JP5233297B2 - 電源装置および電源装置を用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、補助電源を備えた電源装置、および、電源装置を用いた画像形成装置に関する。

画像形成装置に用いられる電源装置は、通常、商用電源の交流電圧を整流・平滑回路で直流電圧に変換後、所定の電圧に定電圧化した上で各負荷へ電力を供給しているが、コピー時など多くの負荷を使う場合には、商用電源だけでは電力が不足する。この問題に対応するため画像形成装置にキャパシタからなる補助電源を搭載し、この補助電源に商用電源の電力をあらかじめ充電しておき、電力が不足する場合、または、不足すると予想される場合には、補助電源から放電回路を介して放電することにより各負荷へ電力を供給している（特許文献１参照）。

これらの負荷は、高電圧かつ大容量の電力を必要としているため、補助電源には高耐圧かつ大容量であることが望ましい。しかしながら、キャパシタは一般的に低耐圧であり、高耐圧にするためには、多くのキャパシタセルを直列に接続する必要がある。このような構成では、多くのキャパシタを使用するため、大変高価になってしまう。このため、接続するキャパシタの数を少なくするとともにキャパシタの後段部の放電回路にＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧変換部）を設け、キャパシタから放電した電力をＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧し、昇圧後の電力を各負荷へ供給している。

特開２００４−２８６８６９号公報

しかしながら、このような構成で突入電流（起動電流）が発生する負荷へ電力を供給すると、負荷の駆動開始時に一時的にキャパシタからの大電流がＤＣ／ＤＣコンバータを経由して後段の負荷へ流れてしまう。大電流が流れると、ＤＣ／ＤＣコンバータのインダクタンスで電力損失が発生し、効率が低下するという問題が発生する。また、大電流に耐えることが可能な素子を利用したＤＣ／ＤＣコンバータを使用する必要があるため、コストがかかるという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、後段の負荷が必要とする電圧を供給するとともに、後段の負荷の駆動開始時にＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧変換部）への突入電流（起動電流）の流入を防ぐことができる電源装置および電源装置を用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、直流電力が充電された補助電源と、前記補助電源の電圧を変換し、電圧変換後の電力を一時的に蓄える第１のキャパシタを有する電圧変換手段と、前記電圧変換手段を制御する電圧変換制御手段と、電圧変換後の電圧値と所定の値とを比較して判断する電圧判断手段と、前記電圧変換手段と負荷との間に設けられ、電圧変換後の電力を前記負荷へ供給するか否かを切替える第１のスイッチと、前記第１のスイッチを制御する切替え制御手段と、を備え、前記負荷に給電を行う場合、前記切替え制御手段が前記第１のスイッチをオフとした状態で、前記電圧変換制御手段が前記電圧変換手段による電圧変換を開始させ、当該電圧変換の開始後に前記第１のキャパシタに蓄えられた電圧値が所定の第１の値を超えると、前記電圧変換制御手段が前記電圧変換手段による電圧変換を停止した後に、前記切替え制御手段が前記第１のスイッチをオンにし、当該第１のスイッチのオンから予め定めた時間が経過すると、前記電圧変換制御手段が前記電圧変換手段による電圧変換を開始させること、を特徴とする。

また、請求項２にかかる発明は、直流電力が充電された補助電源と、前記補助電源の電圧を変換し、電圧変換後の電力を一時的に蓄える第１のキャパシタを有する電圧変換手段と、前記電圧変換手段を制御する電圧変換制御手段と、前記電圧変換手段と負荷との間に設けられ、電圧変換後の電力を負荷へ供給するか否かを切替える第１のスイッチと、前記第１のスイッチを制御する切替え制御手段と、を備え、前記負荷に給電を行う場合、前記切替え制御手段が前記第１のスイッチをオフとした状態で、前記電圧変換制御手段が前記電圧変換手段による電圧変換を開始させ、当該電圧変換の開始後に前記第１のキャパシタに蓄えられた電圧値が所定の第１の値を超えると、前記電圧変換制御手段が前記電圧変換手段による電圧変換を停止した後に、前記切替え制御手段が前記第１のスイッチをオンにし、前記第１のキャパシタの電圧値が所定の第２の値より低下すると、前記電圧変換制御手段が前記電圧変換手段による電圧変換を開始させること、を特徴とする。

また、請求項３にかかる発明は、請求項１または２に記載の電源装置において、交流電源からの交流電力を直流電力に変換し、前記補助電源に充電する充電手段をさらに備えたこと、を特徴とする。

また、請求項４にかかる発明は、請求項３に記載の電源装置において、前記交流電源の交流電圧を直流電圧に変換する定電圧電源手段をさらに備え、前記充電手段は、前記定電圧電源手段により変換された前記直流電力を前記補助電源に充電すること、を特徴とする。

また、請求項５にかかる発明は、請求項３または４に記載の電源装置において、外部機器との信号の送受信を行うインターフェース手段をさらに備え、前記充電手段は、前記インターフェース手段が受信する信号により前記外部機器の動作状態を検出し、前記動作状態に応じて前記補助電源の充電を制御すること、を特徴とする。

また、請求項６にかかる発明は、請求項５に記載の電源装置において、前記電圧変換制御手段は、前記インターフェース手段が受信する信号により前記外部機器の動作状態を検出し、前記動作状態に応じて前記電圧変換手段の電圧変換を制御すること、を特徴とする。

また、請求項７にかかる発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の電源装置において、前記補助電源は、第２のキャパシタであること、を特徴とする。

また、請求項８にかかる発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の電源装置において、前記電圧変換手段は、第２のスイッチを備え、前記第２のスイッチをソフトスイッチングすることにより、前記補助電源の電圧を変換すること、を特徴とする。

また、請求項９にかかる発明は、請求項１から８のいずれか一項に記載の電源装置において、前記電圧変換手段は、前記補助電源の電圧を昇圧すること、を特徴とする。

また、請求項１０にかかる発明は、請求項１から９のいずれか一項に記載の電源装置において、前記負荷は、ヒータであること、を特徴とする。

また、請求項１１にかかる発明は、請求項１から９のいずれか一項に記載の電源装置において、前記負荷は、モータであること、を特徴とする。

また、請求項１２にかかる発明は、請求項１から１１のいずれか一項に記載の電源装置を備えたこと、を特徴とする。

本発明によれば、補助電源であるキャパシタに蓄えられた電圧を放電回路で高電圧に変換し後段の負荷に給電する場合、放電回路のＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧変換部）を構成するキャパシタへ変圧後の電荷が一定量蓄えられると、ＤＣ／ＤＣコンバータを構成するスイッチのスイッチング（電圧変換）を一旦中止した上で、当該電荷を後段の負荷に給電するようにしたので、後段の負荷の駆動開始時にＤＣ／ＤＣコンバータへ突入電流（起動電流）が流れることを防ぐことができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる電源装置および電源装置を用いた画像形成装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態では、本発明の電源装置を用いた画像形成装置を複写機に適用した例を示すが、これに限定されるものではなく、複合機、プリンタ、ファクシミリ等にも適用することが可能である。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる複写機の一例を示すハードウェア構成図である。複写機１００は、自動原稿送り装置（ＡＤＦ）１０１、スキャナ部１０２、画像書き込みユニット１０３、感光体ユニット１０４、現像ユニット１０５、一次転写ユニット１０６、給紙部１０７、二次転写ユニット１０８、搬送ベルト１０９、定着ユニット１１０、および、電源装置１を備えて構成されている。

自動原稿送り装置（ＡＤＦ）１０１は、原稿を順次スキャナ部１０２へ送り出す。スキャナ部１０２は、原稿に光を照射しながら、原稿からの反射光を読み取ることで画像を読み取る。スキャナ部１０２で読み取られた画像は画像処理された後、画像書き込みユニット１０３へ送られる。画像書き込みユニット１０３は、画像データに応じてＬＤ（レーザーダイオード）を駆動し感光体ユニット１０４中の感光体ドラム上に潜像を形成する。感光体ユニット１０４は、フルカラーの場合、Ｙ（黄）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（黒）の４つの感光体ドラムを備える。現像ユニット１０５は、感光体ドラム上に作られた潜像にトナーを付着させて顕像化させる。

感光体ドラム上で顕像化された画像は、一次転写ユニット１０６の中間転写ベルト上に転写される。フルカラーの場合、４色のトナーが順次重ねられる。４色分の作像、転写工程が終了した時点で一次転写ベルト１０６とタイミングを合わせて、給紙部１０７より転写紙が給紙され、一次転写ユニット１０６と二次転写ローラ１０８の間で、４色同時に転写ベルトから転写紙にトナーが転写される。搬送ベルト１０９は、トナーが転写された転写紙を搬送する。定着ユニット１１０は、搬送ベルト１０９によって送られた転写紙上のトナーを加熱及び加圧して、形成したトナー像を定着する。

（電源装置）
電源装置１は、定着ユニット１１０のヒータ、および、モータなどの他の負荷へ電力を供給する。図２は、本発明の第１の実施の形態にかかる電源装置１の構成を示すブロック図である。電源装置１は、定電圧電源回路２、充電器３、キャパシタ４、放電回路５、出力端子６、および、出力端子７を備えて構成されている。

定電圧電源回路２は、商用交流電源８の交流電圧を所定の直流電圧に変換し、出力端子６の後段にある負荷に供給する。充電器３は、商用交流電源８の交流電圧を所定の直流電圧に変換し、キャパシタ４へ充電する。なお、通常は定電圧電源回路２が変換する電圧値の方が、充電器３が変換する電圧値より高い。キャパシタ４は、充電器３の出力電圧で電荷が充電された後、放電により放電電圧（直流電圧）を放電回路５に供給する補助電源である。キャパシタ４は、一例として、比較的静電容量が大きい電気二重層コンデンサを使用する。なお、静電容量が９９００μＦ以上のアルミ電解コンデンサを用いても構わない。なお、本例では補助電源として、キャパシタを使用しているが、バッテリを使用してもよい。

放電回路５は、キャパシタ４の放電を制御する回路である。具体的には、キャパシタ４からの放電電圧を高電圧に変換し、出力端子７の後段にある負荷に供給する。放電回路５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９、変換効率判断部１０、および、スイッチ素子１１を備えて構成されている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、キャパシタ４が放電する電圧をソフトスイッチングして、後段の負荷で使用可能な電圧に変換する電圧変換部である。通常、ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、昇圧型が使用され、キャパシタ４の低電圧を後段の負荷が使用する高電圧に変換する。図３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９の回路図である。ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、キャパシタ１２、スイッチ１３、および、制御回路１４を備えて構成されている。なお、本回路は基本回路であり、実際には突入電流防止回路や各種の保護回路が搭載される。

キャパシタ１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９の最後段に設けられ、変換（昇圧）した電圧で電荷を一時的に蓄える。キャパシタ１２は、一例として、アルミ電解コンデンサが使用される。

スイッチ１３は、スイッチング素子であり、ソフトスイッチング（スイッチの開閉）を行うことにより所望の昇圧した電圧を生成し、キャパシタ１２へ供給する。また、スイッチ１３は、キャパシタ１２に一定の電荷が蓄えられ変換電圧の生成が不要な場合はオフ（開）となり、キャパシタ１２に蓄えられた電荷が後段の負荷へ供給されることにより減少し、キャパシタ１２からの出力電圧が低下すると再びソフトスイッチングを開始する。

制御回路１４は、複写機１００の制御部（図示せず）または変換効率判断部１０からの指示に基づき、スイッチ１３の開閉（ソフトスイッチング）を制御する。

変換効率判断部１０は、電圧判断手段として、キャパシタ１２に充電された変換電圧の状態（ＤＣ／ＤＣコンバータ９の一次側と二次側の変換効率）を判断し、切替え制御手段として、スイッチ素子１１の開閉を制御し、電圧変換制御手段として、制御回路１４（スイッチ１３の開閉）を制御する。スイッチ素子１１は、開閉することによりＤＣ／ＤＣコンバータ９から出力される高電圧の電力を後段の負荷に供給したり、その供給を遮断したりする。

出力端子６は、定電圧電源回路２の出力電力を後段の負荷に供給する。出力端子７は、スイッチ素子１１の出力電力を後段の負荷に供給する。

次に、上述の様に構成された電源装置１の動作について説明する。電源装置１は、必要に応じて、定電圧電源回路２が変換した電力を後段の負荷（例えば、定着ユニット１１０のヒータ）へ直接給電する場合と、キャパシタ４に蓄えられた電圧を放電回路５で高電圧に変換後、後段の負荷（例えば、定着ユニット１１０のヒータ）に間接給電する場合がある。また、電源装置１は、後段の負荷（例えば、定着ユニット１１０のヒータ）への直接給電と後段の負荷（例えば、モータ）への間接給電とを同時に行う場合もある。

ここで、キャパシタ４に蓄えられた電圧を放電回路５で高電圧に変換後、後段の負荷に給電する場合のＤＣ／ＤＣコンバータ９の電圧変換の動作について説明する。

制御回路１４は、複写機１００の制御部（図示せず）からの指示により、スイッチ１３のソフトスイッチングを開始する。なお、この段階では、スイッチ素子１１はオフ（開）の状態である。スイッチ１３のソフトスイッチングにより、キャパシタ４から放電された電圧は変換（昇圧）される。そして、変換後の電荷がキャパシタ１２へ送られ一時的に蓄えられる。

変換効率判断部１０は、キャパシタ１２に充電された変換電圧の状態（ＤＣ／ＤＣコンバータ９の一次側と二次側の変換効率）を判断し、キャパシタ１２に一定以上の電荷が溜まったか否かを判断する。通常、変換効率判断部１０は、キャパシタ１２からの出力電圧から判断するが、出力電流または出力電力から判断してもよい。変換効率判断部１０は、キャパシタ１２に一定以上の電荷が溜まり一定の電圧が発生したと判断すると、スイッチ１３のソフトスイッチングを停止しスイッチ１３をオフ（開）にするように制御回路１４へ指示をする。制御回路１４は、変換効率判断部１０からの指示により、スイッチ１３をオフ（開）にする。この結果、電圧変換は一時的に中止される。

次に、変換効率判断部１０は、スイッチ素子１１をオン（閉）にする。この結果、キャパシタ１２に溜まった電荷が出力端子７から後段の負荷に流れ、後段の負荷を駆動する。

これに対して、従来の電源装置では、スイッチ１３のソフトスイッチングを停止しないまま、スイッチ素子１１をオン（閉）にしている。その場合、後段の負荷が定着ユニット１１０のヒータであれば、ヒータの温度が低い状態で給電を開始すると突入電流（起動電流）がキャパシタ４からＤＣ／ＤＣコンバータ９を経由してヒータへ流れ、また、後段の負荷がモータであれば、モータが回転していないときに給電を開始すると突入電流（起動電流）がキャパシタ４からＤＣ／ＤＣコンバータ９を経由してヒータへ流れる。いずれの場合にも、ＤＣ／ＤＣコンバータ９には大電流が流れるため損失が増加し、効率が低下してしまう。また、大電流に耐えることが可能な素子を用いた高価なＤＣ／ＤＣコンバータを使用する必要がある。

一方、第１の実施の形態にかかる電源装置１では、後段の負荷への給電が開始され突入電流（起動電流）が流れる間は、キャパシタ１２に溜まった電荷だけが後段の負荷に流れ、それ以外の回路には電流が流れない。このため、ＤＣ／ＤＣコンバータ９には大電流が流れることがない。大電流が流れないので損失が少ない上、大電流に耐える必要のない安価な製品を使用することができる。

そして、突入電流（起動電流）は、負荷への給電開始直後の短時間しか流れないので、制御回路１４は、あらかじめ決めておいた時間の経過後、自動的にスイッチ１３のソフトスイッチングを開始し電圧変換を再開し、以後は通常の動作を行う。

なお、変換効率判断部１０が、キャパシタ１２から電荷が放出され電圧が低下したと判断すると、スイッチ１３のソフトスイッチングを開始し電圧変換を再開するように制御回路１４へ指示をしてもよい。

このように、第１の実施の形態にかかる電源装置によれば、補助電源であるキャパシタに蓄えられた電圧を放電回路で高電圧に変換し後段の負荷に給電する場合、放電回路のＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧変換部）を構成するキャパシタへ変圧後の電荷が一定量蓄えられると、ＤＣ／ＤＣコンバータを構成するスイッチのスイッチング（電圧変換）を一旦中止した上で、当該電荷を後段の負荷に給電するようにしたので、後段の負荷の駆動開始時にＤＣ／ＤＣコンバータへ突入電流（起動電流）が流れることを防ぐことが可能である。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態にかかる電源装置では、第１の実施の形態にかかる電源装置の最前段に、さらに力率改善用の定電圧電源回路を備えている。

第２の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態にかかる複写機の構成は、電源装置以外の部分は第１の実施の形態の複写機と全て同じであるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。また、電源装置の構成例については、第１の実施の形態と異なる部分を説明する。他の部分については第１の実施の形態と同様であるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。

図４は、本発明の第２の実施の形態にかかる電源装置の構成を示すブロック図である。電源装置２１は、定着ユニットのヒータ、および、その他の負荷へ電力を供給する。電源装置２１は、定電圧電源回路２、充電器３、キャパシタ４、放電回路５、出力端子６、出力端子７、および、定電圧電源回路２２を備えて構成されている。放電回路５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９、変換効率判断部１０、および、スイッチ素子１１を備えて構成されている。

定電圧電源回路２２は、力率を改善するためのＤＣ／ＤＣコンバータを有し、商用交流電源８と、定電圧電源回路２および充電器３の間に設けられる。そして、商用交流電源８の交流電圧を所定の直流電圧に変換し、定電圧電源回路２および充電器３に供給する。このため、第１の実施の形態にかかる電源装置１と比べて省エネ化は少し低減するものの、商用交流電源８から入力される電力の力率が改善されるため、電源高調波電流を少なくすることができる。なお、定電圧電源回路２２、定電圧電源回路２、および、充電器３のいずれか１つ、または２つ、または全てがソフトスイッチング回路であることが好ましい。

このように、第２の実施の形態にかかる電源装置によれば、商用交流電源と定電圧電源回路および充電器の間にさらに定電圧電源回路を設けることにより、商用交流電源から入力される電力の力率を改善することができるので、商用交流電源からの電力を効率的に使用することが可能である。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態にかかる電源装置では、第１の実施の形態にかかる電源装置の定電圧電源回路および充電器の機能を１つの回路で兼用する構成となっている。

第３の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態にかかる複写機の構成は、電源装置以外の部分は第１の実施の形態の複写機と全て同じであるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。また、電源装置の構成例については、第１の実施の形態と異なる部分を説明する。他の部分については第１の実施の形態と同様であるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。

図５は、本発明の第３の実施の形態にかかる電源装置の構成を示すブロック図である。電源装置３１は、定着ユニットのヒータ、および、その他の負荷へ電力を供給する。電源装置３１は、定電圧電源回路３２、キャパシタ４、放電回路５、出力端子３３、および、出力端子７を備えて構成されている。放電回路５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９、変換効率判断部１０、および、スイッチ素子１１を備えて構成されている。

定電圧電源回路３２は、商用交流電源８の交流電圧を所定の直流電圧に変換し出力端子３３の後段にある負荷に直接供給することと、商用交流電源８の交流電圧を所定の直流電圧に変換しキャパシタ４へ充電することとを交互に行う。すなわち、定電圧電源回路３２は、定電圧供給機能と充電機能とを有している。なお、通常は、定電圧電源回路３２が後段の負荷に直接供給するために変換する電圧値の方が、キャパシタ４へ供給するために変換する電圧値より高い。定電圧電源回路３２は、ＤＣ／ＤＣ変換・充電回路３４とスイッチ素子３５とを備えて構成されている。

ＤＣ／ＤＣ変換・充電回路３４は、交流電圧の定電圧動作（交流電圧を所定の直流電圧に変換する動作）とキャパシタ４への充電動作とを交互に行う。ＤＣ／ＤＣ変換・充電回路３４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ充電器３６と切り替え制御部３７とを備えて構成されている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ充電器３６は、商用交流電源８の交流電圧を所定の直流電圧に変換し、出力端子３３の後段にある負荷またはキャパシタ４へ供給する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ充電器３６は、ソフトスイッチングするものであってよい。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ充電器３６の前段に、さらにＤＣ／ＤＣコンバータを設けて力率改善用の定電圧電源としてもよい。

切り替え制御部３７は、ＤＣ／ＤＣ変換・充電回路３４の定電圧動作と充電動作とを切り替え制御し、その制御の１つとして、スイッチ素子３５の開閉を制御する。

スイッチ素子３５は、開閉することによりＤＣ／ＤＣコンバータ充電器３６の出力電力をキャパシタ４に供給したり、その供給を遮断したりする。なお、スイッチ素子３５により、ＤＣ／ＤＣコンバータ充電器３６の出力電力のキャパシタ４への供給が遮断された場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ充電器３６（定電圧電源回路３２）の出力電力は、出力端子３３を経由して後段の負荷に伝達される。

次に、上述の様に構成された電源装置３１の動作について説明する。ＤＣ／ＤＣ変換・充電回路３４がキャパシタ４への充電を行う場合、切り替え制御部３７はスイッチ素子３５をオン（閉）する。そして、直流化された電圧がキャパシタ４へ供給され、キャパシタ４の充電が開始する。この充電は、最初は定電流、次に定電力、最後に再び定電流で行われる。

そして、キャパシタ４の充電が完了し、別途キャパシタ４が放電回路５（後段の負荷）に電圧を放電する場合には、切り替え制御部３７がスイッチ素子３５をオフ（開）する。また、ＤＣ／ＤＣ変換・充電回路３４を定電圧制御とし、必要とする定電圧とする。このため、ＤＣ／ＤＣ変換・充電回路３４により直流化された定電圧は、出力端子３３を経由して直接後段の負荷に伝達される。したがって、定電圧電源回路と充電器とを備えた場合に比べて回路が１つ少なくなり、電源装置３１としての効率がよくなる。

このように、第３の実施の形態にかかる電源装置によれば、定電圧電源回路が定電圧供給機能と充電機能の両方を有しているため、充電器を別途設ける必要がないので、省スペースおよびコストダウンが可能である。

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態にかかる電源装置では、第１の実施の形態にかかる電源装置に、さらに画像形成装置本体などの外部機器との通信を行うインターフェース部を備えている。

第４の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態にかかる複写機の構成は、電源装置以外の部分は第１の実施の形態の複写機と全て同じであるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。また、電源装置の構成例については、第１の実施の形態と異なる部分を説明する。他の部分については第１の実施の形態と同様であるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。

図６は、本発明の第４の実施の形態にかかる電源装置の構成を示すブロック図である。電源装置４１は、定着ユニットのヒータ、および、その他の負荷へ電力を供給する。電源装置４１は、定電圧電源回路２、充電器３、キャパシタ４、放電回路５、出力端子６、出力端子７、および、インターフェース部４２を備えて構成されている。放電回路５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９、変換効率判断部１０、および、スイッチ素子１１を備えて構成されている。

インターフェース部４２は、複写機本体などの外部機器４３との通信を行う。具体的には、インターフェース部４２は、外部機器４３から信号を受信し、充電器３および放電回路５へ送信する。

充電器３および放電回路５は、外部機器４３から受信した信号から外部機器４３の動作状態を検出し、その動作状態に応じて充電または放電を行う。本実施の形態では、外部機器４３の動作状態が充電可能な場合には充電、放電可能な場合には放電を実行できる構成となっている。

なお、本実施の形態では、インターフェース部４２は、外部機器４３からの受信信号を充放電器３および放電回路５へ送信しているが、外部機器４３からの受信信号を放電回路５の制御部（図示せず）へ送信し、さらに制御部から充電器３へ信号を出す構成でもよい。

また、本実施の形態では、充電器３および放電回路５が外部機器４３からの受信信号から外部機器４３の動作状態を検出し、当該動作状態に応じて充電または放電を行う場合について述べているが、充電器３および放電回路５が外部機器４３からの受信信号から外部機器４３が要求する充放電モードを検出し、当該充放電モードに応じて充電または放電を行ってもよい。

このように、第４の実施の形態にかかる電源装置によれば、インターフェース手段が受信した外部機器の動作状態を充電器および放電回路が検出し、その動作状態に応じて充電または放電を行うので、外部機器の動作状態が充電可能な場合に充電、放電可能な場合に放電を行うことができるので、トータルの入力電流を調整することができ、消費電力の削減が可能である。

（第５の実施の形態）
第５の実施の形態にかかる電源装置は、後段の負荷として具体的に、定着ユニットのヒータへキャパシタ（補助電源）からの放電電力を供給し、ファンへ定電圧電源回路からの電力を供給している。

第５の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態にかかる複写機の構成は、電源装置以外の部分は第１の実施の形態の複写機と全て同じであるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。また、電源装置の構成例については、第１の実施の形態と異なる部分を説明する。他の部分については第１の実施の形態と同様であるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。

図７は、本発明の第５の実施の形態にかかる電源装置の構成を示すブロック図である。電源装置５１は、定着ユニットのヒータ、および、複写機と電源装置５１の温度上昇を抑制するファン５２へ電力を供給する。電源装置５１は、定電圧電源回路２、充電器３、キャパシタ４、放電回路５、および、制御部５３を備えて構成されている。放電回路５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ、変換効率判断部、および、スイッチ素子を備えて構成されている。

なお、本実施の形態にかかる定電圧電源回路２は、後段の負荷としてファン５２に直流電圧を供給している。また、本実施の形態にかかる放電回路５は、後段の負荷として定着ユニットの定着ローラ５４に内蔵された加熱源（ヒータ）５５に直流電圧を放電している。そして、加熱源５５は、放電回路５からの放電電力により発熱する。

制御部５３は、充電器３による商用交流電力のキャパシタ４への充電、および、放電回路５によるキャパシタ４に蓄えられた電力の加熱源５５への放電を制御する。

次に、上述の様に構成された電源装置５１の動作について説明する。商用交流電源８からの電力は、その電力を供給または遮断する主電源スイッチ５６を介してキャパシタ４の充電器３に接続される。主電源スイッチ５６がオン（閉）となり、制御部５３より充電器３へ充電オン信号が出力されると、キャパシタ４は充電され、充電完了となる。その後、制御部５３より放電回路５へ放電オン信号が出力されると、キャパシタ４に蓄えられたエネルギーは、放電回路５を介して加熱源５５へ放電され、加熱源５５により定着ローラ５４が加熱される。定着ローラ５４の温度はサーミスタ５７でモニタされ、複写機（外部機器）の昇温冷却等を制御する温度制御部５８にフィードバックされ、温度制御される。また、電源装置５１の温度上昇を防止するため、電源装置５１内部や装着される複写機（外部機器）に発生した熱は、ファン５２により外部に排熱される。

なお、複写機（外部機器）の温度制御部５８の制御電圧は、電源装置５１または他の定電圧電源のどちらから供与されてもよい。また、本実施の形態は、複写機に用いられる定着ユニットへの適用例であるが、他の負荷装置へ適用してもよい。

このように、第５の実施の形態にかかる電源装置によれば、定着ユニットのヒータへキャパシタ（補助電源）からの放電電力を供給し、ファンへ定電圧電源回路からの電力を供給することが可能である。

次に、本発明によるプログラム及びコンピュータ読取可能な記録媒体について説明する。上記各実施の形態で説明した機能をプログラム化し、予めＲＯＭなどの記録媒体に書き込んでおき、このＲＯＭを画像形成装置に搭載し、そこのＣＰＵやマイクロプロセッサでＲＯＭ内のプログラムを実行することによって、本発明の目的を達成することができる。その場合、上記プログラム及び記録媒体は本発明によるプログラム及びコンピュータ読取可能な記録媒体を構成する。記録媒体としては半導体媒体（例えば、ＲＯＭ、不揮発性メモリカード等）、光媒体（例えば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ−Ｒ等）、磁気媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステム等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。さらに、上述したプログラムをサーバコンピュータのＨＤＤ等の記憶装置に格納しておき、ネットワークで接続された利用者のコンピュータからダウンロードして頒布する場合、また、サーバコンピュータから配信して頒布する場合、このサーバコンピュータの記憶装置も本発明の記録媒体に含まれる。このように、本発明の機能をプログラムして、記録媒体に記録し頒布することによって、コスト、可搬性、汎用性を向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態にかかる複写機の一例を示すハードウェア構成図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる電源装置の構成を示すブロック図である。 ＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる電源装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態にかかる電源装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施の形態にかかる電源装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施の形態にかかる電源装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１、２１、３１、４１、５１ 電源装置
２、２２、３２ 定電圧電源回路
３ 充電器
４ キャパシタ
５ 放電回路
６、７、３３ 出力端子
８ 商用交流電源
９ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０ 変換効率判断部
１１ スイッチ素子
１２ キャパシタ
１３ スイッチ
１４ 制御回路
３４ ＤＣ／ＤＣ変換・充電回路
３５ スイッチ素子
３６ ＤＣ／ＤＣコンバータ充電器
３７ 切り替え制御部
４２ インターフェース部
４３ 外部機器
５２ ファン
５３ 制御部
５４ 定着ローラ
５５ 加熱源（ヒータ）
５６ 主電源スイッチ
５７ サーミスタ
５８ 温度制御部
１００ 複写機
１０１ 自動原稿送り装置（ＡＤＦ）
１０２ スキャナ部
１０３ 画像書き込みユニット
１０４ 感光体ユニット
１０５ 現像ユニット
１０６ 一次転写ユニット
１０７ 給紙部
１０８ 二次転写ユニット
１０９ 搬送ベルト
１１０ 定着ユニット

Claims (12)

1. 直流電力が充電された補助電源と、
   前記補助電源の電圧を変換し、電圧変換後の電力を一時的に蓄える第１のキャパシタを有する電圧変換手段と、
   前記電圧変換手段を制御する電圧変換制御手段と、
   電圧変換後の電圧値と所定の値とを比較して判断する電圧判断手段と、
   前記電圧変換手段と負荷との間に設けられ、電圧変換後の電力を前記負荷へ供給するか否かを切替える第１のスイッチと、
   前記第１のスイッチを制御する切替え制御手段と、を備え、
   前記負荷に給電を行う場合、前記切替え制御手段が前記第１のスイッチをオフとした状態で、前記電圧変換制御手段が前記電圧変換手段による電圧変換を開始させ、当該電圧変換の開始後に前記第１のキャパシタに蓄えられた電圧値が所定の第１の値を超えると、前記電圧変換制御手段が前記電圧変換手段による電圧変換を停止した後に、前記切替え制御手段が前記第１のスイッチをオンにし、当該第１のスイッチのオンから予め定めた時間が経過すると、前記電圧変換制御手段が前記電圧変換手段による電圧変換を開始させること、
   を特徴とする電源装置。
2. 直流電力が充電された補助電源と、
   前記補助電源の電圧を変換し、電圧変換後の電力を一時的に蓄える第１のキャパシタを有する電圧変換手段と、
   前記電圧変換手段を制御する電圧変換制御手段と、
   前記電圧変換手段と負荷との間に設けられ、電圧変換後の電力を負荷へ供給するか否かを切替える第１のスイッチと、
   前記第１のスイッチを制御する切替え制御手段と、
   を備え、
   前記負荷に給電を行う場合、前記切替え制御手段が前記第１のスイッチをオフとした状態で、前記電圧変換制御手段が前記電圧変換手段による電圧変換を開始させ、当該電圧変換の開始後に前記第１のキャパシタに蓄えられた電圧値が所定の第１の値を超えると、前記電圧変換制御手段が前記電圧変換手段による電圧変換を停止した後に、前記切替え制御手段が前記第１のスイッチをオンにし、前記第１のキャパシタの電圧値が所定の第２の値より低下すると、前記電圧変換制御手段が前記電圧変換手段による電圧変換を開始させること、
   を特徴とする電源装置。
3. 交流電源からの交流電力を直流電力に変換し、前記補助電源に充電する充電手段をさらに備えたこと、を特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
4. 前記交流電源の交流電圧を直流電圧に変換する定電圧電源手段をさらに備え、
   前記充電手段は、前記定電圧電源手段により変換された前記直流電力を前記補助電源に充電すること、を特徴とする請求項３に記載の電源装置。
5. 外部機器との信号の送受信を行うインターフェース手段をさらに備え、
   前記充電手段は、前記インターフェース手段が受信する信号により前記外部機器の動作状態を検出し、前記動作状態に応じて前記補助電源の充電を制御すること、を特徴とする請求項３または４に記載の電源装置。
6. 前記電圧変換制御手段は、前記インターフェース手段が受信する信号により前記外部機器の動作状態を検出し、前記動作状態に応じて前記電圧変換手段の電圧変換を制御すること、を特徴とする請求項５に記載の電源装置。
7. 前記補助電源は、第２のキャパシタであること、を特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電源装置。
8. 前記電圧変換手段は、第２のスイッチを備え、前記第２のスイッチをソフトスイッチングすることにより、前記補助電源の電圧を変換すること、を特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電源装置。
9. 前記電圧変換手段は、前記補助電源の電圧を昇圧すること、を特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電源装置。
10. 前記負荷は、ヒータであること、を特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の電源装置。
11. 前記負荷は、モータであること、を特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の電源装置。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の電源装置を備えたこと、を特徴とする画像形成装置。

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