JP5598067B2 - 充電装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、充電装置、それを用いた画像形成装置、充電装置の制御方法、及び充電装置の制御プログラムに関し、特に、充放電可能な２次電池を備えた充電装置、それを用いた画像形成装置、充電装置の制御方法、及び充電装置の制御プログラムに関する。

例えば画像形成装置（スキャナ機能、ファクシミリ機能、複写機能、プリンタとしての機能、データ通信機能、及びサーバ機能を備えたＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）、ファクシミリ装置、複写機、プリンタなど）などの電子機器においては、充放電可能な２次電池を備えたものがある。

２次電池を備えた装置は、ＡＣ／ＤＣコンバータなど（以下、コンバータと称することがある。）を高効率化すると共に、装置のスリープ中にその２次電池による電力供給を行うことにより、コンバータにおける電力ロスを防止できる。電力ロスの低減は、一定の基準に従って測定される消費電力量を示す値（例えば、ＴＥＣ（Ｔｙｐｉｃａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ）値など）などの低減に貢献する。このような消費電力量を示す値は、近年、電子機器などの省エネルギー性能の評価において重要視されることが多くなっている。

下記特許文献１には、装置の消費電流に応じて２次電池に対する充電電流を制限するノートパソコンの制御装置が開示されている。この制御装置は、動作モードにおける消費電力を予めデータとして記憶し、そのデータに基づいて、装置の動作中に使用電力の余力分を充電のために使用することで、２次電池の充電時間を短縮する。

特開平１１−５５８６８号公報

ところで、上記の特許文献１に記載の装置では、余力電力に似合った制限充電電流で２次電池に充電が行われる。すなわち、２次電池には、余力電力の大きさに応じて大きな電流（例えば、ＭＡＸ（最大の）電流）が供給される。しかしながら、このように大きな電流が出力される場合において、電源効率が高くならないことがある。

すなわち、例えばＭＦＰなどの装置において、特にプリント動作・コピー動作など、装置の動作中には、細かい負荷変動が常時発生する。負荷変動が発生すると、電源の電源効率が悪くなり、電力ロスが発生する場合がある。このように、装置が動作中であり、電源効率が悪く電源が発熱する場合などに充電を行うとき、電源の電力ロスが大きくなり、装置の省エネルギー性能が悪くなることがある。

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、装置の動作中に２次電池の充電を行うことができ、かつ、充電電流の電源効率が高く電力ロスを低減でき、高い省エネルギー性能を有する充電装置、それを用いた画像形成装置、充電装置の制御方法、及び充電装置の制御プログラムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、画像形成装置に用いられ、負荷を動作させるための電力を供給する電源部から出力される電力を用いて２次電池の充電を行う充電装置は、電源部の電源効率に関する情報を記憶する記憶部と、記憶部に記憶された電源効率に関する情報と画像形成装置の状態とに応じて、電源部の電源効率が所定値以上になるように、２次電池の充電電流の電流値を決定する電流決定部と、電流決定部の決定結果に基づいて２次電池の充電電流の電流値を調整する電流調整部とを備え、画像形成装置は、少なくとも、２次電池の電力を用いて動作する第１の動作状態と、２次電池の充電が行われる２の動作状態とで動作可能であり、電流決定部は、画像形成装置が第２の動作状態で動作しているとき、画像形成装置において実行される、未完了のジョブの量に関する情報に応じて、第２の動作状態が終了するまでに２次電池の充電が所定量まで完了するように、電流値の決定を行う。
好ましくは電源部は、外部電源からの入力に基づき出力する電力を生成するコンバータを複数有し、電流決定部は、複数のコンバータのそれぞれの電源効率が所定値以上になるように電流値の決定を行う。
この発明の他の局面に従うと、画像形成装置に用いられ、負荷を動作させるための電力を供給する電源部から出力される電力を用いて２次電池の充電を行う充電装置は、電源部の電源効率に関する情報を記憶する記憶部と、記憶部に記憶された電源効率に関する情報と画像形成装置の状態とに応じて、電源部の電源効率が所定値以上になるように、２次電池の充電電流の電流値を決定する電流決定部と、電流決定部の決定結果に基づいて２次電池の充電電流の電流値を調整する電流調整部とを備え、電流決定部は、画像形成装置と共に用いられ電源部から電力が供給されて動作するオプション装置の有無に関する情報に応じて電流値の決定を行うとともに、電源部は、外部電源からの入力に基づき出力する電力を生成する第１コンバータ及び第２コンバータを有し、第２コンバータは、画像形成装置にオプション装置が取り付けられているときに、オプション装置で用いられる電力を生成し、第１コンバータは、画像形成装置本体で用いられる電力を生成し、充電装置は、第１コンバータで生成された電力と、第２コンバータで生成された電力とを用いて充電を行い、電流決定部は、画像形成装置にオプション装置が取り付けられていないとき、第１コンバータの電源効率が所定値以上になるように電流値の決定を行い、画像形成装置にオプション装置が取り付けられているとき、第１コンバータと第２コンバータとのそれぞれの電源効率が所定値以上になるように電流値の決定を行う。

好ましくは電源部の電源効率に関する情報には、画像形成装置の消費電流と電源部の電源効率との関係に関する情報が含まれており、電流決定部は、画像形成装置の消費電流に関する値と、画像形成装置の消費電流と電源部の電源効率との関係に関する情報とに基づいて、電流値の決定を行う。

好ましくは充電装置は、２次電池の充電が実行されているとき、２次電池への充電電流の供給のオン／オフを切り替える切替部をさらに備え、電流決定部は、切替部により充電電流の供給がオフにされたときにおける画像形成装置の消費電流に関する値に基づいて電流値の決定を行う。

好ましくは充電装置は、２次電池の残量を検知する残量検知部をさらに備え、電流決定部は、残量検知部の検知結果に応じて電流値の決定を行う。

この発明の他の局面に従うと、画像形成装置は、上述のいずれかに記載の充電装置と、充電装置により充電される２次電池とを備え、２次電池から放電される電力を用いて動作可能である。

これらの発明に従うと、２次電池の充電電流の電流値が、電源部の電源効率に関する状況と電子機器の状態とに応じて、電源効率が所定値以上になるように調整される。したがって、装置の動作中に２次電池の充電を行うことができ、かつ、充電電流の電源効率が高く電力ロスを低減でき、高い省エネルギー性能を有する充電装置、それを用いた画像形成装置、充電装置の制御方法、及び充電装置の制御プログラムを提供することができる。

本発明の実施の形態の１つにおける画像形成装置を示す斜視図である。 画像形成装置の構成を示すブロック図である。 電源効率カーブの一例を示すグラフである。 ２次電池の充電に関する制御を示すフローチャートである。 オプション装置が取り付けられているときの２次電池の充電に関する制御例を示すフローチャートである。 電流検知回路により検出された画像形成装置の動作中における負荷電流の変動例を示すグラフである。 充電電流の最大値と電池残量との関係を示すグラフである。 画像形成装置の作業量に関する状況に応じて２次電池の充電が行われる場合における電池残量と時間との関係及び負荷電流と時間との関係の一例を示すグラフである。 ２次電池の充電中における負荷電流の検出方法を示すフローチャートである。 画像形成装置の動作中における消費電流の推移を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態の１つにおける画像形成装置について説明する。

画像形成装置は、スキャナ機能、複写機能、プリンタとしての機能、ファクシミリ機能、データ通信機能、及びサーバ機能を備えたＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）である。スキャナ機能では、セットされた原稿の画像を読み取ってそれをＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などに蓄積する。複写機能では、さらにそれを用紙などに印刷（プリント）する。プリンタとしての機能では、ＰＣなどの外部端末から印刷指示を受けるとその指示に基づいて用紙に印刷を行う。ファクシミリ機能では、外部のファクシミリ装置などからファクシミリデータを受信してそれをＨＤＤなどに蓄積する。データ通信機能では、接続された外部機器との間でデータを送受信する。サーバ機能では、複数のユーザでＨＤＤなどに記憶したデータなどを共有可能にする。

画像形成装置は、２次電池と２次電池の充電を行う充電装置とを内蔵している。例えばＴＥＣ（Ｔｙｐｉｃａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ）値などの一定の基準に従って測定される消費電力量を示す値を低減するため、画像形成装置においては、コンバータの高効率化やスリープ中の２次電池による電力供給が行われている。画像形成装置は、例えばスリープ動作での動作中において、２次電池から放電される電力を用いて駆動される。２次電池は、画像形成装置の動作中に充電装置により充電される。

２次電池の充電には、電源効率が所定値以上になるように充電電流を制御する充電方式が用いられており、これによりコンバータにおける電力ロスが防止される。すなわち、装置の負荷電流が変動すると電源効率に影響があるところ、２次電池の充電においては、装置の負荷電流の変化に応じて充電電流が調整され、充電中の電源効率が所定値以上に保たれ、電力ロスが低減される。

［実施の形態］

図１は、本発明の実施の形態の１つにおける画像形成装置を示す斜視図である。

［画像形成装置１の構成］

図を参照して画像形成装置（電子機器の一例）１は、給紙カセット３と、排紙トレイ５と、操作部１１と、電源部１００と、制御部２００と、プリント部３００と、スキャン部４００と、充電部５００とを備える。電源部１００、制御部２００、プリント部３００、スキャン部４００、及び充電部５００は、画像形成装置１の筐体の内部に配置されている。充電部５００は、２次電池５１０を有している。また、画像形成装置１は、プリント部３００などと連動するオプション装置（負荷の一例）６００（図２に示す）などが取付け可能なものである。

この画像形成装置１は、３つの給紙カセット３（給紙カセット３ａ，３ｂ，３ｃ）を有している。給紙カセット３は、画像形成装置１の下部に、画像形成装置１の筐体に抜き差し可能に配置されている。それぞれの給紙カセット３には、例えば、互いに異なるサイズの用紙（Ｂ５サイズ、Ａ４サイズ、及びＡ３サイズなど）や、互いに状態が異なる用紙が装てんされている。各給紙カセット３に装てんされた用紙は、印字時に、１枚ずつ給紙カセット３から給紙され、プリント部３００に送られる。なお、給紙カセット３の数は３つに限られず、それより多くても少なくてもよい。

排紙トレイ５は、画像形成装置１の筐体のうちプリント部３００が収納されている部位の上方であってスキャン部４００が配置されている部位の下方に配置されている。排紙トレイ５には、プリント部３００により画像が形成された用紙が筐体の内部から排紙される。

操作部１１は、画像形成装置１の上部手前側に配置されている。操作部１１には、ユーザにより押下操作可能な複数の操作ボタン１１ａが配置されている。また、操作部１１には、表示パネル１３が配置されている。表示パネル１３は、例えば、タッチパネルを備えたＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）である。表示パネル１３は、ユーザに案内画面を表示したり、操作ボタンを表示してユーザからのタッチ操作を受け付けたりする。

電源部１００は、画像形成装置１の筐体の内部に設けられている。電源部１００は、ＡＣ−ＤＣのコンバータを備えている。電源部１００は、商用電源（外部電源の一例）に接続され、商用電源をもとに、制御部２００、プリント部３００、スキャン部４００、及び充電部５００など画像形成装置１の各部に電力を供給する。

スキャン部４００は、画像形成装置１の筐体の上部に配置されている。スキャン部４００は、ＡＤＦ（Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）４１０を有している。スキャン部４００は、上述のスキャナ機能を実行する。スキャン部４００は、透明な原稿台に配置された原稿をコンタクトイメージセンサなどの撮像素子により走査して、それを画像データとして読み取る。また、スキャン部４００は、原稿トレイにセットされた複数枚の原稿を、ＡＤＦ４１０により順次取り込みながら、コンタクトイメージセンサなどによりその画像データを読み取る。

図２は、画像形成装置１の構成を示すブロック図である。

図を参照して、電源部（メイン電源）１００は、リレー（ＲＹ）１０１と、第１コンバータ１１１と、第１電流検知回路１１３と、第２コンバータ１２１と、第２電流検知回路１２３とを有している。

リレー１０１は、画像形成装置１の外部の商用電源に接続されている。

第１コンバータ１１１及び第２コンバータ１２１のそれぞれは、リレー１０１に接続されている。第１コンバータ１１１及び第２コンバータ１２１は、リレー１０１を経由して入力される商用電源からの交流電力を直流電力に変換する。

第１電流検知回路１１３は第１コンバータ１１１に接続されており、第１コンバータ１１１から出力される直流を検知する。第２電流検知回路１２３は第２コンバータ１２１に接続されており、第２コンバータ１２１から出力される直流を検知する。すなわち、第１電流検知回路１１３及び第２電流検知回路１２３は、画像形成装置１の消費電流に関する値を検知する。第１電流検知回路１１３及び第２電流検知回路１２３は、それぞれ、検知した直流の大きさに応じて、負荷電流検知信号を出力する。第１電流検知回路１１３及び第２電流検知回路１２３から出力された負荷電流検知信号は、制御部（メイン制御部）２００に入力される。

制御部２００は、ＣＰＵ２０１と、ＲＯＭ２０３と、ＲＡＭ２０５と、データ記憶部２１１と、画像処理部２１３とを有している。制御部２００は、第１コンバータ１１１から第１電流検知回路１１３を介して出力された直流電力が供給されて駆動される。

制御部２００は、操作部１１やＩ／Ｆ（インターフェース）部１７に電力を供給して動作させる。制御部２００は、操作部１１やＩ／Ｆ部１７と通信可能であり、操作部１１やＩ／Ｆ部１７から送られた信号や情報に応じて、画像形成装置１の各部の制御を行う。

Ｉ／Ｆ部１７は、制御部２００からの指示に従って、ＴＣＰ／ＩＰなどの通信プロトコルによって、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などを介して外部機器（例えば、パーソナルコンピュータや、インターネット上のサーバなど）との間でデータを送受信する。

ここで、操作部１１の表示パネル１３は、制御部２００により制御されて表示を行う。操作部１１は、操作ボタン１１ａや表示パネル１３がユーザにより操作されると、その操作に応じた操作信号又は所定のコマンドを制御部２００に送信する。すなわち、ユーザは、操作部１１に操作を行うことにより、画像形成装置１に種々の動作を実行させることができる。

ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０３やＲＡＭ２０５などと通信して、種々の処理を実行させる。ＲＯＭ２０３は、例えばフラッシュメモリである。ＲＡＭ２０５は、ＣＰＵ２０１が処理を実行する際にワーキングメモリとして用いられる。ＣＰＵ２０１は、例えばＲＯＭ２０３やデータ記憶部２１１に記憶されている制御プログラムを実行することにより、画像形成装置１の種々の制御を行う。

データ記憶部２１１は、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）である。データ記憶部２１１には、プリント部３００で画像形成を行うためのプリントデータや、画像形成装置１の種々の設定情報や、スキャン部４００で読み取られた画像データや、Ｉ／Ｆ部１７を介して接続された外部機器から取得された画像のデータなどが記憶される。なお、データ記憶部２１１は、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）などであってもよい。

画像処理部２１３は、例えばプリント部３００で用紙に形成される画像のデータや、スキャン部４００で読み取られた画像のデータや、Ｉ／Ｆ部１７を介して接続された外部機器から取得された画像のデータなどについて、ＣＰＵ２０１の制御の下で種々の画像処理を行う。

制御部２００は、リレー１０１に制御信号を送信し、リレー１０１の動作を制御する。すなわち、制御部２００は、交流電力の画像形成装置１への入力を制御する。

画像形成装置１は、制御部２００による制御の下、例えば３つの動作状態のうちいずれかの動作状態で動作する。動作状態としては、プリント動作などを行う駆動状態、プリント動作などに向けて装置各部を用意させているスタンバイ状態、及びプリント動作などの実行指示が行われるまで待機するスリープ状態がある。制御部２００は、プリント動作などを行わないときには、画像形成装置１をスリープ状態とすることで、画像形成装置１で消費される電力を低減させ、画像形成装置１の省エネルギー化を行う。

画像形成装置１がスリープ状態にあるとき、プリント動作の実行指示などが行われると、画像形成装置１の動作状態がスリープ状態から駆動状態に遷移し、実行指示に基づいてプリントジョブなどのジョブが実行される。ジョブが実行されると、画像形成装置１の動作状態は、駆動状態からスタンバイ状態に遷移する。スタンバイ状態にあるとき、例えば所定期間内にプリント動作などの実行指示がなければ、画像形成装置１の動作状態はスタンバイ状態からスリープ状態に遷移し、消費電力が低減される。

プリント部３００は、モータ（負荷の一例）３０１と、ファン（負荷の一例）３０３と、センサ（負荷の一例）３０５と、その他負荷部（２次負荷；負荷の一例）３０７と、定着ヒータ（負荷の一例）３０９と、エンジン部３２０とを有している。プリント部３００は、例えば電子写真方式により、給紙カセット３から画像形成装置１の内部に搬送される用紙上に画像を形成する。

モータ３０１は、トナー像を形成するための感光体及び現像装置や、用紙を搬送するために設けられているローラを駆動する。ファン３０３は、画像形成装置１の内部に熱がこもらないように、装置内の空気を外部に排出し、装置内に外気を導入する。センサ３０５は、用紙の搬送経路上に設けられた用紙センサや、定着ヒータ３０９の温度を検知する温度センサなどである。その他負荷部３０７には、例えば、感光体を露光するための光を出射する光源などが含まれる。定着ヒータ３０９は、プリント時３００に駆動され、用紙上に形成されたトナー像を用紙に定着させるための熱を発生する。

エンジン部３２０は、ＣＰＵ３２１と、ＲＯＭ３２３と、ＲＡＭ３２５と、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）３２７とを有している。また、エンジン部３２０は、それぞれＡＳＩＣ３３１を有する複数の駆動回路（各駆動回路）３３０を有している。エンジン部３２０のＣＰＵ３２１は、駆動状況信号などを制御部２００に送信するなど、制御部２００と通信を行う。ＣＰＵ３２１は、制御部２００の制御の下で、各駆動回路３３０を駆動して、用紙への画像形成を実行させる。ＣＰＵ３２１は、モータ３０１、ファン３０３、センサ３０５、及びその他負荷部３０７などを駆動させることで、電子写真方式により用紙上にトナー像を形成する。また、ＣＰＵ３２１は、定着ヒータ３０９の熱を用いて用紙にトナー像を定着させる。

エンジン部３２０は、第１コンバータ１１１から第１電流検知回路１１３を介して出力された直流電力が供給されて駆動される。モータ３０１、ファン３０３、センサ３０５、及びその他負荷部３０７は、エンジン部３２０から直流電力が供給されることで駆動される。他方、定着ヒータ３０９は、電源部１００のリレー１０１から供給される交流電力を用いて動作する。

充電部５００は、２次電池５１０と、電流調整回路（電流調整部の一例）５２０と、充電制御回路（電流決定部の一例、切替部の一例）５３０と、リレー（ＲＹ）５７０とを有している。充電部５００は、画像形成装置１の内部において、電源部１００及び制御部２００と共に、２次電池５１０を充電する充電装置として機能する。２次電池５１０は、電源部１００から電力が供給され、制御部２００による制御の下で、充電部５００により充電される。

２次電池５１０は、例えばリチウムイオン電池である。なお、２次電池５１０は、例えば鉛蓄電池など、他の種類の２次電池であってもよい。

電流調整回路５２０は、電源部１００から出力された直流電流の電流値を調整して２次電池５１０に供給することにより、２次電池５１０を充電する。電流調整回路５２０には、第１コンバータ１１１から第１電流検知回路１１３を介して出力された直流電力及び第２コンバータ１２１から第２電流検知回路１２３を介して出力された直流電力が入力される。

充電制御回路５３０は、ＣＰＵ５３１と、ＲＯＭ（記憶部の一例）５３３と、ＲＡＭ５３５と、電池残量検知回路（残量検知部の一例）５３７とを有している。ＲＯＭ５３３は、例えばフラッシュメモリである。ＲＯＭ５３３には、制御プログラム５３３ａが記憶されている。ＣＰＵ５３１は、制御プログラム５３３ａを読み出し実行させることで、充電に関する種々の動作を実行させる。

充電制御回路５３０には、制御部２００から出力される負荷電流信号が入力される。負荷電流信号は、エンジン部３２０の駆動状況を示す駆動状況信号に基づいて制御部２００により算出された信号である。

ＣＰＵ５３１は、入力された負荷電流信号に基づいて、電流調整回路５２０から出力する直流電流すなわち２次電池５１０の充電電流の電流値を決定する。そして、ＣＰＵ５３１は、決定した電流値に基づいて電流調整回路５２０に充電電流制御信号を出力することで、電流調整回路５２０による２次電池５１０の充電動作を制御する。電流調整回路５２０は、充電制御回路５３０から出力された充電電流制御信号すなわち充電制御回路５３０の直流電流の電流値の決定結果に基づいて、２次電池５１０の充電電流の電流値を調整する。

充電制御回路５３０には、２次電池５１０が放電した直流電力が入力される。電池残量検知回路５３７は、入力された直流電力などに基づいて、２次電池５１０の残量を検知する。

充電制御回路５３０は、リレー５７０を介して、制御部２００に２次電池５１０の直流電力を供給可能である。制御部２００は、リレー５７０に信号を送信することで、充電制御回路５３０から制御部２００へのリレー５７０を介した電力供給を制御する。

このように２次電池からの電力が供給されているとき、制御部２００は、２次電池５１０の電力に基づいて動作可能である。このとき、制御部２００は、リレー１０１を制御することで、画像形成装置１への交流電力の入力を中断した状態で動作可能である。

オプション装置６００は、例えば、ドキュメントフィーダ（ＤＦ）や、フィニッシャ（ＦＮＳ）などである。オプション装置６００は、画像形成装置１の本体に付加的に取り付けられ、画像形成装置１と共に用いられる。これにより、画像形成装置１に種々の機能を追加できる。例えばオプション装置６００としてフィニッシャを用いる場合には、プリント部３００で画像を形成した用紙を、フィニッシャにより数ページずつまとめてステープラーでとじ、冊子状にして出力することなどが可能になる。

オプション装置６００は、第２コンバータ１２１から第２電流検知回路１２３を介して出力された直流電力が供給されて動作する。オプション装置６００は、制御部２００と通信して制御部２００による制御の下で駆動される。

オプション装置６００が画像形成装置１に取り付けられているとき、オプション装置６００から制御部２００にオプション検知信号が出力される。制御部２００は、このオプション検知信号が入力されることにより、画像形成装置１に取り付けられているオプション装置の有無やオプション装置の識別などを行うことができる。すなわち、制御部２００は、例えば、オプション装置６００の有無を検知するオプション装置検知部として機能する。充電部５００の充電制御回路５３０は、制御部２００からオプション装置６００の有無やオプション装置６００の識別などに関する情報を取得可能である。

［２次電池５１０の充電に関する説明］

ところで、画像形成装置１は、例えばスリープ状態での動作中において、２次電池５１０から放電される電力を用いて駆動される。このとき、電源部１００からは画像形成装置１の各部への電力供給は行われず、画像形成装置１が省電力化される。スリープ状態からスタンバイ状態又は駆動状態、すなわち画像形成装置１の動作中になると、電源部１００からの電力供給が行われる。このとき、２次電池５１０は、充電部５００により充電される。画像形成装置１の動作中に電源部１００のコンバータ１１１，１２１から出力される直流電流すなわち消費電流は、負荷電流分の電流と充電電流分の電流とを含む。

２次電池５１０の充電には、電源部１００のコンバータ１１１，１２１の電源効率が所定値以上になるように充電電流を制御する充電方式が用いられている。これにより、コンバータにおける電力ロスが防止される。画像形成装置１の直流の消費電流が変動すると、コンバータ１１１，１２１の電源効率に影響がある。すなわち、画像形成装置１の負荷電流が変動すると電源効率に影響がある。２次電池５１０の充電においては、画像形成装置１の負荷電流に応じて充電電流がリニアに変化し、充電中の電源効率が所定値以上に保たれることで、コンバータ１１１，１２１における電力ロスが低減される。

本実施の形態において、充電制御回路５３０のＲＯＭ５３３は、電源部１００の電源効率に関する情報を記憶している。電源部１００の電源効率に関する情報には、画像形成装置１の直流電力分の消費電流と電源部１００の電源効率との関係に関する情報が含まれている。この情報は、例えば、電源効率カーブとしてＲＯＭ５３３に記憶されている。

図３は、電源効率カーブの一例を示すグラフである。

図を参照して、電源効率カーブは、画像形成装置１の直流電力分の消費電流と電源部１００のコンバータ１１１，１２１の電源効率との関係を示すものである。一般的に、コンバータにおいて、消費電流が変化すると、電源効率がその影響を受けて変化する。すなわち、図を参照して、消費電流が０Ａから大きくなるにつれて、電源効率は１０％程度から上昇する。電源効率は、消費電流が２Ａ程度から６Ａ程度の間であるときにおよそ８０％以上となる。電源効率は、消費電流が２Ａから６Ａまでの間で最も高くなる。消費電流が６Ａ程度を越えると、電源効率は８０％未満となり、低下していく。

本実施の形態において、充電制御回路５３０のＣＰＵ５３１は、電源部１００の電源効率が所定値以上となるように、２次電池５１０の充電電流の電流値を算出（決定）する。例えば、ＣＰＵ５３１は、負荷電流を鑑みて充電電流の値を決定することで、消費電流の値を、電源効率が常に８０％以上となるような値にする。充電電流の値の決定方法の詳細は後述する。

充電制御回路５３０は、上記のような電源効率に関する情報と、画像形成装置１の状態に関する情報とに応じて、電源部１００の電源効率が所定値以上になるように、２次電池５１０の充電電流の電流値を決定する。画像形成装置１の状態に関する情報としては、画像形成装置１の現在の消費電流の大きさの情報などがある。

まず、オプション装置６００が取り付けられていないときの２次電池５１０の充電に関する制御の流れについて説明する。このとき、第２コンバータ１２１は電流消費に寄与しない。したがって、第１コンバータ１１１についての電源効率を鑑みて、２次電池５１０の充電が行われる。

図４は、２次電池５１０の充電に関する制御を示すフローチャートである。

図を参照して、ステップＳ１０１において、制御部２００のＣＰＵ２０１は、エンジン部３２０の駆動状況を示す駆動状況信号などに基づいて、負荷電流を算出する。算出された負荷電流に基づいて、負荷電流信号が出力される。

ステップＳ１０３において、充電制御回路５３０のＣＰＵ５３１は、制御部２００から出力された負荷電流信号に基づいて、第１コンバータ１１１の電源効率が所定値（例えば８０％）以上であるか否かを判断する。

ステップＳ１０３において電源効率が所定値以上であれば、ステップＳ１０５において、ＣＰＵ５３１は、充電電流をオフにさせる制御を行う。例えば、ＣＰＵ５３１は、充電電流の電流値をゼロに決定する。電流調整回路５２０は、充電電流の決定を受け、充電電流の電流値をゼロに調整する。すなわち、電流調整回路５２０により、充電電流がオフにされる。

他方、ステップＳ１０３において電源効率が所定値以上でなければ、ステップＳ１０７において、ＣＰＵ５３１は、充電電流の設定処理を行う。充電電流の電流値は、例えば、消費電流が、電源効率が８０％以上になる２Ａ〜６Ａの範囲となるように、現在の電源部１００の負荷電流を鑑みて設定（決定）される。ＣＰＵ５３１により充電電流の電流値が決定されると、充電電流制御信号が電流調整回路５２０に出力される。

ステップＳ１０９において、電流調整回路５２０は、充電電流制御信号を受け、それに従って、２次電池５１０の充電電流の電流値が決定されたものとなるように調整を行う。これにより、２次電池５１０の充電電流がオンとなり、決定された電流値の充電電流が２次電池５１０に供給される。

次に、オプション装置６００が取り付けられているときの２次電池５１０の充電に関する制御の流れについて説明する。このとき、第２コンバータ１２１から出力される電力がオプション装置６００で消費される。したがって、第１コンバータ１１１と第２コンバータ１２１とのそれぞれについての電源効率を鑑みて、２次電池５１０の充電が行われる。

図５は、オプション装置６００が取り付けられているときの２次電池５１０の充電に関する制御例を示すフローチャートである。

この第１コンバータ１１１及び第２コンバータ１２１のそれぞれについて、上記のように充電電流を決定する処理が行われる。

図を参照して、まず、ステップＳ２０１において、制御部２００のＣＰＵ２０１は、オプション装置６００を認識すると、第１電流検知回路１１３及び第２電流検知回路１２３の両方から送信された負荷電流検知信号に基づいて、負荷電流を算出する。すなわち、プリント部３００などの第１コンバータ１１１側の本体負荷電流と、オプション装置６００で消費される第２コンバータ１２１側のオプション負荷電流とが算出される。

ステップＳ２０３〜Ｓ２０９の処理は、上述の図４におけるステップＳ１０３〜Ｓ１０９の処理と同様にして、第１コンバータ１１１側と第２コンバータ１２１側とのそれぞれについて行われる。すなわち、各コンバータ１１１，１２１についての負荷電流に基づいて、電源効率が所定値以上でないと判断されたときに、ＣＰＵ５３１により、各コンバータ１１１，１２１についての電源効率が所定値以上になるように、２次電池５１０の充電電流が制御される。

［充電電流の決定方法］

充電制御回路５３０は、第１電流検知回路１１３及び第２電流検知回路１２３の検知結果及び画像形成装置１の消費電流と電源部１００の電源効率との関係に関する情報とに基づいて、電流値の決定を行う。

図６は、電流検知回路１１３により検出された画像形成装置１の動作中における負荷電流の変動例を示すグラフである。

図を参照して、負荷電流の値は、画像形成装置１の動作中において、大きく変動する（図において破線で囲んで示す。）。

ここで、オプション装置６００が取り付けられておらず、充電電流の電流値が、電源効率が８０％以上となるように制御される場合を想定する。第１コンバータ１１１の出力電流（消費電流）が２Ａ〜６Ａであれば電源効率が８０％となるところ、特に負荷電流が２Ａを下回っているとき（図において一点鎖線で囲んで示す。）、第１コンバータ１１１の出力電流が２Ａ〜６Ａの範囲に納まるように、充電電流の制御が行われる。

例えば、第１コンバータ１１１の負荷電流が０．５Ａであるとき、ＣＰＵ５３１が充電電流を１．５Ａと決定し、電流調整回路５２０により充電電流が１．５Ａに調整されることで、第１コンバータ１１１の出力電流が２Ａとなる。なお、充電電流は、第１コンバータ１１１の出力電流がこの範囲に納まる範囲で任意に選択できる。充電電流の値としては、出力範囲が上記範囲に納まるように最大のものが選択されるようにして、充電時間を短縮できるようにしてもよい。

本実施の形態において、充電制御回路５３０は、電池残量検知回路５３７の検知結果、制御部２００によるオプション装置６００の有無などの検知結果、電池残量検知回路５３７により検知された２次電池５１０の残量、及び画像形成装置１の作業量に関する情報に応じて、２つのコンバータ１１１，１２１のそれぞれの電源効率が所定値以上になるように、電流値の決定を行う。

なお、画像形成装置１の作業量に関する情報としては、画像形成装置１において実行される印刷ジョブの情報や、スキャン部４００を用いた読取ジョブの情報などがある。制御部２００は、例えば、定期的に、画像形成装置１において未完了の印刷ジョブなどを検知することで、作業量に関する情報を取得する。

ここで、充電制御回路５３０は、電池残量検知回路５３７により検知された２次電池５１０の残量に応じて、かつ、スリープ状態から動作状態に復帰するまでに必要な電池残量を確保できるように、決定可能な充電電流の最大値（最大充電電流）を設定する。充電制御回路５３０は、このように設定される最大充電電流を超えないように、かつ、電源部１００の電源効率が所定値（例えば８０％）以上となるように、充電電流の値を決定する。

図７は、充電電流の最大値と電池残量との関係を示すグラフである。

図を参照して、最大充電電流は、電池残量が第１の所定値（例えば６０％）より小さい場合には、比較的大きい略一定の値（例えば６Ａ）に設定される。また、最大充電電流は、電池残量が、第１の所定値よりも大きい第２の所定値（例えば８０％）より大きい場合、比較的小さい略一定の値（例えば２Ａ）に設定される。電池残量が第１の所定値より大きく第２の所定値よりも小さいとき（例えば６０〜８０％）には、最大充電電流は、電池残量が多くなるに従い、次第に小さくなるように設定される。

例えば、電池残量が４０％であるとき、最大充電電流は、６Ａ程度に設定される。このとき、充電制御回路５３０は、充電電流が６Ａを超えないように充電電流の決定を行う。充電電流の値は、（充電電流）＝６Ａ−（負荷電流）の数式を満たすように、負荷電流に応じて決定される。すなわち、充電電流の値は、最大充電電流から負荷電流の値を引いた値に決定される。これにより、充電電流の値は、決定可能な範囲で最大の値となり、２次電池５１０の充電が速やかに行われる。

図８は、画像形成装置１の作業量に関する状況に応じて２次電池５１０の充電が行われる場合における電池残量と時間との関係及び負荷電流と時間との関係の一例を示すグラフである。

スリープ状態であるときに２次電池５１０から放電された電力を用いて制御部２００などが駆動される場合、スタンバイ状態が終了するまでに必要量の充電を完了させる必要がある。すなわち、スリープ状態であるときに２次電池５１０が放電される場合、電源部１００からの電力供給が行われる動作状態又はスタンバイ状態にあるうちに、２次電池５１０の充電が十分に行われている必要がある。

図において、「ＪＯＢ」はジョブの実行時すなわち画像形成装置１が動作状態である期間を示し、「ＳＴＢ」は、画像形成装置１がスタンバイ状態である期間を示している。図を参照して、例えばオフィス内に画像形成装置１が設けられており、１２：００から１３：００までの昼休み期間中には、画像形成装置１が使用されない場合を想定する。この場合、１時間は、スリープ状態で２次電池５１０による電力の供給を続ける必要がある。すなわち、２次電池５１０の放電状態を１時間は維持させる必要がある。このような場合、昼休み期間に入る１２：００より前において、最後のジョブの実行中及びその後のスタンバイ中（動作状態中及びその後のスタンバイ状態中）に、必要量の充電を行う必要がある。

図に示す例において、上記最後のジョブの実行中及びその後のスタンバイ中に、最大充電電流が５Ａに設定されたとき（充電電流ＭＡＸ５Ａモードが設定されたとき）には、その後、昼休み期間中にスリープ状態になり２次電池５１０から供給する必要がある電力が不足する（図において細線で示す）。そのため、この場合には、最大充電電流が６Ａに設定される（充電電流ＭＡＸ６Ａモードが設定される。）。これにより、図に破線で示すように、２次電池５１０の充電が、図に一点鎖線で示す充電電流ＭＡＸ５Ａモードが設定されている場合と比較して、急速に行われる。このような最大充電電流の設定は、例えば、充電制御回路５３０と制御部２００とが通信したり電池残量検知回路５３７により２次電池５１０の残量が検知されたりして行う。なお、２次電池５１０の充電は、スリープ状態に入るまでに残量が１００％になるように行われてもよい。また、スリープ状態で消費されうると見込まれる電力の量が限られている場合には、スリープ状態に入るまでにその電力の量をまかなえるだけの残量が確保されるように、２次電池５１０の充電が行われてもよい。

ここで、実行されるジョブの量が多い場合には、スタンバイ状態が完了する時間に充電が完了するように、最大充電電流が設定されればよい。ジョブの実行中及びその後のスタンバイ中において、できるだけ長く充電を行うことにより、充電電流による電源効率の調整を行いやすくなり、電力ロスを削減できる。

［負荷電流の検出方法］

第１電流検知回路１１３及び第２電流検知回路１２３は、電流調整回路５２０による２次電池５１０への充電電流の供給がオフにされたときにおいて、画像形成装置１の消費電流に関する値を検知する。すなわち、２次電池５１０の充電が実行されているとき、充電制御回路５３０は電流調整回路５２０を制御し、２次電池５１０への充電電流の供給のオン／オフを切替え、２次電池５１０への充電電流の供給をオフにさせる。このとき、制御部２００は、第１電流検知回路１１３及び第２電流検知回路１２３から出力された負荷電流検知信号に基づいて、画像形成装置１の消費電流の値を算出する。なお、算出される値は、第１コンバータ１１１から出力されて消費される消費電流の値と、第２コンバータ１２１から出力されて消費される消費電流の値である。

図９は、２次電池５１０の充電中における負荷電流の検出方法を示すフローチャートである。

ステップＳ３０１において、充電制御回路５３０は、２次電池５１０の充電電流をオフとする。なお、充電制御回路５３０は、充電電流をゼロと決定することにより２次電池５１０の充電電流をオフとしてもよいし、２次電池５１０に充電電流の供給が行われないように電流調整回路５２０を制御することにより２次電池５１０の充電電流をオフとしてもよい。

ステップＳ３０３において、制御部２００は、電流検知回路１１３，１２３からの負荷電流信号に基づいて負荷電流を検知する。

ステップＳ３０５において、充電制御回路５３０は、制御部２００で検知された負荷電流に基づいて、充電電流の設定処理を行う。充電電流の設定処理は、上述と同様にして行われる。

ステップＳ３０７において、電流調整回路５２０は、充電制御回路５３０による充電電流の設定処理により決定された値の充電電流で２次電池５１０の充電が行われるように、充電電流の調整を行う。これにより、充電電流がオンとされる。

図１０は、画像形成装置１の動作中における消費電流の推移を示すグラフである。

図を参照して、上記のように充電電流の供給をオフにして行われる負荷電流の検出は、画像形成装置１の動作中に定期的に設けられる電流検知期間（例えば、１ｍｓｅｃ間）に行われる。

例えば、時刻ｔ１において、電流検知期間になると、その間、充電電流がオフとされ、消費電流が負荷電流だけとなる。このとき、消費電流が０．２Ａであれば、負荷電流が０．２Ａであると検出される。そして、例えば消費電流が２Ａであるときに電源効率が所定値以上になる場合、充電制御回路５３０は、２次電池５１０の充電を行うことにより消費電流が２Ａになるように、充電電流を１．８Ａに決定する。これにより、時刻ｔ１からの電流検知期間の経過後、次の電流検知期間が始まる時刻ｔ２までの間、電流調整回路５２０から２次電池５１０に充電電流として１．８Ａが供給され、充電が行われる。時刻ｔ２になり電流検知期間になると、再び充電電流がオフとされて負荷電流が検知され（１．５Ａ）、それに応じて充電電流が０．５Ａと決定される。そして、電流検知期間が経過すると、０．５Ａの充電電流で２次電池５１０の充電が行われる。以後、時刻ｔ３，ｔ４，…に電流検知時間が始まる度に、同様に、負荷電流が検知され、その後の２次電池５１０の充電電流の調整が行われる。

電源部１００において、１つのコンバータに対して充電電流検出用の電流検知回路と負荷電流検出用の電流検知回路とを設けると、容易に負荷電流を検知することができ、充電電流の調整も容易に行うことができる。しかしながら、この場合、電流検知回路の数が増え、製造コストが高くなるという問題がある。本実施の形態においては、上述のように充電電流の制御を行って１つのコンバータに対して１つ設けられた電流検知回路により負荷電流を検知することができるので、製造コストを低減することができる。

［実施の形態における効果］

以上のように構成された画像形成装置では、電源部の消費電流の検知結果すなわち画像形成装置の動作状態に応じて、電源効率が所定値以上となる充電電流が決定され、動作中も第１コンバータ及び第２コンバータの出力電流が常に電源効率が所定値以上になるように制御される。したがって、第１コンバータ及び第２コンバータにおける電源効率低下による電力ロスを削減することができる。電力ロスの低減により、省エネルギー性能の評価において重要視されることが多い、一定の基準に従って測定される消費電力量を示す値（例えば、ＴＥＣ値など）などを低減させることができる。

２つのコンバータのそれぞれにおいて充電電流の制御が行われるので、確実に電源部の電力ロスを削減することができる。

画像形成装置の動作中においては、充電電流のオンオフが繰り返され、充電電流のオフ時に消費電流が検知されることで、負荷電流が検知される。その負荷電流に基づいて電源効率が所定値以上となる充電電流が決定されるので、より確実に、電源部の電力ロスを削減することができる。

また、２次電池の残量と、実行されるジョブの量すなわち作業量と、画像形成装置の状態とに基づいて、充電電流の上限が設定された状態で充電電流が決定される。したがって、２次電池の充電時間が短縮され、過充電が防止される。２次電池の残量に応じて、充電電流の設定値が変化されることで、充電時間が短縮され、過充電が防止される。

画像形成装置のオプション装置において消費電力に変化があった場合であっても、装置全体においてその消費電流から電源効率が所定値以上となる充電電流が決定され、動作中も常に充電電流が制御されるようにすればよい。これにより、電源部の電力ロスを削減することができる。オプション装置の設置組合せを制御部で検知し、それに応じて充電制御回路により充電電流が決定されるようにしてもよい。

［その他］

外部電源からの入力に基づき出力する電力を生成するコンバータの数は、２つに限られず、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。複数のコンバータのそれぞれの電源効率が所定値以上になるように、充電電流が決定されればよい。

電源部の電源効率に関する情報が記憶されている記憶部は、例えば制御部のＲＯＭやデータ記憶部であってもよい。このとき、制御部が、その情報と消費電流に関する情報などに基づいて充電電流の電流値を決定してもよい。

また、画像形成装置としては、モノクロ／カラーの複写機、プリンタ、ファクシミリ装置やこれらの複合機（ＭＦＰ）などいずれであってもよい。また、電子写真方式により画像を形成するものに限られず、例えばいわゆるインクジェット方式により画像を形成するものであってもよい。

また、充電装置が用いられる機器は画像形成装置に限られない。特定の状況下で２次電池で駆動可能な種々の電子機器において、上記のような充電装置を用いることにより、電子機器を駆動させるための電力を供給する電源部の電力ロスを削減することができる。

また、上述の実施の形態における処理は、ソフトウェアによって行っても、ハードウェア回路を用いて行ってもよい。

また、上述の実施の形態における処理を実行するプログラムを提供することもできるし、そのプログラムをＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録してユーザに提供することにしてもよい。また、プログラムはインターネットなどの通信回線を介して、装置にダウンロードするようにしてもよい。上記のフローチャートで文章で説明された処理は、そのプログラムに従ってＣＰＵなどにより実行される。

なお、上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 画像形成装置（電子機器の一例、充電装置の一例）
１００ 電源部
１１１ 第１コンバータ
１１３ 第１電流検知回路
１２１ 第２コンバータ
１２３ 第２電流検知回路
２００ 制御部
２０１ ＣＰＵ
２０３ ＲＯＭ
３０１ モータ（負荷の一例）
３０３ ファン（負荷の一例）
３０５ センサ（負荷の一例）
３０７ その他負荷部（負荷の一例）
５００ 充電部
５１０ ２次電池
５２０ 電流調整回路（電流調整部の一例）
５３０ 充電制御回路（電流決定部の一例、切替部の一例）
５３１ ＣＰＵ
５３３ ＲＯＭ（記憶部の一例）
５３３ａ 制御プログラム
５３７ 電池残量検知回路（残量検知部の一例）
６００ オプション装置

Claims (7)

1. 画像形成装置に用いられ、負荷を動作させるための電力を供給する電源部から出力される電力を用いて２次電池の充電を行う充電装置であって、
   前記電源部の電源効率に関する情報を記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶された電源効率に関する情報と前記画像形成装置の状態とに応じて、前記電源部の電源効率が所定値以上になるように、前記２次電池の充電電流の電流値を決定する電流決定部と、
   前記電流決定部の決定結果に基づいて前記２次電池の充電電流の電流値を調整する電流調整部とを備え、
   前記画像形成装置は、少なくとも、前記２次電池の電力を用いて動作する第１の動作状態と、前記２次電池の充電が行われる第２の動作状態とで動作可能であり、
   前記電流決定部は、前記画像形成装置が前記第２の動作状態で動作しているとき、前記画像形成装置において実行される、未完了のジョブの量に関する情報に応じて、前記第２の動作状態が終了するまでに前記２次電池の充電が所定量まで完了するように、前記電流値の決定を行う、充電装置。
2. 前記電源部は、外部電源からの入力に基づき出力する電力を生成するコンバータを複数有し、
   前記電流決定部は、前記複数のコンバータのそれぞれの電源効率が所定値以上になるように前記電流値の決定を行う、請求項１に記載の充電装置。
3. 画像形成装置に用いられ、負荷を動作させるための電力を供給する電源部から出力される電力を用いて２次電池の充電を行う充電装置であって、
   前記電源部の電源効率に関する情報を記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶された電源効率に関する情報と前記画像形成装置の状態とに応じて、前記電源部の電源効率が所定値以上になるように、前記２次電池の充電電流の電流値を決定する電流決定部と、
   前記電流決定部の決定結果に基づいて前記２次電池の充電電流の電流値を調整する電流調整部とを備え、
   前記電流決定部は、前記画像形成装置と共に用いられ前記電源部から電力が供給されて動作するオプション装置の有無に関する情報に応じて前記電流値の決定を行うとともに、
   前記電源部は、外部電源からの入力に基づき出力する電力を生成する第１コンバータ及び第２コンバータを有し、
   前記第２コンバータは、前記画像形成装置に前記オプション装置が取り付けられているときに、前記オプション装置で用いられる電力を生成し、
   前記第１コンバータは、前記画像形成装置本体で用いられる電力を生成し、
   前記充電装置は、前記第１コンバータで生成された電力と、前記第２コンバータで生成された電力とを用いて前記充電を行い、
   前記電流決定部は、
   前記画像形成装置に前記オプション装置が取り付けられていないとき、前記第１コンバータの電源効率が所定値以上になるように前記電流値の決定を行い、
   前記画像形成装置に前記オプション装置が取り付けられているとき、前記第１コンバータと前記第２コンバータとのそれぞれの電源効率が所定値以上になるように前記電流値の決定を行う、充電装置。
4. 前記電源部の電源効率に関する情報には、前記画像形成装置の消費電流と前記電源部の電源効率との関係に関する情報が含まれており、
   前記電流決定部は、前記画像形成装置の消費電流に関する値と、前記画像形成装置の消費電流と前記電源部の電源効率との関係に関する情報とに基づいて、前記電流値の決定を行う、請求項１から３のいずれかに記載の充電装置。
5. 前記２次電池の充電が実行されているとき、前記２次電池への充電電流の供給のオン／オフを切替える切替部をさらに備え、
   前記電流決定部は、前記切替部により前記充電電流の供給がオフにされたときにおける前記画像形成装置の消費電流に関する値に基づいて前記電流値の決定を行う、請求項１から４のいずれかに記載の充電装置。
6. 前記２次電池の残量を検知する残量検知部をさらに備え、
   前記電流決定部は、前記残量検知部の検知結果に応じて前記電流値の決定を行う、請求項１から５のいずれかに記載の充電装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の充電装置と、
   前記充電装置により充電される２次電池とを備え、
   前記２次電池から放電される電力を用いて動作可能である、画像形成装置。