JP5760553B2 - Power supply device, electronic device, and image forming apparatus - Google Patents
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Description
この発明は、電源装置、およびそれを備えたデジタル複写機やデジタル複合機,ファクシミリ装置等の画像形成装置を含む電子機器に関し、特に省エネルギー(以下「省エネ」という)技術に関する。 The present invention relates to a power supply device and an electronic apparatus including an image forming apparatus such as a digital copying machine, a digital multifunction peripheral, and a facsimile machine including the power supply device, and more particularly to an energy saving (hereinafter referred to as “energy saving”) technology.
近年、電子写真プロセスを利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびこれらの機能を組み合わせた複合機は多機能化しており、これに伴って構造も複雑化して最大消費電力が増大する傾向となっている。また、電子写真プロセスでは、転写プロセスによって用紙上に転写されたトナー画像を定着プロセスによって定着するが、その定着のための定着装置の立ち上がりまでの待ち時間、およびプリント(画像形成)動作やコピー動作中における定着温度低下による動作の一時中断など、画像形成装置自体の要因や操作者の待ち時間を少なくするため、定着ヒータへの供給電力を増大する傾向となっている。 In recent years, copiers, printers, facsimiles using an electrophotographic process, and multi-function machines combining these functions have become multifunctional, and the structure has become complicated accordingly, and the maximum power consumption tends to increase. Yes. In the electrophotographic process, the toner image transferred onto the paper by the transfer process is fixed by the fixing process. The waiting time until the fixing device rises for fixing, and the printing (image forming) operation or copying operation. In order to reduce the factors of the image forming apparatus itself and the waiting time of the operator, such as the temporary interruption of the operation due to a decrease in the fixing temperature, the power supplied to the fixing heater tends to increase.
これに対して、通常の電源ラインから供給可能な電力には制限があるので、これが機器を設計する上での大きな制約となっている。
そこで、電源ラインの最大供給可能電力を越えないようにするため、例えば特許文献1に見られるように、キャパシタ(蓄電装置)を使用するシステムが提案されている。また、特許文献2には、画像形成動作中の各部に損傷を与えたりしないようにするため、給電が停電等により遮断されたときには、補助電源装置から作像部に給電を行うように制御して、作像途中のジョブがあっても、そのジョブの作像動作を継続させる構成について開示されている。
On the other hand, since there is a limit to the power that can be supplied from a normal power supply line, this is a major limitation in designing the device.
Therefore, in order not to exceed the maximum suppliable power of the power supply line, a system using a capacitor (power storage device) has been proposed as seen in
しかしながら、特許文献1のような、蓄電電力の低下に応じて電圧が低下するキャパシタを使用するシステムでは、一定の電力をシステムに供給しようとした場合、電流が大きくなり、回路負荷が大きくなってしまうため、これを抑えるために所定電圧以下での使用を避けている。そのため、停電対応といった他の機能で蓄電電力を併用活用しようとした場合に、追加した機能動作を満足できるだけのキャパシタ容量を追加する必要があり、コストが大幅に増加するという問題があった。
また、特許文献2に記載のものでも、機能の追加による補助電源装置の容量の追加が必要となり、やはりコストが増加するという問題がある。
However, in a system using a capacitor whose voltage decreases as the stored power decreases, such as
Further, even the device described in
この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、低コストの蓄電手段(キャパシタ等)を利用し、電源ラインの最大供給可能電力を越えない範囲で複数の機能を効率的に実現できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and can efficiently realize a plurality of functions within a range that does not exceed the maximum suppliable power of the power supply line by using low-cost power storage means (capacitor or the like). The purpose is to do so.
この発明は、上記の目的を達成するため、以下の電源装置、電子機器、および画像形成装置を提供する。
この発明による電源装置は、電源を供給する電源装置であって、蓄電する蓄電手段と、その蓄電手段を電力源とし、それぞれ設定されている下限値が異なる動作可能蓄電電圧範囲に基づいて、上記蓄電手段の蓄電電圧の蓄電エネルギーからそれぞれ異なる所定電圧の電源を生成して供給する複数の補助電源手段とを設け、その複数の補助電源手段を、第1の補助電源手段と第2の補助電源手段とによって構成する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following power supply device, electronic device, and image forming apparatus.
A power supply device according to the present invention is a power supply device that supplies power, the power storage means for storing power, and the power storage means serving as a power source, each based on an operable power storage voltage range with different set lower limit values. A plurality of auxiliary power supply means for generating and supplying power of different predetermined voltages from the stored energy of the storage voltage of the power storage means , the plurality of auxiliary power supply means being a first auxiliary power supply means and a second auxiliary power supply constructed by the means.
さらに、上記第1の補助電源手段に対して設定されている第1の動作可能蓄電電圧範囲(例えば起動時間短縮対応機能を実現する定着装置内の補助発熱体の動作可能蓄電電圧範囲)の下限値未満に、上記第2の補助電源手段に対して第2の動作可能蓄電電圧範囲(例えば停電対応機能を実現する演算制御手段の動作可能蓄電電圧範囲)の下限値が設定されている。
そして、上記第1の動作可能蓄電電圧範囲の下限値は上記第1の補助電源手段に流れる電流により、上記第2の動作可能蓄電電圧範囲の下限値は上記第2の補助電源手段に流れる電流によりそれぞれ設定されている。
Further, the lower limit of the first operable storage voltage range (for example, the operable storage voltage range of the auxiliary heating element in the fixing device that realizes the function for shortening the start-up time) set for the first auxiliary power supply means. to less than the value, the lower limit value of the second operating electrical storage voltage range (e.g., operating electrical storage voltage range of the arithmetic and control means for implementing a power failure corresponding function) is set for the second auxiliary power unit.
Then, the current the lower limit of the first operating electrical storage voltage range by current flowing through the first auxiliary power unit, the lower limit of the second operating electrical storage voltage range flowing through the second auxiliary power unit It is set respectively by.
この発明による電子機器は、上記電源装置と、その電源装置内の上記第1の補助電源手段からの電源供給によって駆動する第1の負荷手段と、上記第2の補助電源手段からの電源供給によって駆動する第2の負荷手段とを備えたものである。
また、上記電源装置内の上記第1の補助電源手段からの電源供給によって駆動する第1の負荷手段と、上記第2の補助電源手段からの電源供給によって駆動する第2の負荷手段とを備え、上記第1の動作可能蓄電電圧範囲の下限値と上記第2の動作可能蓄電電圧範囲の下限値との間に、停電に対応できる停電対応機能を実現する上記第2の負荷手段の動作が可能となる蓄電電圧が上記第2の補助電源手段に対して設定されている電子機器であってもよい。
Electronic device according to the invention, the above power supply device, a first load means driven by power supply from said first auxiliary power unit in the power supply, the power supply from the second auxiliary power unit And a second load means for driving.
In addition, a first load means that is driven by power supply from the first auxiliary power supply means in the power supply device and a second load means that is driven by power supply from the second auxiliary power supply means are provided. The operation of the second load means for realizing a power failure response function capable of responding to a power failure is between the lower limit value of the first operable power storage voltage range and the lower limit value of the second operable power storage voltage range. It may be an electronic device in which the storage voltage that can be set is set for the second auxiliary power supply means.
あるいは、上記電源装置内の上記第1の補助電源手段からの電源供給によって駆動する第1の負荷手段と、上記第2の補助電源手段からの電源供給によって駆動する第2の負荷手段とを備え、上記第1の動作可能蓄電電圧範囲以内に、停電に対応できる停電対応機能を実現する上記第2の負荷手段の動作が可能となる蓄電電圧が上記第2の補助電源手段に対して設定されている電子機器であってもよい。
これらの電子機器において、上記第2の負荷手段には、停電を検出する停電検出手段と、その停電検出手段によって停電が検出された場合に、上記停電対応機能を実現する上記第2の負荷手段の動作であるシャットダウン処理を行う演算制御手段とが含まれているとよい。
Alternatively, a first load means that is driven by power supply from the first auxiliary power supply means in the power supply device and a second load means that is driven by power supply from the second auxiliary power supply means are provided. The storage voltage that enables the operation of the second load means for realizing the power failure response function capable of responding to a power failure within the first operable power storage voltage range is set for the second auxiliary power supply means. It may be an electronic device.
In these electronic devices, the second load means includes a power failure detection means for detecting a power failure, and the second load means for realizing the power failure response function when a power failure is detected by the power failure detection means. And an arithmetic control means for performing a shutdown process which is the above-described operation.
上記電子機器において、上記演算制御手段が、上記蓄電手段の蓄電電圧が上記シャットダウン処理が可能となる蓄電電圧に満たない場合には、自身の制御に制限を与えるのが望ましい。
上記電子機器において、上記第1の動作可能蓄電電圧範囲の上限値が、起動時間短縮に対応できる起動時間短縮対応機能を実現する上記第1の負荷手段の動作が可能となる蓄電電圧が上記第1の補助電源手段に対して設定されているとよい。
上記電子機器が、画像形成装置であり、上記第1の負荷手段には、シート上に転写されたトナー画像を定着するための定着装置内の補助発熱体が含まれており、上記第1の補助電源手段が、当該画像形成装置の立ち上げ動作の際に上記補助発熱体に電源を供給するものであってもよい。
In the electronic apparatus, it is desirable that the arithmetic control unit restricts its control when the storage voltage of the storage unit is less than the storage voltage at which the shutdown process is possible.
In the electronic device, the upper limit value of the first operable storage voltage range is such that the storage voltage at which the first load means capable of operating the start time shortening function capable of responding to shortening of the start time can be operated is the first voltage. It may be set for one auxiliary power supply means.
The electronic apparatus is an image forming apparatus, and the first load means includes an auxiliary heating element in the fixing device for fixing the toner image transferred onto the sheet. The auxiliary power supply unit may supply power to the auxiliary heating element during the startup operation of the image forming apparatus.
その画像形成装置において、上記蓄電手段を充電する充電手段を備え、上記演算制御手段が、上記蓄電手段の蓄電電圧が、上記立ち上げ動作時に上記シャットダウン処理が可能となる蓄電電圧に満たなくなった場合、あるいは上記立ち上げ動作が終了した後の通常動作モード時又は待機モード時に上記停電検出手段によって停電が検出された後、その停電検出手段によって停電が検出されなくなった場合に、上記シャットダウン処理が可能となる蓄電電圧に達するまで上記充電手段に充電を行わせ、上記待機モードからオフモードに移行した場合には、上記第1の動作可能蓄電電圧範囲の上限値に達するまで上記充電手段に充電を行わせることができる。 The image forming apparatus includes a charging unit that charges the power storage unit, and the calculation control unit has a storage voltage of the power storage unit that is less than a storage voltage at which the shutdown process can be performed during the start-up operation. Alternatively, the shutdown process can be performed when a power failure is not detected by the power failure detection means after the power failure detection means is detected in the normal operation mode or standby mode after the start-up operation is completed. When the charging means is charged until reaching the stored storage voltage, and when shifting from the standby mode to the off mode, the charging means is charged until reaching the upper limit value of the first operable storage voltage range. Can be done.
この発明によれば、電源装置の複数の補助電源手段が、蓄電手段を電力源とし、それぞれ設定されている下限値が異なる動作可能蓄電電圧範囲に基づいて、蓄電手段の蓄電電圧の蓄電エネルギーからそれぞれ異なる所定電圧の電源を生成して供給することにより、この電源装置を搭載する電子機器では、低電圧で動作可能な負荷手段(停電対応機能を実現する演算制御手段等)やその動作電圧よりも高い電圧で動作可能な負荷手段(起動時間短縮対応機能を実現する定着装置内の補助発熱体等)のような、それぞれ異なる電圧で動作可能な複数の負荷手段を、容量の少ない蓄電手段(キャパシタ等)を利用し、電源ラインの最大供給可能電力を越えない範囲で効率的に動作させることができる。つまり、低コストの蓄電手段を利用し、電源ラインの最大供給可能電力を越えない範囲で複数の機能を効率的に実現させることができる。また、蓄電手段の利用率を高めることができる。
上記の電源装置を備えた電子機器および画像形成装置によれば、低コストで複数の機能を効率的に実現することができる。
According to this invention, the plurality of auxiliary power supply means of the power supply device uses the power storage means as a power source, and the storage energy of the power storage voltage of the power storage means is determined based on the operable power storage voltage range in which the set lower limit values are different. By generating and supplying power with different predetermined voltages, electronic devices equipped with this power supply device can use load means that can operate at low voltages (such as arithmetic control means that realize power failure response functions) and their operating voltages. A plurality of load means that can be operated at different voltages, such as load means that can be operated at a high voltage (such as an auxiliary heating element in a fixing device that realizes a function for shortening the start-up time), It is possible to operate efficiently within a range not exceeding the maximum suppliable power of the power supply line using a capacitor. That is, it is possible to efficiently realize a plurality of functions within a range that does not exceed the maximum suppliable power of the power supply line using low-cost power storage means. In addition, the utilization rate of the power storage means can be increased.
According to the electronic apparatus and the image forming apparatus provided with the power supply device described above, a plurality of functions can be efficiently realized at low cost.
以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
以下の実施形態は、起動時間短縮対応機能を実現する第1の負荷手段(定着装置内の補助発熱体)にキャパシタ等の蓄電手段から給電し(電力を供給し)、システムの起動時間短縮を図ったシステムにおいて、以下の特徴を有する。
すなわち、第1の負荷手段に給電する第1の補助電源手段(キャパシタコンバータ)の動作可能蓄電電圧の下限値と、停電対応機能を実現する第2の負荷手段(CPU等)に給電する第2の補助電源手段(キャパシタコンバータ)の動作可能蓄電電圧の下限値とを個別に設定し、第2の補助電源手段の動作可能蓄電電圧の下限値を、第1の補助電源手段の動作可能蓄電電圧の下限値より低い電圧に設定することが特徴になっている。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
In the following embodiments, the first load means (auxiliary heating element in the fixing device) that realizes the function for shortening the start-up time is fed from the power storage means such as a capacitor (supplied with power) to reduce the start-up time of the system. The system shown has the following characteristics.
That is, the lower limit value of the operable storage voltage of the first auxiliary power supply means (capacitor converter) for supplying power to the first load means and the second load means for supplying power to the second load means (CPU or the like) for realizing the power failure response function. And the lower limit value of the operable power storage voltage of the auxiliary power supply means (capacitor converter) is individually set, and the lower limit value of the operable power storage voltage of the second auxiliary power supply means is set as the operable power storage voltage of the first auxiliary power supply means. A characteristic is that the voltage is set lower than the lower limit value.
まず、この発明による電源装置を搭載した電子機器の一実施形態である画像形成装置の主要部の構成およびその基本動作について説明する。
図1は、その主要部および電源装置からの電源供給先(負荷)の構成例を示すブロック図である。
この画像形成装置(以下単に「装置」ともいう)において、AC(交流)ライン41から主電源スイッチ(以下「スイッチ」を「SW」という)40を介して供給されるAC電源を主電源42に含まれるAC/DCコンバータ42aによりDC(直流)電源に変換し、一部は直接+5V、+24V系の各負荷47a,47cの電源として供給する。また、AC電源は充電手段であるキャパシタ充電器43にも入力され、キャパシタ44の充電に使用することが可能となっている。
First, the configuration and basic operation of the main part of an image forming apparatus, which is an embodiment of an electronic apparatus equipped with a power supply device according to the present invention, will be described.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a main part and a power supply destination (load) from a power supply device.
In this image forming apparatus (hereinafter also simply referred to as “apparatus”), AC power supplied from an AC (alternating current) line 41 via a main power switch (hereinafter referred to as “SW”) 40 is used as a
蓄電手段(補助電源)としてのキャパシタ44は、電気二重層コンデンサ等の大容量のキャパシタによって構成する。なお、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、この実施形態では、短時間での充放電が可能で、且つ長寿命である電気二重層コンデンサを用いている。
キャパシタ44は、電気二重層コンデンサの特徴として放電するに従い、端子電圧が低くなってしまうため、キャパシタコンバータ45a,45bをキャパシタ44の後に配置することにより、出力電圧が一定になるようにしている。
The
As the
キャパシタコンバータ45a,45bは、キャパシタ44の充電電圧(蓄電電圧)および使用下限電圧の仕様に応じて、昇圧コンバータ、降圧コンバータ、昇降圧コンバータのいずれかを使用する。この各キャパシタコンバータ45a,45bは、いずれもキャパシタ44を電力源とし、それぞれ設定されている下限値が異なる動作可能蓄電電圧範囲に基づいて、キャパシタ44の蓄電電圧の蓄電エネルギーからそれぞれ異なる所定電圧の電源(電力)を生成して供給する第1,第2の補助電源手段としての機能を、後述する制御部20および切換回路46a,46bと共に果す。
切換回路46aは、ACライン41から供給されるAC電源を元にAC/DCコンバータ42aにより作られた+24V電源(駆動部用電源)と、キャパシタ44に蓄電(蓄積)されたエネルギーからキャパシタコンバータ45aを通して作られた+24V電源とを、制御部20による制御に従って切り換えて第1の負荷手段に相当する+24V系負荷47dに供給する働きをする。
切換回路46bは、ACライン41から供給されるAC電源を元にAC/DCコンバータ42aにより作られた+5V電源(制御部用電源)と、キャパシタ44に蓄積されたエネルギーからキャパシタコンバータ45bを通して作られた+5V電源とを、制御部20による制御に従って切り換えて第2の負荷手段に相当する+5V系負荷47bに供給する働きをする。
The
The
ここで、+24V系負荷47dには、起動時間短縮に対応できる起動時間短縮対応機能を実現する負荷手段として、用紙等のシート上に転写されたトナー画像を定着するための定着手段である定着加熱装置(以下「定着装置」という)48内の後述する補助ヒータが含まれている。+5V系負荷47bには、停電に対応できる停電対応機能を実現する負荷手段として、演算制御手段であるCPU(中央処理装置)を含む制御部20が含まれている。+5V系負荷47bにはまた、主電源42、キャパシタ充電器43、キャパシタコンバータ45a,45b、切換回路46a,46b、および電圧検出回路49,50の各回路も含まれている。
Here, the + 24V system load 47d is a fixing unit for fixing a toner image transferred onto a sheet such as a sheet as a load unit that realizes a function for reducing the startup time that can cope with a reduction in the startup time. An auxiliary heater described later in the device (hereinafter referred to as “fixing device”) 48 is included. The +
制御部20は、CPU,ROM,RAMを含むマイクロコンピュータを用いており、CPUがROM内のプログラムをRAM上に展開して実行することにより、装置(例えばデジタル複写機等)全体の制御を行い、各動作モードに応じてシーケンシャルに各負荷47a〜47dを動作させることができる。なお、この制御部20は+5V系負荷47bの一部であるが、図示しない電池からも+5V電源の供給が可能であり、常時動作可能にしている。
The
制御部20はまた、キャパシタ44への充放電の制御も行っており、装置の立ち上げ動作時、および立ち上げ動作後所定の時間までの期間で、電圧検出回路49によって検出したキャパシタ44の蓄電電圧が所定電圧以上のときには、キャパシタ44に蓄電されたエネルギー(蓄電エネルギー)からキャパシタコンバータ45aにより作られた+24V電源を+24V系負荷47dに供給するように切換回路46aを切り換えて動作させる。このとき、ACライン41からの供給電力に対して生じる余裕分は、定着ヒータ駆動回路42bを制御し、主発熱体である主ヒータと補助発熱体である補助ヒータとを内蔵した定着ローラ、あるいはそれらのヒータを内蔵した加熱ローラを含む複数のローラによって張架されて回動する定着ベルトを備えた定着装置48への供給電力量を増大させる。
The
制御部20は更に、停電検出手段に相当する電圧検出回路50により停電状態(実際には停電時の電圧)を検出したときに、電圧検出回路49で検出したキャパシタ44の蓄電電圧が所定電圧以上であった場合には、キャパシタ44に蓄積されたエネルギーからキャパシタコンバータ45bにより作られた+5V電源を+5V系負荷47bに供給するように切換回路46bを切り換えて制御動作を継続させる。
Further, when the
ここで、図2によって後で説明するが、上記所定電圧は、装置の立ち上げ動作時と停電時とで異なる電圧値に設定している。
また、この実施形態では、装置立ち上げ動作時のキャパシタ44の電力供給先を+24V系負荷47cとし、ACライン41からの供給電力に対して生じる余裕分だけ定着装置48への供給電力量を増大させる構成としたが、キャパシタ44の電力を定着装置48へ直接供給するシステム構成でも、この発明は適用できる。
Here, as will be described later with reference to FIG. 2, the predetermined voltage is set to a different voltage value during the start-up operation of the apparatus and during a power failure.
In this embodiment, the power supply destination of the
次に、図1のキャパシタ44の電圧遷移と装置の状態(動作モード)との関係について説明する。
図2は、図1のキャパシタ44の電圧遷移と動作モードとの関係の第1例を示すタイミングチャートである。
このタイミングチャートは、動作モードに応じたキャパシタ44の蓄電遷移をグラフ化したものであり、横軸に時間、縦軸にキャパシタ44の蓄電電圧をそれぞれ示す。
図1の制御部20は、図示しない操作部上での操作者の操作による動作指示があると(タイミングA)、復帰モードに入り、装置の立ち上げ動作(復帰動作)を開始する。
Next, the relationship between the voltage transition of the
FIG. 2 is a timing chart showing a first example of the relationship between the voltage transition of the
This timing chart is a graph of the storage transition of the
The
このとき、定着装置48の立ち上げ時間の短縮のため、キャパシタ44の蓄電電力を使用する。それによって、キャパシタ44の電圧は、起動時間短縮対応機能を実現する定着装置内の補助ヒータ(以下単に「起動時間短縮対応機能」ともいう)の動作可能蓄電電圧範囲の下限まで下降する。この電圧下降期間を放電期間T1として示している。またこのとき(タイミングB)、キャパシタ44から供給される電力量は数100Wと大きく、補助電力供給期間内において一定の電力をシステムに供給する場合、キャパシタ44は放電するに従って端子電圧が低くなってしまうため、時間とともにキャパシタ44の出力電流が大きくなる。キャパシタコンバータ45a,45b等の構成回路には、導通電流に制限があるため、所定電圧以下では使用しないように、その下限値が設定されている。つまり、動作可能蓄電電圧範囲で狙いの起動時間を満足できる補助電源容量を確保するようにキャパシタ44の容量を設定している。
At this time, the power stored in the
そして、オフモード以降後は、起動時間短縮のために補助電力が必要なタイミングFにて満充電状態(キャパシタ44の蓄電電圧が予め設定された第1の充電電圧Va)となるようにキャパシタ充電器43に充電を行わせる充電動作を実施する。その動作期間を、充電期間T4として示している。「オフモード」とは、待機モードのまま一定時間が経過した後に自動オフ機能によって主電源42から各負荷への給電をオフにする動作モードのことである。
After the off mode, the capacitor is charged so that the fully charged state (the charged voltage Va of the
ここで、オフモード移行タイミングCと起動時間短縮のために補助電力が必要なタイミングFに差があるのは、定着装置48は補助ヒータによる蓄熱によりオフモード移行後しばらくの間は、補助電力の必要なしに狙いの立ち上げ時間で立ち上がることが可能なためである。また、キャパシタ44は自己放電作用があり、蓄電電圧が低いときの方が消費電力が小さくなるため、必要時のみ電力を蓄積させておくようにすると、省エネ効果を高めることができるためである。
Here, there is a difference between the off-mode transition timing C and the timing F at which auxiliary power is required to shorten the start-up time. The fixing
次に、図1に示した画像形成装置における停電時の動作例について説明する。
この例では、復帰動作完了後の画像形成装置のプリント(画像形成)動作を行う通常動作モード中又は待機モード中に、電圧検出回路50によって停電を検出すると(タイミングD)、制御部20は、次回の起動に備えた処理および各種データの保護処理といったシャットダウン処理を実行する。このとき、先述したように、キャパシタ44の蓄電電力を使用して制御部20が動作するため、キャパシタ44の蓄電電圧は、起動時間短縮対応機能の動作可能蓄電電圧範囲の下限よりも更に低い電圧に設定された停電対応機能を実現する制御部20(以下単に「停電対応機能」ともいう)の動作可能蓄電電圧範囲の下限近くまで下降する。この電圧下降期間を放電期間T2として示している。また、この例では、D−E間を停電期間T0としている。
Next, an operation example at the time of a power failure in the image forming apparatus shown in FIG. 1 will be described.
In this example, when a power failure is detected by the voltage detection circuit 50 (timing D) during the normal operation mode or the standby mode in which the printing (image formation) operation of the image forming apparatus after the return operation is completed, the
ここで、シャットダウン処理で消費される電力は、数10W以下と小さく、起動時間短縮対応機能の動作可能蓄電電圧範囲の下限よりも更に低い電圧でキャパシタ44の蓄電電力を使用しても回路に負荷を与えることがないため、起動時間短縮対応機能の動作可能蓄電電圧範囲とは別に停電対応機能の動作可能蓄電電圧範囲を設定している。
そして、電圧検出回路50によって停電状態が検出されなくなると、つまり停電が解消される(停電から復帰される)と、次の停電発生に備え、充電動作を実施する。その動作期間を、充電期間T3として示している。
Here, the power consumed in the shutdown process is as small as several tens of watts or less, and even if the stored power of the
When the power failure state is no longer detected by the
充電期間T4の充電動作で説明したように、オフモード移行後しばらくの間は、補助電力の必要なしに狙いの立ち上げ時間で立ち上がることが可能なため、充電期間T3の充電動作では、シャットダウン処理に必要な電力のみ蓄電されるように、起動時間短縮対応機能の動作可能蓄電電圧範囲の下限値よりも低い(但し停電対応機能の動作可能蓄電電圧範囲の下限値より高い)第2の充電電圧(設定電圧)Vbに達するまで充電するようにしている。 As described in the charging operation in the charging period T4, since it is possible to start up with a target startup time without requiring auxiliary power for a while after the transition to the off mode, the shutdown process is performed in the charging operation in the charging period T3. The second charging voltage that is lower than the lower limit value of the operable storage voltage range of the function for shortening the start-up time (but higher than the lower limit value of the operable storage voltage range of the function for power failure) so that only the electric power necessary for charging is stored (Set voltage) The battery is charged until it reaches Vb.
次に、第2の充電電圧Vbの決め方(計算例)について詳述する。
例えば、シャットダウン処理に必要な電力を10W(制御電圧5V×消費電流2A)とし、キャパシタ44の放電回路の導通電流(つまりキャパシタコンバータ45bに流れる電流)の制限値を5Aとすると、シャットダウン処理で使用できるキャパシタ44の蓄電電圧の下限値は2Vと決定され、キャパシタ44の容量を75F(600Fのキャパシタを8個直列接続)とすると、このときに残エネルギーは、150Jとなる。
Next, how to determine the second charging voltage Vb (calculation example) will be described in detail.
For example, if the power required for the shutdown process is 10 W (control voltage 5 V × consumption current 2 A) and the limit value of the conduction current of the discharge circuit of the capacitor 44 (that is, the current flowing to the
また、シャットダウン処理に必要な時間を120秒とすると、シャットダウン処理で消費される電力量は、5V×2A×120s=1200Jとなり、前述したエネルギー(150J)を加えた1350Jのエネルギーが蓄えられていることになるキャパシタ電圧は6Vである。これは、1/2×C(キャパシタ容量)×V(キャパシタ電圧)2=W(蓄電エネルギー)の式から算出される。このキャパシタ電圧(6V)以上の電圧をキャパシタ44が維持している場合のみ、正常にシャットダウン処理を実施することが可能になり、この電圧を第2の充電電圧Vbとして予め設定する。
If the time required for the shutdown process is 120 seconds, the amount of power consumed in the shutdown process is 5V × 2A × 120s = 1200J, and 1350J energy is added to the energy (150J) described above. The resulting capacitor voltage is 6V. This is calculated from an equation of 1/2 × C (capacitor capacity) × V (capacitor voltage) 2 = W (storage energy). Only when the
この例では、シャットダウン処理で消費される電力、および処理時間のばらつき、蓄電電圧の検出ばらつき、キャパシタ44の自己放電作用による電圧低下等を考慮せずに、第2の充電電圧Vbを設定したが、それらも考慮して設定すると、より安定した停電対応機能とすることができる。
In this example, the second charging voltage Vb is set without considering the power consumed in the shutdown process, the variation in processing time, the variation in detection of the storage voltage, the voltage drop due to the self-discharge action of the
以上、起動時間短縮対応機能の動作可能蓄電電圧範囲の下限電圧(下限値)より、第2の充電電圧Vbの方が低く設定された場合の動作について図により説明したが、起動時間短縮対応機能の動作可能蓄電電圧範囲の下限電圧より、第2の充電電圧Vbの方が高く設定された場合の動作について、図3を用いて説明する。なお、通常のシャットダウン処理不可期間Gの動作以外については、図2の動作と同一のため、説明を割愛する。
図3は、図1のキャパシタ44の電圧遷移と動作モードとの関係の第2例を示すタイミングチャートである。
As described above, the operation when the second charging voltage Vb is set lower than the lower limit voltage (lower limit value) of the operable storage voltage range of the activation time reduction function has been described with reference to the drawings. The operation when the second charging voltage Vb is set higher than the lower limit voltage of the operable storage voltage range will be described with reference to FIG. Except for the operation in the normal shutdown process disabled period G, the operation is the same as the operation in FIG.
FIG. 3 is a timing chart showing a second example of the relationship between the voltage transition of the
この例では、図2と同様、タイミングAから復帰動作を開始すると、キャパシタ44の蓄電電圧は起動時間短縮対応機能の動作可能蓄電電圧範囲の下限まで下降する。このとき(タイミングB)、第2の充電電圧Vbよりも低い電圧となるため、続けて充電動作を実施する。その動作期間を、充電期間T5として示している。
この第2の充電電圧Vbよりも低い電圧となる区間に停電が発生した場合には、当然、通常のシャットダウン処理が不可能となるため、この区間においては、制御部20によるメイン制御に制限を与え、例えば図示しないHDD(ハードディスク)等の記憶装置へのアクセスを止め、停電時にもデータ破壊等が発生しない制御としている。
In this example, as in FIG. 2, when the return operation is started from the timing A, the storage voltage of the
If a power failure occurs in a section where the voltage is lower than the second charging voltage Vb, naturally, normal shutdown processing is impossible. In this section, the main control by the
この例では、データ破壊を防ぎ、次立ち上げ動作に備え、正常にシャットダウン処理を行えるように、上記区間内での制御部20によるメイン制御に制限を与える制御構成としたが、データ破壊のみは防ぐといった停電時シャットダウン処理自体に優先順位をおいた(割り切り)制御構成としてもよい。
以上、復帰動作完了後のプリント動作又は待機モード中に停電が発生した場合の2つの異なる動作について図2,図3によって説明したが、復帰モードおよびオフモード中に停電が発生した場合には、停電制御開始時(タイミングD)のキャパシタ44の蓄積電圧が高い位置になるだけで、基本動作については同一である。停電対応制御は、図4で詳述する。
In this example, the control configuration restricts the main control by the
As described above, two different operations when a power failure occurs during the printing operation or the standby mode after completion of the return operation have been described with reference to FIGS. 2 and 3. However, when a power failure occurs during the return mode and the off mode, The basic operation is the same except that the accumulated voltage of the
次に、図1に示した画像形成装置における充電処理について説明する。
図4は、その充電処理の一例を示すフローチャートである。
図1の制御部20は、いつ要求されるかわからない復帰動作および停電に備え、常時充電処理を実施する。具体的には、以下に示す通りである。
まず、ステップS1でプリント動作中か否かを判断し、プリント動作中でない場合にのみステップS2へ進む。
Next, a charging process in the image forming apparatus shown in FIG. 1 will be described.
FIG. 4 is a flowchart showing an example of the charging process.
The
First, in step S1, it is determined whether or not the printing operation is being performed.
ここで、復帰動作中又はプリント動作中、ACライン(AC商用電源)の容量を最大限に使用しているシステムでは、充電動作によりACラインの容量を超過させてしまうため、充電動作は実施しない。この実施形態の画像形成装置は、ACライン41の容量を最大限に使用しているため、ステップS1でプリント動作中(復帰動作中を含むものとする)と判断すると、ステップS2以降へ進まず、キャパシタ充電器43に充電を行わせる充電動作を実施することはできない。
また、先述したが、定着装置48は、蓄熱によりオフモード移行後しばらくの間は、補助電力の必要なしに狙いの立ち上げ時間で立ち上がることが可能なため、復帰時間短縮のために必要な補助電力は、必要時に充電すればよい。
Here, in a system that uses the capacity of the AC line (AC commercial power supply) to the maximum during the return operation or the printing operation, the charging operation causes the capacity of the AC line to be exceeded, so the charging operation is not performed. . Since the image forming apparatus of this embodiment uses the capacity of the AC line 41 to the maximum, if it is determined in step S1 that the printing operation is being performed (including the returning operation), the process does not proceed to step S2 and the subsequent steps. The charging operation for charging the
Further, as described above, the fixing
そこで、制御部20は、ステップS2において、復帰時間短縮のためには補助電力(復帰用補助電源)が必要であるか否かを判断し、必要ならステップS3へ、必要なければステップS5へそれぞれ移行する。
ここで、復帰時間短縮のために必要な補助電力の必要タイミングは、定着装置48の温度、あるいは定着装置48の温度の下降遷移を考慮したオフモード移行後の時間で判断する構成としている。定着装置48の温度、例えば定着ヒータを内蔵している定着ローラの表面温度は、その定着ローラに対向して配置されている図示しない温度センサによって検出することができる。
Therefore, in step S2, the
Here, the necessary timing of the auxiliary power necessary for shortening the recovery time is determined based on the temperature of the fixing
そして、ステップS2にて復帰時間短縮のために補助電力が必要であると判断した場合には、ステップS3へ進み、補助電源であるキャパシタ44の蓄電電圧を確認し、その蓄電電圧が予め設定された第1の充電電圧Va未満であった場合にのみ、ステップS4で充電動作を開始する。それによって、キャパシタ44の蓄電電圧が第1の充電電圧Vaに達するまでキャパシタ充電器43が充電(満充電)を行う。
ここで、第1の充電電圧Vaは、起動時間短縮対応機能の動作可能蓄電電圧範囲の下限値(動作可能蓄電電圧下限値)から、予め予測された起動時間短縮のために定着装置48の補助ヒータに必要な電力量を加算した電圧値以上に設定している。
If it is determined in step S2 that auxiliary power is required to shorten the recovery time, the process proceeds to step S3, where the storage voltage of the
Here, the first charging voltage Va is used to assist the fixing
一方、ステップS2にて復帰時間短縮のために補助電力が不要であると判断した場合には、ステップS5へ進み、補助電源であるキャパシタ44の蓄電電圧を確認し、その蓄電電圧が予め設定された第2の充電電圧Vb未満であった場合にのみ、ステップS6で充電動作を開始する。それによって、キャパシタ44の蓄電電圧が第2の充電電圧Vbに達するまでキャパシタ充電器43が充電を行う。
ここで、第2の充電電圧Vbは、図2の例では、起動時間短縮対応機能の動作可能蓄電電圧範囲の下限値に、予め予測されたシャットダウン処理を実施するのに必要な電力量を加算した電圧値以上に設定している。
On the other hand, if it is determined in step S2 that auxiliary power is not necessary to shorten the recovery time, the process proceeds to step S5, where the storage voltage of the
Here, in the example of FIG. 2, the second charging voltage Vb is obtained by adding the electric energy necessary for performing the shutdown processing predicted in advance to the lower limit value of the operable storage voltage range of the function for reducing the startup time. The voltage is set higher than the specified voltage.
ステップ5でのスレッシュ電圧(閾値)とステップ6での充電電圧を第2の充電電圧Vbとして同じ電圧に設定したが、自己放電を考慮にいれ、充電電圧をスレッシュ電圧より高めに設定しておくと、短時間での充電動作の繰り返しがなくなり、制御を簡素化できるとともに、充電制御自体の無駄な消費電力を低減できる。なお、ステップ3でのスレッシュ電圧とステップ4での充電電圧の設定についても同様である。
そして、キャパシタ44は自己放電作用により時間と共に蓄積電力量が低下していくため、充電動作完了後もステップ1に戻り、繰り返し充電処理(蓄電電圧監視処理)を実施する。
The threshold voltage (threshold) in
Then, since the stored power amount of the
このように、この実施形態の画像形成装置では、電源装置の第1,第2の補助電源手段を構成する制御部20,キャパシタコンバータ45a,45b等が、蓄電手段であるキャパシタ44を電力源とし、それぞれ設定されている下限値が異なる動作可能蓄電電圧範囲に基づいて、キャパシタ44の蓄電電圧の蓄電エネルギーからそれぞれ異なる所定電圧+24V,+5Vの電源を生成して+24V系負荷47d(第1の負荷手段),+5V系負荷47b(第2の負荷手段)に供給することにより、低電圧で動作可能な+5V系負荷47b(停電対応機能を実現する制御部20等)やその動作電圧よりも高い電圧で動作可能な+24V系負荷47d(起動時間短縮対応機能を実現する定着装置48内の補助ヒータ等)のような、それぞれ異なる電圧で動作可能な複数の負荷手段を、容量の少ないキャパシタ44を利用し、電源ラインであるACライン41の最大供給可能電力を越えない範囲で効率的に動作させることができる。
つまり、低コストのキャパシタ44を利用し、ACライン41の最大供給可能電力を越えない範囲で複数の機能を効率的に実現させることができる。また、キャパシタ44の利用率を高めることができる。
As described above, in the image forming apparatus according to this embodiment, the
That is, a plurality of functions can be efficiently realized within a range not exceeding the maximum suppliable power of the AC line 41 using the low-
なお、電源装置の3つ以上の補助電源手段が、キャパシタ等の蓄電手段を電力源とし、それぞれ設定されている下限値が異なる動作可能蓄電電圧範囲に基づいて、蓄電手段の蓄電電圧の蓄電エネルギーからそれぞれ異なる所定電圧の電源を生成して供給するようにすることもできる。 Note that the three or more auxiliary power supply means of the power supply device use the power storage means such as a capacitor as a power source, and the storage energy of the storage voltage of the power storage means based on the operable storage voltage range in which the set lower limit values are different. It is also possible to generate and supply power of different predetermined voltages from each other.
以上、この発明を電源装置およびそれを備えた画像形成装置に適用した実施形態について説明したが、この発明はこれに限らず、電源装置を備えた他の電子機器にも適用可能である。
なお、この発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが対象となることは言うまでもない。
As described above, the embodiment in which the present invention is applied to the power supply apparatus and the image forming apparatus including the power supply apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this and can be applied to other electronic devices including the power supply apparatus.
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It cannot be overemphasized that all the technical matters contained in the technical idea described in the claim are object.
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、電源装置が、低コストの蓄電手段を利用し、電源ラインの最大供給可能電力を越えない範囲で複数の機能を効率的に実現させることができる。したがって、低コストで複数の機能を効率的に実現させることが可能な電源装置および電子機器を提供することができる。 As is apparent from the above description, according to the present invention, the power supply device uses a low-cost power storage means and efficiently realizes a plurality of functions within a range not exceeding the maximum suppliable power of the power supply line. Can do. Therefore, it is possible to provide a power supply device and an electronic device that can efficiently realize a plurality of functions at low cost.
20:制御部 41:ACライン 42:主電源 42a:AC/DCコンバータ
42b:定着ヒータ駆動回路 43:キャパシタ充電器
44:キャパシタ 45a,45b:キャパシタコンバータ
46a,46b:切換回路 47a,47b:+5V系負荷
47c,47d:+24V系負荷 48:定着装置 49,50:電圧検出回路
20: Control unit 41: AC line 42: Main power supply 42a: AC /
Claims (9)
蓄電する蓄電手段と、
該蓄電手段を電力源とし、それぞれ設定されている下限値が異なる動作可能蓄電電圧範囲に基づいて、前記蓄電手段の蓄電電圧の蓄電エネルギーからそれぞれ異なる所定電圧の電源を生成して供給する複数の補助電源手段とを設け、
該複数の補助電源手段は、第1の補助電源手段と第2の補助電源手段とからなり、
前記第1の補助電源手段に対して設定されている第1の動作可能蓄電電圧範囲の下限値未満に、前記第2の補助電源手段に対して第2の動作可能蓄電電圧範囲の下限値が設定され、
前記第1の動作可能蓄電電圧範囲の下限値は、前記第1の補助電源手段に流れる電流により、前記第2の動作可能蓄電電圧範囲の下限値は、前記第2の補助電源手段に流れる電流によりそれぞれ設定されていることを特徴とする電源装置。 A power supply for supplying power,
Power storage means for storing power;
A plurality of power supplies having different predetermined voltages are generated and supplied from the stored energy of the storage voltage of the storage means based on the operable storage voltage ranges in which the set lower limit values are different from each other. Auxiliary power means ,
The plurality of auxiliary power supply means comprises a first auxiliary power supply means and a second auxiliary power supply means,
The lower limit value of the second operable power storage voltage range for the second auxiliary power supply means is less than the lower limit value of the first operable power storage voltage range set for the first auxiliary power supply means. Set,
The lower limit value of the first operable storage voltage range is a current flowing through the first auxiliary power supply means, and the lower limit value of the second operable storage voltage range is a current flowing through the second auxiliary power supply means. Each of the power supplies is set by the above .
前記第1の動作可能蓄電電圧範囲の下限値と前記第2の動作可能蓄電電圧範囲の下限値との間に、停電に対応できる停電対応機能を実現する前記第2の負荷手段の動作が可能となる蓄電電圧が前記第2の補助電源手段に対して設定されていることを特徴とする電子機器。 2. The power supply device according to claim 1 , driven by power supply from the first auxiliary power supply means in the power supply device, and driven by power supply from the second auxiliary power supply means. Second load means,
Operation of the second load means for realizing a power failure response function capable of responding to a power failure is possible between a lower limit value of the first operable storage voltage range and a lower limit value of the second operable storage voltage range. The electronic device is characterized in that a storage voltage is set for the second auxiliary power supply means.
前記第1の動作可能蓄電電圧範囲以内に、停電に対応できる停電対応機能を実現する前記第2の負荷手段の動作が可能となる蓄電電圧が前記第2の補助電源手段に対して設定されていることを特徴とする電子機器。 2. The power supply device according to claim 1 , driven by power supply from the first auxiliary power supply means in the power supply device, and driven by power supply from the second auxiliary power supply means. Second load means,
Within the first operable power storage voltage range, a power storage voltage that enables operation of the second load means for realizing a power failure response function capable of responding to a power failure is set for the second auxiliary power supply means. An electronic device characterized by
前記第1の動作可能蓄電電圧範囲の上限値が、起動時間短縮に対応できる起動時間短縮対応機能を実現する前記第1の負荷手段の動作が可能となる蓄電電圧が前記第1の補助電源手段に対して設定されていることを特徴とする電子機器。 The electronic device according to claim 6 ,
The upper limit value of the first operable storage voltage range is such that the storage voltage that enables the operation of the first load means that realizes the start time reduction function capable of responding to reduction of the start time is the first auxiliary power supply means. An electronic device characterized by being set for.
前記第1の負荷手段には、シート上に転写されたトナー画像を定着するための定着装置内の補助発熱体が含まれており、
前記第1の補助電源手段は、当該画像形成装置の立ち上げ動作の際に前記補助発熱体に電源を供給することを特徴とする画像形成装置。 The electronic device according to claim 7 is an image forming apparatus,
The first load means includes an auxiliary heating element in the fixing device for fixing the toner image transferred onto the sheet,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the first auxiliary power supply supplies power to the auxiliary heating element during the start-up operation of the image forming apparatus.
前記蓄電手段を充電する充電手段を備え、
前記演算制御手段は、前記蓄電手段の蓄電電圧が、前記立ち上げ動作時に前記シャットダウン処理が可能となる蓄電電圧に満たなくなった場合、あるいは前記立ち上げ動作が終了した後の通常動作モード時又は待機モード時に前記停電検出手段によって停電が検出された後、該停電検出手段によって停電が検出されなくなった場合に、前記シャットダウン処理が可能となる蓄電電圧に達するまで前記充電手段に充電を行わせ、前記待機モードからオフモードに移行した場合には、前記第1の動作可能蓄電電圧範囲の上限値に達するまで前記充電手段に充電を行わせることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 8 .
Charging means for charging the power storage means,
The arithmetic control unit is configured to operate in a normal operation mode or a standby mode when the storage voltage of the storage unit becomes less than the storage voltage at which the shutdown process can be performed during the startup operation, or after the startup operation is completed. After a power failure is detected by the power failure detection means at the time of mode, when the power failure is no longer detected by the power failure detection means, the charging means is charged until reaching the stored voltage that enables the shutdown process, An image forming apparatus characterized in that, when the standby mode is shifted to the off mode, the charging unit is charged until the upper limit value of the first operable storage voltage range is reached.
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