(57)【要約】【課題】電力効率の低下による無駄な電力消費を削減できるようにする。【解決手段】電源装置は複数の機能を有する複合機ユニット１０に対する主電源として商用電源に接続されるスイッチング電源ユニット２１と、複合機ユニット１０に対する補助電源として予め充電される蓄電デバイス２２とを備える。さらに電源装置は、複合機ユニット１０に流れる負荷電流を監視し、この負荷電流がスイッチング電源ユニット２１の電力効率の許容下限として設定される閾値未満であるときに蓄電デバイス２２からの電力をスイッチング電源ユニット２１からの電力に代って複合機ユニット１０に供給し負荷電流が閾値以上に増大したときにスイッチング電源ユニット２１からの電力を複合機ユニット１０に供給する制御回路３０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の機能を有する複合機ユニットに対する主電源として商用電源に接続される電源ユニットと、前記複合機ユニットに対する補助電源として予め充電される蓄電デバイスと、前記複合機ユニットに流れる負荷電流を監視し、負荷電流が前記電源ユニットの電力効率の許容下限として設定される閾値未満であるときに前記蓄電デバイスからの電力を前記電源ユニットからの電力に代って前記複合機ユニットに供給し、負荷電流が閾値以上に増大したときに前記電源ユニットからの電力を前記複合機ユニットに供給する制御回路とを備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記制御回路は前記蓄電デバイスからの電力が前記電源ユニットからの電力に代って前記複合機ユニットに供給される間に前記蓄電デバイスの残り充電量が所定値未満になったことを確認し、前記蓄電デバイスからの電力を前記電源ユニットからの電力に切換えるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御回路は前記電源ユニットからの電力を前記蓄電デバイスからの電力に切換えるために前記蓄電デバイスが充電済であることを予め確認するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項４】
前記制御回路は前記蓄電デバイスが充電済みでないときに前記負荷電流に関係なく前記電源ユニットからの電力を前記複合機ユニットに供給するように構成されることを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
前記制御回路は前記蓄電デバイスが充電済でないときに前記電源ユニットからの電力により前記蓄電デバイスを充電させるように構成されることを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
【請求項６】
前記制御回路は前記蓄電デバイスの充電を行うために前記負荷電流が前記閾値以上でかつ最大値未満であることを確認するように構成されることを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
【請求項７】
複数の機能を有する複合機ユニットに対する主電源として商用電源に接続される電源ユニットと、前記複合機ユニットに対する補助電源として予め充電される蓄電デバイスとを備える電源装置用の電源制御方法であって、前記複合機ユニットに流れる負荷電流を監視し、負荷電流が前記電源ユニットの電力効率の許容下限として設定される閾値未満であるときに前記蓄電デバイスからの電力を前記電源ユニットからの電力に代って前記複合機ユニットに供給し、負荷電流が閾値以上に増大したときに前記電源ユニットからの電力を前記複合機ユニットに供給することを特徴とする電源制御方法。
【請求項８】
前記蓄電デバイスからの電力が前記電源ユニットからの電力に代って前記複合機ユニットに供給される間に前記蓄電デバイスの残り充電量が所定値未満になったことを確認し、前記蓄電デバイスからの電力を前記電源ユニットからの電力に切換えることを特徴とする請求項７に記載の電源制御方法。
【請求項９】
前記電源ユニットからの電力を前記蓄電デバイスからの電力に切換えるために前記蓄電デバイスが充電済であることを予め確認することを特徴とする請求項７に記載の電源制御方法。
【請求項１０】
前記蓄電デバイスが充電済みでないときに前記負荷電流に関係なく前記電源ユニットからの電力を前記複合機ユニットに供給することを特徴とする請求項９に記載の電源制御方法。
【請求項１１】
前記蓄電デバイスが充電済でないときに前記電源ユニットからの電力により前記蓄電デバイスを充電させることを特徴とする請求項１０に記載の電源制御方法。
【請求項１２】
前記蓄電デバイスの充電を行うために前記負荷電流が前記閾値以上でかつ最大値未満であることを確認することを特徴とする請求項１１に記載の電源制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電デバイスを補助電源として用いる電源装置および電源制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近では、デジタル複合機（ＭＦＰ）の省エネルギー化や利便性の向上が市場からの要求に従って進められている。
【０００３】
一般に、デジタル複合機はスキャナ機能、プリンタ機能、およびこれらを組み合わせたコピー機能等を有し、これら機能の動作を実質的に行わないスリープ状態において電力消費を低減するように構成されている。具体的には、大電力を主に消費する定着器用の定着ヒータがスリープ状態でオフされ、この定着ヒータと同様に電源回路の負荷となる２次側部品、例えば各種基板やセンサの動作も制限される。
【０００４】
また、２次バッテリや電気二重層キャパシタ(ＥＤＬＣ)等の蓄電デバイスが定着器のウォームアップに際して定着ヒータに流れる電流を増大させる補助電源として搭載されることもある。これは、定着器を所定の定着温度まで立ち上げるために要するウォームアップ時間を短縮して利便性を向上させる。
【０００５】
ところで、デジタル複合機の電源回路は通常スイッチング電源で構成されているが、２次側部品の動作を制限して電源回路から負荷に流れる電流の量を低下させた場合に良好な電力効率を得ることは難しい。例えば高い電力効率が維持される負荷電流の範囲を広げた電源ユニット、あるいは標準電流用出力および小電流用出力を持つ２電源方式の電源ユニットを電源回路として利用することも考えられる。しかし、この方策は無視できない製造コストの増大を招くため、実用的でない。ちなみに、深夜時間帯において割安な商用電力を有効に利用する技術を開示する文献がある（例えば特許文献１を参照）。この技術では、負荷電流が減少する深夜時間帯に２次バッテリを充電し、負荷電流が増大する深夜時間帯以外の時間帯に２次バッテリからの電力をスイッチング電源（ＤＣ／ＡＣインバータ）介して出力するためのスイッチ制御が行われる。
【特許文献１】特開２００１−１０３６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この技術では、スイッチ制御がスイッチング電源の電力効率に関係なく行われる。
【０００７】
本発明の目的は、電力効率の低下による無駄な電力消費を削減できる電源装置および電源制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１観点によれば、複数の機能を有する複合機ユニットに対する主電源として商用電源に接続される電源ユニットと、複合機ユニットに対する補助電源として予め充電される蓄電デバイスと、複合機ユニットに流れる負荷電流を監視し、負荷電流が電源ユニットの電力効率の許容下限として設定される閾値未満であるときに蓄電デバイスからの電力を電源ユニットからの電力に代って複合機ユニットに供給し、負荷電流が閾値以上に増大したときに電源ユニットからの電力を複合機ユニットに供給する制御回路とを備える電源装置が提供される。
【０００９】
本発明の第２観点によれば、複数の機能を有する複合機ユニットに対する主電源として商用電源に接続される電源ユニットと、複合機ユニットに対する補助電源として予め充電される蓄電デバイスとを備える電源装置用の電源制御方法であって、複合機ユニットに流れる負荷電流を監視し、負荷電流が電源ユニットの電力効率の許容下限として設定される閾値未満であるときに蓄電デバイスからの電力を電源ユニットからの電力に代って複合機ユニットに供給し、負荷電流が閾値以上に増大したときに電源ユニットからの電力を複合機ユニットに供給する電源制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
これら電源装置および電源制御方法では、複合機ユニットに流れる負荷電流が監視される。蓄電デバイスからの電力は負荷電流が電源ユニットの電力効率の許容下限として設定される閾値未満であるときに電源ユニットからの電力に代って複合機ユニットに供給され、電源ユニットからの電力は負荷電流が閾値以上に増大したときに複合機ユニットに供給される。すなわち、電源ユニットは電力効率が許容範囲にある状態で使用されるため、電力効率の低下による無駄な電力消費を防止できる。
【００１１】
また、蓄電デバイスは負荷電流が減少した状態で電力供給に使用されるため、蓄電容量が比較的少なくても、長時間に渡って電力供給を継続できる。これは、複合機を小型化する上で有利である。他方、負荷電流が閾値を越えて増大すると、蓄電デバイスの使用が停止される。これにより、蓄電デバイスから過大な電流が流れ出すことがないため、蓄電デバイスの寿命を延ばすことができる。
【００１２】
さらに、負荷電流の監視により複合機ユニットの状態を把握しているため、複合機ユニットの種類の変更に対して汎用性を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の第１実施形態に係るデジタル複合機について添付図面を参照して説明する。
【００１４】
図１はこのデジタル複合機の回路構成を概略的に示す。このデジタル複合機は、スキャナ機能、プリンタ機能、およびこれらを組み合わせたコピー機能等を有する複合機ユニット１０、この複合機ユニット１０に電力を供給する電源回路２０、および電源回路２０を制御信号ＣＮＴ１〜ＣＮＴ３により制御する電力制御制御回路３０を備える。
【００１５】
複合機ユニット１０は例えば原稿の画像を読み取るスキャナ部１１、用紙に画像を印刷するプリンタ部１２、様々なキー入力および表示を行うための操作パネル１３、並びにこれらスキャナ部１１、プリンタ部１２、および操作パネル１３を制御する主制御部１４を含む。スキャナ部１１は例えばコピー用あるいはコンピュータ編集用に原稿の画像を読み取るために設けられている。プリンタ部１２は例えばスキャナ部１１によって読み取られた画像、あるいは例えばネットワークを介して接続される外部のコンピュータからの印刷データに対応する画像を電子写真方式で印刷するレーザプリンタである。このプリンタ部１２では、印刷動作が像担持体を予め帯電し、印刷すべき画像に対応して照射されるレーザビームにより像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー像として現像し、このトナー像を用紙に転写し、用紙上のトナー像を定着器により熱定着させることにより行われる。この定着器は、複合機ユニット１０の消費電力の大部分を占める定着ヒータ１２Ａにより加熱される。操作パネル１３は例えばメニュー選択キー、機能オプション項目選択キー、数値入力キーのようなハードキー並びに絵やメッセージ等を表示しかつキー入力可能なタッチパネル方式のディスプレイをユーザインターフェースとして含む。主制御部１４はシステムバスＳＢを介してスキャナ部１１およびプリンタ部１２に接続され、さらに操作パネル１３に接続される。この主制御部１４は少なくともスキャナ機能、プリンタ機能、およびコピー機能を実行するために必要とされるデータ処理を行うＣＰＵ、このＣＰＵの制御プログラムや固定データを格納するＲＯＭ、ＣＰＵに対して入出力されるデータを一時的に格納するＲＡＭ、および通信部等を含む。
【００１６】
電源回路２０は複合機ユニット１０に対する主電源として設けられるスイッチング電源ユニット２１、複合機ユニット１０に対する補助電源として設けられる蓄電デバイス２２を有する。蓄電デバイス２２は例えば２次バッテリや電気二重層キャパシタ(ＥＤＬＣ)により構成される。スイッチング電源ユニット２１は電源スイッチＰＷを介して商用電源に接続され、この商用電源からの交流電力をインバータ方式で直流電力に変換して電源回路２０の出力ノードＰＯに出力する。出力ノードＰＯは蓄電デバイス２２の充電用に設けられるダイオード２３およびスイッチ２４を介して蓄電デバイス２２に接続される。蓄電デバイス２２は蓄電デバイス２２からの直流電流出力用に設けられるスイッチ２５およびダイオード２６を介して出力ノードＰＯに接続される。スイッチ２５は制御信号ＣＮＴ１により制御され、スイッチ２４は制御信号ＣＮＴ２により制御される。スイッチ２５は、制御信号ＣＮＴ１が低レベルであるときにオフし、これが高レベルであるときにオンする。スイッチ２４は制御信号ＣＮＴ２が低レベルであるときにオフし、これが高レベルであるときにオンする。ダイオード２３は蓄電デバイス２２から出力ノードＰＯに向う電流を阻止する方向の接続状態にあり、ダイオード２６は出力ノードＰＯから蓄電デバイス２２に向う電流を阻止する方向の接続状態にある。スイッチング電源ユニット２１は制御信号ＣＮＴ３によって制御される。スイッチング電源ユニット２１は制御信号ＣＮＴ３が低レベルにあるときに作動し、これが高レベルにあるときに停止する。
【００１７】
電源制御回路３０は抵抗３１、バッファ回路３２，３３、差動アンプ３４および制御処理部３５を含む。これらバッファ回路３２，３３、差動アンプ３４および制御処理部３５はいずれも電源回路２０の出力ノードＰＯからの電力により動作する。抵抗３１は出力ノードＰＯおよび複合機ユニット１０の電源線間において直列に接続される。抵抗３１の一端および他端はそれぞれバッファ回路３２，３３を介して差動アンプ３４の非反転入力端および反転入力端に接続される。差動アンプ３４は抵抗３１の一端の電位と抵抗３１の他端の電位との差、すなわち複合機ユニット１０に流れる負荷電流ＩＬＤおよび抵抗３１の抵抗値に依存する電圧降下を検出して、検出信号を制御処理部３５に出力する。制御処理部３５はメモリおよび入出力ポートを備えたプログラマブルマイクロプロセッサチップ等により構成され、差動アンプ３４で検出された抵抗３１での電圧降下および抵抗３１の抵抗値から負荷電流ＩＬＤを求める機能、蓄電デバイス２２から入力される出力端電圧から蓄電デバイス２２がフル充電状態であることを確認する機能、並びに蓄電デバイス２２がフル充電状態になった時点を積算開始基準として検出した負荷電流ＩＬＤを時間積分した積分値を蓄電デバイス２２の蓄電容量から減算して残り充電量を求める機能を制御プログラムの一部として備える。さらに、制御信号ＣＮＴ１〜ＣＮＴ３は制御プログラムの実行結果として制御処理部３５から得られ、制御対象となるスイッチ２５、スイッチ２４、およびスイッチング電源ユニット２１にそれぞれ供給される。このような制御処理部３５の制御状態は複合機ユニット１０の主制御部に通知されるようになっている。
【００１８】
電源スイッチＰＷがオンすると、電源回路２０からの電力が複合機ユニット１０に供給される。複合機ユニット１０の状態はこの電源投入後において次のように遷移する。複合機ユニット１０は最初にスキャナ部１１およびプリンタ部１２に対して動作準備を行わせるウォームアップ状態となる。定着ヒータ１２Ａはこのウォームアップ状態でオンされる。定着器が所定の定着温度に達すると、複合機ユニット１０はプリント動作が可能なレディ状態となる。例えばコピー開始要求が操作パネル１３の操作により入力されると、複合機ユニット１０が原稿画像を読取ってこの原稿画像をプリントする動作を行うコピー状態となり、コピー動作の終了に伴って再びレディ状態となる。定着ヒータ１２Ａはウォームアップ状態およびコピー状態において定格電力を消費する。レディー状態では、定着ヒータ１２Ａが間欠的に通電されるため平均的な電力消費はウォームアップ状態やコピー状態に比べて低下する。コピー動作後、レディ状態が第１所定時間に渡って継続すると、複合機ユニット１０が定着ヒータ１２Ａをレディ状態での消費電力より低い電力で駆動する予熱状態になる。この予熱状態は、さらにこの予熱状態が第２所定時間に渡って継続すると、複合機ユニット１０が定着ヒータ１２をオフして他のコンポーネントの電力消費も制限するスリープ状態になる。
【００１９】
上述のレディー状態、予熱状態およびスリープ状態は操作パネル１３から例えばコピー開始要求を入力することにより解除される。コピー開始要求がレディ状態で入力された場合には、速やかにコピー動作が開始される。これに対して、コピー開始要求が予熱状態あるいはスリープ状態で入力された場合には、所定の定着温度を得るためのウォームアップ状態を経てコピー動作が開始される。
【００２０】
図２は電源制御回路３０の制御動作を示す。この制御動作は上述の複合機ユニット１０の状態遷移に適合するように制御処理部３５をプログラムすることにより実現される。
【００２１】
電源スイッチＰＷがオンされた直後、制御信号ＣＮＴ１〜ＣＮＴ３はいずれも低レベルにある。このため、蓄電デバイス２２がスイッチ２５，２４により出力ノードＰＯから電気的に切離され、スイッチング電源ユニット２１が出力ノードＰＯへ電力を出力する。制御処理部３５がスイッチング電源ユニット２１からの電力によって図２に示す制御動作を開始すると、ステップＳＴ１で初期設定が行われる。この初期設定では、制御処理部３５がスイッチング電源ユニット２１、スイッチ２５、スイッチ２４の状態が不安定にならないよう新たに制御信号ＣＮＴ１〜ＣＮＴ３を低レベルに設定する。制御信号ＣＮＴ１〜ＣＮＴ３の設定結果は制御処理部３５においてメモリに格納され、これらが後続ステップの実行により逆レベルに変更されない限り継続的に出力される。ステップＳＴ２では、蓄電デバイス２２がフル充電済かチェックされる。蓄電デバイス２２がフル充電あるいはこれに近い状態でなければ、負荷電流ＩＬＤがステップＳＴ３で検出され、この負荷電流ＩＬＤがスイッチング電源ユニット２１の電力効率の許容下限として設定される閾値ＩＳＬより大きくかつレディ状態での基準値ＩＲＤ以下であるかステップＳＴ４でチェックされる。ＩＲＤはレディ状態等で複合機ユニット１０に流れる負荷電流ＩＬＤの基準値であり、コピー状態で複合機ユニット１０に流れる負荷電流の基準値を最大値としてそれよりも小さい値である。
【００２２】
負荷電流ＩＬＤがＩＳＬ＜ＩＬＤ≦ＩＲＤという条件を満足すれば、充電デバイス２２の充電がステップＳＴ５で許可される。すなわち、制御信号ＣＮＴ２が高レベルに設定され、スイッチ２４をオンさせる。このとき、蓄電デバイス２２はスイッチング電源ユニット２１から充電電流として流れる直流電流により充電される。他方、負荷電流ＩＬＤがＩＳＬ＜ＩＬＤ≦ＩＲＤという条件を満足しなければ、充電デバイス２２の充電がステップＳＴ６で禁止される。すなわち、制御信号ＣＮＴ２が低レベルに設定され、これによりスイッチ２４をオフする。このとき、蓄電デバイス２２はスイッチング電源ユニット２１から電気的に切離されるため充電されない。ステップＳＴ５またはＳＴ６の実行後、ステップＳＴ２が再び実行される。上述のステップＳＴ２，ＳＴ３，ＳＴ４，ＳＴ５，およびＳＴ６は蓄電デバイス２２がフル充電あるいはこれに近い状態になるまで繰返し実行される。ステップＳＴ４の条件はスイッチング電源ユニット２１の電力効率が著しく低下するスリープ状態、および定着ヒータ１２Ａの定格電力が消費されるウォームアップ状態、およびコピー状態を除いた状態、具体的には、レディ状態や予熱状態において満足されることになる。従って、蓄電デバイス２２の充電は複合機ユニット１０がこれらレディ状態および予熱状態において行われる。この充電は複合機ユニット１０が他の状態に遷移した場合に中断され、再びレディ状態や予熱状態に戻ることにより行われる。ちなみに、蓄電デバイス２２の充電中、制御信号ＣＮＴ１およびＣＮＴ３は低レベルに維持される。
【００２３】
蓄電デバイス２２の充電が完了すると、これがステップＳＴ２で確認され、負荷電流ＩＬＤがステップＳＴ７で検出される。続いて、この負荷電流ＩＬＤがスイッチング電源ユニット２１の電力効率の許容下限として設定される閾値ＩＳＬ未満であるかステップＳＴ８でチェックされる。負荷電流ＩＬＤがＩＬＤ＜ＩＳＬという条件を満足しなければ、スイッチング電源ユニット２１からの電力を複合機ユニット１０に供給する設定がステップＳＴ９で行われる。このとき、制御信号ＣＮＴ３が低レベルに設定され、制御信号ＣＮＴ１が複合機ユニット１０への電力供給を途切れさせないために制御信号ＣＮＴ３の設定時点よりも僅かに遅れて低レベルに設定される。すなわち、複合機ユニット１０がスリープ状態でない限り、負荷電流ＩＬＤがＩＬＤ＜ＩＳＬという条件を満足することがなく、スイッチング電源ユニット２１の電力効率が許容範囲内にあることになる。この場合、複合機ユニット１０はスイッチング電源ユニット２１からの電力により動作し、蓄電デバイス２２からの電力を使用しない。ステップＳＴ８の実行後、ステップＳＴ２が再び実行される。上述のステップＳＴ２，ＳＴ７，ＳＴ８，およびＳＴ９は複合機ユニット１０がスリープ状態になるまで繰返し実行される。
【００２４】
負荷電流ＩＬＤがＩＬＤ＜ＩＳＬという条件を満足することがステップＳＴ８で確認されれば、蓄電デバイス２２からの電力を複合機ユニット１０に供給する設定がステップＳＴ１０で行われる。このとき、制御信号ＣＮＴ１が高レベルに設定され、制御信号ＣＮＴ３が複合機ユニット１０への電力供給を途切れさせないために制御信号ＣＮＴ１の設定時点よりも僅かに遅れて高レベルに設定される。すなわち、複合機ユニット１０がスリープ状態になると、スイッチング電源ユニット２１の電力効率が許容範囲を越えて低下し、負荷電流ＩＬＤがＩＬＤ＜ＩＳＬという条件が満足されることになる。この場合、複合機ユニット１０は蓄電デバイス２２からの電力により動作し、スイッチング電源ユニット２１からの電力を使用しない。スイッチング電源ユニット２１は停止状態にあるため、実質的な電力消費がこのスイッチング電源ユニット２１において生じない。ステップＳＴ１０の実行後、蓄電デバイス２２の残り充電量が例えば１０％に設定される所定値未満になったかステップＳＴ１１でチェックされる。残り充電量がこの所定値未満でなければ、再びステップＳＴ７が実行される。スリープ状態の解除が行われない場合、ステップＳＴ７，ＳＴ８，ＳＴ１０，ＳＴ１１は残り充電量が所定値未満になるまで繰り返され、蓄電デバイス２２からの電力が複合機ユニット１０に継続的に供給される。複合機ユニット１０がスリープ状態にあっても、残り充電量が所定値未満になったことがステップＳＴ１１で確認されると、スイッチング電源ユニット２１からの電力を複合機ユニット１０に供給する設定がステップＳＴ９で行われる。これにより、スイッチング電源ユニット２１からの電力が蓄電デバイス２２からの電力に代って複合機ユニット１０に供給されるようになる。
【００２５】
尚、この際、複合機ユニット１０の消費電力が少ないために、スイッチング電源ユニット２１の電力効率があまり良くない状態になる場合がある。これに対処する場合には、例えば図３に示すようにステップＳＴ１５〜ＳＴ１９が追加され、複合機ユニット１０への電力供給と一緒に蓄電デバイス２２の充電を行わせる。図３においてステップＳｔ９に続くステップＳＴ１５では、蓄電デバイス２２がフル充電済かチェックされる。蓄電デバイス２２がフル充電あるいはこれに近い状態でなければ、負荷電流ＩＬＤがステップＳＴ１６で検出され、この負荷電流ＩＬＤがレディ状態等での基準値ＩＲＤ以下であるかステップＳＴ１７でチェックされる。負荷電流ＩＬＤがＩＬＤ≦ＩＲＤという条件を満足すれば、充電デバイス２２の充電がステップＳＴ５で許可される。すなわち、制御信号ＣＮＴ２が高レベルに設定され、スイッチ２４をオンさせる。このとき、蓄電デバイス２２はスイッチング電源ユニット２１から充電電流として流れる直流電流により充電されようになる。ステップＳＴ１８の実行後、ステップＳＴ１５が再び実行される。上述のステップＳＴ９，ＳＴ１５，ＳＴ１６，ＳＴ１７，およびＳＴ１８は蓄電デバイス２２がフル充電あるいはこれに近い状態になるまで繰返し実行される。このようにＩＳＬ＜ＩＬＤという判定条件を除外して蓄電デバイス２２の充電を行うと、スイッチング電源ユニット２１の負荷電流ＩＬＤが増加し、電力効率が改善される。すなわち、電力効率が非効率な状態の継続を防止することができる。
【００２６】
他方、ステップＳＴ１５で蓄電デバイス２２がフル充電あるいはこれに近い状態になったり、ＳＴ１７で負荷電流ＩＬＤがＩＬＤ≦ＩＲＤという条件を満足しなくなったりすれば、充電デバイス２２の充電がステップＳＴ１９で禁止される。すなわち、制御信号ＣＮＴ２が低レベルに設定され、これによりスイッチ２４をオフする。このとき、蓄電デバイス２２はスイッチング電源ユニット２１から電気的に切離されるため充電されなくなる。
【００２７】
図４は図２に示す制御動作により得られるスイッチング電源ユニット２１および蓄電デバイス２２の出力状態と複合機ユニット１０に流れる負荷電流ＩＬＤとの関係を示す。電源投入後、複合機ユニット１０の状態は図３に示すようにウォームアップ状態、レディ状態、コピー状態、レディ状態、予熱状態の順に遷移する。負荷電流ＩＬＤはこの間において閾値ＩＳＬ以上であるため、スイッチング電源ユニット２１からの電力が複合機ユニット１０に供給される。複合機ユニット１０が予熱状態からスリープ状態に遷移すると、負荷電流ＩＬＤが閾値ＩＳＬ未満に減少する。蓄電デバイス２２がフル充電あるいはこれに近い状態であれば、電源制御回路３０がこの負荷電流ＩＬＤの減少に伴ってスイッチング電源ユニット２１からの電力を蓄電デバイス２２からの電力に切換えて複合機ユニット１０に供給する。また、複合機ユニット１０がスリープ状態からウォームアップ状態に遷移すると、負荷電流ＩＬＤが閾値ＩＳＬ以上に増大する。電源制御回路３０はこの負荷電流ＩＬＤの増大に伴って蓄電デバイス２２からの電力をスイッチング電源ユニット２１からの電力に切換えて複合機ユニット１０に供給する。ちなみに、蓄電デバイス２２の残り充電量がスリープ状態において所定値未満になった場合にも、電源制御回路３０は図５に示すように蓄電デバイス２２からの電力をスイッチング電源ユニット２１からの電力に切換えて複合機ユニット１０に供給する。
【００２８】
本実施形態のデジタル複合機では、複合機ユニット１０に流れる負荷電流ＩＬＤが電源制御回路３０により監視される。蓄電デバイス２２からの電力は負荷電流ＩＬＤがスイッチング電源ユニット２１の電力効率の許容下限として設定される閾値ＩＳＬ未満であるときにスイッチング電源ユニット２１からの電力に代って複合機ユニット１０に供給され、スイッチング電源ユニット２１からの電力は負荷電流ＩＬＤが閾値ＩＳＬ以上に増大したときに複合機ユニット１０に供給される。すなわち、スイッチング電源ユニット２１は電力効率が許容範囲にある状態で使用されるため、電力効率の低下による無駄な電力消費を防止できる。
【００２９】
また、蓄電デバイス２２は負荷電流ＩＬＤが減少した状態で電力供給に使用されるため、蓄電容量が比較的少なくても、長時間に渡って電力供給を継続できる。これは、デジタル複合機を小型化する上で有利である。他方、負荷電流ＩＬＤが閾値ＩＳＬのような一定値を越えて増大すると、蓄電デバイス２２の使用が停止される。これにより、蓄電デバイス２２から過大な電流が流れ出すことがないため、蓄電デバイス２２の寿命を延ばすことができる。
【００３０】
さらに、電源制御回路３０が負荷電流ＩＬＤの監視により複合機ユニット１０の状態を把握しているため、複合機ユニット１０の種類の変更に対して汎用性を確保できる。すなわち、制御処理部３５の制御プログラムにおいて閾値ＩＳＬ等を変更するだけで様々な種類の複合機ユニット１０に適合できるため、電源制御回路３０を再度設計する必要がない。
【００３１】
以下、本発明の第２実施形態に係るデジタル複合機について説明する。図６に示す蓄電デバイス２２の蓄電容量が比較的大きい場合に適用され、図６はこの第２実施形態に係るデジタル複合機の回路構成を概略的に示し、図７は図６に示す電源制御回路３０において行われる制御動作を示す。このデジタル複合機は蓄電デバイス２２の蓄電容量が比較的大きい場合に適用され、ウォームアップ時間を短縮するための構成を除いて第１実施形態の構成と同様である。図６および図７において第１実施形態と同様な構成要素を同一参照符号で示し、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
このデジタル複合機では、図６に示すように、プリンタ部１２が定着ヒータ１２Ａを補助する定着ヒータ１２Ｂを含み、電源回路２０が定着ヒータ１２Ｂおよび蓄電デバイス２２間に接続され蓄電デバイス２２から定着ヒータ１２Ｂへの電力供給を制御するスイッチ２７を含む。制御処理部３５の制御プログラムは、少なくともウォームアップ状態において、定着ヒータ１２Ａを含む複合機ユニット１０にスイッチング電源ユニット２１からの電力を供給することに加えて定着ヒータ１２Ｂに蓄電デバイス２２からの電力を供給する電源制御を行うように第１実施形態に対して変更される。具体例としては、図７に示すステップＳＴ１２およびステップＳＴ１３が追加される。スイッチ２７は、制御処理部３５から得られる制御信号ＣＮＴ４が低レベルのときにオフし、これが高レベルのときにオンする。
【００３３】
ステップＳＴ１２は複合機ユニット１０がウォームアップ状態であるかチェックするために設けられ、負荷電流ＩＬＤが閾値ＩＳＬ以上であることがステップＳＴ８で確認されたときに実行される。複合機ユニット１０は例えばコピー開始要求が予熱状態あるいはスリープ状態で入力された場合にウォームアップ状態になる。このウォームアップ状態を確認するための一例としては、レディ状態の基準値ＩＲＤよりも少ない電流値からの大幅な負荷電流ＩＬＤの増大を検出すればよい。
【００３４】
ステップＳＴ１２でウォームアップ状態が確認されると、電源制御回路３０はステップＳＴ１３を実行する。このステップＳＴ１３では、制御信号ＣＮＴ３を高レベルに設定してスイッチング電源ユニット２１からの電力を複合機ユニット１０（定着ヒータ１２Ａを含む）に供給し、制御信号ＣＮＴ４を高レベルに設定して蓄電デバイス２２からの電力を複合機ユニット１０の定着ヒータ１２Ｂに供給する。これにより、スイッチング電源ユニット２１からの電力および蓄電デバイス２２からの電力が図８に示すようにウォームアップ状態において一緒に複合機ユニット１０に供給される。ちなみに、制御信号ＣＮＴ１はウォームアップ状態において低レベルに維持され、スイッチ２５が蓄電デバイス２２からの電力を定着ヒータ１２Ｂ以外に供給しないように制御される。ステップＳＴ１３の実行後、ステップＳＴ１１で蓄電デバイス２２の残り充電量が例えば１０％に設定される所定値未満になったかステップＳＴ１１でチェックされる。残り充電量がこの所定値未満でなければ、再びステップＳＴ７が実行される。ウォームアップ状態が終了していなければ、ステップＳＴ７，ＳＴ８，ＳＴ１２，ＳＴ１３，ＳＴ１１が繰り返され、スイッチング電源ユニット２１からの電力および蓄電デバイス２２からの電力が複合機ユニット１０に継続的に供給される。複合機ユニット１０がウォームアップ状態でなくなったことがステップＳＴ１２で確認されるか、あるいはウォームアップ状態において残り充電量が所定値未満になったことがステップＳＴ１１で確認されると、スイッチング電源ユニット２１からの電力を複合機ユニット１０に供給する設定がステップＳＴ９で行われる。これにより、スイッチング電源ユニット２１からの電力のみが複合機ユニット１０に供給されるようになる。
【００３５】
尚、この際、スイッチング電源ユニット２１の電力効率を改善するために例えば図９に示す制御動作を行うように電源制御回路３０を変形してもよい。図９に示す制御動作は、図３に示すステップＳＴ１５〜ＳＴ１９を図７に示す制御動作に追加したものである。これにより、スイッチング電源ユニット２１の負荷電流ＩＬＤが増加し、電力効率が改善される。すなわち、電力効率が非効率な状態の継続を防止することができる。
【００３６】
第２実施形態では、蓄電デバイス２２が定着器のウォームアップに際して定着ヒータ１２Ｂに電流を流す補助電源として有効に機能し、定着器を所定の定着温度まで立ち上げるために要するウォームアップ時間を定着ヒータ１２Ａおよび１２Ｂの協力により短縮して利便性を向上させることができる。ここでは、スリープ状態でスイッチング電源ユニット２１に代って複合機ユニット１０に電力を供給する蓄電デバイス２２をウォームアップ状態でスイッチング電源ユニット２１と一緒に複合機ユニット１０に電力を供給するために利用できること、並びにウォームアップ状態を確認するために負荷電流ＩＬＤを利用することが重要である。
【００３７】
ここで、本実施形態のデジタル複合機における実際の消費電力の変化について説明する。
【００３８】
複合機ユニット１０がウォームアップ状態あるいはコピー状態にあるとき、定着ヒータ１２Ａは９００Ｗ程度の電力を消費する。レディ状態になれば、定着ヒータ１２Ａが間欠的に通電されるようになり、平均的な電力消費が９００Ｗよりも低下するが、それでもかなり大きい。レディ状態が第１所定時間に渡って継続すると、複合機ユニット１０が予熱状態になり、定着ヒータ１２Ａの通電も停止される。比較的高速なデジタル複合機では、この状態でスイッチング電源ユニット２１の出力電力が３００〜５００Ｗ程度であり、このスイッチング電源ユニット２１の２次側部品となる複合機ユニット１０での消費電流総量も２００Ｗ〜４００Ｗに達する。このときのスイッチング電源ユニット２１の電力効率は最大値の８０％程度であり、複合機ユニット１０での消費電流総量が２００Ｗであるとすれば、スイッチング電源ユニット２１からみた電力消費は２５０Ｗになる。さらに予熱状態が第２所定時間に渡って継続すると、複合機ユニット１０がスリープ状態になる。この状態では、定着ヒータ１２Ａの通電が停止されるだけでなく、２次側部品である複合機ユニット１０内の主制御部１４、プリンタ部１２、およびスキャナ部１１に設けられた各種基板やセンサの動作も制限される。これにより、２次側での消費電力を２０Ｗ程度に抑えられることになる。
【００３９】
スイッチング電源ユニット２１の電力効率がこのスリープ状態においても最大値の８０％程度であると仮定すれば、このスイッチング電源ユニット２１からみた電力消費は３０Ｗ以内になる。この値は、スリープ状態における電力消費に対する規定を満足できるものである。しかしながら、実際にはスイッチング電源ユニット２１の電力効率は最大値の５０％未満に低下してしまう。従って、上述の規定を満足することは困難である。
【００４０】
本実施形態では、スイッチング電源ユニット２１がこのスリープ状態で停止され、蓄電デバイス２２からの電力が使用される。従って、電力効率が悪くなる状況でスイッチング電源ユニット２１により無駄に電力を消費することが避けられる。これは、図２に示す制御動作を行う第１実施形態においても同様である。
【００４１】
尚、本実施形態では、蓄電デバイス２２からの電力がウォームアップ状態でスイッチング電源ユニット２１からの電力と一緒に複合機ユニット１０に供給されたが、さらにコピー状態でも負荷電流ＩＬＤの監視結果に基いてスイッチング電源ユニット２１からの電力と一緒に複合機ユニット１０に供給されてもよい。但し、蓄電デバイス２２からの電力は複合機ユニット１０の定着ヒータ１２Ｂだけに供給されることが好ましい。
【００４２】
また、上述の電源制御回路３０では、主に制御処理部３５が制御プログラムに従って複雑な動作を行う。しかしながら、制御処理部３５はプログラマブルマイクロプロセッサチップ等により構成されるため、電源回路２０が複雑な動作を行う構成である場合よりも製造コストを抑えることができる。すなわち、電源回路２０では、個々の部品が十分大きな耐圧を必要とするため、部品単価が極めて高い。これに対して、上述のプログラマブルマイクロプロセッサチップ等は汎用の量産品でよく、電源回路２０に設けられる部品のように大きな耐圧も必要としない。また、バッファ回路３２，３３、差動アンプ３４が負荷電流ＩＤＬによる電圧降下を検出するために電源制御回路３０に設けられるが、これらは極めて一般的な回路であるため、これらの価格は無視できる程度である。
【００４３】
さらに、上述の実施形態では、蓄電デバイス２２がフル充電済であることを予め確認して、スイッチング電源ユニット２１からの電力および蓄電デバイス２２からの電力が切換えられる。この切換えは、例えば蓄電デバイス２２がフル充電済でなくても、残り充電量が一定値を越えていることを条件に行ってもよい。この場合には、スイッチング電源ユニット２１からの電力供給が蓄電デバイス２２を充電するために継続され、この充電後に停止される。ちなみに、蓄電デバイス２２の充電電流は、スイッチング電源ユニット２１の電力効率の低下を阻止することにもなる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るデジタル複合機の回路構成を概略的に示す図である。
【図２】図１に示す電源制御回路の制御動作を示すフローチャートである。
【図３】図１に示す電源制御回路の変形例において行われる制御動作を示すフローチャートである。
【図４】図２に示す制御動作により得られるスイッチング電源ユニットおよび蓄電デバイスの出力状態と複合機ユニットに流れる負荷電流との関係を示す波形図である。
【図５】図１に示す蓄電デバイスの残り充電量が所定値未満であることを検出したときに行われるスイッチング電源ユニットおよび蓄電デバイスの出力状態の切換えを説明するための波形図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るデジタル複合機の回路構成を概略的に示す図である。
【図７】図６に示す電源制御回路において行われる制御動作を示すフローチャートである。
【図８】図７に示す制御動作により得られるスイッチング電源ユニットおよび蓄電デバイスの出力状態と複合機ユニットに流れる負荷電流との関係を示す波形図である。
【図９】図６に示す電源制御回路の変形例において行われる制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１０…複合機ユニット、１１…スキャナ部、１２…プリンタ部、１３…操作パネル、１４…主制御部、２０…電源回路、２１…スイッチング電源ユニット（主電源）、２２…蓄電デバイス（補助電源）、２３，２６…ダイオード、２４，２５…スイッチ、３０…電源制御回路、３１…抵抗、３２，３３…バッファ回路、３４…差動アンプ、３５…制御処理部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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