JP2015116096A

JP2015116096A - 画像形成装置

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Publication number: JP2015116096A
Application number: JP2013258306A
Authority: JP
Inventors: 純川勝; Jun Kawakatsu
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Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2015-06-22
Anticipated expiration: 2033-12-13
Also published as: JP6320018B2

Abstract

【課題】ユーザの利便性を損なうことなく省電力を実現すること。
【解決手段】絶縁型コンバータ１０４と、スイッチ１０２と、蓄電素子１０６と、充電回路１０５と、放電回路１０７と、ＣＰＵ１０８と、を備え、通常モードと省電力モードとで動作することが可能な画像形成装置であって、ＣＰＵ１０８は、通常モードから省電力モードへ移行すると、スイッチ１０２により絶縁型コンバータ１０４への交流電圧の供給を遮断し（Ｓ３０５）、省電力モードに移行した後の画像形成装置の稼働状態に基づいて（Ｓ３０６〜Ｓ３０９）、スイッチ１０２により絶縁型コンバータ１０４への交流電圧の供給を接続し（Ｓ３１３）、充電回路１０５により蓄電素子１０６の充電を行うように制御する（Ｓ３１５〜Ｓ３１７）。
【選択図】図４

Description

本発明は、省電力モードを備える画像形成装置に関する。

従来の省電力モードを備える画像形成装置には、商用電源の交流電圧を変換し直流電圧を出力するためのコンバータを複数備え、画像形成時以外のいわゆる省電力モードにおいて複数のコンバータのうちいずれかを停止する方式が一般に広く知られている。また、蓄電素子を利用することにより省電力モード時に定着ヒータを加熱し続けることなく稼働復帰時に急激な加熱を行うことで、省電力モード中の電力を削減する方式も知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、図５を用いて省電力モード時に複数のコンバータのいずれかを停止する方式と、特許文献１に記載されているような蓄電素子を利用する例について説明する。図５に示す画像形成装置では、商用電源７０１の入力から整流器７０４を介して２つの絶縁型コンバータ７０５、７０６と１つの定電流電源７１０により、３つの直流電圧を生成している。定電流電源７１０には電圧検出器７０９が接続されている。また、定着加熱装置７０３は定着電源７０２から電力を供給されている。このような画像形成装置では、省電力モードに移行時、不図示の制御回路からの停止信号を受け、３つの直流電圧のうち２つの直流電圧の生成を停止することで省電力を図っている。また、特許文献１では省電力モード移行時などにキャパシタ充電器７０７によりキャパシタ７０８を充電し、省電力モードからの復帰時に定着加熱装置７０３への供給電力を補うことで定着ヒータの急激な加熱と省電力モード時の省電力の両立を図っている。

また、例えば特許文献２に記載されているように、省電力モード時の電力を画像形成装置に接続された商用電源からではなく、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣ）などの外部装置からＬＡＮやＵＳＢなどのケーブルを介して供給を受ける方式が知られている。同様に画像形成装置に付属される太陽電池などの発電手段から電力供給を受ける方法も記載されている。

特開２０１０−２１７６０３号公報特開２００７−０４７５５６号公報

しかし、複数のコンバータを有する従来例では画像形成装置が大型化してしまい、高価なものになってしまう。また、特許文献１に記載されるような定着ヒータへの電力を補うための大きな電力をキャパシタから供給する構成では、必要なキャパシタの数やサイズも大きくなり、その結果画像形成装置が大型化し、高価なものになってしまう。更に、キャパシタから電力を供給する方法では、キャパシタの損失も大きくなるという課題がある。また、画像形成装置は、省電力モード時に商用電源以外から電力供給を受けることができない環境で使用されているケースが多い。一般的なオフィスでは、ＵＳＢ接続ではなくＬＡＮ接続の方が普及しており、そのＬＡＮも電源ライン付きのものを使用しているケースは現時点では少ない。また、画像形成装置に発電装置を備えたり、画像形成装置を発電装置に接続していたりするケースも少ない。このような使用環境において特許文献２に記載されるような方式を用いると、長時間プリントジョブを受信しなかった場合には、蓄電素子に蓄えられたエネルギーは放電してしまう。そして、画像形成装置を再起動するためには、ユーザが電源スイッチを操作する必要があり、ユーザの利便性を損ねてしまうという課題がある。また、近年の画像形成装置は、利便性の観点から省電力であってもネットワークを介して外部機器と接続され、予測不可能なタイミングで発生するユーザからのアクセスに応答できる機能が要求されている。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、ユーザの利便性を損なうことなく省電力を実現することを目的とする。

前述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。

（１）交流電圧から直流電圧を生成する電源と、前記交流電圧の前記電源への供給を接続又は遮断する第一スイッチと、前記電源により生成された直流電圧によって充電される蓄電素子と、前記電源により生成された直流電圧によって前記蓄電素子を充電する充電手段と、前記蓄電素子に充電された電力を供給するための放電手段と、前記第一スイッチの接続又は遮断を制御する制御手段と、を備え、所定電力を消費する第一モードと、前記第一モードよりも消費する電力が低い第二モードとで動作することが可能な画像形成装置であって、前記制御手段は、前記第一モードから前記第二モードへ移行すると、前記第一スイッチにより前記電源への前記交流電圧の供給を遮断し、前記第二モードに移行した後の前記画像形成装置の稼働状態に基づいて、前記第一スイッチにより前記電源への前記交流電圧の供給を接続し、前記充電手段により前記蓄電素子の充電を行うように制御することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、ユーザの利便性を損なうことなく省電力を実現することができる。

実施例１〜３の画像形成装置の全体構成の概略図、実施例１の商用電源から負荷までの電源経路を示す図実施例１の省電力モード移行後の処理を説明するフローチャート実施例２の電圧を測定する回路図、実施例３の商用電源から負荷までの電源経路を示す図、省電力モード時の蓄電素子の電圧推移を示すグラフ実施例３の省電力モード移行後の処理を説明するフローチャート従来例の複数のコンバータとキャパシタとを有する回路を示す図

以下、本発明を実施するための形態を、実施例により図面を参照しながら詳しく説明する。

［画像形成装置］
図１（ａ）は、電子写真記録技術を用いた画像形成装置（以下、プリンタという）１の断面図である。プリント信号が発生すると、画像情報に応じて変調されたレーザ光をスキャナユニット２１が出射し、帯電ローラ１６によって所定の極性に帯電された感光ドラム１９を走査する。これにより感光ドラム１９には静電潜像が形成される。なお、画像形成動作中、感光ドラム１９は反時計回り方向（図中矢印方向）に回転している。感光ドラム１９に形成された静電潜像に対して現像器１７からトナーが供給され、感光ドラム１９上に画像情報に応じたトナー画像が形成される。一方、給紙カセット１１に積載された記録材（記録紙）Ｐはピックアップローラ１２によって一枚ずつ搬送路上に給紙され、ローラ１３によってレジストローラ１４に向けて搬送される。更に記録材Ｐは、感光ドラム１９上のトナー画像が感光ドラム１９と転写ローラ２０で形成される転写ニップ部に到達するタイミングに合わせて、レジストローラ１４から搬送される。記録材Ｐが転写ニップ部を通過する過程で、感光ドラム１９上のトナー画像は記録材Ｐに転写される。その後、記録材Ｐは、像加熱装置２で加熱されてトナー画像が記録材Ｐに加熱定着される。定着済みのトナー画像を担持した記録材Ｐは、ローラ２６、２７によってプリンタ１上部のトレイに排出される。

クリーナ１８は転写後に感光ドラム１９上に残留したトナーを清掃する。給紙トレイ（手差しトレイ）２８は、記録材Ｐのサイズに応じて幅調整可能な一対の記録材規制板を有しており、定型サイズ以外のサイズの記録材Ｐにも対応するために設けられている。ピックアップローラ２９は、給紙トレイ２８から記録材Ｐを搬送路上に給紙する。モータ３０は、像加熱装置２等を駆動する。上述した感光ドラム１９、帯電ローラ１６、スキャナユニット２１、現像器１７、転写ローラ２０が、記録材Ｐに未定着画像を形成する画像形成部を構成している。なお、本実施例のプリンタ１は、所定電力を消費する画像形成動作を行う第一モードである通常モードと、通常モードよりも消費電力を低減する第二モードである省電力モードで稼働することができる。また、本発明が適用される画像形成装置は、図１（ａ）で示したプリンタ１に限定されるものではない。

［電源経路］
図１（ｂ）は、本実施例の商用電源１００から通信手段である通信回路１０９等までの電源経路を模式的に示したものである。商用電源１００は、整流器１０３を介して主電源である絶縁型コンバータ１０４に接続されている。第一スイッチであるスイッチ１０２は、主電源である絶縁型コンバータ１０４の停止又は再起動を行うためのスイッチである。なお、スイッチ１０２は、絶縁型コンバータ１０４への電力供給を制御できる位置に接続されていればよく、整流器１０３の前段、後段のいずれに接続されていてもよい。ＣＰＵ１０８とスイッチ１０２で主電源である絶縁型コンバータ１０４を停止又は再起動する手段を構成している。ＣＰＵ１０８は、不図示のＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマを有している。また、ＣＰＵ１０８は、図１（ｂ）中破線矢印で示すように、スイッチ１０２の接続（オン）又は切断（オフ）を制御する。

絶縁型コンバータ１０４は、直流電圧を生成する電源であり、モータ３０の駆動回路や、不図示の高圧回路などに接続されると共に、充電手段である充電回路１０５に接続される。蓄電素子１０６は、充電回路１０５に接続されており、充電回路１０５により制御された出力で充電される。蓄電素子１０６は、放電手段である放電回路１０７にも接続されており、放電回路１０７により制御された出力で、ＣＰＵ１０８や通信回路１０９への電力供給を行う。放電回路１０７には、蓄電素子１０６の電圧や蓄電素子１０６からの電流を測定する機能を持たせることもできる。放電回路１０７は、ＣＰＵ１０８や通信回路１０９の他、負荷としての複数の回路に接続されており、例えば、レーザ駆動回路１１０や、センサ回路１１４などにも電力を供給する。また、放電回路１０７から各負荷への接続は、それぞれ第二スイッチであるスイッチを介して行われる。具体的には、放電回路１０７から通信回路１０９への接続はスイッチ１１１を介して、放電回路１０７からレーザ駆動回路１１０への接続はスイッチ１１２を介して、放電回路１０７からセンサ回路１１４への接続はスイッチ１１３を介して行われる。

なお、ＣＰＵ１０８はスイッチを介することなく放電回路１０７に接続されている。ＣＰＵ１０８は、スイッチ１１１、１１２、１１３の接続（オン）又は切断（オフ）を制御している。このように接続することで、負荷を構成する各回路の駆動が不要な動作モード時には、ＣＰＵ１０８がスイッチ１１１、１１２、１１３をオフにすることにより、電源経路から各負荷を切り離すことが可能になる。なお、放電回路１０７は、充電回路１０５による蓄電素子１０６の充電中にも、ＣＰＵ１０８及びスイッチにより接続されている負荷へ電圧を出力している。即ち、放電回路１０７は常に稼働している。また、放電回路１０７に接続されている負荷は一例であり、本実施例に限定するものではない。

［省電力モード時の充電動作］
図２（ａ）は、プリンタ１が通常モードから省電力モードへ移行した後の充電動作を示すフローチャートである。本実施例のプリンタ１は、消費電力が異なる３つの省電力モードで稼働可能であるものとする。ここで、３つの省電力モードを、省電力モード１（図２（ａ）では単にモード１）、省電力モード２（図２（ａ）では単にモード２）、省電力モード３（図２（ａ）では単にモード３）とする。

省電力モード１は、プリンタ１が省電力モードに移行した際に、回路グループＡを遮断する（切り離す）モードである。例えば、回路グループＡとして、通信回路１０９、レーザ駆動回路１１０、センサ回路１１４の一部とする。回路グループＡを遮断する場合、ＣＰＵ１０８は、スイッチ１１１、スイッチ１１２及びスイッチ１１３を切断（オフ）する。なお、スイッチ１１３によりセンサ回路１１４で遮断されるのが、センサ回路１１４の一部であるとしたのは、次の理由からである。例えば、消費電力が最も低い省電力モードであっても、電源ボタンがオン又はオフされたことを検知するセンサ等、最低限必要なセンサ類は起動しておく必要があるからである。

省電力モード２は、プリンタ１が省電力モードに移行した際に、回路グループＢを遮断するモードである。例えば、回路グループＢとして、レーザ駆動回路１１０、センサ回路１１４の一部とする。回路グループＢを遮断する場合、ＣＰＵ１０８は、スイッチ１１２及びスイッチ１１３を切断（オフ）する。省電力モード３は、プリンタ１が省電力モードに移行した際に、回路グループＣを遮断するモードである。例えば、回路グループＣとして、レーザ駆動回路１１０とする。回路グループＣを遮断する場合、ＣＰＵ１０８は、スイッチ１１２を切断（オフ）する。なお、省電力モードの数は、本実施例に限定されるものではなく任意に設定できる。また、どの負荷をどのグループとするか、どの省電力モードでどのグループを遮断するか等も、本実施例に限定されるものではなく、画像形成装置毎に適宜決定される。

プリンタ１が省電力モードに移行すると、ＣＰＵ１０８は、ステップ（以下、Ｓとする）３０１以降の処理を実行する。Ｓ３０１でＣＰＵ１０８は、ユーザの設定や外部機器の接続状態などに応じて、どの省電力モードを選択するかを判断し、いずれの省電力モードも選択されていないと判断した場合は、Ｓ３０１の処理を繰り返す。Ｓ３０１でＣＰＵ１０８は、省電力モード１を選択した場合にはＳ３０２の処理に、省電力モード２を選択した場合はＳ３０３の処理に、省電力モード３を選択した場合はＳ３０４の処理にそれぞれ進む。Ｓ３０２でＣＰＵ１０８は、省電力モード１を選択したため、回路グループＡを遮断する。具体的には、ＣＰＵ１０８は、スイッチ１１１〜１１３をオフにし、通信回路１０９、レーザ駆動回路１１０、センサ回路１１４の一部への電力供給を遮断する。Ｓ３０３でＣＰＵ１０８は、省電力モード２を選択したため、回路グループＢを遮断する。具体的には、ＣＰＵ１０８は、スイッチ１１２、１１３をオフにし、レーザ駆動回路１１０及びセンサ回路１１４の一部への電力供給を遮断する。Ｓ３０４でＣＰＵ１０８は、省電力モード３を選択したため、回路グループＣを遮断する。具体的には、ＣＰＵ１０８は、スイッチ１１２をオフにし、レーザ駆動回路１１０への電力供給を遮断する。

Ｓ３０５でＣＰＵ１０８は、スイッチ１０２をオフすることにより主電源である絶縁型コンバータ１０４を停止し、商用電源１００からの電力の供給をほぼゼロとする。なお、ＣＰＵ１０８は、プリントジョブの割り込みを禁止しておく。また、ＣＰＵ１０８は、Ｓ３０５で絶縁型コンバータ１０４を停止させてから後述するＳ３１３又はＳ３２０で絶縁型コンバータ１０４を再起動させるまでの間、蓄電素子１０６に充電された電力を、放電回路１０７によって、接続されている負荷へ供給する。更に、Ｓ３０５でＣＰＵ１０８は、絶縁型コンバータ１０４を停止してからの経過時間を計測するため、不図示のタイマをスタートさせる。

Ｓ３０６でＣＰＵ１０８は、蓄電素子１０６の充電開始のタイミングを判断するために、稼働状態を判断する。稼働状態の判断とは、ＣＰＵ１０８がスイッチ１０２をオンにして絶縁型コンバータ１０４の再起動を指示し、蓄電素子１０６への充電が開始されるまでの間に負荷が消費すると予側されるエネルギーを見積もる処理である。

負荷が消費するエネルギーの見積もり方法は種々あるが、本実施例では、ＣＰＵ１０８が、ＣＰＵ１０８自らの動作状態と通信回路１０９の動作状態に基づいて、放電回路１０７に接続されている負荷の電源負荷レベルを判断する。ここで、動作状態とは、例えば、負荷が動作する頻度である。また、電源負荷レベルとは、負荷がどのくらいの電気的なエネルギーを消費しているかを表すレベルで、動作レベルともいう。ＣＰＵ１０８は、省電力モードと動作レベルとに基づいて、稼働状態を判断する。即ち、ＣＰＵ１０８は、どの回路が接続され、接続されている回路がどの程度の電源負荷で動いているかを見積もることで、絶縁型コンバータ１０４の再起動までに必要なエネルギーを判断する。

省電力モード、動作レベル及び再起動までに必要なエネルギーの関係は、例えば表１に示すようになる。表１で、省電力モードを例えばＸ、Ｙ、Ｚで表し、動作レベルを高、中、低で表している。

例えば、ＣＰＵ１０８は、選択されている省電力モードがＹ、動作状態に基づいて判断した動作レベルが中である場合、絶縁型コンバータ１０４の再起動までに必要なエネルギーは０．５Ｗｓであると判断する。なお、Ｗｓは電力量の単位である。

このようにしてＣＰＵ１０８は、再起動までに必要なエネルギーを判断し、蓄電素子１０６のエネルギーが充電を開始するまでに尽きてしまうことのないように、充電開始のタイミングの判断を行う。以降、ＣＰＵ１０８が蓄電素子１０６の充電開始のタイミングの判断に用いるパラメータを、充電開始トリガと呼ぶ。本実施例では、充電開始トリガを、省電力モードに移行してからの経過時間として説明する。より詳細には、Ｓ３０５で主電源である絶縁型コンバータ１０４が停止してからの経過時間を充電開始トリガとする。

Ｓ３０７でＣＰＵ１０８は、Ｓ３０６で判断した稼働状態（主電源の再起動までに必要なエネルギー）に基づいて、蓄電素子１０６の充電開始タイミングを判断するための閾値を決定する。ここで、充電開始トリガが、絶縁型コンバータ１０４が停止してからの経過時間である場合、絶縁型コンバータ１０４の再起動までに必要なエネルギーが大きいほど、この閾値は短くなり、再起動に必要なエネルギーが小さいほど、この閾値は長くなる。このように、ＣＰＵ１０８が稼働状態を判断することによって、プリントジョブを受信しなくても蓄電素子１０６のエネルギーを使い切ってしまうことなく再充電を行い、また予測不可能なタイミングで発生するユーザからのアクセスに応答することが可能となる。

Ｓ３０８でＣＰＵ１０８は、プリントジョブを受信したか否かの確認を行い、プリントジョブを受信した（プリントジョブあり）ことを確認した場合には、Ｓ３２０の処理に進む。Ｓ３２０でＣＰＵ１０８は、省電力モードから通常モードに復帰するために、スイッチ１０２をオンして絶縁型コンバータ１０４を再起動し、Ｓ３２１でプリントシーケンスを起動する。プリンタ１の構成や外部機器の接続状態によっては、プリントジョブだけでなくステイプラの起動など絶縁型コンバータ１０４による電力供給が必要な場合も、同様の処理を行う。即ち、Ｓ３２０でＣＰＵ１０８は、省電力モードから通常モードに移行し、絶縁型コンバータ１０４を再起動することになる。ＣＰＵ１０８は、省電力モードから通常モードに復帰し、主電源である絶縁型コンバータ１０４が再起動された場合には、蓄電素子１０６が所定の電圧となるまで充電回路１０５により蓄電素子１０６の充電を行う。

Ｓ３０８でＣＰＵ１０８は、プリントジョブを受信していない（プリントジョブなし）ことを確認した場合には、Ｓ３０９の処理に進む。Ｓ３０９でＣＰＵ１０８は、Ｓ３０５でスタートさせた不図示のタイマを参照することにより、絶縁型コンバータ１０４を停止してからの経過時間と、Ｓ３０７で決定した閾値とを比較する。そして、Ｓ３０９でＣＰＵ１０８は、充電開始トリガである経過時間が、閾値より大きいか否かを判断する。Ｓ３０９でＣＰＵ１０８は、充電開始トリガである経過時間が閾値以下であると判断した場合、Ｓ３０８の処理に戻る。

Ｓ３０９でＣＰＵ１０８は、充電開始トリガである経過時間が閾値より大きいと判断した場合、蓄電素子１０６の充電を開始しないと蓄電素子１０６のエネルギーを使い切ってしまうと判断し、Ｓ３１３の処理に進む。Ｓ３１３でＣＰＵ１０８は、スイッチ１０２をオンし、絶縁型コンバータ１０４の再起動を行う。Ｓ３１４でＣＰＵ１０８は、プリントジョブの割り込みを許可しておき、Ｓ３１５で充電回路１０５による蓄電素子１０６の充電を開始する。なお、後述するＳ３１６の処理からＳ３１５に戻ってくる場合には、ＣＰＵ１０８は、充電回路１０５による蓄電素子１０６の充電を継続することとなる。Ｓ３１６でＣＰＵ１０８は、蓄電素子１０６の蓄電量の確認を行う。例えば、ＣＰＵ１０８は、不図示の電圧検知手段により蓄電素子１０６の電圧を検知することにより、蓄電量の確認を行う。また、ＣＰＵ１０８は、充電回路１０５から流れる電流の積算値を不図示の検知手段により検知することにより、蓄電量の確認を行う構成としてもよい。また、充電回路１０５が定電流充電回路である場合には、ＣＰＵ１０８は不図示のタイマにより充電開始からの時間経過を計測することで、蓄電量の確認を行う構成としてもよい。

Ｓ３１６でＣＰＵ１０８は、蓄電素子１０６の蓄電量が所定量より大きいか否かを判断し、蓄電量が所定量以下であると判断した場合、Ｓ３１５の処理に戻る。Ｓ３１６でＣＰＵ１０８は、蓄電量が所定量よりも大きいと判断した場合、Ｓ３１７で充電回路１０５による蓄電素子１０６の充電を終了し、Ｓ３０５の処理に戻る。ここで、ＣＰＵ１０８がＳ３１６で蓄電素子１０６の充電の終了を判断するための所定量とは、蓄電素子１０６の耐圧や、効率特性などによって決定される値であり、蓄電素子１０６が充電されたことを判断するための値である。

また、Ｓ３１４でＣＰＵ１０８は、蓄電素子１０６への充電中にプリントジョブによる割り込みを許可している。このため、充電回路１０５による蓄電素子１０６の充電中に、プリントジョブによる割り込みが発生した場合、ＣＰＵ１０８は、図２（ｂ）に示すプリントジョブ割り込み処理を実行する。プリントジョブによる割り込みが発生した場合、Ｓ３３１でＣＰＵ１０８は、プリントシーケンスを起動し、割り込みからの復帰を行う。

このように、本実施例によれば、一つの絶縁型コンバータ１０４を用いる小型な構成であっても、省電力モード時に主電源である絶縁型コンバータ１０４を停止し、蓄電素子１０６からユーザの要求に応答するための電力を供給する。そして、ＣＰＵ１０８が稼働状態を判断し、蓄電素子１０６に蓄えられたエネルギーで絶縁型コンバータ１０４の再起動が可能な状態を維持する構成とする。即ち、画像形成装置が省電力モードに移行し、長い時間プリントジョブを受信していない状態が継続されたとしても、稼働状態に応じたタイミングで蓄電素子１０６を充電することができる。これにより、本実施例によれば、ユーザの利便性を損なうことなく省電力を実現することができる。

実施例１では、充電開始トリガに省電力モード移行後の経過時間を用いた例を説明した。実施例２では、充電開始トリガに蓄電素子１０６の電圧値を用いる場合の例を説明する。例えば、放電回路１０７が蓄電素子１０６の電圧測定機能を有している場合、充電開始トリガとして蓄電素子１０６の電圧値を用いることも可能である。なお、実施例１で説明した構成と同じ構成には同じ符号を付し、説明は省略する。

［放電回路１０７の電圧測定機能］
図３（ａ）に示すように、放電回路１０７の電圧測定は、蓄電素子１０６の正極の電位を、検知手段である抵抗１２１、抵抗１２２で分圧し、ＣＰＵ１０８のＡＤポートに入力することで行う構成とする。これにより、ＣＰＵ１０８は、容易に蓄電素子１０６の電圧値を測定できる。ＣＰＵ１０８は、蓄電素子１０６の電圧値を測定し、蓄電素子１０６のエネルギーが充電を開始するまでに尽きてしまうことのないように充電開始の判断を行う。本実施例では、充電開始トリガとして、放電回路１０７により測定した蓄電素子１０６の電圧値を用いる。ＣＰＵ１０８は、充電開始トリガとして蓄電素子１０６の電圧値を用いる場合も、図２で説明したＳ３０６までの処理と同様の処理を行う。以降、上述した処理と異なる処理のみ説明する。

［充電動作］
Ｓ３０７でＣＰＵ１０８は、表１に示したテーブルに基づいて、充電開始トリガの閾値となる電圧値（ν（Ｖ））を算出する。なお、表１のテーブルから充電開始トリガの閾値となる電圧を算出する式は下記の式１となる。

ここで、ｅは表１の再起動までに必要なエネルギー［Ｗｓ］を示し、Ｓ３０６で求められた値である。また、Ｃは蓄電素子１０６の容量［Ｆ］を示し、予め既知の値である。ここでは、蓄電素子１０６としてキャパシタを例に説明するが、その他、電池などの蓄電素子でもよい。

図２のＳ３０８の処理は実施例１と同様であり、説明を省略する。Ｓ３０９の処理について説明する。図２のＳ３０９の処理は、本実施例では「充電開始トリガ＜閾値？」と読み替える。Ｓ３０９でＣＰＵ１０８は、放電回路１０７で測定された蓄電素子１０６の電圧値が、Ｓ３０７で式１により算出した充電開始トリガの閾値となる電圧値（ν）より低いか否かを判断する。Ｓ３０９でＣＰＵ１０８は、放電回路１０７で測定した蓄電素子１０６の電圧値が閾値以上であると判断した場合、Ｓ３０８の処理に戻る。Ｓ３０９でＣＰＵ１０８は、放電回路１０７で測定した蓄電素子１０６の電圧値が閾値より低いと判断した場合、蓄電素子１０６の充電を開始しないと蓄電素子１０６のエネルギーを使い切ってしまうと判断し、Ｓ３１３の処理に進む。Ｓ３１３でＣＰＵ１０８は、スイッチ１０２をオンすることにより絶縁型コンバータ１０４を再起動する。その他の処理は、実施例１で説明した処理と同様であるため、説明を省略する。

以上、本実施例によれば、ユーザの利便性を損なうことなく省電力を実現することができる。

実施例３の商用電源１００から通信手段である通信回路１０９等までの電源経路の模式図を図３（ｂ）に示す。本実施例の回路図は、図１（ｂ）の回路に、商用電源１００の交流電圧を検知する交流電圧検知手段である電圧検知回路１０１を加えたものである。その他の構成については、図１（ｂ）と同様であり、同じ符号を付し、説明を省略する。また、図４は本実施例の省電力モード移行後の充電動作を示すフローチャートである。本実施例では、Ｓ３０９でＣＰＵ１０８が、充電開始トリガが閾値以下であると判断した場合、Ｓ３０６の処理に戻る点が実施例１の図２とは異なっており、その他の処理は同様であるため説明を省略する。また、画像形成装置１全体の構成も図１（ａ）で説明した構成と同様であるため、説明は省略する。本実施例では、放電回路１０７により蓄電素子１０６の電圧を測定し、電圧検知回路１０１により商用電源１００の電圧を測定する方法を加えた例を図３（ｂ）、図４を用いて説明する。充電開始トリガは実施例１（主電源停止からの経過時間）、実施例２（蓄電素子の電圧値）のいずれに従ってもよい。

［充電動作］
実施例１と同様、ＣＰＵ１０８は、Ｓ３０１〜Ｓ３０４の処理において、いずれかの省電力モードに移行し、Ｓ３０５で主電源である絶縁型コンバータ１０４を停止する。Ｓ３０６でＣＰＵ１０８は、稼働状態、即ち、負荷が消費するエネルギーを見積もる処理を行う。本実施例では、以下に説明するように、実施例１、２で用いた表１に相当する、蓄電素子１０６への充電が開始されるまでの間に予側される負荷のエネルギー（再起動までに必要なエネルギー）の見積もり精度が向上する。ここで、絶縁型コンバータ１０４の再起動までに必要なエネルギーは、次の式２で表わされる。

ここで、Ｅは再起動までに必要なエネルギー［Ｗｓ］、ｓは絶縁型コンバータ１０４の再起動までにかかる時間（以降、再起動時間という）［ｓ］、Ｗ１は該当する稼働状態における消費電力［Ｗ］である。Ｗ１は、例えば、ある稼働状態において、ある時間に測定した蓄電素子１０６の電圧値から求めたエネルギーと、所定時間経過した時間に測定した蓄電素子１０６の電圧値から求めたエネルギーとの差分等とする。また、Ｗ２は再起動に必要なエネルギーの内、再起動時間ｓに依存するエネルギーの時間平均値［Ｗ］であり、例えば、予め測定しておき不図示のメモリ等に記憶されているものとする。更に、ｅ１は再起動に必要なエネルギーの内、再起動時間ｓに依存しないエネルギー［Ｗｓ］で、例えば蓄電素子１０６の抵抗値に比例して失われるエネルギー等であり、予め不図示のメモリ等に記憶されているものとする。

本実施例では、電圧検知回路１０１により検知することで、電圧検知回路１０１により検知した結果である商用電源１００の電圧値がわかる。このため、主電源である絶縁型コンバータ１０４の起動時間を精度よく求めることができる。即ち、電圧検知回路１０１により商用電源１００の電圧値を検知することにより、ＣＰＵ１０８は、絶縁型コンバータ１０４の再起動時間ｓを精度よく算出することができる。また、絶縁型コンバータ１０４の効率も商用電源１００の電圧値によって変わるため、再起動に必要なエネルギーのうち、再起動時間ｓに依存するエネルギーの時間平均値Ｗ２の精度も増す。また、放電回路１０７が蓄電素子１０６の電圧値を検知できる構成である場合、放電回路１０７によって蓄電素子１０６の電圧値を検知することができるため、稼働状態における消費電力Ｗ１の精度が増す。Ｓ３０６でＣＰＵ１０８は、式２により再起動までに必要なエネルギーＥを求め、Ｓ３０７で充電開始トリガの閾値を決定する。Ｓ３０８の処理は実施例１で説明したため、説明を省略する。

ＣＰＵ１０８は、Ｓ３０６〜Ｓ３０９（Ｎｏ）の処理を繰り返すことで、図３（ｃ）のような蓄電素子１０６の電圧値の変化を把握することが可能である。ここで、図３（ｃ）は、横軸を時間（ｔ）、縦軸を放電回路１０７により検知した蓄電素子１０６の電圧値（ｖ）とし、実線はＷ１が大きいとき、破線はＷ１が小さいときを示すグラフである。図３（ｃ）から、蓄電素子１０６の電圧値は、Ｗ１が大きい方が、Ｗ１が小さい場合よりも早く０Ｖになることがわかる。即ち、蓄電素子１０６の蓄電量は、消費電力が大きいほど早く消費されることがわかる。ここで、式１を蓄電素子１０６のエネルギーｅを求める式に変形することができる。放電回路１０７により蓄電素子１０６の電圧値を検知することができるため、蓄電素子１０６の電圧値を測定しνに代入することで、Ｗ１の精度が増すことになる。なお、本実施例では、蓄電素子１０６の電圧を測定する例を示したが、蓄電素子１０６からの出力電流も測定することで出力電力を測定することもできる。

このように、本実施例では、再起動までに必要なエネルギーの見積もり精度を上げることで、実施例１のように稼働状態の確認に表１を利用するだけの場合に比べ、絶縁型コンバータ１０４の再起動の頻度を下げることが可能になる。一方、本実施例では、実施例１に対して商用電源１００の電圧検知回路１０１などを追加することで回路規模が増加する方向である。このため、要求される精度と回路規模の影響を鑑みて、回路構成を選定すればよい。

このように、本実施例では、一つの絶縁型コンバータ１０４を用いる小型な構成であっても、省電力モード時に絶縁型コンバータ１０４を停止し、蓄電素子１０６からユーザの要求に応答するための電力を供給する構成である。そして、ＣＰＵ１０８が、稼働状態を判断し、蓄電素子１０６に蓄えられたエネルギーで絶縁型コンバータの再起動が可能な状態を維持するように制御する。これにより、本実施例によれば、ユーザの利便性を損なうことなく省電力を実現することができる。

１０４絶縁型コンバータ
１０５充電回路
１０６蓄電素子
１０７放電回路
１０８ＣＰＵ

Claims

交流電圧から直流電圧を生成する電源と、
前記交流電圧の前記電源への供給を接続又は遮断する第一スイッチと、
前記電源により生成された直流電圧によって充電される蓄電素子と、
前記電源により生成された直流電圧によって前記蓄電素子を充電する充電手段と、
前記蓄電素子に充電された電力を供給するための放電手段と、
前記第一スイッチの接続又は遮断を制御する制御手段と、
を備え、
所定電力を消費する第一モードと、前記第一モードよりも消費する電力が低い第二モードとで動作することが可能な画像形成装置であって、
前記制御手段は、
前記第一モードから前記第二モードへ移行すると、前記第一スイッチにより前記電源への前記交流電圧の供給を遮断し、
前記第二モードに移行した後の前記画像形成装置の稼働状態に基づいて、前記第一スイッチにより前記電源への前記交流電圧の供給を接続し、前記充電手段により前記蓄電素子の充電を行うように制御することを特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は、前記稼働状態と、前記第二モードに移行してからの経過時間と、に基づいて、前記蓄電素子の充電を開始するタイミングを判断することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記蓄電素子の電圧を検知する検知手段を備え、
前記制御手段は、前記稼働状態と、前記検知手段により検知した前記蓄電素子の電圧と、に基づいて、前記蓄電素子の充電を開始するタイミングを判断することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記放電手段は、前記検知手段を有することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記電源が再起動するまでに必要なエネルギーを求めることにより、前記稼働状態を判断することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記放電手段から電力を供給されている負荷により消費される電力に基づいて、前記電源が再起動するまでに必要なエネルギーを求めることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
前記交流電圧を検知する交流電圧検知手段を備え、
前記制御手段は、前記放電手段から電力を供給されている負荷により消費される電力と、前記交流電圧検知手段により検知した結果と、に基づいて、前記電源が再起動するまでに必要なエネルギーを求めることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記蓄電素子の蓄電量が所定量となった場合には、前記充電手段による充電を終了し、前記第一スイッチを切断することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記第二モードに移行する際に、前記放電手段から電力を供給されている負荷の消費電力が異なる複数のモードのうち、いずれか一つのモードに移行することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記負荷は複数の回路を有し、
前記放電手段と前記複数の回路のそれぞれとを接続又は遮断する複数の第二スイッチを備え、
前記制御手段は、前記いずれか一つのモードに移行する際に、前記複数の第二スイッチの接続又は遮断を制御することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記第二モードで動作している間に前記充電手段により前記蓄電素子の充電を開始する場合、プリントジョブの割り込みを許可することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
記録材に画像形成を行う画像形成手段を備え、
前記第一モードは、前記画像形成手段により画像形成を行うモードであり、
前記第二モードは、前記画像形成手段による画像形成が終了し所定時間が経過した後に移行する省電力モードであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。