電源装置及び画像形成装置
【課題】蓄電装置未使用時において電力損失が大きくならないようにする。
【解決手段】商用ＡＣ電源から供給される電力を入力源に用いる定電圧出力の主電源３０と、商用ＡＣ電源から供給される電力を蓄電するキャパシタ３７及びこのキャパシタ３７の電力を入力源に用いる補助電源３２と、を備え、主電源３０の出力と補助電源２９の出力とを並列に接続し、主電源３０からの電力と補助電源２９からの電力を同時に２４Ｖ系負荷３５に供給する電源装置であって、２４Ｖ系負荷３５の前段に当該負荷に流れる電流を検出する電流検出抵抗６０と、この電流検出抵抗６０と並列に設けたＳＷ素子（リレー）７１を備え、前記補助電源３２の未使用時は、前記ＳＷ素子７１を介して２４Ｖ系負荷３５に電力を供給する。
【解決手段】商用ＡＣ電源から供給される電力を入力源に用いる定電圧出力の主電源３０と、商用ＡＣ電源から供給される電力を蓄電するキャパシタ３７及びこのキャパシタ３７の電力を入力源に用いる補助電源３２と、を備え、主電源３０の出力と補助電源２９の出力とを並列に接続し、主電源３０からの電力と補助電源２９からの電力を同時に２４Ｖ系負荷３５に供給する電源装置であって、２４Ｖ系負荷３５の前段に当該負荷に流れる電流を検出する電流検出抵抗６０と、この電流検出抵抗６０と並列に設けたＳＷ素子（リレー）７１を備え、前記補助電源３２の未使用時は、前記ＳＷ素子７１を介して２４Ｖ系負荷３５に電力を供給する。
【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係り、特に、外部から供給される電力を入力源に用いる定電圧出力の電源、蓄電装置、及び該蓄電装置の電力を入力源に用いる電源の２つの電源を有する電源装置及び、当該電源装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいは、これらの機能を複合して有するデジタル複合機などの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真プロセスを利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれら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、定着装置の立ち上がりまでの待ち時間、プリントあるいは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。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。
【０００３】
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、蓄電装置を設けた発明が提案されている（例えば特許文献１あるいは２）。このうち、特許文献１（特開２００７−２３６１５９号公報）には、第１電源と第２電源の出力を同時に負荷に給電する電源装置の負荷印加電圧の安定化と負荷が変動する場合の負荷印加電圧の変動を抑制するため、外部から供給される電力を入力源に用いて負荷に給電する定電圧出力の第１電源と、前記負荷を流れる負荷電流値を電流値信号に変換する変換手段を含み、該電流値信号が表す負荷電流値の、第１電源の出力電流の上限指示値を越える不足分を補うための制御信号を発生する信号発生手段と、蓄電装置と、該蓄電装置の電力を入力源に用い、前記制御信号に応じて前記負荷に給電する定電流出力の第２電源とを備え、前記第１電源が前記変換手段の電流検出位置よりも前記負荷側の給電線の電圧を設定値に一定化するように第１電源の出力電圧を制御する発明が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２（特開平３−２０３５１６号公報）には、抵抗の発熱を防止して抵抗の発熱を防止するため、負荷に直列に接続され、負荷に流れる電流を検出する抵抗の保護回路であって、該抵抗に並列に接続されたスイッチング手段と、該抵抗に所定値以上に電流が流れたことを検出する過電流検出手段と、該過電流検出手段により前記抵抗に過電流が流れたことを検出すると前記スイッチング手段をオン状態に保持する保持手段と、を備えた発明が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
すなわち、特許文献１記載の発明は、ＤＣ電源とキャパシタ電源を並列に接続し、この両電源から二次負荷に電力を供給し、負荷へ印加する電圧の安定性を高めるようになっており、特許文献２記載の発明は、抵抗と並列に接続されたスイッチング手段と過電流検出手段とスイッチング手段をＯＮにする手段とを備え、抵抗の発熱を防止するようになっている。
【０００６】
しかし、前者では、キャパシタシステムの出力ＯＮ／ＯＦＦ回路の別途切り換えの回路が必要であり、回路構成が複雑となっていた。また、後者では、常時電流検出抵抗を介して、二次負荷に電力を供給することとなり、蓄電装置未使用時においても、電力損失が大きくなっていた。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、蓄電装置未使用時において電力損失が大きくならないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、第１の手段は、外部から供給される電力を入力源に用いる定電圧出力の第１電源と、外部から供給される電力を蓄電する蓄電装置及び当該蓄電装置の電力を入力源に用いる第２電源と、を有し、前記第１電源の出力と第２電源の出力とを並列に接続し、前記第１電源からの電力と前記第２電源からの電力を同時に負荷に供給する電源装置であって、前記負荷の前段に前記負荷に流れる電流を検出する負荷電流検出手段及び当該負荷電流検出手段に対して並列に設けられたスイッチング手段を備え、前記蓄電装置未使用時は、前記スイッチング手段を介して前記負荷に電力を供給することを特徴とする。
【０００９】
第２の手段は、第１の手段において、前記第２電源の出力は、前記スイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦに連動してＯＮ／ＯＦＦされることを特徴とする。
【００１０】
第３の手段は、第２の手段において、前記スイッチング手段のＯＦＦタイミングは、軽負荷時に設定されていることを特徴とする。
【００１１】
第４の手段は、第１ないし第３のいずれかの手段において、前記スイッチング手段はリレーを含むことを特徴とする。
【００１２】
第５の手段は、第４の手段において、前記リレーはノーマリークローズであることを特徴とする。
【００１３】
第６の手段は、第１ないし第５のいずれかの手段に係る電源装置を画像形成装置が備えていることを特徴とする。
【００１４】
なお、後述の実施形態では、外部から供給される電力は商用ＡＣ電源２７に、第１電源は主電源２９に、蓄電装置はキャパシタ３７に、第２電源は補助電源３２に、負荷電流検出手段は負荷電流検出抵抗６０及び負荷電流検出器３３に、スイッチング手段はＳＷ素子７１に、画像形成装置はＭＦ１に、それぞれ対応する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、蓄電装置未使用時において電力損失が大きくならないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るデジタル複合機とパーソナルコンピュータを含む画像形成システムの概略構成を示す図である。
【図２】図１のデジタル複合機のプリンタの構成を示す概略構成図である。
【図３】電源装置の構成を示すブロック図である。
【図４】入出力制御部の構成を表すブロック図である。
【図５】図３に示す定電圧電源、定電流電源、負荷電流検出器及び電流指示器の詳細な構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示した図３の要部構成の変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、蓄電装置未使用時は、電流検出抵抗と並列に設けたスイッチング手段を介して２４Ｖ負荷に電力を供給し、スイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦは、キャパシタシステムの出力ＯＮ／ＯＦＦを兼ねるようにしたことを特徴とする。
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に解説する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置としてのデジタル複合機ＭＦ１とパーソナルコンピュータＰＣを含む画像形成システムの概略構成を示す図である。
【００２０】
同図において、本実施形態に係るデジタル複合機ＭＦ１は４色のトナーを使用して画像を形成するカラーデジタル複合機で、大略、自動原稿送り装置（ＡＤＦ）１２０、操作ボード１０、スキャナ１００及びプリンタ２００の各ユニットを備えている。スキャナ１００とプリンタ２００は、カラー画像を読み取り、カラー画像を形成することからそれぞれカラースキャナであり、カラープリンタである。なお、操作ボード１０と、ＡＤＦ１２０付きのスキャナ１００は、プリンタ２００から分離可能なユニットである。カラースキャナ１００は、動力機器ドライバやセンサ入力及びコントローラを有する制御ボードを備え、制御ボード上のコントローラがエンジンコントローラと直接又は間接に通信を行いタイミング制御されて原稿画像の読み取りを行う。
【００２１】
なお、デジタル複合機ＭＦ１はパーソナルコンピュータＰＣのプリンタとして機能し、また、プライベートネットワークＰＮ及び構内交換機ＰＢＸ(Private Branch eXchange)を介してネットワークを介した通信を行う。
【００２２】
図２は図１のデジタル複合機ＭＦ１のプリンタ２００の構成を示す概略構成図である。
同図において、このプリンタ２００は、マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），イエロー（Ｙ）及び黒（ブラック：Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のトナー像形成ユニットａ，ｂ，ｃ，ｄが、第１転写ベルト（中間転写ベルト）２０８の移動方向（図中の左から右方向ｙ）に沿ってこの順に配置されている。すなわち、４連ドラム方式（タンデム方式）のフルカラー画像形成装置である。回転可能に支持され矢印方向に回転する感光体（ドラム）２０１の外周部には、除電装置，クリーニング装置，帯電装置２０２及び現像装置２０４が配備されている。帯電装置２０２と現像装置２０４の間には、露光装置２０３から発せられる光情報の入るスペースが確保されている。感光体２０１は４個（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）あるが、それぞれ周囲に設けられる画像形成用の部品構成は同じである。現像装置２０４が扱う色材（トナー）の色が前記Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋのように４色設定され、その点が異なるだけである。ＭＣＹＫの各感光体２０１の一部が、第１転写ベルト２０８に接している。なお、感光体としては、ドラムに代えてベルト状の感光体も使用することができる。
【００２３】
第１転写ベルト２０８は１つの駆動ローラと２つの支持ローラ間に張設され、矢印Ｄ１方向に回転する。第１転写ベルト２０８の裏側（ループの内側）には、第１転写ローラ２１１が感光体２０１の近傍に配備されている。ベルトループの外側であって、第２転写ローラ２１２の下流側に、第１転写ベルト２０８用のクリーニング装置２１３が配備されている。クリーニング装置２１３は、第１転写ベルト２０８より転写紙（用紙）又は第２転写ベルト２１５にトナー像を転写した後にその表面に残留する不要のトナーを拭い去る。
【００２４】
露光装置２０３は公知のポリゴンミラー及び結像光学系を使用してレーザ書き込みを行う光書き込み方式の露光装置であり、フルカラー画像形成に対応した光情報を、一様に帯電された各感光体表面に潜像として照射する。なお、ポリゴン光学系に代えてＬＥＤアレイと結像光学系を使用した露光装置を使用することもできる。
【００２５】
また、図２において、第１転写ベルト２０８の右方には、２次転写装置２２０が設けられている。２次転写装置２２０は、第１転写ベルト２０８に接触する第２転写ベルト２１５を含み、第１転写ベルト２０８と第２転写ベルト２１５には転写ニップが形成され、当該ニップ形成位置が２次転写位置となる。第２転写ベルト２１５は矢印Ｄ２方向に移動可能に、駆動ローラと支持ローラ間に張設され、裏側（ループの内側）には、第２転写ローラ２１２が配置されている。ベルトループの外側に、第２転写ベルト用のクリーニング装置２１６、チャージャ２１７等が設けられている。クリーニング装置２１６は、用紙にトナーを転写した後、残留する不要のトナーを拭い去る。
【００２６】
用紙は、図の下方の給紙カセット２０９，２１０に収納されており、最上の用紙が給紙ローラで１枚ずつ、複数の用紙ガイドを経てレジストローラ２３３に搬送される。第２転写ベルト２１５の上方には、定着装置２１４、排紙ガイド２２４、排紙ローラ２２５、排紙スタック２２６が配備されている。第１転写ベルト２０８の上方で、排紙スタック２２６の下方には、補給用のトナーを収納するトナーボトル収納部２２７が設けてある。トナーは使用されるマゼンタＭ、シアンＣ、イエローＹ、ブラックＫの４色が、カートリッジの形態で収納され、粉体ポンプ等により対応する色の現像装置２０４に適宜補給される。
【００２７】
ここで両面印刷のときの各部の動作は以下のようにして行われる。両面印刷では、まず感光体２０１で作像が行われる。すなわち、露光装置２０３の作動により、不図示のＬＤ光源からの光は、不図示の光学部品を経て、帯電装置２０２で一様に帯電された感光体２０１のうち、作像ユニットａの感光体上に至り、書き込み情報（色に応じた情報）に対応した潜像を形成する。感光体２０１上の潜像は現像装置２０４で現像され、トナーによる顕像が感光体２０１の表面に形成され保持される。このトナー像は、第１転写手段により、感光体２０１と同期して移動する第１転写ベルト２０８の表面に転写される。
【００２８】
感光体２０１の表面は、残存するトナーがクリーニング装置でクリーニングされ、除電装置で除電され次の作像サイクルに備える。第１転写ベルト２０８は、表面に転写されたトナー像を坦持し、矢印Ｄ１の方向に移動する。作像ユニットｂの感光体２０１に、別の色に対応する潜像が書き込まれ、対応する色のトナーで現像され顕像となる。この像は、すでに第１転写ベルト２０８に乗っている前の色の顕像に重ねられ、最終的に４色重ねられる。なお、単色黒のみを形成する場合もある。
【００２９】
このとき同期して第２転写ベルト２１５は矢印Ｄ２方向に移動していて、第２転写ローラ２１２の作用で、第２転写ベルト２１５の表面に第１転写ベルト２０８表面に作られた画像が転写される。
【００３０】
いわゆるタンデム形式である４個の作像ユニットａ〜ｄの各感光体２０１上で画像が形成されながら、第１，第２転写ベルト２０８，２１５が移動し、作像が進められるので、その時間が短縮できる。第１転写ベルト２０８が、所定のところまで移動すると、用紙の別の面に作成されるべきトナー画像が、前述したような工程で再度感光体２０１により作像され、給紙が開始される。給紙カセット２０９又は２１０内の最上部にある用紙が引き出され、レジストローラ２３３のニップまで搬送される。用紙はレジストローラ２３３のニップで第１転写ベルト２０８に１次転写された４色の画像が重畳された画像の先頭位置を、同期を取ってレジストローラ２３３から２次転写位置に送り出される。２次転写位置では、第１転写ベルト２０８と第２転写ベルト２１５の間に送られる用紙の一方の面に、第１転写ベルト２０８表面のトナー像が、第２転写手ローラ２１２の作用により転写される。さらに用紙は上方に搬送され、前述のようにして第２転写ベルト２１５表面にすでに転写されているトナー像が、チャージャ２１７により用紙の他方の面に転写される。転写に際して、用紙は両面の画像の位置が正規のものとなるよう、タイミングがとられて搬送される。
【００３１】
このようにして両面にトナー像が転写された用紙は、定着器２１４に送られ、用紙上のトナー像（両面）が一度に溶融、定着され、ガイド２２４を経て排紙ローラ２２５により筐体上部の排紙トレイ（排紙スタック）２２６に排出される。図２のように、排紙部２２４〜２２６を構成した場合、両面画像のうち後から用紙に転写される面（頁）、すなわち第１転写ベルト２０８から用紙に直接転写される面が下面となって、排紙スタック２２６に載置されるから、頁揃えをしておくには２頁目の画像を先に作成し、第２転写ベルト２１５にそのトナー像を保持し、１頁目の画像を第１転写ベルト２０８から用紙に直接転写する。第１転写ベルト２０８から直接に用紙に転写される画像は、感光体２０１表面で正像にし、第２転写ベルト２１５から用紙に転写されるトナー像は、感光体２０１表面で逆像（鏡像）になるよう露光される。このような頁揃えのための作像順、ならびに、正、逆像（鏡像）に切り換える画像処理も、コントローラ上でのメモリに対する画像データの読み書き制御によって行っている。第２転写ベルト２１５から用紙に転写した後、ブラシローラ、回収ローラ、ブレード等を備えたクリーニング装置２１６が、第２転写ベルト２１５に残留する不要のトナーや紙粉を除去する。
【００３２】
図２では第２転写ベルト２１５のクリーニング装置のブラシローラが第２転写ベルト２１５の表面から離れた状態にある。支点を中心として揺動可能で、第２転写ベルト２１５の表面に接離可能な構造になっている。用紙に転写する以前で、第２転写ベルト２１５がトナー像を担持しているとき離し、クリーニングが必要のとき、図で反時計方向に揺動し接触させる。除去された不要トナーはトナー収納部に集められる。
【００３３】
以上が、「両面転写モード」を設定した両面印刷モードの作像プロセスである。両面印刷の場合には、常にこの作像プロセスで印刷が行われる。
【００３４】
片面印刷の場合には、「第２転写ベルト２１５による片面転写モード」と「第１転写ベルト２０８による片面転写モード」の２つがあり、前者の第２転写ベルト２１５を用いる片面転写モードを設定した場合には、第１転写ベルト２０８に３色又は４色重ねもしくは単色黒で形成された顕像が第２転写ベルト２１５に転写され、その後、用紙の片面に転写される。用紙の他面には画像転写はない。この場合、排紙トレイ２２６に排出された印刷済用紙の上面に印刷画面が存在する。後者の第１転写ベルト２０８を用いる片面転写モードを設定した場合には、第１転写ベルト２０８に３色又は４色重ねもしくは単色黒で形成された顕像が、第２転写ベルト２１５には転写されずに、用紙の片面に転写される。用紙の他面には画像転写はない。この場合は、排紙スタック２２６に排出された印刷済用紙の下面に印刷画面が存在する。
【００３５】
図３は電源装置の構成を示すブロック図である。
図３において、電源装置は、主電源２９、主電源ＳＷ（スイッチ）２８、商用ＡＣ電源２７、補助電源３２、入出力制御（部）２０、２４Ｖ系負荷３５、５Ｖ系負荷３４、電流指示器６４及び定着加熱装置３６から基本的に構成されている。
【００３６】
電源装置では、主電源ＳＷ２８のオンにより、商用ＡＣ電源２７が主電源２９及び補助電源３２に供給される。その商用ＡＣ電源２７から、主電源２９のＡＣ制御回路である定着電源３１及び定電圧電源（ＡＣ／ＤＣコンバータ）３０、ならびに補助電源３２のキャパシタ充電器３８に商用ＡＣ電圧２７が印可される。定着電源３１は、入出力制御２０から与えられる電力指示信号で指定される電力範囲内で、温度検出７０から与えられる定着温度信号を使用して定着器温度をフィードバック制御する。
【００３７】
主電源２９の第１電源である定電圧電源３０は、ブリッジ整流器８０、絶縁型スイッチング回路８１及び整流平滑回路８２により商用ＡＣをＤＣに変換し、絶縁型誤差増幅器８３を介してＰＷＭコントローラ８４に与えられる電圧検出信号を使用した定電圧フィードバック制御で５Ｖと２４Ｖの２系統のＤＣ定電圧を発生して、５Ｖ系負荷３４と２４Ｖ系負荷３５に出力する。なお、図３では。絶縁型スイッチング回路８１、整流平滑回路８２、絶縁型誤差増幅器８３及びＰＷＭコントローラ８４については、２４Ｖ系負荷３５には添え字ａを、５Ｖ系負荷３４には添え字ｂを付して区別している。
【００３８】
このとき、２４Ｖ系の電圧検出信号（フィードバック信号）は、負荷電流検出器３３から電流指示器６４に出力される。後述するが、負荷電流検出器３３は、電源ラインに数ｍΩの抵抗をシリーズ接続しているため、電圧検出信号（フィードバック信号）取り込み部の後段に負荷電流検出器３３を設けた場合には、システムに供給する電源電圧が変動してしまう。例えば、負荷電流検出器３３の電流検出抵抗に１０ｍΩの抵抗を接続し、負荷が５Ａから１５Ａに変化した場合には、０．１Ｖ（１０ｍΩ×（１５Ａ−５Ａ））の変動が発生することとなる。さらに、主電源２９の外部に負荷電流検出器３３の電流検出抵抗を付加した場合には、配線抵抗の影響により、これ以上の変動が発生することとなる。そこで、以上の電流検出抵抗付加によるＤＣ負荷供給電源電圧の変動を防止するため、抵抗を介した後の電圧をフィードバック制御する構成としている。
【００３９】
また、主電源２９は、負荷電流検出器３３と並列にＳＷ素子７１を設けた構成としている。負荷電流検出器３３を介して、２４Ｖ系負荷３５に電源を供給した場合には、負荷電流検出器３３自体で消費される電力（例えば電流検出抵抗に１０ｍΩの抵抗を接続し、負荷が１０Ａの場合には１Ｗ（１０ｍΩ×１０Ａ×１０Ａ））が発生し、通常システムと比較し電力損失が大きくなる。これを抑えるため、補助電源３２から電力供給を行わない期間においては、前記ＳＷ素子７１をオンにして、負荷電流検出器３３を介さずに２４Ｖ系負荷３５に電源を供給する構成としている。
【００４０】
補助電源３２は、本実施形態では、キャパシタ充電器３８、それによって充電されるキャパシタ３７、及びキャパシタ電力を２４Ｖ系負荷３５への給電ラインに定電流出力する第２電源である定電流電源２６で構成される。補助電源３２を２４Ｖ系負荷３５に給電しているのは、定着加熱装置３６への供給電力量の増大分を補助電源が負担する必要があり、この負担させようとしている電力量以上の消費がある電源ラインに補助電源３２を供給する必要があるためである。そのため本実施形態では、定着加熱装置３６への供給電力量の増大分（例えば３００Ｗ）を考慮し、５Ｖ系負荷３４（例えば１００Ｗ）より消費電力量が大きい２４Ｖ系負荷３５（例えば５００Ｗ）に補助電源３２を給電する構成としている。定着加熱装置３６への供給電力量の増大分が小さい場合や、５Ｖ系負荷３４の消費電力量が大きい場合には、５Ｖ系負荷３４に補助電源３２を給電させる構成とすることも可能である。
【００４１】
負荷電流検出器３３は、定電圧電源３０（第１電源）及び定電流電源２６（第２電源）が同時に供給する電流値の和である２４Ｖ系負荷電流値を検出して電流検出信号を電流指示器６４に与える。また、電流指示器６４には、入出力制御（部）２０が、定電圧電源３０の出力電流上限値を指定する上限指示データＭＣＤを与える。電流指示器６４は２４Ｖ系負荷電流値より上限指示値を減算した値（＝定電流電源２６の出力電流指示値）を示す電流指示信号を定電流電源２６に与える。定電流電源２６は、電流指示器６４が出力する該電流指示信号によって指示された電流値を目標値とする定電流制御によって、キャパシタ３７の電力を２４Ｖ系負荷ラインに定電流給電する。
【００４２】
補助電源３２のキャパシタ３７は電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタで構成される。電気二重層コンデンサ以外にも種々の選択が可能であるが、本実施形態では、短時間での充放電が可能で、長寿命である電気二重層コンデンサを用いた。電気二重層コンデンサの特徴として放電するに従い端子電圧（キャパシタ電圧）が低くなってしまうため、定電流電源２６をキャパシタ３７の後段に配置することにより、キャパシタ電圧の変動にもかかわらず所望の電流値を出力するようにしている。
【００４３】
図４は入出力制御部（図１では、制御部と記し、図４では入出力制御と記している）２０の構成を表すブロック図である。
図４において、入出力制御部２０は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、不揮発ＲＡＭ２４及びＩ／Ｏ制御部２５を備えている。ＣＰＵ２１は、プリンタ２００を制御する不図示のエンジン制御部からの制御命令、ＲＯＭ２２に格納されたプログラム、不揮発性ＲＡＭ２４に格納されたプログラム及びデータに従って、センサ５１６、５Ｖ系負荷３４及び２４Ｖ系負荷３５に対する入出力制御を実行し、また、電源装置の制御を実行する。ＲＯＭ２２は、ＣＰＵ２１を動作させるためのプログラムを格納し、ＲＡＭ２３はＣＰＵ２１のワークメモリとして使用される。不揮発ＲＡＭ２４は、各負荷の動作状態や各動作モードにおける消費電力データを格納した消費電力テーブル、及び各動作モードにおける印刷処理に要する時間データを格納した印刷処理時間テーブルなどを記憶する。Ｉ／Ｏ制御部２５はフルカラーデジタル複合機ＭＦ１の各センサ２５１６の入力読み込みを制御し、５Ｖ系負荷３４及び２４Ｖ系負荷３５の個々の駆動を制御する。
【００４４】
入出力制御部２０は、エンジン制御部の画像読み込み、印刷、複写等のプロセス制御、シーケンス制御に伴う指示に従って、センサ５１６、及び５Ｖ系負荷３４及び２４Ｖ系負荷３５への入出力制御及び電源制御を行っており、各動作モードに応じてシーケンシャルに各負荷を動作させる。また、入出力制御部２０は、キャパシタ３７の充放電の制御も行っており、装置の立ち上げ時、及び立ち上げ後所定の時間までの期間は、ＳＷ素子７１をオフにし、負荷電流検出器３３を介して、キャパシタ３７に蓄積された電力を２４Ｖ系負荷３５に給電する。このとき商用ＡＣ電源２７からの供給電力に対して生じる余裕分によって、定着加熱装置３６への供給電力量を増大させる。
【００４５】
図５は図３に示す定電圧電源３０、定電流電源２６、負荷電流検出器３３及び電流指示器６４の詳細な構成を示すブロック図である。
【００４６】
図５において、定電圧電源３０は、負荷電流検出器３３に含まれる負荷電流検出抵抗６０の２４Ｖ系負荷３５側の電圧を分圧抵抗８５，８６により分圧した電圧検出信号をシャントレギュレータ８７により、該基準電圧と比較／増幅し、フォトカプラ８８により絶縁してＰＷＭコントローラ８３ｂに定電圧フィードバック信号として与える構成とし、２４Ｖ系負荷３５に供給する直前の電源電圧を定電圧制御する。
【００４７】
キャパシタ３７は、本実施形態では、電気二重層キャパシタである。電気二重層キャパシタは耐圧が低く、使用上の充電上限電圧は２．５Ｖである。そのため高い電圧を得るためには、何個も直列に接続する必要がある。しかし、小容量のキャパシタを沢山直列にするよりも大容量のキャパシタを少なく使った方が、同じ容量を低コストで得ることができる。２４Ｖ系負荷３５に給電するため電気二重層キャパシタを直列数９個以下で用いる場合は、充電上限電圧２２．５Ｖ以下になるので、昇圧レギュレータを用いて定電流電源２６を構成する必要がある。そこで本実施形態では、昇圧レギュレータ４０でキャパシタ３７の電力を昇圧して定電流出力する。
【００４８】
昇圧レギュレータ４０の半導体スイッチ４１は、ＰＷＭコントローラ４２の出力ＰＷＭパルスのＨ期間に導通（オン）し、Ｌ期間は非導通（オフ）となる。スイッチ４１が導通するとキャパシタ３７からリアクトル４３及びスイッチ４１に電流が流れ、リアクトル４３が蓄電し、スイッチ４１が非導通に転換したときにリアクトル４３の蓄電電力が高圧となってダイオード４４を通してキャパシタ４５を高圧充電する。スイッチ４１のＰＷＭパルス周期のＯＮ／ＯＦＦの繰り返しにより、キャパシタ４５の電圧が上昇し、電流検出抵抗４７を通して、また負荷電流検出器３３の電流検出抵抗６０を通して２４Ｖ系負荷３５に給電する。
【００４９】
負荷電流検出器３３は、電流検出抵抗６０の両端電位差を差動増幅器６１で増幅して、負荷電流値に比例する負荷電流信号を発生し、電流指示器６４に出力（印加）する。
【００５０】
電流指示器６４は、入出力制御部２０が与える電流上限値指示データＭＣＤをＤ／Ａコンバータ６５で上限指示信号（電圧）にアナログ変換し、差動増幅器６６で、「負荷電流検出値−上限指示値」を演算し、演算結果を表す差分電圧を、定電流電源２６に、電流指示信号として出力する。すなわち、電流指示器６４は、２４Ｖ系負荷電流検出器から、入出力制御部２０が指示する定電圧電源３０の出力電流上限値を差し引いた差分値を、定電流電源２６が負担すべき目標値として、その分の電流出力を定電流電源２６に指示する。
【００５１】
定電流電源２６は、電流検出抵抗４７の両端の電位差を差動増幅器４８で増幅して、出力電流値に比例する出力電流信号を発生し、差動増幅器５０に与える。そして差動増幅器５０は、出力電流信号から、電流指示器６４が与える目標電流値の差分を増幅し、さらに、バイアス回路が与える電圧分を加算して、ＰＷＭコントローラ４２に、ＰＷＭパルスのデューティ指示信号として与える。
【００５２】
ＰＷＭコントローラ４２は、デューティ指示信号として指定されるデューティに、半導体スイッチ４１をオン／オフ駆動するＰＷＭパルスのデューティを定める。すなわち、電流指示器６４の出力信号が高くなって差動増幅器５０の出力電圧が上昇すると、ＰＷＭパルスのデューティを高くする。これにより昇圧レギュレータ４０の出力電流値が増大する。これに応じて電流検出抵抗４７の電圧降下が増大し、出力電流検出信号のレベルが上昇して差動増幅器５０の出力電圧が低下すると、ＰＷＭパルスのデューティが低くなる。その結果、昇圧レギュレータ４０の出力電流値が低下する。このようなフィードバックＰＷＭ制御により、昇圧レギュレータ４０の出力電流値が、電流指示器６４が与える２４Ｖ系負荷電流検出値から入出力制御部２０が指示する定電圧電源３０の出力電流上限値ＭＣＤを減算した差分に相当する値となる。
【００５３】
以上は補助電源３２の使用時の動作であるが、以降は、補助電源３２の未使用時の動作について説明する。
補助電源３２の未使用時において負荷電流検出抵抗６０と並列に設けられたＳＷ素子７１は、導通（オン）される。電流は抵抗値の小さい経路を通るため、負荷電流検出抵抗６０より小さい抵抗値としたＳＷ素子７１を通して負荷に電力を供給することとなり、電源供給ラインで消費される電力損失を、補助電源使用時に比べ抑えることが可能となる。ここでは、電源供給ラインで消費される電力損失を通常システムと同等にすることができる。そのためＳＷ素子７１のＯＦＦからＯＮにするタイミングとしては、２４Ｖ系負荷３５が軽負荷時（システムの待機モード時等）に行うようにするとよく、このようにすると、ＳＷ素子（リレー）７１ＯＮ時の突入電流を抑えることができ、リレー溶着等の問題発生を防ぐことが可能となる。
【００５４】
また、電力損失を低減するため、ＳＷ素子７１はできるだけ抵抗値の小さいものを使用するとよい。そこで、本実施形態では、リレーを使用している。
【００５５】
さらに、蓄電装置未使用時において、ＳＷ素子（リレー）７１自体のＯＮ駆動のための消費電力を抑えるため、ノーマリークローズ型のリレーとしている。
【００５６】
図６は図５に示した図３の要部構成の変形例を示すブロック図である。
図６に係る定電圧電源３０、定電流電源２６、負荷電流検出器３３及び電流指示器６４の詳細な構成を示すブロック図から分かるように、図６の変形例は図５の構成に対して補助電源のＰＷＭコントローラ４２に与えていた出力ＯＮ／ＯＦＦ信号を削除したもので、これ以外の構成については、図５に示した構成と同一である。このように構成すると、ＳＷ素子（リレー）７１の接点抵抗は電流検出抵抗３３の抵抗値以下であり、リレー導通（オン）時には、高負荷時であっても負荷電流検出器３３は低負荷と判断し動作する。すなわちリレー導通（オン）時には、補助電源３２からの電力供給は停止される。この構成は、このような特性動作を利用したもので、ＳＷ素子（リレー）７１のＯＮ／ＯＦＦにより、補助電源装置の出力ＯＮ／ＯＦＦも同時に制御する構成となる。
【００５７】
図５に示した構成では、定電流電源３０のＰＷＭコントローラ４２に設けられたＯＮ／ＯＦＦ端子（スイッチ４１）を使用することにより、蓄電装置の出力ＯＮ／ＯＦＦを制御している。その結果、本変形例によれば、消費電力の低減機能（ＳＷ素子７１、及びＳＷ素子７１のＯＮ／ＯＦＦ制御回路）追加によるシステムの複雑化を招くことなく、電力損失を抑えることができる。
【００５８】
以上のように、本実施形態によれば、
１）キャパシタ３７の未使用時は、電流検出抵抗６０と並列に設けたＳＷ素子（リレー）７１を介して、２４Ｖ系負荷３５に電力を供給するので、電力損失を抑えることができる。
【００５９】
２）また、前記ＳＷ素子７１のＯＮ／ＯＦＦにより、キャパシタ３７を電源とする補助電源３２の出力もＯＮ／ＯＦＦするので、キャパシタ出力の補助電源におけるＯＮ／ＯＦＦ回路構成の複雑化を招くことがない。
などの効果を奏する。
【００６０】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、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本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲により規定される範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６１】
２７ 商用ＡＣ電源
２９ 主電源
３２ 補助電源
３３ 負荷電流検出器
３７ キャパシタ
６０ 負荷電流検出抵抗
７１ ＳＷ素子
ＭＦ１ 画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６２】
【特許文献１】特開２００７−２３６１５９号公報
【特許文献２】特開２００７−２３６１５９号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置及び画像形成装置に係り、特に、外部から供給される電力を入力源に用いる定電圧出力の電源、蓄電装置、及び該蓄電装置の電力を入力源に用いる電源の２つの電源を有する電源装置及び、当該電源装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいは、これらの機能を複合して有するデジタル複合機などの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真プロセスを利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれら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、定着装置の立ち上がりまでの待ち時間、プリントあるいは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。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。
【０００３】
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、蓄電装置を設けた発明が提案されている（例えば特許文献１あるいは２）。このうち、特許文献１（特開２００７−２３６１５９号公報）には、第１電源と第２電源の出力を同時に負荷に給電する電源装置の負荷印加電圧の安定化と負荷が変動する場合の負荷印加電圧の変動を抑制するため、外部から供給される電力を入力源に用いて負荷に給電する定電圧出力の第１電源と、前記負荷を流れる負荷電流値を電流値信号に変換する変換手段を含み、該電流値信号が表す負荷電流値の、第１電源の出力電流の上限指示値を越える不足分を補うための制御信号を発生する信号発生手段と、蓄電装置と、該蓄電装置の電力を入力源に用い、前記制御信号に応じて前記負荷に給電する定電流出力の第２電源とを備え、前記第１電源が前記変換手段の電流検出位置よりも前記負荷側の給電線の電圧を設定値に一定化するように第１電源の出力電圧を制御する発明が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２（特開平３−２０３５１６号公報）には、抵抗の発熱を防止して抵抗の発熱を防止するため、負荷に直列に接続され、負荷に流れる電流を検出する抵抗の保護回路であって、該抵抗に並列に接続されたスイッチング手段と、該抵抗に所定値以上に電流が流れたことを検出する過電流検出手段と、該過電流検出手段により前記抵抗に過電流が流れたことを検出すると前記スイッチング手段をオン状態に保持する保持手段と、を備えた発明が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
すなわち、特許文献１記載の発明は、ＤＣ電源とキャパシタ電源を並列に接続し、この両電源から二次負荷に電力を供給し、負荷へ印加する電圧の安定性を高めるようになっており、特許文献２記載の発明は、抵抗と並列に接続されたスイッチング手段と過電流検出手段とスイッチング手段をＯＮにする手段とを備え、抵抗の発熱を防止するようになっている。
【０００６】
しかし、前者では、キャパシタシステムの出力ＯＮ／ＯＦＦ回路の別途切り換えの回路が必要であり、回路構成が複雑となっていた。また、後者では、常時電流検出抵抗を介して、二次負荷に電力を供給することとなり、蓄電装置未使用時においても、電力損失が大きくなっていた。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、蓄電装置未使用時において電力損失が大きくならないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、第１の手段は、外部から供給される電力を入力源に用いる定電圧出力の第１電源と、外部から供給される電力を蓄電する蓄電装置及び当該蓄電装置の電力を入力源に用いる第２電源と、を有し、前記第１電源の出力と第２電源の出力とを並列に接続し、前記第１電源からの電力と前記第２電源からの電力を同時に負荷に供給する電源装置であって、前記負荷の前段に前記負荷に流れる電流を検出する負荷電流検出手段及び当該負荷電流検出手段に対して並列に設けられたスイッチング手段を備え、前記蓄電装置未使用時は、前記スイッチング手段を介して前記負荷に電力を供給することを特徴とする。
【０００９】
第２の手段は、第１の手段において、前記第２電源の出力は、前記スイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦに連動してＯＮ／ＯＦＦされることを特徴とする。
【００１０】
第３の手段は、第２の手段において、前記スイッチング手段のＯＦＦタイミングは、軽負荷時に設定されていることを特徴とする。
【００１１】
第４の手段は、第１ないし第３のいずれかの手段において、前記スイッチング手段はリレーを含むことを特徴とする。
【００１２】
第５の手段は、第４の手段において、前記リレーはノーマリークローズであることを特徴とする。
【００１３】
第６の手段は、第１ないし第５のいずれかの手段に係る電源装置を画像形成装置が備えていることを特徴とする。
【００１４】
なお、後述の実施形態では、外部から供給される電力は商用ＡＣ電源２７に、第１電源は主電源２９に、蓄電装置はキャパシタ３７に、第２電源は補助電源３２に、負荷電流検出手段は負荷電流検出抵抗６０及び負荷電流検出器３３に、スイッチング手段はＳＷ素子７１に、画像形成装置はＭＦ１に、それぞれ対応する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、蓄電装置未使用時において電力損失が大きくならないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るデジタル複合機とパーソナルコンピュータを含む画像形成システムの概略構成を示す図である。
【図２】図１のデジタル複合機のプリンタの構成を示す概略構成図である。
【図３】電源装置の構成を示すブロック図である。
【図４】入出力制御部の構成を表すブロック図である。
【図５】図３に示す定電圧電源、定電流電源、負荷電流検出器及び電流指示器の詳細な構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示した図３の要部構成の変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、蓄電装置未使用時は、電流検出抵抗と並列に設けたスイッチング手段を介して２４Ｖ負荷に電力を供給し、スイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦは、キャパシタシステムの出力ＯＮ／ＯＦＦを兼ねるようにしたことを特徴とする。
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に解説する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置としてのデジタル複合機ＭＦ１とパーソナルコンピュータＰＣを含む画像形成システムの概略構成を示す図である。
【００２０】
同図において、本実施形態に係るデジタル複合機ＭＦ１は４色のトナーを使用して画像を形成するカラーデジタル複合機で、大略、自動原稿送り装置（ＡＤＦ）１２０、操作ボード１０、スキャナ１００及びプリンタ２００の各ユニットを備えている。スキャナ１００とプリンタ２００は、カラー画像を読み取り、カラー画像を形成することからそれぞれカラースキャナであり、カラープリンタである。なお、操作ボード１０と、ＡＤＦ１２０付きのスキャナ１００は、プリンタ２００から分離可能なユニットである。カラースキャナ１００は、動力機器ドライバやセンサ入力及びコントローラを有する制御ボードを備え、制御ボード上のコントローラがエンジンコントローラと直接又は間接に通信を行いタイミング制御されて原稿画像の読み取りを行う。
【００２１】
なお、デジタル複合機ＭＦ１はパーソナルコンピュータＰＣのプリンタとして機能し、また、プライベートネットワークＰＮ及び構内交換機ＰＢＸ(Private Branch eXchange)を介してネットワークを介した通信を行う。
【００２２】
図２は図１のデジタル複合機ＭＦ１のプリンタ２００の構成を示す概略構成図である。
同図において、このプリンタ２００は、マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），イエロー（Ｙ）及び黒（ブラック：Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のトナー像形成ユニットａ，ｂ，ｃ，ｄが、第１転写ベルト（中間転写ベルト）２０８の移動方向（図中の左から右方向ｙ）に沿ってこの順に配置されている。すなわち、４連ドラム方式（タンデム方式）のフルカラー画像形成装置である。回転可能に支持され矢印方向に回転する感光体（ドラム）２０１の外周部には、除電装置，クリーニング装置，帯電装置２０２及び現像装置２０４が配備されている。帯電装置２０２と現像装置２０４の間には、露光装置２０３から発せられる光情報の入るスペースが確保されている。感光体２０１は４個（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）あるが、それぞれ周囲に設けられる画像形成用の部品構成は同じである。現像装置２０４が扱う色材（トナー）の色が前記Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋのように４色設定され、その点が異なるだけである。ＭＣＹＫの各感光体２０１の一部が、第１転写ベルト２０８に接している。なお、感光体としては、ドラムに代えてベルト状の感光体も使用することができる。
【００２３】
第１転写ベルト２０８は１つの駆動ローラと２つの支持ローラ間に張設され、矢印Ｄ１方向に回転する。第１転写ベルト２０８の裏側（ループの内側）には、第１転写ローラ２１１が感光体２０１の近傍に配備されている。ベルトループの外側であって、第２転写ローラ２１２の下流側に、第１転写ベルト２０８用のクリーニング装置２１３が配備されている。クリーニング装置２１３は、第１転写ベルト２０８より転写紙（用紙）又は第２転写ベルト２１５にトナー像を転写した後にその表面に残留する不要のトナーを拭い去る。
【００２４】
露光装置２０３は公知のポリゴンミラー及び結像光学系を使用してレーザ書き込みを行う光書き込み方式の露光装置であり、フルカラー画像形成に対応した光情報を、一様に帯電された各感光体表面に潜像として照射する。なお、ポリゴン光学系に代えてＬＥＤアレイと結像光学系を使用した露光装置を使用することもできる。
【００２５】
また、図２において、第１転写ベルト２０８の右方には、２次転写装置２２０が設けられている。２次転写装置２２０は、第１転写ベルト２０８に接触する第２転写ベルト２１５を含み、第１転写ベルト２０８と第２転写ベルト２１５には転写ニップが形成され、当該ニップ形成位置が２次転写位置となる。第２転写ベルト２１５は矢印Ｄ２方向に移動可能に、駆動ローラと支持ローラ間に張設され、裏側（ループの内側）には、第２転写ローラ２１２が配置されている。ベルトループの外側に、第２転写ベルト用のクリーニング装置２１６、チャージャ２１７等が設けられている。クリーニング装置２１６は、用紙にトナーを転写した後、残留する不要のトナーを拭い去る。
【００２６】
用紙は、図の下方の給紙カセット２０９，２１０に収納されており、最上の用紙が給紙ローラで１枚ずつ、複数の用紙ガイドを経てレジストローラ２３３に搬送される。第２転写ベルト２１５の上方には、定着装置２１４、排紙ガイド２２４、排紙ローラ２２５、排紙スタック２２６が配備されている。第１転写ベルト２０８の上方で、排紙スタック２２６の下方には、補給用のトナーを収納するトナーボトル収納部２２７が設けてある。トナーは使用されるマゼンタＭ、シアンＣ、イエローＹ、ブラックＫの４色が、カートリッジの形態で収納され、粉体ポンプ等により対応する色の現像装置２０４に適宜補給される。
【００２７】
ここで両面印刷のときの各部の動作は以下のようにして行われる。両面印刷では、まず感光体２０１で作像が行われる。すなわち、露光装置２０３の作動により、不図示のＬＤ光源からの光は、不図示の光学部品を経て、帯電装置２０２で一様に帯電された感光体２０１のうち、作像ユニットａの感光体上に至り、書き込み情報（色に応じた情報）に対応した潜像を形成する。感光体２０１上の潜像は現像装置２０４で現像され、トナーによる顕像が感光体２０１の表面に形成され保持される。このトナー像は、第１転写手段により、感光体２０１と同期して移動する第１転写ベルト２０８の表面に転写される。
【００２８】
感光体２０１の表面は、残存するトナーがクリーニング装置でクリーニングされ、除電装置で除電され次の作像サイクルに備える。第１転写ベルト２０８は、表面に転写されたトナー像を坦持し、矢印Ｄ１の方向に移動する。作像ユニットｂの感光体２０１に、別の色に対応する潜像が書き込まれ、対応する色のトナーで現像され顕像となる。この像は、すでに第１転写ベルト２０８に乗っている前の色の顕像に重ねられ、最終的に４色重ねられる。なお、単色黒のみを形成する場合もある。
【００２９】
このとき同期して第２転写ベルト２１５は矢印Ｄ２方向に移動していて、第２転写ローラ２１２の作用で、第２転写ベルト２１５の表面に第１転写ベルト２０８表面に作られた画像が転写される。
【００３０】
いわゆるタンデム形式である４個の作像ユニットａ〜ｄの各感光体２０１上で画像が形成されながら、第１，第２転写ベルト２０８，２１５が移動し、作像が進められるので、その時間が短縮できる。第１転写ベルト２０８が、所定のところまで移動すると、用紙の別の面に作成されるべきトナー画像が、前述したような工程で再度感光体２０１により作像され、給紙が開始される。給紙カセット２０９又は２１０内の最上部にある用紙が引き出され、レジストローラ２３３のニップまで搬送される。用紙はレジストローラ２３３のニップで第１転写ベルト２０８に１次転写された４色の画像が重畳された画像の先頭位置を、同期を取ってレジストローラ２３３から２次転写位置に送り出される。２次転写位置では、第１転写ベルト２０８と第２転写ベルト２１５の間に送られる用紙の一方の面に、第１転写ベルト２０８表面のトナー像が、第２転写手ローラ２１２の作用により転写される。さらに用紙は上方に搬送され、前述のようにして第２転写ベルト２１５表面にすでに転写されているトナー像が、チャージャ２１７により用紙の他方の面に転写される。転写に際して、用紙は両面の画像の位置が正規のものとなるよう、タイミングがとられて搬送される。
【００３１】
このようにして両面にトナー像が転写された用紙は、定着器２１４に送られ、用紙上のトナー像（両面）が一度に溶融、定着され、ガイド２２４を経て排紙ローラ２２５により筐体上部の排紙トレイ（排紙スタック）２２６に排出される。図２のように、排紙部２２４〜２２６を構成した場合、両面画像のうち後から用紙に転写される面（頁）、すなわち第１転写ベルト２０８から用紙に直接転写される面が下面となって、排紙スタック２２６に載置されるから、頁揃えをしておくには２頁目の画像を先に作成し、第２転写ベルト２１５にそのトナー像を保持し、１頁目の画像を第１転写ベルト２０８から用紙に直接転写する。第１転写ベルト２０８から直接に用紙に転写される画像は、感光体２０１表面で正像にし、第２転写ベルト２１５から用紙に転写されるトナー像は、感光体２０１表面で逆像（鏡像）になるよう露光される。このような頁揃えのための作像順、ならびに、正、逆像（鏡像）に切り換える画像処理も、コントローラ上でのメモリに対する画像データの読み書き制御によって行っている。第２転写ベルト２１５から用紙に転写した後、ブラシローラ、回収ローラ、ブレード等を備えたクリーニング装置２１６が、第２転写ベルト２１５に残留する不要のトナーや紙粉を除去する。
【００３２】
図２では第２転写ベルト２１５のクリーニング装置のブラシローラが第２転写ベルト２１５の表面から離れた状態にある。支点を中心として揺動可能で、第２転写ベルト２１５の表面に接離可能な構造になっている。用紙に転写する以前で、第２転写ベルト２１５がトナー像を担持しているとき離し、クリーニングが必要のとき、図で反時計方向に揺動し接触させる。除去された不要トナーはトナー収納部に集められる。
【００３３】
以上が、「両面転写モード」を設定した両面印刷モードの作像プロセスである。両面印刷の場合には、常にこの作像プロセスで印刷が行われる。
【００３４】
片面印刷の場合には、「第２転写ベルト２１５による片面転写モード」と「第１転写ベルト２０８による片面転写モード」の２つがあり、前者の第２転写ベルト２１５を用いる片面転写モードを設定した場合には、第１転写ベルト２０８に３色又は４色重ねもしくは単色黒で形成された顕像が第２転写ベルト２１５に転写され、その後、用紙の片面に転写される。用紙の他面には画像転写はない。この場合、排紙トレイ２２６に排出された印刷済用紙の上面に印刷画面が存在する。後者の第１転写ベルト２０８を用いる片面転写モードを設定した場合には、第１転写ベルト２０８に３色又は４色重ねもしくは単色黒で形成された顕像が、第２転写ベルト２１５には転写されずに、用紙の片面に転写される。用紙の他面には画像転写はない。この場合は、排紙スタック２２６に排出された印刷済用紙の下面に印刷画面が存在する。
【００３５】
図３は電源装置の構成を示すブロック図である。
図３において、電源装置は、主電源２９、主電源ＳＷ（スイッチ）２８、商用ＡＣ電源２７、補助電源３２、入出力制御（部）２０、２４Ｖ系負荷３５、５Ｖ系負荷３４、電流指示器６４及び定着加熱装置３６から基本的に構成されている。
【００３６】
電源装置では、主電源ＳＷ２８のオンにより、商用ＡＣ電源２７が主電源２９及び補助電源３２に供給される。その商用ＡＣ電源２７から、主電源２９のＡＣ制御回路である定着電源３１及び定電圧電源（ＡＣ／ＤＣコンバータ）３０、ならびに補助電源３２のキャパシタ充電器３８に商用ＡＣ電圧２７が印可される。定着電源３１は、入出力制御２０から与えられる電力指示信号で指定される電力範囲内で、温度検出７０から与えられる定着温度信号を使用して定着器温度をフィードバック制御する。
【００３７】
主電源２９の第１電源である定電圧電源３０は、ブリッジ整流器８０、絶縁型スイッチング回路８１及び整流平滑回路８２により商用ＡＣをＤＣに変換し、絶縁型誤差増幅器８３を介してＰＷＭコントローラ８４に与えられる電圧検出信号を使用した定電圧フィードバック制御で５Ｖと２４Ｖの２系統のＤＣ定電圧を発生して、５Ｖ系負荷３４と２４Ｖ系負荷３５に出力する。なお、図３では。絶縁型スイッチング回路８１、整流平滑回路８２、絶縁型誤差増幅器８３及びＰＷＭコントローラ８４については、２４Ｖ系負荷３５には添え字ａを、５Ｖ系負荷３４には添え字ｂを付して区別している。
【００３８】
このとき、２４Ｖ系の電圧検出信号（フィードバック信号）は、負荷電流検出器３３から電流指示器６４に出力される。後述するが、負荷電流検出器３３は、電源ラインに数ｍΩの抵抗をシリーズ接続しているため、電圧検出信号（フィードバック信号）取り込み部の後段に負荷電流検出器３３を設けた場合には、システムに供給する電源電圧が変動してしまう。例えば、負荷電流検出器３３の電流検出抵抗に１０ｍΩの抵抗を接続し、負荷が５Ａから１５Ａに変化した場合には、０．１Ｖ（１０ｍΩ×（１５Ａ−５Ａ））の変動が発生することとなる。さらに、主電源２９の外部に負荷電流検出器３３の電流検出抵抗を付加した場合には、配線抵抗の影響により、これ以上の変動が発生することとなる。そこで、以上の電流検出抵抗付加によるＤＣ負荷供給電源電圧の変動を防止するため、抵抗を介した後の電圧をフィードバック制御する構成としている。
【００３９】
また、主電源２９は、負荷電流検出器３３と並列にＳＷ素子７１を設けた構成としている。負荷電流検出器３３を介して、２４Ｖ系負荷３５に電源を供給した場合には、負荷電流検出器３３自体で消費される電力（例えば電流検出抵抗に１０ｍΩの抵抗を接続し、負荷が１０Ａの場合には１Ｗ（１０ｍΩ×１０Ａ×１０Ａ））が発生し、通常システムと比較し電力損失が大きくなる。これを抑えるため、補助電源３２から電力供給を行わない期間においては、前記ＳＷ素子７１をオンにして、負荷電流検出器３３を介さずに２４Ｖ系負荷３５に電源を供給する構成としている。
【００４０】
補助電源３２は、本実施形態では、キャパシタ充電器３８、それによって充電されるキャパシタ３７、及びキャパシタ電力を２４Ｖ系負荷３５への給電ラインに定電流出力する第２電源である定電流電源２６で構成される。補助電源３２を２４Ｖ系負荷３５に給電しているのは、定着加熱装置３６への供給電力量の増大分を補助電源が負担する必要があり、この負担させようとしている電力量以上の消費がある電源ラインに補助電源３２を供給する必要があるためである。そのため本実施形態では、定着加熱装置３６への供給電力量の増大分（例えば３００Ｗ）を考慮し、５Ｖ系負荷３４（例えば１００Ｗ）より消費電力量が大きい２４Ｖ系負荷３５（例えば５００Ｗ）に補助電源３２を給電する構成としている。定着加熱装置３６への供給電力量の増大分が小さい場合や、５Ｖ系負荷３４の消費電力量が大きい場合には、５Ｖ系負荷３４に補助電源３２を給電させる構成とすることも可能である。
【００４１】
負荷電流検出器３３は、定電圧電源３０（第１電源）及び定電流電源２６（第２電源）が同時に供給する電流値の和である２４Ｖ系負荷電流値を検出して電流検出信号を電流指示器６４に与える。また、電流指示器６４には、入出力制御（部）２０が、定電圧電源３０の出力電流上限値を指定する上限指示データＭＣＤを与える。電流指示器６４は２４Ｖ系負荷電流値より上限指示値を減算した値（＝定電流電源２６の出力電流指示値）を示す電流指示信号を定電流電源２６に与える。定電流電源２６は、電流指示器６４が出力する該電流指示信号によって指示された電流値を目標値とする定電流制御によって、キャパシタ３７の電力を２４Ｖ系負荷ラインに定電流給電する。
【００４２】
補助電源３２のキャパシタ３７は電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタで構成される。電気二重層コンデンサ以外にも種々の選択が可能であるが、本実施形態では、短時間での充放電が可能で、長寿命である電気二重層コンデンサを用いた。電気二重層コンデンサの特徴として放電するに従い端子電圧（キャパシタ電圧）が低くなってしまうため、定電流電源２６をキャパシタ３７の後段に配置することにより、キャパシタ電圧の変動にもかかわらず所望の電流値を出力するようにしている。
【００４３】
図４は入出力制御部（図１では、制御部と記し、図４では入出力制御と記している）２０の構成を表すブロック図である。
図４において、入出力制御部２０は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、不揮発ＲＡＭ２４及びＩ／Ｏ制御部２５を備えている。ＣＰＵ２１は、プリンタ２００を制御する不図示のエンジン制御部からの制御命令、ＲＯＭ２２に格納されたプログラム、不揮発性ＲＡＭ２４に格納されたプログラム及びデータに従って、センサ５１６、５Ｖ系負荷３４及び２４Ｖ系負荷３５に対する入出力制御を実行し、また、電源装置の制御を実行する。ＲＯＭ２２は、ＣＰＵ２１を動作させるためのプログラムを格納し、ＲＡＭ２３はＣＰＵ２１のワークメモリとして使用される。不揮発ＲＡＭ２４は、各負荷の動作状態や各動作モードにおける消費電力データを格納した消費電力テーブル、及び各動作モードにおける印刷処理に要する時間データを格納した印刷処理時間テーブルなどを記憶する。Ｉ／Ｏ制御部２５はフルカラーデジタル複合機ＭＦ１の各センサ２５１６の入力読み込みを制御し、５Ｖ系負荷３４及び２４Ｖ系負荷３５の個々の駆動を制御する。
【００４４】
入出力制御部２０は、エンジン制御部の画像読み込み、印刷、複写等のプロセス制御、シーケンス制御に伴う指示に従って、センサ５１６、及び５Ｖ系負荷３４及び２４Ｖ系負荷３５への入出力制御及び電源制御を行っており、各動作モードに応じてシーケンシャルに各負荷を動作させる。また、入出力制御部２０は、キャパシタ３７の充放電の制御も行っており、装置の立ち上げ時、及び立ち上げ後所定の時間までの期間は、ＳＷ素子７１をオフにし、負荷電流検出器３３を介して、キャパシタ３７に蓄積された電力を２４Ｖ系負荷３５に給電する。このとき商用ＡＣ電源２７からの供給電力に対して生じる余裕分によって、定着加熱装置３６への供給電力量を増大させる。
【００４５】
図５は図３に示す定電圧電源３０、定電流電源２６、負荷電流検出器３３及び電流指示器６４の詳細な構成を示すブロック図である。
【００４６】
図５において、定電圧電源３０は、負荷電流検出器３３に含まれる負荷電流検出抵抗６０の２４Ｖ系負荷３５側の電圧を分圧抵抗８５，８６により分圧した電圧検出信号をシャントレギュレータ８７により、該基準電圧と比較／増幅し、フォトカプラ８８により絶縁してＰＷＭコントローラ８３ｂに定電圧フィードバック信号として与える構成とし、２４Ｖ系負荷３５に供給する直前の電源電圧を定電圧制御する。
【００４７】
キャパシタ３７は、本実施形態では、電気二重層キャパシタである。電気二重層キャパシタは耐圧が低く、使用上の充電上限電圧は２．５Ｖである。そのため高い電圧を得るためには、何個も直列に接続する必要がある。しかし、小容量のキャパシタを沢山直列にするよりも大容量のキャパシタを少なく使った方が、同じ容量を低コストで得ることができる。２４Ｖ系負荷３５に給電するため電気二重層キャパシタを直列数９個以下で用いる場合は、充電上限電圧２２．５Ｖ以下になるので、昇圧レギュレータを用いて定電流電源２６を構成する必要がある。そこで本実施形態では、昇圧レギュレータ４０でキャパシタ３７の電力を昇圧して定電流出力する。
【００４８】
昇圧レギュレータ４０の半導体スイッチ４１は、ＰＷＭコントローラ４２の出力ＰＷＭパルスのＨ期間に導通（オン）し、Ｌ期間は非導通（オフ）となる。スイッチ４１が導通するとキャパシタ３７からリアクトル４３及びスイッチ４１に電流が流れ、リアクトル４３が蓄電し、スイッチ４１が非導通に転換したときにリアクトル４３の蓄電電力が高圧となってダイオード４４を通してキャパシタ４５を高圧充電する。スイッチ４１のＰＷＭパルス周期のＯＮ／ＯＦＦの繰り返しにより、キャパシタ４５の電圧が上昇し、電流検出抵抗４７を通して、また負荷電流検出器３３の電流検出抵抗６０を通して２４Ｖ系負荷３５に給電する。
【００４９】
負荷電流検出器３３は、電流検出抵抗６０の両端電位差を差動増幅器６１で増幅して、負荷電流値に比例する負荷電流信号を発生し、電流指示器６４に出力（印加）する。
【００５０】
電流指示器６４は、入出力制御部２０が与える電流上限値指示データＭＣＤをＤ／Ａコンバータ６５で上限指示信号（電圧）にアナログ変換し、差動増幅器６６で、「負荷電流検出値−上限指示値」を演算し、演算結果を表す差分電圧を、定電流電源２６に、電流指示信号として出力する。すなわち、電流指示器６４は、２４Ｖ系負荷電流検出器から、入出力制御部２０が指示する定電圧電源３０の出力電流上限値を差し引いた差分値を、定電流電源２６が負担すべき目標値として、その分の電流出力を定電流電源２６に指示する。
【００５１】
定電流電源２６は、電流検出抵抗４７の両端の電位差を差動増幅器４８で増幅して、出力電流値に比例する出力電流信号を発生し、差動増幅器５０に与える。そして差動増幅器５０は、出力電流信号から、電流指示器６４が与える目標電流値の差分を増幅し、さらに、バイアス回路が与える電圧分を加算して、ＰＷＭコントローラ４２に、ＰＷＭパルスのデューティ指示信号として与える。
【００５２】
ＰＷＭコントローラ４２は、デューティ指示信号として指定されるデューティに、半導体スイッチ４１をオン／オフ駆動するＰＷＭパルスのデューティを定める。すなわち、電流指示器６４の出力信号が高くなって差動増幅器５０の出力電圧が上昇すると、ＰＷＭパルスのデューティを高くする。これにより昇圧レギュレータ４０の出力電流値が増大する。これに応じて電流検出抵抗４７の電圧降下が増大し、出力電流検出信号のレベルが上昇して差動増幅器５０の出力電圧が低下すると、ＰＷＭパルスのデューティが低くなる。その結果、昇圧レギュレータ４０の出力電流値が低下する。このようなフィードバックＰＷＭ制御により、昇圧レギュレータ４０の出力電流値が、電流指示器６４が与える２４Ｖ系負荷電流検出値から入出力制御部２０が指示する定電圧電源３０の出力電流上限値ＭＣＤを減算した差分に相当する値となる。
【００５３】
以上は補助電源３２の使用時の動作であるが、以降は、補助電源３２の未使用時の動作について説明する。
補助電源３２の未使用時において負荷電流検出抵抗６０と並列に設けられたＳＷ素子７１は、導通（オン）される。電流は抵抗値の小さい経路を通るため、負荷電流検出抵抗６０より小さい抵抗値としたＳＷ素子７１を通して負荷に電力を供給することとなり、電源供給ラインで消費される電力損失を、補助電源使用時に比べ抑えることが可能となる。ここでは、電源供給ラインで消費される電力損失を通常システムと同等にすることができる。そのためＳＷ素子７１のＯＦＦからＯＮにするタイミングとしては、２４Ｖ系負荷３５が軽負荷時（システムの待機モード時等）に行うようにするとよく、このようにすると、ＳＷ素子（リレー）７１ＯＮ時の突入電流を抑えることができ、リレー溶着等の問題発生を防ぐことが可能となる。
【００５４】
また、電力損失を低減するため、ＳＷ素子７１はできるだけ抵抗値の小さいものを使用するとよい。そこで、本実施形態では、リレーを使用している。
【００５５】
さらに、蓄電装置未使用時において、ＳＷ素子（リレー）７１自体のＯＮ駆動のための消費電力を抑えるため、ノーマリークローズ型のリレーとしている。
【００５６】
図６は図５に示した図３の要部構成の変形例を示すブロック図である。
図６に係る定電圧電源３０、定電流電源２６、負荷電流検出器３３及び電流指示器６４の詳細な構成を示すブロック図から分かるように、図６の変形例は図５の構成に対して補助電源のＰＷＭコントローラ４２に与えていた出力ＯＮ／ＯＦＦ信号を削除したもので、これ以外の構成については、図５に示した構成と同一である。このように構成すると、ＳＷ素子（リレー）７１の接点抵抗は電流検出抵抗３３の抵抗値以下であり、リレー導通（オン）時には、高負荷時であっても負荷電流検出器３３は低負荷と判断し動作する。すなわちリレー導通（オン）時には、補助電源３２からの電力供給は停止される。この構成は、このような特性動作を利用したもので、ＳＷ素子（リレー）７１のＯＮ／ＯＦＦにより、補助電源装置の出力ＯＮ／ＯＦＦも同時に制御する構成となる。
【００５７】
図５に示した構成では、定電流電源３０のＰＷＭコントローラ４２に設けられたＯＮ／ＯＦＦ端子（スイッチ４１）を使用することにより、蓄電装置の出力ＯＮ／ＯＦＦを制御している。その結果、本変形例によれば、消費電力の低減機能（ＳＷ素子７１、及びＳＷ素子７１のＯＮ／ＯＦＦ制御回路）追加によるシステムの複雑化を招くことなく、電力損失を抑えることができる。
【００５８】
以上のように、本実施形態によれば、
１）キャパシタ３７の未使用時は、電流検出抵抗６０と並列に設けたＳＷ素子（リレー）７１を介して、２４Ｖ系負荷３５に電力を供給するので、電力損失を抑えることができる。
【００５９】
２）また、前記ＳＷ素子７１のＯＮ／ＯＦＦにより、キャパシタ３７を電源とする補助電源３２の出力もＯＮ／ＯＦＦするので、キャパシタ出力の補助電源におけるＯＮ／ＯＦＦ回路構成の複雑化を招くことがない。
などの効果を奏する。
【００６０】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、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本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲により規定される範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６１】
２７ 商用ＡＣ電源
２９ 主電源
３２ 補助電源
３３ 負荷電流検出器
３７ キャパシタ
６０ 負荷電流検出抵抗
７１ ＳＷ素子
ＭＦ１ 画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６２】
【特許文献１】特開２００７−２３６１５９号公報
【特許文献２】特開２００７−２３６１５９号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から供給される電力を入力源に用いる定電圧出力の第１電源と、
外部から供給される電力を蓄電する蓄電装置及び当該蓄電装置の電力を入力源に用いる第２電源と、
を有し、
前記第１電源の出力と第２電源の出力とを並列に接続し、前記第１電源からの電力と前記第２電源からの電力を同時に負荷に供給する電源装置であって、
前記負荷の前段に前記負荷に流れる電流を検出する負荷電流検出手段及び当該負荷電流検出手段に対して並列に設けられたスイッチング手段を備え、
前記蓄電装置未使用時は、前記スイッチング手段を介して前記負荷に電力を供給すること
ことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の電源装置であって、
前記第２電源の出力は、前記スイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦに連動してＯＮ／ＯＦＦされること
を特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項２記載の電源装置であって、
前記スイッチング手段のＯＦＦタイミングは、軽負荷時に設定されていること
を特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電源装置であって、
前記スイッチング手段はリレーを含むこと
を特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項４記載の電源装置であって、
前記リレーはノーマリークローズであること
を特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項１から５に記載の電源装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
外部から供給される電力を入力源に用いる定電圧出力の第１電源と、
外部から供給される電力を蓄電する蓄電装置及び当該蓄電装置の電力を入力源に用いる第２電源と、
を有し、
前記第１電源の出力と第２電源の出力とを並列に接続し、前記第１電源からの電力と前記第２電源からの電力を同時に負荷に供給する電源装置であって、
前記負荷の前段に前記負荷に流れる電流を検出する負荷電流検出手段及び当該負荷電流検出手段に対して並列に設けられたスイッチング手段を備え、
前記蓄電装置未使用時は、前記スイッチング手段を介して前記負荷に電力を供給すること
ことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の電源装置であって、
前記第２電源の出力は、前記スイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦに連動してＯＮ／ＯＦＦされること
を特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項２記載の電源装置であって、
前記スイッチング手段のＯＦＦタイミングは、軽負荷時に設定されていること
を特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電源装置であって、
前記スイッチング手段はリレーを含むこと
を特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項４記載の電源装置であって、
前記リレーはノーマリークローズであること
を特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項１から５に記載の電源装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１７５８６５（Ｐ２０１２−１７５８６５Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３７３８８（Ｐ２０１１−３７３８８）
【出願日】平成２３年２月２３日（２０１１．２．２３）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２３日（２０１１．２．２３）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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