JP2017021112A - 画像形成装置、電力制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電装置の使用回数を減らし、電源電圧降下が頻繁に発生する状態でも安定して稼働する画像形成装置を低コストで提供する。【解決手段】外部電源６０からの整流電力が充電され第１直流電力を出力するキャパシタ５０と、整流電力と第１直流電力の何れかを第２直流電力として出力する切替回路１４０と、第２直流電力で駆動される定着ヒータ４４ａと、整流電力の電圧値を検出する電圧検出回路１５４と、自装置が誤動作する整流電圧値を電圧閾値として記憶する記憶手段１１１と、定着ヒータ４４ａの停止時と駆動時に係る整流電圧値の電圧差に基づいて次回以降の定着ヒータ４４ａの駆動時に係る電圧降下量を予測して電圧降下量予測値を出力し、記憶手段１１１から取得した電圧閾値に電圧降下量予測値を加算した結果値を自装置が誤動作する電圧閾値として記憶手段１１１に設定する入出力制御部１１０とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、電源電圧が不安定な環境下に導入するのに好適な技術に関する。

近年、電源電圧環境が不安定な国や地域にも、画像形成装置の設置が進んでいる。画像形成装置は入力電源電圧の動作保証範囲という製品仕様値がある。しかし、上述した国や地域では保証範囲を大幅に下回る電源電圧環境でも画像形成装置が使用されている。このため、入力電圧の低下に起因する不具合があり、これを解消するため様々な技術が提案されている。

特許文献１には、外部電源から供給される電圧が低下しても、画像形成装置を安定して動作させるため、外部電源から供給される電力によって充電される充放電可能な蓄電装置を内部に備え、商用電源から供給される電圧が低下した場合に、蓄電装置から電力供給を受けて画像形成装置の動作を継続するという構成が開示されている。

ここで、安定稼働を目的とする場合には、画像形成装置に無停電電源装置（ＵＰＳ）を設置し、画像形成装置に入力する電力を外部電源からＵＰＳへ切り替えるための閾値を高めに設定する。これにより、電源電圧が少しでも低下したとき、ＵＰＳからの電力が供給され、画像形成装置を安定稼働させることができる。
しかし、このようにＵＰＳの閾値を高く設定すると、ＵＰＳの使用回数が多くなり、ＵＰＳ内部に設けられた蓄電池の消耗度合いが大きくなり、蓄電池の交換が頻繁となるので、使用コストが上昇してしまうといった問題があった。
また、特許文献１に記載された技術でも、蓄電装置の使用回数が多いと、内部の蓄電池の消耗度合いが大きくなり、使用コストが上昇してしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、蓄電装置の使用回数を減らし、電源電圧が頻繁に下がる状態において使用しても安定して稼働する画像形成装置を低コストで提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、外部電源から供給される交流電力を整流平滑することにより得られる整流電力を充電するとともに、第１直流電力を出力する蓄電手段と、前記整流電力と前記第１直流電力を入力して何れか一方を第２直流電力として出力する切替手段と、前記第２直流電力で駆動される直流負荷と、前記整流電力の電圧値を検出して整流電圧値を出力する電圧検出手段と、を備える画像形成装置であって、自装置が誤動作する整流電圧値を電圧閾値として記憶する記憶手段と、前記直流負荷の停止時に係る前記整流電圧値と前記直流負荷の駆動時に係る前記整流電圧値との電圧差に基づいて、次回以降の前記直流負荷の駆動時に係る電圧降下量を予測して、電圧降下量予測値として出力する予測手段と、前記記憶手段から取得した前記電圧閾値に前記電圧降下量予測値を加算して、結果値を自装置が誤動作する電圧閾値として前記記憶手段に設定する電圧閾値設定手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、蓄電装置の使用回数を減らし、電源電圧が頻繁に下がる状態において使用しても安定して稼働する画像形成装置を低コストで提供することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略的な機構構成を示す断面図である。 同画像形成装置の電源切替制御系を示すブロック図である。 同画像形成装置の電源切替処理を示すフローチャートである。 同電源切替処理における第１閾値変更処理を示すフローチャートである。 同電源切替処理における第１閾値変更処理を示すフローチャートである。 同電源切替処理における第２閾値変更処理を示すフローチャートである。 同電源切替による電圧状態を示すものであり、（ａ）は定着ヒータ点灯により電源電圧の降下量が大きい状態を示すグラフ図、（ｂ）は実施形態を適用した場合の状態を示すグラフ図、（ｃ）は実施形態を適用した場合の状態を示すグラフ図である。 （ａ）（ｂ）は画像形成装置の動作モード及びオプションの有無による閾値一例を示す図である。 本発明の背景を説明するものであり、（ａ）は電源状態が悪い地域における電源電圧の状態を表で示す図、（ｂ）及び（ｃ）は電源電圧の低下状態を示すグラフ図である。

以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
本発明は、蓄電装置の使用回数を減らし、電源電圧が頻繁に下がる状態において使用しても安定して稼働する画像形成装置を低コストで提供するため、以下の構成を備える。
すなわち、本発明の画像形成装置は、外部電源から供給される交流電力を整流平滑することにより得られる整流電力を充電するとともに、第１直流電力を出力する蓄電手段と、整流電力と第１直流電力を入力して何れか一方を第２直流電力として出力する切替手段と、第２直流電力で駆動される直流負荷と、整流電力の電圧値を検出して整流電圧値を出力する電圧検出手段と、を備える画像形成装置であって、自装置が誤動作する整流電圧値を電圧閾値として記憶する記憶手段と、直流負荷の停止時に係る整流電圧値と直流負荷の駆動時に係る整流電圧値との電圧差に基づいて、次回以降の直流負荷の駆動時に係る電圧降下量を予測して、電圧降下量予測値として出力する予測手段と、記憶手段から取得した電圧閾値に電圧降下量予測値を加算して、結果値を自装置が誤動作する電圧閾値として記憶手段に設定する電圧閾値設定手段と、を備えることを特徴とする。
以上の構成を備えることにより、蓄電装置の使用回数を減らし、電源電圧が頻繁に下がる状態において使用しても安定して稼働する画像形成装置を低コストで提供することができる。

ここで本発明がなされた背景について更に説明する。
図９は本発明の背景を説明するものであり、（ａ）は電源状態が悪い地域における電源電圧の状態を表で示す図、（ｂ）及び（ｃ）は電源電圧の低下状態を示すグラフ図である。
一般に、電源電圧が例えばＡＣ２２０Ｖである地域であっても、図９（ａ）に示すように、電源事情が悪く朝や夕方などの時間帯には電圧変動が大きく、ＡＣ１８０ＶやＡＣ１５０Ｖまで電圧低下することがある。
図９（ａ）に示した例では、縦軸に電源電圧を横軸に時間を取っている。このように、同じ場所で電圧を測定しても、最低１５５Ｖ〜最大２３０Ｖというように１日の電圧の変動が大きい。

図９（ｂ）に示したグラフ図は、配線インピーダンスが通常であり、画像形成装置に設けられた定着ヒータの点灯による電圧ドロップは小さい場合を示している。
ここで、配線インピーダンスは、コンセントから画像形成装置までの延長コードや電源コードで発生する抵抗であり、延長コードや電源コードの長さや太さなどにより変動する。
この例では、昼間の電源電圧が約２２０Ｖのときに定着ヒータが点灯した場合である。通常、定着ヒータの点灯による電圧降下量は最大でも１０Ｖ以下である。なお定着ヒータとして使用されるハロゲンヒータは、消灯時の冷えた状態では抵抗値が小さく、点灯開始直後は大きい電流が流れて電圧降下が大きいが、点灯して温まると抵抗値が高くなり、流れる電流も少なくなり安定するという温度特性を有している。
また、画像形成装置は待機モードであり、誤動作を生じる可能性のある電圧は１３５Ｖである時の一例である。昼間はヒータ点灯開始時の電圧低下時は２１０Ｖであり、１３５Ｖ以上の電源電圧を確保しているため、外部電源からの電力供給のみで画像形成装置は動作する。夕方は約１５５Ｖへ電圧が低下してしまうが、ヒータ点灯開始時も１４５Ｖ以下の電圧低下にとどまるため、１３５Ｖの閾値を下回らない。

図９（ｃ）は電圧変動が大きく、且つ配線インピーダンスもいわゆる「たこ足配線」により大きくなっている例を示す。
この例では、定着ヒータの点灯による電圧降下も大きくなる。図９（ｃ）に示すように、昼間の電源電圧が約２２０Ｖのときにヒータ点灯した場合、電圧降下が最大4０Ｖとなることがある。この場合も定着ヒータはハロゲンヒータであり、電力消費量が変動している。
ここで、画像形成装置は待機モードであり、誤動作可能性のある電圧は１３５Ｖとしている。昼間は定着ヒータの点灯開始時に電源電圧は１８０Ｖであり、電電電圧も１３５Ｖ以上を確保しているため、外部電源からの電力供給のみで画像形成装置は動作する。
しかし、夕方には電源電圧が約１５５Ｖへ電圧が低下してしまい、定着ヒータの点灯時には更に４０Ｖの電圧降下が発生し、約１１５Ｖへ低下する。この電圧低下は短時間で発生するため、無停電電源装置からの電力供給への切り替えが間に合わず、この瞬間に電源がダウンしてしまう。
以上、本発明がなされた背景である。

先ず、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成について説明する。
図１は本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略的な機構構成を示す断面図である。
画像形成装置１は、電子写真式の画像形成プロセスを利用したデジタル複合機であり、複写機能と、プリンタ機能、及びファクシミリ機能等を有している。
操作部に設けられたアプリケーション切り替えキーにより、複写機能、プリンタ機能、及び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となっている。複写機能を選択したときには複写モードとなり、プリンタ機能を選択したときにはプリンタモードとなり、ファクシミリモードを選択したときはファクシミリモードとなる。

画像形成装置１は、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）１０と、画像読取装置２０と、書込ユニット３０と、画像形成部である画像形成ユニット４０と、蓄電手段であるキャパシタ５０と、を備える。
自動原稿搬送装置１０は、配置された原稿束から原稿を一枚ずつ画像読取装置２０に搬送する。画像読取装置２０は、自動原稿搬送装置１０から搬送された原稿を光学的に読み取り画像情報を出力する。書込ユニット３０は、画像読取装置２０からの画像情報に基づいて書込み光を画像形成ユニット４０に出力する。画像形成ユニット４０は感光体ドラム４１、現像装置４２、搬送ベルト４３、定着装置４４を備える。キャパシタ５０は蓄電手段を構成する。定着装置４４にはハロゲンヒータで構成される加熱手段である定着ヒータ４４ａが配置されている。

また、画像形成装置１には、商用電源である外部電源６０から電力が供給され駆動される。キャパシタ５０は、外部電源６０からの電力で充電されている。画像形成装置１の駆動電源は、画像形成装置１の動作状態により切り替えられ、外部電源６０に換え、キャパシタ５０に充電された電力は、画像形成装置１に供給される。

画像形成装置１は、複写モードにおいて、原稿束から原稿が自動原稿搬送装置１０により、順に画像読取装置２０に搬送され、画像情報が読み取られる。そして、読み取られた画像情報は、画像処理手段を介して書込ユニット３０により光情報に変換され、画像形成ユニット４０の感光体ドラム４１に書込み光として照射される。
感光体ドラム４１は、帯電器により一様に帯電された後に書込ユニット３０からの書込み光で露光されて静電潜像が形成される。この感光体ドラム４１上の静電潜像は現像装置４２により現像されてトナー像となる。このトナー像は、搬送ベルト４３により転写紙に転写され、転写紙は、定着装置４４によりトナー像が定着され、排出される。

なお、図１では、画像形成装置１として、感光体ドラム４１を１つだけ配置したモノクロタイプのものを示したが、感光体ドラム４１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等のトナー像を形成する４つとし、各色を重ねて転写紙に転写するカラー画像形成装置としてもよい。

次に本実施形態に係る画像形成装置１における電源の切り替えの制御系について説明する。
図２は同画像形成装置の電源切替制御系を示すブロック図である。本例では直流負荷は定着装置に配置された定着ヒータである。
本実施形態において、画像形成装置１には、キャパシタ５０の他、入出力制御部１１０、整流平滑手段である整流平滑回路１２０、充電制御回路１３０、切替回路１４０、電源装置１５０を備える。
入出力制御部１１０は、充電制御回路１３０、切替回路１４０を制御する。
整流平滑回路１２０は、外部電源６０からの交流電流を整流し平滑化して直流電力を生成する。整流平滑回路１２０は例えばダイオードブリッジと電解コンデンサとを備える。
充電制御回路１３０は入出力制御部１１０の制御により整流平滑回路１２０が供給する直流電力によってキャパシタ５０を充電する。キャパシタ５０の電力は第１直流電力として切替回路１４０に入力される。

切替回路１４０は、入出力制御部１１０の制御により整流平滑回路１２０からの直流電力又はキャパシタ５０からの第１直流電力を入力して、何れか一方の電力を第２直流電力として電源装置１５０に出力する。
電源装置１５０は、直流電力変換手段として、第３直流電流を生成する２４Ｖ生成回路１５１と、５Ｖ生成回路１５２と、ヒータ制御回路１５３と、電圧検出回路１５４とを備える。
２４Ｖ生成回路１５１は、２４Ｖの直流電力を直流モーター等の２４Ｖ負荷１６１に供給する。
５Ｖ生成回路１５２は、５Ｖの直流電力を制御素子等の５Ｖ負荷１６２に供給する。
ヒータ制御回路１５３は、定着装置４４の定着ヒータ４４ａに電力を供給する。電圧検出回路１５４は、整流平滑回路１２０からの整流電力の電圧値を検出して整流電圧値を出力する。

入出力制御部１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備えるコンピュータとして構成される。入出力制御部１１０は、ＣＰＵでプログラムを実行することにより、各種の制御手段として機能する。また、入出力制御部１１０は、ＲＡＭの一部に電圧検出回路１５４からの整流電圧値を受け、自装置が誤動作する整流電圧値を電圧閾値である閾値として記憶する記憶手段１１１を備える。
また、入出力制御部１１０は、定着ヒータの停止時に係る整流電圧値と直流負荷の駆動時に係る整流電圧値との電圧差に基づいて、次回以降の直流負荷の駆動時に係る電圧降下量を予測して、電圧降下量予測値として出力する予測手段として機能する。
また、入出力制御部１１０は、記憶手段１１１から取得した閾値に電圧降下量予測値を加算して、結果値を自装置が誤動作する閾値として記憶手段１１１に設定する電圧閾値設定手段として機能する。

次に画像形成装置１の動作について説明する。
図３は同画像形成装置の電源切替処理を示すフローチャートである。
図３は、画像形成装置１の主制御処理を示している。入出力制御部１１０の記憶手段１１１には、「ヒータオン直後の電源電圧（１）」、「ヒータオン直後の電源電圧（２）」、「ヒータオン安定後の電源電圧（３）」、「差分（４）」、「差分（５）」が格納される領域が設定されている。
先ず、入出力制御部１１０は、電源電圧の検出を行う（ステップＳ１）。
次いで、入出力制御部１１０は、第１閾値変更処理を行い（ステップＳ２）、更に検出された電源圧値が閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ３）。電源電圧が閾値以下であるとき（ステップＳ３、Ｙｅｓ）、入出力制御部１１０は、切替回路１４０を切り替えてキャパシタ５０から電力を供給する（ステップＳ４）。

更に、入出力制御部１１０は、電源電圧を検出し（ステップＳ５）、次いで、入出力制御部１１０は、第２閾値変更処理を行い（ステップＳ６）、更に検出された電源圧値が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ７）。
電源電圧が閾値以上であるとき（ステップＳ７、Ｙｅｓ）、入出力制御部１１０は、切替回路１４０を切り替えて外部電源６０から電力を供給する（ステップＳ８）。
入出力制御部１１０は、ステップＳ１〜ステップＳ８の処理を繰り返す。なお、電源電圧は、いつ変動するか不明であるため、閾値の変更処理は常時行っている。この閾値の変更処理は、例えば１００ｍｓ周期で行う。

次に第１閾値変更処理について説明する。
図４及び図５は同電源切替処理における第１閾値変更処理を示すフローチャート、図８（ａ）（ｂ）は画像形成装置の動作モード及びオプションの有無による閾値一例を示す図である。
第１閾値変更処理では、入出力制御部１１０は、先ず、画像形成装置１の設定モード、周辺機器の有無に基づいて初期閾値を設定する。
初期閾値は図８（ａ）の表に示した。動作モード「省エネ復帰」、「印刷」、「待機」と、周辺機器例えば用紙バンクの有無により初期閾値が「１４０Ｖ」、「１６０Ｖ」、「１６５Ｖ」、「１３５Ｖ」と定められている。入出力制御部１１０は、動作モードに応じた閾値を記憶手段１１１に設定する（ステップＳ１１）。

次に入出力制御部１１０は、現在は定着ヒータ４４ａがオフ状態であり、次は定着ヒータ４４ａがオン状態になる予定があるか否かについて判定する（ステップＳ１２）。
入出力制御部１１０は、現在定着ヒータ４４ａがオフ状態であり、次は定着ヒータ４４ａのオン予定がないときは、記憶手段１１１の「ヒータオン直後電源電圧（２）」に実測データが格納されているか否かを判定する（ステップＳ１３）。
記憶手段１１１の「ヒータオン直後電源電圧（２）」に実測データが格納されていないとき（ステップＳ１３、Ｎｏ）、入出力制御部１１０は、記憶手段１１１の「ヒータオフ時の電源電圧（１）」のバッファに現在の電源電圧を設定する（ステップＳ１４）。
次いで、入出力制御部１１０は、記憶手段１１１の「ヒータオン直後の電源電圧（２）」のバッファに２２０Ｖを設定する（ステップＳ１５）。
更に、入出力制御部１１０は、
閾値＝「初期の閾値」＋「ヒータオフ時の電源電圧（１）」−「ヒータオン直後の電源電圧（２）」
を算出し、この閾値を記憶手段１１１に設定（ステップＳ１６）して第１閾値変更処理を終了する。

一方、記憶手段１１１の「ヒータオン直後電源電圧（２）」に実測データが格納されているとき（ステップＳ１３、Ｙｅｓ）、入出力制御部１１０は、電源電圧が保証範囲（例えば２７６Ｖ〜１８７Ｖ）であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。
電源電圧が保証範囲であるとき（ステップＳ１７、Ｙｅｓ）、入出力制御部１１０は、「ヒータオフ時の電源電圧（１）」のバッファに現在の電源電圧設定で閾値を更新する（ステップＳ１８）。更に、入出力制御部１１０は、閾値を「閾値＝「初期の閾値」＋差分（４）」として閾値を更新する（ステップＳ１９）。
電源電圧が保証範囲でないとき（ステップＳ１７、Ｎｏ）、入出力制御部１１０は、ステップＳ１９を実行して終了する。

一方、現在定着ヒータ４４ａがオン状態であるか、次にヒータオンの予定がないとき（ステップＳ１２、Ｎｏ）、入出力制御部１１０は、定着ヒータ４４ａが点灯直後であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。
定着ヒータ４４ａが点灯直後であるとき（ステップＳ２０、Ｙｅｓ）、入出力制御部１１０は、電源電圧が保証範囲（例えば２７６Ｖ〜１８７Ｖ）であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。
電源電圧が保証範囲であるとき（ステップＳ２１、Ｙｅｓ）、入出力制御部１１０は、「ヒータオフ時の電源電圧（２）」のバッファに現在の電源電圧を設定する（ステップＳ２２）。
更に、入出力制御部１１０は、
差分（４）＝「ヒータオフ時の電源電圧（１）」−「ヒータオン直後の電源電圧（２）」
を算出し、この差分（４）値を閾値として更新し（ステップＳ２３）、第１閾値変更処理を終了する。

定着ヒータ４４ａが点灯直後でないとき（ステップＳ２０、Ｎｏ）、入出力制御部１１０は、定着ヒータ４４ａがヒータ点灯後の安定期（ヒータオン後２００ｍｓ以上経過）であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。
定着ヒータ４４ａが安定期であるとき（ステップＳ２４、Ｙｅｓ）、入出力制御部１１０は、電源電圧が動作保証範囲内（例えば２７６Ｖ〜１８７Ｖ）であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。
電源電圧が動作保証範囲内であるとき（ステップＳ２５、Ｙｅｓ）、入出力制御部１１０は、「ヒータオフ時の電源電圧（３）」のバッファに現在の電源電圧を設定する（ステップＳ２６）。
更に、入出力制御部１１０は、
差分（５）＝「ヒータオフ時の電源電圧（１）」−「ヒータオン直後の電源電圧（３）」
を算出し、差分（５）値を閾値として更新し（ステップＳ２７）、第１閾値変更処理を終了する。

ヒータ点灯直後の安定期でない場合（ステップＳ２４、Ｎｏ）、入出力制御部１１０は、現在は定着ヒータ４４ａがオフ状態であり、次も定着ヒータ４４ａがオフ状態を予定しているか否かを判定する（ステップＳ２８）。
現在定着ヒータ４４ａがオフ状態であり、次も定着ヒータ４４ａがオフ状態を予定している場合（ステップＳ２８、Ｙｅｓ）、入出力制御部１１０は、入出力制御部１１０の閾値を閾値＝「初期の閾値」として更新して（ステップＳ２９）、第１閾値変更処理を終了する。
また、現在定着ヒータ４４ａがオフ状態ではなく、または次も定着ヒータ４４ａがオフ状態を予定していない場合（ステップＳ２８、Ｎｏ）、そのまま第１閾値変更処理を終了する。

次に第２閾値変更処理について説明する。
図６は同電源切替処理における第２閾値変更処理を示すフローチャートである。
第２閾値変更処理において、入出力制御部１１０は、図８（ａ）に基づいて画像形成装置１の設定モード、周辺機器の有無に基づいて初期閾値を設定する（ステップＳ３１）。
次いで、入出力制御部１１０は、定着ヒータ４４ａがヒータ点灯後の安定期（ヒータオン後２００ｍｓ以上経過）であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。
定着ヒータ４４ａが安定期である場合（ステップＳ３２、Ｙｅｓ）、入出力制御部１１０は、
閾値＝「初期の閾値」＋「差分（５）」
を算出し、この閾値を記憶手段１１１に記憶させて更新し（ステップＳ３３）、第２閾値変更処理を終了する。
一方、定着ヒータ４４ａが安定期ではない場合（ステップＳ３２、Ｎｏ）、入出力制御部１１０は、定着ヒータ４４ａが現在はオフ状態であり、次もオフ予定であるか否かを判定する（ステップＳ３４）。
定着ヒータ４４ａが現在はオフ状態であり、次もオフ予定である場合（ステップＳ３４、Ｙｅｓ）には、入出力制御部１１０は、記憶手段１１１の閾値を閾値＝「初期の閾値」として更新し（ステップＳ３４）、第２閾値変更処理を終了する。
一方、定着ヒータ４４ａが現在はオフ状態でない、又は次もオフ予定でない場合（ステップＳ３４、Ｎｏ）には、入出力制御部１１０は、そのまま第２閾値変更処理を終了する。

次に画像形成装置１による動作の実例について説明する。
図７は同電源切替処理による電圧状態を示すものであり、（ａ）は定着ヒータを点灯することにより電源電圧の降下量が大きい状態を示すグラフ図、（ｂ）は実施形態を適用した場合の状態を示すグラフ図、（ｃ）は実施形態を適用した場合の状態を示すグラフ図である。図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した例は、電圧変動が大きく、且つ配線インピーダンスが大きい例である。

図７（ａ）は、電源電圧が約２２０Ｖのときに定着ヒータを点灯した時の一例を示している。なお、画像形成装置１は、定着装置４４の温度が規定値以下になれば、必要に応じて定着ヒータ４４ａを点灯し、定着装置４４の温度を維持するように制御する。
この例では、配線インピーダンスが大きく、電圧降下量が最大４０Ｖとなることがある。画像形成装置１では、上述した図３、図４、図５に示したフローチャートによって、定着ヒータ４４ａの点灯開始直前と開始直後の電源電圧値を入出力制御部１１０の記憶手段１１１に記憶し、差分を初期閾値に加算している。
図７（ａ）において、初回の定着ヒータ４４ａの点灯直前時は、定着ヒータ４４ａの点灯開始直後の電圧値の保存データがないため、閾値を変化させない。なお、工場出荷のままの構成として、保存データにデフォルト値を持たせるようにしてもよい。
図７（ａ）における２回目の定着ヒータ４４ａの点灯開始直後は、破線に示すように閾値が１３５Ｖから１７５Ｖに変更される。
ただし、電源電圧値が２２０Ｖ（定着ヒータ４４ａが非点灯時）であるため１７５Ｖ以上の電源電圧が確保されており、外部電源からの電力供給のみで画像形成装置は動作する。

図７（ｂ）に示す例では、昼間は定着ヒータ４４ａの点灯開始直前に、定着ヒータ４４ａの点灯による電圧の降下を考慮して閾値が１７５Ｖに変わる。
ただし、電源電圧は２２０Ｖを確保されているため、外部電源からの電力供給のみで画像形成装置は動作する。
夕方は約１５５Ｖへ電圧が低下してしまう。定着ヒータ４４ａの点灯開始直前に、前回記憶したヒータ点灯開始直前と直後の差分の電圧値を閾値に加算する。この閾値は１３５Ｖから１７５Ｖへ変わっており、現在の電源電圧１５５Ｖはこれを下回っている。このため、ヒータ点灯開始直前に、入出力制御部１１０は、切替回路１４０を制御してキャパシタ５０からの電力供給に切り替える。
この切り替えの後、定着ヒータ４４ａの点灯を行うとき、電力はキャパシタ５０から供給されるため、電源電圧は降下せずに１５５Ｖのままである。その後、定着ヒータ４４ａの点灯開始直後の突入電流が大きい期間では、キャパシタ５０からの電力供給を継続する。定着ヒータ４４ａの点灯中の安定期間に、再度、閾値を初期値に戻して判定を行う。閾値は１３５Ｖであり、現在の電源電圧１５５Ｖは閾値を上回っているため、入出力制御部１１０は、切替回路１４０を制御して外部電源からの電力供給に切り替える。
本実施形態では、このように制御することで、定着ヒータ４４ａの点灯開始時の突入電流による電源遮断を防ぎ、画像形成装置の安定稼働を図ることができる。また、このようにキャパシタ５０からの電力を使用することで、キャパシタ５０の使用タイミングの適切化を図ることでき、キャパシタ５０の使用回数を減らして、長寿命化につなげる効果も得られる。

図７（ｃ）は、印刷時における誤動作する電圧値と閾値の一例である。閾値が１６５Ｖにされた場合の一例を示す。外部電源６０の電圧が夕方に１６５Ｖを下回った時点から、入出力制御部１１０は切替回路１４０を制御してキャパシタ５０からの電力供給に切り替える。

次に具体的な電源切替の処理例について説明する。
第１の例は、画像形成装置１を起動した場合である。電源電圧値は定格電圧の２２０Ｖである。また、本例は、画像形成装置１の主電源をオン状態とした後に定着ヒータ４４ａのオフ時とオン時の電圧測定結果が一度も得られてない場合である。
先ず、入出力制御部１１０は、外部電源６０の電圧を取得し（ステップＳ１）、第１閾値変更処理（ステップＳ２）を行う。第１閾値変更処理では、入出力制御部１１０は、先ず画像形成装置１の動作モードに応じた閾値を設定する（ステップＳ１１）。この例では、ステップＳ１１で設定される閾値は、図８（ａ）に示す表に従って設定される。
この場合「省エネ復帰」であるとして、入出力制御部１１０は、初期閾値として１４０Ｖを設定する。
次に入出力制御部１１０は、定着ヒータ４４ａの状態と次に定着ヒータ４４ａがオン状態になるか否かを判定する（ステップＳ１２）。画像形成装置１の起動直後では、定着ヒータ４４ａはオフ状態であるため閾値は１４０Ｖのままである（ステップＳ１２、Ｎｏ）。
このため、第１閾値変更処理から主制御処理（図３）に戻る。主制御処理では、検出された電源電圧値は２２０Ｖであり、閾値は１４０Ｖのため、入出力制御部１１０は、ステップＳ３において「Ｎｏ」と判定する。
定着ヒータ４４ａがオフ状態から次にオン予定に切り替わる際に、第１閾値変更処理におけるステップＳ１２での判断が「Ｙｅｓ」となり、「ヒータＯＮ直後の電源電圧（２）」のバッファにデータが格納されているか否かを確認する（ステップＳ１３）。なお、このバッファのデータは主電源がオフとなったときに消滅する。この条件を採用したのは、主電源をオフとした時に、画像形成装置１の設置環境（コンセントの位置など）が変更される可能性があるためである。また、主電源オン状態からオフ状態に切換えられるまでは、設置環境は変わらないため、バッファにデータが格納されていれば、それを使うのが適切である。

また、入出力制御部１１０は、ステップＳ１３において「ヒータＯＮ直後の電源電圧（２）」の値は、最初から空の状態であるため「Ｎｏ」と判定する。入出力制御部１１０は、「ヒータＯＦＦ時の電源電圧（１）」に現在の電圧２２０Ｖを設定し（ステップＳ１４）、「ヒータＯＮ直後の電源電圧（２）」に定格電圧値の２２０Ｖ（測定データではない）を設定する。このため、この段階で閾値は以下のようになる（ステップＳ１６）。
閾値＝１４０Ｖ＋２２０Ｖ−２２０Ｖ＝１４０Ｖ
このように閾値を求めることで、主電源がオン状態となった直後は、必ず初回のヒータ点灯を外部電源からの供給により実施される。
再び主制御処理に戻り、入出力制御部１１０は、ステップＳ７において、閾値１４０Ｖ＜電源電圧２２０Ｖあるので、「Ｙｅｓ」と判定し、外部電源からの電力供給を継続する（ステップＳ８）。

次に定着ヒータ４４ａを点灯した後に、入出力制御部１１０が第１閾値変更処理のステップＳ２０において「Ｙｅｓ」と判定すると、次に電源電圧が動作保証範囲の２７８Ｖ〜１８７Ｖの範囲であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。この判定を行うのは、定着ヒータ４４ａをオン状態としたときの電圧降下量は、電源電圧値が高い方が大きいためである。電圧降下量が大きく不利な条件下において測定し、定着ヒータ４４ａの点灯直後の電圧値を測定データとして取得する。

入出力制御部１１０は、ステップＳ１３において「Ｎｏ」と判定すると、ステップＳ２２において、「ヒータＯＮ直後の電源電圧（２）」のバッファに現在の電圧を設定する。電源電圧値は一例として、１８０Ｖとする。ステップＳ２３において、「差分（４）」として、２２０Ｖ−１８０Ｖ＝４０Ｖが格納される。
その後、定着ヒータ４４ａが点灯後の安定期に入った場合、入出力制御部１１０は、ステップＳ２４において「Ｙｅｓ」と判定する。そして、ステップＳ２６、ステップＳ２７に進む。このとき、「ヒータＯＮ安定後の電源電圧（３）」電源電圧値は一例として、２１０Ｖとする。
このようにして、入出力制御部１１０は、記憶手段１１１に「ヒータオン直後の電源電圧（１）」、「ヒータオン直後の電源電圧（２）」、「ヒータオン安定後の電源電圧（３）」、「差分（４）」、「差分（５）」をバッファに格納した状態となる。入出力制御部１１０は、この得られた各値に基づいて、次回の定着ヒータ４４ａの点灯直前時に、定着ヒータ４４ａの電圧降下量を考慮して、キャパシタ５０からの電力供給に切り替えるか、あるいは外部電源６０からの電力供給を継続するかを判断する。

なお、上記の第１閾値更新処理の説明では、定着ヒータ４４ａの点灯１回目は無条件で定着ヒータ４４ａを点灯するものとした。しかし、１回目点灯直前時に、電源電圧が動作保証範囲内か否かを検出して、範囲内であればそのまま処理継続し、範囲外であれば、範囲内に落ち着くまで「Ｗａｉｔ処理」を入れるか、あるいは操作画面に電源電圧が動作保証範囲外であることをメッセージ表示して、無条件で移行させなくてもよい。また、電源電圧が動作保証範囲外であれば、キャパシタ５０からの電力供給に切り替えて、電源電圧が保証範囲内になるまで待つようにしてもよい。

次に、第２の例として、電源電圧が２２０Ｖから１５５Ｖへ低下した場合について説明する。
画像形成装置１の動作モードは「待機時」とする。
待機時の閾値は、図４に示すように初期閾値＝１３５Ｖが設定される。待機時において定着ヒータ４４ａは、当初オフ状態であり、閾値は１３５Ｖである。電源電圧値は１５５Ｖであるため、入出力制御部１１０は、ステップＳ２８で「Ｎｏ」と判定し、閾値は１３５Ｖのままで、第１閾値変更処理を終了して、主制御処理に戻る。
主制御処理では、検出された電源電圧値は１５５Ｖであり、閾値は１３５Ｖであるため、入出力制御部１１０は、ステップＳ３で「Ｎｏ」と判定する。定着ヒータ４４ａがオフ状態から次に定着ヒータ４４ａがオン予定に切り替わる際に、入出力制御部１１０は、第１閾値処理におけるステップＳ１２で「Ｙｅｓ」と判定する。
そして、入出力制御部１１０は、「ヒータＯＮ直後の電源電圧（２）」のバッファにデータが入っているか否かを確認する（ステップＳ１３）。この場合、入出力制御部１１０は、定着ヒータ４４ａの１回目点灯時にデータを格納しているため、「Ｙｅｓ」と判定する。更に、入出力制御部１１０は、「ヒータＯＦＦ時の電源電圧（１）」に現在の電圧１５５Ｖを設定し（ステップＳ１８）、更に、閾値をステップＳ１９で以下のように計算する。
閾値＝１３５Ｖ＋４０Ｖ＝１７５Ｖ

再び主制御処理に戻り、閾値１７５Ｖ＜電源電圧１５５Ｖであるため、入出力制御部１１０は、ステップＳ３において「Ｎｏ」と判定し、キャパシタ５０からの電力供給に切り替える。キャパシタ５０からの電力供給に切り替えるため、入出力制御部１１０は、ステップＳ３において「Ｙｅｓ」と判定する。

定着ヒータ４４ａを実際に点灯した後、入出力制御部１１０は、第２閾値変更処理においてステップＳ３２の判定を行う。定着ヒータ４４ａが点灯後の安定期であれば、入出力制御部１１０は、「Ｙｅｓ」と判定し、以下のように閾値を更新する（ステップＳ３３）。
閾値＝１３５Ｖ＋１０Ｖ＝１４５Ｖ

再び主制御処理に戻り、入出力制御部１１０は、閾値１４５Ｖ＜電源電圧１５５Ｖであるため、ステップＳ７で「Ｙｅｓ」と判定し、外部電源６０からの電力供給に切り替える（ステップＳ８）。このように制御することで、定着ヒータ４４ａの起動時の最低必要な箇所のみに蓄電池からの電力供給を行うことができる。
これにより、キャパシタ５０の使用回数を減らし、電源環境が悪い地域においても画像形成装置１の安定稼働を安価なコストで実現できる。

なお、上記の実施形態では、電源電圧が、動作保証範囲内であれば定着ヒータ４４ａの点灯直後の電源電圧値を毎回更新して、精度を上げている。
しかし、定着ヒータ４４ａの点灯直後の電源電圧値の測定は１回だけとし、この１回の測定結果を活用して、電源電圧値毎の電圧降下量をシミュレーションにより求めることができる。また定着ヒータ４４ａの安定期間の電圧降下量についても同様である。

＜本発明の実施態様例の構成、作用、効果＞
＜第１態様＞
本態様の画像形成装置は、外部電源６０から供給される交流電力を整流平滑することにより得られる整流電力を充電するとともに、第１直流電力を出力するキャパシタ５０と、整流電力と第１直流電力を入力して何れか一方を第２直流電力として出力する切替回路１４０と、第２直流電力で駆動される定着ヒータ４４ａと、整流電力の電圧値を検出して整流電圧値を出力する電圧検出回路１５４と、を備える画像形成装置１であって、自装置が誤動作する整流電圧値を閾値として記憶する記憶手段１１１と、定着ヒータ４４ａの停止時に係る整流電圧値と定着ヒータ４４ａの駆動時に係る整流電圧値との電圧差に基づいて、次回以降の直流負荷の駆動時に係る電圧降下量を予測して、電圧降下量予測値として出力する予測手段及び記憶手段１１１から取得した閾値に電圧降下量予測値を加算して、結果値を自装置が誤動作する閾値として記憶手段１１１に設定する電圧閾値設定手段としての入出力制御部１１０とを備えることを特徴とする。
本態様によれば、自装置が誤動作する閾値を定着ヒータ４４ａの停止時に係る整流電圧値と定着ヒータ４４ａの駆動時に係る整流電圧値との電圧差に基づいて予測して記憶手段１１１に格納しておき、この閾値に基づいてキャパシタ５０及び外部電源６０の電力供給の切り替えを行う。このため、キャパシタ５０の使用回数を減らし、電源電圧が頻繁に下がる状態において使用しても安定して稼働する画像形成装置１を提供できる。

＜第２態様＞
本態様は、電圧検出回路１５４が定着ヒータ４４ａの停止時に係る整流電圧値と定着ヒータ４４ａの駆動時に係る整流電圧値とを検出するタイミングは、各整流電圧値が、自装置の動作が保証された電圧範囲内にあるときであることを特徴とする。
本態様によれば、電圧値が高く定着ヒータ４４ａをオン状態としたときの大きな電圧降下量に基づいて電圧降下量を測定できる。このため、余裕を持った閾値を設定できる。

＜第３態様＞
本態様は、定着ヒータ４４ａの停止時に係る整流電圧値と定着ヒータ４４ａの駆動開始時に係る整流電圧値との電圧差を予め記憶する記憶手段１１１を備え、電圧閾値設定手段である入出力制御部１１０は、自装置を起動した後の、電圧検出回路１５４が直流負荷の停止時に係る整流電圧値と直流負荷の駆動開始時に係る整流電圧値とを取得していない期間においては、電圧差記憶手段から取得した電圧差を閾値に加算することを特徴とする。
本態様によれば、自装置を起動した後の、電圧検出回路１５４が直流負荷の停止時に係る整流電圧値と直流負荷の駆動開始時に係る整流電圧値とを取得していない期間においては、電圧差記憶手段から取得した電圧差を閾値に加算する。このため、画像形成装置１を起動した直後においては、初回の定着ヒータ４４ａの点灯を外部電源６０から供給でき、画像形成装置１を確実に動作させることがきる。

＜第４態様＞
本態様は、切替回路１４０から出力される第２直流電力を第３直流電力に変換する２４Ｖ生成回路１５１、５Ｖ生成回路１５２と、これら又は外部電源６０から供給される電力を消費する２４Ｖ負荷１６１、５Ｖ負荷１６２と、を備え、自装置は複数の動作モードを有し、電圧閾値設定手段である入出力制御部１１０は、各動作モードにおいて、閾値を、直流負荷の負荷量が大きいほど大きく設定することを特徴とする。
本態様によれば、入出力制御部１１０は画像形成装置１の動作モードに従って電圧敷地を設定する。このため、画像形成装置１の動作モードに適合しした閾値の設定を行うことができる。

＜第５態様＞
本態様は、定着ヒータ４４ａを備えることを特徴とする。
本態様によれば、定着ヒータ４４ａを備える。このため、定着装置４４に定着ヒータ４４ａを備える画像形成装置１において閾値の設定を行うことができる。

＜第６態様＞
本態様は、キャパシタ５０を用いることを特徴とする。
本態様によれば、キャパシタ５０に電力を蓄え、定着ヒータ４４ａに外部電源６０と切り替えて電力を供給できる。このため、大容量の電力を供給でき、且つ迅速な充電が可能となる。

＜第７態様＞
本態様の電力制御方法は、外部電源６０から供給される交流電力を整流平滑することにより得られる整流電力を充電するとともに、第１直流電力を出力するキャパシタ５０と、整流電力と第１直流電力を入力して何れか一方を第２直流電力として出力する切替回路１４０と、第２直流電力を用いて駆動する定着ヒータ４４ａと、整流電力の電圧値を検出して整流電圧値を出力する電圧検出回路１５４と、を備える画像形成装置１による電力制御方法であって、自装置が誤動作する整流電圧値を閾値として記憶手段１１１に記憶する記憶ステップと、定着ヒータ４４ａの停止時に係る整流電圧値と定着ヒータ４４ａの駆動開始時に係る整流電圧値との電圧差に基づいて、次回以降の定着ヒータ４４ａの駆動開始時に係る電圧降下量を予測して、電圧降下量予測値として出力する予測ステップと、記憶手段１１１から取得した閾値に電圧降下量予測値を加算して、結果値を自装置が誤動作する閾値として記憶手段１１１に設定する電圧閾値設定ステップと、を実行することを特徴とする。
本態様によれば、自装置が誤動作する閾値を定着ヒータ４４ａの停止時に係る整流電圧値と定着ヒータ４４ａの駆動時に係る整流電圧値との電圧差に基づいて予測して記憶手段１１１に格納しておき、この閾値に基づいてキャパシタ５０及び外部電源６０の電力供給の切り替えを行う。このため、キャパシタ５０の使用回数を減らし、電源電圧が頻繁に下がる状態において使用しても安定して稼働する画像形成装置１を提供できる。

＜第８態様＞
本態様のプログラムは、電力制御方法における各ステップをプロセッサに実行させることを特徴とする。
本態様によれば、プロセッサに電力制御方法の各ステップを実行させることができる。このため、キャパシタ５０の使用回数を減らし、電源電圧が頻繁に下がる状態において使用しても安定して稼働する画像形成装置１を提供できる。

１…画像形成装置、４４…定着装置、４４ａ…定着ヒータ（直流負荷）、５０…キャパシタ（蓄電手段）、６０…外部電源、１１０…入出力制御部（予測手段、電圧閾値設定手段）、１１１…記憶手段、１２０…整流平滑回路、１４０…切替回路

特開２００８−１７６２８８公報

Claims (8)

1. 外部電源から供給される交流電力を整流平滑することにより得られる整流電力を充電するとともに、第１直流電力を出力する蓄電手段と、
   前記整流電力と前記第１直流電力を入力して何れか一方を第２直流電力として出力する切替手段と、
   前記第２直流電力で駆動される直流負荷と、
   前記整流電力の電圧値を検出して整流電圧値を出力する電圧検出手段と、を備える画像形成装置であって、
   自装置が誤動作する整流電圧値を電圧閾値として記憶する記憶手段と、
   前記直流負荷の停止時に係る前記整流電圧値と前記直流負荷の駆動時に係る前記整流電圧値との電圧差に基づいて、次回以降の前記直流負荷の駆動時に係る電圧降下量を予測して、電圧降下量予測値として出力する予測手段と、
   前記記憶手段から取得した前記電圧閾値に前記電圧降下量予測値を加算して、結果値を自装置が誤動作する電圧閾値として前記記憶手段に設定する電圧閾値設定手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記電圧検出手段が前記直流負荷の停止時に係る前記整流電圧値と前記直流負荷の駆動時に係る整流電圧値とを検出するタイミングは、前記各整流電圧値が、自装置の動作が保証された電圧範囲内にあるときであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記直流負荷の停止時に係る前記整流電圧値と前記直流負荷の駆動開始時に係る前記整流電圧値との電圧差を予め記憶する電圧差記憶手段を備え、
   前記電圧閾値設定手段は、
   自装置を起動した後の、前記電圧検出手段が前記直流負荷の停止時に係る前記整流電圧値と前記直流負荷の駆動開始時に係る整流電圧値とを取得していない期間においては、前記電圧差記憶手段から取得した前記電圧差を前記電圧閾値に加算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. 前記切替手段から出力される前記第２直流電力を第３直流電力に変換する直流電力変換手段と、
   前記蓄電手段又は前記直流電力変換手段から供給される電力を消費する直流負荷と、を備え、
   自装置は複数の動作モードを有し、
   前記電圧閾値設定手段は、
   前記各動作モードにおいて、前記電圧閾値を、前記直流負荷の負荷量が大きいほど大きく設定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記直流負荷は加熱手段であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記蓄電手段は、キャパシタを用いることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像形成装置。
7. 外部電源から供給される交流電力を整流平滑することにより得られる整流電力を充電するとともに、第１直流電力を出力する蓄電手段と、
   前記整流電力と前記第１直流電力を入力して何れか一方を第２直流電力として出力する切替手段と、
   前記第２直流電力を用いて駆動する直流負荷と、
   前記整流電力の電圧値を検出して整流電圧値を出力する電圧検出手段と、を備える画像形成装置による電力制御方法であって、
   自装置が誤動作する整流電圧値を電圧閾値として記憶手段に記憶する記憶ステップと、
   前記直流負荷の停止時に係る前記整流電圧値と前記直流負荷の駆動開始時に係る前記整流電圧値との電圧差に基づいて、次回以降の前記直流負荷の駆動開始時に係る電圧降下量を予測して、電圧降下量予測値として出力する予測ステップと、
   前記記憶手段から取得した前記電圧閾値に前記電圧降下量予測値を加算して、結果値を自装置が誤動作する電圧閾値として前記記憶手段に設定する電圧閾値設定ステップと、
   を実行することを特徴とする電力制御方法。
8. 請求項７に記載の電力制御方法における各ステップをプロセッサに実行させることを特徴とするプログラム。

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