JP2013137724A

JP2013137724A - 電力制御装置

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Publication number: JP2013137724A
Application number: JP2011289384A
Authority: JP
Inventors: Akira Hamada; 亮浜田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2013-07-11

Abstract

【課題】安定した電力供給が行なわれない状況に適切に対応し、画像形成装置等の起動時の消費電力を低減することができる電力制御装置を提供する。
【解決手段】ヒータランプ２５８を備える画像形成装置に装備され、外部電力を用いてヒータランプを駆動する電力制御装置であって、外部電力の需給状況に関する情報を取得する通信部１６８と、第１モード又は第１モードよりも電力消費量が大きい第２モードでヒータランプを駆動する制御部１６０とを備え、制御部１６０は、画像形成装置の起動直後に第１モードでヒータランプを駆動し、起動中において、取得した情報を用いて電力需給状況を判定した結果にしたがって、ヒータランプを、第１モードで駆動する処理と第２モードで駆動する処理とを選択的に実行する。これにより、安定した電力供給が行なわれない状況に適切に対応し、画像形成装置の起動時の消費電力を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高温駆動部等の電力消費量が比較的大きい構成部分を備える画像形成装置等の電力制御装置に関し、特に、安定した電力供給が行なわれない場合に、画像形成装置等の起動時の電力消費を低減することができる電力制御装置に関する。

電子機器である画像処理装置の１種として、多くの事業所（会社、事務所等）に、記録紙に画像を形成する画像形成装置（代表的にはコピー機）が導入されている。このような事業所において、プリンタ機能又はコピー機能等を備えた画像形成装置をネットワークに接続し、これらを複数のユーザで共用するケースが多くなっている。このような画像形成装置の１種である複合機（ＭＦＰ（ＭｕｌｔｉＦｕｎｃｔｉｏｎＰｅｒｉｐｈｅｒａｌ））は、コピーモード、ファクシミリモード（以下、ファクシミリをＦＡＸともいう）、ネットワーク対応のプリンタモード、及びスキャナモードのように、複数の動作モードを備える。

画像形成装置では、記録紙上に画像を形成する場合、記録紙上に転写されたトナーを定着させるために、定着部（具体的にはヒートローラ）によって加圧及び加熱する。画像形成装置の電源投入後早く画像形成を可能にするためには、低温になっている定着部を、電源投入後速やかに加熱して、所定の温度にすることが必要になる。そのために、定着部の温度に関して種々の制御が行なわれている。例えば、下記特許文献１には、ウォームアップ時に定着温度をＰＩＤ制御するときに使用される制御係数を、供給される商用電源の電圧に応じて切換える画像形成装置が開示されている。

一方、近年、事業所においては、１人１台のパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣともいう）の使用、及び複数台の複合機を含む多数の電子機器の設置による電力使用量の増加が懸念されてきた。これに対しては、省エネルギーの要求を受けて、複合機を含めて個々の電子機器のスペック向上等により電力消費量が抑制されている。

従来の画像形成装置は基本的に安定した電力が供給されることを前提に設計されている。ノートＰＣ、携帯端末等のバッテリーを備えた装置のようにバッテリー残量が少なくなった場合、又は、停電が発生する時間帯に近づいた場合等への配慮は、画像形成装置においては特段考える必要はなかったし、実際に配慮されても来なかった。

特開２００６−１９５２９４号公報

昨今の電力供給事情に鑑みると、これまでの「安定した電力供給が行なわれる（保証される）」という前提は崩れ、電力供給量の減少、さらには電力供給停止（停電）に至る可能性が無視できなくなっている。公的な電力使用制限（例えば計画停電）が実施されるようにもなってきている。

画像形成装置の起動時には、電源投入後早く画像形成を可能にするために、定着部を所定の温度まで急速に加熱するので、大量の電力が消費される。この起動時に安定した電力が供給されていない可能性があり、画像形成装置において通常通り定着部の急速加熱を行なうと、支障が生じる可能性がある。例えば、同一地域又は同一ビル内に設置され、同一の電力会社から電力供給を受けている複数の画像形成装置の起動時間が重なると、電力供給停止（停電）が発生する可能性がある。起動時に多くの電力を消費する構成部分を備える装置は、画像形成装置に限らないので、電力供給停止（停電）等の支障が発生する可能性はより高くなる。

しかし、特許文献１に開示された技術では、電力供給量の減少、さらには電力供給停止（停電）に至る可能性がある場合に適切に対応することはできない。特許文献１に開示されている技術は、供給される商用電力の電圧変動に対応することはできるが、あくまで安定した電力供給が前提になっている。

したがって、本発明は、電力供給量の低下等、安定した電力供給が行なわれない場合に、高温駆動部等の電力消費量が比較的大きい構成部分を備える画像形成装置等の装置の起動時の電力消費を低減することができる電力制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的は、下記によって達成することができる。

即ち、本発明に係る電力制御装置は、電力を消費する負荷部を備える装置に装備され、外部から供給される外部電力を用いて負荷部を駆動する電力制御装置であって、外部電力の需給状況に関する情報を取得する情報取得部と、第１モードと第１モードよりも負荷部の電力消費量が大きい第２モードとの何れかのモードで負荷部を駆動する制御部と、情報取得部によって取得された情報を用いて、電力需給状況を判定する判定部とを備え、制御部は、負荷部を有する装置の起動開始直後に、第１モードで負荷部を駆動し、負荷部を有する装置の起動中において、判定部による電力需給状況の判定結果にしたがって、第１モードで負荷部を駆動する処理と、第２モードで負荷部を駆動する処理とを選択的に実行する。

好ましくは、第２モードは、第３モードと第３モードよりも負荷部の電力消費量が大きい第４モードとに区分され、制御部は、負荷部を有する装置の起動中において、判定部による電力需給状況の判定結果にしたがって、第１モードで負荷部を駆動する処理と、第３モードで負荷部を駆動する処理と、第４モードで負荷部を駆動する処理とを選択的に実行する。

より好ましくは、負荷部を有する装置は、電力を消費するユニットをさらに備え、制御部は、負荷部を有する装置の起動開始直後に、ユニットに電力を供給せずに第１モードで負荷部を駆動し、負荷部を有する装置の起動中において、判定部による電力需給状況の判定結果にしたがって、ユニットに電力を供給せずに第１モードで負荷部を駆動する処理と、ユニットに電力を供給し且つ第２モードで負荷部を駆動する処理とを選択的に実行する。

さらに好ましくは、負荷部を備える装置は、画像形成装置であり、負荷部は、記録紙上に画像を形成するための定着ユニットである。

好ましくは、定着ユニットは、記録紙上にトナーを熱圧着する熱圧着部と、熱圧着部を加熱する加熱部とを備え、第１モード及び第２モードでの負荷部の駆動は、加熱部への通電であり、第２モードで負荷部を駆動するときの熱圧着部の温度上昇速度は、第１モードで負荷部を駆動するときの熱圧着部の温度上昇速度よりも大きい。

本発明によれば、電力需給状況が悪く安定した電力供給が行なわれない状況に適切に対応して、電力消費量が大きい負荷部を備えた画像形成装置等の起動時の消費電力を低減することができる。

起動直後には、電力需給状況が悪いことを想定して、負荷部の電力消費量が比較的小さくなる第１モードで負荷部を起動した後、電力需給状況が悪くないことが判明した場合、電力消費量がより大きい第２モードで負荷部を起動するので、速やかに装置を利用可能な状態にすることができる。即ち、ユーザの使い勝手を極力落とさないように、速やかに装置を起動することができる。

第２モードを複数のモードに区分することによって、電力需給状況の変化により適切に対応して、負荷部の駆動を制御することができる。

起動直後には、負荷部以外のユニットへの電力供給を停止することによって、負荷部を優先的に駆動することができる。

電力会社等が提供している情報をインターネットから取得することによって、電力需給状況の判定を正確且つ効率的に行なうことができるので、電力需給状況の変化により適切に対応することができる。

本発明の実施の形態に係る電力制御装置の構成を示す図である。図１の電力制御装置において実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。トライアックの制御信号の例を示すグラフである。トライアックの制御信号（デューティ１００％）の例を示すグラフである。図３に対応するヒートローラの温度変化を示すグラフである。図４に対応するヒートローラの温度変化を示すグラフである。当日の電力需給情報の例を示す図である。翌日の電力需給情報の例を示す図である。短時間周期で提供される電力需給情報の例を示す図である。トライアックの制御信号の例を示すグラフである。図１０に対応するヒートローラの温度変化を示すグラフである。画像形成装置の状態に応じたヒートローラの温度制御を示すグラフである。図１の電力制御装置において実行される、図２と異なるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

以下の実施の形態では、同一の部品には同一の参照番号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

また、以下では、装置の起動時に、外部電力の需給状況に応じて装置内の負荷部の消費電力を制御する例として、画像形成装置の定着部、特にヒータユニットの温度制御について説明する。

図１を参照して、画像形成装置に装備された本発明の実施の形態に係る電力制御装置２５０は、制御部１６０及び通信部１６８、並びに、トライアック２５２、コンデンサ２５４及び抵抗２５６を備えて構成されている。トライアック２５２は、ヒートローラ７１を加熱するためのヒータランプ２５８への通電を制御する。具体的には、トライアック２５２は、その制御用の端子であるゲート端子２６２に入力される、制御部１６０からの制御信号Ｓのレベルに応じてオン／オフする。これによって、メインスイッチ２０２がオンされ、外部電源（商用電源）２００からヒータランプ２５８に供給される電流がオン／オフ制御される。トライアック（ＴＲＩＡＣ）は、公知の半導体素子である。トライアックは、相補的な２個のサイリスタが逆並列に接続された素子であり、双方向サイリスタとも呼ばれる。ゲート端子２６２に印加する電圧レベルに応じて、双方向に電流を流すことができ、交流電流用のスイッチとして使用できる。トライアック２５２に並列に接続されているコンデンサ２５４及び抵抗２５６は、トライアック２５２のオン／オフによって発生するサージ電圧を吸収するためのアブソーバである。

制御部１６０は、例えばＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉt）である。制御部１６０は、プログラム等を記憶するためのＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）（図示せず）と、揮発性の記憶装置であるＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）（図示せず）とを使用して、画像形成装置が備える各部を制御する。ＲＯＭには、画像形成装置の動作を制御するのに必要なプログラム及びデータが記憶されている。制御部１６０は、ＲＯＭからプログラムをＲＡＭ上に読出して、ＲＡＭの一部を作業領域としてプログラムを実行する。即ち、制御部１６０は、ＲＯＭに格納されているプログラムにしたがって画像形成装置を構成する各部の制御を行ない、画像形成装置の各機能を実現する。

画像形成装置は、画像データを記憶するための不揮発性記憶装置として、ハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤという）（図示せず）を備えている。また、画像形成装置は、タイマ（図示せず）を備えている。タイマは、制御部１６０からの要求を受けて、制御部１６０に現在時刻を提供する。

画像形成装置の起動時において、電力制御装置２５０の制御対象であるヒータランプ２５８は、定着ユニット７に配置されている。定着ユニット７は加圧ローラ（図示せず）を備えている。画像形成装置の通常動作において、記録紙に画像を形成する場合、ヒートローラ７１及び加圧ローラは、画像形成装置の内部を搬送されてくる記録紙を挟んで回転する。ヒートローラ７１は、例えば外部加熱ベルト（図示せず）によって外部から加熱される。外部加熱ベルトは、ヒータランプ２５８によって加熱される。このとき、ヒートローラ７１は、制御部１６０によって、温度検出器２６０からの信号に基づいて、所定の定着温度に設定される。即ち、外部加熱ベルトを加熱するためのヒータランプ２５８への通電が制御される。温度検出器２６０は、例えばサーミスタであり、ヒートローラ７１の温度を検出し、それに応じた信号を出力する。ヒートローラ７１は、加圧ローラとともにトナーを記録紙に熱圧着することにより、記録紙に転写された多色トナー像を溶融、混合、及び圧接し、記録紙に対して熱定着させる。これによって、記録紙に画像が形成される。

高速複写機の場合、単位時間当たりのコピー枚数が多いため、記録紙に対して熱の供給が不足となりがちである。これに対しては、ヒートローラ７１をある程度の熱を保持できる構造とし、記録紙への熱伝達によって失われた熱を逐次ヒータランプ２５８により補充することで解決している。つまり、ヒートローラ７１にある程度の熱を保持できなければコピーができないことから、画像形成装置の起動時には、できる限り早くヒートローラ７１に熱を貯めるためヒータランプ２５８を効率よく駆動させる必要がある。

図１には、定着ユニット７の構成要素として、電力制御装置２５０の制御対象であるヒータランプ２５８、ヒータランプ２５８によって（外部加熱ベルトを介して）加熱されるヒートローラ７１、及び、ヒートローラ７１の温度を検出する温度検出器２６０のみを示している。

また、図１には、電力供給部１７４の回路例を示している。電力供給部１７４は、外部から画像形成装置に供給される電力を、電力供給ラインを介して各部に供給する。電力供給部１７４は、電圧変換部２０６、整流器２２０、２２２、２２４、平滑コンデンサ２３０、２３２、２３４、安定化電源２４０、２４２を備えている。電圧変換部２０６は、１次側コイル２０８、及び２次側コイル２１０、２０２、２１４を備えている。メインスイッチ２０２がオンされると、フューズ２０４を介して１次側コイル２０８に、外部電源２００から交流電圧が印加される。電圧変換部２０６は、１次側コイル２０８に印加される交流電圧を電磁誘導によって変換して、２次側コイル２１０、２１２、２１４のそれぞれに、所定の交流電圧を発生させる。整流器２２０、２２２、２２４は、例えばダイオードブリッジで構成される全波整流器である。整流器２２０、２２２、２２４及び平滑コンデンサ２３０、２３２、２３４によって、２次側コイルに発生した交流電圧は、直流電圧に変換（ＡＣ−ＤＣ変換）される。安定化電源２４０、２４２は、変換された直流電圧から安定な直流電圧を生成して、画像形成装置を構成する各部に供給する。例えば、安定化電源２４０は、画像形成装置における制御系統で使用される制御電源電圧Ｖ１を出力する。安定化電源２４２は、タッチパネルディスプレイ１３２等の表示系統で使用される表示電源電圧Ｖ２を出力する。整流器２２４及び平滑コンデンサ２３４によって生成される直流電源電圧は、画像形成装置に装備されたモータ及び高圧トランス等に供給されるパワー電源電圧ＶＨとして出力される。

以下、図２を参照して、画像形成装置の起動時に、制御部１６０が実行する、電力需給状況に応じて定着ユニット７のヒータランプ２５８の通電を制御するプログラムの制御構造について説明する。図２のプログラムは、画像形成装置の電源がオンされた直後から実行される。制御部１６０は、図２のプログラムが終了した後、ユーザによる操作部の操作を受付ける処理、受付けた指示（ジョブの実行を含む）を実行する処理、所定時間操作されなかった場合に省電力状態（以下、省電力モードともいう）に移行する処理等を実行する。

画像形成装置の電源がオンされた場合、ステップ４００において、制御部１６０は、ウォームアップ動作として、ヒータランプ２５８に通電してヒートローラ７１の加熱を開始するために、初期パラメータを決定する。具体的には、制御部１６０は、ＨＤＤの所定領域に記憶された初期パラメータを、ＲＡＭの所定領域に読出す。

ここで、初期パラメータは、トライアック２５２のゲート端子２６２に印加される制御信号のデューティ（単位時間当たりのオン時間の割合）である。トライアック２５２のゲート端子２６２には、制御部１６０から制御信号Ｓが、例えば、図３に示すようにパルス状に供給される。図３の縦軸は、制御信号Ｓの電圧である。制御信号Ｓがハイレベルである期間がＴ_ｏｎ（秒）、周期がＴ（秒）であるので、デューティは、１００×Ｔ_ｏｎ／Ｔ（％）である。

ゲート端子２６２にハイレベルの電圧が印加されている間、トライアック２５２がオンし、ヒータランプ２５８に交流電流が流れる。ゲート端子２６２にローレベルの電圧が印加されている間、トライアック２５２がオフし、ヒータランプ２５８には電流が流れない。初期パラメータ（デューティ）の値は、外部からの電力供給が逼迫している可能性があることを配慮して、低めの値に設定されることが好ましい。初期パラメータの値は、例えば７０％に設定される。

なお、デューティ１００％であれば、図４に示すように、制御部１６０から連続してハイレベルの制御信号Ｓが出力される。図４においては、時刻ｔ２までデューティ１００％であり、時刻ｔ２の後はデューティ０％である。

ステップ４０２において、制御部１６０は、初期パラメータの値にしたがってヒートローラ７１を加熱するためのヒータランプ２５８の駆動を開始する。具体的には、制御部１６０は、ステップ４００でＲＡＭに読出した初期パラメータの値をデューティとする制御信号Ｓを出力し、トライアック２５２のオン／オフを制御する。また、制御部１６０は、タイマから現在時刻を取得して、ＲＡＭの所定領域に時刻情報として記憶する。

トライアック２５２のゲート端子２６２に図３の制御電圧Ｓを印加し、温度検出器２６０によってヒートローラ７１の温度を測定すると、ヒートローラ７１の温度は、例えば、図５に示すグラフのように、略一定の傾きα（温度上昇速度）で増大する。温度上昇速度は、ヒータランプ２５８の通電時間（発熱時間）、即ちトライアック２５２のオン時間に依存する。トライアック２５２のゲート端子２６２に印加する制御信号Ｓのデューティが大きければ、ヒートローラ７１の温度上昇速度は大きくなり、ヒートローラ７１は早く目標温度（画像形成に適した温度）に到達する。逆に、トライアック２５２のゲート端子２６２に印加する制御信号Ｓのデューティが小さければ、ヒートローラ７１の温度上昇速度は小さく、ヒートローラ７１が目標温度に到達するまでに時間がかかる。図５では、時刻ｔ１でヒートローラ７１が目標温度に到達したので、図３に示すように時刻ｔ１以降は制御信号Ｓの電圧が０になり、これによって、ヒートローラ７１の温度は一定になっている。

図４のようにデューティが１００％であれば、図６に示すように、ヒートローラ７１の温度上昇速度（傾きβ）はより大きくなり（β＞α）、目標温度に到達するまでの時間はより短くなる（ｔ２＜ｔ１）。

制御信号Ｓの周期Ｔは、例えば１秒である。周期Ｔが１秒である場合、デューティ７０％であれば、オン期間Ｔ_ｏｎが０．７秒、オフ期間（Ｔ−Ｔ_ｏｎ）が０．３秒である。

なお、制御信号Ｓのオン／オフ周期は、ヒートローラ７１の蓄熱量等を考慮して適宜決定すればよい。ヒートローラ７１は熱を蓄熱するので、その蓄熱量が高ければ、ヒートローラ７１の温度はトライアック２５２のオン／オフの周期（ヒータランプ２５８の発熱周期）の影響を受けにくく、安定する。即ち、ヒートローラ７１のオフ時間が比較的長くても（オン／オフ周期が長くても）、ヒートローラ７１の温度が低下しにくい。ヒートローラ７１の蓄熱量が高いことは、ヒートローラ７１の温度が上がりにくいことを意味するので、ヒートローラ７１を速やかに目標温度に到達させ、速やかに画像形成装置を使用可能な状態にするためには、ヒートローラ７１の蓄熱量が高過ぎることは好ましくない。また、ヒートローラ７１に蓄えられた熱は、記録紙への画像形成時に記録紙によって奪われる。したがって、連続して画像形成する記録紙の枚数、ヒータランプ２５８によって補熱すべき量（ヒータランプ２５８の発熱によって、ヒートローラ７１から奪われる熱を補充する量）等をも考慮して、ヒートローラ７１の蓄熱量が決定される。

ステップ４０４において、制御部１６０は、タイマから現在時刻を取得して、ＲＡＭの所定領域に記憶されている時刻情報と比較し、所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間は、予めＨＤＤに記憶されており、例えば５秒である。所定時間が経過したと判定された場合、制御はステップ４０６に移行する。そうでなければ、ステップ４０４が繰返される。

ステップ４０６において、制御部１６０は、通信部１６８を制御し、ネットワーク１９０を介して、外部電源２００の電力需給情報を取得し、ＲＡＭ又はＨＤＤの所定領域に記憶する。電力需給情報は、電力会社等から提供される電力供給に関する公知の情報である。

電力需給情報を取得する方法には、例えば、電力会社のホームページ（Ｗｅｂページともいう）にアクセスして取得する方法、電力会社からの電子メール配信を受信する方法、専用のアプリケーションを使用して取得する方法等がある。取得可能な電力需給情報には、例えば、ピーク時供給力（万ｋＷ）及びその時間帯、予想最大電力（万ｋＷ）及びその時間帯、使用率（％）（使用率＝予想最大電力／ピーク時供給力）がある。さらに、所定時間間隔で（例えば１時間毎）、当日の実績（万ｋＷ）及び前日の実績（万ｋＷ）が提供される場合もある。また、より短い周期（例えば３分間隔）で、瞬間値（万ｋＷ）が提供される場合もある。なお、画像形成装置を制御するために使用する電力需給情報を得るためには、画像形成装置の設置場所に電力を供給している電力会社が提供する情報を取得する必要がある。

図７に、電力会社のホームページからダウンロードされるデータの一例を示す。図７は、２０１１年ＸＸ月ＸＸ日のデータである。これは、ＣＳＶファイル（カンマで区切ってデータを並べたファイル）として提供されたデータを、表計算ソフトで表示した状態を示す。このデータには、予想最大電力２３６０万ｋＷ、その時間帯１４：００〜１５：００、ピーク時供給力２６００万ｋＷ、その時間帯１３：００〜１７：００、使用率９１％の情報が含まれている。図７には、１時間毎の当日の実績値及び前日の実績値も含まれている。また、翌日の電力需給情報は、例えば図８のような形式で提供される。また、当日の短時間周期の実績値は、図９のような形式で提供される。図９には、３分間毎のデータが瞬間値として示されている。図７〜図９に示したデータは、１つのファイルとして、又は、それぞれ別ファイルとして提供され得る。

専用のアプリケーションを使用して取得する方法には、例えば、インターネットサービスプロバイダが提供しているＡＰＩ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｇｒａｍＩｎｔｅｒｆａｃｅ）を使用する方法がある。例えば、ヤフー株式会社が提供しているＡＰＩを使用するには、要求するデータの種類を指定するパラメータを付したＵＲＩ（ＵｎｉｆｏｒｍＲｅｓｏｕｒｃｅＩｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）をブラウザに入力すれば、該当するウェブサーバから、要求したデータが所定のファイル形式で返信され、ブラウザによって表示される（http://developer.yahoo.co.jp/webapi/shinsai/setsuden/v1/latestpowerusage.html参照）。例えば、ＸＭＬファイル形式で、地域（Ａｒｅａ）、電力使用量（Ｕｓａｇｅ）、最大供給量（Ｃａｐａｃｉｔｙ）、集計対象日（Ｄａｔｅ）、集計対象時（Ｈｏｕｒ）、集計対象分（Ｍｉｎ）等の情報が得られる。なお、これら以外の方法によって、電力需給情報を取得してもよい。

ステップ４０８において、制御部１６０は、ＲＡＭ又はＨＤＤに記憶されている電力需給状況を表すデータを読出し、ステップ４０６で取得した電力需給情報から得られた電力需給状況を表すデータと比較して、電力需給状況が変化したか否かを判定する。「電力需給状況」とは、安定して電力が供給される程度（逆に、安定して電力が供給されない程度ともいえる）を意味する。電力需給状況は、現状の状況に限らず、未来の予測された状況を含んでいてもよい。例えば、悪い電力需給状況とは、電力需要に対して余裕を持って電力が供給されていない状況にある場合に限らず、電力需要に対して余裕を持って電力が供給されない状態に、所定時間内になることが予想されている場合をも含んでいてもよい。

ここでは、電力需給状況を表すデータとして、上記の「使用率」を用いる。即ち、制御部１６０は、読出した使用率（以前の使用率）と最新の使用率との差が、所定値以下であるか否かによって、電力需給条が変化したか否かを判定する。所定値は例えば２％である。制御部１６０は、使用率の差が所定値（２％）以下であれば、電力需給状況が変化したと判定し、制御はステップ４１０に移行する。そうでなければ、制御はステップ４２０に移行する。なお、所定値は適宜設定すればよい。

ステップ４０８が最初に実行される場合、電力需給状況が変化したと判定されるように、予めＲＡＭ又はＨＤＤには、電力需給状況を表すデータの初期値として、例えば０（％）を記憶しておく。電力需給状況を表すデータの初期値は、負の値、又は１００（％）よりも十分大きい値等を記憶しておいてもよい。

通常、電力会社から提供される電力需給情報のファイル中で使用される用語は固定されている。したがって、取得した電力需給情報から特定のデータ（電力需給状況を表すデータ又はそれを算出するためのデータ）を取得するには、該当する用語でファイル内を検索すればよい。例えば、図７において、「使用率」を取得するには、ファイルを表計算ソフトに読込み、「使用率」をキーワードとしてテキスト検索し、検索されたセルの直下のセルの値を取得すれば、９１（％）が得られる。ピーク時供給力、ピーク時供給力の時間帯、予想最大電力、予想最大電力の時間帯等についても、同様にして取得することができる。ステップ４０６で取得した情報の中に、予想最大電力の値及びピーク時供給力の値は含まれているが、使用率の値が含まれていなければ、予想最大電力の値をピーク時供給力の値で除して使用率を算出すればよい。

ステップ４１０において、制御部１６０は、電力需給状況を表すデータ（使用率）をＲＡＭ又はＨＤＤに記憶する。その後、制御はステップ４１２に移行する。なお、ステップ４０６及び４０８は繰返し実行されるので、判定に使用される前回の電力需給状況を表すデータが記憶されていればよく、電力需給状況を表すデータは、上書きされてもよい。なお、ステップ４０８で、電力需給状況が変化したと判定されなかった場合、ステップ４１０は実行されないので、ステップ４０６で取得した電力需給状況を表すデータは破棄される。

ステップ４１２において、制御部１６０は、電力需給状況を表すデータ、即ち使用率が９０％以上であるか否かを判定する。９０％以上であると判定された場合、制御はステップ４２０に移行する。そうでなければ、制御はステップ４１４に移行する。

使用率は、予想最大電力／ピーク時供給力であるので、電力需給状況の悪さを表す。使用率が９０％以上である場合、消費電力の予想最大電力がピーク時供給力にかなり近づき、電力の余裕が１０％未満しかないことを意味する。

ステップ４１４において、制御部１６０は、使用率が８０％以上であるか否かを判定する。ここで判定の対象となる使用率は、ステップ４１４での判定の結果、９０％未満である。使用率が８０％以上であると判定された場合、制御はステップ４１６に移行する。そうでなければ、制御はステップ４１８に移行する。

ステップ４１６において、制御部１６０は、トライアック２５２の制御信号Ｓのデューティを８５％に変更し、変更後のデューティで制御信号Ｓを出力する。使用率が９０％未満８０％以上である場合、電力の余裕が１０％以上２０％未満であり、十分余裕があるとはいえないが、逼迫している状況ではない。したがって、トライアック２５２を制御するための制御信号Ｓのデューティを、電力が逼迫している状況に対する値（初期パラメータの値、即ち７０％）よりも大きく、十分余裕がある状況に対する値（例えば１００％）よりも小さい値である８５％にする。このときのヒートローラ７１の温度上昇速度は、図５の傾きαよりも大きく、図６の傾きβよりも小さい。

ステップ４１８において、制御部１６０は、トライアック２５２の制御信号Ｓのデューティを１００％に変更し、変更後のデューティで制御信号Ｓを出力する。使用率が８０％未満である場合、供給可能な電力の余裕が２０％以上であり、十分な電力の余裕がある状況である。したがって、トライアック２５２の制御信号Ｓのデューティを最大である１００％にする。

ステップ４２０において、制御部１６０は、温度検出器２６０によってヒートローラ７１の温度を測定し、測定温度が目標温度に到達したか否かを判定する。目標温度に到達したと判定された場合、制御はステップ４２２に移行する。そうでなければ、制御はステップ４０４に戻る。制御がステップ４０４に戻る前に、制御部１６０は、タイマ１７６から現在時刻を取得して、ステップ４０２においてＲＡＭに記憶した時刻情報に上書きする。これによって、ヒートローラ７１の温度が目標温度になるまで、ステップ４０４〜４２０が繰返される。

例えば、初期パラメータの値７０％を用いてデューティ７０％の制御信号Ｓでトライアック２５２のオン／オフ制御を開始し、その後、時刻ｔ３で電力需給状況が変化して、十分に電力の余裕がある状況になり、デューティ１００％の制御信号Ｓでトライアック２５２のオン／オフ制御が行なわれる場合、制御信号Ｓは図１０に示すようになる。これによって、ヒートローラ７１の温度変化は、図１１に示すようになる。図１１では、時刻ｔ４でヒートローラ７１の温度が目標温度に到達したので、図１０に示す制御信号Ｓのデューティは０％になっている。これによって、時刻ｔ４以降、ヒートローラ７１の温度は一定になっている。

ステップ４２２において、制御部１６０は、トライアック２５２への制御信号Ｓの出力を停止して、起動時のヒータランプ２５８の駆動を停止する。その後、本プログラムは終了する。

その後、通常のヒートローラ７１の温度制御に応じて、ヒータランプ２５８のオン／オフ制御、即ちトライアック２５２のオン／オフ制御が行なわれる。起動が完了した後、ヒートローラ７１の温度は、例えば図１２に示すように制御される。即ち、ヒートローラ７１が目標温度になった後は、ヒートローラ７１の熱放出による温度低下を回復するために加熱（トライアック２５２を制御して、ヒータランプ２５８を駆動）するため、ヒートローラ７１の温度は若干変動する。印刷中には記録紙にヒートローラ７１から熱が伝わり、待機中よりもヒートローラ７１から奪われる熱量が大きいので、印刷中には、待機中よりもヒータランプ２５８の発熱率を大きくする。

以上によって、画像形成装置は、電力需給状況が悪いことを想定して、電力消費量が比較的小さくなるように、トライアック２５２の制御信号Ｓのデューティが小さい状態で起動を開始した後に、電力需給状況が悪くないことが判明した場合、トライアック２５２の制御信号Ｓのデューティを大きくして、ヒートローラ７１を速やかに目標温度にすることができる。また、一旦、トライアック２５２の制御信号Ｓのデューティを大きくして、ヒートローラ７１の温度上昇速度を大きくした後、電力需給状況が悪化したことが判明した場合、トライアック２５２の制御信号Ｓのデューティをより小さくすることによって、ヒートローラ７１の加熱のための消費電力を低減することができる。したがって、電力需給状況に応じて消費電力を抑制しながら、ユーザの使い勝手を極力落とさないように、画像形成装置を速やかに起動することができる。

なお、初期パラメータの値（デューティ）は、上記した７０％以外の値であってもよい。また、電力需給状況が悪くない場合、ステップ４１６で設定されるデューティは、８５％以外の値であってもよく、ステップ４１８で設定されるデューティは、１００％以外の値であってもよい。

上記では、電力需給状況を判定に用いる使用率のしきい値として、９０％及び８０％の２つの値を使用したが、これ以外の値を用いてもよい。また、１つ又は３つ以上のしきい値を用いてもよい。

上記では、電力需給状況を表すデータとして、使用率を用いる場合を説明したが、これに限定されない。電力需給状況が悪くなる時刻の情報をも考慮して、デューティを変化させてもよい。例えば、取得した電力需給情報に含まれる使用率が９０％以上であっても、現在時刻が予想最大電力の時間帯（図７では１４：００〜１５：００）に含まれない場合には、電力需給状況は悪くないと判定して、デューティを、初期パラメータの値（７０％）よりも大きい値（８５％又は１００％等）に変更してもよい。さらには、使用率が９０％以上であっても、現在時刻が予想最大電力の時間帯の開始時刻（図７では１４：００）よりも所定時間以上前である場合には、電力需給状況は悪くない判定して、デューティを、同様に初期パラメータの値よりも大きい値に変更してもよい。所定時間は、電力需給情報を取得するタイミングを考慮して適宜設定すればよい。

また、使用率以外の値を用いて電力需給状況を判定してもよい。例えば、使用率を使用せず、予想最大電力の時間帯情報のみを用いて、上記と同様の判定処理を行なってもよい。例えば、ステップ４０８において、制御部１６０は、現在時刻が予想最大電力の時間帯に含まれるが否かを判定してもよい。その場合、現在時刻が予想最大電力の時間帯に含まれると判定された場合、デューティを変更せずに、初期パラメータの値を維持する。現在時刻が予想最大電力の時間帯に含まれないと判定された場合、デューティを、初期パラメータの値よりも大きい値に変更する。

また、図９のように当日の短時間周期の実績値を取得することができる場合、起動開始時刻の直近の瞬間値をピーク時供給力で除して得られる値（％）を、使用率の代わりに用いてもよい。

上記では、電力需給情報を画像形成装置が取得して、電力需給状況が悪いか否かを判定したが、プリントサーバが電力需給情報を取得して判定してもよい。電力需給状況が悪いと判定された場合、プリントサーバ１８０から画像形成装置に所定の信号を送信し、それにしたがって画像形成装置が、トライアック２５２をオン／オフ制御するための制御信号Ｓのデューティを変更し、ヒータランプ２５８のオン／オフを制御する。さらに、プリントサーバ１８０がデューティを決定して、画像形成装置に送信してもよい。画像形成装置は、受信したデューティで制御信号Ｓを出力し、ヒータランプ２５８のオン／オフを制御する。

また、電力需給情報は、画像形成装置又はプリントサーバが定期的に取得しても、電力需給状況が変化したときに外部から画像形成装置又はプリントサーバに送信されてもよい。

上記では、ヒータランプ２５８の発熱量を、ヒータランプ２５８に直列接続されたトライアック２５２のオン／オフ制御によって行なう場合を説明したが、これに限定されない。トライアック２５２以外の、交流用スイッチを使用してもよい。また、商用の交流電圧を直流電圧に変換して、ヒータランプ２５８に供給する場合には、トライアック２５２の代わりに直流用スイッチ（サイリスタ等）を使用してもよい。また、トライアック２５２の代わりに、インバータ等の電源を使用して、ヒータランプ２５８に印加する電圧を制御してもよい。

上記ではヒートローラ７１を加熱するためのヒータランプ２５８の通電をオン／オフ制御する場合を説明したが、これに限定されない。例えば、電磁誘導を利用したＩＨヒータ等の電圧又は電流で制御する加熱装置を用いて、ヒートローラ７１の温度を制御してもよい。

上記では、外部加熱ベルトを使用してヒータランプ２５８の熱をヒートローラ７１に伝達する構成を説明したが、これに限定されない。外部加熱ベルトを使用せずに、ヒータランプ２５８等の加熱装置で、直接ヒートローラ７１を加熱する構成であってもよい。その場合にも、ヒートローラ７１を加熱するための加熱装置に供給する電力を上記と同様に制御すればよい。

上記では、画像形成装置の構成要素のうち、定着ユニット７のヒートローラ７１を加熱するためのヒータランプ２５８のみを制御対象としたが、これに限定されない。例えば、ヒートローラ７１の蓄熱量が大きい場合、起動時にヒートローラ７１の加熱を優先するために、その他の構成要素への電力供給を停止した状態で、ヒータランプ２５８に通電してもよい。例えば、図１３に示したような制御プログラムであってもよい。図１３は、図２と異なり、図２のステップ４０２、ステップ４１６及びステップ４１８が、それぞれステップ５００、ステップ５０２、及びステップ５０４に変更されている。図２と同じ符号を付したステップは図２と同じであるので、それらのステップの説明は繰返さない。

ステップ５００において、制御部１６０は、電力供給部１７４を停止した状態で、ステップ４０２と同様にヒータランプ２５８の駆動を開始する。したがって、図１に示した制御電源電圧Ｖ１、表示電源電圧Ｖ２、及びパワー電源電圧ＶＨは、何れも供給されない。

ステップ５０２において、制御部１６０は、ステップ４１６と同様に、トライアック２５２を制御するための制御信号Ｓのデューティを８５％に変更し、電力供給部１７４を作動させて、制御電源電圧Ｖ１の供給、及び、表示電源電圧Ｖ２の供給を開始する。

ステップ５０４において、制御部１６０は、ステップ４１８と同様に、トライアック２５２を制御するための制御信号Ｓのデューティを１００％に変更し、電力供給部１７４を作動させて、制御電源電圧Ｖ１の供給、表示電源電圧Ｖ２の供給、及び、パワー電源電圧ＶＨの供給を開始する。

なお、電力供給部１７４からの制御電源電圧Ｖ１、表示電源電圧Ｖ２、及びパワー電源電圧ＶＨの供給を個別に制御するには、制御部１６０からの制御信号によってオン／オフ制御されるスイッチを、各々の回路に設ければよい。

このように、電力需給状況に応じて、本来の制御対象である第１群の構成要素（定着ユニット）への電力供給の制御に加えて、それ以外の第２群の構成要素（制御系統、表示系統、モータ、高圧トランス等）への電力供給を制御してもよい。その場合、電力需給状況の改善に応じて、第２群の構成要素のうち電力供給する構成要素の数を順次増加させる。逆に、電力需給状況の悪化に応じて、第２群の構成要素のうち電力供給する構成要素の数を順次減少させる。このとき、各構成要素の電力消費量を考慮して、起動時の全体の電力消費量が少なくなるように、電力供給する順序を決定することが好ましい。

以上、実施の形態を説明することにより本発明を説明したが、上記した実施の形態は例示であって、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、種々変更して実施することができる。

７定着ユニット
７１ヒートローラ
１６０制御部
１６８通信部
１７４電力供給部
１９０ネットワーク
２００外部電源
２０６電圧変換部
２２０、２２２、２２４整流器
２４０、２４２安定化電源
２５０電力制御装置
２５２トライアック
２５８ヒータランプ
２６０温度検出器

Claims

電力を消費する負荷部を備える装置に装備され、外部から供給される外部電力を用いて前記負荷部を駆動する電力制御装置であって、
前記外部電力の需給状況に関する情報を取得する情報取得手段と、
第１モードと前記第１モードよりも前記負荷部の電力消費量が大きい第２モードとの何れかのモードで前記負荷部を駆動する制御手段と、
前記情報取得手段によって取得された前記情報を用いて、電力需給状況を判定する判定手段とを備え、
前記制御手段は、
前記負荷部を有する前記装置の起動開始直後に、前記第１モードで前記負荷部を駆動し、
前記負荷部を有する前記装置の起動中において、前記判定手段による電力需給状況の判定結果にしたがって、前記第１モードで前記負荷部を駆動する処理と、前記第２モードで前記負荷部を駆動する処理とを選択的に実行する、ことを特徴とする電力制御装置。
前記第２モードは、第３モードと前記第３モードよりも前記負荷部の電力消費量が大きい第４モードとに区分され、
前記制御手段は、前記負荷部を有する前記装置の起動中において、前記判定手段による電力需給状況の判定結果にしたがって、前記第１モードで前記負荷部を駆動する処理と、前記第３モードで前記負荷部を駆動する処理と、前記第４モードで前記負荷部を駆動する処理とを選択的に実行する、ことを特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。
前記負荷部を有する前記装置は、電力を消費するユニットをさらに備え、
前記制御手段は、
前記負荷部を有する前記装置の起動開始直後に、前記ユニットに電力を供給せずに前記第１モードで前記負荷部を駆動し、
前記負荷部を有する前記装置の起動中において、前記判定手段による電力需給状況の判定結果にしたがって、前記ユニットに電力を供給せずに前記第１モードで前記負荷部を駆動する処理と、前記ユニットに電力を供給し且つ前記第２モードで前記負荷部を駆動する処理とを選択的に実行する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力制御装置。
前記負荷部を備える装置は、画像形成装置であり、
前記負荷部は、記録紙上に画像を形成するための定着ユニットである、ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の電力制御装置。
前記定着ユニットは、前記記録紙上にトナーを熱圧着する熱圧着手段と、前記熱圧着手段を加熱する加熱手段とを備え、
前記第１モード及び第２モードでの前記負荷部の駆動は、前記加熱手段への通電であり、
前記第２モードで前記負荷部を駆動するときの前記熱圧着手段の温度上昇速度は、前記第１モードで前記負荷部を駆動するときの前記熱圧着手段の温度上昇速度よりも大きい、ことを特徴とする請求項４に記載の電力制御装置。