JP5320715B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、電力供給が不安定であっても安定動作する技術に関する。

我が国において提供されている一般的な商用電源においては２端子のコンセント規格は１００Ｖ１５Ａを定格としており、画像形成装置もまた消費電力がこのような定格の範囲を超えないよう動作する必要がある。しかしながら、ウォームアップや連続コピーを行なう場合には定着器に大電力を供給しなければならず、画像形成装置の電力消費が大きくなる。

このような問題に対して、例えば、以下のような技術を適用することが考えられる。すなわち、定着器に供給する電力量を検知して、必要に応じて補助電源を併用するというものである。このようにすれば、定着器の稼働時においても、画像形成装置の電力消費を定格範囲内に抑えることができる（特許文献１を参照）。
特開２００５−１７４５８０号公報

近年、ＢＲＩＣｓ（Brazil, Russia, India and China）に代表される新興国においては、経済の発展に伴って画像形成装置の需要が高まっている。しかしながら、新興国においては必ずしも電力供給が安定しておらず、例えば、中国においては定格電圧２３０Ｖのところ、１７５Ｖや４００Ｖといった定格外の電力が供給されることも珍しくない。
このように電力供給が不安定である場合には、上記従来技術を適用したとしても、画像形成装置の電力消費が相対的に過大になって遮断器（ブレーカ）が作動し、電力供給が杜絶して、不測の事態が出来するおそれがある。

また、画像形成装置は定格電力の±１０％以内の変動範囲内で動作するように設計されているため、電力変動が当該範囲を超えると正常動作が保証されないという問題もある。
また、例えば、小規模な事務所や建築現場の仮設事務所等では、屋内配線が長くなり過ぎたり、配線の電線サイズが細い等により、屋内配線のインピーダンスが大きくなることがある。そのような場合に、画像形成装置の定着器を動作させると大電流が流れるので、画像形成装置が受電する電圧が大幅に低下するという問題もある。

本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、電力供給が不安定であっても、安定して動作する画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、画像形成を行う本体部と、外部電源から電力を受電して本体部に給電する電源部とを備える画像形成装置であって、電源部が、充放電可能な補助電源と、外部電源からの入力電圧値を計測する計測手段と、入力電圧値が第１の基準値以下であれば、不足分の電力を補助電源にて補償し、入力電圧値が第１の基準値よりも高い第２の基準値以上であり、かつ第２の基準値よりも高い第３の基準値よりも小さい場合は、補助電源による電力補償を停止し、入力電圧値が第１の基準値よりも高く第２の基準値よりも低い場合に、補助電源による電力補償がなされていれば、電力補償する状態を維持し、補助電源による電力補償がなされていなければ、電力補償を停止した状態を維持する電力補償手段と、余剰電力にて補助電源を充電するための充電手段と、を備え、入力電圧値が第２の基準値よりも高い第３の基準値以上であれば、外部電源から本体部への電力供給を断って、補助電源のみから電力を供給することを特徴とする。

このようにすれば、外部電源からの入力電圧を監視して、不足分の電力を補助電力にて保証するので電力供給が不安定であっても、画像形成装置を安定して動作させることができる。また、入力電圧が高すぎる場合でも、画像形成装置を安定して動作させることができる。
本発明に係る画像形成装置は、画像形成を行う本体部と、外部電源から電力を受電して本体部に給電する電源部とを備える画像形成装置であって、電源部は、充放電可能な補助電源と、外部電源からの入力電圧値を計測する計測手段と、入力電圧値が第１の基準値以下であれば、不足分の電力を補助電源にて補償し、入力電圧値が第１の基準値よりも高い第２の基準値以上であれば、補助電源による電力補償を停止し、入力電圧値が第１の基準値よりも高く第２の基準値よりも低い場合に、補助電源による電力補償がなされていれば、電力補償する状態を維持し、補助電源による電力補償がなされていなければ、電力補償を停止した状態を維持する電力補償手段と、余剰電力にて補助電源を充電するための充電手段と、入力電圧値が第１の基準値以下であり、かつ補助電源の蓄電量が所定の下限値以下であれば、画像形成装置の消費電力を抑制して、余剰電力を発生させる抑制手段と、を備え、前記充電手段は、前記抑制手段にて消費電力が抑制されている場合も、余剰電力にて補助電源を充電することを特徴とする。このようにすれば、補助電源の蓄電量が不足して、電力補償ができなくなるのを防止することができる。この場合において、前記抑制手段が、本体部の単位時間当たりの印刷枚数を低減することによって消費電力を抑制しても良い。

本発明に係る画像形成装置は、前記電源部が、前記外部電源から受電する端子と、前記本体部に給電する端子と、を電気的に接続する給電経路であるメインルートを備え、前記補助電源が前記メインルートに電気的に並列に接続されることを特徴とする。
また、本発明に係る電源装置は、外部電源から電力を受電して画像形成装置の本体部に給電する電源装置であって、充放電可能な補助電源と、外部電源からの入力電圧値を計測する計測手段と、入力電圧値が第１の基準値以下であれば、不足分の電力を補助電源にて補償し、入力電圧値が第１の基準値よりも高い第２の基準値以上であり、かつ第２の基準値よりも高い第３の基準値よりも小さい場合は、補助電源による電力補償を停止し、入力電圧値が第１の基準値よりも高く第２の基準値よりも低い場合に、補助電源による電力補償がなされていれば、電力補償する状態を維持し、補助電源による電力補償がなされていなければ、電力補償を停止した状態を維持する電力補償手段と、余剰電力にて補助電源を充電するための充電手段と、を備え、入力電圧値が第２の基準値よりも高い第３の基準値以上であれば、外部電源から本体部への電力供給を断って、補助電源のみから電力を供給することを特徴とする。
また、本発明に係る電源装置は、外部電源から電力を受電して画像形成装置の本体部に給電する電源装置であって、充放電可能な補助電源と、外部電源からの入力電圧値を計測する計測手段と、入力電圧値が第１の基準値以下であれば、不足分の電力を補助電源にて補償し、入力電圧値が第１の基準値よりも高い第２の基準値以上であれば、補助電源による電力補償を停止し、入力電圧値が第１の基準値よりも高く第２の基準値よりも低い場合に、補助電源による電力補償がなされていれば、電力補償する状態を維持し、補助電源による電力補償がなされていなければ、電力補償を停止した状態を維持する電力補償手段と、余剰電力にて補助電源を充電するための充電手段と、入力電圧値が第１の基準値以下であり、かつ補助電源の蓄電量が所定の下限値以下であれば、画像形成装置の消費電力を抑制して、余剰電力を発生させる抑制手段と、を備え、前記充電手段は、前記抑制手段にて消費電力が抑制されている場合も、余剰電力にて補助電源を充電することを特徴とする。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
［１］ 画像形成装置の構成
先ず、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成について説明する。
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の外観図である。図１に示されるように、画像形成装置１は画像読取部１０１、画像形成部１０２、ペーパーフィーダ１０３、フィニッシャ１０４及びマルチトレイ１０５を備えている。

画像読取部１０１は自動原稿搬送装置にて原稿を自動的に搬送して、読み取り、画像データを生成する。
画像形成部１０２は、画像読取部１０１が生成した画像データに基づいて、ペーパーフィーダ１０３が供給する記録紙に画像を形成する。画像形成部１０２が画像を形成した記録紙はフィニッシャ１０４又はマルチトレイ１０５に排出される。

なお、図示しないが、画像形成部１０２は電源装置を内蔵しており、画像読取部１０１、ペーパーフィーダ１０３、フィニッシャ１０４及びマルチトレイ１０５に電力を供給する。
［２］ 電源装置の構成
次に、電源装置の構成について説明する。

図２は、画像形成部１０２が内蔵する電源装置の主要な構成を示すブロック図である。図２に示されるように、電源装置２は、電圧検出部２０１、ＡＣ／ＤＣ変換部２０２、スイッチ２０３、２０５、２０６、ノイズフィルタ２０４、補助電源２０７、コントローラ部２０８、ＤＣ／ＡＣ変換部２０９、ＤＣ／ＤＣ変換部２１０を備えている。
画像形成装置１は、インレットに差し込まれた電源コードにて外部電源に接続されており、メインスイッチを接続することによって、受電する。なお、外部電源は１００Ｖ１５Ａを定格とし、画像形成装置の動作補償範囲は１００Ｖ±１０Ｖである。

ＡＣ／ＤＣ変換部２０２は外部電源から受電した交流電力を直流電力に変換する。スイッチ２０３は外部電源を画像形成装置１の本体部分（電源装置２から給電される部分）を切り離す。ノイズフィルタ２０４はキャパシタであって、外部電力に含まれるノイズ成分を除去する。
スイッチ２０５は補助電源２０７への充電経路を入り切りするスイッチである。スイッチ２０６は補助電源２０７の放電経路を入り切りするスイッチである。スイッチ２０３、２０５、２０６は何れもコントローラ部２０８の制御下にある。

補助電源２０７はチャージ回路２０７ａを備えた蓄電装置である。本実施の形態において、補助電源２０７は直流電力にて充電され、直流電力を出力する。また、補助電源２０７はコントローラ部２０８の制御により、出力電力量を変動させる。
コントローラ部２０８は電圧検出部２０１の検出結果に応じて、スイッチ２０３、２０５及び２０６を入り切りしたり、制御回路２１２に対して画像形成装置１を省電力動作させるよう要求したりする。

ＤＣ／ＡＣ変換部２０９は外部電源と補助電源とから供給された直流電力を交流電力に変換する。なお、ＤＣ／ＡＣ変換部２０９はヒータ駆動回路を内蔵しており、定着器２１１が内蔵するハロゲンヒータに供給する交流電力を間引き制御する。ここで、間引き制御とは交流電力の半波長を単位として電力供給を入り切りする制御である。
ＤＣ／ＤＣ変換部２１０は、直流電力に適当な電圧変換を施して、制御回路２１２や駆動モータ２１３、オプション装置２１４に直流電力を供給する。制御回路２１２は、画像形成装置１の動作を制御する。駆動モータ２１３は感光体ドラムの回転駆動や記録シートの搬送等に用いられる。オプション装置２１４とは自動原稿読み取り装置や課金装置、排出紙仕分け装置等である。

［３］ コントローラ部２０８の動作
次に、コントローラ部２０８の動作について説明する。
図３は、コントローラ部２０８の動作を示すフローチャートである。図３に示されるように、コントローラ部２０８は、先ず、電圧検出部２０１にて入力電圧を計測する（Ｓ３０１）。入力電圧が第１の基準値以下ならば（Ｓ３０２：Ｙｅｓ）、不足電力を算出し（Ｓ３０３）、スイッチ２０６を入れて当該不足分の電力を補助電源２０７から供給する（Ｓ３０４）。

なお、画像形成装置１は定格電圧１００Ｖの±１０％の範囲内で正常動作するように設計されており、前記第１の基準値は９０Ｖ（１００Ｖ−１０％）である。
次に、補助電源２０７の蓄電量を参照して、蓄電量が下限値以下ならば（Ｓ３０５：Ｙｅｓ）、コントローラ部２０８は制御回路２１２に要求して、画像形成装置１の消費電力を抑制した後（Ｓ３０６）、スイッチ２０５を入れて余剰電力で補助電源２０７を充電する（Ｓ３０７）。なお、上記下限値を本実施の形態においては全蓄電量の５０％とした。

さて、電圧検出部２０１にて計測された電圧が第１の基準値よりも高く（Ｓ３０３：Ｎｏ）、かつ、補助電源２０７からの電力供給が停止している場合には（Ｓ３１３：Ｙｅｓ）、余剰電力で補助電源２０７を充電する。
補助電源２０７の蓄電量が下限値よりも大きい場合（Ｓ３０５：Ｎｏ）、補助電源２０７から給電している場合（Ｓ３１３：Ｎｏ）及びステップＳ３０７、Ｓ３１４の処理の後、入力電圧が第２の基準値以上ならば（Ｓ３０８：Ｙｅｓ）、スイッチ２０６を切って補助電源２０７からの電力供給を停止する（Ｓ３０９）。本実施の形態においては、定格値１００Ｖを第２の基準値とした。

更に、入力電圧が第３の基準値以上ならば（Ｓ３１０：Ｙｅｓ）、画像形成装置１が消費する電力すべてを補助電源２０７から供給すると共に（Ｓ３１１）、スイッチ２０３を切って、外部電源を切り離す（Ｓ３１２）。入力電圧が第３の基準値より小さい場合には（Ｓ３１０：Ｎｏ）、ステップＳ３０１へ進み、上記の処理を繰り返す。
ここで、第３の基準値は、１１０Ｖ（１００Ｖ＋１０％）である。なお、入力電圧が第３の基準値以上である場合に（Ｓ３１０：Ｙｅｓ）、補助電源２０７の蓄電量が下限値以下となったら、補助電源２０７から電力を供給するのに並行して、補助電源２０７を充電しても良い。

［４］ 変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
（１）上記実施の形態においては、直流電力にて補助電源２０７を充電する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。

すなわち、交流電力を用いて補助電源を充電しても良い。図４は、本変形例に係る電源装置のの主要な構成を示すブロック図である。図４に示されるように、電源装置４は外部電源からの供給電力にて直接補助電源４０７を充電する。
なお、図４では、補助電源４０７の受電端子が電圧検出部４０１とＡＣ／ＤＣ変換部４０２との接続線に接続されているが、ＡＣ／ＤＣ変換部４０２より外部電源寄りならば、他の箇所でも良い。このようにしても、本発明の効果を得ることができる。

（２）上記実施の形態においては、電圧検出部２０１にて入力電圧を計測することによって入力電力の状態を判定する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。
すなわち、電圧検出部２０１に代えて電流検出部を設けて、入力電流量を計測し、入力電力の状態を判定しても良い。図５は、本変形例に係るコントローラ部の動作を示すフローチャートである。図５に示されるように、本変形例に係るコントローラ部は、先ず、入力電流量を計測し（Ｓ５０１）、入力電流量を第１から第３の基準値のそれぞれと比較して、上述と同様の処理を実行する。

第１から第３の基準値としては、例えば、定格電流値１５Ａの９０％、１００％及び１１０％の電流量を用いれば良い。このようにしても、本発明の効果を得ることができる。
（３）上記実施の形態においては、特に言及しなかったが、ＤＣ／ＡＣ変換部２０９はＩＨ（Induction Heating）インバータであっても良いし、ハロゲンランプ用インバータであっても良い。また、ＤＣ／ＡＣ変換部２０９に代えて、ＤＣ／ＤＣ変換器を用いてヒータに直流電力を供給しても良い。

（４）上記実施の形態においては、電源装置の構成の一例を挙げたが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて以下のような構成を採っても良い。
図６は、本変形例に係る電源装置の主要な構成を示すブロック図である。図６に示されるように、電源装置６においては、ＡＣ／ＤＣ変換部６０２の出力電力がノイズフィルタ６０４を経ずに電力変換部６０９を介して定着器６１１に給電される。また、補助電源６０７も電力変換部６０９を介して定着器６１１に給電する。

このように、外部電源から画像形成装置の本体部、特に定着器への給電経路であるメインルートに並列に補助電源を接続すれば、本発明の効果を得ることができる。
（５）上記実施の形態においては、定格１００Ｖ１５Ａの場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、異なる定格値の外部電源を用いても良い。また、画像形成装置の動作保証範囲も定格値の±１０％に限定されず、他の範囲をとっても良い。

本発明に係る画像形成装置は、電力供給が不安定であっても安定動作する装置として有用である。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の外観図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成部１０２が内蔵する電源装置の主要な構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るコントローラ部２０８の動作を示すフローチャートである。 本発明の変形例（１）に係る電源装置の主要な構成を示すブロック図である。 本発明の変形例（２）に係るコントローラ部の動作を示すフローチャートである。 本発明の変形例（４）に係る電源装置の主要な構成を示すブロック図である。

符号の説明

１…………………………………………………画像形成装置
１０１……………………………………………画像読取部
１０２……………………………………………画像形成部
１０３……………………………………………ペーパーフィーダ
１０４……………………………………………フィニッシャ
１０５……………………………………………マルチトレイ
２、４、６………………………………………電源装置
２０１、４０１、６０１………………………電圧検出部
２０２、４０２、６０２………………………ＡＣ／ＤＣ変換部
２０３、２０５、２０６、４０３、４０５…スイッチ
４０６、６０３、６０５、６０６、６１５…スイッチ
２０４、４０４、６０４………………………ノイズフィルタ
２０７、４０７、６０７………………………補助電源
２０７ａ、４０７ａ、６０７ａ………………チャージ回路
２０８、４０８、６０８………………………コントローラ部
２０９、４０９…………………………………ＤＣ／ＡＣ変換部
２１０、４１０、６１０………………………ＤＣ／ＤＣ変換部
２１１、４１１、６１１………………………定着器
２１２、４１２、６１２………………………制御回路
２１３、４１３、６１３………………………駆動モータ
２１４、４１４、６１４………………………オプション装置
６０９……………………………………………電力変換部

Claims (6)

1. 画像形成を行う本体部と、外部電源から電力を受電して本体部に給電する電源部とを備える画像形成装置であって、
   電源部は、
   充放電可能な補助電源と、
   外部電源からの入力電圧値を計測する計測手段と、
   入力電圧値が第１の基準値以下であれば、不足分の電力を補助電源にて補償し、
   入力電圧値が第１の基準値よりも高い第２の基準値以上であり、かつ第２の基準値よりも高い第３の基準値よりも小さい場合は、補助電源による電力補償を停止し、
   入力電圧値が第１の基準値よりも高く第２の基準値よりも低い場合に、補助電源による電力補償がなされていれば、電力補償する状態を維持し、補助電源による電力補償がなされていなければ、電力補償を停止した状態を維持する電力補償手段と、
   余剰電力にて補助電源を充電するための充電手段と、を備え、
   入力電圧値が第２の基準値よりも高い第３の基準値以上であれば、外部電源から本体部への電力供給を断って、補助電源のみから電力を供給する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 画像形成を行う本体部と、外部電源から電力を受電して本体部に給電する電源部とを備える画像形成装置であって、
   電源部は、
   充放電可能な補助電源と、
   外部電源からの入力電圧値を計測する計測手段と、
   入力電圧値が第１の基準値以下であれば、不足分の電力を補助電源にて補償し、
   入力電圧値が第１の基準値よりも高い第２の基準値以上であれば、補助電源による電力補償を停止し、
   入力電圧値が第１の基準値よりも高く第２の基準値よりも低い場合に、補助電源による電力補償がなされていれば、電力補償する状態を維持し、補助電源による電力補償がなされていなければ、電力補償を停止した状態を維持する電力補償手段と、
   余剰電力にて補助電源を充電するための充電手段と、
   入力電圧値が第１の基準値以下であり、かつ補助電源の蓄電量が所定の下限値以下であれば、画像形成装置の消費電力を抑制して、余剰電力を発生させる抑制手段と、を備え、
   前記充電手段は、前記抑制手段にて消費電力が抑制されている場合も、余剰電力にて補助電源を充電する
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記抑制手段は、本体部の単位時間当たりの印刷枚数を低減することによって消費電力を抑制する
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記電源部は、前記外部電源から受電する端子と、前記本体部に給電する端子と、を電気的に接続する給電経路であるメインルートを備え、
   前記補助電源は前記メインルートに電気的に並列に接続される
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 外部電源から電力を受電して画像形成装置の本体部に給電する電源装置であって、
   充放電可能な補助電源と、
   外部電源からの入力電圧値を計測する計測手段と、
   入力電圧値が第１の基準値以下であれば、不足分の電力を補助電源にて補償し、
   入力電圧値が第１の基準値よりも高い第２の基準値以上であり、かつ第２の基準値よりも高い第３の基準値よりも小さい場合は、補助電源による電力補償を停止し、
   入力電圧値が第１の基準値よりも高く第２の基準値よりも低い場合に、補助電源による電力補償がなされていれば、電力補償する状態を維持し、補助電源による電力補償がなされていなければ、電力補償を停止した状態を維持する電力補償手段と、
   余剰電力にて補助電源を充電するための充電手段と、を備え、
   入力電圧値が第２の基準値よりも高い第３の基準値以上であれば、外部電源から本体部への電力供給を断って、補助電源のみから電力を供給する
   ことを特徴とする電源装置。
6. 外部電源から電力を受電して画像形成装置の本体部に給電する電源装置であって、
   充放電可能な補助電源と、
   外部電源からの入力電圧値を計測する計測手段と、
   入力電圧値が第１の基準値以下であれば、不足分の電力を補助電源にて補償し、
   入力電圧値が第１の基準値よりも高い第２の基準値以上であれば、補助電源による電力補償を停止し、
   入力電圧値が第１の基準値よりも高く第２の基準値よりも低い場合に、補助電源による電力補償がなされていれば、電力補償する状態を維持し、補助電源による電力補償がなされていなければ、電力補償を停止した状態を維持する電力補償手段と、
   余剰電力にて補助電源を充電するための充電手段と、
   入力電圧値が第１の基準値以下であり、かつ補助電源の蓄電量が所定の下限値以下であれば、画像形成装置の消費電力を抑制して、余剰電力を発生させる抑制手段と、を備え、
   前記充電手段は、前記抑制手段にて消費電力が抑制されている場合も、余剰電力にて補助電源を充電する
   ことを特徴とする電源装置。

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