JP2009069426A - 画像形成装置、電源供給制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 増大する負荷に対応して増すＡＣ電源の電力供給を入力電流に設定された電流値を超えることなく、効率的に、しかもより安全性の高い方法によって行うこと。
【解決手段】 ジョブの開始を確認した後、定着の制御周期に合わせてドラム、スキャナ、給紙装置及び周辺機をポーリングし、変動するＤＣ負荷の動作状態を調べ（ステップＳ１０２〜１０６）、供給電力を制御できる定着用ヒーターに使用できる定着電力を求め、定着の制御条件を決める（ステップＳ１０７）。定着電力は、Base電力から変動負荷の電力を差し引いて算出する。Base電力は、入力電流の制限値に対応する総電力から機器の動作に不可欠のＤＣ負荷分を除き求める。上記により、変動するＤＣ負荷に必要な電力を確保し、かつ入力電流に設定された電流値を超えない範囲で最大限の電力を定着用ヒーターへ供給する制御を行うことで、電源供給を効率的に行える。
【選択図】 図７

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ＭＦＰ等の画像形成装置に関し、より詳細には、負荷に供給するＡＣ電源の電力供給を入力電流に設定された電流値を超えないように制御する手段を持つ画像形成装置、電源供給制御方法及び電源供給制御に用いるプログラム及び、該プログラムを記録した記録媒体に関する。

複写機、プリンタ、ＭＦＰ（Multi-Function Peripherals：複合機）等の画像形成装置では、近年、高速化への要求が高まっている。高速化は、装置への電源供給面から見ると、入力電流量の増加に繋がる。また、装置の多機能化も、多くの場合、入力電流量を増加させる要因となる。
特に、電子写真プロセスで画像を形成する装置では、トナー画像が形成された紙、フィルムなどの転写紙を、ヒートローラー式の定着装置を通して、加圧及び加熱するので、短い時間で定着温度に立ち上げ、画像形成動作中に定着温度を保つといったときに、多くの電力を必要とし、この間の入力電流量が増加する。さらに、カラー化や高精度化の要素が加わると、高圧負荷，モータ負荷，電気回路負荷等が大きくなるので、入力電流量がさらに増大する。

日本国内では、最も一般的な商用１００Ｖの交流（ＡＣ）電源のコンセントからＡＣ入力を１本の電源コードでとる場合に、入力電流は、１５Ａ以内に制限される。
また、商用２００ＶのＡＣ電源を使用する方法もあるが、商用２００Ｖに対応させるには、設置場所の電源関連に特別な工事を施す必要があり、装置の置き換えの弊害となる。
上記のような状況が、高速化に必要な電源を得るための阻害要因になっている。
こうした問題を解決するために、下記に例示する特許文献１記載の方法が提案されている。

特許文献１には、画像形成装置に第１電源コードと第２電源コードの２本の電源コードを通して電源を供給可能とし、電力の増大に対応している。ここでは、電源回路として、一部の定着ヒーター（定着ヒーター２）への給電を第１電源コードと第２電源コードへの結線に設けたリレーのＯＮ／ＯＦＦを制御することで、第１と第２の電源コード間の切替を行うようにする電源回路が示されている。この電源回路における電源の切替は、画像形成装置の動作モードによって、定着ヒーター２の供給電力を変えるので、１本の電源コードからの入力が１５Ａ以下になるように、動作モードに応じて行われる。
特開２００３−３２３０８５号公報

しかしながら、特許文献１の電源回路は、１電源からの入力電流が１５Ａ以内という制限のもとで、電源の増大に対応するために、第１電源コードと第２電源コードへの結線に設けたリレーのＯＮ／ＯＦＦを制御する方法を採っているので、リレーが過熱して溶着し、装置の使用が不能になる、という危険性がある。
このような危険をできるだけ無くすことが可能な電源供給の方法を実現することが期待されているが、現状では、有効な方法が提案されていない。
本発明は、高速化に伴い増加する電力供給への対応が不十分である当該画像形成装置の上記現状に鑑みなされたもので、その目的は、増大する負荷に対応して増加するＡＣ電源の電力供給を入力電流に設定された電流値を超えることなく、効率的に、しかもより安全性の高い方法によって行えるようにすることにある。

請求項１の発明は、ＡＣ電源と、前記ＡＣ電源からの電力を、記録媒体に画像形成プロセスを経て形成したトナー像を定着するための加熱手段に供給する電源供給回路を有する画像形成装置であって、前記電源供給回路は、前記加熱手段への供給電力を制御する供給電力制御手段を備え、前記供給電力制御手段は、前記ＡＣ電源からの入力電流を予め設定された電流値内に制限する制御を行うことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載された画像形成装置において、前記供給電力制御手段は、前記ＡＣ電源を供給するＤＣ系統負荷の動作条件の設定状態をチェックし、チェック結果にもとづいて前記ＤＣ系統負荷に必要な電力を確保し、かつ前記ＡＣ電源からの入力電流を予め設定された電流値内に制限する制御を行うことを特徴とする。
請求項３の発明は、前記ＡＣ電源が複数の電源よりなり、かつ複数の前記ＡＣ電源で前記加熱手段への電力供給を分担する請求項１又は２に記載された画像形成装置において、前記供給電力制御手段は、分担した前記加熱手段ごとに供給電力を制御するとともに、前記ＡＣ電源ごとに入力電流を予め設定された電流値内に制限する制御を行うことを特徴とする。
請求項４の発明は、前記ＡＣ電源が複数の電源よりなり、かつ複数のＡＣ電源で前記加熱手段への電力供給を分担する請求項１乃至３のいずれかに記載された画像形成装置において、前記供給電力制御手段は、分担した前記加熱手段ごとに供給電力を制御するとともに、各ＡＣ電源からの入力電流の総量を予め設定された電流値内に制限する制御を行うことを特徴とする。
請求項５の発明は、前記加熱手段が複数の加熱部よりなる請求項１乃至４のいずれかに記載された画像形成装置において、前記供給電力制御手段は、前記複数の加熱部の全部を制御対象にすることを特徴とする。
請求項６の発明は、前記加熱手段が複数の加熱部よりなる請求項１乃至４のいずれかに記載された画像形成装置において、前記供給電力制御手段は、前記複数の加熱部の一部を制御対象にすることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載された画像形成装置において、前記供給電力制御手段は、入力ＡＣ電源のON／OFF制御を行うことを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項７に記載された画像形成装置において、前記供給電力制御手段は、所定の周期で入力ＡＣ電源をON／OFFさせる信号のデューティを変更することによって、前記制御を行うことを特徴とする。
請求項９の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載された画像形成装置において、前記ＡＣ電源からの入力電流を制限するために予め設定する前記電流値を変更する手段を備えたことを特徴とする。
請求項１０の発明は、前記電源供給回路が選択されたモードに応じて負荷に所定の電源供給動作を行う請求項９に記載された画像形成装置において、
前記電流値を変更する手段は、選択された動作モードに対応して予め定めた電流値を設定することを特徴とする。
請求項１１の発明は、請求項１乃至１０のいずれかに記載された画像形成装置において、前記供給電力制御手段は、供給電力の平均電力を、前記ＡＣ電源からの入力電流の制限値に対応する電力にする制御を行うことを特徴とする。
請求項１２の発明は、請求項１１に記載された画像形成装置において、前記供給電力制御手段は、所定の周期で入力ＡＣ電源をON／OFFさせる信号の可変デューティの上限を設定することを特徴とする。
請求項１３発明は、請求項１１に記載された画像形成装置において、前記供給電力制御手段は、入力ＡＣ電源のON／OFFを位相制御によって行う手段を備え、当該位相制御の可変デューティの上限を設定することを特徴とする。
請求項１４の発明は、コンピュータを請求項１乃至１３に記載された画像形成装置における前記供給電力制御手段として機能させるためのプログラムである。
請求項１５の発明は、請求項１４に記載されたプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体である。
請求項１６の発明は、前記ＡＣ電源からの電力を、記録媒体に画像形成プロセスを経て形成したトナー像を定着するための加熱手段に供給する画像形成装置の電源供給制御方法であって、前記ＡＣ電源からの入力電流を予め設定された電流値内に制限するように、前記加熱手段への供給電力を制御する工程を有することを特徴とする。
請求項１７の発明は、請求項１６に記載された電源供給制御方法において、前記ＡＣ電源を供給するＤＣ系統負荷の動作条件の設定状態をチェックする負荷設定条件チェック工程、を有し、前記加熱手段への供給電力を制御する前記工程で、前記負荷設定条件チェック工程によってチェックした前記ＤＣ系統負荷の動作条件の設定状態をもとに、該ＤＣ系統負荷に必要な電力を確保し、かつ前記ＡＣ電源からの入力電流を予め設定された電流値内に制限するように、前記加熱手段への供給電力を制御することを特徴とする。

本発明によると、ＤＣ系統負荷の動作条件の設定状態にもとづいて、設定された条件に従う動作に欠かせないＤＣ系統負荷に必要な電力を確保し、かつ入力電流に設定された電流値を超えない範囲で最大限の電力を定着用の加熱手段へ供給する制御を行うようにすることで、電源供給を効率的に行え、しかも、従来のリレーのＯＮ／ＯＦＦを制御する方法（上記特許文献１、参照）で起きるリレーの溶着によって装置の使用が不能になるという危険が無く、より安全性の高い方法によって、負荷の増加に対応する電源供給が実現できる。特に、複数の電源を使用する際の電源供給を安定化し、最適化できる。
また、プログラムにより、供給電力の制御機能を装備するようにしたので、容易に機能実現手段を構成することができる。

以下に、画像形成装置に係る本願発明の実施形態を説明する。
以下に示す実施形態は、電子写真プロセスでカラー画像が形成可能なデジタル複写機に適用した例を示す。ただ、適用する画像形成装置は、モノクロ機、プリンタ、或いは複写機能をベースにファクシミリ機能・プリンタ機能・ドキュメントボックス機能等を複合したＭＦＰ（複合機）であっても、本実施形態と同様に実施可能である。

“デジタル複写機の概要”
図１は、本発明の実施形態に係るデジタル複写機の外観を示す斜視図である。
図１において、デジタル複写機１００は、本体１１０、大量用紙供給装置（ＬＣＴ）１１１及びソート、孔あけ、ステイプル等の後処理を行うフィニッシャー１１２からなる。
本体１１０は、上部に、トレイに載置した原稿を読取位置に搬送する自動原稿供給装置（ＡＤＦ）１１３及びオペレータとのインターフェースとして、読取モード、複写倍率の設定、給紙段の設定、後処理の設定を受け付け、オペレータに対する表示等を行う操作部１１４を備え、また、下部に、給紙部１１５を有する。フィニッシャー１１２は、排紙部１１７を備えている。

デジタル複写機１００は、後記で詳述する電源供給系を除き、基本的に電子写真プロセスで画像を形成する公知のデジタル複写機が有する走査露光系、給紙搬送系、現像系、定着系、排紙系等を構成する機構及び制御装置を内蔵する。
また、上記の構成を有するデジタル複写機１００は、コピー動作を次のように行う。即ち、原稿がＡＤＦ１１３のトレイに載置され、操作部１１４上のコピー開始キーが押下されると、ＡＤＦ１１３の送りを経て、原稿は読取位置である図示しないコンタクトガラス上に供給される。
この後、原稿面の画像は、図示しない照明系、結像光学系によりＣＣＤラインセンサの受光面に伝達され、光電的に２次元走査方式で読取られる。読取られた画像データは、各種の補正・処理を経て、印刷（画像形成）用の画像データとして生成され、生成された画像データに基づき、走査露光系のレーザーダイオード（ＬＤ）を駆動する。
駆動されたＬＤからのビームは、感光体ドラム面を２次元で走査露光し、静電潜像を形成する。その後、静電潜像は、いわゆる電子写真に特有のトナー現像、転写、定着のプロセスを経て、操作部１１４により指示された転写紙に可視化像として定着され、コピー画像が形成される。また、後処理の指示があれば、フィニッシャー１１２にてソート、孔あけ、ステイプルなどが施された後、排紙部１１７から排出される。

“電源供給回路”
上記で概要を説明したデジタル複写機の電源供給回路を説明する。
ここに示す電源供給回路は、電源供給を制御する手段を持つが、その一部に定着用の定着用ヒーターへの電力供給を制御する手段を備える。この制御手段は、操作部１１４でコピー等のジョブに設定された動作条件、或いは、装置自身が判断して設定する、例えば、省エネモードのような動作条件に応じて、動作が変更されると、変更に伴って電源の負荷も変動するが、このときに、電源の規格等によって定められた電源からの入力電流値を超えない範囲で、変動する負荷に必要な電力を供給する働きを持つ。
こうした電源供給の制御を行うために、電源供給回路内に設ける制御部は、図を参照して示す以下の実施形態では、デジタル複写機全体を制御するシステム制御部が担う方法を採用する。ただ、電源供給回路側に、システム制御部の制御下で動作する電源制御専用の制御部を設ける方法を採用してもよい。

図２は、この実施形態の電源供給回路の構成を示すブロック図である。
図２の電源供給回路は、ＡＣ電源コードを２本使用する場合に、適用できる実施形態を示している。第１ＡＣ電源コードの入力部１と第２ＡＣ電源コードの入力部２は、これらの入力部を接続する回路３によって、接続或いは分離可能である。接続時には、１電源のＡＣ入力に対応し、分離時には、第１ＡＣ電源コードと第２ＡＣ電源コード個々の入力部となって、２電源のＡＣ入力に対応する。なお、入力部を接続する回路３によって接続した場合は、一方のＡＣ電源コードの入力部（図示の電源プラグ）は不要である。
また、入力部を接続する回路３及び片方のＡＣ電源コード入力部を設けず、単一の電源のみに対応する設計でもよい。

第１ＡＣ電源コードは、入力部１を通じて、入力部を接続する回路３と、ノイズフィルター４に接続されている。ノイズフィルター４の出力は、リレー７及びリレー８に接続され、リレー７の開閉出力がサーモスタット１７を介して、定着装置の定着用中央ヒーター１８及び定着用端部ヒーター１９、加熱補助ヒーター２０に接続されている。
一方、リレー８の開閉出力は、定着装置の定着用中央ヒーター１８及び定着用端部ヒーター１９、加熱補助ヒーター２０に電力供給を行う電力供給回路２２に接続されている。
この電力供給回路２２は、２個のフォトトライアック（図示せず）で構成され、制御部２６から制御条件に従い変更する制御信号によって、定着用中央ヒーター１８及び定着用端部ヒーター１９、加熱補助ヒーター２０にそれぞれ供給する電力を制御する。
なお、制御部２６は、デジタル複写機全体を制御するシステム制御部の一部として構成する。また、電力供給に係る制御動作については、後記で詳述する。

サーモスタット１７は、バイメタル方式のサーモスタットで、定着装置内に設けられており、定着装置の定着ローラーが溶融する温度になると、サーモスタット内部のスイッチ部が開放される。なお、このサーモスタットは一度開放されると、温度が低下しても開放を保持するタイプのサーモスタットを採用する。
サーモスタット１７は、定着用中央ヒーター１８及び定着用端部ヒーター１９、加熱補助ヒーター２０に直列に接続されているので、異常温度になりサーモスタットが開放すると、電力供給は、遮断される。
ノイズフィルター４の出力にゼロクロス検出回路３１が接続されており、このゼロクロス検出回路３１の出力により制御部２６は、２電源の使用時に、第１ＡＣ電源コードの入力部１に商用電源の入力があること、または第１ＡＣ電源コードが接続されていることを確認する。

次に、２電源を使用する場合に、入力部２を通じて第２ＡＣ電源コードから電源が供給される負荷について、説明する。
第２ＡＣ電源コードの入力部２は、ノイズフィルター５と、主電源スイッチ１１と、ノーマルクローズリレー１０と、入力部を接続する回路３に接続されている。
ノーマルクローズリレー１０の開閉出力は、除湿ヒーター２８に接続されている。このノーマルクローズリレー１０の励磁コイルには、定電圧電源２５から電力が供給されている。従って、主電源スイッチ１１がOFF されている場合に、第２ＡＣ電源コードより、除湿ヒーター２８に電力が供給される。なお、本実施形態は制御部２６により開閉回路１４をOFFすることにより、除湿ヒーター２８に電力供給が可能な構成にし、主電源スイッチ１１ON 時に、必要に応じ除湿動作を行う。

ノイズフィルター５の出力は、２連リレー９に接続され、２連リレー９の一方の開閉出力が加圧ヒーター２１に接続され、もう一方が電力供給回路２３に接続されている。
電力供給回路２３は、フォトトライアックで構成され、制御部２６から制御条件に従い変更する電力供給信号によって、加圧ヒーター２８に電力供給を行う。なお、加圧ヒーター２８は、定着装置の加圧ローラーに内蔵するヒーターである。
このように定着装置の各ヒーターは、それぞれ供給電力を制御可能であり、また、２電源のＡＣ入力を受ける場合には、加圧ヒーター２８と他の定着用ヒーターとは、電源を分けて使用する。なお、制御部２６による電力供給に係る制御動作については、後記で詳述する。

主電源スイッチ１１の出力側は、ノイズフィイルター６に接続され、ノイズフィルター６の出力が、定電圧を生成する定電圧電源部２５に接続されている。
定電圧電源部２５は、制御部２６、ＤＣ負荷２７、ノーマルクローズリレー１０、サーモスタット１６等に電源を供給している。従って、主電源が投入され、定電圧電源２５が定電圧を生成すると、第２ＡＣ電源コードに接続された負荷も含め、正常に動作が可能となる。なお、主電源は、２電源の使用時には、入力部２を通じて接続される第２ＡＣ電源コードである。また、ＤＣ負荷２７は、原稿や転写紙の搬送、スキャナ、走査露光装置、現像装置を駆動するモータが主要な負荷である。
また、ノイズフィルター４，５，６は、それぞれのノイズフィルターに接続される負荷の特性に合ったノイズ低減に適したノイズフィルターが選定され設けられる。

リレー７，８，９の励磁コイルは、いずれも定着装置内部に設けられたサーモスタット１６及びサーモスタット１６と直列に接続されたドアースイッチ１５を介して、定電圧電源２５から供給される電力により通電される。従って、ドアースイッチ１５が開放された場合、または定着部の温度上昇によりサーモスタット１６の内部スイッチが開放された場合には、定着用中央ヒーター１８、定着用端部ヒーター１９、加熱補助ヒーター２０及び加圧ヒーター２１への電力供給は停止され、保護回路として機能する。
更に、リレー７，８の励磁コイルに定電圧電源２５から供給される電力を開閉回路１２により遮断し、リレー９の励磁コイルに定電圧電源２５から供給される電力を開閉回路１３により遮断することにより、安全回路を構成する。

“電源供給回路における電源供給の制御”
上記した電源供給回路では、複写機に設定されるコピー等のジョブの設定やその他の各種設定に従って変動する負荷に、必要な電力を供給する際に、電源の規格等によって定められた入力電流値を超えない範囲で電源供給を行う。
このため、本実施形態では、定着用のハロゲンヒーター等の定着用ヒーターへの供給電力を、トライアック等を用いる制御回路によって、電源からの入力電流値を予め定められた範囲内になるようにして電源供給を行う。
この電源の供給方法は、この実施形態の基本的な考え方に従うもので、同一の課題に対しリレーのＯＮ／ＯＦＦを制御する従来法によると、起きる可能性があるリレーの溶着といった危険（上記[発明が解決しようとする課題]の項、参照）を回避するために採用した方法である。

さらに、この電源供給の制御では、次に示す条件で定着用ヒーターへの供給電力を制御することによって、最大限の電力を加熱手段へ供給できるようにする。
この制御条件について、図２の電源供給回路を参照して説明する。
日本国内であれば、１本の電源コードで使用可能な電流は一般的には１５Ａである。例えば、図２の電源供給回路において、定着用ヒーターとして、定着用中央ヒーター１８は７００Ｗまで、定着用端部ヒーター１９は７００Ｗまで、加熱補助ヒーター２０は２５０Ｗまで、加圧ヒーター２１は４００Ｗまでが、それぞれ出力が可能であるとする。これらの定着用ヒーターを全部最大出力で駆動すると、１電源の使用時には、定着用ヒーターだけで、２０Ａに達し、発煙、発火の可能性がある危険な状態になる。
また、２電源の使用時にも、一方の電源で、定着用中央ヒーター１８を７００Ｗ、定着用端部ヒーター１９を７００Ｗ、加熱補助ヒーター２０を２５０Ｗの合計１６５０Ｗの最大出力で駆動すると、ブレーカが落ちてしまう。

そこで、フォトトライアックで構成される電力供給回路２２，２３を制御部２６から制御することによって、各定着用ヒーターへ供給する電力を変更し、電源からの入力電流を１５Ａ以内に収め、かつ最大の電力を使用できるように制御する。
２電源の使用を例にとると、図２に示したように、各々の電源コードに接続される負荷は予め決められているので、この負荷のなかで、定着用ヒーターへ供給する電力配分量を、各々の電源コードの入力電流を１５Ａ以内とする範囲で、最大の電力を使用できるように変更する。

具体例で電力供給回路２２，２３における電源供給の制御条件を説明する。
図３は、この制御条件を導くために使用するテーブルと計算式を示す図である。
図３におけるBase電力表は、変動する負荷に供給可能なBASE電力を各地域（ここでは、ＤＯＭ：国内，ＮＡ：北米，ＥＵ：欧州の３地域）及び異なる種別の電源（ここでは、Ａ，Ｂの２種）ごとに示したテーブルである。
ここに示されるBASE電力は、次に示す式（１）により算出する。
Base電力（Ｐ１）＝［総電力］−［動作時のＤＣ電力］−［マージン］ 式（１）
なお、式（１）における［総電力］は、電源種別ごとに複写機に対し予め決められている最大消費電力であり、電源からの入力電流の制限値に対応する量である。また、［動作時のＤＣ電力］は、動作時に必要不可欠なＤＣ負荷分の電力で、電源ON後、操作部からの入力を受付けることができる待機状態にあるときの電力と考えてよい。

BASE電力を算出するための式（１）の右辺の各電力量は、図３中のBASE電力算出表に、各地域及び異なる種別の電源ごとに示している。BASE電力算出表の電力量をもとに、式（１）でBASE電力を算出すると、Base電力表を作成することができる。
このようにして算出されるBase電力（Ｐ１）は、式（１）の意味から分かるように、複写機に設定されるコピー等のジョブの設定やその他の各種設定に従って変動する負荷によって使用可能な電力である。
Base電力（Ｐ１）を使用する負荷の中に、供給する電力を制御できる定着用ヒーターが含まれる。そこで、定着用ヒーターを除く他の負荷の消費電力は、決まった消費電力が予測できるので、先ずこれらの負荷に供給する分をBase電力（Ｐ１）から確保する。なお、この供給分は、ジョブの種類や動作モードに応じて異なる。
BASE電力から、上記した他の負荷へ供給する電力分を差し引いた残りが、定着用ヒーターで消費できる電力（以下、「定着電力」という）である。よって、この定着電力を目標に、供給する電力を制御することで、入力電流の制限範囲で、最大の電力を使用することができる。

図３における消費電力表は、負荷の動作状態と電力の関係を表すテーブルを示す図である。
図３に示す消費電力表では、定着用ヒーターを除く他の負荷として、「モータ」、「スキャナ」、「給紙」及び「排紙」を例示している。「モータ」は、例えば、走査露光装置のモータの場合、モノクロとカラーで動作状態が違うので、それぞれの状態に対応した消費電力量（Ｐ２）を定めている。「スキャナ」はＡＤＦを動作させる場合の消費電力量（Ｐ３）を定めている。「給紙」は、ＬＣＴを動作させる場合の消費電力量（Ｐ４）を定めている。「排紙」は、装着するフィニッシャーの種類によって異なるので、それぞれに対応した消費電力量（Ｐ５）を定めている。
この消費電力表を予め作成しておくことで、設定されたジョブの種類や動作モードにおいて、定着用ヒーター以外の負荷の消費電力量（上記Ｐ２〜Ｐ５）を得、定着電力を次に示す式（２）により算出することができる。
定着電力＝Ｐ１（Base電力）−Ｐ２−Ｐ３−Ｐ４−Ｐ５ 式（２）
なお、図３に示す消費電力表は、変動するＤＣ負荷の１例を示したので、例示した負荷以外にもＤＣ負荷に関連して動作するヒーター等のＤＣ系統の負荷を加えることができる。

上記のようにして得られる定着電力を定着用ヒーターの電力に用いる際に、本実施形態では、供給電力が制御できるそれぞれの定着用ヒーターで配分する。例えば、立ち上げを主とする場合、定着電力に応じて、図６表Ａのような関係でヒーターを駆動する。図６表Ａのような関係でヒーターを駆動することで、ロスの少ない最適な加熱状態が得られる。
図６表Ａは２電源の場合だが、１電源の場合には、また別の図６表Ｂを参照してヒーターを駆動する。
このように、１電源又は２電源の使用のいずれでも、例えば、定着用中央ヒーター１８、定着用端部ヒーター１９、加熱補助ヒーター２０及び加圧ヒーター２１全部を最大消費電力で駆動できるだけの定着電力が与えられない場合には、各定着用ヒーターに供給する電力をそれぞれ落とす制御を行うことで、与えられた定着電力を最大限使用し、且つ有効な加熱効果が得られる配分で電力を使用する方法を採ることができる。
また、同様の状況で、要求されたジョブによっては、定着用端部ヒーター１９を制御対象としないで、定着用中央ヒーター１８及び加圧ヒーター２１に電力を多く配分する、といった方法を採ることで、有効な加熱効果を得ることができる。例えば、通紙時には図６表Ｃ、Ｄのような電力配分を行う。通紙時には中央部の熱が紙に奪われるため、このような電力配分で加熱を行うことで、より有効に加熱を行うことが出来る。

また、２電源の使用を考えると、一方の電源に与えられた定着電力を最大限使用しても、必要な加熱ができない場合でも、他方の電源に与えられた定着電力でカバーすることができる。
なお、２電源の使用では、１電源あたりの入力電流の制限に加えて、複写機側の定格として、各電源からの入力電流のトータル量の制限を定めている場合があるが、この場合にも、定着用ヒーターそれぞれの供給電力が制御できるので、トータルの入力電流の範囲内で、最大限の電力を配分することができる。

“入力電流の可変設定”
本実施形態では、ＡＣ電源からの入力電流を予め設定された電流値に制限する制御を行うが、この設定値に固定値を用いると、使用する場所の電源環境等によっては、必ずしも最適な動作状態が得られなくなってしまう。
そこで、この入力電流値の設定を変更できるようにして、使用環境に応じた設定変更を行うことで、高パフォーマンスの動作が得られるようにする。
なお、２電源の使用では、１電源あたりの入力電流の制限に加えて、各電源からの入力電流のトータル量の制限を定めている場合がある。この場合には、設定が変えられる入力電流値は３種類になり、これらを制限範囲で設定することになる。

入力電流の制限値の設定を可変にし、設定が変えられると、上記したように、式（１）における、装置に供給される［総電力］が、制限値に対応して定まる量であるから、変わり、これに伴って、式（２）の定着電力が変更される。定着電力の変更の結果は、各定着用ヒーター１８〜２１における制御条件及び供給する電力に及ぶ。
また、可変設定する入力電流の制限値は、動作モードごとに設定できるようにすることで、より動作を適正化できる。例えば、定着立ち上げモード、コピーモード、省エネモード、待機モード等でそれぞれ必要になる電力は、ほぼ決まっているので、各動作モードに適した入力電流の設定を行うことで、必要以上に入力電流が流れることや、無駄に電力が消費されることを防ぐことができる。

可変とした入力電流の制限値の設定は、制御部２６の制御下にある操作部１１４（図１）から、ユーザ或いは管理者が行える方法を採用することが望ましい。
例えば、操作部１１４に備わる表示画面に呼び出した、初期設定の入力メニューに、入力電流の制限値を設定する入力ボックスを設け、ここでユーザによる設定入力を受付ける、といった方法で実施することができる。
制御部２６は、操作部１１４で行われるこの入力電流値の設定入力を受け付けた後、次に操作部１１４で設定値が変更されるまで、不揮発性の記憶部で設定された入力電流値を管理し、設定値に従う制御条件に従って、上記“電源供給回路における電源供給の制御”で述べた電源供給の制御を行う。

“定着用ヒーターの駆動”
定着用ヒーターを駆動する方法は、基本的には、与えられた定着電力で定着用ヒーターの点灯をON／OFF制御する。
ＡＣ電源で定着用ヒーターを駆動するので、制御部２６は、供給される電力の平均電力が与えられた定着電力になるように各定着用ヒーター１８〜２１の点灯をON／OFF制御する制御信号を生成し、生成した制御信号で各定着用ヒーター１８〜２１へ電力を供給する各電力供給回路２２，２３のトライアックを制御する。
このとき、制御部２６は、上記“電源供給回路における電源供給の制御”で述べたように、与えられた定着電力の範囲内で、定着用ヒーター１８〜２１にそれぞれ供給する電力を配分する。

図４は、定着用ヒーターの点灯をON／OFFする制御信号を示す図である。同図の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれON／OFFの制御タイミングを異にした、３様の制御動作の制御信号を示している。
図４（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示したどの信号線図も、定着制御周期で時間軸を区切っている。この定着制御周期は、定着用ヒーターをON／OFFさせる制御の動作条件を切替えるために定めた周期である。
図４（ａ）は、定着制御周期と同期した制御動作、つまり、定着制御周期でON／OFFのいずれか一方の状態に制御する動作で、ON周期とOFF周期の割合を変更することで、最大電力から０までの平均電力を制御することができる。
図４（ｂ）は、定着制御周期内を点灯率（ Duty：デューティ）でON／OFF制御する動作で、デューティを変更することで、最大電力から０までの平均電力を制御することができる。

上記した図４（ａ）及び図４（ｂ）において、定着制御周期を短くすることによって、変動に対する対応が早くなり、定着温度の安定性や与えられた定着電力の維持等の制御目標への追従性が上がる。
さらに、同じ点灯率であれば周期が短い方が、オフ時間も短くなるため、定着用ヒーターが、例えば、ハロゲンヒーターであると、フィラメントの冷えが少なくなり、熱効率が良くなって、連続点灯に近づく。また、オフ時間が短くなり、フィラメントの冷えが少なくなると、定着用ヒーターの突入電流も抑えられ、消費電力の最大値が小さくなる。消費電力の最大値が小さくなれば、平均消費電力も小さくなる、といったメリットを得ることができる。

図４（ｃ）は、定着用ヒーターが冷えている状態から点灯を開始する立ち上げ期間に、大きな突入電流が流れることが無いように、定着制御周期よりもかなり短い周期でON／OFFを繰り返し、いわゆるソフトスタートを行うときの制御動作を示している。なお、ソフトスタートで立ち上げた後の制御は、図４の（ａ）或いは図４の（ｂ）に示す動作を行う。
また、ソフトスタート動作を行わせる他の方法として、位相制御法がある。
図５は、位相制御法のソフトスタート動作における制御信号と点灯電流の関係を示す図である。図５に示す位相制御では、図４の（ｃ）における制御信号が、短い一定の周期でON／OFFを繰り返すのに対し、図５中に制御信号（ヒータトリガ）として示すように、電源投入後の数ｍｓの期間は、トライアックを導通させる位相角（ ON 時間）を、供給されるＡＣ電源の１周期の全ての期間を導通させるまで、徐々に増加させ、導通した電流で定着用ヒーターを駆動する方法をとる。

定着用ヒーターの点灯をON／OFF制御する方法として、図４（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）或いは図５の位相制御法による動作のいずれの方法を用いて動作させる場合にも、供給電力の平均電力が与えられた定着電力を超えないようにし、また、その制限された電力を用いて、加熱動作を効率よく行わせることが求められる。
このためには、定着電力（上記式（２）、参照）に対し加熱動作を最適化できる定着用ヒーターの点灯制御条件を設定する必要がある。定着電力に対し最適な点灯制御条件は、予めテストを行うことにより、求めることができる。求めた点灯制御条件に応じてヒーターを動作させることで動作を適正化することが出来る。

例えば、定着電力を導く、電源からの入力電流の制限値の設定、或いは２電源動作の際に機器側で定格として定めた総入力電流値の設定に適応する点灯制御条件を図６表Ａ〜Ｄのように設定し、記憶手段において保存する。入力電流の制限値の設定入力に応じて、参照する表を変更することで、入力電流の制限値に対応した動作を行わせるようにする。本実施の形態では、入力電流の制限値が２０００Ｗだった場合図６表Ａ・Ｂを参照し、入力電流の制限値が１５００Ｗだった場合図６表Ｃ・Ｄを参照している。なお、図６の各表に点灯制御条件として例示したデューティは、可変デューティの上限とすることで、適正な動作を保証することができる。

“定着制御フロー”
上記した電源供給回路（図２）において、制御部２６が行う定着用ヒーターへの電力供給の制御動作の１例をフローチャートにもとづいて説明する。
図７は、本実施形態における定着用ヒーターへの電力供給の制御動作に係るフローチャートである。
図７に示す制御フローは、本複写機の動作時に、制御部２６が、ジョブの開始から終了までの間、電源供給回路（図２）の電力供給回路２２，２３を制御し、ＡＣ電源を定着用ヒーターとしての定着用ヒーター１８〜２１に供給する動作に係る。

制御フローの始めに、ジョブが開始されたことを確認する（ステップＳ１０１）。ジョブの開始は、待機状態或いは省エネ状態で、操作部１１４に対するキー操作やＡＤＦのトレイに原稿が置かれる、といったユーザによる何らかのアクションを認識したことにより確認する。
ジョブの開始が確認できれば（ステップＳ１０１-YES）、次に、定着の制御周期に合わせて機器内の駆動部をポーリングし、駆動部の動作状態を調べる（ステップＳ１０２）。
ここでは、定着電力を導く処理のプロセス（図３の各表及び式（１）、式（２）に関する上記説明、参照）としてポーリングを行うので、「ドラム」、「スキャナ」、「給紙」及び「周辺機」それぞれの動作状態をチェックする。

「ドラム」は、モノクロとフルカラーのどちらであるかによって、走査露光装置で動作させる感光体ドラムの数が違うので、モノクロ／フルカラーのどちらの動作モードになっているかをチェックする（ステップＳ１０３）。
「スキャナ」は、例えば、ログオンの間に休みなく動作を続けるわけではないし、スキャナを使用しない印刷出力の動作もあるので、ON／0FFのどちらの設定になっているかをチェックする（ステップＳ１０４）。
「給紙」は、装着されたＬＣＴを動作させるか、否かによって、負荷が変わってくるので、ON／0FFのどちらの設定になっているかをチェックする（ステップＳ１０５）。
「周辺機」は、装着されたフィニッシャーを動作させるか、否かによって、負荷が変わってくるので、接続の有無をチェックする（ステップＳ１０６）。

次に、定着用ヒーターに使用できる定着電力を求め、定着電力に応じた制御条件（制御パラメータ）を設定する（ステップＳ１０７）。
定着電力は、基本的には、上記式（１）に基づいてBase電力を求め、上記式（２）に基づいて、Base電力から変動する負荷に掛かる電力を差し引いて、算出する。
Base電力は、Base電力表（図３、参照）からテーブル値を読み出し、得ることができる。なお、上記式（１）右辺の［総電力］が入力電流の制限値に対応して決められるので、Base電力は、入力電流の制限値に応じた量である。
また、変動する負荷に掛かる電力は、前段で行ったポーリングにより「ドラム」、「スキャナ」、「給紙」及び「周辺機」それぞれの動作状態をチェックした結果をもとに、消費電力表（図３、参照）からテーブル値を読み出し、得ることができる。

このようにして、定着電力を求めることで、定着用ヒーターに使用できる電力が決まるので、与えられた電力で加熱動作を最適化できる定着用ヒーターの点灯制御条件を設定し、この制御周期における定着制御を開始する（ステップＳ１０８）。
次に、この制御条件の設定方法を説明する。まず、入力電流の制限値に応じて、参照するテーブルを決定する。その後、ステップＳ１０７で決定された定着電力に基づいて、点灯制御条件を管理するテーブルを参照することで、各定着用ヒーターの点灯制御パラメータを読み出し、ＡＣ供給電源のON／OFF制御をする電力供給回路２２，２３に設定する方法を採用することができる。

設定された制御条件で定着用ヒーターの点灯制御を行って、定着制御周期の終了を確認し（ステップＳ１０９）、また、この時点で、現行のジョブが終了したか、否かをチェックする（ステップＳ１１０）。
ここで、ジョブが終了していない場合には（ステップＳ１１０-NO）、次の定着制御周期の動作に入るので、ポーリングの動作ステップ（ステップＳ１０２）に戻し、再びステップＳ１０２以降の動作を続ける。
他方、ジョブが終了している場合には（ステップＳ１１０-YES）、この制御フローを終える。

本発明の実施形態に係るデジタル複写機の外観を示す斜視図である。 実施形態に係るデジタル複写機の電源供給回路の構成を示すブロック図である。 電力供給回路における制御条件を導くために使用するテーブルと計算式を示す図である。 定着用ヒーターの点灯をON／OFFする制御動作を説明する図である。 位相制御によるソフトスタートの制御信号と駆動電流の関係を示す図である。 定着電力に応じて各定着用ヒーターに配分する電力を指示するテーブルの１例を示す図である。 電源供給回路（図２）における定着用ヒーターへの電力供給の制御動作に係るフローチャートである。

符号の説明

１・・第１ＡＣ電源コードの入力部、２・・第２ＡＣ電源コードの入力部、１８・・定着用中央ヒーター、１９・・定着用端部ヒーター、２０・・加熱補助ヒーター、２１・・加圧ヒーター、２２，２３・・電力供給回路、２６・・制御部、２７・・ＤＣ負荷、１００・・デジタル複写機、１１０・・本体、１１１・・大量用紙供給装置（ＬＣＴ）、１１２・・フィニッシャー、１１３・・自動原稿供給装置（ＡＤＦ）、１１４・・操作部、１１５・・給紙部、１１７・・排紙部。

Claims (17)

1. ＡＣ電源（電源数は限定せず、請求項３参照）と、前記ＡＣ電源からの電力を、記録媒体に画像形成プロセスを経て形成したトナー像を定着するための加熱手段（定着用ヒーター全部）に供給する電源供給回路（負荷を除く図２の回路）を有する画像形成装置であって、
   前記電源供給回路は、前記加熱手段への供給電力を制御する供給電力制御手段（制御部２６と電力供給回路２２，２３）を備え、
   前記供給電力制御手段は、前記ＡＣ電源からの入力電流を予め設定された電流値内に制限する制御を行う（フローチャート）ことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載された画像形成装置において、
   前記供給電力制御手段は、前記ＡＣ電源を供給するＤＣ系統負荷（ＤＣ負荷とＤＣ負荷に関係するヒーター等を含む）の動作条件の設定状態をチェックし、チェック結果にもとづいて前記ＤＣ系統負荷に必要な電力を確保し、かつ前記ＡＣ電源からの入力電流を予め設定された電流値内に制限する制御を行う（フローチャート）ことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記ＡＣ電源が複数の電源よりなり、かつ複数の前記ＡＣ電源で前記加熱手段への電力供給を分担する請求項１又は２に記載された画像形成装置において、
   前記供給電力制御手段は、分担した前記加熱手段ごとに供給電力を制御するとともに、前記ＡＣ電源ごとに入力電流を予め設定された電流値内に制限する制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
4. 前記ＡＣ電源が複数の電源よりなり、かつ複数のＡＣ電源で前記加熱手段への電力供給を分担する請求項１乃至３のいずれかに記載された画像形成装置において、
   前記供給電力制御手段は、分担した前記加熱手段ごとに供給電力を制御するとともに、各ＡＣ電源からの入力電流の総量を予め設定された電流値内に制限する制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
5. 前記加熱手段が複数の加熱部よりなる請求項１乃至４のいずれかに記載された画像形成装置において、
   前記供給電力制御手段は、前記複数の加熱部の全部を制御対象にすることを特徴とする画像形成装置。
6. 前記加熱手段が複数の加熱部よりなる請求項１乃至４のいずれかに記載された画像形成装置において、
   前記供給電力制御手段は、前記複数の加熱部の一部を制御対象にすることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載された画像形成装置において、
   前記供給電力制御手段は、入力ＡＣ電源のON／OFF制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項７に記載された画像形成装置において、
   前記供給電力制御手段は、所定の周期で入力ＡＣ電源をON／OFFさせる信号のデューティを変更することによって、前記制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載された画像形成装置において、
   前記ＡＣ電源からの入力電流を制限するために予め設定する前記電流値を変更する手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
10. 前記電源供給回路が選択されたモードに応じて負荷に所定の電源供給動作を行う請求項９に記載された画像形成装置において、
    前記電流値を変更する手段は、選択された動作モードに対応して予め定めた電流値を設定することを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載された画像形成装置において、
    前記供給電力制御手段は、供給電力の平均電力を、前記ＡＣ電源からの入力電流の制限値に対応する電力にする制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１１に記載された画像形成装置において、
    前記供給電力制御手段は、所定の周期で入力ＡＣ電源をON／OFFさせる信号の可変デューティの上限を設定することを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項１１に記載された画像形成装置において、
    前記供給電力制御手段は、入力ＡＣ電源のON／OFFを位相制御によって行う手段を備え、当該位相制御の可変デューティの上限を設定することを特徴とする画像形成装置。
14. コンピュータを請求項１乃至１３に記載された画像形成装置における前記供給電力制御手段として機能させるためのプログラム。
15. 請求項１４に記載されたプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体。
16. 前記ＡＣ電源からの電力を、記録媒体に画像形成プロセスを経て形成したトナー像を定着するための加熱手段に供給する画像形成装置の電源供給制御方法であって、
    前記ＡＣ電源からの入力電流を予め設定された電流値内に制限するように、前記加熱手段への供給電力を制御する工程を有することを特徴とする電源供給制御方法。
17. 請求項１６に記載された電源供給制御方法において、
    前記ＡＣ電源を供給するＤＣ系統負荷の動作条件の設定状態をチェックする負荷設定条件チェック工程、を有し、
    前記加熱手段への供給電力を制御する前記工程で、前記負荷設定条件チェック工程によってチェックした前記ＤＣ系統負荷の動作条件の設定状態をもとに、該ＤＣ系統負荷に必要な電力を確保し、かつ前記ＡＣ電源からの入力電流を予め設定された電流値内に制限するように、前記加熱手段への供給電力を制御することを特徴とする電源供給制御方法。

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