CN1652043A - 图像形成装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供可更有效的利用工频电源的上限电流(功率)来实现温度上升快的即时响应定影的图像生成装置及其控制方法。该图像形成装置具有可充放电的蓄电器，定影器的发热体以外的驱动负载可从工频电源和/或蓄电器接受功率供给。在电源接通时或从节能模式复原时，控制从工频电源和蓄电器向负载的功率供给。而且，从工频电源供给到定影器的功率被限制为与上述控制结果相应的限制水平。

Description

图像形成装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种图像形成装置。更具体地说，本发明涉及一种利用电摄影处理的图像形成装置。
背景技术
在激光束打印机等使用了电摄影处理的图像形成装置中，设有使形成在记录介质(记录纸或OHP片等)上的调色剂像热熔融而定影的定影器。作为该定影器的加热方式，具有几种类型。特别是利用磁通量在定影辊中感应出电流、利用其焦耳热而发热的电磁感应加热方式，能够通过利用感应电流的产生来直接使定影辊发热，该系统在能够实现比使用了卤素灯作为热源的热辊方式的定影装置效率高的定影处理这一点上是具有优势的(例如，参照日本实开昭51-109739号公报)。
近年，例如在可按16张/分的速度打印A4尺寸的标准尺寸纸那样的彩色图像形成装置(A4机)中，通过使用上述那样的电磁感应加热方式的热容量小的定影器，就不需要待机时的定影温度调节，可实现仅在打印时进行加热的所谓“即时响应(on-demand)定影”。
另一方面，在可打印到A3尺寸的标准尺寸纸那样的彩色图像形成装置(A3机)中，虽然取决于其打印速度，但一般定影器要求的热容量比A4机大，所以，进行所谓的“待用温度调节”，即，在待机时也按预定的时间间隔将功率供给到定影器，由此进行预热(例如参照日本特开2002-056960号公报)。进行待用温度调节的理由如下。
图27表示在以往的使用了电磁感应加热方式的定影器的彩色图像形成装置(A3机)中从定影器冷却的状态到可打印状态的温度(例如180℃)为止的启动时间与此时供给到定影器的加热器的功率(定影功率)的关系。在该图中，当可供给的定影功率约为900W时，达到可打印状态的温度(打印温度)之前的启动时间为30秒(点Wa)。该时间与一般使用的利用卤素灯的定影器相比是极短的时间。然而，当考虑纸的输送时间等时，从打印开始到第1张完成图像形成的纸排出到排纸部为止的时间(第1打印输出时间)比30秒慢，导致用户等候。为此，为了缩短第1打印输出时间，(如在使用了卤素灯方式的定影器的图像形成装置中一般进行的那样)即使在待机时也按预定的时间间隔将功率供给到定影器来进行预热。实施该待用温度调节，由此在开始打印任务后快速地达到可形成图像的预定的定影温度。
在电磁感应加热方式中的这样的待用温度调节时的消耗功率能够抑制为较小的功率消耗，这是因为电磁感应加热方式与使用卤素灯的定影方式相比，待用温度调节时的温度能够设定得较低。但是，电磁感应加热方式与即时响应定影方式相比，仍然需要额外的功率(待用温度调节时的功率)。
在该图像形成装置中，如果可将对定影器的加热器的供给功率增加约200W，则可向定影器供给1100W，达到打印温度的时间大约为15秒(图中的点Wb)。因此，该图像形成装置作为目标的第1打印输出时间若为20秒左右，(虽然受图像形成装置的结构、纸张输送路径、输送速度等影响)也可实现不需要待用温度调节的即时响应定影。
最近，随着图像形成装置的技术的提高，现在中速机(中级装机)类别的图像形成装置在小型化、低价格化的同时也得到高速化，达到了以往的高速装置的打印速度。与此相随，现在市场上更加需求节能化、第1打印输出时间缩短等附加价值。
当考虑这样的背景时，即使使用高效率的电磁感应加热方式的定影器，对于可在以往的A4机中实现的即时响应定影，也难以满足市场的要求。
另外，在以往A3机进行的待用温度调节中，如上述那样，虽说是所需最小限度的功率，但是在待机时也将功率供给到定影器，因此，该待用温度调节是图像形成装置待机时的消耗功率的减轻难以实现的原因之一。
然而，如果重视待用时的节能化，不实施该待用温度调节控制，则从打印开始达到可形成图像的预定的定影温度为止的时间变长，其结果，存在第1打印输出时间延长的问题。即，待机时的节能化与第1打印输出时间的缩短之间存在折衷的关系。
因此，需要在获得待机时的节能化与第1打印输出时间的缩短这两者的平衡的基础上，开发出市场可接受的程度的温度的上升快的即时响应定影系统。
另一方面，单色高速打印机和彩色打印高画质机等大型且高附加价值的图像形成装置即所谓的高速机(高级机)虽然进行了节能化的改进，但要求高功能化和可选装置的扩充等进一步的附加价值，消耗功率存在增加的倾向。作为这些设备的消耗功率的上限的一个基准，是可由工频电源供给的最大电流。例如，关于电压100V的工频电源，在规定了15A的最大供给电流的场合，其功率的上限为1500W(＝100V×15A)。在图像形成装置中，通常设计为不使装置的最大电流超过工频电源的最大电流。
另外，在该高速机级别的定影器中，一般使用热容量大的定影器以承受高速连续定影的情况是较多的。这样的定影器的缺点是从定影器冷却的状态至达到待用状态的温度的时间(预热时间)需要较长时间(数分钟)，该预热时间的缩短就成为需要改善的一个问题。
对此，当简单地提供大功率以缩短定影器的预热时间时，工频电源最大功率的作为装置可使用的功率的上限就存在限制，因此，只要定影系统自身不改善，就难以进一步缩短预热时间。
作为解决这样问题的一个方案，例如，在日本实公平7-41023号公报中提出了这样的方案，即，为了有效利用至定影器的功率，在定影器具有主加热器和副加热器的图像形成装置上设有蓄电部，蓄电部选择性地连接直流电源或直流电机控制部。即，从蓄电部将功率供给到直流电机的期间，由于能将要供给到直流电机的功率供给到副加热器，因此，能比以往提高定影器的温度，在此期间能以高速进行复印。
另外，在日本特开2002-174988号公报中提出了这样的方法，即，在图像形成装置上设有蓄电装置，在定影器启动时并用来自工频电源的功率和来自蓄电装置的功率，由此实现节能和打印开始时间的缩短。
然而，公开在日本实公平7-41023号公报和日本特开2002-174988号公报那样的结构，仅是进行从蓄电装置向副加热器和预定负载的功率供给的接通/断开，因此，可认为不能根据连接图像形成装置的工频电源的电压和图像形成装置的负载条件来有效利用可由工频电源供给的最大功率。另外，由于需要多个加热器的结构，所以，定影器的结构将变得复杂。
另外，在定影器具有主加热器和副加热器结构的图像形成装置中，当要在蓄电装置未存储足够电力的状态下启动定影器时，就有可能不能够从蓄电装置将功率供给到副加热器和定影装置以外的图像形成装置的负载。当不能向副加热器供给功率时，副加热器也由主加热器加热，有可能产生需要比未设置蓄电装置的以往的定影装置更长的启动时间的问题。另外，如果不能向定影器以外的图像形成装置的负载供给必要的功率，则图像形成装置就有可能不正常地工作。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种图像形成装置，该图像形成装置可更有效地利用工频电源的上限电流(功率)，实现比此前温度上升更快的即时响应定影。
按照本发明的一个方面的图像形成装置具有定影器，将来自工频电源的功率限制成预定的限制水平并供给到上述定影器的定影控制电路，将工频电源的交流电压降压到预定的直流电压后输出的电源电路，可充放电的蓄电器，将来自上述蓄电器的输出电压升压到预定电压后输出的恒压控制电路，及控制从工频电源和上述蓄电器向上述发热体以外的负载的功率供给的功率供给控制电路；该定影器具有内含利用从工频电源供给的功率发热的发热体的旋转体和压接该旋转体的加压构件，将形成了调色剂图像的转印材料输送到上述旋转体和上述加压构件的压接钳夹部，施加上述发热体的热量，由此将上述调色剂图像定影到上述转印材料上；上述定影控制电路包含根据上述功率供给控制电路的控制状态来调整上述限制水平的调整电路。
本发明的其它特征和优点将在以下根据附图进行的说明中变得明确，在所有附图中，相同或相似的部分采用相同标号。
附图说明
附图包含于本说明书并构成其一部分，用于说明本发明的实施例，并与说明书一起解释本发明的原理。
图1是本发明的实施例的激光打印机的概略结构图。
图2是表示实施例的激光打印机的扫描单元的结构的图。
图3是表示第1实施例的激光打印机的供电控制系统的结构的图。
图4是表示实施例的定影器的横剖面结构的图。
图5是表示实施例的定影器的正面结构的图。
图6是表示构成实施例的定影器的定影带导向构件的图。
图7是示意地表示交变磁通的发生情况的图。
图8是表示实施例的定影带的层结构的图。
图9是表示实施例的定影控制电路的结构的框图。
图10是表示实施例的定影控制电路的开关电流的图。
图11是说明限制提供到实施例的定影器的功率的最大功率的限制器动作的图。
图12是说明提供到实施例的定影器的最大功率的电压依赖性的图。
图13是表示第2实施例的激光打印机的供电控制系统的结构的图。
图14是表示第2实施例的变形例的激光打印机的供电控制系统的结构的图。
图15是表示第2实施例的另一变形例的激光打印机的供电控制系统的结构的图。
图16是表示第3实施例的激光打印机的供电控制系统的结构的图。
图17是表示第4实施例的激光打印机的供电控制系统的结构的图。
图18是表示第4实施例的变形例的激光打印机的供电控制系统的结构的图。
图19是表示第5实施例的陶瓷片状发热加热器方式的定影器的横剖面结构的图。
图20A、20B是表示第5实施例的陶瓷片状发热加热器的结构例的图。
图21是表示第5实施例的定影控制电路的结构的图。
图22是说明第5实施例的由图像形成控制电路进行的对定影器的通电控制的图。
图23是表示第1实施例的考虑了蓄电器的充电状态和/或定影器的温度的功率控制动作的流程图。
图24是表示第2实施例的考虑了蓄电器的充电状态和/或定影器的温度的功率控制动作的流程图。
图25是表示第4实施例的考虑了蓄电器的充电状态和/或定影器的温度的功率控制动作的流程图。
图26是说明本发明的功率控制动作的效果的图。
图27是表示以往的电磁感应加热方式的定影器的定影功率和达到可打印温度的时间的关系的图。
图28是表示第6实施例的激光打印机的供电控制系统的结构的图。
图29是表示第6实施例的变形例的激光打印机的供电控制系统的结构的图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的优选实施例。另外，以下作为本发明的一个实施例，以激光打印机为例进行说明。但是，本发明不限于激光打印机，可用于使用了电子照相方法的所有图像形成装置。
<第1实施例>
(激光打印机100的概略结构)
图1是表示本发明的实施例的激光打印机100的概略结构的图。该激光打印机100，是对黑色图像(Bk)、黄色图像(Y)、品红色图像(M)、青色(C)图像的各种颜色设置图像形成部的所谓串列类型的打印机。
各图像形成部，由感光体鼓18，使感光体鼓均匀地带电的一次带电器16，在感光体鼓上形成潜像的扫描单元11，对潜像进行显影使其成为可视像的显影器14，将可视像转印到转印纸的转印器19，以及除去感光体的残留调色剂的清扫装置15等构成。
这里，先说明扫描单元11的结构。图2是表示扫描单元11的结构的图。当存在来自个人计算机等未图示的外部设备的图像形成指示时，在激光打印机100内的控制器(未图示)中，将图像信息转换成用于使作为曝光手段的激光束通/断的图像信号(VDO信号)101。该图像信号(VDO信号)101，被输入到扫描单元11内的激光单元102。标号103为由激光单元102进行了通/断调制的激光束。标号104为使旋转多面镜(多面反射镜)105稳定旋转的扫描电机。标号106为使由多面反射镜变更后的激光束107将焦点聚到作为被扫描面的感光体鼓18上的成像透镜。
通过该构成，由图像信号101调制后的激光束103在感光体鼓18上进行水平扫描(向主扫描方向的扫描)，在感光体鼓18上形成潜像。
标号109为光束检测口，从狭缝状的入射口取入光束。从该入射口进入的激光束，通过光纤110内被引入光电转换元件111。由光电转换元件111转换成电信号的激光束，在由放大电路(未图示)放大后，成为水平同步信号。
将说明返回到图1。从盒22供给的作为记录介质的转印纸，为了与图像形成部取得定时，在对齐辊21待机。
另外，在对齐辊21的附近，设置有用于检测所供给的转印纸的前端的对齐传感器24。控制图像形成部的图像形成控制部(未图示)，根据对齐传感器24的检测结果，检测纸的前端到达对齐辊21的定时，将第1色(在图例中为黄色)的像形成在作为图像承载体的感光体鼓18a上，并且，进行控制，使得定影器23的加热器(未图示)温度为预定的温度。
标号29为吸附辊，将吸附偏压加到该辊的轴上，使转印纸静电地吸附在输送带20上。
在对齐辊21待机的转印纸，取得对齐传感器24的检测结果与图像形成过程的定时，在贯通各色图像形成部地配置的输送带20上输送，并由转印器19a将第1色的图像转印到转印纸上。
同样地，第2色(在图例中为品红)的像取得对齐传感器24的检测结果和第2色图像形成过程的定时，重叠转印到在输送带20上输送的转印纸上的第1色的图像上。以后同样地，第3色(在图例中为青色)的像、第4色(在图例中为黑色)的像，取得与各图像形成过程的定时，依次重叠转印到转印纸上。
然后，转印了调色剂图像的转印纸被输送到定影器23，该转印纸通过定影器23的钳夹部N(详细情况在后面说明)，从而对调色剂进行加压和加热，熔融定影到转印纸。通过定影器23的转印纸排出到机外，结束全色的图像形成。
(定影器23的结构)
在本实施例的定影器23中，采用比将卤素灯用作热源的热辊方式效率更高的电磁感应加热方式。在这里，参照图4～6说明定影器23的结构例。图4是表示定影器23的要部的横剖面构造的结构图，图5是表示定影器23的要部的正面构造的结构图，图6是表示构成定影器23的定影带导向构件的斜视图。
标号501为具有电磁感应发热层(导电体层、磁性体层、电阻层)的电磁感应发热性的作为旋转体的圆筒状的定影带。下面，说明该定影带501的具体的构造例。
标号516a为横剖面大体呈半圆弧状的溜槽式带导向构件，圆筒状的定影带501，松弛地外嵌在该带导向构件516a的外侧。带导向构件516a基本上起到以下的作用，即，(1)对由与后述的加压辊530的压接而形成的定影钳夹部N的加压，(2)作为磁场发生单元的励磁线圈506和磁芯505的支承，(3)定影带501的支承，以及(4)定影带501的旋转时的输送稳定性的确保。为了起到这些作用，最好在带导向构件516a上使用能够承受高的负载、绝缘性优良、耐热性良好的材质。例如，最好选择酚醛树脂、氟树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、PEEK树脂、PES树脂、PPS树脂、PFA树脂、PTFE树脂、FEP树脂、LCP树脂等。
带导向构件516a在内侧保持有作为磁场发生单元的磁芯(由芯材505a、505b、505c构成为T字形)和励磁线圈506。另外，在带导向构件516a上，如图4和图6所示，在定影钳夹部N的与加压辊530的相对面侧，将纸面垂直方向纵向的良导热性材料(例如铝材料)540配置到定影带501的内侧。良导热性材料540，具有使纵向的温度分布均匀的效果。
图5所示的凸缘构件523a和523b，外嵌在带导向构件516a的组件的左右两端部，固定其左右位置并可自由旋转地安装，并起到以下作用：当旋转定影带501时，支承该定影带501的端部，限制定影带501的沿带导向构件纵向的偏移移动。
标号530为作为加压构件的弹性加压辊，使定影带501夹住，使之与带导向构件516a的下面具有预定的压接力，来形成预定宽度的定影钳夹部N并相互压接。在这里，上述磁芯505，相应地位于定影钳夹部N来配置。加压辊530由芯轴530a和在芯轴530a周围同心一体地形成涂层为辊状的硅酮橡胶、氟、氟树脂等具有耐热性和弹性的材层530b构成，可自由旋转地将芯轴530a的两端部以轴承保持配置在装置的未图示的机壳侧板金之间。在加压用刚性支撑510的两端部与装置机壳侧的弹簧支承构件529a和529b之间，分别压缩设置加压弹簧525a和525b，从而，在加压用刚性支撑510作用下压力。这样，带导向构件516a的下面与加压辊530的上面，夹住定影带501进行压接，形成预定宽度的定影钳夹部N。
加压辊530，被驱动电机M朝箭头所示的逆时针方向旋转驱动。通过由该旋转驱动产生的加压辊530与定影带501的外面的摩擦力，在定影带501上作用旋转力。由此，定影带501，一边在定影钳夹部N将其内面紧密接触于带导向构件516a的下面并滑动，一边朝箭头所示的时针方向，按与加压辊530的旋转圆周速度大体对应的圆周速度，在带导向构件516a的外周旋转(加压辊驱动方式)。另外，如图6所示，在带导向构件516a的周面，沿其纵长隔开预定的间隔形成凸肋部516e，减少带导向构件516a的周面与定影带501的内面的接触滑动阻力，减少定影带501的旋转负载。
励磁线圈506，作为构成线圈的导线(电线)，每根分别使用捆束了多根绝缘涂层的铜制的细线的线束，绕束多个线束，从而形成励磁线圈。绝缘涂层，考虑由定影带501的发热而产生的导热，最好是使用具有耐热性的涂层。例如，最好使用酰胺酰亚胺和聚酰亚胺等的涂层。励磁线圈506也可从外部施加压力以提高密集度。
如图4所示，励磁线圈506的形状沿发热层的曲面弯曲。在本实施例中，定影带501的发热层与励磁线圈506之间的距离大体设定为2mm。
磁芯505a、505b、505c以及励磁线圈506与定影带501的发热层之间的距离，尽可能地使相近的磁通的吸收效率高。当该距离大于5mm时，其效率显著下降，所以，最好在5mm以内。另外，如果在5mm以内，则定影带501的发热层与励磁线圈506的距离不必为恒定。对于从作为励磁线圈506的励磁线圈保持构件的带导向构件516a的引出线，即506a、506b(图6)，在线束的外侧实施绝缘涂层。
励磁线圈506，由从后述的定影控制电路(励磁电路)供给的交变电流产生交变磁通。图7是示意地表示交变磁通的发生情况的图。磁通C表示所发生的交变磁通的一部分。导入磁芯505a、505b、505c的交变磁通C，通过磁芯505a、505c和磁芯505a、505b，集中分布到图4的Sa、Sb的区域，在定影带501的电磁感应发热层1上产生涡流。该涡流由电磁感应发热层1的固有电阻在电磁感应发热层1上产生焦耳(涡流损耗)热。其中的发热量Q由通过电磁感应发热层1的磁通的密度确定，表示图7右侧的图那样的分布。图7的右侧的图的纵轴，表示用设磁芯505a的中心为O的角度θ表示的定影带501的圆周方向的位置，横轴表示定影带501的电磁感应发热层1的发热量Q。在这里，发热区域H(与图4的Sa、Sb的区域对应)，在设最大发热量为Q时，定义为发热量大于等于Q/e的区域。这是获得定影所必需的发热量的量。
定影钳夹部N的温度，由包括热敏电阻405、406的温度调节系统，控制与励磁线圈506对应的电流供给，从而，进行温度调节，使得可以维持预定的温度。图4～6所示的热敏电阻405，例如，由检测定影带501的温度的热敏电阻等构成，在本实施例中，基于由热敏电阻405测定的定影带501的温度信息，控制定影钳夹部N的温度。
图8是表示定影带501的层结构的图。如该图所示，定影带501，为由成为基层的电磁感应发热性的金属带等构成的发热层501A，层压于其外面的弹性层501B，以及层压于其外面的离模层501C的复合构造。为了进行发热层501A与弹性层501B之间的粘接、弹性层501B与离模层501C之间的粘接，也可在各层间设置底涂剂层。在大体为圆筒形的定影带501中，发热层501A为内面侧，离模层501C为外面侧。如上所述，通过在发热层501A作用交变磁通，从而在发热层501A产生涡流，发热层501A发热。该热通过弹性层501B和离模层501C对定影带501进行加热，对通过定影钳夹部N的作为被加热材料的被记录材料P进行加热，进行调色剂图像的加热定影。
本实施例的定影器23的构造大体如上所述，其动作的大体内容如下所述。旋转驱动加压辊530，与此同时，圆筒状的定影带501绕带导向构件516a的外周旋转，如上所述，通过从励磁电路向励磁线圈506供电，进行定影带501的电磁感应发热，定影钳夹部N上升到预定的温度，成为进行了温度调节的状态。在该状态下，由图1的输送带20输送的形成了未定影调色剂图像t的转印纸，在定影钳夹部N的定影带501与加压辊530之间图像面朝上，即，与定影带面对向地导入，在定影钳夹部N，图像面紧密接触于定影带501的外面，与定影带501一起，夹住定影钳夹部N输送出去。在与定影带501一起夹住定影钳夹部N输送转印纸的过程中，由用电磁感应发热进行了加热的定影带501，对转印纸上的未定影调色剂图像t进行加热定影。当通过定影钳夹部N时，转印纸从旋转中的定影带501的外面分离，并排出输送出去。
在本实施例中，由于使用了在调色剂t中含有低软化物质的调色剂，所以，未在定影器23上设置用于防止偏移的涂油结构，但在使用了不含有低软化物质的调色剂时，也可设置涂油结构。另外，在使用了含有低软化物质的调色剂时，也可以进行涂油和冷却分离。
(供电控制系统的结构)
图3是表示本实施例的激光打印机100的供电控制系统的结构的图。来自工频电源301的交流电压，被供给到作为将交变电流供给到定影器23的励磁电路(感应加热控制部)而起作用的定影控制电路330和开关电源电路470。开关电源电路470，将工频电源的交流电压降压成在图像形成部等使用的24V等的直流电压后供给。来自电源电路470的输出电压Ve供给用于使控制图像形成的图像形成控制电路316动作的电压，输出电压Va向负载460供给电压。在这里，负载460是作为发热体的励磁线圈506以外的图像形成部的负载，例如，包括分别单个地驱动4个感光体鼓18a～18d的4个直流无电刷电机(未图示)、驱动输送带20的1个直流无电刷电机(未图示)。这些共5个直流无电刷电机，由图像形成控制电路316同时进行旋转驱动/停止的控制，使得感光体鼓18与所接触的输送带20的表面不摩擦。另外，已知这些电机供给驱动力的感光体鼓18a～18d等，在激光打印机100的开始使用和耐久后其转矩变动，所以，直流无电刷电机的转矩和供给的功率，也必需在估计耐久后的转矩上升后进行设计。
标号456为充电电路，接受从开关电源电路470供给的电压Va，根据来自图像形成控制电路316的充电指令，将预定电压Vb(在这里Vb≈Va)供给到例如由多个电偶极子层电容器元件构成的蓄电器455，将蓄电器455充电到预定电压Vc(≈Vb)。电偶极子层电容器的容量大到数F或其以上，充电效率比二次电池好，寿命长，所以，是近年来在许多领域引人注目的元件。
蓄电器455的充电电压Vc，由蓄电器电压检测电路457检测，其检测结果，被发送到例如作为模拟信号位于图像形成控制电路316内的CPU(未图示)的A/D端口。图像形成控制电路316，与该蓄电器电压检测电路457的检测结果相对应，判断是否对充电电路456进行充电。
恒压控制电路458例如为开关方式的升压变流器，将蓄电器455的充电电压Vc升压控制到负载460的驱动所必需的电压Vd(Vd≈Va-Vf，其中，Vd＞Vc，Vf＝二极管453的正向电压：约0.6V)，通过开关463将电压Vd供给到负载460，用于电机的驱动等。开关463作为将工频电源301和蓄电器455中的任意一个选择为向负载460的功率供给源的选择单元而起作用。即，如果断开开关463，则工频电源301成为向负载460的功率供给源，相反地，如果接通开关463，则蓄电器455成为向负载460的功率供给源。在开关463上，从通断耐久性的原因考虑，最好是使用FET等半导体开关，但如没有通断次数等的寿命问题，则也可以使用继电器等机械开关。另外，二极管453，当从蓄电器455通过恒压控制电路458供给电压Vd时，来自开关电源电路470的输出Va不提供给负载460。
(定影控制电路330的结构)
首先，参照图4的定影器23的结构图。在本实施例中，如该图所示，在定影带501的与发热区域Sa(与图7的发热区域H对应)相对的位置，非接触地配置有作为温度检测元件的热敏开关502。定影控制电路330，例如为了断开失控时的对励磁线圈506的供电，按照该热敏开关502的动作控制对励磁线圈506的供电。这里，将热敏开关502的断开动作温度设定为220℃。另外，设热敏开关502与定影带501之间的距离大致为2mm。这样，可以防止因长期使用而产生的定影图像的劣化，而不在定影带501上产生由热敏开关502的接触而带来的伤痕。
作为该温度检测元件，也可以使用温度熔丝等来代替热敏开关502。
图9是表示本实施例的定影控制电路330的结构的框图。该定影控制电路330，将热敏开关502串联地连接于+24V直流电源和中继开关303上，当热敏开关502断开时，通过断开向中继开关303的供电，中继开关303动作，断开向定影控制电路330的供电，从而断开向励磁线圈506的供电。
下面，与其动作一起详细说明图9所示的定影控制电路330的结构。整流电路304，由从交流输入进行全波整流的桥式整流电路和进行高频滤波的电容器构成。第1开关元件和第2开关元件308、307分别进行电流的开关。变流器(CT)311，为检测由第1开关元件和第2开关元件308、307进行转换的开关电流的转换器。
如上所述，在定影器23上设置有励磁线圈506、热敏电阻405、406，以及检测过升温的热敏开关502。
分别通过门变压器(gate transformers)306、305驱动第1开关元件和第2开关元件308、307的驱动电路315，由对变流器311的输出电压进行滤波的滤波器325，振荡电路328，由比较仪等比较器327、326表示的基准电压Vs，以及时钟生成部329构成。在时钟生成部329中，生成用于进行温度调节控制的时钟，并且，在定影带501与加压辊530的相互压接部的检测温度大于规定温度时，根据来自图像形成控制部316的信号停止向励磁线圈506的驱动脉冲，进行停止对定影器23的功率供给的控制。
图像形成控制电路316，基于设在定影器23的热敏电阻406的温度检测值，一边与目标温度进行比较一边对控制量进行控制。驱动电路315，接受来自图像形成控制电路316的控制信号，生成对门变压器305、306的开关时钟，进行与高频逆变装置的控制形式对应的控制。
作为第1开关元件和第2开关元件308、307，动力用功率开关元件最合适，由FET或IGBT(+反向导通二极管)构成。因为第1开关元件和第2开关元件308、307控制谐振电流，所以，稳定状态的损耗和开关损耗小，而且，最好是耐高压、大电流类型的开关。
当从电源线输入端子301接收交流输入电源，通过中继开关303将交流电源加到整流电路304时，由该整流电路304的全波整流二极管生成脉动直流电压。此后，第2开关元件307驱动门控制转换器305使得进行转换，从而，在由励磁线圈506和谐振电容器309构成的谐振电路上施加交流脉冲电压。其结果，在第1开关元件308导通时在励磁线圈506上施加脉动直流电压，由励磁线圈506的电感和电阻确定的电流开始流动。当按照门信号第1开关元件308断开时，励磁线圈506继续流动电流，因此，在励磁线圈506的两端，由通过谐振电容器309和励磁线圈506确定的谐振电路的品质因数Q，产生被称作回扫电压的高电压。该电压以电源电压为中心振动，当预先照原样地保持断开状态时，收敛为电源电压。
在回扫电压的阻尼振荡大，第1开关元件308的线圈侧端子的电压为负的期间，反向导通二极管截止，电流流入励磁线圈506。在此期间，励磁线圈506和第1开关元件308的触点被箝位为0V。一般可知，在这样的期间，如果接通第1开关元件308，则第1开关元件308不施加电压就可以接通，称为ZVS(zero voltage switching：零电压交换)。由这样的驱动方法可使伴随第1开关元件308的开关的损耗最小，可以进行效率高、噪声少的转换。
下面，说明使用了图9的变流器311的励磁线圈506的电流的检测。图10表示检测波形的一例。变流器311构成为，检测从第1开关元件308的发射极(FET时为漏极)流入整流电路304的负端子和整流电路304的后级的滤波电容器(图示省略)的电流。在具有1:n的绕组的变流器311的1圈侧流过动力侧的电流，由设于n圈侧的检测电阻检测电压信息。开关电流波形如图10所示，表示与开关频率(20k～500kHz)对应的锯齿状波，其电流峰值的包络线为对工频频率(例如50Hz)的正弦波进行全波整流的形式。由变流器311检测出的检测电流，在滤波器325中进行峰值保持整流。由滤波器325进行了滤波后的电流检测(电压)值，被送到比较器327的-输入端子，预定的基准电压Vs326被送到比较器327的+输入端子，由比较器327比较这两个值。比较器327，在电流检测值比基准电压Vs326大时，为了不流过与基准电压Vs326对应的电流或其以上的大开关(峰值)电流，而将低电平输出到时钟生成部329。因此，从时钟生成部329向门变压器305、306发送的时钟的接通时间，被一个脉冲一个脉冲地限制，从而限制开关(峰值)电流。
图11是放大显示图10所示的A的时间范围的图。在该例中，当驱动第1开关元件308的脉冲的接通时间为tona时，流过的开关电流的检测电压的峰值达不到预定电压Vs。另一方面，在对定影器23的提供功率增加等情况下，当接通时间为tonb时，在该例中，流过的开关电流的检测电压的峰值达到预定电压Vs。由此，时钟生成部329，由来自比较器327的输出进行限制，使得接通时间不比tonb长。即，构成为通过将开关电流的峰值控制在预定值，进行限制提供到定影器23的功率的最大功率的限幅动作。在流过大电流时等检测异常电流时，进行这样的保护。
下面，说明提供到定影器23的最大功率(初始功率)的电压依赖性。在完全不进行电流控制的系统中，相对于交流线电压，输出功率按交流线电压的2次方变动。与此相对，按照根据电流检测进行限制的本结构，能够使输出功率与输入电压呈线性关系。
图12表示构成这样的电路并进行实验的结果。图12的“无控制区域”为不进行电流控制时的实验结果，按输入电压的2次方来观察功率变化，则电源电压的功率依赖性大。另一方面，“峰值恒定控制区域(peak constant control region)”为在包括用于激光打印机100的电压的输入电压范围内，将检测出的峰值电流控制为恒定时的实验结果。图中表示由电源电压产生的功率变动小的情形。即，基于检测出的峰值电流控制功率控制电路的最大输出值，从而通过交流线电流检测结果控制功率控制幅度的最大值(最大可提供功率)，进行控制，使得最大可提供的功率难以依存于交流线电压。
由于检测电流来控制功率，所以，电流在定影器23的励磁线圈506中流动的时间，即，第1开关元件308的接通的时间的最大值，由在交流线中流动的电流和可提供的功率确定，来自图像形成控制电路316的控制信号，成为不超过该时间的范围。另外，也可以采用对最小时间也加以规定的结构。
(功率控制动作)
下面，说明本实施例的功率控制。
图像形成装置一般消耗大功率。由定影器消耗该功率的大部分。因此，作为动作模式，在打印请求的待机状态持续一定时间以上时，一般进行转移到降低向定影器的供给功率来进行待机的所谓节能模式或睡眠模式的功率控制。本实施例的激光打印机100，作为动作模式，也具有该节能模式。在节能模式下，定影器的温度当然下降。这样，不仅在提供电源开关时，而且，在从节能模式恢复时(转移到通常模式时)，也考虑定影器处于冷却状态。如上所述，缩短定影器从冷却状态达到待用状态的温度之前的时间(预热时间)成为课题，该课题通过以下说明的本实施例的功率控制来解决。
图像形成控制电路316，首先，在节能模式时或不需要来自蓄电器455的功率供给时，断开开关463，并且，预先使充电电路456动作，并对蓄电器455进行充电。
另一方面，在使用提供电源时或从节能模式恢复时或接收到打印请求时、开始图像形成动作时等的定影器23时，图像形成控制电路316使开关463接通，由来自蓄电器455的功率驱动负载460。因此，由来自蓄电器455的功率供给在负载460上消耗的功率量，不从工频电源消耗，所以，相对于由工频电源的最大电流规定的最大功率，能够具有余量。
例如，在定影器23的温度上升时，在定影控制电路330的初级侧(交流侧)流过11A的电流，在开关电源电路470的初级侧(交流值)流过3A的电流。当预计依存于定影控制电路330的输入电压的功率等的偏差约为1A时，其合计功率为(假设定影控制电路330和开关电源电路470的功率因数cosθ都为1)15A(＝11A+3A+1A)，容纳在工频电源的最大电流15A以内，即，容许功率1500W(＝100V×15A)内。在此所示的容许功率1500W为日本国内的一例，所以，实际上需要按照图像形成装置的出厂国家来设计，使得保证由该国家的安全标准等确定的容许功率。例如，在面向北美的图像形成装置中，需要进行功率设计，使得遵守由UL 1950 1.6.1.的安全标准确定的输入电流值。
当在这样的条件下，通过从蓄电器455向负载460供给功率，使开关电源电路470的初级侧(交流侧)的电流值减少2A时，在由来自蓄电器455的功率驱动负载460期间，该2A量的功率(200W＝100V×2A)不从工频电源消耗，因此，相对于工频电源的最大供给电流，能够具有余量。由此，图像形成控制电路316使定影控制电路330的驱动器315内的基准电压Vs326上升与该2A相当的量，提高对定影器23的提供功率限制值。因此，在定影控制电路330的初级侧(交流侧)为13A，在开关电源电路470的初级侧(交流侧)为1A，误差不变，约为1A，其合计电流同样为15A(＝13A+1A+1A)，处于工频电源的最大容许功率内。当然，在实际设计时需要考虑设计偏差，使得不超过工频电源的最大可供给的电流。
这样，通过按照从蓄电器455到负载460的供电状态，即，作为选择单元的开关463的状态，调整基准电压Vs326，从而可以调整对定影器23的提供功率限制水平。
另外，通过如上所述地使用蓄电器455，在定影器23的温度上升时能够将约200W(＝100V×2A)的功率提供给定影器23的情况下，存在可以实现即时响应定影的可能性。即，在图27中，通过与上述相同地利用蓄电器455，进一步将200W的功率提供给定影器23，从而使达到图中的打印温度的时间从30sec(点Wa)变成为15sec(点Wb)，能够缩短定影器23的温度上升时间。
本实施例的功率控制动作大体如上所述，以下，说明还考虑了蓄电器455的充电状态和/或定影器23的温度的功率控制。
图23是表示由图像形成控制电路316进行的、考虑了蓄电器455的充电状态和/或定影器23的温度的功率控制的动作的流程图。本处理在提供电源时或从节能模式恢复时开始。
首先，在步骤S401，图像形成控制电路316，输入设于定影器23的热敏电阻406的温度检测值(参照图9)，判断该温度检测值是否大于等于可定影的下限的温度TL。因为在定影器23的温度已经大于等于可定影的下限的温度TL时，原本不需要从蓄电器455提供功率进行定影器23的急速上升，所以，前进到步骤S407，通过维持开关463的断开状态，从工频电源301将通常的功率WL提供给定影器23。接下来的步骤S408是通过断开开关463从而从负载460断开蓄电器455的处理，这时，因为开关463本来就维持在断开状态，所以，原样地结束本处理。
另一方面，在步骤S401，当热敏电阻406的温度检测值(即定影器23的温度)不到TL时，前进到步骤S402，判断由蓄电器电压检测电路457检测出的蓄电器455的充电电压Vc，是否大于等于恒压控制电路458可升压到负载460的驱动所必需的电压Vd的下限的电压VL。这里，当蓄电器455的充电电压Vc不到VL时，看成充电不充分，与在上述步骤S401定影器23的温度已经大于等于可定影的下限的温度TL的情况相同，前进到步骤S407。这是因为，即使在该充电不充分的状态下接通开关463从蓄电器455供给功率，也不会对定影器23的急速上升有任何贡献，相反地，还可能对该上升带来问题。
在步骤S402，当充电电压Vc大于等于VL时，前进到步骤S403，为了将蓄电器455连接到负载460，接通开关463。因此，负载460由来自蓄电器455的功率驱动。这样，如上所述，相对于由工频电源的最大电流规定的最大功率能够具有余量，能够将该余量转给定影器23。
因此，在本实施例中，在步骤S404，按与上述工频电源的最大功率对应的余量的功率WF，增加对定影器23的供给功率。具体地说，例如，使定影控制电路330的驱动器315内的基准电压Vs326(参照图9)上升与功率WF相当的量，提高对定影器23的提供功率限制值，从而得以实现。这样，提供给定影器23的功率，成为来自工频电源301的通常的功率WL+WF。另外，这时提供给定影器23的功率(WL+WF)，最好是按照工频电源301的电压范围内的最低电压(例如，当设电压范围为100V～127V时，是作为其下限电压的100V)来设定。
在通过上述步骤S403、S404将来自蓄电器455的功率提供给负载460的期间，分别在步骤S405和S406，监视由蓄电器电压检测电路457检测出的蓄电器455的充电电压Vc是否维持恒压控制电路458大于等于可升压到负载460的驱动所必需的电压Vd的下限的电压VL，以及热敏电阻406的温度检测值是否大于等于定影器23可定影的下限的温度TL。
这里，当蓄电器455的充电电压Vc低于VL时(步骤S406→否)，或热敏电阻406的温度检测值(即定影器23的温度)大于等于TL时(步骤S406→是)，前进到步骤S407，将对定影器23的供给功率恢复为标准功率WL。具体地说，例如，使定影控制电路330的驱动器315内的基准电压Vs326(参照图9)，下降与在步骤S404增加的功率WF相当的量，降低对定影器23的提供功率限制值，从而得以实现。
在步骤S408，通过断开开关463，从负载460断开蓄电器455，结束本处理。
下面，说明考虑了以上说明的蓄电器455的充电状态和/或定影器23的温度的功率控制的效果。图26表示对于本实施例和未使用蓄电器的以往例，对定影器的功率供给量随时间的变化。在该图中，图262的实线a表示本实施例的对定影器23的功率供给量，图263的虚线b表示不使用蓄电器的以往例的对定影器的功率供给量。另外，图261的实线c、d，分别表示随着对定影器的功率供给的本实施例的定影器的温度随时间的变化，和以往的定影器的温度随时间的变化。
如该图所示，在从比定影器可定影的下限的温度TL低的温度上升的情况下，在以往的图像形成装置中，仅将工频电源的标准功率WL提供给定影器，在该定影器的温度达到TL之前需要时间t2，但在本实施例的激光打印机100中，因为使对定影器23的功率供给量仅增加WF，所以，该定影器的温度达到TL的时间，可以是比t2短的t1。
另外，在上述的考虑了充电状态和/或定影器的温度的功率控制中，如步骤S406那样，设从负载460断开蓄电器455的条件为定影器23的温度大于可定影的下限的温度，但在预先了解对定影器23的供电功率、上升温度和下降温度与时间的关系时，也可以按经过时间或总供给功率量进行设定，来代替步骤S406那样的条件。
如上所述，通过在激光打印机100内设置蓄电器455，在定影起动时从蓄电器455将功率提供给定影器23以外的电机等负载460，从而在进行来自蓄电器455的功率供给期间，可使对定影器23的功率限制值增加与剩余功率相当的量，通过将该剩余功率有效地用作定影器23的上升功率，从而可缩短定影器23的上升时间。另外，在定影器23内由于不需要主加热器、副加热器这样的多个热源，所以，可简化定影器的结构，并且，可由图像形成装置的结构和打印速度等性能实现即时响应定影。
以上，说明了本发明的第1实施例。以下，说明几个其他的实施例。从图像形成装置的概略结构到各部分的结构和动作也大体与上述第1实施例相同，但在供电控制系统的结构中存在特征性的不同。因此，在以下的实施例中，援用在第1实施例中使用的附图，并且，对于新使用的附图，对与第1实施例相同的结构采用相同的参考编号，省略其说明，而说明与其它实施例不同的结构或动作。
<第2实施例>
图13为表示第2实施例的激光打印机100的供电控制系统的结构的图。与第1实施例(图3)的不同在于将电流检测电路471设于开关电源电路470的输入侧(初级侧)。由该电流检测电路471检测的电流为与由工频电源301提供给负载460的功率对应的物理量。
电流检测电路471检测流向开关电源电路470的输入电流的有效值或平均值，将其检测值作为例如模拟信号发送给处于图像形成控制电路316内的CPU(图中未示出)的A/D端口。
图像形成控制电路316根据电流检测电路471的电流检测结果改变定影控制电路330的基准电压Vs326(图9)，将功率限制值改变为预定的值。
例如，在第1实施例中，需要考虑负载460的偏差和时效变化等，考虑负载460消耗的最大消耗功率确定功率限制值的变化程度。然而，通常达到该可设想的最大消耗功率的情况很少，在图像形成动作时，为比设想的最大消耗功率足够低的消耗功率。在该最大消耗功率与实际的消耗功率存在差异的情况下，将该差异功率作为剩余功率来考虑。因此，当开关463接通，从蓄电器455向负载460提供功率时，根据由电流检测电路471检测出的电流检测结果，计算出设想的最大消耗功率与由负载460消耗的实际的功率的差，可以将定影控制电路330的功率限制值设定为大出该剩余功率的量的更大的值。另外，电流检测电路471的检测信号由于为模拟信号，所以，如果将与该模拟值相应的功率限制值预先准备为数据表，则图像形成控制电路316可通过参照该表选择对定影的功率限制值。
这样，当由负载460消耗的功率较少时(电机转矩小时)，负载460的消耗功率越小，则越能向定影器23提供功率，所以，在定影器23启动时(提供功率时)可提供更合适的功率。
图14作为本实施例的变形例示出了在开关电源电路470的输入侧(初级侧)设置检测工频电源301的电压的电压检测电路482，代替设置电流检测电路471的例子。由该电压检测电路482检测出的电压为与由工频电源301提供给负载460的功率对应的物理量。
电压检测电路482检测工频电源301的电压的有效值或平均值，将其检测值作为例如模拟信号发送给处于图像形成控制电路316内的CPU(图中未示出)的A/D端口。图像形成控制电路316根据电压检测电路482的电流检测结果改变定影控制电路330的基准电压Vs326(图9)，将功率限制值改变为预定的值。
虽然取决于使用该激光打印机100的国家的规格，但工频电源301的极限功率一般由电流值规定，所以，假设存在可提供一直到15A的工频电源，该工频电源电压值越大，则可提供的功率越大。另外，流过开关电源的输入侧(初级侧)的电流，当在次级侧消耗的功率恒定时，输入电压越低，则变得越大，所以，可提供给定影器侧的电流(功率)减少。
因此，在如第1实施例那样不具有检测输入电压的单元的结构中，需要加入决定定影器23的功率限制值的并作为参数考虑的(1)输入电压范围内的工频电源的最大可供给电流(功率)和(2)相对输入电压变化的开关电源的电流变化，在输入电压范围内，设定定影控制电路330的功率限制值，使得不超过可由工频电源提供的最大电流值。即，变成输入电压对工频电源的最大可供给电流(功率)具有足够余量的控制。
如果采用如图14那样设置电压检测电路482，对输入电压(工频电源电压)进行检测的结构，则可预先设置分别与检测出的输入电压的模拟值和上述参数(1)、(2)相对应的最佳的定影功率限制值的数据表。因此，根据由电压检测电路482检测出的输入电压(工频电源电压)的检测结果，通过参照表，在定影器23启动时(提供功率时)可提供更适合的功率，而不受输入电压变动的左右。
下面，说明基于该图14所示的结构的功率控制的一个例子。
图24为表示本实施例的图像形成控制电路316的功率控制动作的流程图。本处理在提供电流时或从节能模式恢复时开始。
首先，在步骤S701中，图像形成控制电路316输入设于定影器23上的热敏电阻406的温度检测值(参照图9)，判断其温度检测值是否大于或等于能定影的下限的温度TL。在定影器23的温度大于或等于能定影的下限的温度TL时，不需要从蓄电器455供给功率进行定影器23的急速启动，所以，前进到步骤S708，保持开关463的断开状态，从而从工频电源301将通常的功率WL提供给定影器23。接下来的步骤S709为通过断开开关463从而从负载460上断开蓄电器455的处理，但在该情况下，由于本来开关463保持在断开状态，所以，直接结束本处理。
另一方面，在步骤S701中，当热敏电阻406的温度检测值(即定影器23的温度)不到TL时，前进到步骤S702，判断由蓄电器电压检测电路457检测的蓄电器455的充电电压Vc是否大于或等于恒压控制电路458可升压到负载460的驱动所需要的电压Vd的下限电压VL。在这里，当蓄电器455的充电电压Vc不到VL时，视为充电不充分，与在上述步骤S701中定影器23的温度已大于或等于可定影的下限温度TL的情况相同，前进到步骤S708。
在步骤S702中，当充电电压Vc大于或等于VL时，前进到步骤S703，为了将蓄电器455连接到负载460，接通开关463。因此，负载460由来自蓄电器455的功率驱动。
然后，在步骤S704中，图像形成控制电路316输入由电压检测电路482检测的工频电源电压。图像形成控制电路316将描述了工频电源301的电压与提供给定影器23的功率增加量的对应关系的表，预先存储到例如图像形成控制电路316内的图中未示出的存储器内。例如，在该表中描述了与预定电压范围内(例如100～127V)的V1～Vn对应的提供给定影器23的功率增加量W1～Wn。在步骤S705中，参照该表，使提供给定影器23的功率增加与由步骤S704检测出的工频电源电压VX(VX＝V1，V2，V3...Vn)对应的功率WX(WX＝V1，W2，W3...Wn)的量。具体地说可实现，例如，使定影控制电路330的驱动器315内的基准电压Vs326(参照图9)上升与功率WX相当的量，从而提高对定影器23的提供功率限制值。
在由上述步骤S703～S705将来自蓄电器455的功率提供给负载460期间，在步骤S706和S707中分别监视由蓄电器电压检测电路457检测的蓄电器455的充电电压Vc是否保持为大于或等于恒压控制电路458可升压到驱动负载460所必需的电压Vd的下限电压VL，以及热敏电阻406的温度检测值是否大于或等于定影器23可定影的下限温度TL。
在这里，当蓄电器455的充电电压Vc低于VL时(步骤S706→否)或热敏电阻406的温度检测值(即，定影器23的温度)大于或等于TL时(步骤S707→是)，前进到步骤S708，将对定影器23的供给功率恢复到通常功率。具体地说可实现，例如使定影控制电路330的驱动器315内的基准电压Vs326(参照图9)下降与在步骤S705增加的功率WF相当的量，从而降低对定影器23的提供功率限制值。
在步骤S709中，通过断开开关463，从负载460上断开蓄电器455，结束本处理。
图15作为本实施例的另一变形例示出了在开关电源电路470的输入侧(初级侧)设置检测从工频电源301提供给负载460的功率的功率检测电路483，而不设置电流检测电路471的例子。
功率检测电路483在开关电源电路470的输入侧(初级侧)检测功率的有效值或平均值，将其检测值作为例如模拟信号发送给处于图像形成控制电路316内的CPU(图中未示出)的A/D端口。图像形成控制电路316在从蓄电器455供给功率时，根据功率检测电路483的功率检测结果改变定影控制电路330的基准电压Vs326(图9)，将功率限制值改变为预定的值。
也可设置上述的电流检测电路471和功率检测电路482这两者，而不设置功率检测电路483，根据分别检测出的电流值和电压值在图像形成控制电路316内通过运算求出功率。
如果在数据表中预先准备与开关电源电路470的输入侧功率相应的功率限制值，则图像形成控制电路316可根据由功率检测电路483检测出的功率值，通过参照与该功率值对应的表上的限制值，选择对定影的功率限制值。
(第3实施例)
图16为表示第3实施例的激光打印机100的供电控制系统的结构的图。与第2实施例的第3变形例(图15)的不同在于不将功率检测电路484设于开关电源电路470的输入侧(初级侧)，而是设在定影控制电路330的输入侧。由该功率检测电路484检测的功率为与由工频电源301提供给定影器23的功率。
功率检测电路484检测定影控制电路330的输入侧(初级侧)的功率的有效值或平均值，将其检测值作为例如模拟信号发送给处于图像形成控制电路316内的CPU(图中未示出)的A/D端口。图像形成控制电路316，在由蓄电器455供给功率时，根据功率检测电路484的功率检测结果改变定影控制电路330的基准电压Vs326(图9)，将功率限制值改变为预定的值。
也可通过设置图14所示的电压检测电路482来检测电压值，而不设置功率检测电路484，根据该电压值和由变流器311检测的开关电流值在图像形成控制电路316内通过运算求出功率。
另外，如果在数据表中预先准备与定影控制电路330的输入侧功率相应的功率限制值，则图像形成控制电路316可根据由功率检测电路484检测出的功率值，通过参照与该功率值对应的表上的限制值，选择对定影的功率限制值。
(第4实施例)
图17为表示第4实施例的激光打印机100的供电控制系统的结构的图。与第2实施例(图13)的不同在于将电流检测电路485设置于通往开关电源电路470的输入侧(初级侧)的分支点的前段，检测工频电源301的电流。由该电流检测电路485检测的电流为与工频电源301的功率对应的物理量。
电流检测电路485检测流过工频电源301的电流的有效值或平均值，将其检测值作为例如模拟信号发送给处于图像形成控制电路316内的CPU(图中未示出)的A/D端口。图像形成控制电路316，根据电流检测电路485的电流检测结果改变定影控制电路330的基准电压Vs326(图9)，将功率限制值改变为预定的值。
虽然决定于使用该激光打印机100的国家的规格，但工频电源301的极限功率一般由电流值规定，所以，假设存在可提供给一直到15A的工频电源，该工频电源电压值越大，则可提供越大的功率。即，通过如本实施例那样由电流检测电路485检测出流过工频电源301的电流，能进行更为合适的定影功率控制。
图像形成控制电路316实时地监控由电流检测电路485检测出的电流值，同时，实时控制定影功率限制值，使得检测电流的最大电流值处于可由工频电源301提供的电流15A以内。即，在定影开始时，接通开关463，从蓄电器455向负载460提供功率，同时，设定最大电流值不超过15A的那样的预定的功率限制值。使定影功率限制值上升与由电流检测电路485检测出的最大电流值和可从工频电源301提供的电流(功率)的上限值15A的差相当的功率量。因此，可进行最佳的定影功率控制。
图25为表示本实施例的图像形成控制电路316的功率控制动作的流程图。本处理从提供电源时或从节能模式恢复时开始。
首先，在步骤S901中，图像形成控制电路316输入设于定影器23上的热敏电阻406的温度检测值(参照图9)，判断其温度检测值是否大于或等于可定影的下限温度TL。在定影器23的温度已大于或等于可定影的下限温度TL时，不需要从蓄电器455提供功率进行定影器23的急速启动，所以，前进到步骤S908，保持开关463的断开状态，从而从工频电源301将通常的功率WL提供给定影器23。接下来的步骤S909为通过断开开关463从而从负载460上断开蓄电器455的处理，但在该情况下，本来开关463保持在断开状态，所以，直接结束本处理。
另一方面，在步骤S901中，当热敏电阻406的温度检测值(即定影器23的温度)不到TL时，前进到步骤S902，判断由蓄电器电压检测电路457检测出的蓄电器455的充电电压Vc是否大于或等于恒压控制电路458可升压到驱动负载460所需要的电压Vd的下限电压VL。在这里，当蓄电器455的充电电压Vc不到VL时，视为充电不充分，与在上述步骤S901中定影器23的温度已大于或等于可定影的下限温度TL的情况相同，前进到步骤S908。
在步骤S902中，当充电电压Vc大于或等于VL时，前进到步骤S903，为了将蓄电器455连接到负载460，接通开关463。因此，负载460由来自蓄电器455的功率驱动。
然后，在步骤S904中，图像形成控制电路316输入由电流检测电路485检测的来自工频电源301的电流Ip，监视该电流Ip是否未达到工频电源301的上限电流值Imax(例如15A)。在确认电流Ip低于Imax时，前进到步骤S905，使对定影器23的提供功率增加δW。具体地说可实现，例如使定影控制电路330的驱动器315内的基准电压Vs326(参照图9)上升与功率δW相当的量，从而提高对定影器23的提供功率限制值。这样，提供给定影器23的功率成为来自工频电源301的通常的功率WL+δW。之后，前进到步骤S907，检查热敏电阻406的温度检测值是否大于或等于定影器23可定影的下限温度TL。在这里，当热敏电阻406的温度检测值不到TL时(步骤S907→否)，返回步骤S904，并反复进行处理。
当反复x次上述步骤S904→S905→S907的处理循环时，对定影器23的供给功率与来自工频电源301的通常的功率WL相比，增加x·δW。通过反复x次该处理循环，在步骤S904中，当不满足Ip＜Imax的条件时，前进到步骤S906，将对定影器23的供给功率保持在WL+x·δW，并前进到步骤S907。
在步骤S907中，热敏电阻406的温度检测值大于或等于TL时(步骤S907→是)前进到步骤S908，将对定影器23的供给功率返回到标准功率WL。具体地说可实现，例如使定影控制电路330的驱动器315内的基准电压Vs326(参照图9)下降与因反复进行步骤S905～S907的循环x次而增加的功率量x·δW相当的量，从而降低对定影器23的提供功率限制值。
然后，在步骤S909中，通过断开开关463，从而从负载460上断开蓄电器455，结束本处理。
根据以上那样的功率控制，检测工频电源301的电流Ip，根据其检测结果控制对定影器23的供给功率。这样，能不依存于从蓄电器455提供给负载460的功率地高效地利用工频电源，所以，能使定影器23更快地启动到可定影的状态。
在上述功率控制的例子中，虽然未示出检测蓄电器455的电压的步骤，但如果以预定的定时检测蓄电器455的电压，则当蓄电器455的容量减少，输出急剧下降时或在蓄电器455发生障碍的情况下，可容易地进行控制，使得Ip不超过Imax，所以，更理想。
图18示出了作为本实施例的变形例，在通往开关电源电路470的输入侧(初级侧)的分支点的前级设置功率检测电路486，取代电流检测电路485来检测工频电源301的功率的例子。
功率检测电路486检测流过定影控制电路330的输入侧(初级侧)功率的有效值或平均值，将其检测值作为例如模拟信号发送到处于图像形成控制电路316内的CPU(图中未示出)的A/D端口。图像形成控制电路316根据电流检测电路485的电流检测结果改变定影控制电路330的基准电压Vs326(图9)，将功率限制值改变为预定的值。
也可设置上述的电流检测电路485和电压检测电路482这双方，而不设置功率检测电路486，根据分别检测出的电流值和电压值在图像形成控制电路316内通过运算求出功率。
如果在数据表中预先准备与定影控制电路330的输入侧功率相应的功率限制值，则图像形成控制电路316可根据由功率检测电路486检测的功率值，通过参照与该功率值对应的表上的限制值，选择对定影的功率限制值。
(第5实施例)
在上述各实施例中，使用了电磁感应加热方式的定影器23，但也可使用其它方式的定影器。在本实施例中，说明陶瓷片状发热加热器方式的定影器。
图19为表示本实施例的陶瓷片状发热加热器方式的定影器600的剖面构造的图。
610为支撑，该支撑610由使陶瓷加热器640露出地对其进行支承的U字状剖面的主体部611和向与该主体部相对的加压辊620加压的加压部613构成。在这里，陶瓷片状发热加热器的发热体可以位于与后述的钳夹部相反的一侧，发热体也可以位于钳夹部一侧。614为外嵌于支撑610上的圆形剖面的耐热性薄膜(以下简称“薄膜”)。
加压辊620在与陶瓷加热器640之间夹着薄膜614形成压接钳夹部(定影钳夹部)N，而且作为旋转驱动薄膜614的薄膜外面接触驱动单元起作用。该薄膜驱动辊兼加压辊620由芯轴620a、由硅橡胶等构成的弹性体层620b、以及最外层的离模层620c构成，配置为由未图示的轴承单元·弹力施加单元以预定的推压力夹着薄膜614，并压接于陶瓷加热器640的表面。该加压辊620由电机M进行旋转驱动，利用加压辊620与薄膜614的外面的摩擦力对该薄膜施加输送力。
图20A、图20B为表示陶瓷片状发热加热器640的具体的构造例的图。图20A为陶瓷片状发热加热器640的剖面图，图20B示出了形成发热体601的面。
陶瓷片状发热加热器由SiC、AlN、Al2O3等陶瓷类的绝缘基板607，通过浆料印刷等在绝缘基板面上形成的发热体601，以及进行发热体保护的玻璃等的保护层606构成。在保护层上配置有作为检测陶瓷片状发热加热器的温度的温度检测元件的热敏电阻605和防止过度升温的单元，例如温度熔丝602。相对于发热体601中间隔着具有绝缘耐压的绝缘物，使得可确保绝缘距离地配置热敏电阻605。但是，作为防止过度升温的单元，除了温度熔丝外还可以使用热敏开关。
发热体601由供电时发热的部分、与该发热部分连接的导电部603、以及通过连接器供电的电极604构成，发热体601与可通过纸张的最大记录纸宽度LF大体为相同长度。交流电源的加热(hot)侧端子通过温度熔丝602连接到2个电极604中的1个。电极部连接在控制发热体的双向可控硅639上，并连接到交流电源的中性(neutral)端子。
图21为表示本实施例的定影控制电路630的结构的图。该定影控制电路630为陶瓷片状发热加热器方式的电路，但可与图3中的定影控制电路330置换。
本实施例的激光打印机100通过交流滤波器(图中未示出)向陶瓷片状发热加热器640的发热体601提供工频电源301，由此使陶瓷片状发热加热器的发热体601发热。向该发热体601的功率供给由双向可控硅639控制通电、断开。电阻631、632为用于双向可控硅639的偏置电阻，光双向可控硅耦合器633为用于隔离初级、次级的器件。通过向光双向可控硅耦合器633的发光二极管通电，接通双向可控硅639。电阻634为用于限制光双向可挂硅的电流的电阻，由晶体管635进行接通/断开。晶体管635通过驱动电路650和电阻636按照从图像形成控制电路316发送来的接通信号动作。驱动电路650由电流有效值检测电路652、振荡电路655、由比较仪等比较器653、654表示的基准电压Vs、以及时钟生成部651构成。
另外，交流电源通过交流滤波器(图中未示出)输入到零交叉检测电路618。在零交叉检测电路618中，由脉冲信号向时钟生成部651通报工频电源301已成为小于或等于某一阈值的电压。以下，将发送到时钟生成部651的该信号称为ZEROX信号。时钟生成部651检测ZEROX信号的脉冲的边沿。
由热敏电阻605检测的温度作为电阻637和热敏电阻605的分压来检测，作为TH信号，输入到图像形成控制电路316进行A/D转换。陶瓷片状发热加热器640的温度作为TH信号在图像形成控制电路316中受到监视，与在图像形成控制电路316的内部设定的陶瓷片状发热加热器的设定温度比较的结果，由来自图像形成控制电路316的D/A端口的模拟信号或PWM发送到时钟生成部651。时钟生成部651根据从图像形成控制电路316发送来的信号计算出应提供给构成陶瓷片状发热加热器的发热体601的功率，并换算成与该提供的功率对应的相位角θ(相位控制)。零交叉检测电路618将ZEROX信号输出到时钟生成部651，时钟生成部651同步地将接通信号发送到晶体管635，以预定的相位角θa向加热器640通电。
图22示出了其通电状态的波形。ZEROX信号以根据工频电源频率(50Hz)确定的周期T(＝1/50sec)的反复脉冲将其发送到图像形成控制电路316，脉冲的中央部示出了工频电源的0°、180°相位和电压为0V(零交叉)的定时。图像形成控制电路316，如上述那样从零交叉定时开始经过预定的定时发送接通双向可控硅639的接通信号，在工频电源电压(正弦波)的半波中，以预定的相位角θa开始发热体(加热器)601的通电，由此进行控制。双向可控硅639以以下的零交叉定时断开，在下一半波中由接通信号以相同相位角θa开始对发热体601的通电，进而，以下一零交叉定时断开。发热体601为电阻，因此施加在发热体的两端的电压波形与流过的电流波形相同，如图22所示，在1个周期中示出正负对象的电流波形。在增加对加热器的功率供给时，使发送接通信号的定时早于零交叉，相反，在降低功率供给时，使发送接通信号的定时迟于零交叉。通过每1个周期或根据需要每几个周期进行该控制，控制陶瓷片状发热加热器640的温度。
图21的625为用于检测流向定影器600的陶瓷片状发热加热器640的电流的变流器。由变流器625检测出的检测电流通过由检测电流有效值的IC等构成的电流有效值检测电路652测量有效值，检测出的电流(电压)值发送到比较器653的-输入端子，预定的基准电压Vs654发送到比较器653的+输入端子，由比较器653比较双方的值。在电流检测值比基准电压Vs654大时，比较器653向时钟生成部651输出结果信息，使从零交叉定时开始到发送接通信号为止的时间大于或等于预定的时间(预定的相位角)，使得不大于或等于与基准电压Vs654对应的电流。如上所述，图像形成控制电路316总是监控电流，根据检测出的平均电流通过运算确定不超过预定的最大有效电流的相位角，进行对陶瓷片状发热加热器640的最大功率控制。
万一发热体因图像形成控制电路316等的故障而造成热失控，温度熔丝602大于或等于预定的温度时，温度熔丝602断开。通过温度熔丝602的断开，断开对陶瓷片状发热加热器640的通电路径，通过断开对发热体601的通电，进行故障时的保护。
在以上那样的结构中，在本实施例中如以下那样进行功率控制。
图像形成控制电路316在激光打印机100的待机时或不需要来自蓄电器455的功率供给时，使开关463断开，并且使充电电路456动作，对蓄电器455充电。
在图像形成动作开始时等使用定影器23时，图像形成控制电路316接通开关463，由来自蓄电器455的功率驱动负载460。因此，工频电源节省因来自蓄电器455的功率供给而由负载460消耗的功率量，所以，相对于由工频电源的最大电流规定的最大功率具有余量。
例如，在定影器23的温度上升时，假设在定影控制电路630的初级侧(交流侧)流过11A的电流，在开关电源电路470的初级侧(交流侧)流过3A的电流。如将依存于定影控制电路630的输入电压的功率等的偏差估计为约1A，则其合计功率(在假定定影控制电路630和开关电源电路470的功率因数cosθ都为1时)为15A(＝11A+3A+1A)，处于工频电源的最大电流15A以内，即容许功率1500W(＝100V×15A)内。
在这样的条件下，如果通过从蓄电器455向负载460供给功率，使开关电源电路470的初级侧(交流侧)的电流值减轻2A，则在由来自蓄电器455的功率驱动负载460的期间，不从工频电源消耗该2A量的功率(200W＝100V×2A)，所以，相对于工频电源的最大供给电流能具有余量。为此，图像形成控制电路316使与对定影器600的提供功率限制值相当的对陶瓷片状发热加热器640的通电相位角向0°侧减少与该2A相当的量，提高对定影器23的提供功率限制值。因此，在定影控制电路630的初级侧(交流侧)电流为13A，在开关电源电路470的初级侧(交流侧)电流为1A，偏差不变，为约1A，则其合计电流同样为15A(＝13A+1A+1A)，处于工频电源的最大容许功率内。当然，在实际设计时需要考虑设计偏差，使得不超过工频电源的最大可供给的电流。
如以上那样，在激光打印机100内设置蓄电器，在定影器600启动时，从蓄电器455将功率提供给定影器600以外的电机等负载460，从而在进行来自蓄电器455的功率供给期间，可使对定影器600的功率限制值增加与剩余功率相当的量，将该剩余功率有效地用作定影器600的启动功率，从而能缩短定影器的启动时间。
另外，在定影器600内由于不需要主加热器、副加热器这样的多个热源，所以，可简化定影器的结构，并且能根据图像形成装置的结构和打印速度等性能实现即时响应定影。
在使用本实施例那样的陶瓷片状发热加热器方式的定影器的结构中，当然也与电磁感应加热方式的定影器的情况相同，如由第2～4实施例说明的那样，在开关电源的初级侧、定影控制电路、工频电源部设置电流/电压/功率检测电路，根据这些检测结果中的至少1个和来自蓄电器的功率供给状态，通过改变定影功率的限制值，能有效地利用来自工频电源的功率。
(第6实施例)
在上述第1～第5实施例中，将工频电源301和蓄电器455中的任一个选择为对负载460的功率供给源的选择单元，使用开关463。然而，本发明并不排除兼用工频电源和蓄电器作为对负载的功率供给源的形式。
例如，如图28所示那样，在开关电源电路470设置有包含Vaa、Vab的2个以上的输出系统，在Vaa上连接负载460a，在负载460b经由恒压控制电路458连接Vab和蓄电器455。在这样的结构的情况下，从除了定影器之外的整个负载看，作为对负载的功率供给源兼用工频电源和蓄电器。
或者，作为变形例，还可考虑不选择开关463的结构。例如，如图29所示，设置二极管480，而不是开关463。在该情况下，使由恒压控制电路458控制为负载460的动作所需要的电压的电压Vd比开关电源电路470的输出电压Va高，由此能优先地将来自蓄电器455的功率提供给负载460。开关电源电路470的输出侧的二极管453，在将电压Vc从蓄电器455经由恒压控制电路458提供给负载460时，根据Vc＞Va的条件，起到防止电流从恒压控制电路458反向流到开关电源电路470的作用。另外，恒压控制电路458的输出侧的二极管480，在从蓄电器455经由恒压控制电路458提供的电压Vc下降时或控制异常时，起到防止电流从开关电源电路470反向流至恒压控制电路458的作用。但是，在恒压控制电路458中包含与二极管480同等的二极管时，不需要该二极管480。
在该结构中，在蓄电器455的充电电压Vc下降到恒压控制电路458不能升压到所要电压Vd的电压的情况下，对负载460的功率供给源转换到工频电源301。在该转换的定时，兼用来自工频电源301的功率和来自蓄电器455的功率。
另外，在设置有可从恒压控制电路458输出的电流值由预定的值限制的限流电路的情况下，当负载侧因负载变动而消耗大于或等于限流值的电流时，限流电路动作，来自恒压控制电路458的输出电压稍稍下降。此时，当恒压控制电路458输出的电压的电压降与开关电源电路470的输出电压平衡时，兼用来自工频电源301的功率和来自蓄电器455的功率。
在上述各实施例中，作为蓄电器的一例示出了使用多个电偶极子层电容器的例子。如果考虑使用条件的限制和顺序等，则当然可以将大容量且多个铝电解电容器等其它电容器、镍氢电池和锂电池、质子聚合物(proton polymer)电池等二次电池用作(根据需要可为多个)蓄电单元使用。但是，除质子聚合物电池外的二次电池一般充放电次数为500～1000次，较短，所以，在二次电池的寿命达不到装置寿命的情况下，最好使用可拆装的交换部件。
另外，一般电偶极子层电容器等电容器的能量密度小，可进行大电流的充放电。另一方面，二次电池的能量密度比电容器大，不适合大电流的充放电。因此，为了充分利用双方的特点，也可形成为组合了电容器与二次电池的结构。即，在瞬间大电流流过，此后继续流过低电流的负载的情况下，大电流可由电容器提供，低电流从二次电池提供能量。
另外，在上述各实施例中，作为定影控制电路的功率限制单元，说明了根据在定影控制电路中流过的电流确定限制值的例子。然而，不言而喻，将输入到定影控制电路的电压和功率定为限制值也可获得同样的效果。
另外，在上述各实施例中，作为图像形成装置的一例说明了串联式的彩色图像形成装置，作为定影装置，说明了使用电磁感应加热方式的定影装置或陶瓷片状发热加热器的定影装置的例子。然而，作为图像形成装置，并不限于这样的装置，也可为其它结构的彩色图像形成装置和单色图像形成装置等其它结构的图像形成装置。另外，作为定影装置，不并限于在上述实施例中说明的定影装置，不言而喻，在其它方式的定影装置中也可获得同样的效果。
由于在不脱离本发明的精神和范围的条件下可获得本发明的许多明显不同的实施方式，所以，可以理解，本发明并不限于这些特定的实施方式，除非在后附的权利要求中加以限定。

Claims (9)

1.一种图像生成装置，包括：
定影装置，内含利用从工频电源供给的功率发热的发热体，通过在形成了调色剂图像的转印材料上施加上述发热体的热量，来将上述调色剂图像定影到上述转印材料上；
功率限制装置，将从工频电源供给到上述定影装置的功率限制在预定的限制水平；
蓄电装置，可进行充电和放电；
控制装置，控制从工频电源和上述蓄电装置向上述发热体以外的负载的功率供给；以及
调整装置，按照上述控制装置的控制状态，调整上述限制水平。
2.根据权利要求1所述的图像生成装置，其特征在于：
还包括检测装置，检测从工频电源供给到上述负载的功率或与该功率相关的物理量；
上述调整装置，进一步根据上述检测装置的检测结果，调整上述限制水平。
3.根据权利要求1所述的图像生成装置，其特征在于：
还包括检测装置，检测从工频电源供给到上述定影装置的功率或与该功率相关的物理量；
上述调整装置，进一步根据上述检测装置的检测结果，调整上述限制水平。
4.根据权利要求1所述的图像生成装置，其特征在于：
还包括检测装置，检测工频电源的功率或与该功率相关的物理量；
上述调整装置，进一步根据上述检测装置的检测结果，调整上述限制水平。
5.根据权利要求1所述的图像生成装置，其特征在于：
上述定影装置是电磁感应加热方式的定影器。
6.根据权利要求1所述的图像生成装置，其特征在于：
上述定影装置是陶瓷片状发热加热器方式的定影器。
7.根据权利要求1所述的图像生成装置，其特征在于：
上述蓄电装置，具有电容器和二次电池中的至少一者。
8.根据权利要求1所述的图像生成装置，其特征在于：
上述蓄电装置，具有电偶极子层电容器、质子聚合物电池以及镍氢电池中的至少任意一个。
9.一种图像形成装置的控制方法，所述图像形成装置包括
定影装置，内含利用从工频电源供给的功率发热的发热体，通过在形成调色剂图像的转印材料上施加上述发热体的热量，来将上述调色剂图像定影到上述转印材料上；和
蓄电装置，可以进行充电和放电，
该图像形成装置的控制方法包括：
控制步骤，控制从工频电源和上述蓄电装置向上述发热体以外的负载的功率供给；以及
功率限制步骤，将从工频电源供给到上述定影装置的功率限制为与在上述控制步骤的控制状态对应的限制水平。
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