JP2018020459A - 画像形成装置、インバータ装置の制御装置、及びインバータ装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置の蓄電装置による動作可能時間をより長くすること。【解決手段】制御部２１２は、画像形成装置本体２１の動作モードをインバータ装置２４に通知する。インバータ装置２４の制御部２４３は、商用電源遮断検出回路２６から商用電源２００からの電力供給の遮断が通知されている場合に、制御部２１２から通知された動作モードに応じて、インバータ装置２４に発生させる交流電圧の周波数を決定し、決定した周波数でインバータ回路部２４２に交流電圧を発生させる。そのような動作モードに応じた交流電圧の周波数の操作により、コンデンサ２４２４等により発生する損失を低減させる。【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置、インバータ装置の制御装置、及びインバータ装置の制御方法に関する。

現在、複写機、ファクシミリ、及びプリンタ、等の記録媒体上に画像形成を行う画像形成装置は、業務のための情報機器として不可欠の存在となっている。その画像形成装置のなかには、停電時を想定し、蓄電装置を搭載したものがある。

画像形成装置は、外部電源（例えば商用電源）からの給電を想定している。その外部電源は、通常、交流電力を供給する。このことから、画像形成装置に搭載される蓄電装置は、停電時、外部電源の代わりに、交流電力を供給するようになっている。

このような蓄電装置は、二次電池、及びインバータ装置を備えている。二次電池の充電には、外部電源から供給される交流電力が用いられる。インバータ装置は、二次電池から印加される直流電圧を交流電圧に変換する。それにより、画像形成装置は、停電時、蓄電装置から供給される交流電力を用いて動作することができる。

停電により、二次電池への充電は不可能となる。そのため、停電時に画像形成装置が動作可能な時間は二次電池の容量によって制限される。その動作可能な時間をより長くさせるために、画像形成装置のなかには、停電時、つまり蓄電装置による動作時、記録媒体上への画像形成、つまりプリント動作を行わないようにさせているものがある（例えば特許文献１参照）。

画像形成装置の動作のなかで、記録媒体上への画像形成は消費電力量が非常に大きいのが普通である。このため、プリント動作を行わせないことにより、画像形成装置の動作可能時間はより長くさせることができる。

蓄電装置には、電力供給を安定的に行うことが求められる。そのため、電力供給が一時的に停止する瞬断の発生は回避させる必要がある。その必要性から、供給する電力の出力段にコンデンサを配置するのが普通である。

このコンデンサの配置により、無効電力による損失が発生する。この無効電力による損失は、画像形成装置の蓄電装置（の二次電池）による動作可能時間を短くする。その動作可能時間をより長くするうえで、無効電力による損失を抑制することが重要である。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、画像形成装置の蓄電装置による動作可能時間をより長くすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、搭載された二次電池から印加される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ装置を有する画像形成装置であって、前記画像形成装置の本体の動作状態を認識する認識部と、前記認識部が認識した前記本体の前記動作状態に基づいて、前記インバータ装置を制御し、前記交流電圧を操作する給電制御部と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、画像形成装置の蓄電装置による動作可能時間をより長くすることができる。

第１の実施形態による画像形成装置の概略構成例を説明する図である。 第１の実施形態による画像形成装置の回路構成例を説明する図である。 インバータ装置が供給する交流電力の周波数と出力コンデンサによる損失の関係を説明する図である。 動作モードに応じて決定するパルスの周波数を説明する図である。 各動作モードでインバータ装置から供給される交流電力の電圧波形、及びその総損失を説明する図である。 画像形成装置本体の動作モードの遷移、その遷移に応じた周波数の操作、及び総損失を説明する図である。 交流電圧操作処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態で実行する間引き制御の内容例を説明する図である。 第２の実施形態における各動作モードでインバータ装置から供給される交流電力の電圧波形、及びその総損失を説明する図である。 画像形成装置本体の動作モードの遷移、その遷移に応じた間引き制御、及びその負荷状態を説明する図である。 交流電圧操作処理を示すフローチャートである（第２の実施形態）。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、第１の実施形態による画像形成装置の概略構成例を説明する図である。

第１の実施形態による画像形成装置１は、複写機、ファクシミリ、及びプリンタ、等として用いることが可能なＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｒｉｎｔｅｒ）である。この画像形成装置１は、図１に示すように、ＡＤＦ（Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）２、画像読取装置３、画像書込装置４、及びプリンタユニット５を備える。

ＡＤＦ２は、セットされた原稿を１枚ずつ繰り出して搬送する。その搬送中、原稿の画像が画像読取装置３によって光学的に読み取られる。その読み取りによって得られた画像データは、画像書込装置４による露光、つまり感光体１２上への画像の書き込みに用いられる。

プリンタユニット５は、電子写真方式により記録媒体上に画像形成を行うユニットである。このプリンタユニット５は、上記感光体１２の他に、複数の給紙カセット１１（１１−１、１１−２）、現像装置１３、搬送ベルト１４、定着装置１５、及び排紙トレイ１６を備える。

各給紙カセット１１には、それぞれ、所定のサイズの用紙が記録媒体として収納される。各給紙カセット１１に収納された用紙は、１枚ずつ繰り出され、感光体１２に向けて搬送される。

感光体１２の表面は、帯電器により一様に帯電される。画像書込装置４による露光は、帯電器により帯電された感光体１２の表面に対して行われる。その露光により感光体１２の表面に形成された静電潜像は、現像装置１３によって現像され、その現像によってトナー像が形成される。

感光体１２まで搬送された用紙は、搬送ベルト１４によって定着装置１５に向けて搬送される。搬送ベルト１４によって搬送される用紙には、この搬送ベルト１４によって電圧が印加され、その印加によって感光体１２上のトナー像は用紙に転写される。

トナー像が転写された用紙は、定着装置１５によって熱が伝達され、それによってトナー像が用紙に定着される。そのようにしてトナー像が定着された用紙は排紙トレイ１６上に排出される。

図２は、第１の実施形態による画像形成装置の回路構成例を説明する図である。次に、図２を参照し、この画像形成装置１の回路構成例について具体的に説明する。

この画像形成装置１は、図２に示すように、商用電源２００から供給される交流（ＡＣ：Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）電力によって動作する情報機器である。この画像形成装置本体２１には、この商用電源２００からの交流電力、及びインバータ装置２４からの交流電力のうちの一方が供給されるようになっている。

画像形成装置本体２１は、図１に示す構成要素２〜５を制御して、用紙上に画像形成を行う。この画像形成装置本体２１は、図２に示すように、電源装置２１１、及び制御部２１２を備えている。

制御部２１２は、画像形成装置１全体を制御する情報処理装置である。図１に示す構成要素２〜５は、制御部２１２によって間接的に制御される。

画像形成装置本体２１には、交流電力が供給される。電源装置２１１は、その交流電力を直流（ＤＣ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）に変換し、画像形成装置本体２１に供給する。そのために、電源装置２１１は、図２に示すように、入力フィルタ２１１１、ＤＣ／ＤＣ回路２１１２、及びコンデンサ２１１３を備えている。

入力フィルタ２１１１は、供給された交流電力を整流して直流電力を出力するフィルタ（整流回路）である。ＤＣ／ＤＣ回路２１１２は、入力フィルタ２１１１が出力する直流電力を所定電圧の直流電力に変換する。

コンデンサ２１１３は、入力フィルタ２１１１が備える２つの出力端子、及びＤＣ／ＤＣ回路２１１２が備える２つの入力端子とそれぞれ接続されている。それにより、コンデンサ２１１３は、ＤＣ／ＤＣ回路２１１２への直流電力の供給を安定化させるように機能する。

入力フィルタ２１１１からの直流電力の供給が停止した場合、コンデンサ２１１３に蓄積された電荷がＤＣ／ＤＣ回路２１１２に供給される。それにより、入力フィルタ２１１１からの直流電力の供給が停止した後の一定時間、ＤＣ／ＤＣ回路２１１２は直流電力を供給することができる。その一定時間、つまり瞬断耐量は、画像形成装置本体２１の動作状態、つまり消費電力量によって変化する。

定着装置１５は、ハロゲンランプ等の熱源を備え、その熱源から供給される熱量を用いて用紙上のトナー像を用紙に定着させる。

商用電源２００、及びインバータ装置２４からそれぞれ供給される交流電力は、切替回路２３に出力される。この切替回路２３は、その２つの交流電力のうちの一方を画像形成装置本体２１に供給させるためのものであり、２つのスイッチ２３１を備えている。

２つのスイッチ２３１のａ端子は、共に商用電源２００に接続され、ｂ端子は共にインバータ装置２４に接続されている。共通端子であるｃ端子は、画像形成装置本体２１と接続されている。それにより、ｃ端子とａ端子を接続させた場合、商用電源２００からの交流電力が、ｃ端子とｂ端子を接続させた場合には、インバータ装置２４からの交流電力が、画像形成装置本体２１に供給される。

商用電源２００には、商用電源遮断検出回路２６が接続されている。この商用電源遮断検出回路２６は、商用電源２００から交流電力が供給されているか否かを検出するための回路である。その検出結果は、切替回路２３に出力され、スイッチ２３１の切替動作に用いられる。それにより、商用電源２００から交流電力が供給されていない状況でのみ、インバータ装置２４からの交流電力が切替回路２３を介して画像形成装置本体２１に供給される。

インバータ装置２４は、二次電池２２を電源として動作する。この二次電池２２は、充電回路２５によって充電される。その充電回路２５は、商用電源２００から供給される交流電力を用いて生成する直流電力により二次電池２２を充電する。このようなことから、二次電池２２、インバータ装置２４、及び充電回路２５は、１つの蓄電装置を構成する。

インバータ装置２４は、図２に示すように、直流昇圧部２４１、インバータ回路部２４２、及び制御部２４３を備える。

直流昇圧部２４１は、二次電池２２の直流電圧をより高い電圧の直流電圧に変換する。インバータ回路部２４２は、直流昇圧部２４１から供給される直流電力を交流電力に変換する回路である。そのインバータ回路部２４２は、図２に示すように、駆動回路２４２１、コンデンサ２４２２、コイル２４２３、及びコンデンサ２４２４、を備えている。

駆動回路２４２１は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路である。これは、本実施形態における狭義のインバータ装置に相当する。インバータ回路部２４２、及びインバータ装置２４は共に、本実施形態におけるより広義のインバータ装置に相当する。その入力側（前段）に配置されたコンデンサ２４２２は、直流昇圧部２４１から供給される直流電力の安定化のために設けられている。

コイル２４２３、及びコンデンサ２４２４は、駆動回路２４２１の出力側（後段）に配置されている。コイル２４２３の一端は駆動回路２４２１に接続され、その他端はコンデンサ２４２４の一端に接続されている。コンデンサ２４２４の他端は、駆動回路２４２１のコイル２４２３に接続されていないほうの端子に接続されている。それにより、駆動回路２４２１が出力する交流電力は、コンデンサ２４２４の端子間を介して出力される。

コイル２４２３、及びコンデンサ２４２４は、インバータ回路部２４２が供給する交流電力を平滑化する平滑フィルタとして機能する。この平滑フィルタを介してインバータ回路部２４２から出力される交流電力が、インバータ装置２４から供給される交流電力となる。コンデンサ２４２４は、他のコンデンサ２４２２等と区別するために、以降「出力コンデンサ」と表記する。

本実施形態で採用の駆動回路２４２１は、パルス（矩形波）を用いたスイッチング素子のオン／オフにより、直流電力を交流電力に変換するものである。制御部２４３は、この駆動回路２４２１に供給すべきパルスの生成を通して、インバータ装置２４（インバータ回路部２４２）から供給する交流電力を制御する。

この制御部２４３は、１つの情報処理装置であり、本実施形態における制御装置に相当する。その制御部２４３は、図２に示すように、駆動パルス変換部２４３１、出力周波数決定部２４３２、及びデータ受信部２４３３を備えている。

駆動パルス変換部２４３１は、駆動回路２４２１に供給すべきパルスを生成する回路である。出力周波数決定部２４３２は、駆動パルス変換部２４３１に生成させるパルスの周波数を決定し、決定した周波数で駆動パルス変換部２４３１にパルスを発生させる。この出力周波数決定部２４３２は、本実施形態における給電制御部に相当する。

データ受信部２４３３は、商用電源遮断検出回路２６から、商用電源２００から交流電力が供給されているか否かを示す情報（以降「供給状況情報」と表記）を受信し、制御部２１２から、画像形成装置本体２１の動作状態を示す情報（以降「動作状態情報」と表記）を受信する。これらの情報は出力周波数決定部２４３２に出力される。供給状況情報は、上記のように、切替回路２３に入力される情報であり、切替回路２３は、この情報を用いてスイッチ２３１の切り替えを行う。

画像形成装置本体２１の動作状態（動作モード）の認識は、データ受信部２４３３が受信した動作状態情報を用いて出力周波数決定部２４３２が行う。このことから、データ受信部２４３３、及び出力周波数決定部２４３２は、本実施形態における認識部に相当する。その動作状態情報は、画像形成装置本体２１の制御部２１２から送信される。このことから、より広義には、この制御部２１２は本実施形態における認識部に含めることができる。

出力周波数決定部２４３２は、データ受信部２４３３から入力する供給状況情報、及び動作状態情報を用いて、駆動パルス変換部２４３１に生成させるパルスの周波数を決定する。その決定方法について、図３〜図７を参照して詳細に説明する。

図３は、インバータ装置が供給する交流電力の周波数と出力コンデンサによる損失の関係を説明する図である。図３に示す損失Ｐｃは、無効電力に起因するものである。ここで、出力コンデンサ２４２４による損失Ｐｃについて説明する。

損失Ｐｃは以下により求められる。
Ｐｃ ＝ Ｖ^２×２πｆｃ ・・・（１）
ここで、Ｖは交流電圧、ｆは交流周波数、ｃはコンデンサの静電容量、である。

この式（１）から明らかなように、無効電力によってコンデンサ２４２４に発生する損失Ｐｃは、その静電容量に比例すると共に、そのコンデンサ２４２４に供給される交流電力の周波数ｆａｃに比例する。

この損失Ｐｃの程度に応じて、二次電池２２が直流電力を供給できる供給可能時間は変化する。停電等の何らかの理由により商用電源２００からの交流電力の供給が停止している状況では、画像形成装置１はより長い時間、利用できるようにすることが望まれる。このことから、本実施形態では、商用電源２００からの交流電力の供給が停止した供給遮断状況時、損失Ｐｃの低減により、画像形成装置１全体での消費電力量を抑制して、画像形成装置１をより長く利用できるようにしている。それにより、上記供給状況情報は、供給遮断状況時か否かの判断に用いられる。

本実施形態では、損失Ｐｃの低減は、交流電力の交流電圧への操作により行うようにしている。その交流電圧への操作として、その周波数ｆａｃの変更を行うようにしている。その周波数ｆａｃは、駆動回路２４２１に駆動パルス変換部２４３１が出力するパルスの周波数に応じて変化する。パルスの周波数＝周波数ｆａｃ、である。このことから、周波数ｆａｃの変更は、駆動回路２４２１に駆動パルス変換部２４３１から出力させるパルスの周波数の変更を通して行うようにしている。

画像形成装置１全体の消費電力量は、画像形成装置本体２１の動作状態によって変化する。インバータ装置２４から供給する交流電力は、画像形成装置本体２１が動作可能なレベルとする必要がある。このことから、駆動パルス変換部２４３１から出力させるパルスの周波数の決定に、上記動作状態情報が用いられる。この動作状態情報を用いてパルスの周波数を決定することにより、画像形成装置本体２１の動作を可能にしつつ、出力コンデンサ２４２４による損失Ｐｃを低減することができる。その損失Ｐｃの低減により、画像形成装置本体２１の二次電池２２による動作可能時間はより長くなる。

画像形成装置本体２１の消費電力量は、動作モードによって変化する。このことから、本実施形態では、制御部２１２に、動作状態情報として、動作モードをインバータ装置２４の制御部２４３に通知させるようにしている。ここでは便宜的に、その動作モードとして、スリープモード、スタンバイモード、及びプリントモードの３つを想定する。

スリープモードは、画像形成装置本体２１の消費電力量が最低となるモード、つまり負荷が最も軽いモードである。スタンバイモードは、画像形成装置本体２１の多くの部分への電力供給が遮断されるモードである。消費電力量は、スリープモードよりは大きくなる。プリントモードは、用紙上に画像形成を行うプリントが実行可能なモードである。消費電力量は、動作モードのなかで最大となる。

図４は、動作モードに応じて決定するパルスの周波数を説明する図である。図４において、「瞬断耐量」は、コンデンサ２１１３によって電力供給が維持されると推定される時間であり、「インバータ出力周波数」は、インバータ装置２４から出力される交流電力の周波数ｆａｃ＝パルスの周波数、である。「（半周期）」は、周波数ｆａｃの半周期を指している。

上記のように、画像形成装置本体２１の消費電力量は、動作モードによって変化する。そのため、瞬断耐量も、その動作モードによって変化する。画像形成装置本体２１の動作を可能とさせるうえでは、瞬断耐量は重要なパラメータである。このことから、本実施形態では、画像形成装置本体２１が確実に動作可能なように、スリープモード、及びスタンバイモードの場合、瞬断耐量よりも半周期が短い周波数ｆａｃを決定するようにしている。それにより、スリープモードの場合、周波数ｆａｃは２Ｈｚ（半周期は２５０ｍｓ）、スタンバイモードの場合、周波数は１０Ｈｚ（半周期は５０ｍｓ）とそれぞれ決定される。

一方、プリントモードでは、周波数ｆａｃは５０Ｈｚ（半周期は１０ｍｓ）と決定される。この５０Ｈｚは、商用電源２００が供給する交流電力の周波数、つまり定格である。本実施形態では、プリントモード時のみ、周波数ｆａｃを定格とすることにより、他の動作モードで損失Ｐｃを低減させるようにしている。

図５は、各動作モードでインバータ装置から供給される交流電力の電圧波形、及びその総損失を説明する図である。その電圧波形（図５中「インバータ出力電圧波形」と表記）、及び総損失（Ｗ）は、図５（ａ）ではプリントモード時、図５（ｂ）ではスタンバイ時、図５（ｃ）ではスリープモード時のものをそれぞれ示している。この総損失は、上記損失Ｐｃと、インバータ装置２４のそれ以外の損失との合計である。

プリントモード時に交流電力の周波数ｆａｃは最大となる。それにより、インバータ装置２４の総損失も最大となる。図５（ｂ）、及び図５（ｃ）では、比較が容易なように、プリントモード時の総損失を併せて示している。それにより、「損失低減分」は、そのプリントモード時からの低減分を意味している。その低減分の大部分は、損失Ｐｃの低減によるものである。このことから、図５は、周波数ｆａｃの動作モードに応じた操作により、損失Ｐｃを適切に低減させることができることを示している。プリントモード時と比較して、損失Ｐｃは、スリープモードでは８０％、スタンバイモードでは５５％、低減されたことが確認できている。

図６は、画像形成装置本体の動作モードの遷移、その遷移に応じた周波数の操作、及び総損失を説明する図である。この図６において、「出力電圧波形」はインバータ装置２４から供給される交流電力の電圧波形、「総損失」はインバータ装置２４に発生する総損失、をそれぞれ示している。スタンバイモード、及びプリントモードは、矩形波でそのモードに遷移しているか否かを示している。Ｈ（Ｈｉｇｈ）はそのモードへの遷移時、Ｌ（Ｌｏｗ）はそのモードへの非遷移時、をそれぞれ示している。それにより、スタンバイモード、及びプリントモードが共にＬのときはスリープモードへの遷移を示している。

図６に示すように、インバータ装置２４から供給される交流電力の周波数ｆａｃは、動作モード間の遷移により切り替えられる（変更される）。その結果、画像形成装置本体２１の動作に必要な電力量がインバータ装置２４から供給されると共に、そのインバータ装置２４に発生する総損失も動作モードに応じて低減される。その総損失の低減により、商用電源２００からの電力供給の停止時、画像形成装置本体２１は、より長い期間、利用できるようになる。

出力周波数決定部２４３２は、図４に示すような動作モードと決定すべきパルスの周波数の対応関係を示す情報（以降「対応関係情報」と表記）を参照し、駆動パルス変換部２４３１に生成させるパルスの周波数を決定する。その決定を通して、上記のように動作モードに応じて交流電力の周波数ｆａｃを操作する。

この出力周波数決定部２４３２自体も１つの情報処理装置であり、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、Ｉ／Ｆ（ＩｎｔｅｒＦａｃｅ）コントローラ、及びバスを少なくとも備えている。それにより、出力周波数決定部２４３２は、ＣＰＵが、ＲＯＭにファームウェアとして格納されているプログラムをＲＡＭに読み出して実行することにより、駆動パルス変換部２４３１に生成させるパルスの周波数を決定する。対応関係情報は、ＲＯＭに保存される。Ｉ／Ｆコントローラは、駆動パルス変換部２４３１の制御に用いられる。

図７は、交流電圧操作処理を示すフローチャートである。この交流電圧操作処理は、出力周波数決定部２４３２を構成するＣＰＵが、ＲＯＭに格納されているプログラムを実行することで実現される処理である。このことから、交流電圧操作処理を実行する主体としてはＣＰＵを想定する。

そのプログラムは、例えばデータ受信部２４３３による割り込みによって起動される。例えばデータ受信部２４３３は、商用電源遮断検出回路２６からの遮断状況情報の受信、或いは制御部２１２からの動作状態情報の受信、によって出力周波数決定部２４３２への割り込みを発生させる。商用電源遮断検出回路２６は、交流電力の供給状況の変化により、直ちに遮断状況情報を送信する。制御部２１２も、動作モードの遷移により、遷移後の動作モードを表す動作状態情報を直ちに送信する。このことから、交流電圧操作処理は、状況が変化した場合に、直ちに実行される（図６参照）。

上記プログラムに制御が渡った場合、ＣＰＵは、先ず、商用電源２００からの交流電力の供給が遮断しているか否か判定する（Ｓ７０１）。データ受信部２４３３が直前に受信した遮断状況情報が商用電源２００からの交流電力の供給の遮断を示していない場合、Ｓ７０１の判断はＮＯとなってＳ７０６に移行する。その交流電力の供給の遮断をその遮断状況情報が示していない場合、Ｓ７０１の判断はＹＥＳとなってＳ７０２に移行する。

Ｓ７０２では、ＣＰＵは、データ受信部２４３３が直前に受信した動作状態情報を参照して、画像形成装置本体２１の現在の動作モードを確認する。その後はＳ７０３に移行して、ＣＰＵは、現在の動作モードがプリントモードか否か判断する。画像形成装置本体２１の現在の動作モードがプリントモードであった場合、Ｓ７０３の判断はＹＥＳとなって上記Ｓ７０６に移行する。その現在の動作モードがプリントモードではない場合、Ｓ７０３の判断はＮＯとなってＳ７０４に移行する。

Ｓ７０４では、ＣＰＵは、動作状態情報が示す動作モードに応じて、駆動パルス変換部２４３１に生成させるパルスの周波数、つまりインバータ装置２４から出力させる交流電力の周波数ｆａｃを決定する（図４）。その決定後、ＣＰＵは、決定した周波数に設定を変更する（Ｓ７０５）。その設定変更を行った後、交流電圧操作処理が終了する。その設定変更により、以降、駆動パルス変換部２４３１は、決定した周波数でパルスを生成することになる。

上記Ｓ７０１でのＮＯの判断、或いはＳ７０３でのＹＥＳの判断によって移行するＳ７０６では、ＣＰＵは、交流電力の周波数ｆａｃを定格、つまり５０Ｈｚと決定する（図４）。その後は上記Ｓ７０５に移行して、パルス生成上の設定変更を行う。

なお、本実施形態では、商用電源２００からの電力供給が行われている場合、インバータ装置２４に出力させる交流電力の周波数ｆａｃを定格（＝５０Ｈｚ）としているが、その周波数ｆａｃは定格より低い周波数としても良い。これは、インバータ装置２４からの交流電力は画像形成装置本体２１に供給されないからである。つまり、その交流電力が画像形成装置本体２１に供給されないことから、インバータ装置２４による総損失を低減して、画像形成装置１全体の消費電力量をより抑制しても良い。

また、本実施形態では、交流電力の周波数ｆａｃの決定は、画像形成装置本体２１の動作モードに応じて行っているが、その決定は、他の状態を考慮して行うようにしても良い。この他の状態としては、例えばコンデンサ２１１３の端子間電圧が考えられる。これは、画像形成装置本体２１の動作モードに遷移が無くとも、画像形成装置本体２１の消費電力量が比較的に大きく変動する可能性が考えられるからである。

画像形成装置本体２１の消費電力量が一時的に増大し、このコンデンサ２１１３に蓄積された電荷量が想定より減少した場合、実際の遮断耐量はより短いものとなる。それにより、画像形成装置本体２１への電力の安定供給の面から、電荷量の想定外の減少は望ましくない。しかし、その減少はコンデンサ２１１３の端子間電圧により確認することができる。このことから、コンデンサ２１１３の端子間電圧を監視し、その監視結果を周波数ｆａｃの決定に反映させることが望ましい。その端子間電圧を周波数ｆａｃの決定に反映させる場合、画像形成装置本体２１への電力供給はより安定的に行えるようになる。また、損失Ｐｃを含む総損失の更なる低減も可能となる。

一般的に、コンデンサの静電容量は温度によって変化する。このことから、コンデンサ２１１３の温度を測定するか、或いは推定して、その測定結果、或いは推定結果を更に周波数ｆａｃの決定に反映させるようにしても良い。その場合、画像形成装置本体２１への電力供給は更に安定的に行えるようになると共に、損失Ｐｃを含む総損失の更なる低減も可能となる。

次に、第２の実施形態について詳細に説明する。この第２の実施形態による画像形成装置の構成の大部分は、上記第１の実施形態と同じである。このことから、第２の実施形態の説明は、第１の実施形態で付した符号を用い、その第１の実施形態から異なる部分にのみ着目する形で行うこととする。

上記第１の実施形態では、インバータ装置２４に発生させる交流電圧への操作として、その周波数ｆａｃの変更を行っている。これに対し、第２の実施形態は、交流電圧への操作として、交流電圧の間欠的な発生を行うようにしている。交流電圧を間欠的に発生させた場合、つまり交流電圧の発生終了から次の発生開始までの時間間隔（以降「停止時間」と表記）を設け、その交流電圧の発生を一時的に停止させた場合、交流電圧を発生させていない間の損失Ｐｃを含む総損失は最小限に抑えられる。そのため、第１の実施形態と同様に、損失Ｐｃを含む総損失の低減により、商用電源２００からの電力供給の停止時、画像形成装置本体２１は、より長い期間、利用できるようになる。以降、交流電圧の発生を一時的に停止させる制御を「間引き制御」と表記する。

第１の実施形態では、動作モードとして、スリープモード、スタンバイモード、及びプリントモードの３つのみを想定している。第２の実施形態でも便宜的に、この３つの動作モードのみを想定する。

第１の実施形態では、全ての動作モードは、画像形成装置本体２１の制御部２１２がインバータ装置２４側に動作状況情報の形で通知するようになっている。これに対し、第２の実施形態では、制御部２１２は、スリープモードへの遷移の有無を、専用の信号線（以降「スリープ信号」と表記）を介してインバータ装置２４側に通知するようになっている。また、制御部２１２は、プリント開始時とその終了時を、それぞれ専用の信号線を介してインバータ装置２４側に通知するようにしている。

以降、専用の信号線を介してスリープモードへの遷移の有無を通知する信号は「スリープ信号」と表記する。また、別の専用の信号線を介してプリント開始時とその終了時を通知する信号は「プリント信号」と総称する。プリント開始時を通知する信号は「プリント開始信号」、その終了時を通知する信号は「プリント完了信号」とそれぞれ表記する。

第２の実施形態では、データ受信部２４３３は、スリープ信号、及びプリント信号を動作状態情報として受信し、その受信結果を割り込みにより出力周波数決定部２４３２に通知する。出力周波数決定部２４３２は、スリープ信号がスリープモードへの遷移を示していた場合、画像形成装置本体２１の動作モードをスリープモードと判断する。プリント開始信号の受信からプリント完了信号の受信までの間をプリントモードと判断する。それ以外をスタンバイモードと判断する。このようなことから、第２の実施形態では、第１の実施形態とはスタンバイモードの内容が異なっている。

図８は、第２の実施形態で実行する間引き制御の内容例を説明する図である。図８では、画像形成装置本体２１の状態として、動作状態（動作モード）の他に、「負荷の程度」を「軽負荷」「中負荷」及び「重負荷」の３段階で示している。間引き制御の内容は、「インバータ装置ＡＣ出力」に示している。

「インバータ装置ＡＣ出力」には、「停止時間」「制御方法」の２つの内容を表記している。「停止時間」は、交流電圧の発生を一時的に停止させる時間である。「制御方法」では、間引き制御が行われるか否かを表している。

図８に示すように、間引き制御はスリープモード時、及びスタンバイモード時に行われ、プリントモード時には行われない。それにより、プリントモード時には、インバータ装置２４は、一時的に停止させることなく、定格の周波数ｆａｃで交流電圧を発生させる。

間引き制御が行われる場合、停止時間として予め設定された時間、交流電圧の発生が一時的に停止される。この停止時間は、瞬断耐量を考慮して決定された時間であり、対応する動作モードの瞬断耐量よりも短い時間となっている。例えばスリープモードでは、瞬断耐量は１ｓであるのに対し、停止時間は８００ｍｓとなっている。そのような停止時間を設定することにより、コンデンサ２１１３に対し、電荷が残っている間の充電を行うことができる。従い、画像形成装置本体２１への適切な電力供給を安定的に行うことができる。

駆動回路２４２１は、入力するパルスの電圧レベルに応じてスイッチング素子のオン／オフを行う。このことから、出力周波数決定部２４３２は、停止時間の間、駆動パルス変換部２４３１に一定電圧を生成させることにより、交流電圧の発生をその停止時間の間、停止させる。

図９は、第２の実施形態における各動作モードでインバータ装置から供給される交流電力の電圧波形、及びその総損失を説明する図である。その電圧波形、及び総損失（Ｗ）は、図９（ａ）ではプリントモード時、図９（ｂ）ではスリープモード時、図９（ｃ）ではスタンバイ時のものをそれぞれ示している。この総損失は、上記損失Ｐｃと、インバータ装置２４のそれ以外の損失との合計である。

第２の実施形態では、間引き制御時に交流電圧を発生させる時間間隔は２０ｍｓと一定とさせている。この時間間隔は、コンデンサ２１１３への十分な充電を考慮して決定した時間である。そのため、このような交流電圧の一時的な発生により、画像形成装置本体２１への安定した電力供給が実現できる。

プリントモード時に交流電力の周波数ｆａｃは最大となる。それにより、インバータ装置２４の総損失も最大となる。図９（ｂ）、及び図９（ｃ）では、図５と同様に、プリントモード時の総損失を併せて示している。それにより、「損失低減分」は、そのプリントモード時からの低減分を意味している。このことから、図９は、周波数ｆａｃの動作モードに応じた間引き制御により、損失Ｐｃを適切に低減させることができることを示している。プリントモード時と比較して、損失Ｐｃは、スリープモード（軽負荷時）では９７％、スタンバイモード（中負荷時）では８０％、低減されたことが確認できている。

図１０は、画像形成装置本体の動作モードの遷移、その遷移に応じた間引き制御、及びその負荷状態を説明する図である。この図１０において、スリープ信号では、矩形波でそのモードに遷移しているか否かを示している。Ｌ（Ｌｏｗ）はそのモードへの遷移時、Ｈ（Ｈｉｇｈ）はそのモードへの非遷移時、をそれぞれ示している。プリント信号では、パルスでプリント開始信号、及びプリント完了信号を示している。最初のパルスがプリント開始信号を示し、次のパルスがプリント完了信号を示している。

「インバータ装置制御部出力波形」は、制御部２４３からインバータ回路部２４２に出力されるパルス信号を矩形波で示している。Ｈはパルス信号が出力されている期間を示し、Ｌはパルス信号が出力されていない期間を示している。「インバータ装置出力波形」は、インバータ装置２４が印加する交流電圧波形を示している。それにより、交流電圧の発生は、Ｈとなっている期間のみ行われる。

画像形成装置本体２１の制御部２１２は、実際にプリントのための動作を開始する前にプリント開始信号を送信し、その動作が完了した後、プリント完了信号を送信する。そのため、プリント開始信号が送信されてから実際に負荷が重くなるまでにタイムラグが存在する。

インバータ装置２４（の出力周波数決定部２４３２）は、プリント開始信号の受信により、間引き制御を終了させ、定格の周波数ｆａｃで交流電圧を発生させる。このため、図１０に示すように、画像形成装置本体２１の負荷が重負荷となる期間を含む期間、画像形成装置本体２１には通常の交流電力がインバータ装置２４から供給される。それにより、画像形成装置本体２１は、十分な電力供給により動作させることができる。

出力周波数決定部２４３２は、図８に示すような内容の対応関係情報を参照し、駆動パルス変換部２４３１によるパルスの生成を必要に応じて一時的に停止させる。それにより、図１０に示すような動作モードに応じた交流電圧の操作を行う。

図１１は、交流電圧操作処理を示すフローチャートである。この交流電圧操作処理は、第１の実施形態と同様に、出力周波数決定部２４３２を構成するＣＰＵが、ＲＯＭに格納されているプログラムを実行することで実現される処理である。このことから、交流電圧操作処理を実行する主体としてはＣＰＵを想定する。

第２の実施形態における交流電圧操作処理の内容は、大部分が第１の実施形態と同じか、或いは略同じである。このことから、ここでは、第１の実施形態から異なる部分にのみ着目して説明する。

第２の実施形態では、Ｓ７０３でのＮＯの判定によりＳ１１０１に移行する。そのＳ１１０１では、ＣＰＵは、動作状態情報（プリント信号、及びスリープ信号）が示す動作モードに応じて、交流電圧の発生を一時的に停止させる停止時間を決定する（図８）。その決定後、ＣＰＵは、決定した停止時間に設定を変更する（Ｓ１１０２）。その設定変更を行った後、交流電圧操作処理が終了する。

第２の実施形態では、Ｓ７０６での定格出力の決定を行った後、そのＳ１１０２に移行する。それにより、プリントモード時、及び商用電源２００からの電力供給時には、通常の交流電力がインバータ装置２４から供給される。

なお、第２の実施形態では、画像形成装置本体２１の動作モードの遷移に合わせ、間引き制御の実行、或いは間引き制御の実行の解除を直ちに行っている。しかし、間引き制御の実行（ここでは、動作モードの遷移による内容の変更を含む）は、動作モードの遷移により直ちに行わなくても良い。これは、インバータ装置２４が発生させる交流電圧の位相により、コンデンサ２１１３の充電量が変化するからである。実際の遮断耐量と想定する遮断耐量との差を抑え、画像形成装置本体２１へのより安定した電力供給を実現するために、交流電圧の位相を監視し、その監視結果を間引き制御の実行開始タイミングに反映させても良い。この第２の実施形態でも、上記第１の実施形態における変形例を適用することができる。

また、本実施形態（第１、及び第２の実施形態）では、制御部２４３を搭載したインバータ装置２４を採用している。そのインバータ装置２４は、制御部２４３を搭載していないものであっても良い。つまり、インバータ装置２４は、外部、或いは画像形成装置本体２１に搭載の情報処理装置（制御装置）により制御されるものであっても良い。また、インバータ装置２４は、充電回路２５を備えると共に、二次電池２２を着脱可能とする蓄電装置に搭載させても良い。このようなことを含め、様々な変形が可能である。

１ 画像形成装置
２ ＡＤＦ
３ 画像読取装置
４ 画像書込装置
５ プリンタユニット
１１ １１−１、１１−２ 給紙カセット
１２ 感光体
１３ 現像装置
１４ 搬送ベルト
１５ 定着装置
１６ 排紙トレイ
２１ 画像形成装置本体
２２ 二次電池
２３ 切替回路
２４ インバータ装置
２５ 充電回路
２６ 商用電源遮断検出回路
２００ 商用電源
２１１ 電源装置
２１２ 制御部
２３１ スイッチ
２４１ 直流昇圧部
２４２ インバータ回路部
２４３ 制御部
２１１１ 入力フィルタ
２１１２ ＤＣ／ＤＣ回路
２１１３、２４２２、２４２４ コンデンサ
２４２１ 駆動回路
２４２３ コイル
２４３１ 駆動パルス変換部
２４３２ 出力周波数決定部
２４３３ データ受信部

特開２００１−２５３１５２号公報

Claims (11)

1. 搭載された二次電池から印加される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ装置を有する画像形成装置であって、
   前記画像形成装置の本体の動作状態を認識する認識部と、
   前記認識部が認識した前記本体の前記動作状態に基づいて、前記インバータ装置を制御し、前記交流電圧を操作する給電制御部と、
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記給電制御部は、前記認識部が認識した前記動作状態に基づく前記インバータ装置の制御により、前記交流電圧への操作として、前記交流電圧の周波数を変更する、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記認識部は、前記本体への外部電源からの給電の有無を更に認識し、
   前記給電制御部は、前記本体への給電が行われている場合に、前記本体の前記動作状態に基づく前記インバータ装置の制御により、前記交流電圧の周波数を変更する、ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記給電制御部は、前記本体の前記動作状態に基づいて、前記交流電圧の周波数を決定する、ことを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
5. 前記給電制御部は、前記認識部が認識した前記本体の動作状態に基づく前記インバータ装置の制御により、前記交流電圧への操作として、前記交流電圧を間欠的に発生させる、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記認識部は、前記本体への外部電源からの給電の有無を更に認識し、
   前記給電制御部は、前記本体への給電が行われている場合に、前記本体の前記動作状態に基づく前記インバータ装置の制御により、前記交流電圧を間欠的に発生させる、ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記給電制御部は、前記本体の前記動作状態に基づいて、前記交流電圧の発生を一時的に停止させる停止時間を決定する、ことを特徴とする請求項５または６に記載の画像形成装置。
8. 前記給電制御部は、前記停止時間の決定に、前記交流電圧の位相を反映させる、ことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記認識部は、前記本体に搭載の電源装置に瞬断防止用に配置されているコンデンサの端子間電圧を更に認識し、
   前記給電制御部は、前記認識部が認識した前記端子間電圧を前記インバータ装置の制御に反映させて、前記交流電圧を操作する、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
10. 画像形成装置の電源装置として用いられ、該画像形成装置に搭載される二次電池から印加される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ装置を制御する制御装置であって、
    前記画像形成装置の本体の動作状態を認識する認識部と、
    前記認識部が認識した前記本体の前記動作状態に基づいて、前記インバータ装置を制御し、前記交流電圧を操作する給電制御部と、
    を備えていることを特徴とするインバータ装置の制御装置。
11. 画像形成装置の電源装置として用いられ、該画像形成装置に搭載される二次電池から印加される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ装置を制御する方法であって、
    前記インバータ装置を制御する制御装置として用いられる情報処理装置に、
    前記画像形成装置の本体の動作状態を認識させ、
    前記本体の前記動作状態に基づいて、前記インバータ装置を制御し、前記交流電圧を操作させる、
    ことを特徴とするインバータ装置の制御方法。