JP2009162902A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電式電源装置の充放電の切り替えをジョブの量、種類に応じて適切に行うことのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】直流電源装置により充電可能な蓄電式電源装置と、蓄電式電源装置に関する所定の放電停止電圧Ｖ１より低い電圧から、放電停止電圧Ｖ１を越える高い電圧にかけて動作可能な蓄電式電源装置の負荷と、蓄電式電源装置への充電を制御する充電制御手段と、蓄電式電源装置から負荷への放電を制御する放電制御手段と、電源の制御を行う制御手段と、を備え、制御手段は、ジョブの量に応じて蓄電式電源装置の放電開始電圧Ｖ２（ただしＶ２＞Ｖ１）を設定し、充電制御手段に蓄電式電源装置への充電を指示し、その後、蓄電式電源装置の電圧が放電開始電圧Ｖ２に達したことを検出した場合に、蓄電式電源装置から負荷への放電を指示する画像形成装置により前記課題を解決する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式などを用いて画像を形成する画像形成装置に関し、特に蓄電式電源装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式の複写機に代表される画像形成装置において、複写スピードの増加や、自動原稿送り装置，仕分け装置等のアプリケーションを含めた複写システムの多機能化等により画像形成装置の稼動時に消費する電力が増加する傾向にある。

一方、この種の画像形成装置の電源である商用電源は、通常、設備の関係で、定格が交流１００Ｖ、１５Ａ以下に制限されている。

ところで、画像形成装置では、記録紙上の可視化されたトナー像を記録紙に定着させるために熱定着装置で熱と圧力を加えているが、朝など電源投入時は熱定着装置の温度が低いため温度を短時間で上昇させるには大量の電力が必要となる。しかし、商用電源の定格が、前述のように、１００Ｖ、１５Ａ以下に制限されているので、熱定着装置の温度を短時間で所定の温度まで上昇させることは困難であった。そこで主電源の他に、補助電源として蓄電式電源を備えるようにする。そして、この蓄電式電源から電力をも熱定着装置に供給することで、画像形成装置に入力される交流電力を定格電力以下に抑えつつ、熱定着装置の温度を短時間で所定の温度まで上昇させることが提案されている。

ここで、蓄電式電源が負荷に電力を供給し続ければ当然徐々に電圧が低下していくため、ある値を境に負荷に必要な電力を供給できなくなる。通常はそうなる前に、所定の電圧値を検知した時点で負荷への電力供給を停止し、蓄電式電源を充電する充電モードに移行するのが一般的である。

そこで、蓄電式電源から負荷に電力を供給する際、蓄電式電源の電圧がある閾値以上の場合は負荷への電力供給を許可し、前記電圧がある閾値未満の場合は装置の動作状況に応じて充電を行うか行わないかを選択する手法が提案されている（特許文献１）。
特開２００５−２２１７４５号公報

しかしながら、蓄電式電源から負荷へ電力を供給中に電圧（蓄電エネルギー）がある閾値を下回った時に充電を行わずそのまま使い続けると、次第に負荷の駆動に必要な電力が供給できなくなり、最終的に負荷の機能停止，装置の動作停止などの問題を引き起こす。

一方、蓄電式電源から負荷へ電力を供給中に電圧（蓄電エネルギー）がある閾値を下回ったときに充電を選択したとする。そうすると図４のａ区間に示すように、徐々に蓄電式電源の電圧が上昇していき、閾値を上回る。すると直ぐに今度は放電モードに切り替わり負荷に電力を供給し始めるため、ｂ区間に示すように蓄電式電源の電圧が下降していく。そして閾値を下回ると充電モードに切り替わる、といった具合に短い時間に何度も切り替え動作を繰り返す、いわゆるチャタリング状態となり、その度に図５に有るような充放電切り替え回路や充電器（電源）等にスイッチングノイズや過大な突入電流が流れる。その結果、装置の動作不良や、素子の破壊等を引き起こす可能性がある。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、蓄電式電源装置の充放電の切り替えをジョブの量、種類に応じて適切に行うことのできる画像形成装置を提供することを課題とするものである。

前記課題を解決するため、本発明では、画像形成装置を次の（１）、（２）のとおりに構成する。

（１）入力されたジョブにもとづいて画像形成を行う画像形成部と、
外部の交流電源からの交流電力を直流電力に変換する直流電源装置と、
前記直流電源装置により充電可能な蓄電式電源装置と、
前記蓄電式電源装置に関する所定の放電停止電圧Ｖ１より低い電圧から、前記放電停止電圧Ｖ１を越える高い電圧にかけて動作可能な前記蓄電式電源装置の負荷と、
前記直流電源装置から前記蓄電式電源装置への充電を制御する充電制御手段と、
前記蓄電式電源装置から前記負荷への放電を制御する放電制御手段と、
前記蓄電式電源装置の電圧を検出する電圧検出手段と、
電源の制御を行う制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記ジョブの量に応じて前記蓄電式電源装置の放電開始電圧Ｖ２（ただしＶ２＞Ｖ１）を設定し、前記充電制御手段に前記直流電源装置から前記蓄電式電源装置への充電を指示し、その後、前記電圧検出手段で前記蓄電式電源装置の電圧が前記放電開始電圧Ｖ２に達したことを検出した場合に、前記放電制御手段に前記蓄電式電源装置から前記負荷への放電を指示する画像形成装置。

（２）外部の交流電源からの交流電力を直流電力に変換する直流電源装置と、
前記直流電源装置により充電可能な蓄電式電源装置と、
前記蓄電式電源装置に関する所定の放電停止電圧Ｖ１より低い電圧から、前記放電停止電圧Ｖ１を越える高い電圧にかけて動作可能な前記蓄電式電源装置の負荷と、
前記直流電源装置から前記蓄電式電源装置への充電を制御する充電制御手段と、
前記蓄電式電源装置から前記負荷への放電を制御する放電制御手段と、
前記蓄電式電源装置の電圧を検出する電圧検出手段と、
電源の制御を行う制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、ジョブの種類に応じて前記蓄電式電源装置の放電開始電圧Ｖ２（ただしＶ２＞Ｖ１）を設定し、前記充電制御手段に前記直流電源装置から前記蓄電式電源装置への充電を指示し、その後、前記電圧検出手段で前記蓄電式電源装置の電圧が前記放電開始電圧Ｖ２に達したことを検出した場合に、前記放電制御手段に前記蓄電式電源装置から前記負荷への放電を指示する画像形成装置。

本発明によれば、蓄電式電源装置の充放電の切り替えをジョブの量、種類に応じて適切に行うことのできる画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施の形態の例により詳しく説明する。

［実施の形態１］
実施の形態１である画像形成装置について説明する。なお画像形成動作自体は一般的な電子写真式であり、よく知られているため、一連の画像形成動作の説明は省略する。

図１は本実施の形態の画像形成装置（複写機能、プリンタ機能、ＦＡＸ機能を併せ持つ複合機）の概略構成を示すブロック図である。図示のように、本実施の形態では、デジタルカラー画像リーダ部３００およびデジタルカラー画像プリンタ部１００を有する。
１は、プリンタ部１００のＤＣ負荷４（モータ，クラッチ等）を制御して画像形成動作を行い、リーダ部３００と通信を行う制御部で、一般的にＤＣコントローラと呼ばれる。制御部１は、さらに、後述するように、補助電源部の電圧を検出し、補助電源部の充電や放電を制御する。２は記録紙上に転写されたトナー像を熱で固着させる定着部である。３はＤＣ電源部（請求項の直流電源装置に相当）で、制御部１やＤＣ負荷４およびリーダ部３００へ電力を供給する。５はＤＣ／ＤＣコンバータであり、ＤＣ電源部３から供給された直流電圧をリーダ部３００で必要な直流電圧に変換している。６は補助電源部（請求項の直流電源装置により充電可能な蓄電式電源装置に相当）であり、本実施の形態では電気２重層キャパシタから構成されている。７は、消費電力量に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ５へ供給する電源をＤＣ電源部３にするか、補助電源部６にするかを切り替えるための切替部である。８は記録用紙を乾燥させるためのヒータ等のＡＣ負荷である。

商用電源ＡＣ１００から供給された電力は図示しないメインスイッチを介してＤＣ電源部３と定着部２に供給される。ＤＣ電源部３は商用電源ＡＣ１００（請求項の外部の交流電源に相当）から供給される交流電力を直流電力に変換し、画像形成装置の制御部１やモータ，クラッチ等の各種ＤＣ負荷４に供給する。この電源供給により、定着部２やＤＣ負荷４が所定の画像形成動作を行う。また、切替部７は、スタンバイ中やスリープ中，あるいは動作中において制御部１の指示により切替部７のスイッチをＡ端子側に切り替えると共に、スイッチング素子９へ充電電流制御信号Ｓｉｇ１を与え、ＤＣ電源部３から補助電源部６への充電を行う。すなわち、切替部７により補助電源部６の放電制御を行い、スイッチング素子９により補助電源部６の充電制御を行う。

充電時、補助電源部６の端子電圧は図２の（ｂ）に示すようにほぼ直線的に上昇していき、満充電に近くなると若干上昇が緩やかになる。制御部１は、補助電源部６の端子電圧をモニタしており、満充電電圧に到達すると切替部７のスイッチをＢ端子側に切り替えると共に充電電流制御信号Ｓｉｇ１を遮断してスイッチング素子９をオフ状態にして充電を終了する。

ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ５が正常に動作するために必要な入力電圧は一定値ではなく、ある値以上の範囲であれば良い。本実施の形態においては２４Ｖの出力をするのに必要な入力電圧範囲は１３Ｖ〜２４Ｖである。ただし１３Ｖ＜後述の放電停止電圧Ｖ１＜２４Ｖである（請求項の所定の放電停止電圧Ｖ１より低い電圧から、前記放電停止電圧Ｖ１を越える高い電圧にかけて動作可能に相当）。

したがって図２の放電停止電圧Ｖ１以上に充電された時点で像形成のジョブの動作指令をプリンタ部１００が受信した場合はそのジョブに限り受け付けることが可能になっている。ただしこの場合、補助電源部６の端子電圧が図２（ａ）で示すように早い段階でＶ１以下まで低下するため、受信したジョブの長さ(そのジョブでの像形成枚数)によってはジョブを中断し直ぐに充電モードに切り替わる。
また、放電停止電圧Ｖ１以下まで低下する前にジョブが終了した場合はジョブ終了後に充電モードに移行する。

制御部１が行う動作シーケンスを図３のフローチャートにより説明する。このシーケンスの処理は、制御部１内の不図示のＣＰＵにより行われる。補助電源部６の電圧が放電停止電圧値Ｖ１以上にまで充電された状態（Ｓ１，ＹＥＳ）で印字動作が開始されると（Ｓ２，ＹＥＳ）、制御部１は切替信号を出力して切替部７のスイッチをＢ端子側に切り替え、補助電源部６を放電モードに設定する（Ｓ３）。これにより補助電源部６から放電が開始される。補助電源部６から供給される電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ５で所望の電圧に変換され、リーダ部３００の各負荷が駆動される。その結果補助電源部６の電圧が徐々に低下していき、ジョブが終了するまで低下し続ける。そして制御部1はジョブ終了後の補助電源部６の電圧を確認（Ｓ４）し、放電停止電圧Ｖ１以上であった場合（Ｓ４でＮＯ）、次のジョブが存在するかどうか確認（Ｓ６）し、ジョブが存在すれば放電モードを維持してジョブを受け付ける（Ｓ３）。次のジョブが無ければ（Ｓ６，ＮＯ）、制御部1は画像形成装置をスタンバイ状態としておく（Ｓ７）。そして、制御部１は電圧値Ｖ１以上にまで充電が完了しているか判断し完了していなければ（Ｓ１でＹＥＳ、Ｓ２でＮＯ、Ｓ５でＮＯ）、充電モードに移行する（Ｓ８）。充電モードでは、制御部１からの信号により切替部７のスイッチはＡ端子側へ切り替えられ、スイッチング素子９は制御部１からの信号Ｓｉｇ．１によりオンし電気２重層キャパシタへの充電が行われる。充電が完了していれば、充電モードへ移行しない（Ｓ１でＹＥＳ、Ｓ２でＮＯ、Ｓ５でＹＥＳ、Ｓ６でＮＯ、Ｓ７）。

ジョブ終了後の補助電源部６の電圧がＶ１未満であった場合は（Ｓ４，ＹＥＳ）、制御部１は次のジョブが存在するかどうか確認し、存在しなければ（Ｓ９でＮＯ）、充電モード（Ｓ８）に移行する。もし次のジョブが存在する場合は（Ｓ９でＹＥＳ）、制御部１はそのジョブのプリント量（ページ数）をチェック（Ｓ１０）し、動作にかかる時間などから必要な電流量を算出して所定の電圧値を決めて放電開始電圧Ｖ２を設定する（Ｓ１１）。すなわちプリント量が何十ページにも渡るジョブの場合は満充電に近い電圧側へ放電開始電圧Ｖ２を設定し、プリント量が１枚あるいは数ページ程度の短いジョブの場合は放電停止電圧Ｖ１側に近い電圧に放電開始電圧Ｖ２を設定する。

そして制御部１は補助電源部６の電圧を監視しながら放電開始電圧Ｖ２以上になるまでを充電する（Ｓ１２、Ｓ１３）と共にジョブを保留し、図示しない表示部へ充電中である旨を表示する。即ち、制御部１は電圧検出手段としても機能する。

補助電源部６の電圧が放電開始電圧Ｖ２以上まで充電された時点で（Ｓ１３，ＹＥＳ）、制御部１は信号により切替部７へ切り替え信号を出力し、切替部７の接点をＢ端子側へ切り替えさせる。また、制御部１は信号Ｓｉｇ１を出力してスイッチング素子９をオンして放電モードに移行させ、保留したジョブを受け付けてプリント動作を行う（Ｓ６，Ｓ３）。

以上説明したように、本実施の形態によれば、蓄電式電源の充放電の切り替えをプリント量（請求項のジョブの量に対応）に応じて適切に行うことができる。

なお、本実施の形態では、ジョブのプリント量に応じて放電開始電圧Ｖ２の値を決めているが、放電開始電圧Ｖ２の設定値は、次に控えているジョブの種類によって自動的に設定してもよい。ジョブの種類としては、たとえば、リーダのみ動作するＳＥＮＤ動作，プリンタのみ動作するプリント動作，ＦＡＸのみ動作するＦＡＸ送受信動作等がある。
また、ユーザ設定により蓄電式電源がフル充電するまでは放電させないといった手動での設定も可能である（請求項の手動で変更可能に対応）。また、本実施の形態では補助電源部６のキャパシタの充電電圧が放電開始電圧Ｖ２以上になるまでジョブを保留する構成としたが、ジョブを保留せずプリントスピードを落していわゆる縮退動作でなるべくキャパシタの消費電流を抑えた動作を行う構成としても良い。また、ジョブを保留せずＤＣ電源部３からの電力に応じたプリントスピードでプリントを行ってもよい。
本実施の形態では、切替部７のスイッチの切り替えにより、補助電源部６の放電の開始、停止を制御している。しかし、これに限らず、スイッチを切り替えず、あるいはスイッチを用いることなく、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの駆動、非駆動により補助電源部の放電の開始、停止を制御するようにしてもよい。

実施の形態１の画像形成装置の概略構成を示すブロック図 キャパシタの充放電動作を示す図 実施の形態１の動作シーケンスを示すフローチャート キャパシタの充放電時の電圧の経緯を示す図 画像形成装置におけるキャパシタの充電、放電の切り替え回路を示す図

符号の説明

１ 制御部
３ ＤＣ電源部
５ ＤＣ／ＤＣコンバータ
６ 補助電源部
７ 切替部
９ スイッチング素子

Claims (4)

1. 入力されたジョブにもとづいて画像形成を行う画像形成部と、
   外部の交流電源からの交流電力を直流電力に変換する直流電源装置と、
   前記直流電源装置により充電可能な蓄電式電源装置と、
   前記蓄電式電源装置に関する所定の放電停止電圧Ｖ１より低い電圧から、前記放電停止電圧Ｖ１を越える高い電圧にかけて動作可能な前記蓄電式電源装置に接続される負荷と、
   前記直流電源装置から前記蓄電式電源装置への充電を制御する充電制御手段と、
   前記蓄電式電源装置から前記負荷への放電を制御する放電制御手段と、
   前記蓄電式電源装置の電圧を検出する電圧検出手段と、
   電源の制御を行う制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記ジョブの量に応じて前記蓄電式電源装置の放電開始電圧Ｖ２（ただしＶ２＞Ｖ１）を設定し、前記充電制御手段に前記直流電源装置から前記蓄電式電源装置への充電を指示し、その後、前記電圧検出手段で前記蓄電式電源装置の電圧が前記放電開始電圧Ｖ２に達したことを検出した場合に、前記放電制御手段に前記蓄電式電源装置から前記負荷への放電を指示することを特徴とする画像形成装置。
2. 外部の交流電源からの交流電力を直流電力に変換する直流電源装置と、
   前記直流電源装置により充電可能な蓄電式電源装置と、
   前記蓄電式電源装置に関する所定の放電停止電圧Ｖ１より低い電圧から、前記放電停止電圧Ｖ１を越える高い電圧にかけて動作可能な前記蓄電式電源装置の負荷と、
   前記直流電源装置から前記蓄電式電源装置への充電を制御する充電制御手段と、
   前記蓄電式電源装置から前記負荷への放電を制御する放電制御手段と、
   前記蓄電式電源装置の電圧を検出する電圧検出手段と、
   電源の制御を行う制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、ジョブの種類に応じて前記蓄電式電源装置の放電開始電圧Ｖ２（ただしＶ２＞Ｖ１）を設定し、前記充電制御手段に前記直流電源装置から前記蓄電式電源装置への充電を指示し、その後、前記電圧検出手段で前記蓄電式電源装置の電圧が前記放電開始電圧Ｖ２に達したことを検出した場合に、前記放電制御手段に前記蓄電式電源装置から前記負荷への放電を指示することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２に記載の画像形成装置において、
   前記放電開始電圧Ｖ２は手動で変更可能であることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記蓄電式電源装置は電気２重層キャパシタを有することを特徴とする画像形成装置。

Images