JP3983703B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置および画像形成装置に関し、詳細には、レーザプリンタ、デジタル複写機、複合機等の画像形成装置における電源ラインの供給可能な電力を消費電力が超えないようにする電力平均化技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真プロセスを利用した複写機、プリンタ、ファクシミリおよびこれらを組み合わせた複合機は多機能化しており、これに伴って構造も複雑化して最大消費電力が増大する傾向となっている。これに対して通常の電源ラインから供給可能な電力には制限が有るので、これが機器を設計する上での大きな制約となっている。
【０００３】
そこで、負荷電力の平準化についての従来技術の一つとして、上記特許文献１には、主電源の供給電力を監視する手段を設けて、主電源の供給電力が予め決められた所定値より少ないときには補助電源を充電し、主電源の供給電力が予め決められた所定値より多いときには補助電源に蓄積したエネルギーを放電することで、比較的短時間の間に急峻に変化する電力を平準化する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１９９５８８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１によれば、使用電力を監視して、主電源の供給電力が所定の閾値を超えたときに、補助電源から電力を供給するというフィードバック制御を行っているが、使用電力の変化が予想以上に急な場合には主電源の電力供給能力を超えてしまうという問題があった。また、これを防ぐために閾値を下げて補助電源を早めに働かせても、補助電源を使用する時間が長くなるために補助電源の容量を大きめにしておく必要がありコストが増大し、更に装置が大きくなってしまう問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたものであり、補助電源の容量を必要以上に容量を大きくすることなく、急な出力変動にも対応可能で、かつ使用電力を平準化してＡＣラインの最大供給可能電力を超えないようにすることが可能な電源装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１にかかる発明は、画像形成装置であって、画像形成装置内の各負荷に電力を供給するための第１の電力供給手段と、電力を蓄積可能な第２の電力供給手段と、前記画像形成装置内の各負荷の一部の負荷に対しての電力供給元を、前記第１の電力供給手段と前記第２の電力供給手段とに切り換える切換手段と、画像形成装置の動作モードに基づいて動作タイミングが決定される複数の負荷及び各負荷の消費電力に基づいて使用消費電力を予測する予測手段と、前記予測手段で予測される使用消費電力に基づいて、前記切換手段を制御する切換制御手段と、を備え、前記切換制御手段は、前記予測手段により予測した使用消費電力が前記第１の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に、前記一部の負荷への電力供給を前記第２の電力供給手段から行うように前記切換手段を制御することを特徴とする。
【０００８】
上記発明によれば、切換手段は、一部の負荷に対しての電力供給元を、第１の電力供給手段と補助電源である第２の電力供給手段とで切り換え、予測手段は、画像形成装置の動作モードに基づいて動作タイミングが決定される複数の負荷及び各負荷の消費電力基づいて使用消費電力を予測し、切換制御手段は、予測手段により予測した使用消費電力が第１の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に、一部の負荷への電力供給を第２の電力供給手段から行うように切換手段を制御することにより、補助電源（第２の電力供給手段）の容量を必要以上に容量を大きくすることなく、急な出力変動にも対応可能で、かつ使用電力を平準化して、ＡＣライン（第１の電力供給手段）の最大供給可能電力を超えないようにする。
【０００９】
また、請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、さらに、各負荷毎の消費電力の情報を記憶した記憶手段を備え、前記予測手段は、画像形成装置の動作モードに基づいて動作させる負荷及び該負荷の動作タイミングを判断し、前記記憶手段に記憶した各負荷毎の消費電力の情報に基づいて前記使用消費電力を予測することを特徴とする。
【００１０】
上記発明によれば、予測手段は、画像形成装置の動作モードに基づいて動作させる負荷及び該負荷の動作タイミングを判断し、前記記憶手段に記憶した各負荷毎の消費電力の情報に基づいて前記使用消費電力を予測することにより、簡単な方法で使用消費電力を予測する。
【００１１】
また、請求項３にかかる発明は、請求項２にかかる発明において、前記記憶手段は、各負荷毎の動作状態別の消費電力の情報を記憶し、前記予測手段は、前記記憶手段に記憶された各負荷毎の動作状態別の消費電力の情報に基づいて、動作状態毎に前記使用消費電力を予測することを特徴とする。
【００１２】
上記発明によれば、予測手段は、前記記憶手段に記憶された各負荷毎の動作状態別の消費電力の情報に基づいて、動作状態毎に使用消費電力を予測することにより、起動時と定常時とで、記憶手段に記憶された消費電力の情報を切り換えて使用消費電力を予測し、短期的な消費電力の変動を考慮してより正確な消費電力の予測を行う。
【００１３】
また、請求項４にかかる発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１つにかかる発明において、前記一部の負荷は、前記第１の電力供給手段の供給可能な電力を越えるときに動作する負荷であることを特徴とする。
【００１４】
上記発明によれば、予測した使用消費電力が第１の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に、第２の電力供給手段から電力の供給を行う負荷を、第１の電力供給手段の供給可能な電力を越えるときに動作する負荷とすることにより、小さな容量の補助電源で使用電力を平準化してＡＣラインの最大供給可能電力を超えないようにする。
【００１５】
また、請求項５にかかる発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１つにかかる発明において、前記一部の負荷は、前記第１の電力供給手段の供給可能な電力を越えるときに間欠動作する負荷であることを特徴とする。
【００１６】
上記発明によれば、予測した使用消費電力が第１の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に、第２の電力供給手段から電力の供給を行う負荷を、第１の電力供給手段の供給可能な電力を越えるときに間欠動作する負荷とすることにより、間欠動作の合間に第２の電力供給手段を小刻みに充電してより補助電源の容量を小さくする。
【００１７】
また、請求項６にかかる発明は、請求項５にかかる発明において、前記記憶手段に記憶した各負荷の消費電力の情報を補正する補正手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】
上記発明によれば、補正手段は、記憶手段に記憶した各負荷の消費電力の情報を補正することにより、消費電力の変動を考慮してより正確な使用消費電力の予測を行う。
【００１９】
また、請求項７にかかる発明は、請求項６にかかる発明において、前記補正手段は、負荷の負荷電流を測定する測定手段を含み、前記補正手段は、前記測定手段の測定結果に基づいて、前記記憶手段に記憶された各負荷の消費電力の情報を補正することを特徴とする。
【００２０】
上記発明によれば、測定手段は、負荷の負荷電流を測定し、補正手段は、測定手段の測定結果に基づいて、記憶手段に記憶された各負荷の消費電力の情報を補正することにより、長期的な消費電力の変動を考慮してより正確な消費電力の予測を行う。
【００２１】
また、請求項８にかかる発明は、請求項１〜請求項７のいずれか１つにかかる発明において、前記第２の電力供給手段は電気二重層のキャパシタであることを特徴とする。
【００２２】
上記発明によれば、第２の電力供給手段に電気二重層コンデンサを使用することにより、補助電源の長寿命化および急速充電を可能とする。
【００２３】
また、請求項９にかかる発明は、請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の発明において、スキャナ機能、プリンタ機能及びコピー機能のうち少なくとも１つ以上を実現させる画像処理機能手段を備え、前記動作モードは、前記画像処理機能手段が前記スキャナ機能、プリンタ機能又はコピー機能を実現させる場合に設定されるスキャナモード、プリンタモード又はコピーモードのいずれかであることを特徴とする。
【００２４】
上記発明によれば、動作モードとしてスキャナモード、プリンタモード又はコピーモードのいずれかが画像形成装置において設定される場合に、画像形成装置における電源ラインの供給可能な電力を消費電力が超えないようにする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明にかかる電源装置および画像形成装置の好適な実施の形態を（実施の形態１）、（実施の形態２）の順に詳細に説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は本発明の一実施例に係る画像形成装置の一例であるデジタル複写機の外観を示す斜視図である。同図において、１はデジタル複写機を示しており、デジタル複写機１は、本体１０と、大量用紙供給装置（以下ＬＣＴと略す）１１と、ソート、穴あけ、ステイプルなどを行うフィニッシャー１２とを含んで構成され、更に本体１０の上部には原稿を載置して読み取るための自動原稿供給装置（以下ＡＤＦと略す）１３、および読み取りのためのモード、複写倍率の設定、給紙段の設定、フィニッシャー１２で後処理の設定、オペレータに対する表示などを行う操作部１４を備えている。
【００２７】
また、本体１０の下側およびＬＣＴ１１には給紙部１５、１６があり、フィニッシャー１２には排紙部１７を備えている。デジタル複写機１の内部は、露光光学系、給紙搬送系、現像系、定着系、排紙系等、デジタル複写機の公知の機構、制御装置が内蔵されており、複写機としての動作を実現している。つまり、原稿をＡＤＦ１３の設置面上に載置して操作部１４上のコピー開始キーを押下することにより、ＡＤＦ１３下の図示しないコンタクトガラス上に原稿が供給され、その原稿を図示しない照明系、結像光学系により読み取る。そして、読み取った画像データに対して様々な補正・処理を行った後、その画像データに基づき書込み系においてレーザダイオードによりビームを照射し図示しない感光体へ静電潜像を形成する。その後はいわゆる電子写真のプロセスを経て、操作部１４により指示されて給紙部１５または１６から給紙した用紙にコピー画像を形成し、フィニッシャー１２にてソート、穴あけ、ステイプルなどの後処理を行った後、排紙部１７に排出する。
【００２８】
また、デジタル複写機１はプリンタ機能も有しており、図示しないホストコンピュータから図示しないネットワークを介して画像データを受信して同様に画像形成を行うことができる。更に、デジタル複写機１はスキャナ機能を有しており、図示しないホストコンピュータへ図示しないネットワークを介して読取ってデジタル化した画像データを送信することができる。また、これらの各機能は並行・予約動作が可能で、コピー動作中に次のコピー動作のために、原稿を読取ったり、コピー動作中にプリントデータを展開して、コピー終了後プリント動作を行ったり、プリント動作中に原稿の読取がスキャナ機能を使用することも可能なように構成されている。
【００２９】
図２は、図１のデジタル複写機の電源装置の一例を示す図である。同図に示す電源装置は、ＡＣ電源を供給するＡＣライン２１と、ＡＣ電源に基づいて、＋３８系、＋２４Ｖ系、＋５Ｖ系のＤＣ電力を生成するＡＣ／ＤＣコンバータ２２と、電気二重層コンデンサ２４を充電する充電回路２３と、補助電源である電気二重層コンデンサ２４と、電気二重層コンデンサ２４の出力電圧レベルを調整する昇降圧コンバータ２５と、＋２４Ｖ系負荷２８ｂへの電力供給元をＡＣ／ＤＣコンバータ２２と電気二重層コンデンサ２４とで切り換える切換回路２６と、＋２４Ｖ系負荷２８ａ、２８ｂと、＋３８系負荷２８ｃと、＋５Ｖ系負荷２８ｄと、デジタル複写機および電源装置の動作を制御する制御部３０とを備えている。
【００３０】
図２において、ＡＣライン２１から供給されるＡＣ電源をＡＣ／ＤＣコンバータ２２でＤＣ電源に変換し、一部は直接＋３８Ｖ、＋２４Ｖ、＋５Ｖ系の各負荷２８ｃ、２８ａ、２８ｂ、２８ｄの電源として供給する。また、＋３８Ｖは充電回路２３を介して補助電源である電気二重層コンデンサ２４の充電に使用することが可能となっている。
【００３１】
補助電源としては、電気二重層コンデンサ以外も使用可能であるが、本実施例では短時間での充放電が可能でかつ長寿命である電気二重層コンデンサを用いている。電気二重層コンデンサ２４は、放電するに従って端子電圧が低くなってしまうため、昇降圧コンバータ２５を電気二重層コンデンサ２４の後段に配置することにより出力電圧が一定になるようにしている。本実施例では、＋２４Ｖ系負荷２８ｂへ供給するので、昇降圧コンバータ２５は入力電圧が＋３８Ｖ〜＋１０Ｖの範囲で＋２４Ｖを出力可能な構成としている。
【００３２】
切換回路２６は、制御部３０から入力される制御信号に従って、ＡＣライン２１から供給されるＡＣ電源に基づいてＡＣ／ＤＣコンバータ２２で生成された＋２４Ｖ電源と、電気二重層コンデンサ２４に蓄積されたエネルギーから昇降圧コンバータ２５を通して生成された＋２４Ｖ電源とを切り換えて＋２４Ｖ系負荷２８ｂに供給する。
【００３３】
制御部３０は、デジタル複写機１の全体を制御するものであり、各動作モードに応じてシーケンシャルに各負荷２８ａ〜ｄを動作させる。また、制御部３０は、電気二重層コンデンサ２４への充放電の制御も行っており、後述するように、予測した使用消費電力により、ＡＣライン２１からの供給電力で全ての負荷に対して電力供給が可能であると判定した場合には、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２で生成された＋２４Ｖ電源を＋２４Ｖ系負荷２８ｂに供給するように切換回路２６を切り換えて、余裕分は充電回路２３を制御することにより電気二重層コンデンサ２４を充電する。他方、制御部３０は、ＡＣライン２１からの供給電力で全ての負荷に対して電力供給するには足りないと判定した場合には、電気二重層コンデンサ２４に蓄積されたエネルギーから昇降圧コンバータ２５を通して生成された＋２４Ｖ電源を、＋２４Ｖ系負荷２８ｂに供給するように切換回路２６を切り換える。
【００３４】
図３は、図２の制御部３０および制御部３０による画像データの制御に係る周辺装置の構成を示すブロック図である。同図において、制御部３０は、ＲＯＭ３２に格納されたプログラムや不揮発性ＲＡＭ３４に格納されたプログラムやデータに従って、デジタル複写機および電源装置の制御を行うＣＰＵ３１と、当該ＣＰＵ３１を動作させるためのプログラムを格納するＲＯＭ３２と、ＣＰＵ３１のワークメモリとして使用されるＲＡＭ３３、制御やタイミングなどの調整値および各負荷毎に、各動作状態毎の消費電力のデータ（ピーク時の消費電力のデータ（起動時）、平均消費電力のデータ（定常時）等）を格納した消費電力テーブルを記憶する不揮発性ＲＡＭ３４と、ならびにデジタル複写機１の各センサ４７の入力に基づいて、各負荷２８ａ〜ｄを制御するＩ／Ｏ制御部３５とを備えて構成されている。
【００３５】
上記不揮発性メモリ３４に記憶される消費電力テーブルには、各負荷を動作させた場合にピークおよび平均でどの程度の電力を消費するかの各負荷毎の消費電力の情報が格納されている。なお、消費電力テーブルには、各負荷毎の各動作状態毎の消費電力のデータとして、立ち上げ時、コピーモード動作時、スキャナモード動作時、プリンタモード動作時、省エネモード時、低消費電力モード時等の各種の動作状態の消費電力のデータを格納することにしても良い。
【００３６】
一方、画像データについては図１のＡＤＦ１３により原稿がコンタクトガラス上に供給されると、読取部４５により画像データが読み取られる。読み取られた画像データは、図１の操作部１４に設定されたモードに応じて画像処理部４２によりＭＴＦ補正、変倍処理、画質補正等を行った後で画像用ＲＡＭ４３およびＨＤＤ４４を制御するためのＨＤＤコントローラ４１を介してＨＤＤ４４に蓄えられる。
【００３７】
ここで、画像用ＲＡＭ４３およびＨＤＤ４４の両方に画像を蓄積するのは、画像用ＲＡＭ４３は、Ａ４原稿にして５枚程度の容量しかないが、コピー開始時には原稿の枚数は未だわからないので複数部のソートコピーを取る場合に原稿が５枚を超えてしまう場合には２部目以降のコピー動作を行う時にＨＤＤ４４から画像データを画像用ＲＡＭ４３にコピーしてコピー動作を行うことによりソート動作を実現する。また、用紙がジャムしてしまった場合のリカバリ動作にも使用される。そして、書込部４６により給紙部１５または１６から給紙された用紙のタイミングに応じて書込みを行う。なお、これら各部については公知の技術であり本発明においては特色のある部分ではないので詳細な説明は省略する。
【００３８】
次に、図３の制御部３０の使用消費電力の予測について説明する。前述の通り、不揮発ＲＡＭ３４の消費電力テーブルには、各負荷毎に動作させた場合にピークおよび平均でどの程度の電力を消費するかの情報が格納されており、また、制御部３０は、ＲＯＭ３２に格納されたプログラムに従って動作モードに応じて各負荷２８ａ〜２８ｄの動作を制御するので、図２の切換回路２６を制御して供給する電源を切り換える程度の短い時間後であれば、その時に動作している負荷について予測することが可能である。
【００３９】
従って、制御部３０では、所定の周期で負荷の動作予測を行い、消費電力テーブルを参照して、動作していると予測した各負荷の消費電力を加算することにより装置の使用消費電力を予想する。そして、モータ等の負荷については起動時に大きく電流が流れて消費電力が増えるので、動作し始めの数周期をピーク電力で計算し、それ以降は平均電力で計算することにより使用消費電力の予測精度を向上させることができる。
【００４０】
次に、図３の制御部３０による補助電源である電気二重層コンデンサ３４の充放電の制御について図４を参照して説明する。図４は、図３の制御部３０による補助電源である電気二重層コンデンサ３４の充放電の制御について動作フローを示している。
【００４１】
先ず、前述の方法で所定時間後の使用消費電力の予測を行う（ステップＳ１０１）。そして、予測した使用消費電力が、図２のＡＣライン２１から供給されるＡＣ電源のみで供給可能か否かを判断する（ステップＳ１０２）。供給可能であると破断した場合は（ステップＳ１０２の「ＹＥＳ」）、充電に使用できる電力を計算し（ステップＳ１０３）、図２の切換回路２６により図２の＋２４Ｖ系負荷２８ｂへの電源供給をＡＣライン２１から供給されるＡＣ電源の基づいて図２のＡＣ／ＤＣコンバータ２２で生成した＋２４Ｖ電源として、図２の充電回路２３によりステップＳ１０３で算出した充電に使用可能な電力範囲で図２の電気二重層コンデンサ２４に充電を行う（ステップＳ１０４）。
【００４２】
他方、ステップＳ１０１で予測した使用消費電力がＡＣライン２１から供給されるＡＣ電源のみでは供給不可能と判断した場合には（ステップＳ１０２「ＮＯ」）、充電回路２３による電気二重層コンデンサ２４の充電をストップし、切換回路２６により＋２４Ｖ系負荷２８ｂへの電源供給を電気二重層コンデンサ２４に蓄積されたエネルギーから図２の昇降圧コンバータ２５を通して生成された＋２４Ｖ電源に切り換える（ステップＳ１０５）。
【００４３】
次に、デジタル複写機の実際の動作を図５および図６を参照して説明する。図５は、デジタル複写機の多種の動作における消費電力の変化を示す特性図、図６は、コピーモード時の消費電力の変化を示す特性図である。
【００４４】
図５（ａ）は、コピーモードを実行した時における消費電力の変化の様子を示しており、▲１▼の期間は、待機状態であり、定着部の温度を保つために温度に従ってヒーターがＯＮ／ＯＦＦを繰り返しているため消費電力は一定ではない。▲２▼の期間は、図１のＡＤＦ１３に原稿をセットしてコピーを開始して原稿読取を行いながら印字動作も行っている期間である。▲３▼の期間は原稿読取が終了して印字動作のみを行っている期間で、▲４▼の期間は印字動作も終わり再度待機状態に戻った状態である。
【００４５】
図５の（ｂ）は、プリントモードでの消費電力の変化の様子を示しており、図５の（Ｃ）は、スキャナモードでの消費電力の変化の様子を示している。
【００４６】
また、コピーモードでも、用紙の給紙をどのトレイから行うか、両面コピーか片面コピーか、パンチ、ソート、ステイプルなど紙の後処理の有無などにより、動作する負荷や動作タイミングが変化するため最大消費電力や電力の変動パターンが変わる。その結果、図６の図中斜線で示す部分に示すように、複数の負荷が動作する特定のタイミングで図２のＡＣライン２１から供給可能な最大電力を超えてしまう。ただし、このように消費電力が大きくなりＡＣライン２１から供給可能な最大電力を超えてしまう期間は、通常は短期間であり、本発明ではこの期間の発生するタイミングを予め予測して、超える前に一部の負荷２８ｂの電源供給を補助電源に切り換えることにより、ＡＣライン２１の供給可能な最大電力を超えないようにする。
【００４７】
また、予想して切り換えるので、消費電力を検知して主電源と補助電源を切り換えるフィードバック型の制御では無いため、ディレイを考慮する必要が無くなり、急激な負荷変動に強く、切換を行うタイミングに必要以上にマージンを持つ必要が無くなり、補助電源を使用する時間を短くすることができる。このため補助電源の容量を小さくすることが可能となる。
【００４８】
また、この時、補助電源である電気二重層コンデンサ２４から電源供給する＋２４Ｖ系負荷２８ｂは、ＡＣライン２１から供給可能な最大電力を超えてしまう時に動作する（動作させる必要のある）負荷、特に、間欠動作を行う負荷（例えば、定着装置等）とするように構成している。かかる構成により、電気二重層コンデンサの急激に充放電できる特性を生かして間欠動作の合間に小刻みに充電することにより、更に補助電源の容量を小さくすることができる。そして、小さな容量の補助電源で確実にＡＣライン２１から供給可能な最大電力を超えないように負荷の平準化を行うことができる。
【００４９】
以上説明したように、実施の形態１の電源装置によれば、ＡＣライン２１から供給されるＡＣ電源に基づいて、＋３８Ｖ、＋２４Ｖ、＋５Ｖ系の電圧を生成するＡＣ／ＤＣコンバータ２２と、補助電源である電気二重層コンデンサ２４と、を備え、＋２４Ｖ系負荷２８ｂへの電源の供給元を、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２または電気二重層コンデンサ２４に切り換える切換回路３０とを備え、制御部３０は、不揮発性ＲＡＭ３４に記憶された各負荷（＋２４Ｖ系負荷２８ａ、２８ｂ、＋３８Ｖ系負荷２８ｃ、＋５Ｖ系負荷２８ｄ）の消費電力のデータを使用して、動作させる負荷の使用消費電力を予測し、予測した使用消費電力がＡＣ／ＤＣコンバータ２２の供給可能な電力を越える場合に、＋２４Ｖ系負荷２８ｂへ電力供給を電気二重層コンデンサ２４から行うように切換回路３０を制御することとしたので、補助電源の容量を必要以上に容量を大きくすることなく、急な出力変動にも対応可能で、かつ使用電力を平準化してＡＣラインの最大供給可能電力を超えないようにすることが可能となる。
【００５０】
（実施の形態２）
実施の形態２にかかるデジタル複写機を図７および図８を参照して説明する。実施の形態１にかかるデジタル複写機は、使用消費電力を予測するための消費電力テーブルの消費電力の情報が固定であるのに対して、実施の形態２にかかるデジタル複写機は、消費電力テーブルの消費電力の情報を経時的に補正することにより、経時変化などで負荷の消費電力が変化した場合にも正確に使用消費電力を予想可能としたものである。実施の形態２にかかるデジタル複写機は、実施の形態１のデジタル複写機とほぼ同様の構成であるので、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００５１】
図７は、実施の形態２にかかるデジタル複写機の電源装置の一例を示す図、図８は、図７の制御部３０および制御部３０による画像データの制御に係る周辺装置の構成を示すブロック図である。図７および図８において、図２および図３と同等機能を有する部位には、同一符号を付し、共通する部分の説明は省略する。
【００５２】
図７に示す電源装置は、図２の電源装置において、＋３８Ｖ、＋２４Ｖの電源ラインに、各負荷の負荷電流を測定するための負荷電流測定回路５０ａ〜ｃを設けたものである。負荷電流測定回路５０ａ〜ｃは、入力される負荷電流に応じたアナログ出力電圧を出力する。また、図８に示す制御部３０は、図３に示す制御部３０において、負荷電流測定回路５０ａ〜ｃから出力されるアナログ出力電圧をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器５１を設けたものである。
【００５３】
図７および図８を参照して、制御部３０による消費電力テーブルに格納される消費電力の情報の補正について説明する。各負荷２８ａ〜ｄの消費電力は、負荷２８ａ〜ｄの状態に応じて変わるため、長期的・経時的には摩耗などによる負荷の増加・減少にしたがって増加・減少する。これを補正するために、図７に示すように、＋３８Ｖ、＋２４Ｖの電源ラインに負荷電流測定回路４８ａ〜ｃを設け、制御部３０は、そのアナログ出力電圧をＡ／Ｄ変換器５１でデジタルデータに変換し、変換したデジタルデータに基づいて、不揮発ＲＡＭ２４の消費電力テーブルの消費電力の情報を書き換える。そして、制御部３０は、消費電力テーブルの書き換えられた消費電力の情報を使用消費電力の予想に使用する。これにより、長期的な消費電力の変動を考慮して、使用消費電力の予測精度を向上させることが可能となる。
【００５４】
負荷電流測定回路５０ａ〜ｃとしては、例えば＋３８Ｖ、＋２４Ｖのラインに直列に挿入した電流−電圧変換用の抵抗を使用することができる。例えば、電流−電圧変換用の抵抗の抵抗値を０．５Ωとすると、最初、ある負荷で１Ａ程度流れていたのが、ある期間の後でかかる負荷が変わり、１．１Ａ流れるようになったとする。この時の電流−電圧変換用の抵抗の両端電圧は、０．５Ｖから０．５５Ｖに変化するので、Ａ／Ｄ変換器５１で、０〜５Ｖの間を１２ビット（０値〜４０９５値）でＡ／Ｄ変換すると、デジタルデータとしては、４０９値から４５０値に変化する。負荷電流と負荷での消費電力には線形性があるので、このデジタルデータに基づいて消費電力を計算して、その値を消費電力テーブルに格納することにより、消費電力の長期的な変化を修正することが可能となる。
【００５５】
なお、電気二重層コンデンサ３４の充放電の制御およびデジタル複写機の動作は、実施の形態１（図４〜図６）と同様であるので、その説明は省略する。
【００５６】
以上説明したように、実施の形態２によれば、＋３８Ｖ、＋２４Ｖの電源ラインに負荷電流測定回路４８ａ〜ｃを設け、制御部３０は、そのアナログ出力電圧をＡ／Ｄ変換器５１でデジタルデータに変換し、変換したデジタルデータに基づいて、不揮発ＲＡＭ２４の消費電力テーブルの消費電力の情報を補正することとしたので、消費電力の変動を考慮したより正確な使用消費電力の予測を行うことが可能となる。
【００５７】
なお、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、発明の要旨を変更しない範囲で適宜変形可能である。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる画像形成装置によれば、画像形成装置内の各負荷に電力を供給するための第１の電力供給手段と、電力を蓄積可能な第２の電力供給手段と、前記画像形成装置内の各負荷の一部の負荷に対しての電力供給元を、前記第１の電力供給手段と前記第２の電力供給手段とに切り換える切換手段と、画像形成装置の動作モードに基づいて動作タイミングが決定される複数の負荷及び各負荷の消費電力に基づいて使用消費電力を予測する予測手段と、前記予測手段で予測される使用消費電力に基づいて、前記切換手段を制御する切換制御手段と、を備え、前記切換制御手段は、前記予測手段により予測した使用消費電力が前記第１の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に、前記一部の負荷への電力供給を前記第２の電力供給手段から行うように前記切換手段を制御することとしたので、補助電源（第２の電力供給手段）の容量を必要以上に容量を大きくすることなく、急な出力変動にも対応可能で、かつ使用電力を平準化して、ＡＣライン（第１の電力供給手段）の最大供給可能電力を超えないようにすることが可能となる。
【００５９】
また、請求項２にかかる画像形成装置によれば、請求項１にかかる画像形成装置において、さらに、各負荷毎の消費電力の情報を記憶した記憶手段を備え、前記予測手段は、画像形成装置の動作モードに基づいて動作させる負荷及び該負荷の動作タイミングを判断し、前記記憶手段に記憶した各負荷毎の消費電力の情報に基づいて前記使用消費電力を予測することとしたので、簡単な方法で使用消費電力を予測することが可能となる。
【００６０】
また、請求項３にかかる画像形成装置によれば、請求項２にかかる画像形成装置において、前記記憶手段は、各負荷毎の動作状態別の消費電力の情報を記憶し、前記予測手段は、前記記憶手段に記憶された各負荷毎の動作状態別の消費電力の情報に基づいて、動作状態毎に前記使用消費電力を予測することとしたので、起動時と定常時とで、記憶手段に記憶された消費電力の情報を切り換えて使用消費電力を予測し、短期的な消費電力の変動を考慮したより正確な使用消費電力の予測を行うことが可能となる。
【００６１】
また、請求項４にかかる画像形成装置によれば、請求項１〜請求項３のいずれか１つにかかる画像形成装置において、前記一部の負荷は、前記第１の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に動作する負荷であることとしたので、小さな容量の補助電源で使用電力を平準化してＡＣラインの最大供給可能電力を超えないようにすることが可能となる。
【００６２】
また、請求項５にかかる画像形成装置によれば、請求項１〜請求項４のいずれか１つにかかる画像形成装置において、前記一部の負荷は、前記第１の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に、間欠動作する負荷であることとしたので、間欠動作の合間に第２の電力供給手段を小刻みに充電することができ、より補助電源の容量を小さくすることが可能となる。
【００６３】
また、請求項６にかかる画像形成装置によれば、請求項５にかかる画像形成装置において、前記記憶手段に記憶した各負荷の消費電力の情報を補正する補正手段を備えたこととしたので、消費電力の変動を考慮したより正確な使用消費電力の予測を行うことが可能となる。
【００６４】
また、請求項７にかかる画像形成装置によれば、請求項６にかかる画像形成装置において、前記補正手段は、負荷の負荷電流を測定する測定手段を含み、前記補正手段は、前記測定手段の測定結果に基づいて、前記記憶手段に記憶された各負荷の消費電力の情報を補正することとしたので、長期的な消費電力の変動を考慮したより正確な消費電力の予測を行うことが可能となる。
【００６５】
また、請求項８にかかる画像形成装置によれば、請求項１〜請求項７のいずれか１つにかかる画像形成装置において、前記第２の電力供給手段は電気二重層のキャパシタであることとしたので、補助電源の長寿命化および急速充電が可能となる。
【００６６】
また、請求項９にかかる画像形成装置によれば、請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の画像形成装置において、スキャナ機能、プリンタ機能及びコピー機能のうち少なくとも１つ以上を実現させる画像処理機能手段を備え、動作モードとして、前記画像処理機能手段が前記スキャナ機能、プリンタ機能又はコピー機能を実現させる場合に設定されるスキャナモード、プリンタモード又はコピーモードのいずれかが設定される場合に、画像形成装置における電源ラインの供給可能な電力を消費電力を超えないようにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる画像形成装置の一例であるデジタル複写機の外観を示す斜視図である。
【図２】図１の電源装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図２の制御部および制御部による画像データの制御にかかわる周辺装置の構成を示すブロック図である。
【図４】制御部による補助電源の充放電の制御動作を示すフローチャートである。
【図５】各種動作における消費電力の変化を示す特性図である。
【図６】本発明におけるコピーモード時の消費電力の変化を示す特性図である。
【図７】実施の形態２にかかる電源装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図７の制御部および制御部による画像データの制御にかかわる周辺装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ デジタル複写機
１０ 本体
１１ ＬＣＴ
１２ フィニッシャー
１３ ＡＤＦ
１４ 操作部
１５、１６ 給紙部
１７ 排紙部、
２１ ＡＣライン
２２ ＡＣ／ＤＣコンバータ
２３ 充電回路
２４ 電気二重層コンデンサ
２５ 昇降圧コンバータ
２６ 切換回路、
２８ａ〜ｄ 負荷
３０ 制御部
５０ａ〜ｃ 負荷電流測定回路
５１ Ａ／Ｄ変換器
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置および画像形成装置に関し、詳細には、レーザプリンタ、デジタル複写機、複合機等の画像形成装置における電源ラインの供給可能な電力を消費電力が超えないようにする電力平均化技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真プロセスを利用した複写機、プリンタ、ファクシミリおよびこれらを組み合わせた複合機は多機能化しており、これに伴って構造も複雑化して最大消費電力が増大する傾向となっている。これに対して通常の電源ラインから供給可能な電力には制限が有るので、これが機器を設計する上での大きな制約となっている。
【０００３】
そこで、負荷電力の平準化についての従来技術の一つとして、上記特許文献１には、主電源の供給電力を監視する手段を設けて、主電源の供給電力が予め決められた所定値より少ないときには補助電源を充電し、主電源の供給電力が予め決められた所定値より多いときには補助電源に蓄積したエネルギーを放電することで、比較的短時間の間に急峻に変化する電力を平準化する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１９９５８８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１によれば、使用電力を監視して、主電源の供給電力が所定の閾値を超えたときに、補助電源から電力を供給するというフィードバック制御を行っているが、使用電力の変化が予想以上に急な場合には主電源の電力供給能力を超えてしまうという問題があった。また、これを防ぐために閾値を下げて補助電源を早めに働かせても、補助電源を使用する時間が長くなるために補助電源の容量を大きめにしておく必要がありコストが増大し、更に装置が大きくなってしまう問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたものであり、補助電源の容量を必要以上に容量を大きくすることなく、急な出力変動にも対応可能で、かつ使用電力を平準化してＡＣラインの最大供給可能電力を超えないようにすることが可能な電源装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１にかかる発明は、画像形成装置であって、画像形成装置内の各負荷に電力を供給するための第１の電力供給手段と、電力を蓄積可能な第２の電力供給手段と、前記画像形成装置内の各負荷の一部の負荷に対しての電力供給元を、前記第１の電力供給手段と前記第２の電力供給手段とに切り換える切換手段と、画像形成装置の動作モードに基づいて動作タイミングが決定される複数の負荷及び各負荷の消費電力に基づいて使用消費電力を予測する予測手段と、前記予測手段で予測される使用消費電力に基づいて、前記切換手段を制御する切換制御手段と、を備え、前記切換制御手段は、前記予測手段により予測した使用消費電力が前記第１の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に、前記一部の負荷への電力供給を前記第２の電力供給手段から行うように前記切換手段を制御することを特徴とする。
【０００８】
上記発明によれば、切換手段は、一部の負荷に対しての電力供給元を、第１の電力供給手段と補助電源である第２の電力供給手段とで切り換え、予測手段は、画像形成装置の動作モードに基づいて動作タイミングが決定される複数の負荷及び各負荷の消費電力基づいて使用消費電力を予測し、切換制御手段は、予測手段により予測した使用消費電力が第１の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に、一部の負荷への電力供給を第２の電力供給手段から行うように切換手段を制御することにより、補助電源（第２の電力供給手段）の容量を必要以上に容量を大きくすることなく、急な出力変動にも対応可能で、かつ使用電力を平準化して、ＡＣライン（第１の電力供給手段）の最大供給可能電力を超えないようにする。
【０００９】
また、請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、さらに、各負荷毎の消費電力の情報を記憶した記憶手段を備え、前記予測手段は、画像形成装置の動作モードに基づいて動作させる負荷及び該負荷の動作タイミングを判断し、前記記憶手段に記憶した各負荷毎の消費電力の情報に基づいて前記使用消費電力を予測することを特徴とする。
【００１０】
上記発明によれば、予測手段は、画像形成装置の動作モードに基づいて動作させる負荷及び該負荷の動作タイミングを判断し、前記記憶手段に記憶した各負荷毎の消費電力の情報に基づいて前記使用消費電力を予測することにより、簡単な方法で使用消費電力を予測する。
【００１１】
また、請求項３にかかる発明は、請求項２にかかる発明において、前記記憶手段は、各負荷毎の動作状態別の消費電力の情報を記憶し、前記予測手段は、前記記憶手段に記憶された各負荷毎の動作状態別の消費電力の情報に基づいて、動作状態毎に前記使用消費電力を予測することを特徴とする。
【００１２】
上記発明によれば、予測手段は、前記記憶手段に記憶された各負荷毎の動作状態別の消費電力の情報に基づいて、動作状態毎に使用消費電力を予測することにより、起動時と定常時とで、記憶手段に記憶された消費電力の情報を切り換えて使用消費電力を予測し、短期的な消費電力の変動を考慮してより正確な消費電力の予測を行う。
【００１３】
また、請求項４にかかる発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１つにかかる発明において、前記一部の負荷は、前記第１の電力供給手段の供給可能な電力を越えるときに動作する負荷であることを特徴とする。
【００１４】
上記発明によれば、予測した使用消費電力が第１の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に、第２の電力供給手段から電力の供給を行う負荷を、第１の電力供給手段の供給可能な電力を越えるときに動作する負荷とすることにより、小さな容量の補助電源で使用電力を平準化してＡＣラインの最大供給可能電力を超えないようにする。
【００１５】
また、請求項５にかかる発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１つにかかる発明において、前記一部の負荷は、前記第１の電力供給手段の供給可能な電力を越えるときに間欠動作する負荷であることを特徴とする。
【００１６】
上記発明によれば、予測した使用消費電力が第１の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に、第２の電力供給手段から電力の供給を行う負荷を、第１の電力供給手段の供給可能な電力を越えるときに間欠動作する負荷とすることにより、間欠動作の合間に第２の電力供給手段を小刻みに充電してより補助電源の容量を小さくする。
【００１７】
また、請求項６にかかる発明は、請求項５にかかる発明において、前記記憶手段に記憶した各負荷の消費電力の情報を補正する補正手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】
上記発明によれば、補正手段は、記憶手段に記憶した各負荷の消費電力の情報を補正することにより、消費電力の変動を考慮してより正確な使用消費電力の予測を行う。
【００１９】
また、請求項７にかかる発明は、請求項６にかかる発明において、前記補正手段は、負荷の負荷電流を測定する測定手段を含み、前記補正手段は、前記測定手段の測定結果に基づいて、前記記憶手段に記憶された各負荷の消費電力の情報を補正することを特徴とする。
【００２０】
上記発明によれば、測定手段は、負荷の負荷電流を測定し、補正手段は、測定手段の測定結果に基づいて、記憶手段に記憶された各負荷の消費電力の情報を補正することにより、長期的な消費電力の変動を考慮してより正確な消費電力の予測を行う。
【００２１】
また、請求項８にかかる発明は、請求項１〜請求項７のいずれか１つにかかる発明において、前記第２の電力供給手段は電気二重層のキャパシタであることを特徴とする。
【００２２】
上記発明によれば、第２の電力供給手段に電気二重層コンデンサを使用することにより、補助電源の長寿命化および急速充電を可能とする。
【００２３】
また、請求項９にかかる発明は、請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の発明において、スキャナ機能、プリンタ機能及びコピー機能のうち少なくとも１つ以上を実現させる画像処理機能手段を備え、前記動作モードは、前記画像処理機能手段が前記スキャナ機能、プリンタ機能又はコピー機能を実現させる場合に設定されるスキャナモード、プリンタモード又はコピーモードのいずれかであることを特徴とする。
【００２４】
上記発明によれば、動作モードとしてスキャナモード、プリンタモード又はコピーモードのいずれかが画像形成装置において設定される場合に、画像形成装置における電源ラインの供給可能な電力を消費電力が超えないようにする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明にかかる電源装置および画像形成装置の好適な実施の形態を（実施の形態１）、（実施の形態２）の順に詳細に説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は本発明の一実施例に係る画像形成装置の一例であるデジタル複写機の外観を示す斜視図である。同図において、１はデジタル複写機を示しており、デジタル複写機１は、本体１０と、大量用紙供給装置（以下ＬＣＴと略す）１１と、ソート、穴あけ、ステイプルなどを行うフィニッシャー１２とを含んで構成され、更に本体１０の上部には原稿を載置して読み取るための自動原稿供給装置（以下ＡＤＦと略す）１３、および読み取りのためのモード、複写倍率の設定、給紙段の設定、フィニッシャー１２で後処理の設定、オペレータに対する表示などを行う操作部１４を備えている。
【００２７】
また、本体１０の下側およびＬＣＴ１１には給紙部１５、１６があり、フィニッシャー１２には排紙部１７を備えている。デジタル複写機１の内部は、露光光学系、給紙搬送系、現像系、定着系、排紙系等、デジタル複写機の公知の機構、制御装置が内蔵されており、複写機としての動作を実現している。つまり、原稿をＡＤＦ１３の設置面上に載置して操作部１４上のコピー開始キーを押下することにより、ＡＤＦ１３下の図示しないコンタクトガラス上に原稿が供給され、その原稿を図示しない照明系、結像光学系により読み取る。そして、読み取った画像データに対して様々な補正・処理を行った後、その画像データに基づき書込み系においてレーザダイオードによりビームを照射し図示しない感光体へ静電潜像を形成する。その後はいわゆる電子写真のプロセスを経て、操作部１４により指示されて給紙部１５または１６から給紙した用紙にコピー画像を形成し、フィニッシャー１２にてソート、穴あけ、ステイプルなどの後処理を行った後、排紙部１７に排出する。
【００２８】
また、デジタル複写機１はプリンタ機能も有しており、図示しないホストコンピュータから図示しないネットワークを介して画像データを受信して同様に画像形成を行うことができる。更に、デジタル複写機１はスキャナ機能を有しており、図示しないホストコンピュータへ図示しないネットワークを介して読取ってデジタル化した画像データを送信することができる。また、これらの各機能は並行・予約動作が可能で、コピー動作中に次のコピー動作のために、原稿を読取ったり、コピー動作中にプリントデータを展開して、コピー終了後プリント動作を行ったり、プリント動作中に原稿の読取がスキャナ機能を使用することも可能なように構成されている。
【００２９】
図２は、図１のデジタル複写機の電源装置の一例を示す図である。同図に示す電源装置は、ＡＣ電源を供給するＡＣライン２１と、ＡＣ電源に基づいて、＋３８系、＋２４Ｖ系、＋５Ｖ系のＤＣ電力を生成するＡＣ／ＤＣコンバータ２２と、電気二重層コンデンサ２４を充電する充電回路２３と、補助電源である電気二重層コンデンサ２４と、電気二重層コンデンサ２４の出力電圧レベルを調整する昇降圧コンバータ２５と、＋２４Ｖ系負荷２８ｂへの電力供給元をＡＣ／ＤＣコンバータ２２と電気二重層コンデンサ２４とで切り換える切換回路２６と、＋２４Ｖ系負荷２８ａ、２８ｂと、＋３８系負荷２８ｃと、＋５Ｖ系負荷２８ｄと、デジタル複写機および電源装置の動作を制御する制御部３０とを備えている。
【００３０】
図２において、ＡＣライン２１から供給されるＡＣ電源をＡＣ／ＤＣコンバータ２２でＤＣ電源に変換し、一部は直接＋３８Ｖ、＋２４Ｖ、＋５Ｖ系の各負荷２８ｃ、２８ａ、２８ｂ、２８ｄの電源として供給する。また、＋３８Ｖは充電回路２３を介して補助電源である電気二重層コンデンサ２４の充電に使用することが可能となっている。
【００３１】
補助電源としては、電気二重層コンデンサ以外も使用可能であるが、本実施例では短時間での充放電が可能でかつ長寿命である電気二重層コンデンサを用いている。電気二重層コンデンサ２４は、放電するに従って端子電圧が低くなってしまうため、昇降圧コンバータ２５を電気二重層コンデンサ２４の後段に配置することにより出力電圧が一定になるようにしている。本実施例では、＋２４Ｖ系負荷２８ｂへ供給するので、昇降圧コンバータ２５は入力電圧が＋３８Ｖ〜＋１０Ｖの範囲で＋２４Ｖを出力可能な構成としている。
【００３２】
切換回路２６は、制御部３０から入力される制御信号に従って、ＡＣライン２１から供給されるＡＣ電源に基づいてＡＣ／ＤＣコンバータ２２で生成された＋２４Ｖ電源と、電気二重層コンデンサ２４に蓄積されたエネルギーから昇降圧コンバータ２５を通して生成された＋２４Ｖ電源とを切り換えて＋２４Ｖ系負荷２８ｂに供給する。
【００３３】
制御部３０は、デジタル複写機１の全体を制御するものであり、各動作モードに応じてシーケンシャルに各負荷２８ａ〜ｄを動作させる。また、制御部３０は、電気二重層コンデンサ２４への充放電の制御も行っており、後述するように、予測した使用消費電力により、ＡＣライン２１からの供給電力で全ての負荷に対して電力供給が可能であると判定した場合には、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２で生成された＋２４Ｖ電源を＋２４Ｖ系負荷２８ｂに供給するように切換回路２６を切り換えて、余裕分は充電回路２３を制御することにより電気二重層コンデンサ２４を充電する。他方、制御部３０は、ＡＣライン２１からの供給電力で全ての負荷に対して電力供給するには足りないと判定した場合には、電気二重層コンデンサ２４に蓄積されたエネルギーから昇降圧コンバータ２５を通して生成された＋２４Ｖ電源を、＋２４Ｖ系負荷２８ｂに供給するように切換回路２６を切り換える。
【００３４】
図３は、図２の制御部３０および制御部３０による画像データの制御に係る周辺装置の構成を示すブロック図である。同図において、制御部３０は、ＲＯＭ３２に格納されたプログラムや不揮発性ＲＡＭ３４に格納されたプログラムやデータに従って、デジタル複写機および電源装置の制御を行うＣＰＵ３１と、当該ＣＰＵ３１を動作させるためのプログラムを格納するＲＯＭ３２と、ＣＰＵ３１のワークメモリとして使用されるＲＡＭ３３、制御やタイミングなどの調整値および各負荷毎に、各動作状態毎の消費電力のデータ（ピーク時の消費電力のデータ（起動時）、平均消費電力のデータ（定常時）等）を格納した消費電力テーブルを記憶する不揮発性ＲＡＭ３４と、ならびにデジタル複写機１の各センサ４７の入力に基づいて、各負荷２８ａ〜ｄを制御するＩ／Ｏ制御部３５とを備えて構成されている。
【００３５】
上記不揮発性メモリ３４に記憶される消費電力テーブルには、各負荷を動作させた場合にピークおよび平均でどの程度の電力を消費するかの各負荷毎の消費電力の情報が格納されている。なお、消費電力テーブルには、各負荷毎の各動作状態毎の消費電力のデータとして、立ち上げ時、コピーモード動作時、スキャナモード動作時、プリンタモード動作時、省エネモード時、低消費電力モード時等の各種の動作状態の消費電力のデータを格納することにしても良い。
【００３６】
一方、画像データについては図１のＡＤＦ１３により原稿がコンタクトガラス上に供給されると、読取部４５により画像データが読み取られる。読み取られた画像データは、図１の操作部１４に設定されたモードに応じて画像処理部４２によりＭＴＦ補正、変倍処理、画質補正等を行った後で画像用ＲＡＭ４３およびＨＤＤ４４を制御するためのＨＤＤコントローラ４１を介してＨＤＤ４４に蓄えられる。
【００３７】
ここで、画像用ＲＡＭ４３およびＨＤＤ４４の両方に画像を蓄積するのは、画像用ＲＡＭ４３は、Ａ４原稿にして５枚程度の容量しかないが、コピー開始時には原稿の枚数は未だわからないので複数部のソートコピーを取る場合に原稿が５枚を超えてしまう場合には２部目以降のコピー動作を行う時にＨＤＤ４４から画像データを画像用ＲＡＭ４３にコピーしてコピー動作を行うことによりソート動作を実現する。また、用紙がジャムしてしまった場合のリカバリ動作にも使用される。そして、書込部４６により給紙部１５または１６から給紙された用紙のタイミングに応じて書込みを行う。なお、これら各部については公知の技術であり本発明においては特色のある部分ではないので詳細な説明は省略する。
【００３８】
次に、図３の制御部３０の使用消費電力の予測について説明する。前述の通り、不揮発ＲＡＭ３４の消費電力テーブルには、各負荷毎に動作させた場合にピークおよび平均でどの程度の電力を消費するかの情報が格納されており、また、制御部３０は、ＲＯＭ３２に格納されたプログラムに従って動作モードに応じて各負荷２８ａ〜２８ｄの動作を制御するので、図２の切換回路２６を制御して供給する電源を切り換える程度の短い時間後であれば、その時に動作している負荷について予測することが可能である。
【００３９】
従って、制御部３０では、所定の周期で負荷の動作予測を行い、消費電力テーブルを参照して、動作していると予測した各負荷の消費電力を加算することにより装置の使用消費電力を予想する。そして、モータ等の負荷については起動時に大きく電流が流れて消費電力が増えるので、動作し始めの数周期をピーク電力で計算し、それ以降は平均電力で計算することにより使用消費電力の予測精度を向上させることができる。
【００４０】
次に、図３の制御部３０による補助電源である電気二重層コンデンサ３４の充放電の制御について図４を参照して説明する。図４は、図３の制御部３０による補助電源である電気二重層コンデンサ３４の充放電の制御について動作フローを示している。
【００４１】
先ず、前述の方法で所定時間後の使用消費電力の予測を行う（ステップＳ１０１）。そして、予測した使用消費電力が、図２のＡＣライン２１から供給されるＡＣ電源のみで供給可能か否かを判断する（ステップＳ１０２）。供給可能であると破断した場合は（ステップＳ１０２の「ＹＥＳ」）、充電に使用できる電力を計算し（ステップＳ１０３）、図２の切換回路２６により図２の＋２４Ｖ系負荷２８ｂへの電源供給をＡＣライン２１から供給されるＡＣ電源の基づいて図２のＡＣ／ＤＣコンバータ２２で生成した＋２４Ｖ電源として、図２の充電回路２３によりステップＳ１０３で算出した充電に使用可能な電力範囲で図２の電気二重層コンデンサ２４に充電を行う（ステップＳ１０４）。
【００４２】
他方、ステップＳ１０１で予測した使用消費電力がＡＣライン２１から供給されるＡＣ電源のみでは供給不可能と判断した場合には（ステップＳ１０２「ＮＯ」）、充電回路２３による電気二重層コンデンサ２４の充電をストップし、切換回路２６により＋２４Ｖ系負荷２８ｂへの電源供給を電気二重層コンデンサ２４に蓄積されたエネルギーから図２の昇降圧コンバータ２５を通して生成された＋２４Ｖ電源に切り換える（ステップＳ１０５）。
【００４３】
次に、デジタル複写機の実際の動作を図５および図６を参照して説明する。図５は、デジタル複写機の多種の動作における消費電力の変化を示す特性図、図６は、コピーモード時の消費電力の変化を示す特性図である。
【００４４】
図５（ａ）は、コピーモードを実行した時における消費電力の変化の様子を示しており、▲１▼の期間は、待機状態であり、定着部の温度を保つために温度に従ってヒーターがＯＮ／ＯＦＦを繰り返しているため消費電力は一定ではない。▲２▼の期間は、図１のＡＤＦ１３に原稿をセットしてコピーを開始して原稿読取を行いながら印字動作も行っている期間である。▲３▼の期間は原稿読取が終了して印字動作のみを行っている期間で、▲４▼の期間は印字動作も終わり再度待機状態に戻った状態である。
【００４５】
図５の（ｂ）は、プリントモードでの消費電力の変化の様子を示しており、図５の（Ｃ）は、スキャナモードでの消費電力の変化の様子を示している。
【００４６】
また、コピーモードでも、用紙の給紙をどのトレイから行うか、両面コピーか片面コピーか、パンチ、ソート、ステイプルなど紙の後処理の有無などにより、動作する負荷や動作タイミングが変化するため最大消費電力や電力の変動パターンが変わる。その結果、図６の図中斜線で示す部分に示すように、複数の負荷が動作する特定のタイミングで図２のＡＣライン２１から供給可能な最大電力を超えてしまう。ただし、このように消費電力が大きくなりＡＣライン２１から供給可能な最大電力を超えてしまう期間は、通常は短期間であり、本発明ではこの期間の発生するタイミングを予め予測して、超える前に一部の負荷２８ｂの電源供給を補助電源に切り換えることにより、ＡＣライン２１の供給可能な最大電力を超えないようにする。
【００４７】
また、予想して切り換えるので、消費電力を検知して主電源と補助電源を切り換えるフィードバック型の制御では無いため、ディレイを考慮する必要が無くなり、急激な負荷変動に強く、切換を行うタイミングに必要以上にマージンを持つ必要が無くなり、補助電源を使用する時間を短くすることができる。このため補助電源の容量を小さくすることが可能となる。
【００４８】
また、この時、補助電源である電気二重層コンデンサ２４から電源供給する＋２４Ｖ系負荷２８ｂは、ＡＣライン２１から供給可能な最大電力を超えてしまう時に動作する（動作させる必要のある）負荷、特に、間欠動作を行う負荷（例えば、定着装置等）とするように構成している。かかる構成により、電気二重層コンデンサの急激に充放電できる特性を生かして間欠動作の合間に小刻みに充電することにより、更に補助電源の容量を小さくすることができる。そして、小さな容量の補助電源で確実にＡＣライン２１から供給可能な最大電力を超えないように負荷の平準化を行うことができる。
【００４９】
以上説明したように、実施の形態１の電源装置によれば、ＡＣライン２１から供給されるＡＣ電源に基づいて、＋３８Ｖ、＋２４Ｖ、＋５Ｖ系の電圧を生成するＡＣ／ＤＣコンバータ２２と、補助電源である電気二重層コンデンサ２４と、を備え、＋２４Ｖ系負荷２８ｂへの電源の供給元を、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２または電気二重層コンデンサ２４に切り換える切換回路３０とを備え、制御部３０は、不揮発性ＲＡＭ３４に記憶された各負荷（＋２４Ｖ系負荷２８ａ、２８ｂ、＋３８Ｖ系負荷２８ｃ、＋５Ｖ系負荷２８ｄ）の消費電力のデータを使用して、動作させる負荷の使用消費電力を予測し、予測した使用消費電力がＡＣ／ＤＣコンバータ２２の供給可能な電力を越える場合に、＋２４Ｖ系負荷２８ｂへ電力供給を電気二重層コンデンサ２４から行うように切換回路３０を制御することとしたので、補助電源の容量を必要以上に容量を大きくすることなく、急な出力変動にも対応可能で、かつ使用電力を平準化してＡＣラインの最大供給可能電力を超えないようにすることが可能となる。
【００５０】
（実施の形態２）
実施の形態２にかかるデジタル複写機を図７および図８を参照して説明する。実施の形態１にかかるデジタル複写機は、使用消費電力を予測するための消費電力テーブルの消費電力の情報が固定であるのに対して、実施の形態２にかかるデジタル複写機は、消費電力テーブルの消費電力の情報を経時的に補正することにより、経時変化などで負荷の消費電力が変化した場合にも正確に使用消費電力を予想可能としたものである。実施の形態２にかかるデジタル複写機は、実施の形態１のデジタル複写機とほぼ同様の構成であるので、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００５１】
図７は、実施の形態２にかかるデジタル複写機の電源装置の一例を示す図、図８は、図７の制御部３０および制御部３０による画像データの制御に係る周辺装置の構成を示すブロック図である。図７および図８において、図２および図３と同等機能を有する部位には、同一符号を付し、共通する部分の説明は省略する。
【００５２】
図７に示す電源装置は、図２の電源装置において、＋３８Ｖ、＋２４Ｖの電源ラインに、各負荷の負荷電流を測定するための負荷電流測定回路５０ａ〜ｃを設けたものである。負荷電流測定回路５０ａ〜ｃは、入力される負荷電流に応じたアナログ出力電圧を出力する。また、図８に示す制御部３０は、図３に示す制御部３０において、負荷電流測定回路５０ａ〜ｃから出力されるアナログ出力電圧をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器５１を設けたものである。
【００５３】
図７および図８を参照して、制御部３０による消費電力テーブルに格納される消費電力の情報の補正について説明する。各負荷２８ａ〜ｄの消費電力は、負荷２８ａ〜ｄの状態に応じて変わるため、長期的・経時的には摩耗などによる負荷の増加・減少にしたがって増加・減少する。これを補正するために、図７に示すように、＋３８Ｖ、＋２４Ｖの電源ラインに負荷電流測定回路４８ａ〜ｃを設け、制御部３０は、そのアナログ出力電圧をＡ／Ｄ変換器５１でデジタルデータに変換し、変換したデジタルデータに基づいて、不揮発ＲＡＭ２４の消費電力テーブルの消費電力の情報を書き換える。そして、制御部３０は、消費電力テーブルの書き換えられた消費電力の情報を使用消費電力の予想に使用する。これにより、長期的な消費電力の変動を考慮して、使用消費電力の予測精度を向上させることが可能となる。
【００５４】
負荷電流測定回路５０ａ〜ｃとしては、例えば＋３８Ｖ、＋２４Ｖのラインに直列に挿入した電流−電圧変換用の抵抗を使用することができる。例えば、電流−電圧変換用の抵抗の抵抗値を０．５Ωとすると、最初、ある負荷で１Ａ程度流れていたのが、ある期間の後でかかる負荷が変わり、１．１Ａ流れるようになったとする。この時の電流−電圧変換用の抵抗の両端電圧は、０．５Ｖから０．５５Ｖに変化するので、Ａ／Ｄ変換器５１で、０〜５Ｖの間を１２ビット（０値〜４０９５値）でＡ／Ｄ変換すると、デジタルデータとしては、４０９値から４５０値に変化する。負荷電流と負荷での消費電力には線形性があるので、このデジタルデータに基づいて消費電力を計算して、その値を消費電力テーブルに格納することにより、消費電力の長期的な変化を修正することが可能となる。
【００５５】
なお、電気二重層コンデンサ３４の充放電の制御およびデジタル複写機の動作は、実施の形態１（図４〜図６）と同様であるので、その説明は省略する。
【００５６】
以上説明したように、実施の形態２によれば、＋３８Ｖ、＋２４Ｖの電源ラインに負荷電流測定回路４８ａ〜ｃを設け、制御部３０は、そのアナログ出力電圧をＡ／Ｄ変換器５１でデジタルデータに変換し、変換したデジタルデータに基づいて、不揮発ＲＡＭ２４の消費電力テーブルの消費電力の情報を補正することとしたので、消費電力の変動を考慮したより正確な使用消費電力の予測を行うことが可能となる。
【００５７】
なお、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、発明の要旨を変更しない範囲で適宜変形可能である。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる画像形成装置によれば、画像形成装置内の各負荷に電力を供給するための第１の電力供給手段と、電力を蓄積可能な第２の電力供給手段と、前記画像形成装置内の各負荷の一部の負荷に対しての電力供給元を、前記第１の電力供給手段と前記第２の電力供給手段とに切り換える切換手段と、画像形成装置の動作モードに基づいて動作タイミングが決定される複数の負荷及び各負荷の消費電力に基づいて使用消費電力を予測する予測手段と、前記予測手段で予測される使用消費電力に基づいて、前記切換手段を制御する切換制御手段と、を備え、前記切換制御手段は、前記予測手段により予測した使用消費電力が前記第１の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に、前記一部の負荷への電力供給を前記第２の電力供給手段から行うように前記切換手段を制御することとしたので、補助電源（第２の電力供給手段）の容量を必要以上に容量を大きくすることなく、急な出力変動にも対応可能で、かつ使用電力を平準化して、ＡＣライン（第１の電力供給手段）の最大供給可能電力を超えないようにすることが可能となる。
【００５９】
また、請求項２にかかる画像形成装置によれば、請求項１にかかる画像形成装置において、さらに、各負荷毎の消費電力の情報を記憶した記憶手段を備え、前記予測手段は、画像形成装置の動作モードに基づいて動作させる負荷及び該負荷の動作タイミングを判断し、前記記憶手段に記憶した各負荷毎の消費電力の情報に基づいて前記使用消費電力を予測することとしたので、簡単な方法で使用消費電力を予測することが可能となる。
【００６０】
また、請求項３にかかる画像形成装置によれば、請求項２にかかる画像形成装置において、前記記憶手段は、各負荷毎の動作状態別の消費電力の情報を記憶し、前記予測手段は、前記記憶手段に記憶された各負荷毎の動作状態別の消費電力の情報に基づいて、動作状態毎に前記使用消費電力を予測することとしたので、起動時と定常時とで、記憶手段に記憶された消費電力の情報を切り換えて使用消費電力を予測し、短期的な消費電力の変動を考慮したより正確な使用消費電力の予測を行うことが可能となる。
【００６１】
また、請求項４にかかる画像形成装置によれば、請求項１〜請求項３のいずれか１つにかかる画像形成装置において、前記一部の負荷は、前記第１の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に動作する負荷であることとしたので、小さな容量の補助電源で使用電力を平準化してＡＣラインの最大供給可能電力を超えないようにすることが可能となる。
【００６２】
また、請求項５にかかる画像形成装置によれば、請求項１〜請求項４のいずれか１つにかかる画像形成装置において、前記一部の負荷は、前記第１の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に、間欠動作する負荷であることとしたので、間欠動作の合間に第２の電力供給手段を小刻みに充電することができ、より補助電源の容量を小さくすることが可能となる。
【００６３】
また、請求項６にかかる画像形成装置によれば、請求項５にかかる画像形成装置において、前記記憶手段に記憶した各負荷の消費電力の情報を補正する補正手段を備えたこととしたので、消費電力の変動を考慮したより正確な使用消費電力の予測を行うことが可能となる。
【００６４】
また、請求項７にかかる画像形成装置によれば、請求項６にかかる画像形成装置において、前記補正手段は、負荷の負荷電流を測定する測定手段を含み、前記補正手段は、前記測定手段の測定結果に基づいて、前記記憶手段に記憶された各負荷の消費電力の情報を補正することとしたので、長期的な消費電力の変動を考慮したより正確な消費電力の予測を行うことが可能となる。
【００６５】
また、請求項８にかかる画像形成装置によれば、請求項１〜請求項７のいずれか１つにかかる画像形成装置において、前記第２の電力供給手段は電気二重層のキャパシタであることとしたので、補助電源の長寿命化および急速充電が可能となる。
【００６６】
また、請求項９にかかる画像形成装置によれば、請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の画像形成装置において、スキャナ機能、プリンタ機能及びコピー機能のうち少なくとも１つ以上を実現させる画像処理機能手段を備え、動作モードとして、前記画像処理機能手段が前記スキャナ機能、プリンタ機能又はコピー機能を実現させる場合に設定されるスキャナモード、プリンタモード又はコピーモードのいずれかが設定される場合に、画像形成装置における電源ラインの供給可能な電力を消費電力を超えないようにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる画像形成装置の一例であるデジタル複写機の外観を示す斜視図である。
【図２】図１の電源装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図２の制御部および制御部による画像データの制御にかかわる周辺装置の構成を示すブロック図である。
【図４】制御部による補助電源の充放電の制御動作を示すフローチャートである。
【図５】各種動作における消費電力の変化を示す特性図である。
【図６】本発明におけるコピーモード時の消費電力の変化を示す特性図である。
【図７】実施の形態２にかかる電源装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図７の制御部および制御部による画像データの制御にかかわる周辺装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ デジタル複写機
１０ 本体
１１ ＬＣＴ
１２ フィニッシャー
１３ ＡＤＦ
１４ 操作部
１５、１６ 給紙部
１７ 排紙部、
２１ ＡＣライン
２２ ＡＣ／ＤＣコンバータ
２３ 充電回路
２４ 電気二重層コンデンサ
２５ 昇降圧コンバータ
２６ 切換回路、
２８ａ〜ｄ 負荷
３０ 制御部
５０ａ〜ｃ 負荷電流測定回路
５１ Ａ／Ｄ変換器
Claims (9)
- 画像形成装置内の各負荷に電力を供給するための第１の電力供給手段と、
電力を蓄積可能な第２の電力供給手段と、
前記画像形成装置内の各負荷の一部の負荷に対しての電力供給元を、前記第１の電力供給手段と前記第２の電力供給手段とに切り換える切換手段と、
画像形成装置の動作モードに基づいて動作タイミングが決定される複数の負荷及び各負荷の消費電力に基づいて使用消費電力を予測する予測手段と、
前記予測手段で予測される使用消費電力に基づいて、前記切換手段を制御する切換制御手段と、
を備え、
前記切換制御手段は、前記予測手段により予測した使用消費電力が前記第１の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に、前記一部の負荷への電力供給を前記第２の電力供給手段から行うように前記切換手段を制御する
ことを特徴とする画像形成装置。 - さらに、各負荷毎の消費電力の情報を記憶した記憶手段を備え、
前記予測手段は、画像形成装置の動作モードに基づいて動作させる負荷及び該負荷の動作タイミングを判断し、前記記憶手段に記憶した各負荷毎の消費電力の情報に基づいて前記使用消費電力を予測する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。 - 前記記憶手段は、各負荷毎の動作状態別の消費電力の情報を記憶し、
前記予測手段は、前記記憶手段に記憶された各負荷毎の動作状態別の消費電力の情報に基づいて、動作状態毎に前記使用消費電力を予測する
ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。 - 前記一部の負荷は、前記第１の電力供給手段の供給可能な電力を越えるときに動作する負荷である
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の画像形成装置。 - 前記一部の負荷は、前記第１の電力供給手段の供給可能な電力を越えるときに間欠動作する負荷である
ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の画像形成装置。 - さらに、前記記憶手段に記憶した各負荷の消費電力の情報を補正する補正手段を備えた
ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。 - 前記補正手段は、負荷の負荷電流を測定する測定手段を含み、
前記補正手段は、前記測定手段の測定結果に基づいて、前記記憶手段に記憶された各負荷の消費電力の情報を補正す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２の電力供給手段は電気二重層のキャパシタである
ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の画像形成装置。 - スキャナ機能、プリンタ機能及びコピー機能のうち少なくとも１つ以上を実現させる画像処理機能手段を備え、
前記動作モードは、前記画像処理機能手段が前記スキャナ機能、プリンタ機能又はコピー機能を実現させる場合に設定されるスキャナモード、プリンタモード又はコピーモードのいずれかである
ことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の画像形成装置。
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