KR100672799B1 - 가열 장치, 보조 전력 공급 장치, 보조 전력 공급 시스템,정착 장치 및 화상 형성 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가열부와 주전원 장치와 보조 전원 장치를 지니고, 가열부는 주전원 장치로부터 공급되는 전력에 의해 발열하는 메인 발열체와, 메인 발열체와 다른 저항치를 갖고 보조 전원 장치로부터 공급되는 전력에 의해 발열하는 보조 발열체로 이루어지며, 보조 전원 장치는 주전원 장치로부터 메인 발열체에 공급하는 전류와 다른 전류를 보조 발열체에 공급하도록 구성되어 있다.

Description

가열 장치, 보조 전력 공급 장치, 보조 전력 공급 시스템, 정착 장치 및 화상 형성 장치{HEATING APPARATUS, AUXILIARY POWER SUPPLY APPARATUS, AUXILIARY POWER SUPPLY SYSTEM, FIXATION APPARATUS, AND MOVING PICTURE FORMATION APPARATUS}

본 발명은 예컨대, 각종 재료나 장치를 가열하는 가열 장치, 보조 전력 공급 장치, 보조 전력 공급 시스템, 정착 장치 및 전자 사진 방식을 사용한 복사기나 프린터 장치, 팩시밀리 장치 등의 화상 형성 장치, 특히, 이들 장치의 전력 절약의 효율화에 관한 것이다.

복사기나 프린터 장치 등의 화상 형성 장치는 보통 종이나 OHP 등의 기록 매체 상에 화상을 형성한다. 이 화상 형성 장치는 화상 형성의 고속성이나 화상 품질, 비용 등을 고려하여 전자 사진 방식이 채용되고 있다. 전자 사진 방식은 기록 매체 상에 토너 화상을 형성하고, 그 형성한 토너 화상을 열과 압력으로 기록 매체에 정착하는 방법이며, 정착 방식 안전성 등의 면에서 히트 롤러 방식이 현재 가장 많이 채용되고 있다. 히트 롤러 방식은 할로겐 히터 등의 발열 부재에 의해 가열되는 가열 롤러와, 가열 롤러에 대향 배치되는 가압 롤러를 압접하여 니프부(nip portion)라 불리는 상호 압접부를 형성하고, 이 니프부에 토너 화상이 전사된 기록 매체를 통해서 가열하는 방법이다.

최근, 환경 문제가 중요하게 되어, 복사기나 프린터 장치 등의 화상 형성 장치도 에너지 절약화가 진행되고 있다. 이 화상 형성 장치의 에너지 절약을 생각함에 있어서 무시할 수 없는 것은 토너를 기록 매체에 정착하는 정착 장치의 전력 절약이다. 화상 형성 장치의 대기시에 정착 장치의 소비 전력의 저감으로서는, 대기시에 가열 롤러의 온도를 정착 온도보다 약간 낮은 일정한 온도로 유지함으로써, 사용시에 즉시 사용 가능 온도까지 올려 사용자가 정착 롤러의 승온을 기다리는 일이 없도록 하고 있다. 이 경우, 정착 장치를 사용하지 않을 때에도 어느 정도의 전력을 공급하여 쓸데없는 에너지 소비를 하고 있었다. 이 대기시의 소비 에너지는 기기의 소비 에너지의 약 70% 내지 80%로 높아진다고 말하고 있다.

이 대기시의 소비 에너지를 줄여 가능한 많은 전력을 절약하는 것이 바람직하며, 일본 국내에서는 에너지 절약법이 개정 강화되고, 미국에서도 energy star 또는 ZESM(Zero Energy Star Mode) 등의 에너지 절약 프로그램이 제정되어, 사용하지 않을 때에는 전력 공급을 제로로 할 것이 요구되어 왔다. 그러나, 대기시에 에너지 소비를 제로로 하면, 가열 롤러는 철이나 알루미늄 등의 금속 롤러를 주로 사용하고 있어 열 용량이 크기 때문에, 약 180℃ 전후의 사용 가능 온도까지 승온하기 위해서는 수분에서 십수분의 긴 가열 시간이 필요하여, 사용자의 사용성이 악화되어 버린다. 이 때문에 조속히 가열 롤러 온도를 상승시키는 구성이 에너지 절약형 복사기를 실현하는 데에 필요하게 되었으며, 예컨대, 상기 ZESM에서 재기동에는 10초 이하가 요구되고 있다.

이 가열 롤러의 승온 시간을 짧게 하기 위해서는, 단위 시간의 투입 에너지 즉 정격 전력을 크게 하면 된다. 실제로, 프린트 속도가 빠른 현재의 고속 화상 장치는 전원 전압을 200V로 많이 설정한다. 그러나, 일본 국내의 일반적인 사무실에서, 상용 전원은 100V 15A이며, 200V에 대응시키기 위해서는 설치 장소의 전원과 관련된 특별 공사를 실시할 필요가 있어 일반적인 해결법이라고는 말할 수 없다. 또한, 100V 15A를 2계통 이용하여 전체 투입 전력을 올리는 제품도 실용화되어 있지만, 2계통의 콘센트가 근처에 있는 곳이 아니면 설치할 수 없다. 이 때문에 가열 롤러를 단시간에서 승온시키려고 해도, 공급 에너지를 최대로 올리기 어려운 것이 실상이다.

또, 단시간의 승온을 실현하는 정착 장치로서, 예컨대 열 용량이 작은 판형 세라믹 히터 주위에 내열 수지제의 필름을 휘감아 가열 롤러를 구성하여, 기동 시간을 짧게 한 것도, 30장/분 이하의 저속기에서 실용화되고 있다. 그러나, 앞으로, 더욱 고속기에 대응하기 위해서는 내열 수지제 필름을 파손 방지를 위해 두껍게 해야 한다. 이와 같이 내열 수지제 필름을 두껍게 한 경우, 수지는 금속보다도 열전도율이 나쁘기 때문에, 기록 매체가 가열 롤러와 가압 롤러의 니프 속으로 들어가기 이전부터 세라믹 히터로 내열 수지제 필름을 가열할 필요가 있다. 이 때문에, 세라믹 히터의 판형부의 면적을 크게 하는 동시에 높은 전력 전원이 필요하여, 고속기에는 실현할 수 없는 실정이다.

이것을 개선하기 위해서 예컨대 일본 특허 공개 평5-232839호 공보에 도시한 바와 같이, 가압 롤러의 하부에 가열 롤러의 발열체와는 별도 계통의 발열체를 설 치하여, 대기시에 가열 롤러의 발열체와는 별도 계통의 발열체에 전력을 공급하고 있다. 또한, 일본 특허 공개 평10-10913호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 정착 장치가 대기 상태로 되었을 때에 일정 레벨만큼 낮은 전압을 가열 롤러에 공급하여 정착 장치의 온도가 내려가는 것을 늦추거나, 일본 특허 공개 평10-282821호 공보에 도시한 바와 같이, 정착 장치의 대기시에 보조 전원인 2차 전지를 충전하여, 정착 장치를 기동했을 때에 메인 전원 장치와 2차 전지나 1차 전지로부터 전력을 공급하여 기동 시간을 단축하도록 하기도 하고 있다. 또한, 일본 특허 공개 2000-315567호 공보에 개시된 바와 같이, 메인 전원 외에 대용량의 콘덴서를 사용한 보조 전원을 사용하여, 대기시에 메인 전원과 가열부의 접속을 차단하고, 메인 전원과 보조 전원을 접속하여 보조 전원을 충전하여, 대기 상태에서 가열부를 기동시킬 때에 메인 전원과 보조 전원으로부터 가열부에 전력을 공급하여 가열부의 온도를 단시간에 소정의 온도로 올리는 방식으로 하고 있다.

그러나, 일본 특허 공개 평5-232839호 공보에 개시된 바와 같이, 대기시에 가열 롤러의 발열체와는 별도 계통의 발열체에 전력을 공급하거나, 일본 특허 공개 평10-10913호 공보에 나타내어진 바와 같이, 대기 상태가 되었을 때에 일정 레벨만큼 낮은 전압을 가열 롤러에 공급하고 있으면 충분한 전력 절약이라고는 말할 수 없다. 또한, 기동시에는 상용 전원의 최대 공급 전력의 제한을 해결할 수 없어 기동 시간을 짧게 할 수는 없다.

또, 일본 특허 공개 평10-282821호 공보에 나타내어진 정착 장치는 기동시에 주전원 장치와 2차 전지나 1차 전지로부터 전력을 공급하고 있지만, 2차 전원으로 서는 일반적으로 카드뮴 전지나 납 축전지가 사용되고, 이 2차 전지는 충방전을 몇 회나 반복하면 용량이 열화되고 저하되어, 대전류로 방전할수록 수명이 짧아지는 성질을 갖는다. 일반적으로 대전류에서 수명이 길어지는 카드뮴 전지에서도 충방전 반복 횟수는 약 500∼1000회 정도이며, 하루에 20회의 충방전을 반복하면 전지 수명이 1개월 정도되고, 장기간 사용할 수 없는 동시에 교환해야하는 번거로움이 발생하고, 교환하는 전지 값 등의 러닝 비용도 매우 비싼 단점이 있다. 또, 충전 시간도 대용량을 풀(full)로 충전하기 위해서는 수시간이 걸리기 때문에 하루에 몇 번이나 충방전을 반복하는 용도로는 사용할 수 없기 때문에 실용상은 실현이 곤란했다. 또한, 납 축전지는 액체 황산을 사용하는 등 사무실용 기기로서는 바람직하지 못하다.

정착 롤러의 가열에 통상 이용되는 할로겐 히터는 대전류로 하면 수명이 줄어들기 때문에, 최대 전류는 10∼12A 정도가 상한이고, 최대 전류를 크게 하기 어렵다. 따라서, 할로겐 히터를 발열체로서 이용한 가열 장치로 대전력을 얻기 위해서는 대전압 전원을 전력 공급원으로서 이용할 필요가 있다. 일본 특허 공개2000-315567호 공보에 개시된 바와 같이, 주전원 이외에 대용량의 콘덴서를 사용한 보조 전원을 사용하고, 대기시에 보조 전원을 충전하며, 대기 상태에서 가열부를 기동할 때에 주전원과 보조 전원으로부터 가열부에 전력을 공급하는 경우, 보조 전원으로서 사용하는 대용량 콘덴서는 셀 내부의 용액이 전기 분해되는 것을 막기 때문에, 1 셀당 전압이 수 볼트 정도로 낮은 특성이 있으며, 수계(aqueous solution)에서 1볼트 정도이고, 유기계(organic solution type)에서 수 볼트 정도이다. 이 때문에, 할로겐 히터를 발열체로서 가열하려면, 셀을 십수개∼수십개 직렬로 접속하여 고전압의 전원 유닛으로서 이용해야 한다.

이 많은 셀을 직렬로 고전압 및 대전력을 얻는 구성에서는, 예컨대 수개의 셀만으로 발열체의 온도를 상승시키기에 충분한 에너지를 갖고 있더라도, 전압을 올리기 위해서는 셀의 수를 늘릴 필요가 있어, 현재 비용이 높은 필요 이상의 셀을 다량으로 사용해야 할 필요가 있기 때문에, 전원의 체적이 크고 비용도 높아지는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하는, 개량된 유용한 가열 장치, 보조 전력 공급 장치, 보조 전력 공급 시스템, 정착 장치 및 화상 형성 장치를 제공하는 것을 총괄적인 목적으로 한다. 본 발명의 상세한 목적은, 간단한 구성으로 전력 절약 효과를 높이는 동시에 보조 전원의 체적을 줄여 설치 스페이스가 작고 저가격의 가열 장치, 보조 전력 공급 장치, 보조 전력 공급 시스템, 정착 장치 및 화상 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명에 따른 가열 장치는 가열부와, 주전원 장치와, 보조 전원 장치를 구비하고, 가열부는 주전원 장치로부터 공급되는 전력에 의해 발열하는 메인 발열체와, 메인 발열체와 다른 저항치를 갖고, 보조 전원 장치로부터 공급되는 전력에 의해 발열하는 보조 발열체로 이루어지며, 보조 전원 장치는 주전원 장치에서 메인 발열체에 공급하는 전류와 다른 전류를 보조 발열체에 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 제2 가열 장치는, 가열부와, 주전원 장치와, 보조 전원 장치와, 충전기와, 전환 장치를 포함하고, 가열부는 주전원 장치로부터 공급되는 전력에 의해 발열하는 메인 발열체와, 메인 발열체와 다른 저항치를 갖고 보조 전원 장치로부터 공급되는 전력에 의해 발열하는 보조 발열체로 이루어지며, 보조 전원 장치는 충방전 가능한 대용량의 콘덴서를 갖고, 주전원 장치로부터 메인 발열체에 공급하는 전류와 다른 전류를 보조 발열체에 공급하고, 충전기는 주전원 장치로부터 공급되는 전력으로 보조 전원 장치의 콘덴서를 충전하며, 전환 장치는 충전기에 의한 보조 전원 장치의 충전과 보조 전원 장치로부터 보조 발열체에 대한 전력 공급을 전환하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 제3 가열 장치는 가열부와, 가열부에 압박되는 가압부와, 주전원 장치와, 보조 전원 장치를 포함하고, 가열부와 가압부는 각각 주전원 장치로부터 공급되는 전력에 의해 발열하는 메인 발열체와, 메인 발열체와 다른 저항치를 갖고 보조 전원 장치로부터 공급되는 전력에 의해 발열하는 보조 발열체로 이루어지고, 보조 전원 장치는 주전원 장치로부터 메인 발열체에 공급하는 전류와 다른 전류를 가열부와 가압부의 보조 발열체에 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 제4 가열 장치는 가열부와, 가열부에 압박되는 가압부와, 주전원 장치와, 보조 전원 장치와, 충전기 및 전환 장치를 포함하고, 가열부와 가압부는 각각 주전원 장치로부터 공급되는 전력에 의해 발열하는 메인 발열체와, 메인 발열체와, 다른 저항치를 갖고 보조 전원 장치로부터 공급되는 전력에 의해 발열하는 보조 발열체로 이루어지고, 보조 전원 장치는 충방전 가능한 대용량의 콘덴서를 포함하여, 주전원 장치로부터 가열부와 가압부의 메인 발열체에 공급하는 전류와 다른 전류를 가열부와 가압부의 보조 발열체에 공급하고, 충전기는 주전원 장치로부터 공급되는 전력으로 보조 전원 장치의 콘덴서를 충전하고, 전환 장치는 충전기에 의한 보조 전원 장치의 충전과 보조 전원 장치로부터 가열부와 가압부의 보조 발열체에 대한 전력 공급을 전환하는 것을 특징으로 한다.

상기 가열부의 발열체의 저항치와 가압부의 발열체의 저항치를 다르게 하면 좋다.

또, 보조 발열체의 저항치를 메인 발열체의 저항치보다 작게 하고, 주전원 장치는 메인 발열체에 높은 전압의 전력을 공급하며, 보조 전원 장치는 보조 발열체에 저전압으로 대전류의 전력을 공급한다.

또, 상기 보조 발열체를 병렬로 복수개 접속하여, 보조 발열체에 저전압으로 대전류의 전력을 공급하면 좋다.

본 발명의 제5 가열 장치는 가열부와, 주전원 장치와, 보조 전원 장치를 포함하고, 가열부는 주전원 장치로부터 공급되는 전력에 의해 발열하는 메인 발열체와, 이 메인 발열체와 다른 저항치를 갖고 보조 전원 장치와 주전원 장치 중 어느 것으로부터 공급되는 전력에 의해 발열하는 복수의 보조 발열체로 이루어지고, 보조 전원 장치는 주전원 장치에서 메인 발열체로 공급하는 전류와 다른 전류를 보조 발열체에 공급하는 것으로, 보조 전원 장치에서 보조 발열체로 전력을 공급할 때, 복수의 보조 발열체를 병렬로 접속하고, 주전원 장치에서 보조 발열체로 전력을 공급할 때, 복수의 보조 발열체를 직렬로 접속하는 것을 특징으로 한다.

상기 제5 가열 장치의 가열부의 메인 발열체는 피가열체의 미리 정한 범위를 주된 발열 범위로 하며, 보조 발열체는 피가열체의 그 밖의 범위를 주된 발열 범위로 하는 것이 바람직하다.

또, 보조 전원 장치는 충방전 가능한 대용량의 콘덴서를 갖거나 연료 전지를 갖는다.

또한, 보조 전원 장치의 충방전 가능한 대용량의 콘덴서를 착탈이 자유로운 카트리지에 수용하면 좋다. 이 카트리지를 절연성을 갖는 부재로 구성하고, 카트리지의 외부 단자의 형상을 보조 전원 장치의 사양에 따라서 바꾸거나, 카트리지의 외부 단자의 외주부에 절연 커버를 마련하거나, 또는 카트리지의 외부 단자의 외주부에 본체에 착탈할 때에 개폐하는 셔터 부재를 갖는 절연 커버를 마련하는 것이 바람직하다. 또, 카트리지에, 본체에 부착했을 때에 외부 단자와 보조 전원 장치를 도통시켜, 본체로부터 떼어냈을 때에 외부 단자와 보조 전원 장치 사이의 도통을 차단하는 접속 전환 수단을 설치하더라도 좋다.

또, 카트리지에 재이용 횟수 표시 수단을 구비하여 보조 전원 장치의 재이용 편의를 도모한다.

또, 카트리지에 보조 전원 장치의 사양과 재이용 횟수 정보를 기록하는 정보 유지 수단을 지니어, 카트리지를 본체에 부착했을 때, 카트리지에 구비하는 정보 유지 수단의 정보를 읽어내는 정보 판독 수단과, 정보 판독 수단에서 읽어낸 정보 유지 수단의 정보에 의해, 본체에 부착한 카트리지에 수납된 보조 전원 장치가 적합한지 여부를 판정하는 판정 수단을 설치하여, 사양이 다른 보조 전원 장치를 사 용하는 것을 막는다.

또한, 보조 전원 장치를 냉각 수단으로 냉각하여, 보조 전원 장치의 과열을 막는 것이 바람직하다. 이 냉각 수단의 구동을 보조 전원 장치의 온도 또는 가열 장치를 갖는 장치 전체의 온도에 따라 제어하거나, 동작 상태에 따라 제어하면 된다.

또한, 보조 발열체를 세라믹 기판에 저항 재료를 인쇄하여 형성한 세라믹 히터로 구성하거나, 금속 박막 저항체로 구성하여, 대전류를 흘릴 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또, 메인 발열체를 보조 발열체와 동일한 재료로 구성하여, 메인 발열체와 보조 발열체를 동일 기판 상에 형성하여, 가열부의 제작을 쉽게 하는 동시에 소형화하는 것이 바람직하다.

또, 메인 발열체와 보조 발열체를 다른 기판 상에 형성하여, 메인 발열체와 보조 발열체의 온도 분포를 최적으로 설정한다.

본 발명의 보조 전력 공급 장치는 주전원 장치로부터 메인 전력이 공급되는 복수의 전기 기기에 접속되어, 각 전기 기기에 보조 전력을 공급하는 보조 전원 장치를 갖고, 보조 전원 장치는 주전원 장치로부터 메인 전력을 공급하고 있는 전기 기기에 보조 전력을 공급하는 것을 특징으로 한다. 보조 전원 장치는 충방전 가능한 대용량의 콘덴서를 갖거나 연료 전지를 갖는다.

본 발명의 보조 전력 공급 시스템은, 주전원 장치로부터 메인 전력이 공급되는 복수의 전기 기기와, 각각 전기 기기에 보조 전력을 공급하는 보조 전원 장치를 갖는 보조 전력 공급 장치를 갖는 보조 전력 공급 시스템에 있어서, 각 전기 기기에는 상태 정보를 송출하는 출력 수단을 포함하고, 보조 전력 공급 장치에는 각 전기 기기로부터의 상태 정보를 입력하는 입력 수단과, 입력한 상태 정보에 의해 보조 전원 장치의 제어 정보를 판별하는 판별 수단과, 판별한 제어 정보에 의해 보조 전원 장치로부터의 공급 전력을 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 한다. 이 상태 정보는 보조 전원 장치로부터 각 전기 기기에 대한 전력 공급의 상태를 나타내는 급전 정보나, 각 전기 기기의 전력 요구도를 나타내는 우선도 정보를 갖는다.

또, 전기 기기는 주전원 장치로부터 메인 전력을 공급하는 메인 발열체와, 보조 전원 장치로부터 보조 전력을 공급하는 보조 발열체로 이루어지는 가열 장치를 지니고, 상태 정보에 가열 장치의 온도 정보를 갖는다.

본 발명의 정착 장치는 상기 가열 장치를 지니어, 기록 매체에 전사한 화상을 기록 매체에 고착하는 것을 특징으로 한다.

상기 가열 장치의 기록 매체와의 활주면에 접촉하는 내열 수지제의 통형 필름을 형성하여, 가열 장치에 토너 등이 부착되는 것을 막는다.

본 발명의 제2 정착 장치는, 가열부를 내장한 정착 롤러와, 가압 롤러 및 가열부에 전력을 공급하는 가열 장치를 지니고, 가열부는 할로겐 히터로 이루어지는 메인 발열체와, 메인 발열체와 다른 저항치를 갖는 복수의 할로겐 히터를 병렬로 접속한 보조 발열체를 지니고, 가열 장치는 주전원 장치와 보조 전원 장치와 충전기 및 전환 장치를 지니고, 주전원 장치는 메인 발열체에 전력을 공급하며, 보조 전원 장치는 충방전 가능한 대용량의 콘덴서를 지니고, 주전원 장치로부터 메인 발열체에 공급하는 전류와 다른 전류를 보조 발열체에 공급하며, 충전기는 주전원 장치로부터 공급되는 전력으로 보조 전원 장치의 콘덴서를 충전하고, 전환 장치는 충전기에 의한 보조 전원 장치의 충전과 보조 전원 장치로부터 보조 발열체에 대한 전력 공급을 전환하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제3 정착 장치는, 가열부를 각각 내장한 정착 롤러와 가압 롤러 및 가열부에 전력을 공급하는 가열 장치를 갖는 정착 장치로서, 가열부는 할로겐 히터로 이루어지는 메인 발열체와, 메인 발열체와 다른 저항치를 갖는 복수의 할로겐 히터를 병렬로 접속한 보조 발열체를 지니고, 가열 장치는 주전원 장치와 보조 전원 장치와 충전기 및 전환 장치를 갖고, 주전원 장치는 메인 발열체에 전력을 공급하며, 보조 전원 장치는 충방전 가능한 대용량의 콘덴서를 구비하며, 주전원 장치로부터 메인 발열체에 공급하는 전류와 다른 전류를 보조 발열체에 공급하고, 충전기는 주전원 장치로부터 공급되는 전력으로 보조 전원 장치의 콘덴서를 충전하며, 전환 장치는 충전기에 의한 보조 전원 장치의 충전과 보조 전원 장치로부터 보조 발열체에 대한 전력 공급을 전환하는 것을 특징으로 한다.

상기 가열부를, 할로겐 히터로 이루어지는 메인 발열체와, 이 메인 발열체와 다른 저항치를 갖는 복수의 저항 발열체를 병렬로 접속하여 1개의 유리관에 봉하여 막은 보조 발열체로 구성하거나, 할로겐 히터로 이루어지는 메인 발열체와, 메인 발열체와 다른 저항치를 갖고, 정착 롤러의 롤러 기체의 내면에 형성된 박막 저항체로 이루어지는 보조 발열체로 구성하더라도 좋다.

본 발명에 따른 화상 형성 장치는 상기 정착 장치를 갖는 것을 특징으로 한다. 이 화상 형성 장치에 있어서, 전원 투입시에 보조 전원 장치의 충전량을 검출하고, 검출한 충전량이 규정치에 달하고 있을 때에, 주전원 장치와 보조 전원 장치로부터 가열부에 전력을 공급하고, 검출한 충전량이 규정치에 달하고 있지 않을 때에 주전원 장치로부터 가열부에 전력을 공급하며, 대기시에는 가열부에 대한 전력의 공급을 차단하여 보조 전원 장치를 충전하고, 대기 상태에서 기동되었을 때에 주전원 장치와 보조 전원 장치로부터 가열부에 전력을 공급하여, 가열부를 가열할 때에 가열부의 온도를 급속히 올리며, 대기시에는 가열부가 공급하는 전력을 제로로 하여 전력 절약을 도모한다. 또, 가열부가 소정 온도에 달했을 때, 보조 전원 장치로부터 보조 발열체에 공급하고 있는 전력을 차단한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부 도면을 참조하면서, 이하의 설명을 읽으면 한층 더 명료하게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 화상 형성 장치의 구성도이다.

도 2는 가열 장치의 구성을 도시하는 회로도이다.

도 3은 정착 장치의 구성을 도시하는 단면도이다.

도 4는 종래의 정착 롤러의 가열 장치의 구성을 도시하는 회로도이다.

도 5는 가열부의 구성을 도시하는 평면도이다.

도 6은 다른 정착 장치의 구성을 도시하는 단면도이다.

도 7은 정착 장치의 가열 장치의 동작을 도시하는 타임챠트이다.

도 8은 제3 정착 장치의 구성을 도시하는 단면도이다.

도 9는 정착 롤러의 온도 상승 특성도이다.

도 10은 보조 전원 장치의 콘덴서의 잔여 전력량의 변화 특성도이다.

도 11은 제2 가열 장치의 구성을 도시하는 회로도이다.

도 12는 정착 장치의 동작을 도시하는 흐름도이다.

도 13은 정착 장치의 온도 상승 특성의 비교도이다.

도 14는 가열 장치의 다른 구성을 도시하는 평면도이다.

도 15는 제3 가열 장치의 구성을 도시하는 회로도이다.

도 16은 할로겐 히터의 보조 발열체를 갖는 정착 롤러의 구성을 도시하는 단면도이다.

도 17은 정착 롤러에 설치한 할로겐 히터의 보조 발열체의 구성도이다.

도 18은 금속 박막의 보조 발열체를 갖는 정착 롤러의 구성을 도시하는 단면도이다.

도 19는 제4 정착 장치의 구성을 도시하는 단면도이다.

도 20은 제4 정착 장치의 가열 장치를 도시하는 회로도이다.

도 21은 제4 정착 장치의 제2 가열 장치를 도시하는 회로도이다.

도 22는 제4 정착 장치의 제3 가열 장치를 도시하는 회로도이다.

도 23은 제5 정착 장치의 구성을 도시하는 단면도이다.

도 24는 냉각 수단을 갖는 가열 장치의 구성을 도시하는 회로도이다.

도 25는 냉각 수단을 갖는 보조 전원 장치의 구성도이다.

도 26은 냉각 수단을 갖는 화상 형성 장치의 구성도이다.

도 27은 보조 발열체에 보조 전원 장치와 메인 발열체로부터 전력을 공급하는 가열 장치의 구성을 도시하는 회로도이다.

도 28은 보조 발열체에 보조 전원 장치와 메인 발열체로부터 전력을 공급하는 가열 장치의 다른 구성을 도시하는 회로도이다.

도 29는 보조 전원 장치를 수용한 카트리지의 구성을 도시하는 단면도이다.

도 30은 카트리지에 수용한 보조 전원 장치를 갖는 가열 장치의 구성을 도시하는 회로도이다.

도 31은 카트리지의 외부 단자의 보호를 나타내는 단면도이다.

도 32는 보조 전원 장치와 외부 단자의 접속을 단속하는 스위치를 갖는 카트리지의 단면도이다.

도 33은 스위치의 동작 상태를 도시하는 회로도이다.

도 34는 정보 유지 수단을 갖는 카트리지의 단면도이다.

도 35는 정보 유지 수단과 가열 장치의 제어부의 접속을 도시하는 구성도이다.

도 36은 접속 전환 수단을 갖는 가열 장치의 구성을 도시하는 회로도이다.

도 37은 보조 전력 공급 시스템의 구성도이다.

도 38은 보조 전원 장치로부터 2대의 화상 형성 장치에 보조 전력을 공급할 때의 동작을 도시하는 타임챠트이다.

도 39는 보조 전력 공급 동작의 제어 기능을 도시하는 블럭도이다.

도 40은 한 쪽의 화상 형성 장치에 보조 전력 공급 장치를 설치한 보조 전력 공급 시스템의 구성을 도시하는 블럭도이다.

도 41은 다른 보조 전력 공급 시스템의 구성을 도시하는 회로도이다.

도 42는 전기 기기에 보조 전력을 공급하는 보조 전력 공급 시스템의 구성을 도시하는 블럭도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 화상 형성 장치 2 : 감광체

3 : 대전 장치 5 : 미러

6 : 현상 장치 7 : 전사 장치

8 : 클리닝 장치 9 : 급지 장치

10은 정착 장치 15 : 가압 롤러

16 : 기록지 21 : 가열 장치

22 : 가열부 22a : 메인 발열체

22b : 보조 발열체 23 : 주전원 장치

24 : 보조 전원 장치 25 : 메인 스위치

26 : 충전기 27 : 전환부

31 : 원통형 필름 44a : 메인 발열체

44b ; 보조 발열체 50 : 냉각 수단

51 : 온도 검출부 61 : 카트리지

80 : 보조 전력 공급 시스템

91 : 보조 전력 공급 장치

82 : 공급 전력 전환부 83 : 제어 장치

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 화상 형성 장치의 구성도이다. 도면에 도시한 바와 같이, 전자 사진 방식의 화상 형성 장치(1)는 감광체(2)와, 감광체(2)를 따라서 설치된 대전 장치(3)와, 감광체(2)의 회전 방향의 대전 장치(3)보다 하류측에 설치되고, 기록 장치의 일부이며, 레이저광(4)을 감광체(2)의 표면에 입사하는 미러(5)와, 레이저광(4)이 입사하는 광기록부의 하류측에 설치되어 현상 롤러(6a)를 갖는 현상 장치(6)와, 현상 장치(6)의 하류측에 설치된 전사 장치(7)와, 전사 장치(7)의 하류측에 설치되어 클리닝 블레이드(8a)를 갖는 클리닝 장치(8)와, 급지 장치(9) 및 정착 장치(10)를 갖는다. 급지 장치(9)는 급지 트레이(11)와, 급지 회전자(12)와, 기록지 반송로(13)와, 레지스트 롤러쌍(14)을 포함하고, 급지 트레이(11)에 수납된 기록지를 전사 장치(7)에 반송한다.

이 화상 형성 장치(1)에서 화상을 형성할 때, 회전하고 있는 감광체(2)의 표면을 대전 장치(3)에 의해 균일하게 대전하고, 기록 장치로부터 화상 정보를 따라서 출사되는 레이저광(4)을 미러(5)로 반사하여 대전한 감광체(2)의 표면에 입사하여 형성하는 화상에 따른 정전 잠상을 형성한다. 이 감광체(2)의 표면에 형성한 정전 잠상을 현상 장치(6)로 현상하여 토너 화상을 형성한다. 한편, 급지 트레이(11)로부터 급지 회전자(12)에 의해 급지된 기록지는 기록지 반송로(13)를 지나 레지스 트 롤러(14)의 위치에서 일단 정지하고 있다. 그리고 감광체(2)에 형성된 토너 화상이 전사 장치(7)에 도달하는 것과 동일한 타이밍에 레지스트 롤러쌍(14)으로부터 기록지를 송출하여, 감광체(2)에 형성된 토너 화상을 전사 장치(7)에 의해 기록지로 전사한다. 전사 장치(7)에 의해 토너 화상이 전사된 기록지는 정착 장치(10)로 보내어져, 기록지에 전사한 토너 화상의 토너를 가열 용융하여 기록지에 토너 화상을 정착한다. 또, 기록지에 전사되지 않고 감광체(2)에 잔류된 토너는 클리닝 장치(8)에 의해 제거된다.

이 기록지에 전사된 토너 화상을 정착하는 정착 장치(10)의 가열 장치(21)는 도 2의 회로도에 도시한 바와 같이, 가열부(22)와, 주전원 장치(23)와, 보조 전원 장치(24)와, 메인 스위치(25)와, 충전기(26)와, 전환부(27)를 갖는다. 가열부(22)는 도 3의 단면도에 도시한 바와 같이, 가압 롤러(15)와 대향하여 설치되어, 가압 롤러(15)와 니프부로 보내진 기록지(16)에 전사된 토너 화상(17)을 가열 용융하는 것으로, 주전원 장치(23)로부터 공급되는 전력에 의해 발열하는 메인 발열체(22a)와, 보조 전원 장치(24)로부터 공급되는 전력에 의해 발열하는 보조 발열체(22b)를 갖는다. 이와 같이 가열부(22)를 메인 발열체(22a)와 보조 발열체(22b)의 2계통으로 하고, 메인 발열체(22a)와 보조 발열체(22b)에 다른 계통의 주전원 장치(23)와 보조 전원 장치(24)로부터 전력을 공급함으로써, 가열 장치(21)의 회로 구성을 간략하게 하여 비용을 저감시킬 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시한 바와 같이 가열부(22)를 1계통으로 하여, 주전원 장치(23)와 콘덴서를 갖는 보조 전원 장치(24)로부터 전력을 공급하는 경우, 주전원 장치(23)로부터 가열부(22)에 공급하는 전력을 A/D 변환부(28)에서 A/D 변환해야 하여, 회로의 구성이 복잡하게 되는 동시에 비용이 상승한다. 또한, A/D 변환부(28)의 변환 효율에 의해서 공급 전력이 저하되어 버리는데, 이러한 단점이 생기는 것을 막을 수 있다.

가열부(22)의 메인 발열체(22a)와 보조 발열체(22b)는 예컨대 도 5의 평면도에 도시한 바와 같이, Al₂O₃ 등으로 이루어지는 세라믹 기판(29)과, 예컨대 은-팔라듐 등의 저항 재료를 세라믹 기판(29) 상에 인쇄에 의해서 패턴 형성하고 소성하여, 통전에 의해 발열하는 저항체(30)로 이루어지는 세라믹 히터로 이루어지고, 메인 발열체(22a)의 저항치(R1)보다 보조 발열체(22b)의 저항치(R2)가 작아지도록 형성되어 있다. 이와 같이 메인 발열체(2a)와 보조 발열체(2b)를 세라믹 히터로 형성함으로써, 저항치를 작게 할 수 있는 동시에, 저전압이라도 수십 암페어(A)의 대전류를 흘릴 수 있다. 또한, 메인 발열체(2a)와 보조 발열체(2b)를 동일한 세라믹 기판(29)에 설치함으로써, 제조비용을 저감할 수 있는 동시에 소형화를 도모할 수 있다. 한편, 도 5에서는 메인 발열체(22a)와 보조 발열체(22b)를 동일한 길이로 가지런하게 한 경우를 도시하지만, 원하는 발열 분포를 얻기 위해서 메인 발열체(22a)와 보조 발열체(22b)의 길이 또는 폭을 적절하게 바꾸더라도 좋다. 또한, 메인 발열체(22a)와 보조 발열체(22b)를, 도 6의 단면도에 도시한 바와 같이, 상이한 세라믹 기판(29a, 29b)에 설치하더라도 좋다.

이 가열부(22)에, 기록지(16)에 전사된 토너 화상(17)이 부착되는 것을 막기 위해서, 가열부(22)의 주위를 활주하여 회전하는 원통형 필름(31)을 갖는다. 원통 형 필름(31)은 예컨대 폴리이미드 등의 내열성 수지를 기체로 하고 있으며, 표면에는 기록지(16)와 이형성을 향상시키기 위한 이형층을 형성하면 좋다. 또한, 가열부(22)의 세라믹 기판(29)의 원통형 필름(31)과 활주되는 면에는, 표면의 평활성을 유지하여 원통형 필름(31)과의 미끄러짐을 좋게 하기 위해서, 열전도성이 좋은 재료, 예컨대 알루미늄 등으로 형성된 활주 부재(32)를 형성하면 좋다. 이 가열부(22)와 대향하여 설치된 가압 롤러(15)는 도 3의 단면도에 도시한 바와 같이, 금속제의 코어(15a) 위에 가열부(22)와 접촉 폭을 확보하기 위한 탄성층(15b)을 갖으며, 압박 수단에 의해서 가열부(22)와 소정의 접촉 폭을 확보하도록 하고 있다.

주전원 장치(23)는 상용 전원인 AC 100V에 접속되어, 가열부(22)에 따른 전압의 조정 및 교류를 직류로 정류하는 등의 기능을 갖는다. 보조 전원 장치(24)는 충방전 가능한 대용량의 콘덴서를 갖는다. 이 보조 전원 장치(24)의 콘덴서로서는, 예컨대 니혼케미콘(주)에서 개발한 전기 이중층 콘덴서 등의 2000F 정도의 정전 용량을 지니고, 수초에서 수십초의 전력 공급에 의해 충분한 용량으로 충전되는 것이나, NEC(주)의 상품명 「하이퍼커패시터」라는 80F 정도의 콘덴서를 사용한다. 이 전기 이중층 콘덴서 등을 사용한 보조 전원 장치(24)는 저전압으로 고전류의 전력을 공급하도록 구성하며, 보조 발열체(22b)에 공급하는 전기 에너지에 따라서 콘덴서의 용량과 개수가 정해지고 있다. 예컨대 세라믹 히터로 이루어지는 보조 발열체(22a)를 최대 40A 정도의 대전류를 흘릴 수 있는 구성으로 하고, 보조 전원 장치(24)에 1300F, 2.5V의 콘덴서를 사용하여 600W의 전력을 보조 발열체(22a)에 공급한다고 하면, 보조 전원 장치(24)에 사용하는 콘덴서는 6개가 된다.

메인 스위치(25)는 주전원 장치(23)로부터 메인 발열체(22a)에 공급하는 전력을 온/오프한다. 충전기(26)는 주전원 장치(23)로부터 공급되는 전력으로 보조 전원 장치(24)의 콘덴서를 충전한다. 전환부(27)는 보조 전원 장치(24)의 충전과 보조 전원 장치(24)로부터의 보조 발열체(22b)에 대한 전력 공급을 전환시킨다. 이 메인 스위치(25)와 전환부(27)는 화상 형성 장치(1) 전체의 동작을 관리하는 제어부(32)에 의해 제어된다.

상기한 바와 같이 구성한 화상 형성 장치(1)에 있어서, 화상 형성 장치(1)로 화상을 형성할 때와 대기 상태일 때의 정착 장치(10)의 가열 장치(21)의 동작을 도 7의 타임챠트를 참조하여 설명한다.

가열 장치(21)의 전기 이중층 콘덴서 등으로 이루어지는 보조 전원 장치(24)가 충분히 충전되어 있지 않은 예컨대 초기에 화상 형성 장치(1)의 전원을 투입하여 정착 장치(10)의 가열부(22)를 승온시킬 때, 제어부(32)는 가열 장치(21)의 메인 스위치(25)를 온으로 하여 주전원 장치(23)로부터 메인 발열체(22a)에만 전력을 공급하여 가열부(22)를 가열한다. 가열부(22)가 소정의 온도까지 온도 상승하면, 제어부(32)는 화상 형성 동작을 시작한다. 이 화상 형성 동작이 종료되어 화상 형성 장치(1)가 대기 상태가 되면, 제어부(32)는 메인 스위치(25)를 오프로 하여 전환부(27)를 동작시켜 보조 전원 장치(24)를 충전기(26)에 접속하고, 주전원 장치(23)로부터 충전기(26)를 통해 보조 전원 장치(24)에 전력을 공급하여 충전한다. 이 보조 전원 장치(24)를 충전하면, 보조 전원 장치로서 일반적인 니켈-카드뮴 전지를 2차 전지로서 사용한 경우는, 급속 충전을 하더라도 수시간의 시간을 갖지 만, 보조 전원 장치(24)에 구비하는 콘덴서는 2차 전지와 달리, 화학 반응을 수반하지 않기 때문에 수분 정도의 급속한 충전을 할 수 있다. 따라서 화상 형성 장치(1)가 대기 상태일 때에, 소비 전력을 거의 제로로 할 수 있다.

이어서 대기 상태에서 기동하여 화상 형성 동작을 시작하기 위해서 가열부(22)의 가열을 시작할 때, 제어부(32)는 가열 장치(21)의 메인 스위치(25)를 온으로 하여, 주전원 장치(23)로부터 메인 발열체(22a)에 전력을 공급하는 동시에, 전환부(27)를 동작시켜 보조 전원 장치(24)를 보조 발열체(22b)에 접속하여, 보조 전원 장치(24)로부터 보조 발열체(22b)에 전력을 공급하여, 메인 발열체(22a)와 보조 발열체(22b)에 의해 가열부(22)를 가열하여 승온한다. 이와 같이 화상 형성 장치(1)가 대기 상태에서 기동했을 때에, 주전원 장치(23)로부터 메인 발열체(22a)에 전력을 공급하는 동시에 보조 전원 장치(24)로부터 보조 발열체(22b)에 전력을 공급하기 때문에, 주전원 장치(23)만으로 전력을 공급하는 경우보다도 대량의 전력을 가열부(22)에 공급할 수 있다. 또, 메인 발열체(22a)와 보조 발열체(22b)에 대전류를 흘릴 수 있는 세라믹 히터(30)를 사용함으로써, 보다 많은 전력을 공급할 수 있어, 가열부를 단시간에 소정 온도까지 승온시킬 수 있다.

예컨대, 도 8의 단면도에 도시한 바와 같이, 직경 30 mm 두께 1 mm의 알루미늄제 정착 롤러(33)의 내부에 할로겐 히터(34)를 갖는 종래의 정착 장치(10a)를 사용하여 약 180℃의 소정 온도까지 온도를 올리는 데에 필요한 열량은 약 12000 주울(J)이다. 이 정착 롤러(33)에 사용하는 할로겐 히터(34)는 100V의 전압으로 약 1200W의 전력을 공급하는 것이 가능하기 때문에, 도 9의 승온 특성도(A)에 도시한 바와 같이, 약 10초로 정착 롤러(33)를 180℃까지 데울 수 있다. 이 정착 롤러(33)에 할로겐 히터(34)와는 별도로 보조의 할로겐 히터를 설치하여, 1300F, 2.5V의 콘덴서를 사용한 보조 전원 장치로부터 보조의 할로겐 히터에 전류를 흘린 경우, 보조의 할로겐 히터는 최대 전류가 제한되기 때문에, 보조 전원 장치의 전압을 50V로 한 경우는 12A, 즉 600W의 전력을 발생시킬 수 있다. 이 때문에 할로겐 히터(34)에 공급하는 전력 1200W와 동시에 보조 전원 장치로부터 보조의 할로겐 히터에 600W의 전력을 공급할 수 있어, 정착 롤러에 대하여 합계 1800W의 전력을 공급할 수 있으며, 약 10초였던 정착 롤러(33)의 승온 시간을, 도 9(B)에 도시한 바와 같이 약 6초로 단축하는 것이 가능하다.

그러나 보조 전원 장치로 2.5V의 콘덴서를 전압 50V로 하여 사용하기 위해서는, 약 20개의 콘덴서를 직렬로 접속해야 한다. 이 때 보조 전원 장치가 유지하는 에너지는 80000J 정도가 된다. 그러나, 정착 롤러(33)의 온도를 상승시키는 데 필요한 열량은 그 1/6에 지나지 않아, 콘덴서를 3개를 직렬로 접속하는 것만의 에너지로 충분하다. 또, 2.5V의 콘덴서를 전압 50V로 하여 600W/10초의 비율로 전력을 빼낸 경우의 잔존 전력량은 도 10의 시간에 대한 잔존 전력량 비율의 변화 특성도인 (A)에 나타낸 바와 같이 30초에 약 90%가 되며, 정착 롤러(33)를 승온하기 위해서 보조 전원 장치로부터 10초간 전력을 공급하는 경우는, 보조 전원 장치로부터 6000J 정도의 전력밖에 발생하고 있지 않다. 이것은, 보조 전원 장치가 보유하는 에너지의 약 8% 이하이다. 이와 같이 대전압을 보조 전원 장치에 이용한 구성에서는 단순히 전압을 올리는 것만으로 쓸데없는 콘덴서가 필요하게 되는 동시에, 그 보유하는 전기 에너지를 승온시의 단시간에 빼내는 것이 곤란하다.

이에 대하여 보조 발열체(22b)에 40A 정도의 최대 전류를 흘릴 수 있는 세라믹 히터를 사용하여, 1300F, 2.5V의 콘덴서를 사용한 보조 전원 장치(24)로부터 초기 전력으로서 상기와 같이 600W를 발생한다고 하면, 보조 전원 장치(24)의 전압은 15V로 10초 동안에 약 6000J 정도의 전기 에너지를 공급할 수 있다. 이 때, 1300F, 2.5V의 콘덴서는 6개가 된다. 이 때의 보조 전원 장치(24)의 콘덴서의 잔여 전력량은 도 10(B)에 도시한 바와 같이, 2.5V의 콘덴서를 전압 50V로 한 경우와 비교해서 저감되어 유효하게 이용된다. 이 1300F, 2.5V의 콘덴서를 6개 사용한 보조 전원 장치(24)가 보유하는 전기 에너지는 24000J 정도이기 때문에, 승온시에 사용할 수 있는 전기 에너지의 약 6000J는 보조 전원 장치(24)가 보유하는 전기 에너지의 약 25%가 되어, 이용 효율을 약 3배 정도로 높일 수 있다. 그리고 보조 전원 장치(24)로부터 예컨대 600W나 800W의 전력을 공급함으로써, 종래의 전력 공급의 상한이었던 1200W의 제한을 1800W∼2000W로 할 수 있어, 대기 상태에서 소정 온도까지 승온하는 시간을 단축시킬 수 있다. 또, 보조 전원 장치(24)에 사용하는 콘덴서의 개수를 대폭 줄일 수 있어, 보조 전원 장치(24)의 체적을 줄이는 동시에 보조 전원 장치(24)의 비용을 저감할 수 있다.

그래서 대기 상태에서 기동할 때에, 주전원 장치(23)로부터 메인 발열체(22a)에 예컨대 100V로 1200W의 전력을 공급하는 동시에 보조 전원 장치(24)로부터 보조 발열체(22b)에 예컨대 20V로 800W의 전력을 공급하여 가열부(22)를 승온시킨다. 즉 주전원 장치(23)와 같이 예컨대 100V로 높은 전압을 공급할 수 있는 경우는, 전류를 비교적 작게 하여 주전원 장치(23)로부터 메인 발열체(22a)를 접속하는 도선을 비교적 가늘게 하고, 보조 전원 장치(24)의 전압을 높게 하면, 보조 전원 장치(24)에 사용하는 콘덴서의 개수가 많아져 보조 전원 장치(24)가 대형화되기 때문에, 보조 전원 장치(24)의 전압을 낮게 하여 대전류를 공급하도록 한다.

이와 같이 하여 가열부(22)에 전력을 공급하여 소정 온도에 달하면, 제어부(32)는 전환부(27)를 동작시켜 보조 전원 장치(24)로부터 보조 발열체(22b)에 공급하고 있는 전력을 차단한다. 그리고 주전원 장치(23)로부터 메인 발열체(22a)에 공급하고 있는 전력으로 가열부(22)를 소정의 온도로 유지한다. 이 소정의 온도로 유지한 가열부(22)와 가압 롤러(15) 사이에, 도 3에 도시한 바와 같이, 토너 화상(17)을 전사한 기록지(16)를 반송하고, 가열부(22)로 토너 화상(17)을 가열 용융하여 기록지(16)에 정착한다. 이 가열부(22)에 의해 기록지(16)에 전사한 토너 화상(17)을 정착할 때에, 가열부(22)의 토너 화상(17)과 접촉하는 부분에 원통형 필름(31)을 마련해 두므로, 토너가 부착되는 것을 막을 수 있다. 이 기록지(16)에 대한 토너 화상(17)의 정착을 소정 부수 반복하여 화상 형성 동작이 종료되어 화상 형성 장치(1)가 대기 상태가 되면, 제어부(32)는 메인 스위치(25)를 오프로 하고 전환부(27)를 동작시켜 보조 전원 장치(24)를 충전기(26)에 접속하고, 주전원 장치(23)로부터 충전기(26)를 통해 보조 전원 장치(24)에 전력을 공급하여 충전한다. 이후, 화상 형성 동작이 이루어질 때마다 상기 동작을 반복한다.

이와 같이 화상 형성 장치(1)가 대기 상태로 될 때마다 보조 전원 장치(24)를 충전함으로써, 화상 형성 동작을 시작할 때에, 보조 전원 장치(24)는 항상 소정 의 충전량을 유지할 수 있어, 가열 기동시에 확실하게 보조 전원 장치(24)로부터 전력을 공급하여 가열부(22)를 단시간에 소정의 온도로 올릴 수 있다. 또한, 보조 전원 장치(24)에 사용하는 콘덴서는 충방전의 허용 반복 횟수가 1만회 이상인 동시에, 충방전의 반복에 의한 열화도 적고, 충방전의 허용 반복 횟수가 500회에서 1000회 정도인 니켈-카드뮴 전지와 비교해서 장기간 안정적으로 사용할 수 있다. 또한, 납 축전지와 같이 액 교환이나 보충 등도 필요하지 않기 때문에, 유지 관리가 거의 필요없이 사용할 수 있다.

상기 설명에서는 예컨대 아침에 첫번째로 화상 형성 장치(1)의 전원을 투입하여 정착 장치(10)의 가열부(22)를 승온시킬 때, 주전원 장치(23)로부터 메인 발열체(22a)에만 전력을 공급하여 가열부(22)를 가열하는 경우에 관해서 설명했지만, 보조 전원 장치(24)의 콘덴서의 충전량은 아침 첫번째로 화상 형성 장치(1)의 전원을 투입했을 때에 그다지 감소하지 않고 있는 경우도 있다. 그래서, 도 11의 회로도에 도시한 바와 같이, 보조 전원 장치(24)의 충전량을 검출하는 충전량 검출부(35)를 설치하여, 화상 형성 장치(1)의 전원을 투입했을 때에, 주전원 장치 (23)로부터 메인 발열체(22a)에 전력을 공급하는 동시에 보조 전원 장치(24)의 충전량에 따라서 보조 전원 장치(24)로부터 보조 발열체(22b)에 전력을 공급하도록 하더라도 좋다.

이 경우의 동작을 도 12의 흐름도를 참조하여 설명한다. 예컨대 아침 첫번째로 화상 형성 장치(1)의 전원을 투입하면(단계 S1), 충전량 검출부(35)는 보조 전원 장치(24)의 콘덴서의 충전량을 검출하여 제어부(32)에 보낸다. 제어부(32)는 검 출한 충전량이 미리 설정되어 있는 규정치에 달하고 있는지 여부를 판단하여 (단계 S2),보조 전원 장치(24)의 충전량이 규정치에 달하고 있을 때는, 주전원 장치(23)로부터 메인 발열체(22a)에 전력을 공급하는 동시에 보조 전원 장치(24)로부터 보조 발열체(22b)에도 전력을 공급하여 가열부(22)를 승온시킨다(단계 S3). 이 가열부(22)를 가열하고 있는 때에, 가열부(22)의 온도를 검출하는 예컨대 서미스터나 열전쌍이나 방사 온도계 등의 온도 검출부(36)에서 검출하고 있는 온도가 소정 온도에 달하면(단계 S4), 제어부(32)는 보조 전원 장치(24)로부터 보조 발열체(22b)에 공급하고 있는 전력을 차단한다. 그리고 주전원 장치(23)로부터 메인 발열체(22a)에 공급하고 있는 전력으로 가열부(22)를 소정의 온도로 유지한다(단계 S5). 이와 같이 화상 형성 장치(1)의 전원을 투입했을 때에, 보조 전원 장치(24)의 충전량이 규정치에 달하고 있는 경우는 주전원 장치(23)와 보조 전원 장치(24)로부터 가열부(22)에 전력을 공급함으로써, 도 13의 온도 상승 특성도에 도시한 바와 같이, 주전원 장치(23)만으로 전력을 공급하는 경우에 비해서, 가열부(22)의 가열을 시작하고 나서 소정 온도(T)에 달할 때까지의 시간을 단축할 수 있어, 가열부 (22)를 예컨대 10초 이하의 단시간에 소정의 온도(T)로 승온시킬 수 있다.

이 상태에서 제어부(32)는 화상 형성 동작을 시작한다(단계 S6). 이 화상 형성 동작이 종료되어 화상 형성 장치(1)가 대기 상태가 되면(단계 S7, S8), 제어부 (32)는 메인 스위치(25)를 오프로 하고 전환부(27)를 동작시켜 보조 전원 장치(24)를 충전기(26)에 접속하여, 주전원 장치(23)로부터 충전기(26)를 통해 보조 전원 장치(24)에 전력을 공급하여 충전한다(단계 S9). 이후, 화상 형성 동작이 이루어질 때마다 상기 동작을 반복한다(단계 S10, S3∼S9). 또, 화상 형성 장치(1)의 전원을 투입했을 때에 보조 전원 장치(24)의 충전량이 규정치에 달하고 있지 않은 경우는, 주전원 장치(23)로부터 메인 발열체(22a)에만 전력을 공급하여 가열부(22)를 가열한다(단계 S2, S11, S12).

이와 같이 주전원 장치(3)로부터 예컨대 전압 100V, 전류 12A로 메인 발열체(22a)에 공급하는 1200W의 전력을 확보하여, 보조 전원 장치(24)로부터 보조 발열체(22b)에 800W의 전력을 공급하기 위해서, 보조 전원 장치(24)에 1300F, 2.5V의 콘덴서를 8개 직렬로 접속하여 설치한 경우, 메인 발열체(22a)의 저항치(R1)는 8.3Ω가 되고, 보조 발열체(22b)의 저항치는 0.5Ω가 된다. 그래서 도 14의 평면도에 도시한 바와 같이, 세라믹 기판(29)에 형성하는 메인 발열체(22a)의 저항체 패턴(30a)과 보조 발열체(22b)의 저항 패턴(30b)을 바꿔, 보조 발열체(22b)의 저항 패턴(30b)의 단면적을 크게 함으로써, 메인 발열체(22a)와 보조 발열체(22b)를 주전원 장치(23)와 보조 전원 장치(24)의 특성에 따른 구성으로 용이하게 할 수 있다.

상기 설명에서는 메인 발열체(22a)와 보조 발열체(22b)를 세라믹 히터로 형성한 경우에 관해서 설명했지만, 메인 발열체(22a)와 보조 발열체(22b)를 금속 박막 저항체로 구성하더라도 좋다.

또, 보조 발열체(22b)로서, 세라믹 히터나 금속 피막 저항체 대신에, 도 15의 회로도 및 도 16의 단면도에 도시한 바와 같이, 정착 롤러(33)의 내부에 할로겐 히터(34)로 이루어지는 메인 발열체(22a)와 함께 보조 발열체(22b)로서 할로겐 히 터(34)를 병렬로 복수개 설치하더라도 좋다. 이와 같이 보조 발열체(22b)에 병렬로 접속된 복수의 할로겐 히터(34)를 사용함으로써, 보조 발열체(22b)에 대전류를 흘릴 수 있다.

또한, 보조 발열체(22b)를, 도 17의 가열부(22)의 구성도에 도시한 바와 같이, 유리관(40)의 내부에 복수개, 예컨대 2라인의 전열선(41)을 갖는 할로겐 히터(34a)로 구성하여, 정착 롤러(33)의 내부에 설치하더라도 좋다. 이와 같이 복수의 전열선(41)을 사용한 경우라도, 유리관(40)은 1개밖에 없기 때문에, 열 용량을 작게 할 수 있어, 가열부(22)를 가열하는 기동시의 유리관(40)을 승온시키는 데에 필요한 열량을 작게 할 수 있어, 기동 시간을 짧게 할 수 있다. 또한, 복수의 전열선(41)으로 유리관(40)을 공용(共用)하기 때문에, 보조 발열체(22b)를 설치하는 스페이스를 작게 할 수 있다. 따라서 열 용량이 작은 소직경의 정착 롤러(33)에 대하여도 적용할 수 있다.

또, 이 유리관(40)의 내부에 설치한 복수의 전열선(41)의 저항치를 다르게 하여, 도 17(b)에 도시한 바와 같이, 각 전열선(41)의 유리관(40)의 길이 방향의 발광 분포가 다르도록 하면 된다. 할로겐 히터의 발열 분포는 전열선(41)의 감는 방법에 의해 조절하여, 저항이 높고 발광량이 많은 영역에서는 전열선(41)을 코일형으로 하여 권취수가 많아져, 발광량이 큰 영역에서는 유리관(40)의 내부에 있어서의 전열선(41)의 용적이 커진다. 이 전열선(41)을 유리관(40)에 복수 라인 설치하면, 동일한 영역에서 유리관(40)의 직경을 크게 하여야만 한다. 이것을 방지하기 위해서, 복수의 전열선(41)의 저항치 즉 발광 분포를 유리관(40)의 길이 방향으로 다르게 하여, 각 전열선(41)의 발광량의 대소를 엇갈리게 되도록 형성하여, 유리관(40)의 직경을 작게 한다. 또한, 도 17(c)에 도시한 바와 같이, 복수의 전열선(41)의 양단을 접속하여 유리관(40)의 내부에 설치함으로써, 복수의 전열선(41)을 갖는 할로겐 히터(34a)의 외부 접속 단자를 하나로 통합할 수 있어, 단자 구성을 간략화하여 보조 전원 장치(24) 등과의 접속을 용이하게 할 수 있다.

또, 도 18에 도시한 바와 같이, 할로겐 히터(34)로 이루어지는 주저항체 (22a)를 정착 롤러(33)의 내부에 설치하는 동시에, 보조 발열체(22b)를, 예컨대 스테인레스와 같이 통전하면 발열하는 금속 박막(42)을 롤러 기체(43)의 내면에 형성하더라도 좋다. 이 경우, 롤러 기체(43)는 알루미늄이나 철 등의 금속이라도 세라믹 등이라도 좋으며, 롤러 기체(43)로서 금속을 사용한 경우에는, 롤러 기체(43)와 금속 박막(42) 사이에 내열성의 수지나 세라믹 등의 절연층을 설치한다. 이와 같이 보조 발열체(22b)를 롤러 기체(43)에 설치함으로써, 보조 발열체(22b)의 열을 롤러 기체(43)에 직접 전할 수 있어, 정착 롤러(33)를 단시간에 소정의 온도까지 승온시킬 수 있다.

상기 설명에서는 가열 장치(21)에 의해 화상 형성 장치(1)의 정착 장치(10)를 가열하는 경우에 관해서 설명했지만, 각종 열전도 장치나 항온 장치 등에도 마찬가지로 적용할 수 있다.

또, 상기 설명에서는 정착 롤러(33)에 메인 발열체(22a)와 보조 발열체(22b)를 설치한 경우에 관해서 설명했지만, 도 19의 구성도에 도시한 바와 같이, 가압 롤러(15)에도 메인 발열체(44a)와 보조 발열체(44b)를 설치하여, 도 20의 회로도에 도시한 바와 같이, 메인 발열체(44a)에는 주전원 장치(23)로부터 전력을 공급하여 가열하고, 보조 발열체(44b)에는 보조 전원 장치(24)로부터 전력을 공급하도록 하더라도 좋다. 이와 같이 가압 롤러(15)에도 메인 발열체(44a)와 보조 발열체(44b)를 설치하여 가열함으로써, 정착 장치(10)를 보다 효율적으로 가열하여 소정 온도로 유지할 수 있다.

또, 정착 롤러(33)에 설치한 메인 발열체(22a)에 공급하는 전력과, 가압 롤러(15)에 설치한 메인 발열체(44a)에 공급하는 전력을 상이한 메인 스위치(25a, 25b)로 독립적으로 제어함으로써, 칼러 화상 등을 형성하는 경우에, 기록지(16)에 전사된 토너 화상(17)을 최적의 조건으로 정착할 수 있어, 형성하는 화상의 화질을 향상시킬 수 있다. 또, 보조 전원 장치(24)로부터 가압 롤러(15)의 보조 발열체 (44b)에 인가하는 전압은 정착 롤러(33)의 보조 발열체(22b)에 인가하는 전압과 동전압이 되기 때문에, 가압 롤러(15)의 보조 발열체(44b)와 정착 롤러(33)의 보조 발열체(22a)를 다른 저항치로 설정함으로써, 가압 롤러(15)와 정착 롤러(33)를 각각에 알맞은 온도 특성으로 제어할 수 있다.

이와 같이 보조 전원 장치(24)로부터 정착 롤러(33)의 보조 발열체(22b)와 가압 롤러(15)의 보조 발열체(44b)에 전력을 공급할 때, 전환부(27)로부터 보조 발열체(22b)와 보조 발열체(44b)까지 공통의 케이블로 접속하면, 이 케이블에 대전류가 흐르기 때문에, 그 전류에 따른 케이블을 사용해야 한다. 그래서, 도 21의 회로도에 도시한 바와 같이, 전환부(27)와 보조 발열체(22b) 사이 및 전환부(27)와 보조 발열체(44b) 사이를 상이한 케이블로 접속하여, 각 케이블에 흐르는 전류를 적 게 함으로써, 그 전류치에 알맞은 케이블로 보조 발열체(22b)와 보조 발열체(44b)를 전환기(27)에 접속할 수 있다. 또, 도 22의 회로도에 도시한 바와 같이, 보조 전원 장치(24)에 복수의 출력 단자를 설치하여, 각 출력 단자로부터 보조 발열체 (22b)와 보조 발열체(44b)에 전환기(27)를 통해 전력을 공급하도록 하여도 좋다. 이 경우, 전환기(27)에 의해 보조 발열체(22b)와 보조 발열체(44b)에 공급하는 전력을 독립적으로 제어함으로써, 가압 롤러(15)와 정착 롤러(33)를 각각에 알맞은 온도 특성으로 제어할 수 있다.

상기 설명에서는 정착 장치(10)에 정착 롤러(33)를 설치한 경우에 관해서 설명했지만, 도 23의 구성도에 도시한 바와 같이, 메인 발열체(22a)와 보조 발열체 (22b)를 갖는 가열 롤러(46)와 보조 롤러(47)에 휘감긴 정착 벨트(48)를 사용하여, 정착 벨트(48)를 가열 롤러(46)에 의해 가열하는 동시에 가압 롤러(15)를 가열하도록 하더라도 좋다.

또, 가열 장치(21)에, 도 24의 회로도에 도시한 바와 같이, 보조 전원 장치(24)를 냉각하는 냉각 수단(50)과, 보조 전원 장치(24)의 온도를 검출하는 온도 검출부(51)를 설치하여, 온도 검출부(51)에서 검출한 보조 전원 장치(24)의 온도에 따라서 냉각 수단(50)으로 보조 전원 장치(24)를 냉각하면 된다. 이와 같이 보조 전원 장치(24)를 냉각 수단(50)으로 냉각함으로써, 보조 전원 장치(24)가 고온으로 되어 내구성이 열화되는 것을 막아, 보조 전원 장치(24)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 보조 전원 장치(24)의 온도를 온도 검출부(51)에서 직접 검출하여 냉각 수단(50)의 구동을 제어부(32)로 제어함으로써, 보조 전원 장치(24)가 과 도하게 승온하거나 냉각되는 것을 막을 수 있어, 보조 전원 장치(24)의 전기 이중층 콘덴서 등의 내구성을 향상시키는 동시에 방전 효과를 높일 수 있다.

이 냉각 수단(50)은 도 25(a)의 구성도에 도시한 바와 같이, 전기 이중층 콘덴서 등의 축전 셀(52)을 복수개 통합한 보조 전원 장치(24)에 팬(50a)을 직접 부착하여, 외부의 공기에 의해 냉각하거나, 펠티에 소자나 냉각 액체를 펌프로 순환시켜 냉각하면 된다. 이와 같이 보조 전원 장치(24)를 직접 냉각함으로써, 대전류를 보조 발열체(22b)에 공급하는 보조 전원 장치(24)를 가열부(22)의 가까운 위치에 배치하여, 짧은 배선으로 접속하여 배선 자신의 열 손실을 줄이도록 하더라도, 가열부(22)의 열에 의해 보조 전원 장치(24)가 과도하게 승온되는 것을 막을 수 있어, 보조 전원 장치(24)로부터 보조 발열체(22b)에 안정적으로 대전류를 공급할 수 있다.

또한, 제어부(32)에 의해 예컨대 팬(50a)을 구동하여 보조 전원 장치(24)를 냉각할 때, 보조 전원 장치(24)가 충전중인지 또는 보조 발열체(22b)에 전력을 공급하고 있는지의 동작 상태에 따라서 팬(50a)의 회전수를 가변하여 풍량 변경을 가변시킴으로써, 보조 전원 장치(24)의 온도 상승을 보다 효율적으로 억제할 수 있다. 즉 보조 전원 장치(24)를 충전하고 있을 때는 방전하고 있을 때보다도 보조 전원 장치(24) 자체의 발열이 커지기 쉽다. 그래서 보조 전원 장치(24)의 충전시에는 풍량을 크게 하여 냉각 효율을 높인다. 또, 가열부(22)를 가열하고 있을 때에는 가열부(22)로부터의 열에 의해 보조 전원 장치(24)가 승온되는 것을 막기 위해서, 풍량을 크게 한다. 이와 같이 가열 장치(21)의 동작 상태에 따라서 제어부(32)에 의 해 팬(50a) 등의 냉각 효과를 제어함으로써, 보조 전원 장치(24)의 과도한 승온을 효율적으로 막는 동시에 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

또, 냉각 수단(50)으로서 도 25(b)에 도시한 바와 같이, 보조 전원 장치(24)에 핀이나 히트 파이프(50b) 등 구동 제어를 필요로 하지 않는 것을 부착하더라도 좋다. 이와 같이 구동 제어를 필요로 하지 않는 핀이나 히트 파이프(50b)를 장착함으로써, 대기할 때나 가동할 때라도 소비 전력을 저감시킬 수 있는 동시에 작동음이 발생하지 않아, 화상 형성 장치(1)의 정숙도를 높일 수 있다.

또한, 보조 전원 장치(24)를 냉각하는 팬(50a)을, 도 26의 구성도에 도시한 바와 같이, 화상 형성 장치(1)의 보조 전원 장치(24)를 배치한 위치에 가까운 위치에 배치하여, 화상 형성 장치(1) 내의 온도를 검출하여, 검출한 온도에 따라서 팬(50a)을 구동 제어하고, 화상 형성 장치(1) 내의 온도를 소정의 범위에 유지하여, 보조 전원 장치(24)의 과도한 승온을 막도록 하더라도 좋다. 즉, 화상 형성 장치(1)는 정착 장치(10)에서 발생하는 열이나 그 밖의 전기 소자 등으로부터의 발열에 의해 기내 온도가 조건에 따라서는 70∼80℃ 이상으로 상승한다. 이 온도 상승은 보조 전원 장치(24)의 전기 이중층 콘덴서 등의 축전 셀(52)의 온도에 대하여 큰 영향을 주어, 화상 형성 장치(1)의 가동이 종료되더라도 보조 전원 장치(24)의 온도를 상승시키는 원인으로 되어 버린다. 그래서 화상 형성 장치(1)의 내부 온도를 검지하여, 화상 형성 동작 종료 후에도 소정 온도 이상으로 되지 않도록 냉각함으로써, 보조 전원 장치(24)의 과도한 승온을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있다.

상기 각 설명에서는 메인 발열체(22a)에 주전원 장치(23)로부터 전력을 공급하고, 보조 발열체(22b)에, 주전원 장치(23)와는 별도 계통의 보조 전원 장치(24)로부터 전력을 공급하는 경우에 관해서 설명했지만, 정착 장치(10)의 원통형 필름(31)이나 정착 롤러(33)의 가열부(22)에, 도 27의 회로도에 도시한 바와 같이, 복수의 예컨대 2쌍의 보조 발열체(22b, 22c)를 설치하여, 보조 발열체(22b, 22c)에 보조 전원 장치(24)와 주전원 장치(23) 중 어느 것으로부터 전력을 공급하도록 하더라도 좋다. 이 경우, 보조 전원 장치(24)와 주전원 장치(23)에 대한 보조 발열체 (22b, 22c)의 접속을 동작 모드 전환 스위치(53)로 전환하여, 보조 발열체(22b, 22c)에 보조 전원 장치(24)로부터 전력을 공급할 때, 보조 발열체(22b, 22c)를 병렬 접속하고, 보조 발열체(22b, 22c)에 주전원 장치(23)로부터 전력을 공급할 때, 보조 발열체(22b, 22c)를 직렬 접속한다. 이와 같이 보조 발열체(22b, 22c)에 보조 전원 장치(24)로부터 전력을 공급할 때, 보조 발열체(22b, 22c)를 병렬 접속함으로써, 저전압의 보조 전원 장치(24)로부터 보조 발열체(22b, 22c)에 대전류를 공급할 수 있다. 또한, 주전원 장치(23)로부터 보조 발열체(22b, 22c)에 전력을 공급할 때, 보조 발열체(22b, 22c)를 직렬 접속함으로써, 보조 발열체(22b, 22c)의 저항치를 크게 하여 보조 발열체(22b, 22c)에 흐르는 전류를 작게 할 수 있다.

또, 도 27에 도시한 바와 같이, 정착 장치(10)의 원통형 필름(31)이나 정착 롤러(33) 중심의 일정 범위, 예컨대 화상 형성 장치(1)에서 가장 많이 사용하는 A4 사이즈에 대응하는 범위에 메인 발열체(22a)를 배치하고, 그 양단에 보조 발열체 (22b, 22c)를 각각 배치한다. 이 정착 장치(10)를 기동하여 저온에서 소정의 온도 까지 승온시키거나, 대기 상태에서 기동할 때는, 도 27(a)에 도시한 바와 같이, 보조 발열체(22b, 22c)를 병렬 접속하여, 가열부(22)의 메인 발열체(22a)에 주전원 장치(23)로부터 전력을 공급하고, 보조 발열체(22b, 22c)에 보조 전원 장치(24)로부터 전력을 공급한다. 이와 같이 정착 장치(10)의 기동시에 가열부(22)에 큰 전력을 공급할 수 있어, 정착 장치(10)를 단시간에 소정 온도까지 승온할 수 있다. 가열부(22)가 소정 온도까지 승온하면, 도 27(b)에 도시한 바와 같이, 보조 발열체 (22b, 22c)를 직렬 접속으로 전환하여, 주전원 장치(23)로부터 전력을 공급한다.

예컨대 정착 장치(10)를 기동할 때, 보조 전원 장치(24)로부터 보조 발열체 (22b, 22c)에 전압 60V로 1200W의 전력을 공급하고, 주전원 장치(23)로부터 메인 발열체(22a)에 전압 100V로 600W의 전력을 공급하면 정착 장치(10)에는 1800V의 전력을 공급할 수 있다. 이 전력의 공급에 의해 정착 장치(10)가 소정의 온도까지 승온했을 때, 보조 발열체(22b, 22c)를 직렬 접속으로 전환하여, 주전원 장치(23)로부터 전력을 공급하면, 보조 발열체(22b, 22c)에 약 800W의 전력을 공급할 수 있고, 또한 상용 전원의 공급 전력의 상한인 15A를 넘지 않는 범위에서 정착 장치(10)에 1400W의 전력을 공급할 수 있다.

또, 예컨대 원통형 필름(31)이나 박육의 정착 롤러(33)는 열 용량이 매우 작기 때문에 단시간에 승온 가능했지만, 그 반면, 표면 온도에 불균형이 생기기 쉽다. 그리고, 사이즈가 적은 기록지(16)를 연속적으로 통과할 때에, 기록지(16)가 통과하는 범위에서는 열량을 취할 수 있지만, 기록지(16)가 통과하지 않는 주변부에는 열이 축적되기 때문에 이상 고온으로 되어, 정착 장치(10)의 수명을 짧게 해 버린다고 하는 문제점이 있다. 이에 대하여, 원통형 필름(31)이나 정착 롤러(33)의 주변부에 보조 발열체(22b, 22c)를 설치하여, 정착 장치(10)가 소정 온도에 달했을 때, 보조 발열체(22b, 22c)를 직렬 접속하여 주전원 장치(23)로부터 작은 전류를 흘림으로써, 기록지(16)가 통과하지 않는 주변부에 가하는 열량을 저감시켜 주변부가 매우 승온되는 것을 억제하여, 정착 장치(10)의 온도 분포를 최적 상태로 분포하게 할 수 있다. 또한, 원통형 필름(31)이나 정착 롤러(33) 주변부의 온도를 검출하여, 검출한 온도에 의해 보조 발열체(22b, 22c)에 흘리는 전류를 제어함으로써, 정착 장치(10)의 온도 분포를 최적의 온도 분포로 설정할 수 있다.

상기 설명에서는 보조 발열체(22b, 22c)에 주전원 장치(23)로부터 전력을 공급할 때, 메인 발열체(22a)와 보조 발열체(22b, 22c)에 동시에 전류를 흘린 경우에 관해서 설명했지만, 도 28에 도시한 바와 같이, 주전원 장치(23)로부터 메인 발열체(22a)에 전력을 공급하는 회로와 주전원 장치(23)로부터 보조 발열체(22b, 22c)에 전력을 공급하는 회로를 전환 스위치(54)로 전환하여, 전환 스위치(54)를 시간적으로 전환함으로써, 주전원 장치(23)로부터 메인 발열체(22a)와 보조 발열체 (22b, 22c)에 교대로 전력을 공급함으로써, 주전원 장치(23)로부터의 전류를 작게 할 수 있다.

예컨대 정착 장치(10)를 기동시킬 때, 보조 전원 장치(24)로부터 보조 발열체(22b, 22c)에 전압 50V로 600W의 전력을 공급하고, 주전원 장치(23)로부터 메인 발열체(22a)에 전압 100V로 1200W의 전력을 공급하면 정착 장치(10)에는 1800V의 전력을 공급할 수 있다. 이 전력의 공급에 의해 정착 장치(10)가 소정의 온도까지 승온했을 때, 보조 발열체(22b, 22c)를 직렬 접속으로 전환하여, 주전원 장치(23)로부터 전력을 공급하면, 보조 발열체(22b, 22c)에 약 600W의 전력을 공급하게 되고, 메인 발열체(22a)와 보조 발열체(22b, 22c)에 주전원 장치(23)로부터 전력을 공급하면, 주전원 장치(23)로부터는 상용 전원의 공급 전력의 상한인 15A를 넘은 전류를 흘리게 된다. 이 때 전환 스위치(54)를 시간적으로 전환하여, 주전원 장치(23)로부터 메인 발열체(22a)와 보조 발열체(22b, 22c)에 교대로 전력을 공급함으로써, 주전원 장치(23)로부터 흘리는 전류를 12A와 6A로 전환할 수 있어, 주전원 장치(23)로부터 흘리는 전류를 15A 이하로 억제할 수 있다.

이와 같이 주전원 장치(23)로부터 메인 발열체(22a)에 전력을 공급할 때, 메인 발열체(22a)에 인가하는 전압을 위상 제어하여 메인 발열체(22)에 인가되는 최대 전압을 임의로 설정하거나, 주전원 장치(23)로부터 변압기를 통해 전력을 공급하여, 메인 발열체(22a)나 보조 발열체(22b, 22c)에 인가하는 전압을 제어함으로써, 필요 이상으로 전력을 소비하는 것을 억제하는 동시에, 상용 전원의 상한 전류를 넘는 것을 막을 수 있다.

또, 보조 전원 장치(24)로서 전기 이중층 콘덴서 등을 대신하여 연료 전지를 사용하더라도 좋다. 이와 같이 연료 전지를 사용하면, 발전 효율이 높고, 환경에 매우 순응하는 동시에 충전할 필요가 없어, 가열 장치(21)의 구성을 간략하게 할 수 있다.

또, 보조 전원 장치(24)로서 사용하는 전기 이중층 콘덴서 등은 충방전의 반복 횟수가 수만회 이상으로 거의 무제한이며, 실질적으로는 반영구적으로 사용 가 능하며 유지 관리가 불필요하다. 이 전기 이중층 콘덴서 등의 긴 수명을 살려, 복사기 등의 화상 형성 장치(1) 본체의 수명이 끝났을 때에 전기 이중층 콘덴서 등을 회수하여 재이용함으로써 자원의 유효 이용이나 가열 장치(21)의 비용의 저감을 도모할 수 있다. 또한, 전기 이중층 콘덴서 등에는 충전된 전하가 방전될 때까지 축적되고 있다. 따라서 전기 이중층 콘덴서 등을 재이용하기 위해서 가열 장치(21)로부터 회수할 때 감전될 위험성이 있어, 중대한 사고가 될 가능성이 있어, 가열 장치(21)로부터 전기 이중층 콘덴서 등을 회수할 때에는 작업자의 안전을 충분히 확보할 필요가 있다.

그래서 전기 이중층 콘덴서 등을 사용한 보조 전원 장치(24)를, 도 29의 구성도에 도시한 바와 같이, 전기 이중층 콘덴서 등의 축전 셀(52)을 여러 개 모은 축전 모듈(60)을 갖는 보조 전원 장치(24)를 카트리지(61)에 수납하여, 가열 장치 (21)에 대하여 착탈 가능하게 되어 있다. 카트리지(61)는 절연 재료로 형성되어, 도 29(a)의 단면도에 도시한 바와 같이, 가열 장치(21)에 삽입측에 보조 전원 장치(24)의 축전 모듈(60)의 플러스극과 마이너스극에 접속된 외부 단자(62)를 지니고, 외부 단자(62)의 반대측에 유지부(63)를 갖는다. 또, 도 29(b)의 측면도에 도시한 바와 같이, 복수의 꺾어 버릴 수 있는 러그(lug)(64)를 갖는다.

카트리지(61)의 외부 단자(62)는 카트리지(61)에 수용되는 축전 모듈(60)의 전압과 정전 용량 등의 사양에 따라 다른 형상으로 하고 있으며, 가열 장치(21)에는 도 30의 회로도에 도시한 바와 같이, 필요로 하는 사양의 축전 모듈(60)이 수용되어 있는 카트리지(61)의 외부 단자(62)하고만 접속할 수 있는 형상을 한 접속 단 자(65)를 갖는다. 이와 같이 카트리지(61)의 외부 단자(62)와 가열 장치(21)의 접속 단자(65)를 카트리지(61)에 수용되는 축전 모듈(60)의 전압과 정전 용량 등의 사양에 따라 다른 형상으로 함으로써, 가열 장치(21)의 사양에 맞는 축전 모듈(60)을 수용한 카트리지(61)만을 가열 장치(21)에 장착할 수 있어, 사양이 다른 축전 모듈(60)을 가열 장치(21)에 접속하는 오류 조작을 막아, 오류 조작에 의한 고장이나 사고를 확실하게 방지할 수 있다. 여기서 카트리지(61)와 가열 장치(21)에, 축전 모듈(60)의 사양을 기재한 시일 등을 붙여 놓으면, 카트리지(61)를 가열 장치 (21)에 장착할 때의 작업자 편의를 도모할 수 있다.

또, 카트리지(61)를 가열 장치(21)에 착탈 가능하게 했기 때문에, 축전 모듈(60)을 갖는 보조 전원 장치(24)를 재이용하기 위한 회수와 부착 작업을 용이하게 할 수 있어, 보조 전원 장치(24)의 재활용을 추진할 수 있다. 또한, 보조 전원 장치(24)를 초기에 구비하고 있지 않는 화상 형성 장치에, 보조 전원 장치(24)를 나중부터 장착할 수 있어, 화상 형성 장치의 기동 시간을 짧게 할 수 있다.

또, 러그(64)는 축전 모듈(60)을 갖는 보조 전원 장치(24)를 재이용할 때의 한도 횟수를 나타내는 것으로, 작업자가 보조 전원 장치(24)를 재이용할 때마다 러그(64)를 하나씩 꺾어 버려, 러그(64)가 전부 없어지면, 카트리지(61)와 내부의 축전 모듈(60)의 수명으로서 폐기 혹은 처리하도록 관리하고 있다. 이 러그(64)로 보조 전원 장치(24)의 재이용의 한도를 나타냄으로써, 축전 모듈(60)의 노후화에 따른 사고나 고장을 미연에 막을 수 있다.

또, 카트리지(61)를 절연 재로로 형성하여, 축전 모듈(60)을 완전히 덮고 있 으므로, 카트리지(61)를 착탈할 때, 작업자가 축전 모듈(60)에 충전된 전하에 감전될 위험성을 피할 수 있다. 또한, 도 31(a)의 단면도에 도시한 바와 같이, 카트리지(61)에 설치한 외부 단자(62)를, 가열 장치(21)의 접속 단자(65)의 외주부와 끼워 맞춰지는 절연 재료로 형성한 커버(66)로 덮거나, 도 31(b)의 단면도에 도시한 바와 같이, 카트리지(61)를 가열 장치(21)에 부착할 때 열림으로 되고, 가열 장치(21)에서 떼어낼 때에 닫힘으로 되는 셔터 기구(67)를 갖는 커버(68)로 카트리지(61)의 외부 단자(62)를 덮음으로써, 카트리지(61)의 외부 단자(62)가 작업자나 도전성 부재에 닿아 감전되는 사고를 방지할 수 있는 동시에 축전 모듈(60)을 지닌 보조 전원 장치(24)가 파손되는 것을 막을 수 있다.

또, 도 32의 구성도에 도시한 바와 같이, 카트리지(61)의 외부 단자(62)를 갖는 면에, 조작부(69)를 갖는 스위치(70)를 설치하고, 도 33의 회로도에 도시한 바와 같이, 축전 모듈(60)과 외부 단자(62)를 스위치(70)를 통해 접속하여, 카트리지(61)를 가열 장치(21)에 부착하지 않는 상태에서는, 도 33(a)에 도시한 바와 같이, 스위치(70)를 오프 상태로 하고, 카트리지(61)를 가열 장치(21)에 부착했을 때, 가열 장치(21)의 접속 단자(65)로 조작부(69)를 구동하여 스위치(70)를 온 상태로 하여도 좋다. 이와 같이 카트리지(61)를 가열 장치(21)에 부착했을 때에만, 축전 모듈(60)과 외부 단자(62) 사이를 도통시킴으로써, 카트리지(61)를 가열 장치(21)에 착탈할 때에, 작업자가 축전 모듈(60)에 충전된 전하에 감전될 위험성을 피할 수 있어, 안전하게 착탈 작업을 할 수 있다. 또한, 카트리지(61)를 가열 장치(21)에 부착했을 때에만, 축전 모듈(60)과 외부 단자(62) 사이를 도통하기 때 문에, 이 도통의 유무를 가열 장치(21)의 제어부(32)에서 검출함으로써, 축전 모듈(60)을 갖는 보조 전원 장치(24)를 가열 장치(21)에 정상적으로 부착했는지 여부를 확실하게 검출할 수 있다.

상기 설명에서는 보조 전원 장치(24)의 재이용 횟수를 카트리지(61)에 마련한 러그(64)로 검출하여, 카트리지(61) 내의 축전 모듈(60)의 전압이나 정전 용량 등의 사양을 카트리지(61)에 접착한 시일 등으로 표시하는 경우에 관해서 설명했지만, 도 34의 단면도에 도시한 바와 같이, 카트리지(61)에 예컨대 IC 칩 등의 정보 유지 수단(71)을 설치하여, 정보 유지 수단(71)에 축전 모듈(60)의 제조 시기나 재이용 횟수 및 전압이나 정전 용량 등의 사양 등의 정보를 기록하여, 카트리지(61)와 비접촉의 정보 기록 재생 장치(72)로 정보 유지 수단(71)에 기록한 정보를 읽어 내거나, 재이용 횟수를 갱신하도록 하더라도 좋다. 이와 같이 카트리지(61)에 정보 유지 수단(71)을 설치함으로써, 카트리지(61)에 수용된 축전 모듈(60)의 각종 정보를 정확히 얻을 수 있어, 보조 전원 장치(24)를 적정하게 관리할 수 있다. 또한, 보조 전원 장치(24)를 리사이클하여 재이용할 때, 정보 유지 수단(71)에 기록한 정보를 읽어냄으로써, 다른 사양이나 재이용 횟수마다 분류하여 관리할 수 있어, 보조 전원 장치(24)의 선별 작업 등에 드는 시간을 대폭 단축할 수 있다. 또한, 정보 기록 재생 장치(72)를 가열 장치(21)에도 설치함으로써, 가열 장치(21)에 부착하는 보조 전원 장치(24)가 적정한 것인지의 여부를 확인할 수도 있다.

예컨대 정보 유지 수단(71)으로서 SRAM을 사용한 경우, 도 35의 구성도에 도시한 바와 같이, 카트리지(61)에 정보 유지 수단(71)의 출력 단자(73)를 설치하고, 가열 장치(21)의 카트리지(61)의 부착부에, 제어부(32)에 접속되어, 정보 유지 수단(71)의 출력 단자(73)와 접촉하여 도통하는 입력 단자(74)를 설치한다. 그리고 카트리지(61)를 가열 장치(21)에 부착했을 때, 제어부(32)에 갖는 CPU에서 정보 유지 수단(71)에 기록한 재이용 횟수나 전압 등의 사양을 읽어내고, 읽어낸 사양 등이 부적절한 경우에는 보조 전원 장치(24)로부터의 전력 공급을 금지한다. 예컨대 도 36의 회로도에 도시한 바와 같이, 가열 장치(21)의 접속 단자(65)의 출력측에 접속 전환 수단(75)을 설치하여, 제어부(32)에서 정보 유지 수단(71)에 기록한 사양 등을 읽어 내었을 때, 읽어낸 사양 등이 부적절한 경우에 제어부(32)에서 접속 전환 수단(75)의 전기적 접속을 차단하면 된다. 이와 같이 하여 부적절한 보조 전원 장치(24)가 가열 장치(21)에 장착되어 고장이나 사고가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 정보 유지 수단(71)의 출력 단자(73)와 제어부(32)에 접속된 입력 단자(74)의 접촉 유무에 따라, 보조 전원 장치(24)를 갖는 카트리지(61)를 가열 장치(21)에 정상적으로 부착했는지의 여부를 검출할 수도 있다.

상기 각 설명에서는 화상 형성 장치(1)의 정착 장치(10)의 가열 장치(21)에 보조 전원 장치(24)를 설치한 경우에 관해서 설명했지만, 보조 전원 장치(24)에 사용하는 전기 이중층 콘덴서 등은 현재로서는 매우 고가이며, 복수의 화상 형성 장치(1),예컨대 전자 사진 방식을 사용한 복사기를 2대 사용하거나, 각각 독립된 복사기와 프린터를 사용하는 경우, 각 화상 형성 장치(1)에 전기 이중층 콘덴서 등을 지닌 보조 전원 장치(24)를 장착하면 자원을 유효하게 이용할 수 없는 동시에 비용이 높아져 버린다. 또한, 전기 이중층 콘덴서는 충방전 수명이 반영구적이기 때문 에, 동일 기간 내에서의 이용 횟수가 증가하면, 충방전의 1회당 비용을 싸게 할 수 있으므로, 동일 기간 내에 있어서의 이용 횟수를 늘려 효율적으로 이용하는 것이 바람직하다. 그러나 1대의 화상 형성 장치(1)로 보조 전원 장치(24)의 전기 이중층 콘덴서의 이용 횟수를 늘리기 위해서, 화상 형성 장치(1)의 사용 횟수를 늘리면, 화상 형성 장치(1) 자체의 수명이 줄어들어 버린다. 그래서 복수의 화상 형성 장치(1)를 사용하여, 전기 이중층 콘덴서 등을 갖는 보조 전원 장치(24)를 복수의 화상 형성 장치(1)에서 공용하는 것이 바람직하다. 이 복수의 화상 형성 장치(1)로 전기 이중층 콘덴서 등을 갖는 보조 전원 장치(24)를 공용하기 위한 보조 전력 공급 시스템에 관해서 설명한다.

도 37은 보조 전력 공급 시스템의 구성도이다. 도면에 도시한 바와 같이, 보조 전력 공급 시스템(80)은 예컨대 2대의 화상 형성 장치(1a, 1b)에 보조 전력을 공급하는 보조 전력 공급 장치(81)를 갖는다. 화상 형성 장치(1a, 1b)는 각각 정착 장치(10)에, 교류 전원에 접속된 주전원 장치(23a, 23b)로부터 전력을 공급하는 메인 발열체(22a)와, 보조 전력 공급 장치(81)로부터 전력을 공급하는 보조 발열체 (22b)를 갖는다. 보조 전력 공급 장치(81)는 전기 이중층 콘덴서 등을 갖는 보조 전원 장치(24)와 충전기(26)와 전환부(27)와 공급 전력 전환부(82) 및 제어 장치(83)를 갖는다. 충전기(26)는 교류 전원에 접속된 주전원 장치(23c)로부터 공급된 전력에 의해 보조 전원 장치(24)를 충전한다. 전환부(27)는 보조 전원 장치 (24)에 대한 충전기(26)와 공급 전력 전환부(82)의 접속을 전환한다. 공급 전력 전환부(82)는 보조 전원 장치(24)로부터 출력하는 보조 전력을 화상 형성 장치(1a)에 공급하는지, 화상 형성 장치(1b)에 공급하는지를 전환한다. 제어 장치(83)는 화상 형성 장치(1a, 1b)로부터의 정보에 의해 전환부(27)와 공급 전력 전환부(82)의 접속을 전환한다.

이 보조 전원 장치(24)로부터 화상 형성 장치(1a, 1b)에 보조 전력을 공급할 때의 동작을 도 38의 타임챠트를 참조하여 설명한다.

화상 형성 장치(1a)가 대기 상태에서 기동하여 화상 형성 동작을 시작하기 위해서 주전원 장치(23a)에서 메인 발열체(22a)로 전력 공급을 시작하면, 보조 전력 공급 장치(81)의 제어 장치(83)는 전환부(27)를 공급 전력 전환부(82) 측에 접속하고, 공급 전력 전환부(82)를 화상 형성 장치(1a) 측에 접속하여, 보조 전원 장치(24)로부터 보조 전력을 화상 형성 장치(1a)의 보조 발열체(22b)에 공급한다. 이 전력의 공급에 의해 메인 발열체(22a)와 보조 발열체(22b)를 갖는 정착 장치(10)가 소정의 온도에 달하면, 제어 장치(83)는 공급 전력 전환부(82)를 구동하여 보조 전원 장치(24)로부터 화상 형성 장치(1a)에 공급하고 있는 보조 전력을 차단한다. 화상 형성 장치(1a)의 화상 형성 동작이 종료되어 대기 상태가 되면, 제어 장치(83)는 전환부(27)를 충전기(26) 측에 접속하여, 충전기(26)로 보조 전원 장치(24)를 충전한다. 이 상태에서 화상 형성 장치(1b)가 대기 상태에서 기동하여 화상 형성 동작을 시작하기 위해서 주전원 장치(23a)로부터 메인 발열체(22a)에 전력의 공급을 시작하면, 보조 전원 장치(24)를 화상 형성 장치(1b) 측에 접속하여, 화상 형성 장치(1b)의 보조 발열체(22b)에 보조 전원 장치(24)로부터 보조 전력을 공급한다.

이와 같이 보조 전력 공급 장치(81)로부터 2대의 화상 형성 장치(1a, 1b)에 보조 전력을 공급함으로써, 각 화상 형성 장치(1a, 1b)에 보조 전원 장치(24)를 설치할 필요가 없고, 보조 전력 공급 장치(81)의 보조 전원 장치(24)를 유효하게 이용하여, 이용 효율을 높일 수 있는 동시에 화상 형성 장치(1a, 1b)의 비용을 저감할 수 있다. 또, 화상 형성 장치(1a, 1b)가 대기 상태일 때에 보조 전원 장치(24)를 충전하기 때문에, 화상 형성 장치(1a, 1b)를 기동했을 때 보조 전원 장치(24)를 소정의 충전량으로 할 수 있다.

이어서 화상 형성 장치(1a, 1b)로부터의 정보에 기초하여 보조 전력 공급 장치(81)의 제어 장치(83)에 의한 보조 전력 공급 동작의 제어를 도 39의 블럭도를 참조하여 설명한다.

보조 전력 공급 장치(81)의 제어 장치(83)는 화상 형성 장치(1a, 1b)로부터의 정보를 전용의 신호선 또는 범용의 네트워크를 이용하여 수신하는 입력 수단(84)과, 수신한 정보의 내용을 판정하는 판정 수단(85)과, 보조 전원 장치(24)를 충전하거나, 보조 전원 장치(24)로부터 출력하는 보조 전력을 제어하는 제어 수단(86)을 갖는다. 화상 형성 장치(1a, 1b)는 각각 도 1에 도시한 바와 같이, 감광체(2)와 대전 장치(3)와 기록 장치나 현상 장치(6)와 전사 장치(7) 등의 화상 형성부(90)와, 메인 발열체(22a)와 보조 발열체(22b) 등을 갖는 정착 장치(10)와, 각종 동작 상태를 검출하는 동작 상태 검지부(91) 및 검출한 동작 상태를 보조 전력 공급 장치(81)에 송신하는 출력 수단(92)을 갖는다.

화상 형성 장치(1a)의 전원이 투입되어 있을 때, 동작 상태 검지부(91a)는 정착 장치(10a)의 온도나 기록지(16)의 잔량이나 인쇄의 가부 등의 각종 기기 상태 와 보조 전원 장치(24)의 잔여 전력량이나 화상 형성 장치(1a)의 우선도 등을 상태 정보로서 검지하여, 상태 정보로서 출력 수단(92a)에 보낸다. 출력 수단(92a)은 보내어진 상태 정보를 보조 전력 공급 장치(81)의 입력 수단(84)에 송신한다. 화상 형성 장치(1b)의 동작 상태 검지부(91b)도 상태 정보를 검지하여, 출력 수단(92b)을 통해 보조 전력 공급 장치(81)의 입력 수단(84)으로 송신한다. 보조 전력 공급 장치(81)의 입력 수단(84)은 수신한 화상 형성 장치(1a, 1b)의 상태 정보를 판별 수단(85)으로 보낸다. 판별 수단(85)은 그 상태 정보의 내용으로부터 보조 전력의 공급처 및 공급 개시나 정지 등의 제어 정보를 판별하여 제어 수단(86)에 보낸다. 제어 수단(86)은 보내온 제어 정보에 의해, 화상 형성 장치(1a, 1b) 중 어디에 보조 전력을 공급할지와, 공급하는 타이밍을 제어한다.

이와 같이 각 화상 형성 장치(1a, 1b)의 개별 상태나 동작 상태의 정보에 기초하여 보조 전력을 공급하는 공급처나 공급 타이밍을 제어함으로써, 온도가 충분히 높고 보조 전력을 필요로 하지 않는 화상 형성 장치(1)나, 기록지(16)의 잔량이 없고, 화상 형성이 불가능한 화상 형성 장치(1)에 보조 전력을 공급하지 않고, 보조 전력을 필요로 하는 화상 형성 장치(1)에 보조 전력을 공급함으로써, 각 화상 형성 장치(1a, 1b)의 상황에 맞춘 적절한 전력 공급을 할 수 있어, 보조 전원 장치(24)를 유효하게 이용할 수 있다. 또, 상태 정보에 우선도를 포함시킴으로써, 예컨대 화상 형성 장치(1b)에 보조 전력을 공급하고 있을 때에, 우선도가 높은 화상 형성 장치(1a)로부터 보조 전력의 공급이 요구되었을 때, 화상 형성 장치(1b)에 대한 보조 전력의 공급을 정지하고 화상 형성 장치(1a)에 보조 전력을 공급할 수도 있다.

또한, 보조 전력 공급 장치(81)를 화상 형성 장치(1a, 1b)와는 별도로 독립적으로 설치했기 때문에, 다른 화상 형성 장치를 추가했을 때에 간단하게 접속할 수 있다. 또 보조 전원 장치(24)의 축전량이나 방전시의 시간 변화 등을 안전하게 동작시킬 때에 많은 관리 항목을 일괄적으로 관리할 수 있다.

상기 설명에서는 보조 전력 공급 장치(81)를 화상 형성 장치(1a, 1b)와는 별도로 형성한 경우에 관해서 설명했지만, 도 40의 블럭도에 도시한 바와 같이, 보조 전력 공급 장치(81)를 예컨대 화상 형성 장치(1a)에 설치하여, 화상 형성 장치(1a)에서 다른 화상 형성 장치(1b)로도 보조 전력을 공급하도록 하더라도 좋다. 이와 같이 화상 형성 장치(1a)에 보조 전력 공급 장치(81)를 설치함으로써, 보조 전력 공급 장치(81)를 설치하는 스페이스를 마련할 필요가 없는 동시에, 보조 전원 장치 (24)를 화상 형성 장치(1a)의 정착 장치(10a) 근처에 배치할 수 있어, 보조 발열체 (22b)에 공급하는 보조 전력의 배선 저항에 의한 손실을 줄일 수 있다.

또, 상기 설명에서는 주전원 장치(23)로부터 충전기(26)를 통해 보조 전원 장치(24)를 충전하는 경우에 관해서 설명했지만, 도 41의 블럭도에 도시한 바와 같이, 연료 전지(93)로부터 공급되는 전력으로 보조 전원 장치(24)를 충전하도록 하더라도 좋다.

또한, 상기 설명에서는 화상 형성 장치(1a, 1b)에 보조 전력 공급 장치(81)로부터 보조 전력을 공급하는 경우에 관해서 설명했지만, 도 42의 블럭도에 도시한 바와 같이, 일시적으로 대전력을 필요로 하는 예컨대 항온 장치나 에어컨 등의 각 종 전기 기기(100a, 100b)에도 같은 식으로 보조 전력 공급 장치(81)로부터 보조 전력을 공급할 수 있다.

본 발명은 이상 설명한 바와 같이, 가열부에 메인 발열체와 보조 발열체를 설치하여, 보조 발열체의 저항치를 메인 발열체의 저항치와 다르게 하여, 보조 발열체에는 메인 발열체에 공급하는 전류와 다른 전류를 공급하도록 하여, 보조 발열체에 흐르는 전류를 적절히 설정함으로써, 가열부에 공급하는 전력을 최적화하고, 가열부를 가열할 때에 단시간에 소정의 온도까지 승온시킬 수 있다.

또, 보조 전원 장치에는 충방전 가능한 대용량의 콘덴서를 설치하여, 보조 발열체의 콘덴서의 충전과 보조 전원 장치로부터 보조 발열체에 대한 전력 공급을 전환시킴으로써, 보조 발열체를 장기간 안정적으로 사용할 수 있는 동시에, 메인터넌스를 거의 필요로 하지 않고서 사용할 수 있다.

또, 가열부에 압박되는 가압부에도 메인 발열체와 보조 발열체를 설치하여, 가열부와 함께 가압부도 가열함으로써, 보다 효율적으로 가열하여 소정의 온도로 유지할 수 있다. 이 가열부의 발열체의 저항치와 가압부의 발열체의 저항치를 다르게 함으로써, 가열부와 가압부를 각각의 구조나 열 전도율 등에 따른 최적의 온도 특성으로 가열할 수 있다.

또한, 보조 발열체의 저항치를 메인 발열체의 저항치보다 작게 하여, 주전원 장치는 메인 발열체에 높은 전압의 전력을 공급하고, 보조 전원 장치는 보조 발열체에 저전압으로 대전류의 전력을 공급함으로써, 보조 전원 장치의 콘덴서의 수를 저감하여 소형화를 도모하는 동시에 효율적으로 보조 발열체에 전력을 공급할 수 있다.

또, 보조 발열체를 병렬로 복수 접속함으로써, 보조 발열체에 의해 대전류를 흘릴 수 있어, 가열부의 온도를 급속히 올릴 수 있다.

또, 보조 발열체를 복수 설치하여, 보조 전원 장치로부터 보조 발열체에 전력을 공급할 때, 복수의 보조 발열체를 병렬로 접속하고, 주전원 장치로부터 보조 발열체에 전력을 공급할 때, 복수의 보조 발열체를 직렬로 접속함으로써, 저전압의 보조 전원 장치로부터 보조 발열체에 대전류를 공급할 수 있어, 주전원 장치로부터 보조 발열체에 전력을 공급할 때, 보조 발열체에 흐르는 전류를 작게 할 수 있어, 장시간 안정적으로 전력을 공급할 수 있다.

또, 가열부의 메인 발열체는 피가열체의 미리 정한 범위를 주된 발열 범위로 하고, 보조 발열체는 피가열체의 그 밖의 범위를 주된 발열 범위로 함으로써, 가열부를 최적의 온도 분포로 할 수 있다.

또, 보조 전원 장치는 충방전 가능한 대용량의 콘덴서를 갖거나, 연료 전지를 지님으로써, 큰 보조 전력을 안정적으로 공급할 수 있다.

또한, 보조 전원 장치의 충방전 가능한 대용량의 콘덴서를 착탈이 자유로운 카트리지에 수용함으로써, 보조 전원 장치를 용이하게 재이용할 수 있다.

또, 카트리지를 절연성을 지닌 부재로 구성함으로써, 보조 전원 장치를 착탈할 때에, 작업자가 충전된 전하에 감전할 위험성을 피할 수 있다.

또, 카트리지의 외부단자의 형상을, 보조 전원 장치의 사양에 따라서 바꿈으로써, 사용이 다른 보조 전원 장치를 가열 장치에 장착하는 것을 막아, 고장이나 사고를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 카트리지의 외부 단자의 외주부에 절연 커버를 설치하거나, 혹은 카트리지의 외부 단자의 외주부에, 본체에 착탈할 때에 개폐하는 셔터 부재를 구비한 절연 커버를 설치하거나, 혹은 카트리지에, 본체에 장착했을 때에 외부 단자와 보조 전원 장치를 도통시키고, 본체에서 떼어냈을 때에 외부 단자와 보조 전원 장치 사이의 도통을 차단하는 접속 전환 수단을 설치함으로써, 외부 단자가 작업자나 금속 등에 닿는 것을 막아, 보조 전원 장치를 재이용할 때의 회수 작업이나 부착 작업의 안전을 도모할 수 있다.

또, 카트리지에 재이용 횟수 표시 수단을 마련하여, 재이용 횟수를 명시함으로써, 조전원 장치의 재이용 편의를 도모할 수 있다.

또한, 카트리지에 보조 전원 장치의 사양과 재이용 횟수의 정보를 기록하는 정보 유지 수단을 설치하여, 가열 장치에, 카트리지를 부착했을 때, 카트리지에 구비한 정보 유지 수단의 정보를 읽어내는 정보 판독 수단과, 정보 판독 수단으로 읽어낸 정보 유지 수단의 정보에 의해, 카트리지에 수납된 보조 전원 장치가 적합한지의 여부를 판정하는 판정 수단을 설치함으로써, 사양이 다른 보조 전원 장치를 사용하는 것을 막을 수 있는 동시에 보조 전원 장치의 이용 상태를 명확하게 할 수 있다.

또, 보조 전원 장치를 냉각 수단으로 냉각함으로써, 보조 전원 장치의 과열을 막을 수 있어, 보조 전원 장치의 내구성을 향상시킬 수 있는 동시에 보조 전력을 안정적으로 공급할 수 있다. 이 냉각 수단의 구동을 보조 전원 장치의 온도 또 는 가열 장치를 갖는 장치 전체의 온도에 의해 제어하거나, 동작 상태에 따라 제어함으로써, 보조 전원 장치를 효율적으로 이용할 수 있다.

또, 보조 발열체를 세라믹 기판에 저항 재료를 인쇄하여 형성한 세라믹 히터로 구성하거나, 금속 박막 저항체로 구성함으로써, 대전류를 안정적으로 흘릴 수 있다.

또한, 메인 발열체를 보조 발열체와 동일한 재료로 구성하여, 메인 발열체와 보조 발열체를 동일 기판 상에 형성함으로써, 가열부의 제작을 쉽게 하는 동시에 소형화할 수 있다.

또, 메인 발열체와 보조 발열체를 다른 기판 상에 형성함으로써, 메인 발열체와 보조 발열체의 온도 분포를 알맞게 설정할 수 있다.

본 발명의 보조 전력 공급 장치는 주전원 장치로부터 메인 전력이 공급되는 복수의 전기 기기에, 보조 전원 장치로부터 보조 전력을 공급함으로써, 보조 전원 장치를 유효하게 이용할 수 있는 동시에, 전기 기기의 비용을 저감할 수 있다.

또, 각 전기 기기의 개별 상태나 동작 상태의 정보를 나타내는 상태 정보에 기초하여 보조 전력을 공급하는 공급처나 공급 타이밍을 제어함으로써, 보조 전력을 필요로 하는 전기 기기에 보조 전력을 공급할 수 있어, 전기 기기의 상황에 맞춘 적절한 전력 공급을 할 수 있어, 보조 전원 장치를 유효하게 이용할 수 있다. 또한, 상태 정보에 우선도를 포함시켜, 우선도에 따라서 보조 전력을 공급함으로써, 전기 기기의 사용자 편의를 도모할 수 있다.

또, 이 가열 장치를 가압 롤러와 대향 설치하여, 화상을 전사한 기록 매체를 가열 장치와 가압 롤러 사이에 끼워 화상을 기록 매체에 정착함으로써, 정착 장치의 온도를 급격히 올릴 수 있어, 승온 시간을 대폭 단축할 수 있다.

또한, 가열 장치의 기록 매체와의 활주면에 접촉하는 내열 수지제의 통형 필름을 설치함으로써, 가열 장치에 토너 등이 부착되는 것을 막아, 기록 매체에 전사된 화상을 안정적으로 정착할 수 있는 동시에 양질의 화상을 기록 매체에 형성할 수 있다.

또, 정착 장치의 정착 롤러에 내장한 가열부를, 할로겐 히터로 이루어지는 메인 발열체와, 메인 발열체와 다른 저항치를 갖는 복수의 할로겐 히터를 병렬로 접속한 보조 발열체로 구성하여, 주전원 장치로부터 메인 발열체에 전력을 공급하고, 충방전 가능한 대용량의 콘덴서를 갖는 보조 전원 장치로부터 보조 발열체에 전력을 공급함으로써, 보조 발열체에 저전압으로 대전류의 전력을 공급할 수 있어, 정착 롤러의 온도를 단시간에 올릴 수 있다.

또, 가열부를 할로겐 히터로 이루어지는 메인 발열체와, 메인 발열체와 다른 저항치를 갖는 복수의 저항 발열체를 병렬로 접속하여 1개의 유리관에 봉하여 막은 보조 발열체로 구성함으로써, 보조 발열체의 열 용량을 작게 할 수 있어, 정착 롤러의 온도를 단시간에 올릴 수 있는 동시에, 보조 발열체를 소형화할 수 있다.

또한, 가열부를 할로겐 히터로 이루어지는 메인 발열체와, 메인 발열체와 다른 저항치를 지니고, 정착 롤러의 롤러 기체의 내면에 형성된 박막 저항체로 이루어지는 보조 발열체로 구성함으로써, 정착 롤러를 가열할 때에, 보조 발열체로부터 정착 롤러의 롤러 기체에 직접 열을 전하고 정착 롤러의 온도를 단시간에 올릴 수 있는 동시에, 정착 롤러 자체를 소형화할 수 있다.

이 정착 장치를 화상 형성 장치에 설치함으로써, 정착 롤러의 온도를 단시간에 올려, 양질의 화상을 안정적으로 형성할 수 있다.

또, 화상 형성 장치의 전원 투입시에 보조 전원 장치의 충전량을 검출하여, 검출한 충전량이 규정치에 달하고 있을 때에, 주전원 장치와 보조 전원 장치로부터 가열부에 전력을 공급하고, 검출한 충전량이 규정치에 달하고 있지 않을 때에 주전원 장치로부터 가열부에 전력을 공급하여, 대기시에는 가열부에 대한 전력의 공급을 차단하여 보조 전원 장치를 충전하고, 대기 상태에서 기동했을 때에 주전원 장치와 보조 전원 장치로부터 가열부에 전력을 공급함으로써, 가열부를 가열할 때에 가열부의 온도를 급속히 올리고, 대기시에는 가열부가 공급하는 전력을 제로로 하여 전력 절약을 도모할 수 있다. 또한, 가열부가 소정의 온도에 달했을 때, 보조 전원 장치에서 보조 발열체에 공급하고 있는 전력을 차단함으로써, 보조 전원 장치가 보유하는 전력을 효율적으로 이용할 수 있다.

본 발명은, 구체적으로 개시된 실시예에 한정되는 것이 아니라, 특허청구한 본 발명의 범위에서 일탈하지 않고, 여러 가지 변형예나 실시예를 생각할 수 있다.

Claims (46)

1. 주전원 장치,

   콘덴서의 충전 및 방전을 허용하는 충분히 큰 커패시턴스를 갖는 콘덴서에 의해 구성되는 보조 전원 장치와,

   가압부에 대향하여 배치된 가열부로서, 이 가열부와 상기 가압부 사이의 니프부(nip portion)에 전달된 기록 매체 상의 토너 화상을 가열 및 용융하기 위해 제공되는 가열부와,

   상기 주전원 장치로부터 공급된 전력으로 열을 발생시키는 메인 발열체와,

   상기 보조 전원 장치로부터 공급된 전력으로 열을 발생시키는 적어도 하나의 보조 발열체를 포함하며,

   상기 메인 발열체와 상기 보조 발열체는 상이한 저항을 가지며, 상기 보조 전원 장치로부터 상기 보조 발열체에 공급된 전류는 상기 주전원 장치로부터 상기 메인 발열체에 공급된 전류와는 독립(separate)된 것인 정착 장치.
2. 주전원 장치와,

   콘덴서의 충전 및 방전을 허용하는 충분히 큰 커패시턴스를 갖는 콘덴서에 의해 구성되는 보조 전원 장치와,

   상기 주전원 장치로부터 공급된 전력으로 상기 보조 전원 장치를 충전하기 위해 제공된 충전기와,

   상기 보조 전원 장치에 의한 적어도 하나의 보조 발열체로의 전력 공급 또는 상기 충전기에 의한 상기 보조 전원 장치의 충전 중 하나를 선택적으로 허용하도록 제공된 전환 장치와,

   가압부에 대향하여 배치된 가열부로서, 이 가열부와 상기 가압부 사이의 니프부(nip portion)에 전달된 기록 매체 상의 토너 화상을 가열 및 용융하기 위해 제공되는 가열부와,

   상기 주전원 장치로부터 공급된 전력으로 열을 발생시키는 메인 발열체를 포함하며,

   상기 보조 발열체는 상기 보조 전원 장치로부터 공급된 전력으로 열을 발생시키는 것이고,

   상기 메인 발열체와 상기 보조 발열체는 상이한 저항을 가지며, 상기 보조 전원 장치로부터 상기 보조 발열체에 공급된 전류는 상기 주전원 장치로부터 상기 메인 발열체에 공급된 전류와는 독립(separate)된 것인 정착 장치.
3. 주전원 장치와,

   콘덴서의 충전 및 방전을 허용하는 충분히 큰 커패시턴스를 갖는 콘덴서에 의해 구성되는 보조 전원 장치와,

   가압부와,

   상기 가압부에 대향하여 배치된 가열부로서, 이 가열부와 상기 가압부 사이의 니프부(nip portion)에 전달된 기록 매체 상의 토너 화상을 가열 및 용융하기 위해 제공되는 가열부를 포함하며,

   상기 가압부와 상기 가열부의 각각은,

   상기 주전원 장치로부터 공급된 전력으로 열을 발생시키는 메인 발열체와,

   상기 콘덴서로부터 공급된 전력으로 열을 발생시키는 적어도 하나의 보조 발열체를 포함하며,

   상기 메인 발열체와 상기 보조 발열체는 상이한 저항을 가지며, 상기 보조 전원 장치로부터 상기 보조 발열체에 공급된 전류는 상기 주전원 장치로부터 상기 메인 발열체에 공급된 전류와는 독립(separate)된 것인 정착 장치.
4. 삭제
5. 제3항에 있어서, 상기 가열부의 메인 발열체의 저항치와 가압부의 메인 발열체의 저항치를 다르게 한 것을 특징으로 하는 정착 장치.
6. 제1항, 제2항, 제3항, 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보조 발열체의 저항치를 메인 발열체의 저항치보다 작게 하여, 주전원 장치는 메인 발열체에 고전압의 전력을 공급하고, 보조 전원 장치는 보조 발열체에 저전압으로 대전류의 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 보조 발열체를 병렬로 복수개 접속한 것을 특징으로 하는 정착 장치.
8. 주전원 장치와,

   콘덴서의 충전 및 방전을 허용하는 충분히 큰 커패시턴스를 갖는 콘덴서에 의해 구성되는 보조 전원 장치와,

   가압부에 대향하여 배치된 가열부로서, 이 가열부와 상기 가압부 사이의 니프부(nip portion)에 전달된 기록 매체 상의 토너 화상을 가열 및 용융하기 위해 제공되는 가열부와,

   상기 주전원 장치로부터 공급된 전력으로 열을 발생시키는 메인 발열체와,

   상기 주전원 장치와 상기 보조 전원 장치 중 하나로부터 공급된 전력으로 열을 각각 발생시키는 복수의 보조 발열체들을 포함하며,

   상기 메인 발열체와 상기 복수의 보조 발열체들은 상이한 저항을 가지며,

   상기 보조 전원 장치로부터 상기 복수의 보조 발열체들에 공급된 전류는 상기 주전원 장치로부터 상기 메인 발열체에 공급된 전류와는 독립되어 있고,

   상기 보조 전원 장치로부터의 전력은 상기 복수의 보조 발열체들을 병렬로 접속함으로써 상기 복수의 보조 발열체들에 공급되며,

   상기 주전원 장치로부터의 전력은 상기 복수의 보조 발열체들을 직렬로 접속함으로써 상기 복수의 보조 발열체에 공급되는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 가열부의 메인 발열체는 피가열체의 미리 정한 범위를 주된 발열 범위로 하고, 상기 복수의 보조 발열체들은 피가열체의 상기 미리 정한 범위 밖의 범위를 주된 발열 범위로 하는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 보조 전원 장치는 충방전 가능한 대용량의 콘덴서를 포함하는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 보조 전원 장치는 연료 전지를 갖는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
12. 제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 콘덴서는 착탈이 자유로운 카트리지에 수용되는 있는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 카트리지를 절연성을 갖는 부재로 구성한 것을 특징으로 하는 정착 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 카트리지의 외부 단자의 형상은 보조 전원 장치의 사양에 따라서 변화되는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 카트리지의 외부 단자의 외주부에 절연 커버를 설치한 것을 특징으로 하는 정착 장치.
16. 제14항에 있어서, 상기 카트리지의 외부 단자의 외주부에 본체에 착탈할 때에 개폐하는 셔터 부재를 갖는 절연 커버를 설치한 것을 특징으로 하는 정착 장치.
17. 제14항에 있어서, 상기 카트리지에는, 본체에 부착했을 때에 외부 단자와 보조 전원 장치를 도통시키고, 본체에서 떼어냈을 때에 외부 단자와 보조 전원 장치 사이의 도통을 차단하는 접속 전환 수단이 설치된 것을 특징으로 하는 정착 장치.
18. 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카트리지에는 재이용 횟수 표시 수단이 설치된 것을 특징으로 하는 정착 장치.
19. 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카트리지에는 보조 전원 장치의 사양과 재이용 횟수 정보를 기록하는 정보 유지 수단이 설치된 것을 특징으로 하는 정착 장치.
20. 제19항에 있어서,

    상기 카트리지를 본체에 부착했을 때, 카트리지에 갖는 정보 유지 수단의 정보를 읽어내는 정보 판독 수단과,

    상기 정보 판독 수단에서 읽어낸 정보 유지 수단의 정보에 의해, 본체에 부착한 카트리지에 수납된 보조 전원 장치가 적합한지 여부를 판정하는 판정 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
21. 제1항, 제2항, 제3항, 제8항, 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보조 전원 장치를 냉각하는 냉각 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
22. 제21항에 있어서, 상기 냉각 수단의 구동을 보조 전원 장치의 온도 또는 정착 장치를 갖는 장치 전체의 온도에 의해 제어하는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
23. 제21항에 있어서, 상기 냉각 수단의 구동을 동작 상태에 따라 제어하는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
24. 제1항, 제2항, 제3항, 제8항, 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보조 발열체를 세라믹 기판에 저항 재료를 인쇄하여 형성한 세라믹 히터로 구성한 것을 특징으로 하는 정착 장치.
25. 제1항, 제2항, 제3항, 제8항, 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보조 발열체를 금속 박막 저항체로 구성한 것을 특징으로 하는 정착 장치.
26. 제25항에 있어서, 상기 메인 발열체를 상기 보조 발열체와 동일한 재료로 구성하고, 상기 메인 발열체와 상기 보조 발열체를 동일 기판 상에 형성한 것을 특징으로 하는 정착 장치.
27. 제25항에 있어서, 상기 메인 발열체와 상기 보조 발열체를 다른 기판 상에 형성한 것을 특징으로 하는 정착 장치.
28. 삭제
29. 삭제
30. 삭제
31. 주전원 장치로부터 전력이 공급되는 적어도 하나의 전기 기기 모듈과, 보조 전원 장치로부터 상기 적어도 하나의 전기 기기 모듈에 전력을 공급하는 보조 전력 공급 장치를 포함하는 보조 전력 공급 시스템에 있어서,

    상기 적어도 하나의 전기 기기 모듈은 상기 적어도 하나의 전기 기기 모듈의 상태 정보를 송출하는 출력 수단을 갖고,

    상기 보조 전력 공급 장치는,

    상기 적어도 하나의 전기 기기 모듈로부터 상태 정보를 수신하는 입력 수단과,

    상기 수신된 적어도 하나의 전기 기기 모듈의 상태 정보에 기초하여 보조 전원 장치의 제어 정보를 판별하는 판별 수단과,

    상기 판별 수단에 의해 판별된 제어 정보에 기초하여 상기 보조 전원 장치로부터 상기 적어도 하나의 전기 기기 모듈로의 보조 공급 전력을 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 보조 전력 공급 시스템.
32. 제31항에 있어서, 상기 상태 정보는 보조 전원 장치로부터 상기 적어도 하나의 전기 기기 모듈에 대한 전력 공급 상태를 나타내는 급전 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 전력 공급 시스템.
33. 제31항에 있어서, 상기 상태 정보는 상기 적어도 하나의 전기 기기 모듈의 전력 요구도를 나타내는 우선도 정보를 갖는 것을 특징으로 하는 보조 전력 공급 시스템.
34. 제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전기 기기 모듈은 주전원 장치로부터 메인 전력을 공급하는 메인 발열체와, 보조 전원 장치로부터 보조 전력을 공급하는 보조 발열체로 이루어지는 가열 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 보조 전력 공급 시스템.
35. 제34항에 있어서, 상기 상태 정보는 가열 장치의 온도 정보를 갖는 것을 특징으로 하는 보조 전력 공급 시스템.
36. 제35항에 있어서, 상기 가열 장치는 기록 매체에 전사한 화상을 기록 매체에 고착하는 정착 장치에 설치되는 것을 특징으로 하는 보조 전력 공급 시스템.
37. 삭제
38. 삭제
39. 삭제
40. 삭제
41. 삭제
42. 삭제
43. 제1항에 기재된 정착 장치가 제공된 화상 형성 장치에 있어서,

    상기 화상 형성 장치는 상기 정착 장치와 전자 사진 방식을 사용하여 기록 매체 상에 이미지를 형성하는 것인, 화상 형성 장치.
44. 삭제
45. 삭제
46. 삭제

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