JP2020194106A - 電力制御装置、電力消費装置、画像形成装置、電力制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】定着ヒータの消費電力に係る個体差を考慮して電力制御することにより、定着ヒータに供給する電力を最適化する。【解決手段】定着ヒータに供給される電力を測定する電力センサ４１０と、電力センサに許容される測定誤差に基づいて、電力センサにより測定された電力測定値を一次補正する一次補正手段４２２と、一次補正電力値を定着ヒータの消費電力に係る許容差データに基づいて二次補正する二次補正手段４２３と、二次補正電力値と定着ヒータの消費電力上限値とに基づいて定着ヒータに供給する電力を制御する点灯制御手段４２６とを備える。【選択図】図５

Description

本発明は、電力制御装置、電力消費装置、画像形成装置、電力制御方法、及びプログラムに関する。

電力を消費する負荷として、トナー画像を転写紙等の記録媒体に定着させる定着ヒータ（定着手段）を備えた電子写真方式の画像形成装置が知られている。画像形成装置においては、定着ヒータ以外の負荷が消費する電力を検知することにより、画像形成装置が使用する総電力が画像形成装置に設定された定格電力（例えば１５００Ｗ）を超えないように制御する技術が知られている。
上記画像形成装置の一例として特許文献１には、交流電源に接続された定着手段と、一次側が交流電源に接続され、二次側が負荷に接続されて負荷に直流電力を供給する直流電源と、直流電源の二次側電流を検知する検知手段と、二次側電流の検知信号に基づき定着手段に対する電力供給を制御する制御手段と、を備えた画像形成装置が記載されている。

特許文献１に記載の画像形成装置においては、定格電力からＤＣ負荷の消費電力を減算した電力を定着手段へ供給する。しかし、画像形成装置に搭載された定着手段が消費する電力は、定着手段ごとにばらつきがある。特許文献１においては、定着手段の個体差が考慮されていないため、定着手段に対する電力の供給を最適化できていないという問題がある。
本発明は上述に鑑みてなされたものであり、定着手段等の負荷に供給する電力を最適化することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、負荷に供給される電力を測定する測定手段と、該測定手段に許容される測定誤差に基づいて、該測定手段により測定された測定値を補正する補正手段と、該補正手段により補正された補正電力値と、前記負荷の消費電力上限値と、に基づいて、前記負荷に供給する電力を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、負荷に供給する電力を最適化することができる。

本発明の一実施形態のシステムである、複合機能複写機の外観について説明する図である。 図１の複合機能複写機の画像形成エンジンとして機能するプリンタ部の機構について説明する図である。 図２に示された制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。 第一の実施形態に係る複合機能複写機の電力制御に関わる主要な構成要素を示したブロック図である。 電力制御システムの概略構成を示す機能ブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）は、消費電力の補正方法を説明する模式図である。 複合機能複写機の負荷に対する電力配分例を示す図であり、（ａ）は従来例を示し、（ｂ）は実施例を示す。 電力制御システムが実行する定着ヒータの電力制御に関わる処理を示したフローチャートである。 第二の実施形態に係る複合機能複写機の電力制御に関わる主要構成を示したブロック図である。 第三の実施形態に係る複合機能複写機の電力制御に関わる主要構成を示したブロック図である。

本発明の実施の形態を説明する。本発明の実施形態は、定着ヒータに対する供給電力を制御する電子写真方式の画像形成装置に際して、以下の特徴を有する。
要するに、定着ヒータの消費電力を検出して個体毎の消費電力に合わせた供給電力制御を行うため、定着ヒータ個体の消費電力が設計値からマイナス側に振れている程、定着ヒータに供給する電力を多くして定着ヒータが必要とする電力を十分に供給することが特徴になっている。上記記載の特徴について、図面を用いて詳細に解説する。

〔複合機能複写機の概略構成〕
図１は、本発明の一実施形態のシステムである、複合機能複写機の外観について説明する図である。
このフルカラーデジタル複合機能複写機（画像形成装置）ＭＦ１は、大略で、操作ボード（操作部）１０と、自動原稿送り装置（ＡＤＦ）１２０を備えたカラースキャナ（読取部）１００と、プリンタ部２００と、の各ユニットを備えて構成されている。
なお、操作部１０と、カラースキャナ１００は、プリンタ部２００から分離可能なユニットであり、カラースキャナ１００は、動力機器ドライバやセンサ入力およびコントローラを有する制御ボードを有して、エンジンコントローラと直接または間接に通信を行い、タイミング制御されて原稿画像の読取りを行う。

図２は、図１の複合機能複写機の画像形成エンジンとして機能するプリンタ部の機構について説明する図である。この実施例のプリンタ部２００は、レーザプリンタである。
プリンタ部２００は給紙ユニット２１０、露光装置２２０、作像ユニット２３０、トナー充填部２４０、第１転写ユニット２５０、第２転写ユニット２６０、定着装置２７０、搬送部２８０、及び排紙スタック２９０を備える。
本実施形態のプリンタ部２００は、４連ドラム方式（タンデム方式）かつ直接転写方式と間接転写方式を組み合わせたフルカラー画像形成装置である。詳しくは、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）及び黒（ブラック：Ｋ）の各色の画像を形成する４組のトナー像形成ユニット（作像ユニット）２３０Ｍ、２３０Ｃ、２３０Ｙ、２３０Ｋが、順に配置されており、これらに対向して、第１転写ベルト２５１が設けられている。
プリンタ部２００の下部には、用紙（転写紙、記録媒体）を収容する給紙トレイ２１１、２１２と給紙（搬送）ローラ２１３とを備える給紙ユニット２１０が設けられている。給紙ローラ２１３とレジストローラ２１４との間には用紙を搬送する搬送路（搬送ガイド）が形成されている。給紙トレイ２１１、２１２のいずれかに収容された最上部の用紙が給紙ローラ２１３で１枚ずつ、複数の搬送ガイドを経てレジストローラ２１４に搬送される。

露光装置（書き込みユニット）２２０は光源（ＬＤ光源）２２１を備え、公知のレーザー方式で、フルカラー画像に対応した光情報を、一様に帯電された感光体２３１Ｍ〜Ｋ表面に照射して潜像を形成する。本実施形態では露光装置２２０はレーザー方式を用いるが、ＬＥＤアレイと結像手段から成る露光装置も採用しうる。
各作像ユニット２３０Ｍ〜Ｋには、回転可能に支持され矢印方向に回転する感光体２３１Ｍ〜Ｋが設けられており、該感光体２３１Ｍ〜Ｋの外周部には、ドラムクリーニング装置２３２、除電装置２３３、帯電装置２３４、及び現像装置２３５が配置されている。
第１転写ベルト２５１の上方で、排紙スタック２９０の下方には、補給用のトナーを収容するトナーボトル（トナーカートリッジ）２４１Ｍ、２４１Ｃ、２４１Ｙ、２４１Ｋが収納できるトナー充填部（収容部）２４０が設けられている。トナーの色はマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの四色があり、トナーボトル２４１Ｍ〜Ｋは交換可能な形態にしてある。各色のトナーは、これらのトナーボトル２４１Ｍ〜Ｋから粉体ポンプ等により対応する色の現像装置２３５へ適宜補給される。
帯電装置２３４と現像装置２３５との間には、露光装置２２０のＬＤ光源２２１から発せられる光情報の通るスペースが確保されている。

感光体２３１は４個（Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋ）あるが、それぞれ周囲に設けられる画像形成用の部品構成は同じであって、現像装置２３５が扱う色材（トナー）の色が異なる。本実施形態では感光体２３１Ｍ〜Ｋはドラムロール状の感光体であるが、ベルト状の感光体も採用可能である。
４つの感光体２３１Ｍ〜Ｋの一部が、第１転写ユニット２５０の第１転写ベルト２５１に接している。第１転写ユニット２５０において、第１転写ベルト２５１は矢印方向に走行可能に、回転する支持ローラ２５２及び駆動ローラ２５３間に支持、張架されている。第１転写ベルト２５１は無端状（ループ状）である。

第１転写ベルト２５１のループの内側には、第１転写ベルト２５１を間に挟んで各色の感光体２３１Ｍ〜Ｋと対向するように、第１転写ローラ２５４Ｍ、２５４Ｃ、２５４Ｙ、及び２５４Ｋが配置されている。
第１転写ベルト２５１のループの外側に、第１転写ベルト用の第１ベルトクリーニング装置２５５が配置されている。第１ベルトクリーニング装置２５５は、第１転写ベルト２５１が用紙又は第２転写ベルト２６１にトナー像（トナー画像）を転写した後に、第１転写ベルト２５１の表面に残留する不要のトナーを拭い去る。
第１転写ベルト２５１の図中右方には、第２転写ユニット２６０の第２転写ベルト２６１が配置されている。第１転写ベルト２５１と第２転写ベルト２６１とは接触し、所定の二次転写ニップを形成する。

第２転写ベルト２６１は矢印方向に走行可能に、駆動ローラ２６３及び支持ローラ２６４間に支持、張架されている。第２転写ベルト２６１は無端状（ループ状）である。二次転写ニップ形成部位に相当する第２転写ベルト２６１のループの内側（裏側）には、第２転写ローラ２６２が配置されている。第２転写ベルト２６１のループの外側に、チャージャー２６５、及び第２転写ベルト２６１用の第２ベルトクリーニング装置２６６等が配置されている。該第２ベルトクリーニング装置２６６は、用紙にトナーを転写した後、第２転写ベルト２６１の表面に残留する不要のトナーを拭い去る。
第２転写ユニット２６０の上方に、定着装置２７０が配置されている。定着装置２７０は、定着ヒータ２７３を有した加熱ローラ２７１と、加熱ローラ２７１に対向する加圧ローラ２７２とを備える。トナー像を担持した用紙が加熱ローラ２７１と加圧ローラ２７２との間に搬送されることで、トナー像は熱と圧力により用紙に定着する。
定着装置２７０の用紙搬送方向下流には、搬送部２８０である排紙ローラ２８１とガイド２８２とが設けられ、そのさらに下流には排紙スタック２９０が設けられている。

＜両面印刷時の各部の動作＞
ここで、両面印刷のときの各部の動作を説明する。
まず、各作像ユニット２３０Ｍ〜Ｋにおいて、用紙の一方の面に形成する画像の作像が行われる。詳しくは、露光装置２２０のＬＤ光源２２１からの光は、光学部品を経て、帯電装置２３４で一様に帯電された感光体２３１Ｍ〜Ｋの表面に至り、書き込み情報（色に応じた情報）に対応した潜像が感光体２３１Ｍ〜Ｋの表面に形成される。
感光体２３１Ｍ〜Ｋ上の潜像は現像装置２３５で現像され、トナーによる顕像（トナー像）が感光体２３１Ｍ〜Ｋの表面に形成され、感光体Ｍ〜Ｋによって担持される。
このトナー像は、第１転写ローラ２５４Ｍ〜Ｋにより、感光体２３１Ｍ〜Ｋの回転と同期して走行する第１転写ベルト２５１の表面に転写される。
その後、感光体２３１Ｍ〜Ｋの表面に残存するトナーがドラムクリーニング装置２３２でクリーニングされ、感光体２３１Ｍ〜Ｋの表面が除電装置２３３で除電され、感光体２３１Ｍ〜Ｋの表面は次の作像サイクルに備える。

矢印の方向に走行する第１転写ベルト２５１は、作蔵ユニット２３０Ｍとの対向部位において感光体２３１Ｍからマゼンタのトナー像を転写される。続いて第１転写ベルト２５１は、作蔵ユニット２３０Ｃとの対向部位において感光体２３１Ｃからシアンのトナー像を転写される。シアンのトナー像は、第１転写ベルト２５１に担持されているマゼンタのトナー像に重ねて転写される。その後、イエロー、ブラックのトナー像が第１転写ベルト２５１に担持されているトナー像に重ねて順次転写される。最終的に第１転写ベルト２５１には４色のフルカラーのトナー像が形成される。なお、白黒印刷の場合、プリンタ部２００は作像ユニット２３０Ｋのみを用いて単色黒（Ｋ）の画像を形成することが可能である。
走行する第１転写ベルト２５１に同期して、第２転写ベルト２６１は矢印方向に走行し、第２転写ローラ２６２、駆動ローラ２５３に圧接されて形成される二次転写ニップで、第２転写ベルト２６１の表面に第１転写ベルト２５１表面に作られたトナー像が転写される。

本実施形態では、いわゆるタンデム形式である４個の作像ユニット２３０Ｍ〜Ｋの各感光体２３１Ｍ〜Ｋ上で画像が形成されながら、第１、第２転写ベルト２５１、２６１が走行し、作像が進められるので、その時間を短縮できる。
第１転写ベルト２５１が、所定の位置まで走行すると、用紙の他の面に作成されるべきトナー像が、前述したような工程で再度感光体２３１Ｍ〜Ｋにより作像され、給紙が開始される。
作像ユニット２３０Ｍ〜Ｋでのトナー像の形成に合わせて、給紙トレイ（カセット）２１１又は１１２内の最上部にある用紙が引き出され、レジストローラ２１４へ搬送される。

用紙は、レジストローラ２１４によりタイミングを調整されて、第１転写ベルト２５１と第２転写ベルト２６１との間に送られる。送られた用紙の片側の面（他の面）に、第１転写ベルト２５１表面のトナー像が、第２転写ローラ２６２により転写される。
更に用紙は上方に搬送され、第２転写ベルト２６１表面のトナー像が、チャージャー２６５により用紙のもう一方の面に転写される。転写に際して、用紙は画像の位置が正規のものとなるよう、タイミングが合わせられて搬送される。
上記のように両面にトナー像が転写された用紙は、定着装置２７０へ送られ、加熱ローラ２７１と加圧ローラ２７２とにより、用紙上のトナー像（両面）が一度に溶融され、用紙へ定着される。
そして、用紙は、ガイド２８２を経て排紙ローラ２８１により本体フレーム上部の排紙スタック２９０に排出される。

図２のように、搬送部２８０及び排紙スタック２９０を構成した場合、両面画像のうち先に用紙に転写される面（頁）、すなわち第１転写ベルト２５１から用紙に直接転写される面が下面となって、排紙スタック２９０に載置される。従って、頁揃えをしておくには２頁目の画像を先に作成し、第２転写ベルト２６１にそのトナー像を保持し、１頁目の画像を第１転写ベルト２５１から用紙に直接転写する。
第１転写ベルト２５１から直接に用紙に転写される画像は、感光体表面で正像にし、第２転写ベルト２６１から用紙に転写されるトナー像は、感光体表面で逆像（鏡像）になるよう露光される。このような頁揃えのための作像順、ならびに、正、逆像（鏡像）に切り換える画像処理も、制御部２０上でのメモリに対する画像データの読書き制御によって行っている。
トナー像を第２転写ベルト２６１から用紙に転写した後、ブラシローラ、回収ローラ、ブレード等を備えた第２ベルトクリーニング装置２６６が、第２転写ベルト２６１の表面に残留する不要のトナーや紙粉を除去する。

図２では、第２ベルトクリーニング装置２６６のブラシローラが、第２転写ベルト２６１の表面から離れた状態を示すが、ブラシローラは支点を中心として揺動可能で、第２転写ベルト２６１の表面に接離可能な構造になっている。用紙に転写する以前で、第２転写ベルト２６１がトナー像を担持しているときブラシローラは離間し、クリーニングが必要のとき、図で反時計方向に揺動し接触させる。除去された不要トナーはトナー回収部に集められる。
以上が、「両面転写モード」を設定した両面印刷モードの作像プロセスである。両面印刷の場合には、常にこの作像プロセスで印刷が行われる。

片面印刷の場合には、「第２転写ベルト２６１による片面転写モード」と「第１転写ベルト２５１による片面転写モード」の２つが設定可能である。
前者の第２転写ベルト２６１を用いる片面転写モードを設定した場合には、第１転写ベルト２５１に３色又は４色重ねもしくは単色黒で形成された顕像が、第２転写ベルト２６１に一旦転写され、そして用紙の片面に転写される。用紙の他面には画像転写はない。この場合、排紙スタック２９０上に、印刷済用紙の上面が印刷画面となるように排出される。
後者の第１転写ベルト２５１を用いる片面転写モードを設定した場合には、第１転写ベルト２５１に３色又は４色重ねもしくは単色黒で形成された顕像が、第２転写ベルト２６１には転写されずに、直接用紙の片面に転写される。用紙の他面には画像転写はない。この場合は、排紙スタック２９０上に、印刷済用紙の下面が印刷画面となるように排出される。

〔制御部のハードウェア構成〕
図３は、図２に示された制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。
制御部２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３、及びＩ／Ｏ（Input／Output）部２４を備え、これらがバス２５を介して接続された構成を有するコンピュータ装置である。
ＣＰＵ２１は、プリンタ部２００の全体を制御する演算装置である。ＲＯＭ２２は、ＣＰＵ２１が実行する制御プログラムやデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１のワークエリア等として使用される揮発性のメモリである。Ｉ／Ｏ部２４は、センサからの検出信号を入力し、各部に対する制御信号を出力する手段である。
制御部２０が有する各種の機能は、ＣＰＵ２１がＲＯＭ２２に記憶された制御プログラムを読み出してＲＡＭ２３に展開して実行することにより実現される。

〔第一の実施形態〕
図４は、第一の実施形態に係る複合機能複写機の電力制御に関わる主要な構成要素を示したブロック図である。
複合機能複写機ＭＦ１は、商用の交流電源３０１に接続されたノイズ除去フィルタ３０２と、ノイズ除去フィルタ３０２の後段に接続されてノイズ除去後の交流電圧を所定の直流電圧に変換する整流器３０３と、を備える。ノイズ除去フィルタ３０２は、交流電源３０１から入力されるノイズ及び突入電流を除去する手段であり、バリスタ、コンデンサ、及びチョークコイル等から構成される。整流器３０３は、例えばダイオードブリッジから構成され、変換した直流電圧を後段のＤＣ負荷（第二の負荷の一例）に供給する。ＤＣ負荷は直流電力を消費する負荷である。
ノイズ除去フィルタ３０２と整流器３０３との間には、電力センサ４１０を介してＡＣ負荷（第一の負荷の一例）である定着ヒータ２７３（２７３ａ、２７３ｂ）が接続されている。定着ヒータ２７３は交流電力を消費する負荷である。各定着ヒータ２７３に供給される交流電力は、電力制御手段４２０からの点灯制御信号に基づくスイッチ２７４（２７４ａ、２７４ｂ）のオン／オフによって制御される。
なお、電力センサ４１０と電力制御手段４２０は、電力制御システム４００を構成する。また、電力制御手段４２０の各機能は、図２及び図３に示す制御部２０により実現される。

＜電力制御システムの概略構成＞
定着ヒータ２７３に供給する交流電力を制御する電力制御システムについて説明する。
図４は、電力制御システムの概略構成を示す機能ブロック図である。
電力制御システム４００（電力制御装置）は、定着ヒータ２７３に供給される電力を検出して電力測定値を出力する電力センサ４１０と、電力センサ４１０から出力された電力測定値に基づき定着ヒータ２７３に供給する電力を制御する電力制御手段４２０とを備える。

電力センサ４１０は、電流検出手段４１１、電圧検出手段４１２、及び電力算出手段４１３を備えるセンサモジュールである。
電流検出手段４１１は、定着ヒータ２７３に供給される交流電流を検出してアナログの電流検出信号を出力する。電圧検出手段４１２は、定着ヒータ２７３に印加される交流電圧を検出してアナログの電圧検出信号を出力する。電力算出手段４１３は、アナログの電流検出信号と電圧検出信号とをＡＤ変換し、得られたデジタルの電流検出信号と電圧検出信号とに基づいて、定着ヒータ２７３に供給されている電力（電力測定値）を算出する。電力算出手段４１３は、例えば電力測定値の算出に必要な素子が組み込まれた集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）から構成される。

電力制御手段４２０は、補正手段４２１と点灯制御手段４２６とを備える。
補正手段４２１は、電力センサ４１０から出力された電力測定値を電力センサ４１０の測定精度（許容されている測定誤差）に基づいて補正する手段であり、一次補正手段４２２と二次補正手段４２３とを備える。一次補正手段４２２は、電力測定値を電力センサ４１０の測定精度に係るデータ（センサ精度データ４２４）に基づいて一次補正して、一次補正電力値を出力する。二次補正手段４２３は、一次補正電力値を定着ヒータ２７３の消費電力に係る許容差（公差）に係るデータ（ヒータ許容差データ４２５）に基づいて二次補正して、二次補正電力値（最終的な補正電力値）を出力する。

点灯制御手段４２６は、補正手段４２１が補正した補正電力値に基づいて定着ヒータ２７３に供給する電力を制御する手段である。点灯制御手段４２６は、二次補正電力値に基づいて点灯指令値を算出し、該点灯指令値に基づく点灯制御信号を生成してスイッチ２７４に出力する。また、点灯制御手段４２６は、二次補正電力値と、複合機能複写機ＭＦ１の他の負荷（ここでは特にＤＣ負荷）に供給するべき電力と、に基づいて、定着ヒータ２７３に供給する電力を制御する。
なお、点灯制御手段４２６は、定着ヒータ２７３に供給する電力を、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御、位相制御、半波制御等、種々の公知の方法により制御できる。点灯制御手段４２６が出力する点灯制御信号は、定着ヒータ２７３を駆動する駆動手段に所定のタイミングでスイッチ２７４をオン／オフさせる信号である。定着ヒータ２７３に供給される電力は、点灯制御信号に応じてスイッチ２７４が所定のタイミングでオン／オフされることにより、所望量に制御される。

＜定着ヒータの許容差＞
定着ヒータ２７３における消費電力の許容差（又は公差）は、定着ヒータ２７３の消費電力に係る設計上の基準値（設計基準値、又は設計上の基準消費電力）に対して、実際の消費電力が取る値として許容される限界値との差を示す値である。許容差は、基準値との差（絶対誤差）、基準値に対する比（相対誤差）、又は百分率（相対誤差）によって表現される。
例えば、仕様が１０００Ｗ±５％と表現される定着ヒータは、常時通電した場合（点灯Ｄｕｔｙ１００％の場合）に消費する電力の設計基準値が１０００Ｗであり、各定着ヒータが消費する電力が９５０Ｗから１０５０Ｗの範囲内に収まることを意味する。言い換えれば、仕様が１０００Ｗ±５％の定着ヒータは、消費電力の設計基準値１０００Ｗに対して、プラス側の許容差が５％（５０Ｗ）、マイナス側の許容差が５％（５０Ｗ）である。以下、設計基準値に対してプラス側の許容差を加算した消費電力の値１０５０Ｗを「消費電力上限値」と呼ぶ。

例えば、プリンタ部２００において定着のための電力として最大９５０Ｗを必要とする場合、プリンタ部２００に搭載される定着ヒータとして、少なくとも９５０Ｗを出力できるような定着ヒータが選定される。仮に定着ヒータの許容差が±５％であれば、マイナス側の許容差を加味した消費電力が９５０Ｗとなる仕様１０００Ｗ±５％の品が選定される。以下、プリンタ部に搭載する際の選定基準となる定着ヒータを「選定上の基準となる定着ヒータ」と呼ぶ。本例における「選定上の基準となる定着ヒータ」は、実消費電力が設計基準値に対してマイナス側の許容差をとる定着ヒータと同義である。即ち、選定上の基準となる定着ヒータは常時点灯時に９５０Ｗを消費するものであるが、このような定着ヒータが実際に存在するか否かはここでは問題としない。

＜電力センサの許容誤差＞
電力センサ４１０に許容されている測定誤差（許容誤差）は、測定対象となる量（ここでは消費電力）の真の値に対して、電力センサ４１０の測定値が取りうる値として許容される限界値を示す値である。許容される限界値は、測定範囲内における真の値との差（絶対誤差）、真の値に対する比（相対誤差）、又は百分率（相対誤差）によって表現される。
例えば、許容誤差が±２％の電力センサ４１０が定着ヒータ２７３の消費電力を測定した結果、測定値が１０００Ｗであった場合に、消費電力の真値は９８０Ｗから１０２０Ｗの範囲内に収まる。即ち、許容誤差が±２％の電力センサ４１０は、真の値に対してプラス側の誤差の最大値が２％（２０Ｗ）、マイナス側の誤差の最大値が２％（２０Ｗ）となる。

＜測定値の補正方法＞
図６（ａ）〜（ｃ）は、消費電力の補正方法を説明する模式図である。
本実施形態は、常時通電時に定着ヒータ２７３が実際に消費する実消費電力と測定手段が実消費電力を測定した測定値との間に許容される最大測定誤差が、定着ヒータ２７３の設計上の基準消費電力と常時通電時に定着ヒータ２７３が実際に消費する実消費電力との間に許容される許容差よりも小さい場合に特に有効に機能する。
以下では、定着ヒータ２７３の消費電力の補正方法について、上述のように選定された仕様１０００Ｗ±５％の定着ヒータ２７３を常時通電（点灯Ｄｕｔｙ１００％となるように点灯制御）し、許容誤差±２％の電力センサ４１０にて消費電力を測定する場合の例により説明する。

図６（ａ）、（ｂ）に示すように、補正手段４２１は、原則として測定値に対して、電力センサ４１０のプラス側の許容誤差を加算した値を最終的な補正電力値（二次補正電力値）として算出する。
例えば図６（ａ）に示すように、電力センサ４１０の測定値が９５０Ｗである場合、補正手段４２１が算出する補正電力値は９７０Ｗとなる。即ち、定着ヒータの常時通電時には、定着のために必要な最大電力値９５０Ｗに対して２０Ｗを加えた９７０Ｗを定着ヒータに供給する電力の最大値として確保すればよい。
なお、定着ヒータ２７３の仕様及び許容差との関係から、常時通電時に定着ヒータの消費電力が９５０Ｗ未満となることはない。仮に、電力センサ４１０が９３０Ｗを測定値として出力した場合であっても、プラス側の最大許容差を加算した補正電力値は９５０Ｗとなり、補正電力値は定着ヒータ２７３の許容差範囲内に収まる値となる。
また、図６（ｂ）に示すように、電力センサ４１０の測定値が１０００Ｗである場合、補正手段４２１が算出する補正電力値は１０２０Ｗとなる。即ち、定着ヒータの常時通電時には、定着のために必要な最大電力値９５０Ｗに対して７０Ｗを加えた１０２０Ｗを定着ヒータに供給する電力の最大値として確保すればよい。

図６（ｃ）に示すように、電力センサ４１０の測定値（例：１０６０Ｗ）に対して電力センサ４１０のプラス側の最大許容誤差を加算した値が１０５０Ｗを超える場合に、補正手段４２１は、定着ヒータ２７３が消費する消費電力上限値である１０５０Ｗを最終的な補正電力値（二次補正電力値）として算出する。これは、選定した定着ヒータ２７３の仕様の関係から、常時通電時に定着ヒータの消費電力が１０５０Ｗを超えることがないためである。

＜電力配分方法＞
図７（ａ）、（ｂ）は、複合機能複写機の負荷に対する電力配分例を示す図である。
なお、本図は、複合機能複写機ＭＦ１が使用可能な電力の最大値（定格電力）が１５００Ｗ、定着のために必要とされる電力の最大値が９５０Ｗ、且つ、複合機能複写機ＭＦ１のプリンタ部２００に仕様１０００Ｗ±５％の定着ヒータ２７３を搭載した場合の例を示している。

図７（ａ）は、従来の電力配分例を示す図である。
電力配分αは、定着ヒータの常時通電時の電力配分例を示している。定着のための電力として最大９５０Ｗを必要とする場合には、定着ヒータに供給する電力として少なくとも９５０Ｗが確保される。しかし、常時通電時において各定着ヒータが実際に消費する消費電力は、許容差範囲内のどの値を取るかは不明である。仮に、プリンタ部にプラス側の最大許容差を有する定着ヒータ（常時通電時における消費電力が１０５０Ｗとなる定着ヒータ）が搭載されている場合であっても、複合機能複写機全体として消費する電力が定格電力を超えないように電力を配分する必要がある。そのため、定着ヒータ用に、［１０５０Ｗ−９５０Ｗ＝１００Ｗ］が予備電力（許容差調整用の電力）として確保される。従って、定着ヒータに常時通電した場合にＤＣ負荷が使用可能な最大電力は４５０Ｗとなる。
仮に、電力配分βに示すように、ＤＣ負荷の消費電力が増大し、ＤＣ負荷に対して６００Ｗの電力を供給する必要が生じたとする。この場合は、総消費電力が複合機能複写機の定格電力を超えないようにするため、定着ヒータに供給する電力を低下させる処理が実行される。ただし、予備電力の１００Ｗは定着ヒータの許容差調整用に引き続き確保しておく必要がある。そのため、従来の電力制御方法においては、選定上の基準となる定着ヒータに供給される電力が８００Ｗとなるように、実際の定着ヒータに対する供給電力（点灯Ｄｕｔｙ）が調整されていた。このように、ＤＣ負荷の消費電力が増大した場合には定着ヒータへの供給電力が制限されるため、複合機能複写機の立ち上げや復帰に時間が掛かるという問題があった。

図７（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る電力配分例を示す図である。
電力配分Ａは、定着ヒータの常時通電時の電力配分例を示している。従来と同様に、定着ヒータに供給する電力として少なくとも９５０Ｗが確保される。ここで、定着ヒータの消費電力の測定及び補正の結果、定着ヒータの常時通電時の補正電力値が１０００Ｗであった場合には、［１０００Ｗ−９５０Ｗ＝５０Ｗ］が、許容差調整用の電力（予備電力）として確保される。つまり、従来の予備電力１００Ｗとの差分である５０Ｗを追加的にＤＣ負荷に配分可能となる。従って、定着ヒータに常時通電した場合にＤＣ負荷が使用可能な最大電力は５００Ｗとなる。

仮に、電力配分Ｂに示すように、ＤＣ負荷の消費電力が増大し、ＤＣ負荷に対して６００Ｗの電力を供給する必要が生じた場合には、従来と同様に総消費電力が複合機能複写機の定格電力を超えないようにするため、定着ヒータに供給する電力を低下させる処理が実行される。本実施形態に係る電力制御方法においては、ＤＣ負荷に供給する電力６００Ｗと、常時通電時にＤＣ負荷に確保される電力５００Ｗとの差分である［６００Ｗ−５００Ｗ＝１００Ｗ］を、定着ヒータからＤＣ負荷に配分すればよい。従って、予備電力の５０Ｗを引き続き定着ヒータの許容差調整用に確保しつつ、選定上の基準となる定着ヒータには［９５０Ｗ−１００Ｗ＝８５０Ｗ］を供給可能となる。即ち、従来の電力配分βに比べて定着ヒータに供給する電力を５０Ｗ増大させることができ、定着ヒータに対する供給電力の制限が緩和される。
更に、電力配分Ｃに示すように、電力センサ４１０の測定値が９３０Ｗの場合は補正電力値が９５０Ｗとなるため、常時通電時における電力配分は、定着ヒータ９５０Ｗ、ＤＣ負荷５５０Ｗとなり、予備電力を確保する必要がない。

＜フローチャート＞
図７は、電力制御システムが実行する定着ヒータの電力制御に関わる処理を示したフローチャートである。本処理は、例えば複合機能複写機の立ち上げ時等、定着ヒータが常時通電状態にあるとき（点灯Ｄｕｔｙ１００％で点灯しているとき）に実行される。
ステップＳ１（測定ステップ）において、電力センサ４１０は、定着ヒータ２７３の消費電力を測定する。即ち、電力算出手段４１３は、電流検出手段４１１からのアナログの電流検出信号を入力し、電圧検出手段４１２からのアナログの電圧検出信号を入力し、両アナログ信号をＡＤ変換した信号に基づいて、定着ヒータ２７３の消費電力を算出し、電力測定値として出力する。
ステップＳ２（一次補正ステップ）において、補正手段４２１は、電力センサ４１０の許容差データに基づいて電力測定値を一次補正する。即ち、補正手段４２１は、電力センサ４１０から出力された電力測定値に対して電力センサ４１０のプラス側の最大許容差を加算した値を一次補正電力値として算出する。

ステップＳ３において、補正手段４２１は、一次補正電力値が定着ヒータ２７３の消費電力上限値以上であるか否かを判定する。定着ヒータ２７３の仕様が１０００Ｗ±５％である場合は、定着ヒータ２７３の消費電力上限値は１０５０Ｗである。一次補正電力値が定着ヒータ２７３の消費電力上限値以上である場合（ステップＳ３にてｙｅｓ）は、ステップＳ４が実行される。一次補正電力値が定着ヒータ２７３の消費電力上限値未満である場合（ステップＳ３にてｎｏ）は、ステップＳ５が実行される。
ステップＳ４（二次補正ステップ）において、補正手段４２１は、定着ヒータ２７３の消費電力上限値を二次補正電力値（最終的な補正電力値）として設定する。

ステップＳ５（二次補正ステップ）において、補正手段４２１は、ステップＳ３にて算出した一次補正電力値を二次補正電力値（最終的な補正電力値）として設定する。
ステップＳ６（制御ステップ）において、点灯制御手段４２６は、二次補正電力値に基づいて定着ヒータに配分する電力を決定し、決定した電力に基づいて定着ヒータ２７３に供給する電力を制御する。即ち、点灯制御手段４２６は、決定された電力に応じた点灯制御信号を生成してスイッチ２７４を制御することにより、定着ヒータ２７３に供給する電力を制御する。
上記補正処理が実行された後、点灯制御手段４２６は、二次補正電力値とＤＣ負荷に供給する電力とに基づいて、定着ヒータ２７３に供給する電力を制御することとなる。

＜効果＞
以上のように、本実施形態によれば、定着ヒータの消費電力に係る許容差を調整するために確保する予備電力を低減させてＤＣ負荷に供給可能な電力を増大させることができるため、定着ヒータに対する電力制限を緩和できる。

＜変形例＞
プリンタ部２００が複数の定着ヒータ２７３ａ、２７３ｂ…を備える場合に、定着ヒータごとに二次補正電力値を設定する場合は、以下のように処理すればよい。
まず、電力制御手段４２０は、一方の定着ヒータ２７３ａを常時通電状態とし、他方の定着ヒータ２７３ｂの非点灯状態（点灯Ｄｕｔｙ０％）として、定着ヒータ２７３ａの二次補正電力値を算出する。次いで、電力制御手段４２０は、一方の定着ヒータ２７３ａを非点灯状態とし、他方の定着ヒータ２７３ｂの常時通電状態として、定着ヒータ２７３ｂの二次補正電力値を算出する。
電力制御手段４２０が上記処理を実行することにより、定着ヒータの個数よりも少数の電力センサにより定着ヒータ夫々の電力測定値を取得することができ、夫々の定着ヒータの二次補正電力値を求めることができる。

〔第二の実施形態〕
図９は、本発明の第二の実施形態に係る複合機能複写機の電力制御に関わる主要構成を示したブロック図である。本実施形態に係る複合機能複写機ＭＦ１は、複数の定着ヒータ２７３ａ、２７３ｂを備えており、定着ヒータごとに電力センサ４１０ａ、４１０ｂを備える点に特徴がある。
電力センサ４１０ａ、４１０ｂの構成及び動作、その他の構成については第一の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
本実施形態のように、電力センサを定着ヒータごとに備える構成としてもよい。複合機能複写機が複数の定着ヒータを備える場合に、電力センサを定着ヒータごとに備えることにより、二次補正電力値の算出にかかる時間を短縮できる。

〔第三の実施形態〕
図１０は、本発明の第三の実施形態に係る複合機能複写機の電力制御に関わる主要構成を示したブロック図である。第一の実施形態と同一の構成については同一の符号を付して、適宜その説明を省略する。本実施形態に係る複合機能複写機ＭＦ１は、電力センサ４１０を構成する電圧検出手段４１２がＤＣ負荷系統ライン（整流器３０３の後段）に配置されている点に特徴がある。
電力センサ４１０の動作、その他の構成については第一の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

このように、電圧検出手段４１２は、ＡＣ負荷系統ライン（整流器３０３の前段）に配置されていても、ＤＣ負荷系統ラインに配置されていてもよい。

〔処理回路〕
上記で説明した実施形態の各機能は、一又は複数の処理回路によって実現することが可能である。ここで、本明細書における「処理回路」とは、電子回路により実装されるプロセッサのようにソフトウェアによって各機能を実行するようプログラミングされたプロセッサや、上記で説明した各機能を実行するよう設計されたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＤＳＰ（digital signal processor）、ＦＰＧＡ（field programmable gate array）や従来の回路モジュール等のデバイスを含むものとする。

〔電力消費装置〕
上記実施形態において示された複合機能複写機ＭＦ１は、電力を消費する複数の負荷（第一の負荷、第二の負荷）を備え、各負荷が駆動の際に電力を消費する電力消費装置の一例であり、本発明はこのような電力消費装置一般に適用可能である。
即ち、本発明は、第一の負荷（例：ＡＣ負荷、定着ヒータ）に供給される電力を検出し、電力センサの精度に基づいて補正した電力値を算出することにより、従来、許容差調整用に確保していた予備電力を低減させるものである。予備電力の減少分を第二の負荷（例：ＤＣ負荷）に配分することができるので、仮に、第二の負荷が消費する電力が上昇した場合であっても、第一の負荷から第二の負荷に振り分ける電力を低減させることができる。従って、第二の負荷が消費する電力が上昇した場合であっても、第一の負荷には十分な電力を供給できる。

〔本発明の実施態様例と作用、効果のまとめ〕
＜第一の実施態様＞
本態様に係る電力制御装置（電力制御システム４００）は、第一の負荷（定着ヒータ２７３、ＡＣ負荷の一例）に供給される電力を測定する測定手段（電力センサ４１０）と、
測定手段に許容される測定誤差に基づいて、測定手段により測定された測定値を補正する補正手段４２１と、補正手段により補正された補正電力値と、負荷の消費電力上限値と、に基づいて、第一の負荷に供給する電力を制御する制御手段（点灯制御手段４２６）と、を備えることを特徴とする。

負荷は、電源（例：商用の交流電源）から電力を供給されて駆動し、電力を消費する手段である。負荷は、交流電力を消費する手段であってもよいし直流電力を消費する手段であってもよい。測定手段により電力を測定される負荷は、単数であっても複数であってもよい。負荷の消費電力上限値とは、負荷の設計上（又は仕様上）の基準消費電力に対して、負荷に許容されているプラス側の最大許容差を加算した値である。
本態様に係る電力制御装置は、例えば複数の負荷（例：第一の負荷の例としてＡＣ負荷、第二の負荷の例としてＤＣ負荷）を備え、各負荷が電力を受けて駆動し、電力を消費する電力消費装置（例：複合機能複写機ＭＦ１）に搭載される。

複数の部品から構成された負荷は、構成部品の個体差等に起因して、その消費電力に個体差が生じる。そのため、常時点灯時に負荷が消費する電力の設計上の基準値と、実際に消費する実消費電力との間には所定の差が許容されている。電力消費装置を動作させるにあたっては、電力消費装置全体として定格電力を超えないようにするために、負荷に許容された消費電力の許容差分を予め予備電力として確保しておく必要がある。
また、測定手段の測定値と真値との間に生ずる誤差は、所定範囲内において許容されている。

本態様においては、第一の負荷（例：ＡＣ負荷）に供給される電力を測定し、補正した測定値に基づいて第一の負荷に供給する電力を制御するので、負荷の消費電力の設計上の基準値を超えて確保する予備電力を、第一の負荷の個体差に応じて最小化することができる。本態様においては、常時点灯時における負荷の実消費電力が設計上の基準電力に対してマイナス側に振れているほど、予め確保する予備電力をより小さくすることができる。
従って、本態様によれば、予備電力を第一の負荷の各個体に合わせて設定することができるため、第二の負荷に配分する電力をより大きくすることができる。また、第二の負荷が消費する電力が上昇し、第一の負荷に供給する電力を減少させる必要が生じた場合であっても、第一の負荷に供給する電力の減少量を最小限にすることができる。

＜第二の実施態様＞
本態様に係る電力制御装置（電力制御システム４００）において、常時通電時に第一の負荷（定着ヒータ２７３、ＡＣ負荷の一例）が実際に消費する実消費電力と、測定手段（電力センサ４１０）が実消費電力を測定した測定値と、の間に許容される最大許容誤差は、負荷の常時通電時における設計上の基準消費電力と、実消費電力と、の間に許容される最大許容差よりも小さいことを特徴とする。
本発明においては、第一の負荷に許容される消費電力の最大許容差よりも測定上の最大許容誤差が大きい測定手段を用いることも可能である。
しかし、本態様のように、第一の負荷に許容される消費電力の最大許容差よりも測定上の最大許容誤差が小さい測定手段を用いることによって、第一の負荷に供給する電力を増大可能な装置の割合が増加し、本発明は特に有効に機能する。

＜第三の実施態様＞
本態様に係る電力制御装置（電力制御システム４００）において、補正手段４２１は、測定手段（電力センサ４１０）に許容されるプラス側の最大測定誤差を測定値に加算した一次補正電力値が消費電力上限値を超えない場合に、一次補正電力値を補正電力値に設定することを特徴とする。
第一の負荷（定着ヒータ２７３、ＡＣ負荷の一例）が消費する実消費電力が測定値よりも大きい場合であっても、実消費電力は、測定手段のプラス側の最大測定誤差を測定値に加算した一次補正電力値を超えることはない。
本態様によれば、実消費電力以上となる値を補正電力値として設定するので、第一の負荷を備えた電力消費装置の定格電力の範囲内で負荷に対する電力供給を最適化できる。また、第一の負荷へ供給する電力が増加し、第一の負荷（及びこれを含む装置）の復帰時間の遅延や生産性ダウンといった問題を解消できる。

＜第四の実施態様＞
本態様に係る電力制御装置（電力制御システム４００）において、補正手段４２１は、測定手段（電力センサ４１０）に許容されるプラス側の最大測定誤差を測定値に加算した一次補正電力値が消費電力上限値を超える場合に、消費電力上限値を補正電力値に設定することを特徴とする。
負荷の消費電力上限値は、負荷の設計上（又は仕様上）の基準消費電力に対して、負荷に許容されているプラス側の最大許容差を加算した値であるため、実消費電力が消費電力上限値を超えることはない。
本態様によれば、消費電力上限値を補正電力値として設定するので、第一の負荷を備えた電力消費装置の定格電力の範囲内で負荷に対する電力供給を最適化できる。また、第一の負荷に対する電力制限を最小限とすることができる。

＜第五の実施態様＞
本態様に係る電力消費装置（複合機能複写機ＭＦ１）は、電力制御装置（電力制御システム４００）と、外部から電力供給を受けて駆動する負荷（定着ヒータ２７３、ＡＣ負荷の一例）と、を備えることを特徴とする。
本態様に係る電力消費装置は、上記実施態様の効果を享受する。

＜第六の実施態様＞
本態様に係る電力消費装置（複合機能複写機ＭＦ１）は、測定手段（電力センサ４１０）による測定対象及び制御手段（点灯制御手段４２６）による制御の対象となる負荷（定着ヒータ２７３、ＡＣ負荷の一例）と、電力供給を受けて駆動し且つ該負荷とは異なる他の負荷（例：ＤＣ負荷）と、を備えることを特徴とする。
本態様に係る電力消費装置は、上記実施態様の効果を享受する。

＜第七の実施態様＞
本態様に係る画像形成装置（複合機能複写機ＭＦ１）は、電力制御装置（電力制御システム４００）と、負荷としてトナー画像を記録媒体に定着させる定着ヒータ２７３と、を備え、記録媒体にトナー画像を形成することを特徴とする。
本態様に係る画像形成装置は、上記実施態様の効果を享受する。
特に、本実施態様においては定着ヒータに供給する電力を定着ヒータの個体差に応じて最大化できるため、定着ヒータへの電力供給不足による立ち上げ時間・復帰時間の遅延や生産性の低下といった問題を解決できる。

ＭＦ１…複合機能複写機、１０…操作部、２０…制御部、２１…ＣＰＵ、２２…ＲＯＭ、２３…ＲＡＭ、２４…Ｉ／Ｏ部、２５…バス、１００…カラースキャナ、１２０…ＡＤＦ、２００…プリンタ部、２１０…給紙ユニット、２１１、２１２…給紙トレイ、２１３…給紙ローラ、２１４…レジストローラ、２２０…露光装置、２２１…ＬＤ光源、２３０…作像ユニット、２３１…感光体、２３２…ドラムクリーニング装置、２３３…除電装置、２３４…帯電装置、２３５…現像装置、２４０…トナー充填部、２４１…トナーボトル、２５０…第１転写ユニット、２５１…第１転写ベルト、２５２…支持ローラ、２５３…駆動ローラ、２５４…第１転写ローラ、２５５…第１ベルトクリーニング装置、２６０…第２転写ユニット、２６１…第２転写ベルト、２６２…第２転写ローラ、２６３…駆動ローラ、２６４…支持ローラ、２６５…チャージャー、２６６…第２ベルトクリーニング装置、２７０…定着装置、２７１…加熱ローラ、２７２…加圧ローラ、２７３…定着ヒータ（ＤＣ負荷、第一の負荷）、２７４…スイッチ、２８０…搬送部、２８１…排紙ローラ、２８２…ガイド、２９０…排紙スタック、３０１…交流電源、３０２…ノイズ除去フィルタ、３０３…整流器、４００…電力制御システム（電力制御装置）、４１０…電力センサ、４１１…電流検出手段、４１２…電圧検出手段、４１３…電力算出手段、４２０…電力制御手段、４２１…補正手段、４２２…一次補正手段、４２３…二次補正手段、４２４…センサ精度データ、４２５…ヒータ許容差データ、４２６…点灯制御手段、

特開２００６−１８９７４４公報

Claims (9)

1. 負荷に供給される電力を測定する測定手段と、
   該測定手段に許容される測定誤差に基づいて、該測定手段により測定された測定値を補正する補正手段と、
   該補正手段により補正された補正電力値と、前記負荷の消費電力上限値と、に基づいて、前記負荷に供給する電力を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする電力制御装置。
2. 常時通電時に前記負荷が実際に消費する実消費電力と、前記測定手段が該実消費電力を測定した測定値と、の間に許容される最大測定誤差は、前記負荷の常時通電時における設計上の基準消費電力と、前記実消費電力と、の間に許容される最大許容差よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。
3. 前記補正手段は、前記測定手段に許容されるプラス側の最大測定誤差を前記測定値に加算した一次補正電力値が前記消費電力上限値を超えない場合に、前記一次補正電力値を前記補正電力値に設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の電力制御装置。
4. 前記補正手段は、前記測定手段に許容されるプラス側の最大測定誤差を前記測定値に加算した一次補正電力値が前記消費電力上限値を超える場合に、前記消費電力上限値を前記補正電力値に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電力制御装置。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の電力制御装置と、電力供給を受けて駆動する前記負荷と、を備えることを特徴とする電力消費装置。
6. 前記測定手段による測定対象及び前記制御手段による制御の対象となる前記負荷と、電力供給を受けて駆動し且つ該負荷とは異なる他の負荷と、を備えることを特徴とする請求項５に記載の電力消費装置。
7. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の電力制御装置と、前記負荷としてトナー画像を記録媒体に定着させる定着ヒータと、を備え、記録媒体に前記トナー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
8. 測定手段が、負荷に供給される電力を測定する測定ステップと、
   補正手段が、前記測定手段に許容される測定誤差に基づいて、前記測定ステップにより測定された測定値を補正する補正ステップと、
   制御手段が、前記補正ステップにより補正された補正電力値と、前記負荷の消費電力上限値と、に基づいて、前記負荷に供給する電力を制御する制御ステップと、を実行することを特徴とする電力制御方法。
9. コンピュータに請求項８に記載の電力制御方法を実行させるためのプログラム。

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