JP2008292947A - 画像形成装置及びその動作シーケンスの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも二次側電流検知回路を削減することで、省エネ及びコストダウンを実現可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、例えば、現像剤像を定着する定着器と、定着器とは異なるの複数の負荷部に電力を供給する主電源部と、主電源部によって蓄電され、複数の負荷部の少なくとも１つに補助電力を供給する蓄電部とを含む。本画像形成装置は、蓄電部の蓄電状態の変化量を検知する検知部と、検知された蓄電状態の変化量に応じて定着器及び負荷部の動作を定めた動作シーケンスを変更する変更部とを含むことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、主電源部と蓄電部とを有する画像形成装置及びその動作シーケンスの制御方法に関する。

一般に電子写真プロセスを用いたプリンタや複写機、ファクシミリなどの画像形成装置は、定着器を備えている。定着器は、記録媒体に形成された未定着トナー像を熱により溶融して記録媒体に定着させる装置である。また、画像形成装置には、複数の駆動装置（例えばモータ、アクチュエータなど）も設けられる。

画像形成装置は、プリント速度の向上、装置稼動開始時間の短縮、オプション拡張性及び省エネルギー化等の付加価値をこれまで以上に市場から求められている。そのため、定着器の大電力化、駆動系負荷の増加、オプション装置への電力供給のため、電源装置を大容量化することが求められている。

しかしながら、商用電源から画像形成装置に供給できる電力には制限がある。例えば日本国内においては商用電源から供給できる最大電流は１５Ａであり、この値によって電力も制限される。よって、電源装置を単純に大容量化することはできない。

そこで、画像形成装置に蓄電池を搭載することで、商用電源をアシストする画像形成装置が提案されている（特許文献１）。
特開２００５−２２１６７６号公報

ところで、電源装置の容量は、各負荷に必要となる電力を見積もって設計される。ところが、各負荷に必要となる電力は、ばらつきや耐久度に応じて年々変化して行く。そのため、従来は、最悪の耐久度を基準として電源装置の容量が設計されていた。画像形成装置が新品の場合、各負荷で必要となる電力は設計時の基準電力よりも少ないため、電源装置の容量に遊びができてしまっていた。この問題を解決するためには、交流電源電圧（若しくは一次側電流）及び二次側電流の検知結果に基づき、各負荷や定着器へ供給される電力の配分を動的に変更する方法が考えられる。

しかし、この方法では、少なくとも二次側電流検知回路が必要となるため、コスト面で不利であろう。また、少なくとも二次側電流検知回路も電力を消費するため、電源装置自体の効率が低下するおそれがある。さらに、二次側電流検知回路は待機時やスリープ時にも電力を消費するため、蓄電池を採用することで期待された省エネ効果も低下するおそれがある。

そこで、本発明は、例えば、少なくとも二次側電流検知回路を削減することで、省エネ及びコストダウンを実現可能な画像形成装置を提供することを目的とする。なお、他の課題については、明細書の全体から理解できよう。

本発明は、例えば、現像剤像を定着する定着器と、定着器とは異なるの複数の負荷部に電力を供給する主電源部と、主電源部によって蓄電され、複数の負荷部の少なくとも１つに補助電力を供給する蓄電部とを含む画像形成装置な発明である有効である。本画像形成装置は、蓄電部の蓄電状態の変化量を検知する検知部と、検知された蓄電状態の変化量に応じて定着器及び負荷部の動作を定めた動作シーケンスを変更する変更部とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、蓄電部の蓄電状態の変化量に応じて動作シーケンスを変更することで、少なくとも二次側電流検知回路を削減することが可能となる。これにより、省エネ及びコストダウンを実現可能な画像形成装置が提供される。

以下に本発明の一実施例を示す。もちろん以下で説明される個別の実施例は、本発明の上位概念、中位概念及び下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施例によって限定されるわけではない。

［実施例１］
図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置であるカラーレーザビームプリンタの概略構成図を示したものである。なお、ここでは、画像形成装置の一例として、レーザビームプリンタを取り上げるが、本発明はレーザビームプリンタに限定されることはない。本発明は、電子写真プロセスを使用した画像形成装置であれば適用可能である。又は、画像形成装置は、印刷装置、プリンタ、複写機、複合機、ファクシミリとして実現されてもよい。

図１に示すように、画像形成装置１００は、記録媒体１０１を給送ローラ１０２で給送して、中間転写体１０３に向けて搬送する。なお、記録媒体は、例えば、記録材、用紙、シート、転写材、転写紙と呼ばれてもよい。感光ドラム１０４は、図示しない駆動モータの動力によって所定の速度で半時計回り方向に回転駆動される。感光ドラム１０４は、その回転過程で、一次帯電器１０５によって一様に帯電処理される。レーザビームスキャナ１０６は、画像信号に対応して変調されたレーザ光を出力する。このレーザ光が感光ドラム１０４上を選択的に走査露光することで、静電潜像が形成される。

現像器１０７は、静電潜像に現像体である粉体トナーを付着させる。これにより、静電潜像がトナー像（現像体像）として可視像化される。感光ドラム１０４上に形成されたトナー像は、感光ドラム１０４と接触して回転する中間転写体１０３上に一次転写される。さらに、トナー像は、中間転写体１０３から記録媒体１０１へと二次転写される。二次転写は、転写バイアスを印加された転写ローラ１０８で中間転写体１０３との間に記録媒体を通過させることで達成される。

上記の感光ドラム１０４、一次帯電器１０５、レーザビームスキャナ１０６、現像器１０７によって画像形成部が構成されている。画像形成部は、使用する現像剤の数だけ設けられる。例えば、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンなど、４色の現像剤を使用する場合は、通常、４つの画像形成部が必要となる。

定着器１０９は、現像剤を記録媒体に定着する装置である（定着器は定着部と呼ばれてもよい）。定着器１０９は、定着ヒータ１１０を内蔵した定着ローラ１１１と、定着ローラ１１１に圧接するための加圧ローラ１１２を備えている。定着器１０９が、記録媒体１０１を加熱及び加圧することにより、トナー像が記録媒体に定着される。

商用電源１１６に接続された主電源装置１１７は、交流から直流への整流作用を有する。さらに主電源装置１１７は、電子写真プロセスで消費される電力を画像形成装置１００の各部へ供給する。

蓄電部１１８は、主電源装置１１７に含まれる主電源回路によって蓄電され、複数の負荷部の少なくとも１つに補助電力を供給する補助電源装置として機能する。蓄電部１１８は、二次電池、プロトンポリマー電池又はコンデンサ（例：電気二重層キャパシタ）の少なくとも１つを採用可能である。この中でも相対的に寿命の短い二次電池を用いる場合、蓄電部１１８は、画像形成装置１００から脱着可能であることが望ましい。電気二重層キャパシタなどのコンデンサは、静電容量が数Ｆ以上と大きい。さらに、この種のコンデンサは、二次電池と比べて蓄電効率もよく、かつ、長寿命であるという利点を有する。また、急速な充放電が可能なコンデンサと、大容量な二次電池の双方を設けることによって、負荷追従性と長時間放電を両立してもよい。本実施例では、蓄電部１１８に電気二重層コンデンサを用いるものとして説明するが、本発明の蓄電部が電気二重層コンデンサにのみ限定されるわけではない。図１において、蓄電部１１８は、主電源装置１１７の外側に配置されているが、主電源装置１１７に内蔵されてもよい。

図２は、本実施例に係る画像形成装置１００の例示的なブロック図である。図２において、主電源部の一例である主電源回路２００は、主電源装置１１７内に設けられた電源回路である。主電源回路２００は、現像剤像を定着する定着器１０９と、定着器とは異なるの複数の負荷部（装置負荷２０８）に電力を供給する。定着制御回路２０２は、主電源回路２００から定着器１０９へ供給される電力を制御する回路である。

制御部２０１は、画像形成装置１００を構成する各部を統括的に制御するユニットである。例えば、制御部２０１は、検知された蓄電状態の変化量に応じて動作シーケンスを変更する変更部として機能する。なお、動作シーケンスは、定着器及び負荷部の動作を定めるための手順や動作条件などの集合である。なお、制御部２０１は、負荷部の必要電力を推定し、推定された必要電力に応じて定着器に投入される電力を増減するよう主電源部を制御する制御部として機能してもよい。制御部２０１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどの回路を含み、ＲＯＭ等に記憶された制御プログラムにしたがって各種制御を実行する。

装置負荷２０８は、画像形成装置１００の各部を駆動する負荷部である。装置負荷２０８の一例としては、給送ローラ１０２、中間転写体１０３、感光ドラム１０４、レーザビームスキャナ１０６、転写ローラ１０８、定着ローラ１１１、加圧ローラ１１２などを駆動する各モータが挙げられる。これらのモータには、例えば、給紙モータ、ドラムモータ、ベルトモータ及び定着モータなどが含まれる。なお、装置負荷２０８には、画像形成プロセスに関与する高圧基板などの他の負荷回路も含まれてもよい。また、給紙オプション、排紙オプションなどのオプションユニットが追加された場合に、当該オプションユニットに含まれているモータも、これらの負荷回路に該当する。一般には、定着器１０９も負荷部と考えられるが、ここでは、装置負荷２０８に定着器１０９は含まれないものとする。

充電回路２０３は、制御部２０１からの充電指示に応じて、蓄電部１１８に対して所定の充電電圧Ｖ１を印加することで、蓄電部１１８が目標電圧Ｖ２となるように充電処理を実行する（Ｖ１＞＝Ｖ２）。蓄電電圧検出回路２０４は、蓄電部１１８の蓄電電圧Ｖ３を検出する回路である。検出された電圧値は、例えばアナログ信号として制御部２０１内にあるＣＰＵのＡ／Ｄポートに送信される。この蓄電部１１８の検出結果に応じて、制御部２０１は、充電回路２０３を制御する。なお、制御部２０１及び蓄電電圧検出回路２０４は、蓄電部の蓄電状態の変化量を検知する検知部の一例である。蓄電状態の変化量は、例えば、２つの検知区間における蓄電電圧の低下量や消費されたエネルギーなどである。

定電圧制御回路２０５は、蓄電部１１８の蓄電電圧Ｖ３を装置負荷２０８の動作電圧Ｖ４へと制御する。そして、動作電圧Ｖ４が装置負荷２０８に印加される。このとき、例えば、制御部２０１は、定電圧制御回路２０５へと送信する制御信号をオン／オフすることによって、蓄電部１１８と装置負荷２０８との接続状態をオン又はオフに切り換えることができる。あるいは、蓄電部１１８と装置負荷２０８との間にスイッチを設けてもよい。当該スイッチは、制御部２０１からの制御信号に応じてオン又はオフに切り換えられる。これにより、蓄電部１１８と装置負荷２０８との間の接続状態を制御してもよい。このスイッチとして、耐久性の観点から、ＦＥＴなどの半導体スイッチが採用されることが好ましいが、電磁リレー等のメカニカルスイッチが採用されてもよい。また、スイッチの代わりに、制御部２０１がクロック停止信号やクロック作動信号を送信することで、定電圧制御回路２０５内のクロックを停止又は作動させてもよい。もちろん、定電圧制御回路２０５内のクロックが停止していれば、蓄電部１１８と装置負荷２０８とは切り離され、クロックが作動していれば、蓄電部１１８と装置負荷２０８とが接続される。

定電圧制御回路２０５は、主電源回路２００から装置負荷２０８へと印加される主電源供給電圧Ｖ５よりも、蓄電部１１８から印加される蓄電部供給電圧（動作電圧Ｖ４）を高く（Ｖ４＞Ｖ５）する。これは、優先的に蓄電部１１８から装置負荷２０８へと電力を供給するためである。なお、定電圧制御回路２０５を介して蓄電部１１８から動作電圧Ｖ４を印加する際に、上述した電圧条件（Ｖ４＞Ｖ５）によって定電圧制御回路２０５から主電源回路２００へと電流が逆流するおそれがある。主電源回路保護用ダイオード２０６は、この逆流を防止するために設けられている。

一方、定電圧制御回路２０５を介して蓄電部１１８から印加している動作電圧Ｖ４が降下したり、制御異常が生じたりすると、主電源回路２００から定電圧制御回路２０５に電流が逆流するおそれがある。定電圧制御回路保護用ダイオード２０７は、この逆流を防止するために設けられている。但し、定電圧制御回路保護用ダイオード２０７と同様の機能を有するダイオードが定電圧制御回路２０５に含まれている場合、定電圧制御回路保護用ダイオード２０７は不要である。

図３は、一般的な画像形成装置１００の動作シーケンスにおける消費電力の経緯を示す図である。横軸は時間を表し、縦軸は消費電流を表している。ｔ１で、電源ＳＷがオンにされると、ｔ２からｔ３にわたり、画像形成装置１００は、装置負荷２０８にイニシャル動作を実行させる。イニシャル動作は、負荷部の正常な動作を確認するための確認動作の一例である。

画像形成装置１００は、装置負荷２０８の動作に問題がないことを確認するとともに、画像形成装置１００内に記録媒体１０１が残留していないかなどを、シートセンサ（不図示）を用いて確認する。シートセンサは、良く知られているように、記録媒体を搬送する搬送路の途中に設置される。イニシャル動作によって負荷部が正常であることを確認できると、画像形成装置１００は、ｔ３からｔ４にわたり、定着器１０９のウォームアップを実行する。ウォームアップは、目標温度になるまで定着ローラ１１１を過熱する動作である。その後、ｔ４からｔ５にわたり、画像形成装置１００は、受信したプリント命令にしたがってプリント動作を開始する。この時、画像形成装置１００の負荷は最大となり、画像形成装置１００の消費電力も最大となる。プリント終了後、ｔ５からｔ６にわたり、画像形成装置１００は、スタンバイ状態となる。その後、画像形成装置１００は、ｔ６からｔ７にわたってプリントを実行し、ｔ７からｔ８にわたってスタンバイ状態になる。最終的に、ｔ８で、画像形成装置１００は、省電力モードに移行する。

画像形成装置１００に搭載される複数の負荷部の中には、供給される電圧に関して比較的に高い精度を要求するものと、比較的に低い精度でも構わないものとが存在する。比較的に高い精度を要求するものは、例えば、高電圧基板、レーザ制御基板などである。比較的に低い精度でもよいものは、例えば、給送モータ、中間転写体モータ、ドラムモータ及びスキャナモータなどのモータやアクチュエータなどである。

装置負荷２０８の中でも、モータのような負荷部は、使用期間が長くなるにしたがって最大消費電流や定常消費電流が増加してしまう。そのため、理想的な消費電力や消費電流にしたがって設計された動作シーケンスは、負荷部の経年変化にしたがって徐々に適さない動作シーケンスとなってしまう。例えば、装置のプリント時電流（つまり最大消費電流）が増加してしまうと、主電源装置１１７と満蓄電状態の蓄電部１１８の双方を使用したとしても、もはや当初の動作シーケンスが必要とする消費電力を十分に供給できなくなってしまうおそれがある。そのため、動作シーケンスは、負荷部における負荷のばらつきや耐久度に応じて変更されることが望ましい。耐久度は、耐久の進み具合を示す尺度であり、使用期間、使用回数、印刷枚数などと同様の概念である。

本実施例では、蓄電部１１８の蓄電状態の変化量に応じて、定着器１０９及び負荷部の動作を定めた動作シーケンスを変更することで、上記課題を解決する。蓄電状態の変化量は、装置負荷２０８の耐久度や負荷のばらつきと相関があるため、動作シーケンスを変更するための尺度として好ましいだろう。

図４は、蓄電部１１８の蓄電電圧Ｖ３[V]と、蓄電部１１８に蓄えられているエネルギー量である蓄電エネルギーE[J]との関係の一例を示すグラフである。蓄電電圧Ｖ３[V]と蓄電エネルギーE[J]との関係は、以下の式で表される。

Ｅ ＝ ０．５ × Ｃ × Ｖ３²
ここで、Ｃは、蓄電部１１８の静電容量である。

負荷部の正常な動作を確認するための確認動作（例：イニシャル動作）を実行する前と後に、蓄電電圧検出回路２０４が蓄電部１１８の蓄電電圧Ｖ３を測定する。実行前に測定された蓄電電圧を実行前電圧Ｖａと呼ぶことにする。また、確認動作の実行後に測定された蓄電電圧を実行後電圧Ｖｂと呼ぶことにする。蓄電電圧がＶａからＶｂに低下したときのエネルギー消費量Ｅｐは、次式により算出できる。

Ｅｐ ＝ ０．５ × Ｃ × （Ｖａ² − Ｖｂ²）
制御部２０１は、この式を使用してエネルギー消費量Ｅｐを算出する。すなわち、制御部２０１は、実行前電圧Ｖａと実行後電圧Ｖｂとから、確認動作によるエネルギー消費量Ｅｐを蓄電状態の変化量として算定する算定部として機能することになる。

ところで、図中の閾値電圧Ｖｔは、蓄電部１１８から電力を供給できる最低の蓄電電圧を示している。すなわち、蓄電電圧Ｖ３が閾値電圧Ｖｔを下回ると、主電源回路２００からのみ装置負荷２０８に電力が供給される。一方、蓄電電圧Ｖ３が閾値電圧Ｖｔ以上であれば、蓄電部１１８から補助的に電力を装置負荷２０８に供給できる。よって、後者の場合は、蓄電部１１８の補助により、主電源回路２００において余裕ができた電力を定着器１０９に供給できるようになる。なお、蓄電部１１８より供給可能な最大のエネルギーをＥmaxとすると、閾値電圧Ｖｔは、次式により算出される。

Ｖｔ ＝ √（２ × Ｅｍａｘ）
図５は、実施形態に係る制御部において実現される機能についての例示的なブロック図である。各機能は、ハードウエアにより実現されてもよいし、ソフトウエアにより実現されてもよいし、これらの組み合わせにより実現されてもよい。変更部５００は、検知部５０１により検知された蓄電状態の変化量に応じて定着器１０９及び負荷部の動作を定めた動作シーケンスを変更する。検知部５０１は、蓄電電圧検出回路２０４により検出された蓄電電圧Ｖ３にしたがって蓄電部の蓄電状態の変化量を検知する。検知部５０１は、算定部５０２を含む。算定部５０２は、実行前電圧Ｖａと実行後電圧Ｖｂとから、確認動作によるエネルギー消費量Ｅｐを蓄電状態の変化量として算定する。

変更部５００は、推定部５０３、保持部５０４、選択部５０５などを含む。推定部５０３は、検知された蓄電状態の変化量に対応する負荷部の耐久度を推定する。保持部５０４は、負荷部における耐久度と、定着器及び負荷部の動作を定義した動作シーケンスとの対応関係を予め保持している。選択部５０５は、推定された耐久度に対応する動作シーケンスを保持部から選択する。

図６は、動作シーケンスの制御方法の一例を示すフローチャートである。ここでは、画像形成装置１００に電源スイッチがＯＮに切り換えられた直後に実行されるものとして説明するが、これは一例に過ぎない。ステップＳ６０１で、検知部５０１は、蓄電電圧検出回路２０４を用いて、蓄電部１１８からの電力を供給してイニシャル回転を実行する前の蓄電部１１８の蓄電電圧である実行前電圧Ｖａを検知する。

ステップＳ６０２で、制御部２０１は、実行前電圧Ｖａが閾値電圧Ｖｔを下回っているか否かを判定する。下回っていれば、蓄電部１１８の蓄電状態は、十分に電力を供給する能力がないことになる。よって、ステップＳ６１０に進み、制御部２０１は、蓄電部１１８から供給を停止するための制御信号を定電圧制御回路２０５に送出する。これにより、定電圧制御回路２０５は、蓄電部１１８と装置負荷２０８とを電気的に切り離す。ステップＳ６１１で、制御部２０１は、通常シーケンスを選択する。ここで、通常シーケンスは、負荷のばらつきが最大となるか、耐久度が最高となったとき、すなわち、画像形成装置１００における最悪の状態を想定して決定された動作シーケンスである。

一方、実行前電圧Ｖａが閾値電圧Ｖｔを下回っていなければ、ステップＳ６０３に進む。ステップＳ６０３で、制御部２０１は、蓄電部１１８から供給を開始するための制御信号を定電圧制御回路２０５に送出する。これにより、定電圧制御回路２０５は、蓄電部１１８と装置負荷２０８とを電気的に接続する。

ステップＳ６０４で、制御部２０１は、確認動作としてイニシャル回転を装置負荷２０８に実行させる。イニシャル回転は、装置負荷２０８に含まれる殆ど全ての負荷部が正常か否かを確認できる動作である。また、イニシャル回転における動作シーケンスや、その動作時間は、常に環境によらず殆ど一定である。よって、画像形成装置１００の耐久度や負荷のばらつきを測定するには優れた動作といえる。なお、イニシャル回転を実行するときは、装置負荷２０８には、蓄電部１１８のみが電力を供給することが望ましい。これは、イニシャル回転によるエネルギー消費量を精度良く測定するためである。

ステップＳ６０５で、検知部５０１は、蓄電電圧検出回路２０４を用いて、実行後電圧Ｖｂを検知する。ステップＳ６０６で、算定部５０２は、実行前電圧Ｖａと実行後電圧Ｖｂとからエネルギー消費量Ｅｐを算定する。ステップＳ６０７で、推定部５０３は、エネルギー消費量Ｅｐから負荷部の耐久度を推定する。推定の方法は種々考えられる。

図７は、装置負荷の耐久度と蓄電部のエネルギー消費量との相関関係の一例を示す図である。図７に示すように、イニシャル回転によるエネルギー消費量Ｅｐと装置負荷２０８の耐久度・ばらつきの相関データを実験により取得し、相関データを保持部５０４に保持させる。相関データに代えて、両者の関係を表す数式やテーブルが保持部５０４に保持されてもよい。よって、推定部５０３は、エネルギー消費量Ｅｐに対応する耐久度を保持部５０４から読み出すことができる。

ステップＳ６０８で、変更部５００は、蓄電状態の変化量に応じて動作シーケンスを変更する。例えば、選択部５０５は、推定された耐久度に対応する動作シーケンスを保持部から選択する。

図８は、負荷部における耐久度と、定着器及び負荷部の動作を定義した動作シーケンスとの対応関係を保持するテーブルの一例を示す図である。図からわかるように、耐久度が１の場合には、動作シーケンスＡが選択される。また、耐久度が２の場合には、動作シーケンスＢが選択される。なお、耐久度の数値は、一例に過ぎない。また、動作シーケンスの数も３以上であってよい。

以上説明したように、本実施例によれば、蓄電部の蓄電状態の変化量に応じて動作シーケンスを変更することで、少なくとも二次側電流検知回路を削減することが可能となる。特に実施例１では、商用電源電圧の検知回路や一次側電流を検知する検知回路も削減できる。これにより、省エネ及びコストダウンを実現可能な画像形成装置が提供される。また、動作シーケンスを変更することで、例えば、ウォームアップ時の定着器へ投入できる最大電力を最適化することも可能となる。これは、主電源回路２００や蓄電部１１８によって供給可能な最大の電力を余すところなく有効に活用できることを意味する。よって、定着器１０９の温度が目標値に達するまでの時間を短縮でき、画像形成装置１００が起動されたから最初の１枚目をプリントできるようになるまでの時間を短縮できる。

また、蓄電状態の変化量は、画像形成装置１００の耐久度に相関性を有している。また、耐久度に応じて好適となる動作シーケンスは異なる。よって、蓄電状態の変化量から推定された耐久度に応じて好適な動作シーケンスを選択すれば、その時々の耐久度に応じて最適に電力を配分することができる。

さらに、蓄電状態の変化量としては、装置負荷２０８の確認動作の実行前と後に測定された蓄電電圧から算出されるエネルギー消費量を用いることが好ましい。確認動作におけるエネルギー消費量Ｅｐは、耐久度に対して相関性を有しているからである。例えば、Ｅｐが最小の場合、装置負荷２０８は、耐久前でかつばらつきが最小であることを意味する。逆にＥｐが最大の場合、耐久後でかつばらつきが最大であることを意味する。

本実施例では、蓄電部１１８の蓄電状態の変化量を検知するための確認動作として、イニシャル回転を用いた。しかし、本発明はこれにのみ限定されることはない。複数の負荷部のうち、比較的に負荷変動の大きな１つ以上の負荷部を、一定のシーケンスで、かつ、一定の時間にわたり動作させることができる確認動作であれば、十分である。

なお、イニシャル回転を実行するときは、装置負荷２０８には、蓄電部１１８のみが電力を供給することが望ましい。これは、イニシャル回転によるエネルギー消費量を精度良く測定するためである。

ところで、画像形成装置１００の耐久度に応じて主電源装置１１７の二次側消費電力が変動する。上述したように、耐久度は、エネルギー消費量Ｅｐと相関性があるため、エネルギー消費量Ｅｐと主電源装置１１７の二次側消費電力とも相関性がある。よってエネルギー消費量Ｅｐと主電源装置１１７の二次側消費電力との対応関係を表す数式やテーブルを求めておけば、制御部２０１は、その時々の装置負荷２０８における必要電力を推定できる。ここで、制御部２０１は、主電源装置１１７と蓄電部１１８とによって供給可能な最大電力からその時々の装置負荷２０８における必要電力を減算すれば、定着器１０９に投入できる最大の電力を算出できる。よって、制御部２０１は、蓄電状態の変化量に応じて負荷部の必要電力を推定し、推定された必要電力に応じて定着器に投入される電力を増減するよう主電源部を制御してもよいのである。

［実施例２］
主電源装置１１７の１次側に入力される商用電源１１６の電圧を知ることができれば、さらに、主電源装置１１７及び蓄電部１１８を有効に活用できる。一般に、定格電圧範囲内の最低電圧が商用電源１１６から画像形成装置１００に供給された場合であっても、主電源回路２００と蓄電部１１８とによって各負荷へと十分に電力を供給できるように、動作シーケンスは設定されるべきである。例えば、入力定格電圧が１００Ｖから１２７Ｖとして設計されている画像形成装置１００であれば、１００Ｖを基準として、動作シーケンスを設定することが望ましい。

また、各動作シーケンスは、商用電源１１６の電流容量も満足するように設定されることが望ましい。そこで、例えば、入力電流上限１５Ａにおいて商用電源電圧がＡＣ １００ＶからＡＣ ８０Ｖに下がった場合では、画像形成装置が使用可能な皮相電力は１５００Ｗから１２００Ｗに低下してしまう。この３００Ｗの低下は、致命的である。そのため、安全性を確保しつつ、商用電源から供給可能な電力をさらに有効利用するには、商用電源電圧の変動に応じて定着器及びそれ以外の負荷部への供給する電力を好適にすることが望ましいといえよう。

図９は、実施形態に係る制御部において実現される機能についての例示的なブロック図である。なお、変更部５００は図示が省略されている。商用電源電圧検出回路９００は、主電源部の１次側に入力される商用電源電圧を検出する商用電源電圧検出部の一例である。商用電源電圧検出回路９００は、例えば、主電源回路２００に内蔵される。また、商用電源電圧検出回路９００は、例えば、1次側における整流後の電圧を検知する回路やコンバータの2次側におけるスイッチングデュティー比から電圧を求める回路により実現できる。

最大電力計算部９０１は、検出された商用電源電圧から、主電源回路２００により供給可能な最大電力を計算する。予測部９０２は、検知された蓄電状態の変化量から、装置負荷２０８による最大消費電力を予測する。決定部９０３は、主電源回路２００により供給可能な最大電力から、装置負荷２０８による最大消費電力を減算することで、定着器に投入可能な電力を決定する。

記憶部９０４は、蓄電状態の変化量と、負荷部による最大消費電力との対応関係（例：数式、テーブル、コンピュータプログラムなど）を記憶している。予測部９０２は、検出された蓄電状態の変化量に対応する負荷部による最大消費電力を記憶部から読み出すことで、予測を実行してもよい。

図１０は、動作シーケンスの制御方法に係る他の例を示すフローチャートである。図６と比較すると、商用電源電圧を検知する工程（Ｓ１００１）が追加されている。さらに、ステップＳ６０７に代えて、ステップＳ１００２、Ｓ１００３及びＳ１００４が追加されている。なお、ステップＳ６０７は省略されなくてもよい。

ステップＳ１００１で、商用電源電圧検出回路９００は、主電源回路２００の１次側に入力される商用電源電圧を検出する。その後、上述したステップＳ６０１ないしＳ６０６が実行され、ステップＳ１００２に進む。

ステップＳ１００２で、最大電力計算部９０１は、検出された商用電源電圧から、主電源回路２００により供給可能な最大電力を計算する。商用電源１１６から供給可能な最大電流は、各国ごとに定められている。よって、最大電力計算部９０１は、検出された商用電源電圧に最大電流を乗算することにより、最大電力を算出できる。

ステップＳ１００３で、予測部９０２は、検知部５０１により検知された蓄電状態の変化量（例：算定部５０２が算定したエネルギー消費量Ｅｐ）から、装置負荷２０８による最大消費電力を予測する。例えば、予測部９０２は、エネルギー消費量Ｅｐに対応する装置負荷２０８による最大消費電力を記憶部９０４から読み出す。また、予測部９０２は、記憶部９０４に記憶されている数式、テーブル又はコンピュータプログラムを用いて、エネルギー消費量Ｅｐから最大消費電力を取得してもよい。

ステップＳ１００４で、決定部９０３は、主電源回路２００により供給可能な最大電力から、装置負荷２０８による最大消費電力を減算することで、定着器１０９に投入可能な電力を決定する。その後、ステップＳ６０８で、制御部２０１は、決定された投入可能な電力に対応する動作シーケンスを選択することで、使用される動作シーケンスを変更する。

本実施形態によれば、実施例１で説明した効果に加え、商用電源電圧の変動に応じて好適な動作シーケンスを定着器やその他の負荷部に適用できるようになるといった効果も奏する。すなわち、実施例２によれば、商用電源電圧の検知回路は省略できないものの、二次側電流検知回路や一次側電流検知回路を削減できる。これにより、省エネ及びコストダウンを実現可能な画像形成装置が提供される。また、動作シーケンスを変更することで、例えば、ウォームアップ時の定着器へ投入できる最大電力を最適化することも可能となる。これは、主電源回路２００や蓄電部１１８によって供給可能な最大の電力を余すところなく有効に活用できることを意味する。よって、定着器１０９の温度が目標値に達するまでの時間を短縮でき、画像形成装置１００が起動されたから最初の１枚目をプリントできるようになるまでの時間を短縮できる。

本発明の実施例に係る画像形成装置であるカラーレーザビームプリンタの概略構成図を示したものである。 本実施例に係る画像形成装置１００の例示的なブロック図である。 一般的な画像形成装置１００の動作シーケンスにおける消費電力の経緯を示す図である。 蓄電部１１８の蓄電電圧Ｖ３[V]と、蓄電部１１８に蓄えられているエネルギー量である蓄電エネルギーE[J]との関係の一例を示すグラフである。 実施形態に係る制御部において実現される機能についての例示的なブロック図である。 動作シーケンスの制御方法の一例を示すフローチャートである。 装置負荷の耐久度と蓄電部のエネルギー消費量との相関関係の一例を示す図である。 負荷部における耐久度と、定着器及び負荷部の動作を定義した動作シーケンスとの対応関係を保持するテーブルの一例を示す図である。 実施形態に係る制御部において実現される機能についての例示的なブロック図である。 動作シーケンスの制御方法に係る他の例を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ ‥‥ 画像形成装置
１０１ ‥‥ 記録媒体
１０２ ‥‥ 給送ローラ
１０３ ‥‥ 中間転写体
１０４ ‥‥ 感光ドラム
１０５ ‥‥ 一次帯電器
１０６ ‥‥ レーザビームスキャナ
１０７ ‥‥ 現像器
１０８ ‥‥ 転写ローラ
１０９ ‥‥ 定着器
１１０ ‥‥ 定着ヒータ
１１１ ‥‥ 定着ローラ
１１２ ‥‥ 加圧ローラ
１１６ ‥‥ 商用電源
１１７ ‥‥ 主電源回路
１１８ ‥‥ 蓄電部
２００ ‥‥ 主電源回路
２０１ ‥‥ 制御部
２０２ ‥‥ 定着制御回路
２０３ ‥‥ 充電回路
２０４ ‥‥ 蓄電電圧検出回路
２０５ ‥‥ 定電圧制御回路
２０６ ‥‥ ダイオード
２０７ ‥‥ ダイオード
２０８ ‥‥ 装置負荷

Claims (9)

1. 現像剤像を定着する定着器と、該定着器とは異なるの複数の負荷部とに電力を供給する主電源部と、
   前記主電源部によって蓄電され、前記複数の負荷部の少なくとも１つに補助電力を供給する蓄電部と、
   前記蓄電部の蓄電状態の変化量を検知する検知部と、
   検知された前記蓄電状態の変化量に応じて前記定着器及び前記負荷部の動作を定めた動作シーケンスを変更する変更部と
   を含むことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記変更部は、
   検知された前記蓄電状態の変化量に対応する前記負荷部の耐久度を推定する推定部と、
   前記負荷部における耐久度と、前記定着器及び前記負荷部の動作を定義した動作シーケンスとの対応関係を予め保持する保持部と、
   推定された前記耐久度に対応する動作シーケンスを前記保持部から選択する選択部と
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記検知部は、
   前記負荷部の正常な動作を確認するための確認動作を実行する前に測定された前記蓄電部の実行前電圧と、前記確認動作の実行後に測定された実行後電圧とを検知し、
   さらに、前記検知部は、
   前記実行前電圧と前記実行後電圧とから、前記確認動作によるエネルギー消費量を前記蓄電状態の変化量として算定する算定部
   を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記確認動作を実行する際には、前記蓄電部のみから前記負荷部に電力を供給することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記変更部に代えて、
   前記蓄電状態の変化量に応じて前記負荷部の必要電力を推定し、推定された必要電力に応じて前記定着器に投入される電力を増減するよう前記主電源部を制御する制御部
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記主電源部の１次側に入力される商用電源電圧を検出する商用電源電圧検出部と、
   検出された前記商用電源電圧から、前記主電源部により供給可能な最大電力を計算する最大電力計算部と、
   検知された前記蓄電状態の変化量から、前記負荷部による最大消費電力を予測する予測部と、
   前記主電源部により供給可能な最大電力から前記負荷部による最大消費電力を減算することで、前記定着器に投入可能な電力を決定する決定部と
   を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記蓄電状態の変化量と、前記負荷部による最大消費電力との対応関係を記憶した記憶部を備え、
   前記予測部は、検出された前記蓄電状態の変化量に対応する前記負荷部による最大消費電力を前記記憶部から読み出すことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記蓄電部は、
   二次電池、プロトンポリマー電池又はコンデンサの少なくとも１つを有する
   ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の画像形成装置。
9. 現像剤像を定着する定着器と、該定着器とは異なるの複数の負荷部に電力を供給する主電源部と、前記主電源部によって蓄電され、前記複数の負荷部の少なくとも１つに補助電力を供給する蓄電部とを含む画像形成装置における動作シーケンスの制御方法であって、
   前記蓄電部の蓄電状態の変化量を検知する検知工程と、
   検知された前記蓄電状態の変化量に応じて前記定着器及び前記負荷部の動作を定めた動作シーケンスを変更する変更工程と
   を含むことを特徴とする制御方法。

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