(57)【要約】【課題】電源装置において、ヒーター以外の負荷への電力供給状況を監視することなく第２電源からの給電を制御して、第１電源から供給する最大出力電力値を所定の制限レベル以下にする。【解決手段】ＡＣ商用電源ＰＳから電力の供給を受けてＤＣ内部バス電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換装置１と、ＤＣ内部バス６に接続された蓄電装置７と、ＤＣ内部バス電圧を定着装置３に供給するヒーター制御電源２と、ＤＣ内部バス電圧を定着装置３以外の定電圧負荷５に供給するＤＣ／ＤＣ変換装置４を備えた電源装置である。ＡＣ／ＤＣ変換装置１の出力電力が予め定めた最大出力電力値を超過したとき、ＤＣ内部バス電圧の降下に伴い導通して蓄電装置７からＤＣ内部バス６に電力を供給するダイオード１４を備え、前記蓄電装置７から不足の電力を供給する。【選択図】図３
2015133865.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る第１電源と、
蓄電池の出力を入力源に用いる第２電源と、
定電圧負荷に電力を供給する負荷電力供給部と、
ヒーターに電力を供給するヒーター電力供給部と、
前記第１電源と前記第２電源と前記負荷電力供給部と前記ヒーター電力供給部とを接続するＤＣ内部バスと、
前記第２電源からの前記ＤＣ内部バスへの給電をオン・オフ制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記ＤＣ内部バスの電圧が所定値より低下したとき、前記第２電源から前記ＤＣ内部バスに電力を供給するようオン・オフ制御することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載された電源装置において、
前記第１電源の出力電力を入力する入力手段、を有し、
前記入力手段に入力した出力電力を、前記第１電源の最大出力電力値として設定することを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された電源装置において、
前記制御手段はダイオードにより構成されることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載された電源装置において、
前記第２電源は、前記蓄電池の出力電圧を前記ＤＣ内部バスの電圧に変換する電圧変換装置を有することを特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載された電源装置において、
前記第２電源は、二次電池及びコンデンサの少なくとも一つを有することを特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載された電源装置において、
前記第２電源は、リチウムイオン電池、電気二重層コンデンサ、プロントポリマー電池およびニッケル水素電池の少なくとも一つを有することを特徴とする電源装置。
【請求項７】
請求項３乃至６のいずれかに記載された電源装置において、
前記ダイオードに並列に接続され、前記第２電源の充電時に前記第２電源と前記ＤＣ内部バスとを導通させるスイッチを備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載された電源装置を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置及び電源装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置において、その立ち上げ期間を短縮することが従来から課題となっている。その課題達成のためには、定着装置へ大電力を供給することが必要不可欠である。ところが、ＡＣ商用電源における供給最大電力は制限されている。そのため、従来は、画像形成装置にキャパシタや蓄電池などの蓄電装置を搭載し、立ち上げ時に、定着装置に蓄電装置及びＡＣ商用電源から電力を同時に供給することで一時的に大電力を供給し、定着装置のウォームアップ時間を短縮して立ち上げ期間の短縮化を図っている。
【０００３】
ただ、この従来の短縮手法では、ＡＣ商用電源からの電力供給が最大電力（制限値）を超過しないようにするために、定着装置以外の負荷への電力制御状態に応じて、定着装置への電力供給を制御する必要がある。そのため、定着装置以外の負荷への電力供給状況を監視するための手段が必要であるという問題がある。
【０００４】
例えば、特許文献１（特開２００５−２２１６７７号公報）には、ウォームアップ時間を短縮する目的で、商用電源からの電力を所定の制限レベルに制限して定着器に供給する電源装置を備えた画像形成装置が記載されている。
この画像形成装置の電源装置は、商用電源の交流電圧を所定の直流電圧に降圧して出力する電源回路と、充電又は放電可能な蓄電器を有しており、定着器の発熱体以外の駆動負荷は商用電源および／または蓄電器のいずれかから電力供給を受けることができるよう構成されている。プリント実行時には、駆動負荷への電力供給源として、商用電源および蓄電器が制御され、商用電源から定着器に供給される電力を上記制御結果に応じた制限レベルに制限するようになっている。
【０００５】
しかし、この画像形成装置も、商用電源からの電力を制限レベルに制限するために定着器（定着装置）以外の負荷への電力供給状況を監視する必要があり、定着装置以外の負荷への電力供給状況を監視するための手段が必要であるとの前記問題の解消には至っていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記従来の電源装置における問題に鑑みなされたものであって、その目的は、外部から供給される電力を入力源とする電源（第１電源）と蓄電池の出力を入力源に用いる電源（第２電源）を備えた電源装置において、ヒーター以外の負荷への電力供給状況を監視することなく第２電源からの給電を制御して、第１電源から供給する最大出力電力値を所定の制限レベル以下になるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、外部から供給される電力を入力源に用いる第１電源と、蓄電池の出力を入力源に用いる第２電源と、定電圧負荷に電力を供給する負荷電力供給部と、ヒーターに電力を供給するヒーター電力供給部と、前記第１電源と前記第２電源と前記負荷電力供給部と前記ヒーター電力供給部とを接続するＤＣ内部バスと、前記第２電源からの前記ＤＣ内部バスへの給電をオン・オフ制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記ＤＣ内部バスの電圧が所定値より低下したとき、前記第２電源から前記ＤＣ内部バスに電力を供給するようオン・オフ制御することを特徴とする電源装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、前記電源装置において、ヒーター以外の負荷への電力供給状況を監視することなく第２電源からの給電を制御して、第１電源から供給する最大出力電力値を所定の制限レベル以下にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に共通の画像形成装置の電源装置の構成について概略的に示すブロック図である。
【図２】定着装置のヒーター制御のための構成を説明するブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の電源装置の構成について概略的に示すブロック図である。
【図４】ユーザインターフェースからの入力で、ＡＣ／ＤＣ変換装置の最大出力電力値を変更できる、第２の実施形態に係る画像形成装置の電源装置の構成について概略的に示すブロック図である。
【図５】蓄電装置に充電又は放電用のＤＣ／ＤＣ変換装置を備えた第３の実施形態に係る画像形成装置の電源装置の構成について概略的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に共通の画像形成装置の電源装置の構成について概略的に示すブロック図である。
本画像形成装置の電源装置は、図１に示すように、ＡＣ商用電源ＰＳに接続され、外部から供給される電力を入力源に用いるＡＣ／ＤＣ変換装置１（本発明の第１電源に対応、括弧内、以下同じ）と、ＡＣ／ＤＣ変換装置１に接続されたヒーター制御電源２（ヒーター電力供給部）と、ヒーター制御電源２に接続された定着装置３（ヒーター）と、ＡＣ／ＤＣ変換装置１に対してヒーター制御電源２と並列に接続されたＤＣ／ＤＣ変換装置４（負荷電力供給部）と、ＤＣ／ＤＣ変換装置４に接続された定電圧負荷５と、ＡＣ／ＤＣ変換装置１と並列に接続され、図示しない蓄電池を備え、蓄電池の出力を入力源に用いる蓄電装置７（第２電源）と、を備えている。なお、符号６は、電力供給のためのＤＣ内部バス（ＤＣ給電バスともいう）である。また、蓄電装置７は、図示しないが、前記蓄電池の出力電圧を前記ＤＣ内部バス６の電圧に変換する電圧変換装置を有する。
【００１１】
電源装置に入力されたＡＣ商用電源電圧は、ＡＣ／ＤＣ変換装置１によりＤＣ内部バス電圧に変換される。このＡＣ／ＤＣ変換装置１は、ＰＦＣ（Power Factor Correction）回路によりＡＣ商用電源をＤＣ変換したものを、さらにＤＣ内部バス電圧に変換する形式でもよい。また、ＡＣ／ＤＣ変換装置１は、最大出力電力値が設定可能であり、その出力は、通常時は最大出力電力値以下の時でも蓄電装置７の電圧より大きいように設計されている。
なお、ＡＣ／ＤＣ変換装置１の最大出力電力の設定値は、ＡＣ／ＤＣ変換装置１の出力が定電圧であるので、最大出力電流値で決定される。この場合、最大出力電流値は、過電流保護機能がある周知のＩＣ（Integrated Circuit）を用い、過電流設定値をＣＰＵ（Central Processing Unit）やトランジスタなどの半導体素子で制御することで設定することができる。
【００１２】
ヒーター制御電源２は、ＤＣ内部バス６からヒーターここでは定着装置３への給電を制御する電源である。なお、定着装置に給電する電圧はＡＣでもＤＣでもよい。
定電圧負荷５は、画像形成装置の定着装置以外の負荷である。一例としてモーターなどのアクチュエータは２４Ｖで動作し、センサやＣＰＵは、５Ｖ又は３．３Ｖで動作するものが多い。ＤＣ／ＤＣ変換装置４はＤＣ内部バス電圧を各負荷に必要なＤＣ電圧に変換するためのものである。
蓄電装置７は、ＤＣ内部バス６に接続され、ＤＣ内部バス６に対して充電又は放電を実施する。蓄電装置７は、二次電池及びコンデンサの少なくとも一つを有し、例えばリチウムイオン電池、電気二重層コンデンサ、プロントポリマー電池、ニッケル水素電池の少なくとも一つを有するものであればよい。
【００１３】
図２は、定着装置３のヒーター制御のための構成を説明するブロック図である。
定着装置３には、その温度を測定する温度センサ１２が備えられている。画像形成装置のＣＰＵ１０は、印刷状況に応じた定着装置３の所定の目標温度をＲＯＭ（Read Only Memory）１１から読み出し、温度センサ１２の出力を監視しながらヒーター制御電源２を制御する。これにより定着装置３を目標温度に制御する。
ヒーター制御電源２の制御内容は、電圧値の制御や、定着装置３への電力供給のタイミング制御が挙げられる。
【００１４】
（第１の実施形態）
図３は、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の電源装置の構成について概略的に示すブロック図である。電源装置の蓄電装置７の部分が上述の電源装置と相違し、他の部分は同じであるので、同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。
蓄電装置７は、ＤＣ内部バス６とスイッチ１３、及び前記ＡＣ／ＤＣ変換装置１の出力電力が予め定めた最大出力電力値を超過したとき、蓄電装置７からのＤＣ内部バスへの給電をオン・オフ制御する制御手段、ここでは、ＤＣ内部バス電圧の降下に伴い導通して前記蓄電装置７からＤＣ内部バスに電力を供給するダイオード１４を介して、ヒーター制御電源２及びＤＣ／ＤＣ変換装置４に接続されている。蓄電装置７の充電は、画像形成装置が印刷を実施していない電力消費の小さい期間に実施する。充電の際はスイッチ１３を導通し、電圧の高いＤＣ内部バス６から蓄電装置７へ充電される。スイッチ１３はＦＥＴ（Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの半導体スイッチやリレーなどのメカ（メカニカル）スイッチなどを用いるのが好適である。またスイッチ１３が開放の場合は、ダイオード１４が導通しないために蓄電装置の充電又は放電は行われない。
【００１５】
次に、本実施形態における電源装置の動作について説明する。
即ち、図３に示す電源装置の構成において、ある時刻ｔ１以前は、画像形成装置の消費電力はＡＣ／ＤＣ変換装置１の最大出力電力値より小さいものとする。この時、画像形成装置の消費電力はＡＣ／ＤＣ変換装置１から供給され、ＤＣ内部バス６の電圧は電池電圧より高い電圧となっている。
【００１６】
次に、時刻ｔ１からｔ２の間は、画像形成装置の消費電力はＡＣ／ＤＣ変換装置１の最大出力電力値より大きいものとする。この時は、ＡＣ／ＤＣ変換装置１の出力が低下するためＤＣ内部バス６の電圧は下がる。ＤＣ内部バス６の電圧が所定値、即ち蓄電装置７の電圧−Ｖｆ（ダイオード１４の順方向電圧）より低下すると、ダイオード１４が導通する。これにより、最大出力電力値を超える消費電力は蓄電装置７から供給され、また、ＤＣ内部バス６の電圧は蓄電装置７の電圧−Ｖｆとなる。
【００１７】
このように、本実施形態によれば、前記ＡＣ／ＤＣ変換装置の出力電力が予め定めた最大出力電力値を超過したとき、スイッチング素子であるダイオードがＤＣ内部バス電圧の降下に伴い導通して前記蓄電装置からＤＣ内部バスに電力を供給する。したがって、画像形成装置の定着装置３または定着装置３以外の負荷への電力供給状況を監視するための特別の手段を設けることなく、ＡＣ商用電源ＰＳから画像形成装置に供給する最大出力電力値を制御することができる。
【００１８】
（第２の実施形態）
図４は、ユーザインターフェースからの入力で、ＡＣ／ＤＣ変換装置の最大出力電力値を変更できる、第２の実施形態に係る画像形成装置の電源装置の構成について概略的に示すブロック図である。
この電源装置（電源回路）は、図３に示す第１の実施形態に係る画像形成装置の電源装置におけるＡＣ／ＤＣ変換装置１に対して、使用者（ユーザ）がＡＣ／ＤＣ変換装置１の出力電力を入力するユーザインターフェース１５（入力手段）と、入力された出力電力を記憶するＲＯＭ１１などの記憶装置と、記憶装置のデーターを読み出し、読み出した出力電力でＡＣ／ＤＣ変換装置１の最大出力電力値を設定する手段、ここではＣＰＵ１０が接続されている。
この構成において、使用者は、ユーザインターフェース１５を介してＡＣ／ＤＣ変換装置１の出力電力を入力することで、ＡＣ／ＤＣ変換装置の最大出力電力値の設定値を変更することができる。
【００１９】
通常、画像形成装置のＡＣ商用電源ＰＳからの入力電力は１５００Ｗであるが、設置環境においてはＡＣ商用電源ＰＳから１５００Ｗの入力電力を供給することができず、画像形成装置を設置できない場合がある。この実施形態は、そのような設置環境においても、入力電力がＡＣ商用電源ＰＳから供給可能な電力となるように、ＡＣ／ＤＣ変換装置１の最大出力電力値を設定できるようにしている。
ユーザインターフェース１５は、例えば液晶パネルを供えた操作部が挙げられる。
【００２０】
（第３の実施形態）
図５は、蓄電装置７に充電又は放電用のＤＣ／ＤＣ変換装置を備えた第３の実施形態に係る画像形成装置の電源装置の構成について概略的に示すブロック図である。
即ち、この実施形態では、蓄電装置７は、電圧変換装置である充電又は放電用のＤＣ／ＤＣ変換装置７１と蓄電池７２を有している。蓄電装置７の電圧は、ヒーター制御電源２、ＤＣ／ＤＣ変換装置４が動作する電圧以上にする必要があるが、本実施形態では、電圧がＤＣ内部バス６より大きい蓄電池７２、或いはヒーター制御電源２、ＤＣ／ＤＣ変換装置４が動作する電圧以下の蓄電池７２を搭載することもできる。
【００２１】
本実施形態の場合、消費電力がＡＣ／ＤＣ変換装置１の最大出力電力値を超えた場合に、蓄電装置７が即座に放電するよう、放電用のＤＣ／ＤＣ変換装置７１を常に稼動しておく必要がある。なお、充電用のＤＣ／ＤＣ変換装置７１は充電実施時のみ稼動すればよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本実施形態は、画像形成装置内に電力供給のためのＤＣ内部バスを備え、ＡＣ商用電源電圧をＤＣ内部バス電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換装置と、ＤＣ内部バスに直接接続した蓄電装置と、ＤＣ内部バス電圧を定着装置に供給するヒーター制御電源と、ＤＣ内部バス電圧を定着装置以外の定電圧負荷に供給するＤＣ／ＤＣ変換装置を備えている。
【００２２】
この構成により、ＡＣ商用電源電圧をＤＣ内部バス電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換装置の最大出力電力値を制限することで、定着装置及びその他の定電圧負荷がＡＣ／ＤＣ変換装置の最大出力電力値以上の電力を必要とするときは、自動的に蓄電装置から不足の電力が供給される。
したがって、従来のように、定着制御回路に、商用電源および蓄電装置からヒーター以外の負荷（定電圧負荷）への電力供給を制御する制御状態に応じてＡＣ／ＤＣ変換装置の最大出力電力値の制限レベルを調整する調整回路を備える必要がなく、定着制御回路の構成が簡易なものとなりコストも低減できる。
【符号の説明】
【００２３】
１・・・ＡＣ／ＤＣ変換装置、２・・・ヒーター制御電源、３・・・定着装置、４・・・ＤＣ／ＤＣ変換装置、５・・・負荷（定電圧負荷）、６・・・ＤＣ内部バス、７・・・蓄電装置、１０・・・ＣＰＵ、１１・・・ＲＯＭ、１２・・・温度センサ、１３・・・スイッチ、１４・・・ダイオード、１５・・・ＵＩ（ユーザインターフェース）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開２００５−２２１６７７号公報
【図１】
2015133865.tif 000003
【図２】
2015133865.tif 000004
【図３】
2015133865.tif 000005
【図４】
2015133865.tif 000006
【図５】
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