JP5068968B2 - 電源電圧制御装置、電源電圧制御方法、その方法をコンピュータに実行させるプログラム、および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源電圧制御装置、電源電圧制御方法、その方法をコンピュータに実行させるプログラム、および画像形成装置に関するものである。

従来、画像形成装置においては、定着装置などの負荷において大きな電流を消費することによって、この負荷が接続されている交流電源に電圧変動を生じさせるので、接続されている例えば照明装置の照明にちらつきを発生させるなど、電圧低下による画像形成装置の各機能に対して悪影響が出ていた。

これに対処するために、特開２００１−２２２２０号公報の技術は、複数のヒータから構成されている装置においてヒータのＯＮタイミングを重複しないように構成することによって、ＡＣ電源からヒータへの突入電流による電圧変動を低減する技術を考案している。

特開２００１−２２２２０号公報

しかしながら、同文献の技術によると、複数のヒータを備えることを前提とした技術であって、単一のヒータのみを備えた場合には適用できないという問題があった。また、ヒータの温度状態によって突入電流の大きさが異なるのであるが、この電流の大きさの差異に対して、制御する手段を持たないので、効率的にヒータに電力を供給することができないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ヒータなどの負荷の使用状態によって生じる電源電圧変動を低減させて、効率的にヒータなどの負荷に電力供給を可能とする電源電圧制御装置、電源電圧制御方法、その方法をコンピュータに実行させるプログラム、および画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、ＡＣ電源からの入力電圧を検出する電圧検出手段と、負荷の駆動時に、前記電圧検出手段によって検出された電圧から電圧降下量を検出する電圧降下量検出手段と、前記ＡＣ電源から入力されるＡＣ電流に基づく電流を蓄電する蓄電手段と、前記電圧検出手段の検出した電圧に基づいて前記入力するＡＣ電流の電力である入力電力を算出する算出手段と、前記算出手段が算出する入力電力が、第１の閾値よりも大きい場合には前記ＡＣ電流に基づく電流を前記蓄電手段に蓄電させる信号を出力し、前記入力電力が前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値よりも小さい場合には前記蓄電手段から前記負荷に放電を行わせる信号を出力し、前記入力電力が前記第１の閾値以下で第２の閾値の以上である場合には前記蓄電させる信号及び前記放電を行わせる信号を出力せず、前記電圧降下量が所定の値よりも大きい場合前記負荷に対して流す電流を制御して電圧降下量を減少させる電圧制御手段と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の電源電圧制御装置において、前記第１の閾値は、前記負荷に対して過電力になる入力電力値に基づく値であることを特徴とする。
また、請求項３にかかる発明は、請求項１または２に記載の電源電圧制御装置において、前記第２の閾値は、前記負荷に対して電力が足りなくなる入力電力値に基づく値であることを特徴とする。

請求項４にかかる発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の電源電圧制御装置において、前記電圧制御手段は、前記負荷がヒータである場合、前記ヒータへの電流の位相幅および最大値を変化させることによって突入電流を抑え前記電圧降下量を低減させるソフトスタート処理を前記負荷に対して施すものであることを特徴とする。

請求項５にかかる発明は、請求項１〜４のいずれか１つに記載の電源電圧制御装置において、前記負荷がＡＣモータである場合、前記ＡＣモータへの電流の位相幅および最大値を変化させることによって突入電流を抑える処理を施すものであることを特徴とする。

請求項６にかかる発明は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の電源電圧制御装置において、前記電圧検出手段は、入力するＡＣ電圧の変化により出力がリニアに変化するフォトカプラ、および前記フォトカプラからの照射により電流を生じる光電素子によるＤＣ電圧を検出することによって、検出するものであることを特徴とする。

請求項７にかかる発明は、請求項１〜６のいずれか１つに記載の電源電圧制御装置において、前記電圧制御手段は、前記整流手段の１次側をチョッピングさせてＤＣ電流に変換し、該整流チョッピングによって、前記蓄電手段に蓄電させるものであることを特徴とする。

請求項８にかかる発明は、請求項１〜７のいずれか１つに記載の電源電圧制御装置において、前記蓄電手段は、電気二重層コンデンサであることを特徴とする。

請求項９にかかる発明は、ＡＣ電源から入力されるＡＣ電流に基づく電流を蓄電する蓄電手段を備えた電源電圧制御装置における電源電圧制御方法であって、前記ＡＣ電源からの入力電圧を検出する電圧検出工程と、負荷の駆動時に、前記電圧検出工程で検出された電圧から電圧降下量を検出する電圧降下量検出工程と、前記電圧検出工程で検出された電圧に基づいて前記入力するＡＣ電流の電力である入力電力を算出する算出工程と、前記算出工程で算出する入力電力が、第１の閾値よりも大きい場合には前記ＡＣ電流に基づく電流を前記蓄電手段に蓄電させる信号を出力し、前記入力電力が前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値よりも小さい場合には前記蓄電手段から前記負荷に放電を行わせる信号を出力し、前記入力電力が前記第１の閾値以下で第２の閾値の以上である場合には前記蓄電させる信号及び前記放電を行わせる信号を出力せず、前記電圧降下量が所定の値よりも大きい場合前記負荷に対して流す電流を制御して電圧降下量を減少させる電圧制御工程と、を含むことを特徴とする。

請求項１０にかかる発明は、プログラムにおいて、請求項９に記載の電源電圧制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。

請求項１１にかかる発明は、画像データに基づいて、記録媒体上に画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段に電力を供給する電力供給手段と、を備えた画像形成装置であって、前記電力供給手段は、ＡＣ電源からの入力電圧を検出する電圧検出手段と、負荷の駆動時に、前記電圧検出手段によって検出された電圧から電圧降下量を検出する電圧降下量検出手段と、前記ＡＣ電源から入力されるＡＣ電流に基づく電流を蓄電する蓄電手段と、前記電圧検出手段の検出した電圧に基づいて前記入力するＡＣ電流の電力である入力電力を算出する算出手段と、前記算出手段が算出する入力電力が、第１の閾値よりも大きい場合には前記ＡＣ電流に基づく電流を前記蓄電手段に蓄電させる信号を出力し、前記入力電力が前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値よりも小さい場合には前記蓄電手段から前記負荷に放電を行わせる信号を出力し、前記入力電力が前記第１の閾値以下で第２の閾値の以上である場合には前記蓄電させる信号及び前記放電を行わせる信号を出力せず、前記電圧降下量が所定の値よりも大きい場合前記負荷に対して流す電流を制御して電圧降下量を減少させる電圧制御手段と、を有することを特徴とする。

請求項１〜３にかかる発明によれば、電源電圧変動を抑えつつ、効率的に負荷への電力供給が可能になるという効果を奏する。

請求項４にかかる発明によれば、負荷がヒータである場合、ヒータへの電流の位相幅および最大値を変化させることによって突入電流を抑え電圧降下量を低減させるソフトスタート処理を施すので、ヒータでは温度状態によって変動しやすい電源電圧変動を抑えつつ、効率的にヒータへの電力供給が可能になるという効果を奏する。

請求項５にかかる発明によれば、負荷がＡＣモータである場合、ＡＣモータへの電流の位相幅および最大値を変化させることによって突入電流を抑える処理を施すので、ＡＣモータの駆動によって変動しやすい電源電圧変動を抑えつつ、効率的にＡＣモータへの電力供給が可能になるという効果を奏する。

請求項６にかかる発明によれば、入力するＡＣ電圧の変化により出力がリニアに変化するフォトカプラ、およびフォトカプラからの照射により電流を生じる光電素子によるＤＣ電圧を検出することによって、簡易な構成によって正確に電圧降下を検出することができ、電源電圧変動を抑えつつ、効率的に負荷への電力供給が可能になるという効果を奏する。

請求項７にかかる発明によれば、整流手段の１次側の電流の位相幅および最大値を変化させることによって突入電流を抑えてＤＣ電流に変換し、該整流された電流によって、蓄電手段に蓄電させることによって、電源電圧変動を抑えつつ、効率的に負荷への電力供給が可能になるという効果を奏する。

請求項８にかかる発明によれば、電気二重層コンデンサに蓄電させることによって、電源電圧変動を抑えつつ、効率的に負荷への電力供給が可能になるという効果を奏する。

請求項９にかかる発明によれば、電源電圧変動を抑えつつ、効率的に負荷への電力供給が可能になるという効果を奏する。

請求項１０にかかる発明によれば、請求項９に記載の電源電圧制御方法をコンピュータに実行させることが可能になるという効果を奏する。

請求項１１にかかる発明によれば、電源電圧変動を抑えつつ、効率的に負荷への電力供給が可能になり、高画質の画像を形成できる画像形成装置を提供できるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる電源電圧制御装置、電源電圧制御方法、その方法をコンピュータに実行させるプログラム、および画像形成装置の最良な実施の形態を、実施の形態１〜４に沿って詳細に説明する。

（１．実施の形態１）
実施の形態１による電源電圧制御装置は、例えば画像形成装置に適用されて、画像形成装置に入力されるＡＣ電源からの入力電圧を検出し、負荷の駆動時に、電圧降下量を所定の閾値と比較して電圧降下量が所定の閾値より大きい場合、電流の位相幅および最大値を変化させることによって突入電流を抑え電圧降下量を低減させるソフトスタート処理を施すことにより電圧降下量を低減させる。この構成によって、電源電圧変動を抑えつつ、効率的に負荷への電力供給が可能になる。

図１は、実施の形態１による電源電圧制御装置の機能的ブロック図である。画像形成装置自体は、公知技術であるので、説明は後述するが、ここでは、電源電圧制御装置を組み込んだ画像形成装置における電源電圧制御を例として説明する。

実施の形態１による電源電圧制御装置１００は、入力部２、駆動制御部３、定着部４、メインヒータ制御部７、整流充電部８、充放電切換部９と、電気二重層コンデンサ１０、電圧検出部１１、入力電圧電流検出部１２、入力電力演算部１３、および電源部１４を備える。

定着部４は、メインヒータ５およびサブヒータ６を有し、記録紙上に形成された画像を定着させる。駆動制御部３は、画像を形成するためのプロセスの駆動制御を行なう。駆動制御部３は、特に、定着部４の温度を制御する。整流充電部８は、サブヒータ６に電源を供給する。

充放電切換部９は、整流充電部８とサブヒータ６との間に配置されて、電気二重層コンデンサ１０の充放電を切り換えてサブヒータ６の電圧を制御する。電圧検出部１１は電気二重層コンデンサ１０の電圧を検出する。

入力電圧電流検出部１２は、商用電源１から入力部２を介して入力した電圧・電流を検出する。入力電力演算部１３は、入力電圧電流検出部１２と駆動制御部３との間に配設され、入力電圧および電力の変化を演算する。

電源部１４は、商用電源１から入った商用入力を、画像を形成するためのプロセスの駆動・制御を行なう制御用出力として例えば５Ｖとし、また、駆動用出力として例えば２４Ｖとなるように変圧して、駆動制御部３に供給する。

駆動制御部３は、画像形成動作をスタートするための初期設定等の処理を行い、定着部４の温度を定着可能な温度、例えば１８０℃まで上げるように、メインヒータを制御するための制御オン信号を、メインヒータ制御部７に出力する。メインヒータ制御部７は、駆動制御部３から制御信号を受信し、メインヒータ５を制御する。

メインヒータ制御部７は、トライアックで構成されており、メインヒータ５へ電力投入を行なう。温度センサ（サーミスタ）４ｔは、定着部４の温度を検出し、目標の１８０℃になるように駆動制御部３によって制御される。定着部４の温度が１８０℃になると、画像形成動作可能な状態、即ち、待機状態となる。この状態から必要に応じて画像形成動作がスタートする。

画像形成動作がスタートすると画像形成のための、原稿読み取り、感光体帯電、感光体への書き込み、現像、転写等一連の動作がスタートする。同時に記録紙が搬送され、記録紙上に画像が転写形成され、記録紙が定着部４を通過することによって、記録紙に画像が定着される。

一般的に、画像形成動作中の入力電流は大きく変動する。この入力電流の最大値（＝定格）は１００Ｖ商用電源の場合、一般的には１５Ａが上限であり、これ以下に収める必要がある。最大値は１５Ａで制限されるが、画像形成動作中の最小値は１０Ａかそれ以下になる場合もある。これらの変動要因は、定着部４のメインヒータ５のオンオフ、スキャナ、感光体等の各種駆動用電力のオンオフの電力やタイミングが異なるためである。

実施の形態１では、あらかじめ入力電圧に閾値が設定されており、入力電圧電流検出部１２で検出した入力電圧が、入力電圧データとして、入力電力演算部１３および駆動制御部３に入力される。

入力電圧電流検出部１２は、ゼロクロス検出回路と電圧ピーク検出回路と（不図示）を有してゼロクロスから半波分の電圧を検出し、検出された電圧から電圧の変動値を演算する。

駆動制御部３では、この電圧変動値をあらかじめ設定された閾値と比較して閾値以下の場合には、ヒータのソフトスタートを用いた通電制御を行う。ここで、電圧変動は、負荷がかかることによって低下するのであり、一般的に、電源投入前の電圧から電源投入後の電圧を減算するとプラスの値となる。即ち、負荷に対する電源投入後に電圧は低下する。

図２は、電圧変動値に対応するソフトスタートのパターンを示すテーブルである。図３は、駆動制御部３が使用するテーブルに対応するソフトスタートのパターンを示すタイムチャートである。図２中、しきい値の大小関係は、０＜Ｔｃ１＜Ｔｃ２である。

ここで、電圧変動値Ｔc≦Ｔｃ１の場合は、駆動制御部３は、パターン１の制御を行う。また、電圧変動値Ｔc１≦Ｔｃ＜Ｔｃ２の場合、駆動制御部３は、パターン２の制御を行う。また、電圧変動値ＴＣ２≦Ｔｃの場合、駆動制御部３は、パターン３の制御を行う。電圧変動値がより大きい場合は、より電圧低下の少ないソフトスタートを実行するためである。

別の例のソフトスタートとしては、例えば、電圧変動値ｘに対して、しきい値をａ１＜ａ２＜ａ３とした場合、ａ１≦ｘ＜ａ２の場合は、位相制御時間をｔ１とし、ａ１≦ｘ＜ａ２の場合は、位相制御時間をｔ２とし、ａ３≦ｘの場合は、位相制御時間をｔ３とするものであってもよい。即ち、入力電圧差が大きくなるにつれて位相制御時間を長く取るようにすることが望ましい。ソフトスタートの効果を奏させるためである。

このように定着部４のメインヒータ５に対するソフトスタートとしては、例えば、駆動制御部３からオン信号およびオフ信号を出力することによって位相制御を用いて、徐々に出力を挙げて１００％の出力にすることによって、電圧変動の急減を抑えることができ、メインヒータ５の立ち上がりを滑らかなものとすることができる。この場合、入力電圧差によって設定テーブルを用いて位相制御を行うことができる。

このようにして駆動制御部３の通電制御によって、入力電流の変動を低減することができる。即ち、商用電源の電圧変動を低減するように改善され、商用電源の実際の使用上の品質を改善する。入力電流の急変に伴い、電圧が変動し、照明のちらつきや周辺電子機器の誤動作といった不具合の発生を抑えることができる。

図４は、実施の形態１による入力電源電圧制御の手順を説明するフローチャートである。入力電圧電流検出部１２は電源ＯＮ時、およびヒータＯＮ要求時などＡＣ入力電圧検出開始のトリガを検知する状態にあって（ステップＳ１０１）、検知した場合（ステップＳ１０１のＹｅｓ）、入力電圧電流検出部１２は、ＡＣ入力電圧検出を開始する。入力電圧電流検出部１２は、ヒータがＯＮされることによるＡＣ入力電圧を、ＡＣ入力のゼロクロスからの半波分の入力電圧によって検出する（ステップＳ１０２）。

入力電力演算部１３は、ヒータＯＮ前電圧Ｔａと、ヒータＯＮ時Ｔｂの入力電圧差Ｔｃを演算し、入力電力演算部１３は、Ｔｃがある閾値である電圧差以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。入力電力演算部１３が、入寮電圧差がしきい値以上であると判定した場合（ステップＳ１０３のＹｅｓ）、駆動制御部３は、あらかじめ入力電圧差により決められているソフトスタートの設定値のテーブルに基づき、ヒータへの通電制御を実施する。設定値のテーブルは、図２に示すようなしきい値判定とソフトスタートのパターンとの対応テーブルである（ステップＳ１０４）。

また、入力電圧差Ｔｃが閾値電圧差以下であると判定した場合（ステップＳ１０３のＮｏ）、駆動制御部３は、ソフトスタートを実施せずに通常の通電制御を行う（ステップＳ１０５）。

図５は、駆動制御部３がしきい値位置判定によってソフトスタートのパターンを選択する手順を説明するフローチャートである。入力電力演算部１３がＴｃ≦Ｔｃ１であると判定した場合（ステップＳ２０１のＹｅｓ）、駆動制御部３は、パターン１のソフトスタートのパターンを適用してメインヒータ５の制御を行う（ステップＳ２０２）。

入力演算制御部１３は、さらに、Ｔｃ１≦Ｔｃ＜Ｔｃ２であると判定した場合（ステップＳ２０３のＹｅｓ）、駆動制御部３は、パターン２のソフトスタートのパターンを適用してメインヒータ５の制御を行う（ステップＳ２０４）。

入力演算制御部１３は、さらに、Ｔｃ２≦Ｔｃであると判定した場合（ステップＳ２０５のＹｅｓ）、駆動制御部３は、パターン３のソフトスタートのパターンを適用してメインヒータ５の制御を行う（ステップＳ２０６）。

このように、電流の位相幅および最大値を変化させることによって突入電流を抑え電圧降下量を低減させる制御を実施することによって、ＡＣ電源電圧の変動を押さえることが可能になり、フリッカを押さえることができる。また、機器の温度状態による電源電圧変動ごとに制御を可変することにより、フリッカを押さえつつ、効率的にヒータへ電力供給することができる。

（画像形成装置への適用）
実施の形態１による電源電圧制御装置は、画像形成装置に適用することができる。画像形成装置においては、特に、ヒータオンなどによって、電源電圧の降下を招いた場合、照射光のちらつきが生じて、形成する画像の質の低下を招くことがある。この電源電圧制御装置は、電源電圧の降下による画質の低下を防止することができる。以下、画像形成装置自体は公知技術であるが、画像形成動作を説明しておく。

図６は、画像形成装置の画像形成動作を説明する図である。図中、画像形成装置の実施例としてのデジタル複写機の外観を示している。デジタル複写機１００は本体１１０、大量記録紙供給装置（以下ＬＣＴ）１１１、ソート、穴あけ、ステイプルなどを行うフィニッシャー１１２を備え、本体１１０の上部には原稿を載置し読み取るための自動原稿供給装置（以下ＡＤＦと称する）１１３、及び読み取りのためのモード、複写倍率の設定、給紙段の設定、フィニッシャー１１２で後処理の設定、オペレータに対する表示などを行う操作部１１４を備えている。

また本体１１０の下側には給紙部１１５があり、フィニッシャー１１２には排紙部１１７を備えている。デジタル複写機１００の内部は露光光学系、給紙搬送系、現像系、定着系、排紙系等のデジタル複写機の公知の機構、制御装置が内蔵されており、複写機としての動作を実現している。

つまり原稿をＡＤＦ１１３の上に載置し、操作部１１４上のコピー開始キーを押下することにより、ＡＤＦ１１３の下の図示しないコンタクトガラス上に原稿が供給され、その原稿を図示しない照明系、結像光学系により読み取る。そして読み取った画像データに対して様々な補正・処理を行った後、その画像データに基づいて書き込み系においてレーザーダイオードによりビームを照射し、図示しない感光体へ静電潜像を形成する。

その後はいわゆる電子写真のプロセスを経て、操作部１１４により指示されて給紙部１１５または１１６から給紙した記録紙にコピー画像を形成し、フィニッシャー１１２にてソート、穴あけ、ステイプルなどの後処理を行った後、排紙部１１７に排出する。

（２．実施の形態２）
図７は、実施の形態２による電源電圧制御装置の機能的ブロック図である。実施の形態２が、実施の形態１と異なる点は、入力電圧を変動させる負荷がＡＣモータの場合であって、ＡＣモータ駆動に伴う入力電圧降下に対して、チョッピング周波数を変化させて制御処理を施す点である。即ち、電流の位相幅および最大値を変化させることによって突入電流を抑え電圧降下量を低減させる処理を施す。以下、実施の形態１と異なる点を主に説明する。

実施の形態２による電源電圧制御装置２００は、ＡＣモータ２２、およびドライバ２１を備える。ドライバ２１は、ＡＣモータ２２を駆動する。入力電圧電流検出部１２は、入力電圧を検出し、ＡＣモータを駆動開始する際に生じる入力電圧を検出し、電源電圧の変動を検知する。入力電力演算部１３は、電源電圧を検知し、電源電圧の変動値を演算してしきい値と比較する。

入力電力演算部１３が電源電圧の変動値がしきい値を超えたと判定した場合、駆動制御部２３は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を可変とすることによって、ドライバ２１を制御駆動する。ＰＷＭ信号によって、アナログ量を出力するために指定された周期の中でのアクティブな期間を指定して出力することによって、ＡＣモータを駆動制御する。即ち、実際に通電するパルス幅を調整してソフトスターを行う。

図８は、駆動制御部がＡＣモータに対して行うＰＷＭ制御のタイムチャートの一例を示す図である。図８のように電源オンの直後に電圧降下を検出した場合に、ドライバ２１は、ＡＣ電源である商用電源１からの電流に対して、所定のパルス幅に対してのみ電流を受け入れて、それ以外のパルス幅に対しては電流を受け入れない。その後、徐々に電流を受け入れるパルス幅を広げていく制御を行う。図中、ｔ０・８までの時間、即ち、半波が８個分の間は、このような制御を行う、それ以後得、図中ｔ１については１サイクルにおいて電流を受け入れる。このように制御することによってＡＣモータ２２に対するソフトスタート制御を行う。

また、ＡＣモータによる電圧降下に対する制御としては、既に実施の形態１において図２に示したテーブルを用い対応する図３に示したようなソフトスタート処理を実行してもよい。

このようにして、画像形成装置において、ＡＣモータを駆動開始する際に生じる電源電圧降下を低減することができる。

（３．実施の形態３）
実施の形態３による電源電圧制御装置が、実施の形態１と異なる点は、ＤＣ変換された電圧にリニアに出力変化するフォトカプラ（ＰＣ１）を有し、１次側の電圧変動をフォトカプラによる光電変換を検知して、電圧変動を検知する点である。

図９は、実施の形態３による電源電圧制御装置を有する画像形成装置の要部を説明する回路図である。実施の形態３の電源電圧制御装置３００は、定着部４および電源部３０を備える。

電源部３０は、ブリッジ回路（ＤＢ１）３１、フォトカプラ３２、キャパシタ３４、および２次側の駆動制御部３３を有する。ＡＣ電源である商用電源１からの電流がブリッジ回路３１を経由して、電圧にリニアに出力変化するフォトカプラ（ＰＣ１）３２を介して、光電素子により、１次側の電圧変動が２次側で検知されて、駆動制御部３３に入力される。

駆動制御部３３は、Ａ／Ｄ変換機能によって、電圧変動を検知する。この構成によって、リニアな特性を有するフォトカプラを組み込むことによって、電源電圧変動を効率的に瞬時に検知して、負荷に流す電流の制御動作を行うことができる。

（４．実施の形態４）
実施の形態４が、実施の形態１と異なる点は、入力電力演算部４１３は、入力電圧電流検出部１２が検出する入力電圧と入力電流とに基づいて、入力電力を算出し、算出された入力電力データをしきい値判定し、入力電力が高い場合は電気二重コンデンサに蓄電し、入力電力が低い場合は電気二重コンデンサから放電させる点である。

図１０は実施の形態４による電源電圧制御装置を備える画像形成装置の機能的ブロック図である。入力電力演算部４１３は、入力電圧電流検出部１２が検出する入力電圧と入力電流とに基づいて、入力電力を算出し、算出された入力電力データを駆動制御部４０３に出力する。

駆動制御部４０３は、受信する入力電力データをあらかじめ設定されたしきい値と比較し、しきい値判定に基づいて、整流充電部８に対して、充電または放電を命令する制御信号を送信する。

例えば、しきい値ｐ１＜ｐ２として、入力電力演算部４１３が算出する入力電力がｐである場合、
ｐ＜ｐ１の場合は、駆動制御部４０３は、整流充電部８に対して放電を命令する制御信号を送信する。
ｐ１≦ｐ＜ｐ２の場合は、特に放電および充電を命令する制御信号を送信しない。
ｐ２＜ｐの場合は、駆動制御部４０３は、整流充電部８に対して充電を命令する制御信号を送信する。

このように充放電切換部９が、電気二重層コンデンサ１０に対して、充電または放電の切換を行うことによって、電気二重層コンデンサ１０は充電、または放電動作を行う。

この構成によって、入力電力が低すぎる場合には、キャパシタに蓄電された電気を、ヒータなどの負荷に流すことによって補う。一方、反対に、入力電力が高すぎる場合には、キャパシタに充電することによって、負荷に対して過電力となることを防ぐことができる。

このように充放電を制御することで例えば、装置が使用する最大電力を１５００Ｗとして、これを超えないように電力制御動作を行なうことが可能となる。

ここで、電気二重コンデンサを使用することが望ましい。通常のコンデンサよりもはるかに蓄電効果が大きく、蓄電池よりも構成を簡略にできるからである。

ここで、充電あるいは放電において、既に説明したように、ＰＷＭ制御方式などのソフトスタート方式を適用することができる。即ち、電流の位相幅および最大値を変化させることによって突入電流を抑え電圧降下量を低減させるソフトスタート処理を施すことが望ましい。蓄電、および放電においても、急激な電圧変動を避けることができるからである。

（５．画像形成装置のハード構成）
図１１は、実施の形態１による電源電圧制御装置を組み込んだ画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

この画像形成装置は、ファックスやスキャナなどの複合的機能を備える複合機（ＭＦＰ）として構成されている。図に示すように、このＭＦＰは、コントローラ１２１０とエンジン部１２６０とをＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）バスで接続した構成となる。コントローラ１２１０は、ＭＦＰ全体の制御、原稿読取制御、画像処理制御、回転駆動制御、画像出力制御、および各種の制御など、ＦＣＵＩ／Ｆ１２３０、キーボード１２２０操作表示部１２２１からの入力を制御するコントローラである。エンジン部１２６０は、ＰＣＩバスに接続可能な画像処理エンジンなどであり、例えば取得した画像データに対して誤差拡散やガンマ変換などの画像処理部部分が含まれる。

コントローラ１２１０は、ＣＰＵ１２１１と、ノースブリッジ（ＮＢ）１２１３と、システムメモリ（ＭＥＭ−Ｐ）１２１２と、サウスブリッジ（ＳＢ）１２１４と、ローカルメモリ（ＭＥＭ−Ｃ）１２１７と、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１２１６と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１２１８とを有し、ノースブリッジ１２１３とＡＳＩＣ１２１６との間をＡＧＰ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｏｒｔ）バス１２１５で接続した構成となる。また、ＭＥＭ−Ｐ１２１２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１２ａと、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１２ｂとをさらに有する。

ＣＰＵ１２１１は、ＭＦＰの全体制御を行うものであり、ＮＢ１２１３、ＭＥＭ−Ｐ１２１２およびＳＢ１２１４からなるチップセットを有し、このチップセットを介して他の機器と接続される。

ＮＢ１２１３は、ＣＰＵ１２１１とＭＥＭ−Ｐ１２１２、ＳＢ１２１４、ＡＧＰバス１２１５とを接続するためのブリッジであり、ＭＥＭ−Ｐ１２１２に対する読み書きなどを制御するメモリコントローラと、ＰＣＩマスタおよびＡＧＰターゲットとを有する。

ＭＥＭ−Ｐ１２１２は、プログラムやデータの格納用メモリ、プログラムやデータの展開用メモリなどとして用いるシステムメモリであり、ＲＯＭ１２１２ａとＲＡＭ１２１２ｂとからなる。ＲＯＭ１２１２ａは、プログラムやデータの格納用メモリとして用いる読み出し専用のメモリであり、ＲＡＭ１２１２ｂは、プログラムやデータの展開用メモリ、画像処理時の画像描画メモリなどとして用いる書き込みおよび読み出し可能なメモリである。

ＳＢ１２１４は、ＮＢ１２１３とＰＣＩデバイス、周辺デバイスとを接続するためのブリッジである。このＳＢ１２１４は、ＰＣＩバスを介してＮＢ１２１３と接続されており、このＰＣＩバスには、ＦＣＵＩ／Ｆ１２３０なども接続される。

ＡＳＩＣ１２１６は、マルチメディア情報処理用のハードウェア要素を有するマルチメディア情報処理用途向けのＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）であり、ＡＧＰバス１２１５、ＰＣＩバス、ＨＤＤ１２１８およびＭＥＭ−Ｃ１２１７をそれぞれ接続するブリッジの役割を有する。

このＡＳＩＣ１２１６は、ＰＣＩターゲットおよびＡＧＰマスタと、ＡＳＩＣ１２１６の中核をなすアービタ（ＡＲＢ）と、ＭＥＭ−Ｃ１２１７を制御するメモリコントローラと、ハードウェアロジック等により画像データの回転などを行う複数のＤＭＡＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）と、エンジン部１２６０との間でＰＣＩバスを介してＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）１２４０、ＩＥＥＥ（ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）１３９４インタフェース１２５０が接続される。

ＭＥＭ−Ｃ１２１７は、送信用画像バッファ、符号バッファとして用いるローカルメモリであり、ＨＤＤ１２１８は、画像データの蓄積、プログラムの蓄積、フォントデータの蓄積、フォームの蓄積を行うためのストーレジである。

ＡＧＰバス１２１５は、グラフィック処理を高速化するために提案されたグラフィックスアクセラレータカード用のバスインタフェースであり、ＭＥＭ−Ｐ１２１２に高スループットで直接アクセスすることにより、グラフィクスアクセラレータカードを高速にするものである。

ＡＳＩＣ１２１６に接続するキーボード１２２０、操作表示部１２２１は、操作者からの操作入力を受け付けて、ＡＳＩＣ１２１６に受け付けられた操作入力情報を送信する。

なお、実施の形態によるＭＦＰで実行される電源電圧制御プログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供される。

実施の形態による画像形成装置で実行される電源電圧制御プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

さらに、実施の形態によるＭＦＰで実行される電源電圧制御プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。

実施の形態によるＭＦＰで実行される電源電圧制御プログラムは、画像読み取り実行、画像形成にともなう上述した各部を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記ＲＯＭから電源電圧制御プログラムを読み出して実行することにより上記電源電圧制御の各機能が主記憶装置上に生成される。

以上のように、本発明にかかる電源電圧制御装置、電源電圧制御方法、その方法をコンピュータに実行させるプログラム、および画像形成装置は、電源電圧制御技術に有用であり、特に、画像形成装置における電源電圧制御技術に適している。

実施の形態１による電源電圧制御装置の機能的ブロック図である。 電圧変動値に対応するソフトスタートのパターンを示すテーブルである。 駆動制御部が使用するテーブルに対応するソフトスタートのパターンを示すタイムチャートである。 実施の形態１による入力電源電圧制御の手順を説明するフローチャートである。 駆動制御部がしきい値位置判定によってソフトスタートのパターンを選択する手順を説明するフローチャートである。 画像形成装置の画像形成動作を説明する図である。 実施の形態２による電源電圧制御装置の機能的ブロック図である。 駆動制御部がＡＣモータに対して行うＰＷＭ制御の一例を示すタイムチャートである。 実施の形態３による電源電圧制御装置の要部を説明する回路図である。 実施の形態４による電源電圧制御装置の機能的ブロック図である。 実施の形態１による電源電圧制御装置を組み込んだ画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 商用電源
２ 入力部
３ 駆動制御部
４ 定着部
５ メインヒータ
６ サブヒータ
７ メインヒータ制御部
８ 整流充電部
９ 充放電切換部
１０ 電気二重層コンデンサ
１１ 電圧検出部
１２ 入力電圧電流検出部
１３ 入力電力演算部
１４ 電源部

Claims (11)

1. ＡＣ電源からの入力電圧を検出する電圧検出手段と、
   負荷の駆動時に、前記電圧検出手段によって検出された電圧から電圧降下量を検出する電圧降下量検出手段と、
   前記ＡＣ電源から入力されるＡＣ電流に基づく電流を蓄電する蓄電手段と、
   前記電圧検出手段の検出した電圧に基づいて前記入力するＡＣ電流の電力である入力電力を算出する算出手段と、
   前記算出手段が算出する入力電力が、第１の閾値よりも大きい場合には前記ＡＣ電流に
   基づく電流を前記蓄電手段に蓄電させる信号を出力し、前記入力電力が前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値よりも小さい場合には前記蓄電手段から前記負荷に放電を行わせる信号を出力し、前記入力電力が前記第１の閾値以下で第２の閾値の以上である場合には前記蓄電させる信号及び前記放電を行わせる信号を出力せず、前記電圧降下量が所定の値よりも大きい場合前記負荷に対して流す電流を制御して電圧降下量を減少させる電圧制御手段と、
   を備えたことを特徴とする電源電圧制御装置。
2. 前記第１の閾値は、前記負荷に対して過電力になる入力電力値に基づく値であることを特徴とする請求項１に記載の電源電圧制御装置。
3. 前記第２の閾値は、前記負荷に対して電力が足りなくなる入力電力値に基づく値であることを特徴とする請求項１または２に記載の電源電圧制御装置。
4. 前記電圧制御手段は、前記負荷がヒータである場合、前記ヒータへの電流の位相幅および最大値を変化させることによって突入電流を抑え前記電圧降下量を低減させるソフトスタート処理を前記負荷に対して施すものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の電源電圧制御装置。
5. 前記電圧制御手段は、前記負荷がＡＣモータである場合、前記ＡＣモータへの電流の位相幅および最大値を変化させることによって突入電流を抑える処理を施すものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電源電圧制御装置。
6. 前記電圧検出手段は、入力するＡＣ電圧の変化により出力がリニアに変化するフォトカプラ、および前記フォトカプラからの照射により電流を生じる光電素子によるＤＣ電圧を検出することによって、検出するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の電源電圧制御装置。
7. 前記電圧制御手段は、前記整流手段の１次側の電流の位相幅および最大値を変化させることによって突入電流を抑えてＤＣ電流に変換し、該整流された電流によって、前記蓄電手段に蓄電させるものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の電源電圧制御装置。
8. 前記蓄電手段は、電気二重層コンデンサであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の電源電圧制御装置。
9. ＡＣ電源から入力されるＡＣ電流に基づく電流を蓄電する蓄電手段を備えた電源電圧制御装置における電源電圧制御方法であって、
   前記ＡＣ電源からの入力電圧を検出する電圧検出工程と、
   負荷の駆動時に、前記電圧検出工程で検出された電圧から電圧降下量を検出する電圧降下量検出工程と、
   前記電圧検出工程で検出された電圧に基づいて前記入力するＡＣ電流の電力である入力電力を算出する算出工程と、
   前記算出工程で算出する入力電力が、第１の閾値よりも大きい場合には前記ＡＣ電流に基づく電流を前記蓄電手段に蓄電させる信号を出力し、前記入力電力が前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値よりも小さい場合には前記蓄電手段から前記負荷に放電を行わせる信号を出力し、前記入力電力が前記第１の閾値以下で第２の閾値の以上である場合には前記蓄電させる信号及び前記放電を行わせる信号を出力せず、前記電圧降下量が所定の値よりも大きい場合前記負荷に対して流す電流を制御して電圧降下量を減少させる電圧制御工程と、
   を含むことを特徴とする電源電圧制御方法。
10. 請求項９に記載の電源電圧制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
11. 画像データに基づいて、記録媒体上に画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段に電力を供給する電力供給手段と、を備えた画像形成装置であって、
    前記電力供給手段は、
    ＡＣ電源からの入力電圧を検出する電圧検出手段と、
    負荷の駆動時に、前記電圧検出手段によって検出された電圧から電圧降下量を検出する電圧降下量検出手段と、
    前記ＡＣ電源から入力されるＡＣ電流に基づく電流を蓄電する蓄電手段と、
    前記電圧検出手段の検出した電圧に基づいて、前記入力するＡＣ電流の電力である入力電力を算出する算出手段と、
    前記算出手段が算出する入力電力が、第１の閾値よりも大きい場合には前記ＡＣ電流に基づく電流を前記蓄電手段に蓄電させる信号を出力し、前記入力電力が前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値よりも小さい場合には前記蓄電手段から前記負荷に放電を行わせる信号を出力し、前記入力電力が前記第１の閾値以下で第２の閾値の以上である場合には前記蓄電させる信号及び前記放電を行わせる信号を出力せず、前記電圧降下量が所定の値よりも大きい場合前記負荷に対して流す電流を制御して電圧降下量を減少させる電圧制御手段と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。

Images