JP2006276431A

JP2006276431A - 画像形成装置

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Publication number: JP2006276431A
Application number: JP2005095152A
Authority: JP
Inventors: Junya Yoda; 純也与田
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2025-03-29
Also published as: JP4429951B2; US20060222395A1; US7542691B2

Abstract

【課題】定着立ち上げ時の時間を短縮すると共に、印刷中の定着温度の落ち込みを解消し、補助電源の寿命を短くすることなく、安価な画像形成装置を提供すること。
【解決手段】キャパシタ１８で第１定着ヒータ１７を駆動するか外部電源２でキャパシタ１８を充電するかを切り替えるキャパシタ充放電スイッチ２０と、リチウムイオン電池２３で第２定着ヒータ２２を駆動するか外部電源２でリチウムイオン電池２３を充電するかを切り替えるバッテリ充放電スイッチ２５と、第３定着ヒータ２６を駆動させる第３ヒータ駆動スイッチ２７と、当該複合機１が、定着部温度を急上させるべき第１の状態か、定着部温度を維持すべき第２の状態かを判別する装置状態判別部１５２と、第１の状態では、定着ヒータ１７、２２及び２６をオンし、第２の状態では、定着ヒータ２２及び２６をオンにすると共にキャパシタ１８の充電を行うスイッチ制御部１５３とを複合機１に備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱によりトナーを記録紙に定着させる画像形成装置に関する。

従来、画像形成装置においては、定着ヒータを商用電源により加熱している。また、近年の画像形成装置は、省エネルギー対策として、定着ヒータへの電力供給を停止した省エネルギーモードを備えている。省エネルギーモードを備える画像形成装置においては、一旦電力供給を停止した定着ヒータの温度は定着可能な温度より下がってしまうため、省エネルギーモードから印刷モードへ復帰する際には、定着ヒータの温度が所定の温度に達するまでの待ち時間（立上り時間）が必要となる。

このため、例えば省エネルギーモードにおける定着ヒータの温度を印刷時より若干低い温度に保つことにより、上記待ち時間を短くするようにした画像形成装置がある。

大きな電力を使用すれば急速に定着ヒータの温度を上げることが可能となるが、日本国内における商用電源は、１００Ｖ、１５Ａで１５００Ｗが最大であるため、通常これは不可能である。これに対し、例えば下記特許文献１には、立上り時間を短縮するために、充電可能な補助電源（コンデンサ又はバッテリ）を備え、省エネルギーモードにおいては商用電源により補助電源を充電し、省エネルギーモードから印刷モードへ復帰する際には、商用電源と補助電源の両方を用いて大電流を定着ヒータに流し、立上り時間を短縮すると共に、省エネルギーモードにおける定着ヒータの温度をより低くしても立ち上がり時間を短くできることからより省エネルギー効果を高める加熱装置又は画像形成装置が開示されている。

また、補助電源を用いる代わりに２つのコンセントから同時に電源をとるようにした画像形成装置もある。

また、従来の画像形成装置においては、長時間印刷が行われる場合には、印刷中に定着ヒータの温度が落ち込むことがある。

ここで、補助電源としてのコンデンサに適した電気二重層キャパシタと、補助電源としてのバッテリに適したリチウムイオン電池についてその特徴を説明する。電気二重層キャパシタは、大電流での充放電が可能であると共に、充放電の繰り返し寿命が比較的長い（例えば数十万回のオーダー）が、電圧が急速に低下するという特徴を有する。そのため、長時間電力を供給するためには、容量を大きくする必要があり高価となる。電気二重層キャパシタの充電時間は例えば数１０秒程度である。

リチウムイオン電池は、放電末期までの電圧の低下が小さいという特徴を有する。そのため、電気二重層キャパシタと比較して安価に長時間電力を供給することができる。また、リチウムイオン電池は、大電流で充放電を繰り返すほど寿命が短くなるという性質を有している。定着ヒータに用いられるハロゲンヒータを常温程度に冷めた状態から点灯させる場合には、ハロゲンヒータへの突入電流が大きく流れ、定格電流の１０倍近い電流が流れることもあるため、このような使用を行った場合にはリチウムイオン電池の充放電の繰り返し回数の寿命は約５００〜１０００回程度と比較的短い。リチウムイオン電池の充電時間は例えば１０分程度である。
特開平１０−２８２８２１号公報

印刷中における定着ヒータの温度の落ち込みを防止すること、及び、省エネルギーモードにおける定着ヒータの温度をより低くし、かつ省エネルギーモードから印刷モードへの立ち上がり時間を短縮することの両方を行うには、補助電源を印刷中にも用いて、省エネルギーモードから印刷モードへの復帰時から印刷完了までの長期間にわたって大電流を定着ヒータに流せるようにすればよい。しかしながら、電気二重層キャパシタは放電開始から電圧が急速に低下するという特徴を有するため、補助電源に電気二重層キャパシタを使用する場合には、長時間の使用に耐えるようにしなければならない。このためには、電気二重層キャパシタの容量を大きくすればよいが、電気二重層キャパシタの容量を大きくすると高価になってしまう。また、リチウムイオン電池は大電流で充放電を繰り返すほど寿命が短くなるという特徴を有するが、定着ローラに使用されるハロゲンヒータは、常温付近まで冷えた温度から点灯させた場合には大電流が流れてしまうという性質を有するため、冷えた定着ヒータの急速加熱のための補助電源にリチウムイオン電池を使用すると、リチウムイオン電池の寿命を短くしてしまう。

本発明は、上記問題点に鑑みて成されたもので、定着立ち上げ時の時間を短縮すると共に、印刷中の定着温度の落ち込みを解消し、補助電源の寿命を短くしてしまうことなく、かつ安価な画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る画像形成装置は、キャパシタからなる第１の補助電源と、二次電池からなる第２の補助電源と、前記第１の補助電源からの電力で、トナーを記録紙へ定着させる定着部を加熱する第１の定着ヒータと、前記第２の補助電源からの電力で前記定着部を加熱する第２の定着ヒータと、外部電源からの電力で前記定着部を加熱する第３の定着ヒータと、前記第１の補助電源を充電するか否かを切り替える第１の充電スイッチと、前記第２の補助電源を充電するか否かを切り替える第２の充電スイッチと、前記第１の補助電源を放電して前記第１の定着ヒータを駆動させるか、前記第１の補助電源を充電するかを切り替える第１の充放電スイッチと、前記第２の補助電源を放電して前記第２の定着ヒータを駆動させるか、前記第２の補助電源を充電するかを切り替える第２の充放電スイッチと、前記外部電源からの電力で前記第３の定着ヒータを駆動させるか否かを切り替える第３ヒータ駆動スイッチと、当該画像形成装置が、前記定着部を予め定められた第１の温度範囲まで急速に上げる必要のある第１の状態であるか、又は前記定着部を前記予め定められた第１の温度範囲に維持する必要のある第２の状態であるかを判別する状態判別手段と、前記状態判別手段により当該画像形成装置が前記第１の状態であると判別された場合には、前記第１の充放電スイッチを放電側に切り替え、前記第２の充放電スイッチを充電側に切り替え、前記第２の充電スイッチを充電しない側に切り替え、前記第３ヒータ駆動スイッチを駆動する側に切り替え、当該画像形成装置が前記第２の状態であると判定された場合には、前記第１の充放電スイッチを充電側に切り替え、前記第１の充電スイッチを充電しない側に切り替え、前記第２の充放電スイッチを放電側に切り替え、前記第３ヒータ駆動スイッチを駆動する側に切り替える制御手段とを備えるものである。

請求項２に係る画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置であって、前記第１の状態は、前記定着部の温度が前記予め定められた第１の温度範囲より低い温度であるときに当該画像形成装置が印刷を開始する指示を受け付け、前記定着部の温度が前記予め定められた第１の温度範囲まで上昇するまでの状態、及び当該画像形成装置に対して電力の投入が開始され、前記定着部の温度が前記予め定められた温度範囲まで上昇するまでの状態のいずれか一方であり、前記第２の状態は、印刷中の状態であるものである。

請求項３に係る画像形成装置は、請求項２に記載の画像形成装置であって、前記状態判別手段は、前記定着部の温度が前記予め定められた第１の温度範囲よりも低い第２の温度範囲にあり印刷中でない第３の状態であるか、及び前記第３ヒータ駆動スイッチを駆動しない側に切り替えた第４の状態であるかを更に判別し、前記制御手段は、前記状態判別手段により当該画像形成装置が前記第３及び第４の状態であると判別された場合には、前記第１及び第２の充放電スイッチを共に充電側に切り替え、前記第１及び第２の充電スイッチを共に充電する側に切り替えるものである。

請求項４に係る画像形成装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置であって、当該画像形成装置に対して電力が投入されている場合には、前記第２の補助電源からの電力で前記第１の補助電源を充電せず、当該画像形成装置に対して電力が投入されていない場合には、前記第２の補助電源からの電力で前記第１の補助電源を充電するように切り替える第３の充電スイッチを更に備えるものである。

請求項５に係る画像形成装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置であって、前記第１の補助電源は電気二重層キャパシタで、前記第２の補助電源はリチウムイオン電池であるものである。

請求項１に記載の発明によれば、画像形成装置が、大きな電流を短時間に供給して、定着部を所定の第１の温度範囲まで急速に上げる場合には、外部電源及び第１の補助電源からの電力供給により第１及び第３の定着ヒータが駆動され、画像形成装置が、大きな電流ではない電流を長時間供給して、定着部を所定の温度範囲に維持する場合には、外部電源及び第２の補助電源からの電力供給により第２及び第３の定着ヒータが駆動されるので、定着部を所定の第１の温度範囲まで上げるのにかかる時間を短縮できると共に、定着部を所定の第１の温度範囲に維持することができ、第２の補助電源に大電流を流すことがないので第２の補助電源の寿命を短くしてしまうことがなく、第２の補助電源があるために第１の補助電源が長時間電流を流す必要がないので、第１の補助電源を大容量にする必要がなく第１の補助電源に高価なものを用いる必要がない。また、第１及び第２の状態においては、第１及び第２の補助電源は外部電源により充電されないので、外部電源は第３の定着ヒータの駆動にのみ使用され、第３の定着ヒータの駆動電力が十分にとれないということがない。

請求項２に記載の発明によれば、定着部の温度が所定の第１の温度範囲より低い温度であるときに当該画像形成装置が印刷を開始する指示を受け付け、定着部の温度が所定の第１の温度範囲まで上昇するまでの状態、又は当該画像形成装置に対して電力の投入が開始され、定着部の温度が所定の温度範囲まで上昇するまでの状態に画像形成装置がある場合には、外部電源及び第１の補助電源からの電力供給により第１及び第３の定着ヒータが駆動され、当該画像形成装置が、印刷中の状態である場合には、外部電源及び第２の補助電源からの電力供給により第２及び第３の定着ヒータが駆動されるので、定着部を所定の第１の温度範囲まで上げるのにかかる時間を短縮できると共に、定着部を所定の第１の温度範囲に維持することができ、第２の補助電源に大電流を流すことがないので第２の補助電源の寿命を短くしてしまうことがなく、第２の補助電源があるために第１の補助電源が長時間電流を流す必要がないので、第１の補助電源を大容量にする必要がなく第１の補助電源に高価なものを用いる必要がない。また、第１及び第２の状態においては、第１及び第２の補助電源は外部電源により充電されないので、外部電源は第３の定着ヒータの駆動にのみ使用され、第３の定着ヒータの駆動電力が十分にとれないということがない。

請求項３に記載の発明によれば、定着部の温度が所定の第１の温度範囲よりも低い第２の温度範囲にあり印刷中でない状態、及び、前記第３ヒータ駆動スイッチを駆動しない側に切り替えた状態に画像形成装置がある場合には、第１及び第２の補助電源に外部電源から充電されるので、第１及び第２の補助電源が共に使用されていない場合には第１及び第２の補助電源が共に外部電源により充電される。

請求項４に記載の発明によれば、画像形成装置に対して電力が投入されていない場合、すなわち電源スイッチがオフになっていたり電源プラグがコンセントに差し込まれていない場合には、第１の補助電源が第２の補助電源により充電されるので、画像形成装置に対して電源が投入された後に直ちに使用したいが自然放電しやすい第１の補助電源が、画像形成装置に対して電源が投入されたときに充電されている可能性が高くなるので、画像形成装置に対して電力が投入された場合に、定着部の温度を急速に上げることができる。

請求項５に記載の発明によれば、通常のコンデンサより容量がより大きく、放電時間がより長い電気二重層キャパシタを第１の補助電源として用いるので、第１の補助電源の容量をより大きく、放電時間をより長くでき、ニッケル水素電池より持続時間がより長いリチウムイオン電池を第２の補助電源として用いるので、第２の補助電源の持続時間をより長くできる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置、例えばプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、又はこれらの機能を併せ持つ複合機等の特に定着ローラを加熱する定着ヒータのオンオフを制御する定着ヒータ制御機構を中心とした機能構成図である。ここで、定着ローラ（図示省略）は、記録紙上に形成されたトナー画像を、加圧ローラ（図示省略）との間でニップし、熱及び圧力によりトナーを記録紙に定着させるものである。

外部電源２は、例えばいわゆる商用電源で、電力会社から供給されるＡＣ（交流）電源である。

複合機１は、画像形成部１１、画像形成指示受付部１２、タイマー１３、定着ローラ温度センサ１４、制御部１５、第１定着ヒータ１７、電気二重層キャパシタ１８、キャパシタ充電スイッチ１９、キャパシタ充放電スイッチ２０、電源オフ時キャパシタ充電スイッチ２１、第２定着ヒータ２２、リチウムイオン電池２３、バッテリ充電スイッチ２４、バッテリ充放電スイッチ２５、第３定着ヒータ２６、及び第３ヒータ駆動スイッチ２７を備える。

画像形成部１１は、記録紙にトナー画像を形成する画像形成を行うもので、複合機１においては、例えばコピー機能、プリンタ機能、ファクシミリ受信機能が実行される際に動作する。

画像形成指示受付部１２は、ユーザ等による画像形成の指示（コピー機能、プリンタ機能、ファクシミリ受信機能の実行指示）を受け付けるものである。画像形成指示受付部１２において、コピー機能実行指示は、当該複合機１の操作パネル（図示省略）からユーザにより当該複合機１に入力される。プリンタ機能実行指示は、ネットワーク等により複合機１に接続された例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）から当該複合機１に送信される。ファクシミリ受信実行指示は、公衆回線等により複合機１に接続されたファクシミリ送信装置から当該複合機１に送信される。

タイマー１３は、装置状態判別部１５２から指示を受けてからの経過時間を計時するものである。定着ローラ温度センサ１４は、定着ローラ（図示省略）の温度を計測して定着ローラ温度制御部１５１に出力するものである。

第１定着ヒータ１７、第２定着ヒータ２２及び第３定着ヒータ２６は、定着ローラを加熱するためのヒータ群である。第１定着ヒータ１７は、例えば１３００ＷのＤＣ（直流）ヒータで、第２定着ヒータ２２は、例えば５００ＷのＤＣヒータで、第３定着ヒータ２６は、例えば１２００ＷのＡＣ（交流）ヒータである。第１定着ヒータ１７は、大電流を流して急速に加熱するため電力消費の大きいものを用いている。第１定着ヒータ１７、第２定着ヒータ２２及び第３定着ヒータ２６は隣接して設置されており、第１定着ヒータ１７又は第３定着ヒータ２６がオンされている場合には、その余熱により第２定着ヒータ２２が幾分暖まる。

電気二重層キャパシタ１８は、第１定着ヒータ１７を駆動するための充電式の電源である。電気二重層キャパシタ１８は、大電流での充放電が可能であると共に、充放電の繰り返し寿命が比較的長い（例えば数十万回のオーダー）が、電力（電圧）が急速に低下するという特徴を有する。電気二重層キャパシタ１８の充電時間は例えば数１０秒である。

リチウムイオン電池２３は、第２定着ヒータ２２を駆動するための充電式の電源である。リチウムイオン電池２３は、放電末期までの電圧の低下が小さいという特徴を有する。リチウムイオン電池２３の充電時間は例えば１０分である。

キャパシタ充電スイッチ１９は、外部電源２を用いて電気二重層キャパシタ１８を充電するか否かを切り替えるスイッチである。バッテリ充電スイッチ２４は、外部電源２を用いてリチウムイオン電池２３を充電するか否かを切り替えるスイッチである。

キャパシタ充放電スイッチ２０は、電気二重層キャパシタ１８を電力供給源として第１定着ヒータ１７を駆動するか、外部電源２を電力供給源として電気二重層キャパシタ１８を充電するかを切り替えるスイッチである。当該スイッチを充電側に切り替えると（キャパシタ充電スイッチ１９がオンされている場合には）電気二重層キャパシタ１８が充電され、当該スイッチを放電側に切り替えると第１定着ヒータ１７が駆動される。キャパシタ充放電スイッチ２０は、リレーを用いたスイッチで、外部電源２から電力が供給されていないときには、充電側に切り替わる。

バッテリ充放電スイッチ２５は、リチウムイオン電池２３を電力供給源として第２定着ヒータ２２を駆動するか、外部電源２を電力供給源としてリチウムイオン電池２３を充電するかを切り替えるスイッチである。当該スイッチを充電側に切り替えると（バッテリ充電スイッチ２４がオンされている場合には）リチウムイオン電池２３が充電され、当該スイッチを放電側に切り替えると第２定着ヒータ２２が駆動される。バッテリ充放電スイッチ２５は、リレーを用いたスイッチで、外部電源２から電力が供給されていないときには、充電側に切り替わる。

第３ヒータ駆動スイッチ２７は、外部電源２を電力供給源として第３定着ヒータ２６を駆動するか否かを切り替えるスイッチである。当該スイッチをオンにすると第３定着ヒータ２６が駆動され、当該スイッチをオフにすると第３定着ヒータ２６が停止される。

電源オフ時キャパシタ充電スイッチ２１は、外部電源２から当該複合機１に電力が供給されていないときに、リチウムイオン電池２３を電力供給源として電気二重層キャパシタ１８を充電するように切り替えるスイッチである。電源オフ時キャパシタ充電スイッチ２１は、リレーを用いたスイッチで、当該複合機１内に外部電源２から電力が供給されている場合にはオフに切り替わり、リチウムイオン電池２３を電力供給源とした電気二重層キャパシタ１８への充電を停止する。外部電源２から電力が供給されていない場合には、電源オフ時キャパシタ充電スイッチ２１はオンに切り替わり、リチウムイオン電池２３を電力供給源とした電気二重層キャパシタ１８への充電が行われる。

ここで、外部電源２から電力が供給されていないときとは、複合機１の電源コード（プラグ）がコンセントから外されている場合、又は複合機１の電源スイッチがオフされている場合である。本実施形態においては、電源スイッチがオフされているが、電源コードがコンセントに接続されている場合には、外部電源２の電力が電気二重層キャパシタ１８とリチウムイオン電池２３の充電のみに供給され、電源コードがコンセントから外されている場合に、リチウムイオン電池２３から電気二重層キャパシタ１８への充電が行われるようにする。

制御部１５は、複合機１全体を制御するもので、プログラムを実行するＣＰＵ（中央処理装置）、前記プログラムを格納するＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、前記プログラム実行時の一時的な記憶領域として用いられるＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等から構成される。制御部１５は、本発明にかかる機能構成として定着ローラ温度制御部１５１、装置状態判別部１５２及びスイッチ制御部１５３を備える。

装置状態判別部１５２は、当該複合機の現在の状態が、初期立ち上げ状態、プリント状態、レディ状態、スリープ状態、及び急速立ち上げ状態のいずれにあるかを判別するものである。

初期立ち上げ状態は、複合機１に電源が投入された時点から定着ローラの温度が定着可能な所定の第１の温度範囲の上限に至るまでの状態である。プリント状態は、複合機１が印刷中（印刷（複写等を含む）を受け付けてから完了するまでの間）の状態である。ただし、プリント状態においては、定着ローラの温度は定着可能な所定の第１の温度範囲内にある。レディ状態は、定着ローラの温度が定着可能な所定の第１の温度範囲内よりも低い第２の温度範囲にあり、印刷中でない状態である。スリープ状態は、第３定着ヒータ２６が停止された状態である。急速立ち上げ状態は、スリープ状態において印刷を受け付けた時点から定着ローラの温度が定着可能な所定の第１の温度範囲の上限に至るまでの状態である。

図２は、各状態種別（初期立ち上げ状態、プリント状態、レディ状態、スリープ状態、及び急速立ち上げ状態）及び、各状態から他の状態に遷移する契機となるイベントの種別とを示す状態遷移情報である。装置状態判別部１５２は、状態遷移情報を予め記憶しておき、現在の状態（遷移元状態）、及び発生したイベントから次に遷移する状態（遷移先状態）を判別する。

定着ローラ温度制御部１５１は、プリント状態において、定着ローラの温度が所定の第１の温度範囲内にあるように第２定着ヒータ２２及び第３定着ヒータ２６のオンオフを制御するものである。定着ローラ温度制御部１５１は、定着ローラ温度センサ１４から定着ローラの温度を取得し、複合機１がプリント状態にある場合には、定着ローラの温度が定着可能な所定温度範囲上限になるまで第２定着ヒータ２２及び第３定着ヒータ２６をオンにし、定着ローラの温度が所定温度範囲上限に達した後、定着ローラの温度が定着可能な所定温度範囲下限になるまで第２定着ヒータ２２及び第３定着ヒータ２６をオフにすることを繰り返し、定着ローラの温度を所定温度範囲内に維持する。また、定着ローラ温度制御部１５１は、レディ状態において、定着ローラの温度が所定の第２の温度範囲内にあるように第３定着ヒータ２６のオンオフを制御するものである。

スイッチ制御部１５３は、現在の状態に基づき、各種スイッチ（キャパシタ充放電スイッチ２０、バッテリ充放電スイッチ２５、第３ヒータ駆動スイッチ２７）の切り替えを制御するものである。図３は、各状態と各スイッチの状態との対応関係を示す図表である。初期立ち上げ状態及び急速立ち上げ状態においては、バッテリ充電スイッチ２４をオフにしてリチウムイオン電池２３の充電を行わないため、第３定着ヒータ２６の駆動に十分な（外部電源２の）電力が使用できないということがない。プリント状態においては、キャパシタ充電スイッチ１９をオフにして電気二重層キャパシタ１８の充電を行わないため、第３定着ヒータ２６の駆動に十分な（外部電源の）電力が使用できないということがない。また、レディ状態においては、電気二重層キャパシタ１８及びリチウムイオン電池２３の充電、並びに第３定着ヒータの駆動にかかる電力消費量が合わせて１５００Ｗを超えないように充電量を制御する。このため、通常より充電に時間がかかる場合がある。スイッチ制御部１５３は、装置状態判別部１５２から当該複合機１の状態を取得し、図３に示される当該状態に対応する状態に各スイッチの切替を制御する。

次に、本発明に係る複合機１の定着ヒータ制御機構の回路イメージについて説明する。図４は、定着ヒータ制御機構の回路イメージ（概略）を示す回路図である。

外部電源（ＡＣ）２は、第３ヒータ駆動スイッチ（駆動回路）２７を介して第３定着ヒータ２６に接続される。外部電源２は、ＡＣ電流をＤＣ電流に整流するダイオード４１を介して第１定着ヒータ１７及び第２定着ヒータ２２側に接続される。これにより、第１及び第２定着ヒータ１７，２２にはＤＣ電流が流れ、第３定着ヒータ２６にはＡＣ電流が流れる。

第１定着ヒータ１７が接続される回路は、電気二重層キャパシタ１８、キャパシタ充電スイッチ（充電回路）１９、及びキャパシタ充放電スイッチ２０を備え、外部電源２を電源としてＤＣへ変換された電流が流される。キャパシタ充放電スイッチ２０が充電側（図に示すのとは逆側）に切り替えられ、かつキャパシタ充電スイッチ１９がオンに切り替えられた場合には、外部電源２からの電流は電気二重層キャパシタ１８に送り込まれることとなり電気二重層キャパシタ１８が充電されると共に、第１定着ヒータ１７はオフされる。キャパシタ充放電スイッチ２０が充電側（図に示すのとは逆側）に切り替えられた場合でも、キャパシタ充電スイッチ１９がオフに切り替えられた場合には、電気二重層キャパシタ１８は充電されない。キャパシタ充放電スイッチ２０が放電側（図に示す側）に切り替えられた場合には、外部電源２からの電流は遮断されて電気二重層キャパシタ１８の充電が停止されると共に、電気二重層キャパシタ１８からの電流が第１定着ヒータ１７に送られて第１定着ヒータ１７がオンされる。

第２定着ヒータ２２が接続される回路は、リチウムイオン電池２３、バッテリ充電スイッチ（充電回路）２４、及びバッテリ充放電スイッチ２５を備え、外部電源２を電源としてＤＣへ変換された電流が流される。バッテリ充放電スイッチ２５が充電側（図に示すのとは逆側）に切り替えられ、かつバッテリ充電スイッチ２４がオンに切り替えられた場合には、外部電源２からの電流はリチウムイオン電池２３に送り込まれることとなりリチウムイオン電池２３が充電されると共に、第２定着ヒータ２２はオフされる。バッテリ充放電スイッチ２５が充電側（図に示すのとは逆側）に切り替えられた場合でも、バッテリ充電スイッチ２４がオフに切り替えられた場合には、リチウムイオン電池２３は充電されない。バッテリ充放電スイッチ２５が放電側（図に示す側）に切り替えられた場合には、外部電源２からの電流は遮断されてリチウムイオン電池２３の充電が停止されると共に、リチウムイオン電池２３からの電流が第２定着ヒータ２２に送られて第２定着ヒータ２２がオンされる。

第３定着ヒータ２６が接続される回路は、第３ヒータ駆動スイッチ２７を備え、外部電源２のＡＣ電流が流される。第３ヒータ駆動スイッチ２７がオフに切り替えられた場合には、第３定着ヒータ２６がオフされ、第３ヒータ駆動スイッチ（駆動回路）２７がオンに切り替えられた場合には、第３定着ヒータ２６がオンされる。

第１定着ヒータ１７が接続される回路と、第２定着ヒータ２２が接続される回路との間は、電源オフ時キャパシタ充電スイッチ２１により接続されている。電源オフ時キャパシタ充電スイッチ２１がオンで、キャパシタ充放電スイッチ２０及びバッテリ充放電スイッチ２５が共に充電側に切り替えられた場合（すなわち、当該装置１への電源供給が遮断された場合）には、リチウムイオン電池２３からの電流が充電回路１９を通して電気二重層キャパシタ１８に送り込まれ、電気二重層キャパシタ１８が充電される。

次に、定着ヒータの制御の流れを説明する。図５及び図６は、定着ヒータの制御の流れを示すフローチャートである。本フローチャートは、動作中の複合機１において、外部電源２から当該複合機１への電流が遮断された（すなわち、当該複合機１の電源スイッチがオフされた、又は電源プラグがコンセントから外された）時点からスタートする。

ステップＳ１では、外部電源２からの電流が遮断された場合には、電源オフ時キャパシタ充電スイッチ２１は、電気二重層キャパシタ１８の充電電力源がリチウムイオン電池２３になるように電源オフ時キャパシタ充電スイッチ２１をオンに切り替える。

ステップＳ２では、装置状態判別部１５２は、外部電源２から電流が投入された（すなわち、電源プラグがコンセントに差し込まれて当該複合機１の電源スイッチがオンされた）ことを検知したか否かを電流が投入されるまでチェックし（ステップＳ２でＮＯ）、電流が投入されたことを検知した場合（ステップＳ２でＹＥＳ）には、ステップＳ３へ進む。

ステップＳ３では、装置状態判別部１５２は、当該複合機１の状態が初期立ち上げ状態に切り替わったと認識する。ステップＳ４では、スイッチ制御部１５３は、キャパシタ充放電スイッチ２０が放電側に切り替わるように制御して、第１定着ヒータ１７を駆動させる。

ステップＳ５では、スイッチ制御部１５３は、バッテリ充放電スイッチ２５が充電側に切り替わると共に、バッテリ充電スイッチ２４がオフに切り替わるように制御して、第２定着ヒータ２２を停止させると共に、リチウムイオン電池２３の充電を停止させる。ステップＳ６では、スイッチ制御部１５３は、第３ヒータ駆動スイッチ２７がオンに切り替わるように制御して、第３定着ヒータ２６を駆動させる。

ステップＳ７では、定着ローラ温度制御部１５１は、定着ローラ（図示省略）の温度が定着可能な第１の所定温度範囲の上限に達したか否かを上限に達するまでチェックし（ステップＳ７でＮＯ）、上限に達した場合（ステップＳ７でＹＥＳ）には、ステップＳ８へ進む。

ステップＳ８では、画像形成指示受付部１２は、プリント指示（複写指示、ファクシミリ受信等を含む。）を受け付けたか否かをチェックし、プリント指示を受け付けた場合（ステップＳ８でＹＥＳ）には、ステップＳ９へ進む。

ステップＳ９では、装置状態判別部１５２は、プリント指示を受け付けた旨を画像形成指示受付部１２から受けて、当該複合機１の状態がプリント状態に切り替わったと認識する。ステップＳ１０では、スイッチ制御部１５３は、キャパシタ充放電スイッチ２０が充電側に切り替わると共に、キャパシタ充電スイッチ１９がオフに切り替わるように制御して、第１定着ヒータ１７を停止させると共に、電気二重層キャパシタ１８の充電を停止させる。

ステップＳ１１では、スイッチ制御部１５３は、バッテリ充放電スイッチ２５が放電側に切り替わるように制御して、第２定着ヒータ２２を駆動させる。ステップＳ１２では、スイッチ制御部１５３は、第３ヒータ駆動スイッチ２７がオンに切り替わるように制御して、第３定着ヒータ２６を駆動させる。

ステップＳ１３では、装置状態判別部１５２は、画像形成部１１から当該プリントが終了した旨を受信したか否かを受信するまでチェックし（ステップＳ１３でＮＯ）、当該プリントが終了した旨を受信した場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）、及びステップＳ８においてプリント指示を受け付けなかった場合（ステップＳ８でＮＯ）には、ステップＳ１４へ進む。

ステップＳ１４では、装置状態判別部１５２は、プリントが終了した旨を画像形成部１１から受けて、当該複合機１の状態がレディ状態に切り替わったと認識する。ステップＳ１５では、装置状態判別部１５２は、タイマー１３に計時を開始させる。ステップＳ１６では、スイッチ制御部１５３は、キャパシタ充放電スイッチ２０が充電側に切り替わると共に、キャパシタ充電スイッチ１９がオンに切り替わるように制御して、第１定着ヒータ１７を停止させると共に、電気二重層キャパシタ１８の充電を駆動させる。

ステップＳ１７では、スイッチ制御部１５３は、バッテリ充放電スイッチ２５が充電側に切り替わると共に、バッテリ充電スイッチ２４がオンに切り替わるように制御して、第２定着ヒータ２２を停止させると共に、リチウムイオン電池２３の充電を駆動させる。ステップＳ１８では、定着ローラ温度制御部１５１は、定着ローラ（図示省略）の温度が定着可能な第１の所定温度範囲よりも低い第２の温度範囲となるように制御する。

ステップＳ１９では、装置状態判別部１５２は、画像形成指示受付部１２から画像形成指示を受け付けた旨を受信したか否かをチェックし、画像形成指示を受け付けた旨を受信しない場合（ステップＳ１９でＮＯ）には、ステップＳ２０へ進む。

ステップＳ２０では、装置状態判別部１５２は、タイマー１３をチェックして、所定時間、例えば１分が経過したか否かをチェックし、１分が経過していない場合（ステップＳ２０でＮＯ）には、ステップＳ１９へ戻る。１分が経過した場合（ステップＳ２０でＹＥＳ）には、ステップＳ２１へ進む。

ステップＳ２１では、装置状態判別部１５２は、当該複合機１の状態がスリープ状態に切り替わったと認識する。ステップＳ２２では、スイッチ制御部１５３は、第３ヒータ駆動スイッチ２７がオフに切り替わるように制御して、第３定着ヒータ２６を停止させる。

ステップＳ２３では、装置状態判別部１５２は、画像形成指示受付部１２がプリント指示を受け付けた旨を受信したか否かを受信するまでチェックし（ステップＳ２３でＮＯ）、画像形成指示を受け付けた旨を受信した場合（ステップＳ２３でＹＥＳ）には、ステップＳ２４へ進む。

ステップＳ２４では、装置状態判別部１５２は、プリント指示を受け付けた旨を画像形成指示受付部１２から受けて、当該複合機１の状態が急速立ち上げ状態に切り替わったと認識する。ステップＳ２５では、スイッチ制御部１５３は、キャパシタ充放電スイッチ２０が放電側に切り替わるように制御して、第１定着ヒータ１７を駆動させる。

ステップＳ２６では、スイッチ制御部１５３は、バッテリ充放電スイッチ２５が充電側に切り替わると共に、バッテリ充電スイッチ２４がオフに切り替わるように制御して、第２定着ヒータ２２を停止させると共に、リチウムイオン電池２３の充電を停止させる。ステップＳ２７では、スイッチ制御部１５３は、第３ヒータ駆動スイッチ２７がオンに切り替わるように制御して、第３定着ヒータ２６を駆動させる。ステップＳ１９においてプリント指示を受け付けた場合（ステップＳ１９でＹＥＳ）、及びステップＳ２７の処理が終了した場合には、ステップＳ９へ戻る。

このように本実施形態においては、複合機１の状態が、立ち上げ状態（定着ローラの温度を急速に上げる必要のある状態）である場合においては、外部電源２から供給される電力により第３定着ヒータ２６を駆動する共に、大電流を短時間供給するのに適した補助電源である電気二重層キャパシタ１８から供給される電力により第１定着ヒータ１７を駆動して、定着ローラの温度を急速に上げることを可能とした。また、複合機１の状態が、プリント状態である場合においては、外部電源２から供給される電力により第３定着ヒータ２６を駆動すると共に、大きくない電流を長時間供給するのに適した補助電源であるリチウムイオン電池２３から供給される電力により第２定着ヒータ２２を駆動して、定着ローラの温度を定着可能な温度に安定して維持することを可能とした。また、外部電源２からの電流を遮断された状態（すなわち、電源をオフされた状態）においては、リチウムイオン電池２３から電力供給源として、自然放電しやすい電気二重層キャパシタ１８を充電するようにしたので、電源がオンされた場合の立ち上げにおいても、定着ローラの温度を急速に上げることを可能とした。

なお、本発明は、上記実施形態のものに限定されるものではなく、以下に述べる態様を採用することができる。上記実施形態においては、定着ヒータとして外部電源に接続されているもの、電気二重層キャパシタに接続されているもの、及びリチウムイオン電池に接続されているものが別々に設けられたが、上記３つの電源に共通の定着ヒータ（例えば１つの定着ヒータ）を接続するようにしてもよい。

上記実施形態においては、第１定着ヒータ１７及び第２定着ヒータ２２にはＤＣ電流が流れ、第３定着ヒータ２６にはＡＣ電流が流れるように構成されているが、本発明は、各定着ヒータに流される電流にＡＣを用いるかＤＣを用いるかに限定されるものではない。

上記実施形態においては、キャパシタ充電スイッチ１９及びキャパシタ充放電スイッチ２０の２つのスイッチを設けて、第１定着ヒータ１７が駆動されて電気二重層キャパシタ１８が充電されない状態、第１定着ヒータ１７が停止されて電気二重層キャパシタ１８が充電される状態、第１定着ヒータ１７が停止されて電気二重層キャパシタ１８が充電されない状態の３つの状態を作ったが（リチウムイオン電池２３においても同じ）、３状態を切り替えることの可能な１つのスイッチでこれを実現するようにしてもよい。

本発明の一実施形態における複合機の機能構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態における複合機の状態遷移情報を示す図表である。本発明の一実施形態における複合機の各状態における各スイッチの状態を示す図表である。本発明の一実施形態における複合機の定着ヒータ制御機構の回路構成の概略を示す回路図である。本発明の一実施形態における複合機の定着ヒータ制御の処理の流れを示すフローチャートである。本発明の一実施形態における複合機の定着ヒータ制御の処理の流れの続きを示すフローチャートである。

符号の説明

１複合機（画像形成装置）
１５２装置状態判別部（状態判別手段）
１５３スイッチ制御部（制御手段）
１７第１定着ヒータ（第１の定着ヒータ）
１８電気二重層キャパシタ（第１の補助電源）
１９キャパシタ充電スイッチ（第１の充電スイッチ）
２０キャパシタ充放電スイッチ（第１の充放電スイッチ）
２１電源オフ時キャパシタ充電スイッチ（第３の充電スイッチ）
２２第２定着ヒータ（第２の定着ヒータ）
２３リチウムイオン電池（第２の補助電源）
２４バッテリ充電スイッチ（第２の充電スイッチ）
２５バッテリ充放電スイッチ（第２の充放電スイッチ）
２６第３定着ヒータ（第３の定着ヒータ）
２７第３ヒータ駆動スイッチ（第３ヒータ駆動スイッチ）
２外部電源

Claims

キャパシタからなる第１の補助電源と、
二次電池からなる第２の補助電源と、
前記第１の補助電源からの電力で、トナーを記録紙へ定着させる定着部を加熱する第１の定着ヒータと、
前記第２の補助電源からの電力で前記定着部を加熱する第２の定着ヒータと、
外部電源からの電力で前記定着部を加熱する第３の定着ヒータと、
前記第１の補助電源を充電するか否かを切り替える第１の充電スイッチと、
前記第２の補助電源を充電するか否かを切り替える第２の充電スイッチと、
前記第１の補助電源を放電して前記第１の定着ヒータを駆動させるか、前記第１の補助電源を充電するかを切り替える第１の充放電スイッチと、
前記第２の補助電源を放電して前記第２の定着ヒータを駆動させるか、前記第２の補助電源を充電するかを切り替える第２の充放電スイッチと、
前記外部電源からの電力で前記第３の定着ヒータを駆動させるか否かを切り替える第３ヒータ駆動スイッチと、
当該画像形成装置が、前記定着部を予め定められた第１の温度範囲まで急速に上げる必要のある第１の状態であるか、又は前記定着部を前記予め定められた第１の温度範囲に維持する必要のある第２の状態であるかを判別する状態判別手段と、
前記状態判別手段により当該画像形成装置が前記第１の状態であると判別された場合には、前記第１の充放電スイッチを放電側に切り替え、前記第２の充放電スイッチを充電側に切り替え、前記第２の充電スイッチを充電しない側に切り替え、前記第３ヒータ駆動スイッチを駆動する側に切り替え、当該画像形成装置が前記第２の状態であると判定された場合には、前記第１の充放電スイッチを充電側に切り替え、前記第１の充電スイッチを充電しない側に切り替え、前記第２の充放電スイッチを放電側に切り替え、前記第３ヒータ駆動スイッチを駆動する側に切り替える制御手段と
を備える画像形成装置。
前記第１の状態は、前記定着部の温度が前記予め定められた第１の温度範囲より低い温度であるときに当該画像形成装置が印刷を開始する指示を受け付け、前記定着部の温度が前記予め定められた第１の温度範囲まで上昇するまでの状態、及び当該画像形成装置に対して電力の投入が開始され、前記定着部の温度が前記予め定められた第１の温度範囲まで上昇するまでの状態のいずれか一方であり、前記第２の状態は、印刷中の状態である請求項１に記載の画像形成装置。
前記状態判別手段は、前記定着部の温度が前記予め定められた第１の温度範囲よりも低い第２の温度範囲にあり印刷中でない第３の状態であるか、及び前記第３ヒータ駆動スイッチを駆動しない側に切り替えた第４の状態であるかを更に判別し、
前記制御手段は、前記状態判別手段により当該画像形成装置が前記第３及び第４の状態であると判別された場合には、前記第１及び第２の充放電スイッチを共に充電側に切り替え、前記第１及び第２の充電スイッチを共に充電する側に切り替える請求項２に記載の画像形成装置。
当該画像形成装置に対して電力が投入されている場合には、前記第２の補助電源からの電力で前記第１の補助電源を充電せず、当該画像形成装置に対して電力が投入されていない場合には、前記第２の補助電源からの電力で前記第１の補助電源を充電するように切り替える第３の充電スイッチを更に備える請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
前記第１の補助電源は電気二重層キャパシタで、前記第２の補助電源はリチウムイオン電池である請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。