JP4680683B2

JP4680683B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4680683B2
Application number: JP2005158099A
Authority: JP
Inventors: 信彦浅野
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2025-05-30
Also published as: JP2006330639A

Description

本発明は、熱によりトナーを記録紙に定着させる定着部を備えた画像形成装置に関する。

コピー機等の画像形成装置には、記録紙上に転写されたトナーを熱及び圧力で当該記録紙に定着させる定着装置が備えられている。この定着装置は、商用電源からの電力を用いて定着ヒータを加熱するが、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状態でプリントに備えて待機する省エネルギーモードを備えているものがある。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は、その温度が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プリント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。

プリントモードへの復帰のために、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が最大であり、温度上昇時間を短縮させるには限界がある。そこで、例えば下記特許文献１に示されるように、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時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プリントモードへ復帰する際に、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すことで立上り時間を短縮する画像形成装置が提案されている。

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。

また、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。しかし、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。
特開平１０−２８２８２１号公報

しかし、上記のように省エネルギーモードから印刷モードへの復帰時に、外部電源及び補助電源の両方から大電流を定着ヒータに流す場合、補助電源として電気二重層キャパシタを用いると、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ため、長時間の使用を可能にするには容量を大きくする必要があり、電気二重層キャパシタが高価になる。また、定着ローラに使用されるハロゲンヒータは、常温程度の冷えた温度から点灯させる場合は大電流が流れるため、リチウムイオン電池を補助電源として用いると、大電流で充放電を繰り返さなければならなくなり、リチウムイオン電池の寿命が短くなる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、定着部の温度を定着可能温度まで立ち上げるための時間を短縮しつつ、補助電源の寿命が長く安価な定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、キャパシタからなる第１補助電源と、
二次電池からなる第２補助電源と、
トナーを記録紙へ定着させる定着部を前記第１補助電源からの電力で加熱する第１定着ヒータと、ハロゲンヒータからなり前記第２補助電源からの電力で前記定着部を加熱する第２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定着ヒータとを有する定着ヒータと、
前記第１補助電源の電力を放電して前記第１定着ヒータに向けて供給するか、前記第１補助電源を外部電源からの電力で充電するかを切り替える第１充放電切替手段と、
前記第２補助電源の電力を放電して前記第２定着ヒータに向けて供給するか、前記第２補助電源を前記外部電源からの電力で充電するかを切り替える第２充放電切替手段と、
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定着ヒータ駆動手段と、
前記第２定着ヒータの温度を検出する温度検出手段とを備え、
前記定着ヒータの駆動開始時には、前記第３定着ヒータ駆動手段により前記第３定着ヒータを駆動し、前記第１充放電切替手段を放電側に切り替えて第１定着ヒータを駆動すると共に、前記温度検出手段によって検出された前記第２定着ヒータの温度が、前記第２定着ヒータに定格電流が流れる温度まで上昇したときに、前記第２充放電切替手段を放電側に切り替えて第２定着ヒータの駆動を開始する制御手段と
を備えた画像形成装置である。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像形成装置であって、前記温度検出手段は、前記第２定着ヒータに設けられたサーミスタを備えるものである。

これらの構成では、定着ヒータを駆動開始する時は、まず外部電源の電力で駆動される第３定着ヒータと、キャパシタからなる第１補助電源の電力で駆動される第１定着ヒータとを駆動させるようにし、二次電池からなる第２補助電源からの電力で駆動される第２定着ヒータは、上記第１及び第３定着ヒータの輻射熱等によって、第２定着ヒータに定格電流が流れる温度まで上昇したときに駆動が開始されるようになっている。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置であって、前記制御手段は、前記定着部への記録紙搬入時においては、前記第３定着ヒータ駆動手段により前記第３定着ヒータを駆動すると共に、前記第１充放電切替手段を充電側に切り替えて第１定着ヒータを停止させ、前記第２充放電切替手段は放電側として第２定着ヒータを駆動させるものである。

この構成では、定着部への記録紙搬入時には、第１定着ヒータは停止させておき、第３定着ヒータ及び第２定着ヒータを駆動させるようにして、長時間安定した電流を流し続けることができる二次電池及び外部電源を電力供給源として定着ヒータを加熱するようにしている。

請求項１に記載の発明によれば、次のような効果がある。ハロゲンヒータからなる第２定着ヒータは、その構造上、冷めた状態から点灯させると、点灯開始時には定格電流を大幅に超える大きな突入電流が流れるが、請求項１に記載の発明の場合、当該第２定着ヒータが、例えば第１及び第３定着ヒータの駆動によるそれらの輻射熱等によって暖められて定格電流値となってから、二次電池からなる第２補助電源からの電力が第２定着ヒータに供給されるため、二次電池からなる第２補助電源から第２定着ヒータに流れる電流は定格電流となり、大電流で充放電を繰り返すことがないため、その寿命を長く保つことができる。

また、第３定着ヒータに加えて、第１及び第２補助電源からの電力で第１及び第２定着ヒータを加熱するので、定着部の温度が定着可能な温度に達するまでの待ち時間（立上り時間）を短縮することができる。これにより、プリント待機時には定着部の各ヒータをオフにしておくことができ、大幅な電力の節約が可能になる。

請求項２に記載の発明によれば、温度検出手段にサーミスタを用いているので、簡易な構成で第２定着ヒータの温度を検出する構成を実現することができる。

請求項３に記載の発明によれば、記録紙に熱が吸収されて定着部の温度が下がりやすい記録紙搬入時には、長時間安定した電流を流し続けることができる二次電池及び外部電源を電力供給源として定着ヒータを加熱するので、電荷を放出すると電圧が下がるキャパシタからなる第１補助電源からの不安定な電力供給に頼ることなく、定着ヒータを安定して加熱することができる。

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、本発明に係る画像形成装置の一実施形態である複合機の内部構成を示すブロック図であり、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。図２は、複合機１の各状態種別（プラグイン状態、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。なお、本発明に係る画像形成装置は、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上記複合機等のいずれでもよい。本実施形態では、本発明に係る画像形成装置を複合機を例にして説明する。なお、複合機１において、定着ローラ（図示省略）とは、感光体ドラムからトナー画像が転写された記録紙を熱ローラ及び加圧ローラ（図示省略）でニップし、熱及び圧力によりトナー画像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、電力会社によるＡＣ（交流）電源である。電源制御回路９は、複合機１を起動させる主電源スイッチであるメインスイッチ１０のオン又はオフに応じて、外部電源２からの電力を装置各部に供給するか否かを制御等するものである。

複合機１は、画像形成部１１、指示受付部１２、タイマ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、キャパシタ充放電切替スイッチ１９、キャパシタ充電制御回路２０、第２定着ヒータ２１、第２定着ヒータ温度検出部２２、リチウムイオン電池２３、バッテリ充放電切替スイッチ２４、バッテリ充電制御回路２５、第３定着ヒータ２６、及び第３定着ヒータ駆動回路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あり、複合機１では、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プリント指示を受けて動作する。指示受付部１２は、ユーザ等からの複合機１に対する各種動作実行指示を受け付けるものであり、例えば、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等を受け付けるものである。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１３は、状態判別部１５２から指示を受けた時点からの経過時間等を計時するものである。定着ローラ温度センサ１４は、定着ローラの温度を計測して、定着ローラ温度制御部１５１等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２１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であり、本実施形態では、ハロゲンヒータからなる。第１定着ヒータ１７は、例えば１３００ＷのＤＣ（直流）ヒータである。第２定着ヒータ２１は、例えば５００ＷのＤＣヒータである。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に消費電力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２１及び第３定着ヒータ２６は隣接して設置されている。

電気二重層キャパシタ（第１補助電源）１８は、第１定着ヒータ１７を駆動するための電源として機能する。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。電気二重層キャパシタ１８は、充放電の繰り返し寿命が比較的長いが（例えば数十万回のオーダー）、電荷を放出すると電力（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。

キャパシタ充放電切替スイッチ１９（第１充放電切替手段）は、(1)電気二重層キャパシタ１８を放電し、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、(2)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。

キャパシタ充電制御回路２０（第１充放電切替手段）は、外部電源２からの電力を電気二重層キャパシタ１８に供給するか否かを切り替えることにより、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。キャパシタ充放電切替スイッチ１９を電気二重層キャパシタ１８を充電する側に接続を切り替え、かつ、キャパシタ充電制御回路２０が外部電源２からの電力を電気二重層キャパシタ１８に供給することで、電気二重層キャパシタ１８が充電される。

リチウムイオン電池（二次電池、第２補助電源）２３は、第２定着ヒータ２１を駆動するための電源として機能する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。

バッテリ充放電切替スイッチ（第２充放電切替手段）２４は、 (1) リチウムイオン電池２３を放電して、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２１を駆動するか、 (2)外部電源２を電力供給源としてリチウムイオン電池２３が充電されるように回路を接続するかを切り替えるスイッチである。

バッテリ充電制御回路（第２充放電切替手段）２５は、外部電源２からの電力をリチウムイオン電池２３に供給するか否かを切り替えることにより、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。バッテリ充放電切替スイッチ２４を、リチウムイオン電池２３を充電する側に切り替え、かつ、バッテリ充電制御回路２５が外部電源２からの電力をリチウムイオン電池２３に供給することで、リチウムイオン電池２３が充電される。

また、第２定着ヒータ温度検出部（温度検出手段）２２は、例えば、サーミースタ等からなり、第２定着ヒータ２１の温度を検出するものである。第２定着ヒータ温度検出部２２は、第２定着ヒータ２１の温度を示す情報を状態判別部１５２に送出する。

第３定着ヒータ駆動回路（第３定着ヒータ駆動手段）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、すなわち、第３定着ヒータ２６を加熱させるか否かを切り替えるスイッチとして機能する。当該第３定着ヒータ駆動回路２７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。

制御部１５は、複合機１全体の動作を制御するもので、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、定着ローラ温度制御部１５１、状態判別部１５２及びスイッチ制御部１５３を備える。

状態判別部（状態判別手段）１５２は、当該複合機１の現在の状態が、立ち上げ初期状態、立ち上げ後期状態、プリント状態、レディ状態、プラグイン状態、及びスリープ状態のいずれにあるかを判別するものである。状態判別部１５２は、電源制御回路９から送出されてくるメインスイッチ１０のオン又はオフ状態や、指示受付部１２からプリント指示が所定時間入力されないこと、また、第２定着ヒータ温度検出部２２から送られてくる温度情報等に基づいて、複合機１が上記いずれの状態であるかを判別する。

立ち上げ初期状態は、複合機１に電源が投入された時点（メインスイッチ１０がオンとされた時点）、または、スリープ状態のときにプリント指示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（例えば、180℃）に至るまでの状態であって、第２定着ヒータ温度検出部２２によって検出される第２定着ヒータ２１の温度が、第２定着ヒータ２１に定格電流が流れる予め定められた温度（例えば、50℃）に上昇するまでの状態である。

立ち上げ後期状態とは、複合機１に電源が投入された後、または、スリープ状態でプリント指示を受け付けた後から、定着ローラの温度が定着可能な所定の第１の温度範囲に至るまでの状態であって、第２定着ヒータ温度検出部２２によって検出される第２定着ヒータ２１の温度が上記予め定められた温度に達した後の状態である。

プリント状態とは、複合機１がプリント動作を行っている間の状態（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。プリント状態においては、定着ローラの温度は上記第１の温度範囲内に保たれる。

プラグイン状態とは、電源プラグが外部電源２のコンセントに差し込まれている状態であるが、メインスイッチ１０がオフとなっている状態をいう。

レディ状態は、プリント指示の入力を待機し、プリント指示があれば即座に定着ローラを上記第１の温度範囲まで上昇させることができる状態のことである。このレディ状態では、定着ローラの温度が、上記第１の温度範囲内よりも低い第２の温度範囲（例えば、90℃）とされる。

また、スリープ状態は、省電力化のために第１定着ヒータ１７、第２定着ヒータ２１及び第３定着ヒータ２６をオフにした状態であり、一定時間プリント指示が入力されない場合に、レディ状態からスリープ状態に移行するようになっている。

状態判別部１５２は、図２に示す状態遷移情報を予め記憶しており、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。状態判別部１５２は、判別した現在の状態、及び次に遷移する状態を示す情報をスイッチ制御部１５３に送出する。

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上記第１の温度範囲の上限になるまでバッテリ充放電切替スイッチ２４を放電側（第２定着ヒータ２１に電力を供給する側）に切り替え、定着ローラの温度が上記第１の温度範囲上限に達した後、定着ローラの温度が当該第１の温度範囲の下限になるまでバッテリ充放電切替スイッチ２４を充電側（外部電源２からの電力でリチウムイオン電池２３を充電する側）に切り替えることを繰り返し、定着ローラの温度を第１の温度範囲内に維持する。なお、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の温度範囲内となるように、第３定着ヒータ駆動回路２７を制御して、第３定着ヒータ２６のオンオフを制御するようにしてもよい。なお、これらの制御は、スイッチ制御部１５３を介して行われる。

スイッチ制御部（制御手段）１５３は、状態判別部１５２によって判別された現在の複合機１の各状態毎に、或いは、定着ローラ温度制御部１５１からの指示に基づいて、キャパシタ充放電切替スイッチ１９、キャパシタ充電制御回路２０、バッテリ充放電切替スイッチ２４、バッテリ充電制御回路２５及び第３定着ヒータ駆動回路２７の切り替えを制御するものである。

図３は、上記複合機１の各状態におけるキャパシタ充放電切替スイッチ１９、キャパシタ充電制御回路２０、バッテリ充放電切替スイッチ２４、バッテリ充電制御回路２５及び第３定着ヒータ駆動回路２７の状態を示す図である。この複合機１の各状態に対応するキャパシタ充放電切替スイッチ１９、キャパシタ充電制御回路２０、バッテリ充放電切替スイッチ２４、バッテリ充電制御回路２５及び第３定着ヒータ駆動回路２７の状態は、スイッチ制御部１５３が自ら記憶しておいてもよいし、図略の記憶部に記憶させておき、スイッチ制御部１５３が必要に応じて読み出すものとしてもよい。また、キャパシタ充電制御回路２０及びバッテリ充電制御回路２５による電力供給制御は、電力を供給する場合をオン、電力を供給しない場合をオフとして示す。

立ち上げ初期状態においては、キャパシタ充放電切替スイッチ１９が電気二重層キャパシタ１８を放電させる側（第１定着ヒータ１７に電力を供給する側）に切り替えられ、キャパシタ充電制御回路２０はオフとされる。一方、バッテリ充放電切替スイッチ２４はリチウムイオン電池２３を充電させる側（外部電源２からの電力で第２定着ヒータ２１が充電される側）に切り替えられ、バッテリ充電制御回路２５はオンとされる。また、第３定着ヒータ駆動回路２７がオンとされて、第３定着ヒータ２６は駆動状態とされる。

立ち上げ後期状態においては、キャパシタ充放電切替スイッチ１９が電気二重層キャパシタ１８を放電させる側（第１定着ヒータ１７に電力を供給する側）に切り替えられ、キャパシタ充電制御回路２０はオフとされる。そして、バッテリ充放電切替スイッチ２４によりリチウムイオン電池２３も放電側（第２定着ヒータ２１に電力を供給する側）に切り替えられ、バッテリ充電制御回路２５はオフとされる。第３定着ヒータ駆動回路２７はオンとされて、第３定着ヒータ２６は駆動状態とされる。

また、レディ状態においては、キャパシタ充放電切替スイッチ１９が電気二重層キャパシタ１８を外部電源２からの電力で充電させる側に切り替えられ、キャパシタ充電制御回路２０はオンとされる。また、バッテリ充放電切替スイッチ２４はリチウムイオン電池２３を外部電源２からの電力で充電させる側に切り替えられ、バッテリ充電制御回路２５はオンとされる。第３定着ヒータ駆動回路２７はオンとされ、第３定着ヒータ２６は駆動された状態が維持される（上述したように、定着ローラの温度が所定の第２の温度範囲内となるように、定着ローラ温度制御部１５１による制御で、第３定着ヒータ２６のオンオフを制御するようにしてもよい）。

スリープ状態では、キャパシタ充放電切替スイッチ１９は電気二重層キャパシタ１８を外部電源２からの電力で充電させる側とされ、キャパシタ充電制御回路２０はオンとされる。また、バッテリ充放電切替スイッチ２４はリチウムイオン電池２３を外部電源２からの電力で充電させる側とされ、バッテリ充電制御回路２５はオンとされる。第３定着ヒータ駆動回路２７はオフとされ、第３定着ヒータ２６は停止した状態とされる。

プリント状態においては、定着ローラの温度を定着可能な上記第１の温度範囲内に保つために、バッテリ充放電切替スイッチ２４の充電側又は放電側への切り替えが、定着ローラ温度センサ１４から得られる定着ローラ温度に応じて適時行われる。第３定着ヒータ駆動回路２７はオンとされ、第３定着ヒータ２６は駆動された状態が維持とされる。なお、バッテリ充電制御回路２５はオフとされる。キャパシタ充放電切替スイッチ１９は、電気二重層キャパシタ１８を外部電源２からの電力で充電させる側とされ、キャパシタ充電制御回路２０はオンとされる。

次に、本発明に係る複合機１における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定着ヒータ駆動回路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２１側に接続される。これにより、第１定着ヒータ１７及び第２定着ヒータ２１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。これら第１定着ヒータ１７、第２定着ヒータ２１及び第３定着ヒータ２６により定着ヒータ３０が構成される。

第３定着ヒータ２６側の回路は、外部電源２と第３定着ヒータ２６を備えるが、これら外部電源２と第２定着ヒータ２６との間には、第３定着ヒータ駆動回路２７が接続されている。この第２定着ヒータ駆動回路２７により、外部電源２からの電力で第３定着ヒータ２６を駆動するか否かを制御できるようになっている。

第１定着ヒータ１７が接続される回路には、キャパシタ充電制御回路２０、キャパシタ充放電切替スイッチ１９、及び電気二重層キャパシタ１８が備えられている。ダイオード４１からの電流は、キャパシタ充電制御回路２０により電気二重層キャパシタ１８に供給されるか否かが制御される。キャパシタ充放電切替スイッチ１９は、キャパシタ充電制御回路２０と電気二重層キャパシタ１８との間に備えられており、このキャパシタ充放電切替スイッチ１９により、(1)電気二重層キャパシタ１８をキャパシタ充電制御回路２０側に接続して外部電源２からの電力で充電される接続とするか、また、(2) 電気二重層キャパシタ１８を第１定着ヒータ１７側に接続して放電させ、電気二重層キャパシタ１８からの電力で第１定着ヒータ１７が駆動される接続とするか、が切り替えられる。

第２定着ヒータ２１が接続される回路には、バッテリ充電制御回路２５、バッテリ充放電切替スイッチ２４、及びリチウムイオン電池２３が備えられている。ダイオード４１からの電流は、バッテリ充電制御回路２５によりリチウムイオン電池２３に供給されるか否かが制御される。バッテリ充放電切替スイッチ２４は、バッテリ充電制御回路２５とリチウムイオン電池２３との間に備えられており、このバッテリ充放電切替スイッチ２４により、(1)リチウムイオン電池２３をバッテリ充電制御回路２５側に接続して外部電源２からの電力で充電する接続とするか、また、(2) リチウムイオン電池２３を第２定着ヒータ２１側に接続して放電させ、リチウムイオン電池２３からの電力で第２定着ヒータ２１が駆動される接続とするか、が切り替えられる。

また、第２定着ヒータ２１には、この第２定着ヒータ２１の温度を検出するために第２定着ヒータ温度検出部２２が設けられている。第２定着ヒータ温度検出部２２は、検出した第２定着ヒータ２１の温度を示す情報を状態判別部１５２に送出する。

次に、複合機１における定着ヒータ駆動制御時の処理を説明する。図５及び図６は、複合機１における定着ヒータ駆動制御時の処理を示すフローチャートである。

複合機１の電源プラグがコンセントに装着され、電源制御回路９から状態判別部１５２に対して当該状態を示す信号が送出されると、状態判別部１５２は、複合機１の状態がプラグイン状態になったと判別する。このように判別されると、スイッチ制御部１５３は、 (1)キャパシタ充放電切替スイッチ１９を、電気二重層キャパシタ１８が外部電源２からの電力で充電される側に切り替え、キャパシタ充電制御回路２０はオンにし、(2)バッテリ充放電切替スイッチ２４をリチウムイオン電池２３が外部電源２からの電力で充電される側に切り替え、バッテリ充電制御回路２５はオンにし、(3)第３定着ヒータ駆動回路２７をオフとし、第３定着ヒータ２６を停止した状態とする（Ｓ１）。これにより、外部電源２からの電力で、電気二重層キャパシタ１８及びリチウムイオン電池２３の充電が開始されるようになっている。

そして、複合機１のメインスイッチ（電源スイッチ）１０が、オンとされたことを電源制御回路９が検知すると（Ｓ２でＹＥＳ）、電源制御回路９はメインスイッチ１０がオン状態となったことを示す信号を状態判別部１５２に送出する。状態判別部１５２は、当該メインスイッチオン信号を受け取ると、複合機１の状態が立ち上げ初期状態であると判別し、この装置状態を示す信号をスイッチ制御部１５３に送出する。そして、スイッチ制御部１５３は、(1)キャパシタ充放電切替スイッチ１９を、電気二重層キャパシタ１８を放電させる側（第１定着ヒータ１７に電力を供給する側）に切り替え、キャパシタ充電制御回路２０はオフとし、(2)バッテリ充放電切替スイッチ２４は、リチウムイオン電池２３を充電させる側（外部電源２からの電力でリチウムイオン電池２３が充電される側）に維持し、バッテリ充電制御回路２５はオンとし、(3)第３定着ヒータ駆動回路２７はオンとして、第３定着ヒータ２６を駆動させる（Ｓ３）。このように切替制御を行った場合、電気二重層キャパシタ１８が充電されていれば、第３定着ヒータ２６に加えて、電気二重層キャパシタ１８の電力で第１定着ヒータ１７も駆動される。

この後、第２定着ヒータ温度検出部２２から状態判別部１５２に送られてくる第２定着ヒータ２１の温度を示す情報が、上述した予め定められた温度（ハロゲンヒータからなる第２定着ヒータ２１に流れる電流が定格電流となる温度。（例えば、50℃）まで上昇していることを示すに至った場合（Ｓ４でＹＥＳ）、状態判別部１５２は、複合機１の状態が立ち上げ後期状態であると判別し、この装置状態を示す信号をスイッチ制御部１５３に送出する。そして、スイッチ制御部１５３は、(1)キャパシタ充放電切替スイッチ１９は、電気二重層キャパシタ１８を放電させる側、キャパシタ充電制御回路２０をオフとした状態を維持し、(2)バッテリ充放電切替スイッチ２４を、リチウムイオン電池２３を放電させる側（第２定着ヒータ２１に電力を供給する側）に切り替え、バッテリ充電制御回路２５はオフとし、(3)第３定着ヒータ駆動回路２７はオンのままで、第３定着ヒータ２６を駆動させた状態を維持する（Ｓ５）。このように切替制御を行った場合、第２定着ヒータ２１が暖まって定格電流が流れる状態となってから、リチウムイオン電池２３から第２定着ヒータ２１に電流が流れるので、リチウムイオン電池２３は大電流で充放電を繰り返すことがなく、その寿命が長く保たれる。この状態は、定着ローラ温度制御部１５１及びスイッチ制御部１５３により、定着ローラ温度センサ１４から得られる定着ローラの温度が、上述の第１の温度範囲に達したと検出されるまで継続される（Ｓ６でＮＯ）。

定着ローラの温度が第１の温度範囲に達すると（Ｓ６でＹＥＳ）、状態判別部１５２は、指示受付部１２からプリント指示を受け付けたことを示す信号が入力されたかを判断する（Ｓ７）。指示受付部１２からプリント指示を受け付けたことを示す信号が入力された場合（Ｓ７でＹＥＳ）、状態判別部１５２は、複合機１の状態がプリント状態であると判断し、この装置状態を示す信号をスイッチ制御部１５３に送出する。スイッチ制御部１５３は、(1)第３定着ヒータ駆動回路２７をオンとして、第３定着ヒータ２６を駆動させた状態を維持するが、(2)キャパシタ充放電切替スイッチ１９は、電気二重層キャパシタ１８が外部電源２からの電力で充電される側に切り替え、キャパシタ充電制御回路２０はオンにし、(3)バッテリ充放電切替スイッチ２４は、定着ローラの温度が上記第１の温度範囲を保つように、定着ローラ温度センサ１４に応じて適時に充電側／放電側への接続を切り替え、バッテリ充電制御回路２５はオフとされる（Ｓ８）。プリント時には、定着ローラへの通紙状況により、第３定着ヒータ２６による加熱だけでは、定着ローラの熱が記録紙に奪われて定着ローラの温度が低下することがあるため、かかる温度低下を回避して、定着ローラの温度を一定に保つためである。

プリントが終了すると（Ｓ９でＹＥＳ）、状態判別部１５２は、複合機１の状態がレディ状態になったと判別して、この装置状態を示す信号をスイッチ制御部１５３に送出する。スイッチ制御部１５３は、(1)キャパシタ充放電切替スイッチ１９を、電気二重層キャパシタ１８を充電する側に切り替え、キャパシタ充電制御回路２０はオンとし、(2)バッテリ充放電切替スイッチ２４を、リチウムイオン電池２３を充電する側に切り替え、バッテリ充電制御回路２５はオンとし、(3)第３定着ヒータ駆動回路２７はオンとして、第３定着ヒータ２６を駆動した状態を維持する（Ｓ１０）。

なお、上記Ｓ７で指示受付部１２からプリント指示を受け付けたことを示す信号が状態判別部１５２に入力されない場合も（Ｓ７でＮＯ）、状態判別部１５２は、複合機１の状態がレディ状態になったと判別して、この装置状態をスイッチ制御部１５３に送出し、Ｓ１０の処理を行わせる。

状態判別部１５２は、複合機１の状態を上記レディ状態と判別した場合、上記Ｓ８の処理を行うと共に、複合機１の状態をレディ状態を判別した時点からの時間経過の計測をタイマ１３に開始させる（Ｓ１１）。このタイマ１３による経過時間計測中に、指示受付部１２から、プリント指示を受け付けたことを示す信号が状態判別部１５２に入力された場合は（Ｓ１２でＹＥＳ）、状態判別部１５２は、複合機１の状態がプリント状態である判別として、Ｓ８の処理を再び行わせる。

プリント指示が受け付けられることなく（Ｓ１２でＮＯ）、タイマ１３により所定時間（例えば、１分）が経過したことが計測された場合は（Ｓ１３でＹＥＳ）、状態判別部１５２は、複合機１の状態がスリープ状態になったと判別して、この装置状態を示す信号をスイッチ制御部１５３に送出する。スイッチ制御部１５３は、(1)キャパシタ充放電切替スイッチ１９を、電気二重層キャパシタ１８を充電する側に切り替え、キャパシタ充電制御回路２０はオンとし、(2)バッテリ充放電切替スイッチ２４を、リチウムイオン電池２３を充電する側に切り替え、バッテリ充電制御回路２５はオンとし、(3)さらに、第３定着ヒータ駆動回路２７に第３定着ヒータ２６を停止状態とさせる（Ｓ１４）。このように第１定着ヒータ１７、第２定着ヒータ２１及び第３定着ヒータ２６の全てをオフにして、消費電力を低減した状態で更なるプリント指示に待機する。

上記スリープ状態のときに、状態判別部１５２に、指示受付部１２からプリント指示を受け付けたことを示す信号が入力されると（Ｓ１５でＹＥＳ）、状態判別部１５２は、複合機１の状態が立ち上げ初期状態になったと判断し、この装置状態を示す信号をスイッチ制御部１５３に送出する。この場合、処理はＳ３に戻り、スイッチ制御部１５３は、(1)キャパシタ充放電切替スイッチ１９を、電気二重層キャパシタ１８を放電させる側に切り替え、キャパシタ充電制御回路２０はオフとし、(2)バッテリ充放電切替スイッチ２４は、リチウムイオン電池２３を充電させる側として、バッテリ充電制御回路２５はオンとし、(3)第３定着ヒータ駆動回路２７はオンとして、第３定着ヒータ２６を駆動させる。以後、Ｓ３乃至Ｓ１５の処理を繰り返す。

なお、Ｓ３乃至Ｓ１５の処理のいずれかの時点でメインスイッチ１０がオフになったことが検出されると、処理はＳ１に戻される。

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、更に以下に述べる態様を採用することができる。例えば、上記実施形態では、第２定着ヒータ温度検出部２２は、サーミスタからなるものとして説明しているが、第２定着ヒータ温度検出部２２は、サーミスタからなるものに限られず、第２定着ヒータ２１の温度を検出できるものであれば、他の素子や回路、構成等からなるものであっても構わない。

また、上記実施形態では、プリント状態の場合に、バッテリ充放電制御回路２４をオフにしているが、バッテリ充放電制御回路２４をオンするようにしてもよい。この場合には、リチウムイオン電池２３をこまめに充電することができる。

また、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２１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。

また、上記各実施形態では、補助電源として電気二重層キャパシタ１８を用い、二次電池としてリチウムイオン電池２３を用いているが、電気二重層キャパシタ１８又はリチウムイオン電池２３は、補助電源又は二次電池の一例に過ぎず、補助電源又は二次電池として他のものを用いても構わない。

また、上記図１乃至図６に示した構成及び処理は、本発明の単なる一実施形態に過ぎず、本発明の構成及び処理をこれらに限定するものではない。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態である複合機の内部構成を示すブロック図であり、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。複合機の各状態種別（立ち上げ初期状態、立ち上げ後期状態、プリント状態、レディ状態、スリープ状態、及びプラグイン状態）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。上記複合機の各状態におけるキャパシタ充放電切替スイッチ、キャパシタ充電制御回路、バッテリ充放電切替スイッチ、バッテリ充電制御回路及び第３定着ヒータ駆動回路の状態を示す図である。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。複合機における定着ヒータ駆動制御時の処理を示すフローチャートである。複合機における定着ヒータ駆動制御時の処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１複合機
２外部電源
９電源制御回路
１０メインスイッチ
１５制御部
１５３スイッチ制御部
１７第１定着ヒータ
１８電気二重層キャパシタ
１９キャパシタ充放電切替スイッチ
２０キャパシタ充電制御回路
２１第２定着ヒータ
２２第２定着ヒータ温度検出部
２３リチウムイオン電池
２４バッテリ充放電切替スイッチ
２５バッテリ充電制御回路
２６第３定着ヒータ
２７第３定着ヒータ駆動回路
３０定着ヒータ

Claims

キャパシタからなる第１補助電源と、
二次電池からなる第２補助電源と、
トナーを記録紙へ定着させる定着部を前記第１補助電源からの電力で加熱する第１定着ヒータと、ハロゲンヒータからなり前記第２補助電源からの電力で前記定着部を加熱する第２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定着ヒータとを有する定着ヒータと、
前記第１補助電源の電力を放電して前記第１定着ヒータに向けて供給するか、前記第１補助電源を外部電源からの電力で充電するかを切り替える第１充放電切替手段と、
前記第２補助電源の電力を放電して前記第２定着ヒータに向けて供給するか、前記第２補助電源を前記外部電源からの電力で充電するかを切り替える第２充放電切替手段と、
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定着ヒータ駆動手段と、
前記第２定着ヒータの温度を検出する温度検出手段とを備え、
前記定着ヒータの駆動開始時には、前記第３定着ヒータ駆動手段により前記第３定着ヒータを駆動し、前記第１充放電切替手段を放電側に切り替えて第１定着ヒータを駆動すると共に、前記温度検出手段によって検出された前記第２定着ヒータの温度が、前記第２定着ヒータに定格電流が流れる温度まで上昇したときに、前記第２充放電切替手段を放電側に切り替えて第２定着ヒータの駆動を開始する制御手段と
を備えた画像形成装置。
前記温度検出手段は、前記第２定着ヒータに設けられたサーミスタを備える請求項１に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記定着部への記録紙搬入時においては、前記第３定着ヒータ駆動手段により前記第３定着ヒータを駆動すると共に、前記第１充放電切替手段を充電側に切り替えて第１定着ヒータを停止させ、前記第２充放電切替手段は放電側として第２定着ヒータを駆動させる請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。