JP5069942B2 - 電源装置、周辺装置及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、電源装置、周辺装置及びシステムに係り、特に、主装置、例えばプリンタ、複写機およびファクシミリ装置、デジタル複合機などの画像形成装置の動作に同期して動作を行い主装置から電力を供給される周辺装置に用いる電源装置、この電源装置を備えた周辺装置、及び前記主装置と周辺装置とからなるシステムに関する。

近年、環境問題が重要となり、複写機やプリンタ装置等の画像形成装置も省エネルギ化が進んでいる。この画像形成装置の省エネルギを考えるに当たって無視できないのは、トナーを記録媒体に定着する定着装置で使用される電力である。すなわち、従来では、画像形成装置において省エネルギを考慮した場合、定着装置によって定着動作が行われない待機時には加熱ローラの温度を定着温度よりやや低い一定の温度に保持し、定着動作時には加熱ローラの加熱状態を前記温度から直ちに使用可能温度まで立ち上げ、使用者が定着ローラの昇温を待つことがないようにしている。

この場合、定着装置を使用していない待機時にも前記一定の温度を保持することから、この保持に必要なある程度の電力を供給した。そのため、実際に定着に必要なエネルギに対して余分なエネルギを消費していた。実際、この待機時の消費エネルギは機器の消費エネルギの約７割から８割に上るといわれている。この待機時の消費エネルギを削減してより省電力化を図ることが望まれ、未使用時には電力供給をゼロにすることが求められてきている。

しかしながら、待機時にエネルギ消費をゼロにすると、加熱ローラは鉄やアルミなどの金属ローラを主に使用しており熱容量が大きいため、約１８０℃前後の使用可能温度にまで昇温するには数分から十数分など長い加熱時間が必要であり、使用者の使い勝手が悪化してしまう。このため速やかに加熱ローラ温度を上昇させる構成が、省エネルギの複写機を実現する上で必要とされる。

この加熱ローラの昇温時間は、単位時間の投入エネルギすなわち定格電力を大きくすることによって短くすることができる。実際に、プリント速度の速い高速機には電源電圧を２００Ｖにして対応している装置も多い。しかし、日本国内の一般的なオフィスでは、商用電源は１００Ｖ１５Ａであり、２００Ｖに対応させるには設置場所の電源関連に特別な工事を施す必要があり一般的な解決法とはいえない。また、１００Ｖ１５Ａを２系統用いて全投入電力を上げる製品も実用化されているが、２系統のコンセントが近くにあるところでないと設置することができない。このため加熱ローラを短時間で昇温させようとしても、投入エネルギの上限は上げられないのが実状であった。

一方で、画像形成装置の機能も多様化してきており、原稿を自動で原稿読取位置まで搬送し、読取後に自動的に排紙する動作を積載された原稿分だけ自動的に行う自動原稿送り装置、あるいはソート、パンチ、ステイプルなど画像形成装置本体から排紙された用紙を加工する仕分け周辺装置などがある。これらの周辺装置は機能が多様化され分実際の稼働電力が増加してきている。

そこで、例えば特許文献１に記載されているような主電源に対して補助電源を備えたシステムが知られている。このシステムでは、主電源を使用して電力を供給する場合に不足する電力を補助電源で補うようにしたものである。

すなわち、この発明は、補助電源の容量を必要以上に大きくすることなく、急激な出力変動にも対応可能で、かつ使用電力を平準化してＡＣラインの最大供給可能電力を越えないようにすることを目的とし、電力を蓄積不可能な第１の電力供給手段と、電力を蓄積可能な第２の電力供給手段と、一部の負荷に対しての電力供給を、第１の電力供給手段から行うか、または第２の電力供給手段から行うかを切り換える切換手段と、切り換え手段を制御する切り換え制御手段とを備え、制御手段は使用消費電力を予測し、予測した消費電力が第１の電力供給手段の供給可能な電力を越える場合に、一部の負荷への電力供給を第２の電力供給手段から行うように切り換え手段を制御するようにしたものである。

また、特許文献２には、商用電源の上限電流（電力）をより有効活用して、これまで以上に温度の立ち上がりの早いオンデマンド定着を実現可能な画像形成装置およびその制御方法を提供するため、充放電可能な蓄電器を有し、定着器の発熱体以外の負荷は商用電源および／または蓄電器のいずれかから電力供給を受けることが可能で、プリント実行時、定着器に設けた温度検出素子により定着器の温度が検出され、この検出温度に応じて、商用電源および蓄電器から負荷への電力供給が制御され、商用電源から定着器に供給される電力を前記制御結果に応じた制限レベルに制限するようにした発明が開示されている。

具体的には、特許文献１には、画像形成装置の一部の負荷に、定常的に外部から供給される電力を用いる主電源と補助電源の電力を、切換回路で選択的に切換え供給する電源装置および画像形成装置が記載されている。特許文献２には、補助電源に定電圧電源回路を用いてその出力電圧を主電源の出力電圧より高く設定し、主電源から負荷への給電ラインには主電源への逆流を阻止するダイオードを介挿し、該ダイオードと負荷との間の給電ラインに、スイッチを介して、又はもう１つのダイオードを介して、補助電源の出力電圧を印加し、補助電源の出力電圧が主電源の出力電圧より高い間は、補助電源のみから負荷に給電し、補助電源の出力電圧が主電源の出力電圧より低い間は、主電源のみから負荷に給電することにより、負荷には主電源と補助電源の一方からのみ、切り換え給電する画像形成装置が記載されている。
特開２００４−２３６４９２号公報 特開２００５−２２１６７４号公報。

画像形成装置には設置上の理由で、使用できる電力には制限がある。一方、ユーザが電源ＳＷをＯＮしたときには、短時間で使用可能状態にするために、初期化動作や熱定着ユニットのウォームアップを短時間で行うことが望ましい。周辺装置を装着した場合は特に初期化動作が多くなり、それらを同時に行うと消費電力が使用可能な値を超えてしまう。多くの周辺装置を装着している時は消費電力がより多くなってしまう。

そこで、初期動作時の消費電流が大きい周辺装置に蓄電装置を有する電源装置を設け、蓄電した電力から発生させた電流と本体から供給を受けた電流とを同時に負荷に供給し、本体から供給を受ける電流値を本体が供給可能な電流値以下に抑える。

また、特許文献１記載の発明では、蓄電装置の電力出力回路すなわち負荷への給電回路を、定電圧電源で構成しているので、切換回路で、定電圧電源である主装置のＡＣ／ＤＣ電源（ＰＳＵ）の出力と、同じく定電圧電源である周辺装置の電源（ＤＤＣ）の出力とを、負荷に切り換え給電する場合には、２つの定電圧電源の出力電圧の差により切換時に電圧変動が発生してしまう。電圧変動が発生すると、電力を供給しているモータの動作が不安定になりモータが停止し、あるいは、回転むらが発生する問題がある。モータの回転むらは、周辺装置に異常動作を生じさせてしまう。例として、周辺装置が後処理機（フィニッシャー）の場合、転写紙にシワがより、あるいは、パンチ穴位置にズレが生じてしまう。

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

そこで、本発明が解決すべき課題は、主電源（第１電源）からの給電と補助電源（第２電源）からの給電との切り換わりによる負荷電圧変動を防止することにある。

前記課題を解決するため、本発明は、主装置と通信する周辺装置に設けられた電源装置であって、前記主装置に設けられた定電圧出力の第１電源から供給される電力を入力源に用いる蓄電装置と、前記蓄電装置の電力を入力源に用いる定電流出力の第２電源と、前記第１電源と前記第２電源との出力が並列に接続された供給経路に設けられ、前記第１電源と前記第２電源との出力が合流した点よりも後段で電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段の検出した電流と、前記第１電源から前記電流検出手段の点へ供給される電流の上限値との差分を表す信号を出力する信号出力手段と、前記第２電源の出力電流を、前記信号に対応する出力電流値に制御する電流制御手段と、を備えることを特徴とする。

なお、後述の実施形態では、主装置は複写機本体１０１に、周辺装置は用紙後処理周辺装置１０３に、第１電源は定電圧電源３０に、蓄電装置はキャパシタ３７あるいはキャパシタ充電器３８に、通信手段はシリアルＩ／Ｆ８０に、それぞれ対応する。なお、主装置から供給される電力の上限値以下の制限は付加電流検出器３３、電流指示器６４及び入出力制御部２０によって行われる。

本発明によれば、定電圧出力である第１電源から供給される電力が上限値を超えないように定電流出力である第２電源の出力を用いてより正確に制御することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。同図において、画像形成装置は画像形成装置本体１０１、画像形成装置本体１０１の上部に設けられた自動原稿送り周辺装置１０２、画像形成装置本体１０１の排紙側側面に設けられた用紙後処理周辺装置１０３、及び画像形成装置本体１０１の給紙側側面に設けられた容量給紙周辺装置１０４から構成されている。自動原稿送り周辺装置１０２は原稿を自動で原稿読取位置まで搬送し、読取後に自動的に排紙する動作を積載された原稿分だけ自動的に行う。用紙後処理周辺装置１０３はソート、パンチ、ステイプル、用紙折りなど画像形成装置本体１０１から排紙された用紙を加工する仕分けする。大容量給紙周辺装置１０４は大量の用紙を給紙のために積載し、画像形成装置本体１０１側に給紙する。一般的にこれらの周辺装置の中でソート、パンチ、ステイプル、用紙折りなど多機能な動作を実現するための用紙後処理周辺装置（仕分け周辺装置）１０３が最も多くアクチュエータ、センサを有し、画像形成動作時、電源投入時などのイニシャライズ動作時の消費電力も最も多い。なお、画像形成装置によって画像形成が行われる記録媒体はシート状の記録媒体であり、以下、シートと称するが記録紙、用紙、ＯＨＰ、フィルムなどが含まれる。

図２は図１に示した画像形成装置本体１０１と周辺装置１０６とからなるシステムのシステム構成の概略を示す図である。画像形成装置本体１０１は図２では、デジタル複写機からなる。このデジタル複写機はモノクロ画像形成用のもので本体４００と、デジタル複写機本体４００の上部の設置された画像読み取り装置５００と、さらにその上に装着された自動原稿送り周辺装置１０２としての自動原稿給送装置（以下、「ＡＤＦ」と称す）５５０と、デジタル複写機本体４００の同図において右側に配置された大容量給紙周辺装置１０４としての大容量給紙装置７００と、デジタル複写機本体４００の同図において左側に配置された用紙後処理周辺装置１０３としての用紙後処理装置８００とから基本的に構成されている。

デジタル複写機本体４００は画像書き込み部４１０と、作像部４２０と、定着部４３０と、両面搬送部４４０と、給紙部４５０と、垂直搬送部４６０と、手差し部４７０とからなる。

画像書き込み部４１０は画像読み取り装置５００で読み取った原稿の画像情報に基づいて発光源であるＬＤを変調し、ポリゴンミラー、ｆθレンズなどの走査光学系により感光体ドラム４２１にレーザ書き込みを行うもので、前記光書き込み装置に対応する。作像部４２０は感光体ドラム４２１と、この感光体ドラム４２１の外周に沿って設けられた現像ユニット４２２、転写ユニット４２３、クリーニングユニット４２４及び除電ユニットなどの公知の電子写真方式の作像要素とからなる。

定着部４３０は前記転写ユニット４２３で転写された画像を転写紙に定着する。両面搬送部４４０は定着部４２０の転写紙搬送方向下流側に設けられ、転写紙の搬送方向を用紙後処理装置８００側、あるいは両面搬送部４４０側に切り換える第１の切換爪４４１と、第１の切換爪４４１によって導かれた反転搬送路４４２と、反転搬送路４４２で反転した転写紙を再度転写ユニット４２３側に搬送する画像形成側搬送路４４３と、反転した転写紙を用紙後処理装置８００側に搬送する後処理側搬送路４４４とを含み、画像形成側搬送路４４３と後処理側搬送路４４４との分岐部には第２の切換爪４４５が配されている。

給紙部４５０は４段の給紙段からなり、それぞれピックアップローラ、給紙ローラによって選択された給紙段に収納された転写紙が引き出され、垂直搬送部４６０に導かれる。垂直搬送部４６０では、各給紙段から送り込まれた転写紙を転写ユニット４２３の用紙搬送方向上流側直前のレジストローラ４６１まで搬送し、レジストローラ４６１では、感光体ドラム４２１上の顕像の画像先端とタイミングを取って転写紙を転写ユニット４２３に送り込む。手差し部４７０は開閉自在な手差しトレイ４７１を備え、必要に応じて手差しトレイ４７１を開いて転写紙を手差しにより供給する。この場合もレジストローラ４６１で転写紙の搬送タイミングが取られ、搬送される。

大容量給紙装置７００は同一サイズの転写紙を大量にスタックして供給するもので、転写紙が消費されるにしたがって底板７０２が上昇し、常にピックアップローラ７０１から用紙のピックアップが可能に構成されている。ピックアップローラ７０１から給紙される。転写紙は、垂直搬送部４６０からレジストローラ４６１のニップまで搬送される。

用紙後処理装置８００はパンチ、整合、ステイプル、仕分けなどの所定の処理を行うもので、この実施形態では、前記機能のためにパンチ８０１、ステイプルトレイ（整合）８０２、ステイプラ８０３、シフトトレイ８０４を備えている。すなわち、画像形成装置４００から用紙後処理装置８００に搬入された転写紙は、孔明けを行う場合にはパンチ８０１で１枚ずつ孔明けが行われ、その後、特に処理するものがなければ、プルーフトレイ８０５へ、ソート、スタック、仕分けを行う場合にはシフトトレイ８０４にそれぞれ排紙される。仕分けは、この実施形態は、シフトトレイ８０４が用紙搬送方向に直交する方向に所定量往復動することにより行われる。このほかに、用紙搬送路で用紙を用紙搬送方向と直交する方向に移動させて仕分けを行うこともできる。

整合する場合には、孔明けが行われた、あるいは孔明けが行われていない転写紙が下搬送路８０６に導かれ、ステイプルトレイ８０２において後端フェンスで用紙搬送方向を直交する方向が整合され、ジョガーフェンスで用紙搬送方向と平行な方向の整合が行われる。ここで、綴じが行われる場合には、整合された用紙束の所定位置、例えば角部、中央２個所など所定の位置がステイプラ８０３によって綴じられ、放出ベルトによってシフトトレイ８０４に排紙される。また、この実施形態では、下搬送路８０６にはプレスタック搬送路８０７が設けられ、搬送時に複数枚の用紙をスタックし、後処理中のデジタル複写機本体４００側の画像形成動作の中断を避けることができるようになっている。

画像読み取り装置５００は、ＡＤＦ６００によってコンタクトガラス５１０上に導かれ、停止した原稿を光学的にスキャンし、第１ないし第３のミラーを経て結像レンズで結像された読み取り画像をＣＣＤやＣＭＯＳなどの光電変換素子によって読み取る。読み取られた画像データは、図示しない画像処理回路で所定の画像処理が実行され、記憶装置に一旦記憶される。そして、画像形成時に画像書き込み部４１０によって記憶装置から読み出され、画像データに応じて変調し、光書き込みが行われる。

ＡＤＦ５５０は両面読み取り機能を有するもので、画像読み取り装置５００のコンタクトガラス５１０設置面に開閉自在に取り付けられている。このＡＤＦ５５０では、原稿載置台５５１に載置された原稿が原稿読み取り時に自動的にコンタクトガラス５１０上に送り出される。

図３は、本体１０１と用紙後処理装置１０３の電源装置の構成を示すブロック図である。
同図において、本体１０１は、主電源２９、主電源ＳＷ（スイッチ）２９、定着ヒータ３６、５Ｖ系負荷７０、２４Ｖ系負荷７１及び入出力制御部７２から基本的に構成され、主電源２９は更に定電圧電源３０（第１電源）及び定着電源３１（第２電源）を備えている。このように構成された本体１０１では、主電源ＳＷ２８のオン（閉）により、商用ＡＣ電源２７が主電源２９に供給される。これによりその商用ＡＣ電源２７から主電源２９のＡＣ制御回路である定着電源３１および定電圧電源３０に、商用ＡＣ電圧が印加される。定着電源３１は、入出力制御７２から与えられる定着電力指示信号に対応する位相角限度内の定着器４３０（図２）の定着ヒータ３６の発熱による定着器温度を目標値（リロード目標値／待機時目標値／作像時目標値）に合致させるためのサイリスタ導通位相角で、給電サイリスタを導通トリガしてＡＣ電力を定着ヒータ３６に通電する。

主電源２９の第１電源である定電圧電源３０は、商用ＡＣをＤＣに変換し、ＤＣ／ＤＣコンバータの定電圧フィードバック制御で５Ｖと２４Ｖの２系統のＤＣ定電圧を発生して、５Ｖ系負荷７０と２４Ｖ系負荷７１に出力する。定電圧電源３０により生成される５Ｖ定電圧を用いて５Ｖ負荷系の各制御部のＣＰＵが動作する。主電源２９の２４Ｖ出力は２４Ｖ系負荷７１および用紙後処理周辺装置１０３、図４に図示していない他の周辺装置に供給される。

用紙後処理周辺装置１０３は、定電圧電源８１、補助電源３２、負荷電流検出器３３、電流指示器６４、５Ｖ負荷系３４、２４Ｖ負荷系３５、及び入出力制御部２０からなる。補助電源３２は、更に、定電流電源２６、キャパシタ３７、キャパシタ充電器３８、電圧検出器３９、及びアナログ／デジタル変換器２５を備えている。

すなわち、補助電源３２は、本実施形態では、キャパシタ充電器３８、このキャパシタ充電器３８によって充電されるキャパシタ３７、および、キャパシタ電力を２４Ｖ系負荷３５への給電ラインに定電流出力する定電流電源２６（第２電源）によって構成される。負荷電流検出器３３は、本体１０１から供給を受けた定電圧電源３０（第１電源）および定電流電源２６（第２電源）が同時に供給する電流値の和である２４Ｖ系負荷電流値を検出して電流検出信号を電流指示器６４に与える。

電流指示器６４には、入出力制御部２０が、本体１０１の入出力制御部７２からシリアルＩＦ８０を通じて受け取った本体１０１が供給できる２４Ｖ電源電流上限値を指定する上限指示データＭＣＤを与える。電流指示器６４は、２４Ｖ系負荷電流値より上限指示値を減算した値、すなわち、定電流電源２６の出力電流指示値を示す電流指示信号を前記定電流電源２６に与える。定電流電源２６は、該電流指示信号が指示する電流値を目標値とする定電流制御によって、キャパシタ３７の電力を２４Ｖ系負荷ラインに定電流給電する。

主電源ＳＷ２８のオフからオンへの切り換わりにより、定着電源３１及び定電圧電源３０に商用交流が供給され、定着電源３１が定着ヒータ３６に給電し、定電圧電源３０が５Ｖおよび２４Ｖ定電圧を発生する。このとき、定着器温度が低いと入出力制御部２０が定着電源３１への電力消費量の割り当てを高くして定着器４３０をヒートアップ（リロード）する。この状態では定着ヒータ３６による電力消費は大きなものとなっている。定着器４３０のヒートアップを終えて印刷指示を待つ状態が待機モードである。この状態では複写機の電力消費は少ない。待機モードコピー又は印刷の指示があると、図示していないプリンタコントローラが、本体１０１の入出力制御部７２にコピー又は印刷を指示し、入出力制御部７２がコピー又は印刷動作を開始する。入出力制御部７２がコピー又は印刷を実行している状態は動作モードであり、消費電力は大きい。用紙後処理周辺装置１０３の入出力制御部２０は、本体１０１の入出力制御部７２の制御命令に従い、センサおよび各種負荷に対する制御を行う。

補助電源３２のキャパシタ３７は、本実施形態では、電気二重層コンデンサ等の大容量のキャパシタで構成されている。キャパシタ３７として電気二重層コンデンサ以外にもいろいろと選択可能であるが、電気二重層コンデンサは短時間での充放電が可能で、長寿命であることから、この形式のコンデンサを採用した。電気二重層コンデンサの特徴として、放電するに従い端子電圧（キャパシタ電圧）が低くなってしまうため、定電流電源２６をキャパシタ３７の後に配置することにより、キャパシタ電圧の変動にもかかわらず、所要電流値を出力するようにしている。

補助電源３２のキャパシタ充電器３８には、本体１０１の主電源２９から２４Ｖ電源が接続されている。キャパシタ３７への充電は、入出力制御２０からの充電ＯＮ／ＯＦＦ指示信号により開始され、停止する。充電の開始は、キャパシタ３７の電圧が一定以下になり、なおかつ定電流電源２６を通じて２４Ｖ系負荷３５にキャパシタ３７に蓄えられた電力の供給が行われていないときに発生する。定電流電源２６から電力が供給されていない期間は、本体１０１から供給を受ける２４Ｖ電源電流が上限値以下であり、充電に電流を消費する余裕がある期間だからである。

充電は、本体１０１の入出力制御部７２が待機モードのように本体や他の周辺装置の消費電力が小さい時に用紙後処理周辺装置１０３の入出力制御部２０に指示を送り、開始される。

また、キャパシタ３７に蓄えた電力の放電が進み、電圧が一定値以下になると、もう２４Ｖ系負荷３５に電力を供給することができなくなる。このことを入出力制御部２０が検知すると、動作を変更し、２４Ｖ系負荷の消費電流を少なくし、定電流電源２６からの電流供給を停止する。イニシャライズ動作期間中であれば、イニシャライズ動作を中断する。綴じ動作を行うコピー中であれば、用紙をスタックした状態でステイプル動作を行わず待機する。そして、本体１０１の入出力制御部７２に対し電圧が一定値以下になったことを通知する。

通知を受けた本体１０１の入出力制御７２は、イニシャライズ中であれば、本体の定着装置４３０のヒートアップが終って装置全体の消費電力が少なくなるのを待ってから、用紙後処理周辺装置１０３の入出力装置２０に指示を送り、中断したイニシャライズ動作を再開させる。ステイプル動作を待機している場合は、印刷を一旦中断し、装置全体の消費電力を小さくさせてから用紙後処理周辺装置１０３の入出力装置２０に指示を送り、ステイプル動作を行わせる。

充電の開始の他の例として、負荷電流検出器３３の検出電流が一定値以下にあることを入出力制御部２０が検知し、そのことにより本体１０１から供給を受ける２４Ｖ電源電流が上限値より充電器３８の入力電流以上少なくなっていると判断して、本体１０１の入出力制御部７２からの指示がなくても充電を開始するようにしても良い。

図４は図３に示した用紙後処理周辺装置１０３に設けられた定電流電源２６、負荷電流検出器３３及び電流指示器６４の詳細を示すブロック図である。キャパシタ３７は、前述のように電気二重層キャパシタである。電気二重層キャパシタは耐圧が低く、使用上の充電上限電圧は２．５Ｖである。そのために、高い電圧を得るためには、何個も直列に接続する必要がある。しかし、小容量のキャパシタを沢山直列にするよりも、大容量のキャパシタを少なく使った方が、同じ容量を低コストで得ることができる。電気二重層キャパシタを直列数９個以下で用いた場合、２４Ｖ負荷に給電するためには、充電上限電圧が２２．５Ｖ以下になるので、昇圧レギュレータを用いて定電流電源２６を構成する必要がある。そこで本実施形態では、昇圧レギュレータ４０によってキャパシタ３７の電力を昇圧して定電流出力するようにしている。

昇圧レギュレータ４０の半導体スイッチ４１は、ＰＷＭコントローラ４２の出力ＰＷＭパルスのＨ期間に導通（ＯＮ；オン）し、Ｌ期間は非導通（ＯＦＦ；オフ）となる。スイッチ４１が導通すると、キャパシタ３７からリアクトル４３及びにスイッチ４１に電流が流れ、リアクトル４３が蓄電し、スイッチ４１が非導通に転換したときにリアクトル４３の蓄電電力が高圧となってダイオード４４を通してキャパシタ４５を高圧充電する。スイッチ４１のＰＷＭパルス周期のＯＮ／ＯＦＦの繰り返しにより、キャパシタ４５の電圧が上昇し、電流検出抵抗４７を通して、また電源ＯＮ／ＯＦＦコントローラ５５の半導体スイッチ５６を通して、更に、負荷電流検出器３３の電流検出抵抗６０を通して、２４Ｖ系負荷３５に給電する。

図５は用紙後処理周辺装置１０３内部の電流値と電圧値を示す特性図である。図５（ａ）は図４に示す負荷電流検出器３３の負荷電流値（横軸）に対応して発生する負荷電流検出信号レベル（縦軸）を示すグラフ、図５（ｂ）は電流指示器６４が負荷電流検出信号レベル（横軸）に対応して発生する補助電源３２への電流出力指示信号レベル（縦軸）を示すグラフ、図５（ｃ）は負荷電流検出器３３の負荷電流検出信号レベル（横軸）と定電流電源２６及び複写機本体１０１からの２４Ｖ供給電流値との関係を示すグラフ、図５（ｄ）は電圧リミッタ５１の高電圧制限機能による定電流電源２６の出力電圧（横軸）と出力電流値（縦軸）との関係を示すグラフである。

負荷電流検出器３３は、電流検出抵抗６０の両端の電位差を差動増幅器６１で増幅して、負荷電流値に比例する負荷電流信号（抵抗６０の電圧降下電圧：図５（ａ）参照）を発生し、抵抗６２及びキャパシタ６３でなるローパスフィルタを通して、電流指示器６４に出力（印加）する。該ローパスフィルタは、モータ起動時の略１０ｍｓｅｃ程度の期間の過電流（突入電流）を吸収し、平滑化する数１０ｍｓｅｃ程度の時定数のものである。

電流指示器６４は、入出力制御部２０が与える電流上限値指示データＭＣＤをＤ／Ａコンバータ６５で上限指示信号（電圧）にアナログ変換し、差動増幅器６６で、
負荷電流検出値−上限指示値
を演算し、演算結果を表す差分電圧を、負電圧はダイオード６７で遮断して定電流電源２６に電流指示信号として出力する。すなわち、電流指示器６４は、２４Ｖ系負荷電流検出値（所要負荷電流値）から、入出力制御部２０が指示する本体１０１から供給を受ける２４Ｖ電源電流の上限値（ＭＣＤ：３０へのＡＣ電力消費割当の上限値）を差し引いた差分値（図５（ｂ）参照）を、定電流電源２６が負担すべき目標電流値として、その分の電流出力を定電流電源２６に指示する。

定電流電源２６は、電流検出抵抗４７の両端の電位差を差動増幅器４８で増幅して出力電流値に比例する出力電流信号（抵抗４７の電圧降下電圧）を発生する。バイアス回路４９が該出力電流信号の電圧レベルを設定値分引き上げた正バイアスの出力電流信号を差動増幅器５０に与える。差動増幅器５０は、正バイアスの出力電流信号から、電流指示器６４が与える目標電流値の差分、すなわち定電流フィードバック制御のエラー電圧を、ＰＷＭコントローラ４２にＰＷＭパルスのデューティ指示信号として与える。

ＰＷＭコントローラ４２は、デューティ指示信号にて指定されるデューティに、半導体スイッチ４１をオン／オフ駆動するＰＷＭパルスのデューティを定める。すなわち、電流指示器６４の出力信号（定電流電源２６が負担すべき目標電流値）が高くなって差動増幅器５０の出力電圧が低下すると、ＰＷＭパルスのデューティを高くする。これにより昇圧レギュレータ４０の出力電流値が増大する。これにより電流検出抵抗４７の電圧降下が増大し、出力電流検出信号のレベルが上昇して差動増幅器５０の出力電圧が上昇すると、ＰＷＭパルスのデューティを低くする。その結果、昇圧レギュレータ４０の出力電流値が低下する。

このようなフィードバックＰＷＭ制御により、昇圧レギュレータ４０の出力電流値は、電流指示器６４が与える２４Ｖ系負荷電流検出値（所要負荷電流値）から、入出力制御２０が指示する本体１０１から供給を受ける２４Ｖ電源電流の上限値ＭＣＤを減算した差分に相当する値となる。図５（ｃ）に、２４Ｖ系負荷電流検出値（実線）と、本体１０１から供給を受ける２４Ｖ電源電流の上限値（指示値）ＭＣＤと、本体１０１から供給を受ける２４Ｖ電源電流値（点線）と、定電流電源２６の出力電流値（一点鎖線）の三者の関係を示す。

２４Ｖ系負荷３５には、入出力制御部２０がオン／オフ制御する負荷の他に、待機モード及び動作モードでは常に駆動される冷却ファンなどの２４Ｖ系負荷などもあり、入出力制御部２０がその制御対象である２４Ｖ系負荷をオフ（非通電）にしていても、２４Ｖ系負荷への給電ライン（負荷電流検出器３３）には負荷電流が流れる。図４に示す昇圧レギュレータ４０はブースト（Boost）方式の昇圧タイプであるので、ＰＷＭコントローラ４２が半導体スイッチ４１のスイッチング動作（ＰＷＭパルス出力）を停止していても、レギュレータ４０の出力電圧が入力電圧よりも低下すると、入力から出力に向けて電流が流れてしまう。すなわちキャパシタ３７が放電する。主電源スイッチ２８がＯＦＦされ、定電圧電源３０の２４Ｖ出力電圧が消え、しかも２４Ｖ系負荷のいずれかがオンであると、キャパシタ３７が該負荷に放電してしまう。これを防止するために本実施形態では、定電流電源２６に電源ＯＮ／ＯＦＦコントローラ５５を備えている。

電源ＯＮ／ＯＦＦコントローラ５５は、電圧検出器５７によって電源２６の出力端の電圧を監視して、それが、定電圧電源３０の２４Ｖ出力電圧下限値から、負荷電流による降下電圧を引いた値より少し小さい設定値（例えば２２．８Ｖ）以下になると、監視出力信号を正常時の高レベルＨから、出力の低電圧異常を示す低レベルＬに切り換える。アンドゲート５８には、入出力制御２０が電源ＯＮ／ＯＦＦ指示信号（Ｈ：ＯＮ指示／Ｌ：ＯＦＦ指示）を与えているので、電圧検出器５７の監視出力信号が正常を示すＨである間は、アンドゲート５８の出力がＨでトランジスタ５９はＯＮで半導体スイッチ５６をＯＮにしている。

しかし、電圧検出器５７の監視出力信号が低圧異常を示すＬに切り換わると、トランジスタ５９がＯＦＦに転じて半導体スイッチ５６がＯＦＦになり、負荷給電ラインへの電源２６出力を遮断する。すなわちキャパシタ３７の放電を防ぐ。アンドゲート５８の出力信号（Ｈ：電流出力指示／Ｌ：電流出力遮断指示）は、ＰＷＭコントローラ４２にも与えられ、この信号に応答してＰＷＭコントローラ４２は、Ｈ（電流出力指示）であると前述のＰＷＭパルスを半導体スイッチ４１に与えてそれをＯＮ／ＯＦＦ駆動するが、Ｌ（電流出力遮断指示）であると、半導体スイッチ４１にＬを与えて半導体スイッチ４１をＯＦＦに拘束する。この半導体スイッチ４１のＯＦＦにより、半導体スイッチ４１を通るキャパシタ３７の放電も防止される。

電圧リミッタ５１は、定電流電源２６の出力端の電圧が、定電圧素子５２を用いて設定した閾値（設定値）を超えると、比較器５３の出力を、正常を表わすＬから異常を表わすＨに切り換える。このＨがダイオード５４を通してＰＷＭコントローラ４２へのＰＷＭ制御信号を、デューティ０以下を指定する電圧レベルに高くし、半導体スイッチ４１を連続ＯＦＦに拘束する。仮に定電流電源２６の出力端の電圧が異常に高くなると、これにより抵抗４７で検出する出力電流値が低下し、これに応答してＰＷＭコントローラ４２が出力電流値を高くするようにＰＷＭパルスのデューティを高くするので、出力電圧の高異常を更に増幅する。電圧リミッタ５１はこのような異常動作を未然に防止する。

電圧リミッタ５１のレギュレータ４０を動作停止する設定値は、定電圧電源３０の正常出力電圧の最大値より高くする必要がある。本実施形態では、定電圧電源３０の出力電圧の正常範囲を２４Ｖ＋５％以下、−４％以上に定めているので、２５．２Ｖ以上である必要がある。一方、負荷３５への出力電圧は、２４Ｖ＋１０％が上限であるので、２６．４Ｖ以下の必要がある。そこで本実施例では、電圧リミッタ５１の上記設定値（リミット電圧）は、２５．２Ｖ以上２６．４Ｖ以下の範囲内の値に定めている。

図６は各出力電流の推移を示すタイミングチャートである。同図（ａ）はＡＣ給電ライン２７に対する機器入力ＡＣ電力特性、（ｂ）は定着電源３１のＡＣ電力消費特性、（ｃ）は本体１０１から供給を受けた２４Ｖ電源出力特性、（ｄ）は負荷３５の電流特性、（ｅ）は本体１０１から供給を受けられる２４Ｖ電源電流の上限値ＭＣＤ、及び本体１０１から供給を受ける２４Ｖ電源電流特性、（ｆ）は定電流電源２６の出力電流特性のそれぞれの経時的変化を示す。

定電流電源２６の出力電流の推移の概要は以下のようになる。
すなわち、主電源ＳＷ２８オン直後の、定着温度を目標温度に立ち上げる定着リロード期間では、装置に要求される立ち上げ時間を満足させるため、通常時より多大な電力を定着ヒータ３６に供給し、定着ヒータ３６をプリントが可能な温度にできるだけ早く立ち上げる。なお、定着リロードとは、定着温度をプリントが可能な温度に立ち上げることをいう。このとき、本体１０１から供給を受ける２４Ｖ電源電流の上限値ＭＣＤは小さな値となり（図６（ｄ））、用紙後処理周辺装置１０３の＋２４Ｖ系負荷３５へは本体１０１から供給を受ける２４Ｖ電源及び定電流電源２６の両者から同時に電力を供給し、本体１０１の定電圧電源３０のＡＣ電力消費を低くし、定着電源３１のＡＣ電力割り当てを大きくして、定着ヒータ電流を大きくし、立ち上げ時間を短縮させる。

また、定着ヒータ３６はプリントが可能な温度に一度達すれば、温度維持のための定着ヒータ供給電力は起動時より小さくてもよい。定着リロード終了後からは本体１０１の入出力制御７２が用紙後処理装置１０３の入出力制御部２０に指示する本体１０１から供給を受ける２４Ｖ電源電流の上限値ＭＣＤは大きな値になる（図６（ｅ））
本体１０１の入出力制御７２が用紙後処理装置１０３の入出力制御２０に指示する本体１０１から供給を受ける２４Ｖ電源電流の上限値ＭＣＤは、本体や他の周辺装置の消費電力が大きい時は小さくなり、本体や他の周辺装置の消費電力が小さい時は大きくなる。また、キャパシタ充電器３８への充電開始を指示し、電源ライン２７の供給電力を供給可能電力以下になるように調整する。

以上のように、本実施形態によれば、
１）主電源（第１電源）からの給電と補助電源（第２電源）からの給電との切り換わりによる負荷電圧変動を防止することができる。
２）負荷への、主電源からの給電と補助電源からの給電の、同時点の電力分担を円滑に制御することができる。
３）主装置の入力電力の消費量の平準化を、より円滑にすることができる。
等の効果を奏する。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 図１に示した画像形成装置本体と周辺装置とからなるシステムのシステム構成の概略を示す図である。 図１の複写機本体と用紙後処理装置の電源装置の構成を示すブロック図である。 図３の定電流電源、負荷電流検出器及び電流指示器の構成を示す電気回路図である。 用紙後処理周辺装置内部の電流値と電圧値を示す図である。 ２４Ｖ電源から供給される各部の電流値の状態を示すタイミングチャートである。

符号の説明

２０ 入出力制御部
２６ 定電流電源（第２電源）
２９ 主電源
３０ 定電圧電源（第１電源）
３３ 負荷電流検出器
３５ ２４Ｖ系負荷
３７ キャパシタ
３８ キャパシタ充電器
６４ 電流指示器
８０ シリアルＩ／Ｆ
１０１ 複写機本体（主装置）
１０２ 自動原稿送り周辺装置（ＡＤＦ）
１０３ 用紙後処理周辺装置（フィニッシャー）
１０４ 大容量給紙周辺装置（給紙バンク）

Claims (9)

1. 主装置と通信する周辺装置に設けられた電源装置であって、
   前記主装置に設けられた定電圧出力の第１電源から供給される電力を入力源に用いる蓄電装置と、
   前記蓄電装置の電力を入力源に用いる定電流出力の第２電源と、
   前記第１電源と前記第２電源との出力が並列に接続された供給経路に設けられ、前記第１電源と前記第２電源との出力が合流した点よりも後段で電流を検出する電流検出手段と、
   前記電流検出手段の検出した電流と、前記第１電源から前記電流検出手段の点へ供給される電流の上限値との差分を表す信号を出力する信号出力手段と、
   前記第２電源の出力電流を、前記信号に対応する出力電流値に制御する電流制御手段と、
   を備えることを特徴とする電源装置。
2. 前記主装置からの指示を受け付けて前記電流の上限値を変更する手段を備えること
   を特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記蓄電装置への充電は前記第２電源の出力が停止している期間に行われ、当該充電中に前記主装置から供給される電流は上限値以下であること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
4. 前記蓄電装置への充電は、前記主装置からの指示を受けて開始されること
   を特徴とする請求項３に記載の電源装置。
5. 前記蓄電装置はキャパシタを含むこと
   を特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電源装置。
6. 前記キャパシタは電気二重層キャパシタであること
   を特徴とする請求項５に記載の電源装置。
7. 前記キャパシタに充電する充電手段を備えること
   を特徴とする請求項５又は６に記載の電源装置。
8. 請求項１ないし７の何れか１項に記載の電源装置を備える周辺装置において、
   前記第２電源から電力を供給中に前記蓄電装置の出力電圧が一定以下になったときは当該第２電源からの電力供給を停止し、前記主電源装置から供給される電流が前記電流の上限値以下になるように動作を変更する周辺装置。
9. 主装置と周辺装置からなるシステムであって、
   前記主装置に備えられた定電圧出力の第１電源と、
   前記周辺装置に設けられ、前記第１電源から供給される電力を入力源に用いる蓄電装置と、
   前記周辺装置に設けられ、前記蓄電装置の電力を入力源に用いる定電流出力の第２電源と、
   前記第１電源と前記第２電源との出力が並列に接続された供給経路から、前記第１電源からの電力と前記第２電源からの電力とが同時に供給される前記周辺装置の負荷と、
   前記第１電源と前記第２電源との出力が合流した点よりも後段で電流を検出する電流検出手段と、
   前記電流検出手段の検出した電流と、前記第１電源から前記電流検出手段の点へ供給される電流の上限値との差分を表す第１の信号を出力する第１の信号出力手段と、
   前記第２電源の出力電流を、前記第１の信号に対応する出力電流値に制御する電流制御手段と、
   を備えることを特徴とする主装置と周辺装置とからなるシステム。

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