JP5970440B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、商用電源から画像形成装置に投入される総電流の制御に関する。

画像形成装置には商用電源から電力が供給されるが、画像形成装置の性能を向上させるために、補助電源を備えたものがある。例えば、商用電源である一次電源から電流が供給される運転時用ヒーター及び予熱用ヒーターと、補助電源である二次電池と、二次電池から電流が供給される補助ＤＣヒーターと、を有する定着装置を備えた画像形成装置が提案されている(例えば、特許文献１参照)。

特開２００７−３６４１号公報

ＡＣ１００Ｖの商用電源の場合、例えば、日本国内では電流の規制値が１５Ａと定められ、１５Ａを超える電流を使用することができない。このため、商用電源から画像形成装置に投入される総電流の制限値が設定される。規制値、規制値より少し低い値又は規制値より少し高い値が、制限値となる。

画像形成装置のパフォーマンスを最大限発揮するには、総電流を制限値まで使用できない期間をできるだけ短くすることが好ましい。

本発明は、商用電源から画像形成装置に投入されている総電流が制限値を超えることを抑制し、かつ画像形成装置のパフォーマンスの低下を抑制でき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本発明に係る画像形成装置は、画像データを基にして画像を形成し、前記画像を用紙に定着させて出力する画像形成装置であって、前記画像を前記用紙に定着させる定着部と、前記画像形成装置において、ジョブの実行に用いられる負荷と、定着用電流と負荷用電流とを加えた電流を、商用電源から前記画像形成装置に投入される総電流とし、予め定められた制限値以下に、前記総電流を制御する総電流制御部と、前記負荷に補助電流を供給する補助電源と、を備え、前記総電流制御部は、(ａ)前記負荷用電流が増加することによって前記総電流が前記制限値を超える場合、前記総電流を前記制限値以下に制御し、かつ、前記補助電源から前記負荷に前記補助電流を供給させることにより、前記負荷用電流に前記補助電流を加えた電流を前記負荷に供給する制御をする。

本発明では、負荷用電流が増加することによって総電流が制限値を超えると、以下の二つの制御をする。一つは、総電流を制限値以下に制御する。これにより、商用電源から画像形成装置に投入されている総電流が、制限値を超えることを抑制できる。他の一つは、補助電源から負荷に補助電流を供給させて、負荷用電流に補助電流を加えた電流を負荷に供給する制御をする。これにより、必要な大きさの電流を負荷に供給することが可能となるので、画像形成装置のパフォーマンスの低下を抑制できる。

負荷とは、定着部以外の負荷であり、用紙搬送系、パンチ処理部、ステープル処理部等に用いられるモーター、ソレノイド等を意味する。

上記構成において、前記商用電源からの電流を、前記定着用電流として前記定着部に供給し、前記総電流が前記制限値を超えることにより、前記定着用電流を予め定められた減少量だけ減少させるフィードフォワード制御をした場合、前記定着用電流を目標値まで増加させるフィードバック制御をする定着用電流生成部と、前記商用電源からの電流を、前記負荷用電流として前記負荷に供給する負荷用電流生成部と、を備え、前記総電流制御部は、(ｂ)前記(ａ)において、前記負荷用電流に前記補助電流を加えた電流が、前記負荷に供給すべき電流として足りる場合、前記フィードフォワード制御を前記定着用電流生成部に実行させず、(ｃ)前記(ａ)において、前記負荷用電流に前記補助電流を加えた電流が、前記負荷に供給すべき電流として足りない場合、前記フィードフォワード制御を前記定着用電流生成部に実行させ、かつ、前記負荷用電流を増加する制御を前記負荷用電流生成部に実行させる。

この構成によれば、負荷用電流に補助電流を加えた電流が、負荷に供給すべき電流として足りない場合、定着用電流を減少させるフィードフォワード制御をし、かつ負荷用電流を増加させる制御をする。これにより、総電流を制限値以下に制御しつつ、負荷のパフォーマンスの低下を抑制している。

総電流が制限値を超えることで定着用電流を減少させる制御は、フィードフォワード制御によって実行される。フィードバック制御でなく、フィードフォワード制御としたのは、定着用電流を、直ちに、予め定められた減少量だけ減少させることができるので、負荷用電流が増加しても、総電流が制限値を超えないようにできるからである。

定着用電流を減少させるフィードフォワード制御がされた後、定着用電流を目標値まで増加する制御がされる。この制御では、総電流が制限値を超えないようにするために、ＰＩＤ(proportional-integral-derivative)制御のようなフィードバック制御が用いられる。フィードバック制御では、定着用電流を目標値まで増加させるのに比較的時間を要する。従って、定着用電流を減少させるフィードフォワード制御をすれば、その後、定着用電流を目標値まで増加させるフィードバック制御がされるので、総電流を制限値まで使用できない期間が発生する。

上記構成によれば、負荷用電流に補助電流を加えた電流が、負荷に供給すべき電流として足りる場合、定着用電流を減少させるフィードフォワード制御をしない。このため、定着用電流を目標値まで増加させるフィードバック制御がされないので、総電流を制限値まで使用できない期間の発生を防止できる。

一方、負荷用電流に補助電流を加えた電流が、負荷に供給すべき電流として足りない場合、定着用電流を減少させるフィードフォワード制御をし、かつ負荷用電流を増加させる制御をする。これにより、総電流を制限値以下に制御しつつ、負荷のパフォーマンスの低下を抑制している。負荷には負荷用電流に加えて補助電流が供給されていたので、定着用電流の減少量(下げ幅)を小さくできる。従って、フィードバック制御によって定着用電流を目標値まで増加させるのに要する期間を短くできるので、総電流を制限値まで使用できない期間を短くすることができる。

上記構成において、前記補助電流を前記負荷に供給する制御又は前記定着用電流を前記フィードフォワード制御しなければ、前記総電流が前記制限値を超えることになる前記負荷用電流の期間であるピーク期間中に、前記フィードバック制御によって前記定着用電流が前記目標値になるように、前記定着用電流生成部では前記定着用電流の前記減少量が設定され、かつ前記補助電源では前記負荷に供給可能な前記補助電流の値が設定されている。

この構成によれば、負荷用電流のピーク期間中(例えば、パンチ処理やステープル処理の期間中)に、フィードバック制御(すなわち、定着用電流をフィードフォワード制御後に定着用電流を目標値にするフィードバック制御)によって定着用電流が目標値になるように、定着用電流の減少量(下げ幅)及び補助電源が負荷に供給可能な補助電流の値がそれぞれ設定されている。これにより、ピーク期間後に総電流を制限値まで使用できない期間が発生することを防止できる。

補助電流の値を大きくすれば、定着用電流の減少量を小さくできる。定着用電流の減少量を小さくすれば、フィードバック制御の期間を短くできる。従って、補助電流の値及び定着用電流の減少量をそれぞれ適切に設定することにより、ピーク期間中にフィードバック制御によって定着用電流を目標値にすることができる。

上記構成において、前記補助電源は、キャパシターによって構成されており、前記画像形成装置は、前記補助電源と前記負荷用電流生成部とを接続する配線に設けられた第１のスイッチと、前記補助電源と前記負荷とを接続する配線に設けられた第２のスイッチと、を備え、前記総電流制御部は、(ｄ)前記(ａ)において、前記第１のスイッチを操作して前記補助電源と前記負荷用電流生成部とを切り離し、かつ前記第２のスイッチを操作して前記補助電源と前記負荷とを接続することにより、前記負荷用電流生成部からの電流を用いた前記補助電源の充電を停止し、かつ前記補助電源から前記負荷に前記補助電流を供給し、(ｅ)前記(ｃ)において、前記第１のスイッチを操作して前記補助電源と前記負荷用電流生成部とを接続し、かつ前記第２のスイッチを操作して前記補助電源と前記負荷とを切り離すことにより、前記負荷用電流生成部からの電流を用いて前記補助電源を充電し、かつ前記補助電源から前記負荷に前記補助電流を供給することを停止する。

この構成によれば、負荷用電流が増加することにより総電流が制限値を超える場合((ａ)の場合)、補助電流を負荷に供給する。そして、負荷用電流に補助電流を加えた電流が、負荷に供給すべき電流として足りないので、定着用電流を減少させるフィードフォワード制御をした場合((ｃ)の場合)、負荷用電流生成部からの電流を用いて補助電源を充電している。従って、上記ピーク期間が周期的に発生する場合、放電と充電とのサイクルを繰り返すことができる。

上記構成において、前記補助電流を測定する補助電流測定部を備え、前記総電流制御部は、前記(ｄ)の制御後、前記補助電流測定部によって測定された前記補助電流が予め定められたしきい値まで増加したとき、前記(ｅ)の制御をする。

(ｄ)の制御から(ｅ)の制御に切り換えるタイミング(負荷用電流に補助電流を加えた電流が負荷に供給すべき電流として足りるか否かの判断のタイミング)として、キャパシターが放電し尽くしたタイミングがある。しかし、キャパシターが放電し尽くしたタイミングの判断は、容易でないので、補助電流が予め定められたしきい値まで増加したときを、(ｄ)の制御から(ｅ)の制御に切り換えるタイミングにしている。

上記構成において、前記負荷用電流を測定する負荷用電流測定部を備え、前記総電流制御部は、前記総電流制御部が前記定着用電流生成部に命令した前記定着用電流の値と、前記負荷用電流測定部によって測定された前記負荷用電流の値とを加えた値を前記総電流とする。

本発明では、(ａ)において、負荷用電流が増加することによって総電流が制限値を超えるか否かの判定をするので、負荷用電流の増加を特定すること、及び、総電流の値を特定することが必要となる。この構成によれば、負荷用電流の増加を特定すること、及び、総電流の値を特定することができる。

本発明によれば、商用電源から画像形成装置に投入されている総電流が制限値を超えることを抑制し、かつ画像形成装置のパフォーマンスの低下を抑制できる。

本実施形態に係る画像形成装置の内部構造の概略を示す図である。 図１に示す画像形成装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る画像形成装置に備えられる電流制御システムの回路図である。 本実施形態に係る画像形成装置で実行される電流制御を示すタイムチャートである(その１)。 本実施形態に係る画像形成装置で実行される電流制御を示すタイムチャートである(その２)。 本実施形態に係る画像形成装置で実行される電流制御を示すフローチャートである。 比較例に係る電流制御を示すタイムチャートである。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構造の概略を示す図である。画像形成装置１は例えば、コピー、プリンター、スキャナー及びファクシミリーの機能を有するデジタル複合機に適用することができる。画像形成装置１は装置本体１００、装置本体１００の上に配置された原稿読取部２００、原稿読取部２００の上に配置された原稿給送部３００及び装置本体１００の上部前面に配置された操作部４００を備える。

原稿給送部３００は自動原稿送り装置として機能し、原稿載置部３０１に置かれた複数枚の原稿を連続的に原稿読取部２００で読み取ることができるように送ることができる。

原稿読取部２００は露光ランプ等を搭載したキャリッジ２０１、ガラス等の透明部材により構成された原稿台２０３、不図示のＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサー及び原稿読取スリット２０５を備える。原稿台２０３に載置された原稿を読み取る場合、キャリッジ２０１を原稿台２０３の長手方向に移動させながらＣＣＤセンサーにより原稿を読み取る。これに対して、原稿給送部３００から給送された原稿を読み取る場合、キャリッジ２０１を原稿読取スリット２０５と対向する位置に移動させて、原稿給送部３００から送られてきた原稿を、原稿読取スリット２０５を通してＣＣＤセンサーにより読み取る。ＣＣＤセンサーは読み取った原稿を画像データとして出力する。

装置本体１００は用紙貯留部１０１、画像形成部１０３及び定着部１０５を備える。用紙貯留部１０１は装置本体１００の最下部に配置されており、用紙の束を貯留することができる用紙トレイ１０７を備える。用紙トレイ１０７に貯留された用紙の束において、最上位の用紙がピックアップローラー１０９の駆動により、用紙搬送路１１１へ向けて送出される。用紙は用紙搬送路１１１を通って、画像形成部１０３へ搬送される。

画像形成部１０３は搬送されてきた用紙にトナー画像を形成する。画像形成部１０３は感光体ドラム１１３、露光部１１５、現像部１１７及び転写部１１９を備える。露光部１１５は画像データ(原稿読取部２００から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリー受信の画像データ等)に対応して変調された光を生成し、一様に帯電された感光体ドラム１１３の周面に照射する。これにより、感光体ドラム１１３の周面には画像データに対応する静電潜像が形成される。この状態で感光体ドラム１１３の周面に現像部１１７からトナーを供給することにより、周面には画像データに対応するトナー画像が形成される。このトナー画像は転写部１１９によって先ほど説明した用紙貯留部１０１から搬送されてきた用紙に転写される。

トナー画像が転写された用紙は、定着部１０５に送られる。定着部１０５において、トナー画像と用紙に熱と圧力が加えられて、トナー画像は用紙に定着される。用紙はスタックトレイ１２１又は排紙トレイ１２３に排紙される。

操作部４００は操作キー部４０１と表示部４０３を備える。表示部４０３はタッチパネル機能を有しており、ソフトキーを含む画面が表示される。ユーザーは画面を見ながらソフトキーを操作することによって、コピー等の機能の実行に必要な設定等をする。

操作キー部４０１にはハードキーからなる操作キーが設けられている。具体的にはスタートキー４０５、テンキー４０７、ストップキー４０９、リセットキー４１１、コピー、プリンター、スキャナー及びファクシミリーを切り換えるための機能切換キー４１３等が設けられている。

スタートキー４０５はコピー、ファクシミリー送信等の動作を開始させるキーである。テンキー４０７はコピー部数、ファクシミリー番号等の数字を入力するキーである。ストップキー４０９はコピー動作等を途中で中止させるキーである。リセットキー４１１は設定された内容を初期設定状態に戻すキーである。

機能切換キー４１３はコピーキー及び送信キー等を備えており、コピー機能、送信機能等を相互に切り替えるキーである。コピーキーを操作すれば、コピーの初期画面が表示部４０３に表示される。送信キーを操作すれば、ファクシミリー送信及びメール送信の初期画面が表示部４０３に表示される。

図２は、図１に示す画像形成装置１の構成を示すブロック図である。画像形成装置１は装置本体１００、原稿読取部２００、原稿給送部３００、操作部４００、制御部５００及び通信部６００がバスによって相互に接続された構成を有する。装置本体１００、原稿読取部２００、原稿給送部３００及び操作部４００に関しては既に説明したので、説明を省略する。

制御部５００はＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)及び画像メモリー等を備える。ＣＰＵは画像形成装置１を動作させるために必要な制御を、装置本体１００等の画像形成装置１の上記構成要素に対して実行する。ＲＯＭは画像形成装置１の動作の制御に必要なソフトウェアを記憶している。ＲＡＭはソフトウェアの実行時に発生するデータの一時的な記憶及びアプリケーションソフトの記憶等に利用される。画像メモリーは画像データ(原稿読取部２００から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリー受信の画像データ等)を一時的に記憶する。

通信部６００はファクシミリー通信部６０１及びネットワークＩ／Ｆ部６０３を備える。ファクシミリー通信部６０１は相手先ファクシミリーとの電話回線の接続を制御するＮＣＵ(Network Control Unit)及びファクシミリー通信用の信号を変復調する変復調回路を備える。ファクシミリー通信部６０１は電話回線６０５に接続される。

ネットワークＩ／Ｆ部６０３はＬＡＮ(Local Area Network)６０７に接続される。ネットワークＩ／Ｆ部６０３はＬＡＮ６０７に接続されたパソコン等の端末装置との間で通信を実行するための通信インターフェイス回路である。

図３は、本実施形態に係る画像形成装置１に備えられる電流制御システムの回路図である。このシステムは、電源部１１、負荷用電流測定部１３、総電流制御部２５、補助電源２７及びＩＨ(Induction Heating)制御部２９を備える。

画像形成装置１は画像データを基にして画像を形成し、定着部１０５においてその画像を用紙に定着させて出力する。

電源部１１は負荷用電流生成部の一例であり、商用電源ＡＣからの電流を、負荷用電流として、画像形成装置１において、ジョブの実行に用いられる負荷１９に供給する。ここでいう負荷とは、定着部１０５以外の負荷であり、用紙搬送系、パンチ処理部、ステープル処理部等に用いられるモーター、ソレノイド等を意味する。

電源部１１の構成を詳細に説明する。電源部１１は商用電源ＡＣから供給される交流電圧を用いて、画像形成装置１の動作に用いられる電源電圧を生成する。画像形成装置１はそれぞれ異なる電圧の直流を生成する複数の電源部(複数の負荷用電流生成部)を備えており、図３にはその中の一つが示されている。電源部１１は画像形成装置１のステープル処理部の負荷１９を駆動する電源電圧(言い換えれば、負荷用電流)を生成する。他の電源部は、例えば、用紙搬送系に用いられる負荷や、パンチ処理に用いられる負荷を駆動する電源電圧を生成する。

画像形成装置１は電源ライン１７を備える。電源ライン１７は画像形成装置１の複数の電源部(電源部１１を含む)を商用電源ＡＣと接続する。

電源部１１はダイオードブリッジＤ１、ダイオードＤ２、コンデンサーＣ１，Ｃ２、トランスＴ、トランジスタＱ(スイッチング素子)、抵抗Ｒ１，Ｒ２及びスイッチング制御部２１を備える。

電源ライン１７を通して商用電源ＡＣから供給された交流電圧が、ダイオードブリッジＤ１で整流された後、コンデンサーＣ１で平滑される。そして、コンデンサーＣ１の両端電圧がトランスＴの一次巻線とトランジスタＱとの直列回路に印加される。

トランジスタＱのゲートはスイッチング制御部２１に接続されている。スイッチング制御部２１からの制御信号に応じてトランジスタＱがオンオフすると、トランスＴの一次巻線に高周波電流が流れて、電磁結合によりトランスＴの二次巻線に高周波電圧が誘起される。トランスＴの二次巻線に誘起された高周波電圧は、ダイオードＤ２で整流された後、コンデンサーＣ２で平滑されて、電源電圧Ｖｄが生成される。電源電圧Ｖｄは負荷１９に供給される。

電源電圧Ｖｄは抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路で分圧される。そして、その分圧電圧がスイッチング制御部２１へ出力することにより、電源電圧Ｖｄをスイッチング制御部２１にフィードバックしている。スイッチング制御部２１はフィードバックされた電圧が予め設定された目標値に近づくように、トランジスタＱをオンオフさせるデューティ比を変化させることにより、電源電圧Ｖｄが予め設定された一定の電圧になるように制御している。

ＩＨ制御部２９は、定着用電流生成部の一例であり、商用電源ＡＣからの電流を、定着用電流として定着部１０５に供給する。定着部１０５は電磁誘導加熱により用紙に画像を定着させるＩＨ定着装置である。本実施形態では、電源部１１及び他の電源部が接続される商用電源ＡＣと、ＩＨ制御部２９が接続される商用電源ＡＣとを異ならせているが、同じでもよい。なお、定着部１０５として、ハロゲンランプ式の定着装置を用いることも可能である。

負荷用電流測定部１３は、商用電源ＡＣから電源部１１及び他の電源部に投入されている総電流を測定する。すなわち、負荷用電流測定部１３は、商用電源ＡＣから画像形成装置１に投入されている負荷用電流を測定する。負荷用電流測定部１３はカレントトランスＣＴ、抵抗Ｒ３,Ｒ４、ダイオードブリッジＤ３、コンデンサーＣ３及びアナログデジタル変換部２３を備える。

カレントトランスＣＴは電源ライン１７に接続されており、一次巻線と二次巻線を備える。電源ライン１７の一部がカレントトランスＣＴの一次巻線にされている。電源ライン１７には画像形成装置１に投入される負荷用電流が流れており、負荷用電流をカレントトランスＣＴによって微小電流に変換する。微小電流が流れるカレントトランスＣＴの二次巻線には抵抗Ｒ３、ダイオードブリッジＤ３、抵抗Ｒ４、コンデンサーＣ３がそれぞれ並列に接続されている。

抵抗Ｒ３により微小電流に応じた電圧信号を得ている。このように抵抗Ｒ３はカレントトランスＣＴにより検出された電流を電圧信号に変換して出力する電流電圧変換部として機能する。この電圧信号は整流ダイオードの一例であるダイオードブリッジＤ３により全波整流された後、平滑コンデンサーの一例であるコンデンサーＣ３で平滑化される。抵抗Ｒ４はコンデンサーＣ３に対する放電抵抗であり、抵抗Ｒ４を小さくすることにより、総電流の変化に対する電圧信号の追従性を高めることができる。

コンデンサーＣ３で平滑化された電圧信号はアナログデジタル変換部２３でデジタル信号に変換される。従って、デジタルアナログ変換部２３は抵抗Ｒ３(電流電圧変換部)から出力された電圧信号をデジタル信号に変換している。このデジタル信号は総電流制御部２５に送られる。

総電流制御部２５は、定着用電流と負荷用電流とを加えた電流を、二つの商用電源ＡＣから画像形成装置１に投入される総電流とし、予め定められた制限値以下に、総電流を制御する。総電流制御部２５は、総電流制御部２５がＩＨ制御部２９に命令した定着用電流の値と、負荷用電流測定部１３によって測定された負荷用電流の値とを加えた値を総電流とする。総電流制御部２５は、画像形成装置１の制御部５００に含まれるＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭによって実現される。

補助電源２７は、キャパシターにより構成され、負荷用電流が供給される負荷１９に補助電流を供給する。キャパシターの換わりに、補助電源２７として充電池を用いることもできる。

補助電源２７は、電源部１１が電力を供給する負荷１９に接続されている。また、補助電源２７の一方の電極と負荷１９とを接続する配線には、ダイオードＤ４、第２のスイッチＳＷ２、補助電流測定部３１が直列に接続されている。

補助電流測定部３１は、補助電源２７から負荷１９に供給される補助電流を測定する。補助電流測定部３１は、負荷用電流測定部１３と同様の構成を有する。第２のスイッチＳＷ２は、総電流制御部２５の制御によってオンオフが切り換えられる。第２のスイッチＳＷ２がオン状態の場合、補助電源２７であるキャパシターが放電し、補助電流が負荷１９に供給される。第２のスイッチＳＷ２がオフ状態の場合、補助電源２７と負荷１９とが切り離され、補助電流が負荷１９に供給されない。

ダイオードＤ４は、第２のスイッチＳＷ２がオン状態のときに、電源部１１で生成された負荷用電流が、補助電源２７に流れるのをブロックする機能を有する。

また、補助電源２７の一方の電極は、トランスＴの二次巻線、ダイオードＤ２及びコンデンサーＣ２を接続する配線のうち、ダイオードＤ２とコンデンサーＣ２とを接続する配線に、第１のスイッチＳＷ１を介して接続されている。このように、第１のスイッチＳＷ１は、補助電源２７と電源部１１(負荷用電流生成部)とを接続する配線に設けられている。第１のスイッチＳＷ１は、総電流制御部２５によってオンオフが切り換えられる。第１のスイッチＳＷ１がオン状態の場合、電源部１１からの負荷用電流が補助電源２７に供給されて、補助電源２７が充電される。第１のスイッチＳＷ１がオフ状態の場合、電源部１１と補助電源２７とが切り離され、補助電源２７の充電が停止される。

本実施形態に係る画像形成装置１で実行される電流制御を説明する。図４及び図５は、この電流制御を示すタイムチャートである。図６は、この電流制御を示すフローチャートである。図４は、負荷用電流に補助電流を加えた電流が、負荷１９に供給すべき電流として足りないので、定着用電流を減少させるフィードフォワード制御がされる場合である。図５は、負荷用電流に補助電流を加えた電流が、負荷１９に供給すべき電流として足りるので、定着用電流を減少させるフィードフォワード制御がされない場合である。

商用電源ＡＣから画像形成装置１に投入される総電流の制限値を１５．０Ａ、定着用電流の目標値を１０．０Ａ、フィードフォワード制御による定着用電流の減少量を１．０Ａとする。

図４及び図５を参照して、負荷用電流にはピーク期間ｔが周期的に発生している。ピーク期間ｔとは、補助電流を負荷１９に供給する制御又は定着用電流をフィードフォワード制御しなければ、総電流が制限値を超えることになる負荷用電流の期間である。例えば、画像形成装置１が、所定枚数印刷する処理をした後、これらをステープル処理するジョブを実行すると、ステープル処理の期間がピーク期間ｔとなる。そのジョブを実行する毎にピーク期間ｔが発生する。

総電流制御部２５は、総電流が制限値である１５．０Ａを超えたか判断する(ステップＳ１)。総電流制御部２５は、ＩＨ制御部２９に目標値である１０．０Ａの定着用電流を生成させている。また、図４及び図５に示す時刻Ｔ１まで、負荷用電流測定部１３によって測定される負荷用電流が５．０Ａである。従って、時刻Ｔ１までにおいて、総電流が１５．０Ａ(＝１０．０Ａ＋５．０Ａ)なので、総電流制御部２５は、総電流が１５．０Ａを超えたと判断せず(ステップＳ１でＮｏ)、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１の処理が繰り返される。

時刻Ｔ１から、負荷用電流測定部１３によって測定される負荷用電流が５．０Ａより増え始め、図４及び図５に示す時刻Ｔ２で、５．２Ａに到達しているので、総電流制御部２５は、総電流が制限値である１５．０Ａを超えたと判断する(ステップＳ１でＹｅｓ)。５．２Ａは、総電流が１５．０Ａを超えたかを判断する判断値の一例である。

総電流制御部２５は、総電流が制限値を超えた状態を解消するために、図４及び図５に示すように、電源部１１に負荷用電流を５．０Ａまで下げる制御を実行させ、かつ負荷１９に必要な電流を供給するために、補助電源２７から補助電流を負荷１９に供給させる制御をする(ステップＳ２)。これにより、負荷１９には、負荷用電流(５．０Ａ)に補助電流を加えた電流が供給され、かつ総電流は制限値である１５．０Ａにされる(図４及び図５に示す時刻Ｔ２以降)。

補助電源２７から補助電流を負荷１９に供給させる制御を、図３を用いて具体的に説明すると、総電流制御部２５は、第１のスイッチＳＷ１を操作する制御をして補助電源２７と電源部１１とを切り離し、かつ第２のスイッチＳＷ２を操作する制御をして補助電源２７と負荷１９とを接続する。これにより、電源部１１(負荷用電流生成部)からの電流を用いた補助電源２７の充電を停止し、かつ補助電源２７から負荷１９に補助電流を供給する。

総電流制御部２５は、負荷用電流に補助電流を加えた電流が、負荷１９に供給すべき電流として足りないか判断する(ステップＳ３)。本実施形態では、補助電流が予め定められたしきい値に到達したとき、負荷用電流に補助電流を加えた電流が、負荷１９に供給すべき電流として足りないと判断される。図４では、ピーク期間ｔ中の時刻Ｔ３において、補助電流がしきい値に到達しているので、負荷用電流に補助電流を加えた電流が、負荷１９に供給すべき電流として足りないことが示されている。これに対して、図５では、ピーク期間ｔ中において、補助電流がしきい値に到達していないので、負荷用電流に補助電流を加えた電流が、負荷１９に供給すべき電流として足りていることが示されている。

まず、図４の場合から説明する。総電流制御部２５は、時刻Ｔ３において、補助電流測定部３１によって測定された補助電流がしきい値に到達したので、負荷用電流に補助電流を加えた電流が、負荷１９に供給すべき電流として足りないと判断する(ステップＳ３でＹｅｓ)。

そして、総電流制御部２５は、定着用電流を１．０Ａだけ減少するフィードフォワード制御を、ＩＨ制御部２９に実行させ、かつ負荷用電流を増加する制御を電源部１１に実行させる(ステップＳ４)。また、総電流制御部２５は、図３に示す第１のスイッチＳＷ１を操作する制御をして補助電源２７と電源部１１とを接続し、かつ第２のスイッチＳＷ２を操作する制御をして補助電源２７と負荷１９とを切り離す。これにより、電源部１１からの電流を用いて補助電源２７を充電し、かつ補助電源２７から負荷１９に補助電流を供給することを停止する。

フィードバック制御でなく、フィードフォワード制御としたのは、定着用電流を、直ちに、予め定められた減少量だけ減少させることができるので、負荷用電流が増加しても、総電流が制限値を超えないようにできるからである。

ここで、実行されるフィードフォワード制御について簡単に説明する。ピーク期間ｔが生じる処理とその処理に割り当てられた定着用電流の減少量とを対応付けたデータが、ＩＨ制御部２９に含まれる記憶部に予め記憶されている。例えば、ステープル処理では定着用電流の減少量ｄ１、パンチ処理では定着用電流の減少量ｄ２が割り当てられる。フィードフォワード制御後に負荷用電流が増加しても総電流が制限値を超えないように、定着用電流の減少量が定められている。ＩＨ制御部２９は、ピーク期間ｔが生じる処理に割り当てられた減少量(ここでは、１．０Ａ)だけ、定着用電流を減少させる制御をする。

ＩＨ制御部２９は、定着用電流を減少させるフィードフォワード制御をした後、定着用電流を目標値である１０．０Ａまで増加させる制御を開始する(ステップＳ５：時刻Ｔ３)。この制御では、総電流が制限値を超えないようにするために、ＰＩＤ(proportional-integral-derivative)制御のようなフィードバック制御が用いられる。このように、ＩＨ制御部２９は、商用電源ＡＣからの電流を、定着用電流として定着部１０５に供給し、総電流が制限値を超えることにより、定着用電流を予め定められた減少量だけ減少させるフィードフォワード制御をした場合、定着用電流を目標値まで増加させるフィードバック制御をする。

フィードバック制御では、定着用電流を目標値まで増加させるのに比較的時間を要する。従って、定着用電流を減少させるフィードフォワード制御をすれば、その後、定着用電流を目標値まで増加させるフィードバック制御がされるので、総電流を制限値まで使用できない期間が発生する(時刻Ｔ３から時刻Ｔ５までの期間)。

時刻Ｔ３以降、負荷用電流が増加し続け、かつ、フィードバック制御によって定着用電流が増加しているので、総電流も増加し続ける。しかしながら、時刻Ｔ３において、定着用電流がフィードフォワード制御されて、総電流が減少されたので(この例では総電流の減少量が１．０Ａ)、総電流が１５．０Ａ以下にされている。

負荷用電流は、時刻Ｔ４で最大値となり、その後、減少して、時刻Ｔ５で、５．０Ａまで減少し、ピーク期間ｔが終了する。そして、ステップＳ１へ戻る。

一方、図５に示すように、総電流制御部２５は、補助電流測定部３１によって測定された補助電流がしきい値に到達したと判断しなければ、負荷用電流に補助電流を加えた電流が、負荷１９に供給すべき電流として足りていると判断する(ステップＳ３でＮｏ)。

ステップＳ３でＮｏの場合、総電流制御部２５は、ピーク期間ｔが終了したか判断する(ステップＳ６)。総電流が制限値を超えたと判断されることにより(ステップＳ１でＹｅｓ)、総電流制御部２５は、ピーク期間ｔの計測を開始し、処理に応じて予め割り当てられたピーク期間ｔが経過したか判断する。例えば、ステープル処理ではピーク期間ｔ１、パンチ処理ではピーク期間ｔ２が設定され、総電流制御部２５の記憶部に、それらのデータが予め記憶されている。総電流制御部２５は、ピーク期間ｔを経過したと判断すれば、ピーク期間ｔが終了したと判断する。

総電流制御部２５が、ピーク期間ｔが終了したと判断しなければ(ステップＳ６でＮｏ)、ステップＳ３の処理に戻る。総電流制御部２５が、ピーク期間ｔが終了したと判断すれば(ステップＳ６でＹｅｓ)、ステップＳ１の処理へ戻る。

次に、比較例の電流制御を説明する。図７は、比較例の電流制御を示すタイムチャートである。比較例では、負荷１９への補助電流の供給がなく、このためフィードフォワード制御での定着用電流の減少量(２．０Ａ)が、本実施形態に比べて大きくされている。総電流の制限値(１５．０Ａ)、定着用電流の目標値(１０．０Ａ)、ピーク期間ｔの長さは、本実施形態と同じである。

比較例は本実施形態と同様に、時刻Ｔ１から、負荷用電流が５．０Ａより増え始め、時刻Ｔ２で、５．２Ａに到達している。従って、比較例は本実施形態と同様に、時刻Ｔ２において、総電流が制限値である１５．０Ａを超えたと判断される。

比較例では本実施形態と異なり、負荷１９に補助電流を供給する制御しないので、総電流が制限値を超えたと判断されると、減少量２．０Ａのフィードフォワード制御が定着用電流に対して実行される(時刻Ｔ２)。フィードフォワード制御後に負荷用電流が増加しても総電流が制限値を超えないように、定着用電流の減少量が定められている。比較例では補助電流を負荷１９に供給しないので、本実施形態と比べて減少量が大きくされている(２．０Ａ)。

フィードフォワード制御により、総電流は１５．２Ａから２．０Ａ減少するので、時刻Ｔ２以降、負荷用電流が増加しても、総電流を制限値以下にすることができる。

本実施形態と比較例とを考察すると、以下のことが言える。図４及び図７に示すように、定着用電流をフィードフォワード制御後に定着用電流を目標値にするフィードバック制御(以下、フィードバック制御)を実行した場合、総電流が制限値を超えないようにするために、定着用電流を目標値まで増加させるのに比較的時間を要する。フィードバック制御の期間は、総電流を制限値まで使用できない期間となる。本実施形態では、時刻Ｔ３から時刻Ｔ５までがフィードバック制御の期間(総電流を制限値まで使用できない期間)となる。比較例では、時刻Ｔ２から時刻Ｔ６までがフィードバック制御の期間(総電流を制限値まで使用できない期間)となる。

フィードフォワード制御での定着用電流の減少量は、比較例の減少量(２．０Ａ)が本実施形態の減少量(１．０Ａ)に比べて大きい。これは、比較例では負荷１９に補助電流を供給しないので、本実施形態に比べて、定着用電流の減少量を大きくしなければ、負荷用電流の増加によって総電流が制限値を超えてしまうからである。本実施形態は比較例と比べて、フィードフォワード制御での定着用電流の減少量が小さいので、本実施形態は比較例と比べて、フィードバック制御の期間が短くなる。

本実施形態の主な効果を説明する。本実施形態において、総電流制御部２５は、負荷用電流が増加することによって総電流が制限値を超えると、以下の二つの制御をする。一つは、総電流を制限値以下に制御する(ステップＳ２、図４及び図５の時刻Ｔ２)。これにより、商用電源ＡＣから画像形成装置１に投入されている総電流が、制限値を超えることを抑制できる。他の一つは、補助電源２７から負荷１９に補助電流を供給させて、負荷用電流に補助電流を加えた電流を負荷１９に供給する制御をする(ステップＳ２、図４及び図５の時刻Ｔ２以降)。これにより、必要な大きさの電流を負荷１９に供給することが可能となるので、画像形成装置１パフォーマンスの低下を抑制できる。

また、総電流制御部２５は、負荷用電流に補助電流を加えた電流が、負荷１９に供給すべき電流として足りる場合(ステップＳ３でＮｏ)、図５に示すように、定着用電流を減少させるフィードフォワード制御をＩＨ制御部２９に実行させない。このため、定着用電流を目標値まで増加させるフィードバック制御がされないので、総電流を制限値まで使用できない期間の発生を防止できる。

一方、総電流制御部２５は、負荷用電流に補助電流を加えた電流が、負荷１９に供給すべき電流として足りない場合(ステップＳ３でＹｅｓ)、図４に示すように、定着用電流を減少させるフィードフォワード制御をＩＨ制御部２９に実行させ、かつ負荷用電流を増加させる制御を電源部１１に実行させる(時刻Ｔ３以降)。これにより、総電流を制限値以下に制御しつつ、負荷１９のパフォーマンスの低下を抑制している。負荷１９には負荷用電流に加えて補助電流が供給されていたので、定着用電流の減少量(下げ幅)を小さくできる。従って、フィードバック制御によって定着用電流を目標値まで増加させるのに要する期間を短くできるので、総電流を制限値まで使用できない期間を短くすることができる。

本実施形態によれば、図４の時刻Ｔ２から時刻Ｔ５に示す負荷用電流のピーク期間ｔ中(例えば、パンチ処理やステープル処理の期間中)に、定着用電流のフィードバック制御を終了させることができるように、ＩＨ制御部２９では定着用電流の減少量(下げ幅)が設定され、かつ補助電源２７では負荷１９に供給可能な補助電流の値が設定されている。これにより、ピーク期間ｔ以降に、総電流を制限値まで使用できない期間が発生することを防止できる。

これに対して、図７に示すように、比較例では、ピーク期間ｔ中にフィードバック制御が終了(すなわち、フィードバック制御によって定着用電流が目標値になる)していないので、ピーク期間ｔ以降に、総電流を制限値まで使用できない期間が発生している(時刻Ｔ５から時刻Ｔ６までの斜線領域)。

補助電流の値を大きくすれば、定着用電流の減少量を小さくできる。定着用電流の減少量を小さくすれば、フィードバック制御の期間を短くできる。従って、補助電流の値及び定着用電流の減少量をそれぞれ適切に設定することにより、ピーク期間ｔ中にフィードバック制御を終了させることができる。

本実施形態によれば、ステップＳ２において、総電流制御部２５は、第１のスイッチＳＷ１を操作する制御をして補助電源２７と電源部１１とを切り離し、かつ第２のスイッチＳＷ２を操作する制御をして補助電源２７と負荷１９とを接続する。これにより、補助電源２７の充電を停止し、かつ補助電流を負荷１９に供給する。そして、ステップＳ４において、総電流制御部２５は、第１のスイッチＳＷ１を操作する制御をして補助電源２７と電源部１１とを接続し、かつ第２のスイッチＳＷ２を操作する制御をして補助電源２７と負荷１９とを切り離す。これにより、電源部１１からの電流を用いて補助電源２７を充電し、かつ負荷１９に補助電流を供給するのを停止する。

このように、本実施形態によれば、負荷用電流が増加することにより総電流が制限値を超える場合、補助電流を負荷１９に供給する(ステップＳ２)。そして、負荷用電流に補助電流を加えた電流が、負荷１９に供給すべき電流として足りないので、定着用電流を減少させるフィードフォワード制御をした場合(ステップＳ４)、電源部１１からの電流を用いて補助電源２７を充電している。従って、ピーク期間ｔが周期的に発生する場合、放電と充電とのサイクルを繰り返すことができる。

また、本実施形態によれば、ステップ５において、図４に示すように、補助電流測定部３１によって測定された補助電流が予め定められたしきい値まで増加したとき(時刻Ｔ３)、総電流制御部２５は、負荷用電流に補助電流を加えた電流が負荷１９に供給すべき電流として足りないと判断する(ステップＳ３)。負荷用電流に補助電流を加えた電流が負荷１９に供給すべき電流として足りるか否かの判断のタイミングとして、補助電源２７であるキャパシターが放電し尽くしたタイミングがある。しかし、キャパシターが放電し尽くしたタイミングの判断は、容易でないので、補助電流が予め定められたしきい値まで増加したときを、上記判断のタイミングにしている。

本実施形態によれば、負荷用電流が増加することによって総電流が制限値を超えるか否かの判定をするので(ステップＳ１)、負荷用電流の増加を特定すること、及び、総電流の値を特定することが必要となる。図３に示すように、本実施形態において、総電流制御部２５は、総電流制御部２５がＩＨ制御部２９に命令した定着用電流の値と、負荷用電流測定部１３によって測定された負荷用電流の値とを加えた値を総電流とする。これにより、負荷用電流の増加を特定すること、及び、総電流の値を特定することができる。

１ 画像形成装置
１１ 電源部(負荷用電流生成部の一例)
２７ 補助電源
２９ ＩＨ制御部(定着用電流生成部の一例)
ＡＣ 商用電源
ＳＷ１ 第１のスイッチ
ＳＷ２ 第２のスイッチ

Claims (5)

1. 画像データを基にして画像を形成し、前記画像を用紙に定着させて出力する画像形成装置であって、
   前記画像を前記用紙に定着させる定着部と、
   前記画像形成装置において、ジョブの実行に用いられる負荷と、
   定着用電流と負荷用電流とを加えた電流を、商用電源から前記画像形成装置に投入される総電流とし、予め定められた制限値以下に、前記総電流を制御する総電流制御部と、
   前記負荷に補助電流を供給する補助電源と、を備え、
   前記総電流制御部は、(ａ)前記負荷用電流が増加することによって前記総電流が前記制限値を超える場合、前記総電流を前記制限値以下に制御し、かつ、前記補助電源から前記負荷に前記補助電流を供給させることにより、前記負荷用電流に前記補助電流を加えた電流を前記負荷に供給する制御をし、
   前記画像形成装置は、さらに、
   前記商用電源からの電流を、前記定着用電流として前記定着部に供給し、前記総電流が前記制限値を超えることにより、前記定着用電流を予め定められた減少量だけ減少させるフィードフォワード制御をした場合、前記定着用電流を目標値まで増加させるフィードバック制御をする定着用電流生成部と、
   前記商用電源からの電流を、前記負荷用電流として前記負荷に供給する負荷用電流生成部と、を備え、
   前記総電流制御部は、(ｂ)前記(ａ)において、前記負荷用電流に前記補助電流を加えた電流が、前記負荷に供給すべき電流として足りる場合、前記フィードフォワード制御を前記定着用電流生成部に実行させず、(ｃ)前記(ａ)において、前記負荷用電流に前記補助電流を加えた電流が、前記負荷に供給すべき電流として足りない場合、前記フィードフォワード制御を前記定着用電流生成部に実行させ、かつ、前記負荷用電流を増加する制御を前記負荷用電流生成部に実行させる画像形成装置。
2. 前記補助電流を前記負荷に供給する制御又は前記定着用電流を前記フィードフォワード制御しなければ、前記総電流が前記制限値を超えることになる前記負荷用電流の期間であるピーク期間中に、前記フィードバック制御によって前記定着用電流が前記目標値になるように、前記定着用電流生成部では前記定着用電流の前記減少量が設定され、かつ前記補助電源では前記負荷に供給可能な前記補助電流の値が設定されている請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記補助電源は、キャパシターによって構成されており、
   前記画像形成装置は、
   前記補助電源と前記負荷用電流生成部とを接続する配線に設けられた第１のスイッチと、
   前記補助電源と前記負荷とを接続する配線に設けられた第２のスイッチと、を備え、
   前記総電流制御部は、(ｄ)前記(ａ)において、前記第１のスイッチを操作して前記補助電源と前記負荷用電流生成部とを切り離し、かつ前記第２のスイッチを操作して前記補助電源と前記負荷とを接続することにより、前記負荷用電流生成部からの電流を用いた前記補助電源の充電を停止し、かつ前記補助電源から前記負荷に前記補助電流を供給し、(ｅ)前記(ｃ)において、前記第１のスイッチを操作して前記補助電源と前記負荷用電流生成部とを接続し、かつ前記第２のスイッチを操作して前記補助電源と前記負荷とを切り離すことにより、前記負荷用電流生成部からの電流を用いて前記補助電源を充電し、かつ前記補助電源から前記負荷に前記補助電流を供給することを停止する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記補助電流を測定する補助電流測定部を備え、
   前記総電流制御部は、前記(ｄ)の制御後、前記補助電流測定部によって測定された前記補助電流が予め定められたしきい値まで増加したとき、前記(ｅ)の制御をする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記負荷用電流を測定する負荷用電流測定部を備え、
   前記総電流制御部は、前記総電流制御部が前記定着用電流生成部に命令した前記定着用電流の値と、前記負荷用電流測定部によって測定された前記負荷用電流の値とを加えた値を前記総電流とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
   

Images