JP2018040887A

JP2018040887A - 画像形成装置

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Publication number: JP2018040887A
Application number: JP2016173634A
Authority: JP
Inventors: 石川　潤司; Junji Ishikawa; 潤司石川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2016-09-06
Filing date: 2016-09-06
Publication date: 2018-03-15
Also published as: US10168655B2; US20180067445A1

Abstract

【課題】最大許容電力を越えることなく、負荷への電力供給を蓄電器から主電源装置に切り替えること。【解決手段】用紙９１３への画像形成を要求する画像形成要求が入力されると、蓄電器２００より負荷４００に電力を供給する（Ｓ１０１）とともに、商用電源５００から予め決められた最大許容電力を定着電源装置２５０に供給し（Ｓ１０３〜Ｓ１０５）、蓄電器２００の蓄電残量が所定値未満になった場合（Ｓ１０９Ｎ）は、定着電源装置２５０が定着器９１１に供給する電力を商用電源５００から最大許容電力が定着電源装置２５０に供給されていたときよりも減少させた後（Ｓ１１０）、負荷４００への電力供給を蓄電器２００から主電源装置１００に切り替える（Ｓ１１１、Ｓ１１２）制御装置３００を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、記録材に画像形成を行う複写機、プリンタ等の画像形成装置、特に蓄電装置を有する画像形成装置に関する。

省エネルギー化の要求の高まりに伴い、様々な電気機器においては省エネルギー化を実現するために、装置の消費電力の削減が求められている。例えば画像形成装置においては、待機時間が占める割合が高いため、待機時には電力供給が不要な装置への電力供給を停止して、待機時の消費電力を抑えている。そのため、待機時には、画像形成装置の中で最も電力を消費する定着器のヒータの加熱を停止することが必須となる。ところが、定着器は温度が一度下がってしまうと、待機状態から復帰して再び画像形成を行うのに適した温度まで上昇させるのに時間がかかってしまう。温度が下がった定着器を急速加熱するためには、加熱用の電力を増やせばよいが、商用電源から画像形成装置に供給可能な最大許容電力（例えば１５００Ｗ）を超えないようにしなければならない。

商用電源から画像形成装置に供給可能な最大許容電力を超えることなく、定着器への電力を増やす方法として、充放電可能な蓄電器を補助電源として用いる方法がある（例えば、特許文献１参照）。例えば、画像形成装置の起動時や待機状態からの復帰時、あるいは記録材の給紙開始直後は、画像形成装置に供給可能な商用電源の最大許容電力を定着器の加熱に用い、定着器を除く負荷に対しては補助電源である蓄電器から必要な電力を供給する。そして、定着器の温度維持に必要な電力が減少すると、定着器を除く負荷に対して、主電源装置であるＡＣ／ＤＣ電源からの電力供給に切り替えるという方法が提案されている。

特開２００６−３２４２２６号公報

定着器を除いた負荷に対して蓄電器から電力供給を行うことにより、商用電源から定着器への供給電力が最大許容電力を超えない状態で、蓄電器に充電された電圧の残量が所定の電圧よりも低下した場合には、主電源装置からの電力供給に切り替える必要がある。蓄電器の充電電圧の残量低下の状態は装置の個体差や使用期間等で異なり、画像形成装置の動作モードやシーケンスで管理できるものではない。そのため、商用電源から定着器に最大電力を供給している状態でも、蓄電器の充電電圧の低下により、定着器を除いた負荷に対する電力供給を蓄電器から主電源装置に切り替えなければならない場合もありうる。その際、蓄電器から主電源装置への切替えを正確に制御しないと、画像形成装置に供給される電力が商用電源から供給可能な最大許容電力を超えてしまう場合があり、課題となっている。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、最大許容電力を越えることなく、負荷への電力供給を蓄電器から主電源装置に切り替えることを目的とする。

前述の課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。

（１）記録材に画像を形成する画像形成部と、記録材を加熱して、記録材に画像を定着させる定着部と、負荷に電力を供給する蓄電部と、交流電源から供給される電力を前記負荷及び前記蓄電部に供給する第１の電源と、前記交流電源から供給される電力を前記定着部に供給する第２の電源と、記録材への画像形成を要求する画像形成要求が入力されると、前記蓄電部より前記負荷に電力を供給するとともに、前記交流電源から予め決められた最大許容電力を前記第２の電源に供給し、前記蓄電部の蓄電残量が所定値未満になった場合は、前記第２の電源が前記定着部に供給する電力を前記最大許容電力が前記第２の電源へ供給されていたときよりも減少させた後、前記負荷への電力供給を前記蓄電部から前記第１の電源に切り替える制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、最大許容電力を越えることなく、負荷への電力供給を蓄電器から主電源装置に切り替えることができる。

第１、第２の実施の形態の画像形成装置の構成を示す断面図第１の実施の形態の電源システムの制御ブロック図第１の実施の形態の画像形成装置の制御シーケンスを示すフローチャート第１の実施の形態の画像形成装置の制御シーケンスを示すフローチャート第１の実施の形態の画像形成装置タイミングチャート第１の実施の形態の画像形成装置タイミングチャート第２の実施の形態の電源システムの制御ブロック図第２の実施の形態の画像形成装置の制御シーケンスを示すフローチャート第２の実施の形態の画像形成装置の制御シーケンスを示すフローチャート

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。

［第１の実施の形態］
＜画像形成装置の構成＞
図１は、第１の実施の形態の画像形成装置の一例であるレーザカラープリンタ９００（以下、プリンタ９００という）の概略構成図である。プリンタ９００は、タンデム方式のプリンタであり、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の各トナーの色に応じて４つの画像形成部を有し、各画像形成部の構成は同じである。図１に示す符号の末尾に示すｙ、ｍ、ｃ、ｋは、各々イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部を示す。以下の説明では、特定のトナーの色の画像形成部を指す場合を除き、ｙ、ｍ、ｃ、ｋを省略する。各画像形成部は、感光体である感光ドラム９０１、帯電ローラ９０２、レーザユニット９０３、現像スリーブ９０４から構成されている。

感光ドラム９０１は図中、矢印方向（反時計回り方向）に回転しており、帯電ローラ９０２は感光ドラム９０１の表面を一様な電位に帯電する。レーザユニット９０３は、一様な電位に帯電された感光ドラム９０１に画像データに応じたレーザ光を照射して露光し、感光ドラム９０１の表面に静電潜像を形成する。感光ドラム９０１が現像スリーブ９０４を通過する際に、感光ドラム９０１上の静電潜像にはトナーが付着し、トナー像が形成される。感光ドラム９０１上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ９０５に印加された電圧により、中間転写ベルト９０６上に転写される。上述した画像形成動作が各画像形成部で実行され、中間転写ベルト９０６上には、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）のトナー像が重畳転写され、フルカラー画像が形成される。

そして、フルカラー画像が形成された中間転写ベルト９０６は、二次転写内ローラ９０７と二次転写外ローラ９０８で構成される二次転写部に向かって、図中、矢印方向（時計回り方向）に移動する。中間転写ベルト９０６上に形成されたトナー像が二次転写部を通過するタイミングに合わせて、用紙カセット９１０から給紙された記録材である用紙９１３が二次転写部に搬送され、中間転写ベルト９０６上のトナー像は用紙９１３に転写される。トナー像が転写された用紙９１３は、用紙９１３を加熱するためのヒータ９１２（図２参照）を備えた定着部である定着器９１１に搬送され、用紙９１３上のトナー像は加熱・加圧されて用紙９１３に定着される。トナー像が定着された用紙９１３は、搬送路を搬送され、排出される。なお、プリンタ９００は、データ入力や情報表示を行う操作部９２０や不図示の外部コンピュータ等から入力される印刷ジョブに応じて画像形成を行う画像形成動作時を除く待機状態（スタンバイ状態）時には、定着器９１１への電力供給を停止している。

＜電源制御部の制御ブロック＞
図２は、図１の画像形成装置であるプリンタ９００の電源装置の制御ブロック図である。図２に示すように、プリンタ９００は、定着器９１１を除く各負荷に電力を供給する第１の電源である主電源装置１００と、定着器９１１に電力を供給する第２の電源である定着電源装置２５０を備えている。主電源装置１００には、交流電源である商用電源５００の２本の電力ラインの各々に設けられたリレー１０２、リレー１０３から構成される第１の切替部である切替部１０４を介して、商用電源５００から交流電圧（１００Ｖ）が入力される。ＡＣ／ＤＣコンバータである主電源装置１００は、入力された交流電圧を直流電圧に変換して出力する。定着電源装置２５０は、商用電源５００から交流電圧が入力され、制御装置３００の画像形成制御部３０３からの制御により、定着器９１１のヒータを加熱するための電力供給を行う。

主電源装置１００は、各画像形成部の負荷４００及び制御装置３００に電力を供給すると共に、補助電源である蓄電器２００を充電するために電力を供給する。なお、負荷４００は、各画像形成部の感光ドラム９０１を回転させる駆動回路９３１、帯電ローラ９０２に高電圧を印加する帯電回路９３２、レーザユニット９０３、現像スリーブ９０４に高電圧を印加する現像回路９３４等から構成される。図２に示す負荷４００は、イエロー（ｙ）の画像形成部の負荷を示しているが、他のマゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の各画像形成部の負荷４００にも電力供給される。

蓄電部である蓄電器２００は、主電源装置１００から電力供給されることにより充電され、負荷４００及び制御装置３００に電力を供給するために放電される。蓄電器２００は、例えば二次電池やキャパシタで構成される。蓄電器２００には充放電切替手段である切替部１０６の一端が接続されている。蓄電器２００は、切替部１０６の他端が接点１側に接続されている場合には、主電源装置１００から出力される直流電圧により充電され、切替部１０６の他端が接点２側に接続されている場合には、負荷４００及び制御装置３００へ電力供給を行う。

第２の切替部である切替部１０５は、負荷４００及び制御装置３００に電力供給を行う供給元を切り替えるスイッチである。切替部１０５が接点１側に接続されている場合には、主電源装置１００から負荷４００及び制御装置３００へ電力供給が行われ、接点２側に接続されている場合には、蓄電器２００から負荷４００及び制御装置３００へ電力供給が行われる。

制御装置３００は、蓄電残量監視部３０１（以下、監視部３０１ともいう）と、切替制御部３０２と、画像形成制御部３０３から構成される。監視部３０１は、蓄電器２００の充電電圧の残量情報を示す信号ｄにより、蓄電器２００の電圧残量（蓄電残量ともいう）を監視する。切替制御部３０２は、蓄電器２００の電圧残量に応じて、切替部１０４、切替部１０５、及び切替部１０６の切替えを制御する。切替制御部３０２は、主電源装置１００から負荷４００及び制御装置３００へ電力を供給する場合は、次の制御を行う。即ち、切替制御部３０２は、信号ａにより切替部１０４のリレー１０２、１０３をＯＮ（接続）し、信号ｃにより切替部１０５を接点１側に接続し、信号ｂにより切替部１０６を接点１側へ接続する。これにより、主電源装置１００は動作を開始し、負荷４００及び制御装置３００へ電力を供給する。

一方、切替制御部３０２は、蓄電器２００から負荷４００及び制御装置３００への電力を供給する場合は、次のような制御を行う。即ち、信号ａにより切替部１０４のリレー１０２、１０３をＯＦＦ（切断）し、信号ｃにより切替部１０５を接点２側に接続し、信号ｂにより切替部１０６を接点２側へ接続する。これにより、主電源装置１００は動作を停止し、蓄電器２００は負荷４００及び制御装置３００に電力を供給する。

画像形成制御部３０３は、各色の画像形成部を構成する負荷４００に対して、画像形成制御信号ｆを送信して、画像形成動作を制御する。更に、画像形成制御部３０３は、定着器９１１に設けられたヒータ温度を検知する温度検知部９０９からの温度検知信号ｇに応じて定着器９１１のヒータ温度を調整する。そのため、定着電源装置２５０に送信する信号ｅに基づいて定着電源装置２５０から定着器９１１へ供給する電力量を制御することにより、商用電源５００から定着電源装置２５０に供給される電力を制御する。

＜ウォームアップ時の電源制御シーケンス＞
図３、図４は、本実施の形態のプリンタ９００において、待機状態から定着器９１１のヒータを加熱して画像形成を行う際の電力制御に関する制御シーケンスを示すフローチャートである。このフローチャートは制御装置３００により実行される。ここでは商用電源５００からプリンタ９００へ供給可能な最大許容電力は定格電力に基づいて予め決められており、ここでは定格電力である１５００Ｗとする。また、プリンタ９００が待機状態のときには、定着器９１１のヒータへの電力供給が行われていないものとする。プリンタ９００は、画像形成要求である印刷ジョブが入力されると、定着器９１１のウォームアップ動作を開始し、定着器９１１のヒータが所定の温度に到達しウォームアップ動作が完了すると、続いて画像形成動作に移行する。

まず、図３のフローチャートを用いて、プリンタ９００のウォームアップ動作について説明する。ステップ（以下、Ｓという）１０１では、ウォームアップ動作が開始されると、制御装置３００は、切替制御部３０２からの信号ｂにより切替部１０６を接点２側（放電側）に切替え、蓄電器２００から負荷４００及び制御装置３００に電力を供給する設定にする。Ｓ１０２では、制御装置３００は、蓄電器２００からの充電電圧の残量情報を示す信号ｄの監視部３０１による監視結果に基づいて、蓄電器２００の電圧残量（蓄電残量）が所定値以上あるかどうかを判断する。制御装置３００は、監視部３０１による監視の結果、蓄電器２００の蓄電残量が所定値以上あると判断した場合には処理をＳ１０３に進め、蓄電器２００の蓄電残量は所定値未満であると判断した場合には処理をＳ１０６に進める。

Ｓ１０３では、制御装置３００は、負荷４００及び制御装置３００への電力供給を蓄電器２００から行うため、切替制御部３０２からの信号ｃにより切替部１０５を接点２側（蓄電器側）へ切り替える。Ｓ１０４では、制御装置３００は、商用電源５００から供給される全電力を定着器９１１に供給するため、切替制御部３０２からの信号ａにより切替部１０４をＯＦＦ（切断）へ切り替える。これにより、主電源装置１００は動作を停止し、負荷４００及び制御装置３００への電力供給は蓄電器２００から行われる。Ｓ１０５では、制御装置３００は、画像形成制御部３０３により、最大許容電力の範囲内で、商用電源５００から定着電源装置２５０へ供給可能な電力量の上限値（以下、定着上限電力という）を１５００Ｗ（ワット）に設定する。そして、制御装置３００は、画像形成制御部３０３からの信号ｅにより定着電源装置２５０から定着器９１１へ供給する電力量を制御する。これにより、定着上限電力を１５００Ｗとして、定着電源装置２５０は、定着器９１１のヒータ加熱を開始する。

Ｓ１０６では、制御装置３００は、負荷４００及び制御装置３００への電力供給を主電源装置１００から行うため、切替制御部３０２からの信号ａにより切替部１０４をＯＮ（接続）する。これにより、商用電源５００から主電源装置１００に交流電圧が入力される。Ｓ１０７では、制御装置３００は、負荷４００及び制御装置３００への電力供給を主電源装置１００から行うため、切替制御部３０２からの信号ｃにより切替部１０５を接点１側（主電源装置側）へ切り替える。これにより、主電源装置１００は動作を開始させて、負荷４００及び制御装置３００への電力供給は主電源装置１００から行われる。Ｓ１０８では、制御装置３００は、画像形成制御部３０３により、商用電源５００からプリンタ９００全体へ供給される電力量が最大許容電力（１５００Ｗ）の範囲内となるように定着上限電力を１２５０Ｗに設定する。そして、制御装置３００は、画像形成制御部３０３からの信号ｅにより定着電源装置２５０から定着器９１１へ供給する電力を制御する。なお、ここでは、ウォームアップ動作中に主電源装置１００が負荷４００及び制御装置３００に必要な最大電力を供給するために、商用電源５００から主電源装置１００に供給が必要な電力は２５０Ｗ（第１の電力）である。そのため、商用電源５００から主電源装置１００及び定着電源装置２５０に供給される電力の合計が１５００Ｗを超えないように、定着上限電力を１２５０Ｗに下げている。その結果、定着上限電力を１２５０Ｗとして、定着電源装置２５０は、定着器９１１のヒータ加熱を開始する。

Ｓ１０９では、制御装置３００は、蓄電器２００からの電圧残量情報を示す信号ｄの監視部３０１による監視結果に基づいて、蓄電器２００の電圧残量（蓄電残量）が所定値以上あるかどうかを判断する。制御装置３００は、監視部３０１による監視の結果、蓄電器２００の蓄電残量が所定値以上あると判断した場合には処理をＳ１１３に進め、蓄電器２００の蓄電残量は所定値未満であると判断した場合には処理をＳ１１０に進める。Ｓ１１０では、制御装置３００は、画像形成制御部３０３により、商用電源５００からプリンタ９００へ供給される電力量が最大許容電力（１５００Ｗ）の範囲内となるように定着上限電力を１２５０Ｗに設定する。そして、制御装置３００は、画像形成制御部３０３からの信号ｅにより定着電源装置２５０から定着器９１１へ供給する電力量を制御する。Ｓ１１１では、制御装置３００は、負荷４００及び制御装置３００への電力供給を主電源装置１００から行うため、切替制御部３０２からの信号ａにより切替部１０４をＯＮ（接続）する。これにより、商用電源５００から主電源装置１００に交流電圧が入力される。Ｓ１１２では、制御装置３００は、負荷４００及び制御装置３００への電力供給を主電源装置１００から行うため、切替制御部３０２からの信号ｃにより切替部１０５を接点１側（主電源装置側）へ切り替える。これにより、主電源装置１００は動作を開始し、負荷４００及び制御装置３００への電力供給は主電源装置１００から行われる。

Ｓ１１３では、制御装置３００は、定着器９１１のヒータ温度を示す温度検知信号ｇの画像形成制御部３０３による検知結果に基づいて、定着電源装置２５０からの電力供給によりヒータ温度が定着設定温度の１８０℃に到達したかどうかを判断する。制御装置３００は、画像形成制御部３０３による検知の結果、ヒータ温度が１８０℃に到達したと判断した場合にはウォームアップ動作を終了し、ヒータ温度が１８０℃に到達していないと判断した場合には、処理をＳ１０９に戻す。

＜画像形成動作時の電源制御シーケンス＞
続いて、ウォームアップ動作終了後の画像形成動作について、図４のフローチャートを用いて説明する。Ｓ２０１では、制御装置３００は、画像形成制御部３０３からの画像形成制御信号ｆにより、画像形成動作を開始し、用紙カセット９１０から用紙９１３の搬送を開始する。Ｓ２０２では、制御装置３００は、蓄電器２００からの電圧残量情報を示す信号ｄの監視部３０１による監視結果に基づいて、蓄電器２００の電圧残量（蓄電残量）が所定値以上あるかどうかを判断する。制御装置３００は、監視部３０１による監視の結果、蓄電器２００の蓄電残量が所定値以上あると判断した場合には、ウォームアップ動作時の電力供給の設定のままで処理をＳ２０４に進める。一方、制御装置３００は、蓄電器２００の蓄電残量は所定値未満であると判断した場合には処理をＳ２０３に進める。Ｓ２０３では、制御装置３００は、画像形成制御部３０３により、商用電源５００からプリンタ９００へ供給される電力量が最大許容電力（１５００Ｗ）の範囲内となるように定着上限電力を１０００Ｗに設定する。そして、制御装置３００は、画像形成制御部３０３からの信号ｅにより定着電源装置２５０から定着器９１１へ供給する電力量を制御する。なお、ここでは、画像形成動作中に主電源装置１００が負荷４００及び制御装置３００に電力供給するために、商用電源５００から主電源装置１００に供給が必要な電力は５００Ｗ（第２の電力）である。そのため、全体で最大許容電力１５００Ｗを超えないように、定着上限電力を１０００Ｗに下げている。その結果、定着上限電力は１０００Ｗに下げられ、定着電源装置２５０は、定着器９１１のヒータ加熱時の電力量を下げる。

Ｓ２０４では、制御装置３００は、Ｓ２０３の処理により、又は定着器９１１が定着設定温度の１８０℃を維持可能になったことにより、商用電源５００から定着電源装置２５０に供給される定着電力が１０００Ｗ以下かどうかを判断する。即ち、制御装置３００は、画像形成制御部３０３が定着電源装置２５０に供給される定着電力を１０００Ｗ以下に設定しているかどうかを判断する。制御装置３００は、画像形成制御部３０３によって設定されている定着電力が１０００Ｗ以下であると判断した場合には、処理をＳ２０５に進め、設定されている定着電力が１０００Ｗより大きいと判断した場合には、処理をＳ２０７に進める。Ｓ２０５では、制御装置３００は、負荷４００及び制御装置３００への電力供給を主電源装置１００から行うために、切替制御部３０２からの信号ａにより切替部１０４をＯＮ（接続）する。これにより、商用電源５００から主電源装置１００へ交流電圧が入力される。Ｓ２０６では、制御装置３００は、切替制御部３０２からの信号ｃにより切替部１０５を接点１側（主電源装置側）へ切替え、負荷４００及び制御装置３００への電力供給を蓄電器２００から主電源装置１００に切り替える。これにより、主電源装置１００が動作を開始し、負荷４００及び制御装置３００への電力供給が主電源装置１００から行われる。

Ｓ２０７では、制御装置３００は、画像形成制御部３０３によって、定着器９１１のヒータが定着設定温度の１８０℃を十分維持できるようになり、商用電源５００から定着電源装置２５０に供給される定着電力が９５０Ｗ以下かどうかを判断する。これは、蓄電器２００を充電するために商用電源５００から主電源装置１００へ５０Ｗ（第３の電力）の電力供給が必要となるため、１０００Ｗより５０Ｗ低い９５０Ｗで判断している。制御装置３００は、画像形成制御部３０３によって商用電源５００から定着電源装置２５０に供給される定着電力が９５０Ｗ以下であると判断した場合には処理をＳ２０８に進める。一方、制御装置３００は、画像形成制御部３０３によって、定着電力が９５０Ｗより大きいと判断した場合には処理をＳ２０９に進め、蓄電器２００への充電は行わない。Ｓ２０８では、制御装置３００は、蓄電器２００を充電するため、切替制御部３０２からの信号ｂにより切替部１０６を接点１側（充電側）に接続する。これにより、主電源装置１００から出力される直流電圧が蓄電器２００に入力され、蓄電器２００への充電が開始される。

Ｓ２０９では、制御装置３００は、画像形成制御部３０３による定着器９１１のヒータ温度を示す温度検知信号ｇの検知結果に基づいて、定着電源装置２５０からの電力供給によりヒータ温度が定着可能温度の１５０℃以上が維持されているかどうかを判断する。制御装置３００は、画像形成制御部３０３による検知の結果、ヒータ温度が１５０℃以上であると判断した場合には処理をＳ２１１に進め、ヒータ温度が１５０℃未満であると判断した場合には処理をＳ２１０に進める。Ｓ２１０では、制御装置３００は、画像形成制御部３０３からの画像形成制御信号ｆにより、搬送される用紙９１３の搬送間隔を広げ、定着時に定着器９１１が用紙９１３に奪われる熱量を減らすようにする。なお、用紙９１３に奪われる熱量を減らすために、例えば用紙９１３の搬送速度を下げる処理でもよい。

Ｓ２１１では、制御装置３００は、画像形成制御部３０３によって、印刷が終了したかどうかを判断し、終了していないと判断した場合には処理をＳ２０２に戻し、終了したと判断した場合には処理をＳ２１２に進める。Ｓ２１２では、制御装置３００は、定着器９１１のヒータの加熱を停止させるため、画像形成制御部３０３からの信号ｅにより定着電源装置２５０から定着器９１１への電力供給を停止させ、画像形成動作を終了する。

＜電源制御のタイミングチャート（その１）＞
図５、図６は、図３、図４で説明したウォームアップ動作から画像形成動作における電源制御部の制御により、定着器９１１の定着温度、主電源装置１００、定着電源装置２５０、蓄電器２００の蓄電残量の変化を表したタイミングチャートである。図５は、蓄電器２００の蓄電残量が所定値（低下閾値）を下回らない場合のタイミングチャートであり、図６は画像形成動作時に蓄電器２００の蓄電残量が低下閾値を下回った場合のタイミングチャートである。

まず、蓄電器２００の蓄電残量が低下閾値を下回らない場合のタイミングチャートについて、図５を用いて説明する。図５において、（ａ）は定着器９１１の定着温度の変化を表したグラフで縦軸は温度を示し、（ｂ）は商用電源５００から定着電源装置２５０に供給される電力（定着電力）の変化を表したグラフで、縦軸は電力量を示す。また、（ｃ）は蓄電器２００から負荷４００及び制御装置３００へ供給される電力（蓄電器電力）の変化を表したグラフで、縦軸は電力量を示す。（ｄ）は商用電源５００から主電源装置１００に供給される電力の変化を表したグラフで縦軸は電力量を示し、（ｅ）は蓄電器２００に充電された電圧残量（蓄電残量）の変化を表したグラフで、縦軸は電圧を示す。図５（ａ）〜（ｅ）の横軸は時間を示し、ｔ０〜ｔ６は時刻（タイミング）を示す。また、本実施の形態では、主電源装置１００の入力電力に対する出力電力の変換効率（効率ともいう）は８０％とする。なお、以下では、括弧内のａ〜ｅは、図５（ａ）〜図５（ｅ）を指している。

時刻ｔ０では、蓄電器２００の蓄電残量は、蓄電残量の閾値である低下閾値よりも高い電圧状態である。時刻ｔ０でウォームアップ動作が開始されると、切替部１０６が接点２側（放電側）に切り替えられ、切替部１０５は接点２側（充電器側）に切り替えられ、蓄電器２００から負荷４００及び制御装置３００に２００Ｗの電力が供給される（（ｃ））。このとき、切替部１０４のリレー１０２、１０３はＯＦＦ（切断）状態であるため、商用電源５００から主電源装置１００へ交流電圧が入力されていないため、主電源装置１００は動作を停止している（（ｄ））。また、定着電源装置２５０は、定着上限電力１５００Ｗで定着器９１１のヒータの加熱が開始される（（ｂ））。そして、時刻ｔ１で、定着器９１１の温度が定着設定温度の１８０℃に達するとウォームアップ動作が終了し（（ａ））、商用電源５００から定着電源装置２５０へ供給される定着電力は減少する（（ｂ））。

時刻ｔ２で画像形成動作が開始され、用紙９１３の給紙が開始される。画像形成動作が開始されると、蓄電器２００から負荷４００及び制御装置３００に供給される必要電力量は２００Ｗから最大４００Ｗに増加する（（ｃ））。定着器９１１の定着温度は、搬送される用紙９１３に熱を奪われることにより一旦低下する（（ａ））。そのため、商用電源５００から定着電源装置２５０に供給される定着電力量も、しばらくは１５００Ｗが必要となる（（ｂ））。その後、定着温度が１８０℃まで回復すると（（ａ））、必要な定着電力量が減少し、時刻ｔ３では商用電源５００から定着電源装置２５０に供給される定着電力は１０００Ｗを下回る状態となる（（ｂ））。

時刻ｔ３で、商用電源５００から定着電源装置２５０へ供給される定着電力が１０００Ｗを下回ると（（ｂ））、主電源装置１００から負荷４００及び制御装置３００に最大電力４００Ｗを供給してもプリンタ９００へ供給される電力は１５００Ｗを超えない。前述したように、主電源装置１００の効率は８０％であり、主電源装置１００から４００Ｗの電力を供給するためには、商用電源５００から供給される電力は５００Ｗ必要となる。その結果、商用電源５００から供給される電力が最大許容電力１５００Ｗを超えないようにするためには、定着電力が１０００Ｗ未満であることが必要条件となる。そこで、切替部１０４のリレー１０２、１０３をＯＮ（接続）状態に設定し、商用電源５００から主電源装置１００へ交流電圧を入力し、主電源装置１００の動作を開始させる（（ｄ））。そして、切替部１０５を接点１側（主電源装置側）に切り替えて、負荷４００及び制御装置３００への電力供給を、蓄電器２００から主電源装置１００に切り替える。これにより、商用電源５００から主電源装置１００に供給される電力は５００Ｗとなり（（ｄ））、蓄電器２００から出力される電力は０となる（（ｃ））。時刻ｔ０〜時刻ｔ３までは、蓄電器２００が負荷４００及び制御装置３００へ電力を供給しているため、蓄電器２００の蓄電残量は徐々に低下している（（ｅ））。更に時刻ｔ４で、定着電源装置２５０が定着器９１１に供給する定着電力が９５０Ｗを下回ると、主電源装置１００が蓄電器２００への充電に要する電力５０Ｗを追加しても１５００Ｗを超えない。そこで、切替部１０６を接点１側（充電側）に切り替えて、蓄電器２００への充電を開始する（（ｃ））。これにより、商用電源５００から主電源装置１００に供給される電力が５００Ｗから５５０Ｗに増加する（（ｄ））。

そして、時刻ｔ５で印刷が終了すると、時刻ｔ６で定着電源装置２５０から定着器９１１への電力供給が停止され、ヒータの加熱が終了する（（ｂ））。更に、主電源装置１００から負荷４００への電力供給も停止されるが、蓄電器２００を充電するため、商用電源５００から主電源装置１００へ電力供給される５０Ｗは継続される（（ｄ））。

＜電源制御のタイミングチャート（その２）＞
次に、画像形成時に蓄電器２００の蓄電残量が低下閾値を下回った場合のタイミングチャートについて、図６を用いて説明する。図６（ａ）〜（ｅ）に示すグラフは、図５（ａ）〜（ｅ）と同様であり、グラフの説明は省略する。なお、図６（ａ）〜（ｅ）の横軸は時間を示し、ｔ０〜ｔ２、ｔ７〜ｔ１１は時刻（タイミング）を示す。また、以下では、括弧内のａ〜ｅは、図６（ａ）〜（ｅ）を指している。

時刻ｔ０〜時刻ｔ２までのタイミングチャートは、上述した図５の場合と同様であり、ここでの説明を省略する。蓄電器２００が十分に充電されていない場合や、蓄電器２００の経年劣化によって蓄電容量が低下している場合には、負荷４００及び制御装置３００への電力供給を開始してから、蓄電器２００の蓄電残量が低下閾値を下回るまでの時間が短くなる。そのため、図５の時刻ｔ７で蓄電器２００の蓄電残量が低下閾値を下回ると、負荷４００及び制御装置３００への電力供給を蓄電器２００から主電源装置１００に切り替える必要がある。そこで、まず、商用電源５００から定着電源装置２５０への電力供給量である定着電力を１５００Ｗから１０００Ｗに引き下げる（（ｂ））。そして、定着電力が１０００Ｗに下がると、主電源装置１００から負荷４００及び制御装置３００に最大４００Ｗの電力を供給しても、プリンタ９００へ供給される電力量が１５００Ｗを超えなくなる。そこで、時刻ｔ８で、切替部１０４のリレー１０２、１０３をＯＮ（接続）状態に設定し、商用電源５００から主電源装置１００へ交流電圧を入力し、主電源装置１００の動作を開始させる（（ｄ））。そして、切替部１０５を接点１側（主電源装置側）に切り替えて、負荷４００及び制御装置３００への電力供給を、蓄電器２００から主電源装置１００に切り替える。これにより、商用電源５００から主電源装置１００に供給される電力量が５００Ｗとなり（（ｄ））、蓄電器２００から出力される電力量は０となる（（ｃ））。

時刻ｔ９で、商用電源５００から定着電源装置２５０に供給する定着電力が９５０Ｗを下回ると、主電源装置１００が蓄電器２００への充電に要する電力５０Ｗを追加しても、プリンタ９００へ供給される電力は１５００Ｗを超えない。そこで、切替部１０６を接点１側（充電側）に切り替えて、主電源装置１００から蓄電器２００に電力供給すること（（ｄ））で、蓄電器２００への充電を開始する（（ｃ））。これにより、商用電源５００から主電源装置１００に供給される電力量が５００Ｗから５５０Ｗに増加する（（ｄ））。

そして、時刻ｔ１０で印刷が終了すると、時刻ｔ１１で定着電源装置２５０から定着器９１１への電力供給が停止され、ヒータの加熱が終了する（（ｂ））。更に、主電源装置１００から負荷４００への電力供給も停止されるが、蓄電器２００の充電のため、商用電源５００から主電源装置１００へ電力供給される５０Ｗは継続される（（ｄ））。

以上説明したように、本実施の形態では、ウォームアップ動作時、及び通紙開始後しばらくは定着器９１１を除く負荷４００及び制御装置３００への電力供給を蓄電器２００から行い、最大許容電力１５００Ｗを全て定着器９１１の加熱に用いる。これにより、画像形成装置の待機時に定着器９１１のヒータ温度が低下しても、画像形成要求を受けてからウォームアップ動作を終了するまでの時間を短縮することができる。更に、画像形成動作中に蓄電器２００の蓄電残量が低下しても、商用電源５００から定着電源装置２５０に供給する定着電力を下げた後に、負荷４００及び制御装置３００への電力供給元を蓄電器２００から主電源装置１００へ切り替える。これにより、商用電源５００からプリンタ９００へ供給される電力が、最大許容電力１５００Ｗを過渡的にも超えてしまうことを防ぐことができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、最大許容電力を越えることなく、負荷への電力供給を蓄電器から主電源装置に切り替えることができる。

［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、蓄電器の蓄電残量が低下し、負荷等への電力供給を蓄電器から主電源装置へ切り替える前に、商用電源から定着電源装置に供給する定着電力を減少させている。その際、減少させる定着電力量は、定着器９１１を除いた負荷４００及び制御装置３００に対して必要な最大電力量としていた。第２の実施の形態では、負荷等への電力供給を蓄電器から主電源装置へ切り替える際に、負荷４００及び制御装置３００に供給される電力量を検知し、検知された電力量に応じて定着電力を減少させることとする。なお、画像形成装置であるプリンタ９００は第１の実施の形態と同様であり、同じ装置には同じ符号を用いることで、ここでの説明を省略する。

＜電源制御部の制御ブロック＞
図７は、本実施の形態の電源制御部の制御ブロック図である。図７では、第１の実施の形態の図２に示す制御ブロック図と比べて、電力検知手段である電力検知部１０８が追加されている点が異なる。電力検知部１０８は、切替部１０５と、負荷４００及び制御装置３００との間の電力供給路に設けられ、主電源装置１００又は蓄電器２００から負荷４００及び制御装置３００へ供給される電力量を検知する。電力検知部１０８は検知した電力量を示す信号ｐを画像形成制御部３０３に出力する。画像形成制御部３０３は、電力検知部１０８からの信号ｐにより、負荷４００及び制御装置３００へ供給される電力量Ｐを取得する。なお、電力検知部１０８を除く図７に示す各装置は、第１の実施の形態の図２と同様であり、同じ装置には同じ符号を付すことで、ここでの説明を省略する。

＜ウォームアップ時の電源制御シーケンス＞
図８、図９は、本実施の形態のプリンタ９００において、待機状態から定着器９１１のヒータを加熱して画像形成を行う際の電力制御に関する制御シーケンスを示すフローチャートである。このフローチャートは制御装置３００により実行される。ここでは、第１の実施の形態と同様に、商用電源５００からプリンタ９００へ供給可能な最大許容電力は定格電力に基づいて予め決められており、ここでは定格電力である１５００Ｗとする。また、プリンタ９００が待機状態のときには、定着器９１１のヒータへの電力供給が行われていないものとする。プリンタ９００は、画像形成要求である印刷ジョブが入力されると、定着器９１１のウォームアップ動作を開始し、定着器９１１のヒータが所定の温度に到達しウォームアップ動作が完了すると、続いて画像形成動作に移行する。また、後述する主電源装置１００の入力電力に対する出力電力の変換率である効率ηは予め測定し、画像形成制御部３０３に記憶されているものとする。なお、図８、図９では、第１の実施の形態の図３、図４と同じ処理は同じステップ番号を付し、処理内容についての説明は省略する。

まず、図８のフローチャートを用いて、プリンタ９００のウォームアップ動作について説明する。図８に示すＳ１０１〜Ｓ１０８の処理は、第１の実施の形態の図３のＳ１０１〜Ｓ１０８と同じ処理であり、ここでの説明は省略する。Ｓ１０９では、制御装置３００は、監視部３０１による蓄電器２００からの電圧残量情報を示す信号ｄの監視結果に基づいて、蓄電器２００の電圧残量（蓄電残量）が所定値以上あるかどうかを判断する。制御装置３００は、監視部３０１による監視の結果、蓄電器２００の蓄電残量が所定値以上あると判断した場合には処理をＳ１１３に進め、蓄電器２００の蓄電残量は所定値未満であると判断した場合には処理をＳ３０１に進める。Ｓ３０１では、制御装置３００は、電力検知部１０８から出力される信号ｐを画像形成制御部３０３にて受信し、負荷４００及び制御装置３００に供給されている電力量Ｐを取得する。

Ｓ３０２では、制御装置３００は、以下に示す式（１）を用いて、画像形成制御部３０３により定着上限電力を算出する。
定着上限電力（Ｗ）＝１５００（Ｗ）−Ｐ／η・・・（１）
ここで、ηは主電源装置１００の効率を示す。式（１）により、電力検知部１０８によって検知した電力量Ｐを主電源装置１００の効率ηに基づいて主電源装置１００の入力電力に換算した電力を、プリンタ９００の最大許容電力１５００Ｗから減算することにより、定着上限電力が算出される。そして、制御装置３００は、商用電源５００からプリンタ９００へ供給される電力が最大許容電力（１５００Ｗ）の範囲内となるように算出した定着上限電力に応じて、商用電源５００から定着電源装置２５０へ供給される電力量を制御する。即ち、制御装置３００は、画像形成制御部３０３からの信号ｅにより、商用電源５００から定着電源装置２５０へ供給される電力量を制御する。これにより、商用電源５００から定着電源装置２５０に供給される定着電力量は、１５００Ｗから式（１）により算出した定着上限電力に下げられ、定着器９１１へ供給される電力も同様に下げられる。Ｓ１１１〜Ｓ１１３の処理は、第１の実施の形態の図３のＳ１０１〜Ｓ１０８と同じ処理であり、ここでの説明は省略する。

＜画像形成動作時の電源制御シーケンス＞
続いて、ウォームアップ動作終了後の画像形成動作について、図９のフローチャートを用いて説明する。Ｓ２０１では、制御装置３００は、画像形成制御部３０３によって、画像形成動作を開始し、用紙カセット９１０から用紙９１３の搬送を開始する。Ｓ２０２では、制御装置３００は、監視部３０１による蓄電器２００からの電圧残量情報を示す信号ｄの監視結果に基づいて、蓄電器２００の電圧残量（蓄電残量）が所定値以上あるかどうかを判断する。制御装置３００は、監視部３０１による監視の結果、蓄電器２００の蓄電残量が所定値以上あると判断した場合には、ウォームアップ動作時の電力供給の設定のままで処理をＳ４０３に進める。一方、制御装置３００は、蓄電器２００の蓄電残量は所定値未満であると判断した場合には処理をＳ４０１に進める。Ｓ４０１では、制御装置３００は、電力検知部１０８から出力される信号ｐを画像形成制御部３０３にて受信し、負荷４００及び制御装置３００に供給されている電力量Ｐを取得する。Ｓ４０２では、制御装置３００は、画像形成制御部３０３によって、上述した式（１）に基づいて定着上限電力を決定する。そして、制御装置３００は、商用電源５００からプリンタ９００へ供給される電力が最大許容電力の範囲内となるように、決定した定着上限電力に応じて、商用電源５００から定着電源装置２５０への供給電力を制御する。即ち、制御装置３００は、画像形成制御部３０３からの信号ｅにより、商用電源５００から定着電源装置２５０へ供給される電力量を制御する。これにより、商用電源５００から定着電源装置２５０に供給される定着電力は、１５００Ｗから式（１）により決定した定着上限電力に下げられ、定着器９１１へ供給される電力量も同様に下げられる。

Ｓ４０３では、制御装置３００は、Ｓ４０２の処理により、又は定着器９１１が定着設定温度の１８０℃を維持可能になったことにより、商用電源５００から定着電源装置２５０に供給される定着電力が式（１）で示す定着上限電力以下かどうかを判断する。即ち、制御装置３００は、画像形成制御部３０３が定着電源装置２５０に供給される定着電力を式（１）で示す定着上限電力以下に設定しているかどうかを判断する。ここで、式（１）で示す定着上限電力とは、（１５００−Ｐ／η）で表される式（１）に基づいて決定される定着上限電力のことである。制御装置３００は、画像形成制御部３０３により設定されている、商用電源５００から定着電源装置２５０に供給される定着電力が定着上限電力以下であると判断した場合には処理をＳ２０５に進める。一方、制御装置３００は、画像形成制御部３０３により設定されている、商用電源５００から定着電源装置２５０に供給される定着電力が定着上限電力より大きいと判断した場合には処理をＳ４０４に進める。Ｓ２０５〜Ｓ２０６の処理は、第１の実施の形態の図４のＳ２０５〜Ｓ２０６と同じ処理であり、ここでの説明は省略する。

Ｓ４０４では、制御装置３００は、画像形成制御部３０３によって設定されている商用電源５００から定着電源装置２５０に供給される定着電力が、定着上限電力よりも５０Ｗ少ない電力（（１５００−Ｐ／η）−５０）以下かどうかを判断する。これは、蓄電器２００を充電するためには、商用電源５００から主電源装置１００に５０Ｗの電力供給が必要となるため、定着上限電力よりも５０Ｗ少ない電力で判断している。制御装置３００は、画像形成制御部３０３によって設定されている定着電力が、定着上限電力よりも５０Ｗ少ない電力以下であると判断した場合には処理をＳ２０８に進める。一方、制御装置３００は、画像形成制御部３０３によって設定されている定着電力が定着上限電力よりも５０Ｗ少ない電力より大きいと判断した場合には処理をＳ２０９に進め、蓄電器２００への充電は行わない。Ｓ２０９〜Ｓ２１２の処理は、第１の実施の形態の図４のＳ２０５〜Ｓ２０６と同じ処理であり、ここでの説明は省略する。

以上説明したように、本実施の形態においても第１の実施の形態と同様、商用電源５００から定着電源装置２５０に供給する定着電力を先に減少させてから、負荷４００及び制御装置３００への電力供給を蓄電器２００から主電源装置１００へ切り替える。これにより、商用電源５００からプリンタ９００へ供給される電力が、最大許容電力１５００Ｗを過渡的にも超えてしまうことを防ぐことができる。特に本実施の形態では、蓄電器２００から負荷４００及び制御装置３００に供給している電力量を検知して、検知した電力量と主電源装置の効率に応じた必要な電力量だけ、定着電力を減少させる。これにより、定着装置へ供給する電力削減量をより最適にすることができる。

１００主電源装置
２００蓄電器
２５０定着電源装置
３００制御装置
４００負荷
５００商用電源
９１１定着器

Claims

記録材に画像を形成する画像形成部と、
記録材を加熱して、記録材に画像を定着させる定着部と、
負荷に電力を供給する蓄電部と、
交流電源から供給される電力を前記負荷及び前記蓄電部に供給する第１の電源と、
前記交流電源から供給される電力を前記定着部に供給する第２の電源と、
記録材への画像形成を要求する画像形成要求が入力されると、前記蓄電部より前記負荷に電力を供給するとともに、前記交流電源から予め決められた最大許容電力を前記第２の電源に供給し、前記蓄電部の蓄電残量が所定値未満になった場合は、前記第２の電源が前記定着部に供給する電力を前記最大許容電力が前記第２の電源へ供給されていたときよりも減少させた後、前記負荷への電力供給を前記蓄電部から前記第１の電源に切り替える制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は、前記交流電源から前記第１の電源に供給される電力と前記交流電源から前記第２の電源に供給される電力との合計が、前記最大許容電力を超えないように制御することを特徴とする請求項１に記載に画像形成装置。
前記制御手段は、前記蓄電部の蓄電残量が所定値未満になった場合、前記画像形成部が記録材に画像形成を行う前は、前記交流電源から前記第２の電源に供給可能な電力の上限を前記最大許容電力から第１の電力を減じた電力とし、前記画像形成部が記録材に画像形成を行っているときは、前記交流電源から前記第２の電源に供給可能な電力の上限を前記最大許容電力から前記第１の電力よりも大きい第２の電力を減じた電力とすることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記第１の電力及び前記第２の電力は、前記交流電源から前記第１の電源に供給される電力であ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、前記交流電源から前記第２の電源に供給される電力が前記最大許容電力から前記第２の電力を減じた電力以下になった場合には、前記負荷への電力供給元を前記蓄電部から前記第１の電源に切り替えることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記交流電源から前記第２の電源に供給される電力が前記最大許容電力から前記第２の電力を減じた電力から、更に第３の電力を減じた電力以下になった場合には、前記第１の電源から前記蓄電部に電力を供給し、前記蓄電部を充電することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
前記第３の電力は、前記蓄電部を充電するために前記交流電源から前記第１の電源に供給される電力であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
前記第１の電力は、前記画像形成部が記録材に画像形成を行う前の前記負荷に供給が必要な電力であり、前記第２の電力は、前記画像形成部が記録材に画像形成を行っているときの前記負荷に供給が必要な電力であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
前記負荷に供給される電力を検知する電力検知手段を備え、
前記制御手段は、前記第１の電力及び前記第２の電力を、前記電力検知手段で検知した電力と前記第１の電源の効率とに基づいて決定することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
前記定着部は、記録材を加熱するヒータと、前記ヒータの温度を検知する温度検知手段と、を有し、
前記制御手段は、前記温度検知手段が検知した前記ヒータの温度に応じて、前記第２の電源から前記定着部に供給する電力を制御することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記負荷は、前記画像形成部及び前記制御手段であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記交流電源から前記第１の電源への電力供給路を接続又は切断する第１の切替部を備え、
前記制御手段は、前記第１の電源が前記負荷に電力を供給する場合には前記第１の切替部を接続し、前記第１の電源が前記負荷に電力を供給しない場合には前記第１の切替部を切断することを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
一端を前記負荷に接続し、他端を前記第１の電源又は前記蓄電部に接続する第２の切替部を備え、
前記制御手段は、前記第１の電源から前記負荷に電力を供給する場合には、前記他端を前記第１の電源に接続し、前記蓄電部から前記負荷に電力を供給する場合には、前記他端を前記蓄電部に接続することを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
一端を前記蓄電部に接続し、他端を前記第１の電源又は前記第２の切替部を介して前記負荷に接続する第３の切替部を備え、
前記制御手段は、前記蓄電部を充電する場合には、前記他端を前記第１の電源に接続し、前記蓄電部から前記負荷に電力を供給する場合には、前記他端を前記負荷に接続することを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。