加熱部２２は、図３の断面図に示すように、加圧ローラ１５と対向して設けられ、加圧ローラ１５とのニップ部に送られた記録紙１６に転写されたトナー像１７を加熱溶融するものであり、主電源装置２３から供給される電力により発熱する主発熱体２２ａと、補助電源装置２４から供給される電力により発熱する補助発熱体２２ｂを有する。このように加熱部２２を主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂの２系統とし、主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂに異なる系統の主電源装置２３と補助電源装置２４から電力を供給することにより、加熱装置２１の回路の構成を簡略化してコストを低減することができる。例えば図４に示すように加熱部２２を１系統にして、主電源装置２３とコンデンサを有する補助電源装置２４から電力を供給する場合、主電源装置２３から加熱部２２に供給する電力をＡ／Ｄ変換部２８でＡ／Ｄ変換する必要があり、回路の構成が複雑化すると共にコストが上昇する。さらに、Ａ／Ｄ変換部２８の変換効率によって供給電力が低下してしまうが、このような短所が生じることを防ぐことができる。
【００２４】
加熱部２２の主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂは、例えば図５の上面図に示すように、Ａｌ２Ｏ３などからなるセラミック基板２９と、例えば銀−パラジウムなどの抵抗材料をセラミック基板２９上に印刷によってパターン形成して焼成し、通電によって発熱する抵抗体３０とからなるセラミックヒータからなり、主発熱体２２ａの抵抗値Ｒ１より補助発熱体２２ｂの抵抗値Ｒ２が小さくなるように形成されている。このように主発熱体２ａと補助発熱体２ｂをセラミックヒータで形成することにより、抵抗値を小さくすることができると共に、低電圧でも数１０Ａの大電流を流すことができる。また、主発熱体２ａと補助発熱体２ｂを同じセラミック基板２９に設けることにより、製造費用を低減することができるとともに小型化を図ることができる。なお、図５においては主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂを同じ長さに揃えた場合を示すが、所望の発熱分布を得るために主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂの長さ又は幅を適宜変えても良い。また、主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂを、図６の断面図に示すように、異なるセラミック基板２９ａ，２９ｂに設けても良い。
【００２５】
この加熱部２２に、記録紙１６に転写されたトナー像１７が付着することを防ぐために、加熱部２２の周囲を摺動して回転する円筒状フィルム３１を有する。円筒状フイルム３１は、例えばポリイミドなどの耐熱性樹脂を基体としており、表面には記録紙１６との離型性を向上するための離型層を形成すると良い。また、加熱部２２のセラミック基板２９の円筒状フィルム３１と摺動する面には、表面の平滑性を保ち円筒状フィルム３１との滑りを良くするため、熱伝導性の良い材料、例えばアルミ等で形成された摺動部材３２を設けると良い。この加熱部２２と対向して設けられた加圧ローラ１５は、図３の断面図に示すように、金属製の芯金１５ａの上に加熱部２２との接触巾を確保するための弾性層１５ｂを有し、付勢手段によって加熱部２２と所定の接触巾を確保するようにしている。
【００２６】
主電源装置２３は商用電源であるＡＣ１００Ｖに接続され、加熱部２２に応じた電圧の調整及び交流を直流に整流などの機能を有する。補助電源装置２４は充放電可能な大容量のコンデンサを有する。この補助電源装置２４のコンデンサとしては、例えば日本ケミコン（株）で開発した電気二重層コンデンサ等の2000Ｆ程度の静電容量を有し、数秒から数10秒の電力供給により十分な容量に充電されるものや、日本電気（株）の商品名「ハイパーキャパシタ」という80Ｆ程度のコンデンサを使用する。この電気二重層コンデンサ等を使用した補助電源装置２４は低電圧で高電流の電力を供給するように構成し、補助発熱体２２ｂに供給する電気エネルギに応じてコンデンサの容量と個数が定められている。例えばセラミックヒータからなる補助発熱体２２ａを最大40Ａ程度の大電流を流すことができる構成にし、補助電源装置２４に1300Ｆ，2.5Ｖのコンデンサを使用して600Ｗの電力を補助発熱体２２ａに供給するとすると、補助電源装置２４に使用するコンデンサは６個となる。
【００２７】
メインスイッチ２５は主電源装置２３から主発熱体２２ａに供給する電力をオン／オフする。充電器２６は主電源装置２３から供給される電力で補助電源装置２４のコンデンサを充電する。切替部２７は補助電源装置２４の充電と補助電源装置２４からの補助発熱体２２ｂに対する電力供給を切替える。このメインスイッチ２５と切替部２７は画像形成装置１全体の動作を管理する制御部３２により制御される。
【００２８】
上記のように構成した画像形成装置１において、画像形成装置１で画像を形成するときと待機状態のときの定着装置１０の加熱装置２１の動作を図７のタイムチャートを参照して説明する。
【００２９】
加熱装置２１の電気二重層コンデンサ等からなる補助電源装置２４が十分に充電されていない例えば朝一番に画像形成装置1の電源を投入して定着装置１０の加熱部２２を昇温するとき、制御部３２は加熱装置２１のメインスイッチ２５をオンにして主電源装置２３から主発熱体２２ａにのみ電力を供給して加熱部２２を加熱する。加熱部２２が所定の温度まで温度上昇すると、制御部３２は画像形成動作を開始する。この画像形成動作が終了して画像形成装置１が待機状態になると、制御部３２はメインスイッチ２５をオフにして切替部２７を動作させ補助電源装置２４を充電器２６に接続し、主電源装置２３から充電器２６を介して補助電源装置２４に電力を供給して充電する。この補助電源装置２４を充電するときに、補助電源装置として一般的なニッケル−カドミウム電池を二次電池として使用した場合は、急速充電を行っても数時間の時間を有するが、補助電源装置２４に有するコンデンサは二次電池と異なり、化学反応を伴わないため数分程度の急速な充電を行うことができる。したがって画像形成装置１が待機状態のときに、消費電力をほとんどゼロにすることができる。
【００３０】
次に待機状態から立ち上げて画像形成動作を開始するために加熱部２２の加熱を開始するとき、制御部３２は加熱装置２１のメインスイッチ２５をオンにして、主電源装置２３から主発熱体２２ａに電力を供給するとともに、切替部２７を動作させ補助電源装置２４を補助発熱体２２ｂに接続し、補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂに電力を供給し、主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂで加熱部２２を加熱して昇温する。このように画像形成装置１が待機状態から立ち上がったときに、主電源装置２３から主発熱体２２ａに電力を供給するとともに補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂに電力を供給するから、主電源装置２３だけで電力を供給する場合よりも大量の電力を加熱部２２に供給することができる。また、主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂに大電流を流せるセラミックヒータ３０を使用することにより、より多くの電力を供給することができ、加熱部を短時間で所定の温度まで昇温することができる。
【００３１】
例えば、図８の断面図に示すように、直径30ｍｍで肉厚１ｍｍのアルミ製の定着ローラ３３の内部にハロゲンヒータ３４を有する従来の定着装置１０ａを使用して約１８０℃の所定の温度まで温度を上げるのに必要な熱量は約12000ジュール（Ｊ）である。この定着ローラ３３に使用するハロゲンヒータ３４は、100Ｖの電圧で約1200Ｗの電力を供給することが可能であるため、図９の昇温特性図（Ａ）に示すように、約１０秒で定着ローラ３３を１８０℃まで温させることができる。この定着ローラ３３にハロゲンヒータ３４とは別に補助のハロゲンヒータを設け、1300Ｆ，2.5Ｖのコンデンサを使用した補助電源装置から補助のハロゲンヒータに電流を流した場合、補助のハロゲンヒータは最大電流が制限されるため、補助電源装置の電圧を50Ｖにした場合は12Ａ、すなわち600Ｗの電力をとりだすことができる。このためハロゲンヒータ３４に供給する電力1200Ｗと同時に補助電源装置から補助のハロゲンヒータに600Ｗの電力を供給することができ、定着ローラ３３に対して合計1800Ｗの電力を供給でき、約１０秒であった定着ローラ３３の昇温時間を、図９（Ｂ）に示すように約６秒に短縮することが可能である。
【００３２】
しかし補助電源装置で2.5Ｖのコンデンサを電圧50Ｖにして使用するには、約２０個のコンデンサを直列に接続する必要がある。このとき補助電源装置の保持するエネルギは80000Ｊ程度となる。しかし、定着ローラ３３の温度を上昇させるのに必要な熱量はその１／６にすぎず、コンデンサを３個を直列に接続するだけのエネルギで十分である。また、2.5Ｖのコンデンサを電圧50Ｖにして600Ｗ／１０秒の割合で電力を取り出した場合の残電力量は、図１０の時間に対する残電力量割合の変化特性図の（Ａ）に示すように３０秒で約９０％になり、定着ローラ３３を昇温するために補助電源装置から１０秒間電力を供給する場合は、補助電源装置から6000Ｊ程度の電力しか取り出していない。これは、補助電源装置の保有するエネルギの約８％弱である。このように大電圧を補助電源装置に用いた構成では、単に電圧を上げるだけで余分なコンデンサが必要となるとともに、その保有する電気エネルギを昇温時の短時間に取り出すことが困難である。
【００３３】
これに対して補助発熱体２２ｂに40Ａ程度の最大電流を流せるセラミックヒータを使用し、1300Ｆ，2.5Ｖのコンデンサを使用した補助電源装置２４から初期電力として上記と同様に600Ｗを取り出すとすると、補助電源装置２４の電圧は15Ｖで１０秒間に約6000Ｊ程度の電気エネルギを供給することができる。このとき、1300Ｆ，2.5Ｖのコンデンサは６個となる。このときの補助電源装置２４のコンデンサの残電力量は、図１０（Ｂ）に示すように、2.5Ｖのコンデンサを電圧50Ｖにした場合と比べて低減して有効に利用される。この1300Ｆ，2.5Ｖのコンデンサを６個使用した補助電源装置２４の保有する電気エネルギは24000Ｊ程度であるため、昇温時に使用できる電気エネルギの約6000Ｊは補助電源装置２４が保有する電気エネルギの約２５％となり、利用効率を約３倍程度に高めることができる。そして補助電源装置２４から例えば600Ｗや800Ｗの電力を供給することにより、従来の電力供給の上限であった1200Ｗの制限を1800Ｗ〜2000Ｗにすることができ、待機状態から所定温度まで昇温する時間を短縮させることができる。また、補助電源装置２４に使用するコンデンサの個数を大幅に減らすことができ、補助電源装置２４の体積を減らすとともに補助電源装置２４のコストを低減することができる。
【００３４】
そこで待機状態から立ち上げるときに、主電源装置２３から主発熱体２２ａに例えば100Ｖで1200Ｗの電力を供給するとともに補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂに例えば20Ｖで800Ｗの電力を供給して加熱部２２を昇温させる。すなわち主電源装置２３のように例えば100Ｖと高い電圧を供給できる場合は、電流を比較的小さくして主電源装置２３から主発熱体２２ａを接続する導線を比較的細くし、補助電源装置２４の電圧を高くすると、補助電源装置２４に使用するコンデンサの個数が多くなって補助電源装置２４が大型化するため、補助電源装置２４の電圧を低くして大電流を供給するようにする。
【００３５】
このようにして加熱部２２に電力を供給して所定温度に達したら、制御部３２は切替部２７を動作させて補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂに供給している電力を遮断する。そして主電源装置２３から主発熱体２２ａに供給している電力で加熱部２２を所定の温度に保つ。この所定の温度に保った加熱部２２と加圧ローラ１５の間に、図３に示すように、トナー像１７を転写した記録紙１６を搬送して、加熱部２２でトナー像１７を加熱溶融して記録紙１６に定着する。この加熱部２２で記録紙１６に転写したトナー像１７を定着するときに、加熱部２２のトナー像１７と接触する部分に円筒状フィルム３１を設けてあるから、トナーが付着することを防ぐことができる。この記録紙１６に対するトナー像１７の定着を所定部数繰り返して画像形成動作が終了して画像形成装置１が待機状態になると、制御部３２はメインスイッチ２５をオフにして切替部２７を動作させ補助電源装置２４を充電器２６に接続し、主電源装置２３から充電器２６を介して補助電源装置２４に電力を供給して充電する。以後、画像形成動作が行われるたびに上記動作を繰り返す。
【００３６】
このように画像形成装置１が待機状態になるたびに補助電源装置２４を充電することにより、画像形成動作を開始するときに、補助電源装置２４は常に所定の充電量を保つことができ、加熱立ち上げ時に確実に補助電源装置２４から電力を供給して加熱部２２を短時間で所定の温度に立ち上げることができる。また、補助電源装置２４に使用するコンデンサは、充放電の許容繰り返し回数が１万回以上であるとともに、充放電の繰り返しによる劣化も少なく、充放電の許容繰り返し回数が500回ら1000回程度であるニッケル−カドミウム電池と比べて長期間安定して使用することができる。また、鉛蓄電池のように液交換や補充なども必要ないため、メンテナンスをほとんど必要とせずに使用することができる。
【００３７】
上記説明では例えば朝一番に画像形成装置1の電源を投入して定着装置１０の加熱部２２を昇温するとき、主電源装置２３から主発熱体２２ａにのみ電力を供給して加熱部２２を加熱する場合について説明したが、補助電源装置２４のコンデンサの充電量は朝一番に画像形成装置1の電源を投入したときにそれほど減少していない場合もある。そこで図１１の回路図に示すように、補助電源装置２４の充電量を検出する充電量検出部３５を設け、画像形成装置1の電源を投入したときに、主電源装置２３から主発熱体２２ａに電力を供給するとともに補助電源装置２４の充電量に応じて補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂに電力を供給するようにしても良い。
【００３８】
この場合の動作を図１２のフローチャートを参照して説明する。例えば朝一番に画像形成装置1の電源を投入すると（ステップＳ１）、充填量検出部３５は補助電源装置２４のコンデンサの充填量を検出して制御部３２に送る。制御部３２は検出した充填量があらかじめ設定されている規定値に達しているかかどうかを判断し（ステップＳ２）、補助電源装置２４の充填量が規定値に達しているときは、主電源装置２３から主発熱体２２ａに電力を供給するとともに補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂにも電力を供給して加熱部２２を昇温させる（ステップＳ３）。この加熱部２２を加熱しているときに、加熱部２２の温度を検出する例えばサーミスタや熱電対や放射温度計等の温度検出部３６で検出している温度が所定温度に達すると（ステップＳ４）、制御部３２は補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂに供給している電力を遮断する。そして主電源装置２３から主発熱体２２ａに供給している電力で加熱部２２を所定の温度に保つ（ステップＳ５）。このように画像形成装置1の電源を投入したときに、補助電源装置２４の充電量が規定値に達している場合は、主電源装置２３と補助電源装置２４から加熱部２２に電力を供給することにより、図１３の温度上昇特性図に示すように、主電源装置２３のみで電力を供給する場合と比べて、加熱部２２の加熱を開始してから所定温度Ｔに達するまでの時間を短縮することができ、加熱部２２を例えば１０秒以下の短時間で所定の温度Ｔに昇温することができる。
【００３９】
この状態で制御部３２は画像形成動作を開始する（ステップＳ６）。この画像形成動作が終了して画像形成装置１が待機状態になると（ステップＳ７，Ｓ８）、制御部３２はメインスイッチ２５をオフにして切替部２７を動作させ補助電源装置２４を充電器２６に接続し、主電源装置２３から充電器２６を介して補助電源装置２４に電力を供給して充電する（ステップＳ９）。以後、画像形成動作が行われるたびに上記動作を繰り返す（ステップＳ１０,Ｓ３〜Ｓ９）。また、画像形成装置1の電源を投入したときに補助電源装置２４の充填量が規定値に達していない場合は、主電源装置２３から主発熱体２２ａにのみ電力を供給して加熱部２２を加熱する（ステップＳ２，Ｓ１１，Ｓ１２）。
【００４０】
このように主電源装置３から例えば電圧100Ｖ、電流12Ａで主発熱体２２ａに供給する1200Ｗの電力を確保し、補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂに800Ｗの電力を供給するために、補助電源装置２４に1300Ｆ，2.5Ｖのコンデンサを８個直列に接続して設けた場合、主発熱体２２ａの抵抗値Ｒ１は8.3Ωとなり、補助発熱体２２ｂの抵抗値は0.5Ωとなる。そこで図１４の上面図に示すように、セラミック基板２９に形成する主発熱体２２ａの抵抗体パターン３０ａと補助発熱体２２ｂの抵抗パターン３０ｂを変えて、補助発熱体２２ｂの抵抗パターン３０ｂの断面積を大きくすることにより、主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂを主電源装置２３と補助電源装置２４の特性に応じた構成に容易にすることができる。
【００４１】
前記説明では主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂをセラミックヒータで形成した場合について説明したが、主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂを金属薄膜抵抗体で構成しても良い。
【００４２】
また、補助発熱体２２ｂとして、セラミックヒータや金属被膜抵抗体の代わりに、図１５の回路図及び図１６の断面図に示すように、定着ローラ３３の内部にハロゲンヒータ３４からなる主発熱体２２ａとともに補助発熱体２２ｂとしてハロゲンヒータ３４を並列に複数設けても良い。このように補助発熱体２２ｂに並列に接続された複数のハロゲンヒータ３４を使用することにより、補助発熱体２２ｂに大電流を流すことができる。
【００４３】
さらに、補助発熱体２２ｂを、図１７の加熱部２２の構成図に示すように、ガラス管４０の内部に複数、例えば２本の電熱線４１を有するハロゲンヒータ３４ａで構成し、定着ローラ３３の内部に設けても良い。このように複数の電熱線４１を使用した場合でも、ガラス管４０は１本しかないため、熱容量を小さくすることができ、加熱部２２を加熱する立ち上がり時のガラス管４０を昇温させるのに必要な熱量を小さくすることができ、立ち上がり時間を短くすることができる。また、複数の電熱線４１でガラス管４０を共用するため、補助発熱体２２ｂを設置するスペースを小さくすることができる。したがって熱容量の小さい小径の定着ローラ３３に対しても適用することができる。
【００４４】
また、このガラス管４０の内部に設けた複数の電熱線４１の抵抗値を異ならせ、図１７（ｂ）に示すように、各電熱線４１のガラス管４０の長手方向の発光分布が異なるようにすると良い。ハロゲンヒータの発熱分布は電熱線４１の巻き方で調節し、抵抗が高く発光量の多い領域では電熱線４１をコイル状にして巻き数が多くなり、発光量の大きい領域ではガラス管４０の内部における電熱線４１の容積が大きくなる。この電熱線４１をガラス管４０に複数本設けると、同じ領域でガラス管４０の径を大きくしなければならない。これを防止するために、複数の電熱線４１の抵抗値すなわち発光分布をガラス管４０の長手方向で異ならせ、各電熱線４１の発光量の大小を互い違いになるように形成して、ガラス管４０の径を小さくする。さらに、図１７（ｃ）に示すように、複数の電熱線４１の両端を接続してガラス管４０の内部に設けることにより、複数の電熱線４１を有するハロゲンヒータ３４ａの外部接続端子を１つにまとめることができ、端子構成を簡略化して補助電源装置２４等との接続を容易にすることができる。
【００４５】
また、図１８に示すように、ハロゲンヒータ３４からなる主抵抗体２２ａを定着ローラ３３の内部に設けるとともに、補助発熱体２２ｂを、例えばステンレスのような通電すると発熱する金属薄膜４２をローラ基体４３の内面に形成しても良い。この場合、ローラ基体４３はアルミや鉄などの金属でもセラミックなどでも良く、ローラ基体４３として金属を使用した場合には、ローラ基体４３と金属薄膜４２の間に耐熱性の樹脂やセラミック等の絶縁層を設ける。このように補助発熱体２２ｂをローラ基体４３に設けることにより、補助発熱体２２ｂの熱をローラ基体４３に直接伝えることができ、定着ローラ３３を短時間で所定の温度まで昇温することができる。
【００４６】
前記説明では加熱装置２１で画像形成装置１の定着装置１０を加熱する場合について説明したが、各種伝熱装置や恒温装置等に同様に適用することができる。
【００４７】
また、前記説明では定着ローラ３３に主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂを設けた場合について説明したが、図１９の構成図に示すように、加圧ローラ１５にも主発熱体４４ａと補助発熱体４４ｂを設け、図２０の回路図に示すように、主発熱体４４ａには主電源装置２３から電力を供給して加熱し、補助発熱体４４ｂには補助電源装置２４から電力を供給するようにしても良い。このように加圧ローラ１５にも主発熱体４４ａと補助発熱体４４ｂを設けて加熱することにより、定着装置１０をより効率良く加熱して所定の温度に保つことができる。
【００４８】
また、定着ローラ３３に設けた主発熱体２２ａに供給する電力と、加圧ローラ１５に設けた主発熱体４４ａに供給する電力を異なるメインスイッチ２５ａ，２５ｂで独立して制御することにより、カラー画像等を形成する場合に、記録紙１６に転写されたトナー像１７を最適な条件で定着することができ、形成する画像の画質を向上することができる。また、補助電源装置２４から加圧ローラ１５の補助発熱体４４ｂに印加する電圧は、定着ローラ３３の補助発熱体２２ｂに印加する電圧と同電圧になるので、加圧ローラ１５の補助発熱体４４ｂと定着ローラ３３の補助発熱体２２ａを異なる抵抗値に設定することにより、加圧ローラ１５と定着ローラ３３をそれぞれに適した温度特性で制御することができる。
【００４９】
このように補助電源装置２４から定着ローラ３３の補助発熱体２２ｂと加圧ローラ１５の補助発熱体４４ｂに電力を供給するとき、切替部２７から補助発熱体２２ｂと補助発熱体４４ｂまで共通のケーブルで接続すると、このケーブルに大電流が流れるため、その電流に応じたケーブルを使用する必要がある。そこで、図２１の回路図に示すように、切替部２７と補助発熱体２２ｂの間及び切替部２７と補助発熱体４４ｂの間を異なるケーブルで接続して、各ケーブルに流れる電流を少なくすることにより、その電流値に適したケーブルで補助発熱体２２ｂと補助発熱体４４ｂを切替器２７に接続することができる。また、図２２の回路図に示すように、補助電源装置２４に複数の出力端子を設け、各出力端子から補助発熱体２２ｂと補助発熱体４４ｂに切替器２７を介して電力を供給するようにしても良い。この場合、切替器２７で補助発熱体２２ｂと補助発熱体４４ｂに供給する電力を独立して制御することにより、加圧ローラ１５と定着ローラ３３をそれぞれに適した温度特性で制御することができる。
【００５０】
前記説明では定着装置１０に定着ローラ３３を設けた場合について説明したが、図２３の構成図に示すように、主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂを有する加熱ローラ４６と補助ローラ４７に巻き回された定着ベルト４８を使用し、定着ベルト４８を加熱ローラ４６で加熱するとともに加圧ローラ１５を加熱するようにしても良い。
【００５１】
また、加熱装置２１に、図２４の回路図に示すように、補助電源装置２４を冷却する冷却手段５０と、補助電源装置２４の温度を検出する温度検出部５１を設け、温度検出部５１で検出した補助電源装置２４の温度に応じて冷却手段５０で補助電源装置２４を冷却すると良い。このように補助電電装置２４を冷却手段５０で冷却することにより、補助電源装置２４が高温になり耐久性が劣化することを防いで、補助電源装置２４の耐久性を向上することができる。また、補助電源装置２４の温度を温度検出部５１で直接検出して冷却手段５０の駆動を制御部３２で制御することにより、補助電源装置２４が過度に昇温したり冷却することを防ぐことができ、補助電源装置２４の電気二重層コンデンサ等の耐久性を向上するとともに放電効果を高めることができる。
【００５２】
この冷却手段５０は、図２５（ａ）の構成図に示すように、電気二重層コンデンサ等の蓄電セル５２を複数まとめた補助電源装置２４にファン５０ａを直接取り付け、外部の空気により冷却したり、ペルチェ素子や冷却液体をポンプで循環して冷却すれば良い。このように補助電源装置２４を直接冷却することにより、大電流を補助発熱体２２ｂに供給する補助電源装置２４を加熱部２２の近い位置に配置し、短い配線で接続して配線自身の熱損失を減らすようにしても、加熱部２２の熱により補助電源装置２４が過度に昇温することを防ぐことができ、補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂに安定して大電流を供給することができる。
【００５３】
また、制御部３２で例えばファン５０ａを駆動して補助電源装置２４を冷却するとき、補助電源装置２４が充電中か補助発熱体２２ｂに電力を供給しているかの動作状態に応じてファン５０ａの回転数を可変して風量を変更を可変することにより、補助電源装置２４の温度上昇をより効率良く抑制することができる。すなわち補助電源装置２４を充電しているときは放電しているときよりも補助電源装置２４自体の発熱が大きくなりやすい。そこで補助電源装置２４の充電時には風量を大きくし冷却効率を高める。また、加熱部２２を加熱しているときは加熱部２２からの熱により補助電源装置２４が昇温することを防ぐために、風量を大きくする。このように加熱装置２１の動作状態に応じて制御部３２でファン５０ａ等の冷却効果を制御することにより、補助電源装置２４の過度な昇温を効率良く防ぐとともにエネルギ効率を向上させることができる。
【００５４】
また、冷却手段５０として図２５（ｂ）に示すように、補助電源装置２４にフィンやヒートパイプ５０ｂなど駆動制御を必要としないものを取り付けても良い。このように駆動制御を必要としないフィンやヒートパイプ５０ｂを取り付けることにより、待機時や稼働時でも消費電力を低減することができるとともに作動音が発生せず、画像形成装置１の静粛性を高めることできる。
【００５５】
さらに、補助電源装置２４を冷却するファン５０ａを、図２６の構成図に示すように、画像形成装置１の補助電源装置２４を配置した位置に近い位置に配置し、画像形成装置１内の温度を検出し、検出した温度に応じてファン５０ａを駆動制御して、画像形成装置１内の温度を所定の範囲に保ち、補助電源装置２４の過度な昇温を防ぐようにしても良い。すなわち、画像形成装置１は定着装置１０で発生する熱やその他の電気素子などからの発熱により機内温度が条件によっては７０〜８０℃以上に上昇する。この温度上昇は補助電源装置２４の電気二重層コンデンサ等の蓄電セル５２の温度に対して大きな影響を与え、画像形成装置１の稼働が終了しても補助電源装置２４の温度を上昇させる原因となってしまう。そこで画像形成装置１の内部温度を検知して、画像形成動作終了後でも所定の温度以上にならないように冷却することにより、補助電源装置２４の過度な昇温を防止して耐久性を向上させることができる。
【００５６】
前記各説明では主発熱体２２ａに主電源装置２３から電力を供給し、補助発熱体２２ｂに、主電源装置２３とは別系統の補助電源装置２４から電力を供給する場合について説明したが、定着装置１０の円筒状フィルム３１や定着ローラ３３の加熱部２２に、図２７の回路図に示すように、複数例えば２組の補助発熱体２２ｂ，２２ｃを設け、補助発熱体２２ｂ，２２ｃに補助電源装置２４と主電源装置２３のいずれかから電力を供給するようにしても良い。この場合、補助電源装置２４と主電源装置２３に対する補助発熱体２２ｂ，２２ｃの接続を動作モード切換スイッチ５３で切り替え、補助発熱体２２ｂ，２２ｃに補助電源装置２４から電力を供給するとき、補助発熱体２２ｂ，２２ｃを並列接続し、補助発熱体２２ｂ，２２ｃに主電源装置２３から電力を供給するとき、補助発熱体２２ｂ，２２ｃを直列接続する。このように補助発熱体２２ｂ，２２ｃに補助電源装置２４から電力を供給するとき、補助発熱体２２ｂ，２２ｃを並列接続することにより、低電圧の補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂ，２２ｃに大電流を供給することができる。また、主電源装置２３から補助発熱体２２ｂ，２２ｃに電力を供給するとき、補助発熱体２２ｂ，２２ｃを直列接続することにより、補助発熱体２２ｂ，２２ｃの抵抗値を大きくして補助発熱体２２ｂ，２２ｃに流れる電流を小さくすることができる。
【００５７】
また、図２７に示すように、定着装置１０の円筒状フィルム３１や定着ローラ３３の中心の一定範囲、例えば画像形成装置１で最も多く使用するＡ４サイズに対応する範囲に主発熱体２２ａを配置し、その両端に補助発熱体２２ｂ，２２ｃをそれぞれ配置する。この定着装置１０を立ち上げて低温から所定の温度まで昇温させたり、待機時から立ち上げるときは、図２７（ａ）に示すように、補助発熱体２２ｂ，２２ｃを並列接続して、加熱部２２の主発熱体２２ａに主電源装置２３から電力を供給し、補助発熱体２２ｂ，２２ｃに補助電源装置２４から電力を供給する。このように定着装置１０の立ち上げ時に加熱部２２に大きな電力を供給することができ、定着装置１０を短時間で所定の温度まで昇温することができる。加熱部２２が所定の温度まで昇温したら、図２７（ｂ）に示すように、補助発熱体２２ｂ，２２ｃを直列接続に切り換え、主電源装置２３から電力を供給する。
【００５８】
例えば定着装置１０を立ち上げるとき、補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂ，２２ｃに電圧６０Ｖで１２００Ｗの電力を供給し、主電源装置２３から主発熱体２２ａに電圧１００Ｖで６００Ｗの電力を供給すると定着装置１０には１８００Ｖの電力を供給することができる。この電力の供給により定着装置１０が所定の温度まで昇温したとき、補助発熱体２２ｂ，２２ｃを直列接続に切り換え、主電源装置２３から電力を供給すると、補助発熱体２２ｂ，２２ｃに約８００Ｗの電力を供給することができ、かつ商用電源の供給電力の上限である１５Ａを越えない範囲で定着装置１０に１４００Ｗの電力を供給することができる。
【００５９】
また、例えば円筒状フィルム３１や薄肉の定着ローラ３３は熱容量が非常小さいために短時間で昇温できが、その反面、表面温度にムラが生じやすい。そして、サイズの小さい記録紙１６を連続的に通過する際に、記録紙１６が通過する範囲からは熱量が取られるが、記録紙１６が通過しない周辺部には熱が蓄積されるために異常な高温となり、定着装置１０の寿命を短くしてしまうという不具合が有る。これに対して、円筒状フィルム３１や定着ローラ３３の周辺部に補助発熱体２２ｂ，２２ｃを設け、定着装置１０が所定の温度に達したとき、補助発熱体２２ｂ，２２ｃを直列接続して主電源装置２３から小さな電流を流すことにより、記録紙１６が通過しない周辺部に加える熱量を低減して周辺部が異常に昇温することを抑え、定着装置１０の温度分布を最適な状態に分布させることができる。また、円筒状フィルム３１や定着ローラ３３の周辺部の温度を検出し、検出した温度により補助発熱体２２ｂ，２２ｃに流す電流を制御することにより、定着装置１０の温度分布を最適な温度分布に設定することができる。
【００６０】
前記説明では補助発熱体２２ｂ，２２ｃに主電源装置２３から電力を供給するとき、主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂ，２２ｃに同時に電流を流した場合について説明したが、図２８に示すように、主電源装置２３から主発熱体２２ａに電力を供給する回路と主電源装置２３から補助発熱体２２ｂ，２２ｃに電力を供給する回路を切換スイッチ５４で切り換え、切換スイッチ５４を時間的に切り換えることにより、主電源装置２３から主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂ，２２ｃに交互に電力を供給することにより、主電源装置２３からの電流を小さくすることができる。
【００６１】
例えば定着装置１０を立ち上げるとき、補助電源装置２４から補助発熱体２２ｂ，２２ｃに電圧５０Ｖで６００Ｗの電力を供給し、主電源装置２３から主発熱体２２ａに電圧１００Ｖで１２００Ｗの電力を供給すると定着装置１０には１８００Ｖの電力を供給することができる。この電力の供給により定着装置１０が所定の温度まで昇温したとき、補助発熱体２２ｂ，２２ｃを直列接続に切り換え、主電源装置２３から電力を供給すると、補助発熱体２２ｂ，２２ｃに約６００Ｗの電力を供給することになり、主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂ，２２ｃに主電源装置２３から電力を供給すると、主電源装置２３からは商用電源の供給電力の上限である１５Ａを越えた電流を流すことになる。このとき切換スイッチ５４を時間的に切り換えて、主電源装置２３から主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂ，２２ｃに交互に電力を供給することにより、主電源装置２３から流す電流を１２Ａと６Ａに切り換えることができ、主電源装置２３から流す電流を１５Ａ以下に抑えることができる。
【００６２】
このように主電源装置２３から主発熱体２２ａに電力を供給するとき、主発熱体２２ａに印加する電圧を位相制御して主発熱体２２に印加される最大電圧を任意に設定したり、主電源装置２３から変圧器を介して電力を供給して、主発熱体２２ａや補助発熱体２２ｂ，２２ｃに印加する電圧を制御することにより、必要以上に電力を消費することを抑制するとともに、商用電源の上限電流を超えることを防ぐことができる。
【００６３】
また、補助電源装置２４として電気二重層コンデンサ等の代わりに燃料電池を使用しても良い。このように燃料電池を使用すると、発電効率が高く、環境に非常にやさしいとともに充電する必要がなく、加熱装置２１の構成を簡略化することができる。
【００６４】
また、補助電源装置２４として使用する電気二重層コンデンサ等は充放電の繰り返し回数が数万回以上でほぼ無制限で、実質的には半永久的に使用可能でメンテナンスが不要である。この電気二重層コンデンサ等の長寿命を活かし、複写機等の画像形成装置１本体の寿命が終わった際に電気二重層コンデンサ等を回収し再利用することにより資源の有効利用や加熱装置２１のコストの低減を図ることができる。さらに、電気二重層コンデンサ等には充電された電荷が放電されるまで蓄積している。したがって電気二重層コンデンサ等を再利用するために加熱装置２１から回収するとき感電する危険性があり、重大な事故になる可能性があり、加熱装置２１から電気二重層コンデンサ等を回収する際には作業者の安全を充分に確保する必要がある。
【００６５】
そこで電気二重層コンデンサ等を使用した補助電源装置２４を、図２９の構成図に示すように、電気二重層コンデンサ等の蓄電セル５２を複数まとめた蓄電モジュール６０を有する補助電源装置２４をカートリッジ６１に収納し、加熱装置２１に対して着脱自在になっている。カートリッジ６１は絶縁材料で形成され、図２９（ａ）の断面図に示すように、加熱装置２１に挿入側に補助電源装置２４の蓄電モジュール６０の正極と負極に接続された外部端子６２を有し、外部端子６２とはの反対側に保持部６３を有する。また、図２９（ｂ）の側面図に示すように、複数の折り取ることが可能な折り爪６４を有する。
【００６６】
カートリッジ６１の外部端子６２は、カートリッジ６１に収容される蓄電モジュール６０の電圧と静電容量等の仕様により異なった形状をしており、加熱装置２１には、図３０の回路図に示すように、必要とする仕様の蓄電モジュール６０が収容されているカートリッジ６１の外部端子６２とだけ接続できる形状をした接続端子６５を有する。このようにカートリッジ６１の外部端子６２と加熱装置２１の接続端子６５をカートリッジ６１に収容される蓄電モジュール６０の電圧と静電容量等の仕様により異なった形状にすることにより、加熱装置２１の仕様に合った蓄電モジュール６０を収容したカートリッジ６１だけを加熱装置２１に装着することができ、仕様の異なる蓄電モジュール６０を加熱装置２１に接続する誤操作を防ぎ、誤操作による故障や事故を確実に防止することができる。ここでカートリッジ６１と加熱装置２１に、蓄電モジュール６０の仕様を記載したシール等を貼り付けておくと、カートリッジ６１を加熱装置２１に装着するときの作業者の便宜を図ることができる。
【００６７】
また、カートリッジ６１を加熱装置２１に着脱自在にしたから、蓄電モジュール６０を有する補助電源装置２４を再利用するための回収と取付け作業を容易に行うことができ、補助電源装置２４のリサイクルを推進することができる。さらに、補助電源装置２４を初期装備していない画像形成装置に、補助電源装置２４をあとから取り付けることもでき、画像形成装置の立上時間を短くすることができる。
【００６８】
また、折り爪６４は、蓄電モジュール６０を有する補助電源装置２４を再利用するときの限度回数を表すものであり、作業者が補助電源装置２４を再利用するたびに折り爪６４を１つずつ折り取り、折り爪６４が全て無くなると、カートリッジ６１と内部の蓄電モジュール６０の寿命として廃棄もしくは処理するように管理している。この折り爪６４で補助電源装置２４の再利用の限度を示すことにより、蓄電モジュール６０の老朽化に伴う事故や故障を未然に防ぐことができる。
【００６９】
さらに、カートリッジ６１を絶縁材料で形成し、蓄電モジュール６０を完全に覆っているから、カートリッジ６１を着脱するとき、作業者が蓄電モジュール６０に充電された電荷に感電する危険性を回避することができる。また、図３１（ａ）の断面図に示すように、カートリッジ６１に設けた外部端子６２を、加熱装置２１の接続端子６５の外周部と嵌合する絶縁材料で形成したカバー６６で覆ったり、図３１（ｂ）の断面図に示すように、カートリッジ６１を加熱装置２１に取り付けるときに開となり、加熱装置２１から取り外すときに閉となるシャッタ機構６７を有するカバー６８でカートリッジ６１の外部端子６２を覆うことにより、カートリッジ６１の外部端子６２が作業者や導電性の部材に触れて感電する事故を防止することができるとともに蓄電モジュール６０を有する補助電源装置２４が破損することを防ぐことができる。
【００７０】
また、図３２の構成図に示すように、カートリッジ６１の外部端子６２を有する面に、操作部６９を有するスイッチ７０を設け、図３３の回路図に示すように、蓄電モジュール６０と外部端子６２をスイッチ７０を介して接続し、カートリッジ６１を加熱装置２１に取り付けない状態では、図３３（ａ）に示すように、スイッチ７０をオフ状態にし、カートリッジ６１を加熱装置２１に取り付けたとき、加熱装置２１の接続端子６５で操作部６９を駆動してスイッチ７０をオン状態にしても良い。このようにカートリッジ６１を加熱装置２１に取り付けたときだけ、蓄電モジュール６０と外部端子６２の間を導通させることにより、カートリッジ６１を加熱装置２１に着脱するときに、作業者が蓄電モジュール６０に充電された電荷に感電する危険性を回避することができ、安全に着脱作業を行うことができる。さらに、カートリッジ６１を加熱装置２１に取り付けたときだけ、蓄電モジュール６０と外部端子６２の間を導通するから、この導通の有無を加熱装置２１の制御部３２で検出することにより、蓄電モジュール６０を有する補助電源装置２４を加熱装置２１に正常に取り付けたか否を確実に検出することができる。
【００７１】
前記説明では補助電源装置２４の再利用回数をカートリッジ６１に設けた折り爪６４で検出し、カートリッジ６１内の蓄電モジュール６０の電圧や静電容量等の仕様をカートリッジ６１に貼り付けたシール等で表示する場合について説明したが、図３４の断面図に示すように、カートリッジ６１に例えばＩＣチップ等の情報保持手段７１を設け、情報保持手段７１に蓄電モジュール６０の製造時期や再利用回数及び電圧や静電容量等の仕様などの情報を記録し、カートリッジ６１と非接触の情報記録再生装置７２で情報保持手段７１に記録した情報を読み取ったり、再利用回数を更新するようにしても良い。このようにカートリッジ６１に情報保持手段７１を設けることにより、カートリッジ６１に収容された蓄電モジュール６０の各種情報を正確に得ることができ、補助電源装置２４を適正に管理することができる。また、補助電源装置２４をリサイクルして再利用するとき、情報保持手段７１に記録した情報を読み取ることにより、異なる仕様や再利用回数ごとに分類して管理することができ、補助電源装置２４の選別作業等に要する時間を大幅に短縮することができる。さらに、情報記録再生装置７２を加熱装置２１にも設けることにより、加熱装置２１に取り付ける補助電源装置２４が適正なものであるか否を確認することもできる。
【００７２】
例えば情報保持手段７１としてＳＲＡＭを使用した場合、図３５の構成図に示すように、カートリッジ６１に情報保持手段７１の出力端子７３を設け、加熱装置２１のカートリッジ６１の取付部に、制御部３２に接続され、情報保持手段７１の出力端子７３と接触して導通する入力端子７４を設ける。そしてカートリッジ６１を加熱装置２１に取り付けたとき、制御部３２に有するＣＰＵで情報保持手段７１に記録した再利用回数や電圧等の仕様を読み取り、読み取った仕様等が不適切の場合には補助電源装置２４からの電力供給を禁止する。例えば図３６の回路図に示すように、加熱装置２１の接続端子６５の出力側に接続切換手段７５を設け、制御部３２で情報保持手段７１に記録した仕様等を読み取ったとき、読み取った仕様等が不適切の場合に制御部３２で接続切換手段７５の電気的接続を遮断すれば良い。このようにして不適切な補助電源装置２４が加熱装置２１に取り付けられて故障や事故が発生することを防止することができる。また、情報保持手段７１の出力端子７３と制御部３２に接続された入力端子７４の接触の有無により、補助電源装置２４を有するカートリッジ６１を加熱装置２１に正常に取り付けたか否を検出することもできる。
【００７３】
前記各説明では画像形成装置１の定着装置１０の加熱装置２１に補助電源装置２４を設けた場合について説明したが、補助電源装置２４に使用する電気二重層コンデンサ等は、現状では非常に高価であり、複数の画像形成装置１、例えば電子写真方式を使用した複写機を２台使用したり、それぞれ独立した複写機とプリンタを使用する場合、各画像形成装置１に電気二重層コンデンサ等を有する補助電源装置２４を取り付けると資源を有効に利用することができないとともにコスト高になってしまう。また、電気二重層コンデンサは充放電の寿命が半永久的であるため、同一期間内での利用回数が増えると、充放電の１回あたりのコストを安くすることができるため、同一期間内での利用回数を増やして効率良く利用することが望ましい。しかし１台の画像形成装置１で補助電源装置２４の電気二重層コンデンサの利用回数を増やすために、画像形成装置１の使用回数を増やすと、画像形成装置１自体の寿命が短くなってしまう。そこで複数の画像形成装置１を使用し、電気二重層コンデンサ等を有する補助電源装置２４を複数の画像形成装置１で共用することが望ましい。この複数の画像形成装置１で電気二重層コンデンサ等を有する補助電源装置２４を共用するための補助電力供給システムについて説明する。
【００７４】
図３７は補助電力供給システムの構成図である。図に示すように、補助電力供給システム８０は、例えば２台の画像形成装置１ａ，１ｂに補助電力を供給する補助電力供給装置８１を有する。画像形成装置１ａ，１ｂはそれぞれ定着装置１０に、交流電源に接続された主電源装置２３ａ，２３ｂから電力を供給する主発熱体２２ａと、補助電力供給装置８１から電力を供給する補助発熱体２２ｂを有する。補助電力供給装置８１は、電気二重層コンデンサ等を有する補助電源装置２４と充電器２６と切換部２７と供給電力切換部８２及び制御装置８３を有する。充電器２６は交流電源に接続された主電源装置２３ｃから供給された電力により補助電源装置２４を充電する。切換部２７は補助電源装置２４に対する充電器２６と供給電力切換部８２の接続を切り換える。供給電力切換部８２は、補助電源装置２４から出力する補助電力を画像形成装置１ａに供給するか、画像形成装置１ｂに供給するかを切り換える。制御装置８３は画像形成装置１ａ，１ｂからの情報により切換部２７と供給電力切換部８２の接続を切り換える。
【００７５】
この補助電源装置２４から画像形成装置１ａ，１ｂに補助電力を供給するときの動作を図３８のタイムチャートを参照して説明する。
【００７６】
画像形成装置１ａが待機状態から立ち上げて画像形成動作を開始するために主電源装置２３ａから主発熱体２２ａに電力の供給を開始すると、補助電力供給装置８１の制御装置８３は切換部２７を供給電力切換部８２側に接続し、供給電力切換部８２を画像形成装置１ａ側に接続して、補助電源装置２４から補助電力を画像形成装置１ａの補助発熱体２２ｂに供給する。この電力の供給により主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂを有する定着装置１０が所定の温度に達すると、制御装置８３は供給電力切換部８２を駆動して補助電源装置２４から画像形成装置１ａに供給している補助電力を遮断する。画像形成装置１ａの画像形成動作が終了して待機状態になると、制御装置８３は切換部２７を充電器２６側に接続し、充電器２６で補助電源装置２４を充電する。この状態で画像形成装置１ｂが待機状態から立ち上げて画像形成動作を開始するために主電源装置２３ａから主発熱体２２ａに電力の供給を開始すると、補助電源装置２４を画像形成装置１ｂ側に接続し、画像形成装置１ｂの補助発熱体２２ｂに補助電源装置２４から補助電力を供給する。
【００７７】
このように補助電力供給装置８１から２台の画像形成装置１ａ，１ｂに補助電力を供給することにより、各画像形成装置１ａ，１ｂに補助電源装置２４を設ける必要がなく、補助電力供給装置８１の補助電源装置２４を有効に利用して、利用効率を高めることができるとともに画像形成装置１ａ，１ｂのコストを低減することができる。また、画像形成装置１ａ，１ｂが待機状態のときに補助電源装置２４を充電するから、画像形成装置１ａ，１ｂを立ち上げたとき補助電源装置２４を所定の充電量にすることができる。
【００７８】
次に画像形成装置１ａ，１ｂからの情報に基づき補助電力供給装置８１の制御装置８３で補助電力供給動作の制御を図３９のブロック図を参照して説明する。
【００７９】
補助電力供給装置８１の制御装置８３は、画像形成装置１ａ，１ｂからの情報を専用の信号線又は汎用のネットワークを利用し受信する入力手段８４と、受信した情報の内容を判定する判定手段８５と、補助電源装置２４を充電したり、補助電源装置２４から出力する補助電力を制御する制御手段８６を有する。画像形成装置１ａ，１ｂは、それぞれ図１に示すように、感光体２と帯電装置３と書込装置や現像装置６と転写装置７等の画像形成部９０と、主発熱体２２ａと補助発熱体２２ｂ等を有する定着装置１０と、各種動作状態を検出する動作状態検知部９１及び検出した動作状態を補助電力供給装置８１に送信する出力手段９２を有する。
【００８０】
画像形成装置１ａの電源が投入されているとき、動作状態検知部９１ａは定着装置１０ａの温度や記録紙１６の残量や印刷の可否などの各種機器状態と補助電源装置２４の残電力量や画像形成装置１ａの優先度などをステータス情報として検知し、ステータス情報として出力手段９２ａに送る。出力手段９２ａは送られたステータス情報を補助電力供給装置８１の入力手段８４に送信する。画像形成装置１ｂの動作状態検知部９１ｂもステータス情報を検知し、出力手段９２ｂを介して補助電力供給装置８１の入力手段８４に送信する。補助電力供給装置８１の入力手段８４は受信した画像形成装置１ａ，１ｂのステータス情報を判別手段８５に送る。判別手段８５は送られたステータス情報の内容から補助電力の供給先及び供給開始や停止などの制御情報を判別して制御手段８６に送る。制御手段８６は送られた制御情報により、画像形成装置１ａ，１ｂのいずれに補助電力を供給するかと、供給するタイミングを制御する。
【００８１】
このように各画像形成装置１ａ，１ｂの個別の状態や動作状態の情報に基づき補助電力を供給する供給先や供給タイミングを制御することにより、温度が充分高くて補助電力を必要としない画像形成装置１や、記録紙１６の残量が無く、画像形成が不可能な画像形成装置１へ補助電力を供給しなく、補助電力を必要とする画像形成装置１に補助電力を供給することにより、各画像形成装置１ａ，１ｂの状況に合わせた適切な電力供給を行うことができ、補助電源装置２４を有効に利用することができる。また、ステータス情報に優先度を含むことにより、例えば画像形成装置１ｂに補助電力を供給しているときに、優先度の高い画像形成装置１ａから補助電力の供給が要求されたとき、画像形成装置１ｂに対する補助電力の供給を停止して画像形成装置１ａに補助電力を供給することもできる。
【００８２】
また、補助電力供給装置８１を画像形成装置１ａ，１ｂとは別に独立してもうけたから、他の画像形成装置を追加したときに簡単に接続することができる。また補助電源装置２４の蓄電量や放電時の時間変化等を安全に動作させる際に多い管理項目を一括して管理することができる。
【００８３】
前記説明では補助電力供給装置８１を画像形成装置１ａ，１ｂとは別個に設けた場合について説明したが、図４０のブロック図に示すように、補助電力供給装置８１を例えば画像形成装置１ａに設け、画像形成装置１ａから他の画像形成装置１ｂにも補助電力を供給するようにしても良い。このように画像形成装置１ａに補助電力供給装置８１を設けることにより、補助電力供給装置８１を設置するスペースを設ける必要がないとともに、補助電源装置２４を画像形成装置１ａの定着装置１０ａの近くに配置することができ、補助発熱体２２ｂに供給する補助電力の配線抵抗による損失を減らすことができる。
【００８４】
また、前記説明では主電源装置２３から充電器２６を介して補助電源装置２４を充電する場合について説明したが、図４１のブロック図に示すように、燃料電池９３から供給される電力で補助電源装置２４を充電するようにしても良い。
【００８５】
さらに、前記説明では画像形成装置１ａ，１ｂに補助電力供給装置８１から補助電力を供給する場合について説明したが、図４２のブロック図に示すように、一時的に大電力を必要とする例えば恒温装置やエアコン等の各種電気機器１００ａ，１００ｂにも同様にして補助電力供給装置８１から補助電力を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】この発明の画像形成装置の構成図である。
【図２】加熱装置の構成を示す回路図である。
【図３】定着装置の構成を示す断面図である。
【図４】従来の定着ローラの加熱装置の構成を示す回路図である。
【図５】加熱部の構成を示す上面図である。
【図６】他の定着装置の構成を示す断面図である。
【図７】定着装置の加熱装置の動作を示すタイムチャートである。
【図８】第３の定着装置の構成を示す断面図である。
【図９】定着ローラの温度上昇特性図である。
【図１０】補助電源装置のコンデンサの残電力量の変化特性図である。
【図１１】第２の加熱装置の構成を示す回路図である。
【図１２】定着装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３】定着装置の温度上昇特性の比較図である。
【図１４】加熱装置の他の構成を示す上面図である。
【図１５】第３の加熱装置の構成を示す回路図である。
【図１６】ハロゲンヒータの補助発熱体を有する定着ローラの構成を示す断面図である。
【図１７】定着ローラに設けたハロゲンヒータの補助発熱体の構成図である。
【図１８】金属薄膜の補助発熱体を有する定着ローラの構成を示す断面図である。
【図１９】第４の定着装置の構成を示す断面図である。
【図２０】第４の定着装置の加熱装置を示す回路図である。
【図２１】第４の定着装置の第２の加熱装置を示す回路図である。
【図２２】第４の定着装置の第３の加熱装置を示す回路図である。
【図２３】第５の定着装置の構成を示す断面図である。
【図２４】冷却手段を有する加熱装置の構成を示す回路図である。
【図２５】冷却手段を有する補助電源装置の構成図である。
【図２６】冷却手段を有する画像形成装置の構成図である。
【図２７】補助発熱体に補助電源装置と主発熱体から電力を供給する加熱装置の構成を示す回路図である。
【図２８】補助発熱体に補助電源装置と主発熱体から電力を供給する加熱装置の他の構成を示す回路図である。
【図２９】補助電源装置を収容したカートリッジの構成を示す断面図である。
【図３０】カートリッジに収容した補助電源装置を有する加熱装置の構成を示す回路図である。
【図３１】カートリッジの外部端子の保護を示す断面図である。
【図３２】補助電源装置と外部端子の接続を断続するスイッチを有するカートリッジの断面図である。
【図３３】スイッチの動作状態を示す回路図である。
【図３４】情報保持手段を有するカートリッジの断面図である。
【図３５】情報保持手段と加熱装置の制御部の接続を示す構成図である。
【図３６】接続切換手段を有する加熱装置の構成を示す回路図である。
【図３７】補助電力供給システムの構成図である。
【図３８】補助電源装置から２台の画像形成装置に補助電力を供給するときの動作を示すタイムチャートである。
【図３９】補助電力供給動作の制御機能を示すブロック図である。
【図４０】一方の画像形成装置に補助電力供給装置を設けた補助電力供給システムの構成を示すブロック図である。
【図４１】他の補助電力供給システムの構成を示す回路図である。
【図４２】電気機器に補助電力を供給する補助電力供給システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８７】
１；画像形成装置、２；感光体、３；帯電装置、５；ミラー、６；現像装置、
７；転写装置、８；クリーニング装置、９；給紙装置、１０；定着装置、
１５；加圧ローラ、１６；記録紙、２１；加熱装置、２２；加熱部、
２２ａ；主発熱体、２２ｂ；補助発熱体、２３；主電源装置、
２４；補助電源装置、２５；メインスイッチ、２６；充電器、２７；切替部、
３１；円筒状フィルム、４４ａ；主発熱体、４４ｂ；補助発熱体、
５０；冷却手段、５１；温度検出部、６１；カートリッジ、
８０；補助電力供給システム、９１；補助電力供給装置、
８２；供給電力切換部、８３；制御装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電源装置から電力が供給される少なくとも１つの電気機器と、
補助電源装置から少なくとも１つの電気機器に電力を供給する電力供給装置と、
を有する電力供給システムであって、
前記電気機器は、当該電気機器のステータス情報を出力する出力手段を有し、
前記電力供給装置は、前記電気機器から出力される前記ステータス情報に基づき、前記補助電源装置の制御情報を判別する判別手段と、
前記判別手段で判別した前記制御情報に基づき、前記補助電源装置からの電力供給を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする補助電力供給システム。
【請求項２】
前記ステータス情報は、前記補助電源装置から前記電気機器に対する電力供給の状態を示す給電情報を含むことを特徴とする請求項１記載の補助電力供給システム。
【請求項３】
前記ステータス情報は、前記電気機器の電力要求度を示す優先度情報を含むことを特徴とする請求項１記載の補助電力供給システム。
【請求項４】
前記電気機器は、さらに、前記主電源装置から電力を供給する主発熱体と、前記補助電源装置から電力を供給する補助発熱体とからなる加熱装置を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の補助電力供給システム。
【請求項５】
前記ステータス情報は、前記加熱装置の温度情報を含むことを特徴とする請求項４記載の補助電力供給システム。
【請求項６】
前記加熱装置は、記録媒体に転写した画像を記録媒体に固着する定着装置に設けられたことを特徴とする請求項４又は５記載の補助電力供給システム。
【請求項１】
主電源装置から電力が供給される少なくとも１つの電気機器と、
補助電源装置から少なくとも１つの電気機器に電力を供給する電力供給装置と、
を有する電力供給システムであって、
前記電気機器は、当該電気機器のステータス情報を出力する出力手段を有し、
前記電力供給装置は、前記電気機器から出力される前記ステータス情報に基づき、前記補助電源装置の制御情報を判別する判別手段と、
前記判別手段で判別した前記制御情報に基づき、前記補助電源装置からの電力供給を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする補助電力供給システム。
【請求項２】
前記ステータス情報は、前記補助電源装置から前記電気機器に対する電力供給の状態を示す給電情報を含むことを特徴とする請求項１記載の補助電力供給システム。
【請求項３】
前記ステータス情報は、前記電気機器の電力要求度を示す優先度情報を含むことを特徴とする請求項１記載の補助電力供給システム。
【請求項４】
前記電気機器は、さらに、前記主電源装置から電力を供給する主発熱体と、前記補助電源装置から電力を供給する補助発熱体とからなる加熱装置を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の補助電力供給システム。
【請求項５】
前記ステータス情報は、前記加熱装置の温度情報を含むことを特徴とする請求項４記載の補助電力供給システム。
【請求項６】
前記加熱装置は、記録媒体に転写した画像を記録媒体に固着する定着装置に設けられたことを特徴とする請求項４又は５記載の補助電力供給システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【公開番号】特開２００７−２２１９９６（Ｐ２００７−２２１９９６Ａ）
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４４８６５（Ｐ２００７−４４８６５）
【出願日】平成１９年２月２６日（２００７．２．２６）
【分割の表示】特願２００２−３２３８６３（Ｐ２００２−３２３８６３）の分割
【原出願日】平成１４年１１月７日（２００２．１１．７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２６日（２００７．２．２６）
【分割の表示】特願２００２−３２３８６３（Ｐ２００２−３２３８６３）の分割
【原出願日】平成１４年１１月７日（２００２．１１．７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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