JP5760553B2 - 電源装置,電子機器,および画像形成装置 - Google Patents
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Description
そこで、電源ラインの最大供給可能電力を越えないようにするため、例えば特許文献1に見られるように、キャパシタ(蓄電装置)を使用するシステムが提案されている。また、特許文献2には、画像形成動作中の各部に損傷を与えたりしないようにするため、給電が停電等により遮断されたときには、補助電源装置から作像部に給電を行うように制御して、作像途中のジョブがあっても、そのジョブの作像動作を継続させる構成について開示されている。
また、特許文献2に記載のものでも、機能の追加による補助電源装置の容量の追加が必要となり、やはりコストが増加するという問題がある。
この発明による電源装置は、電源を供給する電源装置であって、蓄電する蓄電手段と、その蓄電手段を電力源とし、それぞれ設定されている下限値が異なる動作可能蓄電電圧範囲に基づいて、上記蓄電手段の蓄電電圧の蓄電エネルギーからそれぞれ異なる所定電圧の電源を生成して供給する複数の補助電源手段とを設け、その複数の補助電源手段を、第1の補助電源手段と第2の補助電源手段とによって構成する。
そして、上記第1の動作可能蓄電電圧範囲の下限値は上記第1の補助電源手段に流れる電流により、上記第2の動作可能蓄電電圧範囲の下限値は上記第2の補助電源手段に流れる電流によりそれぞれ設定されている。
また、上記電源装置内の上記第1の補助電源手段からの電源供給によって駆動する第1の負荷手段と、上記第2の補助電源手段からの電源供給によって駆動する第2の負荷手段とを備え、上記第1の動作可能蓄電電圧範囲の下限値と上記第2の動作可能蓄電電圧範囲の下限値との間に、停電に対応できる停電対応機能を実現する上記第2の負荷手段の動作が可能となる蓄電電圧が上記第2の補助電源手段に対して設定されている電子機器であってもよい。
これらの電子機器において、上記第2の負荷手段には、停電を検出する停電検出手段と、その停電検出手段によって停電が検出された場合に、上記停電対応機能を実現する上記第2の負荷手段の動作であるシャットダウン処理を行う演算制御手段とが含まれているとよい。
上記電子機器において、上記第1の動作可能蓄電電圧範囲の上限値が、起動時間短縮に対応できる起動時間短縮対応機能を実現する上記第1の負荷手段の動作が可能となる蓄電電圧が上記第1の補助電源手段に対して設定されているとよい。
上記電子機器が、画像形成装置であり、上記第1の負荷手段には、シート上に転写されたトナー画像を定着するための定着装置内の補助発熱体が含まれており、上記第1の補助電源手段が、当該画像形成装置の立ち上げ動作の際に上記補助発熱体に電源を供給するものであってもよい。
上記の電源装置を備えた電子機器および画像形成装置によれば、低コストで複数の機能を効率的に実現することができる。
以下の実施形態は、起動時間短縮対応機能を実現する第1の負荷手段(定着装置内の補助発熱体)にキャパシタ等の蓄電手段から給電し(電力を供給し)、システムの起動時間短縮を図ったシステムにおいて、以下の特徴を有する。
すなわち、第1の負荷手段に給電する第1の補助電源手段(キャパシタコンバータ)の動作可能蓄電電圧の下限値と、停電対応機能を実現する第2の負荷手段(CPU等)に給電する第2の補助電源手段(キャパシタコンバータ)の動作可能蓄電電圧の下限値とを個別に設定し、第2の補助電源手段の動作可能蓄電電圧の下限値を、第1の補助電源手段の動作可能蓄電電圧の下限値より低い電圧に設定することが特徴になっている。
図1は、その主要部および電源装置からの電源供給先(負荷)の構成例を示すブロック図である。
この画像形成装置(以下単に「装置」ともいう)において、AC(交流)ライン41から主電源スイッチ(以下「スイッチ」を「SW」という)40を介して供給されるAC電源を主電源42に含まれるAC/DCコンバータ42aによりDC(直流)電源に変換し、一部は直接+5V、+24V系の各負荷47a,47cの電源として供給する。また、AC電源は充電手段であるキャパシタ充電器43にも入力され、キャパシタ44の充電に使用することが可能となっている。
キャパシタ44は、電気二重層コンデンサの特徴として放電するに従い、端子電圧が低くなってしまうため、キャパシタコンバータ45a,45bをキャパシタ44の後に配置することにより、出力電圧が一定になるようにしている。
切換回路46bは、ACライン41から供給されるAC電源を元にAC/DCコンバータ42aにより作られた+5V電源(制御部用電源)と、キャパシタ44に蓄積されたエネルギーからキャパシタコンバータ45bを通して作られた+5V電源とを、制御部20による制御に従って切り換えて第2の負荷手段に相当する+5V系負荷47bに供給する働きをする。
また、この実施形態では、装置立ち上げ動作時のキャパシタ44の電力供給先を+24V系負荷47cとし、ACライン41からの供給電力に対して生じる余裕分だけ定着装置48への供給電力量を増大させる構成としたが、キャパシタ44の電力を定着装置48へ直接供給するシステム構成でも、この発明は適用できる。
図2は、図1のキャパシタ44の電圧遷移と動作モードとの関係の第1例を示すタイミングチャートである。
このタイミングチャートは、動作モードに応じたキャパシタ44の蓄電遷移をグラフ化したものであり、横軸に時間、縦軸にキャパシタ44の蓄電電圧をそれぞれ示す。
図1の制御部20は、図示しない操作部上での操作者の操作による動作指示があると(タイミングA)、復帰モードに入り、装置の立ち上げ動作(復帰動作)を開始する。
この例では、復帰動作完了後の画像形成装置のプリント(画像形成)動作を行う通常動作モード中又は待機モード中に、電圧検出回路50によって停電を検出すると(タイミングD)、制御部20は、次回の起動に備えた処理および各種データの保護処理といったシャットダウン処理を実行する。このとき、先述したように、キャパシタ44の蓄電電力を使用して制御部20が動作するため、キャパシタ44の蓄電電圧は、起動時間短縮対応機能の動作可能蓄電電圧範囲の下限よりも更に低い電圧に設定された停電対応機能を実現する制御部20(以下単に「停電対応機能」ともいう)の動作可能蓄電電圧範囲の下限近くまで下降する。この電圧下降期間を放電期間T2として示している。また、この例では、D−E間を停電期間T0としている。
そして、電圧検出回路50によって停電状態が検出されなくなると、つまり停電が解消される(停電から復帰される)と、次の停電発生に備え、充電動作を実施する。その動作期間を、充電期間T3として示している。
例えば、シャットダウン処理に必要な電力を10W(制御電圧5V×消費電流2A)とし、キャパシタ44の放電回路の導通電流(つまりキャパシタコンバータ45bに流れる電流)の制限値を5Aとすると、シャットダウン処理で使用できるキャパシタ44の蓄電電圧の下限値は2Vと決定され、キャパシタ44の容量を75F(600Fのキャパシタを8個直列接続)とすると、このときに残エネルギーは、150Jとなる。
図3は、図1のキャパシタ44の電圧遷移と動作モードとの関係の第2例を示すタイミングチャートである。
この第2の充電電圧Vbよりも低い電圧となる区間に停電が発生した場合には、当然、通常のシャットダウン処理が不可能となるため、この区間においては、制御部20によるメイン制御に制限を与え、例えば図示しないHDD(ハードディスク)等の記憶装置へのアクセスを止め、停電時にもデータ破壊等が発生しない制御としている。
以上、復帰動作完了後のプリント動作又は待機モード中に停電が発生した場合の2つの異なる動作について図2,図3によって説明したが、復帰モードおよびオフモード中に停電が発生した場合には、停電制御開始時(タイミングD)のキャパシタ44の蓄積電圧が高い位置になるだけで、基本動作については同一である。停電対応制御は、図4で詳述する。
図4は、その充電処理の一例を示すフローチャートである。
図1の制御部20は、いつ要求されるかわからない復帰動作および停電に備え、常時充電処理を実施する。具体的には、以下に示す通りである。
まず、ステップS1でプリント動作中か否かを判断し、プリント動作中でない場合にのみステップS2へ進む。
また、先述したが、定着装置48は、蓄熱によりオフモード移行後しばらくの間は、補助電力の必要なしに狙いの立ち上げ時間で立ち上がることが可能なため、復帰時間短縮のために必要な補助電力は、必要時に充電すればよい。
ここで、復帰時間短縮のために必要な補助電力の必要タイミングは、定着装置48の温度、あるいは定着装置48の温度の下降遷移を考慮したオフモード移行後の時間で判断する構成としている。定着装置48の温度、例えば定着ヒータを内蔵している定着ローラの表面温度は、その定着ローラに対向して配置されている図示しない温度センサによって検出することができる。
ここで、第1の充電電圧Vaは、起動時間短縮対応機能の動作可能蓄電電圧範囲の下限値(動作可能蓄電電圧下限値)から、予め予測された起動時間短縮のために定着装置48の補助ヒータに必要な電力量を加算した電圧値以上に設定している。
ここで、第2の充電電圧Vbは、図2の例では、起動時間短縮対応機能の動作可能蓄電電圧範囲の下限値に、予め予測されたシャットダウン処理を実施するのに必要な電力量を加算した電圧値以上に設定している。
そして、キャパシタ44は自己放電作用により時間と共に蓄積電力量が低下していくため、充電動作完了後もステップ1に戻り、繰り返し充電処理(蓄電電圧監視処理)を実施する。
つまり、低コストのキャパシタ44を利用し、ACライン41の最大供給可能電力を越えない範囲で複数の機能を効率的に実現させることができる。また、キャパシタ44の利用率を高めることができる。
なお、この発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが対象となることは言うまでもない。
42b:定着ヒータ駆動回路 43:キャパシタ充電器
44:キャパシタ 45a,45b:キャパシタコンバータ
46a,46b:切換回路 47a,47b:+5V系負荷
47c,47d:+24V系負荷 48:定着装置 49,50:電圧検出回路
Claims (9)
- 電源を供給する電源装置であって、
蓄電する蓄電手段と、
該蓄電手段を電力源とし、それぞれ設定されている下限値が異なる動作可能蓄電電圧範囲に基づいて、前記蓄電手段の蓄電電圧の蓄電エネルギーからそれぞれ異なる所定電圧の電源を生成して供給する複数の補助電源手段とを設け、
該複数の補助電源手段は、第1の補助電源手段と第2の補助電源手段とからなり、
前記第1の補助電源手段に対して設定されている第1の動作可能蓄電電圧範囲の下限値未満に、前記第2の補助電源手段に対して第2の動作可能蓄電電圧範囲の下限値が設定され、
前記第1の動作可能蓄電電圧範囲の下限値は、前記第1の補助電源手段に流れる電流により、前記第2の動作可能蓄電電圧範囲の下限値は、前記第2の補助電源手段に流れる電流によりそれぞれ設定されていることを特徴とする電源装置。 - 請求項1に記載の電源装置と、該電源装置内の前記第1の補助電源手段からの電源供給によって駆動する第1の負荷手段と、前記第2の補助電源手段からの電源供給によって駆動する第2の負荷手段とを備えたことを特徴とする電子機器。
- 請求項1に記載の電源装置と、該電源装置内の前記第1の補助電源手段からの電源供給によって駆動する第1の負荷手段と、前記第2の補助電源手段からの電源供給によって駆動する第2の負荷手段とを備え、
前記第1の動作可能蓄電電圧範囲の下限値と前記第2の動作可能蓄電電圧範囲の下限値との間に、停電に対応できる停電対応機能を実現する前記第2の負荷手段の動作が可能となる蓄電電圧が前記第2の補助電源手段に対して設定されていることを特徴とする電子機器。 - 請求項1に記載の電源装置と、該電源装置内の前記第1の補助電源手段からの電源供給によって駆動する第1の負荷手段と、前記第2の補助電源手段からの電源供給によって駆動する第2の負荷手段とを備え、
前記第1の動作可能蓄電電圧範囲以内に、停電に対応できる停電対応機能を実現する前記第2の負荷手段の動作が可能となる蓄電電圧が前記第2の補助電源手段に対して設定されていることを特徴とする電子機器。 - 前記第2の負荷手段には、停電を検出する停電検出手段と、該停電検出手段によって停電が検出された場合に、前記停電対応機能を実現する前記第2の負荷手段の動作であるシャットダウン処理を行う演算制御手段とが含まれていることを特徴とする請求項3又は4に記載の電子機器。
- 前記演算制御手段は、前記蓄電手段の蓄電電圧が前記シャットダウン処理が可能となる蓄電電圧に満たない場合には、自身の制御に制限を与えることを特徴とする請求項5に記載の電子機器。
- 請求項6に記載の電子機器において、
前記第1の動作可能蓄電電圧範囲の上限値が、起動時間短縮に対応できる起動時間短縮対応機能を実現する前記第1の負荷手段の動作が可能となる蓄電電圧が前記第1の補助電源手段に対して設定されていることを特徴とする電子機器。 - 請求項7に記載の電子機器は、画像形成装置であり、
前記第1の負荷手段には、シート上に転写されたトナー画像を定着するための定着装置内の補助発熱体が含まれており、
前記第1の補助電源手段は、当該画像形成装置の立ち上げ動作の際に前記補助発熱体に電源を供給することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項8に記載の画像形成装置において、
前記蓄電手段を充電する充電手段を備え、
前記演算制御手段は、前記蓄電手段の蓄電電圧が、前記立ち上げ動作時に前記シャットダウン処理が可能となる蓄電電圧に満たなくなった場合、あるいは前記立ち上げ動作が終了した後の通常動作モード時又は待機モード時に前記停電検出手段によって停電が検出された後、該停電検出手段によって停電が検出されなくなった場合に、前記シャットダウン処理が可能となる蓄電電圧に達するまで前記充電手段に充電を行わせ、前記待機モードからオフモードに移行した場合には、前記第1の動作可能蓄電電圧範囲の上限値に達するまで前記充電手段に充電を行わせることを特徴とする画像形成装置。
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