(57)【要約】【課題】複数の電力消費部を含む電動装置において特定の電力消費部に供給される電力量を最適化できるようにする。【解決手段】配電制御部１４は、主電力消費部１１の両端で電圧を検出する電圧検出部２１と、検出された電圧及び主電力消費部１１の消費電力に基づいて、電源から供給された電力を主電力消費部１１及び副電力消費部１２に分配する配電部１３のインピーダンスを算出するインピーダンス算出部２２と、検出された電圧、算出されたインピーダンス、副電力消費部１２の稼働状態、及び副電力消費部１２の消費電力に基づいて、主電力消費部１１に供給する配分電力を算出する配分電力算出部２３と、主電力消費部１１に配分電力が供給されるように配電部１３を制御する制御部２４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電力消費部の両端で電圧を検出する検出部と、
検出された前記電圧及び前記第１の電力消費部の消費電力に基づいて、電源から供給された電力を前記第１の電力消費部及び第２の電力消費部に分配する配電部のインピーダンスを算出する第１の算出部と、
検出された前記電圧、算出された前記インピーダンス、前記第２の電力消費部の稼働状態、及び前記第２の電力消費部の消費電力に基づいて、前記第１の電力消費部に供給する配分電力を算出する第２の算出部と、
前記第１の電力消費部に前記配分電力が供給されるように前記配電部を制御する制御部と、
を備える配電制御装置。
【請求項２】
前記第１の電力消費部は、交流電力により稼働し、
前記第２の電力消費部は、直流電力により稼働する、
請求項１に記載の配電制御装置。
【請求項３】
前記第１の電力消費部は、加熱装置である、
請求項２に記載の配電制御装置。
【請求項４】
前記第１の電力消費部の消費電力及び前記第２の電力消費部の消費電力を記憶する記憶部、
を更に備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の配電制御装置。
【請求項５】
前記電源は、無停電電源である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の配電制御装置。
【請求項６】
第１の電力消費部の両端で電圧を検出するステップと、
検出された前記電圧及び前記第１の電力消費部の消費電力に基づいて、電源から供給された電力を前記第１の電力消費部及び第２の電力消費部に分配する配電部のインピーダンスを算出するステップと、
検出された前記電圧、算出された前記インピーダンス、前記第２の電力消費部の稼働状態、及び前記第２の電力消費部の消費電力に基づいて、前記第１の電力消費部に供給する配分電力を算出するステップと、
前記第１の電力消費部に前記配分電力が供給されるように前記配電部を制御するステップと、
を備える配電制御方法。
【請求項７】
第１の電力消費部と、
第２の電力消費部と、
電源から供給された電力を前記第１の電力消費部及び前記第２の電力消費部に分配する配電部と、
前記第１の電力消費部の両端で電圧を検出する検出部と、
検出された前記電圧及び前記第１の電力消費部の消費電力に基づいて、前記配電部のインピーダンスを算出する第１の算出部と、
検出された前記電圧、算出された前記インピーダンス、前記第２の電力消費部の稼働状態、及び前記第２の電力消費部の消費電力に基づいて、前記第１の電力消費部に供給する配分電力を算出する第２の算出部と、
前記第１の電力消費部に前記配分電力が供給されるように前記配電部を制御する制御部と、
を備える電動装置。
【請求項８】
媒体に画像を形成する画像形成機構、
を更に備え、
前記第１の電力消費部は、前記媒体に形成された画像を加熱して定着させる加熱装置である、
請求項７に記載の電動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電制御装置、配電制御方法、及び電動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電力消費部を含む電動装置において、電源から供給される電力を各電力消費部に分配する技術が利用されている。例えば、複写機、プリンタ、スキャナ、ファクシミリ等を含む複合機において、媒体上のインク等を加熱して定着させる定着ヒータに供給される電力の分配を制御する技術がある。
【０００３】
例えば、定着ヒータへの電力供給不足の防止を目的として、ＡＣ制御板に電圧検知回路を設け、定着ヒータの通電時に印加される電圧を検出し、検出結果に基づいて電力制御を行う構成が開示されている（特許文献１）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の電力消費部を含む電動装置においては、優先的に電力供給を受けるべき電力消費部が存在する場合がある。例えば、定着ヒータは画像形成処理の迅速性、品質等に大きな影響を与えるため、できるだけ多くの電力が供給されるべき電力消費部の１つである。
【０００５】
電源から供給される電力及び電動装置における最大使用電力量が一定である場合、特定の電力消費部（例えば定着ヒータ等）に配分可能な電力量は他の電力供給部へ配分される電力量に応じて変化する。上記従来技術のように、定着ヒータの稼働時に印加される電圧のみに基づいて電力制御を行う場合、定着ヒータに配分可能な電力量を他の電力消費部の稼働状況に応じて最適化（最大化）することができない。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の電力消費部を含む電動装置において特定の電力消費部に供給される電力量を最適化できるように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、本発明は、第１の電力消費部の両端で電圧を検出する検出部と、検出された前記電圧及び前記第１の電力消費部の消費電力に基づいて、電源から供給された電力を前記第１の電力消費部及び第２の電力消費部に分配する配電部のインピーダンスを算出する第１の算出部と、検出された前記電圧、算出された前記インピーダンス、前記第２の電力消費部の稼働状態、及び前記第２の電力消費部の消費電力に基づいて、前記第１の電力消費部に供給する配分電力を算出する第２の算出部と、前記第１の電力消費部に前記配分電力が供給されるように前記配電部を制御する制御部と、を備える配電制御装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数の電力消費部を含む電動装置において特定の電力消費部に供給される電力量を最適化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態に係る電動装置の機能的構成を例示する図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る配電制御部による処理の流れを例示するフローチャートである。
【図３】図３は、実施の形態に係る複合機の外観的構成を例示する図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る複合機の内部構成を例示する図である。
【図５】図５は、実施の形態に係るＣＰＵによるインピーダンスの算出方法の一例を説明するための図である。
【図６】図６は、実施の形態に係るＣＰＵにより配分電力を決定する際に用いられる配分電力テーブルを例示する図である。
【図７】図７は、実施の形態に係る配電制御部により電力が分配される状態を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、実施の形態に係る電動装置１の機能的構成を例示する図である。本実施の形態に係る電動装置１は複数の電力消費部を含み、電源から供給される電力を各電力消費部に分配する機能を備えるものである。
【００１１】
本実施の形態に係る電動装置１は主電力消費部１１（第１の電力消費部）、副電力消費部１２（第２の電力消費部）、配電部１３、及び配電制御部１４を含む。
【００１２】
主電力消費部１１及び副電力消費部１２は共に電源から供給される電力を消費して所定の機能を実現するユニットであり、例えば電子デバイス、ロジック回路、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、発熱体、動力発生機構、リンク機構、これらの組み合わせ等により構成され得る。主電力消費部１１は供給される電力量が最適化（最大化）されるべき電力消費部である。副電力消費部１２は主電力消費部１１以外の電力消費部である。主電力消費部１１及び副電力消費部１２はそれぞれ複数であってもよい。
【００１３】
配電部１３は電源から供給される電力を主電力消費部１１及び副電力消費部１２に分配するユニットである。配電部１３は後述する配電制御部１４からの制御信号に応じて電力の分配を制御する。配電部１３は、例えば配線、スイッチングデバイス等を利用して構成され得る。
【００１４】
配電制御部１４は配電部１３を制御する制御信号を生成するユニットである。配電制御部１４は電子デバイス、ロジック回路、ＣＰＵ、メモリ、これらの組み合わせ等により構成され得る。配電制御部１４は電圧検出部２１（検出部）、インピーダンス算出部２２（第１の算出部）、配分電力算出部２３（第２の算出部）、及び制御部２４を含む。配電制御部１４は主電力消費部１１及び副電力消費部１２の一方又は両方を制御する制御信号を生成してもよい。
【００１５】
電圧検出部２１は主電力消費部１１の両端で電圧を検出する。
【００１６】
インピーダンス算出部２２は電圧検出部２１により検出された主電力消費部１１の電圧及び主電力消費部１１の消費電力に基づいて、配電部１３のインピーダンスを算出する。主電力消費部１１の消費電力とは、主電力消費部１１の各稼働状態に対応した消費電力であり、例えば稼働時における消費電力、非稼働時における消費電力等である。主電力消費部１１の消費電力の取得方法は特に限定されるべきものではなく、例えば所定のメモリに記憶されていてもよい。
【００１７】
配分電力算出部２３は電圧検出部２１により検出された主電力消費部１１の電圧、インピーダンス算出部２２により算出された配電部１３のインピーダンス、副電力消費部１２の稼働状態、及び副電力消費部１２の消費電力に基づいて、主電力消費部１１に供給する電力である配分電力を算出する。副電力消費部１２の消費電力とは、副電力消費部１２の各稼働状態に対応した消費電力であり、例えば稼働時における消費電力、非稼働時における消費電力等である。副電力消費部１２の消費電力の取得方法は特に限定されるべきものではなく、例えば所定のメモリに記憶されていてもよい。副電力消費部１２が複数存在する場合には、各副電力消費部１２に対応する複数の稼働状態及び複数の消費電力が配分電力を算出するために使用される。
【００１８】
制御部２４は算出された配分電力が主電力消費部１１に供給されるように配電部１３を制御する制御信号を生成する。
【００１９】
図２は、実施の形態に係る配電制御部１４による処理の流れを例示するフローチャートである。電動装置１の電源がＯＮになると、電圧検出部２１は主電力消費部１１の両端で電圧を検出する（Ｓ１０１）。その後、インピーダンス算出部２２は検出された主電力消費部１１の電圧及び主電力消費部１１の消費電力に基づいて、配電部１３のインピーダンスを算出する（Ｓ１０２）。その後、配分電力算出部２３は主電力消費部１１の電圧、配電部１３のインピーダンス、副電力消費部１２の稼働状態、及び副電力消費部１２の消費電力に基づいて、主電力消費部１１に供給する配分電力を算出する（Ｓ１０３）。
【００２０】
図３は、実施の形態に係る電動装置１の具体例である複合機１０１の外観的構成を例示する図である。複合機１０１は画像形成処理を行う装置であり、複写機能、プリンタ機能、スキャナ機能、及びファクシミリ機能を有する。本例に係る複合機１０１はＡＤＦ（Auto  Document  Feeder）１１１、読取りユニット１１２、書込みユニット１１３、プリンタユニット１１４、キャパシタユニット１１５、感光体ドラム１２１、現像ユニット１２２、搬送ユニット１２３、定着ユニット１２４、及び排紙ユニット１２５を含む。
【００２１】
ここでは一例として複写機能を実行した場合の動作例を説明する。原稿束がＡＤＦ１１１にセットされると、各原稿は順次読取りユニット１１２に送られ、各原稿の画像が読取りユニット１１２により読み取られる。読み取られた画像情報は書込みユニット１１３による画像処理により光情報に変換される。感光体ドラム１２１は一様に帯電された後、書込みユニット１１３からの光情報に基づいて露光され、その表面に静電潜像が形成される。静電潜像は現像ユニット１２２により現像され、トナー像となる。トナー像は搬送ユニット１２３により搬送されてきた記録用紙に転写される。記録用紙は定着ユニット１２４により加熱され、トナー像が定着する。定着ユニット１２４は電力が供給されることにより発熱する定着ヒータを利用して構成される。トナー像が定着した記録用紙は排紙ユニット１２５に排出される。排紙ユニット１２５は複数の記録用紙を纏めるフィニッシャを備え、定着後の記録用紙を所定の形態に纏める。
【００２２】
本例においては、定着ユニット１２４が上記主電力消費部１１に相当し、他のユニット１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１２１，１２２，１２３，１２５が上記副電力消費部１２に相当するものとする。すなわち、本例に係る複合機１０１は定着ユニット１２４に供給される電力量を他のユニット１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１２１，１２２，１２３，１２５の稼働状態に応じて最適化（最大化）する機能を備えている。
【００２３】
図４は、実施の形態に係る複合機１０１の内部構成を例示する図である。複合機１０１は電源２０１から供給される交流電力により駆動する。電源２０１は商用電源からの電力供給が遮断された場合でも所定時間電力を供給することができる無停電電源であることが好ましい。
【００２４】
複合機１０１は配線２０５、定着ヒータ２１１、定着リレー２１２、駆動素子２１３、電圧検出回路２１４、ＤＣ（Direct  Current）負荷群２２１、電源ユニット（ＰＳＵ：Power  Supply  Unit）２２２、ＣＰＵ２３１、及びメモリ２３２を含む。インピーダンスＺは配線２０５（配電部１３）のインピーダンスを示している。
【００２５】
定着ヒータ２１１は交流電力により発熱する発熱体である。定着リレー２１２はＯＮ／ＯＦＦを切り換えるスイッチングデバイスであり、定着ヒータ２１１に電力を供給するか否かを切り換える。駆動素子２１３は電源２０１から供給される交流電力を定着ヒータ２１１の仕様に適合するように調整するデバイスである。定着リレー２１２及び駆動素子２１３はＣＰＵ２３１からの制御信号により制御される。定着ヒータ２１１、定着リレー２１２、及び駆動素子２１２は定着ユニット１２４（主電力消費部１１）の少なくとも一部を構成する。
【００２６】
電圧検出回路２１４は定着ヒータ２１１の両端で電圧を検出する回路である。電圧検出回路２１４の検出信号はＣＰＵ２３１に出力される。電圧検出回路２１４は電圧検出部２１に相当する。
【００２７】
ＤＣ負荷群２２１は直流電力により駆動する複数の電気的要素であり、ＡＤＦ１１１、読取りユニット１１２、書込みユニット１１３、プリンタユニット１１４、キャパシタユニット１１５、感光体ドラム１２１、現像ユニット１２２、搬送ユニット１２３、排紙ユニット１２５、及びこれらに含まれる各要素、すなわち副電力消費部１２に相当する。ＰＳＵ２２２は電源２０１から供給される交流電力を直流電力に変換し、各ＤＣ負荷群２２１の仕様に適合するように調整するデバイスである。ＤＣ負荷群２２１はＣＰＵ２３１からの制御信号により制御される。
【００２８】
配線２０５には電源２０１、定着リレー２１２、定着ヒータ２１１、駆動素子２１３、及びＰＳＵ２２２が接続されている。配線２０５のインピーダンスＺ（配電部１３のインピーダンス）は定着ヒータ２１１、駆動素子２１３、及びＤＣ負荷群２２１の稼働状況に応じて変化する。
【００２９】
ＣＰＵ２３１は定着リレー２１２、駆動素子２１３、及びＤＣ負荷群２１１を制御する。ＣＰＵ２３１は電圧検出回路２１４により検出された電圧及び定着ヒータ２１１の消費電力に基づいてインピーダンスＺを算出する。ＣＰＵ２３１は定着ヒータ２１１の電圧、インピーダンスＺ、ＤＣ負荷群２２１の稼働状態、及びＤＣ負荷群２２１の消費電力に基づいて、定着ヒータ２１１に供給する電力である配分電力を算出する。ＣＰＵ２３１は算出された配分電力が定着ヒータ２１１に供給されるように定着リレー２１２及び駆動素子２１３を制御する。ＣＰＵ２３１はＤＣ負荷群２２１からのフィードバック信号等に基づいてＤＣ負荷群２２１の各々の稼働状態を把握する。定着ヒータ２１１の消費電力及びＤＣ負荷群２２１の各々の消費電力はメモリ２３２に記憶されている。ＣＰＵ２３１及びメモリ２３２はインピーダンス算出部２２、配分電力算出部２３、及び制御部２４の少なくとも一部を構成する。
【００３０】
図５は、実施の形態に係るＣＰＵ２３１によるインピーダンスＺの算出方法の一例を説明するための図である。本例においては電源２０１の電圧が１００Ｖであり、インピーダンスＺの値がＲ［Ω］であり、電圧検出回路２１４により検出された定着ヒータ２１１の稼働時における電圧がＶ［Ｖ］であり、定着ヒータ２１１の稼働時における消費電力がＷ［Ｗ］であり、配線２０５を流れる電流がＩ［Ａ］である。ここで、Ｗ＝８００［Ｗ］、Ｖ＝９７［Ｖ］であるとき、Ｒは下記式（１）〜（３）より算出される。
Ｉ＝Ｗ／Ｖ＝８００／９７          …（１）
１００［Ｖ］＝Ｒ＊Ｉ＋９７［Ｖ］  …（２）
Ｒ＝３／Ｉ≒０．３６［Ω］        …（３）
【００３１】
なお、Ｒ（インピーダンスＺ）の算出方法は上記に限られるものではない。例えば、定着ヒータ２１１及びＤＣ負荷群２２１の稼働状態を変化させ、複数の稼働状態の各々に対応する複数の電圧Ｖを検出し、複数の電圧Ｖに基づいてＲを算出してもよい。
【００３２】
図６は、実施の形態に係るＣＰＵ２３１により配分電力を決定する際に用いられる配分電力テーブル３０１を例示する図である。配分電力テーブル３０１中、「ＡＣ配分電力」の項目が付された列に記載されている値Ｗ１〜Ｗ３２は定着ヒータ２１１に供給される配分電力を示している。「電圧検出結果」の項目が付された列に記載されている値ａ，ｂは電圧検出回路２１４により検出された定着ヒータ２１１の稼働時における電圧を示している。「インピーダンス」の項目が付された列に記載されている値０−０．１［Ω］、０．１−０．２［Ω］、０．２−０．３［Ω］、０．３−０．４［Ω］はＣＰＵ２３１により算出されたインピーダンスＺの値Ｒの範囲を示している。「ジョブ内容」の項目が付された列にはＤＣ負荷群２２１の稼働状態がＤＣ負荷群２２１の種類毎（本例ではスキャナ及びフィニッシャ）に示されている。
【００３３】
定着ヒータ２１１への配分電力Ｗ１〜Ｗ３２は電圧検出回路２１４による検出結果（電圧検出結果）、インピーダンスＺの値Ｒ（インピーダンス）、ＤＣ負荷群２２１の稼働状態（ジョブ内容）、及び稼働中のＤＣ負荷群２２１の消費電力に基づいて決定される。例えば、電圧検出結果がａ［Ｖ］であり、インピーダンスＺの値Ｒが０．３６［Ω］であり、スキャナが非稼働（×）であり、フィニッシャが稼働（○）である場合、配分電力の値はＷ１５となる。配分電力Ｗ１〜Ｗ３２の具体的な値は複合機１０１に規定されている最大使用電力量、稼働中のＤＣ負荷群２２１の消費電力等に基づいて算出され得る。
【００３４】
図７は、実施の形態に係る配電制御部１４により電力が分配される状態を例示する図である。本例では、複合機１０１に規定されている最大使用電力量が１５００Ｗとなっている。Ｃａｓｅ１はスキャナ及びフィニッシャが非稼働である場合を示している。Ｃａｓｅ２はスキャナ及びフィニッシャが稼働である場合を示している。Ｃａｓｅ３はスキャナが稼働であり、フィニッシャが非稼働である場合を示している。Ｃａｓｅ４はスキャナが非稼働であり、フィニッシャが稼働である場合を示している。図７に示されるように、ＡＣ配分電力（定着ヒータ２１１への配分電力）はスキャナ及びフィニッシャの各稼働状態、及びスキャナ及びフィニッシャの各消費電力に応じて最大化されている。
【００３５】
なお、上記実施の形態においては、電動装置１として複合機１０１を例示したが、電動装置１はこれに限られるものではなく、複数の電力消費部を含む公知又は新規の様々な装置であり得る。また、主電力消費部１１として画像形成機構における定着ヒータ２１１（定着ユニット１２４）を例示したが、主電力消費部１１はこれに限られるものでなく、公知又は新規の様々な電気的要素であり得る。
【００３６】
上記のように、本実施の形態に係る配電制御部１４によれば、複数の電力消費部を含む電動装置１において特定の電力消費部（主電力消費部１１）に供給される電力量を最適化することが可能となる。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記実施の形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図するものではない。この新規な実施の形態はその他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更、及び組み合わせを行うことができる。この実施の形態及びその変形は発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３８】
１  電動装置
１１  主電力消費部（第１の電力消費部）
１２  副電力消費部（第２の電力消費部）
１３  配電部
１４  配電制御部
２１  電圧検出部（検出部）
２２  インピーダンス算出部（第１の算出部）
２３  配分電力算出部（第２の算出部）
２４  制御部
１０１  複合機
１１１  ＡＤＦ
１１２  読取りユニット
１１３  書込みユニット
１１４  プリンタユニット
１１５  キャパシタユニット
１２１  感光体ドラム
１２２  現像ユニット
１２３  搬送ユニット
１２４  定着ユニット
１２５  排紙ユニット
２０１  電源
２０５  配線
２１１  定着ヒータ
２１２  定着リレー
２１３  駆動素子
２１４  電圧検出回路
２２１  ＤＣ負荷群
２２２  電源ユニット
２３１  ＣＰＵ
２３２  メモリ
３０１  配分電力テーブル
Ｚ  インピーダンス
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３９】
【特許文献１】特開２０１２−２１２１０１号公報
【図１】
2018022070.tif 000003
【図２】
2018022070.tif 000004
【図３】
2018022070.tif 000005
【図４】
2018022070.tif 000006
【図５】
2018022070.tif 000007
【図６】
2018022070.tif 000008
【図７】
2018022070.tif 000009