JP2004236492A - Power supply device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置および画像形成装置に関し、詳細には、レーザプリンタ、デジタル複写機、複合機等の画像形成装置における電源ラインの供給可能な電力を消費電力が超えないようにする電力平均化技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子写真プロセスを利用した複写機、プリンタ、ファクシミリおよびこれらを組み合わせた複合機は多機能化しており、これに伴って構造も複雑化して最大消費電力が増大する傾向となっている。これに対して通常の電源ラインから供給可能な電力には制限が有るので、これが機器を設計する上での大きな制約となっている。
【0003】
そこで、負荷電力の平準化についての従来技術の一つとして、上記特許文献1には、主電源の供給電力を監視する手段を設けて、主電源の供給電力が予め決められた所定値より少ないときには補助電源を充電し、主電源の供給電力が予め決められた所定値より多いときには補助電源に蓄積したエネルギーを放電することで、比較的短時間の間に急峻に変化する電力を平準化する技術が開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−199588号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1によれば、使用電力を監視して、主電源の供給電力が所定の閾値を超えたときに、補助電源から電力を供給するというフィードバック制御を行っているが、使用電力の変化が予想以上に急な場合には主電源の電力供給能力を超えてしまうという問題があった。また、これを防ぐために閾値を下げて補助電源を早めに働かせても、補助電源を使用する時間が長くなるために補助電源の容量を大きめにしておく必要がありコストが増大し、更に装置が大きくなってしまう問題がある。
【0006】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたものであり、補助電源の容量を必要以上に容量を大きくすることなく、急な出力変動にも対応可能で、かつ使用電力を平準化してACラインの最大供給可能電力を超えないようにすることが可能な電源装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1にかかる発明は、各負荷を動作させるための電力を供給する電源装置において、各負荷に電力を供給するための第1の電力供給手段と、電力を蓄積可能な第2の電力供給手段と、一部の負荷に対しての電力供給元を、前記第1の電力供給手段と前記第2の電力供給手段とに切り換える切換手段と、使用消費電力を予測する予測手段と、前記予測手段で予測される使用消費電力に基づいて、前記切換手段を制御する切換制御手段と、を備え、前記切換制御手段は、前記予測手段により予測した使用消費電力が前記第1の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に、前記一部の負荷への電力供給を前記第2の電力供給手段から行うように前記切換手段を制御することを特徴とする。
【0008】
上記発明によれば、切換手段は、一部の負荷に対しての電力供給元を、第1の電力供給手段と補助電源である第2の電力供給手段とで切り換え、予測手段は、使用消費電力を予測し、切換制御手段は、予測手段により予測した使用消費電力が第1の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に、一部の負荷への電力供給を第2の電力供給手段から行うように切換手段を制御することにより、補助電源の容量を必要以上に容量を大きくすることなく、急な出力変動にも対応可能で、かつ使用電力を平準化してACラインの最大供給可能電力を超えないようにする。
【0009】
また、請求項2にかかる発明は、請求項1にかかる発明において、さらに、各負荷毎の消費電力の情報を記憶した記憶手段を備え、前記予測手段は、動作させる負荷を判断し、前記記憶手段に記憶した各負荷毎の消費電力の情報に基づいて前記使用消費電力を予測することを特徴とする。
【0010】
上記発明によれば、予測手段は、動作させる負荷を判断し、前記記憶手段に記憶した各負荷毎の消費電力の情報に基づいて前記使用消費電力を予測することにより、簡単な方法で使用消費電力を予測する。
【0011】
また、請求項3にかかる発明は、請求項2にかかる発明において、前記記憶手段は、各負荷毎の動作状態別の消費電力の情報を記憶し、前記予測手段は、前記記憶手段に記憶された各負荷毎の動作状態別の消費電力の情報に基づいて、動作状態毎に前記使用消費電力を予測することを特徴とする。
【0012】
上記発明によれば、予測手段は、前記記憶手段に記憶された各負荷毎の動作状態別の消費電力の情報に基づいて、動作状態毎に使用消費電力を予測することにより、起動時と定常時とで、記憶手段に記憶された消費電力の情報を切り換えて使用消費電力を予測し、短期的な消費電力の変動を考慮してより正確な消費電力の予測を行う。
【0013】
また、請求項4にかかる発明は、請求項1〜請求項3のいずれか1つにかかる発明において、前記一部の負荷は、前記第1の電力供給手段の供給可能な電力を越えるときに動作する負荷であることを特徴とする。
【0014】
上記発明によれば、予測した使用消費電力が第1の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に、第2の電力供給手段から電力の供給を行う負荷を、第1の電力供給手段の供給可能な電力を越えるときに動作する負荷とすることにより、小さな容量の補助電源で使用電力を平準化してACラインの最大供給可能電力を超えないようにする。
【0015】
また、請求項5にかかる発明は、請求項1〜請求項4のいずれか1つにかかる発明において、前記一部の負荷は、前記第1の電力供給手段の供給可能な電力を越えるときに間欠動作する負荷であることを特徴とする。
【0016】
上記発明によれば、予測した使用消費電力が第1の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に、第2の電力供給手段から電力の供給を行う負荷を、第1の電力供給手段の供給可能な電力を越えるときに間欠動作する負荷とすることにより、間欠動作の合間に第2の電力供給手段を小刻みに充電してより補助電源の容量を小さくする。
【0017】
また、請求項6にかかる発明は、請求項5にかかる発明において、前記記憶手段に記憶した各負荷の消費電力の情報を補正する補正手段を備えたことを特徴とする。
【0018】
上記発明によれば、補正手段は、記憶手段に記憶した各負荷の消費電力の情報を補正することにより、消費電力の変動を考慮してより正確な使用消費電力の予測を行う。
【0019】
また、請求項7にかかる発明は、請求項6にかかる発明において、前記補正手段は、負荷の負荷電流を測定する測定手段を含み、前記補正手段は、前記測定手段の測定結果に基づいて、前記記憶手段に記憶された各負荷の消費電力の情報を補正することを特徴とする。
【0020】
上記発明によれば、測定手段は、負荷の負荷電流を測定し、補正手段は、測定手段の測定結果に基づいて、記憶手段に記憶された各負荷の消費電力の情報を補正することにより、長期的な消費電力の変動を考慮してより正確な消費電力の予測を行う。
【0021】
また、請求項8にかかる発明は、請求項1〜請求項7のいずれか1つにかかる発明において、前記第2の電力供給手段は電気二重層のキャパシタであることを特徴とする。
【0022】
上記発明によれば、第2の電力供給手段に電気二重層コンデンサを使用することにより、補助電源の長寿命化および急速充電を可能とする。
【0023】
また、請求項9にかかる発明は、請求項1〜請求項8のいずれか1つに記載の電源装置を具備していることを特徴とする。
【0024】
上記発明によれば、請求項1〜請求項8のいずれか1つに記載の電源装置を画像形成装置に適用することにより、画像形成装置における電源ラインの供給可能な電力を消費電力が超えないようにする。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明にかかる電源装置および画像形成装置の好適な実施の形態を(実施の形態1)、(実施の形態2)の順に詳細に説明する。
【0026】
(実施の形態1)
図1は本発明の一実施例に係る画像形成装置の一例であるデジタル複写機の外観を示す斜視図である。同図において、1はデジタル複写機を示しており、デジタル複写機1は、本体10と、大量用紙供給装置(以下LCTと略す)11と、ソート、穴あけ、ステイプルなどを行うフィニッシャー12とを含んで構成され、更に本体10の上部には原稿を載置して読み取るための自動原稿供給装置(以下ADFと略す)13、および読み取りのためのモード、複写倍率の設定、給紙段の設定、フィニッシャー12で後処理の設定、オペレータに対する表示などを行う操作部14を備えている。
【0027】
また、本体10の下側およびLCT11には給紙部15、16があり、フィニッシャー12には排紙部17を備えている。デジタル複写機1の内部は、露光光学系、給紙搬送系、現像系、定着系、排紙系等、デジタル複写機の公知の機構、制御装置が内蔵されており、複写機としての動作を実現している。つまり、原稿をADF13の設置面上に載置して操作部14上のコピー開始キーを押下することにより、ADF13下の図示しないコンタクトガラス上に原稿が供給され、その原稿を図示しない照明系、結像光学系により読み取る。そして、読み取った画像データに対して様々な補正・処理を行った後、その画像データに基づき書込み系においてレーザダイオードによりビームを照射し図示しない感光体へ静電潜像を形成する。その後はいわゆる電子写真のプロセスを経て、操作部14により指示されて給紙部15または16から給紙した用紙にコピー画像を形成し、フィニッシャー12にてソート、穴あけ、ステイプルなどの後処理を行った後、排紙部17に排出する。
【0028】
また、デジタル複写機1はプリンタ機能も有しており、図示しないホストコンピュータから図示しないネットワークを介して画像データを受信して同様に画像形成を行うことができる。更に、デジタル複写機1はスキャナ機能を有しており、図示しないホストコンピュータへ図示しないネットワークを介して読取ってデジタル化した画像データを送信することができる。また、これらの各機能は並行・予約動作が可能で、コピー動作中に次のコピー動作のために、原稿を読取ったり、コピー動作中にプリントデータを展開して、コピー終了後プリント動作を行ったり、プリント動作中に原稿の読取がスキャナ機能を使用することも可能なように構成されている。
【0029】
図2は、図1のデジタル複写機の電源装置の一例を示す図である。同図に示す電源装置は、AC電源を供給するACライン21と、AC電源に基づいて、+38系、+24V系、+5V系のDC電力を生成するAC/DCコンバータ22と、電気二重層コンデンサ24を充電する充電回路23と、補助電源である電気二重層コンデンサ24と、電気二重層コンデンサ24の出力電圧レベルを調整する昇降圧コンバータ25と、+24V系負荷28bへの電力供給元をAC/DCコンバータ22と電気二重層コンデンサ24とで切り換える切換回路26と、+24V系負荷28a、28bと、+38系負荷28cと、+5V系負荷28dと、デジタル複写機および電源装置の動作を制御する制御部30とを備えている。
【0030】
図2において、ACライン21から供給されるAC電源をAC/DCコンバータ22でDC電源に変換し、一部は直接+38V、+24V、+5V系の各負荷28c、28a、28b、28dの電源として供給する。また、+38Vは充電回路23を介して補助電源である電気二重層コンデンサ24の充電に使用することが可能となっている。
【0031】
補助電源としては、電気二重層コンデンサ以外も使用可能であるが、本実施例では短時間での充放電が可能でかつ長寿命である電気二重層コンデンサを用いている。電気二重層コンデンサ24は、放電するに従って端子電圧が低くなってしまうため、昇降圧コンバータ25を電気二重層コンデンサ24の後段に配置することにより出力電圧が一定になるようにしている。本実施例では、+24V系負荷28bへ供給するので、昇降圧コンバータ25は入力電圧が+38V〜+10Vの範囲で+24Vを出力可能な構成としている。
【0032】
切換回路26は、制御部30から入力される制御信号に従って、ACライン21から供給されるAC電源に基づいてAC/DCコンバータ22で生成された+24V電源と、電気二重層コンデンサ24に蓄積されたエネルギーから昇降圧コンバータ25を通して生成された+24V電源とを切り換えて+24V系負荷28bに供給する。
【0033】
制御部30は、デジタル複写機1の全体を制御するものであり、各動作モードに応じてシーケンシャルに各負荷28a〜dを動作させる。また、制御部30は、電気二重層コンデンサ24への充放電の制御も行っており、後述するように、予測した使用消費電力により、ACライン21からの供給電力で全ての負荷に対して電力供給が可能であると判定した場合には、AC/DCコンバータ22で生成された+24V電源を+24V系負荷28bに供給するように切換回路26を切り換えて、余裕分は充電回路23を制御することにより電気二重層コンデンサ24を充電する。他方、制御部30は、ACライン21からの供給電力で全ての負荷に対して電力供給するには足りないと判定した場合には、電気二重層コンデンサ24に蓄積されたエネルギーから昇降圧コンバータ25を通して生成された+24V電源を、+24V系負荷28bに供給するように切換回路26を切り換える。
【0034】
図3は、図2の制御部30および制御部30による画像データの制御に係る周辺装置の構成を示すブロック図である。同図において、制御部30は、ROM32に格納されたプログラムや不揮発性RAM34に格納されたプログラムやデータに従って、デジタル複写機および電源装置の制御を行うCPU31と、当該CPU31を動作させるためのプログラムを格納するROM32と、CPU31のワークメモリとして使用されるRAM33、制御やタイミングなどの調整値および各負荷毎に、各動作状態毎の消費電力のデータ(ピーク時の消費電力のデータ(起動時)、平均消費電力のデータ(定常時)等)を格納した消費電力テーブルを記憶する不揮発性RAM34と、ならびにデジタル複写機1の各センサ47の入力に基づいて、各負荷28a〜dを制御するI/O制御部35とを備えて構成されている。
【0035】
上記不揮発性メモリ34に記憶される消費電力テーブルには、各負荷を動作させた場合にピークおよび平均でどの程度の電力を消費するかの各負荷毎の消費電力の情報が格納されている。なお、消費電力テーブルには、各負荷毎の各動作状態毎の消費電力のデータとして、立ち上げ時、コピーモード動作時、スキャナモード動作時、プリンタモード動作時、省エネモード時、低消費電力モード時等の各種の動作状態の消費電力のデータを格納することにしても良い。
【0036】
一方、画像データについては図1のADF13により原稿がコンタクトガラス上に供給されると、読取部45により画像データが読み取られる。読み取られた画像データは、図1の操作部14に設定されたモードに応じて画像処理部42によりMTF補正、変倍処理、画質補正等を行った後で画像用RAM43およびHDD44を制御するためのHDDコントローラ41を介してHDD44に蓄えられる。
【0037】
ここで、画像用RAM43およびHDD44の両方に画像を蓄積するのは、画像用RAM43は、A4原稿にして5枚程度の容量しかないが、コピー開始時には原稿の枚数は未だわからないので複数部のソートコピーを取る場合に原稿が5枚を超えてしまう場合には2部目以降のコピー動作を行う時にHDD44から画像データを画像用RAM43にコピーしてコピー動作を行うことによりソート動作を実現する。また、用紙がジャムしてしまった場合のリカバリ動作にも使用される。そして、書込部46により給紙部15または16から給紙された用紙のタイミングに応じて書込みを行う。なお、これら各部については公知の技術であり本発明においては特色のある部分ではないので詳細な説明は省略する。
【0038】
次に、図3の制御部30の使用消費電力の予測について説明する。前述の通り、不揮発RAM34の消費電力テーブルには、各負荷毎に動作させた場合にピークおよび平均でどの程度の電力を消費するかの情報が格納されており、また、制御部30は、ROM32に格納されたプログラムに従って動作モードに応じて各負荷28a〜28dの動作を制御するので、図2の切換回路26を制御して供給する電源を切り換える程度の短い時間後であれば、その時に動作している負荷について予測することが可能である。
【0039】
従って、制御部30では、所定の周期で負荷の動作予測を行い、消費電力テーブルを参照して、動作していると予測した各負荷の消費電力を加算することにより装置の使用消費電力を予想する。そして、モータ等の負荷については起動時に大きく電流が流れて消費電力が増えるので、動作し始めの数周期をピーク電力で計算し、それ以降は平均電力で計算することにより使用消費電力の予測精度を向上させることができる。
【0040】
次に、図3の制御部30による補助電源である電気二重層コンデンサ34の充放電の制御について図4を参照して説明する。図4は、図3の制御部30による補助電源である電気二重層コンデンサ34の充放電の制御について動作フローを示している。
【0041】
先ず、前述の方法で所定時間後の使用消費電力の予測を行う(ステップS101)。そして、予測した使用消費電力が、図2のACライン21から供給されるAC電源のみで供給可能か否かを判断する(ステップS102)。供給可能であると破断した場合は(ステップS102の「YES」)、充電に使用できる電力を計算し(ステップS103)、図2の切換回路26により図2の+24V系負荷28bへの電源供給をACライン21から供給されるAC電源の基づいて図2のAC/DCコンバータ22で生成した+24V電源として、図2の充電回路23によりステップS103で算出した充電に使用可能な電力範囲で図2の電気二重層コンデンサ24に充電を行う(ステップS104)。
【0042】
他方、ステップS101で予測した使用消費電力がACライン21から供給されるAC電源のみでは供給不可能と判断した場合には(ステップS102「NO」)、充電回路23による電気二重層コンデンサ24の充電をストップし、切換回路26により+24V系負荷28bへの電源供給を電気二重層コンデンサ24に蓄積されたエネルギーから図2の昇降圧コンバータ25を通して生成された+24V電源に切り換える(ステップS105)。
【0043】
次に、デジタル複写機の実際の動作を図5および図6を参照して説明する。図5は、デジタル複写機の多種の動作における消費電力の変化を示す特性図、図6は、コピーモード時の消費電力の変化を示す特性図である。
【0044】
図5(a)は、コピーモードを実行した時における消費電力の変化の様子を示しており、▲1▼の期間は、待機状態であり、定着部の温度を保つために温度に従ってヒーターがON/OFFを繰り返しているため消費電力は一定ではない。▲2▼の期間は、図1のADF13に原稿をセットしてコピーを開始して原稿読取を行いながら印字動作も行っている期間である。▲3▼の期間は原稿読取が終了して印字動作のみを行っている期間で、▲4▼の期間は印字動作も終わり再度待機状態に戻った状態である。
【0045】
図5の(b)は、プリントモードでの消費電力の変化の様子を示しており、図5の(C)は、スキャナモードでの消費電力の変化の様子を示している。
【0046】
また、コピーモードでも、用紙の給紙をどのトレイから行うか、両面コピーか片面コピーか、パンチ、ソート、ステイプルなど紙の後処理の有無などにより、動作する負荷や動作タイミングが変化するため最大消費電力や電力の変動パターンが変わる。その結果、図6の図中斜線で示す部分に示すように、複数の負荷が動作する特定のタイミングで図2のACライン21から供給可能な最大電力を超えてしまう。ただし、このように消費電力が大きくなりACライン21から供給可能な最大電力を超えてしまう期間は、通常は短期間であり、本発明ではこの期間の発生するタイミングを予め予測して、超える前に一部の負荷28bの電源供給を補助電源に切り換えることにより、ACライン21の供給可能な最大電力を超えないようにする。
【0047】
また、予想して切り換えるので、消費電力を検知して主電源と補助電源を切り換えるフィードバック型の制御では無いため、ディレイを考慮する必要が無くなり、急激な負荷変動に強く、切換を行うタイミングに必要以上にマージンを持つ必要が無くなり、補助電源を使用する時間を短くすることができる。このため補助電源の容量を小さくすることが可能となる。
【0048】
また、この時、補助電源である電気二重層コンデンサ24から電源供給する+24V系負荷28bは、ACライン21から供給可能な最大電力を超えてしまう時に動作する(動作させる必要のある)負荷、特に、間欠動作を行う負荷(例えば、定着装置等)とするように構成している。かかる構成により、電気二重層コンデンサの急激に充放電できる特性を生かして間欠動作の合間に小刻みに充電することにより、更に補助電源の容量を小さくすることができる。そして、小さな容量の補助電源で確実にACライン21から供給可能な最大電力を超えないように負荷の平準化を行うことができる。
【0049】
以上説明したように、実施の形態1の電源装置によれば、ACライン21から供給されるAC電源に基づいて、+38V、+24V、+5V系の電圧を生成するAC/DCコンバータ22と、補助電源である電気二重層コンデンサ24と、を備え、+24V系負荷28bへの電源の供給元を、AC/DCコンバータ22または電気二重層コンデンサ24に切り換える切換回路30とを備え、制御部30は、不揮発性RAM34に記憶された各負荷(+24V系負荷28a、28b、+38V系負荷28c、+5V系負荷28d)の消費電力のデータを使用して、動作させる負荷の使用消費電力を予測し、予測した使用消費電力がAC/DCコンバータ22の供給可能な電力を越える場合に、+24V系負荷28bへ電力供給を電気二重層コンデンサ24から行うように切換回路30を制御することとしたので、補助電源の容量を必要以上に容量を大きくすることなく、急な出力変動にも対応可能で、かつ使用電力を平準化してACラインの最大供給可能電力を超えないようにすることが可能となる。
【0050】
(実施の形態2)
実施の形態2にかかるデジタル複写機を図7および図8を参照して説明する。実施の形態1にかかるデジタル複写機は、使用消費電力を予測するための消費電力テーブルの消費電力の情報が固定であるのに対して、実施の形態2にかかるデジタル複写機は、消費電力テーブルの消費電力の情報を経時的に補正することにより、経時変化などで負荷の消費電力が変化した場合にも正確に使用消費電力を予想可能としたものである。実施の形態2にかかるデジタル複写機は、実施の形態1のデジタル複写機とほぼ同様の構成であるので、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【0051】
図7は、実施の形態2にかかるデジタル複写機の電源装置の一例を示す図、図8は、図7の制御部30および制御部30による画像データの制御に係る周辺装置の構成を示すブロック図である。図7および図8において、図2および図3と同等機能を有する部位には、同一符号を付し、共通する部分の説明は省略する。
【0052】
図7に示す電源装置は、図2の電源装置において、+38V、+24Vの電源ラインに、各負荷の負荷電流を測定するための負荷電流測定回路50a〜cを設けたものである。負荷電流測定回路50a〜cは、入力される負荷電流に応じたアナログ出力電圧を出力する。また、図8に示す制御部30は、図3に示す制御部30において、負荷電流測定回路50a〜cから出力されるアナログ出力電圧をデジタル変換するA/D変換器51を設けたものである。
【0053】
図7および図8を参照して、制御部30による消費電力テーブルに格納される消費電力の情報の補正について説明する。各負荷28a〜dの消費電力は、負荷28a〜dの状態に応じて変わるため、長期的・経時的には摩耗などによる負荷の増加・減少にしたがって増加・減少する。これを補正するために、図7に示すように、+38V、+24Vの電源ラインに負荷電流測定回路48a〜cを設け、制御部30は、そのアナログ出力電圧をA/D変換器51でデジタルデータに変換し、変換したデジタルデータに基づいて、不揮発RAM24の消費電力テーブルの消費電力の情報を書き換える。そして、制御部30は、消費電力テーブルの書き換えられた消費電力の情報を使用消費電力の予想に使用する。これにより、長期的な消費電力の変動を考慮して、使用消費電力の予測精度を向上させることが可能となる。
【0054】
負荷電流測定回路50a〜cとしては、例えば+38V、+24Vのラインに直列に挿入した電流−電圧変換用の抵抗を使用することができる。例えば、電流−電圧変換用の抵抗の抵抗値を0.5Ωとすると、最初、ある負荷で1A程度流れていたのが、ある期間の後でかかる負荷が変わり、1.1A流れるようになったとする。この時の電流−電圧変換用の抵抗の両端電圧は、0.5Vから0.55Vに変化するので、A/D変換器51で、0〜5Vの間を12ビット(0値〜4095値)でA/D変換すると、デジタルデータとしては、409値から450値に変化する。負荷電流と負荷での消費電力には線形性があるので、このデジタルデータに基づいて消費電力を計算して、その値を消費電力テーブルに格納することにより、消費電力の長期的な変化を修正することが可能となる。
【0055】
なお、電気二重層コンデンサ34の充放電の制御およびデジタル複写機の動作は、実施の形態1(図4〜図6)と同様であるので、その説明は省略する。
【0056】
以上説明したように、実施の形態2によれば、+38V、+24Vの電源ラインに負荷電流測定回路48a〜cを設け、制御部30は、そのアナログ出力電圧をA/D変換器51でデジタルデータに変換し、変換したデジタルデータに基づいて、不揮発RAM24の消費電力テーブルの消費電力の情報を補正することとしたので、消費電力の変動を考慮したより正確な使用消費電力の予測を行うことが可能となる。
【0057】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で適宜変形可能である。
【0058】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1にかかる電源装置によれば、各負荷を動作させるための電力を供給する電源装置において、各負荷に電力を供給するための第1の電力供給手段と、電力を蓄積可能な第2の電力供給手段と、一部の負荷に対しての電力供給元を、前記第1の電力供給手段と前記第2の電力供給手段とに切り換える切換手段と、使用消費電力を予測する予測手段と、前記予測手段で予測される使用消費電力に基づいて、前記切換手段を制御する切換制御手段と、を備え、前記切換制御手段は、前記予測手段により予測した使用消費電力が前記第1の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に、前記一部の負荷への電力供給を前記第2の電力供給手段から行うように前記切換手段を制御することとしたので、補助電源の容量を必要以上に容量を大きくすることなく、急な出力変動にも対応可能で、かつ使用電力を平準化してACラインの最大供給可能電力を超えないようにすることが可能となる。
【0059】
また、請求項2にかかる電源装置によれば、請求項1にかかる電源装置において、さらに、各負荷毎の消費電力の情報を記憶した記憶手段を備え、前記予測手段は、動作させる負荷を判断し、前記記憶手段に記憶した各負荷毎の消費電力の情報に基づいて前記使用消費電力を予測することとしたので、簡単な方法で使用消費電力を予測することが可能となる。
【0060】
また、請求項3にかかる電源装置によれば、請求項2にかかる電源装置において、前記記憶手段は、各負荷毎の動作状態別の消費電力の情報を記憶し、前記予測手段は、前記記憶手段に記憶された各負荷毎の動作状態別の消費電力の情報に基づいて、動作状態毎に前記使用消費電力を予測することとしたので、起動時と定常時とで、記憶手段に記憶された消費電力の情報を切り換えて使用消費電力を予測し、短期的な消費電力の変動を考慮したより正確な使用消費電力の予測を行うことが可能となる。
【0061】
また、請求項4にかかる電源装置によれば、請求項1〜請求項3のいずれか1つにかかる電源装置において、前記一部の負荷は、前記第1の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に動作する負荷であることとしたので、小さな容量の補助電源で使用電力を平準化してACラインの最大供給可能電力を超えないようにすることが可能となる。
【0062】
また、請求項5にかかる電源装置によれば、請求項1〜請求項4のいずれか1つにかかる電源装置において、前記一部の負荷は、前記第1の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に、間欠動作する負荷であることとしたので、間欠動作の合間に第2の電力供給手段を小刻みに充電することができ、より補助電源の容量を小さくすることが可能となる。
【0063】
また、請求項6にかかる電源装置によれば、請求項5にかかる電源装置において、前記記憶手段に記憶した各負荷の消費電力の情報を補正する補正手段を備えたこととしたので、消費電力の変動を考慮したより正確な使用消費電力の予測を行うことが可能となる。
【0064】
また、請求項7にかかる電源装置によれば、請求項6にかかる電源装置において、前記補正手段は、負荷の負荷電流を測定する測定手段を含み、前記補正手段は、前記測定手段の測定結果に基づいて、前記記憶手段に記憶された各負荷の消費電力の情報を補正することとしたので、長期的な消費電力の変動を考慮したより正確な消費電力の予測を行うことが可能となる。
【0065】
また、請求項8にかかる電源装置によれば、請求項1〜請求項7のいずれか1つにかかる発明において、前記第2の電力供給手段は電気二重層のキャパシタであることとしたので、補助電源の長寿命化および急速充電が可能となる。
【0066】
また、請求項9にかかる画像形成装置によれば、請求項1〜8のいずれか1つに記載の電源装置を具備したこととしたので、画像形成装置における電源ラインの供給可能な電力を消費電力を超えないようにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1にかかる画像形成装置の一例であるデジタル複写機の外観を示す斜視図である。
【図2】図1の電源装置の構成を示すブロック図である。
【図3】図2の制御部および制御部による画像データの制御にかかわる周辺装置の構成を示すブロック図である。
【図4】制御部による補助電源の充放電の制御動作を示すフローチャートである。
【図5】各種動作における消費電力の変化を示す特性図である。
【図6】本発明におけるコピーモード時の消費電力の変化を示す特性図である。
【図7】実施の形態2にかかる電源装置の構成を示すブロック図である。
【図8】図7の制御部および制御部による画像データの制御にかかわる周辺装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 デジタル複写機
10 本体
11 LCT
12 フィニッシャー
13 ADF
14 操作部
15、16 給紙部
17 排紙部、
21 ACライン
22 AC/DCコンバータ
23 充電回路
24 電気二重層コンデンサ
25 昇降圧コンバータ
26 切換回路、
28a〜d 負荷
30 制御部
50a〜c 負荷電流測定回路
51 A/D変換器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply device and an image forming apparatus, and more particularly, to power averaging so that power consumption does not exceed power that can be supplied to a power supply line in an image forming apparatus such as a laser printer, a digital copying machine, and a multifunction peripheral. About technology.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, copiers, printers, facsimile machines, and multifunction machines that combine these using an electrophotographic process have become multifunctional, and accordingly, the structure has become complicated and the maximum power consumption tends to increase. On the other hand, there is a limit to the power that can be supplied from a normal power supply line, and this is a great restriction in designing equipment.
[0003]
Therefore, as one of the prior arts for leveling the load power, Patent Literature 1 described above provides a means for monitoring the power supplied from the main power supply, so that the power supplied from the main power is less than a predetermined value. Sometimes, the auxiliary power supply is charged, and when the supply power of the main power supply is larger than a predetermined value, the energy stored in the auxiliary power supply is discharged, thereby leveling the power that changes rapidly in a relatively short time. The technology is disclosed.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-199588
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to Patent Literature 1, the power consumption is monitored, and when the power supplied from the main power supply exceeds a predetermined threshold, feedback control of supplying power from the auxiliary power supply is performed. If the change is more steep than expected, there is a problem that the power supply capacity of the main power supply is exceeded. Further, even if the auxiliary power supply is operated early by lowering the threshold value in order to prevent this, the capacity of the auxiliary power supply needs to be large because the time for using the auxiliary power supply is long, so that the cost is increased, and furthermore, the device is required. There is a problem that it becomes large.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and it is possible to cope with a sudden output fluctuation without increasing the capacity of an auxiliary power supply more than necessary, and to level the power consumption by using an AC line. It is an object of the present invention to provide a power supply device and an image forming apparatus capable of not exceeding the maximum suppliable power.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is a power supply device that supplies power for operating each load, wherein a first power supply unit for supplying power to each load; A second power supply means capable of storing, a switching means for switching a power supply source for some loads to the first power supply means and the second power supply means, Prediction means for predicting, and switching control means for controlling the switching means on the basis of the power consumption predicted by the prediction means, wherein the switching control means uses the power consumption predicted by the prediction means. When the power that can be supplied by the first power supply means is exceeded, the switching means is controlled such that power supply to the partial load is performed from the second power supply means.
[0008]
According to the above invention, the switching means switches the power supply source for some loads between the first power supply means and the second power supply means which is an auxiliary power supply, and the prediction means uses When the power consumption predicted by the prediction means exceeds the power that can be supplied by the first power supply means, the switching control means switches the power supply to some loads to the second power supply means. By controlling the switching means to start from the same, it is possible to respond to sudden output fluctuations without increasing the capacity of the auxiliary power supply more than necessary, and to equalize the power used and supply the maximum AC line Do not exceed power.
[0009]
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, further comprising storage means for storing information on power consumption of each load, wherein the prediction means determines a load to be operated, and The power consumption is predicted based on power consumption information for each load stored in the means.
[0010]
According to the above invention, the prediction means determines the load to be operated, and predicts the power consumption based on the information on the power consumption for each load stored in the storage means. Predict power.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the invention according to the second aspect, the storage unit stores information on power consumption for each operating state of each load, and the prediction unit is stored in the storage unit. The power consumption is predicted for each operation state based on the power consumption information for each operation state for each load.
[0012]
According to the above invention, the prediction unit predicts the power consumption for each operation state based on the power consumption information for each operation state for each load stored in the storage unit, so that the start time is determined. At all times, the power consumption information stored in the storage unit is switched to predict the power consumption, and more accurate power consumption prediction is performed in consideration of short-term fluctuations in power consumption.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the part of the load exceeds a power that can be supplied by the first power supply means. It is an operating load.
[0014]
According to the above invention, when the predicted power consumption exceeds the power that can be supplied by the first power supply means, the load for supplying power from the second power supply means is changed to the load of the first power supply means. By using a load that operates when the power that can be supplied is exceeded, the power used is leveled by an auxiliary power supply having a small capacity so as not to exceed the maximum suppliable power of the AC line.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, when the load exceeds a power that can be supplied by the first power supply means, It is a load that operates intermittently.
[0016]
According to the above invention, when the predicted power consumption exceeds the power that can be supplied by the first power supply means, the load for supplying power from the second power supply means is changed to the load of the first power supply means. By setting the load to operate intermittently when the power that can be supplied is exceeded, the second power supply means is charged little by little during the intermittent operation, thereby further reducing the capacity of the auxiliary power supply.
[0017]
According to a sixth aspect of the present invention, in the invention of the fifth aspect, there is provided a correction means for correcting the information on the power consumption of each load stored in the storage means.
[0018]
According to the above invention, the correction unit corrects the information on the power consumption of each load stored in the storage unit, thereby making a more accurate prediction of the power consumption in consideration of the fluctuation of the power consumption.
[0019]
The invention according to claim 7 is the invention according to claim 6, wherein the correction unit includes a measurement unit that measures a load current of the load, and the correction unit is configured to perform a measurement based on a measurement result of the measurement unit. The power consumption information of each load stored in the storage unit is corrected.
[0020]
According to the invention, the measuring unit measures the load current of the load, and the correcting unit corrects the information of the power consumption of each load stored in the storage unit based on the measurement result of the measuring unit. More accurate power consumption prediction is performed in consideration of long-term fluctuations in power consumption.
[0021]
The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7, wherein the second power supply means is an electric double layer capacitor.
[0022]
According to the above invention, the use of the electric double layer capacitor as the second power supply means makes it possible to prolong the service life of the auxiliary power supply and rapidly charge the auxiliary power supply.
[0023]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a power supply device according to any one of the first to eighth aspects.
[0024]
According to the invention, by applying the power supply device according to any one of claims 1 to 8 to an image forming apparatus, power consumption does not exceed power that can be supplied to a power supply line in the image forming apparatus. To do.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a power supply device and an image forming apparatus according to the present invention will be described in detail in the order of (Embodiment 1) and (Embodiment 2) with reference to the drawings.
[0026]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a digital copying machine which is an example of an image forming apparatus according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a digital copying machine. The digital copying machine 1 includes a
[0027]
Further, the lower side of the
[0028]
The digital copying machine 1 also has a printer function, and can receive image data from a host computer (not shown) via a network (not shown) and perform image formation similarly. Further, the digital copying machine 1 has a scanner function, and can transmit read and digitized image data to a host computer (not shown) via a network (not shown). In addition, these functions can perform parallel / reserved operations, read the original for the next copy operation during the copy operation, expand the print data during the copy operation, and perform the print operation after the copy is completed. Also, it is configured such that a document can be read using a scanner function during a printing operation.
[0029]
FIG. 2 is a diagram showing an example of a power supply device of the digital copying machine of FIG. The power supply device shown in FIG. 1 includes an
[0030]
2, an AC power supplied from an
[0031]
As the auxiliary power source, other than the electric double layer capacitor can be used. In this embodiment, an electric double layer capacitor which can be charged and discharged in a short time and has a long life is used. Since the terminal voltage of the electric double-
[0032]
The switching
[0033]
The
[0034]
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the
[0035]
The power consumption table stored in the
[0036]
On the other hand, as for the image data, when the original is supplied onto the contact glass by the
[0037]
Here, the reason why images are stored in both the
[0038]
Next, prediction of power consumption by the
[0039]
Therefore, the
[0040]
Next, control of charging and discharging of the electric
[0041]
First, the power consumption after a predetermined time is predicted by the above-described method (step S101). Then, it is determined whether the predicted power consumption can be supplied only by the AC power supplied from the
[0042]
On the other hand, when it is determined that the power consumption predicted in step S101 cannot be supplied only by the AC power supplied from the AC line 21 (“NO” in step S102), the charging of the electric
[0043]
Next, the actual operation of the digital copying machine will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a characteristic diagram showing changes in power consumption in various operations of the digital copying machine, and FIG. 6 is a characteristic diagram showing changes in power consumption in the copy mode.
[0044]
FIG. 5A shows how the power consumption changes when the copy mode is executed. In the period (1), the heater is turned on according to the temperature in order to maintain the temperature of the fixing unit. The power consumption is not constant because / OFF is repeated. The period of (2) is a period in which a document is set on the
[0045]
FIG. 5B shows how the power consumption changes in the print mode, and FIG. 5C shows how the power consumption changes in the scanner mode.
[0046]
Even in the copy mode, the load and operation timing vary depending on the tray from which the paper is fed, whether it is two-sided copy or one-sided copy, and whether or not there is post-processing such as punching, sorting, and stapling. Power consumption and power fluctuation patterns change. As a result, as indicated by the hatched portions in FIG. 6, the maximum power that can be supplied from the
[0047]
In addition, since switching is performed in anticipation, it is not feedback-type control that switches between the main power supply and the auxiliary power supply by detecting power consumption. Therefore, there is no need to consider delays. There is no need to have a margin as described above, and the time for using the auxiliary power supply can be shortened. For this reason, the capacity of the auxiliary power supply can be reduced.
[0048]
At this time, the +24
[0049]
As described above, according to the power supply device of the first embodiment, the AC /
[0050]
(Embodiment 2)
A digital copying machine according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. The digital copier according to the first embodiment has fixed power consumption information in a power consumption table for estimating power consumption, whereas the digital copier according to the second embodiment has a power consumption table. By correcting the power consumption information over time, it is possible to accurately predict the power consumption even when the power consumption of the load changes due to aging or the like. The digital copying machine according to the second embodiment has substantially the same configuration as the digital copying machine according to the first embodiment, and therefore, only different portions will be described here.
[0051]
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a power supply device of the digital copying machine according to the second embodiment, and FIG. 8 is a block diagram illustrating a
[0052]
The power supply device shown in FIG. 7 is different from the power supply device of FIG. 2 in that load
[0053]
With reference to FIGS. 7 and 8, correction of information on power consumption stored in the power consumption table by
[0054]
As the load
[0055]
The control of charging / discharging of the electric
[0056]
As described above, according to the second embodiment, the load current measuring circuits 48a to 48c are provided on the + 38V and + 24V power supply lines, and the
[0057]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified without changing the gist of the invention.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, according to the power supply device according to claim 1, in the power supply device that supplies power for operating each load, the first power supply unit for supplying power to each load, Power supply means capable of storing power, switching means for switching a power supply source for some loads to the first power supply means and the second power supply means, and power consumption. Prediction means, and switching control means for controlling the switching means based on the power consumption predicted by the prediction means, wherein the switching control means uses the power consumption predicted by the prediction means. When the power exceeds the power that can be supplied by the first power supply unit, the switching unit is controlled so that power supply to the partial load is performed from the second power supply unit. Auxiliary power capacity is required. Without increasing the capacity to above, the sudden output change can correspond, and the power used can not exceed the maximum available power of the AC line and leveling.
[0059]
According to the power supply device of the second aspect, the power supply device of the first aspect further includes a storage unit that stores information on power consumption for each load, and the prediction unit determines a load to be operated. Since the power consumption is predicted based on the power consumption information for each load stored in the storage unit, the power consumption can be predicted by a simple method.
[0060]
According to the power supply device of the third aspect, in the power supply device of the second aspect, the storage unit stores information on power consumption for each operation state of each load, and the prediction unit stores the power consumption information. Based on the power consumption information for each operation state for each load stored in the means, the power consumption is predicted for each operation state. It is possible to predict the used power consumption by switching the information of the consumed power, and to more accurately predict the used power consumption in consideration of the short-term fluctuation of the power consumption.
[0061]
Further, according to the power supply device according to claim 4, in the power supply device according to any one of claims 1 to 3, the part of the load is a power that can be supplied by the first power supply unit. Since the load operates when the power exceeds the maximum, it is possible to equalize the power used by the auxiliary power supply having a small capacity so as not to exceed the maximum suppliable power of the AC line.
[0062]
Further, according to the power supply device according to claim 5, in the power supply device according to any one of claims 1 to 4, the part of the load is a power that can be supplied by the first power supply unit. Is exceeded, the load is determined to be an intermittent operation, so that the second power supply means can be charged little by little during the intermittent operation, and the capacity of the auxiliary power supply can be further reduced.
[0063]
According to the power supply device of the sixth aspect, the power supply device of the fifth aspect further includes a correction unit that corrects information on power consumption of each load stored in the storage unit. It is possible to more accurately predict the power consumption in use in consideration of the fluctuation of the power consumption.
[0064]
According to the power supply device according to claim 7, in the power supply device according to claim 6, the correction unit includes a measurement unit that measures a load current of a load, and the correction unit determines a measurement result of the measurement unit. , The power consumption information of each load stored in the storage means is corrected, so that more accurate power consumption prediction can be performed in consideration of long-term fluctuations in power consumption. .
[0065]
Further, according to the power supply device of claim 8, in the invention according to any one of claims 1 to 7, the second power supply means is an electric double layer capacitor. The service life of the auxiliary power supply can be prolonged and quick charging can be performed.
[0066]
Further, according to the image forming apparatus of the ninth aspect, since the power supply device according to any one of the first to eighth aspects is provided, power that can be supplied from the power supply line in the image forming apparatus is consumed. It is possible not to exceed the power.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of a digital copying machine as an example of an image forming apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the power supply device of FIG.
3 is a block diagram illustrating a configuration of a control unit of FIG. 2 and peripheral devices related to control of image data by the control unit.
FIG. 4 is a flowchart showing a control operation of charging / discharging an auxiliary power supply by a control unit.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a change in power consumption in various operations.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a change in power consumption in a copy mode according to the present invention.
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a power supply device according to a second embodiment;
8 is a block diagram illustrating a configuration of a control unit of FIG. 7 and a peripheral device related to control of image data by the control unit.
[Explanation of symbols]
1 Digital copier
10 body
11 LCT
12 Finisher
13 ADF
14 Operation unit
15, 16 Paper feed unit
17 paper output unit,
21 AC line
22 AC / DC Converter
23 charging circuit
24 Electric Double Layer Capacitor
25 Step-up / step-down converter
26 switching circuit,
28a-d load
30 control unit
50a-c load current measurement circuit
51 A / D converter
Claims (9)
各負荷に電力を供給するための第1の電力供給手段と、
電力を蓄積可能な第2の電力供給手段と、
一部の負荷に対しての電力供給元を、前記第1の電力供給手段と前記第2の電力供給手段とに切り換える切換手段と、
使用消費電力を予測する予測手段と、
前記予測手段で予測される使用消費電力に基づいて、前記切換手段を制御する切換制御手段と、
を備え、
前記切換制御手段は、前記予測手段により予測した使用消費電力が前記第1の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に、前記一部の負荷への電力供給を前記第2の電力供給手段から行うように前記切換手段を制御することを特徴とする電源装置。In a power supply device that supplies power for operating each load,
First power supply means for supplying power to each load;
Second power supply means capable of storing power,
Switching means for switching a power supply source for some loads to the first power supply means and the second power supply means;
Prediction means for predicting power consumption,
A switching control unit that controls the switching unit based on the power consumption predicted by the prediction unit;
With
The switching control unit, when the power consumption predicted by the prediction unit exceeds the power that can be supplied by the first power supply unit, switches the power supply to the partial load to the second power supply unit. A power supply device for controlling the switching means so as to perform the switching from the start.
前記予測手段は、動作させる負荷を判断し、前記記憶手段に記憶した各負荷毎の消費電力の情報に基づいて前記使用消費電力を予測することを特徴とする請求項1に記載の電源装置。Further, a storage unit that stores information on power consumption for each load is provided,
The power supply device according to claim 1, wherein the prediction unit determines a load to be operated, and predicts the power consumption based on power consumption information for each load stored in the storage unit.
前記予測手段は、前記記憶手段に記憶された各負荷毎の動作状態別の消費電力の情報に基づいて、動作状態毎に前記使用消費電力を予測することを特徴とする請求項2に記載の電源装置。The storage unit stores information on power consumption for each operation state for each load,
The apparatus according to claim 2, wherein the prediction unit predicts the power consumption for each operation state based on information on power consumption for each operation state for each load stored in the storage unit. Power supply.
前記補正手段は、前記測定手段の測定結果に基づいて、前記記憶手段に記憶された各負荷の消費電力の情報を補正することを特徴とする請求項6に記載の電源装置。The correcting means includes a measuring means for measuring a load current of the load,
The power supply device according to claim 6, wherein the correction unit corrects the information on the power consumption of each load stored in the storage unit based on a measurement result of the measurement unit.
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