JP4803583B2 - 電源装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定常的に外部から供給される電力を用いる電源に加えて、蓄電装置およびその電力を入力源に用いる電源回路を含む補助電源、を備える電源装置に関し、特に、これに限定する意図ではないが、機器全体で動作に大きな電力が必要な時に、蓄電装置に貯めた電力をＤＣ負荷に供給し、機器のＡＣ入力電力が、電源の供給可能な電力を超えないようにする商用ＡＣ電力消費の平準化が可能な電源装置に関する。本発明は例えば、外部からの給電の途絶時のバックアップ給電，外部電力容量以上の高負荷給電又は外部電力消費の平準化を行う電源装置ならびにプリンタ，複写機およびファクシミリ装置に適用できる。

−先願の情報−
本願発明者は、上記電源装置およびそれを装備した画像形成装置を、特願２００５−３３５８８９号（出願日２００５年１１月２１日）にて提示した。該電源装置は、外部から供給される電力を入力源に用いる定電圧出力の第１電源，蓄電装置および該蓄電装置の電力を入力源に用いる第２電源を備え、第１電源の出力と第２電源の出力を並列に接続し、第１電源からの電力と第２電源からの電力の両方を同時に負荷に供給するものである。

特開２００４−２３６４９２号公報 特開２００５−２２１６７４号公報。

特許文献１には、画像形成装置の一部の負荷に、定常的に外部から供給される電力を用いる主電源と補助電源の電力を、切換回路で選択的に切換え供給する電源装置および画像形成装置が記載されている。特許文献２には、補助電源に定電圧電源回路を用いてその出力電圧を主電源の出力電圧より高く設定し、主電源から負荷への給電ラインには主電源への逆流を阻止するダイオードを介挿し、該ダイオードと負荷との間の給電ラインに、スイッチを介して、又はもう１つのダイオードを介して、補助電源の出力電圧を印加して、補助電源の出力電圧が主電源の出力電圧より高い間は、補助電源のみから負荷に給電し、補助電源の出力電圧が主電源の出力電圧より低い間は、主電源のみから負荷に給電することにより、負荷には主電源と補助電源の一方からのみ、切り換え給電する画像形成装置が記載されている。

従来技術では、蓄電装置の電力出力回路すなわち負荷への給電回路を、定電圧電源で構成しているので、切換回路で、定電圧電源であるＡＣ／ＤＣ電源（主電源）の出力と、同じく定電圧電源である補助電源の出力とを、負荷に切り換え給電する場合には、２つの定電圧電源の出力電圧の差により切換時に電圧変動が発生してしまう。電圧変動が発生すると、電力を供給しているモータの動作が不安定になりモータが停止したり、回転むらが発生する問題がある。モータの回転むらは、画像形成装置の画像異常を生じさせてしまう。例として、カラー画像形成装置の場合、色ズレが生じてしまう。

また、負荷の一部のみに、切換回路によって補助電源からの給電を行う場合には、負荷をそのように給電を切り換えるグループと、主電源のみから給電するグループに分ける必要がある。このグループ分けは、負荷が属する機器ユニット又は電気回路ユニット単位で行うのが配線上は適切であるが、最適な電力配分（負荷区分）にならない場合があり、補助電源内の蓄電用のキャパシタ所要容量が大きくなってしまうとか、外部入力電力であるＡＣ電力の消費量の平準化が不十分になるとか、の問題を生ずる。

本発明は、負荷への、主電源からの給電と補助電源からの給電との切換わりによる、負荷電圧変動を防止することを第１の目的とし、負荷への、主電源からの給電と補助電源からの給電の、同時点の電力分担を円滑に制御することを第２の目的とし、外部入力電力の消費量の平準化を、より円滑にすることを第３の目的とする。

（１）外部から供給される電力を入力源に用いる定電圧出力の第１電源(30)，蓄電装置(37,38)および該蓄電装置(37,38)の電力を入力源に用いる第２電源(26)を備え、第１電源(30)の出力と第２電源(26)の出力を並列に接続し、第１電源(30)からの電力と第２電源(26)からの電力の両方を同時に負荷(35)に供給する電源装置において、
前記第１電源(30)の出力電流値を検出する負荷電流検出手段(33)；および、
該負荷電流検出手段(33)が検出した出力電流値と電流目標値との差を小さくする方向に第２電源(26)の出力電流を制御する制御手段(46)；
を備えることを特徴とする電源装置。

（２）外部から供給される電力を入力源に用いる定電圧出力の第１電源(30)，蓄電装置(37,38)および該蓄電装置(37,38)の電力を入力源に用いる第２電源(26)を備え、第１電源(30)の出力と第２電源(26)の出力を並列に接続し、第１電源(30)からの電力と第２電源(26)からの電力の両方を同時に負荷(35)に供給する電源装置において、
前記第１電源(30)の出力電流値を検出する負荷電流検出手段(33)；および、
該負荷電流検出手段(33)が検出した出力電流値が前記第１電源の電流目標値を上回った量が大きい場合に前記第２電源からの出力電流が大きくなり、当該上回った量が小さい場合に前記第２電源の出力電流が小さくなるように前記第２電源の出力電流をフィードバック制御する制御手段(46)；
を備えることを特徴とする電源装置。

なお、理解を容易にするために括弧内には、図面に示し後述する実施例の対応又は相当要素の記号を、例示として参考までに付記した。以下も同様である。

第１電源(30)の出力と第２電源(26)の出力とを並列に接続し、第１電源(30)からの電力と第２電源(26)からの電力の両方を同時に負荷(35)に供給するので、一方から他方への負荷給電の切換わりはなく、切換わりによる負荷電圧変動が生じない。負荷電流検出手段(33)と制御手段(46)によって、第１電源(30)と第２電源(26)の同時給電の電力分担を操作して、外部電力の消費をより円滑に平準化することができる。

（３）前記蓄電装置(37,38)は、キャパシタ(37)を含む；上記（１）又は（２）に記載の電源装置。

（４）前記キャパシタ(37)は、電気二重層キャパシタである；上記（３）に記載の電源装置。

（５）前記蓄電装置(37,38)は更に、前記キャパシタ(37)に充電するキャパシタ充電手段(38)を含む；上記（３）又は（４）に記載の電源装置。

（６）電源装置は更に、第1電源(30)から負荷(35)に流れる電流の電流目標値を発生して前記制御手段(46)に与える電流指示手段(20,65)を含む；上記（１）乃至（５）のいずれか１つに記載の電源装置。

これによれば、第1電源(30)から負荷(35)に流れる電流値が、電流指示手段(20,65)が発生する目標値(MCD)対応の値に、第２電源(26)の出力電流が自動的に定まる。外部電力の過剰消費或いは第２電源(26)電力の過分な消費を、目標値(MCD)の操作によって抑制できる。

（７）前記電流指示手段(20,65)は、前記負荷(35)の通電も制御する；上記（６）に記載の電源装置。

（８）前記電流指示手段(20,65)は、前記電流目標値(MCD)を操作して第１電源(30)が前記負荷(35)に給電する電流値を制御する；上記（７）に記載の電源装置。

（９）前記電流目標値は、短い周期の前記負荷の電流変動よりも高い値である、上記（１）乃至（８）のいずれか１つに記載の電源装置。

（１０）第２電源(26)は、前記蓄電装置(37,38)の電力を変圧出力する、出力電力を制御し得る変圧レギュレータ(40,40a)を含み、該変圧レギュレータ(40,40a)の出力を、前記負荷(35)に、第１電源(30)の前記負荷(35)への給電に加えて供給し；前記制御手段(46)は、前記第１電源の出力電流値を前記電流目標値(MCD)対応の値に合わせるための制御信号を前記変圧レギュレータ(40,40a)に与えるフィードバック制御手段(46)である；上記（１）乃至（９）のいずれか１つに記載の電源装置。

（１１）前記変圧レギュレータは、昇圧レギュレータ(40)である；上記（１０）に記載の電源装置（図６）。

（１２）前記変圧レギュレータは、昇降圧レギュレータ(40a)である；上記（１０）に記載の電源装置（図１１）。

（１３）前記変圧レギュレータは、ブースト方式のレギュレータ(40)である；上記（１０）に記載の電源装置。

（１４）前記変圧レギュレータは、ＳＥＰＩ方式のレギュレータ(40a)である；上記（１２）に記載の電源装置。

（１４ａ）第２電源(26)は、その定電流出力端の電圧が設定値を超える過電圧を検出する過電圧検出手段(51)を含み、過電圧を検出すると電流出力を停止する；上記（１）乃至（１４）のいずれか１つに記載の電源装置。

（１４ｂ）電源装置は更に、第１電源(30)に外部から給電する給電ライン(27)から給電され、前記負荷(35)とは別個の負荷(36)に給電する第３電源(31)を含み；前記制御手段(20)は、第３電源(31)の出力電力を大きくするときは、前記電流目標値(MCD)を介して第１電源(30)が前記負荷(35)に給電する電流値を小さくする；上記（１２）に記載の電源装置。これによれば電流目標値(MCD)を用いて、機器全体の消費電力を一定以下に保つことができる。

（１４ｃ）前記電流指示手段(20)は、第３電源(31)の出力電力が小さい間に、前記充電手段(38)によって前記蓄電装置(37)を充電する；上記（１４ｂ）に記載の電源装置。

（１５）用紙上に画像を形成する作像装置(200)；および、
該作像装置(200)の電気的負荷に給電する上記（７）又は（８）に記載の電源装置；
を備える画像形成装置。

（１６）前記作像装置(200)は、感光体(201)に静電潜像を形成し該静電潜像をトナー像に現像して該トナー像を直接に又は中間転写体を介して間接に用紙に転写する作像手段(201〜210)、および、定着ヒータ(36)を含み前記用紙上のトナー像を該用紙に固着する定着装置(214)、を備え；前記電源装置は更に、第１電源(30)に外部から給電する給電ライン(27)から給電され前記定着ヒータ(36)に給電する第３電源(31)を含み；前記電源装置の第１電源(30)および第２電源(26)は、前記定着ヒータ以外の電力負荷に給電する；上記（１５）に記載の画像形成装置。

（１７）前記制御手段(20)は、前記定着装置(214)の定着温度を立ち上げる時に、第３電源(31)に対する前記給電ライン(27)の電力配分を高くするとともに、前記電流目標値(MCD)を介して第１電源(30)が前記負荷(35)に給電する電流値を小さくする、上記（１６）に記載の画像形成装置。これにより、機器全体の消費電力を一定以下に保つことができる。

（１８）前記制御手段(20)は、前記定着装置(214)の定着温度を立ち上げる時に、前記蓄電装置(37)の電圧が低いときには、第３電源(31)に対する前記給電ライン(27)の電力配分を低くするとともに、前記電流目標値(MCD)を上げて第１電源(30)が前記負荷(35)に給電する電流値を高くする；上記（１７）に記載の画像形成装置。これにより、機器全体の消費電力を一定以下に保つことができる。

（１９）前記制御手段(20)は、作像スタート指示に応答して作像を開始できる待機モードが、ユーザの指示入力又は操作がなく設定時間継続すると、第３電源(31)をオフかつ第１電源(30)の作像に所要の負荷へ給電する回路部をオフにする省エネモードに移行する；上記（１６）乃至（１８）のいずれか１つに記載の画像形成装置。

（２０）前記制御手段(20)は、省エネモードに移行した後、ユーザの指示入力又は操作に応答して、第３電源(31)をオンかつ第１電源(30)の作像に所要の負荷へ給電する回路部をオンにする前記待機モードに復帰する；上記（１９）に記載の画像形成装置。

（２１）前記制御手段(20)は、前記待機モードに移行した直後の、前記定着装置(214)の定着温度を立ち上げ時に、前記電流目標値(MCD)を下げて第１電源(30)が前記負荷(35)に給電する電流値を小さくし、該定着温度を立ち上げた後に、前記電流目標値(MCD)を上げて第１電源(30)が前記負荷(35)に給電する電流値を上げる；上記（２０）に記載の画像形成装置。

（２２）前記制御手段(20)は、前記待機モードで第２電源(26)から負荷への給電が停止しているときに、前記充電手段(38)による前記蓄電装置(37)の充電を行う；上記（２１）に記載の画像形成装置。

（２３）外部から与えられる書画情報を、前記作像装置(200)の画像形成に用いる画像データに変換するプリンタコントローラ(501)；および、前記画像データが表す画像を前記作像装置(200)にて形成する作像制御手段(510)；を更に備える、上記（１５）乃至（２２）のいずれか１つに記載の画像形成装置。

（２４）上記（１５）乃至（２３）のいずれか１つに記載の画像形成装置；光学系により投影される画像を表わす画像データを発生する画像読み取り装置(100)；および、該画像データを前記画像形成装置による画像形成に適する画像信号に変換して前記画像形成装置に与える画像データ処理装置(IPP)；を備える複写装置(MF1)。

本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

図１に、本発明の第１実施例のフルカラーデジタル複合機能複写機ＭＦ１の外観を示す。このフルカラー複写機ＭＦ１は、大略で、自動原稿送り装置（ＡＤＦ）１２０と、操作ボード１０と、カラースキャナ１００と、カラープリンタ２００の各ユニットで構成されている。なお、操作ボード１０と、ＡＤＦ１２０付きのカラースキャナ１００は、プリンタ２００から分離可能なユニットであり、カラースキャナ１００は、動力機器ドライバやセンサ入力およびコントローラを有する制御ボードを有して、プリンタ２００のエンジンコントローラと直接または間接に通信を行いタイミング制御されて原稿画像の読取りを行う。

図２に、複合機能複写機ＭＦ１のカラープリンタ２００の機構を示す。この実施例のカラープリンタ２００は、レーザプリンタである。このレーザプリンタ２００は、マゼンダ（Ｍ），シアン（Ｃ），イエロー（Ｙ）および黒（ブラック：Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のトナー像形成ユニットａ〜ｄが、第１転写ベルト２０８の移動方向（図中の左から右方向ｙ）に沿ってこの順に配置されている。即ち、４連ドラム方式（タンデム方式）のフルカラー画像形成装置である。回転可能に支持され矢印方向に回転する感光体２０１の外周部には、除電装置，クリーニング装置，帯電装置２０２および現像装置２０４が配備されている。帯電装置２０２と現像装置２０４の間には、露光装置２０３から発せられる光情報の入るスペースが確保されている。感光体２０１は４個（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）あるが、それぞれ周囲に設けられる画像形成用の部品構成は同じである。現像装置２０４が扱う色材（トナー）の色が異なる。各感光体２０１（４個）の一部が、第１転写ベルト２０８に接している。ベルト状の感光体も採用可能である。

第１転写ベルト２０８は矢印方向に移動可能に、回転する支持ローラおよび駆動ローラ間に支持、張架されていて、裏側（ループの内側）には、第１転写ローラが感光体２０１の近傍に配備されている。ベルトループの外側に、第１転写ベルト用のクリーニング装置が配備されている。第１転写ベルト２０８より転写紙（用紙）又は第２転写ベルト２１５にトナー像を転写した後にその表面に残留する不要のトナーを拭い去る。露光装置２０３は公知のレーザ方式で、フルカラー画像形成に対応した光情報を、一様に帯電された感光体表面に照射して静電潜像を形成する。ＬＥＤアレイと結像手段から成る露光装置も採用できる。

図２上で、第１転写ベルト２０８の右方には、第２転写ベルト２１５が配備されている。第１転写ベルト２０８と第２転写ベルト２１５は接触し、あらかじめ定められた転写ニップを形成する。第２転写ベルト２１５は矢印方向に移動可能に、支持ローラおよび駆動ローラ間に支持、張架されていて、裏側（ループの内側）には、第２転写手段が配備されている。ベルトループの外側に、第２転写ベルト用のクリーニング装置，チャージャ等が配備されている。該クリーニング装置は、用紙にトナーを転写した後、残留する不要のトナーを拭い去る。転写紙（用紙）は、図の下方の給紙カセット２０９，２１０に収納されており、最上の用紙が給紙ローラで１枚づつ、複数の用紙ガイドを経てレジストローラ２３３に搬送される。第２転写ベルト２１５の上方に、定着器２１４、排紙ガイド２２４、排紙ローラ２２５、排紙スタック２２６が配備されている。第１転写ベルト２０８の上方で、排紙スタック２２６の下方には、補給用のトナーが収納できる収納部２２７が設けてある。トナーの色はマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの四色があり、カートリッジの形態にしてある。粉体ポンプ等により対応する色の現像装置２０４に適宜補給される。

ここで両面印刷のときの各部の動作を説明する。まず感光体２０１による、作像が行われる。すなわち、露光装置２０３の作動により、不図示のＬＤ光源からの光は、不図示の光学部品を経て、帯電装置２０２で一様に帯電された感光体２０１のうち、作像ユニットａの感光体上に至り、書き込み情報（色に応じた情報）に対応した潜像を形成する。感光体２０１上の潜像は現像装置２０４で現像され、トナーによる顕像が感光体２０１の表面に形成され保持される。このトナー像は、第１転写手段により、感光体２０１と同期して移動する第１転写ベルト２０８の表面に転写される。感光体２０１の表面は、残存するトナーがクリーニング装置でクリーニングされ、除電装置で除電され次の作像サイクルに備える。第１転写ベルト２０８は、表面に転写されたトナー像を坦持し、矢印の方向に移動する。作像ユニットｂの感光体２０１に、別の色に対応する潜像が書き込まれ、対応する色のトナーで現像され顕像となる。この像は、すでに第１転写ベルト２０８に乗っている前の色の顕像に重ねられ、最終的に４色重ねられる。なお、単色黒のみを形成する場合もある。このとき同期して第２転写ベルト２１５は矢印方向に移動していて、第２転写手段１１７の作用で、第２転写ベルト２１５の表面に第１転写ベルト２０８表面に作られた画像が転写される。いわゆるタンデム形式である４個の作像ユニットａ〜ｄの各感光体２０１上で画像が形成されながら、第１，第２転写ベルト２０８，２１５が移動し、作像が進められるので、その時間が短縮できる。第１転写ベルト２０８が、所定のところまで移動すると、用紙の別の面に作成されるべきトナー画像が、前述したような工程で再度感光体２０１により作像され、給紙が開始される。給紙カセット１２１又は１２２内の最上部にある用紙が引き出され、レジストローラ２３３に搬送される。レジストローラ２３３を経て、第１転写ベルト２０８と第２転写ベルト２１５の間に送られる用紙の片側の面に、第１転写ベルト２０８表面のトナー像が、第２転写手段１１７により転写される。更に記録媒体は上方に搬送され、第２転写ベルト２１５表面のトナー像が、チャージャにより用紙のもう一方の面に転写される。転写に際して、用紙は画像の位置が正規のものとなるよう、タイミングがとられて搬送される。

上記のステップで両面にトナー像が転写された用紙は、定着器２１４に送られ、用紙上のトナー像（両面）が一度に溶融、定着され、ガイド２２４を経て排紙ローラ２２５により本体フレーム上部の排紙スタック２２６に排出される。図２のように、排紙部２２４〜２２６を構成した場合、両面画像のうち後から用紙に転写される面（頁）、すなわち第１転写ベルト２０８から用紙に直接転写される面が下面となって、排紙スタック２２６に載置されるから、頁揃えをしておくには２頁目の画像を先に作成し、第２転写ベルト２１５にそのトナー像を保持し、１頁目の画像を第１転写ベルト２０８から用紙に直接転写する。第１転写ベルト２０８から直接に用紙に転写される画像は、感光体表面で正像にし、第２転写ベルト２１５から用紙に転写されるトナー像は、感光体表面で逆像（鏡像）になるよう露光される。このような頁揃えのための作像順、ならびに、正、逆像（鏡像）に切り換える画像処理も、コントローラ５０１上でのメモリに対する画像データの読書き制御によって行っている。第２転写ベルト２１５から用紙に転写した後、ブラシローラ，回収ローラ，ブレード等を備えたクリーニング装置が、第２転写ベルト２１５に残留する不要のトナーや紙粉を除去する。

図２では、第２転写ベルト２１５のクリーニング装置のブラシローラが、第２転写ベルト２１５の表面から離れた状態にある。支点を中心として揺動可能で、第２転写ベルト２１５の表面に接離可能な構造になっている。用紙に転写する以前で、第２転写ベルト２１５がトナー像を担持しているとき離し、クリーニングが必要のとき、図で反時計方向に揺動し接触させる。除去された不要トナーはトナー収納部に集められる。以上が、「両面転写モード」を設定した両面印刷モードの作像プロセスである。両面印刷の場合には、常にこの作像プロセスで印刷が行われる。

片面印刷の場合には、「第２転写ベルト２１５による片面転写モード」と「第１転写ベルト２０８による片面転写モード」の２つがあり、前者の第２転写ベルト２１５を用いる片面転写モードを設定した場合には、第１転写ベルト２０８に３色又は４色重ねもしくは単色黒で形成された顕像が第２転写ベルト２１５に転写され、そして用紙の片面に転写される。用紙の他面には画像転写はない。この場合、排紙スタック２２６に排出された印刷済用紙の上面に印刷画面がある。後者の第１転写ベルト２０８を用いる片面転写モードを設定した場合には、第１転写ベルト２０８に３色又は４色重ねもしくは単色黒で形成された顕像が、第２転写ベルト２１５には転写されずに、用紙の片面に転写される。用紙の他面には画像転写はない。この場合は、排紙スタック２２６に排出された印刷済用紙の下面に印刷画面がある。

図３に、図１に示す複合機能複写機ＭＦ１の電装系統のシステム構成を示す。電装システムは、画像形成装置の全体制御を行うプリンタコントローラ５０１、コントローラ５０１に接続された、画像形成装置の操作ボード１０、画像データを記憶するＨＤＤ５０３、アナログ回線を使用して外部との通信を行う通信コントロール装置インターフェースボード５０４、ＬＡＮインターフェースボード５０５、汎用ＰＩＣバスに接続された、ＦＡＸのコントロールユニット５０６、ＩＥＥＥ１３９４ボード、無線ＬＡＮボード、ＵＳＢボード等５０７と、ＰＣＩバスでコントローラに接続されたエンジン制御５１０、エンジン制御５１０に接続された、画像形成装置のＩ／Ｏを制御する入出力制御２０、及び、コピー原稿（画像）を読込むスキャナーボード（ＳＢＵ：Sensor Board Unit）１１１、及び画像データが表わす画像光を感光体ドラム上に投射する（光書込みする）光書込ユニット５１２等で構成される。

原稿を光学的に読み取るスキャナ１００は、原稿に対する原稿照明光源の走査を行い、ＣＣＤ１１０に原稿像を結像する。原稿像すなわち原稿に対する光照射の反射光をＣＣＤ１１０で光電変換してＲ，Ｇ，Ｂ画像信号を生成する。

通信コントロール装置インターフェイスボード５０４は、装置に不具合が発生した場合に外部の遠隔地診断装置に即時に通報し、故障個所の内容，状況等をサービスマンが認識し早急に修理することを可能としている。また、それ以外に装置の使用状況等の発信にも使用されている。

図３に示すＣＣＤ１１０は、３ラインカラーＣＣＤであり、ＥＶＥＮｃｈ（偶数画素チャンネル）／ＯＤＤｃｈ（奇数画素チャンネル）のＲ、Ｇ、Ｂ画像信号を生成し、ＳＢＵボードのアナログＡＳＩＣ（Application Specific IC）に入力する。ＳＢＵボード１１１にはアナログＡＳＩＣ及び，ＣＣＤ、アナログＡＳＩＣの駆動タイミングを発生する回路を備えている。ＣＣＤ１１０の出力は、アナログＡＳＩＣ内部のサンプルホールド回路により、サンプルホールドされその後、Ａ／Ｄ変換され、Ｒ、Ｇ、Ｂの画像データに変換し、且つシェーディング補正し、そして出力Ｉ／Ｆ（インターフェイス）１１２で画像データバスを介して画像データ処理器ＩＰＰ（Image Processing Processor；以下では単にＩＰＰと記述）に送出する。

ＩＰＰは画像処理をおこなうプログラマブルな演算処理手段であり、分離生成（画像が文字領域か写真領域かの判定：像域分離），地肌除去，スキャナガンマ変換，フィルタ，色補正，変倍，画像加工，プリンタガンマ変換および階調処理を行う。ＳＢＵからＩＰＰに転送された画像データは、ＩＰＰにて光学系およびデジタル信号への量子化に伴う信号劣化（スキャナ系の信号劣化）を補正され、フレームメモリ５２１に書き込まれる。

プリンタコントローラ５０１には、ＣＰＵ及びプリンタコントローラボードの制御を行うＲＯＭ、ＣＰＵが使用する作業用メモリであるＲＡＭ，リチウム電池を内臓し、ＳＲＡＭのバックアップと時計を内臓したＮＶ−ＲＡＭ及び、プリンタコントローラボードのシステバス制御、フレームメモリ制御、ＦＩＦＯ等のＣＰＵ周辺を制御するＡＳＩＣ及びそのインターフェース回路等が搭載されている。

プリンタコントローラ５０１は、スキャナアプリケーション，ファクシミリアプリケーション，プリンタアプリケーションおよびコピーアプリケーション等の複数アプリケーションの機能を有し、システム全体の制御を行う。操作ボード１０の入力を解読して本システムの設定とその状態内容を操作ボードの表示部に表示する。

ＰＣＩバスには多くのユニットが接続されており、画像データバス／制御コマンドバスで、画像データと制御コマンドが時分割で転送される。

通信コントロール装置インターフェースボード５０４は、通信コントロール装置と、コントローラ５０１との通信インターフェースボードである。コントローラ５０１との通信は、全二重非同期シリアル通信で接続されている。通信コントロール装置５２２とは、ＲＳ−４８５インターフェース規格により、マルチドロップ接続されている。遠隔の管理システムとの通信は、この通信コントローラ装置インターフェースボード５０４を経由して実施される。

ＬＡＮインターフェースボード５０５は、社内ＬＡＮに接続されている。社内ＬＡＮとコントローラ５０１との通信インターフェースボードであり、ＰＨＹチップを搭載している。ＬＡＮインターフェースボード５０５とコントローラ５０１とは、ＰＨＹチップＩ／Ｆ及びＩ２ＣバスＩ／Ｆの標準的な通信インターフェースで接続されている。外部機器との通信はこのＬＡＮインターフェースボード５０５を経由して実施される。

ＨＤＤ５０３は、システムのアプリケーションプログラムならびにプリンタ、作像プロセス機器の機器付勢情報を格納するアプリケーションデータベース、ならびに、読取り画像や書込み画像のイメージデータ、すなわち画像データ、ならびにドキュメントデータを蓄える画像データベースとして用いられる。物理インターフェース、電気的インターフェース共に、ＡＴＡ／ＡＴＡＰＩ−４に準拠したインターフェースでコントローラに接続されている。

操作ボード１０には、液晶タッチパネルのほかに、テンキー，クリア／ストップキー，スタートキー，初期設定キー，モード切換えキー，テスト印刷キー，電源キー等がある。また、液晶タッチパネルの左側には、ＵＲＬ，メール文，ファイル名，フォルダ名等の入力，設定用ならびに短縮登録用の、平仮名を付記したアルファベットキーボードがある。

液晶タッチパネルには、各種機能キーならびにエンジン５１０およびコントローラ５０１の動作状態を示すメッセージなどが表示される。液晶タッチパネルには、「コピー」機能，「スキャナ」機能，「プリント」機能，「ファクシミリ」機能，「蓄積」機能，「編集」機能，「登録」機能およびその他の機能の選択用および実行中を表わす機能選択キーが表示される。機能選択キーで指定された機能に定まった入出力画面が表示され、例えば「複写」機能が指定されているときには、機能キーならびに部数及び画像形成装置の状態を示すメッセージが表示される。オペレータが液晶タッチパネルに表示されたキーにタッチすると、操作ボード１０はオペレータ入力として読み込み、選択された機能を示すキーを、指定中を表す灰色に反転表示する。また、機能の詳細を指定しなければならない場合（例えばページ印字の種類等）はキーにタッチする事で詳細機能の設定画面がポップアップ表示される。このように、液晶タッチパネルは、ドット表示器を使用している為、その時の最適な表示をグラフィカルに行う事が可能である。機能キーの中には、印刷色指定キー「黒（Ｂｋ）」，「フルカラー」，「自動色選択」，「青（Ｃ）」，「赤（Ｍ）」および「黄（Ｙ）」指定キーがある。

操作ボード１０の内部には、ＣＰＵ及びＲＯＭ，ＲＡＭ、ＬＣＤ及びキー入力を制御するＡＳＩＣ（ＬＣＤＣ）が搭載されている。ＲＯＭには操作ボード１０の入力読込み、及び表示出力を制御する、操作ボード１０の制御プログラムが書き込まれている。ＲＡＭは、ＣＰＵで使用する作業用メモリである。プリンタコントローラ５０１との通信により、パネルを操作して使用者がシステム設定の入力を行う入力と、使用者にシステムの設定内容，状態を表示する、表示および入力の制御を行っている。

プリンタコントローラ５０１のワークメモリから出力されたＢｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの各色の書込み信号（画像ＤＡＴＡ）は、光書込みユニット５１２に入力される。光書込みユニット５１２で書込み信号に基づくＬＤ電流制御（ＰＷＭ制御）が行われ、各ＬＤが書込み信号に対応して付勢（駆動；通電）される。

エンジン制御５１０は、画像形成の制御すなわち作像制御を主として行い、ＣＰＵ及び、画像処理を行うＩＰＰ、複写およびプリントアウトを制御するため必要なプログラムを内蔵したＲＯＭ、その制御に必要なＲＡＭ、及びＮＶ−ＲＡＭを搭載している。ＮＶ−ＲＡＭにはＳＲＡＭと、電源ＯＦＦを検知して、ＥＥＰＲＯＭにストアするメモリを搭載している。また、他の制御を行なうＣＰＵとの信号の送受信を行なう、シリアルインターフェースも備えているＩ／Ｏ ＡＳＩＣは、エンジン制御ボードが実装された、近くのＩ／Ｏ（カウンター、ファン、ソレノイド、モータ等）を制御するＡＳＩＣである。入出力制御２０とエンジン制御ボード５１０とは同期シリアルインターフェース接続されている。

入出力制御２０には、サブＣＰＵを搭載しており、Ｐセンサ、Ｔセンサ等のアナログ制御，用紙センサの検出信号を参照するジャム検出，用紙搬送制御も含む画像形成装置のＩ／Ｏ制御および電源制御を行っている。入出力制御２０には、各種センサ，アクチュエータ（モータ、クラッチ、ソレノイド）とのインターフェース回路がある。

電源装置には、主電源スイッチ２８を介して外部入力ＡＣが与えられる主電源２９，補助電源３２、および、複写機ＭＦ１の２４Ｖ系負荷への、主電源２９からの給電電流値を検出する負荷電流検出器３３がある。

図４に、電源装置の構成をやや詳細に示す。主電源ＳＷ２８のオン（閉）により、商用ＡＣ電源が主電源２９および補助電源３２に供給される。その商用ＡＣ電源から、主電源２９の、ＡＣ制御回路である定着電源３１および定電圧電源３０、ならびに補助電源３２のキャパシタ充電器３８に、商用ＡＣ電圧が印加される。定着電源３１は、入出力制御２０から与えられる、高，中，低電力指示信号に対応する位相角限度内の、定着器２１４（図２）の定着ヒータ３６の発熱による定着器温度を目標値（リロード目標値／待機時目標値／作像時目標値）に合致させるためのサイリスタ導通位相角で、給電サイリスタを導通トリガして、ＡＣ電力を定着ヒータ３６に通電する。すなわち、高，中，低電力指示信号で指定される電力範囲内で、定着器温度をフィードバック制御する。

主電源２９の、第１電源である定電圧電源３０は、商用ＡＣをＤＣに変換しそしてＤＣ／ＤＣコンバータの定電圧フィードバック制御で５Ｖと２４Ｖの２系統のＤＣ定電圧を発生して、５Ｖ系負荷と２４Ｖ系負荷に出力する。定電圧電源３０により生成される５Ｖ定電圧を用いて各制御部のＣＰＵが動作する。主電源２９の２４Ｖ出力は２４Ｖ系負荷３５へ印加される。

補助電源３２は、本実施例では、キャパシタ充電器３８，それによって充電されるキャパシタ３７、および、キャパシタ電力を２４Ｖ系負荷３５への給電ラインに出力する、第２電源であるリモートセンシング電源２６で構成される。負荷電流検出器３３は、定電圧電源３０（第１電源）が２４Ｖ系負荷３５に供給する電流値を検出して電流検出信号を、出力電流コントローラ４６に与える。出力電流コントローラ４６には更に、定電圧電源３０の出力電流上限値を指定する上限指示データＭＣＤが、入出力制御２０から与えられる。リモートセンシング電源２６は、該電流指示信号（ＭＣＤ）が指示する電流値を目標値として、定電圧電源３０が２４Ｖ系負荷３５に供給する電流値（負荷電流検出器３３の電流検出信号が表す値）が該目標値に合致するように、キャパシタ３７から２４Ｖ系負荷３５に出力する電流値を制御する。

主電源ＳＷ２８のオフからオンへの切り換わりにより、定着電源３１，定電圧電源３０およびキャパシタ充電器３８に商用交流が供給され、定着電源３１が定着ヒータ３６に給電し、定電圧電源３０が５Ｖおよび２４Ｖ定電圧を発生する。このとき定着器温度が低いと入出力制御２０が定着電源３１への電力消費量の割り当てを高くして定着器２１４をヒートアップ（リロード）する。この状態では定着ヒータ３６による電力消費が大きい。定着器２１４のヒートアップを終えて印刷指示を待つ状態が待機モードである。この状態では複写機の電力消費は少ない。待機モードでコピー又は印刷の指示があると、プリンタコントローラ５０１が、エンジン制御５１０にコピー又は印刷を指示し、エンジン制御５１０がこれを開始する。エンジン制御５１０がコピー又は印刷を実行している状態は動作モードであり、消費電力が大きい。入出力制御２０は、エンジン制御５１０の入出力制御命令に従い、センサおよび各種負荷に対する入出力を行う。

補助電源３２のキャパシタ３７は、電気二重層コンデンサ等の大容量のキャパシタで構成した。電気二重層コンデンサ以外にもいろいろと選択可能だが、本実施例では短時間での充放電が可能で、長寿命である電気二重層コンデンサを用いた。電気二重層コンデンサの特徴として、放電するに従い端子電圧（キャパシタ電圧）が低くなってしまうため、リモートセンシング電源２６をキャパシタ３７の後に配置することにより、キャパシタ電圧の変動にもかかわらず、所要電流値を出力するようにしている。

図５は、入出力制御２０の構成を表すブロック図である。入出力制御２０は、エンジン制御５１０からの制御命令ならびに、ＲＯＭ２２に格納されたプログラムや不揮発性ＲＡＭ２４に格納されたプログラムやデータに従って、センサおよび負荷に対する入出力制御および電源装置の制御を行うＣＰＵ２１と、ＣＰＵ２１を動作させるためのプログラムを格納するＲＯＭ２２と、ＣＰＵ２１のワークメモリとして使用されるＲＡＭ２３と、各負荷の動作状態や各動作モードにおける消費電力データを格納した消費電力テーブルや各動作モードにおける印刷処理に要する時間データを格納した印刷処理時間テーブルなどを記憶する不揮発性ＲＡＭ２４と、フルカラーデジタル複合機能複写機ＭＦ１の各センサ２６の入力読み込みおよび負荷３５の個々の駆動（付勢／消勢）を制御するＩ／Ｏ制御部２５とを備えている。

入出力制御２０は、エンジン制御５１０の画像読込み，印刷，複写等のプロセス制御，シーケンス制御に伴なう指示に従って、センサおよび負荷への入出力制御および電源制御を行っており、各動作モードに応じてシーケンシャルに各負荷を動作させる。また入出力制御２０は、キャパシタ３７の充放電の制御も行っており、装置の立ち上げ時、及び立ち上げ後所定の時間までの期間は、キャパシタ３７に蓄積された電力から、２４Ｖ系負荷３５に給電する。このときＡＣライン２７からの供給電力に対して生じる余裕分によって、定着ヒータ３６への供給電力量を増大する。定着電力が低く、しかも負荷電流が少ない待機モードにおいて、充電器３８を用いてキャパシタ３７を充電する。

図６に、図４に示すリモートセンシング電源２６および負荷電流検出器３３の構成を示す。キャパシタ３７は、本実施例では電気二重層キャパシタである。電気二重層キャパシタは耐圧が低く、使用上の充電上限電圧は２．５Ｖである。そのために、高い電圧を得るためには、何個も直列に接続する必要がある。しかし、小容量のキャパシタを沢山直列にするよりも、大容量のキャパシタを少なく使った方が、同じ容量を低コストで得ることができる。２４Ｖ負荷に給電するためには、電気二重層キャパシタを直列数９個以下で用いる場合は、充電上限電圧が２２．５Ｖ以下になるので、昇圧レギュレータを用いてリモートセンシング電源２６を構成する必要がある。そこで本実施例では、昇圧レギュレータ４０で、キャパシタ３７の電力を昇圧して定電流出力する。

昇圧レギュレータ４０の半導体スイッチ４１は、ＰＷＭコントローラ４２の出力ＰＷＭパルスのＨ期間に導通（ＯＮ；オン）し、Ｌ期間は非導通（ＯＦＦ；オフ）となる。スイッチ４１が導通すると、キャパシタ３７からリアクトル４３およびにスイッチ４１に電流が流れ、リアクトル４３が蓄電し、スイッチ４１が非導通に転換したときにリアクトル４３の蓄電電力が高圧となってダイオード４４を通してキャパシタ４５を高圧充電する。スイッチ４１のＰＷＭパルス周期のＯＮ／ＯＦＦの繰り返しにより、キャパシタ４５の電圧が上昇し、電源ＯＮ／ＯＦＦコントローラ５５の半導体スイッチ５６を通して、２４Ｖ系負荷３５に給電する。

負荷電流検出器３３は、定電圧電源３０の２４Ｖ出力端と２４Ｖ系負荷３５の間に介挿された電流検出抵抗６０の両端の電位差を差動増幅器６１で増幅して、負荷電流値に比例する負荷電流信号（抵抗６０の電圧降下電圧：図７の（ａ））を発生し、抵抗６２およびキャパシタ６３でなるローパスフィルタを通して、出力電流コントローラ４６に出力（印加）する。該ローパスフィルタは、モータ起動時の略１０ｍｓｅｃ程度の期間の過電流（突入電流）を吸収し平滑化する数１０ｍｓｅｃ程度の時定数のものである。

入出力制御２０がリモートセンシング電源２６に与える電流上限値指示データＭＣＤを、Ｄ／Ａコンバータ６５が上限指示信号（電圧）にアナログ変換して出力電流コントローラ４６に、電流指示信号として出力する。

出力電流コントローラ４６のバイアス回路４９が、該上限指示信号（ＭＣＤ）の電圧レベルを設定値分引き上げた正バイアスの出力電流信号を差動増幅器５０に与える。差動増幅器５０は、正バイアスの出力電流信号（目標値信号）から、負荷電流検出器３３の負荷電流信号すなわち定電圧電源３０が２４Ｖ系負荷３５に給電している電流値を減算したエラー電圧を、ＰＷＭコントローラ４２に、ＰＷＭパルスのデューティ指示信号として与える。

ＰＷＭコントローラ４２は、デューティ指示信号にて指定されるデューティに、半導体スイッチ４１をオン／オフ駆動するＰＷＭパルスのデューティを定める。すなわち、負荷電流検出器３３の負荷電流信号（定電圧電源３０が２４Ｖ系負荷３５に給電する電流値）が高くなって差動増幅器５０の出力電圧が低下すると、ＰＷＭパルスのデューティを高くする。これにより昇圧レギュレータ４０の出力電流値が増大する。これにより負荷電流検出器３３の負荷電流信号（定電圧電源３０が２４Ｖ系負荷３５に給電する電流値）が減少し差動増幅器５０の出力電圧が上昇すると、ＰＷＭパルスのデューティを低くする。これにより昇圧レギュレータ４０の出力電流値が低下する。このようなフィードバックＰＷＭ制御により、主電源２９の定電圧電源３０が２４Ｖ系負荷３５に出力する電流値（負荷電流検出器３３の負荷電流信号）が、電流上限値指示データＭＣＤが指定する電流値と等しくなる。また、２４Ｖ系負荷３５の消費電力が小さくなり定電圧電源３０が２４Ｖ系負荷３５に出力する電流値（負荷電流検出器３３の負荷電流信号）がＭＣＤが指定する電流値以下となった場合は、昇圧レギュレータ４０の出力は停止し、定電圧電源３０が２４Ｖ系負荷３５に出力する電流値は、ＭＣＤが指定する電流値以下となる。図７の（ｂ）に、２４Ｖ系負荷電流（実線）と、定電圧電源３０の出力電流値（点線）と、リモートセンシング電源２６の出力電流値（一点鎖線）、の３者の関係を示す。

２４Ｖ系負荷３５には、入出力制御２０がオン／オフ制御する負荷の他に、待機モードおよび動作モードでは常に駆動される冷却ファンなどの２４Ｖ系負荷などもあり、入出力制御２０がその制御対象である２４Ｖ系負荷をオフ（非通電）にしていても、２４Ｖ系負荷への給電ライン（負荷電流検出器３３）には負荷電流が流れる。図６に示す昇圧レギュレータ４０は、ブースト（Boost）方式の昇圧タイプであるので、ＰＷＭコントローラ４２が半導体スイッチ４１のスイッチング動作（ＰＷＭパルス出力）を停止していても、レギュレータ４０の出力電圧が入力電圧よりも低下すると、入力から出力に向けて電流が流れてしまう。すなわちキャパシタ３７が放電する。主電源スイッチ２８がＯＦＦされたりして定電圧電源３０の２４Ｖ出力電圧が消え、しかも２４Ｖ系負荷のいずれかがオンであると、キャパシタ３７が該負荷に放電してしまう。これを防止するために本実施例では、リモートセンシング電源２６に電源ＯＮ／ＯＦＦコントローラ５５を備えている。

電源ＯＮ／ＯＦＦコントローラ５５は、電圧検出器５７にて、電源２６の出力端の電圧を監視して、それが、定電圧電源３０の２４Ｖ出力電圧下限値から、負荷電流による降下電圧を引いた値より少し小さい設定値（例えば２２．８Ｖ）以下になると、監視出力信号を、正常時の高レベルＨから、出力の低電圧異常を示す低レベルＬに切り換える。アンドゲート５８には、入出力制御２０が電源ＯＮ／ＯＦＦ指示信号（Ｈ：ＯＮ指示／Ｌ：ＯＦＦ指示）を与えているので、電圧検出器５７の監視出力信号が正常を示すＨである間は、アンドゲート５８の出力がＨでトランジスタ５９はＯＮで半導体スイッチ５６をＯＮにしているが、電圧検出器５７の監視出力信号が低圧異常を示すＬに切り換わると、トランジスタ５９がＯＦＦに転じて半導体スイッチ５６がＯＦＦに転じて、負荷給電ラインへの、電源２６出力を遮断する。すなわちキャパシタ３７の放電を防ぐ。アンドゲート５８の出力信号（Ｈ：電流出力指示／Ｌ：電流出力遮断指示）は、ＰＷＭコントローラ４２にも与えられ、この信号に応答してＰＷＭコントローラ４２は、Ｈ（電流出力指示）であると前述のＰＷＭパルスを半導体スイッチ４１に与えてそれをＯＮ／ＯＦＦ駆動するが、Ｌ（電流出力遮断指示）であると、半導体スイッチ４１にＬを与えて半導体スイッチ４１をＯＦＦに拘束する。このＯＦＦにより、半導体スイッチ４１を通るキャパシタ３７の放電も防止される。

電圧リミッタ５１は、リモートセンシング電源２６の出力端の電圧が、定電圧素子５２を用いて設定した閾値（設定値）を超えると、比較器５３の出力を、正常を表わすＬから異常を表わすＨに切り換える。このＨがダイオード５４を通してＰＷＭ４２へのＰＷＭ制御信号を、デューティ０以下を指定する電圧レベルに高くし、半導体スイッチ４１を連続ＯＦＦに拘束する。リモートセンシング電源２６の出力は、図７の（ｃ）に示すように、それが異常降圧になるときに停止する。仮にリモートセンシング電源２６の出力端の電圧が異常に高くなると、これにより抵抗４７により検出する出力電流値が低下し、これに応答してＰＷＭコントローラ４２が出力電流値を高くするようにＰＷＭパルスのデューティを高くするので、出力電圧の高異常を更に増幅することになってしまう。電圧リミッタ５１はこのような異常動作を未然に防止する。すなわち電圧リミッタ５１によって、リモートセンシング電源２６の出力は、図７の（ｃ）に示すように、それが異常降圧になるときに停止する。電圧リミッタ５１が、レギュレータ４０を動作停止する設定値は、定電圧電源３０の正常出力電圧の最大値より高くする必要がある。定電圧電源３０の出力電圧の正常範囲を２４Ｖ＋５％以下、−４％以上に定めているので、２５．２Ｖ以上である必要がある。一方、負荷３５への出力電圧は、２４Ｖ＋１０％が上限であるので、２６．４Ｖ以下の必要がある。そこで本実施例では、電圧リミッタ５１の上記設定値（リミット電圧）は、２５．２Ｖ以上２６．４Ｖ以下の範囲内の値に定めている。

次に、リモートセンシング電源２６の出力電流の推移の概要を説明する。主電源スイッチ２８オン直後の、定着温度を目標温度に立ち上げる定着リロード期間では、装置に要求される立ち上げ時間を満足させるため、通常時より多大な電力を定着ヒータ３６に供給し、定着ヒータ３６をプリントが可能な温度にできるだけ早く立ち上げる。定着温度をプリントが可能な温度に立ち上げることを定着リロードという。このとき、＋２４Ｖ系負荷３５へは定電圧電源３０およびリモートセンシング電源２６の両者から同時に電力を供給して定電圧電源３０のＡＣ電力消費を低くし定着電源３１のＡＣ電力割り当てを大きくして、定着ヒータ電流を大きくし、立ち上げ時間を短縮させる。

また、定着ヒータ３６はプリントが可能な温度に一度達すれば、温度維持のためには、定着ヒータ供給電力が起動時より小さくてもよくても、定着リロード終了後からは、プリント動作が開始され、モータ等の起動により負荷３５の電力消費が増大し、定着ヒータ供給電力を含めた総電力がＡＣ電源ライン２７の供給可能な電力を越えてしまうことがあるが、その際の電源ライン２７の供給電力を供給可能電力以下（図８の（ａ））とするために、定着電源３１の電力配分を下げ（図８の（ｂ））、定着電源３１のＡＣ電力消費と定電圧電源３０のＡＣ電力消費を合わせてＡＣ電源ラインの最大電力内に制限する最大値に、定電圧電源３０の出力電力を上げる（図８の（ｃ））。すなわち該出力電力が可能な値に、入出力制御２０が出力電流コントローラ４６に与える電流上限値ＭＣＤを設定する（図８の（ｄ）および（ｅ））。すなわちＡＣ電力消費を電源ライン２７の供給可能最大電力以下に抑える。これにより、リモートセンシング電源２６が負荷３５に、ＡＣ電力消費を上限値近くで押さえるための定電圧電源３０の出力電流値では足らない、不足分の負荷電流（図８の（ｆ））を給電する。

入出力制御２０が出力電流コントローラ４６に与える電流上限値ＭＣＤ（本実施例ではデジタルデータＭＣＤのＤ／Ａ変換電圧）は、定電圧電源３０の出力電力の上限値を可変設定し、リモートセンシング電源２６の分担タイミングおよび電力を可変調整するものである。

図９に、主電源スイッチ２８のオフからオンへの切換り、又は、省エネモードから待機モードへの復帰により、複写機ＭＦ１各部に印刷および複写を行うに所要の動作電圧が印加された直後に入出力制御２０（のＣＰＵ２１）が開始する「給電制御」ＰＳＣａの概要を示す。複写機ＭＦ１各部に印刷および複写を行うに所要の動作電圧を印加した待機モードになると入出力制御２０は、定着電源３１から、定着器温度を読込み、次いで電圧検出回路３９をキャパシタ３７の電圧検出端に接続するスイッチをオンにして、電圧検出回路３９の電圧検出信号のレベルをＡ／Ｄ変換して読み込み、そして該スイッチはオフにする（ステップ１）。すなわち、キャパシタ電圧の把握が必要ない期間は、電圧検出回路３９をキャパシタ３７の電圧検出端から遮断してキャパシタ３７の、電圧検出回路３９による放電を防ぐ。

なお、以下においては、括弧内にはステップという語を省略して、ステップＮｏ．記号のみを記す。

入出力制御２０は次に、「待機モードの給電設定（表１）」によって定着電源３１に対する定着電力ＨＲＰ（定着電力消費の上限値）および定電圧電源３０の電流上限値ＭＣＤを決定して、定着電力ＨＲＰ指示信号を定着電源３１に、電流上限値ＭＣＤデータをＤ／Ａコンバータ６５に与える（２）。そしてリモートセンシング電源２６への電源ＯＮ／ＯＦＦ指示信号を「ＯＮ」を指示するＨに切り換える（３）。定着電源３１は、指示があった定着電力ＨＲＰの範囲内での、定着器温度をその時点の目標温度とするための温度フィードバック制御を開始し、リモートセンシング電源２６は、電流上限値ＭＣＤを超える分の負荷電流を分担する電流出力を開始する。

本実施例では、定着電力指示値ＨＲＰには、図１０に示すように、高値ＨＲＰｔ１，中間値ＨＲＰｔ２および低値ＨＲＰｔ３の３値がある。電流上限値ＭＣＤにも、高値ＭＣＤｔ３，中間値ＭＣＤｔ２および低値ＭＣＤｔ１の３値がある。定着電力指示値ＨＲＰと電流上限値ＭＣＤの組合せを、図１０に示すように、作像シーケンスの進行にともなって変更して、高負荷時の所要電力の一部を補助電源３２で分担することにより、ＡＣ消費電力をＡＣ給電ライン２７の許容上限値以内に常時押さえて、しかも複写機全体としては、短時間では該許容上限値を超える電力消費の高パワーの作像プロセスを実行することができる。

入出力制御２０の不揮発性ＲＡＭ２４に、定着電力ＨＲＰおよび電流上限値ＭＣＤの値が、複写機ＭＦ１の状態モードの大区分（待機モード／動作モード）で２群（テーブル）に分けて記憶されている。表１には、「待機モード」に割り当てた定着電力ＨＲＰおよび電流上限値ＭＣＤの値を示す。すなわち表１は、待機モードの電力分配テーブルである。表２には「動作モード」に割り当てたものを示す。表２は、動作モードの電力分配テーブルである。

待機モードの電力分配テーブル（表１）の定着電力ＨＲＰおよび電流上限値ＭＣＤは、補助電源３２のキャパシタ３７の電圧Ｃｖ（使用可能な残電力が対応する）および定着リロード要否（定着温度の急速立ち上げの要否）をパラメータとして定められている。具体的には、キャパシタ電圧Ｃｖが高いと補助電源３２の給電能力があるので、電流上限値ＭＣＤは、補助電源３２から給電する可能性ならびに給電時の出力電流値が高くなる低値（ＭＣＤｔ１）に定められ、キャパシタ電圧Ｃｖが低いと高値（ＭＣＤｔ３）に定められている。なお、負荷電流は細かく見ると一定ではなく、短い周期の変動が重なったものである。図６に示す負荷電流検出器３３の負荷電流検出信号は、ローパスフィルタ６２，６３で、負荷電流の瞬時の変動分を平滑化しているので、定電圧電源３０は該平滑化したレベルの電流を負荷に給電する。すると、電流上限値ＭＣＤが該変動分よりも低い設定値であるときには、該変動分の負荷電流期間は、定電圧電源３０から負荷３５への給電が実質的に停止することになる。これを避けるために、電流上限値ＭＣＤは常に、該変動分よりも高い値となるように定めている。すなわち、電流上限値ＭＣＤの最低値ＭＣＤｔ１は、短い周期の負荷変動の振幅よりも高い値である。

キャパシタ電圧Ｃｖが放電禁止閾値Ｖｃｓ以下であると、電流上限値ＭＣＤは補助電源３２（キャパシタ３７）からの給電を禁止する最高値（ＭＣＤｔ３）すなわち負荷の全てを定電圧電源３０が負担する最高値に定められている。リモートセンシング電源２６の出力端の電圧（電源２６の出力電圧：２次側電圧）は略２４Ｖ一定であるので、キャパシタ電圧Ｃｖ（電源２６の入力電圧：１次側電圧）が低下するに従い、リモートセンシング電源２６が同一電流値を出力するための電源２６の入力側電流値（１次側電流値）が増大する。過分な入力側電流値に耐える昇圧レギュレータ４０はコスト高になり、また超過大な入力側電流値に耐える実用的な昇圧レギュレータは実現できない。そこで経済的な観点から、本実施例では、放電禁止閾値（放電停止電圧）Ｖｃｓは、キャパシタ３７の満充電電圧の５０％に定めている。

定着リロード要であると定着電力ＨＲＰは高値に、定着リロード不要であると低値に定められている。定着リロード不要の待機モードでは作像プロセスを実行しないので、負荷３５の消費電力は少ない。待機モードから動作モードに切り換わる直前の、定着リロード時（定着器温度を急速に立ち上げるとき）には、負荷３５の消費電力が中レベルまで増大するので、ＭＣＤを低くして、補助電源３２からの電力供給を大きくすることで、多くの電力を定着用電力に割り当てることができる。

動作モードの電力分配テーブル（表２）の定着電力ＨＲＰおよび電流上限値ＭＣＤは、補助電源３２のキャパシタ３７の電圧Ｃｖ（使用可能な残電力が対応する）および定着リロード終了後の定着必要熱量が大きいか、中くらいかをパラメータとして定められている。

図９を再度参照する。上述のステップ２の「待機モードの給電設定（表１）」では、その時点の定着器温度に基づいて定着リロード要否を判定し、かつ、その時点のキャパシタ電圧Ｃｖが、高（放電禁止閾値Ｖｃｓより高い）か低（放電禁止閾値以下）かを判定して、判定結果に対応する定着電力ＨＲＰおよび電流上限値ＭＣＤを待機モードの電力分配テーブル（表１：不揮発性ＲＡＭ２４）から読み出して、読み出した定着電力ＨＲＰを指定する制御信号を定着電源３１に、読み出した電流上限値ＭＣＤはＤ／Ａコンバータ６５に、それぞれ与える。次のステップ３で入出力制御２０がリモートセンシング電源２６への電源ＯＮ／ＯＦＦ指示信号を「ＯＮ」指示のＨに切り換えることにより、昇圧レギュレータ４０がＤＣ／ＤＣコンバータ動作を開始する。

定着器温度が定着リロードの目標温度に達すると、入出力制御２０は、操作者による画像処理指示があるかないかの判断をする（４，５）。

画像処理指示があると、「動作モードの給電設定（表２）」（６）を実行する。すなわち、まず、動作モードの電力分配テーブル（表２：不揮発性ＲＡＭ２４）上の「定着必要熱量大」の列の、キャパシタ電圧Ｃｖに対応する、定着電力ＨＲＰおよび電流上限値ＭＣＤを読み出して、定着電源３１およびＤ／Ａコンバータ６５に与える。動作モードが継続すると、定着器２１４が十分温まるので、表２の「定着必要熱量中」の列から、ＨＲＰおよびＭＣＤを読み出して、定着電源３１およびＤ／Ａコンバータ６５に与える。

画像処理が終了するとき、入出力制御２０は、待機モードの電力分配テーブル（表１）「定着リロード不要」の列の、その時点のキャパシタ電圧Ｃｖに対応する定着電力ＨＲＰおよび電流上限値ＭＣＤを読み出して、定着電源３１およびＤ／Ａコンバータ６５に与え（８）、画像処理指示を待つ（９）。

その後は、画像処理指示があると上述のステップ２〜７に関連して説明した、定着電力ＨＲＰおよび電流上限値ＭＣＤの読み出しと定着電源３１およびＤ／Ａコンバータ６５への更新出力を行う（１０〜１４）。

また、画像処理動作がなく、画像処理指示待ちのときには、キャパシタ電圧Ｃｖを読み込んで充電要か検索して（１５）、充電要であると充電器３８を用いてキャパシタ３７に充電する（１６）。画像処理動作がなく、画像処理指示待ち（待機モード）が設定時間継続すると（１７）、このときキャパシタ３７が充電不要であると、リモートセンシング電源２６の電源ＯＮ／ＯＦＦコントローラ５５に与えている電源ＯＮ／ＯＦＦ指示信号を、「ＯＦＦ」を指示するＬに切り換えてから（１８）、省エネモードに移行する（１９）。待機モードが設定時間継続したときキャパシタ３７が充電中であると、充電が完了してから省エネモードに移行する。省エネモードに移行するとき入出力制御２０は、定着電源３１をオフし、かつ定電圧電源３０の、作像に所要の負荷へ給電する回路部をオフにする。この省エネモードでは、入出力制御２０はスリープ状態であり、定電圧電源３０の、省エネモードでもオンにされている一部電源回路から給電されるユーザアクセス監視回路が、ユーザアクセスを検出して待機モードに移行する電源オンを行って、各部に、画像処理指示を待つ定常動作電圧が加わるまで、スリープ状態を継続する。待機モードに移行すると、すなわち複写機各部に定常動作電圧が加わると、これにより入出力制御２０がウェイクアップして、上述の「給電制御」ＰＳＣａを開始する。

本実施例では、定着器温度を急速に立ち上げる定着リロードを行うときの定着電力ＨＲＰｔ１はＡＣ１３００Ｗ相当値、定着リロードが終わり印刷開始後、しばらくは定着電力ＨＲＰｔ２はＡＣ１２００Ｗ相当値、印刷を開始し定着器が十分温まった後の定着電力ＨＲＰｔ３は、９００Ｗ相当値にしている。定電圧電源３０の出力電流の上限値を規定する電流上限値ＭＣＤは、定着電力ＨＲＰを高くするときは低くして定電圧電源３０によるＡＣ電力消費を下げる。これによって不足する負荷電力は補助電源３２（リモートセンシング電源２６）が分担する。ＨＲＰが高（ＨＲＰｔ１）のときは、ＭＣＤを低（ＭＣＤｔ１）にする。ＭＣＤｔ１は、ＡＣ２００Ｗ相当値である。ＨＲＰが中（ＨＲＰｔ２）のときは、ＭＣＤを中（ＭＣＤｔ２）にすることができる。ＭＣＤｔ２は、ＡＣ３００Ｗ相当値である。ＨＲＰが低（ＨＲＰｔ３）のときは、ＭＣＤを高（ＭＣＤｔ３）にすることができる。ＭＣＤｔ３は、ＡＣ６００Ｗ相当値である。Ｃｖが放電禁止閾値Ｖｃｓ以下であると、２４Ｖ負荷を全て定電圧電源３０が分担する高値ＭＣＤｔ３とする。高値ＭＣＤｔ３とするときには、ＡＣライン２７からのＡＣ電力消費が１５００Ｗ以下となるように、定着電力ＨＲＰを下げる。

第２実施例は、第１実施例の補助電源３２のリモートセンシング電源２６の昇圧レギュレータ４０（図６）を、図１１に示すＳＥＰＩＣ（セピック）方式の昇降圧レギュレータ４０ａに変更したものである。昇降圧レギュレータ４０ａは、昇圧出力用の半導体スイッチ４１とダイオード４４およびキャパシタ４５との間に、降圧用のキャパシタ７１およびリアクトル７２を加えたものである。その他の構成および機能は、上述の、図１〜図５および図７〜図１０を参照して説明した第１実施例と同様である。電源ＯＮ／ＯＦＦ指示信号がＨ（オン指示）からＬ（オフ指示）に切り換わると、ＰＷＭコントローラ４２がＰＷＭ出力を停止し、スイッチ４１が連続オフになって、ダイオード４４への直流通電はキャパシタ７１で遮断されるので、キャパシタ３７の放電は停止する。したがって第１実施例で用いた電源ＯＮ／ＯＦＦコントローラ５５は省略可であるので、第２実施例では省略している。

電気二重層キャパシタは、放電停止電圧（放電禁止閾値Ｖｃｓ）を低くした方が、蓄電電力を多く使用できる。そこで第１実施例と同様に図１１に示す第２実施例でも満充電電圧の１／２に設計している。従って、リモートセンシング電源２６の入力電圧（キャパシタ電圧Ｃｖ）は、放電停止直前には満充電時の略半分の値であって、リモートセンシング電源２６の入力電流値が満充電時の入力電流の略２倍になってしまう。リモートセンシング電源２６の出力電流を大きく設計するときは、放電停止直前の入力電流値（キャパシタの放電電流値）が大きくなってしまわないように、電気二重層キャパシタを直列に接続する個数を増やし、放電停止直前のキャパシタ電圧（Ｖｃｓ）が小さくならないようにする必要がある。２４Ｖ負荷に給電するためには、補助電源３２のキャパシタ３７を、電気二重層キャパシタ直列数１０個から１９個の電気二重層キャパシタで構成する場合は、充電上限電圧（満充電電圧）が２４Ｖを超え、放電停止電圧が２４Ｖ未満になるので、昇降圧レギュレータを用いる。

第２実施例はこの態様の補助電源３２を用いているので、リモートセンシング電源２６のＤＣ／ＤＣコンバータを、図１１に示すＳＥＰＩＣ方式の昇降圧レギュレータ４０ａとしている。スイッチ４１がオフからオンに切り換わると、キャパシタ３７／インダクタ４３／スイッチ４１の経路に電流が流れるとともに、正に充電されていたキャパシタ７１がキャパシタ７１／スイッチ４１／リアクトル７２の経路で放電してリアクトル７２が電力を蓄積する。このときダイオード４４がキャパシタ４５の電圧で逆バイアスされているので、ダイオード４４からキャパシタ４５（出力）には電流は流れない。スイッチ４１がオンからオフに切換わると、キャパシタ３７／リアクトル４３／キャパシタ７１／ダイオード４４を通してキャパシタ４５（出力）に電流が流れるとともに、インダクタ７２の蓄積電力もダイオード４４を通してキャパシタ４５（出力）に流れる。このときキャパシタ７１が正に蓄電する。

キャパシタ３７の電圧をＥin、出力キャパシタ４５の電圧をＥoutとし、スイッチ４１のＰＷＭ制御によるオン／オフのオンデューティ比をＤとすると、
Ｅout＝Ｅin／（１−Ｄ）
となり、Ｅoutは定電圧電源３０の出力電圧２４Ｖに略等しく略一定であるので、Ｅinが高いと、レギュレータ４０ａが２４Ｖ負荷３５に供給する電流が大きくなりこれにより定電圧電源３０が２４Ｖ負荷３５に供給する電流が小さくなり負荷電流検出器３３の検出信号レベルが低下しこれにより出力電流コントローラ４６がＰＷＭコントローラ４２への指示信号レベルを下げこれによりＰＷＭコントローラ４２がスイッチ４１のオンデューテイ比Ｄを下げる、という連繋によって、スイッチ４１のオンデューテイ比Ｄが低値となる。Ｅinが低いと、その逆に、スイッチ４１のオンデューテイ比Ｄが高値となる。このように、キャパシタ３７の電圧の高低に応じてスイッチ４１のオンデューテイ比Ｄが自動的に推移する。

なお、第１実施例と同様に、定電圧電源の出力電流上限値ＭＣＤが高値を示すときには、出力電流コントローラ４６がＰＷＭコントローラ４２に与える信号電圧が高く、これによりＰＷＭコントローラ４２がスイッチ４１のオンデューテイ比Ｄを低くしているが、電流上限値ＭＣＤが低く変えられると、出力電流コントローラ４６がＰＷＭコントローラ４２に与える信号電圧が低くなり、これによりＰＷＭコントローラ４２がスイッチ４１のオンデューテイ比Ｄを高くする。

本発明の第１実施例のキャパシタ電源装置を装備した複合機能複写機ＭＦ１の外観を示す正面図である。 図１に示すカラープリンタ２００の拡大縦断面図である。 図１に示す複写機ＭＦ１の電気系統のシステム構成を示すブロック図である。 図３に示す主電源２９および補助電源３２の構成の概要を示すブロック図である。 図３および図５に示す入出力制御２０の構成の概要を示すブロック図である。 図４に示すリモートセンシング電源２６および負荷電流検出器３３の構成を示す電気回路図である。 （ａ）は図６に示す負荷電流検出器３３の、負荷電流値（横軸）に対応して発生する負荷電流検出信号レベル（縦軸）を示すグラフ、（ｂ）は負荷電流検出器３３の負荷電流検出信号レベル（横軸）とリモートセンシング電源２６および定電圧電源３０の出力電流値との関係を示すグラフ、（ｃ）は、電圧リミッタ５１の高電圧制限機能による、リモートセンシング電源２６の出力電圧（横軸）と出力電流値（縦軸）との関係を示すグラフである。 負荷３５の電流値（ｄ），定電圧電源３０の２４Ｖ電流出力上限値ＭＣＤ，定電圧電源３０の２４Ｖ出力電流値（ｅ），リモートセンシング電源２６の出力電流値（ｆ），定着電源３１のＡＣ電力消費（ｂ），定電圧電源３０の２４Ｖ出力によるＡＣ電力消費（ｃ）およびＡＣ給電ライン２７に対するＡＣ電力消費（ａ）の関係を示すタイムチャートである。 図５に示す入出力制御２０（のＣＰＵ２１）による給電制御の概要を示すフローチャートである。 入出力制御２０の給電制御によって操作される、定着電力ＨＲＰならびに主電源２９の２４Ｖ電流出力上限値ＭＣＤと、負荷３５の電流（負荷電流），主電源２９の２４Ｖ出力電流および補助電源３２の出力電流との関係を示すタイムチャートである。 第２実施例のリモートセンシング電源２６の昇降圧レギュレータ４０ａの構成を示す電気回路図である。

２０１：感光体
２０２：帯電装置
２０３：露光装置
２０４，２０７：現像装置
２０８，２１５：転写ベルト
２０９〜２１１：給紙カセット
２１４：定着器
２２４：排紙ガイド
２２５：排紙ローラ
２２６：排紙スタック
２２７：補給トナー収納部
２３３：レジストローラ

Claims (15)

1. 外部から供給される電力を入力源に用いる定電圧出力の第１電源，蓄電装置および該蓄電装置の電力を入力源に用いる第２電源を備え、第１電源の出力と第２電源の出力を並列に接続し、第１電源からの電力と第２電源からの電力の両方を同時に負荷に供給する電源装置において、
   前記第１電源の出力電流値を検出する負荷電流検出手段；および、
   該負荷電流検出手段が検出した出力電流値と電流目標値との差を小さくする方向に第２電源の出力電流を制御する制御手段；
   を備えることを特徴とする電源装置。
2. 外部から供給される電力を入力源に用いる定電圧出力の第１電源，蓄電装置および該蓄電装置の電力を入力源に用いる第２電源を備え、第１電源の出力と第２電源の出力を並列に接続し、第１電源からの電力と第２電源からの電力の両方を同時に負荷に供給する電源装置において、
   前記第１電源の出力電流値を検出する負荷電流検出手段；および、
   該負荷電流検出手段が検出した出力電流値が前記第１電源の電流目標値を上回った量が大きい場合に前記第２電源からの出力電流が大きくなり、当該上回った量が小さい場合に前記第２電源の出力電流が小さくなるように前記第２電源の出力電流をフィードバック制御する制御手段；
   を備えることを特徴とする電源装置。
3. 前記蓄電装置は、キャパシタを含む；請求項１又は２に記載の電源装置。
4. 前記キャパシタは、電気二重層キャパシタである；請求項３に記載の電源装置。
5. 前記蓄電装置は更に、前記キャパシタに充電するキャパシタ充電手段を含む；請求項３又は４に記載の電源装置。
6. 電源装置は更に、第1電源から負荷に流れる電流値の電流目標値を発生して前記制御手段に与える電流指示手段を含む；請求項１乃至５のいずれか１つに記載の電源装置。
7. 前記電流指示手段は、前記負荷の通電も制御する；請求項６に記載の電源装置。
8. 前記電流指示手段は、前記電流目標値を操作して第１電源が前記負荷に給電する電流値を制御する、請求項７に記載の電源装置。
9. 前記電流目標値は、短い周期の前記負荷の電流変動よりも高い値である、請求項１乃至８のいずれか１つに記載の電源装置。
10. 第２電源は、前記蓄電装置の電力を変圧出力する、出力電力を制御し得る変圧レギュレータを含み、該変圧レギュレータの出力を、前記負荷に、第１電源の前記負荷への給電に加えて供給し；前記制御手段(46)は、前記第１電源の出力電流値を前記電流目標値対応の値に合わせるための制御信号を前記変圧レギュレータに与えるフィードバック制御手段である；請求項１乃至９のいずれか１つに記載の電源装置。
11. 前記変圧レギュレータは、昇圧レギュレータである；請求項１０に記載の電源装置。
12. 前記変圧レギュレータは、昇降圧レギュレータである；請求項１０に記載の電源装置。
13. 前記変圧レギュレータは、ブースト方式のレギュレータである；請求項１０に記載の電源装置。
14. 前記変圧レギュレータは、ＳＥＰＩＣ方式のレギュレータである；請求項１２に記載の電源装置。
15. 用紙上に画像を形成する作像装置；および、
    該作像装置の電気的負荷に給電する請求項７又は８に記載の電源装置；
    を備える画像形成装置。

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