JP2007148349A - 画像形成装置および電力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】定着装置における電力不足による定着性の劣化を防ぐとともに、ヒータ等の発熱部材への突入電流が抑制され、商用電源への伝導妨害が少なく電源力率が良い画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成動作を行うプリンタエンジン１２１中の対象部材に直流電力を供給する蓄電素子２０２と、商用電源２００からの電力供給を受けて定着装置１２１の一つのヒータに通電する降圧回路２０７と、降圧回路２０７の電源として、商用電源２００または蓄電素子２０２または商用電源２００と蓄電素子２０２の両方のいずれかの選択を行う電源選択機能及び、動作モードまたは定着装置の温度に基づき電源選択手段による切り替えを指示する電力制御機能を有するエンジン制御部２０５とを備える画像形成装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば定着装置に蓄電素子の充電電力で発熱する定着ヒータ等の発熱部材を含む画像形成装置および電力制御方法に関する。

特許文献１〜３には、電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置の発熱部材（定着ヒータ）について、商用電源からの電力供給に加えて、電気二重層キャパシタなどを使用した充電可能な補助電源を用いることによって、急速な立上りを可能にすることで省電力効果を高めようとした技術が開示されている。

また、前述の特許文献１〜３に開示の技術において、補助電源として大容量キャパシタを使用した場合には、定着装置への商用電源からの電力供給が不足する場合に、瞬間的に定着装置に大電流を供給できるので電力不足による定着性の劣化を防ぐことが可能となる。

ところで定着装置のヒータへの主な電力供給を商用電源からの交流電流により行う場合、定着装置の温度制御の際に、突入電流が発生し、定着装置の信頼性が低下する場合があった。また、突入電流を抑制するために、トライアックなどの交流制御素子における通電を商用電源の位相角に同期して行うソフトスタートを行うことが知られているが、副作用として商用電源への伝導妨害が発生する場合があった。

そこで、特許文献４〜６に開示の技術において、商用電源を整流した脈流をヒータに印加し、商用電源の周波数よりも高い周波数で通電制御することを行っている。

これにより交流電源の全周期に渡って、負荷電流が流れるので電源の力率が向上するとともに、ヒータへの出力電圧の振幅を変えることで、負荷電流のピークが負荷電力に比例するので、負荷電力に対応した最適な電流容量のスイッチ素子を使うことができる。

特開２０００−３１５５６７公報 特開２００２−１７４９８８公報 特開２００３−１４０４８４公報 特開平９−２１８７２０号公報 特開平１１−１０９７８６号公報 特許第３３５９１４１号（特開平７−２１９６５５号公報）

しかしながら、これら特許文献４〜６では前述の特許文献１〜３で解決した電力不足への対応ができないため、電力不足による定着性の劣化が生じてしまう場合があった。

また、従来の技術では、商用電源と蓄電素子による補助電源との電力を別個の定着ヒータに供給しなければならないため、装置が複雑になり高価なものになる欠点もあった。

さらに、一つの定着ヒータに商用電源と補助電源の双方から電力を供給する場合も、供給電圧の高い方からのみ電力が供給されるため、定着ヒータの早い立ち上がりを実現するには大きな電力容量の商用電源もしくは補助電源が必要になるという問題もあった。

本発明の目的は、定着装置における電力不足による定着性の劣化を防ぐとともに、ヒータ等の発熱部材への突入電流が抑制され、商用電源への伝導妨害が少なく電源力率が良い画像形成装置および電力制御方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、記録媒体に転写したトナー像を加熱及び加圧して前記記録媒体に定着させる定着手段と、商用電源から供給される電力によって充電される蓄電素子を備える補助電源手段と、前記商用電源または前記補助電源手段の少なくともいずれか一方から前記定着手段に供給される電力が不足しないように制御する電力制御手段と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記商用電源または前記蓄電素子の少なくともいずれか一方から供給されるよう接続された電源選択手段、をさらに備え、前記電力制御手段は、動作モードまたは前記定着手段の温度に基づいて、前記電源選択手段によって前記商用電源または前記補助電源手段からの電源に切り替えること、を特徴とする。

また、請求項３にかかる発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記商用電源から供給された電圧を降圧し、前記定着手段に供給する降圧手段、をさらに備え、前記電力制御手段は、前記定着手段の温度に基づいて、前記降圧手段の出力電力を制御すること、を特徴とする。

また、請求項４にかかる発明は、請求項３に記載の画像形成装置において、前記商用電源から前記降圧手段への接続を開閉する開閉手段、をさらに備え、前記電力制御手段は、前記補助電源手段から前記定着手段に電力を供給する場合は、前記開閉手段を開放すること、を特徴とする。

また、請求項５にかかる発明は、請求項３または請求項４に記載の画像形成装置において、前記蓄電素子（２０２）から供給する電圧を昇圧する昇圧手段（２２１、２２２、２２３、２１２）、をさらに備え、前記補助電源手段（２２０）は、さらに前記昇圧手段（２２１、２２２、２２３、２１２）によって昇圧された電圧を前記降圧手段（２０７）に供給すること、を特徴とする。

また、請求項６にかかる発明は、請求項５に記載の画像形成装置において、前記昇圧手段は、動作モードまたは定着手段の温度に基づいて、昇圧動作を制御すること、を特徴とする。

また、請求項７にかかる発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記商用電源から供給された電圧を降圧し、前記定着手段に供給する降圧手段と、前記降圧手段から供給された電圧に前記補助電源手段の出力電圧を加算する加算手段と、をさらに備え、前記電力制御手段は、前記加算手段によって加算された前記出力電圧を前記定着手段に供給する加算時間を制御すること、を特徴とする。

また、請求項８にかかる発明は、請求項７に記載の画像形成装置において、前記商用電源からの交流電圧を全波整流する全波整流手段、をさらに備え、前記電力制御手段は、さらに前記全波整流手段によって全波整流された電圧を前記定着手段に供給すること、を特徴とする。

また、請求項９にかかる発明は、請求項７または請求項８に記載の画像形成装置において、前記商用電源からの交流電圧を変圧する変圧手段、をさらに備え、前記電力制御手段は、さらに前記変圧手段によって変圧された電圧を前記定着手段に供給すること、を特徴とする。

また、請求項１０にかかる発明は、請求項７〜９のいずれか一つに記載の画像形成装置において、前記電力制御手段は、前記商用電源から供給される交流電圧の周波数の周期を基準にして、前記加算手段によって前記出力電圧を加算する加算時間を制御すること、を特徴とする。

また、請求項１１にかかる発明は、請求項７〜１０のいずれか一つに記載の画像形成装置において、前記電力制御手段は、少なくとも前記商用電源から供給される交流電圧の周波数の一周期を超える期間について前記加算手段によって前記出力電圧を加算する加算時間を制御すること、を特徴とする。

また、請求項１２にかかる発明は、請求項７〜１１のいずれか一つに記載の画像形成装置において、前記電力制御手段は、前記降圧手段に設けた主スイッチ素子のスイッチング動作に同期して、前記補助電源手段に設けたスイッチ素子のスイッチング動作を制御して前記補助電源手段の出力を切り換えること、を特徴とする。

また、請求項１３にかかる発明は、請求項７〜１２のいずれか一つに記載の画像形成装置において、前記電力制御手段は、前記商用電源から供給される電圧をトライアックが導通している期間に、前記補助電源手段に設けたスイッチ素子のスイッチング動作を制御して前記補助電源手段の出力を切り換えること、を特徴とする。

また、請求項１４にかかる発明は、請求項１３に記載の画像形成装置において、前記電力制御手段は、前記降圧手段に設けた主スイッチ素子を、前記商用電源の周波数よりも高い周波数でスイッチング動作させ、前記商用電源の周波数の一周期を単位としてスイッチング動作時のデューティーを更新すること、を特徴とする。

また、請求項１５にかかる発明は、請求項７に記載の画像形成装置において、前記電力制御手段は、前記定着手段に供給する前記商用電源及び前記補助電源手段の電圧を個別にオン又はオフすると共に、前記加算手段によって出力電圧を加算する加算時間を制御すること、を特徴とする。

また、請求項１６にかかる発明は、請求項７に記載の画像形成装置において、前記補助電源手段は、前記商用電源から変圧手段を介して供給する交流電圧を制御するスイッチ素子、を備え、前記電力制御手段は、前記定着手段に供給する前記スイッチ素子及び前記補助電源手段の電圧を個別にオン又はオフすると共に、前記加算手段によって出力電圧を加算する加算時間を制御すること、を特徴とする。

また、請求項１７にかかる発明は、請求項７に記載の画像形成装置において、前記加算手段は、前記降圧手段のチョークコイルに前記補助電源の補助電源出力コイルから電力を供給すること、を特徴とする。

また、請求項１８にかかる発明は、請求項７に記載の画像形成装置において、前記降圧手段は、商用電源を全波整流する全波整流手段から出力された電圧を前記商用電源からの交流電圧の周波数よりも高い周波数で出力するようにスイッチングする主スイッチ素子を備え、前記加算手段は、前記降圧手段から前記主スイッチ素子によって前記商用電源からの交流電圧の周波数よりも高い周波数で出力された電圧に前記補助電源手段の出力電圧を加算し、前記電力制御手段は、前記加算手段によって加算された電圧を前記定着手段の複数のヒータの内の一つに供給すること、を特徴とする。

また、請求項１９にかかる発明は、請求項７に記載の画像形成装置において、前記降圧手段は、フライホイール用の整流手段を備え、前記加算手段は、前記定着手段に供給する電圧に、前記降圧手段の前記整流手段と直列に配置された前記補助電源手段の補助電源出力コイルの電力を加算すること、を特徴とする。

また、請求項２０にかかる発明は、記録媒体に転写したトナー像を加熱及び加圧して前記記録媒体に定着させる定着手段と、商用電源から供給される電力によって充電される蓄電素子を備える補助電源手段と、を備える画像形成装置における電力制御方法において、
前記商用電源または前記補助電源手段の少なくともいずれか一方から前記定着手段に供給される電力が不足しないように制御する電力制御ステップと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、定着装置のヒータを駆動する降圧回路の電源として、「商用電源」及び「蓄電素子」及び「商用電源と蓄電素子の両方」のいずれかを、画像形成装置の動作モードまたは定着装置の温度に基づき選択するようにしたので、定着装置への商用電源からの電力供給が不足する場合は、「商用電源と蓄電素子の両方」に切り替えることで瞬間的に定着装置に大電流を供給できる。また、定着装置に大電流を供給することにより定着装置の立上り時間を短縮することでき、ユーザの利便性が向上する。

前記「蓄電素子」を選択した場合は画像形成装置の入力電流のうち定着装置へ供給していた分を低減することができる。ここで低減した電力を画像形成装置内の他の個所へ供給することができるので、画像形成装置の限られた消費電力を有効に使いより多くの処理を行うことが可能となる。他への電力供給による効果としては、プリントスピードのアップや、周辺装置などの駆動が可能となる点が挙げられる。

また、本発明によれば、前記「商用電源」及び「蓄電素子」及び「商用電源と蓄電素子の両方」を切り替えることにより、画像形成装置の入力電流を意図的に増減させる消費電力制御を行うことができ、商用電源からの入力電流の平準化を計ることができる。

また、本発明によれば、前記「商用電源」及び「蓄電素子」のどちらの電源の場合も降圧回路を介して、定着装置のヒータに電力を供給する構成としたので、電源が前記のいずれの場合も、一つのヒータに電力を供給し、さらに供給電力を制御することができる。また、これにより「蓄電素子」専用のヒータを設けなくてもよいので定着装置の構成を大幅に簡略化にすることができ、廉価な画像形成装置を提供することができる。

また、本発明によれば、前記「蓄電素子」に昇圧回路を設け、定着装置に電力を供給する降圧回路に接続したので、「蓄電素子」の蓄電電圧が低下しても一定の電圧を供給することができ、これにより定着装置の発熱量を一定に保つことができる。

また、前述の「商用電源と蓄電素子」を降圧回路の電源とした場合に、昇圧回路の出力電圧を可変することにより画像形成装置への入力電流を細かく増減することができるので、安定した、より変動の少ない消費電力制御が行うことができる。

また、「蓄電素子」の電圧を昇圧する手段を設けることで、「蓄電素子」の電圧を低くすることができるため、「蓄電素子」を構成する高価な電気二重層キャパシタの個数を少なくすることができるため、安価な画像形成装置を提供することができる。

また、本発明によれば、定着装置における電力不足による定着性の劣化を防ぐとともに、突入電流を抑制し、商用電源への伝導妨害を少なくして電源力率を良くすることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態を図１に基づいて説明する。図１は、第１の実施形態に係るデジタル複写機において、定着装置を主とした制御系の構成を示すブロック図である。図１に示す制御系１０において、まず、定着装置１２１に関しては、定着ヒータＨＴ１は、トランス２０１を介して商用電源(交流電源)２００及び補助電源回路２２０に含まれる蓄電素子２０２から電力供給を受けて発熱する。また、加圧ヒータＨＴ２は商用電源２００から電力供給を受けて発熱する。

商用電源２００からはスイッチング素子であるリレー２０６、整流器２１１及び降圧回路２０７を介して定着ヒータＨＴ１に直流電力を供給して発熱させる。一方、補助電源２２０の蓄電素子２０２は、商用電源２００からの電力供給を受けて充電され、前記の降圧回路２０７を介して定着ヒータＨＴ１に直流電力を供給して発熱させる。

補助電源２２０には、充放電を制御するための充放電制御部２０３が設けられている。蓄電素子２０２としては、電気二重層キャパシタ、コンデンサあるいは１次電池などが用いられる。充放電制御部２０３は商用電源２００からの電力供給を受けて蓄電素子２０２を充電させる充電器（充放電制御部２０３に含む）を備え、スイッチング素子、例えばリレー２０４を介して降圧回路２０７への放電を制御している。

一方、直流電源からの電力供給を受けて動作し、プリンタエンジンを主として装置全体を制御するエンジン制御部２０５が設けられている。このエンジン制御部２０５は、特に図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されたマイクロコンピュータからなり、ＣＰＵは、本デジタル複写機１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ＲＯＭと接続されており、ＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて、プリンタエンジンや電源回路等の制御を行う一方、制御動作に伴う各種情報をＲＡＭに格納する。

このエンジン制御部２０５には、画像形成装置全体の消費電力を制御する省エネコアが構成されており、複数の省エネルギーのレベルに応じて、画像系装置内の各部品で消費される電力、及び、エンジン制御部の内部で消費される電力の切り替えを行っている。

このエンジン制御部２０５は、定着ヒータＨＴ１と商用電源２００との間を接続する降圧回路２０７のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、定着ヒータＨＴ１に対する通電動作を制御（ヒータ点灯/消灯）する。また、トライアック２１８のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、加圧ヒータＨＴ２に対する通電動作も制御している。なお、ＴＨＳＴは安全用のサーモスタットである。

このエンジン制御部２０５には、操作部２０８や後処理装置２０９が接続されている。また、画像形成装置の各負荷で使用する制御及び駆動用の直流電圧（例えば、５Ｖ、２４Ｖなど）を生成する直流電源が設けられている。直流電源は商用電源２００からの電力供給を受けて直流電圧を生成している。

さらに、定着装置１２１には当該定着装置１２１のローラ３０１、３０２間を通紙される用紙（用紙）の通過を検出するための紙センサ２１０が配置されている。

このような基本的な構成に加えて、本実施の形態では、一つのヒータ（定着ヒータＨＴ１）に通電する降圧回路２０７の電源として、前記の商用電源２００、または蓄電素子２０２を含む補助電源２２０、または商用電源２００と蓄電素子２０２の両方のいずれかに切り替えが可能な電源選択手段を有し、画像形成装置の動作モードまたは定着装置の温度に基づき、前記電源選択手段の切り替え指示を行う電力制御手段の機能をエンジン制御部２０５に備えている。

電力制御手段は主としてエンジン制御部２０５でソフトウェアにより実行されるものであり、リレー２０６及び充放電制御部２０３を介して駆動（オン/オフ）されるリレー２０４により、どの電源から定着ヒータＨＴ１に電力を供給するか選択している。

商用電源２００から定着ヒータＨＴ１への通電時は、リレー２０６及びリレー２０４を切り替え、商用電源２００だけから降圧回路２０７へ給電するようにしており、この場合はリレー２０４がオフ、リレー２０６をオンとしている。この電源は主として、画像像形成装置の稼動時（プリント時）に選択される。商用電源２００からの交流電圧は整流器２１１で全波整流され、降圧回路２０７に入力する。

降圧回路２０７は、一般に知られているチョッパー型のＤＣ／ＤＣコンバータであり、ローサイドに配置してある主スイッチ素子２１４により駆動される。ＤＣ／ＤＣコンバータはチョークコイル２１６、フライホイール用の整流器２１５、平滑用のコンデンサ２１７等により構成している。

駆動信号はドライブ回路を介してエンジン制御部２０５から供給され、商用電源２００の周波数よりも遥かに高い約２０ｋＨｚに設定されたＰＷＭ信号（パルス幅変調）が供給される。

ＰＷＭ信号は周期固定でアクティブレベルのパルス幅を可変している。このＰＷＭ信号により定着ヒータＨＴ１に印加する電圧の振幅を任意に変えることができ、最終的に定着ローラ３０１の発熱量をＰＷＭ信号で制御している。この降圧回路２０７は出力の平滑用のコンデンサ２１７を比較的小さい静電容量値に設定してあり、入力電圧波形に相似な出力電圧（定着ヒータ電流）となるようにしている。

図２−１および図２−２は、ＰＷＭ信号により、チョークコイル２１６に流れる電流Ｉｐの波形を示す。このように商用電源２００の全域で電流が流れ、その包絡線が正弦波状となり、ＰＷＭ信号のレベルを主スイッチ素子２１４のオンとオフの比率により変えることで、正弦波の振幅を可変している。

図３にＰＷＭ信号のレベルを１００％、７０％、４０％で切り替えた場合の定着ヒータＨＴ１及び画像形成装置の入力電流を示す。図示していないが、降圧回路２０７の電源として蓄電素子２０２から供給する場合も同様にＰＷＭ信号により、定着ヒータＨＴ１へ流れる電流を制御している。

蓄電素子２０２から供給する場合は、電力制御手段ではリレー２０４をオン、また、リレー２０６をオフに切り替えている。これにより、商用電源２００から降圧回路２０７への通電を遮断し、定着ヒータＨＴ１への通電を補助電源２２０の蓄電素子２０２からだけ行うようにしている。

この電源は主として、入力電流の平準化及び定着ローラ３０１の温度リップル低減のため、画像像形成装置の起動時（ウォームアップ時及びプリント開始時及び省エネモードからの復帰時など）に定着ヒータＨＴ１の突入電流が収束するまでの時間や稼動時（プリント時）に選択している。

降圧回路２０７は、商用電源２００からの場合と同様の動作を行う。降圧回路２０７の入力電圧はＡ点に接続された補助電源２２０からの直流電圧であり、定着ヒータＨＴ１にも直流電圧が供給される。この電源の場合も、降圧回路２０７へのＰＷＭ信号により、定着ローラ３０１の温度を制御している。

商用電源２００では、商用電源の電源周期での電圧変化による定着ローラ３０１の温度リップルがあったが、この電源（蓄電素子２０２）では、直流出力となるため、電源周期による温度リップルの発生が無い利点がある。

商用電源２００と蓄電素子２０２の両方から供給する場合は、電力制御手段はリレー２０６及びリレー２０４の両方をオンするようにしている。これにより降圧回路２０７の入力には、商用電源２００と蓄電素子２０２の両方が接続され、両者の電圧の高い方から、降圧回路２０７に通電が行われる。

この電源は主として、画像像形成装置の起動時（ウォームアップ時及びプリント開始時及び省エネモードからの復帰時など）や特に定着ローラＨＴ１の温度が基準よりも低い場合に選択する。

降圧回路２０７は商用電源２００からの場合と同様の動作を行う。この電源の場合も、降圧回路２０７へのＰＷＭ信号により、定着ローラ３０１の温度及び画像形成装置への入力電流を制御している。

降圧回路２０７の入力は整流器２１１からの商用電源２００と整流器２１２からの補助電源２２０で構成されるダイオードオアの構成となるため、前述のように両者の電圧の高い方から電力が降圧回路２０７に供給される。従って、商用電源２００の電圧が補助電源２２０よりも低くなるゼロクロス前後では、商用電源２００からの降圧回路２０７への電力供給が止まり、補助電源２２０からのみ通電される。

これにより、商用電源２００から画像形成装置への入力電流は、商用電源２００だけを電源とした場合に比べ、補助電源２２０も電源とすることができるため低い値となる。一方、定着ヒータＨＴ１への供給可能な電力は、商用電源２００だけを電源とする場合に比べ補助電源２２０も電源とすることができるため大きくなる。このため、定着ローラ３０１の温度立上げ時間の短縮ができるとともに、画像形成装置の入力電流の低減による商用電源２００の電流平準化（第１の平準化）の利点もある。

ここで、商用電源２００の電流平準化について説明する。商用電源２００と蓄電素子２０２の両方から供給する場合は、商用電源２００の一つの電源周期内を商用電源２００と蓄電素子２０２からの通電に分割していた。さらに積極的に平準化を行うために、エンジン制御部２０５では、冷間な環境での定着ヒータＨＴ１の起動時に、蓄電素子２０２からの供給を選択している。

一般に知られているように、ハロゲンヒータは、冷間時に起動すると突入電流が流れ大きな電力を消費する。しかし、この大きな電力により、ハロゲンヒータ内部の発熱材であるフィラメントを一気に加熱し、定着ローラ温度の早い立ち上がりを獲得することができている。

さらに、定着ヒータＨＴ１の起動時は一般に画像形成装置全体も起動の場合であり、装置全体の電流も多くなる。このため、各部位の起動タイミングをずらすなどして対応しているが、起動時間が長くなる副作用もある。

この突入電流が流れる時間は、ハロゲンヒータへの通電開始から約２００〜５００ｍｓである。この期間の電力の供給を蓄電素子２０２から行うことで、画像形成装置の入力電流への突入電流の影響を少なくすることができ、商用電源２００の電流を平準化（第２の平準化）を行っている。

次に、各電源から定着ヒータＨＴ１に供給される電源波形を図４に示し説明する。同図のＡＣ(１)は画像形成装置の入力電圧である。商用電源２００だけが接続されている場合は、定着ヒータＨＴ１に流れる電流は、同図のＡＣ(２)に示す全波整流波形となる。また、画像形成装置の入力電流は同図のＡＣ(３)の波形となり、定着ヒータＨＴ１に供給する電流が多くを占めている。

蓄電素子２０２だけが接続されている場合は、定着ヒータＨＴ１に流れる電流は、同図のＣＡＰ(２)に示す直流波形となる。また、画像形成装置の入力電流は同図のＣＡＰ(３)の波形となり、定着ヒータＨＴ１に供給する電流が無いため、他の状態に比べはるかに低い値になっている。

商用電源２００と蓄電素子２０２の両方の両方を接続している場合は、定着ヒータＨＴ１に流れる電流は、同図のＭＩＸ(２)に示す前述の両方が組み合わされた波形となる。また、画像形成装置の入力電流は同図のＭＩＸ(３)の波形となり、前述の二つの電源での場合に比べ中間の大きさの値になっている。

降圧回路２０７の接続点であるＡ点では、商用電源２００と蓄電素子２０２の電圧の高い方から降圧回路２０７に電流が供給されるので、商用電源２００からは前述のＭＩＸ(３)が全波整流されたＭＩＸ(４)に示す入力電流が流れ、蓄電素子２０２からはＭＩＸ(５)の電流が流れる。すなわち、商用電源２００のゼロクロスに相当する電圧が低い期間の前後で蓄電素子２０２から給電する。これにより、商用電源２００だけを電源とする場合よりも多くの電流を定着ヒータＨＴ１に供給することができる。

一方、第２の発熱部材である加圧ヒータＨＴ２には、エンジン制御部２０５でリレー２０６とトライアック２１８をオンすることで、商用電源２００から電力が供給される。

このような定着装置１２１において、エンジン制御部２０５では、画像形成装置の動作モードに応じて、温度センサＴＨ１１及びＴＨ１２で検出した定着ローラ３０１及び加圧ローラ３０２の温度が所定値となるように、発熱部材である定着ヒータＨＴ１及びＨＴ２への通電を制御している。

（第２の実施形態）
第２の実施形態を図５に基づいて説明する。図５は、第２の実施形態に係るデジタル複写機において、定着装置を主とした制御系の構成を示すブロック図である。第１の実施の形態で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する。

本実施形態にかかる定着装置を主とした制御系２０は、補助電源２２０に蓄電素子２０２の電圧を昇圧する昇圧回路を設け、その出力を定着装置１２１に電力を供給する降圧回路２０７に供給し、定着ローラ３０１に電力を供給することで、供給電圧の安定化、画像形成装置の消費電力変動低減、蓄電素子２０２の個数低減などを行うようにしたものである。

昇圧回路は一般に知られているチョッパー型のＤＣ／ＤＣコンバータ（昇圧コンバータ）であり、昇圧制御回路２２１、チョークコイル２２２、駆動用の主スイッチ素子２２３、昇圧用の整流器２１２等により構成される。

駆動信号は昇圧制御回路２２１で生成し、商用電源の周波数よりも遥かに高い約２０ｋＨｚに設定されたＰＷＭ信号（パルス幅変調）を出力している。昇圧出力のレベル（出力電圧）は、充放電制御部２０３を介して、エンジン制御部２０５から指示している。

補助電源２２０の昇圧回路は、蓄電素子２０２の電圧を所定の値（例えば９０Ｖ）に定電圧制御する。これにより、蓄電素子２０２の充電電圧が変化しても常に一定の電圧を出力することができる。また、昇圧回路は入力電圧を約２倍に昇圧できるため、蓄電素子２０２の個数を減らすことができるなどの効果がある。

負荷の定着ヒータＨＴ１の点灯に必要な電圧は、一般知られている「ハロゲンヒータ内部での、ハロゲンサイクルを維持するのに必要な最低電圧」以上としなければならない。また、蓄電素子２０２を構成する電気二重層キャパシタなど、大容量の蓄電素子は充電電圧の上限が一般のコンデンサ（蓄電素子）に比べ低く、電気二重層キャパシタでの充電電圧上限は２．５Ｖである。このため、これまでは複数の蓄電素子を直列に接続し、所望の電圧を生成していた。

本実施形態では、蓄電素子２０２の充電電圧が放電により低下しても、昇圧手段を設けることで、定着ヒータＨＴ１への供給電圧を一定にできるため、定着装置の発熱量を一定に保つことがきる。

図６に昇圧回路の出力とヒータ電流の波形例を示す。ここでは降圧回路２０７のＰＷＭレベルを固定して、昇圧回路のＰＷＭレベルを１００％、７０％、２０％に変化させた時の波形を示す。

昇圧回路のＰＷＭレベルに昇圧回路からＡ点の入力電流ＭＩＸ(５)が追従している。これにより、該ＰＷＭレベルが大きくなると（１００％）ヒータ電流ＭＩＸ(２)に含まれる蓄電素子２０２からの電流が増え、定着ヒータＨＴ１の電流ＭＩＸ(２)が大きくなる。逆に、画像形成装置に商用電源２００から入力する電流ＭＩＸ(３)は小さくなり、該装置の消費電力が商用電源２００だけを電源とする場合に比べ小さくなる。また、昇圧回路のＰＷＭレベルを小さくするとヒータ電流ＭＩＸ(２)は前者に比べ低くなり、該装置の消費電力は大きくなる。

（第３の実施形態）
図７は、第３実施形態の画像形成装置における定着装置を主とした構成を示すブロック図である。同図には、定着装置１２１を主としたこの画像形成装置１の制御系３０の構成を示している。この制御系において、定着装置１２１には、商用電源（ＡＣ電源）２００および補助電源回路（上記補助電源に相当する）２２０に含まれる蓄電素子２０２から電力供給を受けて発熱する定着ローラ３０１の定着ヒータＨＴ１が設けられている。

また、加圧ローラ３０２には商用電源２００から電力供給を受けて発熱する加圧ヒータＨＴ２が設けられている。定着ヒータＨＴ１には、商用電源２００からスイッチ素子であるリレー２０６、整流器２１１および降圧回路２０７で構成されるヒータ点灯回路を介して直流電圧（直流電力）を供給している。さらに、商用電源２００からの電力供給を受けて充電された補助電源回路２２０の蓄電素子２０２の電荷を、降圧回路２０７のチョークコイル２１６を介して、定着ヒータＨＴ１に直流電圧を供給している。

補助電源回路２２０には、充放電を制御するための充放電制御部２０３が設けられている。蓄電素子２０２としては、電気二重層キャパシタ、コンデンサ、１次電池などが用いられる。充放電制御部２０３は、商用電源２００からの交流電圧の電力供給を受けて蓄電素子２０２を充電する充電手段である充電器を備えている。

蓄電素子２０２からヒータ点灯回路への電力供給は、降圧回路２０７のチョークコイル２１６と磁気的に接合するように配置された補助電源出力コイル３１６およびスイッチ素子３１４とドライブ回路３１７で構成される放電手段を介して行っている。

また、直流電源２３０からの電力供給を受けて動作し、プリンタエンジンを主とした装置全体を制御するエンジン制御部２０５が設けられている。

このエンジン制御部２０５は、図示を省略するが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されたマイクロコンピュータからなり、ＣＰＵは、この画像形成装置１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ＲＯＭと接続されており、そのＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて、プリンタエンジンや電源回路等の制御を行う一方、制御動作に伴う各種情報をＲＡＭに格納する。

このエンジン制御部２０５には、この画像形成装置１全体の消費電力を制御する省エネコアが構成されており、画像系装置内の各部品で消費される電力、および、エンジン制御部２０５の内部で消費される電力を、画像形成装置１全体の省エネルギーのレベルに応じて、複数段階に切り替えを行っている。

このエンジン制御部２０５は、定着ヒータＨＴ１と商用電源２００との間を接続するヒータ点灯回路の降圧回路２０７の出力のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、定着ヒータＨＴ１に対する通電を制御（ヒータ点灯／消灯）する。

また、加圧ヒータＨＴ２と商用電源２００との間にトライアック２１８を設けてＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、加圧ヒータＨＴ２に対する通電動作を制御している。なお、図中のＴＨＳＴは安全用のサーモスタットである。

このエンジン制御部２０５には、操作部２０８や後処理装置２０９が接続されている。また、画像形成装置１の各負荷で使用する制御および駆動用の直流電圧（例えば、５Ｖ、２４Ｖなど）を生成する直流電源が設けられている。直流電源は商用電源２００からの電力供給を受けて直流電圧を生成している。さらに、定着装置１２１には当該定着装置１２１の定着ローラ３０１、加圧ローラ３０２間を通紙される転写紙（用紙）の通過を検出するための紙センサ２１０が配置されている。

このような基本的な構成に加えて、一つのヒータ（定着ヒータＨＴ１）に通電するヒータ点灯回路の電力源として、商用電源２００、または蓄電素子２０２を含む補助電源回路２２０、または商用電源２００と補助電源回路２２０を加算した両方の電力源の何れかを切り替えが可能な電源選択手段を有し、画像形成装置１の動作モードまたは定着装置の温度に基づき、上記電源選択手段の切り替え指示、および、一つの定着ヒータに通電する降圧回路を含むヒータ点灯回路に加算する補助電源の加算時間を制御する通電制御手段、すなわち電力制御手段の機能をエンジン制御部２０５に備えている。

上記電源選択手段は、主に充放電制御部２０３を介して駆動（オン／オフ）されるリレー２０４により、どの電源から定着ヒータＨＴ１に電力を供給するかを選択している。また、通電制御手段は主としてエンジン制御部２０５でソフトウェアプログラムの実行により実現されるものである。

次に、通電制御の処理について説明する。図８は、上記通電制御部の処理を示すフローチャート図である。エンジン制御部２０５での通電制御では、この画像形成装置１の動作モードに応じて、定着ヒータの電源として補助電源からの電力を加算するか否かを判断し、各定着ヒータの温度を制御している。

まず、ステップＳ１でサーミスタＴＨ１１およびＴＨ１２で検出した定着ローラの温度と各々の目標温度との比較を行い、定着温度が高いか否かを判断する。高い場合はステップＳ７で「フラグ：加算」をリセットし、ステップＳ１２で定着制御処理を実行してステップＳ１へ戻る。

一方、ステップＳ１の判断で定着温度が低い場合は、ステップＳ２で動作モードが省エネルギー状態からの復帰時か否かを判断する。省エネルギー状態からの復帰時の場合は、ステップＳ８で「フラグ：加算」をセットし、ステップＳ１２で定着制御処理を実行してステップＳ１へ戻る。

また、ステップＳ２の判断で動作モードが省エネルギー状態から復帰時でない場合は、ステップＳ３で動作モードがウォームアップ時か否かを判断する。ウォームアップ時の場合は、ステップＳ９で「フラグ：加算」をセットし、ステップＳ１２で定着制御処理を実行してステップＳ１へ戻る。

さらに、ステップＳ３の判断で動作モードがウォームアップ時でない場合は、ステップＳ４で動作モードが待機時か否かを判断する。待機時の場合は、ステップＳ１０で「フラグ：加算」をリセットし、ステップＳ１２で定着制御処理を実行してステップＳ１へ戻る。

また、ステップＳ４の判断で動作モードが待機時でない場合は、ステップＳ５で動作モードがプリント時か否かを判断する。プリント時の場合は、ステップＳ１１で「フラグ：加算」をセットし、ステップＳ１２で定着制御処理を実行してステップＳ１へ戻る。そして、ステップＳ５の判断で動作モードがプリント時でない場合は、ステップＳ６で「フラグ：加算」をリセットし、ステップＳ２へ戻る。

このようにして、動作モードが省エネルギー状態からの復帰時か、ウォームアップ時か、待機時か、プリント時かに応じて「フラグ：加算」のセットまたはリセットの設定を行う。

次に、上記定着制御処理について説明する。図９は、上記定着制御処理を示すフローチャート図である。

まず、ステップＳ２１で「モード切替」で画像形成装置１の動作モードが切り替ってから所定時間以内か否かを判断する。所定時間以内の場合はステップＳ２２で「フラグ：補助電源単独動作」をセットし、所定時間以上の場合はステップＳ２７で「フラグ：補助電源単独動作」をリセットし、それぞれステップＳ２３へ進む。

これにより、各動作モードで定着ヒータへの通電に補助電源を併用する場合は、そのモードに切り替ってから所定時間だけ、補助電源回路２２０からのみ通電するようにしている。

これは定着ヒータへの突入電流が流れるモード切替直後は、商用電源２００からの通電を止め、突入電流が所定値に収束するまで補助電源回路２２０の蓄電素子２０２から通電することにより、画像形成装置１の入力電流の平準化およびフリッカの低減を図っている。

次に、ステップＳ２３で補助電源を使うか否かを「フラグ：加算」のセット状態で判断し、そのフラグがセットされていない時は、ステップＳ３０で定着ヒータを商用電源２００だけで通電する処理「温度制御：ＡＣ」を実行し、この処理を終了する。

また、ステップＳ２３の判断で「フラグ：加算」がセットされている時は、ステップＳ
２４で蓄電素子２０２の充電電圧が、補助電源回路２２０が動作するために必要な基準値以上である正常な状態か否かを判断する。蓄電素子２０２の充電電圧が正常な状態でない場合は、ステップＳ２８で「フラグ：加算」のリセットを行い、ステップＳ３０で商用電源２００だけによる定着ヒータへの通電処理「温度制御：ＡＣ」を実行し、この処理を終了する。

一方、ステップＳ２４の判断で充電電圧が正常な状態の場合は、ステップＳ２５で補助電源回路２２０単独で（補助電源回路２２０だけで）定着ヒータへの通電か否かを判断する。補助電源単独で通電する場合はステップＳ２６で「温度制御：ＤＣ」を実行し、商用電源２００と補助電源回路２２０の両方から通電する場合はステップ２９で「温度制御：ＡＣ＋ＤＣ」を実行し、この処理を終了する。

上記各「温度制御処理」は、エンジン制御部２０５の内部でのタイマ割込み処理により所定の間隔（例えば、２００ｍｓ毎）で処理している。

次に、各「温度制御処理」について説明する。

まず、温度制御処理（ＡＣ）について説明する。温度制御処理（ＡＣ）では、商用電源２００から降圧回路２０７を介して供給される電源だけで、定着ヒータＨＴ１を通電加熱し、定着ローラ３０１の温度制御を行っている。具体的には、エンジン制御部２０５にて、２００ｍｓ毎の割込み処理で、サーミスタＴＨ１１の電圧を読み、定着ローラ温度を検出し、目標値との差異に応じて、該温度が所定値内となるように、降圧回路に出力する加熱ヒータ点灯信号を調整している。降圧回路２０７では、加熱ヒータ点灯信号に応じて、定着ヒータに供給する出力電圧が変化する。

図１０は、温度制御処理（ＡＣ）を示すフローチャート図である。まず、補助電源回路の出力をエンジン制御部２０５から信号（充放電）でオフにする（ステップＳ４１）。定着ローラの温度が基準（目標温度）以上か否かを判断する（ステップＳ４２）。定着ローラの温度が基準以上であると判断した場合は（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）、定着ヒータへの通電をエンジン制御部２０５から出力する信号（加熱ヒータ点灯）でオフにする（ステップＳ４３）。

一方、定着ローラの温度が基準以上でないと判断した場合は（ステップＳ４２：Ｎｏ）、定着ヒータＨＴ１の点灯レベルを設定する（ステップＳ４４）。具体的には、目標温度との差分に応じて降圧回路から定着ヒータＨＴ１への通電量を演算する。次に、その通電量で定着ヒータをオンする（ステップＳ４５）。次に、サーミスタＴＨ１２で検出した加圧ローラの温度に応じて、加圧ヒータＨＴ２の通電をエンジン制御部２０５の信号（加圧ヒータ点灯）でオンまたはオフにし、温度制御を行う（ステップＳ４６）。

次に、温度制御処理（ＤＣ）について説明する。温度制御処理（ＤＣ）では、商用電源２００から一旦、補助電源回路２２０の蓄電素子２０２に充電された電荷だけを電源として定着ヒータＨＴ１に通電加熱し、定着ローラ３０１の温度制御を行っている。また、前述のように補助電源回路が単独で動作する場合は、動作モード変更時や起動時の限られた時間のため、それぞれの動作モードに対応して設定されている出力値が出力できるようにしている。この実施例では、省エネルギーモードとウォームアップモードおよびプリントモードでの起動から所定時間だけ（例えば３秒）補助電源が動作し、そのときの出力は同じ値に設定している。

図１１は、温度制御処理（ＤＣ）を示すフローチャート図である。まず、降圧回路の出力をエンジン制御部２０５から信号（加熱ヒータ点灯）でオフにする（ステップＳ５１）。定着ローラの温度が目標温度以上か否かを判断する（ステップＳ５２）。定着ローラの温度が目標温度以上であると判断した場合は（ステップＳ５２：Ｙｅｓ）、定着ヒータへの通電をエンジン制御部２０５からの信号（充放電）でオフにする（ステップＳ５３）。

一方、定着ローラの温度が目標温度以上でない、すなわち温度が低いと判断した場合は（ステップＳ５２：Ｎｏ）、起動してから３秒経過したか否かを判断する（ステップＳ５４）。起動してから３秒経過したと判断した場合は（ステップＳ５４：Ｙｅｓ）、ステップＳ５３に進む。

起動してから３秒経過していないと判断した場合は（ステップＳ５４：Ｎｏ）、定着ヒータＨＴ１の点灯レベルを設定する（ステップＳ５５）。具体的には、画像形成装置の動作モードに応じて補助電源回路の出力値を設定する。設定された出力量で定着ヒータをオンにする（ステップＳ５６）。これにより、定着ヒータＨＴ１への通電は起動から３秒間だけ行われる。次に、サーミスタＴＨ１２で検出した加圧ローラの温度に応じて、加圧ヒータＨＴ２を、通電をエンジン制御部２０５の信号（加圧ヒータ点灯）でオンまたはオフにし、温度制御を行う（ステップＳ５７）。

次に、温度制御処理（ＡＣ＋ＤＣ）について説明する。温度制御処理（ＡＣ＋ＤＣ）は、上述した温度制御処理（ＡＣ）と温度制御処理（ＤＣ）の両方を組み合せたもので、定着ヒータＨＴ１に降圧回路２０７と補助電源回路２２０の両方から電源を供給し、加熱ローラ３０１の温度制御を行っている。定着ヒータＨＴ１への通電は、通常は主に商用電源２００から降圧回路２０７を介して供給される電源で行っている。この状態で定着ローラＨＴ１の温度が所定値（目標温度−５℃）よりも低い場合に、補助電源からの通電を併用している。

図１２は、温度制御処理（ＡＣ＋ＤＣ）を示すフローチャート図である。まず、定着ローラの温度が基準（目標温度）以上か否かを判断する（ステップＳ６１）。定着ローラの温度が基準以上であると判断した場合は（ステップＳ６１：Ｙｅｓ）、定着ヒータへの通電をエンジン制御部２０５から出力する信号（加熱ヒータ点灯および充放電）で、降圧回路と補助電源の出力をオフにする（ステップＳ６２）。

一方、定着ローラの温度が基準以上でない、すなわち温度が低いと判断した場合は（ステップＳ６１：Ｎｏ）、さらに目標温度よりも所定値（−５℃）以上低いか否かを判断する（ステップＳ６３）。定着ローラの温度が目標温度よりも所定値以上低いと判断した場合は（ステップＳ６３：Ｙｅｓ）、補助電源の出力設定を行う（ステップＳ６４）。補助電源の出力をオンにし、定着ヒータＨＴ１へ通電を行う（ステップＳ６５）。

次に、主な電源である降圧回路の出力設定を行い（ステップＳ６６）、降圧回路の出力オンにする（ステップＳ６７）。これにより、両方の電源を加算し、定着ヒータＨＴ１への通電を行うことができる。次に、サーミスタＴＨ１２で検出した加圧ローラの温度に応じて、加圧ヒータＨＴ２の通電をエンジン制御部２０５の信号（加圧ヒータ点灯）でオンまたはオフにし、温度制御を行う（ステップＳ６８）。

ステップＳ６３において、定着ローラの温度が目標温度よりも所定値以上低くないと判断した場合は（ステップＳ６３：Ｎｏ）、ステップＳ６６以降の処理を行い、降圧回路の電源によって加圧ローラの温度制御を行う。

次に、「商用電源（ＡＣ電源）２００」から定着ヒータＨＴ１への通電する場合について説明する。「商用電源（ＡＣ電源）２００」から定着ヒータＨＴ１への通電時は、リレー２０４を切り替え、商用電源２００だけからヒータ点灯回路の降圧回路２０７へ給電するようにしており、その場合はリレー２０４をオフとしている。この電源は主として、画像形成装置１の稼動時（プリント時）に選択される。また、商用電源２００からの交流電圧は整流器２１１で全波整流され、降圧回路２０７に入力する。

降圧回路２０７は、一般に知られているチョッパー型のＤＣ／ＤＣコンバータであり、ローサイドに配置してある主スイッチ素子２１４により駆動される。ＤＣ／ＤＣコンバータはチョークコイル２１６、フライホイール用（転流用）の整流器２１５、平滑用のコンデンサ２１７を含む各部により構成されている。主スイッチ素子２１４の駆動信号は、ドライブ回路３１７を介してエンジン制御部２０５から供給され、商用電源２００の周波数よりも遥かに高い約２０ｋＨｚに設定されたパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）が供給される。

ＰＷＭ信号は、周期固定でアクティブレベルのパルス幅を可変している。このＰＷＭ信号により定着ヒータＨＴ１に印加する電圧の振幅を任意に変えることができ、最終的に定着ローラ３０１の発熱量をＰＷＭ信号で制御している。この降圧回路２０７は出力の平滑用のコンデンサ２１７を比較的小さい静電容量値に設定しており、入力電圧波形に相似な出力電圧（定着ヒータ電流）となるようにしている。

図１３−１および図１３−２は、この画像形成装置１の降圧回路２０７のチョークコイル２１６に流れる電流波形を示す図である。ＰＷＭ信号により、チョークコイル２１６には、図１３に示すような波形の電流Ｉｐが流れる。このようにして、ＡＣ電源の周期の全域で電流が流れ、その包絡線が商用電源２００の電圧波形ＡＣと相似な正弦波状となる。

また、上述の主スイッチ素子２１４のオンとオフの比率をＰＷＭ信号のレベルで変えることによって正弦波の振幅を可変している。この例では電流Ｉｐは、本画像形成装置１の入力電流とほぼ同じ値である。

図１４は、降圧回路２０７の主スイッチ素子２１４を駆動するＰＷＭ信号のレベルを、１００％、７０％、４０％に切り替えた時の定着ヒータＨＴ１の波形を示す図である。同図の（ａ）はＡＣ電源の出力する電流の波形図、同図の（ｂ）は定着ヒータに流れる電流の波形図、同図の（ｃ）はＡＣ電源から画像形成装置１に入力される電流の波形図、同図の（ｄ）は降圧回路２０７の主スイッチ素子２１４を駆動するＰＷＭ信号のレベル変化の一例を示す波形図である。

定着ヒータＨＴ１および画像形成装置１の入力電流が、ＰＷＭ信号に追従して変化しているのが確認できる。ＰＷＭ信号のレベルが１００％時は、定着ヒータには最も大きな電流が流れ、この結果、同図の（ｃ）に示すように、本画像形成装置１の入力電流ＡＣが最も大きな電流となっている。

次に、「補助電源回路２２０」から定着ヒータＨＴ１に通電する場合、および、「商用電源（ＡＣ電源）２００」と「補助電源回路２２０」の両者から定着ヒータＨＴ１に通電する場合の動作について説明する。「補助電源回路２２０」から定着ヒータＨＴ１への通電時、および、「商用電源（ＡＣ電源）２００」と「補助電源回路２２０」の両者から定着ヒータＨＴ１への通電時は、加算手段により補助電源回路２２０から降圧回路２０７を経由して電力供給を行っている。

図７によって上記加算手段について説明する。降圧回路２０７のチョークコイル２１６に、補助電源回路２２０の補助電源出力コイル３１６を磁気的に接続することにより、降圧回路２０７と補助電源回路２２０の加算手段が構成されている。

降圧回路２０７と補助電源回路２２０の電圧の加算を効率良く行うために、ここでは補助電源回路２２０のスイッチ素子３１４のオンまたはオフのスイッチング動作を、降圧回路２０７の主スイッチ素子２１４のスイッチング動作に同期して行うようにしている。これは主スイッチ素子２１４のオンにより、商用電源２００からチョークコイル２１６に電流が流れ励磁されるタイミングに合わせて、スイッチ素子３１４をオンしている。

図１５は、この画像形成装置１の降圧回路の動作波形を示す図である。同図において、同図中の波形を省略した部分を境界として、左半分の波形部分では加算を行わず、商用電源２００単独で動作する場合であり、スイッチ素子３１４を駆動するＰＷＭ信号はオフとすることで、補助電源もオフとなっている。

この場合は、主スイッチ素子２１４のＰＷＭ信号がオンの時に、主スイッチ素子２１４のコレクタ電流Ｉｃが流れ、チョークコイル２１６は励磁されるとともに、負荷に電圧が出力される。また、主スイッチ素子２１４のオフ時には、転流用の整流器２１５を介してチョークコイル２１６のコアのエネルギーが放出され、ダイオード電流ＩＤが流れている。

一方、図１５の右半分の波形部分による加算時には、補助電源出力コイル３１６を駆動するスイッチ素子３１４をオンするＰＷＭ信号が、主スイッチ素子２１４のオフに同期して出力されている。これにより、チョークコイル２１６では、転流時に補助電源出力コイル３１６からの駆動による励磁が行われ、商用電源２００からの電力と補助電源回路２２０からの電力が加算され、定着ヒータＨＴ１に通電される。上記加算による出力電圧の増加分ΔＶは、スイッチ素子３１４のＰＷＭ信号のパルス幅Ｔ１を変えることによって任意に設定することができる。

以上により、蓄電素子２０２から補助電源出力コイル３１６に流れる電流による励磁と、商用電源２００からチョークコイル２１６による励磁とが加算され、降圧回路２０７の負荷である定着ヒータＨＴ１には、両者から電力が供給される。なお、「補助電源回路２２０」からのみ電力を供給する場合は、主スイッチ素子２１４をオフしている。

次に、降圧回路２０７のチョークコイル２１６と、補助電源回路２２０の補助電源出力コイル３１６の磁気的な接続は、チョークコイル２１６のコアに補助電源出力コイル３１６を巻くことでも実現できるが、この実施例に示すように、チョークコイル２１６のコアに対峙して補助電源出力コイル３１６のコアを設けることで磁気的に接続することもできる。これは一般的に知られている非接触給電の技術であり、補助電源出力コイルで作られた磁束が、チョークコイル２１６のコアを鎖交することで電力を供給する。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態を説明する。図１６は、第４実施形態の画像形成装置における定着装置を主とした制御系の構成を示すブロック図であり、図７と共通する部分には同一符号を付し、第３実施形態と異なる点についてのみ説明する。また、本実施例が搭載されるデジタル複写機は後述する図２０に示す。

第４実施形態にかかる定着装置を主とした制御系４０では、降圧回路２０７の出力で補助電源回路２２０からの電力を加算するようにしている。そのため、降圧回路２０７の出力に補助電源の昇降圧トランス４１６の２次コイルを直列に接続する加算手段を設け、定着装置１２１に電力を供給している。また、降圧回路２０７の主スイッチ素子２１４と補助電源のスイッチ素子３１４は独立して動作する。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態を説明する。図１７は、第５実施形態の画像形成装置における定着装置を主とした制御系の構成を示すブロック図であり、図７、図１６と共通する部分には同一符号を付し、第３、４実施形態と異なる点についてのみ説明する。また、本実施例が搭載されるデジタル複写機は後述する図２０に示す。

本実施形態にかかる定着装置を主とした制御系５０の特徴は、降圧回路２０７を構成する転流用（フライホイールダイオード）の整流器２１５と直列に補助電源回路２２０の出力を接続する加算手段を設けた点である。図７の実施例と同様に、商用電源２００からの電力を制御する降圧回路の主スイッチ素子２１４がオフの期間に補助電源回路２２０からの電力を加算している。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態を説明する。図１８は、第６実施形態の画像形成装置における定着装置を主とした制御系の構成を示すブロック図であり、図７、図１６、図１７と共通する部分には同一符号を付し、第３〜第５実施形態と異なる点についてのみ説明する。また、本実施例が搭載されるデジタル複写機は後述する図２０に示す。

本実施形態にかかる定着装置を主とした制御系６０の特徴は、商用電源２００により直接（電圧変換手段を介さないで）駆動されるヒータ系で、商用電源と補助電源を加算しヒータへ供給している点である。ここでは、商用電源２００からトライアック２１８を介して通電される加圧ローラ３０２に内蔵する加圧ヒータＨＴ２と直列に補助電源回路２２０を接続する加算手段を設けている。

主に加圧ヒータＨＴ２に商用電源２００の通電を制御するトライアック２１８が動作（オン）し、加圧ヒータＨＴ２に電圧が供給されている期間だけ補助電源回路２２０から電力供給を行うようにしている。そのため、トライアック２１８が動作している期間だけ、補助電源回路２２０のスイッチ素子３１４のスイッチングを行うようにしている。

また、本実施例では、商用電源２００と補助電源回路２２０のどちらか一方だけを選択し、加圧ヒータＨＴ２に電力を供給することが容易にできる。具体的には、従来のように商用電源２００からだけ通電する場合は、補助電源回路２２０のスイッチ素子３１４のスイッチングをオフとし、一方のトライアック２１８をオンとすることにより実現できる。

また、補助電源回路２２０からだけ通電する場合は、トライアック２１８をオフとし、補助電源回路２２０のスイッチ素子３１４のスイッチングをオンとすることによって整流器４１８を介して加圧ヒータＨＴ２に電力を供給することができる。なお、商用電源２００と補助電源回路２２０からの電力供給を個別にオンまたはオフすることにより、上述の実施例のようにヒータの突入電流が収束するまでの期間は補助電源回路２２０から通電し、その後、商用電源２００または商用電源２００と補助電源回路２２０の加算した電源を選択することもできる。

（第７実施形態）
次に、第７実施形態を説明する。図１９は、第７実施形態の画像形成装置における定着装置を主とした制御系の構成を示すブロック図であり、図７、図１６〜図１８と共通する部分には同一符号を付し、第３〜６実施形態と異なる点についてのみ説明する。また、本実施例が搭載されるデジタル複写機は後述する図２０に示す。

本実施形態にかかる定着装置を主とした制御系７０の特徴は、商用電源２００を変圧器４１９で変圧した二次回路の交流電圧に、補助電源回路２２０の昇降圧トランス４１６の出力を加算している。そのため、変圧器４１９で加圧ヒータＨＴ２と商用電源２００とは絶縁されている。これにより、二次回路で発生した高周波ノイズが一次回路の商用電源２００へは伝わり難い構成となっている。また、上述の図１６の実施例と同じく、加圧ヒータＨＴ２へ供給する電力の電源は、商用電源２００または補助電源回路２２０から任意に選択できる。

このようにして、一つの定着ヒータに商用電源と補助電源の双方の出力電圧を加算して供給することにより、少ない電源容量で早い立ち上がりを得られる。また、定着ヒータに供給する電源として、商用電源と補助電源の加算した電源または、商用電源または補助電源のどちらか一方の何れからを任意に選択することができる。さらに、補助電源の着脱が容易になる。

上述の実施形態において、商用電源と補助電源の加算手段を設け、加算する時間を制御する通電制御手段を設けることにより、従来よりも少ない電源容量で大きな電力を定着ヒータに供給でき、早い立ち上がりが得られる。また、商用電源を全波整流した電圧と補助電源の直流電圧を加算する構成を設けることにより、定着装置に効率良く多くの電力を供給でき、早い立ち上がりを実現できる。

さらに、商用電源を変圧した出力電圧と補助電源の直流電圧を加算する手段を設けることにより、商用電源をその周波数のまま定着ヒータに供給する定着ヒータ点灯回路で、さらに多くの電力を定着ヒータに供給することができ、定着装置に商用電源を直接通電する場合も早い立ち上がりを実現できる。

また、商用電源の周波数の周期を基準に、補助電源の直流電圧を加算する通電制御を設けることにより、画像形成装置の消費電流の変動によるフリッカを従来よりも低減させ、消費電流の平準化が可能になる。さらに、商用電源の周波数の一周期を越える期間、補助電源の直流電圧を加算することにより、画像形成装置の消費電流の変動によるフリッカを従来よりも低減させ、消費電流が平準化された通電制御行うことができる。また、ヒータ点灯回路のチョークコイルに、補助電源の補助電源出力コイルから電力を加算する手段を設けることにより、簡単な構成で商用電源と補助電源を加算し、従来よりも大きな電力を定着ヒータに供給することができる。

さらに、商用電源の主スイッチ素子のスイッチング動作に同期して、補助電源のスイッチ素子のスイッチング動作を行うことにより、商用電源と補助電源の加算を効率良く行うことができる。また、ヒータ点灯回路のトライアックが導通と、補助電源の加算を同期することにより、商用電源をその周波数のままで定着ヒータに通電する場合でも、消費電流の直流分を増やさず加算を行うことができ、画像形成装置の消費電流の直流成分を低減することができる。さらに、補助電源の着脱手段を設けることにより、使用者が必要な時に容易に補助電源を取り付けることができる。また、他の機器と補助電源を共用することによる経済的な利点もある。

また、補助電源からヒータ点灯回路への電力供給を、磁気結合により行うことにより、補助電源を機器の使用者が容易に着脱でき、補助電源から定着装置への電力供給と、使用者による着脱性を両立させることができる。さらに、商用電源の周波数の一周期を単位としてスイッチング時のデューティーを更新することにより、商用電源の周波数よりも高い周波数でスイッチングを行う場合でも、従来よりも商用電源への妨害を低減できる。さらに、このスイッチング方法により温度リップルを少なくすることができる。また、商用電源を全波整流した電源を高い周波数でスイッチングする降圧回路の出力と、蓄電素子の電源と補助電源出力コイルを設けた補助電源の出力を加算し、定着ヒータに供給することにより、突入電流が少なく立ち上りの早い画像形成装置を提供することができる。

さらに、商用電源を全波整流した電源を高い周波数でスイッチングする降圧回路のフライホイール用（転流用）の整流器に、蓄電素子を電源とする補助電源出力コイルの電圧の加算手段を設け、定着ヒータに供給することにより、突入電流が少なく立ち上りの早い画像形成装置を提供することができる。また、商用電源に補助電源の電圧を加算して定着ヒータに供給するとともに、商用電源と補助電源を個別にオンまたはオフすることにより、突入電流が少なく立ち上りの早い画像形成装置を提供することができる。さらに、商用電源を変圧した二次回路に補助電源の電圧を加算して定着ヒータに供給するとともに、商用電源と補助電源を個別にオンまたはオフすることにより、商用電源への妨害や突入電流が少なく、しかも立ち上りの早い画像形成装置を提供することができる。

また、各実施形態の共通する効果として、定着装置の一つのヒータを駆動する電源として、「商用電源」および「蓄電素子による補助電源」から、および「商用電源と補助電源の両方」の何れかを選択可能な手段を設け、画像形成装置の動作モードまたは定着装置の温度に基づき選択することにより、定着装置への商用電源からの電力供給が不足する場合は、「商用電源と補助電源の両方」に切り替える事で瞬間的に定着装置に大電流を供給できる。さらに、定着装置に大電流を供給することにより、定着装置の立ち上り時間を短縮することができ、ユーザの利便性が向上する。

また、上記「補助電源」を選択した場合は画像形成装置の入力電流のうち定着装置へ供給していた分を低減することができる。ここで低減した電力を画像形成装置内の他の個所へ供給することができるので、画像形成装置の限られた消費電力を有効に使いより多くの処理を行うことが可能となる。他への電力供給による効果は、プリントスピードのアップや、周辺装置などの駆動へ供給が可能となる。さらに、上記「商用電源」および「補助電源」および「商用電源と補助電源の両方」を切り替えることにより、画像形成装置の入力電流を意図的に増減させる消費電力制御を行うことができ、商用電源からの入力電流の平準化を計ることができる。

また、上記「商用電源」および「補助電源」のどちらの電源の場合も降圧回路を介して、定着装置のヒータに電力を供給する構成としたので、電源が上記の何れの場合も、一つのヒータに電力を供給し、さらに供給電力を制御することができる。また、これにより従来のように「補助電源」専用のヒータを設けなくてもよいので定着装置の構成を大幅に簡略化にすることができ、廉価な画像形成装置を提供することができる。さらに、上記「補助電源」から供給する電圧を出力トランスで昇圧することができ、その電圧を定着装置に電力を供給する降圧回路に接続したので、「補助電源」の蓄電素子の充電電圧が低下しても一定の電圧を供給することができ、定着装置の発熱量を一定に保つことができる。また、「補助電源」の電圧を昇圧する手段を設けることにより、蓄電素子の充電電圧を低くすることができるため、蓄電素子である高価な電気二重層キャパシタの個数を少なくすることができるため、安価な画像形成装置を提供することができる。

図２０は、この発明を実施するための最良の形態の画像形成装置の機構部の一例を示す概略構成図である。この画像形成装置１は、デジタル複写機を含む画像形成装置である。すなわち、この画像形成装置１は、複写機能と、それ以外の機能、例えば、プリンタ機能、ファクシミリ機能とを備えており、操作部のアプリケーション切り替えキー（図示を省略する）の操作により、複写機能、プリンタ機能、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である。これにより、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。

この画像形成装置１において、自動原稿送り装置（「自動原稿給送装置」ともいう。以下「ＡＤＦ」という）１０１に設けられている原稿トレイ（「原稿台」ともいう）１０２に画像面を上にして置かれた原稿束は、コピーモード時に操作部（図示を省略する）上のスタートキーが押下されると、一番下の原稿から１枚ずつ順次給送ローラ１０３、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てセットされる。ＡＤＦ１０１は、１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上のセットされた原稿は、画像読取手段を構成する画像読取装置（「スキャナ」又は「読み取りユニット」ともいう）１０６によって画像が読み取られ、その読み取りが終了した後、給送ベルト１０４及び排送ローラ１０７によって排紙台１０８上に排出される。

なお、１枚の原稿の画像の読み取りが終了する毎に、原稿セット検知器（「原稿セット検知センサ」ともいう）１０９によって原稿トレイ１０２上に次の原稿があるかないかを検知し、原稿セット検知器１０９で原稿トレイ１０２上に次の原稿が存在することが検知された場合には、原稿トレイ１０２上の一番下の原稿を前の原稿と同様にして給送ローラ１０３、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し、以後上述と同様の動作を行う。また、給送ローラ１０３、給送ベルト１０４、排送ローラ１０７は図示を省略した搬送モータによって駆動される。

第１給紙装置１１０、第２給紙装置１１１、第３給紙装置１１２は、各々選択されたときに、それぞれ第１給紙トレイ１１３、第２給紙トレイ１１４、第３給紙トレイ１１５に積載された転写紙（用紙）を給紙し、その転写紙は縦搬送ユニット１１６によって感光体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、図示を省略したメインモータによって回転駆動される。

画像読取装置１０６による原稿の画像読み取りによって入力された画像データ（画像情報）は、図示を省略した画像処理装置で所定の画像処理が施された後、そのまま、あるいは画像記憶手段を構成する図示を省略した画像メモリに一旦記憶させた後、画像印刷手段（プリンタ）を構成する書き込みユニット１１８に送られ、その書き込みユニット１１８によって光情報に変換し、感光体１１７の面には図示を省略した帯電器によって一様に帯電された後に書き込みユニット１１８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１１７上の静電潜像は、現像装置（「現像ユニット」ともいう）１１９により現像されてトナー像が形成される。

感光体１１７、帯電器、書き込みユニット１１８、現像装置１１９や、その他の図示を省略した感光体１１７回りの周知の装置などにより、電子写真方式で画像データにより画像を転写紙上に形成する画像形成動作を行う画像形成手段であるプリンタエンジンを構成している。搬送ベルト１２０は、用紙搬送手段及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からの転写紙を感光体１１７と等速で搬送しながら感光体１１７上のトナー像を転写紙に転写する。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１１７、帯電器、書き込みユニット１１８、現像装置１１９、転写手段、画像データ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。

以上の動作は、通常のモードで転写紙の片面に画像を複写するときの動作であるが、両面モードで転写紙の両面に画像を複写する場合には、第１〜第３給紙トレイ１１３〜１１５の何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。

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１１７に当接する位置まで搬送され、感光体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。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。

プリントモードでは、上記画像処理装置からの画像データの代りに、外部からの画像データが書き込みユニット１１８に入力されて、上述と同様に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、画像読取装置１０６からの画像データが、図示を省略したファクシミリ送受信部により相手に送信され、相手からの画像データがファクシミリ送受信部で受信されて上述の画像処理装置からの画像データの代りに書き込みユニット１１８に入力されることにより、上述と同様に転写紙上に画像が形成される。

また、この画像形成装置１には、図示を省略した大量用紙供給装置（以下「ＬＣＴ」という）と、同じく図示を省略したソート、穴あけ、ステイプルを含む処理を行うフィニッシャー（後処理装置）と、原稿の画像の読み取りのためのモード、複写倍率の設定、給紙段の設定、フィニッシャーで後処理の設定、オペレータに対する表示を行う各種キーやＬＣＤを含むディスプレイを有する操作部とを備えている。

画像読取装置１０６は、原稿を載置するコンタクトガラス１０５と光学走査系で構成されており、光学走査系は露光ランプ１２８、第１ミラー１２９、レンズ１３２、ＣＣＤイメージセンサ１３３を含む各部で構成されている。露光ランプ１２８および第１ミラー１２９は、図示を省略した第１キャリッジ上に固定され、第２ミラー１３０および第３ミラー１３１は、同じく図示を省略した第２キャリッジ上に固定されている。原稿の画像を読み取るときには、光路長が変わらないように、第１キャリッジと第２キャリッジとが２対１の相対速度で機械的に走査される。上記光学走査系は、図示を省略したスキャナ駆動モータを含む駆動部によって駆動される。

画像読取装置１０６は、原稿の画像を光学的に読み取って電気信号に変換する（原稿の画像データを読み取る）。すなわち、光学走査系の露光ランプ１２８によって原稿の画像面を照明し、その画像面からの反射光像を第１ミラー１２９、第２ミラー１３０、第３ミラー１３１、レンズ１３２を介してＣＣＤイメージセンサ１３３の受光面に結像させ、そのＣＣＤイメージセンサ１３３によって電気信号に変換する。このとき、レンズ１３２およびＣＣＤイメージセンサ１３３を、図１の左右方向に移動させることにより、原稿の給送方向の画像読み取り倍率が変わる。つまり、予め設定された画像読み取り倍率に対応してレンズ１３２およびＣＣＤイメージセンサ１３３の左右方向の位置が設定される。

書き込みユニット１１８は、レーザ出力ユニット１３４、結像レンズ１３５、ミラー１３６を含む各部で構成され、レーザ出力ユニット１３４の内部にはレーザ光源であるレーザダイオードおよびモータによって高速で定速回転するポリゴンミラー（回転多面鏡）が備わっている。レーザ出力ユニット１３４より照射されるレーザビーム（レーザ光）は、定速回転するポリゴンミラーで偏向され、結像レンズ１３５を通り、ミラー１３６で折り返され、感光体１１７の帯電面に集光されて結像される。

すなわち、ポリゴンミラーで偏向されたレーザビームは感光体１１７が回転する方向と直交する方向（主走査方向）に露光走査され、画像処理装置より出力される画像データのライン単位の書き込みを行う。感光体１１７の回転速度と走査密度（記録密度）に対応する所定の周期で主走査を繰り返すことにより、感光体１１７の帯電面に静電潜像が形成される。

次に、図２０の定着装置１２１の構成について説明する。図２１は、図２０の定着装置１２１の構成例を示す説明図である。図２１に示すように、定着装置１２１は、定着部材である定着ローラ３０１に、シリコンゴムを含む弾性部材からなる加圧部材としての加圧ローラ３０２が、図示を省略した加圧手段により一定の加圧力で押し当てられている。定着部材と加圧部材は、一般的にローラ状である場合が多いが、例えば、何れか一方又は両方を無端ベルト状に構成するようにしてもよい。この定着装置１２１には、定着ヒータＨＴ１、加圧ヒータＨＴ２が適宜位置に設けられる。例えば、定着ヒータＨＴ１は、定着ローラ３０１の内部に配置されており、定着部材である定着ローラ３０１を内側から加熱する。また、加圧ヒータＨＴ２は、加圧ローラ３０２の内部に配置されており、加圧部材である加圧ローラ３０２を内側から加熱する。

定着ローラ３０１及び加圧ローラ３０２は、図示を省略した駆動機構により回転駆動される。サーミスタを含む温度センサＴＨ１１は、定着ローラ３０１の表面に当接され、定着ローラ３０１の表面温度（定着温度）を検出する。同じくサーミスタを含む温度センサＴＨ１２は、加圧ローラ３０２の表面に当接され、加圧ローラ３０２の表面温度を検出する。トナー像３０６を担持した転写紙を含む記録媒体であるシート３０７は、定着ローラ３０１と加圧ローラ３０２とのニップ部を通過する際に、定着ローラ３０１と加圧ローラ３０２による加熱及び加圧でトナー画像として定着される。

第１の発熱部材である定着ヒータＨＴ１は、この画像形成装置１の主電源投入の時や、省エネのためのオフモードの状態からコピー可能となるまでの立ち上げ時、さらに、主たる動作のプリントやコピー時に、定着ローラ３０１および加圧ローラ３０２が基準となる目標温度に達していない全ての状態でオン（ＯＮ）される。したがって、定着ローラ３０１は加熱する主たるヒータ（主ヒータ）である。第２の発熱部材である加圧ヒータＨＴ２は、加圧ローラ３０２の基準となる目標温度に達していないときにＯＮにされて、特に、加圧ローラの温度が低い時に加圧ローラ３０２を加熱するように設けられている。その具他的な動作は、低温時の定着装置１２１のウォームアップを含む動作時にＯＮにされる。

次に、商用電源からの電圧に補助電源からの電圧を加算する処理の概要を説明する。図２２は、商用電源からの電圧に補助電源からの電圧を加算する処理の説明に供する図である。同図には、定着装置の一つのヒータＨＴに商用電源ＡＣから供給される電圧に、上記画像形成手段中の電力供給対象部に直流電力を供給する供給手段である蓄電素子ＤＣを含む補助電源の電圧を加算するための概略の構成を示す。蓄電素子ＤＣには通電制御手段と補助電源も含まれている。また、商用電源ＡＣには商用電源からの電力供給を受けて定着装置の一つのヒータＨＴに通電するヒータ点灯手段であるヒータ点灯回路が含まれている。

同図では、商用電源ＡＣと蓄電素子ＤＣがヒータＨＴと直列に接続してある。これにより、ヒータＨＴには商用電源ＡＣと補助電源の蓄電素子ＤＣの電圧が加算された電圧が供給され、ＡＣ＋ＤＣの電流が流れる。商用電源ＡＣの交流電圧をそのままヒータＨＴに供給する場合と、一旦、整流した後に、脈流または直流電圧として供給する場合がある。また、蓄電素子ＤＣを電圧源とする補助電源も、直流電圧をそのままヒータＨＴに供給する場合と、一旦、降圧回路などの電圧変換手段を介してヒータＨＴに供給する場合がある。それらの詳細については別途説明する。

図２３は、この画像形成装置１に着脱自在に設置した補助電源の構成を示すブロック図である。ここでは、信号の接続をコネクタで行い、出力は分割して設けたチョークコイルで行うことにより、補助電源を画像形成装置１から容易に着脱自在な構成となるようにしている。

まず、「補助電源回路２２０」からだけ定着ヒータＨＴ１に電力を供給する場合は、電源選択手段ではリレー２０４をオン、また、リレー２０６をオフに切り替えている。これにより、ＡＣ電源２００から降圧回路２０７への通電を遮断し、定着ヒータＨＴ１への通電を補助電源回路２２０の「蓄電素子（２０２）」からだけ行うようにしている。その電源は主として、入力電流の平準化および定着ローラの温度リップル低減、画像形成装置１の起動時（ウォームアップ時およびプリント開始時および省エネモードからの復帰時など）に定着ヒータＨＴ１の突入電流が所定値に収束するまでの時間や稼動時（プリント時）に選択している。

図２４は、第３実施の形態の画像形成装置における定着装置を主とした構成のうち、この動作によって補助電源から通電される部分の構成のみを抜粋して示す図である。同図に示すように、チョークコイル２１６と補助電源出力コイル３１６でトランスが構成された回路となっている。ヒータに通電される電圧は、整流器２１５とコンデンサ２１７で整流された直流となる。なお、この実施例では、スイッチ素子３１４を駆動するＰＷＭ信号は一定のレベル（オンとオフの比率）であるが、定着ヒータＨＴ１に供給する電圧または定着ローラ３０１の温度に応じてＰＷＭ信号のレベルを可変してもよい。

また、「商用電源と蓄電素子の両方」から定着ヒータＨＴ１に電力を供給する場合は、電源選択手段はリレー２０６およびリレー２０４の両方をオンするようにしている。これにより、降圧回路２０７の入力には、「ＡＣ電源２００」と「蓄電素子（２０２）」の両方が接続され、上述の図１５での説明のようにチョークコイル２１６で両者の電圧が加算され、定着ヒータＨＴ１に通電される。この電源は主として、画像形成装置の起動時（ウォームアップ時およびプリント開始時および省エネモードからの復帰時など）や特に定着ヒータＨＴ１の温度が基準よりも低い場合に選択される。

なお、この発明による画像形成装置は、ファクシミリ装置、プリンタ、複写機を含む画像形成装置全般に適用することができる。

以上、本発明を第１〜第７実施の形態を用いて説明してきたが、上述した実施の形態に多様な変更または改良を加えることができる。なお、上述した第１〜第７実施の形態において説明した構成や機能は、自由に組み合わせることができる。

第１の実施形態に係るデジタル複写機において、定着装置を主とした制御系の構成を示すブロック図である。 商用電源から定着ヒータへの通電電流波形を示す図である。 商用電源から定着ヒータへの通電電流波形を示す図である。 降圧回路の出力可変時の定着ヒータへの通電電流波形を示す図である。 チョッパー型降圧回路の通電波形を示す図である。 第２の実施形態に係るデジタル複写機において、定着装置を主とした制御系の構成を示すブロック図である。 商用電源及び補助電源から定着ヒータへの通電電流波形を示す図である。 第３実施形態の画像形成装置における定着装置を主とした制御系の構成を示すブロック図である。 本実施形態の画像形成装置の通電制御部の処理を示すフローチャート図である。 本実施形態の画像形成装置の定着制御の処理を示すフローチャート図である。 温度制御処理（ＡＣ）を示すフローチャート図である。 温度制御処理（ＤＣ）を示すフローチャート図である。 温度制御処理（ＡＣ＋ＤＣ）を示すフローチャート図である。 降圧回路のチョークコイルに流れる電流波形を示す図である。 降圧回路のチョークコイルに流れる電流波形を示す図である。 本実施形態の画像形成装置の入力電流の波形を示す図である。 本実施形態の画像形成装置の降圧回路の動作波形を示す図である。 第４実施形態の画像形成装置における定着装置を主とした制御系の構成を示すブロック図である。 第５実施形態の画像形成装置における定着装置を主とした制御系の構成を示すブロック図である。 第６実施形態の画像形成装置における定着装置を主とした制御系の構成を示すブロック図である。 第７実施形態の画像形成装置における定着装置を主とした制御系の構成を示すブロック図である。 本実施形態の画像形成装置の内部構成を示す縦断正面図である。 本実施形態の画像形成装置の定着装置の構成例を示す説明図である。 本実施形態の画像形成装置の商用電源と補助電源の加算方法の概要を示す説明図である。 本実施形態の画像形成装置に着脱自在に設置した補助電源の構成を示すブロック図である。 第３実施形態の画像形成装置における定着装置を主とした構成のうち、本実施形態の画像形成装置の補助電源で通電される部分の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１、２：画像形成装置
１０１：自動原稿送り装置
１０２：原稿トレイ
１０３：給送ローラ
１０４：給送ベルト
１０５：コンタクトガラス
１０６：画像読取装置
１０７：排送ローラ
１０８：排紙台
１０９：原稿セット検知器
１１０：第１給紙装置
１１１：第２給紙装置
１１２：第３給紙装置
１１３：第１給紙トレイ
１１４：第２給紙トレイ
１１５：第３給紙トレイ
１１６：縦搬送ユニット
１１７：感光体
１１８：書き込みユニット
１１９：現像装置
１２０：搬送ベルト
１２１：定着装置
１２２：排紙ユニット
１２３：排紙トレイ
１２４：両面入紙搬送路
１２５：反転ユニット
１２６：両面搬送ユニット
１２７：反転排紙搬送路
１２８：露光ランプ
１２９：第１ミラー
１３０：第２ミラー
１３１：第３ミラー
１３２：レンズ
１３３：ＣＣＤイメージセンサ
１３４：レーザ出力ユニット
１３５：結像レンズ
１３６：ミラー
２００：商用電源（ＡＣ電源）
２０２：蓄電素子
２０３：充放電制御部
２０４：リレー
２０５：エンジン制御部
２０６：リレー
２０７：降圧回路
２０８：操作部
２０９：後処理装置
２１０：紙センサ
２１１、２１５：整流器
２１４：主スイッチ素子
２１６：チョークコイル
２１７：コンデンサ
２１８：トライアック
２２０：補助電源回路
２３０：直流電源
３０１：定着ローラ
３０２：加圧ローラ
３０６：トナー像
３０７：シート
３１４：スイッチ素子
３１６：補助電源出力コイル
３１７：ドライブ回路
４１６：昇降圧トランス
４１９：変圧器
ＨＴ：ヒータ
ＨＴ１：定着ヒータ
ＨＴ２：加圧ヒータ

Claims (20)

1. 記録媒体に転写したトナー像を加熱及び加圧して前記記録媒体に定着させる定着手段と、
   商用電源から供給される電力によって充電される蓄電素子を備える補助電源手段と、
   前記商用電源または前記補助電源手段の少なくともいずれか一方から前記定着手段に供給される電力が不足しないように制御する電力制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記商用電源または前記蓄電素子の少なくともいずれか一方から供給されるよう接続された電源選択手段、をさらに備え、
   前記電力制御手段は、動作モードまたは前記定着手段の温度に基づいて、前記電源選択手段によって前記商用電源または前記補助電源手段からの電源に切り替えること、を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記商用電源から供給された電圧を降圧し、前記定着手段に供給する降圧手段、をさらに備え、
   前記電力制御手段は、前記定着手段の温度に基づいて、前記降圧手段の出力電力を制御すること、を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記商用電源から前記降圧手段への接続を開閉する開閉手段、をさらに備え、
   前記電力制御手段は、前記補助電源手段から前記定着手段に電力を供給する場合は、前記開閉手段を開放すること、を特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記蓄電素子から供給する電圧を昇圧する昇圧手段、をさらに備え、
   前記補助電源手段は、さらに前記昇圧手段によって昇圧された電圧を前記降圧手段に供給すること、を特徴とする請求項３または請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記昇圧手段は、動作モードまたは定着手段の温度に基づいて、昇圧動作を制御すること、を特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記商用電源から供給された電圧を降圧し、前記定着手段に供給する降圧手段と、
   前記降圧手段から供給された電圧に前記補助電源手段の出力電圧を加算する加算手段と、をさらに備え、
   前記電力制御手段は、前記加算手段によって加算された前記出力電圧を前記定着手段に供給する加算時間を制御すること、を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
8. 前記商用電源からの交流電圧を全波整流する全波整流手段、をさらに備え、
   前記電力制御手段は、さらに前記全波整流手段によって全波整流された電圧を前記定着手段に供給すること、を特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記商用電源からの交流電圧を変圧する変圧手段、をさらに備え、
   前記電力制御手段は、さらに前記変圧手段によって変圧された電圧を前記定着手段に供給すること、を特徴とする請求項７または請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記電力制御手段は、前記商用電源から供給される交流電圧の周波数の周期を基準にして、前記加算手段によって前記出力電圧を加算する加算時間を制御すること、を特徴とする請求項７〜９のいずれか一つに記載の画像形成装置。
11. 前記電力制御手段は、少なくとも前記商用電源から供給される交流電圧の周波数の一周期を超える期間について前記加算手段によって前記出力電圧を加算する加算時間を制御すること、を特徴とする請求項７〜１０のいずれか一つに記載の画像形成装置。
12. 前記電力制御手段は、前記降圧手段に設けた主スイッチ素子のスイッチング動作に同期して、前記補助電源手段に設けたスイッチ素子のスイッチング動作を制御して前記補助電源手段の出力を切り換えること、を特徴とする請求項７〜１１のいずれか一つに記載の画像形成装置。
13. 前記電力制御手段は、前記商用電源から供給される電圧をトライアックが導通している期間に、前記補助電源手段に設けたスイッチ素子のスイッチング動作を制御して前記補助電源手段の出力を切り換えること、を特徴とする請求項７〜１２のいずれか一つに記載の画像形成装置。
14. 前記電力制御手段は、前記降圧手段に設けた主スイッチ素子を、前記商用電源の周波数よりも高い周波数でスイッチング動作させ、前記商用電源の周波数の一周期を単位としてスイッチング動作時のデューティーを更新すること、を特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 前記電力制御手段は、前記定着手段に供給する前記商用電源及び前記補助電源手段の電圧を個別にオン又はオフすると共に、前記加算手段によって出力電圧を加算する加算時間を制御すること、を特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
16. 前記補助電源手段は、前記商用電源から変圧手段を介して供給する交流電圧を制御するスイッチ素子、を備え、
    前記電力制御手段は、前記定着手段に供給する前記スイッチ素子及び前記補助電源手段の電圧を個別にオン又はオフすると共に、前記加算手段によって出力電圧を加算する加算時間を制御すること、を特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
17. 前記加算手段は、前記降圧手段のチョークコイルに前記補助電源の補助電源出力コイルから電力を供給すること、を特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
18. 前記降圧手段は、商用電源を全波整流する全波整流手段から出力された電圧を前記商用電源からの交流電圧の周波数よりも高い周波数で出力するようにスイッチングする主スイッチ素子を備え、
    前記加算手段は、前記降圧手段から前記主スイッチ素子によって前記商用電源からの交流電圧の周波数よりも高い周波数で出力された電圧に前記補助電源手段の出力電圧を加算し、
    前記電力制御手段は、前記加算手段によって加算された電圧を前記定着手段の複数のヒータの内の一つに供給すること、を特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
19. 前記降圧手段は、フライホイール用の整流手段を備え、
    前記加算手段は、前記定着手段に供給する電圧に、前記降圧手段の前記整流手段と直列に配置された前記補助電源手段の補助電源出力コイルの電力を加算すること、を特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
20. 記録媒体に転写したトナー像を加熱及び加圧して前記記録媒体に定着させる定着手段と、商用電源から供給される電力によって充電される蓄電素子を備える補助電源手段と、を備える画像形成装置における電力制御方法において、
    前記商用電源または前記補助電源手段の少なくともいずれか一方から前記定着手段に供給される電力が不足しないように制御する電力制御ステップと、
    を有することを特徴とする電力制御方法。

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