(57)【要約】【課題】  本発明は、加熱手段に使用できる電力を増やして短時間での昇温可能としながら小型で安全性の高い画像形成装置を提供する。【解決手段】  画像形成部で形成されて用紙Ｐに転写された画像を加熱部材１で加熱処理して用紙に定着してプリント物を生産する画像形成装置であって、主電源装置２のみから加熱部材１へ電力を供給すると共に、主電源装置２と補助電源装置３の両方から画像形成部に電力を供給する第１の電力供給モードと、主電源装置２のみから画像形成部に電力を供給すると共に、主電源装置２のみから加熱部材１に電力を供給し、加熱部材１への供給電力が加熱部材１の定格電力よりも少ない第２の電力供給モードとを備え、第１の電力供給モード時の加熱部材１への供給電力が、第２の電力供給モード時の供給電力よりも大きく設定した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給によって発熱する発熱部材及び電力要求部に電流を供給する電流供給手段と、前記電力給電手段から前記発熱部材及び電力要求部への電量供給を制御する制御手段とを備えた給電制御装置において、
前記電力供給手段が、主電源装置と補助電源装置を備え、
前記制御手段は、前記主電源装置のみから前記発熱部材へ電力を供給すると共に、前記主電源装置と前記補助電源装置の両方から前記電力要求部に電力を供給する第１の電力供給モードと、
前記主電源装置のみから前記電力要求部と前記発熱部材に電力を供給し、前記発熱部材への供給電力を前記発熱部材の定格電力よりも少なくする第２の電力供給モードとを備えると共に、
第１の電力供給モードにおける前記発熱部材への供給電力を、第２の電力供給モードにおける前記発熱部材への供給電力よりも大きくしたことを特徴とする給電制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の給電制御装置において、
前記制御手段は、第１の電力供給モードにおける前記発熱部材への供給電力を、該発熱部材の最大定格電力よりも小さくしたことを特徴とする給電制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の給電制御装置において、
前記補助電源装置の状態を検出する補助電源状態検出手段を有し、
前記制御手段は、少なくとも前記発熱部材での消費電力増大時に、前記補助電源状態検出手段からの検出情報に応じて第１の電力供給モードまたは第２の電力供給モードを選択切替えすることを特徴とする給電制御装置。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の給電制御装置において、
前記電力要求部が複数の電力負荷装置を有する場合、
前記制御手段は、第１の電力供給モードの時に前記複数の電力負荷装置に同時に給電することを特徴とする給電制御装置。
【請求項５】
請求項１、２または３記載の給電制御装置において、
前記電力要求部が複数の電力負荷装置を有する場合、
前記制御手段は、第１の電力供給モードの時に前記複数の電力負荷装置に定電圧回路発熱制御手段２００を介して給電することを特徴とする給電制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載の給電制御装置において、
前記発熱部材の状態を検出する発熱状態検出手段を有し、
前記制御手段は、前記発熱状態検出手段からの検出情報に応じて前記補助電源装置から前記電力要求部への供給電力量を変化させることを特徴とする給電制御装置。
【請求項７】
請求項６記載の給電制御装置において、
前記発熱部材の状態は、前記発熱部材によって加熱される加熱部材の温度状態であり、
前記制御手段は、前記発熱状態検出手段で検出される前記加熱部材の温度が所定温度以上の場合に、前記補助電源装置から前記電力要求部への供給電力量を低減するように制御することを特徴とする給電制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに給電制御装置において、
前記電力要求部の動作状態を検出する動作状態検出手段を有し、
前記制御手段は、前記動作状態検出手段からの検出情報に応じて前記補助電源装置から前記電力要求部への供給電力量を変化させることを特徴とする給電制御装置。
【請求項９】
請求項８記載の給電制御装置において、
前記電力要求部の状態は前記補助電源装置の電力残量であり、
前記制御手段は、前記動作状態検出手段で検出する電力残量に応じて、前記補助電源装置から前記電力要求部への供給電力量を制御することを特徴とする給電制御装置。
【請求項１０】
請求項９記載の給電制御装置において、
前記制御手段は、前記動作状態検出手段で検出される電力残量が予め記憶された設定値よりも低い場合に、前記補助電源装置から前記電力要求部への供給電力量を抑制するように制御することを特徴とする給電制御装置。
【請求項１１】
前記補助電源装置が複数のキャパシタで構成されていることを特徴とする給電制御装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れかに記載の給電制御装置を備え、この給電制御装置によって制御される発熱部材を設けた加熱部材を有することを特徴とする加熱装置。
【請求項１３】
発熱部材の発熱により加熱される加熱部材と、この加熱部材に対して対向配置され、該加熱部材との間に圧接ニップ部を形成する対向回転体とを備え、画像形成部でトナー画像が転写された記録材を前記圧接ニップ部に導入して挟持搬送させることで前記トナー画像を前記記録材に定着させる定着装置において、
請求項１乃至１１の何れかに記載の給電制御装置を備え、前記発熱部材への供給電力を前記給電制御装置で制御することで前記加熱部材の温度を調整することを特徴とする定着装置。
【請求項１４】
ベルト状の定着部材と、前記定着部材が巻き掛けられた複数のローラ部材と、発熱部材が発熱することで前記定着部材を加熱する加熱部材と、前記定着部材を間に挟んで一方のローラ部材との間に圧接ニップ部を形成する対向回転体とを備え、画像形成部でトナー画像が転写された記録材を前記圧接ニップ部に導入して挟持搬送させることで前記トナー画像を前記記録材に定着させる定着装置において、
請求項１乃至１１の何れかに記載の給電制御装置を備え、前記発熱部材への供給電力を前記給電制御装置で制御することで前記定着部材の温度を制御することを特徴とする定着装置。
【請求項１５】
請求項１４または１５記載の定着装置において、
前記発熱部材に電力が供給することで発生する交番磁界によって前記加熱部材または定着部材を加熱する磁束発生手段を有し、
前記給電制御装置で前記発熱部材への供給電力を制御することで、前記加熱部材または前記定着部材の温度を制御することを特徴とする定着装置。
【請求項１６】
記録材上にトナー画像を転写する画像形成部と、この転写されたトナー画像を定着装置で前記記録材上に定着することでプリント物を生産する画像形成装置において、
前記定着装置として請求項１３乃至１５の何れかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の画像形成装置において、
前記電力要求部が、前記画像形成部であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
記録材上にトナー画像を転写する画像形成部と、この転写されたトナー画像を発熱部材で加熱される加熱部材を備えた定着装置と、前記画像形成部と前記発熱部材に電量を供給する主電源装置と補助電源装置電力を備えた電力供給手段とを有し、前記トナー画像が転写された記録材を前記定着装置内の通過させることでトナー画像を前記記録材に定着させてプリント物を生産する画像形成装置において、
前記主電源装置のみから前記発熱部材へ電力を供給すると共に、前記主電源装置と前記補助電源装置の両方から前記画像形成部に電力を供給する第１の電力供給モードと、前記主電源装置のみから前記画像形成部と前記発熱部材に電力を供給し、前記発熱部材への供給電力が該発熱部材の定格電力よりも少ない第２の電力供給モードとを備えると共に、第１の電力供給モードにおける発熱部材への供給電力を第２の電力供給モードにおける発熱部材への供給電力よりも大きくなるように制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
請求項１８記載の画像形成装置において、
第１の電力供給モードにおける発熱部材への供給電力が当該発熱部材の最大定格電力よりも小さいことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２０】
請求項１８または１９記載の画像形成装置において、
前記補助電源装置の状態を検出する補助電源状態検出手段を有し、
前記制御手段は、少なくとも前記記録材の通紙時に、前記補助電源状態検出手段からの検出情報に応じて第１の電力供給モードまたは第２の電力供給モードを選択切替えすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２１】
請求項１８または１９記載の画像形成装置において、
前記補助電源装置の状態を検出する補助電源状態検出手段を有し、
前記制御手段は、少なくとも装置立上時に、前記補助電源状態検出手段からの検出情報に応じて第１の電力供給モードまたは第２の電力供給モードを選択切替えすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２２】
請求項１８乃至２１の何れかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成部が複数の電力負荷装置を有し、
前記制御手段は、第１の電力供給モードの時に、前記複数の電力負荷装置に同時に給電可能に制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２３】
請求項１８乃至２１の何れかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成部が複数の電力負荷装置を有し、
前記制御手段は、第１の電力供給モードの時に前記複数の電力負荷装置に定電圧回路を介して給電することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２４】
請求項１８乃至２３の何れかに記載の画像形成装置において、
前記発熱部材の状態を検出する発熱状態検出手段を有し、
前記制御手段は、前記発熱状態検出手段からの検出情報に応じて前記補助電源装置から前記画像形成部への供給電力量を変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２５】
請求項２４記載の画像形成装置において、
前記発熱部材の状態は、前記加熱部材の温度状態であり、
前記制御手段は、前記発熱状態検出手段で検出される前記加熱部材の温度が所定温度以上である場合に、前記補助電源装置から前記画像形成部への供給電力量を低減するように制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２６】
請求項１８乃至２３の何れかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成部の動作状態を検出する動作状態検出手段を有し、
前記制御手段は、前記動作状態検出手段からの検出情報に応じて前記補助電源装置から前記画像形成部への供給電力量を変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２７】
請求項２６記載の画像形成装置において、
前記画像形成部の動作状態は前記補助電源装置の電力残量であり、
前記制御手段は、前記動作状態検出手段で検出される電力残量に応じて、前記補助電源装置から前記画像形成部への供給電力量を変化させると共に、前記プリント物の生産性が変化するように前記画像形成部の動作を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２８】
請求項２７記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、前記動作状態検出手段で検出される電力残量が予め設定された設定値よりも低い場合には、前記補助電源装置から前記画像形成部への供給電力量を抑制すると共に、前記プリント物の生産性を低減させるように前記画像形成部の動作を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２９】
請求項１８乃至２８の何れかに記載の画像形成装置において、
前記発熱部材に電力が供給することで発生する交番磁界によって前記加熱部材を加熱する磁束発生手段を有し、
前記制御手段は、前記発熱部材への供給電力を制御することで、前記加熱部材の温度を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３０】
請求項１８乃至２９の何れかに記載の画像形成装置において、
前記補助電源装置が複数のキャパシタで構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱部材やこれと異なる電力要求部に電流を供給する電流供給手段を備えた給電制御装置と、この給電制御装置で給電制御される加熱装置、定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンター、ＦＡＸ、あるいはこれらの複合機等に代表される画像形成装置は、用紙やＯＨＰ等のシート状の記録材上に画像形成部で画像を形成して記録材へ転写している。画像形成装置で用いる画像記録方式には、様々な形式が実現されているが、その中でも高速性、画像品質、コスト等の面から上記の装置に広く採用されているのが電子写真方式である。
【０００３】
電子写真方式では、記録材上に転写した未定着のトナー像を、熱と圧力で記録材上に定着するのに、定着装置を用いるのが一般的である。定着装置による定着方式としては、高速性、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。ヒートローラ方式とは、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等の加熱部材と、これに対向配置されて加熱部材と圧接して圧接ニップ部と呼ばれる相互圧接部を形成する対向回転体と間に、加熱部材から見て被加熱体となる記録材を通過させて加熱する方式である。加熱部材には、鉄やアルミ等が芯金として用いられる金属ローラが主に使用されていて、その熱容量が大きくされている。このため、トナーを溶融して使用可能とする温度（定着温度）である約１８０℃前後へ昇温するには数分から十数分という長い立ち上がり時間が必要であった。
【０００４】
そこで、画像形成装置では、装置使用者がプリントを行わない待機時にも、加熱部材が備えた発熱部材に電力を供給し、温度を使用可能温度（定着温度）よりやや低い予熱温度に保っている。これにより、加熱ローラが直ぐに使用可能温度（定着温度）まで立ち上がるようにして、所謂ファーストプリント時間の短縮を図っている。
【０００５】
このように温度の立ち上がりを重視すると、装置を使用していない時にも画像形成には直接必要のない、いわば余分な電力が待機電力として発熱部材で消費されることになる。この待機時の消費エネルギーは、画像形成装置の消費エネルギーの約７〜８割を占めるという調査結果もある。
【０００６】
近年、環境保護意識の高まりから各国で省エネ規制が制定されている。国内では省エネ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いる。これらの規制やプログラムに対応するべく省電力化を図るに際し、画像形成装置では待機時の消費エネルギーを削減すると省エネ効果が大きく、装置待機状態時に電力供給を限りなくゼロにすることが要望されている。
【０００７】
従来の定着装置の構成のままで、装置待機時の電力をゼロにすると、再立上時には加熱ローラの昇温に時間を要していまい、待機時間が長く装置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の温度を上昇させる構成が、画像形成装置において省エネを実現する上では必要とされている。例えば、前記ＺＥＳＭでは装置が一旦立ち上がり、スリープ状態などの所謂、待機状態からの再立上時間を１０秒以下にすると言う大変厳しい内容が要求されている。
【０００８】
昇温時間を短くするためには、加熱部材の熱容量を小さくするか、あるいは加熱部材（発熱部材）への投入電力を大きくすることが考えられる。低熱容量化に関しては、加熱手段としての加熱ローラあるいは定着ローラの肉厚を従来の数ｍｍから１ｍｍ以下へと薄肉化したり、加熱手段としてフィルムやベルト部材を用いることで、５０ｃｐｍ（５０枚／１分）程度の中低速なプリント速度域では１０〜３０秒程度の短時間での立ち上がりが実現されており、昇温時間を短くすることが可能とされている。
【０００９】
一方、加熱手段に対する投入電力の増大を図るには、供給電圧あるいは供給電圧を高めればよいが、日本国内の一般的なオフィスのコンセントなどの商用電源は、１００Ｖ／１５Ａ（アンペア）が一般的で、事実上１５００Ｗが供給電力の上限となるため、加熱手段への供給電力を一般的な商業電源単独で増やすことは困難であった。
【００１０】
このような中低速のプリント速度域では、加熱手段の低熱容量化が短時間での昇温に有効であるが、６０ｃｐｍ（６０枚／１分）以上の高速なプリント速度域では、単位時間あたりの記録材の通紙枚数が多いため、加熱手段が加熱される熱量よりも記録材が加熱手段から奪う熱量が多く、加熱部材の熱容量が小さいと加熱手段の温度を所定の温度に保持するのが難しかった。画像形成装置において、このような温度保持、すなわち加熱手段の温度低下は、定着不良の要因となってしまう。
【００１１】
これを解決するために、プリント速度が高速域まで対応可能な画像形成装置には、電源電圧を２００Ｖにして大電力を供給する機器もあるが、設置場所の電源に特別な工事を施す必要があり、一般的な解決法とは言えない。また、１００Ｖ１５Ａを２系統用いて総投入電力量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ないと設置することが困難である。このため、これまでは短時間で加熱ローラ（加熱手段）を昇温しようとしても、投入エネルギーの上限が上げられないのが実状であった。
【００１２】
このような背景の中、最大供給電力量を増やして定着装置の温度低下防止を実現する手法として、商用電源（１００Ｖ−１５Ａ）と異なる充電可能な補助電源装置を備えた画像形成装置が提案されている。例えば、特許文献１では、図１５に示すように、加熱手段に複数のヒータを発熱部材として備え、一方の発熱部材に対しては主電源装置となる商用電源から電力を供給し、他方の発熱部材には補助電源装置から電力を供給して加熱手段に対する最大電力供給量を増やし、立ち上がり時間の短縮と温度低下を防止している。補助電源装置としては、鉛蓄電池及びカドニカ電池などの二次電池が代表的なものとしてあるが、二次電池は充放電を繰り返すと電池が劣化して容量が低下していき、大電流で放電するほど寿命が短くなるという性質を持っている。
【００１３】
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、例えば一日に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る。これでは電池交換の手間がかかると共に、電池代などのランニングコストも非常に高くつく事になってしまう。さらに、充電時間の観点からも、大容量を充電するには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。二次電池の容量を大きくして充放電サイクルを浅くして使用することで繰り返し数を増やすことは可能であるが、充放電に必要な時間が長いため実用化が困難である。このように、二次電池では実用上の問題点があるため、電気二重層キャパシタなどの大容量コンデンサを補助電源装置として用いる事も特許文献１には記載されている。
【００１４】
大容量コンデンサは電池と比較して次に示す有利な特徴を有している。第１に、充放電の繰り返し回数が数万回以上でほぼ無制限であり、充電特性の劣化がほとんどなく定期的なメンテナンスが不要である。第２に、充電時間が二次電池であるバッテリーで数時間を要するのに対し、数秒から数十秒程度にすることが可能である。また、電気二重層キャパシタでは数十から百アンペアの大電流も流せ、短時間での電力供給が可能である。
【００１５】
補助電源装置方式を採用する別な形態としては、特許文献２が挙げられる。特許文献２では、図１７に示すように、商用電源（１００Ｖ−１５Ａ）から画像形成装置へＤＣ５Ｖ、２４Ｖなどを供給する電源装置と、補助電源装置として充電池から電力を供給する充電装置を有し、両方から供給された電力をメイン制御部へ給電し、これにより、充電池で給電する分電源装置への負荷が低減して、電源装置の最大電力低減を実現している。
【００１６】
【特許文献１】特開２００３−１４０４８４号公報
【特許文献２】特開２００２−０４４３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
特許文献１のような、補助電力を補助ヒータに給電する方式では、加熱手段の発熱部材として主ヒータの他に補助ヒータが必要であり、加熱手段のサイズを小型化するには限界がある。また、図１６に示すように主発熱部となる主ヒータの最大電力（例えば１２００Ｗ）と補助ヒータの最大電力（例えば７００Ｗ）をあわせた大電力（例えば１９００Ｗ）が発熱部材に供給可能であるため、立ち上がり性を考慮して低熱容量化した構成の加熱手段の場合、装置が何らなの原因で暴走した時に過度な温度上昇を招いてしまうことが考えられる。
【００１８】
特許文献２においては、蓄電流に十分な余裕のある電池を用いて画像形成動作中は常に給電を行うため、充分な蓄電流が必要である。このため、電気二重層キャパシタなど比較的容量の小さい蓄電デバイスを用いることが困難であり、キャパシタのような容量が十分確保できない蓄電装置を補助電源装置として使用できないと共に、電池の蓄電流を低減させて蓄電装置の小型化も困難であり、短時間での昇温や高速なプリント速度の画像形成装置への適用には不向きである。また、画像形成装置がハードディスク装置（ＨＤＤ）やステープルなどの機器を備えている場合には、ハードディスク装置やステープルなどの瞬間的に電力を必要とする特定の装置へ補助電源装置から電力を供給する用途では、加熱手段への給電流を増やすことは難しく、短時間での昇温や高速なプリント速度の画像形成装置への適用には不向きである。
【００１９】
また、図１８に示すように、ハードディスク装置（ＨＤＤ）の起動やステープルなど瞬間的に電力を必要とする場合にも、要求された電力供給を補助電源からの給電で行うことで、商用電源の制限電力内でシステムを実現することが可能であるが、この様に特定の装置へ補助電源を供給する用途では、定着装置への給電量を増やすことは難しく、短時間昇温や高速化などを実現することはできない。
【００２０】
本発明は、加熱手段に使用できる電力を増やして短時間での昇温可能としながら小型で安全性の高い加熱装置や定着装置を提供することを、その目的とする。本発明は、さらに蓄電流の小さいデバイスを利用しても安定した電力を加熱手段に供給可能な加熱装置や定着装置を提供することを、その目的とする。
【００２１】
本発明は、加熱手段に使用できる電力を増やして短時間での昇温可能としながら小型で安全性が高く、高速なプリント速度へも対応可能な定着装置及び画像形成装置を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するため、請求項１の、電力供給によって発熱する発熱部材及び電力要求部に電流を供給する電流供給手段と、前記電力給電手段から前記発熱部材及び電力要求部への電量供給を制御する制御手段とを備えた給電制御装置では、電力供給手段が主電源装置と補助電源装置を備え、制御手段が、主電源装置のみから発熱部材へ電力を供給すると共に、主電源装置と補助電源装置の両方から前記電力要求部に電力を供給する第１の電力供給モードと、主電源装置のみから電力要求部と発熱部材に電力を供給し、発熱部材への供給電力を前記発熱部材の定格電力よりも少なくする第２の電力供給モードとを備えると共に、第１の電力供給モードにおける発熱部材への供給電力を、第２の電力供給モードにおける発熱部材への供給電力よりも大きくしたことを特徴としている。
【００２３】
請求項２の発明は、請求項１記載の給電制御装置において、制御手段が、第１の電力供給モードにおける発熱部材への供給電力を、該発熱部材の最大定格電力よりも小さくしたことを特徴としている。
【００２４】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の給電制御装置において、補助電源装置の状態を検出する補助電源状態検出手段を有し、制御手段が、少なくとも発熱部材での消費電力増大時に、補助電源状態検出手段からの検出情報に応じて第１の電力供給モードまたは第２の電力供給モードを選択切替えすることを特徴としている。
【００２５】
請求項４の発明は、請求項１、２または３記載の給電制御装置において、電力要求部が複数の電力負荷装置を有する場合、制御手段が、第１の電力供給モードの時に複数の電力負荷装置に同時に給電することを特徴としている。
【００２６】
請求項５の発明は、請求項１、２または３記載の給電制御装置において、電力要求部が複数の電力負荷装置を有する場合、制御手段が、第１の電力供給モードの時に前記複数の電力負荷装置に定電圧回路を介して給電することを特徴としている。
【００２７】
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載の給電制御装置において、発熱部材の状態を検出する発熱状態検出手段を有し、記制御手段が、発熱状態検出手段からの検出情報に応じて補助電源装置から電力要求部への供給電力量を変化させることを特徴としている。
【００２８】
請求項７の発明は、請求項６記載の給電制御装置において、発熱部材の状態は、発熱部材によって加熱される加熱部材の温度状態であり、制御手段が、発熱状態検出手段で検出される加熱部材の温度が所定温度以上の場合に、補助電源装置から電力要求部への供給電力量を低減するように制御することを特徴としている。
【００２９】
請求項８の発明は、請求項１乃至７の何れかに給電制御装置において、出力要求部の動作状態を検出する動作状態検出手段を有し、制御手段が、この動作状態検出手段からの検出情報に応じて補助電源装置から電力要求部への供給電力量を変化させることを特徴としている。
【００３０】
請求項９の発明は、請求項８記載の給電制御装置において、電力要求部の動作状態は補助電源装置の電力残量であり、制御手段が、動作状態検出手段で検出する電力残量に応じて補助電源装置から電力要求部への供給電力量を制御することを特徴としている。
【００３１】
請求項１０の発明は、請求項９記載の給電制御装置において、制御手段が、動作状態検出手段で検出される電力残量が予め記憶された設定値よりも低い場合に、補助電源装置から電力要求部への供給電力量を抑制するように制御することを特徴としている。
【００３２】
請求項１１の発明は、補助電源装置が複数のキャパシタで構成されていることを特徴としている。  
請求項１２は、請求項１ないし１１の何れかに記載の給電制御装置を備え、この給電制御装置によって制御される発熱部材を設けた加熱部材を有する加熱装置である。
【００３３】
請求項１３の発明は、発熱部材の発熱により加熱される加熱部材と、この加熱部材に対して対向配置され、加熱部材との間に圧接ニップ部を形成する対向回転体とを備え、画像形成部でトナー画像が転写された記録材を圧接ニップ部に導入して挟持搬送させることでトナー画像を記録材に定着させる定着装置において、請求項１乃至１１の何れかに記載の給電制御装置を備え、発熱部材への供給電力を給電制御装置で制御することで加熱部材の温度を調整することを特徴としている。
【００３４】
請求項１４の発明は、ベルト状の定着部材と、定着部材が巻き掛けられた複数のローラ部材と、発熱部材が発熱することで定着部材を加熱する加熱部材と、定着部材を間に挟んで一方のローラ部材との間に圧接ニップ部を形成する対向回転体とを備え、画像形成部でトナー画像が転写された記録材を圧接ニップ部に導入して挟持搬送させることでトナー画像を前記記録材に定着させる定着装置において、請求項１乃至１１の何れかに記載の給電制御装置を備え、発熱部材への供給電力を給電制御装置で制御することで定着部材の温度を制御することを特徴としている。
【００３５】
請求項１５の発明は、請求項１４または１５記載の定着装置において、発熱部材に電力が供給することで発生する交番磁界によって加熱部材または定着部材を加熱する磁束発生手段を有し、給電制御装置で発熱部材への供給電力を制御することで、加熱部材または定着部材の温度を制御することを特徴としている。
【００３６】
請求項１６の発明は、記録材上にトナー画像を転写する画像形成部と、この転写されたトナー画像を定着装置で前記記録材上に定着することでプリント物を生産する画像形成装置において、定着装置として請求項１３乃至１５の何れかに記載の定着装置を備えたことを特徴としている。請求項１７の発明は、請求項１６記載の画像形成装置において、電力要求部が、画像形成部であることを特徴としている。
【００３７】
請求項１８の発明は、記録材上にトナー画像を転写する画像形成部と、この転写されたトナー画像を発熱部材で加熱される加熱部材を備えた定着装置と、画像形成部と発熱部材に電量を供給する主電源装置と補助電源装置電力を備えた電力供給手段とを有し、トナー画像が転写された記録材を定着装置内の通過させることでトナー画像を記録材に定着させてプリント物を生産する画像形成装置において、主電源装置のみから発熱部材へ電力を供給すると共に、主電源装置と補助電源装置の両方から画像形成部に電力を供給する第１の電力供給モードと、主電源装置のみから画像形成部と発熱部材に電力を供給し、発熱部材への供給電力が該発熱部材の定格電力よりも少ない第２の電力供給モードとを備えると共に、第１の電力供給モードにおける発熱部材への供給電力を第２の電力供給モードにおける発熱部材への供給電力よりも大きくなるように制御する制御手段を有することを特徴としている。
【００３８】
請求項１９の発明は、請求項１８記載の画像形成装置において、第１の電力供給モードにおける発熱部材への供給電力が当該発熱部材の最大定格電力よりも小さいことを特徴としている。
【００３９】
請求項２０の発明は、請求項１８または１９記載の画像形成装置において、補助電源装置の状態を検出する補助電源状態検出手段を有し、制御手段が、少なくとも記録材の通紙時に、補助電源状態検出手段からの検出情報に応じて第１の電力供給モードまたは第２の電力供給モードを選択切替えすることを特徴としている。
【００４０】
請求項２１の発明は、請求項１８または１９記載の画像形成装置において、補助電源装置の状態を検出する補助電源状態検出手段を有し、制御手段が、少なくとも装置立ち上がり時に、補助電源状態検出手段からの検出情報に応じて第１の電力供給モードまたは第２の電力供給モードを選択切替えすることを特徴としている。
【００４１】
請求項２２の発明は、請求項１８乃至２１の何れかに記載の画像形成装置において、画像形成部が複数の電力負荷装置を有し、制御手段が、第１の電力供給モードの時に、複数の電力負荷装置に同時に給電可能に制御することを特徴としている。
【００４２】
請求項２３の発明は、請求項１８乃至２１の何れかに記載の画像形成装置において、画像形成部が複数の電力負荷装置を有し、制御手段が、第１の電力供給モードの時に複数の電力負荷装置に定電圧回路を介して給電することを特徴としている。
【００４３】
請求項２４の発明は、請求項１８乃至２３の何れかに記載の画像形成装置において、発熱部材の状態を検出する発熱状態検出手段を有し、制御手段が、発熱状態検出手段からの検出情報に応じて補助電源装置から画像形成部への供給電力量を変化させることを特徴としている。
【００４４】
請求項２５の発明は、請求項２４記載の画像形成装置において、発熱部材の状態は、加熱部材の温度状態であり、制御手段が、発熱状態検出手段で検出される加熱部材の温度が所定温度以上である場合に、補助電源装置から画像形成部への供給電力量を低減するように制御することを特徴としている。
【００４５】
請求項２６の発明は、請求項１８乃至２３の何れかに記載の画像形成装置において、画像形成部の動作状態を検出する動作状態検出手段を有し、制御手段が、動作状態検出手段からの検出情報に応じて補助電源装置から画像形成部への供給電力量を変化させることを特徴としている。
【００４６】
請求項２７の発明は、請求項２６記載の画像形成装置において、画像形成部の動作状態は補助電源装置の電力残量であり、制御手段が、動作状態検出手段で検出される電力残量に応じて、補助電源装置から画像形成部への供給電力量を変化させると共に、プリント物の生産性が変化するように画像形成部の動作を制御することを特徴としている。
【００４７】
請求項２８の発明は、請求項２７記載の画像形成装置において、制御手段が、動作状態検出手段で検出される電力残量が予め設定された設定値よりも低い場合には、補助電源装置から画像形成部への供給電力量を抑制すると共に、プリント物の生産性を低減させるように画像形成部の動作を制御することを特徴としている。
【００４８】
請求項２９の発明は、請求項１８乃至２８の何れかに記載の画像形成装置において、発熱部材に電力が供給することで発生する交番磁界によって加熱部材を加熱する磁束発生手段を有し、制御手段が、発熱部材への供給電力を制御することで、加熱部材の温度を制御することを特徴としている。
【００４９】
請求項３０の発明は、請求項１８乃至２９の何れかに記載の画像形成装置において、補助電源装置が複数のキャパシタで構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００５０】
本発明によれば、主電源装置のみから発熱部材へ電力を供給すると共に、主電源装置と補助電源装置の両方から電力要求部や画像形成部に電力を供給する第１の電力供給モードと、主電源装置のみから電力要求部に電力を供給すると共に、主電源装置のみから発熱部材に電力を供給し、発熱部材への供給電力がその定格電力よりも少ない第２の電力供給モードとを備えると共に、第１の電力供給モードにおける発熱部材への供給電力が、第２の電力供給モードにおける発熱部材への供給電力よりも大きく設定したので、発熱部材には主電源装置からのみ電力が供給されることになる。このため、補助電源装置から電力供給される補助加熱手段が不要となると共に、発熱部材の最大電力を低減でき、装置の小型化を図りながら、安全性を高めることができる。また、発熱部材が補助電源装置から電力供給を受けないので、補助電源装置に要求される電力量を低減することができ、補助電源装置が複数のキャパシタで構成されている場合には、１つのキャパシタの容量を大きくしてセル数を低減でき、より小型化を図ることができる。
【００５１】
本発明によれば、第１の電力供給モードにおける発熱部材への供給電力を、発熱部材の最大定格電力よりも小さく制御するので、発熱部材に対する無駄な電力供給がなくなり、主電源装置の使用電力量を低減することができる。
【００５２】
本発明によれば、補助電源装置の状態を検出する補助電源状態検出手段を有し、少なくとも発熱部材での消費電力増大時または記録材の通紙部に、補助電源状態検出手段からの検出情報に応じて第１の電力供給モードあるいは第２の電力供給モードを選択するモード切替えを行うので、補助電源装置に対する負荷を低減することができる。発熱部材が定着装置に用いられる場合には、通紙中に発熱部材への給電電力を増減すことができるため、定着装置の加熱部材や定着部材の温度低下を防止し、高速化や画像品質を確保することができる。
【００５３】
本発明によれば、電力要求部や画像形成部が複数の電力負荷装置を有する場合、第１の電力供給モードの時に複数の電力負荷装置に同時に給電するように制御するので、主電源装置と補助電源装置に対する負荷が増え、発熱部材以外への補助給電電力が増加する。このため、発熱部材や発熱部材を備えた定着装置へまわせる給電電力が、電力負荷装置が単体の場合に比べて多くすることができ、発熱部材やこれを備えた定着装置に対して安定した電力供給を行え、発熱部材による加熱性能が安定する。これは定着装置の場合には定着温度の安定化を図れ、良好な定着性能を得られる。
【００５４】
本発明によれば、電力要求部や画像形成部が複数の電力負荷装置を有する場合、第１の電力供給モードの時に複数の電力負荷装置に定電圧回路を介して給電するように制御するので、複数の電力負荷装置に対して安定した電圧供給を図れ、各電力負荷装置の動作が安定する。
【００５５】
本発明によれば、発熱部材の状態を検出する発熱状態検出手段を有し、発熱状態検出手段からの検出情報に応じて補助電源装置から電力要求部や画像形成部への供給電力量を変化するように制御するので、発熱部材への供給電力を確保した上で電力要求部や画像形成部での電力使用を低減でき、適切な電力使用を行える。
【００５６】
本発明によれば、発熱部材の状態が発熱部材によって加熱された加熱部材の温度状態であり、制御手段が、発熱状態検出手段で検出される加熱部材の温度が所定温度以上である場合には補助電源装置から電力要求部や画像形成部への供給電力量を低減するように制御するので、補助電源装置の無用な電力使用を低減できると共に、補助電源装置の充電時間を低減することができる。
【００５７】
本発明によれば、電力要求部の動作状態を検出する動作状態検出手段を有し、制御手段が、動作状態検出手段からの検出情報に応じて補助電源装置から電力要求部への供給電力量を変化するように制御するので、補助電源装置の状態と電力要求部への供給電力をリンクさせることができ、補助電源装置の状態に応じて電力要求部の動作を制御することができる。特に、動作状態検出手段で検出する装置の動作状態が補助電源装置の電力残量である場合には、動作状態検出手段で検出される電力残量に応じて補助電源装置から電力要求部への供給電力量を制御するので、補助電源装置の電力残量に応じて電力要求部の動作を制御することができる。動作状態検出手段で検出される電力残量が予め設定された設定値よりも低い場合には、補助電源装置から電力要求部への供給電力量を抑制するので、補助電源装置の使用時間や、電力要求部や画像形成部の動作時間を延長することができる。
【００５８】
本発明によれば、画像形成部の動作状態を検出する動作状態検出手段を有し、制御手段が、動作状態検出手段からの検出情報に応じて補助電源装置から画像形成部への供給電力量を変化させるので、補助電源装置の状態に応じて画像形成部の動作を制御することができる。特に装置の動作状態が補助電源装置の電力残量であり、動作状態検出手段で検出される電力残量に応じて、補助電源装置から画像形成部への供給電力量を変化させると共に、プリント物の生産性を変化させることで、補助電源装置の状態に応じて画像形成部でのプリント物の生産性を調整することができる。動作状態検出手段で検出される電力残量が予め設定された設定値よりも低い場合には、補助電源装置から画像形成部への供給電力量を抑制すると共に、プリント物の生産性を低減させるので、補助電源装置の使用時間や画像形成部求部の動作時間を延長することができる。
【００５９】
本発明によれば、発熱部材に電力が供給することで発生する交番磁界によって加熱部材または定着部材を加熱する磁束発生手段を有し、給電制御装置で発熱部材への供給電力を制御することで、加熱部材の温度を制御するので、加熱部材にヒータの場合に比べて電力の制御が容易となり、複数電力の切替が容易に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。  
図１は本発明が適用された装置の一例となる画像形成装置の概要図である。図１において、画像形成装置は、その本体内部に、静電潜像担持体（像担持体）としてのドラム状の感光体４１を備えている。この感光体４１は、図示しない駆動モータによって図中矢印で示す時計周り方向に回転駆動されるように構成されている。感光体４１の周囲には、感光体表面を均一に帯電させる帯電装置４２、感光体上の潜像を現像する現像ローラ４４ａを備えた現像装置４４、感光体上の画像（トナー画像）を記録材であり、被加熱体としての用紙Ｐに転写する転写装置４８、感光体表面を清掃するクリーニング装置４６が、感光体４１の回転方向に配設されている。
【００６１】
帯電装置４２によって均一に帯電された感光体４１の表面には、帯電装置４２と現像装置４４との間の露光部１５０に、書込み系レーザ光Ｌｂが反射鏡４３で反射されて露光光として照射される。これにより感光体表面には潜像が形成される。書込み系レーザ光Ｌｂは、反射鏡４３と図示しないポリゴンミーなどで構成された周知の書込ユニットから照射される。感光体表面に形成された潜像は、現像装置４４の現像ローラ４４ａによって顕剤（現像剤とも言う）としてのトナーの供給を受けて顕画像化される。
【００６２】
転写装置４８は感光体表面と対向配置されていて、両者の間に転写部４７を形成している。転写部４７には、給紙装置５０が有する給紙トレイ５１から搬送系を構成する給紙コロ１１０及びレジストローラ対４９を介して用紙Ｐが搬送される。搬送された用紙Ｐには、転写部４７において転写装置４８から印加される転写バイアスによって感光体４１上の顕画像（トナー像）が静電的に転写される。
【００６３】
顕画像（トナー画像）が転写された用紙Ｐは、転写部４７よりも下流に配置された定着装置１０へと図示しない搬送系を構成する図示しない搬送ローラ等で適宜搬送される。定着装置１０は、図中破線で示す用紙搬送路上に設けられていて、後述する給電制御装置２００から電力供給を受けて加熱される加熱部材であり定着部材でもある加熱ローラ１と、これと対向配置された対向回転体としての加圧ローラ７を備えている。加熱ローラ１と加圧ローラ７は接触して定着用の圧接ニップ部５２を形成している。定着装置１０へと搬送された用紙Ｐは、ニップ部５２を通過する際に、加熱ローラ１からの熱と圧接ニップ部５２に加わる圧力により用紙Ｐに熱定着されて図示しない排紙トレイ上に排出される。
【００６４】
転写部４７で用紙Ｐに転写されずに感光体４１上に残った残留トナーは、感光体４１の回転と共にクリーニング装置４６に至る。そして、クリーニング装置４６のクリーニング部材４６ａと感光体４２との間を通過する際にクリーニング部材４６ａによって掻き落とされて清掃される。
【００６５】
定着装置とこれに関連する構成部について説明する。定着装置としては、図２に示すローラ定着方式と図３に示すベルト定着方式がある。図１に示す画像形成装置の定着装置１０には、図２に示すローラ定着方式を用いているが、図３に示すベルト定着方式のものを用いても良い。
【００６６】
定着装置１０は、図示しない駆動源によって回転される加熱ローラ１と、加熱ローラ１の外周面に圧接して圧接ニップ部５２を形成する加圧ローラ７とを備え、圧接ニップ部５２にトナー画像を転写された用紙Ｐを導入して挟持搬送させることで、トナー画像を用紙Ｐに熱と圧力で固着するものである。加熱ローラ１は、その内部に発熱部材としてのハロゲンヒータ６０を備えていて、このハロゲンヒータ６０に電力が供給されて発熱することで、その表面が所定の温度としての定着温度まで昇温される。図２において符号Ｔは、定着前のトナー画像を示す。
【００６７】
図３に示すベルト定着方式の定着装置１００は、無端ベルトで構成された定着部材としての定着ベルト１０１と、定着ベルト１０１が巻き掛けられる複数のバックアップ部材としての定着ローラ１０２と加熱ローラ１０３と、定着ベルト１０１を間に挟んで一方のローラとしての定着ローラ１０２との間に圧接ニップ部５２を形成する対向回転体としての加圧ローラ１０４を備え、圧接ニップ部５２にトナー画像Ｔを転写された記録材としての用紙Ｐを導入して挟持搬送させることで、トナー画像Ｔを用紙Ｐに熱と圧力で固着するものである。加熱ローラ１０３は、その内部に発熱部材としてのハロゲンヒータ６０を備えていて加熱部材を構成している。加熱ローラ１０３は、ハロゲンヒータ６０に電力が供給されて発熱することで、ローラを介して定着ベルト１００の表面を所定の温度としての定着温度まで昇温する。この定着装置１００では、用紙Ｐを搬送するために定着ローラ１０２と加圧ローラ１０４が図示しない駆動源となる駆動モータから駆動力を伝達されるように構成されている。このため、図３において、定着ローラ１０２は時計回り方向に回転駆動されて定着ベルト１０１も同方向に回転移動し、加圧ローラ１０４は反時計回り方向に回転駆動される。駆動形態としては、定着ローラ１０１あるいは加圧ローラ１０４の何れか一方が駆動力を受けて回転駆動する形態であってもよい。
【００６８】
図２に示すように、加熱ローラ１は、金属製で筒状のローラ基体６３の内部にハロゲンヒータ６０を備えている。ハロゲンヒータ６０は、その輻射熱でローラ基体６３を加熱してローラ表面温度を昇温するように構成されている。ローラ基体６３は、加熱ローラ１の基体として機能することから、アルミや鉄などの金属製であることが耐久性や加圧による変形などの点を考慮すると望ましい。本形態では、ローラ表面となるローラ基体６３の外周面にトナー等の固着を防ぐための離型層１ａが形成されている。ローラ内面、すなわち、ローラ基体６３の内周面には、ハロゲンヒータの熱を効率よく吸収するための黒化処理をすることが望ましい。加圧ローラ７は、その芯金７ａの外周にゴムなどの弾性層７ｂを形成されていて、加熱ローラ１との圧接時に弾性変形して圧接ニップ部５２が十分に形成されるように構成されている。
【００６９】
図３に示すように、加熱ローラ１０３は、定着ローラ１０２よりも、その直径が小径に形成されている。加熱ローラ１０３は、金属製で筒状のローラ基体１０３ａの内部にハロゲンヒータ６０を備えている。ハロゲンヒータ６０は、その輻射熱でローラ基体１０３ａを加熱してローラ表面温度を昇温して定着ベルト１０１を加熱昇温するように構成されている。この加熱ローラ１０３は、加圧ローラ１０４と対向しないで、定着ベルト１０１に張力を与えるように機能するので、図２の加熱ローラ１よりもローラ基体１０３ａの肉厚が薄く構成されている。このため、金属部分が小径で薄肉化されているので、その熱容量が加熱ローラ１よりも小さくされている。このため、従来のような補助ヒータが不要となる。ローラ内面、すなわち、ローラ基体１０３ａの内周面には、ハロゲンヒータ６０の熱を効率よく吸収するための黒化処理をすることが望ましい。加圧ローラ１０４は、その芯金１０４ａの外周にゴムなどの弾性層１０４ｂが形成されていて、加熱ローラ１０２との圧接時に弾性変形して圧接ニップ部５２が十分に形成されるように構成されている。
【００７０】
本形態において、ハロゲンヒータ６０は、１００Ｖで１２００Ｗの出力のものを１本用いている。ハロゲンヒータ６０は、図５（ａ）に示すように各ローラの軸線方向の全域に設ける形態としても良いし、図５（ｂ）に示すように各ローラ中央部のみを加熱する第１ヒータ６１と、ローラ両端部のみを加熱する第２ヒータ６２とを設け、用紙サイズに応じてヒータへの給電を制御して非通紙部の昇温を防止する構成としてもよい。この場合、発熱部材は複数となるが、何れか一方が補助ヒータとして機能するのではなく、双方共に主ヒータとして機能する。
【００７１】
本形態において、各加熱部材はそれぞれ発熱部材としてはハロゲンヒータ６０で加熱されているが、加熱形態としては、このような形態に限定されるものではない。例えば、板状のセラミックヒータを各ローラの内部に配置して用いても良い。あるいは、図４に示すように、円弧状のコア７０１にコイル７０２を巻いて磁束発生手段７００を構成し、コイル７０２に高周波を流して交番磁界によってコア７０１を誘導加熱して温度を昇温させる構成としても良い。この場合、加熱部材がコイル６０２となり、発熱部材がコア７０１となる。このような加熱形態としては、加熱ローラ１０３自体が加熱されなくても良い。
【００７２】
磁束発生手段７００を加熱手段として利用するメリットは、ハロゲンヒータ６０の電力調整には、一般にオン／オフ制御や位相制御、もしくはゼロクロス制御などを用いるが、その出力制御はオン時間とオフ時間を混在させて平均電力を調整する方式である。このため、昇温性（立ち上がり特性）という点では好ましいが、厳密に電力の調整をすることが難しい。これに対し、誘導過熱構成では、コイル７０２への周波数を変化させることで加熱のための出力電力を変更することができるため、電力調整が容易である利点がある。
【００７３】
次に、発熱制御手段２００と加熱装置３００の構成について説明する。本形態では、図２に示すローラ定着方式の定着装置１０の加熱ローラ１を加熱する例で説明するが、定着装置１００の加熱ローラ１０３を加熱する形態であっても良い。
【００７４】
図１に示すように、画像形成装置は、発熱制御手段２００と加熱装置４００を備えている。加熱装置４００は、図６に示すように、電力供給によって発熱するハロゲンヒータ６０を備えた加熱ローラ１と、電力を消費する電力要求部であり画像形成部となる複数の駆動系３００とに電流を供給する電流供給手段５００と、電源供給手段５００を制御する制御手段６００とを備えている。
【００７５】
電力供給手段５００は、複数の電力供給手段として主電源装置２と蓄電装置である補助電源装置３、補助電源装置３への充電器４、定電圧回路としての電圧調整回路５、充放電切替手段ｓｗ１、及び主電源装置２からの電力供給を制御する主電力制御手段としてのトライアックなどの周知のスイッチ素子６及び電力配分手段９を備えている。
【００７６】
主電源装置２は、図１に示すプラグ２０１を介して商用電源２０２のコンセントから電力を得て、ハロゲンヒータ６０と画像形成装置の電力要求部としての複数の駆動系３００にそれぞれ給電を行う。日本では１００Ｖの電圧で１５Ａ程度の電流容量に制限されているので、主電源装置２からの電力は１５００Ｗ程度が最大電力とされている。
【００７７】
補助電源装置３は、電気二重層キャパシタからなるキャパシタセルを複数個接続して構成されている。補助電源装置３は、主電源装置２から充電した蓄電電力を、装置立上げ時や連続通紙時などより多くの電力供給が望まれる任意のタイミングの時に充放電切替手段ｓｗ１が切替えられることで放電供給され、主電源装置２の供給電力を越えた電力を複数の駆動系３００へ給電することに構成されている。
【００７８】
本形態では、補助電源装置３に用いる蓄電装置として、キャパシタ５の中でも大容量コンデンサとなる電気二重層キャパシタを用いている。大容量コンデンサは電気化学キャパシタとも呼ばれてきており、電気二重層キャパシタ、シュードキャパシタなど、動作原理によりいくつかの種類に分類できるが、充放電回数の寿命などから、特に電気二重層キャパシタを使用することが望ましい。コンデンサは、蓄電式の補助電源装置３の別な形態となる二次電池とは異なり、化学反応を伴わないため下記のような優れた特徴を有している。
【００７９】
二次電池として一般的なニッケル−カドミウム電池を補助電源装置３として用いると、急速充電を行っても数時間の時間を要するため、一日の大電力供給可能回数が数時間おきに数回しか実現できず、実用的ではない。これに対し、コンデンサを補助電源装置３として用いると、数十秒〜数分程度の急速な充電が可能であるため、補助電源装置３を用いた加熱の回数を実用的な回数にまで増やすことができる。
【００８０】
ニッケル−カドミウム電池は、充放電の繰り返し回数が５００から１０００回であるため加熱時用補助電源装置としては寿命が短く、交換の手間やコストが問題となる。これに対し、コンデンサを用いた蓄電式の補助電源装置３は、一般に１万回以上の放充電が可能で長寿命である特性を有し、繰り返しの充放電による劣化も少ない。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、メンテナンスがほとんど必要とならない。電気二重層キャパシタは、内部抵抗が５ｍΩ以下と蓄電池に比べて小さいため、２０Ａを越える大電流での使用も可能で、リチウム電池やニッケル水素電池などの二次電池よりもロスが小さく大電力を得やすい。近年は電気二重層コンデンサにも多量の電気エネルギーを蓄えられる物が開発されてきており、電気自動車などへの採用も検討されている。例えば、日本ケミコン（株）の開発した電気二重層コンデンサ等は２．５Ｖで２０００Ｆ程度の静電容量を有しており。日本電子からは、耐電圧を３．２〜３．５Ｖへ上げて電力量密度を５０〜７５ｗｈ／ｋｇと従来の５〜１０倍にしたナノゲートキャパシタという技術も発表されている。
【００８１】
充電器４では、補助電源装置３に応じた主電源装置電力の電圧調整とＡＣ/ＤＣ変換を行って、補助電源装置３へ給電して蓄電を行う。加熱装置４００は、制御手段６００と接続されて電力要求部の動作状態を検出する動作状態検出手段３ａを備えている。装置の動作状態とは、補助電源装置３の電力残量であり、動作状態検出手段３ａは補助電源装置３の電力残量を検出している。すなわち、補助電源装置３の充電状態は、動作状態検出手段３ａによって検出されていて、制御手段６００が、充分充電されたことと検出すると、充電を停止し、蓄電流が少ないと判断すると充電を開始するように制御される。つまり、動作状態検出手段３ａは、補助電源装置３の状態を検出する補助電源状態検出手段としても機能する。
【００８２】
本形態において、補助電源装置３は定格２．５Ｖ−１２００Ｆで、内部抵抗が５ｍΩ以下のΦ４０で長さが１２０ｍｍ程度のキャパシタセルを、８本直列に接続する２０Ｖモジュールとして構成している。直列に接続する際の各セルの電圧バランスを確保するためには、図示しない電圧バランス回路を備えることで動作の長期的な安定性を確保することが可能である。補助電源装置３は２０Ｖの満充電状態から２００ｗで給電を開始し、その電圧を動作状態検出手段３ａで検出して半分の約１０Ｖ程度まで放電をすると制御手段６００によって放電が停止される。
【００８３】
補助電源装置３からの供給電力量は、ハロゲンヒータ６０の定格電力よりも小さい電力であり、さらには、ハロゲンヒータ６０の最大定格電力（１２００Ｗ）と図７に示す補助電源装置３を使わない状態での電力Ｗｆｕｓ＿ｒｕｎ(９００Ｗ)との差（３００Ｗ＝１２００Ｗ−９００Ｗ）以内の電力を供給する構成とされている。
【００８４】
電圧調整回路５は、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの変圧手段を有し、補助電源装置３からの出力電力を画像形成装置側の負荷に応じた所定の電圧に調整する用に構成されている。電圧調整回路５は、主電源装置２から定着装置１０以外の複数の駆動系３００へ給電する。電圧調整回路５は、複数の駆動系３００がモータなどの比較的使用電力の大きい装置へ給電するＤＣ２４Ｖの定電圧出力としているが、定電圧に限るものではなく、駆動系３００の負荷の入力許容電圧範囲が広い場合には、それに応じて電圧が変動する構成であってもかまわない。
【００８５】
電圧調整回路５は、前述の構成では、２．５Ｖ定格のセルを８本として２０Ｖから１０Ｖまでの範囲を２４Ｖに出力している。このため、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は昇圧回路としている。電力量を増やす場合でも、１２本として３０Ｖから１５Ｖの範囲を２４Ｖに出力すると昇圧と降圧の機能を持たせても、２０本構成として５０Ｖから２５Ｖの範囲を２４Ｖに出力する降圧の機能を有する構成にしてもかまわない。特に４００Ｗ以上の出力電力が大きい構成にする場合、１０Ｖ程度の低い電圧領域ではキャパシタから出力する電流が大きくなるためロスが大きくなり、昇降圧もしくは降圧構成にすることが望ましい。ＤＣ／ＤＣコンバータ５の回路を簡素化できるため、降圧構成がさらに望ましいと言える。
【００８６】
スイッチ素子６は、制御手段６００と接続されていて、制御手段６００によってオン状態とされることでハロゲンヒータ６０に対して通電をすると共に、連続してオン／オフ制御されることで、ハロゲンヒータ６０への総通電流量を制御して発熱量を調整している。
【００８７】
電力配分手段７は、制御手段６００と接続されていて、制御手段６００によって複数の駆動系３００に対する主電源装置２から給電と補助電源装置３からの給電を切替えるように構成されている。すなわち、補助電源装置３の残電力がある場合には、補助電源装置３から複数の駆動系３００のうち、ハードディスク装置（ＨＤＤ）３０１と搬送用駆動系３０２に対して給電を行い、残電力がなくなると主電源装置２から給電するように切換制御される。このため、ハードディスク装置（ＨＤＤ）３０１と搬送用駆動系３０２に対して常に必要な電力を供給することができ駆動状態とすることができる。一方、複数の駆動系３００のうち、ハードディスク装置（ＨＤＤ）３０１と搬送用駆動系３０２以外の各駆動系は、補助電源装置３からの給電を受けることはできず、常に主電源装置２からの給電によって駆動するように構成されている。
【００８８】
制御手段６００は、周知のコンピュータ演算回路で構成されていて、図示しないＲＯＭ及びＲＡＭなどの記憶手段と、各機器やセンサと接続されるコネクタを備えている。制御手段６００は、主電源装置２のみからハロゲンヒータ６０へ電力を供給すると共に、主電源装置２と補助電源装置３の両方から複数の駆動系３００に電力を供給する第１の電力供給モードと、主電源装置２のみから複数の駆動系３００に電力を供給し、主電源装置２のみからハロゲンヒータ６０に電力を供給すると共に、ハロゲンヒータ６０への供給電力がハロゲンヒータ６０の定格電力（本形態では１２００ｗ）よりも少ない第２の電力供給モードとを備えている。制御手段６００は、第１の電力供給モードにおけるハロゲンヒータ６０への供給電力が、第２の電力供給モードにおけるハロゲンヒータ６０への供給電力よりも大きくなるように設定されている。制御手段６００は、第１の電力供給モードにおけるハロゲンヒータ６０への供給電力を、ハロゲンヒータ６０の最大定格電力（１２００Ｗ）よりも小さく制御するように構成されている。
【００８９】
制御手段６００には、加熱ローラ１の発熱状態を検出する発熱状態検出手段８を備えている。発熱状態検出手段８は、加熱ローラ１の表面温度を検出する温度センサであり、検出結果を制御手段６００に送信している。制御手段６００は、発熱状態検出手段８の検出情報に応じて補助電源装置３から複数の駆動系３００への供給電力量を変化させるように構成されている。つまり、発熱状態検出手段８で検出される温度が制御手段６００に予め設定された所定温度以上である場合には、補助電源装置３から複数の駆動系３００への供給電力量を低減するように制御している。
【００９０】
制御手段６００は、動作状態検出手段３ａで検出される電力残量が予め設定された設定値よりも低い場合には、補助電源装置３から電力要求部への供給電力量を抑制するように制御する。すなわち、制御手段６００は、動作状態検出手段３ａで検出される電力残量に応じて、補助電源装置３から駆動系３００への供給電力量を変化させると共に、プリント物の生産性を変化させるように、各部を制御する。具体的には、動作状態検出手段３ａで検出される電力残量が予め設定された設定値よりも低い場合（ゼロも含む）には、補助電源装置３から駆動系３００への供給電力量を抑制し、プリント物の生産性を低減させるように駆動系３００を制御する。
【００９１】
このような構成の加熱装置４００による給電パターンを従来の給電パターンと比較しながら説明する。  
図７は、画像形成装置の稼動状態と供給電力の関係を示す図であり、縦軸が供給電力、横軸が時間をそれぞれ示す。図８は、連続通紙時における加熱ローラ１（加熱部材）の温度と、ハロゲンヒータ６０と非加熱部となる駆動系３００での消費電力と、電源供給手段となる各電源装置からの供給電力の関係を示すものである。図７に示すように、加熱ローラ１の温度の立ち上がり区間Ｔｗｕでは、主電源装置２からの給電はハロゲンヒータ６０へ１２００ｗ（Ｗｆｕｓ_ｗｕ）、その他の負荷となる駆動系３００へ３００Ｗ給電し、画像形成装置全体への総給電力が１５００Ｗとなっている。この状態において、駆動する駆動系３００としては、図６に示すハードディスク装置３０１やエンジン制御部等の比較的消費電力が少ない駆動系である。このため、図８に示す立ち上がり時においては、主電源装置１からの単独の給電で各部での消費電力を賄える。
【００９２】
この状態から印刷が開始されて連続通紙が始まると、図６に示すランプなどの読取駆動系、搬送用駆動系３０２（モータ）、現像用駆動系（モータ）、ポリゴンミラーなどの書込駆動系と各センサ類などにも給電が必要となり、ハロゲンヒータ６０以外の装置に供給する電力が、立上げ区間Ｔｗｕでの３００Ｗを超えてしまい、ハロゲンヒータ６０以外の駆動系３００で例えば約５００Ｗが必要となる。また、ハロゲンヒータ６０で必要な電力は、加熱ローラ１を含む定着系が十分温まると９００Ｗ(Ｗｆｕｓ＿ｒｕｎ)程度の電力で十分となり、駆動系３００の要求電力５００Ｗと合わせても１４００Ｗ(Ｗａｌｌ_ｒｕｎ)の電力で印刷が可能となる。
【００９３】
しかし、短時間で立ち上がり性能を向上するために、加熱ローラ１の熱容量を小さくした本願の定着装置１０では、加熱される熱量よりも用紙Ｐに奪われる熱量が多く、十分に加熱ローラ１が加熱しきれず、立上げ直後に必要な電力が大きくなる。例えば、装置起動時から３０秒で立ち上がって６５ｃｐｍ程度のプリント速度で印刷をする場合では、立上げ直後だけはハロゲンヒータ６０で約１１００Ｗ（Ｗｆｕｓ＿ｅｄｌｃ＿ｒｕｎ）程度の電力が必要であった。つまり、ハロゲンヒータ６０で十分に加熱ローラ１の温度を定着温度域に保持するには、ハロゲンヒータ６０での要求電力が１１００Ｗ(Ｗｆｕｓ_ｅｄｌｃ_ｒｕｎ)必要であり、定着以外の駆動系３００での要求電力５００Ｗをそのまま給電しようとすると、合計１６００Ｗ(Ｗａｌｌ_ｅｄｌｃ_ｒｕｎ)が必要で主電源装置１の定格電力１５００Ｗを超えてしまう。
【００９４】
ところが、ハロゲンヒータ６０での大電力（１１００Ｗ：Ｗｆｕｓ_ｅｄｌｃ_ｒｕｎ）は連続通紙中に常時必要ではなく、立上げ直後の数分程度の短時間だけである。そこで、本発明のように駆動系３００への給電電力を補助電源装置３から例えば２００Ｗ程度を数分間補助する間（Ｔｅｄｌｃ）は、主電源装置２からハロゲンヒータ６０へは１１００Ｗ（Ｗｆｕｓ_ｅｄｌｃ_ｒｕｎ）を供給することが可能となる。
【００９５】
すなわち、画像形成装置の定着装置１０以外の構成要素となる駆動系３００で消費される電力５００Ｗのうち、２００Ｗを補助電源装置１から供給することで、主電源装置１から駆動系３００へ供給する電力を３００Ｗに抑えられる。主電源装置１の定格電力は１５００Ｗ（Ｗａｌｌ_ｗｕ）であるため、主電源装置１からハロゲンヒータ６０に対しては１５００Ｗ−３００Ｗ＝１２００Ｗまで使うことができ、定着に必要な温度を得るのに必要な１１００Ｗ（Ｗｆｕｓ_ｅｄｌｃ_ｒｕｎ）を十分に供給する余裕ができることになる。
【００９６】
これに対し、ローラ基体が厚く低熱容量化されていない従来の加熱ローラでは、補助電源装置からのみ電力が供給される補助ヒータをローラ内に設け、補助ヒータを発熱させて加熱ローラで必要な加熱を補っていた。このため、連続通紙で用紙Ｐに奪われる熱量が多い場合、図９に縦軸を加熱ローラの温度、横軸を時間とした温度特性図に破線で示すように、主電源装置１からの給電だけでは定着電力が足りず、所定の最低温度（定着可能な最低温度）を下回ってしまう場合がある。しかし、本形態では、補助電源装置３からシステム部となる画像形成装置の駆動系３００へ給電するので、図９に実線で示すように、補助ヒータを設けなくても加熱ローラ１の温度の落込を小さくすることが可能である。このため、加熱ローラ１の径を小型化できると共に、単位時間あたりの通紙の多い、すなわちプリント速度が早い画像形成装置に適用した場合や、普通紙に比べて厚みのある用紙Ｐ（厚紙）を通紙しても、定着不良が少なく安定した定着性能となり、良好な画像品質を得られる。
【００９７】
本形態では、補助電源装置３の残電力を動作状態検出手段３ａで検出し、残電力が所定値よりも少ない（残量ゼロも含む）場合、画像形成動作中であれば、補助給電を停止して、プリント物の生産性となるプリント速度（ｃｐｍ）の低減させて生産性を落とするので、画像品質を確保することができる。また印刷前に残電力がないことを確認できれば、プリントスタート時からプリント速度（ｃｐｍ）を落として画像品質を確保するようにしてもよい。
【００９８】
制御手段６００による給電制御の形態としては、連続通紙時に補助電源装置３から駆動系３００へ給電する構成ではなく、図１０〜図１２に示すように、装置立上げ時間に補助電源装置３から駆動系３００へ給電するようにしてもよい。このようにすることで立上げ時間を短縮することが可能である。
【００９９】
図１０は、画像形成装置の駆動系３００への給電と立ち上がり時の補給給電の関係を示す特性図であり、図１１は給電と立ち上がり時の加熱ローラ１（加熱部材）温度と、ハロゲンヒータ６０と非加熱部となる駆動系３００での消費電力と、各電源装置からの供給電力の関係を示し、図１２は加熱ローラ１の温度上昇特性を示す図である。図１０において縦軸は必要な電力量、横軸は時間をそれぞれ示す。図１２において縦軸は加熱ローラ１の温度、横軸は時間をそれぞれ示す。
【０１００】
すなわち、図１０，図１１において、補助電源装置３から給電のない立上げ時Ｔｗｕに駆動系３００での要求電力を３００Ｗ、定着系（ハロゲンヒータ６０）で使用される電力を１２００Ｗとした場合、ハロゲンヒータ６０の定格電力(Ｗｆｕｓ_ｅｄｌｃ_ｗｕ)を予め大きく、例えば１３５０Ｗに設定しておき、所定温度（定着温度）になるまでは、この多くした分の電力（１５０Ｗ）を補助電源装置３から駆動系３００に給電することで、ハロゲンヒータ６０に対する主電源装置２から利用可能な電力を増加することができる。このため、図１２に示すように、主電源装置２だけを用いるより、主電源装置２と補助電源装置３を同時に用い、補助電源装置３を駆動系３００に給電した方が昇温時間を短くすることができる。
【０１０１】
図１３は、画像形成装置の稼動状態と供給電力の関係を示す図であり、縦軸を電力量、横軸を時間としている。制御手段６００による給電制御の形態としては、図１３に領域Ａで示すように、ハロゲンヒータ６０が必要とする電力の低下に応じて、領域Ｂで示す補助電源装置３から非加熱部材となる駆動系３００への給電電力を低減することにより、補助電源装置３からの給電時間を延ばすことが可能となる。
【０１０２】
この場合、加熱ローラ１の温度をサーミスタなどの周知の温度検出手段で検出し、温度が十分高く加熱ローラ１への給電電力が減らせる場合には、駆動系３００への補助電源装置３からの給電電力を減らし、主電源装置１から供給することで、補助電源装置３からの放電電力の削減が可能であり、充電時間の低減を図ることができる。
【０１０３】
図１３に示す例では、補助電源装置３からの給電電力を単純に減少させているが、一旦補助給電電力を減らしても、再度必要になった場合には補助電源装置３からの電力を増やすような制御形態としてもよい。また、補助電源装置３からの電力の低減タイミングは、加熱ローラ１の温度情報だけで求めるのではなく、連続印刷時間やプリント枚数など、画像形成部側の動作情報を基に判断してもよい。
【０１０４】
図６に示す形態では、補助電源装置３の給電先を電力配分手段７で切替える構成としたが、図１４に示すように、主電源装置２および補助電源装置３と電力配分手段７とを接続して双方からの電力を適切に配分して、複数の駆動系３００へ供給するようにしても良い。この形態において、補助電源装置３に残電力がある場合には、補助電源装置３と主電源装置２の両方からの給電電力を画像形成装置の駆動系３００それぞれに供給し、残電力がなくなると主電源装置２からの電力のみでハードディクス装置３０１と搬送用駆動系３０２に給電すればよい。
【０１０５】
実施形態では、画像形成装置、詳しくは当該装置が備えている定着装置１または定着装置１００に対して本願発明を適用して説明したが、電力を主エネルギー源とする別な装置に関しても本願発明適宜応用する形態であっても無論構わない。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明が適用された画像形成装置の一形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明が適用されるローラ定着方式の定着装置の一形態を示す断面図である。
【図３】本発明が適用されるベルト定着方式の定着装置の一形態を示す断面図である。
【図４】磁束発生手段で構成された加熱手段の一形態を示す断面図である。
【図５】（ａ）は発熱部材がローラ軸線方向の略全域に配置された図であり、（ｂ）は発熱部材をローラ軸線方向にずらして配置された図である。
【図６】加熱装置と、加熱装置から給電される定着装置と画像形成装置の電力要求部としての駆動系との関係を示すブロック図である。
【図７】通紙時に補助電源装置を用いる給電パターンを示す図である。
【図８】電力供給手段側の電力変動と画像形成装置側での消費電力と加熱ローラの温度変動の関係を示す図である。
【図９】通紙時における電力供給手段の違いによる加熱部材の温度特性を示す図である。
【図１０】立上時から補助電源装置を用いる給電パターンを示す図である。
【図１１】電力供給手段側の電力変動と画像形成装置側での消費電力と加熱部材の温度変動の関係を示す図である。
【図１２】電力供給手段の違いによる加熱部材の温度特性を示す図である。
【図１３】補助電源装置を用いる給電パターンを別な形態を示す図である。
【図１４】加熱装置と、加熱装置から給電される定着装置と画像形成装置の電力要求部としての駆動系との別な形態を示すブロック図である。
【図１５】主発熱部材と副発熱部材を備えた従来の加熱電源の構成と給電先の関係を示すブロック図である。
【図１６】図１５の構成による従来の給電パターンを示す図である。
【図１７】主電源装置から発熱部材と画像形成装置の駆動系に電力を供給する従来の加熱電源の構成と給電先の関係を示すブロック図である。
【図１８】図１７の構成による従来の給電パターンを示す図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１，１０３    加熱部材
２    主電源装置
３    補助電源装置（キャパシタ）
３ａ    補助電源状態検出手段
５    定電圧回路
８    状態検出手段（動作状態検出手段）
１０，１００      定着装置
６０，６１，６２    発熱部材
２００    発熱制御手段
３００    電力要求部（画像形成部）
３０１〜３０７    電力負荷装置
４００    加熱装置
５００    電流供給手段
６００    制御手段
７００    磁束発生手段
Ｐ    記録材
【図１】
2006324226.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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