JP4991194B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、加熱手段に蓄電した電力を供給する蓄電装置、前記蓄電装置を有する画像形成装置、及び、前記蓄電装置から供給された電力により発熱する加熱装置に関する。
複写機、プリンタ、ファクシミリ、MFP(Multi Function Peripherals)等の画像形成装置は、加熱したトナーを普通紙等に定着させる工程を有する。定着方式としては、高速性、安全性の要請からヒートローラ方式が採用されることが多い。ヒートローラ方式では、ハロゲンヒータなどの発熱部材により加熱される加熱ローラと、この加熱ローラに対向して配置される加圧ローラとが圧接されて、加熱ローラと加圧ローラとの間に普通紙等を通過させて未定着トナー像を熱と圧力で固定する。
加熱ローラは、芯金が鉄やアルミニウムなどの金属からなるローラを主に使用しており、熱容量が大きい。このため、使用時に使用可能温度である約180℃前後まで昇温するには数分から十数分の長い立ち上がり時間が必要となってしまい、ユーザにとって待ち時間が長い。
ハロゲンヒータなどの発熱部材の電力容量を大きくできれば大電流を印可できるので待ち時間を短縮できるが、商用電源が100V程度であると大電流を印可する装置や配線に過大のコストが必要となり好ましくない。
加熱ローラの昇温時間を短くするために、加熱ローラの熱容量を小さくすることも可能であるが、加熱ローラの熱容量を小さくすると連続して画像形成する場合に加熱ローラの温度落ち込みが発生し、所定数印刷するたびに待ち時間が生じてしまう。
このため、画像形成装置では、ユーザが画像形成を行わない待機時にも、加熱ローラに電力を供給して加熱ローラの温度を使用可能温度よりやや低い予熱温度に保っており、使用時に短時間に使用可能温度まで立ち上がるようにしている。したがって、画像形成装置を使用していない待機時にも画像形成には不必要な、余分なエネルギーが消費されていた。
ところが近年、環境保全活動が高まり、画像形成装置も省エネ化が求められている。画像形成装置全体の消費エネルギーのうち、割合の大きい待機時消費エネルギーを削減すると省電力化の効果が大きいとされている。
そこで、補助電源を備え、定着装置の待機時に補助電源(二次電池)を充電し、定着装置を立ち上げたときに主電源装置と補助電源から電力を供給して立ち上がり時間を短縮する技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。
しかし、特許文献1に示された技術は、二次電源として一般に鉛蓄電池、ニカド電池、ニッケル水素電池を使用しているため、充放電を繰り返すと容量が劣化して低下していき、また、大電流で放電するほど寿命が短いという性質を持つ。またメモリ効果による容量低下という現象もあるため、画像形成装置として用いるには充分でない。
この点を鑑み、補助電源として充放電可能なキャパシタ を使用し、補助電源を用いて発熱体に供給する電力量を調整する技術が提案されている(例えば特許文献2参照)。かかる技術は、商用電源から供給する電力により加熱ローラを加熱すると共に、キャパシタ を用いた補助電源から供給する電力により加熱ローラを加熱する構成を有し、加熱ローラの温度に応じてキャパシタからの電源供給をオン、オフさせて供給電力量を調整している。
特開平10−282821号公報 特開平2003−297526号公報
しかしながら、特許文献2に記載されたキャパシタを用いた画像形成装置は、キャパシタとは別に専用の充電器を用いる必要があり、コスト高となると共に実装スペースが大きくなってしまう。
本発明は、上記問題に鑑み、コストの低減及び小型化が可能な蓄電装置、画像形成装置及び加熱装置を提供することを目的とする。
上記問題に鑑み、本発明は、蓄電装置が接続される画像形成装置において、前記蓄電装置は、商用電源から定電圧を生成する定電圧生成手段(例えば、DC/DCコンバータ12)と、定電圧生成手段により生成された定電圧の電圧を昇圧する昇圧回路(例えば、高周波トランスやチョークコイル)と、前記定電圧生成手段により生成され前記昇圧回路で昇圧された電荷を蓄電するキャパシタ9と、外部装置と通信して前記外部装置の動作に応じて、キャパシタへの充電を制御する第一の回路制御部(定電流/定電力充電電圧発生回路7)と、を有し、当該画像形成装置が所定の第一の条件を満たしかつ前記定電圧生成手段により生成され前記昇圧回路で昇圧された電荷の前記キャパシタへの蓄電が行われていないときに、当該画像形成装置に備えられた第一の負荷に対して前記定電圧生成手段の出力電圧を供給させ当該画像形成装置が所定の第二の条件を満たしかつ前記定電圧生成手段により生成され前記昇圧回路で昇圧された電荷の前記キャパシタへの蓄電が行われていないときに第二の負荷に対して前記キャパシタの電力を供給させる第二の回路制御部と、を有し、前記蓄電装置から当該画像形成装置へ備えられた第一の負荷への前記出力電圧は、前記キャパシタに蓄電された電圧とは異なる電圧である、ことを特徴とする蓄電装置を提供する。
本発明によれば、コストの低減及び小型化が可能な蓄電装置を提供することができる。外部装置は例えば画像形成装置であるので、商用電源により画像形成を行い画像形成動作中でない場合、蓄電装置に充電できるので、蓄電装置を単体で設ける必要がないためコストの低減及び小型化が可能となる。キャパシタの充電はリチウム電池等と比べて非常に高速なので、画像形成動作が遅延することもない。また、キャパシタに充電された電圧と異なる定電圧生成手段の電圧を外部に出力する出力手段を有するため、作動電圧の異なる負荷に電力を供給できる。
また、本発明の一形態において、前記蓄電装置は、前記定電圧生成手段と当該画像形成装置との接続を開閉する第1の開閉回路(例えば、開閉回路26)を有し、前記第二の回路制御部は、前記第1の開閉回路が開閉する、ことを特徴とする。
本発明によれば、定電圧生成手段と外部装置の接続を外部装置の動作状態に応じて制御できる。外部装置の動作状態とは、例えば、画像形成動作をして電力を消費している状態をいう。
また、本発明の一形態において、前記定電圧生成手段と前記昇圧回路との接続を開閉する第2の開閉回路(例えば、開閉回路4)を有し、前記第二の回路制御部は、前記第2の開閉回路開閉する、ことを特徴とする。
本発明によれば、定電圧生成手段と昇圧回路の接続を外部装置の動作状態に応じて制御できる。
また、本発明の一形態において、前記蓄電装置は、前記定電圧生成手段と当該画像形成装置との接続を、前記昇圧回路との接続に切り替える切替回路(例えば、切替回路77)を有し、前記第二の回路制御部は、前記切替回路を前記定電圧生成手段と前記昇圧回路との接続に切り換える、ことを特徴とする。
本発明によれば、定電圧生成手段と、昇圧回路又は外部装置との接続を外部装置の動作状態に応じて切り替え制御できる。
また、本発明の一形態において、前記蓄電装置は当該画像形成装置と通信する通信手段を有し、前記第一の回路制御部は、当該画像形成装置から前記キャパシタの充電が可能であることを示す充電可能信号を受信した場合、前記キャパシタを充電する、ことを特徴とする。
また、本発明の一形態において、前記蓄電装置は、前記キャパシタの充電電圧を検出する充電電圧検出回路と、前記キャパシタの充電電流を検出する充電電流検出回路と、を有し、前記第一の回路制御部は、前記充電電圧検出回路により検出された充電電圧、又は、前記充電電流検出回路により検出された充電電流に基づき、前記キャパシタを定電流充電又は定電力充電するよう前記昇圧回路を制御する、ことを特徴とする。
本発明によれば、キャパシタの充電電圧又は充電電流に応じて、定電流充電又は定電力充電することができる。充電電流を制限するとともに、充電時間が短縮されるよう最適化された時間で充電できる。また、定電力充電を併用することで効率よく充電できる。
また、本発明の一形態において、前記蓄電装置は、前記キャパシタを構成する各キャパシタセルの満充電を検出するセル満充電検出回路と、前記キャパシタの満充電を検出する全セル満充電検出回路と、を備え、前記第一の回路制御部は、前記セル満充電検出回路により一以上のキャパシタセルの満充電が検出された場合、定電流充電を行い、前記全セル満充電検出回路により前記キャパシタの満充電が検出された場合、充電を停止する、ことを特徴とする。
本発明によれば、一つのキャパシタセルが充電されたら定電流充電を行い、全セルが満充電となったら充電を停止することができる。
また、本発明の一形態において、前記第二の回路制御部は、前記蓄電装置から送信された前記充電電圧の信号に基づき、前記第1の開閉回路の開閉、若しくは、前記第2の開閉回路の開閉、又は、前記切替回路を切り替える、ことを特徴とする。
本発明によれば、充電電圧が低下した場合には開閉回路や切替回路を昇圧回路に切り替えて充電することができ、また、充電電圧が所定以上であれば開閉回路や切替回路を外部装置に切り替えて画像形成などの動作を行うことができる。
また、本発明の一形態において、前記第二の負荷は定着装置の加熱手段である、ことを特徴とする。
本発明によれば、キャパシタの電力を定着装置の加熱手段に供給できるので、定着装置が所定の温度に到達する時間を短縮できる。
また、本発明の一形態において、当該画像形成装置は、画像形成が終了してから所定時間が経過した場合、動作モードを切り替える動作モード切替手段を有し、前記動作モード切替手段により動作モードが消費電力を低減する省エネモードに切り替えられた場合、 前記第二の回路制御部は、前記第1の開閉回路若しくは前記第2の開閉回路を開き、又は、前記切替回路を前記昇圧回路側に切り替える、ことを特徴とする。
本発明によれば、省エネモードの場合に、第1の開閉回路若しくは第2の開閉回路を開き、又は、切替回路を昇圧回路に切り替えるので、省エネモードの場合に蓄電装置に充電することができ、省エネモードから通常モードに復帰した場合にキャパシタの電力を使用して定着装置の温度を短時間で上昇させることができる。
また、本発明の一形態において、画像形成を開始する画像形成動作開始信号が入力された場合、前記第二の回路制御部は、前記第1の開閉回路若しくは前記第2の開閉回路を閉じ、又は、前記切替回路を当該画像形成装置側に切り替え、画像形成が終了した場合、前記第二の回路制御部は、前記第1の開閉回路若しくは前記第2の開閉回路を開き、又は、前記切替回路を前記昇圧回路に切り替える、ことを特徴とする。
本発明によれば、例えばユーザが画像形成装置を操作して画像形成動作開信号が入力された場合や、省エネ解除スイッチ(圧版開放SW,ADFの原稿検知SW等)が入力された場合、第1の開閉回路若しくは第2の開閉回路を閉じ、又は、切替回路を外部装置に切り替えるので、画像形成を行うことができる。
また、本発明の一形態において、当該画像形成装置は、前記定着装置の温度を検出する定着温度検出手段を有し、記定着温度検出手段により検出された温度が所定よりも低い場合、前記キャパシタに蓄電された電力を放電して前記加熱手段に供給する、ことを特徴とする。
本発明によれば、定着装置の温度を検出して、定着装置の温度が所定よりも下がったらキャパシタに蓄電された電力を放電して加熱手段に供給するので、定着装置を加熱できる。
コストの低減及び小型化が可能な蓄電装置、画像形成装置を提供することができる。
以下、本発明の実施するための最良の形態について、図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。本実施の形態の蓄電装置を適用した画像形成装置は、大きく2つの実施形態に区別される。第1の実施形態では、商用電源を定電圧化し昇圧した後にキャパシタに蓄電する蓄電装置を、第2の実施形態では、商用電源を定電圧化しキャパシタに蓄電しておき、キャパシタから取り出した後に昇圧する蓄電装置をそれぞれ説明する。
〔第1の実施形態〕
本実施の形態の蓄電装置は、専用の充電器を使用せずに商用電源をDC化し、出力電圧を安定化する電源生成回路(DC/DCコンバータ)からの出力を必要な時に画像形成動作のために供給し、それ以外の場合はキャパシタバンクの充電に使用する。専用の充電器を用いず本体負荷に用いるDC/DCコンバータと兼用することで電源回路構成を簡略化し、画像形成装置の製造コストや実装スペースの低減が可能となる。
はじめに、蓄電装置が適用された画像形成装置について説明する。図1は、画像形成装置が有する定着装置の概略断面図を示す。回転体からなる画像担持体として、例えばドラム形状の感光体101が用いられ、図示しない駆動部により例えば矢印の方向へ回転駆動される。感光体101の周りには、回転方向に順次、帯電手段としての帯電装置102、露光手段の一部を構成するミラー103、現像手段として現像装置104、転写紙P(OHP紙などでもよい)に感光体1上の未定着トナー像を転写する転写手段としての転写装置105、クリーニング手段としてのクリーニング装置106などが配置されている。
帯電装置102は帯電ローラからなり、現像装置104は現像ローラ104aを有する現像装置からなる。クリーニング装置106は感光体101の外周面に摺接するブレード106aを有する。感光体101は帯電装置102と現像ローラ104aとの間で露光手段によりミラー103を介して露光光Lbで走査されるようになっており、感光体101上の露光光Lbが照射される位置を露光部107という。転写装置105は感光体101の下面と対向しており、感光体101上の転写装置105と対向する位置を転写部108という。
転写紙Pは、不図示の給紙トレイから給紙コロ110により送り出され、搬送ガイドにより案内されてレジストローラ109で一旦停止する。転写部8より転写紙搬送方向下流側の位置には加熱ローラ111を有する加熱装置としての定着装置112が配置されている。
本実施の形態の画像形成装置においては、次のように画像形成が行われる。使用時には感光体101が回転を始め、この感光体101の回転中に感光体101が暗中において帯電装置102により均一に帯電され、露光手段によりミラー103を介して露光光Lbが感光体101の露光部107に照射されて感光体101が走査されることにより、形成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。感光体101上の静電潜像は、感光体101の回転により現像装置104のところに移動してきて、ここで現像装置104によりトナーで可視像化されてトナー像が形成される。
一方、給紙コロ110により給紙トレイから転写紙Pの給送が開始され、この転写紙Pは破線で示す搬送経路を経て一対のレジストローラ109の位置で一旦停止して感光体101上のトナー像と転写部108で合致するような送り出しのタイミングを待つ。この送り出しのタイミングが到来すると、レジストローラ109の位置で停止していた転写紙Pはレジストローラ109により送り出されて転写部108に向けて搬送される。
感光体101上のトナー像と転写紙Pとは転写部108で合致し、転写装置105による電界により感光体101上のトナー像が転写紙Pに転写される。従って、感光体101、帯電装置102、露光手段、現像手段104、転写装置105は、転写紙P上に未定着のトナー像からなる未定着画像を形成する像形成手段を構成する。転写紙Pは、転写されたトナー像を担持し、定着装置112に向けて搬送される。この転写紙Pは、定着装置112を通過する間に加熱、圧力によりトナー像が定着され、図示しない排紙部に排紙される。また、転写部108で転写されずに感光体101上に残った残留トナーは、感光体101の回転と共にクリーニング装置106に至り、クリーニング装置106を通過する間にブレード106aで清掃されて次の画像形成に備える。
図2(a)は定着装置を拡大した図を示す。定着装置は、加熱部としての定着ローラ111と、この定着ローラ111に圧接される加圧部材としての加圧ローラ113とを有する。定着ローラ111及び加圧ローラ113は図示しない駆動部により回転駆動され、定着ローラ111はAC定着ヒータ61、62、及びDC定着ヒータ22の発熱により加熱されて温度が上がる。このAC定着ヒータ61、62及びDC定着ヒータ22は、ハロゲンヒータが用いられているが、ハロゲンヒータに限られず、その他抵抗発熱体などの発熱部材を用いてもよい。
定着ローラ111の表面にはサーミスタ28a、610a、620aが当接され、定着ローラ111の表面温度(定着温度)を検出する。サーミスタ610aは一方のAC定着ヒータ、サーミスタ620aは他方のAC定着ヒータに対応する測定領域に配置され、サーミスタ28aはDC定着ヒータ22に対応する測定領域に配置されている。
AC定着ヒータ61、62は、定着ローラ111の温度が目標温度に達していないときにONされて定着ローラ111を加熱する主たるヒータである。また、DC定着ヒータ22は、画像形成装置の主電源投入の時や省エネのためのオフモード時からコピー可能となるまでの立ち上げ時等、すなわち、定着装置112のウォームアップ時にONされたり、又は、画像形成時に定着ローラ111の温度が目標温度に達してないときにONされる定着ローラ111を加熱する補助的なヒータ(補助ヒータ)である。
このような定着装置112では、トナー画像を担持した転写紙Pが定着ローラ111と加圧ローラ113とのニップ部を通過する際に定着ローラ111及び加圧ローラ113によって加熱及び加圧される。これにより、転写紙Pにはトナー画像が定着される。
また、定着装置112の形態は図2(a)の形態に限られるものではなく、DC定着ヒータ22により補助的にローラを加熱するものであればどのような形態であってもよい。図2(b)は、定着装置の別の一形態であるベルト定着装置の一例を示す。
ベルト定着装置は、ベルトローラ115とヒートローラ117とに定着ベルト120がループ状に張架されている。また、ベルトローラ115とヒートローラ117との間で定着ベルト120を狭圧する加圧ロータ116を備える。ヒートローラ117にはAC定着ヒータ61,62と昇温されたヒートローラ117の温度を検出するサーミスタ610a、620aが備えられている。また、加圧ローラ116には、ハロゲンヒータ22と、ハロゲンヒーター22により昇温された加圧ローラ116の温度を検出するサーミスタ28aが備えられている。
ベルトローラ115が回転駆動すると、定着ベルト120を介してヒートローラ117が回転すると共に、定着ベルト120を加圧する加圧ローラ116が摺動抵抗により回転する。トナー画像が形成された転写紙Pを定着ベルト120と加圧ローラ116との間を搬送することにより、トナー画像を融着して転写紙Pに定着させる。以下、DC定着ヒータに電力を供給する蓄電装置について実施例を挙げて説明する。
図3は本実施の蓄電装置の概略回路図を示す。図3の蓄電装置は、交流の商用電源が整流された後にDC/DCコンバータ12に接続され、DC/DCコンバータ12の出力が画像形成装置の本体負荷20と充電部31に接続されている。充電部31は高周波トランスを有し、DC/DCコンバータ12の電圧V1を電圧V2に昇圧し、キャパシタバンク9に充電する。充電された電力は、DC定着ヒータ22の温度に応じて昇温FET制御バッファ回路19bにより定着ヒータ22に供給される。また、DC/DCコンバータ12と本体負荷20は、開閉回路26を介して接続されており、画像形成動作を行う場合には開閉回路26が閉じてDC/DCコンバータ12から供給される電力を使用して本体負荷20が画像形成を行う。その際、定着ヒータの温度が所定よりも低い場合、キャパシタバンク9から放電され定着ヒータ9に電力が供給される。また、画像形成動作が行われていない場合、開閉回路26が開いてもキャパシタバンク9の充電を行うことができる。以下、詳細に説明する。
図4は蓄電装置及び画像形成装置の回路図を示す。なお、図4において図3と同一構成部分には同一の符号を付した。交流電源は、主電源スイッチ11、フィルタ1及び全波整流回路2を介してDC/DCコンバータ12と接続されている。DC/DCコンバータ12は充電部31に接続されると共に、開閉回路26を介して本体負荷20に接続されている。充電部31は充電電圧検出回路16及び均等化回路17を介してキャパシタバンク9に接続されている。キャパシタバンク9は、放電回路19を介してDC定着ヒータ22に接続される。また、交流電源とAC定着ヒータ61、62が接続されている。DC定着ヒータ22、AC定着ヒータ61及び62の温度は、それぞれに対応して配置されたDCヒータ用サーミスタ28a、ACヒータ用サーミスタ610a及び620aにより検出される。交流電源はまた、全波整流回路32を介してDC/DCコンバータ33と接続されており、不図示の本体負荷と接続される。DC/DCコンバータ33は省エネ解除SW24に接続されており、省エネモードの場合省エネ解除SW24が開き、省エネモードが解除される場合閉じた状態となる。
蓄電装置は、定着ヒータの温度制御や開閉回路26の開閉を制御するエンジン制御部10を有し、エンジン制御部10は充電部31が有する定電流/定電力充電電圧発生回路7、及び、リレードライブ回路25を介して開閉回路26と接続されている。また、エンジン制御部10は充電電圧検出回路16、放電回路19、DCヒータ22、ACヒータ61、62、コントロール回路8、サーミスタ28a、ACヒータ用サーミスタ610a及び620a、本体負荷20、コントロール回路8と接続されている。なお、蓄電装置単体の構成については後述する。
はじめに、画像形成装置の全体を制御するコントロール回路8について簡単に説明する。 コントロール回路8は、画像形成装置の全体を制御するCPU8aとCPU8aに接続された、シリアルコントローラ(SCI)8b、ROM,RAM、プリンタで使用する画像展開用のワークメモリ、書き込み画像のイメージデータを、一時蓄えるフレームメモリ、CPU周辺を制御する機能を搭載したASIC及びそのインターフェース回路等で構成される。 ROMには画像形成のための各種のプログラムが格納されており、例えば、エンジン制御部10との通信を行ったり、開閉回路の開閉や切替回路の切り替えをエンジン制御部10に指示する。
CPU8aには、ユーザのパネルの操作を検出してシステム設定の入力を行い、また、ユーザにシステムの設定内容状態を表示する操作部制御回路73、定着ヒータの温度制御を行うエンジン制御部10が、シリアルコントローラ(SCI)8bを介して接続されている。ユーザが画像形成を行うためにパネル等を操作すると、操作制御回路73が操作の内容を検出して、エンジン制御部10に画像形成を指示する画像形成動作開始信号をエンジン制御部10に送出する。
次に、AC電源からの充電部31を介しキャパシタバンク9に充電される動作を説明する。主電源スイッチ11を介して交流電源(商用電源)と全波整流回路2とが接続されており、交流電源からの交流は全波整流回路2で全波整流される。全波整流回路2は平滑コンデンサC4及びDC/DCコンバータ12と接続されており、全波整流回路2からの出力は平滑コンデンサC4によりリップル成分等が除去されると共に、DC/DCコンバータ12に入力される。
DC/DCコンバータ12により所定の電圧に安定化された出力は画像形成装置の負荷20に供給され、画像形成装置の表示部や制御装置に供給される。画像形成装置の負荷20については後述する。
また、DC/DCコンバータ12は充電部31に接続されている。充電部31は、高周波トランス3、整流回路4、チョークコイル5及びコンデンサC2、スイッチングレギュレータIC(以下、単にスイッチングICという)13、FET6、及び、定電流/定電力充電電圧発生回路7を有する。
DC/DCコンバータ12により所定の電圧に安定化された出力は、開閉回路26を介して画像形成装置の負荷20に供給される。開閉回路26はリレー26aを有し、リレー26aに通電されると開閉回路26が閉じ、DC/DCコンバータ12から画像形成装置の負荷20に電力が供給される。
DC/DCコンバータ12からの出力は、高周波トランス3の一次コイル3aに接続され、一次コイル3aにスイッチング手段としてFET6が直列に接続されている。スイッチングIC13から出力されるPWM信号によりFET6は、ON,OFF動作し、一次コイル3aにはスイッチング電流が流れる。
この一次コイル3aに流れるスイッチング電流により、高周波トランス3の二次コイル3bにスイッチ電圧が誘起される。したがって、スイッチング電流の導通期間を制御することで、二次コイル3bの出力電圧の制御を行うことができる。
高周波トランス3の二次コイル3bには整流回路4としてダイオードが接続され、スイッチング電圧は整流回路4で整流され、チュークコイル5及びコンデンサC2により平滑され、直流出力に変換される。直流出力はダイオードD3を介してキャパシタバンク9に供給され、キャパシタバンク9の個々のキャパシタセルが充電される。
スイッチングIC13はPWM信号を発生させ、FET6のゲートにPWM信号を入力して一次コイル3aの導通期間を制御し、高周波トランス3の出力電圧を制御する。PWM信号の周波数は、スイッチングIC13の出力側に接続される抵抗値とコンダンサ容量(いずれも不図示)により決定される。
スイッチングIC13は、定電流/定電力充電電圧発生回路7から供給される出力電圧に応じ、パルス幅を変調させる電圧―パルス幅変換回路を備えている。したがって、スイッチングIC13は、定電流/定電力充電電圧発生回路7の出力電圧に応じ、変調されたパルス幅のPWM信号をFET6のゲートに出力する。PWM信号のパルス幅に基づき高周波トランス3の一次コイル3aがスイッチングされるので、高周波トランス3の二次コイル3bの出力電圧を制御して発生させることができる。
本実施例のキャパシタバンク9には、満杯充電時にA〔V〕になるキャパシタセル(電気二重層コンデンサセ)がn個、直列に接続されている。従って、n個のキャパシタセルが満充電になると、A×n〔V〕(以下、単にBボルトという)の電圧が蓄電される。
キャパシタバンク9の両端には、充電電圧検出回路16が接続され、充電電圧検出回路16の出力は定電流/定電力充電電圧発生回路7及びエンジン制御部10のA/Dコンバータ10bにそれぞれ接続される。充電電圧検出回路16は抵抗R2と抵抗R3により分割回路を構成され、抵抗R2と抵抗R3の分圧によりキャパシタバンク9の電圧を検出する。
また、平滑用コンデンサC2とキャパシタバンク9の間には抵抗R1が直列に接続されており、抵抗R1の両端の電圧を監視することで、キャパシタバンク9の充電電流を検出できる。抵抗R1の両端電圧は定電流充電/定電力充電圧発生回路7に入力される。
キャパシタバンク9は、キャパシタセル個々の満充電を検出しバイパス回路を動作させ、各キャパシタセルの充電電圧を均等化する均等化回路17に接続されている。充電部31によりキャパシタセル9aが充電され満充電の2.5Vに充電されると、均等化回路17aは充電電流を他のキャパシタセルにバイパスする。他のキャパシタセルに並列に接続されたバイパス回路も同様な動作を行ない、各キャパシタセルの充電電圧が均等化される。
均等化回路17は、何れかのキャパシタセルの満充電を検知し、バイパス回路を動作させると、定電流/定電力充電電圧発生回路7に単セル満充電信号44を出力する。また、均等化回路17は、全てのキャパシタセルの満充電を検知し、全てのバイパス回路を動作させると、定電流/定電力充電電圧発生回路7に全てのキャパシタセルの満充電信号45を出力する。なお、均等化回路17については後に詳述する。
定電流/定電力充電電圧発生回路7について説明する。定電流/定電力充電電圧発生回路7は、特許請求の範囲におけるキャパシタへの充電を制御する回路制御部に相当する。定電流/定電力充電電圧発生回路7は、キャパシタバンク9の充電電圧や充電電流に基づき、キャパシタバンク9を定電流充電又は定電力充電するよう昇圧回路である高周波トランス3を制御する。
定電流/定電力充電電圧発生回路7は、キャパシタバンク9の充電電圧検出、充電電流の検出、均等化回路17の動作を検出し、キャパシタバンク9を定電流充電/定電力充電するための電圧を発生させ、スイッチングIC13に出力する回路である。
定電流/定電力充電電圧発生回路7は、キャパシタバンク9と直列に接続された抵抗R1の端子間電圧を逐次検出し、この端子間電圧に応じて予め設定された電圧を、スイッチング13に出力する。低電流/定電力充電電圧発生回路7は、CPU7a、SCI7b、A/Dコンバータ7c及び充電電流検出回路7dを有する。
定電流/定電力充電電圧発生回路7はキャパシタバンク9の端子間電圧を充電電圧検出回路16の出力により検出し、キャパシタバンク9の端子間電圧が、予め設定された値より低い場合には、予め設定された定電流充電にする電圧をスイッチングIC13に出力する。なお、スイッチングIC13に出力する電圧は、端子間電圧と、出力する電圧の関係を予め作成したテーブルを使用してもよいし、演算により算出してもよい。
キャパシタバンク9の端子間電圧が予め設定された値以上になると、定電流/定電力充電電圧発生回路7は、定電力充電を行うために、前述したようにキャパシタバンク9の充電電流と、キャパシタバンク9の端子間電圧の検出を行い、検出した充電電流と充電電圧に応じて予め設定された定電力充電を行うための電圧をスイッチングIC13に出力する。
スイッチングIC13に出力する電圧は、キャパシタバンク9の充電電流とキャパシタバンク9の端子間電圧に基づき、定電力充電を行うための電圧として予め演算により決定されている。スイッチングIC13は、この電圧に対応したPWM信号をFET6のゲートに出力する。
また、定電流/定電力充電電圧発生回路7は、単セル満充電信号44を検出すると、予め設定された定電流充電にする電圧を、スイッチングIC13に出力する。次に、定電流/定電力充電電圧発生回路7は、全てのキャパシタセルの満充電信号45を検出すると、充電動作を停止する信号を、スイッチングIC13に出力する。
キャパシタバンク9は放電回路19に接続されており、後述するようにキャパシタバンク9に蓄電された電力はエンジン制御部10の制御によりDC定着ヒータ22に供給される。
続いて、エンジン制御部10について説明する。エンジン制御部10は、キャパシタバンク9への充電又はキャパシタバンク9の放電を制御する充電制御部を有する。
エンジ制御部10は、CPU10aに接続されたシリアルコントローラ(SCI)10d、入出力ポート10c、A/Dコンバータ10b及びROM、RAM、タイマ(割り込み制御回路(INT))を有する。ROMには、エンジン制御部10を充電制御部として機能させるプログラムが格納されており、主電源スイッチ11がオンにされるとプログラムがRAMに読み出されCPUが実行する。
A/Dポート10bには、定着装置の定着ローラ121の表面温度(定着温度)を検出する温度検出回路28、610、620が接続されている。
温度検出回路28は、DCヒータ用サーミスタ28aと直列に接続された抵抗R10とで構成され、DC定着ヒータ22に対応する測定領域の温度を検出する回路である。温度検出回路610は、ACヒータ用サーミスタ610aと直列に接続された抵抗R11とで構成され、AC定着ヒータ61に対応する測定領域の温度を検出する回路である。温度検出回路620は、ACヒータ用サーミスタ620aと直列に接続された抵抗R12とで構成され、AC定着ヒータ62に対応する測定領域の温度を検出する回路である。
AC定着ヒータ61及びAC定着ヒータ62は、ACヒータ制御回路43により供給される電力が制御される。DC定着ヒータ22は、放電回路19により供給される電力が制御される。
入出力ポート10cには、AC定着ヒータ61、62に電力を供給するACヒータ制御回路43及びDC定着ヒータ22に電力を供給する放電回路19が接続されている。また、入出力ポート10cには、画像形成動作を行うために必要な、モータ、ソレノイド、クラッチ等の負荷20が接続されている。また、入出力ポート10cはリレー26aを駆動する制御するリレードライブ回路25が接続されている。
エンジン制御部10は、定電流/定電力充電電圧発生回路7とシリアルコントローラ(SCI)10dを介して通信を行う。エンジン制御部10は、キャパシタバンク9の端子間電圧を充電電圧検出回路16により検出し、キャパシタバンク9の電力放電が可能か判断する。また、エンジン制御部10は放電中ではない場合、待機中、又は、省エネモード時等に、定電流/定電力充電電圧発生回路7に充電指示信号または充電可能信号を出力する。
まず、ACヒータ制御回路43の説明を行う。主電源ON時及び通常のコピー動作時には、エンジン制御部10はトナー定着のためにAC定着ヒータ61及びAC定着ヒータ62に電力を供給する。
エンジン制御部10は、温度検出回路610又は温度検出回路620により予め設定された温度以下の温度が検出されると、フォトトライアックドライブ回路35又は36にフォトトライアック35、36をONする信号を出力する。これにより、AC定着ヒータ61又は62に電力が供給される。
温度検出回路610又は温度検出回路620が予め設定された温度以上の温度を検出すると、エンジン制御部10はフォトトライアックドライブ回路35、36にフォトトライアック35、36をOFFする信号を出力する。これにより、AC定着ヒータ61又は62への電力供給が停止される。
次に、DC定着ヒータ22への電力供給について説明する。エンジン制御部10は、主電源がONされた場合、又は、連続コピー時に温度検出回路28が、未定着画像が発生する温度を検知すると、キャパシタバンク9の電力放電を行うための信号を入出力ポート10cよりFET制御バッファ回路19bとリレー駆動回路19aに出力する。FET制御バッファ回路19bはFETをONし、また、リレー駆動回路19aによりリレーが閉じられ、DC定着ヒータ22へキャパシタバンク9から電力が供給される。
また、エンジン制御部10は温度検出回路28が予め設定された温度以上の温度検出を行うと、キャパシタバンク9の電力放電の停止を行うための信号を入出力ポート10cよりFET制御バッファー回路19bとリレー駆動回路19aに出力する。FET制御バッファ回路19bはFETをOFFし、また、リレー駆動回路19aによりリレーが開放され、DC定着ヒータ22への電力供給が中止される。
まお、画像形成装置は画像形成動作が終了後、一定時間が経過すると省エネモードに入るため、エンジン制御部10はDC/DCコンバータ33に一部の電源出力停止信号を入出力ポート10cより出力する。省エネ解除SW24(圧版開放SW,ADFの原稿検知SW等)が閉じられることで、DC/DCコンバータ33が通常の動作に復帰し省エネモードが解除される。また、画像形成動作が終了後、更に時間が経過した場合、開閉回路26を開いて消費電力を低減することができる。
続いて、均等化回路17について詳細に説明する。図5は、均等化回路17の回路図を示す。各キャパシタセル(図5ではキャパシタセルC1)には均等化回路17が並列に接続されたている。したがって、キャパシタセル18個と並列に、バランス回路が18個、直列に接続されている。なお、図5では3つ目以降のキャパシタセルを省略した。
C1〜C18は、電力を貯蓄するために直列に接続された電気二重層キャパシタである。
バランス回路171は、キャパシタC1の端子間に並列に接続される。バランス回路171は、シャントレギュレータX1と、抵抗R21〜R29、トランジスタQ1、ダイオードD1とを有する。
抵抗R21とR22からなる分圧回路と、シャントレギュレータX1によりキャパシタセルC1の端子電圧が検出される。シャントレギュレータX1の制御端子に抵抗R21とR22からなる分圧回路の分圧電圧が入力され、キャパシタセルC1の端子電圧が所定の電圧に充電されると、シャントレギュレータX1がONとなる。
シャントレギュレータX1がONになると、抵抗R23を通してトランジスタQ1にベース電流が流れONとなる。トランジスタQ1がONになると、抵抗R25の抵抗値により定まる電流で、キャパシタセルC1の充電電流が経路I2をとおりキャパシタセルC2にバイパスされる。
また、トランジスタQ1がONすると、トランジスタQ2もONし、フォトカプラTLP1,TPL2の発光ダイオードに抵抗R27,R28を通して電流が流れる。フォトカプラTLP2はCellFull端子と接続されており、キャパシタセルが充電されると単セル満充電信号44を出力する。フォトカプラTLP1はBank Full端子と接続されると共に、他のバランス回路と直列に接続されているので、全てのキャパシタセルが所定の電圧に充電され、全てのバランス回路が動作することにより、全セル満充電信号45を出力する。
全セル満充電信号45により、定電流/定電力充電電圧発生回路7は充電を停止し、満充電信号をエンジン制御部10のCPU10aに送信する。エンジン制御部10はこの信号により、放電回路19のリレー駆動回路19aを閉じる。
また、全セル満充電信号45により、エンジン制御部10は、開閉回路26のリレー26aを閉じる。
なお、エンジン制御部10は、充電部が充電を開始するとセットされる充電中フラグを有しており、全セル満充電信号45を受信した場合に充電中フラグをリセットし、全セル満充電信号45を受信しない場合には充電中フラグをセットする。
以上の構成を用いて、エンジン制御部10のCPU10aが開閉回路26の開閉制御及び充電制御を行う動作について図6のフローチャート図に基づき説明する。
エンジン制御部10は、定期的又は所定のタイミングで定電流/定電力充電電圧発生回路7から、全セル満充電信号45が送信されているか否か判定する(S11)。
また、例えば、画像形成装置が省エネモードに入った場合、画像形成装置のコントロール回路8が動作モードを示す動作モード信号をエンジン制御部10に送信するので、エンジン制御部10は動作モード信号を受信したタイミングで全セル満充電信号45が送信されているか否か判定する。これにより動作モードに応じて開閉回路26の開閉制御ができる。
全セル満充電信号45が送信されている場合(ステップS11のYes)は、キャパシタバンク9を充電する必要が無いので、開閉回路26を閉じる信号を入出力ポート10cからリレードライブ回路25に出力する(S12)。これにより、DC/DCコンバータ12の出力は本体負荷20側に供給される。エンジン制御部10は、キャパシタバンク9が充電中でないので充電中フラグをリセットする(S13)。
満充電でない場合(ステップS11のNo)、充電部31が受電中か否か判定する(S14)。充電中か否かは、充電中フラグを参照してもよいし、定電流/定電力充電電圧発生回路7と通信して判定してもよい。充電中の場合(ステップS14のYes)、充電中のフラグをセットし(S15)、処理を終了する。なお、フローチャート図に図示してないが、エンジン制御部10は充電中フラグがセットされている場合、画像形成動作を禁止し、また、省エネモードへの移行を禁止する。
次いで、エンジン制御部10は画像形成装置から画像形成動作開始信号が受信されたか否かを判定する(S16)。受信された場合(ステップS16のYes)、エンジン制御部10は画像形成動作を行い(S22)、画像形成動作が終了するまで待機する(S22、S23)。画像形成中に、DC定着ヒータ22の温度が未定着画像が発生する程度に低下するとエンジン制御部10はFET制御バッファ回路19bのFETをオンしてキャパシタバンク9から電力を供給する。
画像形成動作が終了した場合(ステップS23のYes)、画像形成により充電電圧が低下したか否か判定する(S17)。
画像形成動作開始信号が受信されない場合(ステップS16のNo)、又は、画像形成動作が終了すると、エンジン制御部10はキヤシタバンク9の充電電圧が所定以下(例えばC〔V〕)か否か判定する(S17)。ただし、C<B。
充電電圧がC〔V〕以下の場合(ステップS17のYes)、入出力ポート10cより、開閉回路26を開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S18)。これにより、DC/DCコンバータ12の出力を充電部31側に全て使用することができる。
また、エンジン制御部10は、定電流/定電力充電電圧発生回路7に充電可能信号を送信する(S19)。これにより定電流/定電力充電電圧発生回路7は、充電が可能になる。
次いで、エンジン制御部10は、充電部31が定電流充電する為の電流値を定電流/定電力充電電圧発生回路に送信する(S20)。そして、充電部31が定電力充電するための電力値を充電部に送信する(S21)。充電部31は、エンジン制御部10より定電流充電するための電流値、定電力充電するための電力値が送信された場合は、この電流値又は電力値により定電流充電または定電力充電を行うが、送信されない場合は予め設定された値により定電流充電または定電力充電を行う。充電中フラグがセットされ処理が終了する。
充電部31は、充電が可能な状態であれば充電を行う。フローチャート図では示さないが、充電部31は充電を開始するとエンジン制御部10に充電中であることを示す充電中信号を送信する。エンジン制御部10は充電中信号が充電部31より送信されると、画像形成動作を禁止とする。そして、全セル満充電信号45が検出されると、画像形成動作の開始を許可とする。
キャパシタバンク9の蓄電を必要としない動作モードの場合、例えば数枚のコピーの場合、充電電圧がC〔V〕以下であっても、エンジン制御部10は画像形成動作を許可する。
充電電圧がC〔V〕以下でない場合(ステップS17のNo)、充電する必要がないので処理は終了する。
ところで、ステップS23で画像形成が終了して所定時間が経過すると、画像形成装置は段階的に定着ヒータの温度を下げて管理したりCPUや液晶など表示パネルへの供給電力を削減する省エネモードに移行する。本実施例の蓄電装置は、省エネモード時に開閉回路26を開いて本体負荷20に供給する電力をゼロにしても、充電電圧がC〔V〕以下である場合にはキャパシタバンク9に充電できる。
画像形成装置は、画像形成を行う場合や終了した場合に、開閉回路26の開閉を指示する開閉指示信号をエンジン制御部10に送信する。エンジン制御部10が開閉指示信号に基づき開閉回路26を制御する処理を図7のフローチャート図に基づき説明する。
画像形成装置のコントロール回路8が開閉指示信号をエンジン制御部10に送信すると、エンジン制御部10は開閉回路26を開放する信号か否か判定する(S61)。
開閉回路26を開放する信号であった場合(ステップS61のYes)、エンジン制御部10は開閉回路26を開放する(S62)。これによりDC/DCコンバータ12の出力を全て使用して充電が可能となる。
開閉回路26を開放する信号でない場合(ステップS61のNo)、エンジン制御部10は開閉回路26を閉じ、処理を終了する(S63)。
画像形成装置が画像形成動作中でなく、かつ、充電電圧が所定より低い場合、定電流/定電力充電電圧発生回路7は、キャパシタバンクに定電流又は定電力の充電を行う。図8は、定電流/定電力充電電圧発生回路7のCPU7aが充電動作を制御する処理の流れを示すフローチャート図である。本実施例では、エンジン制御部10の充電指示信号を受けて定電流/定電力充電電圧発生回路7が充電する場合を説明する。
定電流/定電力充電電圧発生回路7は、エンジン制御部10から定電力充電する電力値が送信されているか否か判定する(S26)。送信されている場合(ステップS26のYes)は、その電力値を蓄電装置のRAM(メモリー)に記憶する(S27)。
定電力充電する電力値が送信されてない場合(ステップS26のNo)、定電流充電する充電電流値が送信されているか否か判定する(S28)。送信されている場合(ステップS28のYes)、その電流値を蓄電装置のRAMに記憶する(S29)。
次いで、エンジン制御部10から充電可能信号が入力されたか否かを判定する(S31)。充電可能信号が入力されるまでステップS31の判定を繰り返す。
充電可能信号が入力されている場合(ステップS31のYes)、次に充電電圧がB〔V〕(フル充電状態か)以下か否か判定する(S32)。充電電圧がB〔V〕以下でない場合(ステップS32のNo)、充電する必要がないので、満充電信号45をエンジン制御部10に送信し処理が終了する(S33)。この場合、充電しないので開閉回路26を閉じる(S44)。エンジン制御部10は、満充電信号を画像形成装置のコントロール回路8に送信する。
充電電圧がB〔V〕以下の場合(ステップS32のYes)、すなわち、フル充電でない場合、充電動作中信号をエンジン制御部10に送信する(S34)。
次いで、定電流/定電力充電電圧発生回路7は、充電電圧が所定の電圧(例えばD〔V〕)以下か否か判定する(S35)。但し、D<C<B。
充電電圧がD〔V〕以下の場合(ステップS35のYes)、定電流/定電力充電電圧発生回路7は定電流充電動作を実施する充電動作を行なう(S36)。定電流/定電力充電電圧発生回路7は充電電圧がDボルトになるまで定電流充電を行う。
充電電圧がD〔V〕以下でない場合(ステップS35のNo)、電流/低電力充電電圧発生回路7は、定電力充電を行う(S37)。電流/低電力充電電圧発生回路7は、定電力充電を行いながらセル満充電信号44が検出されるか否か判定し(S38)、セル満充電信号44が検出されるまで定電力充電を行う。
何れかのセル満充電信号44が検出されると(ステップS38のYes)、電流/低電力充電電圧発生回路7は、定電流充電を行う(S39)。電流/低電力充電電圧発生回路7は、定電流充電を行いながら全セル満充電信号45が検出されるか否か判定し(S40)、全セル満充電信号45が検出されるまで定電流充電を行う。
全セル満充電信号が検出されると(ステップS40のYes)、電流/低電力充電電圧発生回路7は、充電を停止させるためスイッチングIC6をオフする(S41)。ついで、開閉回路26を閉じ(S42)、充電動作完了信号をエンジン制御部10に送信し(S43)、処理を終了する。なお、エンジン制御部10は、満充電信号を画像形成装置のコントロール回路8に送信する。
以上説明したように本実施例によれば、画像形成動作に必要な場合、DC/DCコンバータ12の出力を画像形成装置の電源として使用し、充電動作の場合にのみ(数秒から数十秒程度)、DC/DCコンバータ12を充電器として使用することにより、専用の充電器を必要とせず補助電源に充電できる。したがって、製造コストや実装スペースを低減して蓄電装置又は画像形成装置を提供できる。
本実施例の蓄電装置は、高周波トランス3が絶縁型であるので、キャパシタバンク9側とDC/DCコンバータ12側とで絶縁されている。画像形成装置の本体負荷20はDC/DCコンバータ12が生成するV1ボルトで動作するが、仮にキャパシタバンク9がV1ボルトより低い電圧まで放電されてもキャパシタバンク9にDC/DCコンバータ12から電流が流れ込み本体負荷の電圧が低下することがない。
また、省エネモード時に開閉回路26を開いておいても、DC/DCコンバータ12から充電部31に電流を流すことができるので、省エネモード時であってもキャパシタバンク9に充電することができる。
図9は、本実施例の蓄電装置の概略回路図を示す。なお、図9において図3と同一構成部分には同一の符号を付しその説明は省略する。本実施例の蓄電装置は、開閉回路26を介さずにDC/DCコンバータ12から本体負荷20に電力が供給される点で実施例1と異なる。画像形成動作を行う場合には、DC/DCコンバータ12から供給される電力を使用して本体負荷20が画像形成を行う。その際、定着ヒータの温度が所定よりも低い場合、キャパシタバンク9から放電され定着ヒータ9に電力が供給される。また、画像形成動作が行われていない場合、キャパシタバンク9の充電を行うことができる。以下、詳細に説明するが、実施例1と同一部分の説明は省略する。
図10は、本実施例の蓄電装置及び画像形成装置の回路図を示す。図9に示したように、図10の回路図は開閉回路26を有さない点で図4と異なる。なお、その他の構成部分は図4と同様であるので説明は省略する。
図10のようにDC/DCコンバータ12と本体負荷20とが常時接続されている場合、主電源スイッチ11がオンにされると本体負荷20にも電力が供給される。本体負荷20により画像形成が行われない場合、充電部31はDC/DCコンバータ12からの出力を昇圧してキャパシタバンク9に充電できる。
以上の構成を用いて、エンジン制御部10が充電制御を行う動作について図11のフローチャート図に基づき説明する。なお、図11のフローチャート図は開閉回路26の開閉制御がない以外は実施例1と同様である。図6と同じステップには同じステップ番号を付与した。
エンジン制御部10は、定期的又は所定のタイミングで定電流/定電力充電電圧発生回路7から、全セル満充電信号45が送信されているか否か判定する(S11)。
また、例えば、画像形成装置が省エネモードに入った場合、画像形成装置のコントロール回路8が動作モードを示す動作モード信号をエンジン制御部10に送信するので、エンジン制御部10は動作モード信号を受信したタイミングで全セル満充電信号45が送信されているか否か判定する。
全セル満充電信号45が送信されている場合(ステップS11のYes)は、キャパシタバンク9が充電中でないので充電中フラグをリセットする(S13)。
満充電でない場合(ステップS11のNo)、充電部31が受電中か否か判定する(S14)。充電中か否かは、充電中フラグを参照してもよいし、定電流/定電力充電電圧発生回路7と通信して判定してもよい。
充電中の場合(ステップS14のYes)、充電中のフラグをセットし(S15)、処理を終了する。なお、フローチャート図に図示してないが、エンジン制御部10のCPU10aは充電中フラグがセットされている場合、画像形成動作を禁止し、また、省エネモードへの移行を禁止する。
次いで、エンジン制御部10は画像形成装置が画像形成動作を実行中か否かを判定する(S16)。画像形成動作中の場合(ステップS16のYes)、エンジン制御部10は画像形成動作を行い(S22)、画像形成動作が終了するまで待機する(S22、S23)。画像形成中に、DC定着ヒータ22の温度が未定着画像が発生する程度に低下するとエンジン制御部10はFET制御バッファ回路19bのFETをオンしてキャパシタバンク9から電力を供給する。
画像形成動作が終了した場合(ステップS23のYes)、画像形成により充電電圧が低下したか否か判定する(S17)。
画像形成装置が画像形成動作を実施中でない場合(ステップS16のNo)、又は、画像形成動作が終了すると、エンジン制御部10はキヤシタバンク9の充電電圧が所定以下(例えばC〔V〕)か否か判定する(S17)。ただし、C<B。
充電電圧がC〔V〕以下の場合(ステップS17のYes)、エンジン制御部10は、定電流/定電力充電電圧発生回路7に充電可能信号を送信する(S19)。これにより定電流/定電力充電電圧発生回路7は、充電が可能になる。
次いで、エンジン制御部10は、充電部31が定電流充電する為の電流値を定電流/定電力充電電圧発生回路に送信する(S20)。そして、充電部31が定電力充電するための電力値を充電部に送信する(S21)。充電部31は、エンジン制御部10より定電流充電するための電流値、定電力充電するための電力値が送信された場合は、この電流値又は電力値により定電流充電または定電力充電を行うが、送信されない場合は予め設定された値により定電流充電または定電力充電を行う。充電中フラグがセットされ処理が終了する。
充電部31は、充電が可能な状態であれば充電を行う。フローチャート図では示さないが、充電部31は充電を開始するとエンジン制御部10に充電中の信号を送信する。エンジン制御部10はこの信号が充電部31より送信されると、画像形成動作を禁止とする。そして、全セル満充電信号45が検出されると、画像形成動作の開始を許可とする。
キャパシタバンク9の蓄電を必要としない動作モードの場合、例えば数枚のコピーの場合、充電電圧がC〔V〕以下であっても、エンジン制御部10は画像形成動作を許可する。
なお、充電電圧がC〔V〕以下でない場合(ステップS17のNo)、充電する必要がないので処理は終了する。
ところで、ステップS23で画像形成が終了して所定時間が経過すると、画像形成装置は段階的に定着ヒータの温度を下げて管理したりCPUや液晶など表示パネルへの供給電力を削減する省エネモードに移行する。
続いて、 定電流/定電力充電電圧発生回路7のCPU7aが充電動作を制御する処理の流れを図12のフローチャート図に基づき説明する。なお、図12の処理は図8の処理と開閉回路26の開閉処理がない以外では同一である。
定電流/定電力充電電圧発生回路7は、エンジン制御部10から定電力充電する電力値が送信されているか否か判定する(S26)。送信されている場合(ステップS26のYes)は、その電力値を蓄電装置のRAM(メモリー)に記憶する(S27)。
定電力充電する電力値が送信されてない場合(ステップS26のNo)、定電流充電する充電電流値が送信されているか否か判定する(S28)。送信されている場合(ステップS28のYes)、その電流値を蓄電装置のRAMに記憶する(S29)。
次いで、エンジン制御部10から充電可能信号が入力されたか否かを判定する(S31)。充電可能信号が入力されるまでステップS31の判定を繰り返す。
充電可能信号が入力されている場合(ステップS31のYes)、次に充電電圧がB〔V〕(フル充電状態か)以下か否か判定する(S32)。充電電圧がB〔V〕以下でない場合(ステップS32のNo)、充電する必要がないので、満充電信号45をエンジン制御部10に送信し処理が終了する(S33)。
充電電圧がB〔V〕以下の場合(ステップS32のYes)、すなわち、フル充電でない場合、充電動作中信号をエンジン制御部10に送信する(S34)。
次いで、定電流/定電力充電電圧発生回路7は、充電電圧が所定の電圧(例えばD〔V〕)以下か否か判定する(S35)。但し、D<C<B。
充電電圧がD〔V〕以下の場合(ステップS35のYes)、定電流/定電力充電電圧発生回路7は定電流充電動作を実施する充電動作を行なう(S36)。定電流/定電力充電電圧発生回路7は充電電圧がDボルトになるまで低電流充電を行う。
充電電圧がD〔V〕以下でない場合(ステップS35のNo)、電流/低電力充電電圧発生回路7は、定電力充電を行う(S37)。電流/低電力充電電圧発生回路7は、定電力充電を行いながらセル満充電信号44が検出されるか否か判定し(S38)、セル満充電信号44が検出されるまで定電力充電を行う。
いずれかのセル満充電信号44が検出されると(ステップS38のYes)、電流/低電力充電電圧発生回路7は、定電流充電を行う(S39)。電流/低電力充電電圧発生回路7は、定電流充電を行いながら全セル満充電信号45が検出されるか否か判定し(S40)、全セル満充電信号45が検出されるまで定電流充電を行う。
全セル満充電信号が検出されると(ステップS40のYes)、電流/低電力充電電圧発生回路7は、充電を停止させるためスイッチングIC6をオフする(S41)。ついで、全セル満充電信号45をエンジン制御部10に送信し(S43)、処理を終了する。
以上説明したように本実施例によれば、画像形成動作に必要な場合、DC/DCコンバータ12の出力を画像形成装置の電源として使用し、充電動作の場合には(数秒から数十秒程度)、DC/DCコンバータ12を充電器として使用することにより、専用の充電器を必要とせず補助電源に充電できる。したがって、製造コストや実装スペースを低減して蓄電装置又は画像形成装置を提供できる。
本実施例の蓄電装置は、高周波トランス3が絶縁型であるので、キャパシタバンク9側とDC/DCコンバータ12側とで絶縁されている。画像形成装置の本体負荷20はDC/DCコンバータ12が生成するV1ボルトで動作するが、仮にキャパシタバンク9がV1ボルトより低い電圧まで放電されてもキャパシタバンク9にDC/DCコンバータ12から電流が流れ込み本体負荷の電圧が低下することがない。
図13は、本実施例の蓄電装置の概略回路図を示す。なお、図13において図3と同一構成部分には同一の符号を付す。
図13の蓄電装置は、交流の商用電源が整流された後にDC/DCコンバータ12に接続され、DC/DCコンバータ12の出力が画像形成装置の本体負荷20接続されている。また、開閉回路4を介してDC/DCコンバータ12と充電部31とが接続されている。
充電部31は昇圧チョッパ回路を有し、DC/DCコンバータ12の電圧V1を電圧V2に昇圧し、キャパシタバンク9に充電する。充電された電力は、DC定着ヒータ22の温度に応じて昇温FET制御バッファ回路19bにより定着ヒータ22に供給される。
画像形成動作を行う場合、開閉回路4が開いて、DC/DCコンバータ12から供給される電力を全て使用して画像形成が行われる。その際、定着ヒータの温度が所定よりも低い場合、キャパシタバンク9から放電され定着ヒータ9に電力が供給される。
画像形成動作が行われていない場合、開閉回路4が閉じるように制御され充電部31に電力が供給されキャパシタバンク9を充電できる。以下、詳細に説明する。
図14は蓄電装置及び画像形成装置の回路図を示す。なお、図14において図4と同一構成部分には同一の符号を付した。交流電源は、主電源スイッチ11、フィルタ1及び全波整流回路2を介してDC/DCコンバータ12と接続されている。DC/DCコンバータ12は本体負荷20に接続されている。
また、DC/DCコンバータ12は開閉回路4を介して充電部31に接続される。充電部31は充電電圧検出回路16及び均等化回路17を介してキャパシタバンク9に接続されている。キャパシタバンク9は、放電回路19を介してDC定着ヒータ22に接続される。また、交流電源とAC定着ヒータ61、62が接続されている。DC定着ヒータ22、AC定着ヒータ61及び62の温度は、それぞれに対応して配置されたDCヒータ用サーミスタ28a、ACヒータ用サーミスタ610a及び620aにより検出される。交流電源はまた、全波整流回路32を介してDC/DCコンバータ14と接続されており、不図示の本体負荷と接続される。DC/DCコンバータ14は省エネ解除SW24に接続されており、省エネモードの場合省エネ解除SW24が開き、省エネモードが解除される場合閉じた状態となる。
また、画像形成動作が終了後、更に時間が経過した場合、開閉回路4を開いて消費電力を低減することができる。
蓄電装置は、定着ヒータの温度制御や開閉回路4の開閉を制御するエンジン制御部10を有し、エンジン制御部10は充電部31が有する定電流/定電力充電電圧発生回路7、及び、リレードライブ回路25を介して開閉回路4と接続されている。また、エンジン制御部10は充電電圧検出回路16、放電回路19、DCヒータ22、ACヒータ61、62、コントロール回路8、サーミスタ28a、ACヒータ用サーミスタ610a及び620a、本体負荷20、と接続されている。
はじめに、画像形成装置の全体を制御するコントロール回路8について簡単に説明する。 コントロール回路8は、画像形成装置の全体を制御するCPU8aとCPU8aに接続された、シリアルコントローラ(SCI)8b、ROM,RAM、プリンタで使用する画像展開用のワークメモリ、書き込み画像のイメージデータを、一時蓄えるフレームメモリ、CPU周辺を制御する機能を搭載したASIC及びそのインターフェース回路等で構成される。 ROMには画像形成のための各種のプログラムが格納されており、例えば、エンジン制御部10との通信を行ったり、開閉回路の開閉や切替回路の切り替えをエンジン制御部10に指示する。
CPU8aには、ユーザのパネルの操作を検出してシステム設定の入力を行い、また、ユーザにシステムの設定内容状態を表示する操作部制御回路73、定着ヒータの温度制御を行うエンジン制御部10が、シリアルコントローラ(SCI)8bを介して接続されている。ユーザが画像形成を行うためにパネル等を操作すると、操作制御回路73が操作の内容を検出して、エンジン制御部10に画像形成を指示する画像形成動作開始信号をエンジン制御部10に送出する。
次に、AC電源からの充電部31を介しキャパシタバンク9に充電される動作を説明する。主電源スイッチ11を介して交流電源(商用電源)と全波整流回路2とが接続されており、交流電源からの交流は全波整流回路2で全波整流される。全波整流回路2は平滑コンデンサC4及びDC/DCコンバータ12と接続されており、全波整流回路2からの出力は平滑コンデンサC4によりリップル成分等が除去されると共に、DC/DCコンバータ12に入力される。
DC/DCコンバータ12により所定の電圧に安定化された出力は画像形成装置の負荷20に供給され、画像形成装置の表示部や制御装置に供給される。画像形成装置の負荷20については後述する。
また、DC/DCコンバータ12は開閉回路4を介して充電部31に接続されている。充電部31は、昇圧チョッパ回路3、スイッチング回路6及び定電流/定電力充電用PWM発生回路7を有するように構成される。昇圧チョッパ回路3は、昇圧チョークコイル5、平滑コンデンサC2を有し、また、スイッチング回路6はFET6aを有する。
DC/DCコンバータ12は開閉回路4がオンの場合に昇圧チョークコイル5及び昇圧整流ダイオードD3に直列に接続される。また昇圧チョークコイル5と並列に、FET6aを設けたスイッチング回路6及び平滑用コンデンサーC2が接続されている。
DC/DCコンバータ12により所定の電圧に安定化された出力は、後述する定電流/定電力充電用PWM発生回路7から出力されるPWM信号により、FET6aがONされると、DC/DCコンバータ12の出力により、昇圧チョークコイル5に電流が流れエネルギが蓄積され続いてFET6aがオフされることで、オン期間に昇圧チョークコイル5に蓄積したエネルギーを入力電圧に重畳して出力し、この電流が昇圧整流ダイオードD3を通して、平滑用コンデンサC2に貯えられる。この動作が繰り返され昇圧が行われる。この昇圧平滑された電圧が、キャパシタバンク9に供給され、このキャパシタバンク9の個々のキャパシタセルが充電される。
昇圧チョークコイル5で昇圧される電圧の大きさ、DC/DCコンバータ12の出力電圧(入力電圧)と、PWM信号のオン期間とオフ期間のデューティ比で決定される。
キャパシタバンク9の充電電圧は、抵抗R2と抵抗R3により分圧された充電電圧検出回路16により検出され、定電流/定電力充電用PWM発生回路7にフィードバックされる。定電流/定電力充電用PWM発生回路7は充電電圧を監視し、PWM信号のONデューティを変え、昇圧電圧を制御する。
本実施例のキャパシタバンク9には、満杯充電時にA〔V〕になるキャパシタセル(電気二重層コンデンサセ)がn個、直列に接続されている。従って、n個のキャパシタセルが満充電になると、A×n〔V〕(以下、単にBボルトという)の電圧が蓄電される。
キャパシタバンク9の両端には、充電電圧検出回路16が接続され、充電電圧検出回路16の出力は定電流/定電力充電用PWM発生回路7及びエンジン制御部10のA/Dコンバータ10bにそれぞれ接続される。充電電圧検出回路16は抵抗R2と抵抗R3により分割回路を構成され、抵抗R2と抵抗R3の分圧によりキャパシタバンク9の電圧を検出する。
充電電圧検出回路16により検出され充電電圧は、定電流/定電力充電用PWM発生回路7のA/Dコンバータ7c及びエンジン制御部10のA/Dコンバーター10bに入力される。
また、平滑用コンデンサC2とキャパシタバンク9の間には抵抗R1が直列に接続されており、抵抗R1の両端の電圧を監視することで、キャパシタバンク9の充電電流を検出できる。充電電流は、定電流/定電力充電用PWM発生回路7の充電電流検出回路7dに入力される。
キャパシタバンク9は、キャパシタセル個々の満充電を検出しバイパス回路を動作させ、各キャパシタセルの充電電圧を均等化する均等化回路17に接続されている。充電部31によりキャパシタセル9aが充電され満充電の2.5Vに充電されると、均等化回路17aは充電電流を他のキャパシタセルにバイパスする。他のキャパシタセルに並列に接続されたバイパス回路も同様な動作を行ない、各キャパシタセルの充電電圧が均等化される。
均等化回路17は、何れかのキャパシタセルの満充電を検知し、バイパス回路を動作させると、定電流/定電力充電用PWM発生回路7に単セル満充電信号44を出力する。また、均等化回路17は、全てのキャパシタセルの満充電を検知し、全てのバイパス回路を動作させると、定電流/定電力充電用PWM発生回路7に全てのキャパシタセルの満充電信号45を出力する。なお、均等化回路17については実施例1で詳述したのでその詳細な説明は省略する。
定電流/定電力充電電圧発生回路7について説明する。定電流/定電力充電電圧発生回路7は、キャパシタバンク9の充電電圧や充電電流に基づき、キャパシタバンク9を定電流充電又は定電力充電するよう昇圧回路である昇圧チョッパ回路を制御する。
定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、キャパシタバンク9の充電電圧検出、充電電流の検出、均等化回路17の動作を検出し、キャパシタバンク9を定電流充電又は定電力充電するための電圧を発生させ、スイッチングIC13に出力する回路である。
定電流/定電力充電電圧発生回路7は、キャパシタバンク9の充電電圧、充電電流の検出及びバイパス回路の動作を検出し、キャパシタバンク9に定電流充電及び定電力充電を行うためのPWM信号を発生させる回路である。
定電流/定電力充電電圧発生回路7は、CPU7a、シリアルコントローラ(UART)7b、A/Dコンバータ7c、充電電流検出回路7d、ROM、RAM、ターマー、割り込み制御回路及び入出力ポートを有する。
定電流/定電力充電用PWM発生回路7はキャパシタバンク9の端子間電圧を充電電圧検出回路16の出力により検出し、キャパシタバンク9の端子間電圧が、予め設定された値より低い場合には、予め設定された定電流充電にするPWM信号を、スイチング回路6のFET6aのゲートに出力する。
なお、この予め設定された定電流充電にするためのPWM信号は、抵抗R1の端子間電圧と、PWM信号のONデューティーとの関係に基づき予め作成したテーブルを使用してもよいし、演算により算出してもよい。
キャパシタバンク9の端子間電圧が予め設定された値以上になると、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、定電力充電を行うために、前述したようにキャパシタバンク9の充電電流と、キャパシタバンク9の端子間電圧の検出を行い、検出した充電電流と充電電圧に応じて予め設定された定電力充電を行うための電圧をPWM信号を、スイチング回路6のFET6aのゲートに出力する。
FET6aのゲートに出力するPWM信号は、キャパシタバンク9への充電電流と、キャパシタバンク9の端子間電圧の検出を行い、この検出した充電電流と充電電圧から、予め設定された定電力充電を行うためPWM信号を演算して決定される。
また、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、単セル満充電信号44を検出すると、予め設定された定電流充電にするPWM信号を、スイチング回路6のFET6aのゲートに出力する。次に、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、全てのキャパシタセルの満充電信号45を検出すると、充電動作を停止する信号をスイチング回路6のFET6aのゲートに出力する。
キャパシタバンク9は放電回路19に接続されており、後述するようにキャパシタバンク9に蓄電された電力はエンジン制御部10の制御によりDC定着ヒータ22に供給される。
続いて、エンジン制御部10について説明する。エンジン制御部10は、キャパシタバンク9への充電又はキャパシタバンク9の放電を制御する充電制御部を有する。
エンジン制御部10は、CPU10aに接続されたシリアルコントローラ(SCI)10d、入出力ポート10c、A/Dコンバータ10b及びROM、RAM、タイマ(割り込み制御回路(INT))を有する。ROMには、エンジン制御部10を充電制御部として機能させるプログラムが格納されており、主電源スイッチ11がオンにされるとプログラムがRAMに読み出されCPUが実行する。
A/Dポート10bには、定着装置の定着ローラ121の表面温度(定着温度)を検出する温度検出回路28、610、620が接続されている。
温度検出回路28は、DCヒータ用サーミスタ28aと直列に接続された抵抗R10とで構成され、DC定着ヒータ22に対応する測定領域の温度を検出する回路である。温度検出回路610は、ACヒータ用サーミスタ610aと直列に接続された抵抗R11とで構成され、AC定着ヒータ61に対応する測定領域の温度を検出する回路である。温度検出回路620は、ACヒータ用サーミスタ620aと直列に接続された抵抗R12とで構成され、AC定着ヒータ62に対応する測定領域の温度を検出する回路である。
AC定着ヒータ61及びAC定着ヒータ62は、ACヒータ制御回路43により供給される電力が制御される。DC定着ヒータ22は、放電回路19により供給される電力が制御される。
入出力ポート10cには、AC定着ヒータ61、62に電力を供給するACヒータ制御回路43及びDC定着ヒータ22に電力を供給する放電回路19が接続されている。また、入出力ポート10cには、画像形成動作を行うために必要な、モータ、ソレノイド、クラッチ等の負荷20が接続されている。また、入出力ポート10cは、開閉回路4のリレー4aを駆動する制御回路25が接続されている。
エンジン制御部10は、定電流/定電力充電用PWM発生回路7とシリアルコントローラ(SCI)10dを介して通信を行う。エンジン制御部10は、キャパシタバンク9の端子間電圧を充電電圧検出回路16により検出し、キャパシタバンク9の電力放電が可能か判断する。また、エンジン制御部10は放電中ではない場合、待機中、又は、省エネモード時等に、定電流/定電力充電用PWM発生回路7に充電指示信号若しくは充電許可信号、又は充電動作信号を出力する。
また、エンジン制御部10は、キャパシタバンク9の端子間電圧を充電電圧検出回路16により検出し、キャパシタバンク9の電力放電が可能か否か判断する。
続いて、まず、ACヒータ制御回路43の説明を行う。主電源ON時及び通常のコピー動作時には、エンジン制御部10はトナー定着のためにAC定着ヒータ61及びAC定着ヒータ62に電力を供給する。
エンジン制御部10は、温度検出回路610又は温度検出回路620により予め設定された温度以下の温度が検出されると、フォトトライアックドライブ回路35又は36にフォトトライアック35、36をONする信号を出力する。これにより、定着ヒータ61又は62に電力が供給される。
温度検出回路610又は温度検出回路620が予め設定された温度以上の温度を検出すると、エンジン制御部10はフォトトライアックドライブ回路35、36にフォトトライアック35、36をOFFする信号を出力する。これにより、AC定着ヒータ61又は62への電力供給が停止される。
次に、DC定着ヒータ22への電力供給について説明する。エンジン制御部10は、主電源がONされた場合、又は、連続コピー時に温度検出回路28が、未定着画像が発生する温度を検知すると、開閉回路4を開放し本体負荷20のみがDC/DCコンバータ12と接続された状態にする。
また、エンジン制御部10は、キャパシタバンク9の電力放電を行うための信号を入出力ポート10cよりFET制御バッファ回路19bとリレー駆動回路19aに出力する。FET制御バッファ回路19bはFETをONし、また、リレー駆動回路19aによりリレーが閉じられ、DC定着ヒータ22へキャパシタバンク9から電力が供給される。
また、エンジン制御部10は温度検出回路28が予め設定された温度以上の温度検出を行うと、キャパシタバンク9の電力放電の停止を行うための信号を入出力ポート10cよりFET制御バッファー回路19bとリレー駆動回路19aに出力する。FET制御バッファ回路19bはFETをOFFし、また、リレー駆動回路19aによりリレーが開放され、DC定着ヒータ22への電力供給が中止される。
まお、画像形成装置は画像形成動作が終了後、一定時間が経過すると省エネモードに入るため、エンジン制御部10はDC/DCコンバータ33に一部の電源出力停止信号を入出力ポート10cより出力する。省エネ解除SW24(圧版開放SW,ADFの原稿検知SW等)が閉じられることで、DC/DCコンバータ33が通常の動作に復帰し省エネモードが解除される。
なお、エンジン制御部10は、充電部が充電を開始するとセットされる充電中フラグを有しており、均等化回路17から出力される全セル満充電信号45を受信した場合に充電中フラグをリセットし、全セル満充電信号45を受信しない場合には充電中フラグをセットする。
以上の構成を用いて、エンジン制御部10のCPU10aが開閉回路4の開閉制御及び充電制御を行う動作について図15のフローチャート図に基づき説明する。なお、図15において、図6と同一ステップには同一の符号を付した。
エンジン制御部10は、定期的又は所定のタイミングで定電流/定電力充電用PWM発生回路7から、全セル満充電信号45が送信されているか否か判定する(S11)。
また、例えば、画像形成装置が省エネモードに入った場合、画像形成装置のコントロール回路8が動作モードを示す動作モード信号をエンジン制御部10に送信するので、エンジン制御部10は動作モード信号を受信したタイミングで全セル満充電信号45が送信されているか否か判定する。これにより動作モードに応じて開閉回路4の切替制御ができる。
全セル満充電信号45が送信されている場合(ステップS11のYes)は、キャパシタバンク9を充電する必要が無いので、開閉回路4を閉じる信号を入出力ポート10cからリレードライブ回路25に出力する(S101)。これにより、DC/DCコンバータ12の出力は全て本体負荷20側に供給される。エンジン制御部10は、キャパシタバンク9が充電中でないので充電中フラグをリセットする(S13)。
満充電でない場合(ステップS11のNo)、充電部31が受電中か否か判定する(S14)。充電中か否かは、充電中フラグを参照してもよいし、低電流/低電力充電用PWM発生回路7と通信して判定してもよい。充電中の場合(ステップS14のYes)、充電中のフラグをセットし(S15)、処理を終了する。なお、フローチャート図に図示してないが、エンジン制御部10のCPU10aは充電中フラグがセットされている場合、画像形成動作を禁止し、また、省エネモードへの移行を禁止する。
次いで、エンジン制御部10は操作部制御回路73より画像形成動作開始指示信号が出力されているか否か判定する(S16)。画像形成動作開始指示信号が出力されている場合(ステップS16のYes)、エンジン制御部10は、入出力ポート10cから開閉回路4を開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S102)。これにより、DC/DCコンバータ12の出力を本体負荷20に全て供給することができる。
エンジン制御部10は画像形成動作を行い(S22)、画像形成動作が終了するまで待機する(S22、S23)。画像形成中に、DC定着ヒータ22の温度が未定着画像が発生する程度に低下するとエンジン制御部10はFET制御バッファ回路19bのFETをオンしてキャパシタバンク9から電力を供給する。
画像形成動作が終了した場合(ステップS23のYes)、画像形成により充電電圧が低下したか否か判定する(S17)。
画像形成装置が画像形成動作を実施中でない場合(ステップS16のNo)、又は、画像形成動作が終了すると、エンジン制御部10はキヤシタバンク9の充電電圧が所定以下(例えばC〔V〕)か否か判定する(S17)。但し、C<B。
充電電圧がC〔V〕以下の場合(ステップS17のYes)、入出力ポート10cより、開閉回路4を閉じる信号をリレードライブ回路25に出力する(S103)。これにより、DC/DCコンバータ12の出力を充電部31側に供給することができる。
また、エンジン制御部10は、定電流/定電力充電用PWM発生回路7に充電可能信号を送信する(S19)。これにより定電流/定電力充電用PWM発生生回路7は、充電が可能になる。
次いで、エンジン制御部10は、充電部31が定電流充電する為の電流値を定電流/定電力充電用PWM発生回路7に送信する(S20)。そして、充電部31が定電力充電するための電力値を充電部に送信する(S21)。充電部31は、エンジン制御部10より定電流充電するための電流値、定電力充電するための電力値が送信された場合は、この電流値又は電力値により定電流充電または定電力充電を行うが、送信されない場合は予め設定された値により定電流充電または定電力充電を行う。充電中フラグがセットされ処理が終了する。
充電部31は、充電が可能な状態であれば充電を行う。フローチャート図では示さないが、充電部31は充電を開始するとエンジン制御部10に充電中の信号を送信する。エンジン制御部10はこの信号が充電部31より送信されると、画像形成動作を禁止とする。そして、全セル満充電信号45が検出されると、画像形成動作の開始を許可とする。
キャパシタバンク9の蓄電を必要としない動作モードの場合、例えば数枚のコピーの場合、充電電圧がC〔V〕以下であっても、エンジン制御部10は画像形成動作を許可する。
なお、充電電圧がC〔V〕以下でない場合(ステップS17のNo)、充電する必要がないので処理は終了する。
ところで、ステップS23で画像形成が終了して所定時間が経過すると、画像形成装置は段階的に定着ヒータの温度を下げて管理したりCPUや液晶など表示パネルへの供給電力を削減する省エネモードに移行する。
画像形成装置は、画像形成を行う場合や終了した場合に、開閉回路4の切替を指示する切替指示信号をエンジン制御部10に送信する。エンジン制御部10は、切替指示信号に基づき開閉回路4を制御する。なお、フローチャート図は、図7において開閉回路26を開閉回路4に置き換えたものであるので省略する。
画像形成装置のコントロール回路8が開閉指示信号をエンジン制御部10に送信すると、エンジン制御部10は開閉回路4を開放する信号か否か判定する(S61)。
開閉回路4を開放する信号であった場合(ステップS61のYes)、エンジン制御部10は開閉回路4を開放する(S62)。これによりDC/DCコンバータ12の出力を全て使用して充電が可能となる。
開閉回路4を開放する信号でない場合(ステップS61のNo)、エンジン制御部10は開閉回路4を閉じ、処理を終了する(S63)。
画像形成装置が画像形成動作中でなく、かつ、充電電圧が所定より低い場合、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、キャパシタバンクに定電流又は定電力の充電を行う。図16は、定電流/定電力充電用PWM発生回路7のCPU7aが充電動作を制御する処理の流れを示すフローチャート図である。
定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、エンジン制御部10から充電可能信号が入力されたか否かを判定する(S31)。充電可能信号が入力されるまでステップS31の判定を繰り返す。
充電可能信号が入力されている場合(ステップS31のYes)、次に充電電圧がB〔V〕(フル充電状態か)以下か否か判定する(S32)。充電電圧がB〔V〕以下でない場合(ステップS32のNo)、充電する必要がないので、満充電信号45をエンジン制御部10に送信し処理が終了する(S33)。この場合、充電しないので開閉回路4を閉じる(S44)。
充電電圧がB〔V〕以下の場合(ステップS32のYes)、すなわち、フル充電でない場合、充電動作中信号をエンジン制御部10に送信する(S34)。
次いで、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、充電電圧が所定の電圧(例えばD〔V〕)以下か否か判定する(S35)。但し、D<C<B。
充電電圧がD〔V〕以下の場合(ステップS35のYes)、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、定電流充電動作を行うため、充電部31の充電電流を検出する(S201)。
次いで、検出した充電電流に対応したPWM信号をスイッチング回路6のFETゲートに出力する(S202)。これにより、キャパシタバンク9は定電流充電される。
定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、充電電圧がD〔V〕より大きくなるまで、定電流充電を継続する(S35、S201)。
充電電圧がD〔V〕以下でない場合(ステップS35のNo)、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、定電力充電動作を実施するためにキャパシタバンク9の充電電流と充電電圧を検出する(S203)。
次いで、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、検出した充電電流と充電電圧に基づき定電力充電を行うためのPWM信号をスイッチング回路6のFETゲートに出力する。
電流/低電力充電電圧発生回路7は、定電力充電を行いながらセル満充電信号44が検出されるか否か判定し(S38)、セル満充電信号44が検出されるまで定電力充電を行う。
何れかのセル満充電信号44が検出されると(ステップS38のYes)、電流/低電力充電電圧発生回路7は、定電流充電を行う(S39)。定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、定電流充電を行いながら全セル満充電信号45が検出されるか否か判定し(S40)、全セル満充電信号45が検出されるまで定電流充電を行う。
全セル満充電信号が検出されると(ステップS40のYes)、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、充電を停止させるためPWM信号の出力を停止する(S205)。ついで、全セル満充電信号45をエンジン制御部10に送信し(S43)、処理を終了する。
以上説明したように本実施例の形態によれば、画像形成動作に必要な場合、DC/DCコンバータ12の出力を画像形成装置の電源として使用し、充電動作の場合にのみ(数秒から数十秒程度)、DC/DCコンバータ12を充電器として使用することにより、専用の充電器を必要とせず補助電源を充電できる。したがって、製造コストや実装スペースを低減して蓄電装置又は画像形成装置を提供できる。
画像形成装置の本体負荷20はDC/DCコンバータ12が生成するV1ボルトで動作するが、仮にキャパシタバンク9がV1ボルトより低い電圧まで放電されても、放電時には開閉回路4が開いているので、キャパシタバンク9にDC/DCコンバータ12から電流が流れ込み、本体負荷の電圧が低下することがない。
図17は、本実施例の蓄電装置の概略回路図を示す。なお、図17において図13と同一構成部分には同一の符号を付す。
図17の蓄電装置は、交流の商用電源が整流された後にDC/DCコンバータ12に接続され、DC/DCコンバータ12の出力が、切替回路77を介して画像形成装置の本体負荷20及び充電部31と接続されている。
充電部31は昇圧チョッパ回路を有し、DC/DCコンバータ12の電圧V1を電圧V2に昇圧し、キャパシタバンク9に充電する。充電された電力は、DC定着ヒータ22の温度に応じて昇温FET制御バッファ回路19bにより定着ヒータ22に供給される。
また、切替回路77は、DC/DCコンバータ12からの出力を本体負荷20と充電部31とで切り替える。画像形成動作を行う場合には切替回路77が本体負荷20に切り替わり、DC/DCコンバータ12から供給される電力を全て使用して本体負荷20が画像形成を行う。その際、定着ヒータの温度が所定よりも低い場合、キャパシタバンク9から放電され定着ヒータ9に電力が供給される。
また、画像形成動作が行われていない場合、切替回路77が充電部31に切り替わりキャパシタバンク9の充電を行うことができる。以下、詳細に説明するが、実施例3と同一部分の説明は省略する。
図18は蓄電装置及び画像形成装置の回路図を示す。なお、図18において図14と同一構成部分には同一の符号を付した。本実施例の充電部は、上述したとおり、図14の切替回路77が開閉回路26に置き換えられている点で異なる。
切替回路77は、切替回路77のリレー77aを有し、エンジン制御部10によりリレードライブ回路25を介して充電部31又は本体負荷20とに接続先が切り替えられる。
したがって、実施例3の図14によれば開閉回路4が閉じた状態では、DC/DCコンバータ12と本体負荷20及び充電部31とがいずれも接続された形態となるが、本実施例では、DC/DCコンバータ12の接続を、本体負荷20又は充電部31のいずれか一方に切り替えることができる。
かかる構成では、エンジン制御部10は、画像形成動作開始信号があった場合、切替回路77を本体負荷20に切り替え、キャパシタバンク9に充電する場合、充電部31に切り替える。
以上の構成を用いて、エンジン制御部10のCPU10aが切替回路77の開閉制御及び充電制御を行う動作について図19のフローチャート図に基づき説明する。なお、図19において図15と同一ステップには同一の符号を付した。
エンジン制御部10は、定期的又は所定のタイミングで定電流/定電力充電用PWM発生回路7から、全セル満充電信号45が送信されているか否か判定する(S11)。
全セル満充電信号45が送信されている場合(ステップS11のYes)は、エンジン制御部10はキャパシタバンク9を充電する必要が無いので、切替回路77を本体負荷20に切り替える信号を入出力ポート10cからリレードライブ回路25に出力する(S111)。これにより、DC/DCコンバータ12の出力は全て本体負荷20側に供給される。エンジン制御部10は、キャパシタバンク9が充電中でないので充電中フラグをリセットする(S13)。
満充電でない場合(ステップS11のNo)、充電部31が受電中か否か判定する(S14)。充電中の場合(ステップS14のYes)、充電中のフラグをセットし(S15)、処理を終了する。エンジン制御部10のCPU10aは充電中フラグがセットされている場合、画像形成動作を禁止し、また、省エネモードへの移行を禁止する。
次いで、エンジン制御部10は操作部制御回路73より画像形成動作開始指示信号が出力されているか否か判定する(S16)。画像形成動作開始指示信号が出力されている場合(ステップS16のYes)、エンジン制御部10は、入出力ポート10cから切替回路77を開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S102)。これにより、DC/DCコンバータ12の出力を本体負荷20に全て供給することができる。
エンジン制御部10は画像形成動作を行い(S22)、画像形成動作が終了するまで待機する(S22、S23)。画像形成中に、DC定着ヒータ22の温度が未定着画像が発生する程度に低下するとエンジン制御部10はFET制御バッファ回路19bのFETをオンしてキャパシタバンク9から電力を供給する。
画像形成動作が終了した場合(ステップS23のYes)、画像形成により充電電圧が低下したか否か判定する(S17)。
画像形成装置が画像形成動作を実施中でない場合(ステップS16のNo)、又は、画像形成動作が終了すると、エンジン制御部10はキヤシタバンク9の充電電圧が所定以下(例えばC〔V〕)か否か判定する(S17)。但し、C<B。
充電電圧がC〔V〕以下の場合(ステップS17のYes)、入出力ポート10cより、切替回路77を充電部31に切り替える信号をリレードライブ回路25に出力する(S113)。これにより、DC/DCコンバータ12の出力を充電部31に供給することができる。
また、エンジン制御部10は、定電流/定電力充電用PWM発生回路7に充電可能信号を送信する(S19)。これにより定電流/定電力充電用PWM発生生回路7は、充電が可能になる。
次いで、エンジン制御部10は、充電部31が定電流充電する為の電流値を定電流/定電力充電用PWM発生回路7に送信する(S20)。そして、充電部31が定電力充電するための電力値を充電部に送信する(S21)。充電部31は、エンジン制御部10より定電流充電するための電流値、定電力充電するための電力値が送信された場合は、この電流値又は電力値により定電流充電または定電力充電を行うが、送信されない場合は予め設定された値により定電流充電または定電力充電を行う。充電中フラグがセットされ処理が終了する。
充電部31は、充電が可能な状態であれば充電を行う。フローチャート図では示さないが、充電部31は充電を開始するとエンジン制御部10に充電中の信号を送信する。エンジン制御部10はこの信号が充電部31より送信されると、画像形成動作を禁止とする。そして、全セル満充電信号45が検出されると、画像形成動作の開始を許可とする。
キャパシタバンク9の蓄電を必要としない動作モードの場合、例えば数枚のコピーの場合、充電電圧がC〔V〕以下であっても、エンジン制御部10は画像形成動作を許可する。
なお、充電電圧がC〔V〕以下でない場合(ステップS17のNo)、充電する必要がないので処理は終了する。
ところで、ステップS23で画像形成が終了して所定時間が経過すると、画像形成装置は段階的に定着ヒータの温度を下げて管理したりCPUや液晶など表示パネルへの供給電力を削減する省エネモードに移行する。本実施例の蓄電装置は、省エネモード時に切替回路77を充電部31に切り替えて本体負荷20に供給する電力をゼロにしても、充電電圧がC〔V〕以下である場合、キャパシタバンク9に充電できる。
画像形成装置は、画像形成を行う場合や終了した場合に、切替回路77の開閉を指示する開閉指示信号をエンジン制御部10に送信する。エンジン制御部10は、開閉指示信号に基づき切替回路77を制御する。なお、当該処理の説明は実施例3と同一であるので省略する。
続いて、 定電流/定電力充電用PWM発生回路7のCPU7aが充電動作を制御する処理の流れを図20のフローチャート図に基づき説明する。なお、図20の処理は図16と同一である。
定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、エンジン制御部10から充電可能信号が入力されたか否かを判定する(S31)。充電可能信号が入力されるまでステップS31の判定を繰り返す。
充電可能信号が入力されている場合(ステップS31のYes)、次に充電電圧がB〔V〕(フル充電状態か)以下か否か判定する(S32)。充電電圧がB〔V〕以下でない場合(ステップS32のNo)、充電する必要がないので、満充電信号45をエンジン制御部10に送信し処理が終了する(S33)。
充電電圧がB〔V〕以下の場合(ステップS32のYes)、すなわち、フル充電でない場合、充電動作中信号をエンジン制御部10に送信する(S34)。
次いで、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、充電電圧が所定の電圧(例えばD〔V〕)以下か否か判定する(S35)。但し、D<C<B。
充電電圧がD〔V〕以下の場合(ステップS35のYes)、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、定電流充電動作を行うため、充電部31の充電電流を検出する(S201)。
次いで、検出した充電電流に対応したPWM信号をスイッチング回路6のFETゲートに出力する(S202)。これにより、キャパシタバンク9は定電流充電される。
定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、充電電圧がD〔V〕より大きくなるまで、定電流充電を継続する(S35、S201)。
充電電圧がD〔V〕以下でない場合(ステップS35のNo)、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、定電力充電動作を実施するためにキャパシタバンク9の充電電流と充電電圧を検出する(S203)。
次いで、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、検出した充電電流と充電電圧に基づき定電力充電を行うためのPWM信号をスイッチング回路6のFETゲートに出力する。
電流/低電力充電電圧発生回路7は、定電力充電を行いながらセル満充電信号44が検出されるか否か判定し(S38)、セル満充電信号44が検出されるまで定電力充電を行う。
何れかのセル満充電信号44が検出されると(ステップS38のYes)、電流/低電力充電電圧発生回路7は、定電流充電を行う(S39)。定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、定電流充電を行いながら全セル満充電信号45が検出されるか否か判定し(S40)、全セル満充電信号45が検出されるまで定電流充電を行う。
全セル満充電信号が検出されると(ステップS40のYes)、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、充電を停止させるためPWM信号の出力を停止する(S205)。ついで、全セル満充電信号45をエンジン制御部10に送信し(S43)、処理を終了する。
以上説明したように本実施例の形態によれば、画像形成動作に必要な場合、DC/DCコンバータ12の出力を画像形成装置の電源として使用し、充電動作の場合にのみ(数秒から数十秒程度)、DC/DCコンバータ12を充電器として使用することにより、専用の充電器を必要とせず補助電源を充電できる。したがって、製造コストや実装スペースを低減して蓄電装置又は画像形成装置を提供できる。
画像形成装置の本体負荷20はDC/DCコンバータ12が生成するV1ボルトで動作するが、仮にキャパシタバンク9がV1ボルトより低い電圧まで放電されても、放電時には切替回路77が本体負荷20に切り替わっているので、キャパシタバンク9にDC/DCコンバータ12から電流が流れ込み、本体負荷の電圧が低下することがない。
また、省エネモード時には開閉回路26を充電部31に切り替えることができるので、省エネモード時にキャパシタバンク9に充電することができる。
図21は、本実施例の蓄電装置の概略回路図を示す。なお、図21において図13と同一構成部分には同一の符号を付す。
図21の蓄電装置は、交流の商用電源が整流された後にDC/DCコンバータ12に接続され、DC/DCコンバータ12の出力が、開閉回路26を介さずに画像形成装置の本体負荷20及び充電部31と接続されている点で図13と異なる。
充電部31は昇圧チョッパ回路を有し、DC/DCコンバータ12の電圧V1を電圧V2に昇圧し、キャパシタバンク9に充電する。充電された電力は、DC定着ヒータ22の温度に応じて昇温FET制御バッファ回路19bにより定着ヒータ22に供給される。
画像形成動作を行う場合にはDC/DCコンバータ12から供給される電力を使用して本体負荷20が画像形成を行う。その際、定着ヒータの温度が所定よりも低い場合、キャパシタバンク9から放電され定着ヒータ9に電力が供給される。
また、画像形成動作が行われていない場合、キャパシタバンク9の充電を行うことができる。本実施例では、開閉回路がないのでキャパシタバンク9に充電されている間も本体負荷20に電力が供給される。以下、詳細に説明するが、実施例3と同一部分の説明は省略する。
図22は蓄電装置及び画像形成装置の回路図を示す。なお、図22において図14と同一構成部分には同一の符号を付した。本実施例の充電部は、上述したとおり、図14の開閉回路4が省略され、DC/DCコンバータ12と充電部31及び本体負荷20とが常時接続されている点で異なる。
したがって、本実施例では、開閉回路を制御することなく、DC/DCコンバータ12から供給される電力を使用して画像形成動作を行えると共に、画像形成動作を行わない場合にはDC/DCコンバータ12の出力をキャパシタバンク9に充電できる。
以上の構成を用いて、エンジン制御部10のCPU10aが充電制御を行う動作について図23のフローチャート図に基づき説明する。
エンジン制御部10は、定期的又は所定のタイミングで定電流/定電力充電用PWM発生回路7から、全セル満充電信号45が送信されているか否か判定する(S11)。
全セル満充電信号45が送信されている場合(ステップS11のYes)は、キャパシタバンク9が充電中でないので充電中フラグをリセットする(S13)。
満充電でない場合(ステップS11のNo)、充電部31が受電中か否か判定する(S14)。充電中か否かは、充電中フラグを参照してもよいし、低電流/低電力充電用PWM発生回路7と通信して判定してもよい。充電中の場合(ステップS14のYes)、充電中のフラグをセットし(S15)、処理を終了する。なお、フローチャート図に図示してないが、エンジン制御部10のCPU10aは充電中フラグがセットされている場合、画像形成動作を禁止し、また、省エネモードへの移行を禁止する。
次いで、エンジン制御部10は操作部制御回路73より画像形成動作開始指示信号が出力されているか否か判定する(S101)。画像形成動作開始指示信号が出力されている場合(ステップS101のYes)、エンジン制御部10は、入出力ポート10cから開閉回路4を開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S102)。これにより、DC/DCコンバータ12の出力を本体負荷20に全て供給することができる。
エンジン制御部10は画像形成動作を行い(S22)、画像形成動作が終了するまで待機する(S22、S23)。画像形成中に、DC定着ヒータ22の温度が未定着画像が発生する程度に低下するとエンジン制御部10はFET制御バッファ回路19bのFETをオンしてキャパシタバンク9から電力を供給する。
なお、充電されV2>V1の充電電圧となったキャパシタバンク9から定着ヒータ22に電力を供給してキャパシタバンク9の充電電圧が低下しV2<V1となると、DC/DCコンバータ12からキャパシタバンク9に電流が流れ込むため好ましくない。このため、本実施例の充電部31は、V1以下になったら放電を停止するよう、エンジン制御部10に信号を送出する。
画像形成動作が終了した場合(ステップS23のYes)、画像形成により充電電圧が低下したか否か判定する(S17)。
画像形成装置が画像形成動作を実施中でない場合(ステップS16のNo)、又は、画像形成動作が終了すると、エンジン制御部10はキヤシタバンク9の充電電圧が所定以下(例えばC〔V〕)か否か判定する(S17)。但し、C<B。
充電電圧がC〔V〕以下の場合(ステップS17のYes)、エンジン制御部10は、定電流/定電力充電用PWM発生回路7に充電可能信号を送信する(S19)。これにより定電流/定電力充電用PWM発生生回路7は、充電が可能になる。
次いで、エンジン制御部10は、充電部31が定電流充電する為の電流値を定電流/定電力充電用PWM発生回路7に送信する(S20)。そして、充電部31が定電力充電するための電力値を充電部に送信する(S21)。充電部31は、エンジン制御部10より定電流充電するための電流値、定電力充電するための電力値が送信された場合は、この電流値又は電力値により定電流充電または定電力充電を行うが、送信されない場合は予め設定された値により定電流充電または定電力充電を行う。充電中フラグがセットされ処理が終了する。
充電部31は充電が可能な状態であれば充電を行う。フローチャート図では示さないが、充電部31は充電を開始するとエンジン制御部10に充電中の信号を送信する。エンジン制御部10はこの信号が充電部31より送信されると、画像形成動作を禁止とする。そして、全セル満充電信号45が検出されると、画像形成動作の開始を許可とする。
キャパシタバンク9の蓄電を必要としない動作モードの場合、例えば数枚のコピーの場合、充電電圧がC〔V〕以下であっても、エンジン制御部10は画像形成動作を許可する。
なお、充電電圧がC〔V〕以下でない場合(ステップS17のNo)、充電する必要がないので処理は終了する。
続いて、 定電流/定電力充電用PWM発生回路7のCPU7aが充電動作を制御する処理の流れを図24のフローチャート図に基づき説明する。なお、図24の処理は図16の処理、すなわち開閉回路26がある場合と同様である。
定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、エンジン制御部10から充電可能信号が入力されたか否かを判定する(S31)。充電可能信号が入力されるまでステップS31の判定を繰り返す。
充電可能信号が入力されている場合(ステップS31のYes)、次に充電電圧がB〔V〕(フル充電状態か)以下か否か判定する(S32)。充電電圧がB〔V〕以下でない場合(ステップS32のNo)、充電する必要がないので、満充電信号45をエンジン制御部10に送信し処理が終了する(S33)。
充電電圧がB〔V〕以下の場合(ステップS32のYes)、すなわち、フル充電でない場合、充電動作中信号をエンジン制御部10に送信する(S34)。
次いで、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、充電電圧が所定の電圧(例えばD〔V〕)以下か否か判定する(S35)。但し、D<C<B。
充電電圧がD〔V〕以下の場合(ステップS35のYes)、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、定電流充電動作を行うため、充電部31の充電電流を検出する(S201)。
次いで、検出した充電電流に対応したPWM信号をスイッチング回路6のFETゲートに出力する(S202)。これにより、キャパシタバンク9は定電流充電される。
定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、充電電圧がD〔V〕より大きくなるまで、定電流充電を継続する(S35、S201)。
充電電圧がD〔V〕以下でない場合(ステップS35のNo)、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、定電力充電動作を実施するためにキャパシタバンク9の充電電流と充電電圧を検出する(S203)。
次いで、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、検出した充電電流と充電電圧に基づき定電力充電を行うためのPWM信号をスイッチング回路6のFETゲートに出力する。
電流/低電力充電電圧発生回路7は、定電力充電を行いながらセル満充電信号44が検出されるか否か判定し(S38)、セル満充電信号44が検出されるまで定電力充電を行う。
何れかのセル満充電信号44が検出されると(ステップS38のYes)、電流/低電力充電電圧発生回路7は、定電流充電を行う(S39)。定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、定電流充電を行いながら全セル満充電信号45が検出されるか否か判定し(S40)、全セル満充電信号45が検出されるまで定電流充電を行う。
全セル満充電信号が検出されると(ステップS40のYes)、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、充電を停止させるためPWM信号の出力を停止する(S205)。ついで、全セル満充電信号45をエンジン制御部10に送信し(S42)、処理を終了する。
以上説明したように本実施例の形態によれば、画像形成動作に必要な場合、DC/DCコンバータ12の出力を画像形成装置の電源として使用し、充電動作の場合にのみ(数秒から数十秒程度)、DC/DCコンバータ12を充電器として使用することにより、専用の充電器を必要とせず補助電源を充電できる。したがって、製造コストや実装スペースを低減して蓄電装置又は画像形成装置を提供できる。
実施例1〜5では交流電源を全波整流し昇圧して安定化した電力を充電部で昇圧したが、本実施例では交流電源を全波整流し安定化する前の電圧を降圧し、この降圧電圧を制御することにより、充電部31に定電流充電または定電力充電を行う。これにより、充電回路構成が簡略化されるので画像形成装置の製造コストの低減が可能となる。
図25は、蓄電装置の概略回路図を示す。なお、図25において図3と同一構成部分には同一の符号を付した。図25に示すように、交流電源から供給された電力は全波整流回路2を介して充電部31と接続されている。充電部31は降圧のためのチョークコイルを有し、全波整流回路2の出力を降圧し電圧V2のキャパシタバンク9に充電する。充電された電力は、DC定着ヒータ22の温度に応じて昇温FET制御バッファ回路19bにより定着ヒータ22に供給される。
図26は蓄電装置及び画像形成装置の回路図を示す。なお、図26において図4と同一構成部分には同一の符号を付し、その説明を一部省略する。
はじめに、画像形成装置の全体を制御するコントロール回路8について簡単に説明する。 コントロール回路8は、画像形成装置の全体を制御するCPU8aとCPU8aに接続された、シリアルコントローラ(SCI)8b、ROM,RAM、プリンタで使用する画像展開用のワークメモリ、書き込み画像のイメージデータを、一時蓄えるフレームメモリ、CPU周辺を制御する機能を搭載したASIC及びそのインターフェース回路等で構成される。 ROMには画像形成のための各種のプログラムが格納されており、例えば、エンジン制御部10との通信を行ったり、開閉回路の開閉や切替回路の切り替えをエンジン制御部10に指示する。
CPU8aには、ユーザのパネルの操作を検出してシステム設定の入力を行い、また、ユーザにシステムの設定内容状態を表示する操作部制御回路73、定着ヒータの温度制御を行うエンジン制御部10が、シリアルコントローラ(SCI)8bを介して接続されている。ユーザが画像形成を行うためにパネル等を操作すると、操作制御回路73が操作の内容を検出して、エンジン制御部10に画像形成を指示する画像形成動作開始信号をエンジン制御部10に送出する。
交流電源は、主電源スイッチ11、フィルタ1及び全波整流回路2を介して充電部31と接続されている。充電部31は充電電圧検出回路16及び均等化回路17を介してキャパシタバンク9に接続されている。キャパシタバンク9は、放電回路19を介してDC定着ヒータ22に接続される。また、交流電源とAC定着ヒータ61、62が接続されている。DC定着ヒータ22、AC定着ヒータ61及び62の温度は、それぞれに対応して配置されたDCヒータ用サーミスタ28a、ACヒータ用サーミスタ610a及び620aにより検出される。交流電源はまた、全波整流回路32を介してDC/DCコンバータ33と接続されており、不図示の本体負荷と接続される。DC/DCコンバータ33は省エネ解除SW24に接続されており、省エネモードの場合省エネ解除SW24が開き、省エネモードが解除される場合閉じた状態となる。
したがって、本実施例の蓄電装置は、DC/DCコンバータ12を有さず、また、DC/DCコンバータ12から本体負荷20に電力が供給されていない点で実施例1〜5と異なる。本体負荷20へは、不図示の電源(DC/DCコンバータ)から電力が供給される。
また、蓄電装置は、定着ヒータの温度制御やキャパシタバンク9の充電を制御するエンジン制御部10を有し、エンジン制御部10は充電部31が有する定電流/定電用PWM発生回路7、と接続されている。また、エンジン制御部10は充電電圧検出回路16、放電回路19、DCヒータ22、ACヒータ61、62、コントロール回路8、サーミスタ28a、ACヒータ用サーミスタ610a及び620a、本体負荷20、と接続されている。
主電源スイッチ11及びフィルタ1を介して交流電源(商用電源)と全波整流回路2とが接続されており、交流電源からの交流は全波整流回路2で全波整流される。全波整流回路2は平滑コンデンサC2と接続されており、全波整流回路2からの出力は平滑コンデンサC2によりリップル成分等が除去される。
全波整流回路2からの直流出力は充電部31に接続される。充電部31は、FET6、電流帰還用ダイオード12と、チョークコイル5及びコンデンサC1、及び、定電流/定電力充電用PWM発生回路7を有する。
全波整流回路2の直流出力は、チョークコイル5の入力側に設けたFET6のドレインに接続され、FET6の出力(ソース側)側に接続されたチョークコイル5と、FET6の出力とチョークココイル5との間に電流帰還用ダイオード12が接続される。チョークコイル5の出力側には平滑コンデンサC1が、キャパシタバンク9の端子間に並列に接続されている。
後述する定電流充電/定電力充電用PWM発生回路7から出力されるPWM信号によりFET6がONすると、チョークコイル5に電流が流れ、この入力電力の一部がチョークコイル5に蓄えられる。続いてFET6がオフされると、オン期間にチョークコイル5に蓄積した電力が電流帰還用ダイオード12を経由して放出される。
この動作が繰り返され降圧が行われ、この降圧された電圧は平滑用コンデンサC1により平滑され、キャパシタバンク9に供給され、このキャパシタバンク9の個々のキャパシタセルが充電される。
チョークコイル5の出力は、FET6のオン期間とオフ期間の比(デューティ比D/T)とチョークコイル5への入力電圧で決まる。デューティ比D/Tが100%のときは、出力電圧は入力電圧と等しくなり、デューティ比D/Tが50%のときは、出力電圧は入力電圧の50%になる。FET6のデューティ比(PWM)を制御することにより、充電部31から出力される電圧を制御することができる。
本実施例のキャパシタバンク9には、満杯充電時にA〔V〕になるキャパシタセル(電気二重層コンデンサセ)がn個、直列に接続されている。従って、n個のキャパシタセルが満充電になると、A×n〔V〕(以下、単にBボルトという)の電圧が蓄電される。
キャパシタバンク9の両端には、充電電圧検出回路16が接続され、充電電圧検出回路16の出力は定電流/定電力充電電圧発生回路7及びエンジン制御部10のA/Dコンバータ10bにそれぞれ接続される。充電電圧検出回路16は抵抗R2と抵抗R3により分割回路を構成され、抵抗R2と抵抗R3の分圧によりキャパシタバンク9の電圧を検出し、定電流充電/定電力充電用PWM発生回路7にフィードバックされる。
降圧平滑された降圧電圧は、定電流充電/定電力充電用PWM発生回路7により監視され、PWM信号のONデューティを変えることにより制御される。
また、平滑用コンデンサC1とキャパシタバンク9の間には抵抗R1が直列に接続されており、抵抗R1の両端の電圧を監視することで、キャパシタバンク9の充電電流を検出できる。抵抗R1の両端電圧は定電流充電/定電力充電用PWM発生回路7に入力される。
キャパシタバンク9は、キャパシタセル個々の満充電を検出しバイパス回路を動作させ、各キャパシタセルの充電電圧を均等化する均等化回路17に接続されている。充電部31によりキャパシタセル9aが充電され満充電の2.5Vに充電されると、均等化回路17aは充電電流を他のキャパシタセルにバイパスする。他のキャパシタセルに並列に接続されたバイパス回路も同様な動作を行ない、各キャパシタセルの充電電圧が均等化される。
均等化回路17は、何れかのキャパシタセルの満充電を検知し、バイパス回路を動作させると、定電流/定電力充電電圧発生回路7に単セル満充電信号44を出力する。また、均等化回路17は、全てのキャパシタセルの満充電を検知し、全てのバイパス回路を動作させると、定電流/定電力充電電圧発生回路7に全てのキャパシタセルの満充電信号45を出力する。なお、均等化回路17については実施例1と同様であるので詳細は省略する。
定電流充電/定電力充電用PWM発生回路7について説明する。定電流充電/定電力充電用PWM発生回路7は、キャパシタバンク9の充電電圧や充電電流に基づき、キャパシタバンク9を定電流充電又は定電力充電するよう降圧回路であるチョークコイル5を制御する。
定電流及び定電力充電電圧発生回路7は、キャパシタバンク9の充電電圧検出、充電電流の検出、均等化回路17の動作を検出し、キャパシタバンク9を定電流充電/定電力充電するための電圧を発生させ、FET6のゲートにPWM信号を出力する回路である。
定電流/定電力充電電圧発生回路7は、キャパシタバンク9の充電電圧、充電電流、及び、均等化回路17の動作を検出し、キャパシタバンク9に定電流充電及び定電力充電を行うためのPWM信号を発生させる回路である。
定電流充電及び定電力充電用PWM発生回路7は、CPU7a、シリアルコントローラ( SIC)7b、A/Dコンバーター7c、充電電流検出回路7d、ROM、RAM、タイマ、割り込み制御回路及び入出力ポートを有する。
定電流/定電力充電用PWM発生回路7はキャパシタバンク9の端子間電圧を充電電圧検出回路16の出力により検出し、キャパシタバンク9の端子間電圧が、予め設定された値より低い場合には、予め設定された定電流充電にするPWM信号を、スイチング回路6のFET6aのゲートに出力する。
なお、この予め設定された定電流充電にするためのPWM信号は、抵抗R1の端子間電圧と、PWM信号のONデューティ比との関係に基づき予め作成したテーブルを使用してもよいし、演算により算出してもよい。
キャパシタバンク9の端子間電圧が予め設定された値以上になると、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、定電力充電を行うために、前述したようにキャパシタバンク9の充電電流と、キャパシタバンク9の端子間電圧の検出を行い、検出した充電電流と充電電圧に応じて予め設定された定電力充電を行うための電圧をPWM信号を、スイチング回路6のFET6aのゲートに出力する。
また、充電電流のみ参照し、予め設定された充電電流になるようPWM信号を制御してもよいし、キャパシタバンク9が充電されてない状態の場合、大きな突入電流がキャパシタバンク9に流れるのを防止するため降圧電圧を低くし、徐々に降圧電圧を高くするようにPWM信号を出力してもよい。
FET6aのゲートに出力するPWM信号は、キャパシタバンク9への充電電流と、キャパシタバンク9の端子間電圧の検出を行い、この検出した充電電流と充電電圧から、予め設定された定電力充電を行うためPWM信号を演算して決定される。
また、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、単セル満充電信号44を検出すると、予め設定された定電流充電にするPWM信号を、スイチング回路6のFET6aのゲートに出力する。次に、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、全てのキャパシタセルの満充電信号45を検出すると、充電動作を停止する信号をスイチング回路6のFET6aのゲートに出力する。
続いて、エンジン制御部10について説明する。エンジン制御部10は、キャパシタバンク9への充電又はキャパシタバンク9の放電を制御する充電制御部を有する。
エンジ制御部10は、CPU10aに接続されたシリアルコントローラ(SCI)10d、入出力ポート10c、A/Dコンバータ10b及びROM、RAM、タイマ(割り込み制御回路(INT))を有する。ROMには、エンジン制御部10を充電制御部として機能させるプログラムが格納されており、主電源スイッチ11がオンにされるとプログラムがRAMに読み出されCPUが実行する。
A/Dポート10bには、定着装置の定着ローラ121の表面温度(定着温度)を検出する温度検出回路28、610、620が接続されている。
温度検出回路28は、DCヒータ用サーミスタ28aと直列に接続された抵抗R10とで構成され、DC定着ヒータ22に対応する測定領域の温度を検出する回路である。温度検出回路610は、ACヒータ用サーミスタ610aと直列に接続された抵抗R11とで構成され、AC定着ヒータ61に対応する測定領域の温度を検出する回路である。温度検出回路620は、ACヒータ用サーミスタ620aと直列に接続された抵抗R12とで構成され、AC定着ヒータ62に対応する測定領域の温度を検出する回路である。
AC定着ヒータ61及びAC定着ヒータ62は、ACヒータ制御回路43により供給される電力が制御される。DC定着ヒータ22は、放電回路19により供給される電力が制御される。
入出力ポート10cには、AC定着ヒータ61、62に電力を供給するACヒータ制御回路43及びDC定着ヒータ22に電力を供給する放電回路19が接続されている。また、入出力ポート10cには、画像形成動作を行うために必要な、モータ、ソレノイド、クラッチ等の負荷20が接続されている。
エンジン制御部10は、定電流/定電力充電用PWM発生回路7とシリアルコントローラ(SCI)10dを介して通信を行う。エンジン制御部10は、キャパシタバンク9の端子間電圧を充電電圧検出回路16により検出し、キャパシタバンク9の電力放電が可能か判断する。また、エンジン制御部10は放電中ではない場合、待機中、又は、省エネモード時等に、定電流/定電力充電用PWM発生回路7に充電指示信号若しくは充電許可信号、又は充電動作信号を出力する。
また、エンジン制御部10は、キャパシタバンク9の端子間電圧を充電電圧検出回路16により検出し、キャパシタバンク9の電力放電が可能か否か判断する。
続いて、まず、ACヒータ制御回路43の説明を行う。主電源ON時及び通常のコピー動作時には、エンジン制御部10はトナー定着のためにAC定着ヒータ61及びAC定着ヒータ62に電力を供給する。
エンジン制御部10は、温度検出回路610又は温度検出回路620により予め設定された温度以下の温度が検出されると、フォトトライアックドライブ回路35又は36にフォトトライアック35、36をONする信号を出力する。これにより、AC定着ヒータ61又は62に電力が供給される。
温度検出回路610又は温度検出回路620が予め設定された温度以上の温度を検出すると、エンジン制御部10はフォトトライアックドライブ回路35、36にフォトトライアック35、36をOFFする信号を出力する。これにより、AC定着ヒータ61又は62への電力供給が停止される。
次に、DC定着ヒータ22への電力供給について説明する。エンジン制御部10は、キャパシタバンク9の電力放電を行うための信号を入出力ポート10cよりFET制御バッファ回路19bとリレー駆動回路19aに出力する。FET制御バッファ回路19bはFETをONし、また、リレー駆動回路19aによりリレーが閉じられ、DC定着ヒータ22へキャパシタバンク9から電力が供給される。
また、エンジン制御部10は温度検出回路28が予め設定された温度以上の温度検出を行うと、キャパシタバンク9の電力放電の停止を行うための信号を入出力ポート10cよりFET制御バッファー回路19bとリレー駆動回路19aに出力する。FET制御バッファ回路19bはFETをOFFし、また、リレー駆動回路19aによりリレーが開放され、DC定着ヒータ22への電力供給が中止される。
まお、画像形成装置は画像形成動作が終了後、一定時間が経過すると省エネモードに入るため、エンジン制御部10はDC/DCコンバータ33に一部の電源出力停止信号を入出力ポート10cより出力する。省エネ解除SW24(圧版開放SW,ADFの原稿検知SW等)が閉じられることで、DC/DCコンバータ33が通常の動作に復帰し省エネモードが解除される。
なお、エンジン制御部10は、充電部が充電を開始するとセットされる充電中フラグを有しており、均等化回路17から出力される全セル満充電信号45を受信した場合に充電中フラグをリセットし、全セル満充電信号45を受信しない場合には充電中フラグをセットする。
以上の構成を用いて、エンジン制御部10のCPU10aが充電制御を行う動作について図27のフローチャート図に基づき説明する。
エンジン制御部10は、定期的又は所定のタイミングで定電流/定電力充電用PWM発生回路7から、全セル満充電信号45が送信されているか否か判定する(S11)。
全セル満充電信号45が送信されている場合(ステップS11のYes)は、キャパシタバンク9が充電中でないので充電中フラグをリセットする(S13)。
満充電でない場合(ステップS11のNo)、充電部31が受電中か否か判定する(S14)。充電中か否かは、充電中フラグを参照してもよいし、低電流/低電力充電用PWM発生回路7と通信して判定してもよい。充電中の場合(ステップS14のYes)、充電中のフラグをセットし(S15)、処理を終了する。なお、フローチャート図に図示してないが、エンジン制御部10のCPU10aは充電中フラグがセットされている場合、画像形成動作を禁止し、また、省エネモードへの移行を禁止する。
次いで、エンジン制御部10は操作部制御回路73より画像形成動作開始指示信号が出力されているか否か判定する(S16)。画像形成動作開始指示信号が出力されている場合(ステップS16のYes)、エンジン制御部10は画像形成動作を行い(S22)、画像形成動作が終了するまで待機する(S22、S23)。画像形成中に、DC定着ヒータ22の温度が未定着画像が発生する程度に低下するとエンジン制御部10はFET制御バッファ回路19bのFETをオンしてキャパシタバンク9から電力を供給する。
次いで、画像形成動作が終了した場合(ステップS23のYes)、エンジン制御部10は画像形成により充電電圧が低下したか否か判定する(S17)。
画像形成装置が画像形成動作を実施中でない場合(ステップS16のNo)、又は、画像形成動作が終了すると、エンジン制御部10はキヤシタバンク9の充電電圧が所定以下(例えばC〔V〕)か否か判定する(S17)。但し、C<B。
充電電圧がC〔V〕以下の場合(ステップS17のYes)、エンジン制御部10は、定電流/定電力充電用PWM発生回路7に充電可能信号を送信する(S19)。これにより定電流/定電力充電用PWM発生生回路7は、充電が可能になる。
次いで、エンジン制御部10は、充電部31が定電流充電する為の電流値を定電流/定電力充電用PWM発生回路7に送信する(S20)。そして、充電部31が定電力充電するための電力値を充電部に送信する(S21)。充電部31は、エンジン制御部10より定電流充電するための電流値、定電力充電するための電力値が送信された場合は、この電流値又は電力値により定電流充電または定電力充電を行うが、送信されない場合は予め設定された値により定電流充電または定電力充電を行う。充電中フラグがセットされ処理が終了する。
充電部31は充電が可能な状態であれば充電を行う。フローチャート図では示さないが、充電部31は充電を開始するとエンジン制御部10に充電中の信号を送信する。エンジン制御部10はこの信号が充電部31より送信されると、画像形成動作を禁止とする。そして、全セル満充電信号45が検出されると、画像形成動作の開始を許可とする。
キャパシタバンク9の蓄電を必要としない動作モードの場合、例えば数枚のコピーの場合、充電電圧がC〔V〕以下であっても、エンジン制御部10は画像形成動作を許可する。
なお、充電電圧がC〔V〕以下でない場合(ステップS17のNo)、充電する必要がないので処理は終了する。
ところで、ステップS23で画像形成が終了して所定時間が経過すると、画像形成装置は段階的に定着ヒータの温度を下げて管理したりCPUや液晶など表示パネルへの供給電力を削減する省エネモードに移行する。本実施例の蓄電装置は、本体負荷に供給する電源とは別に設けた蓄電装置であるので、省エネモード時であっても、充電電圧がC〔V〕以下である場合にはキャパシタバンク9に充電できる。
続いて、 定電流/定電力充電用PWM発生回路7のCPU7aが充電動作を制御する処理の流れを図28のフローチャート図に基づき説明する。
定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、エンジン制御部10から充電可能信号が入力されたか否かを判定する(S31)。充電可能信号が入力されるまでステップS31の判定を繰り返す。
充電可能信号が入力されている場合(ステップS31のYes)、次に充電電圧がB〔V〕(フル充電状態か)以下か否か判定する(S32)。充電電圧がB〔V〕以下でない場合(ステップS32のNo)、充電する必要がないので、満充電信号45をエンジン制御部10に送信し処理が終了する(S33)。
充電電圧がB〔V〕以下の場合(ステップS32のYes)、すなわち、フル充電でない場合、充電動作中信号をエンジン制御部10に送信する(S34)。
次いで、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、充電電圧が所定の電圧(例えばD〔V〕)以下か否か判定する(S35)。但し、D<C<B。
充電電圧がD〔V〕以下の場合(ステップS35のYes)、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、定電流充電動作を行うため充電部31の充電電流を検出する(S201)。
次いで、検出した充電電流に対応したPWM信号をスイッチング回路6のFETゲートに出力する(S202)。これにより、キャパシタバンク9は定電流充電される。
定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、充電電圧がD〔V〕より大きくなるまで、定電流充電を継続する(S35、S201、S202)。
充電電圧がD〔V〕以下でない場合(ステップS35のNo)、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、定電力充電動作を実施するためにキャパシタバンク9の充電電流と充電電圧を検出する(S203)。
次いで、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、検出した充電電流と充電電圧に基づき定電力充電を行うためのPWM信号をスイッチング回路6のFETゲートに出力する。
電流/低電力充電電圧発生回路7は、定電力充電を行いながらセル満充電信号44が検出されるか否か判定し(S38)、セル満充電信号44が検出されるまで定電力充電を行う。
何れかのセル満充電信号44が検出されると(ステップS38のYes)、電流/低電力充電電圧発生回路7は、定電流充電を行う(S39)。定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、定電流充電を行いながら全セル満充電信号45が検出されるか否か判定し(S40)、全セル満充電信号45が検出されるまで定電流充電を行う。
全セル満充電信号が検出されると(ステップS40のYes)、定電流/定電力充電用PWM発生回路7は、充電を停止させるためPWM信号の出力を停止する(S205)。ついで、全セル満充電信号45をエンジン制御部10に送信し(S43)、処理を終了する。
以上説明したように本実施例の形態によれば、交流電源を全波整流して電圧を降圧し、この降圧電圧を制御することにより、専用の充電器を必要とせず補助電源を充電できる。したがって、充電回路構成を簡略化し、画像形成装置の製造コスト実装スペースを低減して蓄電装置又は画像形成装置を提供できる。
また、本実施例の蓄電装置は本体負荷と接続されていないので、画像形成装置が省エネモードになっても、また、画像形成動作中であってもキャパシタバンク9に充電することができる。
本実施例は、実施例6と同様に、交流電源を全波整流し安定化する前の電圧を降圧し、この降圧電圧を制御することにより、充電部31に定電流充電または定電力充電を行う。これにより、充電回路構成が簡略化されるので画像形成装置の製造コストの低減が可能となる。
図29は、蓄電装置の概略回路図を示す。なお、図29において図25と同一構成部分には同一の符号を付してその説明は省略する。図29は、交流電源と充電部31との間に、絶縁トランス39を設けた点で、図25と異なる。これにより実施例6よりも、1次側と2次側の分離が可能となり、キャパシタバンク9の充電電圧を高くすることが容易になる。絶縁トランス39を介して交流電源からで全波整流回路2に電力が供給されるので、その他の構成は図25と同様である。
図30は蓄電装置及び画像形成装置の回路図を示す。なお、図30において図26と同一構成部分には同一の符号を付しその説明は省略する。交流電源は、主電源スイッチ11、フィルタ1、絶縁トランス39及び全波整流回路2を介して充電部31と接続されている。充電部31は充電電圧検出回路16及び均等化回路17を介してキャパシタバンク9に接続されている。キャパシタバンク9は、放電回路19を介してDC定着ヒータ22に接続される。
また、交流電源とAC定着ヒータ61、62が接続されている。DC定着ヒータ22、AC定着ヒータ61及び62の温度は、それぞれに対応して配置されたDCヒータ用サーミスタ28a、ACヒータ用サーミスタ610a及び620aにより検出される。交流電源はまた、全波整流回路32を介してDC/DCコンバータ33と接続されており、不図示の本体負荷と接続される。DC/DCコンバータ33は省エネ解除SW24に接続されており、省エネモードの場合省エネ解除SW24が開き、省エネモードが解除される場合閉じた状態となる。なる。本体負荷20へは、不図示の電源(DC/DCコンバータ)から電力が供給される。
したがって、本実施例の蓄電装置は、絶縁トランス39により交流電源とキャパシタバンク9とが絶縁されている。以下の構成は図26と同様である。
主電源スイッチ11がオンとされフィルタ1を通過した交流電源(商用電源)の電流は、絶縁トランス39の一次側に供給され、2次側のコイルに電磁誘導による起電力を生じさせ、全波整流回路2に電力を出力する。全波整流回路2で全波整流された電流は、充電部31に接続される。充電部31以降の構成及びその動作は実施例6と同様であるので説明を省略する。
また、エンジン制御部10のCPU10aが充放電制御を行う動作については図27のフローチャート図と同様であり、定電流/定電力充電用PWM発生回路7のCPU7aが充電動作を制御する動作については図28のフローチャート図と同様であるので、説明は省略する。
本実施例の形態によれば、交流電源を全波整流して電圧を降圧し、この降圧電圧を制御することにより、専用の充電器を必要とせず補助電源を充電できる。したがって、充電回路構成を簡略化し、画像形成装置の製造コスト実装スペースを低減して蓄電装置又は画像形成装置を提供できる。
また、交流電源と充電部31との間に、絶縁トランス39を設けたので、キャパシタバンク9の充電電圧を高くすることが容易になる。
また、本実施例の蓄電装置は本体負荷と接続されていないので、画像形成装置が省エネモードになっても、また、画像形成動作中であってもキャパシタバンク9に充電することができる。
蓄電装置について説明する。図31は充電部31に高周波トランス3を有する蓄電装置を、図32は充電部31に昇圧チョークコイル5を有する蓄電装置をそれぞれ示す。なお、図31において図4と同一構成部分には同一の符号を付し、図32において図18と同一構成部分には同一の符号を付しそれらの説明は省略する。
図31は開閉回路26を、図32では切替回路77を有する蓄電装置を示すが、これらは一例であり、実施例1〜7のどの蓄電装置であってもよい。
DC/DCコンバータ12からの出力は端子151又は151a、bにより外部装置へ接続可能となっている。外部負荷と端子151の間には開閉回路26が、外部負荷と端子151a、bとの間には切替回路77が設けられており、外部の装置(実施例1〜7では画像形成装置)からの信号により開閉又は切替が行われる。
また、キャパシタ9にはキャパシタの電力を外部に出力する出力手段152a、bが接続されている。出力手段152a、bは定着装置の加熱手段、ハードディスク、ステープラーなど負荷に接続可能である。また、画像形成装置で使用される負荷だけでなく画像形成装置に外付けされるユニットに接続してキャパシタ9の電力を供給してもよい。なお、蓄電装置は画像形成装置のみを外部負荷とするものではなく、DC/DCコンバータ12からの出力を切り替えて負荷又は充電する装置に適用できる。

〔第2の実施形態〕
本実施の形態の蓄電装置は、専用の充電器を使用せずに商用電源をDC化し、出力電圧を安定化する電源生成回路(DC/DCコンバータ)からの出力を必要な場合に画像形成動作のために供給し、それ以外の場合はキャパシタバンクの充電に使用する。専用の充電器を用いず本体負荷に用いるDC/DCコンバータと兼用することで電源回路構成を簡略化し、画像形成装置の製造コストや実装スペースの低減が可能となる。蓄電装置が適用された画像形成装置については、第1の実施形態と同様であるので説明は省略する。
以下、DC定着ヒータ22に電力を供給する蓄電装置について実施例を挙げて説明する。なお、以下の実施例ではキャパシタバンク9や昇圧部80で昇圧された昇圧電圧を検出するが、一例としてそれらの電圧をA<B(<N)<C<D<E(単位は〔V〕)で表す。
図33は本実施の蓄電装置の概略回路図を示す。図33の蓄電装置は、交流の商用電源が整流された後に電源生成回路12に接続され、電源生成回路12により昇圧された電力はノーマルオープンの開閉回路26を介してキャパシタバンク9に接続されると共に、画像形成装置の本体負荷20に接続されている。また、キャパシタバンク9は昇圧部80に接続され、昇圧部80は昇圧された電圧の電圧値を検出する昇圧電圧検出回路50およびDC定着ヒータ22に接続されている。
画像形成動作を行う場合には開閉回路26が開いて電源生成回路12から供給される電力を使用して本体負荷20が画像形成を行う。その際、定着ヒータの温度が所定よりも低い場合、キャパシタバンク9から放電され昇圧部80により昇圧された電力が定着ヒータ22に供給される。昇圧部80は高周波トランスを有し、キャパシタバンク9に蓄電された電圧V1の電力を電圧V2に昇圧し、DC定着ヒータ22に供給する。画像形成動作が行われていない場合、キャパシタバンク9の電圧が所定より低くなると、開閉回路26が閉じてキャパシタバンク9に充電する。以下、詳細に説明する。
図34は蓄電装置が適用された画像形成装置の回路図を示す。なお、図34において図33と同一構成部分には同一の符号を付した。交流電源ACは、主電源スイッチ11、フィルタ1及び全波整流回路2を介して電源生成回路12と接続されている。電源生成回路12は、整流回路4及びチョークコイル5を介して定電圧検出回路21及び本体負荷20、並びに、開閉回路26に接続されている。開閉回路26が閉じた場合、電源生成回路12は充電電圧検出回路16及びキャパシタバンク9へ接続される。なお、充電電圧検出回路16は不図示の均等化回路を有する。また、キャパシタバンク9及び充電電圧検出回路16は定電流/定電力充電電圧発生回路7(特許請求の範囲におけるキャパシタバンク9への充電を制御する回路制御部に相当する)。と接続されている。キャパシタバンク9は、昇圧部80、整流平滑回路75及び昇圧電圧検出回路50を介してDC定着ヒータ22に接続される。また、定電流/定電力充電電圧発生回路7は、電圧電流変換回路18、昇圧部80及び画像形成装置制御部10に接続されている。画像形成装置制御部10は、コントロール回路8とエンジン制御部10を合わせた制御部であるので、エンジン制御部10と同じ符号を用いた。
交流電源ACに戻り、フィルタ1は全波整流回路32を介してDC/DCコンバータ33に接続され、また、DC/DCコンバータ33は画像形成装置制御部10及び省エネモード解除スイッチ24に接続される。
画像形成装置制御部10は、ACヒータ制御回路43、温度検出回路610及び620が接続されている。また、画像形成装置制御部10は、OR回路51を介してスイッチングレギュレータIC13に接続される。OR回路51の他方の端子は定電流/定電力充電電圧発生回路7と接続されている。画像形成装置制御部10は、リレードライブ回路25、充電電圧検出回路16、定電圧検出回路21、及び、昇圧部80に接続されている。
スイッチングレギュレータIC13は、電源生成回路12、回路15及びフィードバック電圧検出回路14と接続されている。フィードバック電圧検出回路14へは、フィードバック電圧検出回路14のフォトカプラPC1及び電圧電流変換回路18のフォトカプラPC2の発光が入力されるようになっている。
なお、キャパシタバンク9へ蓄電する電源を生成する電源生成回路12を点線で囲んでいる。
次に、図34の蓄電装置の動作について説明する。主電源スイッチ11がオンにされると交流電源(商用電源)からの交流はフィルター1を介して全波整流回路2で全波整流される。全波整流回路2からの出力は平滑コンデンサC1によりリップル成分等が除去され、電源生成回路12に入力される。
全波整流回路2の直流出力側には、平滑コンデンサーC1と並列に高周波トランス3の一次コイル3aが接続され、一次コイル3aにスイッチング手段としてFET6aが直列に接続されている。FET6aを有するスイッチング回路6は、スイッチング・レギュレーターIC13から出力されるPWM信号によりスイッチング(ON,OFF動作)され、一次コイル3aにスイッチング電流が流れる。一次側のスイッチ電流により、トランス3の二次コイル3bにスイッチ電圧が誘起するので、スイッチング周波数の導通期間を変えれば、出力電圧の制御を行うことができる。
トランス3の二次コイル3bには整流回路4として、ダイオードD1、D2が接続され、スイッチング電圧はこの整流回路4で整流され、チュークコイル5及びコンデンサーC2により平滑され、直流出力に変換される。この直流出力は画像形成動装置の画像形成動作に必要な本体負荷として、クラッチ、ソレノイド、モーター、センサー等の本体負荷20の電源として供給される。
チョークコイル5及びコンデンサーC2からの直流出力は、開閉回路26のリレー26aに接続される。リレー26aが通電すると開閉回路26が閉じて、キャパシタバンク9に電力が供給される。
なお、開閉回路26は別の形態であってもよい。図35は、開閉回路26を置き換えた切替回路37の一例を示す。切替回路37はノーマルクローズの状態(リレー37aが通電されない場合)に本体負荷側に接続され、キャパシタバンク9に充電を行う場合、リレードライブ回路によりリレー37aが通電され、キャパシタバンク9側に切り替える。なお、開閉回路26又は切替回路37の動作については後述する。
本体負荷20に供給する電圧は定電圧であり、この電圧は定電圧検出回路21により検出される。定電圧検出回路21による電圧は、抵抗R5と直列に接続されたボリュームと抵抗R6により分割された電圧により検出され、その出力はシャントレギュレータIC72のリファレンス端子に入力される。リファレンス端子に入力された電圧により、フォトカプラーPC1のダイオード電流が決定し、フィードバック電圧検出回路14へフィードバックされる。
開閉回路26が閉じた場合、直流出力はダイオードD3に接続されその出力はキャパシタセルが直列に接続されたキャパシタバンク9に供給される。
本実施例のキャパシタバンク9には、満杯充電時にM〔V〕になるキャパシタセル(電気二重層コンデンサセ)がn個、直列に接続されている。従って、n個のキャパシタセルが満充電になると、M×n〔V〕(以下、単にNボルトという)の電圧が蓄電される。
キャパシタバンク9の両端には、充電電圧検出回路16が接続され、充電電圧検出回路16の出力は定電流/定電力充電電圧発生回路7に接続される。充電電圧検出回路16は抵抗R2と抵抗R3により分割回路を構成され、抵抗R2と抵抗R3の分圧によりキャパシタバンク9の電圧を検出する。
また、平滑用コンデンサC5とキャパシタバンク9の間には抵抗R4が直列に接続されており、抵抗R4の両端の電圧を監視することで、キャパシタバンク9の充電電流を検出できる。抵抗R4の両端電圧は定電流充電/定電力充電圧発生回路7に入力される。
キャパシタバンク9は、キャパシタセル個々の満充電を検出しバイパス回路を動作させ、各キャパシタセルの充電電圧を均等化する均等化回路に接続されている。キャパシタセル9aが充電され満充電のN〔V〕に充電されると、均等化回路は充電電流を他のキャパシタセルにバイパスする。他のキャパシタセルに並列に接続されたバイパス回路も同様な動作を行ない、各キャパシタセルの充電電圧が均等化される。
均等化回路は、何れかのキャパシタセルの満充電を検知し、バイパス回路を動作させると、定電流/定電力充電電圧発生回路7に単セル満充電信号44を出力する。また、均等化回路は、全てのキャパシタセルの満充電を検知し、全てのバイパス回路を動作させると、定電流/定電力充電電圧発生回路7に全てのキャパシタセルの満充電信号45を出力する。なお、均等化回路については後に詳述する。全セル満充電信号45により、定電流/定電力充電電圧発生回路7は、充電を停止すると共に画像形成装置制御部10にこの満充電信号を出力する。
次に、PWM信号を発生させるスイッチング・レギュレーターIC13の動作について説明する。全波整流回路2の直流出力は、抵抗R1、コンデンサーC3及びツェナーダイオードZD1で構成される回路を介してスイッチング・レギュレーターIC13に供給され、これによりスイッチングレギュレータIC13は動作を開始し、補助巻線71とダイオードD4とで構成される補助電源により動作を継続する。
PWM信号の周波数は、抵抗とコンダンサーとで構成される回路15の抵抗値及びコンデンサー容量で決定される。フィードバック電圧検出回路14のフォトカプラPC1又はフォトカプラPC2の出力電圧のフィードバック電圧52はスイッチングレギュレータIC13に入力され、スイッチングレギュレータIC13はフィードバック電圧52に応じてPWM信号のパルス幅を変調させる電圧―パルス幅変換回路を備えている。
フィードバック電圧52に応じてPWM信号のパルス幅が変化し、PWM信号はFET6aのゲートに入力され、FET6aによりトランス3の一次コイル3aをスイッチングする。これにより、トランス3の二次コイル3bに出力電圧の異なる電圧を発生させることができる。
定電流/定電力充電電圧発生回路7が発生した電圧は、電圧を電流に変換する電圧電流変換回路18のトランジスタTr1のベースに供給され、トランジスタTr1のエミッターに接続されたフォトカプラーPC2によりフィードバック電圧検出回路14へフィードバックされる。
次に、定電流/定電力充電電圧発生回路7が、キャパシタバンク9の充電電圧及び充電電流の検出に基づきバイパス回路の動作を検出し、定電流充電および定電力充電を行う動作について説明する。
定電流/定電力充電電圧発生回路7は、いずれかのキャパシタセルのバイパス回路が動作したセル満充電信号44を検知すると、予め設定された定電流充電を行うために定電流充電動作を行う。また、定電流/定電力充電電圧発生回路7は、全てのバイパス回路の動作した満充電信号45を検出すると、充電動作を停止する信号を画像形成装置制御部10に出力する。
なお、定電流/定電力充電電圧発生回路7は、不図示のCPU、ROM、RAM、タイマ、割り込み制御回路、A/Dコンバータ、シリアルコントローラ(UART)、D/Aコンバータ及び入出力ポートを備えている。ROMには定電流/定電力充電電圧発生回路7を回路制御部として機能させるプログラムが格納されており、主電源スイッチ11がオンにされるとプログラムがRAMに読み出されCPUが実行する。
シリアルコントローラは画像形成装置制御部10と例えばシリアル通信によりキャパシタセルの充電等を知らせる信号を送信する。
定電流/定電力充電電圧発生回路7は、キャパシタバンク9の端子間電圧が、予め設定された値より低い場合、予め設定された定電流充電にする電圧を、定電流/定電力充電電圧発生回路7のD/A端子より電圧・電流変換回路18のオペアンプ29に出力する。
キャパシタバンク9に定電流充電するための電流は、キャパシタバンク9と直列に接続された抵抗R4の端子間電圧により検出される。端子間電圧を定電流/定電力充電電圧発生回路7は逐次検出し、予め設定された定電流充電にするための電圧を、定電流及び定電力充電電圧発生回路7のD/A端子より電圧・電流変換回路18のオペアンプ29に出力する。
キャパシタバンク9の端子間電圧が予め設定された値以上になると、定電流/定電力充電電圧発生回路7は、定電力充電を行うために、前記したようにキャパシタバンク9の充電電流と、キャパシタバンク9の端子間電圧の検出を行い、検出した充電電流と充電電圧から、予め設定された定電力充電を行うための電圧を演算して決定する。
定電流/定電力充電電圧発生回路7のD/A端子より出力するアナログ電圧は、端子間電圧に対応づけて出力するアナログ電圧を予め記録したテーブルを使用してもよい。
電圧・電流変換回路18のオペアンプ29に入力されたアナログ電圧に対応した電流が、トランジスターTr1からフォトカプラPC2のダイオードに流れ、フィードバック電圧検出回路14にフィードバックされる。このフィードバック電圧により、スイッチングレギュレータIC13が出力するPWM信号の信号幅が制御され、定電流充電するためのPWM信号が、スイッチング・レギュレーターIC13よりFET6aのゲートに出力される。
次に、昇圧部80の動作について説明する。キャパシタバンク9の端子間に、絶縁トランス8の一次コイル8aと、昇圧のためこの一次コイル8aをスイッチングする直列に接続されたFET30aが並列に接続されている。
FET30aを有するスイッチング回路30には、後述するように画像形成装置制御部10から出力されるPWM信号が入力され、FET30aがスイッチング(ON,OFF動作)されると一次コイル8aにスイッチング電流が流れる。この一次コイル8aのスイッチ電流により、トランス8の二次コイル8bにスイッチ電圧が誘起する。スイッチング周波数の導通期間を変えれば、昇圧電圧の制御を行うことができる。
絶縁トランス8の2次コイル8bのスイッチング電圧はダイオードD5、チョークコイル27a及びコンデンサC4により整流平滑する整流平滑回路75に接続され、平滑された整流平滑回路75の出力は定着ヒータ22に接続されている。平滑された電圧は、昇圧電圧検出回路50のフォトカプラPC3により画像形成装置制御部10にフィードバックされる。
なお、昇圧電圧検出回路50は別の形態であってもよい。図36は、昇圧電圧検出回路50の別の一形態を示す図である。なお、図36において図34と同一構成部分には同一の符号を付しその説明は省略する。図36では、整流平滑回路27の出力電圧が、抵抗R7と抵抗Rにより分割され、分圧された電圧の信号55が画像形成装置のA/Dポートに入力されている。なお、図36の昇圧電圧検出回路50の場合、フォトカプラPC3の出力は画像形成装置制御部10に入力されない。
次に、画像形成装置制御部10の動作について説明する。画像形成装置制御部10は、不図示のCPU、ROM、RAM、タイマ、割り込み制御回路、A/Dコンバータ、シリアルコントローラ(UART)、及び、入出力ポートを有する。ROMには、CPUを画像形成装置制御部として機能させるプログラムが格納されており、主電源スイッチ11がオンにされるとプログラムがRAMに読み出されCPUが実行する。また、画像形成装置制御部10はシリアルコントローラにより定電流/定電力充電電圧発生回路7と通信する。
画像形成装置制御部10には、温度検出回路610、620が接続されている。温度検出回路620は、サーミスター620aと抵抗R12とで分割された電圧によりDCヒータ加熱部の温度を検出する。温度検出回路610は、サーミスタ610aと抵抗R11とで分割された電圧によりACヒータ加熱部の温度を検出する。温度検出回路610、620により検出された電圧は画像形成装置制御部10のA/Dポートに接続されている。画像形成装置制御部10は、温度検出結果に応じてACヒータ制御回路43及び昇圧部80に出力するPWM信号の制御を行っている。
温度検出回路610はAC定着ヒータ61に、温度検出回路620はAC定着ヒータ62に対応する測定領域の温度を検出する回路である。AC定着ヒータ61及びAC定着ヒータ62は、ACヒータ制御回路43により供給される電力が制御される。DC定着ヒータ22は、画像形成装置制御部10により供給される電力が制御される。
また、画像形成装置制御部10には、開閉回路26のリレー26aを駆動するリレードライブ回路25、ドアースイッチ74、整流平滑回路出力の電圧をフィードバックする回路PC3、キャパシタバンク9の充電電圧検出回路16、がそれぞれ接続されている。
また、画像形成装置制御部10は、定電流/定電力充電電圧発生回路7を起動し、また、キャパシタバンク9に充電を行う場合、本体負荷20の電圧を定電圧制御するためのフィードバック電圧を検出して、フォトカプラPC1のアノードとカソード間を接続するトランジスタTr2を制御する。また、省エネモードに入るときにDC/DCコンバータ33の一部の電源出力を停止させる。
DC/DCコンバータ33は、画像形成装置及び画像形成装置制御部10に電源供給を行っているが、画像形成装置からの省エネモード信号により一部の電源出力を停止する。省エネモードが解除されると、省エネモード解除スイッチ24が開閉制御され、再度、画像形成装置および画像形成装置制御部10に電源供給を行う。
定着ヒータへの電力供給について説明する。なお、定着装置は図2の形態であるものとする。画像形成装置制御部10は、キャパシタバンク9の端子間電圧を充電電圧検出回路16により検出し、キャパシタバンク9の放電が可能か(所定の電圧以上か)否か判断する。また、画像形成装置制御部10は、待機中、又は、省エネモード時等に、キャパシタバンク9の電圧が所定以下の場合、定電流/定電力充電電圧発生回路7に充電指示信号または充電可能信号を出力する。
主電源ON時及び通常のコピー動作時等には、画像形成装置制御部10は、ACヒータ制御回路43を介して、トナー定着のためにAC定着ヒータ61及びAC定着ヒータ62に電力を供給する。画像形成装置制御部10は、温度検出回路610又は620により予め設定された温度以下の温度が検出されると、AC定着ヒータ61又は62に電力を供給し、また、予め設定された温度以上の温度を検出すると、AC定着ヒータ61又は62への電力供給を停止する。
画像形成装置制御部10は、主電源がONされた場合、又は、連続コピー時に、温度検出回路28が未定着画像が発生する程度の温度を検知した場合に、キャパシタバンク9の電力が昇圧されて供給される。すなわち、定着装置112のウォームアップ時にONされたり、又は、画像形成時に定着ローラ111の温度が目標温度に達してないときに、キャパシタバンク9の電圧を昇圧して用いてDC定着ヒータ22に供給し、定着ローラ111を加熱する。
続いて、均等化回路について詳細に説明する。図37は、均等化回路の回路図を示す。各キャパシタセル(図37ではキャパシタセルC1〜C10)には均等化回路が並列に接続されたている。したがって、キャパシタセル10個と並列に、バランス回路が10個、直列に接続されている。なお、図37では3つ目以降のキャパシタセルを省略した。
C1〜C10は、電力を貯蓄するために直列に接続された電気二重層キャパシタである。
バランス回路171は、キャパシタC1の端子間に並列に接続される。バランス回路171は、シャントレギュレータX1と、抵抗R21〜R29、トランジスタQ1、ダイオードD1とを有する。
抵抗R21とR22からなる分圧回路と、シャントレギュレータX1によりキャパシタセルC1の端子電圧が検出される。シャントレギュレータX1の制御端子に抵抗R21とR22からなる分圧回路の分圧電圧が入力され、キャパシタセルC1の端子電圧が所定の電圧に充電されると、シャントレギュレータX1がONとなる。
シャントレギュレータX1がONになると、抵抗R23を通してトランジスタQ1にベース電流が流れONとなる。トランジスタQ1がONになると、抵抗R25の抵抗値により定まる電流で、キャパシタセルC1の充電電流が経路I2をとおりキャパシタセルC2にバイパスされる。
また、トランジスタQ1がONすると、トランジスタQ2もONし、フォトカプラTLP1,TPL2の発光ダイオードに抵抗R27,R28を通して電流が流れる。フォトカプラTLP2はCellFull端子と接続されており、キャパシタセルが充電されると単セル満充電信号44を出力する。フォトカプラTLP1はBank Full端子と接続されると共に、他のバランス回路と直列に接続されているので、全てのキャパシタセルが所定の電圧に充電され、全てのバランス回路が動作することにより、全セル満充電信号45を出力する。
全セル満充電信号45により、定電流/定電力充電電圧発生回路7は充電を停止し、満充電信号を画像形成装置制御部10に送信する。画像形成装置制御部10はこの信号により、キャパシタバンク9への充電を停止する。
また、全セル満充電信号45により、画像形成装置制御部10は、開閉回路26のリレー26aを開き、また、切替回路37を本体負荷20に切り替える。
以上の構成を用いて、画像形成装置制御部10がキャパシタバンク9への充電制御を行う動作について図38のフローチャート図に基づき説明する。なお、下記の説明は図34の回路図に基づいたものである。
画像形成装置制御部10は、主電源スイッチ11がオンされDC/DCコンバータ33より電源供給を受けると、画像形成装置制御部10及び周辺回路の初期設定を行う(S11)。
そして、主電源スイッチ11がオン、又は、省エネモードが解除された場合にセットされる立ち上げフラグをセットする(S12)。このフラグは、後述する画像形成装置の定着温度を上昇させる場合に参照される。主電源スイッチ11のオンされた直後は画像形成動作を行える状態ではないので、画像形成装置制御部10は次に充電可能フラグをセットする(S12)。
なお、ステップS12の後の〔I〕の矢印は後述するフローチャート図からの処理手順であることを示す。
次にキャパシタバンク9の充電電圧を充電電圧検出回路16により取得し、キャパシタバンク9の充電電圧がB(Nよりも若干小さい値)〔V〕以下か否か判定する(S13)。キャパシタバンク9の充電電圧が予め設定されたB〔V〕以下の場合(ステップS13のYes)、次いで、充電可能フラグがセットされているか否か判定する(S14)。
充電可能フラグがセットされてない場合(ステップS14のNo)、本体負荷20側に電力供給が必要なので、充電動作は行わないで本制御フローは終了する。
また、キャパシタバンク9の充電電圧が予め設定されたB〔V〕以下でない場合(S13のNo)、キャパシタバンク9は充電された状態であるので、リレー26aを開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S19)。これにより、電源生成回路12の出力は本体負荷20側になる。なお、開閉回路26が、図35の切替回路37の場合、リレー37aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力すればよい。
次いで、画像形成装置制御部10はトランジスタTr2にOFFする信号を出力する(S20)。これにより、電源生成回路12は定電圧動作が可能となる。充電電圧はB〔V〕より大で充電する必要は無いので、充電可能フラグをリセットし、図38の制御は終了する。
充電可能フラグがセットされている場合(ステップS14のYes)、画像形成装置制御部10は、リレー26aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力する(S15)。
次いで、スイッチング・レギュレータIC13に起動信号をOR回路51を介して出力する(S16)。また、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のフォトカプラPC1のアノードとカソード間を接続するトランジスタTr2にON信号を出力する(S17)。トランジスタTr2がONすることにより、定電流/定電力充電電圧発生回路7のフィードバック信号が有効になる。
次いで、定電流/定電力充電電圧発生回路7に充電動作指示信号を出力する(S18)。以上の制御により、キャパシタバンク9が充電される。定電流/定電力充電電圧発生回路7は前記したように、キャパシタバンク9の充電電圧検出、充電電流の検出、バイパス回路の動作を検出し、定電流充電または定電力充電を行う。
続いて、電源投入時、省エネ解除時又は画像形成動作時に昇圧部80から定着装置112の加熱部に電力供給する制御について図39のフローチャート図に基づき説明する。
画像形成装置制御部10は、主電源スイッチ11がオン又は省エネモードが解除された場合にセットされる立ち上げフラグがセットされているか否か判定する(S21)。
立ち上げフラグがセットされている場合(ステップS21のYes)、ACヒータ加熱部の温度検出回路610の出力を取得して、ACヒータ加熱部の温度が予め設定された温度以上か否か判定する(S22)。
ACヒータ加熱部の温度が予め設定された温度以上(例えば、130度以上)の場合(ステップS22のYes)、画像形成装置が画像形成動作中か否か判定する(S23)。画像形成装置が画像形成動作中でない場合(S23のNo)、昇圧部80から定着ヒータ22に電力を供給する必要はないので図39のフローチャート図の制御は終了する。
画像形成動作中の場合(ステップS23のYes)、ACヒータ加熱部の温度が予め設定された温度以下か否か判定する(S24)。予め設定された温度以下でない場合(ステップS24のNo)、昇圧部80から定着ヒータ22に電力を供給する必要はないので図39のフローチャート図の制御は終了する。
予め設定された温度以下(例えば、155度以下)の場合(ステップS24のYes)、未定着画像のコピーが発生する場合があるので、昇圧部80から定着ヒータ22に電力を供給するために、キャパシタバンク9の充電電圧を充電電圧検出回路16により取得し、所定の電圧A〔V〕以上か否か判定する(S25)。
キャパシタバンク9の充電電圧がA〔V〕以上でない場合(ステップS25のNo)、蓄電不足なので、キャパシタバンク9を充電する制御フローを実行するため図38の〔I〕の処理を行う。
キャパシタバンク9の充電電圧がA〔V〕以上の場合(ステップS25のYes)、ACヒータ加熱部の温度が予め設定された温度(例えば20度)以上か否か判定する(S26)。
加熱部温度が予め設定された温度以上でない場合(ステップS26のNo)、定着温度に比べ極端に定着装置112のAC加熱部の温度が低いので、突入電流を軽減するために予め設定された昇圧電圧を低くしたONデュティーのPWM信号を一定時間出力する(S32)。
次いで、AC加熱部の温度が所定の温度以下(例えば、100度以下)か否か判定する(S33)。AC加熱部の温度が100度以下の場合(ステップS33のYes)、ONデュティーを決定するタイマに設定値を加算したPWM信号を出力する(S34)。
再度、画像形成装置制御部10はAC加熱部の温度が予め設定された温度以下か否か判定する(ステップS33)。AC加熱部の温度が予め設定された温度以下の場合はステップS34の処理を繰り返す。この動作により、PWMのONデュティーを徐々に(ソフトスタート)大きくすることが出来るので、突入電流を軽減できる。
加熱部温度が予め設定された温度以上の場合(ステップS26のYes)、又は、加熱部温度が予め設定された温度以下でない場合(ステップS33のNo)、ACヒータ加熱部の温度が予め設定された温度(例えば180度)以下か否か判定する(S27)。
加熱部温度が予め設定された温度以下の場合(ステップS27のYes)、昇圧電圧検出回路50の出力を取得し、この昇圧電圧に対応してONデュティーを決定したPWM信号をスイッチング回路30のFET30aに出力する(S28)。このONデュティーは、昇圧電圧が低いと大きくなり、高いと小さくなる。なお、PWM信号の周波数は画像形成装置制御部10の有するタイマ(不図示)により生成され、パルス幅の変調は変調用内部タイマ(不図示)を変えることにより変更出来る構成になっている。変調用内部タイマの値はAC加熱部温度または、昇圧電圧検出回路50等の出力と関連付けたテーブルを予め設定しておいても良いし、演算により算出しても良い。
次いで、画像形成装置制御部10は、昇圧電圧検出回路50により検出された昇圧電圧がE〔V〕以上か否か判定する(S29)。昇圧電圧がE〔V〕以上でない場合(ステップS29のNo)、再度、AC加熱部の温度が予め設定された温度以下か否か判定し(S27)、AC加熱部の温度が予め設定された温度以下の場合は、昇圧電圧検出回路50の出力を取得し、昇圧電圧に対応してONデュティーを決定したPWM信号をスイッチング回路30のFET30aに出力する(S28)。
昇圧電圧がE〔V〕以上の場合(ステップS29のYes)、PWM信号の出力を停止し(S30)、再度、AC加熱部の温度が予め設定された温度以下か否か判定し(S27)、同様の動作を繰り返す。
加熱部温度が予め設定された温度以下でない場合(ステップS27のNo)、昇圧部80から定着ヒータ22に電力を供給する必要がなくなるため、PWM信号の出力を停止する(S31)。以上のような制御により、定着装置112の温度が制御される。
図39では昇圧電圧検出回路50により検出された電圧に基づきONデュティーのPWM信号の信号幅を決定したが、PWM信号の信号幅はAC加熱部の温度に応じて決定してもよい。
図40は、AC加熱部の温度に応じてONデュ−ティのPWM信号を出力する制御のフローチャート図である。なお、図40においてステップS21〜S26までの制御は図39の制御と同じであるので説明を省略する。
まず、AC加熱部の温度が予め設定された温度以下(例えば180度以下)か否か判定する(S41)。AC加熱部の温度が予め設定された温度以下の場合、AC加熱部の温度を検出してこの検出温度の応じてONデュティーを決定したPWM信号を出力する(S42)。このONデュティーは温度が低いと大きくなり、高いと小さくなるように決定される。
次に、画像形成装置制御部10は、昇圧電圧がE〔V〕以上か否か判定する(S43)。昇圧電圧がE〔V〕以上でない場合(ステップS43のNo)、再度、AC加熱部の温度が予め設定された温度以下か否か判定し(S41)、AC加熱部の温度が予め設定された温度以下の場合、AC加熱部の温度に応じてONデュティーを決定したPWM信号を出力する(S42)。
昇圧電圧がE〔V〕以上の場合(ステップS43のYes)、PWM信号の出力を停止し(S44)、再度、AC加熱部の温度が予め設定された温度以下か否か判定し(S41)、同様の処理を繰り返す。
AC加熱部の温度が予め設定された温度以下でない場合(ステップS41のNo)、昇圧部80から定着ヒータ22に電力を供給する必要はなくなるので、PWM信号の出力を停止し(S45)、図40の制御は終了する。
また、PWM信号の信号幅は定電流/定電力充電電圧発生回路7により予め設定されていてもよい。
ところで、PWM信号の発生は定電流/定電力充電電圧発生回路7が行ってもよい。図41は、定電流/定電力充電電圧発生回路7にPWM信号を発生する回路を設けた昇圧部80の回路の一例を示す。
定電流/定電力充電電圧発生回路7は、PWM信号の周波数を決定するタイマー(不図示)とONデュティーを決定するパスル幅の変調用の内部タイマ(不図示)を有している。図41の構成の場合、定電流/定電力充電電圧発生回路7はPWM信号を常に発生している。画像形成装置制御部10はこのPWM信号が入力されているAND回路46に、AC加熱部の温度検出結果に応じて信号を出力することにより、PWM信号をスイッチング回路30のFET30aに出力している。
図42のフローチャート図は、定電流/定電力充電電圧発生回路7により予め設定されたPWM信号を発生させ、AC加熱部の温度及び昇圧電圧に基づきこのPWM信号のON/OFF制御を行うことで定着装置112のAC加熱部に電力供給する制御フローチャートを示す。
画像形成装置制御部10は、定着装置112のAC加熱部の温度が、予め設定された温度(例えば、170度)以下か否か判定する(S51)。予め設定された温度以下の場合(ステップS51のYes)、画像形成装置制御部10はPWM信号をスイッチング回路30のFET30aに出力する(S52)。このPWM信号により、昇圧部41で昇圧が行われ定着装置112のDC定着ヒータ22に電力供給が行われる。
次いで、昇圧電圧検出回路50により昇圧電圧を検出し、昇圧電圧が予め設定されたE〔V〕以上か否か判定する(S53)。昇圧電圧がE〔V〕以上の場合(ステップS53のYes)、PWM信号の出力を停止し(S54)、再度、AC加熱部の温度が、予め設定された温度以下か否か判定する(S51)。
AC加熱部の温度が予め設定された温度を超える場合(ステップS51のNo)、昇圧部80からの電力供給を必要としないので、PWM信号の出力を停止し(S55)、本制御フローは終了する。
続いて、画像形成装置の動作モードに応じて開閉回路26のリレー26aを開閉する制御について図43のフローチャート図に基づき説明する。
まず、画像形成装置制御部10は、定電流/定電力充電電圧発生回路7から満充電信号45が出力されているか否か判定する(S61)。全セル満充電信号45が出力されている場合(ステップS61のYes)、キャパシタバンク9の充電は完了しているので、リレー26aを開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S62)。
次に、画像形成装置制御部10は、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスターTr2をOFFする信号を出力する(S63)。トランジスターTr2をOFFすることにより、電源生成回路12が定電圧出力動作を行うことができる。また、キャパシタバンク9の充電は完了しているので、充電可能フラグをリセットする(S63)。
次いで、画像形成装置が画像形成動作を開始する状態か否か判定する(S64)。画像形成装置が画像形成動作を開始する場合(ステップS64のYes)、本体付加20に電力を供給する必要があるので、画像形成装置制御部10はリレー26aを開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S65)。
次いで、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスタTr2にOFFする信号を出力する(S66)。トランジスタTr2をOFFすることにより、電源生成回路12は定電圧出力動作を行うことが可能となる。また、キャパシタバンク9の充電は完了しているので、充電可能フラグをリセットする。
トランジスタTr2をOFFにし充電可能フラグをリセットしたら、画像形成装置は画像形成動作を行う(S67)。
画像形成装置制御部10は、画像形成動作の間、画像形成動作が終了したか否かの判定を繰り返す(S68)。画像形成動作が終了した場合(ステップS68のYes)、キャパシタバンク9の充電動作が可能なので、リレー26aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力する(S68−2)。
次いで、画像形成装置制御部10は、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスタTr2をONする信号を出力する(S69)。トランジスタTr2をONすることにより、定電流/定電力充電電圧発生回路7のフィードバック信号が有効になる。
画像形成動作が終了した場合、キャパシタバンク9を充電する必要が生じることがあるため、画像形成装置制御部10は充電可能フラグをセットした後、図38のフローチャート図の矢印〔I〕に進み、キャパシタバンク9を充電する基づく制御を行う。
ステップS61に戻り、キャパシタバンク9から全セル満充電信号45が出力されてない場合(S61のNo)、画像形成装置が画像形成可能な状態か否か(たとえば、ドアの開放、用紙切れ等)判定する(S70)。
ドアが開放されていない場合(ステップS70のNo)、全セル満充電信号45がなくても画像形成は可能であるので、ステップS64に進み、画像形成装置が画像形成動作を開始する状態か否か判定する(S64)。
ドアが開放されている場合(ステップS70のYes)、画像形成動作は実行できないので、逆にキャパシタバンク9の充電が可能となる。
画像形成装置制御部10は、リレー26aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力する(S71)。次いで、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスタTr2にONする信号を出力する(S72)。トランジスタTr2をONすることにより、定電流/定電力充電電圧発生回路7のフィードバック信号が有効になる。
次いで、充電可能フラグをセットし(S73)、図38のフローチャート図の矢印〔I〕に進み、キャパシタバンク9を充電する基づく制御を行う。
続いて、画像形成装置が省エネモードに入る場合の制御について図44のフローチャート図に基づき説明する。
画像形成装置は、画像形成動作が終了後(S81)、一定時間が経過すると省エネモードに入る。図44のフローチャート図では、タイマでカウントを繰り返し(S82)、カウントされたタイマが所定値Nとなった場合(S83のYes)、省エネモードに入る。
省エネモードに入った場合(ステップS83のYes)、本体負荷20に電力を供給する必要がなくキャパシタバンク9に充電が可能なので、画像形成装置制御部10はリレー26aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力する(S84)。
次いで、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスターTr2をONする信号を出力する(S85)。トランジスターTr2をONすることにより、定電流/定電力充電電圧発生回路7のフィードバック信号が有効になる。また、充電可能フラグをセットし(S86)、図38のフローチャート図の矢印〔I〕に進み、キャパシタバンク9を充電する基づく制御を行う。このようにして、省エネモードに入った場合にキャパシタバンク9に充電できる。
なお、画像形成装置制御部10は、キャパシタバンク9への充電動作中は省エネモードに入らない。画像形成装置制御部10は、定電流/定電力充電電圧発生回路7から全セル満充電信号45を検出すると、DC/DCコンバータ33に画像形成装置の一部に電源の出力停止信号を出力する。
図35に示したように開閉回路26は切替回路37に置き換えてもよいので、続いて、画像形成装置の動作モードに応じて切替回路37のリレー37aの切り替えを制御する処理について図45及び46のフローチャート図に基づき説明する。
まず、画像形成層制御部10は、定電流/定電力充電電圧発生回路7から全セル満充電信号45が出力されているか判定する(S91)。全セル満充電信号45が出力されている場合(ステップS91のYes)、キャパシタバンク9は充電されているので、スイッチングレギュレータIC13にPWM信号を停止する信号を出力する(S92)。
次いで、キャパシタバンク9の充電は完了しているので、リレー37aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力する(S93)。これにより、本体負荷20側に電力が供給される。
次いで、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスタTr2にOFFする信号を出力する(S94)。トランジスタTr2をOFFすることにより、電源生成回路12が定電圧出力動作を行うことが可能となる。また、画像形成装置制御部10は、キャパシタバンク9の充電は完了しているので、充電可能フラグをリセットする(S94)。
次いで、画像形成装置制御部10は、スイッチングレギュレータ13にPWM信号を出力する起動信号を出力する(S95)。
次いで、画像形成装置制御部10は、画像形成装置が画像形成動作を開始する状態か否か判定する(S96)。画像形成装置が画像形成動作を開始する場合(ステップS96のYes)、スイッチングレギュレータ13にPWM信号を停止する信号を出力する(S97)。画像形成する場合、本体付加20に電力を供給する必要があるので、リレー26aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力する。
次いで、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスタTr2をOFFする信号を出力する(S98)。トランジスターTr2をOFFすることにより、電源生成回路12が定電圧出力動作を行うことが可能となる。
キャパシタバンク9の充電は完了しているので、画像形成装置制御部10は充電可能フラグをリセットする(S99)。
次いで、スイッチングレギュレータ13にPWM信号を出力する起動信号をポート3より出力する(S100)。
画像形成装置はステップS96で画像形成動作を開始しているので(S101)、次いで、画像形成装置制御部10は画像形成動作が終了しているか否か判定する(S102)。
画像形成動作が終了した場合(ステップS102のYes)、スイッチングレギュレータ13に、PWM信号を停止する信号を出力する(S103)。また、充電動作が可能なので、次いでリレー37aを開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S104)。
次いで、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスターTr2をONする信号を出力する(S105)。トランジスターTr2をONすることにより、定電流/定電力充電電圧発生回路7のフィードバック信号が有効になる。
次いで、画像形成装置制御部10は充電可能フラグをセットし(S106)、また、スイッチングレギュレータ13にPWM信号を出力する起動信号を出力する(S107)。画像形成動作が終了しているので、図38のフローチャート図の矢印〔I〕に進み、キャパシタバンク9を充電する制御を行う。
ステップS91に戻り、全セル満充電信号45が出力されてない場合(ステップS91のNo)、画像形成装置が画像形成可能な状態か否か(たとえば、ドアの開放、用紙切れ等)判定する(S110)。
ドアが開放されていない場合(ステップS110のNo)、全セル満充電信号45がなくても画像形成は可能であるので、ステップS96に進み、画像形成装置が画像形成動作を開始する状態か否か判定する(S96)。
ドアーが開放されている場合(ステップS110のYes)、画像形成動作は実施できないので、キャパシタバンク9に充電することができる。画像形成装置制御部10は、スイッチングレギュレータIC13にPWM信号を停止する信号を出力する(S111)。
また、リレー37aを開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S112)。次いで、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスターTr2をONする信号を出力する(S113)。トランジスタTr2をONすることにより、定電流/定電力充電電圧発生回路7のフィードバック信号が有効になる。
次いで、充電可能フラグをセットし(S114)、スイッチングレギュレータIC13にPWM信号を出力する起動信号を出力する(S115)。次いで、図38のフローチャート図の矢印〔I〕に進み、キャパシタバンク9を充電する制御を行う。以上のように、開閉回路26を切替回路37に置き換えても画像形成動作に応じて電源生成回路12からの出力を本体負荷20とキャパシタバンク9とを切り替えることができる。
続いて、図35の切替回路37の場合に、画像形成装置が省エネモードに入る制御について図47のフローチャート図に基づき説明する。
画像形成装置は、画像形成動作が終了後(S121)、一定時間が経過すると省エネモードに入る。図47のフローチャート図では、タイマでカウントを繰り返し(S122)、カウントされたタイマが所定値Nとなった場合(S123のYes)、省エネモードに入る。
省エネモードに入った場合(ステップS123のYes)、本体負荷20に電力を供給する必要がなくキャパシタバンク9に充電が可能なので、画像形成装置制御部10は、スイッチングレギュレータIC13にPWM信号を停止する信号を出力する(S124)。
次いで、キャパシタバンク9に充電が可能なので、リレー37aを開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S125)。また、トランジスタTr2にONする信号を出力する(S126)。トランジスタTr2をONすることにより、定電流/定電力充電電圧発生回路7のフィードバック信号が有効になる。
次いで、画像形成装置制御部10は充電可能フラグをセットし(S127)、スイッチングレギュレータIC13にPWM信号を出力する起動信号を出力する(S128)。次いで、図38のフローチャート図の矢印〔I〕に進み、キャパシタバンク9を充電する制御を行う。
なお、画像形成装置制御部10は、充電動作中は省エネモードに入らない。画像形成装置制御部10は、定電流/定電力充電電圧発生回路7から全セル満充電信号45を検出すると、DC/DCコンバータ33に画像形成装置の一部に電源の出力停止信号を出力する。
以上説明したように本実施例の画像形成装置によれば、画像形成動作に必要な場合は電源生成回路12の出力を画像形成装置の電源として使用し、充電動作時には電源生成回路12を充電器として使用することができる。したがって、専用の充電器を必要とせずにキャパシタバンクを充電できので、コストの低減及び装置値の小型化が可能になる。
充電に必要な時間は数秒から数十秒程度であるので画像形成装置の画像形成動作が滞ることもない。
また、本体負荷20の動作電圧と同程度に昇圧してからキャパシタバンク9に蓄電し、定着ヒータ22に電力を供給する必要がある場合に昇圧部80により昇圧するので、定着ヒータ22に供給する電圧に昇圧してから蓄電するよりもキャパシタバンク9を小型化でき、また、蓄電時間も短縮できる。また、定着装置の温度が予め設定された温度よりも極端に低い場合も、PWMのONデュティーを徐々に(ソフトスタート)大きくすることが出来るので、突入電流を防止できる。
また、省エネモード時には開閉回路26を閉じて(または切替回路37をキャパシタバンク9に切替)、電源生成回路12からキャパシタバンクに電流を流すことができるので、省エネモード時であってもキャパシタバンク9に充電することができる。
本実施例では昇圧電圧検出回路50がない場合の蓄電装置または画像形成装置について説明する。図48は本実施例の蓄電装置の概略回路図を示す。なお、図48において図4と同一構成部分には同一の符号を伏しその説明は省略する。
図48では昇圧電圧検出回路50がなく、昇圧部80の出力はDC定着ヒータ22にのみ供給されている。図49は、本実施例の昇圧部80およびDC定着ヒータ22の回路図を示す。なお、詳細な回路図は昇圧電圧検出回路50をのぞき図5と同じであるので、昇圧部80を含む回路図のみを示す。
図48の構成を用いて画像形成装置制御部10が充電制御を行う動作について図50のフローチャート図に基づき説明する。
画像形成装置制御部10は、主電源スイッチ11がオンされDC/DCコンバータ33より電源供給を受けると、画像形成装置制御部10及び周辺回路の初期設定を行う(S201)。
そして、主電源スイッチ11がオン、又は、省エネモードが解除された場合にセットされる立ち上げフラグをセットする(S202)。このフラグは、後述する画像形成装置の定着温度を上昇させる場合に参照される。主電源スイッチ11のオンされた直後は画像形成動作を行える状態ではないので、画像形成装置制御部10は次に充電可能フラグをセットする(S202)。
なお、ステップS12の後の〔I〕の矢印は後述するフローチャート図からの処理手順であることを示す。
次にキャパシタバンク9の充電電圧を充電電圧検出回路16により取得し、キャパシタバンク9の充電電圧がB〔V〕か否か判定する(S203)。キャパシタバンク9の充電電圧が予め設定されたB〔V〕以下の場合(ステップS203のYes)、次いで、充電可能フラグがセットされているか否か判定する(S204)。
充電可能フラグがセットされてない場合(ステップS204のNo)、本体負荷20側に電力供給が必要なので、充電動作は行わないで本制御フローは終了する。
また、キャパシタバンク9の充電電圧が予め設定されたB〔V〕以下でない場合(S203のNo)、キャパシタバンク9は充電された状態であるので、リレー26aを開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S209)。これにより、電源生成回路12の出力は本体負荷20側になる。なお、開閉回路26が、図35の切替回路37の場合、リレー37aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力すればよい。
次いで、画像形成装置制御部10はトランジスタTr2にOFFする信号を出力する(S210)。これにより、電源生成回路12は定電圧動作が可能となる。充電電圧はB〔V〕より大で充電する必要は無いので、充電可能フラグをリセットし、図50の制御は終了する。
充電可能フラグがセットされている場合(ステップS204のYes)、画像形成装置制御部10は、リレー26aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力する(S205)。
次いで、スイッチング・レギュレータIC13に起動信号をOR回路51を介して出力する(S206)。また、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のフォトカプラPC1のアノードとカソード間を接続するトランジスタTr2にON信号を出力する(S207)。トランジスタTr2がONすることにより、定電流/定電力充電電圧発生回路7のフィードバック信号が有効になる。
次いで、定電流/定電力充電電圧発生回路7に充電動作指示信号を出力する(S208)。以上の制御により、キャパシタバンク9が充電される。定電流/定電力充電電圧発生回路7は前記したように、キャパシタバンク9の充電電圧検出、充電電流の検出、バイパス回路の動作を検出し、定電流充電または定電力充電を行う。
続いて、電源投入時、省エネ解除時又は画像形成動作時に昇圧部80から定着装置112の加熱部に電力供給する制御について図51のフローチャート図に基づき説明する。
画像形成装置制御部10は、主電源スイッチ11がオン又は省エネモードが解除された場合にセットされる立ち上げフラグがセットされているか否か判定する(S221)。
立ち上げフラグがセットされている場合(ステップS221のYes)、ACヒータ加熱部の温度検出回路33の出力を取得して、ACヒータ加熱部の温度が予め設定された温度以上か否か判定する(S222)。
ACヒータ加熱部の温度が予め設定された温度以上(例えば、130度以上)の場合(ステップS222のYes)、画像形成装置が画像形成動作中か否か判定する(S223)。画像形成装置が画像形成動作中でない場合(S223のNo)、昇圧部80から定着ヒータ22に電力を供給する必要はないので図51のフローチャート図の制御は終了する。
画像形成動作中の場合(ステップS223のYes)、ACヒータ加熱部の温度が予め設定された温度以下か否か判定する(S224)。予め設定された温度以下でない場合(ステップS224のNo)、昇圧部80から定着ヒータ22に電力を供給する必要はないので図51のフローチャート図の制御は終了する。
予め設定された温度以下(例えば、155度以下)の場合(ステップS224のYes)、未定着画像のコピーが発生する場合があるので、昇圧部80から定着ヒータ22に電力を供給するために、キャパシタバンク9の充電電圧を充電電圧検出回路16により取得し、所定の電圧A〔V〕以上か否か判定する(S225)。
キャパシタバンク9充電電圧がA〔V〕以上でない場合(ステップS225のNo)、蓄電不足なので、キャパシタバンク9を充電する制御フローを実行するため図50の〔I〕に処理を行う。
キャパシタバンク9の充電電圧がA〔V〕以上の場合(ステップS225のYes)、ACヒータ加熱部の温度が予め設定された温度(例えば20度)以上か否か判定する(S226)。
加熱部温度が予め設定された温度以上でない場合(ステップS226のNo)、定着温度に比べ極端に定着装置112のAC加熱部の温度が低いので、突入電流を軽減するために予め設定された昇圧電圧を低くしたONデュ−ティーのPWM信号を一定時間出力する(S230)。
次いで、AC加熱部の温度が所定の温度以下(例えば、100度以下)か否か判定する(S231)。AC加熱部の温度が100度以下の場合(ステップS231のYes)、ONデュティーを決定するタイマに設定値を加算したPWM信号を出力する(S232)。
再度、画像形成装置制御部10はAC加熱部の温度が予め設定された温度以下か否か判定する(ステップS231)。AC加熱部の温度が予め設定された温度以下の場合はステップS232の処理を繰り返す。この動作により、PWMのONデュ−ティーを徐々に(ソフトスタート)大きくすることが出来るので、突入電流を軽減できる。
加熱部温度が予め設定された温度以上の場合(ステップS226のYes)、又は、また、加熱部温度が予め設定された温度以下でない場合(ステップS231のNo)、ACヒータ加熱部の温度が予め設定された温度(例えば180度)以下か否か判定する(S227)。
加熱部温度が予め設定された温度以下の場合(ステップS227のYes)、AC加熱部の温度を検出し(S228)、検出された温度に応じたPWM信号をスイッチング回路30のFET30aに出力する(S229)。このONデュティーは温度が低いと大きくなり高いと小さくなる。
なお、PWM信号の周波数は画像形成装置制御部10の有するタイマ(不図示)により生成され、パルス幅の変調は変調用内部タイマ(不図示)を変えることにより変更出来る構成になっている。変調用内部タイマの値はAC加熱部温度または、昇圧電圧検出回路50等の出力と関連付けたテーブルを予め設定しておいても良いし、演算により算出しても良い
加熱部温度が予め設定された温度以下でない場合(ステップS227のNo)、昇圧部80から定着ヒータ22に電力を供給する必要がなくなるため、PWM信号の出力を停止する(S233)。以上のような制御により、定着装置112の温度が制御される。本実施例では昇圧電圧検出回路50がないが、AC加熱部の温度に応じてDC定着ヒータ22の温度を制御できる。
続いて、定電流/定電力充電電圧発生回路7が加熱部温度を検出しON/OFF制御を行うことにより予め設定されたPWM信号を発生させることで、定着装置112の加熱部に電力供給する制御について図52のフローチャート図に基づき説明する。なお、昇圧部80の構成は図41と同じであるので省略する。
まず、画像形成装置制御部10は、定着装置112のAC加熱部の温度が予め設定された温度(例えば、170度)以下か否か判定する(S241)。予め設定された温度以下の場合(ステップS241のYes)、AND回路46にPWM信号をスイッチング回路30のFET30aに出力する(S242)。このPWM信号により昇圧が行われ、定着装置112の加熱部に電力供給が行われる。
AC加熱部の温度が予め設定された温度以下でない場合(ステップS241のNo)、昇圧部80から定着ヒータ22に電力を供給する必要はなくなるので、PWM信号の出力を停止し(S243)、図52の制御は終了する。
続いて、画像形成装置の動作モードに応じて開閉回路26のリレー26aの開閉する制御について図53のフローチャート図に基づき説明する。
まず、画像形成装置制御部10は、定電流/定電力充電電圧発生回路7から全セル満充電信号45が出力されているか否か判定する(S251)。全セル満充電信号45が出力されている場合(ステップS251のYes)、キャパシタバンク9の充電は完了しているので、リレー26aを開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S252)。
次に、画像形成装置制御部10は、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスターTr2をOFFする信号を出力する(S253)。トランジスターTr2をOFFすることにより、電源生成回路12が定電圧出力動作を行うことができる。また、キャパシタバンク9の充電は完了しているので、充電可能フラグをリセットする(S253)。
次いで、画像形成装置が画像形成動作を開始する状態か否か判定する(S254)。画像形成装置が画像形成動作を開始する場合(ステップS254のYes)、本体付加20に電力を供給する必要があるので、画像形成装置制御部10はリレー26aを開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S255)。
次いで、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスタTr2にOFFする信号を出力する(S256)。トランジスタTr2をOFFすることにより、電源生成回路12は定電圧出力動作を行うことが可能となる。また、キャパシタバンク9の充電は完了しているので、充電可能フラグをリセットする。
トランジスタTr2をOFFにし充電可能フラグをリセットしたら、画像形成装置は画像形成動作を行う(S257)。
画像形成装置制御部10は、画像形成動作の間、画像形成動作が終了したか否かの判定を繰り返す(S258)。画像形成動作が終了した場合(ステップS258のYes)、キャパシタバンク9の充電動作が可能なので、リレー26aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力する(S259)。
次いで、画像形成装置制御部10は、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスタTr2をONする信号を出力する(S260)。トランジスタTr2をONすることにより、定電流/定電力充電電圧発生回路7のフィードバック信号が有効になる。
画像形成動作が終了した場合、キャパシタバンク9を充電する必要が生じることがあるため、画像形成装置制御部10は充電可能フラグをセットした後、図50のフローチャート図の矢印〔I〕に進み、キャパシタバンク9を充電する基づく制御を行う。
ステップS251に戻り、キャパシタバンク9から全セル満充電信号45が出力されてない場合(S251のNo)、画像形成装置が画像形成可能な状態か否か(たとえば、ドアの開放、用紙切れ等)判定する(S261)。
ドアが開放されていない場合(ステップS261のYes)、全セル満充電信号45がなくても画像形成は可能であるので、ステップS254に進み、画像形成装置が画像形成動作を開始する状態か否か判定する(S254)。
ドアが開放されている場合(ステップS261のYes)、画像形成動作は実行できないので、逆にキャパシタバンク9の充電が可能となる。
画像形成装置制御部10は、リレー26aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力する(S262)。次いで、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスタTr2にONする信号を出力する(S263)。トランジスタTr2をONすることにより、定電流/定電力充電電圧発生回路7のフィードバック信号が有効になる。
次いで、充電可能フラグをセットし(S264)、図50のフローチャート図の矢印〔I〕に進み、キャパシタバンク9を充電する基づく制御を行う。
続いて、画像形成装置が省エネモードに入る場合の制御について図54のフローチャート図に基づき説明する。
画像形成装置は、画像形成動作が終了後(S271)、一定時間が経過すると省エネモードに入る。図54のフローチャート図では、タイマでカウントを繰り返し(S272)、カウントされたタイマが所定値Nとなった場合(S273のYes)、省エネモードに入る。
省エネモードに入った場合(ステップS273のYes)、本体負荷20に電力を供給する必要がなくキャパシタバンク9に充電が可能なので、画像形成装置制御部10はリレー26aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力する(S274)。
次いで、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスターTr2をONする信号を出力する(S275)。トランジスターTr2をONすることにより、定電流/定電力充電電圧発生回路7のフィードバック信号が有効になる。また、充電可能フラグをセットし(SS275)、図50のフローチャート図の矢印〔I〕に進み、キャパシタバンク9を充電する基づく制御を行う。このようにして、省エネモードに入った場合にキャパシタバンク9に充電できる。
なお、画像形成装置制御部10は、キャパシタバンク9への充電動作中は省エネモードに入らない。画像形成装置制御部10は、定電流/定電力充電電圧発生回路7から全セル満充電信号45を検出すると、DC/DCコンバータ33に画像形成装置の一部に電源の出力停止信号を出力する。
本実施例において開閉回路26は切替回路37に置き換えることができるので、続いて、画像形成装置の動作モードに応じて切替回路37のリレー37aの切り替えを制御する処理について図55及び56のフローチャート図に基づき説明する。
まず、画像形成層制御部10は、定電流/定電力充電電圧発生回路7から全セル満充電信号45が出力されているか判定する(S281)。全セル満充電信号45が出力されている場合(ステップS281のYes)、キャパシタバンク9は充電されているので、スイッチングレギュレータIC13にPWM信号を停止する信号を出力する(S282)。
次いで、キャパシタバンク9の充電は完了しているので、リレー37aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力する(S283)。これにより、本体負荷20側に電力が供給される。
次いで、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスタTr2にOFFする信号を出力する(S284)。トランジスタTr2をOFFすることにより、電源生成回路12が定電圧出力動作を行うことが可能となる。また、画像形成装置制御部10は、キャパシタバンク9の充電は完了しているので、充電可能フラグをリセットする(S284)。
次いで、画像形成装置制御部10は、スイッチングレギュレータ13にPWM信号を出力する起動信号を出力する(S285)。
次いで、画像形成装置制御部10は、画像形成装置が画像形成動作を開始する状態か否か判定する(S286)。画像形成装置が画像形成動作を開始する場合(ステップS286のYes)、スイッチングレギュレータ13にPWM信号を停止する信号を出力する(S287)。画像形成する場合、本体付加20に電力を供給する必要があるので、リレー26aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力する。
次いで、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスタTr2をOFFする信号を出力する(S288)。トランジスターTr2をOFFすることにより、電源生成回路12が定電圧出力動作を行うことが可能となる。
キャパシタバンク9の充電は完了しているので、画像形成装置制御部10は充電可能フラグをリセットする(S289)。
次いで、スイッチングレギュレータ13にPWM信号を出力する起動信号をポート3より出力する(S290)。
画像形成装置はステップS286で画像形成動作を開始しているので(S291)、次いで、画像形成装置制御部10は画像形成動作が終了しているか否か判定する(S292)。
画像形成動作が終了した場合(ステップS292のYes)、スイッチングレギュレータ13に、PWM信号を停止する信号を出力する(S293)。また、
充電動作が可能なので、次いでリレー37aを開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S294)。
次いで、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスターTr2をONする信号を出力する(S295)。トランジスターTr2をONすることにより、定電流/定電力充電電圧発生回路7のフィードバック信号が有効になる。
次いで、画像形成装置制御部10は充電可能フラグをセットし(S296)、また、スイッチングレギュレータ13にPWM信号を出力する起動信号を出力する(S297)。画像形成動作が終了しているので、図50のフローチャート図の矢印〔I〕に進み、キャパシタバンク9を充電する制御を行う。
ステップS281戻り、全セル満充電信号45が出力されてない場合(ステップS281のNo)、画像形成装置が画像形成可能な状態か否か(たとえば、ドアの開放、用紙切れ等)判定する(S301)。
ドアが開放されていない場合(ステップS301のNo)、全セル満充電信号45がなくても画像形成は可能であるので、ステップS286に進み、画像形成装置が画像形成動作を開始する状態か否か判定する(S286)。
ドアーが開放されている場合(ステップS301のYes)、画像形成動作は実施できないので、キャパシタバンク9に充電することができる。画像形成装置制御部10は、スイッチングレギュレータIC13にPWM信号を停止する信号を出力する(S302)。
また、リレー37aを開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S303)。次いで、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスターTr2をONする信号を出力する(S304)。トランジスタTr2をONすることにより、定電流/定電力充電電圧発生回路7のフィードバック信号が有効になる。
次いで、充電可能フラグをセットし(S305)、スイッチングレギュレータIC13にPWM信号を出力する起動信号を出力する(S306)。次いで、図50のフローチャート図の矢印〔I〕に進み、キャパシタバンク9を充電する制御を行う。以上のように、開閉回路26を切替回路37に置き換えても画像形成動作に応じて電源生成回路12からの出力を本体負荷20とキャパシタバンク9とを切り替えることができる。
続いて、図35の切替回路37の場合に、画像形成装置が省エネモードに入る制御について図57のフローチャート図に基づき説明する。
画像形成装置は、画像形成動作が終了後(S310)、一定時間が経過すると省エネモードに入る。図57のフローチャート図では、タイマでカウントを繰り返し(S311)、カウントされたタイマが所定値Nとなった場合(S312のYes)、省エネモードに入る。
省エネモードに入った場合(ステップS312のYes)、本体負荷20に電力を供給する必要がなくキャパシタバンク9に充電が可能なので、画像形成装置制御部10は、スイッチングレギュレータIC13にPWM信号を停止する信号を出力する(S313)。
次いで、キャパシタバンク9に充電が可能なので、リレー37aを開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S314)。また、トランジスタTr2にONする信号を出力する(S315)。トランジスタTr2をONすることにより、定電流/定電力充電電圧発生回路7のフィードバック信号が有効になる。
次いで、画像形成装置制御部10は充電可能フラグをセットし(S316)、スイッチングレギュレータIC13にPWM信号を出力する起動信号を出力する(S317)。次いで、図50のフローチャート図の矢印〔I〕に進み、キャパシタバンク9を充電する制御を行う。
なお、画像形成装置制御部10は、充電動作中は省エネモードに入らない。画像形成装置制御部10は、定電流/定電力充電電圧発生回路7から全セル満充電信号45を検出すると、DC/DCコンバータ33に画像形成装置の一部に電源の出力停止信号を出力する。
以上説明したように本実施例の画像形成装置によれば、画像形成動作に必要な場合は電源生成回路12の出力を画像形成装置の電源として使用し、充電動作時には電源生成回路12を充電器として使用することができる。したがって、専用の充電器を必要とせずにキャパシタバンクを充電できるので、コストの低減及び装置値の小型化が可能になる。
充電に必要な時間は数秒から数十秒程度であるので画像形成装置の画像形成動作が滞ることもない。
また、本体負荷20の動作電圧と同程度に昇圧してからキャパシタバンク9に蓄電し、定着ヒータ22に電力を供給する必要がある場合に昇圧部80により昇圧するので、定着ヒータ22に供給する電圧に昇圧してから蓄電するよりもキャパシタバンク9を小型化でき、また、蓄電時間も短縮できる。また、定着装置の温度が予め設定された温度よりも極端に低い場合も、PWMのONデュティーを徐々に(ソフトスタート)大きくすることが出来るので、突入電流を防止できる。
また、省エネモード時には開閉回路26を閉じて(または切替回路37をキャパシタバンク9に切替)、電源生成回路12からキャパシタバンクに電流を流すことができるので、省エネモード時であってもキャパシタバンク9に充電することができる。また、昇圧電圧検出回路50を用いる場合よりもコストを低減できる。
実施例9又は10では昇圧部80に絶縁トランスを用いたが、本実施例では昇圧部に昇圧チョークコイルを用いる。図58は、蓄電装置が適用された画像形成装置の概略回路図を示す。なお、図58において図33と同一構成部分には同一の符号を伏しその説明は省略する。図58では、昇圧部80に昇圧チョークコイル27aが設けられ、また、DC定着ヒータ22と直列にFET47が設けられている。FET47は、DC定着ヒータ22にキャパシタバンク9から電力を供給しない間オフになっているので、キャパシタバンク9から放電することを防止する。
図59は、本実施例の画像形成装置の回路図を示す。なお、図59において、図34と同一構成部分には同一の符号を伏した。
交流電源ACは、主電源スイッチ11、フィルタ1及び全波整流回路2を介して電源生成回路12と接続されている。電源生成回路12は、整流回路4及びチョークコイル5を介して定電圧検出回路21及び本体負荷20、並びに、開閉回路26に接続されている。開閉回路26が閉じた場合、電源生成回路12は充電電圧検出回路16及びキャパシタバンク9へ接続される。なお、充電電圧検出回路16は不図示の均等化回路を有する。また、キャパシタバンク9及び充電電圧検出回路16は定電流/定電力充電電圧発生回路7と接続されている。キャパシタバンク9は、昇圧部80、整流平滑回路75及び昇圧電圧検出回路50を介してDC定着ヒータ22に接続される。また、定電流/定電力充電電圧発生回路7は、画像形成装置制御部10に接続されている。
交流電源ACに戻り、フィルタ1は全波整流回路32を介してDC/DCコンバータ33に接続され、また、DC/DCコンバータ33は画像形成装置制御部10及び省エネモード解除スイッチ24に接続される。
画像形成装置制御部10は、ACヒータ制御回路43、温度検出回路610及び620が接続されている。また、画像形成装置制御部10は、OR回路51を介してスイッチングレギュレータIC13に接続される。OR回路51の他方の端子は定電流/定電力充電電圧発生回路7と接続されている。画像形成装置制御部10は、リレードライブ回路25、充電電圧検出回路16、定電圧検出回路21、及び、昇圧部80に接続されている。
スイッチングレギュレータIC13は、電源生成回路12、回路15及びフィードバック電圧検出回路14と接続されている。フィードバック電圧検出回路14へは、フィードバック電圧検出回路14のフォトカプラPC1及び電圧電流変換回路18のフォトカプラPC2の発光が入力されるようになっている。
次に、図59の蓄電装置の動作について説明する。なお、図59において図34と同一の動作については説明を省略する。
昇圧部80は、キャパシタバンク9からの入力側に昇圧チョークコイル27aを有し、昇圧チョークコイル27aからの出力及びスイッチング回路30からの出力が、整流平滑回路75及び昇圧電圧検出回路50を介してDC定着ヒータ22に接続される。スイッチング回路30のFET30a、並びに、整流平滑回路75の昇圧整流ダイオードD5及び平滑コンデンサC4が、それぞれキャパシタバンク9の端子間に並列に接続されている。DC定着ヒータ22の出力側に設けられたFET47及びFET47のゲートには画像形成装置制御部10が接続されている。
画像形成装置制御部10は、PWM信号をFET30aに出力すると、キャパシタバンク9に蓄電された電圧により昇圧チョークコイル27aに電流が流れエネルギーが蓄積され、続いてFET30aをオフすると、オン期間に昇圧チョークコイル27aに蓄積したエネルギーを入力電圧に重畳して出力し、この電流が昇圧整流ダイオードD5を通して、平滑用コンデンサC4に貯えられる。この動作が繰り返され昇圧が行われ、昇圧平滑された電圧がDC定着ヒータ22に供給される。
昇圧平滑される電圧(昇圧電圧)は、キャパシタバンク9に蓄電された電圧(入力電圧)と、PWM信号のオン期間とオフ期間のデューティ比で決定される。また、昇圧電圧は、抵抗R12と抵抗R13とが直列に接続された昇圧電圧検出回路50により画像形成装置制御部10にフィードバックされる。昇圧電圧検出回路50の電圧を監視してPWM信号のONデューティを変えることにより、昇圧平滑された昇圧電圧が制御される。
以上の構成を用いて、画像形成装置制御部10がキャパシタバンク9への充電制御を行う動作について図60のフローチャート図に基づき説明する。
画像形成装置制御部10は、主電源スイッチ11がオンされDC/DCコンバータ33より電源供給を受けると、画像形成装置制御部10及び周辺回路の初期設定を行う(S351)。
そして、主電源スイッチ11がオン、又は、省エネモードが解除された場合にセットされる立ち上げフラグをセットする(S352)。このフラグは、後述する画像形成装置の定着温度を上昇させる場合に参照される。主電源スイッチ11のオンされた直後は画像形成動作を行える状態ではないので、画像形成装置制御部10は次に充電可能フラグをセットする(S352)。
なお、ステップS12の後の〔I〕の矢印は後述するフローチャート図からの処理手順であることを示す。
次にキャパシタバンク9の充電電圧を充電電圧検出回路16により取得し、キャパシタバンク9の充電電圧がB〔V〕以下か否か判定する(S353)。キャパシタバンク9の充電電圧が予め設定されたB〔V〕以下の場合(ステップS353のYes)、次いで、充電可能フラグがセットされているか否か判定する(S354)。
充電可能フラグがセットされてない場合(ステップS354のNo)、本体負荷20側に電力供給が必要なので、充電動作は行わないで本制御フローは終了する。
また、キャパシタバンク9の充電電圧が予め設定されたB〔V〕以下でない場合(S353のNo)、キャパシタバンク9は充電された状態であるので、リレー26aを開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S359)。これにより、電源生成回路12の出力は本体負荷20側になる。なお、開閉回路26が、図35の切替回路37の場合、リレー37aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力すればよい。
次いで、画像形成装置制御部10はトランジスタTr2にOFFする信号を出力する(S360)。これにより、電源生成回路12は定電圧動作が可能となる。
次いで、昇圧電圧検出回路50の出力に基づき、昇圧電圧が予め設定されたD〔V〕電圧以下か否か判定する(S361)。昇圧電圧がD〔V〕以下の場合(ステップS361のYes)、昇圧電圧検出回路50から検出した昇圧電圧に応じてPWM信号をスイッチング回路30のFET30aに出力する(S362)。
画像形成装置制御部10は、昇圧電圧が予め設定されたD〔V〕より大となるまでステップS361の判定とステップS362のPWM信号出力を繰り返す。
昇圧電圧が予め設定されたD〔V〕より大となった場合(ステップS361のNo)、所定の電圧に昇圧されたので、PWM信号の出力を停止する(S363)。
なお、PWM信号の周波数は画像形成装置制御部10のタイマ(不図示)により作成され、パルス幅の変調は変調用内部タイマ(不図示)を変えることにより変更される。この変調用のタイマの値は、昇圧電圧検出回路50の昇圧電圧出力と関連付けたテーブルを予め設定しておいても良いし、演算により算出しても良い。PWM信号のONデュティーは、昇圧電圧が低いと大きくなり、高いと小さくなる。
充電可能フラグがセットされている場合(ステップS354のYes)、画像形成装置制御部10は、リレー26aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力する(S355)。
次いで、スイッチング・レギュレーターIC13に起動信号をOR回路51を介して出力する(S356)。また、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のフォトカプラーPC1のアノードとカソード間を接続するトランジスタTr2にON信号を出力する(S357)。トランジスタTr2がONすることにより、定電流/定電力充電電圧発生回路7のフィードバック信号が有効になる。
次いで、定電流/定電力充電電圧発生回路7に充電動作指示信号を出力する(S358)。以上の制御により、キャパシタバンク9が充電される。定電流/定電力充電電圧発生回路7は前記したように、キャパシタバンク9の充電電圧検出、充電電流の検出、バイパス回路の動作を検出し、定電流充電または定電力充電を行う。
続いて、電源投入時、省エネ解除時又は画像形成動作時に昇圧部80から定着装置112の加熱部に電力供給する制御について図61のフローチャート図に基づき説明する。
画像形成装置制御部10は、主電源スイッチ11がオン又は省エネモードが解除された場合にセットされる立ち上げフラグがセットされているか否か判定する(S371)。
立ち上げフラグがセットされている場合(ステップS371のYes)、ACヒータ加熱部の温度検出回路610の出力を取得して、ACヒータ加熱部の温度が予め設定された温度以上か否か判定する(S372)。
ACヒータ加熱部の温度が予め設定された温度以上(例えば、130度以上)の場合(ステップS372のYes)、画像形成装置が画像形成動作中か否か判定する(S373)。画像形成装置が画像形成動作中でない場合(S373のNo)、昇圧部80から定着ヒータ22に電力を供給する必要はないので図61のフローチャート図の制御は終了する。
画像形成動作中の場合(ステップS373のYes)、ACヒータ加熱部の温度が予め設定された温度以下か否か判定する(S374)。予め設定された温度以下でない場合(ステップS374のNo)、昇圧部80から定着ヒータ22に電力を供給する必要はないので図61のフローチャート図の制御は終了する。
予め設定された温度以下(例えば、155度以下)の場合(ステップS374のYes)、未定着画像のコピーが発生する場合があるので、昇圧部80から定着ヒータ22に電力を供給するために、キャパシタバンク9の充電電圧を充電電圧検出回路16により取得し、所定の電圧A〔V〕以上か否か判定する(S375)。
キャパシタバンク9の充電電圧がA〔V〕以上でない場合(ステップS375のNo)、蓄電不足なので、キャパシタバンク9を充電する制御フローを実行するため図61の〔I〕に処理を行う。
キャパシタバンク9の充電電圧がA〔V〕以上の場合(ステップS375のYes)、ACヒータ加熱部の温度が予め設定された温度(例えば20度)以上か否か判定する(S376)。
加熱部温度が予め設定された温度以上の場合(ステップS376のYes)、画像形成装置制御部10は、DC定着ヒータ22に電力を供給するためFET47をONする信号を出力する(S377)。
ついで、AC加熱部の温度が予め設定された温度(以下か確認する。加熱部温度が予め設定された温度以下の場合、例として180度以下の場合は、昇圧電圧検出回路50の出力をA/Dポート2より読み込み、この昇圧電圧に対応して、ONデュ−ティを決定したPWM信号を、スイッチング回路30のFET30aに出力する。このONデュティーは、昇圧電圧が低いと大きくなり、高いと小さくなる。
加熱部温度が予め設定された温度以上でない場合(ステップS376のNo)、温度を上昇させるため、DC定着ヒータ22に電力を供給するためFET47をONする信号を出力する(S384)。
また、定着温度に比べ極端に定着装置112のAC加熱部の温度が低いので、突入電流を軽減するために予め設定された昇圧電圧を低くしたONデュティーのPWM信号を一定時間出力する(S385)。
次いで、AC加熱部の温度が所定の温度以下(例えば、100度以下)か否か判定する(S386)。AC加熱部の温度が100度以下の場合(ステップS386のYes)、ONデュティーを決定するタイマに設定値を加算したPWM信号を出力する(S387)。
再度、画像形成装置制御部10はAC加熱部の温度が予め設定された温度以下か否か判定する(ステップS386)。AC加熱部の温度が予め設定された温度以下の場合はステップS387の処理を繰り返す。この動作により、PWMのONデュ−ティを徐々に(ソフトスタート)大きくすることが出来るので、突入電流を軽減できる。
加熱部温度が予め設定された温度以上の場合(ステップS376のYes)、又は、また、加熱部温度が予め設定された温度以下でない場合(ステップS386のNo)、ACヒータ加熱部の温度が予め設定された温度(例えば180度)以下か否か判定する(S378)。
加熱部温度が予め設定された温度以下の場合(ステップS378のYes)、昇圧電圧検出回路50の出力を取得し、この昇圧電圧に対応してONデュ−ティを決定したPWM信号をスイッチング回路30のFET30aに出力する(S379)。
このONデュティーは、昇圧電圧が低いと大きくなり、高いと小さくなる。なお、PWM信号の周波数は画像形成装置制御部10の有するタイマ(不図示)により生成され、パルス幅の変調は変調用内部タイマ(不図示)を変えることにより変更出来る構成になっている。変調用内部タイマの値はAC加熱部温度または、昇圧電圧検出回路50等の出力と関連付けたテーブルを予め設定しておいても良いし、演算により算出しても良い
次いで、画像形成装置制御部10は、昇圧電圧検出回路50により検出された昇圧電圧がE〔V〕以上か否か判定する(S380)。昇圧電圧がE〔V〕以上でない場合(ステップS380のNo)、再度、AC加熱部の温度が予め設定された温度以下か否か判定し(S378)、AC加熱部の温度が予め設定された温度以下の場合は、昇圧電圧検出回路50の出力を取得し、昇圧電圧に対応してONデュティーを決定したPWM信号をスイッチング回路30のFET30aに出力する(S379)。
昇圧電圧がE〔V〕以上の場合(ステップS380のYes)、PWM信号の出力を停止し(S381)、再度、AC加熱部の温度が予め設定された温度以下か否か判定し(S378)、同様の動作を繰り返す。
加熱部温度が予め設定された温度以下でない場合(ステップS378のNo)、昇圧部80から定着ヒータ22に電力を供給する必要がなくなるため、PWM信号の出力を停止する(S382)。また、FET47をOFFする信号を出力する(S383)。以上のような制御により、定着装置112の温度が制御される。
図61では昇圧電圧検出回路50により検出された電圧に基づきONデュティーのPWM信号の信号幅を決定したが、PWM信号の信号幅はAC加熱部の温度に応じて決定してもよい。
図62は、AC加熱部の温度に応じてONデュ−ティーのPWM信号を出力する制御のフローチャート図である。なお、図62においてステップS371〜S377までの制御は図61の制御と同じであるので説明を省略する。
まず、AC加熱部の温度が予め設定された温度以下(例えば180度以下)か否か判定する(S392)。AC加熱部の温度が予め設定された温度以下の場合(ステップS392のYes)、AC加熱部の温度を検出してこの検出温度の応じてONデュティーを決定したPWM信号を出力する(S393)。このONデュティーは温度が低いと大きくなり、高いと小さくなるように決定される。
次に、画像形成装置制御部10は、昇圧電圧がE〔V〕以上か否か判定する(S394)。昇圧電圧がE〔V〕以上でない場合(ステップS394のNo)、再度、AC加熱部の温度が予め設定された温度以下か否か判定し(S392)、AC加熱部の温度が予め設定された温度以下の場合、AC加熱部の温度に応じてONデュティーを決定したPWM信号を出力する(S393)。
昇圧電圧がE〔V〕以上の場合(ステップS394のYes)、PWM信号の出力を停止し(S395)、再度、AC加熱部の温度が予め設定された温度以下か否か判定し(S392)、同様の処理を繰り返す。
AC加熱部の温度が予め設定された温度以下でない場合(ステップS392のNo)、昇圧部80から定着ヒータ22に電力を供給する必要はなくなるので、PWM信号の出力を停止し(S396)、FET47をOFFする信号を出力する(S397)。なお、PWM信号の信号幅は定電流/定電力充電電圧発生回路7により予め設定されていてもよい。
ところで、PWM信号は、定電流及び定電力充電電圧発生回路7が出力してもよい。図63は、定電流/定電力充電電圧発生回路7にPWM信号を発生する回路を設け、昇圧部80にPWM信号を入力する回路図の一例を示す。
定電流/定電力充電電圧発生回路7は、PWM信号の周波数を決定するタイマ(不図示)と、ONデュティーを決定するパルス幅の変調用の内部タイマ(不図示)を有している。定電流/定電力充電電圧発生回路7はPWM信号を常に発生している。
画像形成装置制御部10はこのPWM信号が入力されているAND回路46に、AC加熱部の温度検出結果に応じて信号を出力することにより、PWM信号をスイッチング回路30のFET30aに出力する。回路図のその他の部分は図59と同じである。
図64のフローチャート図は、定電流/定電力充電電圧発生回路7により予め設定されたPWM信号を発生させ、AC加熱部の温度及び昇圧電圧に基づきこのPWM信号をON/OFF制御を行うことで定着装置112のAC加熱部に電力供給する制御のフローチャートを示す。
定電流/定電力充電電圧発生回路7はあらかじめ設定されたONデューティのPWMを出力している。
画像形成装置制御部10はFET47をONする信号を出力し(S401)、DC定着ヒータ22への電力供給を許可する。画像形成装置制御部10は、定着装置112のAC加熱部の温度が、予め設定された温度(例えば、170度)以下か否か判定する(S402)。予め設定された温度以下の場合(ステップS402のYes)、画像形成装置制御部10はPWM信号をスイッチング回路30のFET30aに出力する(S403)。このPWM信号により、昇圧部41で昇圧が行われ定着装置112のDC定着ヒータ22に電力供給が行われる。
次いで、昇圧電圧検出回路50により昇圧電圧を検出し、昇圧電圧が予め設定されたE〔V〕以上か否か判定する(S404)。昇圧電圧がE〔V〕以上の場合(ステップS404のYes)、PWM信号の出力を停止し(S405)、再度、AC加熱部の温度が、予め設定された温度以下か否か判定する(S402)。
AC加熱部の温度が予め設定された温度を超える場合(ステップS402のNo)、昇圧部80からの電力供給を必要としないので、PWM信号の出力を停止し(S406)、次いで、FET47をOFFする信号を出力する(S407)。以上で、図64の制御は終了する。
続いて、画像形成装置の動作モードに応じて開閉回路26のリレー26aの開閉する制御について図65のフローチャート図に基づき説明する。
まず、画像形成装置制御部10は、定電流/定電力充電電圧発生回路7から全セル満充電信号45が出力されているか否か判定する(S411)。全セル満充電信号45が出力されている場合(ステップS411のYes)、キャパシタバンク9の充電は完了しているので、リレー26aを開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S412)。
次に、画像形成装置制御部10は、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスターTr2をOFFする信号を出力する(S413)。トランジスタTr2をOFFすることにより、電源生成回路12が定電圧出力動作を行うことができる。また、キャパシタバンク9の充電は完了しているので、充電可能フラグをリセットする(S413)。
次いで、画像形成装置が画像形成動作を開始する状態か否か判定する(S414)。画像形成装置が画像形成動作を開始する場合(ステップS414のYes)、本体負荷20に電力を供給する必要があるので、画像形成装置制御部10はリレー26aを開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S415)。
次いで、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスタTr2にOFFする信号を出力する(S416)。トランジスタTr2をOFFすることにより、電源生成回路12は定電圧出力動作を行うことが可能となる。また、キャパシタバンク9の充電は完了しているので、充電可能フラグをリセットする。
トランジスタTr2をOFFにし充電可能フラグをリセットしたら、画像形成装置は画像形成動作を行う(S417)。
画像形成装置制御部10は、画像形成動作の間、画像形成動作が終了したか否かの判定を繰り返す(S418)。画像形成動作が終了した場合(ステップS418のYes)、キャパシタバンク9の充電動作が可能なので、リレー26aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力する(S419)。
次いで、画像形成装置制御部10は、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスタTr2をONする信号を出力する(S420)。トランジスタTr2をONすることにより、定電流/定電力充電電圧発生回路7のフィードバック信号が有効になる。
画像形成動作が終了した場合、キャパシタバンク9を充電する必要が生じることがあるため、画像形成装置制御部10は充電可能フラグをセットした後、図60のフローチャート図の矢印〔I〕に進み、キャパシタバンク9を充電する基づく制御を行う。
ステップS411に戻り、キャパシタバンク9から全セル満充電信号45が出力されてない場合(S411のNo)、画像形成装置が画像形成可能な状態か否か(たとえば、ドアの開放、用紙切れ等)判定する(S421)。
ドアが開放されていない場合(ステップS421のNo)、全セル満充電信号45がなくても画像形成は可能であるので、ステップS414に進み、画像形成装置が画像形成動作を開始する状態か否か判定する(S414)。
ドアが開放されている場合(ステップS421のYes)、画像形成動作は実行できないので、逆にキャパシタバンク9の充電が可能となる。
画像形成装置制御部10は、リレー26aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力する(S422)。次いで、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスタTr2にONする信号を出力する(S423)。トランジスタTr2をONすることにより、定電流/定電力充電電圧発生回路7のフィードバック信号が有効になる。
次いで、充電可能フラグをセットし(S424)、図60のフローチャート図の矢印〔I〕に進み、キャパシタバンク9を充電する基づく制御を行う。
続いて、画像形成装置が省エネモードに入る場合の制御について図66のフローチャート図に基づき説明する。
画像形成装置は、画像形成動作が終了後(S431)、一定時間が経過すると省エネモードに入る。図66のフローチャート図では、タイマでカウントを繰り返し(S432)、カウントされたタイマが所定値Nとなった場合(S432のYes)、省エネモードに入る。
省エネモードに入った場合(ステップS432のYes)、本体負荷20に電力を供給する必要がなくキャパシタバンク9に充電が可能なので、画像形成装置制御部10はリレー26aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力する(S434)。
次いで、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスターTr2をONする信号を出力する(S435)。トランジスタTr2をONすることにより、定電流/定電力充電電圧発生回路7のフィードバック信号が有効になる。また、充電可能フラグをセットし(S435)、図60のフローチャート図の矢印〔I〕に進み、キャパシタバンク9を充電する基づく制御を行う。このようにして、省エネモードに入った場合にキャパシタバンク9に充電できる。
なお、画像形成装置制御部10は、キャパシタバンク9への充電動作中は省エネモードに入らない。画像形成装置制御部10は、定電流/定電力充電電圧発生回路7から全セル満充電信号45を検出すると、DC/DCコンバータ33に画像形成装置の一部に電源の出力停止信号を出力する。
図59の開閉回路26は切替回路37に置き換えてもよい。図67は、開閉回路26を切替回路37に置き換えた回路図の一例を示す。リレー37aが通電されてない場合は、本体負荷20側に切り替え回路が接続され、キャパシタバンク9に充電を行う場合、リレードライブ回路25に出力されキャパシタバンク9側に切り替える。
画像形成装置の動作モードに応じて切替回路37のリレー37aの切り替えを制御する処理について図68及び69のフローチャート図に基づき説明する。
まず、画像形成層制御部10は、定電流/定電力充電電圧発生回路7から全セル満充電信号45が出力されているか判定する(S441)。全セル満充電信号45が出力されている場合(ステップS441のYes)、キャパシタバンク9は充電されているので、スイッチングレギュレータIC13にPWM信号を停止する信号を出力する(S442)。
次いで、キャパシタバンク9の充電は完了しているので、リレー37aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力する(S443)。これにより、本体負荷20側に電力が供給される。
次いで、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスタTr2にOFFする信号を出力する(S443)。トランジスタTr2をOFFすることにより、電源生成回路12が定電圧出力動作を行うことが可能となる。また、画像形成装置制御部10は、キャパシタバンク9の充電は完了しているので、充電可能フラグをリセットする(S444)。
次いで、画像形成装置制御部10は、スイッチングレギュレータ13にPWM信号を出力する起動信号を出力する(S445)。
次いで、画像形成装置制御部10は、画像形成装置が画像形成動作を開始する状態か否か判定する(S446)。画像形成装置が画像形成動作を開始する場合(ステップS446のYes)、スイッチングレギュレータ13にPWM信号を停止する信号を出力する(S447)。画像形成する場合、本体付加20に電力を供給する必要があるので、リレー26aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力する。
次いで、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスタTr2をOFFする信号を出力する(S449)。トランジスタTr2をOFFすることにより、電源生成回路12が定電圧出力動作を行うことが可能となる。
キャパシタバンク9の充電は完了しているので、画像形成装置制御部10は充電可能フラグをリセットする(S449)。
次いで、スイッチングレギュレータ13にPWM信号を出力する起動信号をポート3より出力する(S450)。
画像形成装置はステップS446で画像形成動作を開始しているので(S451)、次いで、画像形成装置制御部10は画像形成動作が終了しているか否か判定する(S452)。
画像形成動作が終了した場合(ステップS452のYes)、スイッチングレギュレータ13に、PWM信号を停止する信号を出力する(S453)。また、
充電動作が可能なので、次いでリレー37aを開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S454)。
次いで、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスターTr2をONする信号を出力する(S452)。トランジスターTr2をONすることにより、定電流/定電力充電電圧発生回路7のフィードバック信号が有効になる。
次いで、画像形成装置制御部10は充電可能フラグをセットし(S456)、また、スイッチングレギュレータ13にPWM信号を出力する起動信号を出力する(S457)。画像形成動作が終了しているので、図60のフローチャート図の矢印〔I〕に進み、キャパシタバンク9を充電する制御を行う。
ステップS441に戻り、全セル満充電信号45が出力されてない場合(ステップS441のNo)、画像形成装置が画像形成可能な状態か否か(たとえば、ドアの開放、用紙切れ等)判定する(S460)。
ドアが開放されていない場合(ステップS460のNo)、全セル満充電信号45がなくても画像形成は可能であるので、ステップS446に進み、画像形成装置が画像形成動作を開始する状態か否か判定する(S446)。
ドアーが開放されている場合(ステップS460のYes)、画像形成動作は実施できないので、キャパシタバンク9に充電することができる。画像形成装置制御部10は、スイッチングレギュレータIC13にPWM信号を停止する信号を出力する(S461)。
また、リレー37aを開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S462)。次いで、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のトランジスタTr2をONする信号を出力する(S463)。トランジスタTr2をONすることにより、定電流/定電力充電電圧発生回路7のフィードバック信号が有効になる。
次いで、充電可能フラグをセットし(S464)、スイッチングレギュレータIC13にPWM信号を出力する起動信号を出力する(S465)。次いで、図60のフローチャート図の矢印〔I〕に進み、キャパシタバンク9を充電する制御を行う。以上のように、開閉回路26を切替回路37に置き換えても画像形成動作に応じて電源生成回路12からの出力を本体負荷20とキャパシタバンク9とを切り替えることができる。
続いて、図67の切替回路37の場合に、画像形成装置が省エネモードに入る制御について図70のフローチャート図に基づき説明する。
画像形成装置は、画像形成動作が終了後(S471)、一定時間が経過すると省エネモードに入る。図70のフローチャート図では、タイマでカウントを繰り返し(S472)、カウントされたタイマが所定値Nとなった場合(S473のYes)、省エネモードに入る。
省エネモードに入った場合(ステップS473のYes)、本体負荷20に電力を供給する必要がなくキャパシタバンク9に充電が可能なので、画像形成装置制御部10は、スイッチングレギュレータIC13にPWM信号を停止する信号を出力する(S474)。
次いで、キャパシタバンク9に充電が可能なので、リレー37aを開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S475)。また、トランジスタTr2にONする信号を出力する(S476)。トランジスタTr2をONすることにより、定電流/定電力充電電圧発生回路7のフィードバック信号が有効になる。
次いで、画像形成装置制御部10は充電可能フラグをセットし(S477)、スイッチングレギュレータIC13にPWM信号を出力する起動信号を出力する(S478)。次いで、図60のフローチャート図の矢印〔I〕に進み、キャパシタバンク9を充電する制御を行う。
なお、画像形成装置制御部10は、充電動作中は省エネモードに入らない。画像形成装置制御部10は、定電流/定電力充電電圧発生回路7から全セル満充電信号45を検出すると、DC/DCコンバータ33に画像形成装置の一部に電源の出力停止信号を出力する。
以上説明したように本実施例の画像形成装置によれば、画像形成動作に必要な場合は電源生成回路12の出力を画像形成装置の電源として使用し、充電動作時には電源生成回路12を充電器として使用することができる。したがって、専用の充電器を必要とせずにキャパシタバンクを充電できるので、コストの低減及び装置値の小型化が可能になる。
充電に必要な時間は数秒から数十秒程度であるので画像形成装置の画像形成動作が滞ることもない。
また、本体負荷20の動作電圧と同程度に昇圧してからキャパシタバンク9に蓄電し、定着ヒータ22に電力を供給する必要がある場合に昇圧部80により昇圧するので、定着ヒータ22に供給する電圧に昇圧してから蓄電するよりもキャパシタバンク9を小型化でき、また、蓄電時間も短縮できる。また、定着装置の温度が予め設定された温度よりも極端に低い場合も、PWMのONデュティーを徐々に(ソフトスタート)大きくすることが出来るので、突入電流を防止できる。
また、省エネモード時には開閉回路26を閉じて(または切替回路37をキャパシタバンク9に切替)、電源生成回路12からキャパシタバンクに電流を流すことができるので、省エネモード時であってもキャパシタバンク9に充電することができる。
なお、後述するように、昇圧電圧検出回路50がなくてもよい。昇圧電圧検出回路50がない場合、蓄電装置は、定着装置112の加熱部の温度に応じて昇圧制御してもよいし、外部装置からの制御信号に応じて昇圧制御してもよい。
実施例9ないし11では蓄電装置が適用された画像形成装置について説明したが、本実施例では蓄電装置について説明する。
図71は、蓄電装置の回路図を示す。なお、図71において図34と同一構成部分には同一の符号を付した。交流電源ACは、主電源スイッチ11、フィルタ1及び全波整流回路2を介して電源生成回路12と接続されている。電源生成回路12は、整流回路4及びチョークコイル5を介して定電圧検出回路21及び外部装置に電力を供給する出力端子50a、b、並びに、開閉回路26に接続されている。
開閉回路26が閉じた場合、電源生成回路12は充電電圧検出回路16及びキャパシタバンク9へ接続される。なお、充電電圧検出回路16は不図示の均等化回路を有する。また、キャパシタバンク9及び充電電圧検出回路16は定電流/定電力充電電圧発生回路7と接続されている。キャパシタバンク9は、昇圧部80、整流平滑回路75及び昇圧電圧検出回路50を介して、外部装置に昇圧電力を供給する出力端子152a、b(特許請求の範囲の出力手段に相当)に接続されている。
また、定電流/定電力充電電圧発生回路7は、電圧電流変換回路18及び昇圧部80に接続されている。
スイッチングレギュレータIC13は、電源生成回路12、回路15及びフィードバック電圧検出回路14と接続されている。フィードバック電圧検出回路14へは、フィードバック電圧検出回路14のフォトカプラPC1及び電圧電流変換回路18のフォトカプラPC2の発光が入力されるようになっている。
主電源スイッチ11がオンにされると交流電源(商用電源)からの交流はフィルター1を介して全波整流回路2で全波整流される。全波整流回路2からの出力は平滑コンデンサC1によりリップル成分等が除去され、電源生成回路12に入力される。
全波整流回路2の直流出力側には、平滑コンデンサC1と並列に高周波トランス3の一次コイル3aが接続され、一次コイル3aにスイッチング手段としてFET6aが直列に接続されている。FET6aを有するスイッチング回路6は、スイッチング・レギュレーターIC13から出力されるPWM信号によりスイッチング(ON,OFF動作)され、一次コイル3aにスイッチング電流が流れる。一次側のスイッチ電流により、トランス3の二次コイル3bにスイッチ電圧が誘起するので、スイッチング周波数の導通期間を変えれば、出力電圧の制御を行うことができる。
トランス3の二次コイル3bには整流回路4として、ダイオードD1、D2が接続され、スイッチング電圧はこの整流回路4で整流され、チュークコイル5及びコンデンサーC2により平滑され、直流出力に変換される。この直流出力は外部装置に電力を供給する出力端子50a、bに接続されている。
また、チョークコイル5及びコンデンサーC2からの直流出力は、開閉回路26のリレー26aに接続される。リレー26aが通電すると開閉回路26が閉じて、キャパシタバンク9に電力の供給が可能となる。
なお、開閉回路26は別の形態であってもよい。図72は、開閉回路26を切替回路37として構成した回路図の一例を示す。リレー37aが通電されてない場合、本体負荷側に切り替え回路は接続され、キャパシタバンク9に充電を行う場合、リレードライブ回路によりリレー37aが通電され、キャパシタバンク9側に切り替える。なお、開閉回路26又は切替回路37の動作については後述する。
出力端子50a、bから外部装置に供給する電圧は定電圧であり、この電圧は定電圧検出回路21により検出される。定電圧検出回路21による電圧は、抵抗R5と直列に接続されたボリュームと抵抗R6により分割された電圧により検出され、その出力はシャントレギュレータIC72のリファレンス端子に入力される。リファレンス端子に入力された電圧により、フォトカプラーPC1のダイオード電流が決定し、フィードバック電圧検出回路14へフィードバックされる。
開閉回路26が閉じた場合、直流出力はダイオードD3に接続されその出力はキャパシタセルが直列に接続されたキャパシタバンク9に供給される。
本実施例のキャパシタバンク9には、満杯充電時にM〔V〕になるキャパシタセル(電気二重層コンデンサセ)がn個、直列に接続されている。従って、n個のキャパシタセルが満充電になると、M×n〔V〕(以下、単にNボルトという)の電圧が蓄電される。
キャパシタバンク9の両端には、充電電圧検出回路16が接続され、充電電圧検出回路16の出力は定電流/定電力充電電圧発生回路7に接続される。充電電圧検出回路16は抵抗R2と抵抗R3により分割回路を構成され、抵抗R2と抵抗R3の分圧によりキャパシタバンク9の電圧を検出する。
また、平滑用コンデンサC5とキャパシタバンク9の間には抵抗R4が直列に接続されており、抵抗R4の両端の電圧を監視することで、キャパシタバンク9の充電電流を検出できる。抵抗R4の両端電圧は定電流充電/定電力充電圧発生回路7に入力される。
キャパシタバンク9は、キャパシタセル個々の満充電を検出しバイパス回路を動作させ、各キャパシタセルの充電電圧を均等化する均等化回路に接続されている。キャパシタセル9aが充電され満充電のN〔V〕に充電されると、均等化回路は充電電流を他のキャパシタセルにバイパスする。他のキャパシタセルに並列に接続されたバイパス回路も同様な動作を行ない、各キャパシタセルの充電電圧が均等化される。
均等化回路は、何れかのキャパシタセルの満充電を検知し、バイパス回路を動作させると、定電流/定電力充電電圧発生回路7に単セル満充電信号44を出力する。また、均等化回路は、全てのキャパシタセルの満充電を検知し、全てのバイパス回路を動作させると、定電流/定電力充電電圧発生回路7に全てのキャパシタセルの全セル満充電信号45を出力する。なお、均等化回路17については後に詳述する。
全セル満充電信号45により、定電流/定電力充電電圧発生回路7は充電を停止すると共にリレー26aを外部装置側に接続するため、リレー26をOFFする信号をリレードライブ回路25に出力する。また、定電流/定電力充電電圧発生回路7は、後述するように、電源生成回路12が定電圧出力するためのフィードバック回路の定電圧検出回路21を動作可能とする。また、定電流/定電力充電電圧発生回路7は外部装置に全セル満充電信号45を出力する。また、外部装置に供給する電圧は定電圧であり、この電圧は定電圧検出回路21により検出される。
次に、PWM信号を発生させるスイッチング・レギュレーターIC13の動作について説明する。全波整流回路2の直流出力は、抵抗R1、コンデンサーC3及びツェナーダイオードZD1で構成される回路を介してスイッチング・レギュレーターIC13に供給され、これによりスイッチングレギュレータIC13は動作を開始し、補助巻線71とダイオードD4とで構成される補助電源により動作を継続する。
PWM信号の周波数は、抵抗とコンダンサーとで構成される回路15の抵抗値及びコンデンサー容量で決定される。フィードバック電圧検出回路14のフォトカプラPC1又はフォトカプラPC2の出力電圧のフィードバック電圧52はスイッチングレギュレータIC13に入力され、スイッチングレギュレータIC13はフィードバック電圧52に応じてPWM信号のパルス幅を変調させる電圧―パルス幅変換回路を備えている。
フィードバック電圧52に応じてPWM信号のパルス幅が変化し、PWM信号はFET6aのゲートに入力され、FET6aによりトランス3の一次コイル3aをスイッチングする。これにより、トランス3の二次コイル3bに出力電圧の異なる電圧を発生させることができる。
定電流/定電力充電電圧発生回路7が発生した電圧は、電圧を電流に変換する電圧電流変換回路18のトランジスタTr1のベースに供給され、トランジスタTr1のエミッターに接続されたフォトカプラPC2によりフィードバック電圧検出回路14へフィードバックされる。
次に、定電流/定電力充電電圧発生回路7が、キャパシタバンク9の充電電圧及び充電電流の検出に基づきバイパス回路の動作を検出し、定電流充電および定電力充電を行う動作について説明する。
なお、定電流/定電力充電電圧発生回路7は、不図示のCPU、ROM、RAM、タイマ、割り込み制御回路、A/Dコンバータ、シリアルコントローラ(UART)、D/Aコンバータ及び入出力ポートを備えている。定電流/定電力充電電圧発生回路7は、外部装置と例えばシリアル通信によりキャパシタセルの充電等を知らせる信号を送信する。
定電流/定電力充電電圧発生回路7は、いずれかのキャパシタセルのバイパス回路が動作したセル満充電信号44を検知すると、予め設定された定電流充電を行うために定電流充電動作を行う。また、定電流/定電力充電電圧発生回路7は、全てのバイパス回路の動作した全セル満充電信号45を検出すると、充電動作を停止する信号を外部装置に出力する。
定電流/定電力充電電圧発生回路7は、PWM(パルス幅変調)回路を生成するPWM生成回路7aを有している。
PWM(パルス幅変調)生成回路7aには、PWM信号の周波数を決定するタイマ(不図示)と、ONデュティーを決定するパルス幅の変調用の内部タイマ(不図示)を有している。
PWM(パルス幅変調)生成回路7aはPWM信号を常に発生しても良いし、外部装置からの指示により発生させてもよい。なお、ONデュティー制御は後で詳細に説明する。
定電流/定電力充電電圧発生回路7は、キャパシタバンク9の端子間電圧が、予め設定された値より低い場合、予め設定された定電流充電にする電圧を、定電流/定電力充電電圧発生回路7のD/A端子より電圧・電流変換回路18のオペアンプ29に出力する。
キャパシタバンク9に定電流充電するための電流は、キャパシタバンク9と直列に接続された抵抗R4の端子間電圧により検出される。端子間電圧を定電流/定電力充電電圧発生回路7は逐次検出し、予め設定された定電流充電にするための電圧を、定電流/定電力充電電圧発生回路7のD/A端子より電圧・電流変換回路18のオペアンプ29に出力する。
キャパシタバンク9の端子間電圧が予め設定された値以上になると、定電流/定電力充電電圧発生回路7は、定電力充電を行うために、前記したようにキャパシタバンク9の充電電流と、キャパシタバンク9の端子間電圧の検出を行い、検出した充電電流と充電電圧から、予め設定された定電力充電を行うための電圧を演算して決定する。
定電流/定電力充電電圧発生回路7のD/A端子より出力するアナログ電圧は、端子間電圧に対応づけて出力するアナログ電圧を予め記録したテーブルを使用してもよい。
電圧・電流変換回路18のオペアンプ29に入力されたアナログ電圧に対応した電流が、トランジスターTr1からフォトカプラPC2のダイオードに流れ、フィードバック電圧検出回路14にフィードバックされる。このフィードバック電圧により、スイッチングレギュレータIC13が出力するPWM信号の信号幅が制御され、定電流充電するためのPWM信号が、スイッチング・レギュレーターIC13よりFET6aのゲートに出力される。
定電流及/電力充電電圧発生回路7は、全てのバイパス回路の動作した全セル満充電信号45を検出すると、充電動作を停止すると共にリレー26aを外部装置側に接続する信号(リレーをOFF)をリレードライブ回路25に出力し、電源生成回路12が外部装置に出力する電圧を定電圧にするためのフィードバック電圧を検出するホトカプラーPC1のアノードとカソード間を接続するトランジスタTr2をOFFする信号をトランジスタTr2に出力し、外部装置に満充電信号をUART端子を介して出力する。
昇圧部80の動作について説明する。キャパシタバンク9の端子間に、絶縁トランス8の一次コイル8aと、昇圧のためこの一次コイル8aをスイッチングする直列に接続されたFET30aが並列に接続されている。
FET30aを有するスイッチング回路30には、定電流/定電力充電電圧発生回路7からAND回路46にPWM信号が入力され、FET30aがスイッチング(ON,OFF動作)されると一次コイル8aにスイッチング電流が流れる。この一次コイル8aのスイッチ電流により、トランス8の二次コイル8bにスイッチ電圧が誘起する。スイッチング周波数の導通期間を変えれば、昇圧電圧の制御を行うことができる。なお、AND回路46の他方の端子には外部装置からの入力が接続される。
絶縁トランス8の2次コイル8bのスイッチング電圧はダイオードD5、チョークコイル27a及びコンデンサーC4により整流平滑する整流平滑回路75に接続され、平滑された整流平滑回路75の出力は定着ヒータ22に接続されている。平滑された電圧は、昇圧電圧検出回路50のフォトカプラPC3により定電流/定電力充電電圧発生回路7にフィードバックされる。
整流平滑回路75の昇圧電圧は、キャパシタバンク9に蓄電された電圧(入力電圧)と、PWM信号のオン期間とオフ期間のデューティ比で決定される。整流平滑回路75の昇圧電圧は、昇圧電圧検出回路50により検出され、定電流/定電力充電電圧発生回路7がPWM信号のONデューティを変えることにより制御される。また、昇圧電圧検出回路50の電圧を監視し、PWM信号のONデューティを変えることにより、予め設定された一定の昇圧電圧になるように制御することを可能としている。
以上の構成を用いて、本実施例の具体的な動作についてフローチャート図に基づき説明する。下記の説明は記載が無い限り、図34の回路図に基づいたものである。
図73は、外部装置の主電源ON時、又は、動作のために消費電力が増大した場合(以下、省エネモードの解除という)に、外部装置が蓄電装置に、昇圧動作に必要な制御情報を出力する制御フローチャートを示す。外部装置は例えば画像形成装置である。
主電源スイッチ11の投入、又は、省エネモードが解除されると、外部装置は初期設定動作を行う。まず初めに、外部装置及びその周辺回路の初期設定を行う(S501)。
次いで、外部装置の立ち上げ時、蓄電装置の電力を使用するための立ち上がりフラグをセットする(S502)。
立ち上がり直後、外部装置は動作ができる状態でないので、蓄電装置に充電動作可能信号を送信する(S503)。
次いで、蓄電装置に供給するために、昇圧のためにONデュ−ティを決定したPWM信号テーブル(特許請求の範囲におけるデューティ制御情報に相当)を蓄電装置に送信する(S504)。蓄電装置はこのテーブルを、例えば定電流/定電力充電電圧発生回路7のRAMに記憶し使用してもよく、蓄電装置に予め記憶されたPWM信号テーブルを使用してもよいし、また、演算してPWM信号テーブルを作成してもよい。
次いで、外部装置は、蓄電装置に昇圧部80の出力電圧を決定する電圧を送信する(S505)。蓄電装置は昇圧部80の出力がこの電圧になるようにPWM信号のONデュ−ティを制御する。
次いで、外部装置は、PWM信号のデュ−ティが徐々に(ソフトスタート)大きくする設定されたPWM信号テーブルを蓄電装置に送信する。このPWM信号テーブルは、昇圧部80からの突入電流を防止する場合に使用される。
次いで、安全上又は外部装置のデバイスの破損を防止するために、昇圧部80の最高出力電圧を制限する最高出力電圧制限値を蓄電装置に送信する(S507)。これにより想定外の電圧に昇圧されることが防止される。以上で、図73の制御が終了する。
続いて、外部装置の動作モードに応じて蓄電装置の開閉回路26の開閉制御及び充電動作の指示を行う制御について図74のフローチャート図に基づき説明する。
まず、外部装置は、定電流/定電力充電電圧発生回路7から全セル満充電信号45が出力されているか否か判定する(S511)。全セル満充電信号45が出力されている場合(ステップS511のYes)、キャパシタバンク9の充電は完了しているので、外部装置は昇圧電圧使用可能フラグをセットする(S512)。
次いで、外部装置は、蓄電装置の電力を使用する可能性のある動作(以下、単に所定動作という)を開始する状態か否か判定する(S513)。所定動作を開始する場合(ステップS513のYes)、外部装置は、蓄電装置に所定動作を開始する信号を送信する(S514)。
外部装置が所定動作を開始してない場合(ステップS513のNo)、外部装置は蓄電装置に充電動作可能信号を送信して(S520)、図74の本制御は終了する。
所定動作を開始する場合は外部装置の負荷側に電力を供給する必要があるので、外部装置はリレー26aを開放する信号を蓄電装置に出力する(S515)。
次いで、所定動作はステップS513から開始されているので(S516)、外部装置は所定動作が終了したか否か判定する(S517)。所定動作が終了している場合(ステップS517のYes)、キャパシタバンク9に充電可能なので、外部装置は蓄電装置に充電動作可能信号を送信する(S518)。
所定動作は終了しているので、電源生成回路12の出力を蓄電装置側に切り替える信号を蓄電装置に送信する(S519)。これによりリレー26が閉じてキャパシタバンクに蓄電可能となる。以上で、図74の制御は終了する。
外部装置は、所定動作終了後、一定時間が経過すると省エネモードに入るので、続いて、外部装置が省エネモードに入る制御について図75のフローチャート図に基づき説明する。
本実施例では、所定動作が終了後(S521)、時間の経過をタイマのカウントアップにより計測する(S522)。そして、一定時間が経過したか否かをタイマの値に基づき判定する(S523)。
一定時間が経過すると(ステップS523のYes)、外部装置は省エネモードに入る。省エネモードに入るとキャパシタバンク9へ充電動作が可能なので、外部装置は蓄電装置に充電動作可能信号を送信する(S524)。次いで、電源生成回路12の出力を充電部側に切り替える信号を蓄電装置に送信する(S525)。以上で、図75のフローチャート図に基づく制御は終了する。
続いて、蓄電装置に蓄電された電力を用いて外部装置が外部装置の有する加熱部の温度制御をする動作について図76のフローチャート図に基づき説明する。
まず、外部装置は、主電源がオン、又は、省エネモードが解除された場合にセットされる立ち上がりフラグがセットされているか否か判定する(S531)。
立ち上がりフラグがセットされている場合(ステップS531のYes)、加熱部の温度を検出し、加熱部温度が予め設定された温度(例えば130度)以上か否か判定する(S532)。
予め設定された温度以上の場合(ステップS532のYes)、外部装置が所定動作中か否か判定する(S534)。外部装置が、画像形成動作中でない場合(ステップS534のYes)、昇圧部80から加熱部のヒータに接続される外部端子52a、bに電力を供給する必要はないので、制御が終了する。
所定動作中の場合(ステップS533のYes)、加熱部の温度が予め設定された温度以下か否か判定する(ステップS534)。加熱部の温度落ち込みがなく、予め設定された温度以下でない場合(ステップS534のNo)、昇圧部80から外部端子52a、bに電力を供給する必要はないので、制御は終了する。
予め設定された温度(例えば155度)以下の場合(ステップS534のYes)、所定動作に不具合が発生する可能性があるので、外部装置は昇圧電圧使用可能フラグがセットされているか否か判定を行う(ステップS535)。
昇圧電圧使用可能フラグは、蓄電装置からの全セル満充電信号45、又は、昇圧電圧使用可能信号によりセットされるフラグである。
昇圧電圧使用可能フラグがセットされてない場合(ステップS535のNo)、充電部の充電電圧が蓄電不足であり外部装置に電力を供給できないので、制御は終了する。
昇圧電圧使用可能フラグがセットされている場合(ステップS535のYes)、外部装置は、加熱部温度が予め設定された温度(例えば20度)以上か否か判定する(S536)。
加熱部温度が予め設定された温度以上の場合、加熱部温度が予め設定された温度(例えば180度)以下か否か判定する(S537)。加熱部温度が予め設定された温度以下の場合(ステップS537のYes)、外部装置はAND回路46に、外部端子52a、bに電力を供給するための信号を出力する(S538)。次いで、蓄電装置にPWM信号を出力する信号を送信する。蓄電装置はこの信号(特許請求の範囲における昇圧動作の開始を指示する信号に相当)により、予め設定されたPWM信号を回路46に出力する(S539)。
外部装置がAND回路46に信号を入力し、定電流/定電力充電電圧発生回路7がPWM信号が出力すると、スイッチング回路30はスイッチング動作を行い、絶縁トランス8により昇圧された電圧が外部端子52a、b供給される。
外部装置は、再度、加熱部温度が予め設定された温度以下か否か判定し(S537)し、ステップS538〜S539の制御を繰り返す。
加熱部温度が予め設定された温度以下でない場合(ステップS537のNo)、昇圧部80から外部端子52a、bに電力を供給する必要はなくなるので、外部装置はPWM信号の出力を停止する信号(特許請求の範囲における昇圧動作の終了を指示する信号に相当)を蓄電装置に送信する(S540)。また、PWM信号をOFFする信号をAND回路46に出力する(S541)。
ステップS536に戻り、加熱部温度が予め設定された温度(例えば20度)以上でない場合(ステップS536のNo)、このように極端に加熱部温度が低い場合、突入電流を軽減するためにPWMのONデュ−ティを徐々に(ソフトスタート)大きくする動作を行う。
まず、加熱部温度が、一例として100度以下か否か判定する(S542)。加熱部温度が100度以下の場合(ステップS542のYes)、外部装置は、外部端子52a、bに電力を供給するため信号をAND回路46に出力する(S543)。
次いで、外部装置は、蓄電装置にONデュ−ティを徐々に(ソフトスタート)大きくしたPWM信号を出力する指示信号送信する(S544)。
外部装置は、再度、加熱部温度が予め設定された温度(例えば100度)以下か否か判定し(S542)、加熱部温度が予め設定された温度以下の場合はステップS543、544の動作を繰り返す。
加熱部温度が予め設定された温度以下でない場合(ステップS542のNo)、上述したステップS537〜541の制御を行い、外部端子52a、bに電力を供給する。
なお、外部装置への電力供給制御は、立ち上がり時又は所定動作時の温度落ち込みの場合の制御であるので、一度所定の温度に到達した場合、外部装置への電力供給は停止される。
また、図76の説明では、立ち上がり時と所定動作時の温度落ち込み時の電力供給を同じ制御として説明したが、立ち上がり時と所定動作時の温度落ち込み時とで、加熱部の目標温度を変えて制御してもよい。
図77は、図76のフローチャート図の一形態であって、外部装置が蓄電装置の出力するPWM信号を、加熱部温度に応じてON/OFFして昇圧電圧を制御するフローチャート図を示す。図77では、蓄電装置は一定デューティのPWM信号を出力している。なお、ステップS531〜536までは図76と同じであるので説明は省略する。
まず、加熱部温度が予め設定された温度(例えば180度)以下か否か判定する(S551)。加熱部温度が予め設定された温度以下の場合(ステップS551のYes)、PWM信号をスイッチング回路30のFET30aに出力するため、AND回路46にON信号を出力する(S552)。
外部装置は、再度、加熱部温度が予め設定された温度以下か否か判定し(S551)、加熱部温度が予め設定された温度以下の場合はステップS552の処理を繰り返す。
加熱部温度が予め設定された温度以下でない場合(ステップS551のNo)、昇圧部80から外部端子52a、bに電力を供給する必要はないので、PWM信号の出力を停止する信号をAND回路46に出力する(S553)。
ところで、外部装置は、蓄電装置が昇圧した電力を使用可能か否か昇圧電圧使用可能信号により判定している。図78は、外部装置が蓄電装置から送信された信号をチェックする制御のフローチャート図を示す。
外部装置は、蓄電装置から昇圧電圧使用可能信号を受信したか否か判定する(S561)。受信した場合(ステップS561のYes)、昇圧電圧使用可能フラグをセットする(S562)。
昇圧電圧使用可能信号を受信しない場合(ステップS561のNo)、昇圧電圧使用禁止信号を受信したか否か判定する(S563)。昇圧電圧使用禁止信号を受信した場合(ステップS563のYes)、昇圧電圧使用可能フラグをリセットする(S564)。このフラグは外部装置に電力を供給するか否かを判断するために使用される。
昇圧電圧使用禁止信号を受信しない場合(ステップS563のNo)、他の信号を受信したか否かをチェックし(S565)、信号に応じてフラグをセットして処理を終了する。
続いて、キャパシタバンク9への充電制御について説明する。図79は、蓄電装置が充電電圧に応じて充電を制御する処理のフローチャート図を示す。
定電流/定電力充電電圧発生回路7は、主電源スイッチ11が投入され安定化電源49より電源供給を受けると、蓄電装置制御部や周辺回路の初期設定を行う(S571)。電源投入直後は、所定動作を行える状態ではないので、充電可能フラグをセットする(S572)。
次いで、キャパシタバンク9の充電電圧を充電電圧検出回路16の出力に基づき、予め定めた所定の電圧値B〔V〕以下か否か判定する(S573)。キャパシタバンク9の充電電圧がB〔V〕以下の場合(ステップS573のYes)、充電が必要なので、外部装置に昇圧電圧使用禁止信号を送信する(S574)。
次いで、充電可能フラグがセットされているか否か判定する(S575)。充電可能フラグがセットされてない場合(ステップS575のNo)、外部装置側に電力供給が必要なので、充電動作は行わないで図79の制御は終了する。
キャパシタバンク9の充電電圧が予め設定されたB〔V〕以下でない場合(S573のNo)、キャパシタバンク9は充電された状態であるので、リレー26aを開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S579)。これにより、電源生成回路12の出力は外部装置側になる。なお、開閉回路26が、図72の切替回路37の場合、リレー37aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力すればよい。
次いで、外部装置はトランジスタTr2にOFFする信号を出力する(S580)。これにより、電源生成回路12は定電圧動作が可能となる。充電電圧はB〔V〕より大で充電する必要はないので、充電可能フラグをリセットし、次いで、外部装置に昇圧電圧使用可能信号を送信し(S581)、図79の制御は終了する。
ステップS575に戻り、充電可能フラグがセットされている場合(ステップS575のYes)、外部装置は、リレー26aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力する(S576)。
次いで、スイッチング・レギュレーターIC13に起動信号をOR回路51を介して出力する(S577)。また、電源生成回路12が定電圧出力を行うために電圧値をフィードバックする定電圧検出回路21のフォトカプラーPC1のアノードとカソード間を接続するトランジスタTr2にON信号を出力する(S578)。トランジスタTr2がONすることにより、定電流/定電力充電電圧発生回路7のフィードバック信号が有効になる。
以上の制御により、キャパシタバンク9が充電される。定電流/定電力充電電圧発生回路7は前記したように、キャパシタバンク9の充電電圧検出、充電電流の検出、バイパス回路の動作を検出し、定電流充電または定電力充電を行う。
続いて、外部装置から送信される信号のチェック及び開閉回路の制御について図80、81のフローチャート図に基づき説明する。
まず、外部装置はキャパシタバンク9から満充電信号が送信されているか否か判定する(S591)。満充電信号が検出されている場合(ステップS591のYes)、キャパシタバンク9は充電されているので、リレー26aを開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S592)。これにより、電源生成回路12の出力は外部装置側になる。
次いで、蓄電装置は、トランジスタTr2をOFFする信号を出力する(S593)。これにより、電源生成回路12は定電圧動作が可能となる。また、充電する必要はないので、充電可能フラグをリセットする(S593)。
満充電信号が検出されている場合(ステップS591のNo)、充電電圧がB〔V〕以上か否か判定する(S601)。充電電圧がB〔V〕以上の場合(ステップS601のYes)、リレー26aを開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S602)。また、蓄電装置は、トランジスタTr2をOFFする信号を出力し、充電可能フラグをリセットする(S603)。
なお、充電電圧がB〔V〕以上でない場合(ステップS601のNo)、図81のステップS611に進む。
次いで、蓄電装置は、外部装置から切り替え信号を受信したか否か判定する(S594)。切替信号を受信した場合(ステップS594のYes)、リレー26aを開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S595)。これにより、電源生成回路12の出力は外部装置側になる。
次いで、蓄電装置はトランジスタTr2をOFFする信号を出力する(S596)。これにより、電源生成回路12は定電圧動作が可能となる。また、充電動作はできないので、充電可能フラグをリセットする(S596)。
次いで、蓄電装置は、画像形成装置から蓄電装置側への切り替え信号を受信したか否か判定する(S597)。切替信号を受信した場合(ステップS597のYes)、リレー26aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力する(S598)。次いで、トランジスタTr2をONする信号を出力し、充電可能フラグをセットする(S599)。これにより、電源生成回路12は充電動作が可能になる。
次いで、蓄電装置は、外部装置から充電動作可能信号を受信したか否か判定する(S600)。充電動作可能信号を受信した場合(ステップS600のYes)、次いで、リレー26aを閉じる信号をリレードライブ回路25に出力する(S604)。蓄電装置はトランジスタTr2をONする信号を出力し、また、充電可能フラグをセットする(S605)。これにより、電源生成回路12は充電動作が可能になる。
次いで、蓄電装置は、外部装置から所定動作の開始を示す信号を受信したか否か判定する(S606)。
受所定動作の開始を示す信号を受信した場合(ステップS606のYes)、リレー26aを開放する信号をリレードライブ回路25に出力する(S607)。これにより、電源生成回路の出力は外部装置側になる。
次いで、蓄電装置はトランジスタTr2をOFFする信号を出力する(S608)。これにより、電源生成回路12は定電圧動作が可能となる。また、充電動作はできないので、充電可能フラグをリセットする(S608)。
図81に進み、次いで、蓄電装置は、外部装置からPWM信号を出力する信号を受信したか否か判定する(S611)。PWM信号を出力する信号(昇圧動作の開始を指示する信号)を受信した場合(ステップS611のYes)、蓄電装置は昇圧電圧検出回路50の出力をより読み込み、昇圧電圧が予め設定されたD〔V〕以下か否か判定する(S612)。
PWM信号を出力する信号を受信していない場合(ステップS611のNo)、後述する図83のフローチャート図の処理に進む。
昇圧電圧がD〔V〕以下の場合、蓄電装置は昇圧電圧に対応したPWM信号をスイッチング回路30のFET30aに出力する(S613)。
次いで、蓄電装置は、昇圧電圧がE〔V〕以上か否か判定する(S614)。昇圧電圧がE〔V〕以上でない場合(ステップS614のNo)、再度、昇圧電圧検出回路50の出力を検出し、昇圧電圧がD〔V〕以下か否か判定し(S612)、ステップS613の処理を繰り返す。
昇圧電圧がE〔V〕以上の場合(ステップS614のYes)、PWM信号の出力を停止し(S615)、再度、昇圧電圧検出回路50の出力を検出し、ステップS612〜614の処理を繰り返す。
昇圧電圧がD〔V〕以下でない場合(ステップS612のNo)、蓄電装置はPWM信号の出力を停止し(S616)、外部装置からPWM信号の出力を停止する信号(昇圧動作の終了を指示する信号)を受信したか否か判定する(S617)。
PWM信号の出力を停止する信号を受信した場合(ステップS617のYes)、本制御フローは終了する。受信しない場合(ステップS617のNo)、再度、昇圧電圧検出回路50の出力を検出し、昇圧電圧がD〔V〕以下か否か判定し(S612)、ステップS616の処理を繰り返す。
図80、81では、昇圧電圧をD〔V〕の一定電圧にする制御フローについて説明したが、続いて、ONデュ−ティを一定にしたPWM信号を出力する制御について図82のフローチャート図に基づき説明する。なお、ステップS591からS608の処理は、図80と同じであるので省略する。
まず、蓄電装置は、外部装置からPWM信号を出力する信号(昇圧動作の開始を指示する信号)を受信したか否か判定する(S621)。受信した場合(S621のYes)、蓄電装置は、予め設定されたONデュ−ティのPWM信号をスイッチング回路30のFET30aに出力する。
PWM信号を出力する信号を受信していない場合(ステップS621のNo)、後述する図83のフローチャート図の処理に進む。
次いで、昇圧電圧がE〔V〕以上か否か判定する(S623)。昇圧電圧がE〔V〕以上でない場合(S623のNo)、予め設定されたONデュ−ティのPWM信号をスイッチング回路30のFET30aに出力する(S622)。
昇圧電圧がE〔V〕以上の場合(ステップS623のYes)、PWM信号の出力を停止し(S624)、再度、昇圧電圧がE〔V〕以上か否か判定する。
昇圧電圧がE〔V〕以上でない場合(ステップS623のNo)、再度、予め設定されたONデュ−ティのPWM信号をスイッチング回路30のFET30aに出力し(S622)、ステップS623,624の処理を繰り返す。
続いて、外部装置の過熱部に電力供給を行う場合、突入電流を軽減する制御について図83のフローチャート図に基づき説明する。
外部装置からデュ−ティを徐々に(ソフトスタート)大きくする信号を受信した否か判定する(S631)。デュ−ティを徐々に大きくする信号を受信していない場合(ステップS631のNo)、PWM出力を停止する信号(昇圧動作の終了を指示する信号)があるか否か判定し(S639)、PWM出力を停止する信号がある場合、PWM信号の出力を停止する(S640)。PWM出力を停止する信号が検出されない場合(S639のNo)、処理は終了する。
デュ−ティを徐々に大きくする信号を受信している場合(ステップS631のYes)、予め設定されたONデュ−ティのPWM信号を出力する(S632)。
次いで、蓄電装置はONデュ−ティタイマに設定値を加算したPWM信号を出力する(S633)。
次いで、蓄電装置は、昇圧電圧検出回路50の出力電圧がC〔V〕以上か否か判定する(S634)。C〔V〕以上でない場合(ステップS634のNo)、再度、ONデュティータイマに設定値を加算したPWM信号を出力する(S633)。
昇圧電圧検出回路50の出力電圧がC〔V〕以上の場合(ステップS634のYes)、蓄電装置は昇圧電圧検出回路50の出力を取得し、昇圧電圧が予め設定されたD〔V〕以下か否か判定する(S635)。
昇圧電圧がD〔V〕以下の場合(ステップS635のYes)、昇圧電圧に対応したPWM信号をスイッチング回路30のFET30aに出力する(S636)。
次いで、蓄電装置は、昇圧電圧がE〔V〕以上か否か判定する(S637)。昇圧電圧がE〔V〕以上でない場合(ステップS637のNo)、再度、昇圧電圧検出回路50の出力を取得し、昇圧電圧がD〔V〕以下か否か判定する(S635)。昇圧電圧がD〔V〕以下であれば、ステップ636、637の処理を繰り返す。
昇圧電圧がE〔V〕以上の場合(ステップS637のYes)、PWM信号の出力を停止し(S638)、再度、昇圧電圧検出回路50の出力を取得し、ステップS635〜638の処理を繰り返す。
昇圧電圧がD〔V〕以下でない場合(ステップS635のNo)、PWM信号の出力を停止し(S641)、外部装置からPWM信号の出力を停止する信号(昇圧動作の終了を指示する信号)を受信したか否か判定する(S642)。
PWM信号の出力を停止する信号を受信した場合(ステップS642のYes)、図83の制御は終了する。受信しない場合(ステップS642のNo)、再度、昇圧電圧検出回路50の出力を取得し、昇圧電圧がD〔V〕以下か否か判定し(S635)、ステップ635以下の処理を繰り返す。
なお、昇圧制御の前に充電電圧を確認してもよい。図84は、昇圧する前に充電電圧を確認して昇圧動作を行う制御のフローチャート図を示す。ステップS631〜634については図83と同じであるので説明は省略する。
蓄電装置は、充電電圧がB〔V〕以上か否か判定する(S651)。充電電圧がB〔V〕以下でない場合(ステップS651のNo)、充電の必要はないので処理は終了する。
充電電圧がB〔V〕以下の場合(ステップS651のYes)、昇圧制御を実行する(S652〜658)。なお、ステップS652〜657については図83のS635〜642と同じであるので説明は省略する。
図85は、スイッチング回路30に入力されるPWM信号、絶縁トランス8の1次コイル8aの入力及び二次コイル8bの昇圧電圧の関係を示す。図85(a)はPWM信号を、図85(b)はスイッチング電圧を、図85(c)は1次コイル8aの駆動電流(昇圧トランス駆動電流)を、図85(d)は二次コイル8bの昇圧電圧(外部端子52a、bの電圧)をそれぞれ示す。PWM信号のパルス幅に応じて二次コイル8bの昇圧電圧が制御されているので、外部装置に制御された電力を供給できる。
以上、説明したように本実施例の蓄電装置によれば、外部装置に電力が必要な場合、電源生成回路12の出力を外部装置の電源として使用し、充電動作時に電源生成回路12を充電器として使用し、充電電圧を昇圧し外部装置に供給することができる。画像形成装置に蓄電装置を搭載することにより、待ち時間の短く充電機能が劣化しにくい画像形成装置を提供できる。
また、本体負荷20の動作電圧と同程度に昇圧してからキャパシタバンク9に蓄電し、定着ヒータ22に電力を供給する必要がある場合に昇圧部80により昇圧するので、定着ヒータ22に供給する電圧に昇圧してから蓄電するよりもキャパシタバンク9を小型化でき、また、蓄電時間も短縮できる。また、加熱部の温度が予め設定された温度よりも極端に低い場合も、PWMのONデュティーを徐々に(ソフトスタート)大きくすることが出来るので、突入電流を防止できる。
なお、本実施例では、昇圧制御する場合、昇圧部80に設けられた昇圧電圧検出回路50により昇圧電圧を検出したが、昇圧電圧検出回路50がなくてもよい。図86は、昇圧電圧検出回路50が設けられていない蓄電装置の昇圧部80の回路図を示す。図86では、二次コイル8bの出力が外部端子52a、bに供給されている。なお、詳細な回路図は昇圧電圧検出回路50をのぞき図71と同じであるので説明は省略する。
昇圧電圧検出回路50がない場合、蓄電装置は、外部装置の加熱部の温度に応じて昇圧制御してもよいし、外部装置からの制御信号に応じて昇圧制御してもよい。
実施例12では昇圧部80に絶縁トランスを用いたが、本実施例では昇圧部80に昇圧チョークコイルを用いる。図87は、蓄電装置の回路図を示す。なお、図87において、図71と同一構成部分には同一の符号を伏し、その説明は省略する。
昇圧部80は、キャパシタバンク9からの入力側に昇圧チョークコイル27aを有し、昇圧チョークコイル27aからの出力及びスイッチング回路30からの出力が、整流平滑回路75及び昇圧電圧検出回路50を介して外部装置への外部端子52a、bに接続される。
スイッチング回路30のFET30a、並びに、整流平滑回路75の昇圧整流ダイオードD5及び平滑コンデンサC4が、それぞれキャパシタバンク9の端子間に並列に接続されている。
なお、図87のような構成ではキャパシタバンク9から外部端子52a、bから放電する可能性があるため、外部装置にスイッチ素子を備えることが好適となる。図88(a)、(b)は、外部装置に接続された昇圧部80の一形態を示す。
図88(a)及び(b)では、外部端子52a、bに接続されたDC定着ヒータ22(外部装置)の出力側にFET47が設けられている。FET47のゲートには外部装置の制御部が接続されている。
また、図88では抵抗により昇圧電圧を検出しているが、図71の昇圧電圧検出回路のようにフォトカプラPC3により昇圧電圧を検出してもよい。
定電流/定電力充電電圧発生回路7がPWM信号をFET30aに出力すると、キャパシタバンク9に蓄電された電圧により昇圧チョークコイル27aに電流が流れエネルギーが蓄積され、続いてFET30aをオフすると、オン期間に昇圧チョークコイル27aに蓄積したエネルギーを入力電圧に重畳して出力し、この電流が昇圧整流ダイオードD5を通して、平滑用コンデンサC4に貯えられる。この動作が繰り返され昇圧が行われ、昇圧平滑された電圧が外部装置22に供給される。
昇圧平滑される電圧(昇圧電圧)は、キャパシタバンク9に蓄電された電圧(入力電圧)と、PWM信号のオン期間とオフ期間のデューティ比で決定される。また、昇圧電圧は、抵抗R12と抵抗R13とが直列に接続された昇圧電圧検出回路50により定電流/定電力充電電圧発生回路7にフィードバックされる。定電流/定電力充電電圧発生回路7は、昇圧電圧検出回路50の電圧を監視してPWM信号のONデューティを変えることにより、昇圧平滑された昇圧電圧が制御される。
続いて、本実施例の具体的な動作についてフローチャート図に基づき説明する。なお、本実施例では説明ない限り、図88(a)の回路図を用いる。
図89は、外部装置の主電源ON時、又は、動作のために消費電力が増大した場合(以下、省エネモードの解除という)に、外部装置が蓄電装置に昇圧動作に必要な制御情報を出力する制御フローチャートを示す。外部装置は例えば画像形成装置である。なお、制御の内容は図73と同じであるので説明は省略する。図89の処理により、蓄電装置が昇圧動作に必要な制御情報を取得できる。
図90は、外部装置の動作モードに応じて蓄電装置の開閉回路26の開閉制御及び充電動作の指示を行う制御のフローチャート図を示す。なお、制御の内容は、図74と同じであるので説明は省略する。図90の処理により、外部装置の動作モードに応じて開閉回路26を開閉制御できる。なお、実施例12と同様に開閉回路26を切替回路37に置き換えてもよい。
外部装置は、所定動作終了後、一定時間が経過すると省エネモードに入るので、続いて、外部装置が省エネモードに入る。図91は、外部装置が省エネモードに入る場合の外部装置のフローチャート図を示す。なお、制御の内容は、図75と同じであるので説明は省略する。
続いて、蓄電装置に蓄電された電力を用いて外部装置が外部装置の有する加熱部の温度制御をする動作について図92のフローチャート図に基づき説明する。
まず、外部装置は、主電源がオン、又は、省エネモードが解除された場合にセットされる立ち上がりフラグがセットされているか否か判定する(S661)。
立ち上がりフラグがセットされている場合(ステップS661のYes)、加熱部の温度を検出し、加熱部温度が予め設定された温度(例えば130度)以上か否か判定する(S662)。
予め設定された温度以上の場合(ステップS662のYes)、外部装置が所定動作中か否か判定する(S663)。外部装置が、画像形成動作中でない場合(ステップS664のYes)、昇圧部80から加熱部のヒータに接続される外部端子52a、bに電力を供給する必要はないので、制御が終了する。
所定動作中の場合(ステップS663のYes)、加熱部の温度が予め設定された温度以下か否か判定する(ステップS664)。加熱部の温度落ち込みがなく、予め設定された温度以下でない場合(ステップS664のNo)、昇圧部80から外部端子52a、bに電力を供給する必要はないので、制御は終了する。
予め設定された温度(例えば155度)以下の場合(ステップS664のYes)、所定動作に不具合が発生する可能性があるので、外部装置は昇圧電圧使用可能フラグがセットされているか否か判定を行う(ステップS665)。
昇圧電圧使用可能フラグは、蓄電装置からの全セル満充電信号45、又は、昇圧電圧使用可能信号によりセットされるフラグである。
昇圧電圧使用可能フラグがセットされてない場合(ステップS665のNo)、充電部の充電電圧が蓄電不足であり外部装置に電力を供給できないので、制御は終了する。
昇圧電圧使用可能フラグがセットされている場合(ステップS665のYes)、外部装置は、加熱部温度が予め設定された温度(例えば20度)以上か否か判定する(S666)。
次いで、加熱部温度が予め設定された温度(例えば、180度)以下か否か判定する(S667)。加熱部温度が予め設定された温度以下の場合(ステップS667のYes)、外部装置に電力を供給するためFET47をONする信号を、外部装置が出力する(S668)。
次いで、外部装置は、蓄電装置にPWM信号を出力する信号を送信する(S669)。蓄電装置はこの信号により、予め設定されたPWM信号を昇圧スイッチング回路30のFET30aに出力する。
次いで、再度、加熱部温度が予め設定された温度以下か否か判定し(S667)、加熱部温度が予め設定された温度以下の場合、再度、外部装置に電力を供給するためFET47をONする信号を出力する(S668)。次いで、蓄電装置にPWM信号を出力する信号(昇圧動作の開始を指示する信号)を送信し(S669)、再度、加熱部温度が予め設定された温度以下か否か判定し、ステップS667〜669の処理を繰り返す。
加熱部温度が予め設定された温度以下でない場合(ステップS666のNo)、昇圧部80から外部装置の加熱部に電力を供給する必要はないので、PWM信号の出力を停止する信号(昇圧動作の終了を指示する信号)を蓄電装置に送信する(S670)。また、FET47をOFFする信号を出力し(S671)、制御は終了する。
なお、外部装置への電力供給制御は、立ち上がり時又は加熱部の温度落ち込みの場合の制御であるので、一度所定の温度に復帰した場合は電力供給を停止している。
ステップS666において、加熱部温度が予め設定された温度以上でない場合(ステップS666のNo)、極端に加熱部の温度が低い場合に相当するので、突入電流を軽減するため、PWMのONデュティーを徐々に(ソフトスタート)大きくする動作を行う。
まず、加熱部温度が100度以下か否か判定する(S672)。加熱部温度が100度以下の場合(ステップS672のYes)、外部装置に電力を供給するためFET47をONする信号を出力する(S673)。次いで、蓄電装置にデュ−ティを徐々に大きくしたPWM信号を出力する指示信号を送信する(S674)。
次いで、再度、加熱部温度が予め設定された温度以下か否か判定し(S672)、加熱部温度が予め設定された温度以下の場合はステップS672〜674の処理を繰り返す。以上で、外部装置の温度が制御されうる。
なお、本説明では、立ち上がり時と温度落ち込み時の電力供給を同じ制御により実施したが、立ち上がり時と温度折り込み時とで、加熱部の目標温度を変えて制御してもよい。
図93は、図92のフローチャート図の一形態であって、外部装置が蓄電装置の出力するPWM信号を、加熱部温度に応じてON/OFFして昇圧電圧を制御するフローチャート図を示す。図93では、蓄電装置は一定デューティのPWM信号を出力している。なお、ステップS661〜666までは図92と同じであるので説明は省略する。
まず、加熱部温度が予め設定された温度(例えば180度)以下か否か判定する(S681)。加熱部温度が予め設定された温度以下の場合(ステップS681のYes)、外部装置がFET47をONする信号を出力する(S682)。
次いで、PWM信号をスイッチング回路30のFET30aに出力するため、AND回路46にON信号を出力する(S683)。
外部装置は、再度、加熱部温度が予め設定された温度以下か否か判定し(S681)、加熱部温度が予め設定された温度以下の場合はステップS681の処理を繰り返す。
加熱部温度が予め設定された温度以下でない場合(ステップS681のNo)、昇圧部80から外部端子52a、bに電力を供給する必要はないので、PWM信号の出力を停止する信号をAND回路46に出力し(S684)、FET47をOFFする信号を出力する(S685)。
ところで、外部装置は、蓄電装置が昇圧した電力を使用可能か否か昇圧電圧使用可能信号により判定している。図94は、外部装置が蓄電装置から送信された信号をチェックする制御のフローチャート図を示す。なお、図94の制御内容は図78と同じであるので説明は省略する。
続いて、キャパシタバンク9への充電制御について説明する。図95は、蓄電装置が充電電圧に応じて充電を制御する処理のフローチャート図を示す。図95の制御により、外部装置の動作や充電電圧に応じてキャパシタバンク9に充電できる。
図96、97は、外部装置から送信される信号のチェック及び開閉回路の制御のフローチャート図を示す。なお、図96、97の処理は図80、81と同じであるのでその説明は省略する。図96,97の制御により、外部装置の動作や充電電圧に応じて開閉回路26を開閉できる。
図96、97では、昇圧電圧をD〔V〕の一定電圧にする制御フローについて説明したが、図98は、ONデュ−ティを一定にしたPWM信号を出力する制御のフローチャート図を示す。なお、図98の処理は図82と同じなのでその説明は省略する。
図99は、外部装置の加熱部に電力供給を行う場合、突入電流を軽減する制御のフローチャート図を示す。図99処理により、外部装置の加熱部の温度が極端に低い場合でも、突入電流を防止できる。なお、図99の処理は図83と同じなのでその説明は省略する。
図100は、昇圧する前に充電電圧を確認して昇圧動作を行う制御のフローチャート図を示す。このように昇圧制御の前に充電電圧を確認してもよい。なお、図100の処理は図99と同じであるのでその説明は省略する。
なお、実施例12と同様に、昇圧電圧検出回路50がなくてもよい。昇圧電圧検出回路50がない場合、蓄電装置は、外部装置の加熱部の温度に応じて昇圧制御してもよいし、外部装置からの制御信号に応じて昇圧制御してもよい。
以上、説明したように本実施例の蓄電装置によれば、外部装置に電力が必要な場合、電源生成回路12の出力を外部装置の電源として使用し、充電動作時に電源生成回路12を充電器として使用し、充電電圧を昇圧し外部装置に供給することができる。画像形成装置に蓄電装置を搭載した場合、待ち時間の短く充電機能が劣化しにくい画像形成装置を提供できる。
また、本体負荷20の動作電圧と同程度に昇圧してからキャパシタバンク9に蓄電し、定着ヒータ22に電力を供給する必要がある場合に昇圧部80により昇圧するので、定着ヒータ22に供給する電圧に昇圧してから蓄電するよりもキャパシタバンク9を小型化でき、また、蓄電時間も短縮できる。また、定着装置の温度が予め設定された温度よりも極端に低い場合も、PWMのONデュティーを徐々に(ソフトスタート)大きくすることが出来るので、突入電流を防止できる。
したがって、実施例9ないし11記載の画像形成装置、又は、実施例12又は13記載の蓄電装置によれば、コストの低減及び装置値の小型化が可能になる。
画像形成装置が有する定着装置の概略断面図である。 定着装置を拡大した図である。 実施例1の蓄電装置の概略回路図である。 実施例1の蓄電装置及び画像形成装置の回路図である。 均等化回路の回路図である。 エンジン制御部が開閉回路の開閉制御及び充電制御を行う動作のフローチャート図である。 エンジン制御部が開閉指示信号に基づき開閉回路を制御する処理のフローチャート図である。 定電流/定電力充電電圧発生回路が充電動作を制御する処理の流れを示すフローチャート図である。 実施例2の蓄電装置の概略回路図である。 実施例2の蓄電装置及び画像形成装置の回路図である。 エンジン制御部が充電制御を行う動作のフローチャート図である。 定電流/定電力充電電圧発生回路が充電動作を制御する処理の流れを示すフローチャート図である。 実施例3の蓄電装置の概略回路図である。 実施例3の蓄電装置及び画像形成装置の回路図である。 エンジン制御部が開閉回路の開閉制御及び充電制御を行う動作のフローチャート図である。 定電流/定電力充電用PWM発生回路が充電動作を制御する処理の流れを示すフローチャート図である。 実施例4の蓄電装置の概略回路図である。 実施例4の蓄電装置及び画像形成装置の回路図である。 エンジン制御部が切替回路の開閉制御及び充電制御を行う動作のフローチャート図である。 定電流/定電力充電用PWM発生回路が充電動作を制御する処理の流れを示すフローチャート図である。 実施例5の蓄電装置の概略回路図である。 実施例5の蓄電装置及び画像形成装置の回路図である。 エンジン制御部が充電制御を行う動作のフローチャート図である。 定電流/定電力充電用PWM発生回路が充電動作を制御する処理の流れを示すフローチャート図である。 実施例6の蓄電装置の概略回路図である。 実施例6の蓄電装置及び画像形成装置の回路図である。 エンジン制御部が充電制御を行う動作のフローチャート図である。 定電流/定電力充電用PWM発生回路7が充電動作を制御する処理の流れを示すフローチャート図である。 実施例7の蓄電装置の概略回路図である。 実施例7の蓄電装置及び画像形成装置の回路図である。 蓄電装置の回路図である。 蓄電装置の回路図である。 実施例9の蓄電装置の概略回路図である。 実施例9の蓄電装置が適用された画像形成装置の回路図である。 開閉回路を置き換えた切替回路の一例である。 昇圧電圧検出回路の別の一形態を示す図である。 均等化回路の回路図である。 画像形成装置制御部がキャパシタバンクへの充電制御を行う動作のフローチャート図である。 電源投入時、省エネ解除時又は画像形成動作時に昇圧部から定着装置の加熱部に電力供給する制御を示すフローチャート図である。 AC加熱部の温度に応じてONデュ−ティのPWM信号を出力する制御のフローチャート図である。 定電流/定電力充電電圧発生回路にPWM信号を発生する回路を設けた昇圧部の回路図の一例である。 AC加熱部の温度及び昇圧電圧に基づきこのPWM信号をON/OFF制御を行うことで定着装置のAC加熱部に電力供給する制御フローチャートである。 画像形成装置の動作モードに応じて開閉回路を開閉する制御のフローチャート図である。 画像形成装置が省エネモードに入る場合の制御のフローチャート図である。 画像形成装置の動作モードに応じて切替回路37の切り替えを制御する処理のフローチャート図である。 画像形成装置の動作モードに応じて切替回路37の切り替えを制御する処理のフローチャート図である。 切替回路の場合に、画像形成装置が省エネモードに入る場合の制御のフローチャート図である。 実施例10の蓄電装置の概略回路図である。 実施例10の昇圧部およびDC定着ヒータの回路図である。 画像形成装置制御部が行う充電制御のフローチャート図を示す。 電源投入時、省エネ解除時又は画像形成動作時に昇圧部から定着装置の加熱部に電力を供給する制御を示すフローチャート図である。 予め設定されたPWM信号を発生させることで、定着装置の加熱部に電力供給する制御のフローチャート図である。 画像形成装置の動作モードに応じて開閉回路の開閉を制御するフローチャート図の一例である。 画像形成装置が省エネモードに入る場合の制御を示すフローチャート図である。 画像形成装置の動作モードに応じて切替回路の切り替えを制御するフローチャート図を示す。 画像形成装置の動作モードに応じて切替回路の切り替えを制御するフローチャート図を示す。 切替回路の場合に画像形成装置が省エネモードに入る制御のフローチャート図である。 実施例11の蓄電装置が適用された画像形成装置の概略回路図である。 実施例11の画像形成装置の回路図である。 画像形成装置制御部がキャパシタバンクへの充電制御を行う動作を示すフローチャート図である。 電源投入時、省エネ解除時又は画像形成動作時に昇圧部から定着装置の加熱部に電力供給する制御のフローチャート図である。 AC加熱部の温度に応じてONデュ−ティのPWM信号を出力する制御のフローチャート図である。 定電流/定電力充電電圧発生回路にPWM信号を発生する回路を設け、昇圧部にPWM信号を入力する回路図である。 予め設定されたPWM信号を発生させ、AC加熱部の温度及び昇圧電圧に基づきこのPWM信号をON/OFF制御を行うことで定着装置のAC加熱部に電力供給するフローチャート図である。 画像形成装置の動作モードに応じて開閉回路を開閉制御するフローチャート図である。 画像形成装置が省エネモードに入る場合の制御を示すフローチャート図である。 開閉回路を切替回路に置き換えた回路図の一例である。 画像形成装置の動作モードに応じて切替回路の切り替えを制御するフローチャート図である。 画像形成装置の動作モードに応じて切替回路の切り替えを制御するフローチャート図である。 画像形成装置が省エネモードに入る制御のフローチャート図である。 実施例12の蓄電装置の回路図である。 開閉回路を切替回路として構成した回路図の一例である。 外部装置の主電源ON時、又は、省エネモードの解除時に昇圧動作に必要な制御情報を外部装置が蓄電装置に出力するフローチャート図である。 外部装置の動作モードに応じて蓄電装置の開閉回路の開閉制御及び充電動作の指示を行う制御のフローチャート図である。 外部装置が、所定動作終了後に省エネモードに入る制御のフローチャート図を示す。 蓄電装置に蓄電された電力を用いて外部装置が外部装置の有する加熱部の温度制御をするフローチャート図を示す。 外部装置が蓄電装置の出力するPWM信号を、加熱部温度に応じてON/OFFして昇圧電圧を制御するフローチャート図である。 外部装置が蓄電装置から送信された信号をチェックする制御のフローチャート図である。 蓄電装置が充電電圧に応じて充電を制御する処理のフローチャート図である。 外部装置から送信される信号のチェック及び開閉回路の制御を示すフローチャート図である。 外部装置から送信される信号のチェック及び開閉回路の制御を示すフローチャート図である。 昇圧電圧のためのPWM信号のONデュ−ティを一定にして出力する制御のフローチャート図である。 外部装置の過熱部に電力供給を行う場合に、突入電流を軽減する制御のフローチャート図を示す。 昇圧する前に充電電圧を確認して昇圧動作を行う制御のフローチャート図である。 スイッチング回路に入力されるPWM信号、絶縁トランスの1次コイルの入力及び二次コイル8bの昇圧電圧の関係を示す図である。 昇圧電圧検出回路が設けられていない蓄電装置の昇圧部の回路図である。 実施例13の蓄電装置の回路図である。 外部装置に接続された昇圧部の一形態を示す図である。 外部装置の主電源ON時、又は、省エネモードの解除時に、外部装置が蓄電装置に昇圧動作に必要な制御情報を出力する制御フローチャートである。 外部装置の動作モードに応じて蓄電装置の開閉回路の開閉制御及び充電動作の指示を行う制御のフローチャート図である。 外部装置が省エネモードに入る場合の外部装置のフローチャート図である。 蓄電装置に蓄電された電力を用いて外部装置が外部装置の有する加熱部の温度制御をするフローチャート図である。 外部装置が蓄電装置の出力するPWM信号を、加熱部温度に応じてON/OFFして昇圧電圧を制御するフローチャート図である。 外部装置が蓄電装置から送信された信号をチェックする制御のフローチャート図である。 蓄電装置が充電電圧に応じて充電を制御する処理のフローチャート図である。 外部装置から送信される信号のチェック及び開閉回路の制御のフローチャート図である。 外部装置から送信される信号のチェック及び開閉回路の制御のフローチャート図である。 ONデュ−ティを一定にしたPWM信号を出力する制御のフローチャート図である。 外部装置の加熱部に電力供給を行う場合に、突入電流を軽減する制御のフローチャート図である。 昇圧する前に充電電圧を確認して昇圧動作を行う制御のフローチャート図である。
符号の説明
1 フィルター
2、32 全波整流回路
3 高周波トランス
4、26 開閉回路
6 スイッチング回路
7 定電流/定電力充電電圧発生回路
8 コントロール部
9 キャパシタバンク
10 エンジン制御部(画像形成装置制御部)
11 主電源スイッチ
12 DC/DCコンバータ(定電圧生成手段)
13 スイッチングレギュレータIC
14、33 DC/DCコンバータ
15 回路
16 充電電圧検出回路
17 均等化回路
18 電圧電流変換回路
19 放電回路
20 本体負荷
21 定電圧検出回路
22 DC定着ヒータ
24 省エネモード解除SW
25 リレードライブ回路
27a チョークコイル
28a DC定着ヒータのサーミスタ
29 オペアンプ
30 スイッチング回路
31 充電部
35,36 フォトトライアックドライブ回路
37、77 切替回路
39 絶縁トランス
43 ACヒータ制御回路
44 単セル満充電信号
45 全セル満充電信号
46 アンド回路
48 電源生成回路
50 昇圧電圧検出回路
61、62 AC定着ヒータ
610、620 温度検出回路
610a、620a AC定着ヒータのサーミスタ
71 補助巻線
72 シャントレギュレータIC
75 整流平滑回路
80 昇圧部

Claims (12)

  1. 蓄電装置が接続される画像形成装置において、
    前記蓄電装置は、
    商用電源から定電圧を生成する定電圧生成手段と、
    前記定電圧生成手段により生成された定電圧の電圧を昇圧する昇圧回路と、
    前記定電圧生成手段により生成され前記昇圧回路で昇圧された電荷を蓄電するキャパシタと、
    前記キャパシタへの充電を制御する第一の回路制御部と、を有し、
    当該画像形成装置は、
    当該画像形成装置が所定の第一の条件を満たしかつ前記定電圧生成手段により生成され前記昇圧回路で昇圧された電荷の前記キャパシタへの蓄電が行われていないときに、当該画像形成装置に備えられた第一の負荷に対して前記定電圧生成手段の出力電圧を供給させ当該画像形成装置が所定の第二の条件を満たしかつ前記定電圧生成手段により生成され前記昇圧回路で昇圧された電荷の前記キャパシタへの蓄電が行われていないときに第二の負荷に対して前記キャパシタの電力を供給させる第二の回路制御部と、を有し、
    前記蓄電装置から当該画像形成装置へ備えられた第一の負荷への前記出力電圧は、前記キャパシタに蓄電された電圧とは異なる電圧である、ことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記蓄電装置は、
    前記定電圧生成手段と当該画像形成装置との接続を開閉する第1の開閉回路を有し、
    前記第二の回路制御部は、前記第1の開閉回路を開閉する、
    ことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記蓄電装置は、
    前記定電圧生成手段と前記昇圧回路との接続を開閉する第2の開閉回路を有し、
    前記第二の回路制御部は、前記第2の開閉回路を開閉する、
    ことを特徴とする請求項2記載の画像形成装置。
  4. 前記蓄電装置は、
    前記定電圧生成手段と当該画像形成装置との接続を、前記定電圧生成手段と前記昇圧回路との接続に切り替える切替回路を有し、
    前記第二の回路制御部は、前記切替回路を前記定電圧生成手段と前記昇圧回路との接続に切り換える、
    ことを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。
  5. 前記蓄電装置は、
    当該画像形成装置と通信する通信手段を有し、
    前記第一の回路制御部は、当該画像形成装置から前記キャパシタの充電が可能であることを示す充電可能信号を受信した場合、前記キャパシタを充電する、
    ことを特徴とする請求項1ないし4いずれか1項記載の画像形成装置。
  6. 前記蓄電装置は、
    前記キャパシタの充電電圧を検出する充電電圧検出回路と、
    前記キャパシタの充電電流を検出する充電電流検出回路と、を有し、
    前記第一の回路制御部は、
    前記充電電圧検出回路により検出された充電電圧、又は、前記充電電流検出回路により検出された充電電流に基づき、前記キャパシタを定電流充電又は定電力充電するよう前記昇圧回路を制御する、ことを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
  7. 前記蓄電装置は、
    前記キャパシタを構成する各キャパシタセルの満充電を検出するセル満充電検出回路と、
    前記キャパシタの満充電を検出する全セル満充電検出回路と、を備え、
    前記第一の回路制御部は、前記セル満充電検出回路により一以上のキャパシタセルの満充電が検出された場合、定電流充電を行い、
    前記全セル満充電検出回路により前記キャパシタの満充電が検出された場合、充電を停止する、
    ことを特徴とする請求項6記載の画像形成装置。
  8. 前記第二の回路制御部は、前記蓄電装置から送信された前記充電電圧の信号に基づき、前記第1の開閉回路の開閉、若しくは、前記第2の開閉回路の開閉、又は、前記切替回路を切り替える、
    ことを特徴とする請求項6記載の画像形成装置。
  9. 前記第二の負荷は定着装置の加熱手段である、ことを特徴とする請求項1ないし8いずれか1項記載の画像形成装置。
  10. 当該画像形成装置は、
    画像形成が終了してから所定時間が経過した場合、動作モードを切り替える動作モード切替手段を有し、
    前記動作モード切替手段により動作モードが消費電力を低減する省エネモードに切り替えられた場合、
    前記第二の回路制御部は、前記第1の開閉回路若しくは前記第2の開閉回路を開き、又は、前記切替回路を前記昇圧回路側に切り替える、
    ことを特徴とする請求項6記載の画像形成装置。
  11. 画像形成を開始する画像形成動作開始信号が入力された場合、前記第二の回路制御部は、前記第1の開閉回路若しくは前記第2の開閉回路を閉じ、又は、前記切替回路を当該画像形成装置側に切り替え、
    画像形成が終了した場合、前記第二の回路制御部は、前記第1の開閉回路若しくは前記第2の開閉回路を開き、又は、前記切替回路を前記昇圧回路に切り替える、
    ことを特徴とする請求項6項記載の画像形成装置。
  12. 当該画像形成装置は、
    前記定着装置の温度を検出する定着温度検出手段を有し、
    前記定着温度検出手段により検出された温度が所定よりも低い場合、前記キャパシタに蓄電された電力を放電して前記加熱手段に供給する、
    ことを特徴とする請求項9記載の画像形成装置。
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