JP2004287006A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】いかなる動作状態や使用条件においても商用電源の限界にとらわれずに、定着装置の補助電源として使用されるキャパシタを効率良く短時間で充電することが可能な画像形成装置を提供すること。
【解決手段】本発明の画像形成装置は、定着ローラ１５１でトナー像を熱定着する定着装置を備えた画像形成装置において、充電可能なキャパシタＣＰ１と、キャパシタＣＰ１を充電するキャパシタ充電器２０３と、キャパシタＣＰ１から電力が供給されて発熱し、定着ローラ１５１を加熱する定着ヒータＨＴ１と、商用電源から流入する電流を検出する入力電流検出回路２０６と、入力電流検出回路２０６で検出された電流値に応じて、キャパシタ充電器２０３によるキャパシタＣＰ１の充電電流を制御する制御部２０２とを備えている。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関し、詳細には、定着装置の定着部材を補助電源を使用して加熱する複写機、デジタル複合機、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真式の複写機、プリンタ、およびファクシミリ等の画像形成装置では、定着ローラおよび定着ベルト等の定着部材に加圧ローラ、加圧ベルト、加圧パッドなどの加圧部材を圧接し、転写紙などのシートが定着部材と加圧部材との間を通過する時に、シート上のトナーを加熱および加圧によりシートに定着させる加熱定着装置が用いられている。加熱定着装置で最も一般的なものが、定着ローラが内面から輻射ヒータで加熱されることで温度および圧力による定着に必要な伝熱とシートの搬送を兼ねる方式のものである。
【０００３】
かかる加熱定着装置では、定着ローラの熱容量が大きく、ウォームアップ時間が長いという不具合がある。そのため、待機時には定着ローラの予熱により定着ローラ表面温度を定着に必要な温度近辺に維持しておく必要があり、未使用時に定着ローラの予熱により多くのエネルギーを消費してしまう。
【０００４】
ここで、例えばウォームアップ時間が５秒〜１０秒程度以下であれば、定着ローラの予熱を無しとするか、従来装置に比べて極めて低温に定着ローラを予熱することで、ユーザがほとんど不便無く画像形成装置を使用できる。
【０００５】
また、定着部材の低熱容量化が試みられ、肉厚０．５ｍｍ以下などの定着ローラの使用により、立ち上がり時間の短縮が可能となっている。更なる立ち上がり時間の短縮には定着部材を加熱するヒータへより多くの電力を投入できればよいが、一般的な商用電源は１００Ｖ、１５Ａであり、この範囲で商用電源から画像形成装置のヒータ、紙搬送系、画像形成部、および制御部へ電力を供給する必要がある。
【０００６】
これ以上の電力は大型の画像形成装置では使用されているが、この大型の画像形成装置は商用電源から大きな電力を得るための電源工事が必要になったり、使用個所が限定される。
【０００７】
そこで、電気二重層キャパシタ等の大容量キャパシタを使用した充電可能な補助電源を用いて、商用電源の限界にとらわれずに急速な立ち上がりを狙った様々な定着装置が提案されている。しかしながら、キャパシタは、一度放電すると再び充電しなければ繰り返し使用することができない。
【０００８】
一方、画像形成装置は、立ち上がり動作、待機動作、およびコピー動作等の様々な動作状態があり、各々の動作状態、さらには同一動作状態においても、定着ヒータの点灯／消灯動作によって、画像形成装置が要する電力は異なってくる。また、画像形成装置には複数の周辺機が接続されることがあり、装着される周辺機の組み合わせによっても画像形成装置が要する電力は異なってくる。
【０００９】
さらに、画像形成装置の動作において、キャパシタの使用タイミングは何度も発生するため、キャパシタへの充電を何度も行う必要がある。しかしながら、商用電源の最大供給電力は限られているため、画像形成装置の動作状態や装着するオプション条件を考慮して、キャパシタへの充電動作が可能なタイミングを探さなくてはならない。
【００１０】
例えば、特許文献１では、ウォームアップ時間を短縮して、定着装置の連続通紙の中断を防止するために、電力の供給を受けることによって発熱するヒータと、このヒータに電力を供給するヒータ駆動手段とを有する定着装置用加熱装置であって、ヒータ駆動手段は充電可能な蓄電池と商用電源から給電されて蓄電池を充電する充電器とを備えており、ヒータは商用電源から電力の供給を受ける主ヒータと、蓄電池から電力の供給を受ける補助ヒータとを備えている構成において、商用電源から流入する電流を検知する検知手段を設け、商用電源から流入する電流が所定値を超えないように蓄電池の充電をオン／オフ制御する画像形成装置が開示されている。
【００１１】
しかしながら、上記特許文献１では、ヒータ駆動手段に蓄電池を用いているため、大きな電力の放電が困難であるという問題がある。また、特許文献１では、商用電源から流入する電流を検知する検知手段により、所定値を超えないように蓄電池の充電をオン／オフ制御するものであり、例えば蓄電池の充電に２Ａの電流が必要な場合、主ヒータならびにＤＣ電源に必要な電流が１３Ａ以下であれば蓄電池の充電が可能である。しかしながら、主ヒータならびにＤＣ電源に必要な電流が１４Ａであった場合は１Ａの余裕があるが、蓄電池を充電したら１６Ａとなり、商用電源の定格値である１５Ａを超えてしまう。したがって、この場合は蓄電池を充電することができない。
【００１２】
また、特許文献２では、省電力効果を高めるとともに大電力を供給する際の突入電流や急激な電流変化によるノイズを低減し、かつ立ち上がり時間を短縮し、温度が上がりすぎることを防止するために、加熱部に主発熱体と補助発熱体を設け、主発熱体には主電源装置から電力を供給し、補助発熱体にはコンデンサを有する補助電源装置から電力を供給する構成において、主電源装置から供給される電力で補助電源装置を充電する充電器を備えており、補助電源装置のコンデンサの充電と補助発熱体への電力供給との切り替えを行い、補助発熱体に供給する電力量を調整する画像形成装置が開示されている。
【００１３】
しかしながら、特許文献２では、補助電源装置を充電状態と補助発熱体への電力供給状態に切り替え、補助発熱体に供給する電力量を調整するものであり、いずれか２つの状態しか存在しないため、補助電源装置の充電は必ず補助発熱体への電力供給を遮断しているときに行なわなければならないため、効率的な充電を行うことができないという問題がある。
【００１４】
一般的に定着ヒータは抵抗体であり、定着ヒータ自体の温度が低いときには抵抗値が下がり、定着ヒータが発熱するにつれて抵抗値も増加して一定になるという特性がある。すなわち、しばらく消灯状態にあった定着ヒータを点灯した場合、抵抗値が下がった分だけ突入電流が流れることになる。消灯状態の時間が短ければ抵抗値の降下も少なく、突入電流も少なくなる。
【００１５】
また、画像形成装置の動作状態や装着するオプション条件によって主電源装置のＤＣ負荷が異なるため、主電源装置に必要な電流も変動する。一方、補助電源装置の充電に用いる電流と主発熱体の点灯に必要な電流と主電源装置のＤＣ出力に必要な電流の総和、すなわち画像形成装置の主電源装置に流入する電流が、商用電源の定格値である１５Ａを超えないようにする必要がある。補助電源装置の充電に用いることができる電流の許容値は、画像形成装置の動作状態、装着するオプション条件、および主発熱体が消灯状態にあった時間等によって変動することとなり、逆にいかなる場合でも画像形成装置の主電源装置に流入する電流が商用電源の定格値である１５Ａを超えないような条件が成立する。したがって、補助電源装置の充電を効率よく短時間で行うためには制限がある。
【００１６】
【特許文献１】
特開２０００−０９８７９９号公報
【特許文献２】
特開２００２−１８４５５４号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、いかなる動作状態や使用条件においても商用電源の限界にとらわれずに、定着装置の補助電源として使用されるキャパシタを効率良く短時間で充電することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１にかかる発明は、定着部材でトナー像を熱定着する定着装置を備えた画像形成装置において、商用電源に接続して定常的に電力供給が可能な主電源と、充電可能なキャパシタから構成される補助電源と、前記補助電源を充電する充電手段と、前記補助電源から電力が供給されて発熱し、前記定着部材を加熱する発熱部材と、前記商用電源から流入する電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段で検出された電流値に応じて、前記充電手段による前記補助電源の充電を制御する充電制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
上記発明によれば、補助電源は充電可能なキャパシタで構成され、受電手段は、補助電源を充電し、発熱部材は、補助電源から電力が供給されて発熱して定着部材を加熱し、電流検出手段は、商用電源から流入する電流を検出し、充電制御手段は、電流検出手段で検出された電流値に応じて充電手段による補助電源の充電を制御する。
【００２０】
また、請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、前記充電電流制御手段は、前記電流検出手段で検出された電流値が入力電流許容値を超えた場合には、前記充電手段による前記補助電源の充電を停止させることを特徴とする。
【００２１】
上記発明によれば、充電電流制御手段は、前記電流検出手段で検出された電流値が入力電流許容値を超えた場合には、前記充電手段による前記補助電源の充電を停止させる。
【００２２】
また、請求項３にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、前記充電電流制御手段は、前記電流検出手段で検出した電流値が入力電流許容値を超えた場合には、前記充電手段による前記補助電源の充電電流のレベルを下げることを特徴とする。
【００２３】
上記発明によれば、充電電流制御手段は、電流検出手段で検出した電流値が入力電流許容値を超えた場合には、充電手段による補助電源の充電電流のレベルを下げる。
【００２４】
また、請求項４にかかる発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１つにかかる発明において、前記補助電源は、電気二重層コンデンサで構成されることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下，図面を参照して、本発明にかかる画像形成装置の好適な実施の形態を、（実施の形態１）、（実施の形態２）の順に詳細に説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
実施の形態１にかかる画像形成装置を図１〜図８を参照して説明する。
【００２７】
［画像形成装置の全体構成］
図１は、本発明が適用される画像形成装置の概略のメカ構成を示す断面図である。図１に示す画像形成装置１は、デジタル複合機からなり、複写機能と、プリンタ機能、およびファクシミリ機能等を有している。操作部（不図示）のアプリケーション切り替えキーにより、複写機能、プリンタ機能、およびファクシミリ機能を順次に切り替えて選択することが可能となっており、複写機能の選択時には複写モードとなり、プリンタ機能の選択時にはプリントモードとなり、ファクシミリモードの選択時にはファクシミリモードとなる。
【００２８】
画像形成装置１は、図１に示すように、原稿を原稿読取位置まで自動搬送する自動原稿送り装置（以下、「ＡＤＦ」と称する）１０と、原稿読取位置に搬送された原稿の画像情報を光学的に読み取る画像読み取り装置２０と、読み取った原稿の画像情報をプリンタユニット４０に書き込む書き込みユニット３０と、書込ユニット３０で書き込まれた原稿の画像情報のトナー像を形成して転写紙等の被転写材に転写して排出するプリンタユニット４０とを備えている。
【００２９】
図１を参照して、画像形成装置の各モードの動作を説明する。まず、複写モードの動作を説明する。複写モードでは、ＡＤＦ１０においては、原稿台１０２に原稿がその画像面を上にして置かれてなる原稿束は、操作部上のスタートキーが押下されると、一番下の原稿が給送ローラ１０３および給送ベルト１０４によってコンタクトガラス１０５上の所定の位置に給送される。ＡＤＦ１０は、一枚の原稿の給送完了毎に原稿枚数をカウントアップするカウント機能を有する。コンタクトガラス１０５上の原稿は、画像入力手段としての画像読み取り装置２０によって画像情報が読み取られた後に、給送ベルト１０４および排送ローラ１０７によって排紙台１０８上に排出される。
【００３０】
原稿セット検知器１０９にて、原稿台１０２上に次の原稿が有ることが検知された場合には、同様に原稿台１０２上の一番下の原稿が給紙ローラ１０３および給送ベルト１０４によってコンタクトガラス１０５上の所定の位置に給送される。このコンタクトガラス１０５上の原稿は、画像読み取り装置２０によって画像情報が読み取られた後に、給送ベルト１０４および排送ローラ１０７によって排紙台１０８上に排出される。給紙ローラ１０３、給送ベルト１０４、および排送ローラ１０７は搬送モータ（不図示）によって駆動される。
【００３１】
給紙手段としての第１給紙装置１１０、第２給紙装置１１１、および第３給紙装置１１２は、選択された時に各々第１トレイ１１３、第２トレイ１１４、および第３トレイ１１５に積載された被転写材としての転写紙からなる用紙を給紙し、この転写紙は縦搬送ユニット１１６によって像担持体としての感光体１１７に当接する位置まで搬送される。感光体１１７は、例えば感光体ドラムが用いられており、メインモータ（不図示）により回転駆動される。
【００３２】
画像読み取り装置２０にて読み込まれた原稿の画像情報は、図示しない画像処理手段を介して書き込み手段としての書き込みユニット３０によって光情報に変換され、感光体ドラム１１７は、帯電器（不図示）により一様に帯電された後に書き込みユニット３０からの光情報で露光されて静電潜像が形成される。この感光体ドラム１１７上の静電潜像は現像装置１１９により現像されてトナー像となる。
【００３３】
搬送ベルト１２０は、用紙搬送手段および転写手段を兼ねていて電源から転写バイアスが印加され、縦搬送ユニット１１６から搬送される転写紙を感光体ドラム１１７と等速で搬送しながら感光体ドラム１１７上のトナー像を転写紙に転写させる。この転写紙は、定着装置１２１によりトナー像が定着され、排紙ユニット１２２により排紙トレイ１２３に排出される。感光体ドラム１１７はトナー像転写後にクリーニング装置（不図示）によりクリーニングされる。上記した、感光体ドラム１１７、帯電器（不図示）、書き込みユニット３０、現像装置１１９、および転写手段は、画像情報により画像を転写紙上に形成する画像形成手段を構成している。
【００３４】
以上の動作は通常のモードで用紙の片面に画像を複写する時の動作であるが、両面モードで転写紙の両面に画像を複写する場合には、各給紙トレイ１１３〜１１５のいずれかより給紙されて表面に上述のように画像が形成された転写紙は、排紙ユニット１２２により排紙トレイ１２３側ではなく両面入紙搬送路１２４側に切り替えられ、反転ユニット１２５によりスイッチバックされて表裏が反転され、両面搬送ユニット１２６へ搬送される。
【００３５】
この両面搬送ユニット１２６へ搬送された転写紙は、両面搬送ユニット１２６により縦搬送ユニット１１６へ搬送され、縦搬送ユニット１１６により感光体ドラム１１７に当接する位置まで搬送された後、感光体ドラム１１７上に上述と同様に形成されたトナー像が裏面に転写されて定着装置１２１でトナー像が定着されることにより両面コピーとなる。この両面コピーは排紙ユニット１２２により排紙トレイ１２３に排出される。
【００３６】
また、転写紙を反転して排出する場合には、反転ユニット１２５によりスイッチバックされて表裏が反転された転写紙は、両面搬送ユニット１２６に搬送されずに反転排紙搬送路１２７を経て排紙ユニット１２２により排紙トレイ１２３に排出される。
【００３７】
つぎに、プリントモードおよびファクシミリモードについて説明する。プリントモードでは、上記画像処理手段からの画像情報の代りに外部からの画像情報が書き込みユニット３０に入力されて上述の画像形成手段により転写紙上に画像が形成される。さらに、ファクシミリモードでは、上記画像読み取り手段からの画像情報が図示しないファクシミリ送受信部により相手に送信され、相手からの画像情報がファクシミリ送受信部で受信されて上記画像処理手段からの画像情報の代りに書き込みユニット３０に入力されることにより、上述の画像形成手段により転写紙上に画像が形成される。
【００３８】
［定着装置の構成］
図２は、図１の定着装置１２１の内部構成を示す図である。図２に示す定着装置１２１は、定着部材である定着ローラ１５１と、定着ローラ１５１を加圧する加圧部材である加圧ローラ１５２と、定着ローラ１５１の内部に配置され、定着ローラ１５１を内側から加熱する、主発熱体であるＡＣ定着ヒータＨＴ２および補助発熱体である定着ヒータＨＴ１と、定着ローラ１５１の表面に当接され、定着ローラ１５１の表面温度（定着温度）を検知する温度検出手段であるサーミスタＴＨ１１とを備えている。
【００３９】
定着ローラ１５１は、シリコンゴム等の弾性部材からなり、転写紙に転写されたトナー像の熱定着を行う。加圧ローラ１５２は、シリコンゴム等の弾性部材からなり、図示しない加圧手段により一定の加圧力で定着ローラ１５１に押し当てられている。定着ヒータＨＴ１、ＡＣ定着ヒータＨＴ２は、一般にハロゲンヒータが用いられるが、その他の抵抗体を使用することにしても良い。ＡＣ定着ヒータＨＴ２は、ＡＣヒータ駆動回路（図３参照）からＡＣ電圧が供給されて発熱（点灯）し、定着ヒータＨＴ１は、補助電源であるキャパシタ（図３参照）から電圧が供給されて発熱（点灯）する。
【００４０】
上記構成の定着装置においては、定着ローラ１５１および加圧ローラ１５２は不図示の駆動機構により回転駆動され、トナーＴｏｎｅｒを担持した転写紙等のシートＰは、定着ローラ１５１と加圧ローラ１５２とのニップ部を通過する際に、定着ローラ１５１と加圧ローラ１５２による加熱および加圧でトナーＴｏｎｅｒがシートＰに定着されるようになっている。
【００４１】
なお、ここでは、定着部材と加圧部材は、図２に示すように、一般的にローラであることが多いが、ローラに限られず、いずれか一方または両方に無端ベルトなどを使用することにしても良い。また、定着ヒータＨＴ１，ＡＣ定着ヒータＨＴ２を、定着ローラ１５１の内部に配する構成としたが、定着ローラ１５１を加熱可能な位置であれば如何なる位置に配置することにしても良い。
【００４２】
［定着装置の電源回路］
図３は、定着装置の電源回路の構成を示す図である。図３に示す定着装置の電源回路２００は、ＡＣ電源の供給のＯＮ／ＯＦＦを行う主電源ＳＷ２０１と、電源回路２００の各部を制御する制御部２０２と、キャパシタＣＰを充電するためのキャパシタ充電器２０３と、画像形成装置のＤＣ電源を生成するＤＣ電源生成回路２０４と、ＡＣ定着ヒータＨＴ２にＡＣ電力を供給するＡＣヒータ駆動回路２０５と、ＡＣ電源から入力される入力電流を検出する入力電流検出回路２０６と、インターロックスイッチ２０７と、キャパシタＣＰ１の放電を行って、定着ヒータＨＴ１にＤＣ電力を供給するキャパシタ充放電回路２０８と、定着ヒータＨＴ１の補助電源であるキャパシタＣＰ１とを備えている。
【００４３】
ＡＣ電源は、主電源ＳＷ２０１および入力電流検出回路２０６を介して、ＡＣヒータ駆動回路２０５と、ＤＣ電源生成回路２０４と、およびキャパシタ充電器２０３にＡＣ電力を供給する。
【００４４】
制御部２０２は、電源回路２００の各部を制御するものであり、キャパシタ充電器２０３、ＡＣヒータ駆動回路２０５、およびキャパシタ充放電回路２０８の動作を制御する。具体的には、制御部２０２は、キャパシタ充電信号Ｓ１によりキャパシタ充電器２０３によるキャパシタＣＰ１の充電動作を制御する。また、制御部２０２は、キャパシタ充放電回路２０８に、制御信号Ｓ３、Ｓ４を送出して、キャパシタ充放電回路２０８による定着ヒータＨＴ１のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御する。また、制御部２０２は、制御信号Ｓ８、Ｓ９をＡＣヒータ駆動回路２０５に送出して、ＡＣヒータ駆動回路２０５による定着ヒータＨＴ２のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御する。
【００４５】
入力電流検出回路２０６は、主電源ＳＷ２０１と、ＡＣヒータ駆動回路２０５、ＤＣ電源生成回路２０４、およびキャパシタ充電器２０３間に設けられており、主電源ＳＷ２０１を介して入力されるＡＣ電源の入力電流を検出して、検出した検出電流値Ｓ７を制御部２０２に出力する。この入力電流は、ＡＣヒータ駆動回路２０５、ＤＣ電源生成回路２０４、キャパシタ充電器２０３、および画像形成装置の動作状態に応じて変動する。
【００４６】
ＤＣ電源生成回路２０４は、主電源ＳＷ２０１を介して入力されるＡＣ電源に基づいて、画像形成装置内部で主に制御系で使用される電源Ｖｃｃと、主に駆動系、中高圧電源に使用される電源Ｖａａを生成して、各部に出力する。
【００４７】
インターロックスイッチ２０７は、図示しない画像形成装置のカバー類と連動してＯＮ／ＯＦＦするスイッチであり、画像形成装置のカバー類が開成されることにより触れることができる駆動部材、中高圧電源印加部材を有する場合には、カバー開時に該駆動部材の動作を停止または該印加部材への電圧印加を停止するよう電源を遮断する構成となっている。インターロックスイッチ２０７には、ＤＣ電源生成回路２０４で生成された電源Ｖａａの一部が入力され、このインターロックスイッチ２０７を介して、キャパシタ充放電回路２０８およびＡＣヒータ駆動回路２０５に入力される。
【００４８】
ＡＣヒータ駆動回路２０５は、制御部２０２から入力される制御信号Ｓ８、Ｓ９に応じて、定着ヒータＨＴ１のＯＮ／ＯＦＦを行う。
【００４９】
キャパシタ充電器２０３は、キャパシタＣＰ１と接続されており、制御部２０２から入力されるキャパシタ充電信号Ｓ１に基づいて、キャパシタＣＰ１の充電を行う。
【００５０】
キャパシタＣＰ１は、電気二重層コンデンサ等の大容量のキャパシタからなる。キャパシタＣＰ１は、キャパシタ充電器２０３およびキャパシタ放電回路２０８に接続されており、キャパシタ充電器２０３で充電が行われ、その充電された電力は、キャパシタ充放電回路２０８のＯＮ／ＯＦＦ制御により定着ヒータＨＴ１に供給される。
【００５１】
キャパシタ充放電回路２０８は、制御部２０２から入力される制御信号Ｓ３、Ｓ４に応じて、キャパシタＣＰ１に蓄積された電力を放電させて、ＡＣ定着ヒータＨＴ２をＯＮ／ＯＦＦさせる。
【００５２】
上記サーミスタＴＨ１１は、定着ローラ１５１の近傍に設けられており、定着ローラ１５１の表面温度に応じた検出信号Ｓ６を制御部２０２に出力する。サーミスタＴＨ１１は、その抵抗値が温度により変化するため、制御部２０２は、その抵抗値の温度変化を利用して、検出信号Ｓ６から定着ローラ１５１の表面温度を検出する。
【００５３】
［ＡＣヒータ駆動回路］
図４は、図３のＡＣヒータ駆動回路２０５の構成を示す図である。ＡＣヒータ駆動回路２０５は、入力されるＡＣ電源のノイズを除去するフィルタＦＩＬ２１と、制御部２０２から入力される制御信号Ｓ２に応じて、ＯＮ／ＯＦＦされる安全保護用の定着リレーＲＬ２１と、定着リレーＲＬ２１の逆起防止用のダイオードＤ２１と、制御部２０２から入力される制御信号Ｓ９に基づいて、定着ヒータＨＴ１をＯＮ／ＯＦＦさせるヒータＯＮ／ＯＦＦ回路２２０と、から構成されている。
【００５４】
ＡＣ電源は、フィルタＦＩＬ２１および安全保護用の定着リレーＲＬ２１を介して、定着ヒータＨＴ２の一端側に接続されている。定着ヒータＨＴ２の他端側は、ヒータＯＮ／ＯＦＦ回路２２０に接続されている。
【００５５】
ヒータＯＮ／ＯＦＦ回路２２０は、ＡＣ電源をＯＮ／ＯＦＦするためのトライアックＴＲ２１と、トライアックＴＲＩ２１のゲートをＯＮし、また、制御部２０２からの制御信号Ｓ８を絶縁するためのフォトカプラＰＣ２１と、フォトカプラＰＣ２１の発光側ＬＥＤを駆動するためのトランジスタＴＲ２１と、コンデンサＣ２１および抵抗Ｒ２１からなるノイズ吸収用スナバ回路と、ノイズ吸収用のインダクタＬ２１と、続流防止抵抗である抵抗Ｒ２２と、フォトカプラＰＣ２１の電流制限抵抗である抵抗Ｒ２３、Ｒ２４とで構成されている。
【００５６】
上記構成のＡＣヒータ駆動回路２０５においては、ＡＣ定着ヒータＨＴ２は、安全保護用の定着リレーＲＬ２１とトランジスタＴＲ２１のゲートの両方がＯＮされた状態で電力が供給されて点灯する。
【００５７】
制御部２０２は、安全保護用定着リレーＲＬ２１に供給する制御信号Ｓ９をＯＮした状態で、ヒータＯＮ／ＯＦＦ回路２２０のトランジスタＴＲ２１のゲートに供給する制御信号Ｓ８をＯＮ／ＯＦＦして、ＡＣ定着ヒータＨＴ２の点灯／消灯を制御する。
【００５８】
［キャパタ充放電回路の構成］
図５は、図３のキャパタ充放電回路２０８の構成を示す図である。キャパタ充放電回路２０８は、図５に示すように、充放電用スイッチ２３１と、安全保護用の定着リレーＲＬ１１と、定着リレーＲＬ１１の逆起防止用のダイオードＤ１１と、キャパシタＣＰ１の両端電圧を検出する両端電圧検出回路２３２と、を備えている。
【００５９】
図５に示すように、キャパシタＣＰ１の両端には、充放電用スイッチ２３１と安全保護用の定着リレーＲＬ１１が接続されている。充放電用スイッチ２３１は、制御部２０２から入力される制御信号Ｓ３によりＯＮ／ＯＦＦされる。同様に、定着リレーＲＬ１１は、制御部２０２から入力される定着リレーＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ４によりＯＮ／ＯＦＦされる。
【００６０】
充放電用スイッチ２３１と安全保護用の定着リレーＲＬ１１の両者がＯＮされると、定着ヒータＨＴ１には、キャパシタＣＰ１に蓄積された電荷が放電して、電力が供給される。
【００６１】
両端電圧検出回路２３２は、キャパシタＣＰ１の両端電圧を検出して、その電圧信号Ｓ５を制御部２０２に出力する。制御部２０２は、この電圧信号Ｓ５を常時監視して、キャパシタＣＰ１の充電状態を監視する。
【００６２】
［制御部の構成］
図６は、図３の制御部２０２の概略構成を示す図である。制御部２０２は、ＣＰＵ２４１、メモリ２４２等から構成されている。
【００６３】
ＣＰＵ２４１は、画像形成装置や電源回路を制御するためのプログラムやデータを格納するためのメモリ２４２と接続されており、メモリ２４２に格納されたプログラムに基づいて、画像形成装置や電源回路２００の制御を行う。
【００６４】
ＣＰＵ２４１には、キャパシタ充放電回路２０８の両端電圧検出回路２３２で検出されたキャパシタＣＰ１の両端電圧を表す電圧信号（アナログ信号）Ｓ５、定着ローラ１５１の表面温度を検出するためのサーミスタＴＨ１１と抵抗Ｒ４１の抵抗値によって分圧された検出信号（アナログ信号）Ｓ６、および入力電流検出回路２０６で画像形成装置の入力電流を検出した検出電流値（アナログ信号）Ｓ７等が入力される。
【００６５】
また、ＣＰＵ２４１は、ＩＯポートを介して、キャパシタＣＰ１の充電をＯＮ／ＯＦＦさせるキャパシタ充電信号Ｓ１、充放電用スイッチ２３１をＯＮ／ＯＦＦさせる制御信号Ｓ３、安全保護用の定着リレーＲＬ１１をＯＮ／ＯＦＦさせる制御信号Ｓ４、ヒータＯＮ／ＯＦＦ回路２２０をＯＮ／ＯＦＦさせる制御信号Ｓ８、および安全保護用の定着リレーＲ２１をＯＮ／ＯＦＦさせる制御信号Ｓ９等を出力する。
【００６６】
［キャパシタの充電制御］
図７は、画像形成装置の電力消費状態とキャパシタＣＰの充電の可／否を説明するための説明図である。同図において、横軸はキャパシタの充電の可／否、縦軸は各モードにおける消費電力を示している。図７を参照して、画像形成装置のフルシステム、フル稼動の条件での消費電力をコピー動作に沿って説明する。
【００６７】
図７において、期間ｔ１は画像形成装置の立ち上げ期間、期間ｔ２は画像形成装置の待機期間、期間ｔ３はコピー動作期間、期間ｔ４は画像形成装置の待機期間、期間ｔ５は低電力モードの期間、期間ｔ６は省エネモードの期間を示している。
【００６８】
期間ｔ１は、定着ローラ１５１の表面の温度を所定の温度に立上げ、システム内の準備を完了し、コピー可能状態にするための立上げ期間（１３００Ｗ）である。通常、ＡＣ電源から発熱部材であるＡＣ定着ヒータＨＴ２に電源を供給し、定着ローラ１５１を過熱する。この期間ｔ１では、ＡＣ定着ヒータＨＴ２はフルデューティで点灯しているが、コピー動作は行っていないため、画像形成装置の消費電力は、１３００Ｗとなっており、定格の最大消費電力Ｐｍａｘ（１５００Ｗ）以下となっている。しかし、最大消費電力Ｐｍａｘ（１５００Ｗ）に対して２００Ｗしか余裕が無く、キャパシタＣＰ１を充電する電力条件（２５０Ｗ）を満たさないため、期間ｔ１では、キャパシタＣＰ１の充電を行うことができない。
【００６９】
定着ローラ１５１の近傍に設けられたサーミスタＴＨ１１により、定着ローラ１５１の表面温度を検出し、表面温度がコピー動作可能な温度になるとＡＣ定着ヒータＨＴ２への電源供給を停止して、コピー待機状態（ｔ２期間）に移行する。
【００７０】
期間ｔ２では、ＡＣ定着ヒータＨＴ２は、定着ローラ１５１の表面温度を監視しながら目標温度Ｔｔ以下になるとＯＮし、目標温度Ｔｔに達するとＯＦＦすることを繰り返す。この時、画像形成装置の消費電力は１０００Ｗとなり、最大消費電力Ｐｍａｘ（１５００Ｗ）に対して５００Ｗの余裕があるので、キャパシタを充電する電力条件（２５０Ｗ）を満たすので充電が可能である。期間ｔ４も同様である。
【００７１】
期間ｔ３（１５００Ｗ）のコピー動作中は、ＤＣ電源側の負荷電流の増加に伴って、ＤＣ電源生成回路２０４の負荷電流が増加し、装置全体の消費電力も増加して、最大消費電力Ｐｍａｘ（１５００Ｗ）に近づく可能性がある。装置仕様上、この最大消費電力Ｐｍａｘ（１５００Ｗ）を超えることはできない。このため、期間ｔ３では、キャパシタＣＰを充電できるだけの余分な電力が無いため、キャパシタＣＰ１を充電することはできない。
【００７２】
期間ｔ４は、コピー動作終了後の待機期間であり、期間ｔ２と同様に、消費電力は１０００Ｗとなり、最大消費電力Ｐｍａｘ（１５００Ｗ）に対して５００Ｗの余裕があるので、キャパシタＣＰ１を充電する電力条件（２５０Ｗ）を満たすので充電可能である。
【００７３】
期間ｔ５は、一定時間（期間ｔ４）の待機状態の経過後に移行される低電力モードの期間である。この低電力モード（４００Ｗ）では、定着ローラ１５１の表面温度をコピー動作可能温度より低い温度で制御し、消費電力を抑えた状態である。ユーザーがコピーを使用する時、目標温度Ｔｔより低めの温度で定着ローラ１５１が制御されているため、期間ｔ１の立上げ期間より早くコピー可能な状態にできる。この期間ｔ５では、画像形成装置の消費電力は、４００Ｗとなるので、最大消費電力Ｐｍａｘ（１５００Ｗ）に対して、１１００Ｗの余裕があり、キャパシタを充電する電力条件（２５０Ｗ）を十分に満足できる。
【００７４】
期間ｔ６は、コピーがユーザー操作に対応するためのぎりぎりの制御部分のみ活かし、その他の負荷への電力供給を遮断している省エネモード（５０Ｗ）の期間である。省エネモードでは、ＡＣ定着ヒータＨＴ２および他の動作不要な負荷に電力供給を行わない。この期間ｔ６では、画像形成装置の消費電力は５０Ｗであり、最大消費電力定格のＰｍａｘ（１５００Ｗ）に対して、１４５０Ｗの余裕があるため、キャパシタを充電する電力条件（２５０Ｗ）を十分に満足できる。
【００７５】
以上より、期間ｔ１と期間ｔ３では、画像形成装置の消費電力は、定格の最大消費電力Ｐｍａｘ（１５００Ｗ）を超えられないため、機器が使用している電力に対する余剰分がキャパシタＣＰ１を充電するのに必要な電力条件（２５０Ｗ）を満足することができない。
【００７６】
期間ｔ１は、画像形成装置の立ち上がり動作であり、期間ｔ１の時間短縮のために定着ローラ１５１の部材の低熱容量化が試みられている。さらに、短時間で終了させるために、ＡＣ用定着ヒータＨＴ２とキャパシタＣＰ１から電力が供給される定着ヒータＨＴ１をフルデューティで点灯させている。したがって、期間ｔ１ではキャパシタＣＰ１は放電状態にあり、この点からもキャパシタＣＰ１を充電することはできない。
【００７７】
期間ｔ３は、コピー動作であり、その最大使用電力は最大消費電力Ｐｍａｘ（１５００Ｗ）に近づく可能性がある。ただし、コピー動作中のＤＣ電源生成回路２０４の負荷電流は、待機状態に対して増加するが常に一定ではなく、１枚のコピー出力においても機器を構成する様々な電動機（モータ、クラッチ、ソレノイド）の動作タイミングにより変動している。また、連続コピーにおいては、定着装置に転写紙が通るたびに定着装置１２１の熱が紙に奪われてしまう。サーミスタＴＨ１１で定着ローラ１５１の表面温度を検出して目標温度Ｔｔより低くなれば、ＡＣ定着ヒータＨＴ２を点灯させる。定着ローラ１５１の表面温度が目標温度Ｔｔに到達すれば、ＡＣ定着ヒータＨＴ２を消灯させる。つまり、ＡＣ定着ヒータＨＴ２が頻繁にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことになり、ＡＣ定着ヒータＨＴ２への電力供給を行っているＡＣヒータ駆動回路２０５の入力電流は変動する。
【００７８】
ここで、ＤＣ電源生成回路２０４とＡＣヒータ駆動回路２０５における電力総和の最大値は、定格の最大消費電力Ｐｍａｘ（１５００Ｗ）に近づく可能性があるが、その最小値条件では機器が使用している電力に対する余剰分が、キャパシタＣＰ１を充電するのに必要な電力条件（２５０Ｗ）を十分に満足することができる。
【００７９】
制御部２０２は、入力電流検出回路２０６で検出した検出電流値Ｓ７に応じて、キャパシタＣＰ１を充電するのに必要な電力条件を満足できるかどうかを判断して、キャパシタ充電器２１０を制御する。これにより、コピー動作においてもＤＣ電源生成回路２０４とＡＣヒータ駆動回路２０５における電力の総和に対する余剰分が、キャパシタＣＰ１を充電するのに必要な電力条件を十分に満足することができるタイミングで、キャパシタＣＰ１を充電することが可能となる。
【００８０】
すなわち、制御部２０２は、入力電流検出回路２０６で検出した検出電流値Ｓ７に応じて、キャパシタＣＰ１を充電するのに必要な電力条件（２５０Ｗ）を満足できる場合に、キャパシタ充電信号Ｓ１をＯＮして、キャパシタ充電器２０３によりキャパシタＣＰ１を充電させる。
【００８１】
コピー動作においてキャパシタＣＰ１を充電していたときに、機器を構成する構成する様々な電動機（モータ、クラッチ、ソレノイド）の動作により、ＤＣ電源生成回路２０４の負荷電流が増加する場合がある。
【００８２】
また、定着ローラ１５１の表面温度が目標温度Ｔｔより低くなればＡＣ定着ヒータＨＴ２を点灯させるため、ＡＣヒータ駆動回路２０５の入力電流が増加する場合がある。これにより、ＤＣ電源生成回路２０４とＡＣヒータ駆動回路２０５の電力の総和が、最大消費電力定格のＰｍａｘ（１５００Ｗ）に近づいてしまう。
【００８３】
制御部２０２は、入力電流検出回路２０６で検出した検出電流値Ｓ７に対する余剰分が、キャパシタＣＰ１を充電するのに必要な電力条件（２５０Ｗ）を十分に満足できない場合は、直ちに、キャパシタ充電信号Ｓ１をＯＦＦして、キャパシタＣＰ１の充電を停止する。
【００８４】
図８は、制御部２０２のキャパシタＣＰ１の充放電制御を説明するためのフローチャートを示している。図８を参照して、制御部２０２のキャパシタＣＰ１の充放電制御を説明する。
【００８５】
図８において、まず、制御部２０２は、制御信号Ｓ９とＳ４をＯＮとして、ＡＣヒータ駆動回路２０５の安全保護用の定着リレーＲＬ２１と、キャパシタ充放電回路２０５の安全保護用の定着リレーＲＬ１１をＯＮして、安全装置を解除して、ＡＣ定着ヒータＨＴ２と、キャパシタＣＰ１より電力を供給する定着ヒータＨＴ１を点灯可能な状態にする（ステップＳ１１）。
【００８６】
制御部２０２は、入力電流検出回路２０６の検出電流値Ｓ７をモニターしながら（ステップＳ１２）、立ち上げ、待機、およびコピー等の所定の機器動作を実行する（ステップＳ１３）。
【００８７】
制御部２０２は、常時、様々な機器動作中において、入力電流検出回路２０６の検出電流値Ｓ７が所定の電流値以下であるか否かを監視しており、入力電流検出回路２０６の検出電流値Ｓ７が所定の電流値（入力許容電流値）以下であるか否かを判断する（ステップＳ１４）。ここで、所定の電流値は、その後にキャパシタＣＰ１の充電を開始しても最大消費電力定格のＰｍａｘ（１５００Ｗ）を超えない値である。
【００８８】
この判断の結果、制御部２０２は、入力電流検出回路２０６の検出電流値Ｓ７が所定の電流値以下でない場合には（ステップＳ１４）、キャパシタ充電信号Ｓ１がＯＮされている場合には、キャパシタ充電信号Ｓ１をＯＦＦとして、キャパシタＣＰ１の充電を停止して（ステップＳ２０）、ステップＳ１２に戻る。キャパシタ充電信号Ｓ１がＯＦＦであった場合には、ステップＳ２０の処理は無視される。
【００８９】
他方、制御部２０２は、入力電流検出回路２０６の検出電流値Ｓ７が所定の電流値以下である場合には（ステップＳ１４の「Ｙ」）、両端電圧検出回路２３２から入力される電圧信号Ｓ５に基づいて、キャパシタＣＰ１がフル充電されているか否かを判断する（ステップＳ１５）。この判断の結果、制御部２０２は、キャパシタＣＰ１がフル充電されていない場合には（ステップＳ１５の「Ｎ」）、ステップＳ１６に移行する一方、キャパシタＣＰ１がフル充電されている場合には（ステップＳ１５の「Ｙ」）、キャパシタ充電信号Ｓ１がＯＮされている場合には、キャパシタ充電信号Ｓ１をＯＦＦとして、キャパシタＣＰ１の充電を停止して（ステップＳ１８）、ステップＳ１６に移行する。キャパシタ充電信号Ｓ１がＯＦＦであった場合には、ステップＳ１８の処理は無視される。
【００９０】
ステップＳ１６では、制御部２０２は、両端電圧検出回路２３２から入力される電圧信号Ｓ５に基づいて、キャパシタＣＰ１の両端電圧が所定の値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１６）。この判断の結果、制御部２０２は、キャパシタＣＰ１の両端電圧が所定の値以下でない場合には（ステップＳ１６の「Ｎ」）、定着ヒータＨＴ１の点灯要求があるか否かを判断し（ステップＳ１９）、定着ヒータＨＴ１の点灯要求がある場合には（ステップＳ１９の「Ｎ」）、キャパシタＣＰ１の放電処理に移行する一方、定着ヒータＨＴ１の点灯要求がない場合には（ステップＳ１９の「Ｙ」）、ステップＳ１２に戻る。
【００９１】
他方、制御部２０２は、キャパシタＣＰ１の両端電圧が所定の値以下である場合には（ステップＳ１６の「Ｙ」）、キャパシタ充電信号Ｓ１をＯＮして、キャパシタ充電器２０３からキャパシタＣＰ１への出力をＯＮする（ステップＳ１７）。
【００９２】
ここで、キャパシタＣＰ１の充電開始後の処理を詳細に説明する。キャパシタＣＰ１の充電を開始すると、キャパシタＣＰ１の両端電圧が徐々に上昇していき、所定の値を超えるまでは、ステップＳ１２→ステップＳ１３→ステップＳ１４の「Ｙ」→ステップＳ１５の「Ｎ」→ステップＳ１６の「Ｙ」→ステップＳ１７→ステップＳ１２のループを繰り返す。この場合、ステップＳ１７の処理は既に実行済みであるので、この処理は無視される。
【００９３】
キャパシタＣＰ１の両端電圧が所定の値を超えると（ステップＳ１６の「Ｎ」）、キャパシタＣＰ１は放電可能状態になる。定着ヒータＨＴ１を点灯する必要がなければ（ステップＳ１９の「Ｙ」）、ステップＳ１２→ステップＳ１３→ステップＳ１４の「Ｙ」→ステップＳ１５の「Ｎ」→ステップＳ１６の「Ｎ」→ステップＳ１９の「Ｙ」→ステップＳ１２）のループを繰り返す。
【００９４】
更に、キャパシタＣＰ１の両端電圧が上昇していき、キャパシタＣＰ１がフル充電状態になると（ステップＳ１５の「Ｙ」）、制御部２０２は、キャパシタ（ＣＰ１）の両端電圧検出回路２３２により検出される電圧信号Ｓ５によってキャパシタＣＰ１がフル充電状態と判断し、キャパシタ充電信号Ｓ１をＯＦＦして、キャパシタ充電器２０３からキャパシタＣＰ１への出力をＯＦＦする（ステップＳ１８）。
【００９５】
キャパシタＣＰ１より電力を供給する定着ヒータＨＴ１の点灯要求の監視は、キャパシタＣＰ１がフル充電であった場合には、ステップＳ１２→ステップＳ１３→ステップＳ１４の「Ｙ」→ステップＳ１５の「Ｙ」→ステップＳ１８→ステップＳ１６の「Ｎ」→ステップＳ１９の「Ｙ」→ステップＳ１２のループの中で行われる。この場合、ステップＳ１８の処理は既に実行済みであるので、この処理は無視される。
【００９６】
また、キャパシタＣＰ１がフル充電ではない場合には、ステップＳ１２→ステップＳ１３→ステップＳ１４の「Ｙ」→ステップＳ１５の「Ｎ」→ステップＳ１６の「Ｎ」→ステップＳ１９の「Ｙ」→ステップＳ１２のループの中で行われる。
【００９７】
そして、いずれの場合も定着ヒータＨＴ１の点灯要求があれば（ステップＳ１９の「Ｎ」）、キャパシタＣＰ１の放電処理に移る。キャパシタＣＰ１がフル充電ではなく、かつ両端電圧が所定の値以下であった場合には（ステップＳ１６の「Ｙ」）、定着ヒータＨＴ１の点灯要求があっても無視される。
【００９８】
つぎに、ＤＣ電源生成回路２０４とＡＣヒータ駆動回路２０５における電力総和が、最大消費電力定格のＰｍａｘ（１５００Ｗ）に近づいた場合の動作について説明する。制御部２０２は、様々な機器動作中において、入力電流検出回路２０６の検出電流値が所定の電流値以下であることを監視し続けている（ステップＳ１４の「Ｙ」）。
【００９９】
充電動作中には、ステップＳ１２→ステップＳ１３→ステップＳ１４の「Ｙ」→ステップＳ１５の「Ｙ」→ステップＳ１８→ステップＳ１６の「Ｎ」→ステップＳ１９の「Ｙ」→ステップＳ１２のループと、ステップＳ１２→ステップＳ１３→ステップＳ１４の「Ｙ」→ステップＳ１５の「Ｎ」→ステップＳ１６の「Ｎ」→ステップＳ１９の「Ｙ」→ステップＳ１２）のループ、またはステップＳ１２→ステップＳ１３→ステップＳ１４の「Ｙ」→ステップＳ１５の「Ｎ」→ステップＳ１６の「Ｙ」→ステップＳ１７→ステップＳ１２のループのいずれかの処理過程にあるが、制御部２０２は、どの処理過程においても入力電流検出回路２０６の検出電流値Ｓ７が所定の電流値を超えたと判断した場合には（ステップＳ１４の「Ｎ」）、キャパシタ充電信号Ｓ１をＯＦＦしてキャパシタ充電器２０３からキャパシタＣＰ１への出力をＯＦＦする（ステップＳ２０）。
【０１００】
以上説明したように、本実施の形態の画像形成装置によれば、制御部２０２は、入力電流検出回路２０６で検出した検出電流値Ｓ７に応じて、キャパシタ充電器２０３によるキャパシタＣＰ１の充電動作を制御することとしたので、装置の動作状態、動作タイミング、またはオプションの接続状態などの様々な複雑な条件においても、画像形成装置の定格の最大消費電力定格のＰｍａｘ（１５００Ｗ）を超えないような条件で、商用電源の限界にとらわれずにキャパシタＣＰ１を効率よく短時間で充電することが可能となる。
【０１０１】
また、制御部２０２は、制御部２０２は、入力電流検出回路２０６で検出した検出電流値Ｓ７が、所定の電流値を超えた場合には、キャパシタＣＰ１の充電を停止することとしたので、画像形成装置の主電源装置に流入する電流が商用電源の定格値である１５Ａを超えないような条件でキャパシタＣＰ１を充電することが可能となる。
【０１０２】
（実施の形態２）
実施の形態２にかかる画像形成装置を図９〜図１１を参照して説明する。実施の形態２にかかる画像形成装置の構成および動作は、実施の形態１の画像形成装置とほぼ同様であるので、ここでは異なる点についてのみ説明する。
【０１０３】
図９は、定着ローラ１５１の温度制御を説明するためのタイミングチャートの一例を示している。同図（Ａ）は、定着ローラ１５１の表面温度Ｔ、同図（Ｂ）は、入力電流検出回路２０６で検出された検出電流値、同図（Ｃ）は、ＡＣ定着ヒータＨＴ２のＯＮ／ＯＦＦ、同図（Ｄ）は、キャパシタＣＰ１の放電のタイミングをそれぞれ示している。上記図７の期間ｔ１から期間ｔ３の開始部分までについて、図９を参照してさらに詳細に説明する。
【０１０４】
図９において、期間ｔ１は、定着ローラ１５１の表面温度を所定の温度に立ち上げる期間である。通常、ＡＣヒータ駆動回路２０５からＡＣ定着ヒータＨＴ２に電源を供給し、定着ローラ１５１を加熱する。この期間ｔ１では、ＡＣ定着ヒータＨＴ２はフルデューティで点灯しているが、コピー動作は行っていないので入力電流Ｉは、最大入力電流Ｉｍａｘ以下となっている。定着ローラ１５１の表面温度がコピー動作可能な温度である目標温度Ｔｔになると、ＡＣ定着ヒータＨＴ２への電源供給を停止する。この期間ｔ２がコピー待機状態である。
【０１０５】
期間ｔ２において、定着ローラ１５１の表面温度は目標温度Ｔｔに達していても定着装置周辺が十分に暖まっていない状態でコピースタートを開始すると、コピー開始直後は期間ｔ３のようにＡＣ定着ヒータＨＴ２が点灯している状態でも、定着ローラ１５１の表面温度が低下する場合がある。実際には、定着ローラ１５１の表面温度が目標温度Ｔｔ以下になってもコピー動作可能であるが、定着ローラ１５１の表面温度がＴｍｉｎ以下になる場合には定着性が確保できなくなるので、コピー動作を停止させなければならない。
【０１０６】
コピー動作中は、ＤＣ電源生成回路２０４の負荷電流の増加に伴って画像形成装置全体の入力電流も増加して、画像形成装置として定められている最大入力電流Ｉｍａｘに達する可能性がある。装置仕様上、この最大電流値Ｉｍａｘを超えることはできない。このため、この状態においてＡＣ定着ヒータＨＴ２の点灯率を更に上げることはできないので、期間ｔ４のように定着ローラ１５１の表面温度がＴｍｉｎ以下にならないように、予めキャパシタＣＰ１に充電されている電力を定着ヒータＨＴ１に放電供給することにより、定着ローラ１５１の表面温度を上昇させる。
【０１０７】
キャパシタＣＰ１の電力を定着ヒータＨＴ１に放電供給することにより、期間ｔ５のように定着ローラＲＯＬ１の表面温度が目標温度Ｔｔに達した場合には、ＣＰ１からの放電を停止する。キャパシタＣＰ１からの放電供給が停止した場合でも、ＡＣ定着ヒータＨＴ２のみで期間ｔ６のように定着ローラ１５１の表面温度を目標温度Ｔｔに維持できる場合には、ＡＣ定着ヒータＨＴ２をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより温度制御を行う。
【０１０８】
期間ｔ３のように、ＡＣ定着ヒータＨＴ２が点灯している状態でも、定着ローラ１５１の表面温度が低下する場合は、予めキャパシタＣＰ１に充電されている電力を定着ヒータＨＴ１に放電供給することにより、定着ローラ１５１の表面温度を上昇させるが、その直後のコピー動作が連続通紙であった場合には、再び定着ローラ１５１の熱が紙に奪われてしまう。
【０１０９】
このとき、ＡＣ定着ヒータＨＴ２が頻繁にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことになり、ＡＣ定着ヒータＨＴ２への電力供給を行っているＡＣヒータ駆動回路２０５の入力電流は頻繁に増減する。このような場合は、入力電流検出回路２０６で検出した検出電流値Ｓ７に対する余剰分が、キャパシタＣＰ１を充電するのに必要な電力条件（２５０Ｗ）を十分に満足できない条件が継続してしまう。
【０１１０】
そこで、実施の形態２の画像形成装置では、ＡＣ定着ヒータＨＴ２を頻繁にＯＮ／ＯＦＦを繰り返している場合でも、キャパシタＣＰ１の充電動作を極力継続して、キャパシタを早くフル充電状態に復帰させるために、入力電流検出回路２０６の検出電流値Ｓ７が入力電流許容値を超えた場合は、キャパシタＣＰ１の充電電流の目標値を低く設定して充電を行うものである。
【０１１１】
図１０は、図３のキャパシタ充電器２０３の構成を示す図である。キャパシタ充電器２０３は、図１０に示すように、スイッチングコンバータ３０１と、出力制御回路３０２と、出力電圧サンプルホールド回路３０３と、出力電流検出回路３０４と、出力電圧検出回路３０５と、初期化制御回路３０６とを備えている。
【０１１２】
スイッチングコンバータ３０１は、ＡＣ入力電源を出力制御回路３０２から入力される制御信号に基づきスイッチングして、出力電流または出力電圧が一定になるように出力を調整する。出力電流検出回路３０４は、スイッチングコンバータ３０１の出力電流を検出して、出力制御回路２に出力する。出力電圧検出回路３０５は、スイッチングコンバータ３０１の出力電圧を検出して、出力制御回路３０２、出力電圧サンプルホールド回路３０３、および初期化制御回路３０６に出力する。
【０１１３】
出力電圧サンプルホールド回路３０３は、例えば、ＡＤ（アナログーデジタル）変換部と、データラッチ部と、ＤＡ（デジタルーアナログ）変換部とから構成されている。出力電圧サンプルホールド回路３０３は、制御部２０２から入力されるサンプル信号に基づいて、出力電圧検出回路３０５の検出電圧をＡＤ変換して、出力されたデジタルデータをラッチで固定し、そのデータをＤＡ変換して得られたアナログ電圧を出力制御回路３０２に電圧目標値Ｖａとして出力する。
【０１１４】
出力制御回路３０２は、電流目標値Ｉａまたは電圧目標値Ｖａと、出力電流検出回路４０４または出力電圧検出回路３０５の検出値とを比較して、スイッチングコンバータ３０１のスイッチングを制御信号により制御するものであり、制御部２０２から入力されるサンプル信号により定電流充電モードから緩和充電モードに切り換える。
【０１１５】
出力制御回路３０２は、定電流充電モードでは、出力電流検出回路４０４の検出値を電流目標値Ｉａと比較してスイッチングコンバータ３０１の出力を定電流に制御し、緩和充電モードでは、出力電圧検出回路３０５の検出値を電圧目標値Ｖａと比較してスイッチングコンバータ３０１の出力を定電圧に制御する。
【０１１６】
初期化制御回路３０６は、ホールドした出力電圧に基づき初期化が必要か否かを判定し、初期化モード選択信号を出力制御回路３０２に出力するものである。満充電信号は、スイッチングコンバータ３０１の出力をキャパシタ充電器２０３の出力として直列接続されキャパシタＣＰ１の各セルを充電し、いずれかのセルが満充電になったのを検出するためのサンプリングをするためのものである。最も早く電圧が上昇するセルが満充電電圧に達した時点で、それまでの定電流充電からその電圧で定電圧充電に切り換わる。サンプル信号、初期化モード選択信号は、いずれも制御部２０２が制御する。
【０１１７】
実施の形態２の画像形成装置のキャパシタＣＰ１の充電制御を図１１を参照して説明する。図１１は、制御部２０２によるキャパシタＣＰ１の充電制御を説明するためのフローチャートである。図１１において、図８と同様の処理を行うステップには同一のステップ番号を付してあり、同様の処理を行うステップについてはその詳細な説明は省略する。図１１のフローチャートは、図８のフローチャートに、ステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ２３を追加したものである。
【０１１８】
ＤＣ電源生成回路２０４とＡＣヒータ駆動回路２０５における電力の総和が、最大消費電力定格のＰｍａｘ（１５００Ｗ）に近づいた場合、すなわち、制御部２０２が、入力電流検出回路２０６の検出電流値Ｓ７が所定の電流値を超えたと判断した場合（ステップＳ１４の「Ｎ」）以外については、図８のフローチャートと同様の処理を行うため、その説明は省略する。
【０１１９】
ここでは、ＤＣ電源生成部２０４とＡＣヒータ駆動回路２０５における電力の総和が、最大消費電力定格のＰｍａｘ（１５００Ｗ）に近づいた場合について説明する。まず、制御部２０２は、キャパシタ充電器２０３に対するサンプル信号により、キャパシタ充電器２０３を定電流充電モードに設定し、更に、スイッチングコンバータ３０１の電流目標値Ｉａに初期値を設定する（ステップＳ２１）。図８の例では、キャパシタＣＰ１を充電するのに必要な電力条件（２５０Ｗ）として説明していたため、ここでは、初期値を２．５Ａ（１００Ｖの場合）としておく。また、図８のフローチャートでは、スイッチングコンバータ３０１の電流目標値Ｉａを２．５Ａ固定としていた。
【０１２０】
制御部２０２は、様々な機器動作中において、入力電流検出回路２０６の検出電流値Ｓ７が所定の電流値以下であることを監視し続けている（ステップＳ１４の「Ｙ」）。
【０１２１】
充電動作中には、ステップＳ２１→ステップＳ１２→ステップＳ１３→ステップＳ１４の「Ｙ」→ステップＳ１５の「Ｙ」→ステップＳ１８→ステップＳ１６の「Ｎ」→ステップＳ１９の「Ｙ」→ステップＳ２１のループと、ステップＳ２１→ステップＳ１２→ステップＳ１３→ステップＳ１４の「Ｙ」→ステップＳ１５の「Ｎ」→ステップＳ１６の「Ｎ」→ステップＳ１９の「Ｙ」→ステップＳ２１のループ、またはステップＳ２１→ステップＳ１２→ステップＳ１３→ステップＳ１４の「Ｙ」→ステップＳ１５の「Ｎ」→ステップＳ１６の「Ｙ」→ステップＳ１７→ステップＳ２１のループのいずれかの処理過程にあるが、制御部２０２は、どの処理過程においても入力電流検出回路２０６の検出電流値Ｓ７が所定の電流値を超えたと判断した場合には（ステップＳ１４の「Ｎ」）、スイッチングコンバータ３０１の電流目標値Ｉａを最大消費電力定格のＰｍａｘ（１５００Ｗ）に相当する最大入力電流Ｉｍａｘからの余剰分となるように設定し直す。すなわち、検出電流値Ｓ７と所定の電流値の差分を電流目標値Ｉａから減算した値を新たな電流目標値Ｉａとして算出して（ステップＳ２２）、キャパシタ充電器２０３に対するサンプル信号により設定する（ステップＳ２３）。
【０１２２】
そして、（ステップＳ１５の「Ｎ」→ステップＳ１６の「Ｎ」→ステップＳ１９の「Ｙ」→ステップＳ２１）のループ、または、（ステップＳ１５の「Ｎ」→ステップＳ１６の「Ｙ」→ステップＳ１７→ステップＳ２１）のループのいずれかでステップＳ２１に戻るのであるが、この間はスイッチングコンバータ３０１の電流目標値Ｉａの初期値より低い電流値でキャパシタＣＰ１を充電する。
【０１２３】
ステップＳ２１に戻ると、制御部２０２はキャパシタ充電器２０３に対するサンプル信号により、スイッチングコンバータ３０１の電流目標値Ｉａを初期値に設定し直す。そして、ステップＳ１４で、再び入力電流検出回路２０６の検出電流値が所定の電流値を超えたと判断した場合（ステップＳ１４の「Ｎ」）には、検出電流値Ｓ７が所定の電流値以下になるまで上記の処理を繰り返す。
【０１２４】
以上説明したように、実施の形態２の画像形成装置によれば、制御部２０２は、入力電流検出回路２０６で検出した検出電流値Ｓ７が、所定の電流値を超えた場合には、充電電流の目標電流値を低く設定することとしたので、いかなる場合でもキャパシタＣＰ１への充電動作を極力継続して、キャパシタＣＰ１を早くフル充電状態に復帰させることが可能となる。
【０１２５】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で適宜変形可能である。
【０１２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる画像形成装置によれば、定着部材でトナー像を熱定着する定着装置を備えた画像形成装置において、商用電源に接続して定常的に電力供給が可能な主電源と、充電可能なキャパシタから構成される補助電源と、前記補助電源を充電する充電手段と、前記補助電源から電力が供給されて発熱し、前記定着部材を加熱する発熱部材と、前記商用電源から流入する電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段で検出された電流値に応じて、前記充電手段による前記補助電源の充電を制御する充電制御手段と、を備えたこととしたので、いかなる動作状態や使用条件においても商用電源の限界にとらわれずに、定着装置の補助電源として使用されるキャパシタを効率良く短時間で充電することが可能となる。
【０１２７】
また、請求項２にかかる画像形成装置によれば、請求項１にかかる画像形成装置において、前記充電電流制御手段は、前記電流検出手段で検出された電流値が入力電流許容値を超えた場合には、前記充電手段による前記補助電源の充電を停止させることとしたので、画像形成装置の主電源に流入する電流が商用電源の定格値（例えば、１５Ａ）を超えない条件で補助電源の充電を行うことが可能となる。
【０１２８】
また、請求項３にかかる画像形成装置によれば、請求項１にかかる画像形成装置において、前記充電電流制御手段は、前記電流検出手段で検出した電流値が入力電流許容値を超えた場合には、前記充電手段による前記補助電源の充電電流のレベルを下げることとしたので、いかなる場合でも補助電源への充電動作を極力継続して、補助電源を早くフル充電状態に復帰させることが可能となる。
【０１２９】
また、請求項４にかかる画像形成装置によれば、請求項１〜請求項３のいずれか１つにかかる発明において、前記補助電源は、電気二重層コンデンサで構成されることとしたので、ランニングコストを低下させることができ、また、低消費電力化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される画像形成装置のメカ構成を示す断面図である。
【図２】図１の定着装置の内部構成を示す図である。
【図３】図１の定着装置の電源回路の構成を示す図である。
【図４】図３のＡＣヒータ駆動回路の構成を示す図である。
【図５】図３のキャパタ充放電回路の構成を示す図である。
【図６】図３の制御部の概略構成を示す図である。
【図７】画像形成装置の電力消費状態とキャパシタＣＰの充電の可／否を説明するための説明図である。
【図８】図３の制御部の充電制御を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図９】実施の形態２において、定着ローラの温度制御を説明するためのタイミングチャートを示す図である。
【図１０】実施の形態２において、図３のキャパシタ充電器の構成を示す図である。
【図１１】実施の形態２において、図３の制御部の充電制御を説明するためのフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
１ 画像形成装置
１０ 自動原稿送り装置（ＡＤＦ）
２０ 画像読み取り装置
３０ 書き込みユニット
４０ プリンタユニット
１２１ 定着装置
１５１ 定着ローラ
１５２ 加圧ローラ
２００ 電源回路
２０１ 主電源ＳＷ
２０２ 制御部
２０３ キャパシタ充電器
２０４ ＤＣ電源生成回路
２０５ ＡＣヒータ駆動回路
２０６ 入力電流検出回路
２０７ インターロックスイッチ
２０８ キャパシタ充放電回路
２２０ ヒータＯＮ／ＯＦＦ回路
２３１ 充放電用スイッチ
２３２ 両端電圧検出回路
ＣＰ１、 キャパシタ
ＴＨ１１ サーミスタ
ＨＴ１ 定着ヒータ
ＨＴ２ ＡＣ定着ヒータ
ＲＬ１１、ＲＬ２１ 定着リレー

Claims (4)

1. 定着部材でトナー像を熱定着する定着装置を備えた画像形成装置において、
   商用電源に接続して定常的に電力供給が可能な主電源と、
   充電可能なキャパシタから構成される補助電源と、
   前記補助電源を充電する充電手段と、
   前記補助電源から電力が供給されて発熱し、前記定着部材を加熱する発熱部材と、
   前記商用電源から流入する電流を検出する電流検出手段と、
   前記電流検出手段で検出された電流値に応じて、前記充電手段による前記補助電源の充電を制御する充電制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記充電電流制御手段は、前記電流検出手段で検出された電流値が入力電流許容値を超えた場合には、前記充電手段による前記補助電源の充電を停止させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記充電電流制御手段は、前記電流検出手段で検出した電流値が入力電流許容値を超えた場合には、前記充電手段による前記補助電源の充電電流のレベルを下げることを特徴とする特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記補助電源は、電気二重層コンデンサで構成されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の画像形成装置。

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