(57)【要約】【課題】小型化及び省コスト化を図り得る電気二重層キャパシタの充電装置、画像形成装置、後処理装置、充電方法を実現すること。【解決手段】電気二重層キャパシタ１２０に電力を供給して充電を行なう定電圧電源１１０と、第１切替時間Ｔｃ１を計時するタイマを有し、当該タイマにより第１切替時間Ｔｃ１が計時される度に、ステップ電圧ΔＶｄが加算された電圧値を定電圧電源１１０に対する出力電圧指示値として設定する制御部１４０と、を備えた充電装置１００。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気二重層キャパシタに電力を供給して充電を行なう定電圧電源手段と、
予め設定された電圧値を順次加算して得られる電圧値を前記定電圧電源手段に対する出力電圧指示値として設定する制御手段と、
を備えた充電装置。
【請求項２】
前記予め設定された電圧値は、
前記定電圧電源手段の最大出力許容電流に基づく電圧値を上限とした電圧値である、
請求項１に記載の充電装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
予め設定された時間を計時する計時手段を有し、
前記計時手段により前記予め設定された時間が計時される度に、前記予め設定された電圧値を加算する、
請求項１又は２に記載の充電装置。
【請求項４】
前記電気二重層キャパシタの充電電圧を検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、
前記計時手段により前記予め設定された時間が計時される度に前記定電圧電源手段から電力の供給を停止させ、前記検出手段により検出された前記電気二重層キャパシタの充電電圧を取得し、当該取得した充電電圧に前記予め設定された電圧値を加算し、当該加算により得られた電圧値を前記定電圧電源手段に対する出力電圧指示値として設定する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の充電装置。
【請求項５】
用紙上に画像を形成する画像形成手段を備える画像形成装置において、
請求項１から４のいずれか一項に記載の充電装置を備えた画像形成装置。
【請求項６】
用紙に後処理を施す後処理手段を備える後処理装置において、
請求項１から４のいずれか一項に記載の充電装置を備えた後処理装置。
【請求項７】
定電圧電源手段からの電力供給により充電される電気二重層キャパシタの充電方法において、
予め設定された電圧値を順次加算して得られる電圧値を前記定電圧電源手段に対する出力電圧指示値として設定し、前記電気二重層キャパシタの充電を行なう、
充電方法。
【請求項８】
前記予め設定された電圧値は、
前記定電圧電源手段の最大出力許容電流に基づく電圧値を上限とした電圧値である、
請求項７に記載の充電方法。
【請求項９】
予め設定された時間を計時し、前記予め設定された時間が計時される度に、前記予め設定された電圧値を加算する、
請求項７又は８に記載の充電方法。
【請求項１０】
前記計時手段により前記予め設定された時間が計時される度に前記定電圧電源手段から電力の供給を停止させ、前記電気二重層キャパシタの充電電圧を取得し、当該取得した充電電圧に前記予め設定された電圧値を加算し、当該加算により得られた電圧値を前記定電圧電源手段に対する出力電圧指示値として設定する、
請求項７から９のいずれか一項に記載の充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電装置、画像形成装置、後処理装置及び充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機やプリンタ、ファクシミリなどの用紙を搬送しつつ当該用紙に画像を形成させる画像形成装置や、当該用紙に後処理を施す後処理装置には、駆動時に大きなピーク電力を消費する負荷を複数備えている。この負荷への電力供給の補助を目的として、充放電耐用回数が多く寿命が長い電気二重層キャパシタが用いられている。
【０００３】
この電気二重層キャパシタの充電方法としては、定電流−定電圧充電と定電圧充電との２種類の充電方法が知られている。
【０００４】
電気二重層キャパシタに貯蔵されるエネルギーＥｃは、Ｅｃ＝ＣＶ２／２で表されるが、定電圧充電を行なうとキャパシタ内部インピーダンスＺｃで消費される電力ＥｚもＥｚ＝ＣＶ２／２となってしまう。つまり、投入電力に対し、５０％の損失が発生することとなる。
【０００５】
そこで、この損失を低減するために、定電流充電で所定電圧に到達した後、定電圧充電する定電流−定電圧充電が一般的となっている。
例えば、電気二重層キャパシタを定電流電源により充電する充電方法において、電気二重層キャパシタの使用電圧を超える所定の設定電圧値まで所定時間過剰充電する充電方法が開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−５７９７８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、定電流−定電圧充電は、制御が複雑であり、専用の充電装置が必要となるため、小型化及び省コスト化を図ることは困難である。一方、定電圧充電は、消費エネルギーが小さい負荷の電源供給を目的として電気二重層キャパシタを用いる場合には、充電エネルギーも小さいがエネルギー損失も小さい。従って、定電圧充電は充電効率が５０％と大きくても、小型化や省コストを目的とする場合には有効な方法である。
【０００７】
本発明の課題は、上記問題に鑑みて、小型化及び省コスト化を図り得る電気二重層キャパシタの充電装置、画像形成装置、後処理装置、充電方法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、電気二重層キャパシタに電力を供給して充電を行なう定電圧電源手段と、予め設定された電圧値を順次加算して得られる電圧値を前記定電圧電源手段に対する出力電圧指示値として設定する制御手段と、を備えた充電装置が提供される。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の充電装置において、前記予め設定された電圧値は、前記定電圧電源手段の最大出力許容電流に基づく電圧値を上限とした電圧値である。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の充電装置において、前記制御手段は、予め設定された時間を計時する計時手段を有し、前記計時手段により前記予め設定された時間が計時される度に、前記予め設定された電圧値を加算する。
【００１１】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１から３のいずれか一項に記載の充電装置において、前記電気二重層キャパシタの充電電圧を検出する検出手段を備え、前記制御手段は、前記計時手段により前記予め設定された時間が計時される度に前記定電圧電源手段から電力の供給を停止させ、前記検出手段により検出された前記電気二重層キャパシタの充電電圧を取得し、当該取得した充電電圧に前記予め設定された電圧値を加算し、当該加算により得られた電圧値を前記定電圧電源手段に対する出力電圧指示値として設定する。
【００１２】
請求項５に記載の発明によれば、用紙上に画像を形成する画像形成手段を備える画像形成装置において、請求項１から４のいずれか一項に記載の充電装置を備えた画像形成装置が提供される。
【００１３】
請求項６に記載の発明によれば、用紙に後処理を施す後処理手段を備える後処理装置において、請求項１から４のいずれか一項に記載の充電装置を備えた後処理装置が提供される。
【００１４】
請求項７に記載の発明によれば、定電圧電源手段からの電力供給により充電される電気二重層キャパシタの充電方法において、予め設定された電圧値を順次加算して得られる電圧値を前記定電圧電源手段に対する出力電圧指示値として設定し、前記電気二重層キャパシタの充電を行なう、充電方法。
【００１５】
請求項８に記載の発明によれば、請求項７に記載の充電方法において、前記予め設定された電圧値は、前記定電圧電源手段の最大出力許容電流に基づく電圧値を上限とした電圧値である。
【００１６】
請求項９に記載の発明によれば、請求項７又は８に記載の充電方法において、予め設定された時間を計時し、前記予め設定された時間が計時される度に、前記予め設定された電圧値を加算する。
【００１７】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項７から９のいずれか一項に記載の充電方法において、前記計時手段により前記予め設定された時間が計時される度に前記定電圧電源手段から電力の供給を停止させ、前記電気二重層キャパシタの充電電圧を取得し、当該取得した充電電圧に前記予め設定された電圧値を加算し、当該加算により得られた電圧値を前記定電圧電源手段に対する出力電圧指示値として設定する。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１、７に記載の発明によれば、電気二重層キャパシタに印加する電圧値を順次上昇させることにより、電気二重層キャパシタを充電できるため、複雑な制御を必要としない。従って、小型化及び省コスト化を図ることができる。
【００１９】
請求項２、８に記載の発明によれば、請求項１、７と同様の効果を得られるのは勿論のこと、定電圧電源手段の最大出力許容電流に基づく電圧値を上限とした電圧値を記予め設定された電圧値として設定できる。
【００２０】
請求項３、９に記載の発明によれば、請求項１又は２、７又は８と同様の効果を得られるのは勿論のこと、予め設定された時間が経過する度に、順次、電気二重層キャパシタに印加される電圧値を上昇させることができる。
【００２１】
請求項４、１０に記載の発明によれば、請求項１から３、７から９のいずれか一項と同様の効果を得られるのは勿論のこと、電気二重層キャパシタの充電電圧を監視しながら、電気二重層キャパシタに印加される電圧値を上昇させることができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１から４のいずれか一項に記載の充電装置と同様の効果を得られる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１から４のいずれか一項に記載の充電装置と同様の効果を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
［実施の形態１］
以下、図を参照して本発明の実施の形態１を詳細に説明する。
まず、構成を説明する。
図１に、本実施の形態１における画像形成システムＡの概略断面構成図を示す。
【００２５】
図１に示すように、画像形成システムＡは、原稿から画像を読み取り、読み取った画像を用紙Ｐに画像形成したり、操作装置等から画像データを受信し、受信した画像データに基づいて画像を用紙Ｐ上に形成する画像形成装置１と、画像が形成された用紙に対して、パンチ処理、ステイプル処理、折り処理等の後処理を施す後処理装置２等を備えたデジタル複合機である。
【００２６】
図１に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０とプリント部２０とを備え、後処理装置２は、ステイプルユニット３０と折りユニット４０とを備えて構成される。
【００２７】
画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿送り部１１と読取部１２とを備える。自動原稿送り部１１の原稿トレイＴ１に載置された原稿ｄは、読取部１２の読取個所であるコンタクトガラスに搬送され、読取部１２の光学系により原稿ｄの片面又は両面の画像が読み取られ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）により原稿ｄの画像が読み取られる。ここで、画像とは、図形や写真等のイメージデータに限らず、文字や記号等のテキストデータ等も含む意である。
【００２８】
読取部１２により読み取られた画像（アナログ画像信号）は、画像制御部（不図示）に出力され、画像制御部においてＡ／Ｄ変換され各種画像処理が施された後、プリント部２０に出力される。
【００２９】
プリント部２０は、入力されたプリントデータに基づいて、電子写真方式の画像形成処理を行うものであり、給紙部２１、給紙搬送部２２、画像形成部２３、搬出部２４を備えて構成される。
【００３０】
給紙部２１は、複数の給紙カセット２１ａ、給紙手段２１ｂ、手差しトレイＴ２等を備える。給紙カセット２１ａは、給紙カセット２１ａ毎にサイズや種類毎に予め識別された用紙Ｐが収容されており、給紙手段２１ｂによって用紙Ｐを最上部から一枚ずつ給紙搬送部２２に向けて搬送する。手差しトレイＴ２は、ユーザのニーズに合わせて様々な種類の用紙Ｐを積載可能となっており、給紙ローラによって積載された用紙Ｐを最上部から一枚ずつ給紙搬送部２２に向けて搬送する。
【００３１】
給紙搬送部２２は、給紙カセット２１ａ又は手差しトレイＴ２から搬送された用紙Ｐを、複数の中間ローラ、レジストローラ２２ａ等を経て転写装置２３ａへと搬送する。
【００３２】
画像形成部２３は、感光体ドラム、帯電装置、画像データに基づくレーザ光を出力するレーザ出力部とレーザ光を主走査方向に走査させるポリゴンミラーとを有する露光装置、現像装置、転写装置２３ａ、クリーニング部、定着装置２３ｂを備えている。具体的には、帯電装置により帯電された感光体ドラムに露光装置でレーザ光を照射して静電潜像を形成する。そして、現像装置は、静電潜像が形成された感光体ドラムの表面に帯電したトナーを付着させて静電潜像を現像する。現像装置により感光体ドラム上に形成されたトナー像は、転写装置２３ａにおいて用紙Ｐに転写される。また、用紙Ｐにトナー像が転写された後、感光体ドラムの表面の残留トナー等は、クリーニング部により除去される。
【００３３】
定着装置２３ｂは、給紙搬送部２２によって搬送された用紙Ｐに転写されたトナー像を熱定着する。定着処理された用紙Ｐは、搬出部２４の排紙ローラに挟持されて搬出口から後処理装置２へ搬送される。
【００３４】
後処理装置２は、画像形成装置１により画像が形成された用紙Ｐを１部毎に集積し、１部毎にステイプル処理、折り処理等の後処理を行うフィニッシャーである。
図１に示すように、後処理装置２は、用紙Ｐが排出される固定排紙トレイＴ３、昇降排紙トレイＴ４、冊子トレイＴ５と、ステイプルユニット３０と、折りユニット４０と、複数の搬送ローラから成る搬送手段とを備えて構成される。各種処理が施された又は施されなかった用紙は、固定排紙トレイＴ３に排紙される。
【００３５】
ステイプルユニット３０は、スタック台３１とステイプラー３２とを備え、画像形成装置１から搬送された用紙Ｐが複数の搬送ローラによってスタック台３１に搬送された用紙Ｐの束を幅整合し、ステイプラー３２により綴じ針で綴じるステイプル処理を行う。ステイプル処理された用紙Ｐの束は、昇降排紙トレイＴ４又は折りユニット４０へ搬送される。
【００３６】
折りユニット４０は、スタック台４１と可動ストッパ部材４２とを備え、複数の搬送ローラによって搬送された用紙Ｐに対して、中折り処理、３つ折り処理、Ｚ折り処理等の折り処理を行う。折り処理された用紙Ｐは、冊子トレイＴ５に排紙される。
【００３７】
図１に示す、後処理装置２が備えるステイプルユニット３０内のステイプラー３２が１回のステイプル処理に消費される消費エネルギーは３０［Ｊ］程度であるように、本実施の形態１における画像形成システムＡが備える画像形成装置１及び後処理装置２には、消費エネルギーが小さい負荷への電源供給用として電気二重層キャパシタが用いられる。
【００３８】
この電気二重層キャパシタの充電装置１００の制御ブロック図を図２に示す。
図２に示すように、電気二重層キャパシタ１２０を充電する充電装置１００は、定電圧電源１１０、電圧検出部１３０、制御部１４０、アノードが定電圧電源１１０に、カソードが負荷Ｍの一端子及び電気二重層キャパシタ１２０の一端子に、それぞれ接続されたダイオード１５０を備えて構成されている。
【００３９】
図２に示すように、定電圧電源１１０から出力される電圧値を電源電圧Ｖｄ、供給される電流値を電源電流Ｉｄとする。また、電気二重層キャパシタ１２０は、静電容量Ｃ、内部インピーダンスＺｃを有しており、電気二重層キャパシタの内部の電圧値をキャパシタ電圧Ｖｃとする。また、電圧検出部１３０から検出される電圧値を検出電圧Ｖｄｅｔとする。
なお、実際にはダイオード両端には順方向電圧Ｖｆが発生する。例えば、ショットキーバリアダイオードでは０．４［Ｖ］前後、一般ダイオードでは１．０〜２．０［Ｖ］前後であるが、以後は説明の便宜上、Ｖｆ＝０としている。
【００４０】
定電圧電源１１０は、制御部１４０から入力される出力電圧指示値Ｓｖに応じた電圧値（電源電圧Ｖｄ）を一定電圧値に保ちつつ出力する電源であり、電気二重層キャパシタ１２０を充電する定電圧電源手段である。
【００４１】
電気二重層キャパシタ１２０は、固体電極（例えば、活性炭）と電解液の境面に電荷が蓄積される電気二重層現象を利用した蓄電デバイスであり、定電圧電源１１０と負荷（不図示）との間に接続され、定電圧電源１１０からの電力供給により充電され、充電された電力を負荷に供給する。
【００４２】
電圧検出部１３０は、電気二重層キャパシタ１２０の充電電圧を検出する検出手段としての機能を実現し、検出した電圧値（検出電圧Ｖｄｅｔ）を制御部１４０へ出力する。
【００４３】
制御部１４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発ＲＡＭ等から構成され、ＲＯＭや不揮発ＲＡＭに格納されているプログラムやデータをＲＡＭ等の一時記憶領域（図示略）に展開し、当該プログラムに基づいて充電装置１００内の制御、即ち、電気二重層キャパシタ１２０の充電処理の制御を行なう。
【００４４】
本実施の形態１における制御部１４０が実行する充電処理は、予め設定された時間（第１切替時間Ｔｃ１）を計時する計時手段として機能するタイマを有する共に、第１切替時間Ｔｃ１を計時する度に、予め設定された電圧値（ステップ電圧ΔＶｄ）を順次加算して得られた電圧値を定電圧電源１１０に対する出力電圧指示値Ｓｖとして設定する制御手段として機能し、この出力電圧指示値Ｓｖを定電圧電源１１０に出力する。
【００４５】
第１切替時間Ｔｃ１は、電気二重層キャパシタ１２０のキャパシタ電圧Ｖｃが当該電気二重層キャパシタ１２０の最大内部電圧に対して予め設定された割合に達するまでに要する時間である。この割合は、充電装置１００を備えた画像形成装置１又は後処理装置２、又は、画像形成システムＡの制御処理時間に応じて定めることができる。本実施の形態１における第１切替時間Ｔｃ１は、ステップ電圧ΔＶｄが印加されてから電源電流Ｉｄが略定常状態に達するまで（例えば、キャパシタ電圧Ｖｃがステップ電圧ΔＶｃの９９％に達するまで）に要する時間であり、過度現象を示す式に基づいて算出することができる。
【００４６】
ステップ電圧ΔＶｄは、定電圧電源１１０の最大出力許容電流に基づく電圧値を上限とした電圧値である。例えば、定電圧電源１１０の最大出力許容電流が５［Ａ］、定電圧電源１１０から電気二重層キャパシタ１２０までのラインインピーダンスが０．１［Ω］、電気二重層キャパシタ１２０の内部インピーダンスＺｃが０．４［Ω］である場合、ステップ電圧ΔＶｄが取り得る最大の値は２．５［Ｖ］となるため、この２．５［Ｖ］を上限とした電圧値がステップ電圧ΔＶｄとして予め設定される。
【００４７】
次に、本実施の形態１の動作を説明する。
図３に、本実施の形態１における充電処理のフローチャートを示す。
なお、図３に示す動作は、充電装置１００の制御部１４０が充電装置１００の各部との協働によって実行されるものとする。
【００４８】
まず、初期設定が実行される（ステップＳ１）。ステップＳ１における初期設定は、タイマによる計時時間Ｔのクリア（Ｔ＝０）と、ステップ電圧ΔＴｄの設定と、第１切替時間Ｔｃ１の設定が実行される。
【００４９】
初期設定後、電気二重層キャパシタ１２０の残存電圧、即ち、充電処理前のキャパシタ電圧Ｖｃを測定するため、定電圧電源１１０の電源電圧Ｖｄを０［Ｖ］に設定する出力電圧指示値Ｓｖが定電圧電源１１０に出力され、定電圧電源１１０からの電力供給が停止される（ステップＳ２）。
【００５０】
ステップＳ２後、電圧検出部１３０により検出された検出電圧Ｖｄｅｔがキャパシタ電圧Ｖｃの初期電圧値Ｖｃ０として取得される（ステップＳ３）。
【００５１】
ステップＳ３において取得されたキャパシタ電圧Ｖｃの初期電圧値Ｖｃ０にステップ電圧ΔＶｄが加算された電圧値は、電気二重層キャパシタ１２０の目標充電電圧Ｖｍ以上か否かが判別され（ステップＳ４）、目標充電電圧Ｖｍ以上である場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、ステップＳ１１に進む。
【００５２】
キャパシタ電圧Ｖｃの初期電圧値Ｖｃ０にステップ電圧ΔＶｄを加算した電圧値は、電気二重層キャパシタ１２０の目標充電電圧Ｖｍ以上でない場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、初期電圧値Ｖｃ０にステップ電圧ΔＶｄを加算して得られる電圧値を電源電圧Ｖｄとして設定する出力電圧指示値Ｓｖが定電圧電源１１０に出力され、定電圧電源１１０から電源電圧Ｖｄの電力が供給される（ステップＳ５）。
【００５３】
また、出力電圧指示値Ｓｖが定電圧電源１１０に出力されると共に、タイマによる計時が開始される（ステップＳ６）。
【００５４】
タイマによる計時時間Ｔが第１切替時間Ｔｃ１よりも長いか否かが判別され（ステップＳ７）、計時時間Ｔが第１切替時間Ｔｃ１以下である場合（ステップＳ７；Ｎｏ）、ステップＳ７に戻り、計時時間Ｔが第１切替時間Ｔｃ１よりも長い場合（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、タイマによる計時が停止されると共に計時時間Ｔがクリア（Ｔ＝０）される（ステップＳ８）。
【００５５】
現在設定されている電源電圧Ｖｄにステップ電圧ΔＶｄが加算された電圧値は、電気二重層キャパシタ１２０の目標充電電圧Ｖｍ以上か否かが判別され（ステップＳ９）、目標充電電圧Ｖｍ以上である場合（ステップＳ９；Ｙｅｓ）、ステップＳ１１に進む。
【００５６】
現在設定されている電源電圧Ｖｄにステップ電圧ΔＶｄが加算された電圧値は、電気二重層キャパシタ１２０の目標充電電圧Ｖｍ以上でない場合（ステップＳ９；Ｎｏ）、現在の電源電圧Ｖｄにステップ電圧ΔＶｄを加算して得られる電圧値を新たな電源電圧Ｖｄとして設定する出力電圧指示値Ｓｖが定電圧電源１１０に出力され、定電圧電源１１０から新たに設定された電源電圧Ｖｄの電力が供給され（ステップＳ１０）、ステップＳ６に戻る。
【００５７】
ステップＳ４；Ｙｅｓ後、又はステップＳ９；Ｙｅｓ後、目標充電電圧Ｖｍを新たな電源電圧Ｖｄとして設定する出力電圧指示値Ｓｖが定電圧電源１１０に出力される（ステップＳ１１）。
【００５８】
また、出力電圧指示値Ｓｖが定電圧電源１１０に出力されると共に、タイマによる計時が開始される（ステップＳ１２）。
【００５９】
タイマによる計時時間Ｔが第１切替時間Ｔｃ１よりも長いか否かが判別され（ステップＳ１３）、計時時間Ｔが第１切替時間Ｔｃ１以下である場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、ステップＳ１３に戻り、計時時間Ｔが第１切替時間Ｔｃ１よりも長い場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、タイマによる計時が停止されると共に計時時間Ｔがクリア（Ｔ＝０）され（ステップＳ１４）、本処理は終了される。
【００６０】
図４に、本実施の形態１における充電処理のタイミングチャートの一例を示す。
図４に示すように、まず、時刻ｔ０において、初期設定が実行され、電源電圧Ｖｄが０［Ｖ］に設定され、キャパシタ電圧Ｖｃの初期電圧値Ｖｃ０が取得される。
【００６１】
時刻ｔ１のとき、時刻ｔ０において取得されたキャパシタ電圧Ｖｃの初期電圧値Ｖｃ０にステップ電圧ΔＶｄを加算した電圧値Ｖ１は、目標充電電圧Ｖｍ以上でないため、電圧値Ｖ１を電源電圧Ｖｄとして設定する出力電圧指示値Ｓｖが定電圧電源１１０に出力され、定電圧電源１１０から電源電圧Ｖｄ＝Ｖ１の電力が供給され、時刻ｔ１〜ｔ２にかけてキャパシタ電圧Ｖｃが上昇してゆく。
【００６２】
時刻ｔ１から第１切替時間Ｔｃ１が経過した時刻ｔ２のとき、現在設定されている電源電圧Ｖｄ＝Ｖ１にステップ電圧ΔＶｄが加算された電圧値Ｖ２は、目標充電電圧Ｖｍでないため、電圧値Ｖ２を新たな電源電圧Ｖｄとして設定する出力電圧指示値Ｓｖが定電圧電源１１０に出力され、定電圧電源１１０から新たに設定された電源電圧Ｖｄ＝Ｖ２の電力が供給され、時刻ｔ２〜ｔ３にかけてキャパシタ電圧Ｖｃが更に上昇してゆく。
【００６３】
このように、第１切替時間Ｔｃ１が経過する度に電源電圧Ｖｄをステップ電圧ΔＶｄだけ上昇させ、電気二重層キャパシタ１２０を目標充電電圧Ｖｍに達するように充電を行なう充電処理が実行される。
【００６４】
以上のように、本実施の形態１によれば、電気二重層キャパシタ１２０に印加する電圧値としての電源電圧Ｖｄを、第１切替時間Ｔｃ１が経過する度に、順次、上昇させることにより、複雑な制御を必要とせずに電気二重層キャパシタ１２０を充電できるため、小型化及び省コスト化を図ることができる。
【００６５】
［実施の形態２］
以下、本発明の実施の形態２を詳細に説明する。
本実施の形態２における画像形成システムＡの概略断面構成は、実施の形態１と同様であるため、図示及び説明は省略する。
また、本実施の形態２における画像形成システムＡの画像形成装置１又は後処理装置２内に設けられた充電装置の制御ブロック図は、実施の形態１の充電装置１００の制御ブロック図と同様であるため、異なる部分のみ説明し、図示は省略する。
【００６６】
本実施の形態２における制御部１４０が実行する充電処理は、予め設定された時間（第２切替時間Ｔｃ２）を計時する計時手段として機能するタイマを有する共に、第２切替時間Ｔｃ２を計時する度に、定電圧電源１１０から電力の供給を停止させ、電圧検出部１３０により検出された電気二重層キャパシタの充電電圧（キャパシタ電圧Ｖｃ）を取得し、当該取得したキャパシタ電圧Ｖｃに予め設定された電圧値（ステップ電圧ΔＶｄ）を加算して得られる電圧値を定電圧電源１１０に対する出力電圧指示値Ｓｖとして設定する制御手段として機能し、この出力電圧指示値Ｓｖを定電圧電源１１０に出力する。
【００６７】
第２切替時間Ｔｃ２は、電気二重層キャパシタ１２０のキャパシタ電圧Ｖｃが当該電気二重層キャパシタ１２０の最大内部電圧に対して予め設定された割合に達するまでに要する時間である。この割合は、充電装置１００を備えた画像形成装置１又は後処理装置２、又は、画像形成システムＡの制御処理時間に応じて定めることができる。本実施の形態２における第２切替時間Ｔｃ２は、ステップ電圧ΔＶｄが印加されてから電源電流Ｉｄが過度現象を示す式の時定数τに応じた時間とし、過度現象を示す式に基づいて算出することができる。
即ち、実施の形態２の第２切替時間Ｔｃ２は、実施の形態１の第１切替時間Ｔｃ１よりも短い時間となる。なお、ステップ電圧ΔＶｄは、実施の形態１と同様であるため、説明は省略する。
【００６８】
次に、本実施の形態２の動作を説明する。
図５及び図６に、本実施の形態２における充電処理のフローチャートを示す。
なお、図５及び図６に示す動作は、充電装置１００の制御部１４０が充電装置１００の各部との協働によって実行されるものとする。
【００６９】
まず、初期設定が実行される（ステップＳ２１）。ステップＳ２１における初期設定は、タイマによる計時時間Ｔのクリア（Ｔ＝０）と、ステップ電圧ΔＶｄの設定と、第２切替時間Ｔｃ２の設定が実行される。
【００７０】
初期設定後、電気二重層キャパシタ１２０の残存電圧、即ち、キャパシタ電圧Ｖｃを測定するため、定電圧電源１１０の電源電圧Ｖｄを０［Ｖ］に設定する出力電圧指示値Ｓｖが定電圧電源１１０に出力され、定電圧電源１１０からの電力供給が停止される（ステップＳ２２）。
【００７１】
ステップＳ２２後、電圧検出部１３０により検出された検出電圧Ｖｄｅｔがキャパシタ電圧Ｖｃの残存電圧値Ｖｃ１として取得される（ステップＳ２３）。
【００７２】
ステップＳ２３において取得されたキャパシタ電圧Ｖｃの残存電圧値Ｖｃ１にステップ電圧ΔＶｄが加算された電圧値は、電気二重層キャパシタ１２０の目標充電電圧Ｖｍ以上か否かが判別され（ステップＳ２４）、目標充電電圧Ｖｍ以上である場合（ステップＳ２４；Ｙｅｓ）、ステップＳ３２に進む。
【００７３】
キャパシタ電圧Ｖｃの残存電圧値Ｖｃ１にステップ電圧ΔＶｄを加算した電圧値は、電気二重層キャパシタ１２０の目標充電電圧Ｖｍ以上でない場合（ステップＳ２４；Ｎｏ）、残存電圧値Ｖｃ１にステップ電圧ΔＶｄを加算して得られる電圧値を電源電圧Ｖｄとして設定する出力電圧指示値Ｓｖが定電圧電源１１０に出力され、定電圧電源１１０から電源電圧Ｖｄの電力が供給される（ステップＳ２５）。
【００７４】
また、出力電圧指示値Ｓｖが定電圧電源１１０に出力されると共に、タイマによる計時が開始される（ステップＳ２６）。
【００７５】
タイマによる計時時間Ｔが第２切替時間Ｔｃ２よりも長いか否かが判別され（ステップＳ２７）、計時時間Ｔが第２切替時間Ｔｃ２以下である場合（ステップＳ２７；Ｎｏ）、ステップＳ２７に戻り、計時時間Ｔが第２切替時間Ｔｃ２よりも長い場合（ステップＳ２７；Ｙｅｓ）、タイマによる計時が停止されると共に計時時間Ｔがクリア（Ｔ＝０）される（ステップＳ２８）。
【００７６】
また、タイマがクリアされると共に、電気二重層キャパシタ１２０の残存電圧、即ち、キャパシタ電圧Ｖｃを測定するため、定電圧電源１１０の電源電圧Ｖｄを０［Ｖ］に設定する出力電圧指示値Ｓｖが定電圧電源１１０に出力され、定電圧電源１１０からの電力供給が停止される（ステップＳ２９）。
【００７７】
ステップＳ２９後、電圧検出部１３０により検出された検出電圧Ｖｄｅｔがキャパシタ電圧Ｖｃの新たな残存電圧値Ｖｃ１として取得される（ステップＳ３０）。
【００７８】
ステップＳ３０において取得した新たな残存電圧値Ｖｄ１にステップ電圧ΔＶｄが加算して得られた電圧値は、電気二重層キャパシタ１２０の目標充電電圧Ｖｍ以上か否かが判別され（ステップＳ３１）、目標充電電圧Ｖｍ以上でない場合（ステップＳ３１；Ｎｏ）、ステップＳ２５に戻る。
【００７９】
ステップＳ２４；Ｙｅｓ後、又は、ステップＳ３０において取得した新たな残存電圧値Ｖｄ１にステップ電圧ΔＶｄが加算して得られた電圧値は、電気二重層キャパシタ１２０の目標充電電圧Ｖｍ以上である場合（ステップＳ３１；Ｙｅｓ）、目標充電電圧Ｖｍを新たな電源電圧Ｖｄとして設定する出力電圧指示値Ｓｖが定電圧電源１１０に出力される（ステップＳ３２）。
【００８０】
また、出力電圧指示値Ｓｖが定電圧電源１１０に出力されると共に、タイマによる計時が開始される（ステップＳ３３）。
【００８１】
タイマによる計時時間Ｔが第２切替時間Ｔｃ２よりも長いか否かが判別され（ステップＳ３４）、計時時間Ｔが第２切替時間Ｔｃ２以下である場合（ステップＳ３４；Ｎｏ）、ステップＳ３４に戻り、計時時間Ｔが第２切替時間Ｔｃ２よりも長い場合（ステップＳ３４；Ｙｅｓ）、タイマによる計時が停止されると共に計時時間Ｔがクリア（Ｔ＝０）される（ステップＳ３５）。
【００８２】
また、タイマがクリアされると共に、電気二重層キャパシタ１２０の残存電圧、即ち、キャパシタ電圧Ｖｃを測定するため、定電圧電源１１０の電源電圧Ｖｄを０［Ｖ］に設定する出力電圧指示値Ｓｖが定電圧電源１１０に出力され、定電圧電源１１０からの電力供給が停止される（ステップＳ３６）。
【００８３】
ステップＳ３６後、電圧検出部１３０により検出された検出電圧Ｖｄｅｔがキャパシタ電圧Ｖｃの新たな残存電圧値Ｖｃ１として取得される（ステップＳ３７）。
【００８４】
ステップＳ３７において取得された残存電圧値Ｖｃ１は、電気二重層キャパシタ１２０の目標充電電圧Ｖｍ以上であるか否かが判別され（ステップＳ３８）、目標充電電圧Ｖｍ以上でない場合（ステップＳ３８；Ｎｏ）、ステップＳ３２に戻る。
【００８５】
残存電圧値Ｖｄ１は電気二重層キャパシタ１２０の目標充電電圧Ｖｍ以上である場合（ステップＳ３８；Ｙｅｓ）、本処理は終了される。
【００８６】
図７に、本実施の形態２における充電処理のタイミングチャートの一例を示す。
図７に示すように、まず、時刻ｔ１０において、初期設定が実行され、電源電圧Ｖｄが０［Ｖ］に設定され、検出電圧Ｖｄｅｔ＝Ｖｃ１が検出され、当該検出電圧Ｖｄｅｔがキャパシタ電圧Ｖｃの残存電圧値Ｖｃ１として取得される。
【００８７】
時刻ｔ１１のとき、時刻ｔ１０において取得されたキャパシタ電圧Ｖｃの残存電圧値Ｖｃ１にステップ電圧ΔＶｄを加算した電圧値Ｖ１は、目標充電電圧Ｖｍ以上でないため、電圧値Ｖ１を電源電圧Ｖｄとして設定する出力電圧指示値Ｓｖが定電圧電源１１０に出力され、定電圧電源１１０から電源電圧Ｖｄ＝Ｖ１の電力が供給され、時刻ｔ１１〜ｔ１２にかけてキャパシタ電圧Ｖｃが上昇してゆく。
【００８８】
時刻ｔ１１から第２切替時間Ｔｃ２が経過した時刻ｔ１２のとき、電源電圧Ｖｄを０［Ｖ］に設定する出力電圧指示値Ｓｖが出力される。
【００８９】
時刻ｔ１３のとき、検出電圧Ｖｄｅｔにより検出された電圧値がキャパシタ電圧Ｖｃの新たな残存電圧値Ｖｃ１として取得される。そして、新たな残存電圧値Ｖｃ１にステップ電圧ΔＶｄが加算された電圧値Ｖ２は、電気二重層キャパシタ１２０の目標充電電圧Ｖｍ以上でないため、電圧値Ｖ２を新たな電源電圧Ｖｄとして設定する出力電圧指示値Ｓｖが定電圧電源１１０に出力され、定電圧電源１１０から新たに設定された電源電圧Ｖｄ＝Ｖ２の電力が供給され、時刻ｔ１３〜ｔ１４にかけてキャパシタ電圧Ｖｃが更に上昇してゆく。
【００９０】
このように、第２切替時間Ｔｃ２が経過する度に、一旦、電源電圧Ｖｄを０［Ｖ］に設定し、キャパシタ電圧Ｖｃの電圧値を取得して確認しながら、電源電圧Ｖｄをステップ電圧ΔＶｄだけ上昇させ、電気二重層キャパシタ１２０を目標充電電圧Ｖｍに達するように充電を行なう充電処理が実行される。
【００９１】
以上のように、本実施の形態２によれば、電気二重層キャパシタ１２０の充電電圧（キャパシタ電圧Ｖｃ）を監視しながら、電気二重層キャパシタ１２０に印加する電圧値としての電源電圧Ｖｄを、順次上昇させることにより、電気二重層キャパシタ１２０を充電できるため、複雑な制御を必要としない。従って、小型化及び省コスト化を図ることができる。
【００９２】
また、本実施の形態２の第２切替時間Ｔｃ２は、電気二重層キャパシタ１２０による過度現象を示す式の時定数τに応じた時間であることから、実施の形態１よりも目標充電電圧Ｖｍに達するまでに要する時間を早めることができる。
【００９３】
また、本発明は、上記実施の形態１又は２の内容に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】実施の形態１における画像形成システムの概略断面構成図である。
【図２】充電装置の制御ブロック図である。
【図３】実施の形態１における充電処理のフローチャートである。
【図４】実施の形態１における充電処理のタイミングチャートの一例である。
【図５】実施の形態２における充電処理のフローチャートである。
【図６】実施の形態２における充電処理のフローチャートである（図５の続き）。
【図７】実施の形態２における充電処理のタイミングチャートの一例である。
【符号の説明】
【００９５】
１  画像形成装置
２  後処理装置
１０  画像読取部
１１  自動原稿送り部
１２  読取部
２０  プリント部
２１  給紙部
２１ａ  給紙カセット
２１ｂ  給紙手段
２２  給紙搬送部
２２ａ  レジストローラ
２３  画像形成部
２３ａ  転写装置
２３ｂ  定着装置
２４  搬出部
３０  ステイプルユニット
３１  スタック台
３２  ステイプラー
４０  折りユニット
４１  スタック台
４２  可動ストッパ部材
１００  充電装置
１１０  定電圧電源
１２０  電気二重層キャパシタ
１３０  電圧検出部
１４０  制御部
１５０  ダイオード
Ａ  画像形成システム
Ｃ  静電容量
ｄ  原稿
Ｉｄ  電源電流
Ｐ  用紙
Ｓｖ  出力電圧指示値
Ｔ  計時時間
Ｔ１  原稿トレイ
Ｔ２  手差しトレイ
Ｔ３  固定排紙トレイ
Ｔ４  昇降排紙トレイ
Ｔ５  冊子トレイ
Ｔｃ１、Ｔｃ２  切替時間
Ｖｃ  キャパシタ電圧
Ｖｄ  電源電圧
Ｖｄｅｔ  検出電圧
Ｖｍ  目標充電電圧
Ｚｃ  内部インピーダンス
ΔＶｄ  ステップ電圧
【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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