(57)【要約】      （修正有）【課題】商用電源が供給することができる電流量の上限近くまで有効に使用する。【解決手段】負荷に給電する第１電源部と、負荷電流もしくは第１電源部の２次側出力電流を検知する負荷電流検知部と、蓄電部と、外部からの電流指令値に応じて出力電流を給電し、第１電源部の２次側出力電流と並列に接続されて合成した負荷電流を負荷に供給する第２電源部と、蓄電部に充電を行う充電用電源部と、定着器を加熱する定着ヒータと、１次側電圧を検知するＡＣ電圧検知回路と、負荷電流もしくは２次側出力電流と、現在の電流指令値、１次側電圧、および、第１電源部の変換効率より第１電源部の１次側電流を求め、１次側電圧と、定着ヒータの特性情報よりヒータ電流を求め、第１電源部の１次側電流とヒータ電流の和より１次側総電流を求め、１次側に流すことが可能な所定の電流値との差分より電流指令値を決定して第２電源部に出力する指令値決定部と、を備えた。【選択図】図２
2010204427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から供給される電力を入力源に用いて負荷に給電する第１電源部と、
前記負荷を流れる２次側負荷電流もしくは前記第１電源部の２次側第１電源出力電流を検知する負荷電流検知部と、
蓄電部と、
前記蓄電部の電力を入力源とし、外部からの電流指令値に応じて２次側第２電源出力電流を給電し、前記第１電源部の前記２次側第１電源出力電流と並列に接続されて合成した前記２次側負荷電流を前記負荷に供給する第２電源部と、
外部から供給される電力を入力源に用いて前記蓄電部に充電を行う充電用電源部と、
トナー像が転写された転写紙を加熱・加圧してトナー像を固定する定着器を加熱する定着ヒータと、
１次側電圧を検知するＡＣ電圧検知回路と、
前記負荷電流検知部で検出した前記２次側負荷電流もしくは前記第１電源部の前記２次側第１電源出力電流と、現在の電流指令値、前記１次側電圧、および、予め定めた前記第１電源部の１次−２次間の変換効率より前記第１電源部の１次側換算第１電源電流を求め、前記１次側電圧と、予め定めた前記定着ヒータの印加電圧−電流特性情報より前記定着ヒータに流れる１次側定着ヒータ電流を求め、前記第１電源部の前記１次側換算第１電源電流と前記１次側定着ヒータ電流の和より１次側総電流を求め、１次側に流すことが可能な所定の電流値との差分より前記第２電源部の電流指令値を決定して前記第２電源部に出力する指令値決定部と、
を備えたこと、を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記指令値決定部は、
前記ＡＣ電圧検知回路で求めた前記１次側電圧と前記第１電源部の前記１次側換算第１電源電流の関係から前記第１電源部の力率を求め、
前記ＡＣ電圧検知回路で求めた前記１次側電圧と前記１次側定着ヒータ電流の関係から前記定着ヒータの力率を求め、
前記第１電源部の前記１次側換算第１電源電流と力率、前記定着ヒータの前記１次側定着ヒータ電流と力率より前記１次側総電流を求め、１次側に流すことが可能な所定の電流値との差分より前記第２電源部の前記電流指令値を決定して前記第２電源部に出力すること、を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記定着器の温度を検知し、一定の温度となる様に制御する温度制御部をさらに備え、
前記指令値決定部は、
前記定着ヒータがオフする場合には、オフ状態での前記１次側総電流を計算し、前記１次側総電流の値が許容範囲に収まる範囲で、前記第２電源部への前記電流指令値を下げること、を特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記定着ヒータは、加熱電力が外部からの電力指令値により可変であり、
前記指令値決定部は、
画像形成装置の動作モードに応じた加熱電力を要求する前記電力指令値を出力し、
前記第１電源部の前記１次側換算第１電源電流と前記１次側定着ヒータ電流の和が１次側に流すことが可能な所定の電流値を超える場合、超える電流値以上に相当する１次側定着ヒータ電流を、前記電力指令値から差し引いて前記定着ヒータに出力するか、もしくは前記定着ヒータをオフすること、
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記定着ヒータは、加熱電力が外部からの電力指令値により可変であり、
前記第２電源部の出力電流値を検知する電流検知部をさらに備え、
前記指令値決定部は、
画像形成装置の動作モードに応じた加熱電力を要求する前記電力指令値を出力し、
前記電流検知部によって検知した前記第２電源部の出力電流値が前記電流指令値を満たせない場合、満たせない電流値以上に相当する１次側定着ヒータ電流が流れないような前記電力指令値を前記定着ヒータに出力するか、もしくは前記定着ヒータをオフすること、
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記指令値決定部は、
前記指令値決定部により求めた前記総１次電流が、１次側に流すことが可能な所定の電流値を下回る場合、総１次電流として１次側に流すことが可能な所定の電流値との差分以下に相当する１次側定着ヒータ電流を流すような前記電力指令値を出力すること、
を特徴とする請求項４または５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記第２電源部の出力電流値を検知する電流検知部をさらに備え、
前記指令値決定部は、
前記第２電源部の出力電流値が前記電流指令値を満たせない場合に、前記第２電源部の電流計算結果によって、前記１次側定着ヒータ電流を低減もしくは前記定着ヒータをオフする時、前記１次側定着ヒータ電流の低減または前記定着ヒータのオフしたタイミングと同時もしくは所定時間経過後に、前記第２電源部の前記電流指令値を下げて、前記第２電源部の出力電流を低下させること、
を特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記指令値決定部は、
前記第２電源部の電流計算結果によって、前記１次側定着ヒータ電流を増加もしくは前記定着ヒータのオンが可能となった場合、前記第２電源部の前記電流指令値を上げて前記第２電源部の出力電流を上昇させたタイミングより所定時間経過後に、前記電力指令値を増加または前記定着ヒータをオンすること、
を特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記指令値決定部は、
求めた前記総１次側電流が、１次側に流すことが可能な所定の電流値に対して低く前記第２電源部の出力を停止可能な状態では、前記第２電源部の出力を停止し前記充電用電源部によって前記蓄電部に充電を行い、
前記充電用電源部による前記蓄電部への充電電流値は、前記指令値決定部から出力される充電指令値に従い、
前記指令値決定部は、
前記指令値決定部で求めた前記１次側総電流と１次側に流すことが可能な所定の電流値との差分を求め前記差分から力率、前記充電用電源部の１次−２次変換効率を用いて求めた第１の充電電流上限値と、予め定めた、前記蓄電部の第２の充電電流上限値との内、小さい値を上限値として充電指令値を決定すること、
を特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記第２電源部と前記充電用電源部とを兼ねた前記蓄電部用の充電／放電兼用電源と、
外部信号によって、前記充電／放電兼用電源と前記蓄電部、前記負荷、前記入力源との接続を制御される充電／放電切替部とをさらに備え、
前記充電／放電切替部は、
充電モードにおいては、前記入力源−前記充電／放電兼用電源−前記蓄電部の順序で接続し、前記負荷への接続は絶って、前記蓄電部への充電を行い、
放電モードにおいては、前記蓄電部−前記充電／放電兼用電源−前記負荷の順に接続し、前記入力源との接続を絶つこと、
を特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記定着ヒータを１つないし複数備え、
前記指令値決定部は、
前記定着ヒータのそれぞれのオン／オフ制御信号および前記電力指令値に基づいて前記第２電源部への前記電流指令値を決定すること、
を特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記第１電源部は、複数の２次側出力を有し、
各出力の内、１つないし複数の出力の２次側第１電源出力電流をそれぞれ検知する１つないし複数の負荷電流検知部をさらに備え、
前記指令値決定部は、
前記１つないし複数の負荷電流検知部で得られた前記２次側第１電源出力電流情報を用いて前記第１電源部の前記１次側換算第１電源電流を求めること、
を特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記第１電源部は、複数の２次側出力を有し、
前記指令値決定部は、
各出力の内、前記１つないし複数の負荷電流検知部が設けられていない各出力の電流値は、画像形成装置の動作モードによって予め定めた出力電流値として前記第１電源部の前記１次側換算第１電源電流を求めること、
を特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記指令値決定部は、
前記指令値決定部で求めた前記第２電源部の前記電流指令値が第１の値を下回る場合には、あらかじめ定めた第１の値を前記電流指令値として出力すること、
を特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記指令値決定部は、
前記指令値決定部で求めた前記第２電源部の前記電流指令値が前記第１の値よりも低い第２の値を下回る場合には、前記第２電源部からの給電を停止すること、
を特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記指令値決定部は、
前記第２電源部の出力停止時に、前記指令値決定部で求めた前記第２電源部の前記電流指令値が前記第２の値以上かつ第１の値以下である第３の値以上となった場合、前記第２電源部の出力をオンとすること、を特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記負荷電流検知部は、第１電源部の過電流保護回路用電流検知手段を兼ねること、
を特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真プロセスを利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらを組み合わせた複合機などの画像形成装置は多機能化しており、これに伴って構造も複雑化して最大消費電力が増大する傾向となっている。また、定着装置を加熱する定着ヒータへの供給電力も増大する傾向となっている。一方、商用電源から供給可能な電力には制限があるため、コピー時など大量の電力を消費する場合には、商用電源だけでは画像形成装置全体に必要な電力を供給できないという問題がある。
【０００３】
この問題に対して、例えば、特許文献１および２には、消費電力が大きくなる時には、商用電源からの電力とあらかじめ蓄電装置に蓄えておいた電力とを合流して負荷に供給することにより、必要電力を確保することができる画像形成装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、蓄電装置からの電力を定電圧で負荷に供給するため、商用電源からの電流量と蓄電装置からの電流量との合計量がわからず、場合によっては商用電源からの電流が上限（定格）を超えてしまうという問題があった。
【０００５】
また、引用文献２では、蓄電装置からの電力と商用電源からの電力とを定電流で合流しているが、定着ヒータの使用する電流量をあらかじめ決めておき、その電流量に応じて蓄電装置からの電流量を決めているため、商用電源からの電流供給量に余裕がある場合にも、蓄電装置からの電流を定着ヒータに供給してしまうという問題があった。また、想定外の負荷変動があると、商用電源からの電流が上限（定格）を超えてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、商用電源が供給することができる電流量の上限を超えずに、上限近くまで有効に使用することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる画像形成装置は、外部から供給される電力を入力源に用いて負荷に給電する第１電源部と、前記負荷を流れる２次側負荷電流もしくは前記第１電源部の２次側第１電源出力電流を検知する負荷電流検知部と、蓄電部と、前記蓄電部の電力を入力源とし、外部からの電流指令値に応じて２次側第２電源出力電流を給電し、前記第１電源部の前記２次側第１電源出力電流と並列に接続されて合成した前記２次側負荷電流を前記負荷に供給する第２電源部と、外部から供給される電力を入力源に用いて前記蓄電部に充電を行う充電用電源部と、トナー像が転写された転写紙を加熱・加圧してトナー像を固定する定着器を加熱する定着ヒータと、１次側電圧を検知するＡＣ電圧検知回路と、前記負荷電流検知部で検出した前記２次側負荷電流もしくは前記第１電源部の前記２次側第１電源出力電流と、現在の電流指令値、前記１次側電圧、および、予め定めた前記第１電源部の１次−２次間の変換効率より前記第１電源部の１次側換算第１電源電流を求め、前記１次側電圧と、予め定めた前記定着ヒータの印加電圧−電流特性情報より前記定着ヒータに流れる１次側定着ヒータ電流を求め、前記第１電源部の１次側換算第１電源電流と１次側定着ヒータ電流の和より１次側総電流を求め、１次側に流すことが可能な所定の電流値との差分より第２電源部の電流指令値を決定して第２電源部に出力する指令値決定部と、を備えたこと、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、画像形成装置における各部の電圧値および電流値、定電圧生成手段の変換効率、および、入力電流の力率から、定電流生成手段が出力する定電流の値を算出することができるので、商用電源が供給することができる電流量の上限を超えずに、上限近くまで有効に使用することができるという効果を奏する。
【０００９】
また、本発明によれば、画像形成装置における各部の電圧値および電流値、定電圧生成手段の変換効率、充放電手段の変換効率、および、入力電流の力率から、定電流生成手段が出力する定電流の値を算出することができるので、商用電源が供給することができる電流量の上限を超えずに、上限近くまで有効に使用することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、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。
【図２】図２は、第１の実施の形態にかかる電源装置、および、定着ユニットを含むその他の周辺装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、２次側第１電源出力電流と第１電源変換効率の関係を示すグラフである。
【図４】図４は、１次側総電流と力率の関係を示すグラフである。
【図５】図５は、１次側ＡＣ電圧と１次側定着ヒータ電流の関係を示すグラフと、ハロゲンヒータにおける電圧−電力特性および電圧−電流特性を表す式とを示す図である。
【図６】図６は、複写機の立ち上がり後の時間経過における電源装置の各部の電流と電圧の関係を示す図である。
【図７】図７は、第２の実施の形態にかかる電流指令値の決定方法を説明する図である。
【図８】図８は、１次側総電流（実効電流）の皮相電流の算出方法を説明する図である。
【図９】図９は、第２の実施の形態にかかる電源装置、および、定着ユニットを含むその他の周辺装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、充電／放電切替部による蓄電部への充電または負荷への放電を説明する図である。
【図１１】図１１は、複写機の立ち上がり後の時間経過における電源装置の各部の電流と電圧の関係を示す図である。
【図１２】図１２は、  第５の実施の形態にかかる電流制御のタイミングを示す図である。
【図１３】図１３は、  第６の実施の形態にかかる電源装置、および、定着ユニットを含むその他の周辺装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる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。
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１は、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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
（電源装置）
電源装置１は、定着ユニット１１０の定着ヒータ１１２、および、定着ヒータ１１２以外の負荷１４へ電力を供給する。図２は、第１の実施の形態にかかる電源装置１、および、定着ユニット１１０を含むその他の周辺装置の構成を示すブロック図である。
【００１６】
電源装置１は、メインＳＷ２、力率改善回路３、第１電源部４、負荷電流検知部５、ＡＣ電圧検知回路６、充電用電源部７、蓄電部８、蓄電部電圧検知部９、第２電源部１０、メインＲＬ１１、および、制御部１２を備えて構成されている。
【００１７】
メインＳＷ２は、商用交流電源１３と電源装置１とを接続するスイッチである。力率改善回路３は、商用交流電源１３から入力される電力の力率を改善する。
【００１８】
第１電源部４は、商用交流電源１３の交流電圧を所定の直流電圧に変換した定電圧を、後段の負荷１４に供給する。第１電源部４は、本例では、コンデンサインプット形式の回路である。ここで、負荷１４とは、複写機１００内で直流電圧が必要な部分の総称である。なお、これより以後、第１電源部４の前段側を１次側とし、後段側を２次側とする。
【００１９】
負荷電流検知部５は、負荷１４に流れる電流値（２次側負荷電流ｉＬ）を検出して、制御部１２の指令値決定部１８へ送信する。ＡＣ電圧検知回路６は、商用交流電源１３から入力される電圧（１次側ＡＣ電圧）ＶＡＣの電圧値を検出して、制御部１２の実効値演算部１７へ送信する。
【００２０】
充電用電源部７は、蓄電部８を充電する電源である。蓄電部８は、充電用電源部７からの電気を蓄えるとともに、蓄えた電気を放電する。蓄電部電圧検知部９は、蓄電部８から出力される電圧（蓄電部放電電圧）ｖＣＡＰの電圧値を検出して、制御部１２の指令値決定部１８へ送信する。
【００２１】
第２電源部１０は、蓄電部８から放電された電気を定電流化し、後段の負荷１４に供給する。なお、第２電源部１０は、蓄電部８からの放電電圧ｖＣＡＰの電圧値が特定の電圧値（放電中止電圧）まで下がった場合、電流の供給を停止する。第２電源部１０は、出力電流（２次側第２電源出力電流）ｉＯ２の電流値を検出して、制御部１２の指令値決定部１８へ送信する電流検知部１５を備えて構成されている。
【００２２】
メインＲＬ１１は、制御部１２からのリレーＯＮ信号により、商用交流電源１３と定着ユニットの１１０とを接続するスイッチである。
【００２３】
定着ユニット１１０は、定着ヒータ駆動回路１１１、定着ヒータ１１２、定着器１１３、温度センサ１１４、および、温度制御部１１５を備えて構成されている。定着ヒータ駆動回路１１１は、制御部１２の指令値決定部１８からの電力指令値（点灯制御信号）に基づいて、定着ヒータ１１２を駆動する。定着ヒータ１１２は、定着ベルトなどの定着器１１３を加熱するハロゲンヒータである。温度センサ１１４は、定着器１１３の温度を検出し、温度制御部１１５は、温度センサ１１４からの温度データに基づいて、定着ヒータ駆動回路１１１の駆動を制御する。例えば、温度センサ１１４からの温度が所定の温度より高い場合は、定着ヒータ１１２に負荷される商用交流電源１３からの電力を少なくするように定着ヒータ駆動回路１１１を制御する。
【００２４】
制御部１２は、電源装置１の各部を制御する。制御部１２は、定着電力供給指令部１６、実効値演算部１７、指令値決定部１８、第１電源部効率テーブル１９、第２電源部効率テーブル２０、力率テーブル２１、および、定着ヒータＶ−Ｉ特性テーブル２２を備えて構成されている。
【００２５】
定着電力供給指令部１６は、他の部分（図示せず）から要求があると、定着ヒータ１１２への定着電力の供給を指令する。実効値演算部１７は、ＡＣ電圧検知回路６から受信した１次側ＡＣ電圧ＶＡＣの電圧値から実効値を演算する。
【００２６】
指令値決定部１８は、電力指令値（点灯制御信号）を算出し、定着ヒータ駆動回路１１１へ送信する。また、指令値決定部１８は、電流指令値ｉＯ２を算出し、第２電源部１０へ送信する。なお、指令値決定部１８による電力指令値（点灯制御信号）の算出方法、および、電流指令値ｉＯ２の算出方法については、後ほど詳しく説明する。
【００２７】
ここで、第１電源部効率テーブル１９、第２電源部効率テーブル２０、力率テーブル２１、および、定着ヒータＶ−Ｉ特性テーブル２２の詳細について説明する前に、各部を流れる電流および各部における電圧の種類について説明する。
【００２８】
１次側総電流ＩＡは、商用交流電源１３から複写機１００に出力される電流である。なお、ＩＡは、実効電流であり、本例では、０Ａ〜１５Ａの範囲で変動する。また、１次側定着ヒータ電流ＩＨは、商用交流電源１３から定着ヒータ１１２に出力される電流である。なお、ＩＨの力率は、１００％である。
【００２９】
２次側第１電源出力電流ｉＯ１は、第１電源部４から負荷１４へ出力される電流である。また、２次側第２電源出力電流（電流指令値）ｉＯ２は、第２電源部１０から負荷１４へ出力される電流であるとともに、制御部１２の指令値決定部１８から第２電源部１０へ出力される電流指令値でもある。また、２次側負荷電流ｉＬは、負荷１４に出力される電流の合計である。従って、式（１）の関係が成り立つ。
【数１】
2010204427.tif 000003
【００３０】
１次側換算第１電源電流ＩＯ１は、２次側第１電源出力電流ｉＯ１を１次側電流に換算した電流である。ここで、図示されてはいないが、２次側第２電源出力電流ｉＯ２を１次側電流に換算した電流を１次側換算第２電源電流ＩＯ２とし、２次側負荷電流ｉＬを１次側電流に換算した電流を１次側換算２次側必要電流Ｉｐとをすると、式（２）の関係が成り立つ。
【数２】
2010204427.tif 000004
【００３１】
さらに、式（３）の関係も成り立つ。
【数３】
2010204427.tif 000005
なお、１次側総電流ＩＡが定格（上限）電流値まで使用される場合は、１次側換算第１電源電流ＩＯ１の電流値の維持が優先され、１次側定着ヒータ電流ＩＨの電流値が増減することにより調整される。
【００３２】
１次側ＡＣ電圧ＶＡＣは、商用交流電源１３から複写機１００に出力される電圧である。なお、ＶＡＣは、制御部１２の実効値演算部１７で演算された実効電圧であり、本例では、０Ｖ〜１００Ｖの範囲で変動する。また、２次側第１電源出力電圧ｖＯ１は、第１電源部４から出力される定電圧である。また、蓄電部放電電圧ｖＣＡＰは、蓄電部８から出力される電圧である。
【００３３】
第１電源部効率テーブル１９は、第１電源部４における２次側第１電源出力電流ｉＯ１と第１電源変換効率η（ｉＯ１，ＶＡＣ）の関係を記録したテーブルである。ここで、第１電源変換効率η（ｉＯ１，ＶＡＣ）は、２次側第１電源出力電流ｉＯ１と１次側ＡＣ電圧ＶＡＣの関数である。
【００３４】
第１電源部４は、商用交流電源１３（１次側）のＡＣ電力をＡＣ−ＤＣ変換し、さらに、所定の電圧に変換するが、この時、第１電源部４の変換効率によって損失が生じる。このため、第１電源部４における２次側第１電源出力電流ｉＯ１を１次側換算第１電源電流ＩＯ１に変換するためには、電圧変換の逆数のみではなく、変換効率を用いて演算を行なう必要がある。
【００３５】
図３は、２次側第１電源出力電流ｉＯ１と第１電源変換効率η（ｉＯ１，ＶＡＣ）の関係を示すグラフである。図のように、第１電源変換効率η（ｉＯ１，ＶＡＣ）は、２次側第１電源出力電流ｉＯ１や１次側ＡＣ電圧ＶＡＣにより変化するため、精度よく１次側換算第１電源電流ＩＯ１を求めるためには、これらの変化も考慮する必要がある。このため、第１電源部効率テーブル１９には、グラフの内容が記録されている。そして、１次側換算第１電源電流ＩＯ１は、式（１）を用いて、式（４）のように求めることができる。
【数４】
2010204427.tif 000006
【００３６】
よって、１次側換算第１電源電流ＩＯ１は、２次側第１電源出力電流ｉＯ１を使わずに、２次側第１電源出力電圧ｖＯ１、１次側ＡＣ電圧ＶＡＣ、第１電源変換効率η（ｉＯ１，ＶＡＣ）、２次側負荷電流ｉＬ、および、２次側第２電源出力電流ｉＯ２から求めることができる。
【００３７】
第２電源部効率テーブル２０は、第２電源部１０における２次側第２電源充電電流と第２電源充電時変換効率の関係を記録したテーブルである。
【００３８】
力率テーブル２１は、１次側総電流ＩＡと力率λ（ＩＯ１，ＩＨ）の関係を記録したテーブルである。ここで、力率λ（ＩＯ１，ＩＨ）は、１次側換算第１電源電流ＩＯ１と１次側定着ヒータ電流ＩＨの関数である。
【００３９】
第１電源部４は、コンデンサインプット形式の回路であり、電圧波形と電流波形の位相がずれる。これのずれ量を力率λと呼ぶ。位相のずれが大きくなり力率λが低下すると有効電力が低下するため、第１電源部４の２次側第１電源出力電流ｉＯ１を確保するため１次側換算第１電源電流ＩＯ１が増加する。このため第１電源部４の２次側第１電源出力電流ｉＯ１から１次側換算第１電源電流ＩＯ１を求める際は、第１電源変換効率ηと合わせ力率λも考慮する必要がある。
【００４０】
通常、力率λは電流ベクトルの合成となるため、第１電源部４の２次側第１電源出力電流ｉＯ１の電流ベクトルと、定着ヒータ１１２の１次側定着ヒータ電流ＩＨの電流ベクトルとを合成した結果と、商用交流電源１３の１次側ＡＣ電圧ＶＡＣの位相差とにより、力率λを求める必要がある。しかしながら、本例では、１次側定着ヒータ電流ＩＨの力率が１００％であり、この場合、１次側総電流ＩＡの力率は、１次側換算第１電源電流ＩＯ１と１次側定着ヒータ電流ＩＨの関数として表す事が可能となる。定着ヒータ１１２として、ハロゲンヒータや抵抗発熱体を使用すると、その力率は、ほぼ１００％となることが多い。
【００４１】
図４は、１次側総電流ＩＡと力率λ（ＩＯ１，ＩＨ）の関係を示すグラフである。図のように、力率λ（ＩＯ１，ＩＨ）は、１次側総電流ＩＡにより変化するため、力率テーブル２１には、グラフの内容が記録されている。
【００４２】
定着ヒータＶ−Ｉ特性テーブル２２は、定着ヒータ１１２に印加される電圧（１次側ＡＣ電圧ＶＡＣ）と定着ヒータ１１２に流れる電流（１次側定着ヒータ電流ＩＨ）の関係を記録したテーブルである。図５は、１次側ＡＣ電圧ＶＡＣと１次側定着ヒータ電流ＩＨの関係を示すグラフと、ハロゲンヒータにおける電圧−電力（Ｖ−Ｗ）特性および電圧−電流（Ｖ−Ｉ）特性を表す式とを示す図である。定着ヒータ１１２に使用されているハロゲンヒータは、印加電圧と電流の関係がオームの法則に従わず図の式で表される。この式を用いることにより、１次側ＡＣ電圧ＶＡＣから１次側定着ヒータ電流ＩＨを求めることが可能である。このため、定着ヒータＶ−Ｉ特性テーブル２２には、図および式の内容が記録されている。
【００４３】
（電源装置による電流制御）
次に、電源装置１による電流制御について説明する。電源装置１は、商用交流電源１３から定着ヒータ１１２へ供給される電流と、商用交流電源１３（第１電源部４）および第２電源部１０から負荷１４へ供給される電流とを制御して、商用交流電源１３から供給される電流の値が定格電流を越えないようにしながら、上限近くまで有効に使用する。
【００４４】
図６は、複写機１００の立ち上がり後の時間経過における電源装置１の各部の電流と電圧の関係を示す図である。なお、本例では、複写機１００の立ち上がり前に既に蓄電部８の充電が終了しており、複写機１００の立ち上がり後も追加の充電が行われないものとする。
【００４５】
メインＳＷ２がオンし、商用交流電源１３と電源装置１とが接続されると、第１電源部４は、商用交流電源１３の交流電圧を所定の直流電圧に変換した定電圧を２次側第１電源出力電流ｉＯ１として、負荷１４に供給する。同じく、第２電源部１０は、蓄電部８から放電された電気を定電流化し、２次側第２電源出力電流ｉＯ２として、負荷１４に供給する。
【００４６】
メインＲＬ１１も制御部１２からのリレーＯＮ信号により、商用交流電源１３と定着ユニットの１１０とを接続し、商用交流電源１３の電力が定着ヒータ１１２へ供給可能な状態となる。
【００４７】
指令値決定部１８は、定着電力供給指令部１６からの要求に基づいて、定着ヒータ１１２の駆動を指示する電力指令値（点灯制御信号）を算出し、定着ヒータ駆動回路１１１へ送信する。定着ヒータ駆動回路１１１は、電力指令値（点灯制御信号）に基づいて、１次側定着ヒータ電流ＩＨを定着ヒータ１１２へ供給する。
【００４８】
１次側総電流（実効電流）ＩＡの皮相電流をＩＡＡとすると、ＩＡＡは、商用交流電源１３の定格電流を越えないようにする必要がある。１次側定着ヒータ電流ＩＨの力率は、１００％であるので、１次側総電流ＩＡの力率は、１次側換算第１電源電流ＩＯ１と１次側定着ヒータ電流ＩＨの関数として表す事が可能であり、１次側総電流（実効電流）ＩＡの皮相電流ＩＡＡは、実効電流ＩＡ／力率λ（ＩＯ１，ＩＨ）で求めることができる。従って、商用交流電源１３の定格電流は、１５［Ａｒｍｓ］であることから、式（５）の関係が成り立つ。
【数５】
2010204427.tif 000007
【００４９】
式（５）に式（４）を代入すると式（６）となり、さらに式（６）を展開すると式（７）のように、２次側第２電源出力電流ｉＯ２を求める式となる。
【数６】
2010204427.tif 000008
【数７】
2010204427.tif 000009
【００５０】
そして、２次側第２電源出力電流ｉＯ２が式（７）で求めた値以上流れることにより、１次側総電流ＩＡが商用交流電源１３の定格電流を越えないようにすることができる。
【００５１】
実際には、指令値決定部１８が、第１電源部４の２次側第１電源出力電圧ｖＯ１、負荷電流検知部５から受信した２次側負荷電流ｉＬ、実効値演算部１７が演算した１次側ＡＣ電圧（実効値）ＶＡＣ、第１電源部効率テーブル１９の第１電源変換効率η（ｉＯ１，ＶＡＣ）、力率テーブル２１の力率λ（ＩＯ１，ＩＨ）、および、定着ヒータＶ−Ｉ特性テーブル２２の１次側定着ヒータ電流ＩＨを用いて、電流指令値ｉＯ２を算出し、第２電源部１０へ逐次送信する。そして、第２電源部１０が２次側第２電源出力電流ＩＯ２を電流指令値ＩＯ２に合わせることにより、１次側総電流ＩＡが商用交流電源１３の定格電流を越えないようにすることができる。
【００５２】
例えば、図の期間ｔ１では、１次側換算２次側必要電流Ｉｐ（２次側負荷電流ｉＬ）の電流量が想定より多くなっているが、増加分を１次側換算第２電源電流ＩＯ２（２次側第２電源出力電流ｉＯ２）が補うことにより、１次側総電流ＩＡが商用交流電源１３の定格電流を越えないようにしている。
【００５３】
また、指令値決定部１８から送信する電力指令値（点灯制御信号）により定着ヒータ１１２へ供給される１次側定着ヒータ電流ＩＨについても、式（６）の関係を満足する必要がある。従って、指令値決定部１８は、２次側負荷電流ｉＬの電流値が、第１電源部４が供給可能な２次側第１電源出力電流ｉＯ１の電流値と、第２電源部１０から供給可能な２次側第２電源出力電流（電流指令値）ｉＯ２の電流値の合計を超えないように、電力指令値（点灯制御信号）を算出し、逐次定着ヒータ駆動回路１１１へ送信する。
【００５４】
実際には、指令値決定部１８が、第１電源部４の２次側第１電源出力電圧ｖＯ１、負荷電流検知部５から受信した２次側負荷電流ｉＬ、電流検知部１５から受信した２次側第２電源出力電流ｉＯ２、実効値演算部１７が演算した１次側ＡＣ電圧（実効値）ＶＡＣ、第１電源部効率テーブル１９の第１電源変換効率η（ｉＯ１，ＶＡＣ）、および、力率テーブル２１の力率λ（ＩＯ１，ＩＨ）を用いて、１次側定着ヒータ電流ＩＨの上限値を算出し、電力指令値（点灯制御信号）を算出する。
【００５５】
例えば、図の期間ｔ２では、蓄電部放電電圧ｖＣＡＰが放電中止電圧まで下がってしまい、第２電源部１０は、指令値決定部１８からの電流指令値ｉＯ２に関わらず、２次側第２電源出力電流ｉＯ２の供給を停止するため、１次側換算第２電源電流ＩＯ２の値も０（ゼロ）Ａとなる。この場合、指令値決定部１８は、蓄電部電圧検知部９から受信した蓄電部放電電圧ｖＣＡＰの電圧値から、第２電源部１０からの２次側第２電源出力電流ｉＯ２の供給が停止したと判断し、電力指令値（点灯制御信号）を再度算出し、定着ヒータ駆動回路１１１へ送信する。そして、１次側定着ヒータ電流ＩＨの電流量を、２次側第２電源出力電流ｉＯ２が供給する予定だった電流量だけ減らすことにより、１次側総電流ＩＡが商用交流電源１３の定格電流を越えないようにしている。
【００５６】
特許文献２では、第１電源部４の１次−２次間変換効率、第１電源部４および定着ヒータ１１２の力率、および、定着ヒータ１１２のＶ−Ｉ特性が考慮されていない為、第１電源部４の最大出力電流値を求める際に、固定の変換式を用いたり実験的に求めたマージンをとる必要があり、商用交流電源１３の定格電流値まで使い切る事が出来なかった。
【００５７】
これに対し、本実施の形態では、第１電源部４の１次−２次間変換効率、第１電源部４および定着ヒータ１１２の力率、および、定着ヒータ１１２のＶ−Ｉ特性を考慮して、１次側総電流値を求め、その値と商用交流電源１３の定格電流値との差分を演算する事によって、蓄電部８からの出力電流値、および、定着ヒータ１１２へ供給する定着ヒータ電流値を決定している。このため、商用交流電源１３の定格電流値まで使い切る事が可能となり、高速機においてもＣＰＭ（コピー枚数）ダウンや低温アラームの発生する確率を低減する事ができるので、画像形成装置の生産性維持および向上を図ることが可能となる。
【００５８】
このように、第１の実施の形態にかかる画像形成装置によれば、２次側第１電源出力電圧、２次側負荷電流、１次側ＡＣ電圧、第１電源変換効率、総電流の力率、および、１次側定着ヒータ電流から電流指令値を算出することができるので、第２電源部が２次側第２電源出力電流を電流指令値に合わせることにより、商用電源が供給することができる電流量の上限を超えずに、上限近くまで有効に使用することができる。
【００５９】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、第１の実施の形態における電流指令値の決定方法について説明する。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画像形成装置の構成については、第１の実施の形態にかかる画像形成装置と同様であるので、同一の符号が付された箇所については、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。
【００６０】
第１の実施の形態で説明したように、電流指令値ｉＯ２は、式（７）で算出されるが、算出した電流指令値ｉＯ２が０（ゼロ）Ａ近辺であると、第２電源部１０からの２次側第２電源出力電流ｉＯ２の出力がオンとオフとを繰り返し、発振状態となる恐れがある。これに対して、指令値決定部１８は、演算上の電流指令値ｉＯ２の値が特定の範囲にある間は、第２電源部１０へ実際に送信する電流指令値ｉＯ２の値を固定することにより、第２電源部１０が発振状態となることを防いでいる。
【００６１】
図７は、第２の実施の形態にかかる電流指令値ｉＯ２の決定方法を説明する図である。図の点線は、指令値決定部１８が演算で求めた電流指令値ｉＯ２の値である。また、図の実線は、指令値決定部１８が実際に出力する電流指令値ｉＯ２の値であり、図の矢印方向にのみ状態が変化する。指令値決定部１８は、演算上の電流指令値ｉＯ２の値が第１の値より大きい場合は、この値を実際に出力する電流指令値ｉＯ２の値とする。
【００６２】
そして、指令値決定部１８は、演算上の電流指令値ｉＯ２の値が０（ゼロ）Ａを間に含む第１の値と第２の値の範囲にある場合は、実際に出力する電流指令値ｉＯ２の値を第４の値に固定する。さらに、指令値決定部１８は、演算上の電流指令値ｉＯ２の値が第２の値となった場合、実際に出力する電流指令値ｉＯ２の値を０（ゼロ）Ａとし、この結果、電流指令値ｉＯ２を受信した第２電源部１０はオフする。指令値決定部１８は、再び、演算上の電流指令値ｉＯ２の値が第３の値となった場合、実際に出力する電流指令値ｉＯ２の値を第４の値とし、この結果、電流指令値ｉＯ２を受信した第２電源部１０は再びオンする。
【００６３】
ここで、第３の値を第１の値と第２の値との間に設定するのは、第３の値を第１の値以上とすると、演算上の電流指令値ｉＯ２が上昇しても、第２電源部１０がオンしないため、第１電源部４の１次側換算第１電源電流ＩＯ１が増加してしまうためである。なお、第３の値が０（ゼロ）Ａ以下であると、第１電源部４からの１次側換算第１電源電流ＩＯ１の値が計算値を超える事がなくなるため、第３の値を０（ゼロ）Ａ以下とすることが望ましい。第３の値を０（ゼロ）Ａを越える値とする場合は、他のばらつきを含めたマージン内に収めるように設定することが必要となる。
【００６４】
このように、指令値決定部１８が実際に出力する電流指令値ｉＯ２の値が、矢印方向にのみ状態変化し、さらに、指令値決定部１８が算出した電流指令値ｉＯ２が０（ゼロ）Ａ近辺にある場合は、実際に出力する電流指令値ｉＯ２の値を、特定の固定値から他の固定値へ段階的に変化させるので、第２電源部１０を安定的に運用可能となる。
【００６５】
このように、第２の実施の形態にかかる画像形成装置によれば、電流指令値を段階的に変化させることができるので、第２電源部が発振状態となることを防ぐことができ、第２電源部を安定的に運用することができる。
【００６６】
（第３の実施の形態）
第１の実施の形態では、定着ヒータの力率が１００％である前提で１次側総電流の皮相電流を決定したが、第３の実施の形態では、定着ヒータの力率が１００％以外である場合の１次側総電流の皮相電流の決定方法について説明する。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画像形成装置の構成については、第１の実施の形態にかかる画像形成装置と同様であるので、同一の符号が付された箇所については、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。
【００６７】
図８は、１次側総電流（実効電流）ＩＡの皮相電流ＩＡＡの算出方法を説明する図である。第１の実施の形態で説明したように、定着ヒータ１１２にハロゲンヒータや抵抗発熱体を使用する場合、力率は、ほぼ１００％となることが多く、この場合、１次側総電流ＩＡの力率は、１次側換算第１電源電流ＩＯ１と１次側定着ヒータ電流ＩＨの関数として表す事が可能であり、１次側総電流ＩＡの皮相電流ＩＡＡは、実効電流ＩＡ／力率λ（ＩＯ１，ＩＨ）で求めることができる。
【００６８】
これに対して、定着ヒータ１１２に他の発熱体を使用し、この発熱体の力率が１００％ではない場合、皮相電流ＩＡＡは、第１電源部４の出力電流および力率、および、定着ヒータ１１２の出力電流および力率から求める必要がある。
【００６９】
図において、ＩＯ１Ｖは第１電源部４の１次側換算第１電源電流ＩＯ１の電流ベクトル、ＩＨＶは定着ヒータ１１２の１次側定着ヒータ電流ＩＨの電流ベクトル、θＡは第１電源部４の力率角、θＢは定着ヒータ１１２の力率角である。なお、第１電源部４の力率角θＡおよび定着ヒータ１１２の力率角θＢは、既知である。
【００７０】
そして、第１電源部４の力率はｃｏｓθＡ、定着ヒータ１１２の力率はｃｏｓθＢとなるので、第１電源部４の１次側換算第１電源電流の実効電流ＩＲＯ１は、式（８）となり、定着ヒータ１１２の１次側定着ヒータ電流の実効電流ＩＲＨは、式（９）となる。
【数８】
2010204427.tif 000010
【数９】
2010204427.tif 000011
【００７１】
従って、電流ベクトルＩＯ１ＶとＩＨＶの合計は、式（１０）となる。
【数１０】
2010204427.tif 000012
スカラー量を知りたいため、電流ベクトルを時計方向へθＢ回転すると、１次側総電流ＩＡの皮相電流ＩＡＡは、式（１１）で求めることができる。
【数１１】
2010204427.tif 000013
【００７２】
電源装置１による実際の電流制御時には、式（１１）で求めた皮相電流ＩＡＡを使用することができる。なお、式（１１）を用いてあらかじめ定めた、変換テーブルや近似式を用いて皮相電流ＩＡＡを計算してもよい。
【００７３】
このように、第３の実施の形態にかかる画像形成装置によれば、定着ヒータの力率が１００％以外である場合でも、１次側総電流の皮相電流を求めることができる。
【００７４】
（第４の実施の形態）
第１の実施の形態では、画像形成装置の稼働中は蓄電部からの放電のみが行われ、蓄電部への充電は行われないが、第４の実施の形態では、画像形成装置の稼働中に蓄電部への充電と蓄電部からの放電とが交互に行われる。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画像形成装置の構成について、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、同一の符号が付された箇所については、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。
【００７５】
図９は、第２の実施の形態にかかる電源装置３１、および、定着ユニット１１０を含むその他の周辺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１１０の定着ヒータ１１２、および、定着ヒータ１１２以外の負荷１４へ電力を供給する。電源装置３１は、メインＳＷ２、力率改善回路３、第１電源部３２、ＡＣ電圧検知回路６、蓄電部８、蓄電部電圧検知部９、第２電源部３３、充電／放電切替部３４、メインＲＬ１１、および、制御部３５を備えて構成されている。
【００７６】
第１電源部３２は、商用交流電源１３の交流電圧を所定の直流電圧に変換した定電圧を、後段の負荷１４に供給する。第１電源部３２は、過電流検知回路３６を備えて構成されている。過電流検知回路３６は、第１電源電流検知部を内部に備え、２次側第１電源出力電流ｉＯ１が規定の値を超えていないかを検知するとともに、２次側第１電源出力電流ｉＯ１を制御部３５の指令値決定部３８へ送信する。第１電源部３２は、本例では、コンデンサインプット形式の回路である。なお、これより以後、第１電源部３２の前段側を１次側とし、後段側を２次側とする。
【００７７】
第２電源部３３は、充電／放電兼用電源であり、商用交流電源１３からの電力を蓄電部８へ充電することと、蓄電部８から放電された電気を定電流化し、後段の負荷１４に供給することとを、切り替えて行う。第２電源部３３は、出力電流（負荷１４へ供給する電流である２次側第２電源放電電流ｉＯ２、または、蓄電部８へ供給する電流である２次側第２電源充電電流ｉＣ２）の電流値を検出して、制制御部３５の指令値決定部３８へ送信する第２電源電流検知部３７を備えて構成されている。
【００７８】
充電／放電切替部３４は、第２電源部３３おける蓄電部８への充電と負荷１４への放電とを切替える。図１０は、充電／放電切替部３４による蓄電部８への充電または負荷１４への放電を説明する図である。充電／放電切替部３４は、内部に備えられた複数のトランジスタＪおよびＫをスイッチとして、各スイッチのオンとオフとを切り替えることにより、充電と放電と切り替える。
【００７９】
具体的には、充電／放電切替部３４は、蓄電部８の充電時には、トランジスタＪをオフ、トランジスタＫをオンとし、力率改善回路３からの直流電流（脈流）を、第２電源部３３を経由して蓄電部８へ供給する。また、蓄電部８の放電時には、トランジスタＪをオン、トランジスタＫをオフとし、蓄電部８からの放電電流を、第２電源部３３を経由して負荷１４へ供給する。なお、充電／放電切替部３４は、制御部３５からの充電／放電指令により、充電と放電とを切り替える。
【００８０】
制御部３５は、電源装置３１の各部を制御する。制御部３１は、定着電力供給指令部１６、実効値演算部１７、指令値決定部３８、第１電源部効率テーブル１９、第２電源部効率テーブル３９、力率テーブル４０、および、定着ヒータＶ−Ｉ特性テーブル２２を備えて構成されている。
【００８１】
指令値決定部３８は、電力指令値（点灯制御信号）を算出し、定着ヒータ駆動回路１１１へ送信する。また、指令値決定部１８は、電流指令値（放電指令値ｉＯ２または充電指令値ｉＣ２）を算出し、第２電源部３３へ送信する。なお、電流指令値の算出方法については、後ほど詳しく説明する。
【００８２】
第２電源部効率テーブル３９は、２次側第２電源充電電流ｉＣ２と第２電源充電時変換効率θ（ｉＣ２，ＶＡＣ）の関係を記録したテーブルである。ここで、第２電源充電時変換効率θ（ｉＣ２，ＶＡＣ）は、２次側第２電源充電電流ｉＣ２と１次側ＡＣ電圧ＶＡＣの関数である。
【００８３】
蓄電部８から放電する際は、第１電源部３２の２次側第１電源出力電流ｉＯ１が低減されるため１次側換算第１電源電流ＩＯ１の変化量を計算する際には、第１電源部３２の第１電源変換効率η（ｉＯ１，ＶＡＣ）を用いて演算を行う必要がある。一方、蓄電部８へ充電を行う際には第２電源部３３を用いて、１次側ＡＣ電力を変換して充電を行うため、１次側換算第２電源充電電流ＩＣ２の変化量を計算する際には、第２電源部３３の第２電源充電時変換効率θ（ｉＣ２，ＶＡＣ）を用いて演算を行う必要がある。
【００８４】
力率テーブル４０は、１次側総電流ＩＡと力率λ（ＩＯ１＋ＩＣ２，ＩＨ）の関係を記録したテーブルである。ここで、力率λ（ＩＯ１＋ＩＣ２，ＩＨ）は、１次側換算第１電源電流ＩＯ１と１次側換算第２電源充電電流ＩＣ２の合計と、１次側定着ヒータ電流ＩＨの関数である。
【００８５】
第１電源部３２は、コンデンサインプット形式の回路であり、電圧波形と電流波形の位相がずれる。これのずれ量を力率λと呼ぶ。位相のずれが大きくなり力率λが低下すると有効電力が低下するため、第１電源部３２の２次側第１電源出力電流ｉＯ１と第２電源部３３の２次側換算第２電源充電電流ｉＣ２とを確保するため１次側換算第１電源電流ＩＯ１と１次側換算第２電源充電電流ＩＣ２の合計が増加する。このため第１電源部３２の２次側第１電源出力電流ｉＯ１と第２電源部３３の２次側換算第２電源充電電流ｉＣ２の合計から、１次側換算第１電源電流ＩＯ１と１次側換算第２電源充電電流ＩＣ２の合計を求める際は、第１電源変換効率ηおよび第２電源充電時変換効率θと合わせて、力率λも考慮する必要がある。
【００８６】
通常、力率λは電流ベクトルの合成となるため、第１電源部３２の２次側第１電源出力電流ｉＯ１の電流ベクトル、第２電源部３３の２次側換算第２電源充電電流ｉＣ２の電流ベクトルと、定着ヒータ１１２の１次側定着ヒータ電流ＩＨの電流ベクトルとを合成した結果と、商用交流電源１３の１次側ＡＣ電圧ＶＡＣの位相差より求める必要がある。しかしながら、本例では、１次側定着ヒータ電流ＩＨの力率が１００％であり、この場合、１次側総電流ＩＡの力率は、１次側換算第１電源電流ＩＯ１と１次側換算第２電源充電電流ＩＣ２の合計と、１次側定着ヒータ電流ＩＨの関数として表す事が可能となる。定着ヒータ１１２として、ハロゲンヒータや抵抗発熱体を使用すると、その力率は、ほぼ１００％となることが多い。
【００８７】
（電源装置による電流制御）
次に、電源装置３１による電流制御について説明する。電源装置３１は、商用交流電源１３から定着ヒータ１１２へ供給される電流、商用交流電源１３（第１電源部３２）および第２電源部３３から負荷１４へ供給される電流、および、商用交流電源１３から第２電源部３３へ供給される電流を制御して、商用交流電源１３から供給される電流の値が定格電流を越えないようにしながら、上限近くまで有効に使用する。
【００８８】
図１１は、複写機１００の立ち上がり後の時間経過における電源装置３１の各部の電流と電圧の関係を示す図である。なお、本例では、複写機１００の立ち上がり後に余裕のある電流分を全て蓄電部８への充電に割り当てるものとする（第２電源部３３の電流制御の応答遅れが大きいものとする）。
【００８９】
本実施の形態では、１次側総電流ＩＡは、式（１２）となる。
【数１２】
2010204427.tif 000014
１次側換算第２電源充電電流ＩＣ２は、２次側第２電源充電電流ｉＣ２を１次側電流に換算した電流である。なお、１次側総電流ＩＡが定格電流値まで使用される場合は、１次側換算第１電源電流ＩＯ１の電流値の維持が優先され、１次側定着ヒータ電流ＩＨの電流値が増減することにより調整される。また、１次側総電流ＩＡの定格電流値の方が、１次側換算第１電源電流ＩＯ１と１次側定着ヒータ電流ＩＨの合計よりも大きく、１次側総電流ＩＡに余裕がある場合、余裕分は１次側換算第２電源充電電流ＩＣ２に供給される。
【００９０】
ここで、負荷１４に流れる電流の合計である２次側負荷電流ｉＬのうち、第１電源部３２の２次側第１電源出力電流ｉＯ１が、ΔｉＯ２だけ減少し、第２電源部１０の２次側第２電源放電電流ｉＯ２がΔｉＯ２だけ増加する必要がある場合を考える。この場合、１次側換算第１電源電流ＩＯ１は、式（１３）となる。
【数１３】
2010204427.tif 000015
【００９１】
また、１次側換算第２電源充電電流ＩＣ２は、式（１４）となる。
【数１４】
2010204427.tif 000016
【００９２】
１次側総電流（実効電流）ＩＡの皮相電流をＩＡＡとすると、ＩＡＡは、商用交流電源１３の定格電流を越えないようにする必要がある。１次側定着ヒータ電流ＩＨの力率は、１００％であるので、１次側総電流ＩＡの力率は、１次側換算第１電源電流ＩＯ１と１次側換算第２電源充電電流ＩＣ２の合計と、１次側定着ヒータ電流ＩＨの関数として表す事が可能であり、１次側総電流（実効電流）ＩＡの皮相電流ＩＡＡは、実効電流ＩＡ／力率λ（ＩＯ１＋ＩＣ２，ＩＨ）で求めることができる。従って、商用交流電源１３の定格電流は、１５［Ａｒｍｓ］であることから、式（１５）の関係が成り立つ。
【数１５】
2010204427.tif 000017
【００９３】
式（１５）に式（１２）、式（１３）および式（１４）を代入すると式（１６）となり、さらに式（１６）を展開すると式（１７）のように、ΔｉＯ２を求める式となる。
【数１６】
2010204427.tif 000018
【数１７】
2010204427.tif 000019
そして、ΔｉＯ２が式（１７）で求めた値以上流れることにより、１次側総電流ＩＡが商用交流電源１３の定格電流を越えないようにすることができる。
【００９４】
実際には、指令値決定部３８が、第１電源部３２の２次側第１電源出力電圧ｖＯ１、蓄電部電圧検知部９からの蓄電部放電電圧ｖＣＡＰ、実効値演算部１７が演算した１次側ＡＣ電圧（実効値）ＶＡＣ、過電流検知回路３６（第１電源電流検知部）から受信した２次側第１電源出力電流ｉＯ１、第２電源電流検知部３７から受信した２次側第２電源充電電流ｉＣ２、第１電源部効率テーブル１９の第１電源変換効率η（ｉＯ１，ＶＡＣ）、第２電源部効率テーブル３９の第２電源充電時変換効率θ（ｉＣ２，ＶＡＣ）、力率テーブル４０の力率λ（ＩＯ１＋ＩＣ２，ＩＨ）、および、定着ヒータＶ−Ｉ特性テーブル２２の１次側定着ヒータ電流ＩＨを用いて、ΔｉＯ２だけ増加した電流指令値ｉＯ２を算出し、第２電源部１０へ逐次送信する。そして、第２電源部１０が２次側第２電源放流電流を電流指令値に合わせることにより、１次側総電流ＩＡが商用交流電源１３の定格電流を越えないようにすることができる。
【００９５】
なお、上記の説明では、２次側第１電源出力電流ｉＯ１がΔｉＯ２だけ減少した場合について説明したが、２次側第１電源出力電流ｉＯ１がΔｉＯ２だけ増加した場合についても同様である。
【００９６】
例えば、図の期間ｔ３、ｔ５、ｔ７では、１次側換算２次側必要電流Ｉｐ（２次側負荷電流ｉＬ）の足りない分を、１次側換算第２電源放流電流ＩＯ２（２次側第２電源放電電流ｉＯ２）が補うことにより、１次側総電流ＩＡが商用交流電源１３の定格電流を越えないようにしている。
【００９７】
また、図の期間ｔ４、ｔ６、ｔ８では、商用交流電源１３の定格電流から、１次側換算第１電源電流ＩＯ１（２次側第１電源出力電流ｉＯ１）と１次側定着ヒータ電流ＩＨとを合計した量を差し引いた電流量を、１次側換算第２電源充電電流ＩＣ２（２次側第２電源充電電流ｉＣ２）として蓄電部８へ充電している。
【００９８】
このように、第４の実施の形態にかかる画像形成装置によれば、２次側第１電源出力電圧、蓄電部放電電圧、１次側ＡＣ電圧、２次側第１電源出力電流、２次側第２電源充電電流、第１電源変換効率、第２電源充電時変換効率、総電流の力率、および、１次側定着ヒータ電流から電流指令値を算出することができるので、第２電源部が２次側第２電源出力電流を電流指令値に合わせることにより、商用電源が供給することができる電流量の上限を超えずに、上限近くまで有効に使用することができる。
【００９９】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態では、制御部による制御指令に対して、第１電源部の１次側電流値が実際に変動するまでの時間と定着ヒータの電流値が実際に変動するまでの時間とが異なる
ため、その時間差を利用して行う電流制御について説明する。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画像形成装置の構成については、第１の実施の形態にかかる画像形成装置と同様であるので、同一の符号が付された箇所については、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。
【０１００】
図１２は、第５の実施の形態にかかる電流制御のタイミングを示す図である。第１電源部４の２次側第１電源出力電流ｉＯ１の変動が１次側の電流（１次側換算第１電源電流ＩＯ１）に現れるまでには、回路による時間遅れが発生する。一方、定着ヒータ１１２の一次側定着ヒータ電流ＩＨは制御指令に対して、ほぼリアルタイムに応答する。第５の実施の形態では、この時間遅れを利用して、１次側総電流ＩＡが商用交流電源１３の定格電流を越えないように制御を行う。
【０１０１】
具体的には、２次側負荷電流ｉＬが増加した際、定着ヒータ１１２の一次側定着ヒータ電流ＩＨを低下させて１次側総電流ＩＡが商用交流電源１３の定格電流を越えないようにする。そして、その間に第２電源部１０の２次側第２電源出力電流ｉＯ２を増加させる。さらに、所定時間が経過し、第１電源部４の１次側換算第１電源電流ＩＯ１が低下した後に、定着ヒータ１１２の一次側定着ヒータ電流ＩＨを元の値に復帰させる。なお、図の電流切換タイミングマージン時間では、電流値の切り換わりタイミングでの一次側定着ヒータ電流ＩＨと２次側第１電源出力電流ｉＯ１との重なりを避けるため、１次側総電流ＩＡを低下させている。
【０１０２】
また、定着ヒータ１１２の一次側定着ヒータ電流ＩＨの増加要求が有った場合は、同様に第２電源部１０の２次側第２電源出力電流ｉＯ２を増加させる。そして、所定時間が経過し、第１電源部４の１次側換算第１電源電流ＩＯ１が低下した後に、定着ヒータ１１２の一次側定着ヒータ電流ＩＨを増加させる。これにより、１次側総電流ＩＡが商用交流電源１３の定格電流を越えることなく、限界まで電力を有効に使用することが可能となる。
【０１０３】
このように、第５の実施の形態にかかる画像形成装置によれば、第１電源部の１次側電流値が実際に変動するまでの時間と定着ヒータの電流値が実際に変動するまでの時間差を利用して電流制御を行うことができるので、商用電源が供給することができる電流量の上限を超えずに、上限近くまで有効に使用することができる。
【０１０４】
（第６の実施の形態）
第６の実施の形態では、第１電源から負荷へ供給する出力、および、定着ヒータが複数ある場合について説明する。第６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画像形成装置の構成について、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、同一の符号が付された箇所については、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。
【０１０５】
図１３は、第６の実施の形態にかかる電源装置４１、および、定着ユニット１１０を含むその他の周辺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１１０の第１定着ヒータ１１２Ａおよび第２定着ヒータ１１２Ｂ、および、定着ヒータ１１２以外の負荷４６、４７および４８へ電力を供給する。電源装置４１は、メインＳＷ２、力率改善回路３、第１電源部４２、負荷電流検知部４３、負荷電流検知部４４、ＡＣ電圧検知回路６、充電用電源部７、蓄電部８、蓄電部電圧検知部９、第２電源部１０、メインＲＬ１１、および、制御部４５を備えて構成されている。
【０１０６】
第１電源部４２は、商用交流電源１３の交流電圧を所定の直流電圧に変換した定電圧を、後段の負荷４６、４７および４８に供給する。第１電源部４は、本例では、コンデンサインプット形式の回路である。ここで、負荷４６、４７とは、複写機１００内で２４Ｖの直流電圧が必要な部分の総称である。本例では、第１電源部４２から負荷４６へ供給する出力電流を２４Ｖ１とし、負荷４７へ供給する出力電流を２４Ｖ２とする。また、負荷４８とは、複写機１００内で５Ｖの直流電圧が必要な部分の総称であり、本例では、第１電源部４２から負荷４８へ供給する出力電流を５Ｖとする。なお、これより以後、第１電源部４２の前段側を１次側とし、後段側を２次側とする。
【０１０７】
負荷電流検知部４３は、２次側第１電源２４Ｖ１出力電流ｉＯ１を検出して、制御部４５の指令値決定部４９へ送信する。負荷電流検知部４４は、２次側第１電源２４Ｖ２出力電流ｉＯ３を検出して、制御部４５の指令値決定部４９へ送信する。
【０１０８】
なお、本実施の形態では、第２電源部１０は、蓄電部８から放電された電気を定電流化し、後段の負荷４６に供給している。
【０１０９】
制御部４５は、電源装置４１の各部を制御する。制御部４５は、定着電力供給指令部１６、実効値演算部１７、指令値決定部４９、第１電源部効率テーブル５１、第２電源部効率テーブル２０、力率テーブル５２、第１定着ヒータＶ−Ｉ特性テーブル５３、第２定着ヒータＶ−Ｉ特性テーブル５４、および、５Ｖ電源モード別電流値テーブル５５を備えて構成されている。
【０１１０】
指令値決定部４９は、電力指令値１（点灯制御信号１）を算出し、第１定着ヒータ１１２Ａへ送信するとともに、電力指令値２（点灯制御信号２）を算出し、第２定着ヒータ１１２Ｂへ送信する。また、指令値決定部１８は、電流指令値ｉＯ２を算出し、第２電源部１０へ送信する。なお、指令値決定部３８による電流指令値ｉＯ２の算出方法については、後ほど詳しく説明する。
【０１１１】
第１電源部効率テーブル５１は、２次側第１電源２４Ｖ１出力電流ｉＯ１、２次側第１電源２４Ｖ２出力電流ｉＯ３、第１電源５Ｖ出力電流ｉＯ４、および、１次側ＡＣ電圧ＶＡＣの第１電源変換効率η（ｉＯ１，ｉＯ２，ｉＯ３，ＶＡＣ）の関係を記録したテーブルである。
【０１１２】
力率テーブル５２は、１次側総電流ＩＡと力率λ（ＩＯ１，ＩＨ１＋ＩＨ２）の関係を記録したテーブルである。ここで、力率λ（ＩＯ１，ＩＨ１＋ＩＨ２）は、１次側換算第１電源電流ＩＯ１と、１次側第１定着ヒータ電流ＩＨ１と１次側第２定着ヒータ電流ＩＨ２の合計との関数である。
【０１１３】
第１定着ヒータＶ−Ｉ特性テーブル５３は、第１定着ヒータ１１２Ａに印加される電圧（１次側ＡＣ電圧ＶＡＣ）と定着ヒータ１１２に流れる電流（１次側第１定着ヒータ電流ＩＨ１）を記録したテーブルである。第２定着ヒータＶ−Ｉ特性テーブル５４は、第２定着ヒータ１１２Ｂに印加される電圧（１次側ＡＣ電圧ＶＡＣ）と定着ヒータ１１２に流れる電流（１次側第２定着ヒータ電流ＩＨ２）を記録したテーブルである。
【０１１４】
５Ｖ電源モード別電流値テーブル５５は、負荷４８に供給される第１電源５Ｖ出力電流ｉＯ３の値を、複写機１００のモード別に記録したテーブルである。第１電源５Ｖ出力電流ｉＯ３は、比較的変動が少ないため、動作モード別に電流値を管理することができる。
【０１１５】
（電源装置による電流制御）
次に、電源装置４１による電流制御について説明する。電源装置４１は、商用交流電源１３から第１定着ヒータ１１２Ａおよび第２定着ヒータ１１２Ｂへ供給される電流、商用交流電源１３（第１電源部４２）から負荷４６、４７、４８へそれぞれ供給される電流、、および、第２電源部１０から負荷４６へ供給される電流を制御して、商用交流電源１３から供給される電流の値が定格電流を越えないようにしながら、上限近くまで有効に使用する。
【０１１６】
なお、負荷変動の大きい２次側第１電源２４Ｖ１出力電流ｉＯ１と２次側第１電源２４Ｖ２出力電流ｉＯ３とについては、負荷電流検知回路４３、４４でリアルタイムに検知を行い、比較的負荷変動の少ない第１電源５Ｖ出力電流ｉＯ３は、５Ｖ電源モード別電流値テーブル５５に記録された動作モード別に管理している。
【０１１７】
本実施の形態では、１次側第１定着ヒータ電流をＩＨ１、１次側第２定着ヒータ電流をＩＨ２とすると、１次側総電流ＩＡは、式（１８）となる。
【数１８】
2010204427.tif 000020
なお、１次側総電流ＩＡが定格（上限）電流値まで使用される場合は、１次側換算第１電源電流ＩＯ１の電流値の維持が優先され、１次側第１定着ヒータ電流ＩＨ１および１次側第２定着ヒータ電流ＩＨ２の電流値が増減することにより調整される。
【０１１８】
ここで、負荷４６に流れる電流の合計である２次側負荷電流ｉＬのうち、第１電源部４２の２次側第１電源２４Ｖ１出力電流ｉＯ１が、ΔｉＯ２だけ減少し、第２電源部１０の２次側第２電源出力電流ｉＯ２がΔｉＯ２だけ増加する必要がある場合を考える。この場合、１次側換算第１電源２４Ｖ１出力電流ＩＯ１は、式（１９）となる。
【数１９】
2010204427.tif 000021
【０１１９】
１次側総電流（実効電流）ＩＡの皮相電流をＩＡＡとすると、ＩＡＡは、商用交流電源１３の定格電流を越えないようにする必要がある。１次側第１定着ヒータ電流ＩＨ１および１次側第２定着ヒータ電流ＩＨ２の力率は、１００％であるので、１次側総電流ＩＡの力率は、１次側換算第１電源電流ＩＯ１と、１次側第１定着ヒータ電流ＩＨ１および１次側第２定着ヒータ電流ＩＨ２の合計との関数として表す事が可能であり、１次側総電流（実効電流）ＩＡの皮相電流ＩＡＡは、実効電流ＩＡ／力率λ（ＩＯ１，ＩＨ１＋ＩＨ２）で求めることができる。従って、商用交流電源１３の定格電流は、１５［Ａｒｍｓ］であることから、式（２０）の関係が成り立つ。
【数２０】
2010204427.tif 000022
【０１２０】
式（２０）に式（１２）、式（１８）および式（１９）を代入すると式（２１）となり、さらに式（２１）を展開すると式（２２）のように、ΔｉＯ２を求める式となる。
【数２１】
2010204427.tif 000023
【数２２】
2010204427.tif 000024
そして、ΔｉＯ２が式（２２）で求めた値以上流れることにより、１次側総電流ＩＡが商用交流電源１３の定格電流を越えないようにすることができる。
【０１２１】
実際には、指令値決定部４９が、２次側第１電源２４Ｖ１出力電圧ｖＯ１、２次側第１電源２４Ｖ２出力電圧ｖＯ３、２次側第１電源５Ｖ出力電圧ｖＯ４、実効値演算部１７が演算した１次側ＡＣ電圧（実効値）ＶＡＣ、負荷電流検知部４３から受信した２次側第１電源２４Ｖ１出力電流ｉＯ１、負荷電流検知部４４から受信した２次側第１電源２４Ｖ２出力電流ｉＯ３、第１電源部効率テーブル５１の第１電源変換効率η（ｉＯ１，ｉＯ２，ｉＯ３，ＶＡＣ）、力率テーブル５２の力率λ（ＩＯ１，ＩＨ１＋ＩＨ２）、第１定着ヒータＶ−Ｉ特性テーブル５３の１次側第１定着ヒータ電流ＩＨ１、第２定着ヒータＶ−Ｉ特性テーブル５４の１次側第２定着ヒータ電流ＩＨ２、および、５Ｖ電源モード別電流値テーブル５５の第１電源５Ｖ出力電流ｉＯ４を用いて、ΔｉＯ２だけ増加した電流指令値ｉＯ２を算出し、第２電源部１０へ逐次送信する。そして、第２電源部１０が２次側第２電源放流電流を電流指令値に合わせることにより、１次側総電流ＩＡが商用交流電源１３の定格電流を越えないようにすることができる。
【０１２２】
なお、上記の説明では、２次側第１電源出力電流ｉＯ１がΔｉＯ２だけ減少した場合について説明したが、２次側第１電源出力電流ｉＯ１がΔｉＯ２だけ増加した場合についても同様である。
【０１２３】
このように、第６の実施の形態にかかる画像形成装置によれば、２次側第１電源２４Ｖ１出力電圧、２次側第１電源２４Ｖ２出力電圧、２次側第１電源５Ｖ出力電圧、１次側ＡＣ電圧、２次側第１電源２４Ｖ１出力電流、２次側第１電源２４Ｖ２出力電流、第１電源変換効率、総電流の力率、１次側第１定着ヒータ電流、１次側第２定着ヒータ電流、および、第１電源５Ｖ出力電流から電流指令値を算出することができるので、第２電源部が２次側第２電源出力電流を電流指令値に合わせることにより、商用電源が供給することができる電流量の上限を超えずに、上限近くまで有効に使用することができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１、３１、４１  電源装置
２  メインＳＷ
３  力率改善回路
４、３２、４２  第１電源部
５、４３、４４  負荷電流検知部
６  ＡＣ電圧検知回路
７  充電用電源部
８  蓄電部
９  蓄電部電圧検知部
１０、３３  第２電源部
１１  メインＲＬ
１２、３５、４５  制御部
１３  商用交流電源
１４、４６、４７、４８  負荷
１５  電流検知部
１６  定着電力供給指令部
１７  実効値演算部
１８、３８、４９  指令値決定部
１９  第１電源部効率テーブル
２０、３９  第２電源部効率テーブル
２１、４０  力率テーブル
２２  定着ヒータＶ−Ｉ特性テーブル
３４  充電／放電切替部
３６  過電流検知回路
３７  第２電源電流検知部
５０  定着ヒータＡ  Ｖ−Ｉ特性テーブル
５１  定着ヒータＢ  Ｖ−Ｉ特性テーブル
５２  ５Ｖ電源モード別電流値テーブル
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
１１１  定着ヒータ駆動回路
１１２  定着ヒータ
１１２Ａ  第１定着ヒータ
１１２Ｂ  第２定着ヒータ
１１３  定着器
１１４  温度センサ
１１５  温度制御部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２５】
【特許文献１】特開２００５−２２１６７４号公報
【特許文献２】特開２００７−１４３３４０号公報
【図１】
2010204427.tif 000025
【図２】
2010204427.tif 000026
【図３】
2010204427.tif 000027
【図４】
2010204427.tif 000028
【図５】
2010204427.tif 000029
【図６】
2010204427.tif 000030
【図７】
2010204427.tif 000031
【図８】
2010204427.tif 000032
【図９】
2010204427.tif 000033
【図１０】
2010204427.tif 000034
【図１１】
2010204427.tif 000035
【図１２】
2010204427.tif 000036
【図１３】
2010204427.tif 000037