(57)【要約】【課題】加熱手段で使用できる電力を増やして短時間での昇温を可能とし、高速なプリント速度へも対応可能としつつも、補助電源装置の劣化を抑えて長期的に安定した性能を維持可能な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と加圧部材７で挟持して用紙に定着する定着装置１０と、商用電源２０２からの電力を蓄える蓄電機能を有し蓄電した電力を画像形成部及び定着装置１０へ供給可能な補助電源装置３と、定着装置あるいは定着装置以外の負荷装置に対して、商用電源及び補助電源装置の両方から電力供給を可能とし、補助電力装置３からの供給電力を制御する補助電力制御手段６００と、加圧部材１０４の温度を検出する加圧部材温度検出手段８０を有し、加圧部材温度検出手段８０の温度検出結果に応じて補助電源装置３からの供給電力を制御する。【選択図】図６
2011180619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上に未定着像を形成する画像形成部と、
発熱部材で加熱される加熱部材を備えた定着装置と、
商用電源からの電力を前記画像形成部及び前記定着装置へ供給するとともに、
前記商用電源からの電力を蓄える蓄電機能を有し、蓄電した電力を供給可能な補助電源装置とを備え、
前記定着装置あるいは前記定着装置以外の負荷に対して、
前記商用電源及び前記補助電源装置の両方から電力を供給可能であり、
前記補助電力供給手段からの供給電力を制御する補助電力制御手段と、
を有した画像形成装置において、
前記加熱部材と対向する加圧部材の温度を検出する加圧部材温度検出手段と、
前記加圧部材温度検出手段の温度検出結果に応じて前記補助電源装置からの供給電力を制御する補助電力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２】
請求項１記載の画像形成装置において、
前記加圧部材温度検出手段は、ウォームアップ動作時に前記加圧部材温度を検出し、当該検出結果が所定の温度以上である場合には、前記補助電源装置からの電力供給を禁止または電力供給量を制限することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１記載の画像形成装置において、
前記加圧部材温度検出手段は、印刷動作時に前記加圧部材温度を検出し、この検出結果が所定の温度以上である場合には、前記補助電源装置からの電力供給を禁止または電力供給量を制限することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
記録材上に未定着像を形成する画像形成部と、
発熱部材で加熱される加熱部材を備えた定着装置と、
商用電源からの電力を前記画像形成部及び前記定着装置へ供給するとともに、
前記商用電源からの電力を蓄える蓄電機能を有し、蓄電した電力を供給可能な補助電源装置とを備え、
前記定着装置あるいは前記定着装置以外の負荷に対して、
前記商用電源及び前記補助電源装置の両方から電力を供給可能であり、
前記補助電力供給手段からの供給電力を制御する補助電力制御手段と、
を有した画像形成装置において、
前記補助電源装置の温度を検出する補助電源温度検出手段と、
前記補助電源温度検出手段の検出結果に応じて前記補助電源装置への充電動作もしくは放電動作を制御する充放電動作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５】
請求項４記載の画像形成装置において、
前記充放電動作制御手段は、前記補助電源温度検出手段の検出結果が所定の温度よりも高いときに、前記補助電源装置への充電電流を減少させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項４記載の画像形成装置において、
前記充放電動作制御手段は、前記補助電源温度検出手段の検出結果が所定の温度よりも高いときに、前記画像形成部による画像形成の生産性を低減することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
記録材上に未定着像を形成する画像形成部と、
発熱部材で加熱される加熱部材を備えた定着装置と、
商用電源からの電力を前記画像形成部及び前記定着装置へ供給するとともに、
前記商用電源からの電力を蓄える蓄電機能を有し、蓄電した電力を供給可能な補助電源装置とを備え、
前記定着装置あるいは前記定着装置以外の負荷に対して、
前記商用電源及び前記補助電源装置の両方から電力を供給可能であり、
前記補助電力供給手段からの供給電力を制御する補助電力制御手段と、
を有した画像形成装置において、
前記補助電源装置の温度を検出する補助電源温度検出手段を有し、
前記補助電源温度検出手段の検出結果に応じて前記商用電源から画像形成装置への給電量を低減するとともに、前記補助電源装置からの給電量を増やす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、定着装置やそれ以外の負荷装置に対して、商用電源及び補助電源装置の両方から電力供給が可能な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、画像形成部で画像を形成し、この画像を用紙やＯＨＰ等のシート状の記録材上に転写している。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の間に、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る。加熱部材は、圧接時の変形量を抑えるために肉厚が厚く形成されており、その熱容量が大きくなっている。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べく画像形成装置で省電力化を図る場合、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いため、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、画像形成装置における使い勝手と省エネの双方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以下へと薄肉化することや、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）程度まで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なってきている。
【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くなるため、加熱手段が加熱される熱量よりも記録材によって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、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十分〜数時間を要するのに対し、数十秒から数分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、大電力の供給が可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
補助電源装置に蓄電装置を利用する場合でも、放電後には充電を行って次回以降の電力供給に備える必要がある。充電には数分程度とはいえ時間がかかるため不要な放電を削減し、充電時間の短縮と共に消費電力を低減する必要がある。
【００１６】
また、画像形成装置の性能を長期に維持し信頼性を向上させるためには、補助電源装置の性能を安定的に保つことが重要な課題である。前述のように補助電源装置として大容量コンデンサを用いると、電池と比較して繰り返し使用によるサイクル寿命が長く耐久性が非常に高いが、長期的な使用により徐々にその特性が劣化していく。
【００１７】
その劣化に対しては温度の影響が大きく、高温であるほど早く劣化が進行することがわかっている。大容量コンデンサへ充放電を繰り返すと、内部抵抗による自身の発熱により温度が上昇する現象がみられるため、長期的な特性維持に対して影響が現れてくる。
【００１８】
本発明は、加熱手段で使用できる電力を増やして短時間での昇温を可能とし、高速なプリント速度へも対応可能としつつも、補助電源装置の劣化を抑えて長期的に安定した性能を維持することができる画像形成装置を提供することを、その目的する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
請求項１の発明では、加圧ローラ温度で補助電力供給量を制御するために、記録材上に未定着像を形成する画像形成部と、発熱部材で加熱される加熱部材を備えた定着装置と、商用電源からの電力を画像形成部及び定着装置へ供給するとともに、商用電源からの電力を蓄える蓄電機能を有し、蓄電した電力を供給可能な補助電源装置とを備え、定着装置あるいは定着装置以外の負荷に対して、商用電源及び補助電源装置の両方から電力を供給可能であり、補助電力供給手段からの供給電力を制御する補助電力制御手段とを有した画像形成装置において、加熱部材と対向する加圧部材の温度を検出する加圧部材温度検出手段と、加圧部材温度検出手段の温度検出結果に応じて補助電源装置からの供給電力を制御する補助電力制御手段を有することを特徴としている。
【００２０】
請求項２の発明は、立上時、高温で補助しなくても短時間昇温する時は補助給電しないようにするために、加圧部材温度検出手段でウォームアップ動作時の加圧部材温度を検出し、当該検出結果が所定の温度以上である場合には補助電源装置からの電力供給を禁止または電力供給量を制限することを特徴としている。
【００２１】
請求項３の発明では、通紙時、高温で補助しなくても温度低下しない時は、補助給電しないようにするために、加圧部材温度検出手段で印刷動作時の加圧部材温度を検出し、該検出結果が所定の温度以上である場合には補助電源装置からの電力供給を禁止または電力供給量を制限することを特徴としている。
【００２２】
請求項４の発明は、補助電源温度の検出結果で充電及び放電の制御を行うために、記録材上に未定着像を形成する画像形成部と、発熱部材で加熱される加熱部材を備えた定着装置と、商用電源からの電力を画像形成部及び定着装置へ供給するとともに、商用電源からの電力を蓄える蓄電装置を有し、蓄電した電力を供給可能な補助電源装置とを備え、定着装置あるいは定着装置以外の負荷に対して、商用電源及び補助電源装置の両方から電力を供給可能であり、補助電力供給手段からの供給電力を制御する補助電力制御手段とを有した画像形成装置において、補助電源装置の温度を検出する補助電源温度検出手段と、補助電源温度検出手段の検出結果に応じて補助電源装置への充電動作もしくは放電動作を制御する充放電動作制御手段を有することを特徴としている。これは、補助電源装置としてキャパシタを用いる場合、キャパシタは充電時に昇温し、放電時に温度低下する特性に着目したものであり、温度に応じて充放電を制御するようにした。
【００２３】
請求項５の発明は、補助電源装置の温度の検出結果で充電電流を低減させるもので、補助電源温度検出手段の検出結果が所定の温度よりも高いときに補助電源装置への充電電流を減少させることを特徴としている。
【００２４】
請求項６の発明は、補助電源装置の温度の検出結果で生産性を制御するもので、補助電源温度検出手段の検出結果が所定の温度よりも高いときに、画像形成部による画像形成の生産性を低減することを特徴としている。
【００２５】
請求項７の発明は、記録材上に未定着像を形成する画像形成部と、発熱部材で加熱される加熱部材を備えた定着装置と、商用電源からの電力を画像形成部及び定着装置へ供給するとともに、商用電源からの電力を蓄える蓄電装置を有し、蓄電した電力を供給可能な補助電源装置とを備え、定着装置あるいは定着装置以外の負荷に対して、商用電源及び補助電源装置の両方から電力を供給可能であり、補助電力供給手段からの供給電力を制御する補助電力制御手段とを有した画像形成装置において、補助電源装置の温度を検出する補助電源温度検出手段を有し、補助電源温度検出手段の検出結果に応じて、商用電源から画像形成装置への給電量を減らすとともに、補助電源装置からの給電量を増やすことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、定着装置の加熱部材と対向する加圧部材の温度を検出する加圧部材温度検出手段の温度検出結果に応じて、商用電源からの電力を蓄える蓄電機能を有し、蓄電した電力を画像形成部及び定着装置へ供給可能な補助電源装置からの供給電力を制御するので、加圧部材の温度に応じて補助電力供給量が制御されるため、充分に定着装置温度が高く補助電力が必要ない場合には不要な補助給電を防ぐことができ、充電時間の短縮とともに不要なエネルギー消費を防止することができる。
【００２７】
本発明によれば、加圧部材温度検出手段でウォームアップ動作時の加圧部材温度を検出し、当該検出結果が所定の温度以上である場合には補助電源装置からの電力供給を禁止または電力供給量を制限するので、画像形成装置の立上時に、高温で補助しなくても短時間昇温する時は補助給電されなくなり、不要な補助給電を防ぐことができ、充電時間の短縮とともに不要なエネルギー消費を防止することができる。
【００２８】
本発明によれば、加圧部材温度検出手段で印刷動作時の加圧部材温度を検出し、該検出結果が所定の温度以上である場合には補助電源装置からの電力供給を禁止または電力供給量を制限するので、通紙時、高温で補助しなくても温度が低下しない時は、補助給電されないため、不要な補助給電を防ぐことができ、充電時間の短縮とともに不要なエネルギー消費を防止することができる。
【００２９】
本発明によれば、補助電源装置の温度を検出する補助電源温度検出手段と、補助電源温度検出手段の検出結果に応じて補助電源装置への充電動作もしくは放電動作を制御する充放電動作制御手段とを有するので、蓄電式の補助電源装置は充電時に昇温し、放電時に温度低下する特性があるため、補助電源装置の検出結果、すなわち補助電源装置の雰囲気温度に応じて補助電源装置の充電及び放電の制御を行うことで、補助電源装置の温度上昇を防いで長期的な耐久性を確保することができる。
【００３０】
本発明によれば、補助電源温度検出結果が所定の温度よりも高いときに補助電源装置への充電電流を放電動作制御手段により減少させるので、充電時の補助電源装置の昇温を抑えられ、長期的に安定した性能を維持することができる。
【００３１】
本発明はよれば、前記補助電源温度検出手段の検出結果が所定の温度よりも高いときに、画像形成部による画像形成の生産性を低減するように制御するため、生産性となるプリント速度の低下に伴い必要な電力が減って補助電源装置を使わない、もしくは充放電量が減ることになり、補助電源装置の昇温を抑え長期的に安定した性能を維持することができる。
【００３２】
本発明によれば、補助電源温度検出手段の検出結果に応じて、商用電源から画像形成装置への給電量を減らすとともに、補助電源装置からの給電量を増やすので、補助電源装置からの給電を優先して使うことになり、補助電源装置が放電して温度を下げることができ、補助電源装置の昇温を抑え長期的に安定した性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【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構成図であり、（ｂ）は発熱部材がローラ軸線方向にずらして配置された構成図である。
【図６】加熱装置と、加熱装置から給電される定着装置と定着相装置以外の負荷装置としての駆動系との関係を示すブロック図である。
【図７】補助電源温度検出手段の配置形態を示す図である。
【図８】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９】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１０】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１１】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１２】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１３】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】補助電源装置の充放電動作と温度変化の関係を示す図である。
【図１６】主発熱部材と副発熱部材を備えた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１７】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１８】図１７の構成による給電パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
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。
【００３５】
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ている。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。
【００３６】
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上のトナー画像（顕画像）が静電的に転写される。
【００３７】
トナー画像（顕画像）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配設されていて、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加圧部材であり対向回転体となる加圧ローラ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、圧接ニップ部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。
【００３８】
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。
【００３９】
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１０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。
【００４０】
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に未定着像であるトナー画像Ｔ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である定着温度まで昇温される。図２において符号Ｔで示すトナー画像は定着前の状態を示している。
【００４１】
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を形成する加圧部材であり対向回転体となる加圧ローラ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。
【００４２】
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１０１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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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、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。
【００４６】
本発明では、図２，図３に示すように加圧部材１の温度を検知する加圧部材温度検知手段８０を有している。加圧部材温度検知手段８０として、サーミスタや熱電対などの接触タイプのものや、赤外線によって温度を検知する非接触のものなどが挙げられる。本形態において、加圧部材温度検知手段８０は、図２、図３に示すとおり加圧ローラ７，１０４自身の表面温度を検知するように設置されており、検出した温度情報を画像形成装置の制御を行うとともに、定着装置１０を含む画像形成装置の構成部に対する供給電力を制御する後述する制御手段６００などへ伝え、画像形成装置動作を決定する情報として利用される。
【００４７】
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各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。
【００４８】
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７０２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。
【００４９】
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、誘導加熱構成では、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ことが利点である。また、加熱ローラ内部にハロゲンヒータを同時に内包することで、待機状態などローラ非回転時でもローラ全体を加熱しておくことができるようにする構成としてもよい。
【００５０】
次に、発熱制御手段２００と加熱装置４００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。
【００５１】
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力供給手段５００と、電力供給手段５００を制御する制御手段６００とを備えている。この制御手段６００は、補助電力制御手段として機能する。
【００５２】
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、蓄電装置で構成された補助電源装置３、補助電源装置３への充電器４、補助電源装置３の出力電圧を略一定に保つ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。
【００５３】
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であり定着装置以外の負荷装置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。
【００５４】
補助電源装置３は、主電源装置２から補助電源装置３に充電した蓄電電力を、装置立上げ時や連続通紙時等の、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へ給電するように構成されている。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。
【００５５】
本形態において、蓄電装置としては、キャパシタ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、動作原理により幾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。
【００５６】
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十分から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。
【００５７】
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。日本電子株式会社からは、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。
【００５８】
本形態では補助電源装置３各部の温度を検知する補助電源温度検知手段９０を有している。補助電源温度検知手段９０は、サーミスタや熱電対などからなり、図７に示すように、補助電源装置３（キャパシタ）のセル自体に付設している構成が望ましい。これは、大電流で充放電を行うと、内部抵抗によりセル自身が昇温するため素早く影響を検知できるためである。このほか、補助電源装置３の雰囲気温度が上昇するとセル温度も上昇するため、補助電源装置３の雰囲気温度あるいは周囲部材温度を検知する構成としても良い。例えば、セルを収納しているケース１５０に付加してケース温度あるいはケース内部の温度を検知する構成としても良い。またセルを収納しているケース内部に図示しないスイッチング素子などの発熱しやすい電気回路部材が設置されている場合には、この回路部材近傍に温度検知手段を設置するようにしても良い。補助電源温度検知手段９０には、赤外線により温度を検知する非接触タイプのものでも良い。補助電源温度検知手段９０の設置形態としては、補助電源装置３を構成する複数のセルに付設し、各セル温度の平均値や最大値を温度データとして制御パラメータとして用いても良い。
【００５９】
本形態において、補助電源装置３の温度検知の形態としては補助電源温度検知手段９０を用いているが、補助電源温度検知手段９０を設置していない部位の温度推定などの処理を施して温度データを出力する構成としてもかまわない。
【００６０】
充電器４では、補助電源３Ａに応じた主電源電力の電圧調整とＡＣ/ＤＣ変換を行って、補助電源３５Ａ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９５を備えている。装置の動作状態とは、補助電源３Ａの電力残量であり、動作状態検出手段９５は補助電源３Ａの電力残量を検出している。すなわち、補助電源３Ａの充電状態は、動作状態検出手段９５によって検出されていて、制御手段６００により充分充電されたことと判断されると、充電を停止し、蓄電流が少ないと判断され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９５は、補助電源３Ａ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。
【００６１】
本形態において、補助電源３Ａは定格２．５Ｖ−１２００Ｆで、内部抵抗が５ｍΩ以下の直径４０ｍｍ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３Ａ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９５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。
【００６２】
補助電源３Ａ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８に示す補助電源３Ａ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。
【００６３】
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３Ａ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。
【００６４】
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。
【００６５】
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なる補助電源３Ａ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。
【００６６】
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。
【００６７】
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３Ａの残電力がある場合には、補助電源３Ａ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３Ａ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。
【００６８】
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。
【００６９】
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が電気的に接続されている。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３Ａ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。
【００７０】
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。
【００７１】
本形態では、加圧ローラ７の温度を検知することで画像形成装置の動作を決定しており、ウォームアップからの昇温時、もしくは印刷開始時に検知した加圧ローラ７の温度情報に基づき、加圧ローラ７の温度が予め制御手段６００に記憶した所定温度以上であった場合には補助給電を禁止のまたは途中で停止することを特徴としている。
【００７２】
これは、印刷開始直後に加熱ローラ１の温度が低下する主な理由が加圧ローラ７の温度が低いためである。これは、用紙Ｐを加熱するよりも加圧ローラ７を加熱するのにエネルギーが利用されているため、急速に加熱ローラ１の温度が低下するのである。すなわち、印刷開始直前もしくは印刷開始時に加圧ローラ７の温度が十分高くなっている場合には加熱ローラ１（定着ローラ）の温度低下、すなわち画像品質の劣化が起こりにくいため、補助電源装置３からの電力供給を停止することで不要なエネルギー消費を防ぐとともに、充電時間の短縮を図ることができる。また、ウォームアップ時には加熱ローラ１及び加圧ローラ７を回転しながら昇温するが、この際でも加圧ローラ７の温度が高い場合には必要な電力が少なくても所定の時間内でウォームアップが完了するため、補助電源装置３への補助給電を停止することで不要な放電を防止することが可能となる。
【００７３】
寿命の長い電気二重層コンデンサを補助電源装置３に用いる場合でも、長期に使用していると徐々にその性能が低下していき、必要な電力量を十分に確保できない状態が想定される。コンデンサにおいて性能低下に大きな影響を与えるのが温度であり、高温になるほど性能低下が大きくなる。
【００７４】
そこで、本形態では、補助電源装置３としての電気二重層コンデンサの温度を補助電源温度検知手段９０で検知し、検知した温度情報に応じて、充電もしくは放電動作を決定する。すなわち、補助電源温度検出装置９０の温度検出結果が所定の温度よりも高いときには、補助電源装置３への充電電流を減少させ充電時間を長くする。通常は充電器４及び配線その他装置を保護するため、充電電流には所定の上限値が設定されており、これを上回らない様に充電電流が制御されている。充電電流を減少させるには、この充電電流の上限値を下回る値に充電電流を制限するとよく、電流が小さいため空気への放熱量との関係で充電による補助電源装置３（電気二重層コンデンサ）の温度上昇を抑えることができる。
【００７５】
図１５に示すように、補助電源装置３（電気二重層コンデンサ）は、充放電動作を連続して行うと徐々に表面温度が上昇していくが、その際、放電時には温度が低下して充電時には上昇するという現象を示す。また、充電時の昇温は充電電流及び充電時間に依存しており電流が小さいほど昇温が小さいため、充電電流を低くすること電気二重層コンデンサの昇温を緩和することができる。また、放電では吸熱作用で補助電源装置３（電気二重層コンデンサ）の温度が低減し、これも放電電流及び放電時間に応じて低下温度が異なるため、放電電流すなわち補助給電電力に応じて温度をある程度コントロールすることが可能となる。
【００７６】
電気二重層コンデンサ温度が高いときには充放電動作をさせず、蓄電装置の発熱現象による昇温を抑えることが望ましい。このため、本構成例では、印刷速度を落として画像形成の生産性を低減することで印刷に必要な電力を低減することで、補助給電の電力を低減する構成としている。これで放電電力を回復するための充電電力が低減もしくは必要なくなるため、電気二重層コンデンサの昇温を防ぐことが可能となる。本形態において、このような充電動作もしくは放電動作の制御は、制御手段６００によって実行されるため、制御手段６００は充放電動作制御手段としても機能する。
【００７７】
補助電源装置３として用いた電気二重層コンデンサは、放電時には吸熱現象を示すため、より積極的に放電をさせる構成を取ることも可能である。これは、補助電源温度検知手段９０による検知温度が所定よりも高い場合には主電源装置２からの給電量を低減すると共に補助電源装置３からの供給量を増やし、より多くの放電をさせることによる。このようにすることで放電による吸熱現象で補助電源装置３を構成する電気二重層コンデンサの温度を低減することが可能となる。この場合においても、通常に充電を行うと温度が再度上昇するため、充電開始まで所定時間間隔をおくか、上述したような充電電流を制限してやる構成と組み合わせることが望ましい。補助電源温度検知手段９０による本電気二重層コンデンサの温度の検知結果を基に、図示しないファンなどの冷却装置を稼動させてより積極的に電気二重層コンデンサの温度を低下させる構成をとることが、さらに望ましいことはいうまでもない。つまり、装置構成として冷却装置を備え、この冷却装置を制御手段６００で制御するようにしても良い。
【００７８】
以上説明してきた加熱装置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８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８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２からの単独の給電で各部での消費電力を賄える。
【００７９】
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３０３、搬送用駆動系３０２（モータ）、現像用駆動系３０４（モータ）、ポリゴンミラーなどの書込駆動系３０５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、図８に示す立上げ区間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。
【００８０】
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２の定格電力１５００Ｗを超えてしまう。
【００８１】
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、本形態のように駆動系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。
【００８２】
すなわち、画像形成装置の定着装置１０以外の負荷装置となる駆動系３００で消費される電力５００Ｗのうち、２００Ｗを補助電源装置３から供給することで、主電源装置２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２の定格電力は１５００Ｗ（Ｗａｌｌ_ｗｕ）であるため、主電源装置２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。
【００８３】
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３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１０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２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１０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。
【００８４】
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９５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、プリント物の生産性となるプリント速度（ｃｐｍ）を低減し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。
【００８５】
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１１〜図１３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。
【００８６】
図１１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１２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１３は加熱ローラ１の温度上昇特性を示す図である。図１１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１３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。
【００８７】
すなわち、図１１，図１２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１３に示すように、主電源装置２だけを用いるよりも、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。
【００８８】
図６に示す構成では、補助電源装置３の給電先を電力配分手段９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９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。
【００８９】
前記、補助電源装置３からの供給電力を駆動負荷に対して給電するとともに定着装置１０への電力を増やす構成のほか、図１６〜図１８に示すように補助電源装置３からの供給電力を定着装置１０の発熱部材へ直接供給して発熱電力を増やす構成を取ることも可能である。
【００９０】
図１６は、定着装置１０に発熱部材６０を主発熱部材と副発熱部材となる主ヒータ６０ａと副ヒータ６０ｂで構成したローラ定着方式の定着装置の一形態を示す。図１６に示す定着装置は１０、２つのヒータ６０ａ，６０ｂを備える以外は、図２の定着装置１０の構成と同様な構成とされている。
【００９１】
図１７は、定着装置１０に発熱部材として補助ヒータ６０ｂを追加した場合の回路概要図を示す。図１７に示すように、副ヒータ６０ｂは符号６ｂで示すＦＥＴなどのスイッチング素子により補助電源装置３と接続されていて、スイッチング素子６ｂをオン／オフすることで補助電源装置３から副ヒータ６０ｂへの供給電力がされる。主ヒータ６０ａは図６に示すヒータ６０と同様、トライアックなど周知のスイッチ素子６を介して補助電源装置３と接続されている。
【００９２】
図１８に示すように、補助電力を副ヒータ６０ｂに給電する方式では、主発熱部となる主ヒータ６０ａの最大電力を（例えば１２００Ｗ）とし、副ヒータ６０ｂの最大電力（例えば７００Ｗ）とすると、双方あわせた大電力（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。
【００９３】
しかし、副ヒータ６０ｂへの制御を、主ヒータ６０ａと同時に加熱動作を行うことにより、昇温時間の短縮と印刷時の加熱ローラ１の温度低下を防止することが可能になる。さらに加圧ローラ７の温度を検出する加圧部材温度検出手段８０及び、補助電源温度検出装置９０を用いた制御動作に関し、図６の構成で説明して制御形態とすることで、無駄な補助給電を抑え、また、補助電源装置３の温度上昇を抑えて長期的に安定的な性能を維持することが可能となる。
【００９４】
上述の実施の形態では、画像形成装置、詳しくは当該装置が備えている定着装置１０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。
【符号の説明】
【００９５】
１，１０３    加熱部材
３    補助電源装置（キャパシタ）
７，１０４    加圧部材
１０，１００      定着装置
６０，６０ａ，６０ｂ，６１，６２    発熱部材
８０    加圧部材温度検出手段
９０    補助電源温度検出手段
２０２    商用電源
３００    負荷装置
６００    制御手段（補助電力制御手段、充放電動作制御手段）
Ｐ    記録材
Ｔ    未定着像
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９６】
【特許文献１】特開２００３−１４０４８４号公報
【図１】
2011180619.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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