電源装置及び画像形成装置
【課題】電源にキャパシタを用いる場合に安定した電力供給を行う技術を提供する。
【解決手段】電源装置１は、電気二重層キャパシタ３０を介して電源を供給する構成であって、電気二重層キャパシタ３０の温度を検知する温度検知手段４０と、電気二重層キャパシタ３０を加熱するヒータ５０と、温度検知手段４０による温度検知信号に基づいてヒータ５０の加熱温度を制御する制御手段６０と、を備える。
【解決手段】電源装置１は、電気二重層キャパシタ３０を介して電源を供給する構成であって、電気二重層キャパシタ３０の温度を検知する温度検知手段４０と、電気二重層キャパシタ３０を加熱するヒータ５０と、温度検知手段４０による温度検知信号に基づいてヒータ５０の加熱温度を制御する制御手段６０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力供給源として電気二重層キャパシタを用いた電源装置が知られている。また、レーザ式のプリンタ、複写機などの画像形成装置では、感光体ドラム上へのトナー像を現像する書込ユニットや用紙上に転写されたトナー像を熱定着する定着器などの各機能部に電力供給する電源部に電気二重層キャパシタを用いるものがある。
【０００３】
上述した電気二重層キャパシタは、温度が低いほうが内部インピーダンスが高い特性を有している。例えば、０°Ｃでは２０°Ｃ時の約２倍のインピーダンスがある。このため、キャパシタを用いて電力供給を行う場合は、電力供給時の電流が大電流となるほど電圧降下が大きくなり、十分な出力が得られないばかりか電力損失も大きくなるという問題があった。
【０００４】
このような問題に対して、例えば特許文献１には、低温時にキャパシタの静電容量が低下し、内部抵抗が増大する特性を補償するため、充電電圧を制御する技術が開示されている。特許文献２には、電池の内部抵抗が増加する方向の温度変化を検知した場合に充電電流を抑制して電圧降下を抑制する技術が開示されている。特許文献３には、急激な負荷変動時にも蓄電装置を用いる電源から取り出す電流の変化を少なくして損失を抑制する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１４２３７３号公報
【特許文献２】特開２００４−７４８７４号公報
【特許文献３】特開２００４−１６６５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来技術では、いまだ十分に安定した電力供給を得ることができず、電気二重層キャパシタにおける電力損失も十分に改善することはできなかった。
【０００６】
本発明の課題は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、電源に電気二重層キャパシタを用いる場合に安定した電力供給を行う技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、電気二重層キャパシタを介して電源を供給する電源装置であって、
前記電気二重層キャパシタの温度を検知する温度検知手段と、
前記電気二重層キャパシタを加熱する加熱手段と、
前記温度検知手段により検出された温度検出信号に基づいて、前記加熱手段の加熱温度を制御する制御部と、
を備える。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記温度検知手段は、前記電気二重層キャパシタ自身又はその周囲温度を検知する。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記制御手段は、前記温度検知手段による温度検出信号に基づいた検知温度が予め設定された温度範囲に収まるように、前記加熱手段を制御する。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が前記温度範囲を上回る場合に、前記加熱手段による前記電気二重層キャパシタの加温を停止させる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が前記温度範囲を下回る場合に、前記加熱手段による前記電気二重層キャパシタの加温を開始させる。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、電気二重層キャパシタを介して電源を自装置内の各機能部に供給する電源手段を有する画像形成装置において、
前記電気二重層キャパシタの温度を検知する温度検知手段と、
前記電気二重層キャパシタを加熱する加熱手段と、
前記温度検知手段により検出された温度検出信号に基づいて、前記加熱手段の加熱温度を制御する制御部と、
を備える。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記温度検知手段は、前記電気二重層キャパシタ自身又はその周囲温度を検知する。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の発明において、前記制御手段は、前記温度検知手段による温度検出信号に基づいた検知温度が予め設定された温度範囲に収まるように、前記加熱手段を制御する。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が前記温度範囲を上回る場合に、前記加熱手段による前記電気二重層キャパシタの加温を停止させる。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が前記温度範囲を下回る場合に、前記加熱手段による前記電気二重層キャパシタの加温を開始させる。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の発明において、前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が予め設定された下限温度を下回る場合に、前記各機能部の動作モードを動作禁止モードに設定する。
【００１８】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の発明において、前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が予め設定された下限温度を下回る場合に、前記電源手段から電力供給される各機能部の中で、前記電気二重層キャパシタから電力供給される機能部の動作モードを動作禁止モードに設定する。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１、６に記載の発明によれば、検知された電気二重層キャパシタの温度に基づいて当該電気二重層キャパシタを加熱することができ、電気二重層キャパシタの温度特性にともなう電力損失を抑え、安定した電力供給を行うことができる。
【００２０】
請求項２、７に記載の発明によれば、電気二重層キャパシタ自身又はその周囲温度を検知できる。
【００２１】
請求項３、８に記載の発明によれば、電気二重層キャパシタの温度を予め設定された温度範囲に収まるように調節できる。
【００２２】
請求項４、９に記載の発明によれば、電気二重層キャパシタの温度が予め設定された温度範囲を上回る場合に、加熱を停止させてその温度範囲に戻るように調節できる。
【００２３】
請求項５、１０に記載の発明によれば、電気二重層キャパシタの温度が予め設定された温度範囲を下回る場合に、加熱を開始させてその温度範囲に戻るように調節できる。
【００２４】
請求項１１に記載の発明によれば、電気二重層キャパシタの電力損失が大きくなる下限温度を下回る場合では、動作禁止モードに設定することで、電気二重層キャパシタを介した電力供給が行われないようにして、電気二重層キャパシタの電力損失を小さくすることができる。
【００２５】
請求項１２に記載の発明によれば、電気二重層キャパシタの電力損失が大きくなる下限温度を下回る場合では、電気二重層キャパシタを介して電力供給される機能部の動作モードを動作禁止モードに設定することで、電気二重層キャパシタを介した電力供給が行われないようにして、電気二重層キャパシタの電力損失を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、この発明の実施の形態について図を参照して説明するが、この発明は以下の実施の形態に限定されない。また、この発明の実施の形態は発明の最も好ましい形態を示すものであり、発明の範囲を限定するものではない。
【００２７】
［第１の実施の形態］
第１の実施の形態に係る電源装置について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る電源装置１の機能的構成を模式的に示すブロック図である。図２は、電源装置１の動作を示すフローチャートである。図３は、電気二重層キャパシタ３０の温度と内部抵抗値との関係を示すグラフである。
【００２８】
先ず、電源装置の構成について説明する。図１に示すように、電源装置１は、外部電源１０、電流制限回路２０、電気二重層キャパシタ３０、温度検知手段４０、ヒータ５０、制御手段６０を有する構成である。
【００２９】
電源装置１は、商用電源などである外部電源１０から供給される電力を電流制限回路２０で調整し、電気二重層キャパシタ３０に充電するとともに、当該電気二重層キャパシタ３０を介して電力を接続機器２へ供給する。
【００３０】
電気二重層キャパシタ３０は、固体電極（例えば、活性炭）と電解液の境面に電荷が蓄積される電気二重層現象を利用したキャパシタである。この電気二重層キャパシタを用いることで、小型でファラド（Ｆ）単位の大容量の静電容量を得ることができる。また、特別な充放電管理回路が不要であるとともに、短時間で充電できる。
【００３１】
温度検知手段４０は、温度に応じたアナログ電気信号を出力するサーミスタ等と、当該アナログ電気信号をデジタル変換して温度検知信号を出力する変換器とを有している（いずれも特に図示しない）。温度検知手段４０は、サーミスタ等により電気二重層キャパシタ３０自身の温度又はその周囲温度を検知してその温度検知信号を制御手段６０に出力する。
【００３２】
ヒータ５０は、ハロゲンヒータ、カーボンヒータ、電熱線、セラミックヒータ又は誘導加熱（ＩＨ：Induction Heating）コイル等などの発熱体と、当該発熱体に駆動電流を供給する駆動回路と、を有している（いずれも特に図示しない）。発熱体は電気二重層キャパシタ３０近傍に設けられており、当該発熱体の熱が均一に電気二重層キャパシタ３０に伝導するようになっている。なお、発熱体は、電気二重層キャパシタ３０を加熱可能であれば、電気二重層キャパシタ３０と熱伝導率の高い金属などで接続される構成であってもよい。駆動回路は、制御手段６０から出力されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号などの制御信号に基づいて供給する駆動電流を調整する。このため、ヒータ５０は、制御手段６０の制御の下、発熱体による加温開始／加温停止などを行うことで、電気二重層キャパシタ３０の温度調整が可能となっている。
【００３３】
制御手段６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を有する（いずれも特に図示しない）。制御手段６０は、ＣＰＵがＲＡＭの所定領域を作業領域として、ＲＯＭに予め格納された各種制御プログラムや設定データに基づいた処理を順次実行することで、電源装置１の動作を統括制御する。例えば、制御手段６０は、上述の制御プログラムを実行することで、温度検知手段４０から出力される温度検知信号に基づいて電気二重層キャパシタ３０の検知温度を算出する。
【００３４】
次に、電源装置１の制御手段６０が順次実行する動作処理について説明する。図２に示すように、処理が開始されると、温度検知手段４０からの検知信号に基づいて電気二重層キャパシタ３０の温度が検知される（ステップＳ１１）。
【００３５】
次いで、ステップＳ１１で検知された温度が制御温度範囲未満であるか否かが判定され（ステップＳ１２）、制御温度範囲未満である場合（ＹＥＳ）は、電気二重層キャパシタ３０を加温するようにヒータ５０がＯＮされる（ステップＳ１３）。
【００３６】
制御温度範囲とは、電気二重層キャパシタ３０における温度−内部抵抗の特性に基づいて予めＲＯＭなどに設定された温度範囲である。この電気二重層キャパシタ３０における温度−内部抵抗の特性は、図３に示すように、低温時に内部抵抗値が高くなる。制御温度範囲は、この特性に基づき、低温側については内部抵抗が顕著に高くなり始める温度よりも高い温度が制御温度下限Ｔ１として設定され、高温側については電気二重層キャパシタ３０を劣化させるなど悪影響を及ぼす上限温度Ｔ３よりも低い温度が制御温度上限Ｔ２として設定される。
【００３７】
ステップＳ１２において、検知された温度が制御温度範囲未満でない場合（ＮＯ）は、その検知された温度が制御温度範囲以下であるか否かが判定される（ステップＳ１４）。この判定において、検知された温度が制御温度範囲以下でない場合（ＮＯ）、即ち、検知された温度が制御温度範囲を超えた場合は、電気二重層キャパシタ３０の加温を停止するようにヒータ５０がＯＦＦされる（ステップＳ１５）。
【００３８】
電源装置１は、上述した動作を行うことで、電気二重層キャパシタ３０の温度を図３に例示した制御温度下限Ｔ１〜制御温度上限Ｔ２の間に収まるようにヒータ５０の加熱具合を制御している。このため、電源装置１は、接続機器への電力供給にキャパシタを用いる場合において、キャパシタにおける電力損失を抑え、安定した電力供給を行うことができる。
【００３９】
以上のように、電源装置１は、電気二重層キャパシタ３０を介して電源を供給する構成であって、電気二重層キャパシタ３０の温度を検知する温度検知手段４０と、電気二重層キャパシタ３０を加熱するヒータ５０と、温度検知手段４０による温度検知信号に基づいてヒータ５０の加熱温度を制御する制御手段６０と、を備える構成である。
【００４０】
このため、電源装置１は、電気二重層キャパシタ３０の温度特性に合わせて当該電気二重層キャパシタ３０の温度調節を行うことができるため、電気二重層キャパシタ３０における電力損失を抑え、接続機器２に対して安定した電力供給を行うことができる。
【００４１】
また、電源装置１は、制御手段６０の制御の下、温度検知手段４０による温度検知信号に基づいた検知温度が予め設定された温度範囲（制御温度下限Ｔ１〜制御温度上限Ｔ２）に収まるようにヒータ５０を制御する構成である。
【００４２】
このため、電源装置１は、電気二重層キャパシタ３０の温度を当該電気二重層キャパシタ３０において電力損失が少ない温度範囲などに調整できるため、接続機器２に対してより安定した電力供給を行うことができる。
【００４３】
また、電源装置１は、制御手段６０の制御の下、温度検知手段４０による検知温度が予め設定された温度範囲を上回る場合に、ヒータ５０による電気二重層キャパシタ３０の加温を停止させる構成である。このため、電源装置１は、電気二重層キャパシタ３０の温度が当該電気二重層キャパシタ３０において電力損失が少ない温度範囲などを上回った場合に、ヒータ５０の駆動を停止して電気二重層キャパシタ３０の温度をその温度範囲に戻すように調節できる。
【００４４】
また、電源装置１は、制御手段６０の制御の下、温度検知手段４０による検知温度が予め設定された温度を下回る場合に、ヒータ５０による電気二重層キャパシタ３０の加温を開始させる構成である。このため、電源装置１は、電気二重層キャパシタ３０の温度が当該電気二重層キャパシタ３０において電力損失が少ない温度範囲などを下回った場合に、ヒータ５０の駆動を開始して電気二重層キャパシタ３０の温度をその温度範囲に戻すように調節できる。
【００４５】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態に係る画像形成装置について、図４〜図８を参照して説明する。なお、前述した第１の実施の形態と同一構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４６】
図４は、本実施の形態に係る画像形成装置１００の機能的構成を模式的に示すブロック図である。図５は、電源部１１６の内部構成を示すブロック図である。図６は、画像形成装置１００の動作を示すフローチャートである。図７は、機能部動作禁止処理の内容を示すフローチャートである。図８は、画像形成装置１００における電気二重層キャパシタ３０の温度変化を例示するグラフである。
【００４７】
先ず、画像形成装置の構成について説明する。図４に示すように、画像形成装置１００は、ＣＰＵ１１０、ＲＯＭ１１１、ＲＡＭ１１２、不揮発メモリ１１３、画像処理部１１４、表示部１１５、電源部１１６、キー入力部１１７、紙搬送部１１８、画像読取部１１９、後処理部１２０及び画像形成部１２１を備え、これら各部はバス１２２を介して互いに接続される構成である。
【００４８】
ＣＰＵ１１０は、ＲＡＭ１１２を作業領域としてＲＯＭ１１１や不揮発メモリ１１３に格納された制御プログラムや設定データに基づいた処理を順次実行することで、画像形成装置１００の動作を統括制御する。
【００４９】
不揮発メモリ１１３は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable ROM）又はフラッシュメモリ（Flash ROM）などの不揮発性の半導体メモリやＨＤＤ（Hard Disk Drive）等であり、ＣＰＵ１１０が実行するアプリケーションプログラム及びこれらのプログラムで使用されるデータ等を格納する。
【００５０】
画像処理部１１４は、画像処理用のＤＳＰ（Digital Signal Processor）等であり、ＣＰＵ１１０から入力される制御信号に従って、入力される画像データに対して回転、拡大／縮小、階調変換、２値化処理等の各種画像処理を施す。具体的には、画像読取部１１９から入力された画像データや、画像形成部１２１における画像形成に係る画像データに対して各種画像処理を施す。
【００５１】
表示部１１５は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示画面を備え、ＣＰＵ１１０から入力される表示制御信号に従った画像の表示を行う。
【００５２】
電源部１１６は、図５に示すように、外部電源１０、電流制限回路２０、電気二重層キャパシタ３０、温度検知手段４０、ヒータ５０を有し、外部電源１０又は電気二重層キャパシタ３０から画像形成装置１００の各部に電力供給を行う構成である。また、電源部１１６は、ＣＰＵ１１０の制御の下、温度検知手段４０による電気二重層キャパシタ３０の温度検知と、ヒータ５０の駆動制御による電気二重層キャパシタ３０の温度調整を行う。
【００５３】
キー入力部１１７は、コピースタートキー、選択キー、決定キー、数値入力用のテンキー等の各種キーを備え、これらキーの操作信号をＣＰＵ１１０に出力する。また、キー入力部１１７は、表示部１１５の表示画面を覆うように設けられたタッチパネルを有し、電磁気誘導磁気歪式、感圧式等の座標読み取り原理でタッチ指示された座標を検出し、検出された座標を操作信号としてＣＰＵ１１０に出力する。
【００５４】
紙搬送部１１８は、画像形成装置１００において画像形成を行うための用紙を格納する用紙トレイ、当該用紙トレイから画像形成部１２１や後処理部１２０へ用紙を搬送して排紙トレイへ排出するための搬送ローラ、当該搬送ローラを駆動するためのモータなどを有する構成である（いずれも図示しない）。紙搬送部１１８は、ＣＰＵ１１０の制御の下、画像形成部１２１や後処理部１２０へ用紙の搬送を行い、画像形成後又は後処理後の用紙を排紙トレイへ排紙する。
【００５５】
画像読取部１１９は、コンタクトガラスなどに載置された原稿の読取を行う光学スキャナなどであり、原稿を照射する光源、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）等の読取素子、当該読取素子や光源を駆動して原稿を走査するモータやベルトなどの駆動部を有する（いずれも図示しない）。画像読取部１１９は、ＣＰＵ１１０の制御の下、原稿の読み取りを行い、原稿画像データを取得する。なお、１１９は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）等のコンタクトガラスに原稿を搬送する原稿搬送機構を備える構成であってもよい。
【００５６】
後処理部１２０は、ＣＰＵ１１０の制御の下で駆動するモータやベルト等の駆動部を有し（いずれも図示しない）、画像形成部１２１により画像形成後の用紙にソート処理、パンチ（穴開け）処理、ステープル処理、中折り処理、断裁処理等の各種後処理を施す。
【００５７】
画像形成部１２１は、ＣＰＵ１１０の制御の下、感光体ドラムに静電潜像を形成し、その静電潜像へトナーを付着させたトナー像を中間転写ベルトなどの画像担持体へ形成して用紙へ転写し、そのトナー像を転写した用紙をヒータを有する定着ローラなどで熱定着させて用紙上へ画像形成を行う（詳細は図示しない）。
【００５８】
画像形成部１２１は、前述したいわゆる電子写真方式で用紙に画像形成を行う構成であり、ＹＭＣＫ各色を重畳してカラー画像を形成してもよい。また、画像形成部１２１は、電子写真方式に限らず、インクジェット方式、熱昇華方式等の他の画像形成方式で用紙に画像形成を行う構成であってもよい。
【００５９】
次に、画像形成装置１００のＣＰＵ１１０が順次実行する動作処理について説明する。図６に示すように、電源投入時などのタイミングで処理が開始されると、温度検知手段４０からの温度検知信号に基づいて電気二重層キャパシタ３０の温度が検知される（ステップＳ２１）。
【００６０】
次いで、ステップＳ１１で検知された温度が下限温度以下であるか否かが判定され（ステップＳ２２）、下限温度以下である場合（ＹＥＳ）は、機能部動作禁止処理が行われて（ステップＳ２３）、電気二重層キャパシタ３０を加温するようにヒータ５０がＯＮされる（ステップＳ２４）。
【００６１】
下限温度とは、電気二重層キャパシタ３０における温度−内部抵抗の特性に基づいて予めＲＯＭや不揮発メモリ１１３などに設定される温度である。電気二重層キャパシタ３０の特性は、前述した図３に示すとおりであり、内部抵抗が顕著に高くなり始める温度がある。この温度以下では、内部抵抗によって電気二重層キャパシタ３０での電力損失が大きくなる。下限温度は、電気二重層キャパシタ３０のこのような特性に基づいて設定される温度であり、内部抵抗が顕著に高くなり始める温度が予め設定される。
【００６２】
図７に示すように、ステップＳ２３において、機能部動作禁止処理が開始されると、画像形成装置１００の電源部１１６から各機能部への電力供給状態を示すシステム状態が確認されて、電源部１１６の電気二重層キャパシタ３０から電力供給される機能部が確認され（ステップＳ２３１）、電気二重層キャパシタ３０からの電力供給が後処理部１２０などのオプションのみに供給されているか否かが判定される（ステップＳ２３２）。
【００６３】
ここでいう各機能部とは、加熱やモータ駆動などで大量の消費電力が必要な時に電気二重層キャパシタ３０が電力供給を行う箇所である。具体的には、紙搬送部１１８、画像読取部１１９、画像形成部１２１、後処理部１２０などがある。この各機能部におけるオプションとは、後処理部１２０や画像読取部１１９におけるＡＤＦ等の画像形成装置１００における拡張機能を示す。
【００６４】
ステップＳ２３１における電力供給状態の確認は、上述した各機能部や当該機能部のオプションの各々への電源供給が、電源部１１６の外部電源１０から行われているか、電気二重層キャパシタ３０を介して行われているか等、予めＲＯＭに記憶された設定情報に基づいて行われる。
【００６５】
ステップＳ２３２において、電気二重層キャパシタ３０を介した電力供給がオプションのみに行われていると判定された場合（ＹＥＳ）は、機能部を限定して動作を許可する動作モードが設定される（ステップＳ２３３）。
【００６６】
この機能部を限定した動作モードとは、各機能部において、電気二重層キャパシタ３０を介した電力供給が行われるオプションを機能させないように制御する動作モードである。具体的には、キー入力部１１７からの操作指示やタッチパネルなどにおける操作指示において、電気二重層キャパシタ３０からの電力供給されるオプション機能の選択指示を受け付けないようにして行われる。例えば、後処理部１２０や画像読取部１１９におけるＡＤＦが電気二重層キャパシタ３０から電力供給されて機能する場合は、ステープルやパンチ穴あけ等の後処理機能と自動原稿読取機能の利用が制限されるが、用紙への画像形成等の他の機能については通常どおりに利用可能となる。
【００６７】
また、ステップＳ２３２において、電気二重層キャパシタ３０を介した電力供給が各種機能部全体に対して行われていると判定された場合（ＮＯ）は、当該各種機能部の動作を禁止する動作禁止モードに設定され（ステップＳ２３４）、表示部１１５にウオーミングアップ中であることが画面表示される（ステップＳ２３５）。なお、この動作禁止モードとは、電気二重層キャパシタ３０から電力供給される各種機能部を動作させないように制御する動作モードである。
【００６８】
図６に戻って、ステップＳ２２において下限温度以下でない場合（ＮＯ）の処理を説明する。下限温度以下でないと判定された場合は、第１の実施の形態と同様、検知された温度が制御温度範囲未満であるか否かが判定誰（ステップＳ２５）、制御温度範囲未満である場合（ＹＥＳ）は、電気二重層キャパシタ３０を加温するようにヒータ５０がＯＮされる（ステップＳ２６）。
【００６９】
ステップＳ２５において、検知された温度が制御温度範囲未満でない場合（ＮＯ）は、その検知された温度が制御範囲以下であるか否かが判定され、検知された温度が制御温度範囲以下でない場合（ＮＯ）、即ち検知された温度が制御温度範囲を超えた場合は、前述した上限温度に基づいて電気二重層キャパシタ３０に悪影響を及ぼす異常高温であるか否かが判定される（ステップＳ２８）。
【００７０】
ステップＳ２８において異常高温でないと判定された場合（ＮＯ）、即ち、電気二重層キャパシタ３０の温度が制御温度範囲を超えるが上限温度より低い場合は、電気二重層キャパシタ３０の加温を停止するようにヒータ５０がＯＦＦされる（ステップＳ２９）。このステップＳ２９及び上述したステップＳ２６に次いで、各種機能部の動作が許可される動作モードに設定される（ステップＳ３０）。
【００７１】
ステップＳ２８において異常高温であると判定された場合（ＹＥＳ）、即ち、電気二重層キャパシタ３０の温度が上限温度より高い場合は、電気二重層キャパシタ３０の加温を停止するようにヒータ５０がＯＦＦされる（ステップＳ３１）とともに、装置異常として判断して各部の診断を行う装置異常判断処理が行われる（ステップＳ３２）。
【００７２】
この装置異常判断処理とは、予めＲＯＭや不揮発メモリ１１３等に記憶されたエラーチェックプログラムなどに基づく処理である。具体的には、各種機能部の全ての動作が禁止される動作モードに設定され、各部から出力されるエラーコード等の検証が行われて、当該検証結果が表示部１１５にサービスコール等として表示される処理である。
【００７３】
以上のように、画像形成装置１００は、電気二重層キャパシタ３０を介して電源を自装置内の各機能部（紙搬送部１１８、画像読取部１１９、後処理部１２０、画像形成部１２１等）に供給する電源部１１６を有する構成であって、電気二重層キャパシタ３０の温度を検知する温度検知手段４０と、電気二重層キャパシタ３０を加熱するヒータ５０と、温度検知手段４０による温度検知信号に基づいてヒータ５０の加熱温度を制御するＣＰＵ１１０と、を備える構成である。
【００７４】
このため、画像形成装置１００は、電気二重層キャパシタ３０の温度特性に合わせて当該電気二重層キャパシタ３０の温度調節を行うことができるため、電気二重層キャパシタ３０における電力損失を抑え、各機能部に安定した電力供給を行うことができ、当該各機能部の安定した動作を実現できる。
【００７５】
また、画像形成装置１００は、ＣＰＵ１１０の制御の下、温度検知手段４０による温度検知信号に基づいた検知温度が予め設定された温度範囲に収まるようにヒータ５０を制御する構成である。具体的には、図８に示すように、制御温度下限Ｔ１〜制御温度上限Ｔ２に収まるようにヒータ５０を制御する。
【００７６】
このため、画像形成装置１００は、電気二重層キャパシタ３０の温度を当該電気二重層キャパシタ３０において電力損失が少ない温度範囲などに調整できるため、各機能部に対してより安定した電力供給を行うことができる。
【００７７】
また、画像形成装置１００は、ＣＰＵ１１０の制御の下、温度検知手段４０による検知温度が予め設定された温度を上回る場合に、ヒータ５０による電気二重層キャパシタ３０の加温を停止させる構成である。具体的には、図８に示すように、電気二重層キャパシタ３０の温度が制御温度上限Ｔ２以上になる場合（時刻ｔ２）にヒータ５０による加熱を停止させる。
【００７８】
このため、画像形成装置１００は、電気二重層キャパシタ３０の温度が当該電気二重層キャパシタ３０において電力損失が少ない温度範囲などを上回った場合に、ヒータ５０の駆動を停止して電気二重層キャパシタ３０の温度をその温度範囲に戻すように調整できる。
【００７９】
また、画像形成装置１００は、ＣＰＵ１１０の制御の下、温度検知手段４０による検知温度が予め設定された温度を下回る場合に、ヒータ５０による電気二重層キャパシタ３０の加温を開始させる構成である。具体的には、図８に示すように、電気二重層キャパシタ３０の温度が制御温度下限Ｔ１未満になる場合（時刻ｔ３）にヒータ５０による加熱を開始させる。
【００８０】
このため、画像形成装置１００は、電気二重層キャパシタ３０の温度が当該電気二重層キャパシタ３０において電力損失が少ない温度範囲などを下回った場合に、ヒータ５０の駆動を開始して電気二重層キャパシタ３０の温度をその温度範囲に戻すように調整できる。
【００８１】
また、画像形成装置１００は、ＣＰＵ１１０の制御の下、温度検知手段４０による検知温度に基づいて、各機能部の動作モードを設定する構成である。具体的には、図８に示すように、検知温度が下限温度Ｔ０以下の場合、検知温度が下限温度Ｔ０〜上限温度Ｔ３の場合、検知温度が上限温度Ｔ３以上の場合などに基づいて各機能部の動作モードを設定する。このため、画像形成装置１００は、電気二重層キャパシタ３０の電力損失がおおきくなる温度を避けて当該電気二重層キャパシタ３０を介して電力供給する各機能部の動作を制御することができる。
【００８２】
また、画像形成装置１００は、ＣＰＵ１１０の制御の下、温度検知手段４０による検知温度が予め設定された下限温度を下回る場合に、各機能部の動作モードを動作禁止モードに設定する構成である。具体的には、図８に示すように、検知温度が下限温度Ｔ０を下回る場合、各機能部の動作を制限するように動作モードを設定する。
【００８３】
このため、画像形成装置１００は、電気二重層キャパシタ３０の電力損失が大きくなる下限温度Ｔ０以下において当該電気二重層キャパシタ３０を介した電力供給が行われないようにすることで、電気二重層キャパシタ３０の電力損失を小さくするとともに、各機能部を安定して動作させることができる。
【００８４】
また、画像形成装置１００は、ＣＰＵ１１０の制御の下、温度検知手段４０による検知温度が予め設定された下限温度を下回る場合に、電源部１１６から電力供給される各機能部の中で、電気二重層キャパシタ３０を介して電力供給される機能部の動作モードを動作禁止モードに設定する構成である。具体的には、図８に示すように、検知温度が下限温度Ｔ０を下回る場合、ステップＳ２３１、Ｓ２３２により検出された電気二重層キャパシタ３０を介して電力供給される機能部の動作モードを動作禁止モードに設定する。
【００８５】
このため、画像形成装置１００は、電気二重層キャパシタ３０の電力損失が大きくなる下限温度Ｔ０以下において当該電気二重層キャパシタ３０を介して電力供給が行われる機能部の動作を禁止させることで、電気二重層キャパシタ３０の電力損失を小さくするとともに、電気二重層キャパシタ３０以外から電力供給が行われる機能部に関しては通常どおりに動作させることができる。
【００８６】
なお、上述した第１、第２の実施の形態における記述は、一例を示すものであり、これに限定するものではない。上述した実施の形態における構成及び動作に関しては、適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】第１の実施の形態に係る電源装置の機能的構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】電源装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】電気二重層キャパシタの温度と内部抵抗値との関係を示すグラフである。
【図４】第２の実施の形態に係る画像形成装置の機能的構成を模式的に示すブロック図である。
【図５】電源部の内部構成を示すブロック図である。
【図６】画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】機能部動作禁止処理の内容を示すフローチャートである。
【図８】画像形成装置における電気二重層キャパシタの温度変化を例示するグラフである。
【符号の説明】
【００８８】
１ 電源装置
２ 接続機器
１０ 外部電源
２０ 電流制限回路
３０ 電気二重層キャパシタ
４０ 温度検知手段
５０ ヒータ
６０ 制御手段
１００ 画像形成装置
１１０ ＣＰＵ
１１１ ＲＯＭ
１１２ ＲＡＭ
１１３ 不揮発メモリ
１１４ 画像処理部
１１５ 表示部
１１６ 電源部
１１７ キー入力部
１１８ 紙搬送部
１１９ 画像読取部
１２０ 後処理部
１２１ 画像形成部
Ｔ０ 下限温度
Ｔ１ 制御温度下限
Ｔ２ 制御温度上限
Ｔ３ 上限温度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力供給源として電気二重層キャパシタを用いた電源装置が知られている。また、レーザ式のプリンタ、複写機などの画像形成装置では、感光体ドラム上へのトナー像を現像する書込ユニットや用紙上に転写されたトナー像を熱定着する定着器などの各機能部に電力供給する電源部に電気二重層キャパシタを用いるものがある。
【０００３】
上述した電気二重層キャパシタは、温度が低いほうが内部インピーダンスが高い特性を有している。例えば、０°Ｃでは２０°Ｃ時の約２倍のインピーダンスがある。このため、キャパシタを用いて電力供給を行う場合は、電力供給時の電流が大電流となるほど電圧降下が大きくなり、十分な出力が得られないばかりか電力損失も大きくなるという問題があった。
【０００４】
このような問題に対して、例えば特許文献１には、低温時にキャパシタの静電容量が低下し、内部抵抗が増大する特性を補償するため、充電電圧を制御する技術が開示されている。特許文献２には、電池の内部抵抗が増加する方向の温度変化を検知した場合に充電電流を抑制して電圧降下を抑制する技術が開示されている。特許文献３には、急激な負荷変動時にも蓄電装置を用いる電源から取り出す電流の変化を少なくして損失を抑制する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１４２３７３号公報
【特許文献２】特開２００４−７４８７４号公報
【特許文献３】特開２００４−１６６５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来技術では、いまだ十分に安定した電力供給を得ることができず、電気二重層キャパシタにおける電力損失も十分に改善することはできなかった。
【０００６】
本発明の課題は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、電源に電気二重層キャパシタを用いる場合に安定した電力供給を行う技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、電気二重層キャパシタを介して電源を供給する電源装置であって、
前記電気二重層キャパシタの温度を検知する温度検知手段と、
前記電気二重層キャパシタを加熱する加熱手段と、
前記温度検知手段により検出された温度検出信号に基づいて、前記加熱手段の加熱温度を制御する制御部と、
を備える。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記温度検知手段は、前記電気二重層キャパシタ自身又はその周囲温度を検知する。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記制御手段は、前記温度検知手段による温度検出信号に基づいた検知温度が予め設定された温度範囲に収まるように、前記加熱手段を制御する。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が前記温度範囲を上回る場合に、前記加熱手段による前記電気二重層キャパシタの加温を停止させる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が前記温度範囲を下回る場合に、前記加熱手段による前記電気二重層キャパシタの加温を開始させる。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、電気二重層キャパシタを介して電源を自装置内の各機能部に供給する電源手段を有する画像形成装置において、
前記電気二重層キャパシタの温度を検知する温度検知手段と、
前記電気二重層キャパシタを加熱する加熱手段と、
前記温度検知手段により検出された温度検出信号に基づいて、前記加熱手段の加熱温度を制御する制御部と、
を備える。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記温度検知手段は、前記電気二重層キャパシタ自身又はその周囲温度を検知する。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の発明において、前記制御手段は、前記温度検知手段による温度検出信号に基づいた検知温度が予め設定された温度範囲に収まるように、前記加熱手段を制御する。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が前記温度範囲を上回る場合に、前記加熱手段による前記電気二重層キャパシタの加温を停止させる。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が前記温度範囲を下回る場合に、前記加熱手段による前記電気二重層キャパシタの加温を開始させる。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の発明において、前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が予め設定された下限温度を下回る場合に、前記各機能部の動作モードを動作禁止モードに設定する。
【００１８】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の発明において、前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が予め設定された下限温度を下回る場合に、前記電源手段から電力供給される各機能部の中で、前記電気二重層キャパシタから電力供給される機能部の動作モードを動作禁止モードに設定する。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１、６に記載の発明によれば、検知された電気二重層キャパシタの温度に基づいて当該電気二重層キャパシタを加熱することができ、電気二重層キャパシタの温度特性にともなう電力損失を抑え、安定した電力供給を行うことができる。
【００２０】
請求項２、７に記載の発明によれば、電気二重層キャパシタ自身又はその周囲温度を検知できる。
【００２１】
請求項３、８に記載の発明によれば、電気二重層キャパシタの温度を予め設定された温度範囲に収まるように調節できる。
【００２２】
請求項４、９に記載の発明によれば、電気二重層キャパシタの温度が予め設定された温度範囲を上回る場合に、加熱を停止させてその温度範囲に戻るように調節できる。
【００２３】
請求項５、１０に記載の発明によれば、電気二重層キャパシタの温度が予め設定された温度範囲を下回る場合に、加熱を開始させてその温度範囲に戻るように調節できる。
【００２４】
請求項１１に記載の発明によれば、電気二重層キャパシタの電力損失が大きくなる下限温度を下回る場合では、動作禁止モードに設定することで、電気二重層キャパシタを介した電力供給が行われないようにして、電気二重層キャパシタの電力損失を小さくすることができる。
【００２５】
請求項１２に記載の発明によれば、電気二重層キャパシタの電力損失が大きくなる下限温度を下回る場合では、電気二重層キャパシタを介して電力供給される機能部の動作モードを動作禁止モードに設定することで、電気二重層キャパシタを介した電力供給が行われないようにして、電気二重層キャパシタの電力損失を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、この発明の実施の形態について図を参照して説明するが、この発明は以下の実施の形態に限定されない。また、この発明の実施の形態は発明の最も好ましい形態を示すものであり、発明の範囲を限定するものではない。
【００２７】
［第１の実施の形態］
第１の実施の形態に係る電源装置について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る電源装置１の機能的構成を模式的に示すブロック図である。図２は、電源装置１の動作を示すフローチャートである。図３は、電気二重層キャパシタ３０の温度と内部抵抗値との関係を示すグラフである。
【００２８】
先ず、電源装置の構成について説明する。図１に示すように、電源装置１は、外部電源１０、電流制限回路２０、電気二重層キャパシタ３０、温度検知手段４０、ヒータ５０、制御手段６０を有する構成である。
【００２９】
電源装置１は、商用電源などである外部電源１０から供給される電力を電流制限回路２０で調整し、電気二重層キャパシタ３０に充電するとともに、当該電気二重層キャパシタ３０を介して電力を接続機器２へ供給する。
【００３０】
電気二重層キャパシタ３０は、固体電極（例えば、活性炭）と電解液の境面に電荷が蓄積される電気二重層現象を利用したキャパシタである。この電気二重層キャパシタを用いることで、小型でファラド（Ｆ）単位の大容量の静電容量を得ることができる。また、特別な充放電管理回路が不要であるとともに、短時間で充電できる。
【００３１】
温度検知手段４０は、温度に応じたアナログ電気信号を出力するサーミスタ等と、当該アナログ電気信号をデジタル変換して温度検知信号を出力する変換器とを有している（いずれも特に図示しない）。温度検知手段４０は、サーミスタ等により電気二重層キャパシタ３０自身の温度又はその周囲温度を検知してその温度検知信号を制御手段６０に出力する。
【００３２】
ヒータ５０は、ハロゲンヒータ、カーボンヒータ、電熱線、セラミックヒータ又は誘導加熱（ＩＨ：Induction Heating）コイル等などの発熱体と、当該発熱体に駆動電流を供給する駆動回路と、を有している（いずれも特に図示しない）。発熱体は電気二重層キャパシタ３０近傍に設けられており、当該発熱体の熱が均一に電気二重層キャパシタ３０に伝導するようになっている。なお、発熱体は、電気二重層キャパシタ３０を加熱可能であれば、電気二重層キャパシタ３０と熱伝導率の高い金属などで接続される構成であってもよい。駆動回路は、制御手段６０から出力されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号などの制御信号に基づいて供給する駆動電流を調整する。このため、ヒータ５０は、制御手段６０の制御の下、発熱体による加温開始／加温停止などを行うことで、電気二重層キャパシタ３０の温度調整が可能となっている。
【００３３】
制御手段６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を有する（いずれも特に図示しない）。制御手段６０は、ＣＰＵがＲＡＭの所定領域を作業領域として、ＲＯＭに予め格納された各種制御プログラムや設定データに基づいた処理を順次実行することで、電源装置１の動作を統括制御する。例えば、制御手段６０は、上述の制御プログラムを実行することで、温度検知手段４０から出力される温度検知信号に基づいて電気二重層キャパシタ３０の検知温度を算出する。
【００３４】
次に、電源装置１の制御手段６０が順次実行する動作処理について説明する。図２に示すように、処理が開始されると、温度検知手段４０からの検知信号に基づいて電気二重層キャパシタ３０の温度が検知される（ステップＳ１１）。
【００３５】
次いで、ステップＳ１１で検知された温度が制御温度範囲未満であるか否かが判定され（ステップＳ１２）、制御温度範囲未満である場合（ＹＥＳ）は、電気二重層キャパシタ３０を加温するようにヒータ５０がＯＮされる（ステップＳ１３）。
【００３６】
制御温度範囲とは、電気二重層キャパシタ３０における温度−内部抵抗の特性に基づいて予めＲＯＭなどに設定された温度範囲である。この電気二重層キャパシタ３０における温度−内部抵抗の特性は、図３に示すように、低温時に内部抵抗値が高くなる。制御温度範囲は、この特性に基づき、低温側については内部抵抗が顕著に高くなり始める温度よりも高い温度が制御温度下限Ｔ１として設定され、高温側については電気二重層キャパシタ３０を劣化させるなど悪影響を及ぼす上限温度Ｔ３よりも低い温度が制御温度上限Ｔ２として設定される。
【００３７】
ステップＳ１２において、検知された温度が制御温度範囲未満でない場合（ＮＯ）は、その検知された温度が制御温度範囲以下であるか否かが判定される（ステップＳ１４）。この判定において、検知された温度が制御温度範囲以下でない場合（ＮＯ）、即ち、検知された温度が制御温度範囲を超えた場合は、電気二重層キャパシタ３０の加温を停止するようにヒータ５０がＯＦＦされる（ステップＳ１５）。
【００３８】
電源装置１は、上述した動作を行うことで、電気二重層キャパシタ３０の温度を図３に例示した制御温度下限Ｔ１〜制御温度上限Ｔ２の間に収まるようにヒータ５０の加熱具合を制御している。このため、電源装置１は、接続機器への電力供給にキャパシタを用いる場合において、キャパシタにおける電力損失を抑え、安定した電力供給を行うことができる。
【００３９】
以上のように、電源装置１は、電気二重層キャパシタ３０を介して電源を供給する構成であって、電気二重層キャパシタ３０の温度を検知する温度検知手段４０と、電気二重層キャパシタ３０を加熱するヒータ５０と、温度検知手段４０による温度検知信号に基づいてヒータ５０の加熱温度を制御する制御手段６０と、を備える構成である。
【００４０】
このため、電源装置１は、電気二重層キャパシタ３０の温度特性に合わせて当該電気二重層キャパシタ３０の温度調節を行うことができるため、電気二重層キャパシタ３０における電力損失を抑え、接続機器２に対して安定した電力供給を行うことができる。
【００４１】
また、電源装置１は、制御手段６０の制御の下、温度検知手段４０による温度検知信号に基づいた検知温度が予め設定された温度範囲（制御温度下限Ｔ１〜制御温度上限Ｔ２）に収まるようにヒータ５０を制御する構成である。
【００４２】
このため、電源装置１は、電気二重層キャパシタ３０の温度を当該電気二重層キャパシタ３０において電力損失が少ない温度範囲などに調整できるため、接続機器２に対してより安定した電力供給を行うことができる。
【００４３】
また、電源装置１は、制御手段６０の制御の下、温度検知手段４０による検知温度が予め設定された温度範囲を上回る場合に、ヒータ５０による電気二重層キャパシタ３０の加温を停止させる構成である。このため、電源装置１は、電気二重層キャパシタ３０の温度が当該電気二重層キャパシタ３０において電力損失が少ない温度範囲などを上回った場合に、ヒータ５０の駆動を停止して電気二重層キャパシタ３０の温度をその温度範囲に戻すように調節できる。
【００４４】
また、電源装置１は、制御手段６０の制御の下、温度検知手段４０による検知温度が予め設定された温度を下回る場合に、ヒータ５０による電気二重層キャパシタ３０の加温を開始させる構成である。このため、電源装置１は、電気二重層キャパシタ３０の温度が当該電気二重層キャパシタ３０において電力損失が少ない温度範囲などを下回った場合に、ヒータ５０の駆動を開始して電気二重層キャパシタ３０の温度をその温度範囲に戻すように調節できる。
【００４５】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態に係る画像形成装置について、図４〜図８を参照して説明する。なお、前述した第１の実施の形態と同一構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４６】
図４は、本実施の形態に係る画像形成装置１００の機能的構成を模式的に示すブロック図である。図５は、電源部１１６の内部構成を示すブロック図である。図６は、画像形成装置１００の動作を示すフローチャートである。図７は、機能部動作禁止処理の内容を示すフローチャートである。図８は、画像形成装置１００における電気二重層キャパシタ３０の温度変化を例示するグラフである。
【００４７】
先ず、画像形成装置の構成について説明する。図４に示すように、画像形成装置１００は、ＣＰＵ１１０、ＲＯＭ１１１、ＲＡＭ１１２、不揮発メモリ１１３、画像処理部１１４、表示部１１５、電源部１１６、キー入力部１１７、紙搬送部１１８、画像読取部１１９、後処理部１２０及び画像形成部１２１を備え、これら各部はバス１２２を介して互いに接続される構成である。
【００４８】
ＣＰＵ１１０は、ＲＡＭ１１２を作業領域としてＲＯＭ１１１や不揮発メモリ１１３に格納された制御プログラムや設定データに基づいた処理を順次実行することで、画像形成装置１００の動作を統括制御する。
【００４９】
不揮発メモリ１１３は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable ROM）又はフラッシュメモリ（Flash ROM）などの不揮発性の半導体メモリやＨＤＤ（Hard Disk Drive）等であり、ＣＰＵ１１０が実行するアプリケーションプログラム及びこれらのプログラムで使用されるデータ等を格納する。
【００５０】
画像処理部１１４は、画像処理用のＤＳＰ（Digital Signal Processor）等であり、ＣＰＵ１１０から入力される制御信号に従って、入力される画像データに対して回転、拡大／縮小、階調変換、２値化処理等の各種画像処理を施す。具体的には、画像読取部１１９から入力された画像データや、画像形成部１２１における画像形成に係る画像データに対して各種画像処理を施す。
【００５１】
表示部１１５は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示画面を備え、ＣＰＵ１１０から入力される表示制御信号に従った画像の表示を行う。
【００５２】
電源部１１６は、図５に示すように、外部電源１０、電流制限回路２０、電気二重層キャパシタ３０、温度検知手段４０、ヒータ５０を有し、外部電源１０又は電気二重層キャパシタ３０から画像形成装置１００の各部に電力供給を行う構成である。また、電源部１１６は、ＣＰＵ１１０の制御の下、温度検知手段４０による電気二重層キャパシタ３０の温度検知と、ヒータ５０の駆動制御による電気二重層キャパシタ３０の温度調整を行う。
【００５３】
キー入力部１１７は、コピースタートキー、選択キー、決定キー、数値入力用のテンキー等の各種キーを備え、これらキーの操作信号をＣＰＵ１１０に出力する。また、キー入力部１１７は、表示部１１５の表示画面を覆うように設けられたタッチパネルを有し、電磁気誘導磁気歪式、感圧式等の座標読み取り原理でタッチ指示された座標を検出し、検出された座標を操作信号としてＣＰＵ１１０に出力する。
【００５４】
紙搬送部１１８は、画像形成装置１００において画像形成を行うための用紙を格納する用紙トレイ、当該用紙トレイから画像形成部１２１や後処理部１２０へ用紙を搬送して排紙トレイへ排出するための搬送ローラ、当該搬送ローラを駆動するためのモータなどを有する構成である（いずれも図示しない）。紙搬送部１１８は、ＣＰＵ１１０の制御の下、画像形成部１２１や後処理部１２０へ用紙の搬送を行い、画像形成後又は後処理後の用紙を排紙トレイへ排紙する。
【００５５】
画像読取部１１９は、コンタクトガラスなどに載置された原稿の読取を行う光学スキャナなどであり、原稿を照射する光源、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）等の読取素子、当該読取素子や光源を駆動して原稿を走査するモータやベルトなどの駆動部を有する（いずれも図示しない）。画像読取部１１９は、ＣＰＵ１１０の制御の下、原稿の読み取りを行い、原稿画像データを取得する。なお、１１９は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）等のコンタクトガラスに原稿を搬送する原稿搬送機構を備える構成であってもよい。
【００５６】
後処理部１２０は、ＣＰＵ１１０の制御の下で駆動するモータやベルト等の駆動部を有し（いずれも図示しない）、画像形成部１２１により画像形成後の用紙にソート処理、パンチ（穴開け）処理、ステープル処理、中折り処理、断裁処理等の各種後処理を施す。
【００５７】
画像形成部１２１は、ＣＰＵ１１０の制御の下、感光体ドラムに静電潜像を形成し、その静電潜像へトナーを付着させたトナー像を中間転写ベルトなどの画像担持体へ形成して用紙へ転写し、そのトナー像を転写した用紙をヒータを有する定着ローラなどで熱定着させて用紙上へ画像形成を行う（詳細は図示しない）。
【００５８】
画像形成部１２１は、前述したいわゆる電子写真方式で用紙に画像形成を行う構成であり、ＹＭＣＫ各色を重畳してカラー画像を形成してもよい。また、画像形成部１２１は、電子写真方式に限らず、インクジェット方式、熱昇華方式等の他の画像形成方式で用紙に画像形成を行う構成であってもよい。
【００５９】
次に、画像形成装置１００のＣＰＵ１１０が順次実行する動作処理について説明する。図６に示すように、電源投入時などのタイミングで処理が開始されると、温度検知手段４０からの温度検知信号に基づいて電気二重層キャパシタ３０の温度が検知される（ステップＳ２１）。
【００６０】
次いで、ステップＳ１１で検知された温度が下限温度以下であるか否かが判定され（ステップＳ２２）、下限温度以下である場合（ＹＥＳ）は、機能部動作禁止処理が行われて（ステップＳ２３）、電気二重層キャパシタ３０を加温するようにヒータ５０がＯＮされる（ステップＳ２４）。
【００６１】
下限温度とは、電気二重層キャパシタ３０における温度−内部抵抗の特性に基づいて予めＲＯＭや不揮発メモリ１１３などに設定される温度である。電気二重層キャパシタ３０の特性は、前述した図３に示すとおりであり、内部抵抗が顕著に高くなり始める温度がある。この温度以下では、内部抵抗によって電気二重層キャパシタ３０での電力損失が大きくなる。下限温度は、電気二重層キャパシタ３０のこのような特性に基づいて設定される温度であり、内部抵抗が顕著に高くなり始める温度が予め設定される。
【００６２】
図７に示すように、ステップＳ２３において、機能部動作禁止処理が開始されると、画像形成装置１００の電源部１１６から各機能部への電力供給状態を示すシステム状態が確認されて、電源部１１６の電気二重層キャパシタ３０から電力供給される機能部が確認され（ステップＳ２３１）、電気二重層キャパシタ３０からの電力供給が後処理部１２０などのオプションのみに供給されているか否かが判定される（ステップＳ２３２）。
【００６３】
ここでいう各機能部とは、加熱やモータ駆動などで大量の消費電力が必要な時に電気二重層キャパシタ３０が電力供給を行う箇所である。具体的には、紙搬送部１１８、画像読取部１１９、画像形成部１２１、後処理部１２０などがある。この各機能部におけるオプションとは、後処理部１２０や画像読取部１１９におけるＡＤＦ等の画像形成装置１００における拡張機能を示す。
【００６４】
ステップＳ２３１における電力供給状態の確認は、上述した各機能部や当該機能部のオプションの各々への電源供給が、電源部１１６の外部電源１０から行われているか、電気二重層キャパシタ３０を介して行われているか等、予めＲＯＭに記憶された設定情報に基づいて行われる。
【００６５】
ステップＳ２３２において、電気二重層キャパシタ３０を介した電力供給がオプションのみに行われていると判定された場合（ＹＥＳ）は、機能部を限定して動作を許可する動作モードが設定される（ステップＳ２３３）。
【００６６】
この機能部を限定した動作モードとは、各機能部において、電気二重層キャパシタ３０を介した電力供給が行われるオプションを機能させないように制御する動作モードである。具体的には、キー入力部１１７からの操作指示やタッチパネルなどにおける操作指示において、電気二重層キャパシタ３０からの電力供給されるオプション機能の選択指示を受け付けないようにして行われる。例えば、後処理部１２０や画像読取部１１９におけるＡＤＦが電気二重層キャパシタ３０から電力供給されて機能する場合は、ステープルやパンチ穴あけ等の後処理機能と自動原稿読取機能の利用が制限されるが、用紙への画像形成等の他の機能については通常どおりに利用可能となる。
【００６７】
また、ステップＳ２３２において、電気二重層キャパシタ３０を介した電力供給が各種機能部全体に対して行われていると判定された場合（ＮＯ）は、当該各種機能部の動作を禁止する動作禁止モードに設定され（ステップＳ２３４）、表示部１１５にウオーミングアップ中であることが画面表示される（ステップＳ２３５）。なお、この動作禁止モードとは、電気二重層キャパシタ３０から電力供給される各種機能部を動作させないように制御する動作モードである。
【００６８】
図６に戻って、ステップＳ２２において下限温度以下でない場合（ＮＯ）の処理を説明する。下限温度以下でないと判定された場合は、第１の実施の形態と同様、検知された温度が制御温度範囲未満であるか否かが判定誰（ステップＳ２５）、制御温度範囲未満である場合（ＹＥＳ）は、電気二重層キャパシタ３０を加温するようにヒータ５０がＯＮされる（ステップＳ２６）。
【００６９】
ステップＳ２５において、検知された温度が制御温度範囲未満でない場合（ＮＯ）は、その検知された温度が制御範囲以下であるか否かが判定され、検知された温度が制御温度範囲以下でない場合（ＮＯ）、即ち検知された温度が制御温度範囲を超えた場合は、前述した上限温度に基づいて電気二重層キャパシタ３０に悪影響を及ぼす異常高温であるか否かが判定される（ステップＳ２８）。
【００７０】
ステップＳ２８において異常高温でないと判定された場合（ＮＯ）、即ち、電気二重層キャパシタ３０の温度が制御温度範囲を超えるが上限温度より低い場合は、電気二重層キャパシタ３０の加温を停止するようにヒータ５０がＯＦＦされる（ステップＳ２９）。このステップＳ２９及び上述したステップＳ２６に次いで、各種機能部の動作が許可される動作モードに設定される（ステップＳ３０）。
【００７１】
ステップＳ２８において異常高温であると判定された場合（ＹＥＳ）、即ち、電気二重層キャパシタ３０の温度が上限温度より高い場合は、電気二重層キャパシタ３０の加温を停止するようにヒータ５０がＯＦＦされる（ステップＳ３１）とともに、装置異常として判断して各部の診断を行う装置異常判断処理が行われる（ステップＳ３２）。
【００７２】
この装置異常判断処理とは、予めＲＯＭや不揮発メモリ１１３等に記憶されたエラーチェックプログラムなどに基づく処理である。具体的には、各種機能部の全ての動作が禁止される動作モードに設定され、各部から出力されるエラーコード等の検証が行われて、当該検証結果が表示部１１５にサービスコール等として表示される処理である。
【００７３】
以上のように、画像形成装置１００は、電気二重層キャパシタ３０を介して電源を自装置内の各機能部（紙搬送部１１８、画像読取部１１９、後処理部１２０、画像形成部１２１等）に供給する電源部１１６を有する構成であって、電気二重層キャパシタ３０の温度を検知する温度検知手段４０と、電気二重層キャパシタ３０を加熱するヒータ５０と、温度検知手段４０による温度検知信号に基づいてヒータ５０の加熱温度を制御するＣＰＵ１１０と、を備える構成である。
【００７４】
このため、画像形成装置１００は、電気二重層キャパシタ３０の温度特性に合わせて当該電気二重層キャパシタ３０の温度調節を行うことができるため、電気二重層キャパシタ３０における電力損失を抑え、各機能部に安定した電力供給を行うことができ、当該各機能部の安定した動作を実現できる。
【００７５】
また、画像形成装置１００は、ＣＰＵ１１０の制御の下、温度検知手段４０による温度検知信号に基づいた検知温度が予め設定された温度範囲に収まるようにヒータ５０を制御する構成である。具体的には、図８に示すように、制御温度下限Ｔ１〜制御温度上限Ｔ２に収まるようにヒータ５０を制御する。
【００７６】
このため、画像形成装置１００は、電気二重層キャパシタ３０の温度を当該電気二重層キャパシタ３０において電力損失が少ない温度範囲などに調整できるため、各機能部に対してより安定した電力供給を行うことができる。
【００７７】
また、画像形成装置１００は、ＣＰＵ１１０の制御の下、温度検知手段４０による検知温度が予め設定された温度を上回る場合に、ヒータ５０による電気二重層キャパシタ３０の加温を停止させる構成である。具体的には、図８に示すように、電気二重層キャパシタ３０の温度が制御温度上限Ｔ２以上になる場合（時刻ｔ２）にヒータ５０による加熱を停止させる。
【００７８】
このため、画像形成装置１００は、電気二重層キャパシタ３０の温度が当該電気二重層キャパシタ３０において電力損失が少ない温度範囲などを上回った場合に、ヒータ５０の駆動を停止して電気二重層キャパシタ３０の温度をその温度範囲に戻すように調整できる。
【００７９】
また、画像形成装置１００は、ＣＰＵ１１０の制御の下、温度検知手段４０による検知温度が予め設定された温度を下回る場合に、ヒータ５０による電気二重層キャパシタ３０の加温を開始させる構成である。具体的には、図８に示すように、電気二重層キャパシタ３０の温度が制御温度下限Ｔ１未満になる場合（時刻ｔ３）にヒータ５０による加熱を開始させる。
【００８０】
このため、画像形成装置１００は、電気二重層キャパシタ３０の温度が当該電気二重層キャパシタ３０において電力損失が少ない温度範囲などを下回った場合に、ヒータ５０の駆動を開始して電気二重層キャパシタ３０の温度をその温度範囲に戻すように調整できる。
【００８１】
また、画像形成装置１００は、ＣＰＵ１１０の制御の下、温度検知手段４０による検知温度に基づいて、各機能部の動作モードを設定する構成である。具体的には、図８に示すように、検知温度が下限温度Ｔ０以下の場合、検知温度が下限温度Ｔ０〜上限温度Ｔ３の場合、検知温度が上限温度Ｔ３以上の場合などに基づいて各機能部の動作モードを設定する。このため、画像形成装置１００は、電気二重層キャパシタ３０の電力損失がおおきくなる温度を避けて当該電気二重層キャパシタ３０を介して電力供給する各機能部の動作を制御することができる。
【００８２】
また、画像形成装置１００は、ＣＰＵ１１０の制御の下、温度検知手段４０による検知温度が予め設定された下限温度を下回る場合に、各機能部の動作モードを動作禁止モードに設定する構成である。具体的には、図８に示すように、検知温度が下限温度Ｔ０を下回る場合、各機能部の動作を制限するように動作モードを設定する。
【００８３】
このため、画像形成装置１００は、電気二重層キャパシタ３０の電力損失が大きくなる下限温度Ｔ０以下において当該電気二重層キャパシタ３０を介した電力供給が行われないようにすることで、電気二重層キャパシタ３０の電力損失を小さくするとともに、各機能部を安定して動作させることができる。
【００８４】
また、画像形成装置１００は、ＣＰＵ１１０の制御の下、温度検知手段４０による検知温度が予め設定された下限温度を下回る場合に、電源部１１６から電力供給される各機能部の中で、電気二重層キャパシタ３０を介して電力供給される機能部の動作モードを動作禁止モードに設定する構成である。具体的には、図８に示すように、検知温度が下限温度Ｔ０を下回る場合、ステップＳ２３１、Ｓ２３２により検出された電気二重層キャパシタ３０を介して電力供給される機能部の動作モードを動作禁止モードに設定する。
【００８５】
このため、画像形成装置１００は、電気二重層キャパシタ３０の電力損失が大きくなる下限温度Ｔ０以下において当該電気二重層キャパシタ３０を介して電力供給が行われる機能部の動作を禁止させることで、電気二重層キャパシタ３０の電力損失を小さくするとともに、電気二重層キャパシタ３０以外から電力供給が行われる機能部に関しては通常どおりに動作させることができる。
【００８６】
なお、上述した第１、第２の実施の形態における記述は、一例を示すものであり、これに限定するものではない。上述した実施の形態における構成及び動作に関しては、適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】第１の実施の形態に係る電源装置の機能的構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】電源装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】電気二重層キャパシタの温度と内部抵抗値との関係を示すグラフである。
【図４】第２の実施の形態に係る画像形成装置の機能的構成を模式的に示すブロック図である。
【図５】電源部の内部構成を示すブロック図である。
【図６】画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】機能部動作禁止処理の内容を示すフローチャートである。
【図８】画像形成装置における電気二重層キャパシタの温度変化を例示するグラフである。
【符号の説明】
【００８８】
１ 電源装置
２ 接続機器
１０ 外部電源
２０ 電流制限回路
３０ 電気二重層キャパシタ
４０ 温度検知手段
５０ ヒータ
６０ 制御手段
１００ 画像形成装置
１１０ ＣＰＵ
１１１ ＲＯＭ
１１２ ＲＡＭ
１１３ 不揮発メモリ
１１４ 画像処理部
１１５ 表示部
１１６ 電源部
１１７ キー入力部
１１８ 紙搬送部
１１９ 画像読取部
１２０ 後処理部
１２１ 画像形成部
Ｔ０ 下限温度
Ｔ１ 制御温度下限
Ｔ２ 制御温度上限
Ｔ３ 上限温度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気二重層キャパシタを介して電源を供給する電源装置であって、
前記電気二重層キャパシタの温度を検知する温度検知手段と、
前記電気二重層キャパシタを加熱する加熱手段と、
前記温度検知手段による温度検知信号に基づいて、前記加熱手段の加熱温度を制御する制御部と、
を備える電源装置。
【請求項２】
前記温度検知手段は、前記電気二重層キャパシタ自身又はその周囲温度を検知する請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記温度検知手段による温度検知信号に基づいた検知温度が予め設定された温度範囲に収まるように、前記加熱手段を制御する請求項１又は２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が前記温度範囲を上回る場合に、前記加熱手段による前記電気二重層キャパシタの加温を停止させる請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が前記温度範囲を下回る場合に、前記加熱手段による前記電気二重層キャパシタの加温を開始させる請求項３に記載の電源装置。
【請求項６】
電気二重層キャパシタを介して電源を自装置内の各機能部に供給する電源手段を有する画像形成装置において、
前記電気二重層キャパシタの温度を検知する温度検知手段と、
前記電気二重層キャパシタを加熱する加熱手段と、
前記温度検知手段による温度検知信号に基づいて、前記加熱手段の加熱温度を制御する制御部と、
を備える画像形成装置。
【請求項７】
前記温度検知手段は、前記電気二重層キャパシタ自身又はその周囲温度を検知する請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記温度検知手段による温度検知信号に基づいた検知温度が予め設定された温度範囲に収まるように、前記加熱手段を制御する請求項６又は７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が前記温度範囲を上回る場合に、前記加熱手段による前記電気二重層キャパシタの加温を停止させる請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が前記温度範囲を下回る場合に、前記加熱手段による前記電気二重層キャパシタの加温を開始させる請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が予め設定された下限温度を下回る場合に、前記各機能部の動作モードを動作禁止モードに設定する請求項６〜１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が予め設定された下限温度を下回る場合に、前記電源手段から電力供給される各機能部の中で、前記電気二重層キャパシタから電力供給される機能部の動作モードを動作禁止モードに設定する請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１】
電気二重層キャパシタを介して電源を供給する電源装置であって、
前記電気二重層キャパシタの温度を検知する温度検知手段と、
前記電気二重層キャパシタを加熱する加熱手段と、
前記温度検知手段による温度検知信号に基づいて、前記加熱手段の加熱温度を制御する制御部と、
を備える電源装置。
【請求項２】
前記温度検知手段は、前記電気二重層キャパシタ自身又はその周囲温度を検知する請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記温度検知手段による温度検知信号に基づいた検知温度が予め設定された温度範囲に収まるように、前記加熱手段を制御する請求項１又は２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が前記温度範囲を上回る場合に、前記加熱手段による前記電気二重層キャパシタの加温を停止させる請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が前記温度範囲を下回る場合に、前記加熱手段による前記電気二重層キャパシタの加温を開始させる請求項３に記載の電源装置。
【請求項６】
電気二重層キャパシタを介して電源を自装置内の各機能部に供給する電源手段を有する画像形成装置において、
前記電気二重層キャパシタの温度を検知する温度検知手段と、
前記電気二重層キャパシタを加熱する加熱手段と、
前記温度検知手段による温度検知信号に基づいて、前記加熱手段の加熱温度を制御する制御部と、
を備える画像形成装置。
【請求項７】
前記温度検知手段は、前記電気二重層キャパシタ自身又はその周囲温度を検知する請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記温度検知手段による温度検知信号に基づいた検知温度が予め設定された温度範囲に収まるように、前記加熱手段を制御する請求項６又は７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が前記温度範囲を上回る場合に、前記加熱手段による前記電気二重層キャパシタの加温を停止させる請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が前記温度範囲を下回る場合に、前記加熱手段による前記電気二重層キャパシタの加温を開始させる請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が予め設定された下限温度を下回る場合に、前記各機能部の動作モードを動作禁止モードに設定する請求項６〜１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記温度検知手段による検知温度が予め設定された下限温度を下回る場合に、前記電源手段から電力供給される各機能部の中で、前記電気二重層キャパシタから電力供給される機能部の動作モードを動作禁止モードに設定する請求項１１に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２２０７３（Ｐ２００９−２２０７３Ａ）
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８１０８８（Ｐ２００７−１８１０８８）
【出願日】平成１９年７月１０日（２００７．７．１０）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１０日（２００７．７．１０）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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