(57)【要約】【課題】突入電流を生ずる負荷の作動が常に正常に行われるように負荷に電力を供給する電源装置を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】突入電流を生ずる第２負荷に電気二重層キャパシタから電流を供給し、電気二重層キャパシタへの充電電流を第２負荷以外の第１負荷の使用電流に応じて制御する。【選択図】図２
2008009112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１負荷部、第２負荷部、電源、電流制限回路及び電気二重層キャパシタを有し、
前記電源の出力に前記第１負荷部及び前記電流制限回路が接続され、前記電流制限回路の出力に前記電気二重層キャパシタ及び前記第２負荷部が接続され、前記第１負荷部に前記電源から電力が供給されるとともに、前記第２負荷部に前記電流制限回路及び前記電気二重層キャパシタから電力が供給される電源装置を備えた画像形成装置であって、
前記電気二重層キャパシタを充電する充電電流を制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第１負荷部における使用電流に応じて前記充電電流を制御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】
前記第２負荷部は、ステープラ駆動手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、作動モードに応じて前記充電電流が変わるように制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
片面モード又は両面モードで画像を形成することができるとともに、前記第１負荷部は、記録材搬送用の搬送駆動手段を有し、前記制御手段は、前記両面モードにおいて、前記充電電流を前記片面モードにおけるよりも少なくするように前記電流制限回路を制御す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６】
前記電流制限回路は、前記制御手段からの指令信号に対して、リニアに変化する電流を出力することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記電流制限回路は、前記制御手段からの指令信号に対して、複数段階に変化する電流を出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記電流制限回路をバイパスして、前記電源から前記電気二重層キャパシタを充電する制限解除手段を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
第１負荷部、第２負荷部、電源、電流制限回路及び電気二重層キャパシタを有し、
前記電源の出力に前記第１負荷部及び前記電流制限回路が接続され、前記電流制限回路の出力に前記電気二重層キャパシタ及び前記第２負荷部が接続され、前記第１負荷部に前記電源から電力が供給されるとともに、前記第２負荷部に前記電流制限回路及び前記電気二重層キャパシタから電力が供給される電源装置を備えた画像形成装置であって、
前記電気二重層キャパシタを充電する充電電流を切り替える切り替え手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
前記切り替え手段は、前記電流制限回路による電流制限を行うか又は行わないかの切り替えを行うことを特徴とする請求項９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、画像形成装置内に設けられるモータ、クラッチ等の負荷に電力を供給する電源装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置など多機能化された画像形成装置では、多数のモータ、クラッチ等が使用されており、装置の作動段階の推移により電源からの供給電流値が様々に変化する。
【０００３】
このような供給電流値の変化に対応できる電源装置として、特許文献１では、直流電源と負荷との間に電流制限回路とネルギー蓄積手段とを接続した電源装置が提案されている。この電源装置は、電流制限回路とエネルギー蓄積手段とにより、周期的に大電流となる突入電流を吸収することによって、小型の電源装置で突入電流が発生する負荷に対応できるようにしたものである。
【特許文献１】特開２００３−２５０２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の電源装置により、電源の容量を負荷において想定される最大突入電流に電源容量を合わせる必要がなくなり、電源装置を小型化することが可能になった。
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、最大電流を基準として、制限電流値が一律に設定されているために、特許文献１の電源装置を画像形成装置に用いた場合、エネルギー蓄積手段の充電が電流消費に追いつかず、エネルギー蓄積手段の電圧が次第に低下するという問題がある。
【０００６】
例えば、ステープラでは、１００枚の記録材を綴じる処理の場合には、突入電流は大であるが、突入電流の発生周期は長い。これに対して、２枚のように少数枚の記録材を綴じる処理の場合、突入電流は中程度であるが、周期は短い。
【０００７】
従って、短い周期で少数枚を綴じる場合に、短い周期内での充電が電流消費に追いつかず、エネルギー蓄積手段の電圧が次第に低下する。このために、ステープラが正常に作動しなくなる。
【０００８】
本発明はこのような問題、即ち、エネルギー蓄積手段を用いた従来の電源装置における問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的は下記の発明により達成される。
１．
第１負荷部、第２負荷部、電源、電流制限回路及び電気二重層キャパシタを有し、
前記電源の出力に前記第１負荷部及び前記電流制限回路が接続され、前記電流制限回路の出力に前記電気二重層キャパシタ及び前記第２負荷部が接続され、前記第１負荷部に前記電源から電力が供給されるとともに、前記第２負荷部に前記電流制限回路及び前記電気二重層キャパシタから電力が供給される電源装置を備えた画像形成装置であって、
前記電気二重層キャパシタを充電する充電電流を制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
２．
前記制御手段は、前記第１負荷部における使用電流に応じて前記充電電流を制御することを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
３．
前記第２負荷部は、ステープラ駆動手段を有することを特徴とする前記１又は前記２に記載の画像形成装置。
４．
前記制御手段は、作動モードに応じて前記充電電流が変わるように制御することを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
５．
片面モード又は両面モードで画像を形成することができるとともに、前記第１負荷部は、記録材搬送用の搬送駆動手段を有し、前記制御手段は、前記両面モードにおいて、前記充電電流を前記片面モードにおけるよりも少なくするように前記電流制限回路を制御することを特徴とする前記４に記載の画像形成装置。
６．
前記電流制限回路は、前記制御手段からの指令信号に対して、リニアに変化する電流を出力することを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
７．
前記電流制限回路は、前記制御手段からの指令信号に対して、複数段階に変化する電流を出力することを特徴とする前記１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
８．
前記電流制限回路をバイパスして、前記電源から前記電気二重層キャパシタを充電する制限解除手段を有することを特徴とする前記１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
９．
第１負荷部、第２負荷部、電源、電流制限回路及び電気二重層キャパシタを有し、
前記電源の出力に前記第１負荷部及び前記電流制限回路が接続され、前記電流制限回路の出力に前記電気二重層キャパシタ及び前記第２負荷部が接続され、前記第１負荷部に前記電源から電力が供給されるとともに、前記第２負荷部に前記電流制限回路及び前記電気二重層キャパシタから電力が供給される電源装置を備えた画像形成装置であって、
前記電気二重層キャパシタを充電する充電電流を切り替える切り替え手段を有することを特徴とする画像形成装置。
１０．
前記切り替え手段は、前記電流制限回路による電流制限を行うか又は行わないかの切り替えを行うことを特徴とする前記９に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、電気二重層キャパシタの充電電流を大きく確保することが可能となり、電気二重層キャパシタの充電不足が原因して、正常な作動が阻害されるという事態が回避される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明を本発明の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は、該実施の形態に限られない。
【００１２】
図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。
【００１３】
画像形成装置Ａの主制御手段１００は、通信手段１０１を介して、用紙後処理装置ＦＳの後処理制御手段１０３に接続している。
【００１４】
画像形成装置Ａの上部には、画像読取装置ＥＸ、自動原稿送り装置ＤＦが配置されている。
【００１５】
画像形成装置Ａは、画像形成部１と、定着手段９と、用紙搬送系と、から構成されている。画像形成部１は、像担持体２の周辺に配置された帯電手段３、像露光手段（画像書込手段）４、現像手段５、転写手段６、除電手段７Ａ、分離爪７Ｂ、クリーニング手段８等から構成されている。
【００１６】
用紙搬送系は、給紙カセット１０、第１給紙手段１１、第２給紙手段１２、搬送手段１３、排紙手段１４、手差し給紙手段１５から成る第１搬送路と、用紙Ｓを循環再給紙する第２搬送部１７（循環再給紙部）とから構成されている。
【００１７】
第２搬送部１７は、画像形成部１により画像形成された用紙Ｓを搬送路切換板１６により排紙手段１４の手前で分岐させ、用紙Ｓを循環再給紙路に沿って搬送し、循環再給紙路途中で反転搬送手段により用紙Ｓを反転した後に画像形成部１に再給紙するものである。
【００１８】
大容量給紙装置ＬＴの大容量給紙手段１８から送り出された用紙Ｓは、第２給紙手段１２に給送される。
【００１９】
自動原稿送り装置ＤＦの原稿台上に載置された原稿は搬送され、画像読取装置ＥＸの光学系により原稿の片面又は両面の画像が読みとられ、イメージセンサＣＣＤにより読み込まれる。イメージセンサＣＣＤにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部（図示せず）において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、像露光手段４に画像信号を送る。
【００２０】
像露光手段４においては、半導体レーザからの出力光が画像形成部１の像担持体２に照射され、潜像を形成する。画像形成部１においては、帯電、露光、現像、転写、分離、クリーニング等の処理が行われる。給紙カセット１０、大容量給紙装置ＬＴから給送された用紙Ｓは転写手段６により画像が転写される。画像を担持した用紙Ｓは、定着手段９により定着処理され、排紙手段１４から排出され、用紙後処理装置ＦＳに送り込まれる。
【００２１】
両面画像形成においては、搬送路切換板１６により第２搬送部に送り込まれた片面画像処理済みの用紙Ｓは反転搬送手段１７により反転された後に再び画像形成部１において、両面画像処理後、排紙手段１４から排出される。
【００２２】
後処理装置ＦＳは少数枚の画像形成において用紙Ｓが排出される固定排紙皿３０、多数枚の画像形成時及びステープルモードにおいて用紙Ｓが排出される昇降排紙皿４０及びステープラ５０を有する。
【００２３】
図２は本発明の実施の形態に係る画像形成装置における電源装置の一例の回路図である。
【００２４】
図において、２０は電源であり、外部からのＡＣ電流を入力して一定のＤＣ電圧を出力する。
【００２５】
２１は第１負荷部であり、モータ、クラッチ、等の負荷２１Ａ、２１Ｂ・・・を有する。
２２は第２負荷部であり、モータ、クラッチ、等の負荷２２Ａ、２２Ｂ・・・を有する。
【００２６】
２３は電流制限回路であり、特許文献１に記載されているように、ＦＥＴ及びコンデンサで構成され、制御信号に応じた電流を出力し、電流の上限を制限する。
【００２７】
２４は電気二重層キャパシタ、２５は制御手段であり、電流制限回路２３の出力電流を制御する。
【００２８】
第１負荷部２１は電気二重層キャパシタ２４から電力を供給する必要がない負荷であり、第２負荷部２２は突入電流、即ち、ピークを持った消費電流が発生する負荷であり、電気二重層キャパシタ２４から電力を供給する必要がある負荷である。
【００２９】
図３を用いて、図２の回路の動作の基本を説明する。
【００３０】
図３（ａ）は、電気二重層キャパシタ２４の充電電流の経時変化を示し、図３（ｂ）は電気二重層キャパシタ２４の放電電流の経時変化を示す。
【００３１】
放電電流のピークＱ１、Ｑ２は、第２負荷部２２の動作時に発生する。この放電電流によって、第２負荷において発生する突入電流がまかなわれる。Ｑ１、Ｑ２で示す放電の結果、電気二重キャパシタ２４における端子間電圧が低下するので、図３（ａ）における充電電流のピークが発生する。
【００３２】
充電において、電流制限回路２３により上限が制限されるが、制限による上限値が高い場合には、ピークＰ１Ａ、Ｐ２Ａで示す電流で充電が行われ、制限による上限値が低い場合には、ピークＰ１Ｂ、Ｐ２Ｂで示す電流で充電が行われる。
【００３３】
ピークＰ１Ｂ、Ｐ２Ｂで充電が行われるときの充電時間Ｔ２はピークＰ１Ａ、Ｐ２Ａで充電が行われるときの充電時間Ｔ１より長くなり、いずれの場合でも、電気二重層キャパシタ２３には所定量の電荷が蓄積される。
【００３４】
図４は負荷の作動と放電電流との関係を示す。
【００３５】
図４（ａ）は負荷部２２が大電流を消費するが、作動周期Ｄ１が長い場合を示し、図４（ｂ）は負荷部２２が中程度の電流を消費するが、作動周期Ｄ２が短い場合を示す。
【００３６】
図４（ａ）の場合、１回の作動における電気二重層キャパシタ２４の放電のピークＱ１、Ｑ２における放電量は大きいが、周期Ｄ１が長いので、２回目の作動までの間に、充電が完了し電気二重層キャパシタ２４には所定量の電荷が蓄積される。その結果、一定した高さの放電ピークＱ１、Ｑ２、・・・が発生し、第２負荷部２２は正常に作動する。
【００３７】
これに対して、図４（ｂ）の場合、１回の作動における電気二重層キャパシタ２４の放電量は少ないが、作動周期Ｄ２が短いために、次の作動時に、電気二重層キャパシタ２４の充電が完了しない。
【００３８】
このために、図４（ｂ）の作動においては、ピークＱ１、Ｑ２・・・はその高さ、放電量が次第に低下し、結果として、第２負荷部２２が正常に作動しないか又は作動しなくなる。
【００３９】
例えば、第２負荷部２２がステープラの場合、１００枚等のように綴じ処理する枚数が多い処理モードの場合には突入電流値は大きいが、作動周期が長いために、作動に支障をきたすことはない。しかしながら、数枚のように少ない枚数を綴じ処理する処理モードの場合には、作動周期Ｄ２が短いために、充電が追いつかず駆動電流値が次第に低下して、作動しなくなる場合がある。
【００４０】
本実施の形態では、このような作動不全を防止するために、電気二重層キャパシタ２４の充電電流を可変にして電気二重層キャパシタ２４に常に所定量の充電が行われるようにしている。
【００４１】
制御手段２５は、第１負荷部２１における使用電流に応じて電流制限回路２３の出力電流を制御する。即ち、第１負荷部２１における使用電流値が高いときに、電流制限回路２３の出力電流を少なくし、第１負荷部２１における使用電流値が低いときに、電流制限回路２３の出力電流を大きくする。この制御によって、限定された消費電力の元で、画像形成装置の各部を正常に作動させることが可能になる。
【００４２】
制御手段２５は、例えば、大容量給紙部を使用するモードと使用しないモードとにより、或いは、片面画像形成モードと両面画像形成モードとにより、電流制限回路２３の出力電流を変える制御を行う。
【００４３】
電気二重層キャパシタ２４の充電電流値は、従来では、一律に設定されていた。そして、その値は、負荷に流れる最大電流に基づいて設定されていた。このために、前記に説明したように充電電流が不足して、電気二重層キャパシタ２４の放電量が次第に低下するという事態が生じた。
【００４４】
制御手段２５で充電電流を制御することにより、充電電流値を増すことが可能となり、前記に説明した作動障害が解消される。
【００４５】
図５はこのような電流制御の一例のフローチャートである。
【００４６】
制御手段２５は、大容量給紙手段１８（図１参照）を使用した画像形成が行われる場合（ＳＴＥＰ１のｙｅｓ）で、且つ、両面画像形成モードの場合（ＳＴＥＰ２のｙｅｓ）、電流制限回路２３の出力電流を最も低いレベルに設定する（ＳＴＥＰ３）。
【００４７】
大容量給紙手段１８が使用されない場合には（ＳＴＥＰ１のｎｏ）、電流制限回路２３の出力電流を最大に設定する（ＳＴＥＰ４）。また、片面画像形成の場合には（ＳＴＥＰ１のｙｅｓ、且つ、ＳＴＥＰ２のｎｏ）、電流制限回路２３の出力電流を中程度にする（ＳＴＥＰ５）。
【００４８】
このような制御では、画像形成装置の最大消費電流を想定して、電気二重層キャパシタ２４の充電電流値を設定するのでなく、消費電流が少ない場合には、電気二重層キャパシタ２４の充電電流値を増大させて充電が行われるので、第２負荷部２２が正常に作動する。
【００４９】
なお、図５に示す制御の他に、制御手段２５の指令信号に対して、電流制限回路２３の出力がリニアに連続変化するようにしてもよい。
【００５０】
図６は図５に示す電流制御を行った場合の負荷作動の放電電流を示す。図示のように、短い周期Ｄ２の場合の負荷作動においても、放電電流のピークＱ１、Ｑ２・・・が一定し、ステープラ等の負荷作動が正常に行われる。
【００５１】
図７は本発明の実施の形態に係る画像形成装置における電源装置の他の例の回路図である。
【００５２】
本例では、電流制限回路２３をバイパスするバイパス回路２６を設け、制御手段２５によりバイパス回路２６を導通／遮断することにより、電気二重層キャパシタ２４及び負荷部２２への供給電流を制御している。これによって、電気二重層キャパシタ２４への充電電流は２レベルで制御される。
【００５３】
なお、図２と図７とを組み合わせることも可能であり、図５の制御において、ＳＴＥＰ４における最大電流設定を図６のバイパス回路２６を導通し、電流制限を解除するようにすることができる。
【００５４】
以上説明した実施の形態においては、画像形成装置の作動モードに応じて、電流制限回路への供給電流値を制御しているが、画像形成装置の構成により、電流制限回路への供給電流値を変えるように構成することもできる。
【００５５】
図８はこのような実施の形態の例における電源装置の回路図である。図２と同一部品は同一符号で示す。２７は電流制限回路２３とバイパス２６とを選択する切り替えスイッチである。切り替えスイッチ２７は、画像形成装置の構成に応じて操作され、電源２０の出力は、電流制限回路２３を介して、電気二重層キャパシタ２４及び第２負荷部２２に供給されるか又はバイパスして供給される。
【００５６】
例えば、大容量給紙装置を装備した画像形成装置では、電源装置は電流制限回路２３による電流制限付きに設定されるが、大容量給紙装置無しの画像形成装置の電源装置は、電流制限回路２３による電流制限を解除するようにしてもよいし、ステープラ機能を有する後処理装置を装備した画像形成装置では、電源装置は、電流制限回路２３による制限付きであるが、後処理装置を装備しない画像形成装置では、電流制限回路２３による電流制限を解除する等の構成が可能である。
【００５７】
更に、電流制限回路により制限の解除の有無のみではなく、制限の程度を画像形成装置の構成に応じて種々変更することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る画像形成装置における電源装置の一例の回路図である。
【図３】図２の回路の動作を説明するための図である。
【図４】負荷の作動と放電電流との関係を示す図である。
【図５】電流制御の一例のフローチャートである。
【図６】図５に示す電流制御を行った場合の負荷作動の放電電流を示す。
【図７】本発明の実施の形態に係る画像形成装置における電源装置の他の例の回路図である。
【図８】実施の形態の他の例における電源装置の回路図である。
【符号の説明】
【００５９】
２０  電源
２１  第１負荷
２２  第２負荷
２３  電流制限回路
２４  電気二重層キャパシタ
２５  制御手段
【図１】
2008009112.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008009112.tif 000006
【図５】
2008009112.tif 000007
【図６】
2008009112.tif 000008
【図７】
2008009112.tif 000009
【図８】
2008009112.tif 000010