(57)【要約】【課題】本発明は、主電源部の他に補助電源部を効率的に用いた電源装置及び画像形成装置に関する。【解決手段】画像形成装置１は、商用ＡＣ電源ＰＷから主電源部３が電力生成して負荷に供給し、２４∨系負荷１０に流れる負荷電流値を負荷電流検出器３６で検出して、検出した負荷電流値を、電流指示器６が、出力電流上限値ＭＣＤと比較して負荷電流が出力電流上限値ＭＣＤを越えている不足分の電流値を示す電流値指示信号を補助電源部４に出力する。入出力制御部５は、主電源部３が商用ＡＣ電源ＰＷから生成して供給可能な電力から２４∨系負荷１０以外の負荷が必要な電力を減算した残電力が２４∨系負荷１０の必要電力に対して不足していると、電流指示器６へ出力する出力電流上限値ＭＣＤを制御して、不足分の電力を、補助電源部４にキャパシタ４２の蓄電電力から生成させて２４∨系負荷１０に供給させる。【選択図】          図１
2012039801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から供給される電力から所定の定電圧電力を生成して負荷に供給する主電源手段と、
前記負荷のうち所定の定電圧負荷に流れる負荷電流値を検出する電流検出手段と、
前記負荷電流値を所定の上限電流値と比較して該負荷電流が該上限電流値を越えている不足分の電流値を示す電流値指示信号を出力する電流指示手段と、
外部から供給される電力を蓄電する蓄電手段と、
前記電流値指示信号の示す不足分の電流値の定電流電力を、前記蓄電手段の蓄電する蓄電電力から生成して前記所定定電圧負荷に供給する補助電源手段と、
前記主電源手段が前記外部から供給される電力から生成して全負荷に供給可能な電力から前記所定定電圧負荷以外の負荷が必要とする他負荷必要電力を減算した残電力が該所定定電圧負荷の必要とする電力に対して不足していると、前記上限電流値を可変させて、該不足分の電力を前記補助電源手段に供給させる制御手段と、
を備えていることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記電源装置は、動作状態によって消費電力が大きく変動する変動負荷にも電力供給し、
前記制御手段は、
前記外部から供給される電力から生成して前記変動負荷を含む全負荷に供給可能な電力から前記所定定電圧負荷以外の負荷が必要とする必要電力を減算した電力が該所定定電圧負荷の必要とする電力に不足していると、前記上限電流値を制御して、該不足分の電力を前記補助電源手段に供給させることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記電源装置は、前記主電源手段と前記補助電源手段が、並列に接続され、該主電源手段と該補助電源手段の双方から前記所定定電圧負荷に電力供給が可能であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電源装置。
【請求項４】
電源部からの供給電力によって画像形成部を含む各部を負荷として動作させて画像形成する画像形成装置において、請求項１から請求項３のいずれかに記載の電源装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置及び画像形成装置に関し、詳細には、主電源部の他に補助電源部を用いた電源装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスを利用した画像形成装置は、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能及びファクシミリ機能等を組み合わせた複合装置に代表されるように、多機能化、複雑化するのに伴って、最大消費電力が増大する傾向にあり、また、電子写真プロセスを利用した画像形成装置は、定着部の立ち上がりまでの待ち時間及び画像形成動作中における定着温度低下による動作の一時中断等のような画像形成装置自体の要因や操作者の待ち時間を削減するために、定着ヒータへの供給電力を増大させる傾向にある。その結果、画像形成装置が、通常動作時に必要とする通常消費電力量が増大してきているだけでなく、最大必要消費電力量も増大してきている。
【０００３】
このように消費電力量が増大する一方で、商用ＡＣ電源においては、供給可能電力量の上限が決まっているため、画像形成装置においては、商用ＡＣ電源による主電源部に供給される電力量だけでは、最大必要消費電力量をまかなうことができない事態が発生するようになり、従来から、蓄電装置（キャパシタ）を搭載して該蓄電装置を補助電源部として、補助電源からの電力を二次側負荷へ供給することにより、より多くの電力を定着ヒータへ供給する技術が既に知られている。すなわち、電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着ヒータはウォームアップ時（定着ヒータが冷めた状態からトナーを定着可能な温度に上昇させる時）、短時間で温度を上昇させるために、定着ヒータへできるだけ多くの電力を与える必要がある。ところが、商用電源から供給することのできる電力には限りがあり、商用電源から供給できる最大電力から画像形成装置で用いられる主にモータやクラッチ等の二次側負荷へ供給する電力を減じた電力が定着ヒータへ供給できる最大電力となる。そこで、商用電源からの電力供給だけではなく、充電可能な蓄電装置（例えば、電気二重層コンデンサのキャパシタ）等の補助電源部からの電力を二次側負荷へ供給することで、より多くの電力を定着ヒータへ供給する技術が既に知られている。
【０００４】
そして、従来、画像形成装置の商用電源から直流（ＤＣ）電源を生成して負荷に供給するＤＣ電源部（定電圧電源部）と、商用電源を蓄電した蓄電装置を利用した定電流電源部を並列に接続し、この両電源部からの電力を二次側負荷に供給する場合に、負荷へ印加する電圧の安定性を高めるために、定電圧電源部に出力電流の上限指示値（ＭＣＤ）を設けて、定電圧電源部からは上限指示値以上の電流を出力させない構成とし、定電圧電源部の出力電流の上限指示値以上の電流を定電流電源部によって補って負荷へ供給する技術が開示されている（特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記公報記載の従来技術にあっては、電力のより一層効率的な消費を行って、消費電力を削減する上で、改良の必要があった。
【０００６】
すなわち、蓄電装置は、商用ＡＣ電源をキャパシタに充電する際に主に電力損失が発生し、定電圧電源部は、交流（ＡＣ）から直流（ＤＣ）に変換する際に主に電力損失が発生する。そして、この蓄電装置での電力損失と定電圧電源部での電力損失を比較すると、蓄電装置での電力損失の方が定電圧電源部での電力損失よりも遙かに大きいことが知られている。
【０００７】
ところが、公報記載の従来技術にあっては、定電圧電源部に出力電流の上限指示値を設け、定電圧電源部と並列接続されている蓄電装置を利用した定電流電源部から該定電圧電源部の出力電流の上限指示値以上の電流を補って負荷へ供給しているため、商用電源から供給可能な最大電力を超える電力を負荷が要求していない場合であっても、蓄電装置を利用した定電流電源部から電力供給を行ってしまうため、画像形成装置全体の電力損失が大きくなるおそれがあり、改良の必要があった。
【０００８】
そこで、本発明は、外部電源から直接内部電力を生成する主電源手段の供給可能な最大電力を超える電力のみを蓄電手段を利用した補助電源手段から供給して、電力利用効率を向上させることのできる電源装置及び画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、外部から供給される電力から主電源手段が所定の定電圧電力を生成して負荷に供給し、この負荷のうち所定の定電圧負荷に流れる負荷電流値を電流検出手段で検出して、検出した該負荷電流値を、電流指示手段が、所定の上限電流値と比較して該負荷電流が該上限電流値を越えている不足分の電流値を示す電流値指示信号を出力して、補助電源手段が、外部から供給される電力を蓄電する蓄電手段の蓄電する蓄電電力から該電流指示手段の出力する該電流値指示信号の示す該負荷電流値の定電流電力を生成して前記所定定電圧負荷に供給し、制御手段が、該主電源手段が外部から供給される電力から生成して全負荷に供給可能な電力から該所定定電圧負荷以外の負荷が必要とする他負荷必要電力を減算した残電力が該所定定電圧負荷の必要とする電力に対して不足していると、該上限電流値を可変させて、該不足分の電力を該補助電源手段に供給させることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明は、前記制御手段が、前記外部から供給される電力から生成して、動作状態によって消費電力が大きく変動する変動負荷を含む全負荷に供給可能な電力から前記所定定電圧負荷以外の負荷が必要とする必要電力を減算した電力が該所定定電圧負荷の必要とする電力に不足していると、前記上限電流値を制御して、該不足分の電力を前記補助電源手段に供給させることを特徴としてもよい。
【００１１】
さらに、本発明は、前記主電源手段と前記補助電源手段が、並列に接続され、該主電源手段と該補助電源手段の双方から前記所定定電圧負荷に電力供給が可能であることを特徴としてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、外部電源から直接内部電力を生成する主電源手段の供給可能な最大電力を超える電力のみを蓄電手段を利用した補助電源手段から供給して、電力利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例を適用した画像形成装置の電源系統の概略ブロック構成図。
【図２】主電源部及び補助電源部の主要部の回路構成図。
【図３】電源投入直後の立ち上げ時からの定着加熱部及び２４∨系負荷への電流の遷移図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な実施例であるので、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明によって不当に限定されるものではなく、また、本実施の形態で説明される構成の全てが本発明の必須の構成要件ではない。
【実施例１】
【００１５】
図１〜図３は、本発明の電源装置及び画像形成装置の一実施例を示す図であり、図１は、本発明の電源装置及び画像形成装置の一実施例を適用した画像形成装置１の電源系統の概略ブロック構成図である。
【００１６】
図１において、画像形成装置１は、その電源系統が、図１に示すようにブロック構成されており、主電源スイッチ（ＳＷ）２、主電源部３、補助電源部４、入出力制御部５、電流指示器６、定着加熱部７、温度検出部８、５Ｖ系負荷９及び２４Ｖ系負荷１０等を備えている。
【００１７】
主電源スイッチ２には、外部電源である１００Ｖの商用交流電源（商用ＡＣ電源）ＰＷが、電源コードを介して供給され、主電源スイッチ２は、オンされることで、商用ＡＣ電源ＰＷから主電源部３と補助電源部４に外部電力が供給される。
【００１８】
この画像形成装置１は、図示しないが、給紙ユニット、プリンタユニット、スキャナユニット及びＡＤＦ（Auto Document Feeder）、操作表示部及び制御部等を備えており、画像形成装置１には、ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワーク等を介して外部装置が接続されている。画像形成装置１は、操作表示部の操作等に応じて、上記各ユニットを利用して、画像読み取り機能、印刷機能（プリンタ機能）、複写機能（コピー機能）、ファクシミリ通信機能等の各機能を実行する。また、画像形成装置１は、ネットワークを介して外部装置との間で通信して、画像データの送受信を行う。
【００１９】
給紙ユニットは、複数の給紙トレイ及び搬送部等を備えており、各給紙トレイには、各種サイズの用紙（記録紙）が、任意の給紙方向で収納される。搬送部は、レジストローラを備え、各給紙トレイに収納されている用紙を選択的に、レジストローラに送って、レジストローラで、タイミング調整した後、プリンタユニットに搬送する。
【００２０】
プリンタユニットは、例えば、４連ドラム方式（タンデム方式）のフルカラープリンタユニットが用いられており、レーザ露光部、画像形成部、定着部、収納部等を備えている。画像形成部は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の作像ユニットが、転写ベルトにとって並んで配設されており、レーザ露光部から各色の画像データに従って作像ユニットに形成した静電潜像を形成して、この各色の作像ユニット上の静電潜像を各色のトナーで現像してトナー画像を形成する。プリンタユニットは、各色の作像ユニット上のトナー画像を直接用紙に、または、中間転写ベルトを介して、順次重ねあわせて、最終的に用紙上に転写してカラー画像を用紙上に形成し、カラー画像の形成された用紙を、定着部に搬送して、定着部の定着加熱部７で、トナー画像の転写された用紙を加熱・加圧して該トナー画像を定着させ、トナー画像定着後の用紙を排紙トレイに送り出す。なお、画像形成部は、ブラックの作像ユニットのみを用いて、単色黒のみの画像を形成する場合もあり、露光部としては、レーザを用いたものに限るものではなく、例えば、ＬＥＤアレイと結像部を備えた露光部であってもよい。
【００２１】
そして、上記主電源部（主電源手段）３は、定着電源部２１と定電圧電源部２２を備えており、定電圧電源部２２は、ＡＣ／ＤＣコンバータであって、ブリッジ整流器３１、２４Ｖ系負荷１０用の絶縁型スイッチング回路３２ａ、整流平滑回路３３ａ、絶縁型誤差増幅器３４ａ、ＰＷＭ（Pulse Wide Mosulation：パルス幅変調）コントローラ３５ａと、５Ｖ系負荷９用の絶縁型スイッチング回路３２ｂ、整流平滑回路３３ｂ、絶縁型誤差増幅器３４ｂ、ＰＷＭコントローラ３５ｂ及び２４Ｖ系負荷１０の負荷電流を検出する負荷電流検出部３６を備えている。
【００２２】
定着電源部２１は、ＡＣ制御回路であり、入出力制御部５から与えられる電力指示信号で指定される電力範囲内で、温度検出部８の検出する検出温度信号を使用して、定着部の温度を定着温度に制御するように定着加熱部７への供給電力をフィードバック制御する。
【００２３】
定電圧電源部２２は、ブリッジ整流器３１及び５Ｖ系負荷９用の絶縁型スイッチング回路３２ｂ及び整流平滑回路３３ｂにより商用ＡＣ電源ＰＷをＤＣ（直流)定電圧に変換して５Ｖ系負荷９に供給するとともに、整流平滑回路３３ｂから５Ｖ系負荷９への直流電圧をＦＢ（フィードバック）信号として、絶縁型誤差増幅器３４ｂを介してＰＷＭコントローラ３５ｂに戻し、ＰＷＭコントローラ３５ｂが、ＦＢ信号に基づいて絶縁型スイッチング回路３２ｂのスイッチング制御を行う。
【００２４】
同様に、定電圧電源１０２は、ブリッジ整流器３１及び２４Ｖ系負荷１０の絶縁型スイッチング回路３２ａ及び整流平滑回路３３ａにより商用ＡＣ電源ＰＷをＤＣ（直流)定電圧に変換して、２４Ｖ系負荷１０に供給するとともに、整流平滑回路３３ａから２４Ｖ系負荷１０への直流電圧をＦＢ（フィードバック）信号として、絶縁型誤差増幅器３４ａを介してＰＷＭコントローラ３５ａに戻し、ＰＷＭコントローラ３５ａが、ＦＢ信号に基づいて絶縁型スイッチング回路３２ａのスイッチング制御を行う。
【００２５】
補助電源部（補助電源手段）４は、キャパシタ充電器４１、キャパシタ４２、電圧検出回路４３及び定電流電源部４４等を備えており、後述する電流指示器６からの電流値指示信号に基づいて２４Ｖ系負荷１０への定電流電力を供給する。上記キャパシタ充電器４１及びキャパシタ４２は、全体として蓄電手段として機能している。
【００２６】
すなわち、補助電源部４のキャパシタ充電器４１には、主電源スイッチ２を介して商用ＡＣ電源ＰＷが供給され、キャパシタ充電器４１は、キャパシタ４２への充電を行って、電圧検出回路４３が定電流電源部４４への電圧を検出する。定電流電源部４４は、電流指示器６からの電流値指示信号に応じた電流の定電流の補助電力を、キャパシタ４２に充電された電荷を利用して生成して、負荷電流検出器３６を介して２４Ｖ系負荷１０に供給する。なお、補助電源部４のキャパシタ４２は、所定の大容量キャパシタであれば、種々の方式のコンデンサを用いることができるが、本実施例では、短時間で充放電が可能で、長寿命である電気二重層コンデンサが用いられている。また、本実施例の補助電源部４は、キャパシタ４２として、電気二重層コンデンサを用いたことで、電気二重層コンデンサの特徴として、放電するに従って端子電圧（キャパシタ電圧）が低くなってしまうため、定電流電源部４４をキャパシタ４２の後流側に配置して、キャパシタ電圧が変動しても、所用電流値を出力できる回路構成となっている。また、負荷電流検出器３６は、電流検出用に、数ｍΩの抵抗Ｒ１（図２参照）を用いているため、電圧検出信号（フィードバック信号）取り込み部の後部に負荷電流検出器３６の電流センサである抵抗Ｒ１を設けた場合には、負荷印加電圧が、この負荷電流値の増減による電流検出用の抵抗Ｒ１における電圧降下の増減により、変動する。例えば、負荷電流検出器３６の電流検出用の抵抗Ｒ１として、１０ｍΩの抵抗を接続し、負荷が５Ａから１５Ａに変化すると、０．１Ｖ（１０ｍΩ×（１５Ａ−５Ａ））の負荷印加電圧が変動することになる。さらに、仮に主電源部３の外部に負荷電流検出器３６の電流検出抵抗Ｒ１を付加した場合、配線抵抗の影響により、上記以上の負荷印加電圧変動が発生することとなる。
【００２７】
そこで、電流検出抵抗付加によるＤＣ負荷印加電圧の変動を防止するため、本実施例の画像形成装置１は、負荷電流検出器３６の抵抗Ｒ１を通過した後の電圧を、絶縁型誤差増幅器３４ａ及びＰＷＭコントローラ３５ａによってフィードバックして、フィードバック電圧が目標値に合致するように定電圧制御、すなわち、フィードバック制御する構成としている。
【００２８】
そして、補助電源部４は、定着加熱部７への供給電力量の増加分を、商用ＡＣ電源ＰＷを消費する定電圧電源部２２から２４Ｖ系負荷１０への給電電力量から削減して、その削減分を補助電源部４から２４∨負荷１０への給電で補っている。
【００２９】
そこで、本実施例の画像形成装置１は、定着加熱部７への供給電力量の増大分（例えば、３００Ｗ）を考慮して、５Ｖ系負荷９（例えば、１００Ｗ）よりも消費電力量が大きい２４Ｖ系負荷１０（例えば、５００Ｗ）に補助電源部４から給電する。なお、定着加熱部７への供給電力量の増加分が小さい場合や５Ｖ系負荷９の消費電力量が大きい場合には、５Ｖ系負荷９に補助電源部４から給電させる構成としてもよい。
【００３０】
上記入出力制御部（制御手段）５は、図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発性ＲＡＭ及びＩ／Ｏ制御部等を備えており、各部は、データバスと制御バス（アドレスバス）で接続されている。
【００３１】
Ｉ／Ｏ制御部には、電流指示器６、補助電源部４、主電源部３、各種センサ部及び負荷９、１０等が接続されており、Ｉ／Ｏ制御部は、画像形成装置１の各センサによる検出信号の読み込み及び２４Ｖ系負荷１０の個々の駆動を制御する。
【００３２】
ＲＯＭには、エンジン制御プログラムや本発明の電力制御プログラム等の各種プログラム及び必要なデータが格納されており、ＣＰＵは、エンジン制御からの制御命令及びＲＯＭに格納されているプログラムや不揮発性ＲＡＭに格納されたプログラムやデータに従って、ＲＡＭをワークメモリとして使用して、各負荷９、１０に対する入出力制御及び電源部３、４の制御を行う。不揮発性ＲＡＭは、は、各負荷９、１０の動作状態、各動作モードにおける消費電力データを格納した消費電力テーブル、各動作モードにおける印刷処理に要する時間データの登録される印刷処理時間テーブル及び出力電流上限値ＭＣＤを決定するためのテーブル等を記憶する。
【００３３】
入出力制御部５は、エンジン制御の画像読み込み、印刷、複写等のプロセス制御、シーケンス制御に伴う指示に従って、センサ及び負荷９、１０への入出力制御及び電源制御を行い、各動作モードに応じてシーケンシャルに各負荷９、１０を動作させる。
【００３４】
また、入出力制御部５は、キャパシタ４２の充放電の制御も行い、画像形成装置１の立ち上げ時及び立ち上げ後の所定時間までの期間において、キャパシタ４２に蓄電された電力から２４Ｖ系負荷１０に給電する。
【００３５】
そして、図１において、破線で囲った部分、すなわち、上記主電源部３の定電圧電源部２２及び補助電源部４は、その主要回路が、図２に示すように回路構成されている。
【００３６】
図２においては、主電源部３については、２４Ｖ系負荷１０に接続されている定電圧電源部２２の負荷電流検出器（電流検出手段）３６は、その負荷電流検出抵抗Ｒ１が主電源部３の定電圧電源部２２の一部として、主電源部３と同一基板上に搭載されており、負荷電流検出抵抗Ｒ１の両端電圧を、定電圧電源部２２（主電源部３）とは別の基板に設けた負荷電流検出器３６との基板間のインターフェイス信号として、負荷電流検出器３６の差動増幅器ＯＰ１及び差動増幅器ＯＰ１に付随する抵抗（符号省略）等、コネクタ及びハーネスで接続されている。このように構成すると、定電圧電源部２２の定電圧フィードバックループの延長（引き延ばし）による定電圧電源部２２の電源の出力精度が劣化することを抑制することができ、定電圧電源部２２をリモートセンシング対応とすることなく、電源の出力精度を維持して、定電圧電源部２２のコストが増大するのを抑制することができる。また、補助電源部４側の機構、すなわち、補助電源部４、電流指示器６、負荷電流検出器３６の組み合せをオプション化する場合、補助電源機構を搭載しないときには、主電源部３を変更することなく、補助電源部４、電流指示器６、負荷電流検出器３６の差動増幅器ＯＰ１及びそれに付随する抵抗を、容易に主電源部３から取り外すことができ、主電源部３のコストを、負荷電流検出抵抗Ｒ１の付加分が増加するだけで、補助電源部４等の補助電源機構を接続可能とした主電源部３を安価に構築することができる。
【００３７】
主電源部３の定電圧電源部２２は、分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３、シャントレギュレータＳＲ及びフォトカプラＰＣ等を備え、負荷電流検出器３６の負荷電流検出抵抗Ｒ１の後段（ＤＣ２４Ｖ系負荷１０側）の電圧を、分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３により分圧して電圧検出信号としてシャントレギュレータＳＲに入力する。絶縁型誤差増幅器３４ａは、シャントレギュレータＳＲによって、電圧検出信号を、基準電圧と比較／増幅し、フォトカプラＰＣにより絶縁して、ＰＷＭコントローラ３５ａに、定電圧制御のためのフィードバック信号（ＦＢ）として出力する。ＰＷＭコントローラ３５ａは、絶縁型スイッチング回路３２ａの一次側電流をＰＷＭ制御して、２４Ｖ系負荷１０に供給する直前の電流検出抵抗Ｒ１と２４Ｖ系負荷１０との間の給電ラインの電圧、すなわち、負荷印加電圧を定電圧制御する。
【００３８】
補助電源部４の定電流電源部４４は、昇圧レギュレータ５０と出力電流コントローラ６０を備えている。昇圧レギュレータ５０は、ＰＷＭコントローラ５１、半導体スイッチＴｓ、リアクトルＲｔ、ダイオードＤ及びキャパシタＣ等を備えており、出力電流コントローラ６０は、電流検出抵抗Ｒ４、差動増幅器ＯＰ２、差動増幅器ＯＰ３及びバイアス回路Ｋ１、Ｋ２等を備えている。
【００３９】
本実施例の補助電源部４は、キャパシタ４２として、上述のように、電気二重層キャパシタを用いているが、電気二重層キャパシタは耐圧が低く、使用上の充電上限電圧が２．５Ｖであることから、高い電圧を得るためには、多数のキャパシタを直列に接続する必要がある。ところが、小容量のキャパシタを多数直列に接続するよりも、大容量のキャパシタを少数使用する方が、同じ容量を低コストで得ることができる。そこで、本実施例の補助電源部４は、キャパシタ４２として、９個以下の電気二重層キャパシタを直列接続したものを用い、２４∨に対して不足分を定電流電源部４４に昇圧レギュレータ５０を設けることで補っている。すなわち、電気二重層キャパシタを９個用いた場合、充電上限電圧は２２．５Ｖ以下になるため、昇圧レギュレータ５０によって１．５∨昇圧して、２４∨として、２４∨系負荷１０に定電流供給する。
【００４０】
昇圧レギュレータ５０は、ＰＷＭコントローラ５１の出力ＰＷＭパルスによって半導体スイッチＴｓをオン／オフ制御し、リアクトルＲｔの蓄電電力を昇圧してダイオードＤを介してキャパシタＣを高圧充電する。すなわち、半導体スイッチＴｓがオン（導通）すると、キャパシタ４２からリアクトルＲｔ及び半導体スイッチＴｓに電流が流れ、リアクトルＲｔが蓄電して、半導体スイッチＴｓがオフ（非導通）に転換したときに、リアクトルＲｔの蓄電電力が高圧となって、ダイオードＤを通してキャパシタＣを高圧充電する。昇圧レギュレータ５０は、この半導体スイッチＴｓのＰＷＭパルス周期のオン／オフの繰り返しにより、キャパシタＣの電圧を上昇させて、電流検出抵抗Ｒ４及び負荷電流検出器３６の電流検出抵抗Ｒ１を通して、２４Ｖ系負荷１０に給電する。
【００４１】
負荷電流検出器（電流検出手段）３６は、この電流検出抵抗Ｒ１の両端の電位差を差動増幅器ＯＰ１で増幅して、２４Ｖ系負荷１０への負荷電流値に比例する負荷電流信号（アナログ電圧）を発生し、電流指示器６に負荷電流検出値として出力する。
【００４２】
電流指示器（電流指示手段）６は、Ｄ／ＡコンバータＣＴ及び作動増幅器ＯＰ４等を備えている。電流指示器６は、入出力制御部５から入力される出力電流上限値（上限電流値）ＭＣＤをＤ／ＡコンバータＣＴで上限指示信号（電圧）にアナログ変換し、差動増幅器ＯＰ４で、「負荷電流検出値−出力電流上限値ＭＣＤ」を演算して、演算結果を表す差分電圧を、定電流電源部４４に、電流値指示信号（電流指示値）として出力する。
【００４３】
すなわち、電流指示器６は、２４Ｖ系負荷１０に対する負荷電流検出器３６から入力される負荷電流検出値から、入出力制御部５から入力される定電圧電源部２２の出力電流上限値ＭＣＤを差し引いた差分値を、補助電源部４の定電流電源部４４が負担すべき目標電流値として、目標電流値の電流出力を定電流電源部４４に電流指示値（目標電流値）として指示する。
【００４４】
定電流電源部４４は、差動増幅器ＯＰ２が、電流検出抵抗Ｒ４の両端の電位差を増幅して、出力電流値に比例する出力電流信号を生成し、差動増幅器ＯＰ３に出力する。差動増幅器ＯＰ３は、差動増幅器ＯＰ２から入力される出力電流信号の示す出力電流値と電流指示器６から入力される目標電流値（電流指示値）との差分を増幅し、さらに、バイアス回路Ｋ２が与える電圧分を加算して、ＰＷＭコントローラ５１に、ＰＷＭパルスのデューティ指示信号として出力する。
【００４５】
ＰＷＭコントローラ５１は、差動増幅器ＯＰ３から入力されるデューティ指示信号で指定されるデューティにＰＷＭパルスのデューティを決定して、半導体スイッチＴｓを該ＰＷＭパルスデューティでオン／オフ駆動する。すなわち、定電流電源部４４は、電流指示器６の出力する目標電流値（電流指示値）が高くなって差動増幅器ＯＰ３の出力電圧が上昇すると、ＰＷＭパルスのデューティを高くし、昇圧レギュレータ５０の出力電流値を大きくする。定電流電源部４４は、昇圧レギュレータ５０の出力電流値が大きくなると、電流検出抵抗Ｒ４の電圧降下が大きくなって、電流検出抵抗Ｒ４が検出して差動増幅器ＯＰ２が出力する出力電流検出信号の出力電流値が上昇し、差動増幅器ＯＰ３の出力電圧が低下して、さらに、ＰＷＭパルスのデューティが低くなって、昇圧レギュレータ５０の出力電流値が低下するという制御を繰り返し行う。すなわち、定電流電源部４４は、上述のようなフィードバックＰＷＭ制御により、昇圧レギュレータ５０の出力電流値が、電流指示器６が与える２４∨系負荷１０への負荷電流検出器３６の検出値から、入出力制御部５が指示する定電圧電源部２２の出力電流上限値ＭＣＤを減算した差分に相当する値となる。
【００４６】
次に、本実施例の作用について説明する。本実施例の画像形成装置１は、商用ＡＣ電源ＰＷから直接内部電力を生成する主電源部３の供給可能な最大電力を超える電力を、キャパシタ４２を利用した補助電源部４から２４∨系負荷１０に供給して、電力利用効率を向上させる。
【００４７】
すなわち、画像形成装置１は、外部の商用ＡＣ電源ＰＷから供給される電力を入力源に用いた定電圧出力の主電源部３とキャパシタ４２を利用した補助電源部４とから負荷９、１０及び定着加熱部７へ電力を供給するが、補助電源部４からの電力を供給を、定電圧電源部２２による出力電流上限値ＭＣＤを超える電力を負荷１０が必要としているときにのみ行う。
【００４８】
そして、画像形成装置１は、入出力制御部５が、主電源スイッチ２が開から閉（ＯＮ）にされたり、画像形成装置１が省エネモード（省電力モード）から待機モードに復帰して、主電源部３の定電圧電源部２２が＋５Ｖの出力を開始し、＋５Ｖ（動作電圧）が入出力制御部５に加わって、入出力制御部５が電源オンリセットパルスに応答して入出力制御部５の初期化が完了すると、入出力制御部５は、図３に示す給電制御を実行する。
【００４９】
すなわち、画像形成装置１の各部に動作電圧が印加された直後の立ち上げ時から定着加熱部７への供給電流、２４Ｖ系負荷１０への負荷電流の遷移は、図３のように示すことができる。
【００５０】
図３（ａ）において、主電源スイッチ２がオンされた直後の定着温度を目標温度に立ち上げる定着リロード期間Ｔ１では、画像形成装置１が要求する立ち上げ時間を満足させるために、通常時よりも多大な電力（例えば、１３００Ｗ）を定着加熱部７に供給し、定着加熱部７をプリントが可能な温度に可能な限り速やかに立ち上げる。このように定着部の定着温度をプリントが可能な温度に立ち上げることを定着リロードという。
【００５１】
定着加熱部７は、プリントが可能な温度に一度上昇すると、図３（ａ）にプリント開始Ｔ２として示すように、温度維持のためには、定着加熱部７への供給電流が定着リロード時よりも小さくて済むが、定着リロード終了後のプリント開始時Ｔ２は、通紙による定着温度の落ち込みが大きいため、温度が安定するまでの期間は通常プリント時よりも定着加熱部７への電力を増加する必要がある。
【００５２】
プリント開始後、定着加熱部７の温度が安定してくると、図３（ａ）にプリント動作時Ｔ３として示すように、定着加熱部７の必要電力も低下して安定する。
【００５３】
また、プリント動作時Ｔ３においては、定着加熱部７への供給電流は、商用ＡＣ電源ＰＷから供給可能な電流以下であるが、図３（ｂ）に示すように、動作時においては、モータ等の起動により２４∨系負荷１０の電力消費が増大し、定着加熱部７への供給電流を含めた総合電流値が、図３（ｃ）に示すように、商用ＡＣ電源ＰＷの供給可能な電流値を越えてしまうことがある。
【００５４】
ところが、補助電源部４のキャパシタ４２からの２４∨系負荷１０への電力供給は、キャパシタ４２の充電効率が悪く、主電源部３の定電圧電源部２２からの電力供給と比較して、電力損失が大きい。
【００５５】
そこで、本実施例の画像形成装置１は、２４∨系負荷１０への電力供給において、キャパシタ４２からの電力供給によって生じる電力損失低減を目的に、商用ＡＣ電源ＰＷが供給可能な電流を超える電流のみをキャパシタ４２から２４∨系負荷１０へ供給するように、入出力制御部５から電流指示器６に出力する出力電流上限値ＭＣＤを設定する。
【００５６】
そして、入出力制御部５は、定着加熱部７の温度検出部８から出力される定着温度信号から定着加熱部７が必要とする電流を算出し、負荷電流検出器３６に含まれる負荷電流検出抵抗Ｒ１によって２４∨系負荷１０の必要電流を算出する。
【００５７】
いま、入出力制御部５は、定着加熱部１０が必要とする電流値をＡ、２４∨系負荷１０の必要電流をＢ、商用ＡＣ電源ＰＷから供給可能な電流値をＸとしたとき、Ａ＋Ｂ≦Ｘであると、電力上限電流設定値ＭＣＤとして、２４∨系負荷１０の必要電流Ｂを設定する。一方、入出力制御部５は、Ａ＋Ｂ＞Ｘであると、電力上限電流設定値ＭＣＤとして、Ｂ−（Ａ＋Ｂ−Ｘ）＝Ｘ−Ａを設定する。このようにすると、商用ＡＣ電源ＰＷが供給可能な電流を超える電流のみを、補助電源部４のキャパシタ４２から２４∨系負荷１０へ供給するように、上限電流設定値ＭＣＤを設定することができる。
【００５８】
このように、本実施例の画像形成装置１は、商用ＡＣ電源（外部）ＰＷから供給される電力から主電源部（主電源手段）３が所定の定電圧電力を生成して負荷７、９、１０に供給し、この負荷７、９、１０のうち所定の定電圧負荷である２４∨系負荷１０に流れる負荷電流値を負荷電流検出器（電流検出手段）３６で検出して、検出した該負荷電流値を、電流指示器（電流指示手段）６が、所定の上限電流値である出力電流上限値ＭＣＤと比較して該負荷電流が該出力電流上限値ＭＣＤを越えている不足分の電流値を示す電流値指示信号を補助電源部（補助電源手段）４に出力して、補助電源部４が、商用ＡＣ電源ＰＷから供給される電力を蓄電するキャパシタ（蓄電手段）４２の蓄電する蓄電電力から該電流指示器６の出力する該電流値指示信号の示す該負荷電流値の定電流電力を生成して２４∨系負荷１０に供給し、入出力制御部（制御手段）５が、該主電源部３が商用ＡＣ電源ＰＷから供給される電力から生成して全負荷に供給可能な電力から該２４∨系負荷１０以外の負荷が必要とする他負荷必要電力を減算した残電力が２４∨系負荷１０の必要とする電力に対して不足していると、該電流指示器６へ出力する出力電流上限値ＭＣＤを制御して、該不足分の電力を補助電源部４に供給させている。
【００５９】
したがって、主電源部３の定電圧電源部２２からの電力供給と比較して、電力損失の大きいキャパシタ４２を利用した電力供給を、外部電源である商用ＡＣ電源ＰＷから、直接、画像形成装置１の各負荷に供給する内部電力を生成する主電源部３の供給可能な最大電力を超える電力のみに限定して、電力利用効率を向上させることができる。
【００６０】
また、本実施例の画像形成装置１は、入出力制御部５が、商用ＡＣ電源ＰＷから供給される電力から生成して、動作状態によって消費電力が大きく変動する変動負荷である定着加熱部７を含む全負荷に供給可能な電力から２４∨系負荷１０以外の負荷が必要とする必要電力を減算した電力が該２４∨系負荷１０の必要とする電力に不足していると、出力上限値ＭＣＤを制御して、該不足分の電力を補助電源部４に供給させている。
【００６１】
したがって、負荷として定着加熱部７等の変動の大きい負荷がある場合にも、商用ＡＣ電源ＰＷから生成可能な電力を超える電力のみを、補助電源部４で生成して、２４Ｖ系負荷１０に供給することができる。
【００６２】
さらに、本実施例の画像形成装置１は、主電源部３の定電圧電源部２２と補助電源部４が、並列に接続され、該主電源部３の定電圧電源部２２と補助電源部４の双方から２４∨系負荷１０に電力供給が可能となっている。
【００６３】
したがって、主電源部３からの電力だけでは不足する分の電力を適切に補助電源部４から供給することができる。
【００６４】
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例で説明したものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、主電源部の他に補助電源部を用いた電源装置及びこの電源装置を備えた複写装置、プリンタ装置、複合装置等の画像形成装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  画像形成装置
２  主電源スイッチ（ＳＷ）
３  主電源部
４  補助電源部
５  入出力制御部
６  電流指示器
７  定着加熱部
８  温度検出部
９  ５Ｖ系負荷
１０  ２４Ｖ系負荷
ＰＷ  商用ＡＣ電源
２１  定着電源部
２２  定電圧電源部
３１  ブリッジ整流器
３２ａ  絶縁型スイッチング回路
３３ａ  整流平滑回路
３４ａ  絶縁型誤差増幅器
３５ａ  ＰＷＭコントローラ
３２ｂ  絶縁型スイッチング回路
３３ｂ  整流平滑回路
３４ｂ  絶縁型誤差増幅器
３５ｂ  ＰＷＭコントローラ
３６  負荷電流検出部
４１  キャパシタ充電器
４２  キャパシタ
４３  電圧検出回路
４４  定電流電源部
Ｒ１  負荷電流検出抵抗
ＯＰ１  差動増幅器
Ｒ２、Ｒ３  分圧抵抗
ＳＲ  シャントレギュレータ
ＰＣ  フォトカプラ
５０  昇圧レギュレータ
５１  ＰＷＭコントローラ
Ｔｓ  半導体スイッチ
Ｒｔ  リアクトル
Ｄ  ダイオード
Ｃ  キャパシタ
６０  出力電流コントローラ
Ｒ４  電流検出抵抗
ＯＰ２  差動増幅器
ＯＰ３  差動増幅器
Ｋ１、Ｋ２  バイアス回路
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６７】
【特許文献１】特開２００７−２３６１５９号公報
【図１】
2012039801.tif 000003
【図２】
2012039801.tif 000004
【図３】
2012039801.tif 000005