JP2009017724A - 電源装置、画像形成装置、後処理装置及び電源供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷の動作不良を招くことなくエネルギー効率を向上し得る電源装置、画像形成装置、後処理装置、電源供給方法を実現すること。
【解決手段】負荷Ｍに電力を供給する定電圧電源１１０と、定電圧電源１１０と負荷Ｍとの間に接続され、定電圧電源１１０からの電力供給により充電され、充電された電力を負荷Ｍに供給する電気二重層キャパシタ１２０と、負荷Ｍの動作状態又は電気二重層キャパシタの動作状態１２０に応じて定電圧電源１１０から出力される電圧値を負荷Ｍの最低動作電圧値を下限とする電圧値に変更する制御部１３０と、を備える電源装置１００。
【選択図】図２

Description

本発明は、電源装置、画像形成装置、後処理装置及び電源供給方法に関する。

近年、複写機やプリンタ、ファクシミリなどの用紙を搬送しつつ当該用紙に画像を形成させる画像形成装置や、当該用紙に後処理を施す後処理装置には、用紙を搬送する搬送モータや各機構を駆動させる駆動モータ等の駆動時に大きなピーク電力を消費する負荷を複数備えている。

この様な負荷に電力を供給する主電源（主に、定電圧電源）は、各負荷のピーク電力に応じた出力容量を確保しなくてはならず、電源の大型化やコストアップを招いていた。

上記問題に対し、二次電池や電気二重層キャパシタ等の蓄電デバイスを設けてピーク電力消費時に主電源を補助する技術がある。例えば、定電圧電源、定電圧電源に接続された充電回路、充電回路に接続されたキャパシタ、キャパシタに接続された放電回路、放電回路に接続された負荷、のような構成により電力を供給する技術がある。

他の例としては、燃料電池などの発電装置の直流電圧出力を二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電デバイスに充電し、定電圧電源を介して変動する負荷に電力を供給する電源装置において、急激な負荷の変動でも安定な電圧を負荷に供給可能とするため、負荷の最大消費電力より低く、かつ負荷の動作中の所定の消費電力よりも大きく、出力電圧を設定する発電装置と、当該発電装置と並列接続された蓄電デバイス（二次電池又は電気二重層キャパシタ）と、負荷の消費電力が当該負荷の所定の消費電力より大きい時は、蓄電デバイスの放電による負荷へ電力供給を行い、負荷の消費電力が当該負荷の所定の消費電力以下の時は、発電装置から負荷へ電力供給を行なうと共に蓄電デバイスへの充電を行なうよう制御する制御部と、を備えた電源装置が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００６−１６６５７７号公報

しかしながら、定電圧電源、定電圧電源に接続された充電回路、充電回路に接続されたキャパシタ、キャパシタに接続された放電回路、放電回路に接続された負荷のような構成である場合には、構成自体が複雑でコストアップを招いてしまう。更に、キャパシタの内部インピーダンスが充電回路側の出力インピーダンスよりも大きい場合、放電回路を介して負荷に供給される電力は、充電回路側の方が上回ってしまい、キャパシタの蓄電エネルギーを活用しきれないこととなる。キャパシタは、小容量のものほど内部インピーダンスが大きいため、この点を回避するためには、不必要に大容量のキャパシタを使用しなければならず、更に大型化及びコストアップを招くという問題が生じる。

また、特許文献１のように、出力インピーダンスが高い発電装置に蓄電デバイスを組み合わせて大電力の補助用途とした場合、蓄電デバイスの内部インピーダンスによる電圧降下が大きいため、負荷に供給される電圧が最低動作電圧以下になり、動作不良を起こす恐れがある。例えば、負荷がモータである場合には、回転数が減少したりトルク不足によって停止してしまったりという問題が生じる。

本発明の課題は、上記問題に鑑みて、負荷の動作不良を招くことなくエネルギー効率を向上し得る電源装置、画像形成装置、後処理装置、電源供給方法を実現することである。

請求項１に記載の発明によれば、負荷に電力を供給する定電圧電源手段と、前記定電圧電源手段と前記負荷との間に接続され、前記定電圧電源からの電力供給により充電され、充電された電力を前記負荷に供給する電気二重層キャパシタと、前記負荷の動作状態又は前記電気二重層キャパシタの動作状態に応じて前記定電圧電源手段から出力される電圧値を前記負荷の最低動作電圧値を下限とする電圧値に変更する制御手段と、を備えた電源装置が提供される。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の電源装置において、前記制御手段は、前記負荷が駆動される際、当該負荷の駆動以前のタイミングで前記定電圧電源手段から出力される電圧値を前記負荷の最低動作電圧値を下限とする電圧値に変更する。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の電源装置において、前記制御手段は、前記電気二重層キャパシタの充電が完了した場合、当該電気二重層キャパシタの充電完了以後のタイミングで前記定電圧電源手段から出力される電圧値を前記負荷の最低動作電圧値を下限とする電圧値に変更する。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１から３のいずれか一項に記載の電源装置において、前記制御手段は、前記負荷の動作状態が前記定電圧電源手段から出力される電圧値が変更される前の状態に戻った場合、前記定電圧電源手段から出力される電圧値を変更される前の電圧値に戻す。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１から３のいずれか一項に記載の電源装置において、前記負荷が駆動されてから予め設定された時間を計時する計時手段を有し、前記制御手段は、前記計時手段により前記予め設定された時間が計時された場合、前記定電圧電源手段から出力される電圧値を変更される前の電圧値に戻す。

請求項６に記載の発明によれば、用紙上に画像を形成する画像形成手段を備える画像形成装置において、請求項１から５のいずれか一項に記載の電源装置を備えた画像形成装置が提供される。

請求項７に記載の発明によれば、用紙に後処理を施す後処理手段を備える後処理装置において、請求項１から５のいずれか一項に記載の電源装置を備えた後処理装置が提供される。

請求項８に記載の発明によれば、負荷に電力を供給する定電圧電源手段と、前記定電圧電源手段と前記負荷との間に接続され、前記定電圧電源からの電力供給により充電され、充電された電力を前記負荷に供給する電気二重層キャパシタと、を制御して前記負荷への電源供給を制御する電源供給方法において、負荷の動作状態又は前記電気二重層キャパシタの動作状態に応じて前記定電圧電源手段から出力される電圧値を前記負荷の最低動作電圧値を下限とする電圧値に変更する、電源供給方法が提供される。

請求項９に記載の発明によれば、請求項８に記載の電源供給方法において、前記負荷が駆動される際、当該負荷の駆動以前のタイミングで前記定電圧電源手段から出力される電圧値を前記負荷の最低動作電圧値を下限とする電圧値に変更する。

請求項１０に記載の発明によれば、請求項８又は９に記載の電源供給方法において、前記電気二重層キャパシタの充電が完了した場合、当該電気二重層キャパシタの充電完了以後のタイミングで前記定電圧電源手段から出力される電圧値を前記負荷の最低動作電圧値を下限とする電圧値に変更する。

請求項１１に記載の発明によれば、請求項８から１０のいずれか一項に記載の電源供給方法において、前記負荷の動作状態が前記定電圧電源手段から出力される電圧値が変更される前の状態に戻った場合、前記定電圧電源手段から出力される電圧値を変更される前の電圧値に戻す。

請求項１２に記載の発明によれば、請求項８から１１いずれか一項に記載の電源供給方法において、前記負荷が駆動されてから予め設定された時間を計時し、前記計時手段により前記予め設定された時間が計時された場合、前記定電圧電源手段から出力される電圧値を変更される前の電圧値に戻す。

請求項１、８に記載の発明によれば、負荷の動作状態又は前記電気二重層キャパシタの動作状態に応じて、定電圧電源手段から出力される電圧値を負荷の最低動作電圧値を下限とする電圧値に変更することができるため、負荷の動作を維持しつつ電気二重層キャパシタから不足する電力が供給され、負荷の動作不良を招くことなくエネルギー効率を向上し得ることができる。

請求項２、９に記載の発明によれば、請求項１、８と同様の効果を得られるのは勿論のこと、負荷が駆動されているときには、定電圧電源手段から最低動作電圧値で電源が供給されると共に、不足する電力を電気二重層キャパシタにより供給されることとなるため、負荷の動作不良を招くことを防止できる。

請求項３、１０に記載の発明によれば、請求項１又は２、８又は９と同様の効果を得られるのは勿論のこと、電気二重層キャパシタの充電が完了した場合には、定電圧電源手段から最低動作電圧値で電力が負荷へ供給されると共に、不足する電力を電気二重層キャパシタにより負荷へ供給されることとなるため、負荷の動作不良を招くことを防止できると共に、電気二重層キャパシタのエネルギーを有効活用できる。

請求項４、１１に記載の発明によれば、請求項１から３、８から１０のいずれか一項と同様の効果を得られるのは勿論のこと、負荷の動作不良が生じるおそれが無い場合には、電気二重層キャパシタに安定した充電を行なうことができ、負荷の次の動作状態の変化に対応する電力の準備を行なうことができるため、負荷の動作不良の防止を図ることができる。

請求項５、１２に記載の発明によれば、請求項１から３、８から１０のいずれか一項と同様の効果を得られるのは勿論のこと、負荷が駆動されてから予め設定された時間内に生じるピーク電力の消費時間の間は、電気二重層キャパシタによる電力供給補助により負荷の動作不良を招くことを防止でき、電気二重層キャパシタによる電力供給補助が必要でない期間、即ち、定電圧電源からの電力供給で負荷の動作不良が生じるおそれが無い期間には、電気二重層キャパシタに安定した充電を行なうことができ、次の負荷の動作状態の変化に対応する電力の準備を行なうことができるため、負荷の動作不良の防止を図ることができる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１から５のいずれか一項に記載の電源装置と同様の効果を得られる。

請求項７に記載の発明によれば、請求項１から５のいずれか一項に記載の電源装置と同様の効果を得られる。

［実施の形態１］
以下、図を参照して本発明の実施の形態１を詳細に説明する。
まず、構成を説明する。
図１に、本実施の形態１における画像形成システムＡの概略断面構成図を示す。

図１に示すように、画像形成システムＡは、原稿から画像を読み取り、読み取った画像を用紙Ｐに画像形成したり、操作装置等から画像データを受信し、受信した画像データに基づいて画像を用紙Ｐ上に形成する画像形成装置１と、画像が形成された用紙に対して、パンチ処理、ステイプル処理、折り処理等の後処理を施す後処理装置２等を備えたデジタル複合機である。

図１に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０とプリント部２０とを備え、後処理装置２は、ステイプルユニット３０と折りユニット４０とを備えて構成される。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿送り部１１と読取部１２とを備える。自動原稿送り部１１の原稿トレイＴ１に載置された原稿ｄは、読取部１２の読取個所であるコンタクトガラスに搬送され、読取部１２の光学系により原稿ｄの片面又は両面の画像が読み取られ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）により原稿ｄの画像が読み取られる。ここで、画像とは、図形や写真等のイメージデータに限らず、文字や記号等のテキストデータ等も含む意である。

読取部１２により読み取られた画像（アナログ画像信号）は、画像制御部（不図示）に出力され、画像制御部においてＡ／Ｄ変換され各種画像処理が施された後、プリント部２０に出力される。

プリント部２０は、入力されたプリントデータに基づいて、電子写真方式の画像形成処理を行うものであり、給紙部２１、給紙搬送部２２、画像形成部２３、搬出部２４を備えて構成される。

給紙部２１は、複数の給紙カセット２１ａ、給紙手段２１ｂ、手差しトレイＴ２等を備える。給紙カセット２１ａは、給紙カセット２１ａ毎にサイズや種類毎に予め識別された用紙Ｐが収容されており、給紙手段２１ｂによって用紙Ｐを最上部から一枚ずつ給紙搬送部２２に向けて搬送する。手差しトレイＴ２は、ユーザのニーズに合わせて様々な種類の用紙Ｐを積載可能となっており、給紙ローラによって積載された用紙Ｐを最上部から一枚ずつ給紙搬送部２２に向けて搬送する。

給紙搬送部２２は、給紙カセット２１ａ又は手差しトレイＴ２から搬送された用紙Ｐを、複数の中間ローラ、レジストローラ２２ａ等を経て転写装置２３ａへと搬送する。

画像形成部２３は、感光体ドラム、帯電装置、画像データに基づくレーザ光を出力するレーザ出力部とレーザ光を主走査方向に走査させるポリゴンミラーとを有する露光装置、現像装置、転写装置２３ａ、クリーニング部、定着装置２３ｂを備えている。具体的には、帯電装置により帯電された感光体ドラムに露光装置でレーザ光を照射して静電潜像を形成する。そして、現像装置は、静電潜像が形成された感光体ドラムの表面に帯電したトナーを付着させて静電潜像を現像する。現像装置により感光体ドラム上に形成されたトナー像は、転写装置２３ａにおいて用紙Ｐに転写される。また、用紙Ｐにトナー像が転写された後、感光体ドラムの表面の残留トナー等は、クリーニング部により除去される。

定着装置２３ｂは、給紙搬送部２２によって搬送された用紙Ｐに転写されたトナー像を熱定着する。定着処理された用紙Ｐは、搬出部２４の排紙ローラに挟持されて搬出口から後処理装置２へ搬送される。

後処理装置２は、画像形成装置１により画像が形成された用紙Ｐを１部毎に集積し、１部毎にステイプル処理、折り処理等の後処理を行うフィニッシャーである。
図１に示すように、後処理装置２は、用紙Ｐが排出される固定排紙トレイＴ３、昇降排紙トレイＴ４、冊子トレイＴ５と、ステイプルユニット３０と、折りユニット４０と、複数の搬送ローラから成る搬送手段とを備えて構成される。各種処理が施された又は施されなかった用紙は、固定排紙トレイＴ３に排紙される。

ステイプルユニット３０は、スタック台３１とステイプラー３２とを備え、画像形成装置１から搬送された用紙Ｐが複数の搬送ローラによってスタック台３１に搬送された用紙Ｐの束を幅整合し、ステイプラー３２により綴じ針で綴じるステイプル処理を行う。ステイプル処理された用紙Ｐの束は、昇降排紙トレイＴ４又は折りユニット４０へ搬送される。

折りユニット４０は、スタック台４１と可動ストッパ部材４２とを備え、複数の搬送ローラによって搬送された用紙Ｐに対して、中折り処理、３つ折り処理、Ｚ折り処理等の折り処理を行う。折り処理された用紙Ｐは、冊子トレイＴ５に排紙される。

図１に示すように、画像形成システムＡが備える画像形成装置１及び後処理装置２には、複数のローラを駆動させるモータや各機構を駆動させるモータ等のように、駆動時に大きなピーク電力を消費する負荷を複数備えている。

この様な負荷に電力を供給する電源装置１００の制御ブロック図を図２に示す。
図２に示すように、電源装置１００は、定電圧電源１１０、電気二重層キャパシタ１２０、制御部１３０、アノードが定電圧電源１１０に、カソードが負荷Ｍの一端子及び電気二重層キャパシタ１２０の一端子に、それぞれ接続されたダイオード１４０を備えて構成されている。

図２に示すように、定電圧電源１１０から出力される電圧値を電源電圧Ｖｄ、供給される電流値を電源電流Ｉｄとする。また、電気二重層キャパシタ１２０は、静電容量Ｃ、内部インピーダンスＺｃを有しており、電気二重層キャパシタの電圧値（負荷印加電圧値）をキャパシタ電圧Ｖｃ、電流値をキャパシタ電流Ｉｃとする。そして、負荷Ｍに供給される電流値を負荷電流ＩＬ（＝Ｉｄ＋Ｉｃ）とする。
なお、実際にはダイオード両端には順方向電圧Ｖｆが発生する。例えば、ショットキーバリアダイオードでは、０．４［Ｖ］前後、一般ダイオードでは１．０〜２．０［Ｖ］前後であるが、以後は説明の便宜上、Ｖｆ＝０としている。

定電圧電源１１０は、制御部１３０からの指示に応じて出力する電源電圧を一定電圧値に保つ電源であり、ピーク電力を消費する負荷Ｍに電力を供給する定電圧電源手段である。

電気二重層キャパシタ１２０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蓄電デバイスであり、定電圧電源１１０と負荷Ｍとの間に接続され、定電圧電源１１０からの電力供給により充電され、充電された電力を負荷Ｍに供給する。

制御部１３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発ＲＡＭ等から構成され、ＲＯＭや不揮発ＲＡＭに格納されているプログラムやデータをＲＡＭ等の一時記憶領域（図示略）に展開し、当該プログラムに基づいて電源装置１００内の制御を行うと共に、画像形成装置１又は後処理装置２の制御を行なう本体制御部（不図示）と相互に各種情報を送受信可能に接続されており、本体制御部からの負荷Ｍの駆動指示情報を受信し、受信した情報を判断して、負荷Ｍへの電力供給処理の制御を行なう。

本実施の形態１における制御部１３０が実行する電力供給処理は、負荷Ｍの動作状態が駆動、又は電気二重層キャパシタ１２０の動作状態が充電完了の場合、当該負荷Ｍの駆動以前のタイミング又は、当該電気二重層キャパシタ１２０の充電完了以後のタイミングで定電圧電源１１０から出力される電圧値（電源電圧Ｖｄ）を変更し、負荷Ｍの動作状態が定電圧電源１１０から出力される電圧値が変更される前の状態（例えば、停止状態）に戻った場合、定電圧電源１１０から出力される電圧値（電源電圧Ｖｄ）を変更される前の電圧値に戻す制御手段として機能し、この電源電圧Ｖｄの変更指示を行う電圧指示信号Ｓｖを定電圧電源１１０に出力し、また、本体制御部からの指示に従って、負荷Ｍが備える駆動回路に負荷を駆動（ＯＮ）又は停止（ＯＦＦ）を指示する駆動信号Ｓｍを出力する。

変更後の電圧値は、負荷Ｍの最低動作電圧値Ｖｄ１を下限とする値であって、電気二重層キャパシタ１２０の充電電圧値以下の値に予め設定されている。

負荷Ｍは、ピーク電力を消費する負荷であり、例えば、画像形成装置１内においては、給紙手段２１ｂや給紙搬送部２２を構成する各種ローラを駆動させるモータ等を挙げることができ、また、後処理装置２内においては、各ユニットに用紙を搬送する搬送ローラを駆動させるモータやステイプルユニット３０のステイプラー３２を駆動させるモータ等を挙げることができる。

次に、本実施の形態１の動作を説明する。
図３に、本実施の形態１における電力供給処理のフローチャートを示す。
なお、図３に示す動作は、本体制御部から入力される指示に基づいて電源装置１００の制御部１３０が電源装置１００の各部との協働によって実行されるものとする。また、負荷Ｍとして、ステイプラー３２を駆動させるモータを例に挙げて説明する。

まず、定電圧電源１１０により、負荷Ｍの定格電圧値Ｖｄ０で電源電圧Ｖｄが電気二重層キャパシタ１２０に電力が供給されている状態のとき、電気二重層キャパシタ１２０の初期充電が未完了か否かが判別される（ステップＳ１）。

電気二重層キャパシタ１２０の初期充電が完了している場合（ステップＳ１；Ｎｏ）、ステップＳ４に進む。

電気二重層キャパシタ１２０の初期充電が未完了である場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、電源電圧Ｖｄが負荷Ｍの定格電圧値Ｖｄ０を保持した状態で、電気二重層キャパシタ１２０の初期充電が実行される（ステップＳ２）。

そして、電気二重層キャパシタ１２０の初期充電が完了したか否かが判別され（ステップＳ３）、初期充電が未完了である場合（ステップＳ３；Ｎｏ）、ステップＳ２に戻る。

電気二重層キャパシタ１２０の初期充電が完了した場合（ステップＳ１；Ｎｏ、又は、ステップＳ３；Ｙｅｓ）、電源電圧Ｖｄが負荷Ｍの最低動作電圧値Ｖｄ１に設定され、当該電圧変更指示を示す電圧指示信号Ｓｖが定電圧電源１１０に出力される（ステップＳ４）。そして、プリントが開始されたか否かが判別される（ステップＳ５）。プリントが開始されたか否かの判別は、例えば、本体制御部からのプリント開始信号が入力されたか否か等により判別される。

プリントが開始されていない場合（ステップＳ５；Ｎｏ）、ステップＳ５に戻る。プリントが開始された場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、本体制御部からステイプラー３２を駆動（ＯＮ）させる指示があるか否かが判別される（ステップＳ６）。ステイプラー３２を駆動させる指示がない場合（ステップＳ６；Ｎｏ）、ステップＳ６に戻る。

本体制御部からステイプラー３２を駆動させる指示がある場合（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、ステイプラー３２を駆動させる負荷Ｍ（モータ）が備える駆動回路に駆動（ＯＮ）を指示する駆動信号Ｓｍが出力され、負荷Ｍに電力が供給され、ステイプラー３２がＯＮされる（ステップＳ７）。

ステイプル処理が完了したか否かが判別され（ステップＳ８）、ステイプル処理が完了していない場合（ステップＳ８；Ｎｏ）、ステップＳ８に戻る。

ステイプル処理が完了した場合（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、ステイプラー３２を駆動させる負荷Ｍ（モータ）が備える駆動回路に駆動停止（ＯＦＦ）を指示する駆動信号Ｓｍが出力され、負荷Ｍへの電力供給が停止され、ステイプラー３２がＯＦＦされる（ステップＳ９）。

負荷Ｍへの電力供給が停止されると、電源電圧Ｖｄが負荷Ｍの定格電圧値Ｖｄ０に設定され、当該電圧変更指示を示す電圧指示信号Ｓｖが定電圧電源１１０に出力されて、電源電圧Ｖｄが変更（ステップＳ４）される前の状態に復帰され（ステップＳ１０）、プリントが終了したか否かが判別される（ステップＳ１１）。プリントが終了したか否かの判別は、例えば、本体制御部からのプリント実行信号が入力されなくなったか否か等により判別される。

プリントが終了していない場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）、本体制御部からステイプラー３２を駆動（ＯＮ）させる指示があるか否かが判別される（ステップＳ１２）。ステイプラー３２を駆動させる指示がない場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）、ステップＳ１２に戻る。

本体制御部からステイプラー３２を駆動させる指示がある場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、電源電圧Ｖｄが負荷Ｍの最低動作電圧値Ｖｄ１に設定され（ステップＳ１３）、ステップＳ７に進む。

プリントが終了した場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、本処理は終了される。

図４に、本実施の形態１における電力供給処理のタイミングチャートの一例を示す。
図４に示すように、まず、時刻ｔ０において、電気二重層キャパシタ１２０の初期充電が完了した場合、電源電圧Ｖｄが負荷Ｍの最低動作電圧値Ｖｄ１に変更される。

時刻ｔ１のとき、プリントが開始されステイプラー３２を駆動させる負荷Ｍ（モータ）が備える駆動回路に駆動（ＯＮ）を指示する駆動信号Ｓｍが出力され、負荷Ｍに定電圧電源１１０及び電気二重層キャパシタ１２０から電力が供給され、負荷電流ＩＬが流れる。このときの負荷電流ＩＬ（＝ＩＬｐ）は、定電圧電源１１０から供給される電源電流Ｉｄ（＝Ｉｄ１）と電気二重層キャパシタ１２０から供給されるキャパシタ電流Ｉｃ（＝Ｉｃ０）との和となる。また、このときの電気二重層キャパシタ１２０の端子電圧Ｖｃ、すなわち、負荷Ｍに印加される電圧は、電気二重層キャパシタ１２０の内部インピーダンスＺｃとキャパシタ電流Ｉｃとによる電圧降下、及び放電による電圧降下が生じるが、電源電圧Ｖｄ１を下回ることはない。

時刻ｔ１〜ｔ２の間は、負荷Ｍがピーク電力を消費している期間であり、このときの負荷電流ＩＬは、定電圧電源１１０から供給される電源電流Ｉｄと電気二重層キャパシタ１２０から供給されるキャパシタ電流Ｉｃとの和である。

時刻ｔ２〜ｔ３の間は、負荷Ｍが定常駆動の期間であり、電気二重層キャパシタ１２０から電力が供給さる。

時刻ｔ３のとき、ステイプル処理が完了し、ステイプラー３２を駆動させる負荷Ｍ（モータ）が備える駆動回路に駆動停止（ＯＦＦ）を指示する駆動信号Ｓｍが出力され、負荷Ｍへの電力供給が停止され、負荷電流ＩＬが流れなくなる。

時刻ｔ４のとき、電源電圧Ｖｄが負荷Ｍの定格電圧値Ｖｄ０に復帰され、電気二重層キャパシタ１２０への充電が開始され始める。

時刻ｔ４後であって、プリントが終了していない場合に、ステイプラー３２を駆動させる負荷Ｍ（モータ）が備える駆動回路に駆動（ＯＮ）を指示する駆動信号Ｓｍが出力される度に、時刻ｔ１〜ｔ４の状態が繰り返される。

以上のように、本実施の形態１によれば、負荷Ｍの動作状態又は電気二重層キャパシタ１２０の動作状態に応じて、定電圧電源１１０から出力される電源電圧Ｖｄを負荷Ｍの最低動作電圧値Ｖｄ１を下限とする電圧値に変更することができるため、負荷Ｍの動作を維持しつつ電気二重層キャパシタ１２０から不足する電力が供給され、負荷Ｍの動作不良を招くことなくエネルギー効率を向上し得ることができる。

特に、電気二重層キャパシタ１２０の充電が完了した場合には、定電圧電源１１０から最低動作電圧値Ｖｄ１で電力が負荷Ｍへ供給されると共に、不足する電力を電気二重層キャパシタ１２０により負荷Ｍへ供給されることとなるため、負荷Ｍの動作不良を招くことを防止できると共に、電気二重層キャパシタ１２０のエネルギーを有効活用できる。また、負荷Ｍが駆動されているときには、定電圧電源１１０から最低動作電圧値Ｖｄ１で電源が供給されると共に、不足する電力を電気二重層キャパシタ１２０により供給されることとなるため、負荷Ｍの動作不良を招くことを防止できる。

更に、負荷Ｍの動作不良が生じるおそれが無い場合には、電気二重層キャパシタ１２０に安定した充電を行なうことができ、負荷Ｍの次の動作状態の変化に対応する電力の準備を行なうことができるため、負荷Ｍの動作不良の防止を図ることができる。

［実施の形態２］
以下、本発明の実施の形態２を詳細に説明する。
本実施の形態２における画像形成システムＡの概略断面構成は、実施の形態１と同様であるため、図示及び説明は省略する。
また、本実施の形態２における画像形成システムＡの画像形成装置１又は後処理装置２内に設けられた電源装置の制御ブロック図は、実施の形態１の電源装置１００の制御ブロック図と同様であるため、異なる部分のみ説明し、図示は省略する。

本実施の形態２における制御部１３０は、負荷Ｍが駆動されてから予め設定された時間（切替時間Ｔｃ）を計時する計時手段としての機能を実現するタイマを有すると共に、負荷Ｍの動作状態が駆動、又は電気二重層キャパシタ１２０の動作状態が充電完了の場合、当該負荷Ｍの駆動以前のタイミング又は、当該電気二重層キャパシタ１２０の充電完了以後のタイミングで定電圧電源１１０から出力される電圧値（電源電圧Ｖｄ）を変更し、切替時間Ｔｃが計時された場合、定電圧電源１１０から出力される電圧値（電源電圧Ｖｄ）を変更される前の電圧値に戻す制御手段として機能し、この電源電圧Ｖｄの変更指示を行う電圧指示信号Ｓｖを定電圧電源１１０に出力し、また、本体制御部からの指示に従って、負荷Ｍが備える駆動回路に負荷Ｍを駆動（ＯＮ）又は停止（ＯＦＦ）を指示する駆動信号Ｓｍを出力する。

切替時間Ｔｃは、負荷Ｍがピーク電力を消費する際に流れる負荷電流ＩＬがピーク電流値ＩＬｐである時間を経過するまでに要する時間以上であって、負荷Ｍの駆動が停止されるまでに要する時間以内の時間に設定されている。

変更後の電圧値は、負荷Ｍの最低動作電圧値を下限とする値であって、電気二重層キャパシタ１２０の充電電圧値以下の値に予め設定されている。

次に、本実施の形態２の動作を説明する。
図５に、本実施の形態２における電力供給処理のフローチャートを示す。
なお、図５に示す動作は、本体制御部から入力される指示に基づいて電源装置１００の制御部１３０が電源装置１００の各部との協働によって実行されるものとする。また、負荷Ｍとして、ステイプラー３２を駆動させるモータを例に挙げて説明する。

まず、定電圧電源１１０により、負荷Ｍの定格電圧値Ｖｄ０で電源電圧Ｖｄが電気二重層キャパシタ１２０に電力が供給されている状態のとき、電気二重層キャパシタ１２０の初期充電が未完了か否かが判別される（ステップＳ２１）。

電気二重層キャパシタ１２０の初期充電が完了している場合（ステップＳ２１；Ｎｏ）、ステップＳＳ２４に進む。

電気二重層キャパシタ１２０の初期充電が未完了である場合（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、電源電圧Ｖｄは負荷Ｍの定格電圧値Ｖｄ０を保持した状態で電気二重層キャパシタ１２０の初期充電が実行される（ステップＳ２２）。

そして、電気二重層キャパシタ１２０の初期充電が完了したか否かが判別され（ステップＳ２３）、初期充電が未完了である場合（ステップＳ２３；Ｎｏ）、ステップＳ２２に戻る。

電気二重層キャパシタ１２０の初期充電が完了した場合（ステップＳ２１；Ｎｏ、又はステップＳ２３；Ｙｅｓ）、タイマが計時していた計時時間Ｔがクリア（Ｔ＝０）され（ステップＳ２４）、電源電圧Ｖｄが負荷Ｍの最低動作電圧値Ｖｄ１に設定され、当該電圧変更指示を示す電圧指示信号Ｓｖが定電圧電源１１０に出力される（ステップＳ２５）。そして、プリントが開始されたか否かが判別される（ステップＳ２６）。プリントが開始されたか否かの判別は、例えば、本体制御部からのプリント開始信号が入力されたか否か等により判別される。

プリントが開始されていない場合（ステップＳ２６；Ｎｏ）、ステップＳ２６に戻る。プリントが開始された場合（ステップＳ２６；Ｙｅｓ）、本体制御部からステイプラー３２を駆動（ＯＮ）させる指示があるか否かが判別される（ステップＳ２７）。ステイプラー３２を駆動させる指示がない場合（ステップＳ２７；Ｎｏ）、ステップＳ２７に戻る。

本体制御部からステイプラー３２を駆動させる指示がある場合（ステップＳ２７；Ｙｅｓ）、ステイプラー３２を駆動させる負荷Ｍ（モータ）が備える駆動回路に駆動（ＯＮ）を指示する駆動信号Ｓｍが出力され、負荷Ｍに電力が供給され、ステイプラー３２がＯＮされる（ステップＳ２８）。また、駆動信号Ｓｍが出力されると、タイマによる計時が開始される（ステップＳ２９）。

タイマによる計時時間Ｔが切替時間Ｔｃよりも大きいか否かが判別され（ステップＳ３０）、タイマによる計時時間Ｔが切替時間Ｔｃ以下である場合（ステップＳ３０；Ｎｏ）、ステップＳ３０にもどる。

タイマによる計時時間Ｔが切替時間Ｔｃよりも大きい場合（ステップＳ３０；Ｙｅｓ）、電源電圧Ｖｄが負荷Ｍの定格電圧値Ｖｄ０に設定され、当該電圧変更指示を示す電圧指示信号Ｓｖが定電圧電源１１０に出力されて、電源電圧Ｖｄが変更（ステップＳ２５）される前の状態に復帰され（ステップＳ３１）、タイマによる計時が停止され、計時時間Ｔがクリアされる（ステップＳ３２）。

そして、ステイプル処理が完了したか否かが判別され（ステップＳ３３）、ステイプル処理が完了していない場合（ステップＳ３３；Ｎｏ）、ステップＳ３３に戻る。

ステイプル処理が完了した場合（ステップＳ３３；Ｙｅｓ）、ステイプラー３２を駆動させる負荷Ｍ（モータ）が備える駆動回路に駆動停止（ＯＦＦ）を指示する駆動信号Ｓｍが出力され、負荷Ｍへの電力供給が停止され、ステイプラー３２がＯＦＦされる（ステップＳ３４）。

負荷Ｍへの電力供給が停止されると、プリントが終了したか否かが判別される（ステップＳ３５）。プリントが終了したか否かの判別は、例えば、本体制御部からのプリント実行信号が入力されなくなったか否か等により判別される。

プリントが終了していない場合（ステップＳ３５；Ｎｏ）、本体制御部からステイプラー３２を駆動（ＯＮ）させる指示があるか否かが判別される（ステップＳ３６）。ステイプラー３２を駆動させる指示がない場合（ステップＳ３６；Ｎｏ）、ステップＳ３６に戻る。

本体制御部からステイプラー３２を駆動させる指示がある場合（ステップＳ３６；Ｙｅｓ）、電源電圧Ｖｄが負荷Ｍの最低動作電圧値Ｖｄ１に設定され（ステップＳ３７）、ステップＳ２８に進む。

プリントが終了した場合（ステップＳ３５；Ｙｅｓ）、本処理は終了される。

以上のように、本実施の形態２によれば、負荷Ｍの動作状態又は電気二重層キャパシタ１２０の動作状態に応じて、定電圧電源１１０から出力される電源電圧Ｖｄを負荷Ｍの最低動作電圧値Ｖｄ１を下限とする電圧値に変更することができるため、負荷Ｍの動作を維持しつつ電気二重層キャパシタ１２０から不足する電力が供給され、負荷Ｍの動作不良を招くことなくエネルギー効率を向上し得ることができる。

特に、電気二重層キャパシタ１２０の充電が完了した場合には、定電圧電源１１０から最低動作電圧値Ｖｄ１で電力が負荷Ｍへ供給されると共に、不足する電力を電気二重層キャパシタ１２０により負荷Ｍへ供給されることとなるため、負荷Ｍの動作不良を招くことを防止できると共に、電気二重層キャパシタ１２０のエネルギーを有効活用できる。また、負荷Ｍが駆動されているときには、定電圧電源１１０から最低動作電圧値Ｖｄ１で電源が供給されると共に、不足する電力を電気二重層キャパシタ１２０により供給されることとなるため、負荷Ｍの動作不良を招くことを防止できる。

更に、負荷Ｍが駆動されてから切替時間Ｔｃ内に生じるピーク電力が消費されている間は、電気二重層キャパシタ１２０による電力供給補助により負荷Ｍの動作不良を招くことを防止でき、電気二重層キャパシタ１２０による電力供給補助が必要でない期間、即ち、定電圧電源１１０からの電力供給で負荷Ｍの動作不良が生じるおそれが無い定常駆動期間には、電気二重層キャパシタ１２０に安定した充電を行なうことができ、次の負荷Ｍの動作状態の変化に対応する電力の準備を行なうことができるため、負荷Ｍの動作不良の防止を図ることができる。

また、本発明は、上記実施の形態１、２の内容に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

実施の形態１における画像形成システムの概略断面構成図である。 電源装置の制御ブロック図である。 実施の形態１における電力供給処理のフローチャートである。 実施の形態１における電力供給処理のタイミングチャートの一例を示す図である。 本実施の形態２における電力供給処理のフローチャートである。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 後処理装置
１０ 画像読取部
１１ 自動原稿送り部
１２ 読取部
２０ プリント部
２１ 給紙部
２１ａ 給紙カセット
２１ｂ 給紙手段
２２ 給紙搬送部
２２ａ レジストローラ
２３ 画像形成部
２３ａ 転写装置
２３ｂ 定着装置
２４ 搬出部
３０ ステイプルユニット
３１ スタック台
３２ ステイプラー
４０ 折りユニット
４１ スタック台
４２ 可動ストッパ部材
１００ 電源装置
１１０ 定電圧電源
１２０ 電気二重層キャパシタ
１３０ 制御部
１４０ ダイオード
Ａ 画像形成システム
Ｃ 静電容量
ｄ 原稿
Ｉｃ キャパシタ電流
Ｉｄ 電源電流
ＩＬ 負荷電流
Ｍ 負荷
Ｐ 用紙
Ｓｍ 駆動信号
Ｓｖ 電圧指示信号
Ｔ１ 原稿トレイ
Ｔ２ 手差しトレイ
Ｔ３ 固定排紙トレイ
Ｔ４ 昇降排紙トレイ
Ｔ５ 冊子トレイ
Ｔｃ 切替時間
Ｖｃ キャパシタ電圧
Ｖｄ 電源電圧
Ｖｄ０ 定格電圧値
Ｖｄ１ 最低動作電圧値
Ｚｃ 内部インピーダンス

Claims (12)

1. 負荷に電力を供給する定電圧電源手段と、
   前記定電圧電源手段と前記負荷との間に接続され、前記定電圧電源からの電力供給により充電され、充電された電力を前記負荷に供給する電気二重層キャパシタと、
   前記負荷の動作状態又は前記電気二重層キャパシタの動作状態に応じて前記定電圧電源手段から出力される電圧値を前記負荷の最低動作電圧値を下限とする電圧値に変更する制御手段と、
   を備える電源装置。
2. 前記制御手段は、
   前記負荷が駆動される際、当該負荷の駆動以前のタイミングで前記定電圧電源手段から出力される電圧値を前記負荷の最低動作電圧値を下限とする電圧値に変更する、
   請求項１に記載の電源装置。
3. 前記制御手段は、
   前記電気二重層キャパシタの充電が完了した場合、当該電気二重層キャパシタの充電完了以後のタイミングで前記定電圧電源手段から出力される電圧値を前記負荷の最低動作電圧値を下限とする電圧値に変更する、
   請求項１又は２に記載の電源装置。
4. 前記制御手段は、
   前記負荷の動作状態が前記定電圧電源手段から出力される電圧値が変更される前の状態に戻った場合、前記定電圧電源手段から出力される電圧値を変更される前の電圧値に戻す、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の電源装置。
5. 前記負荷が駆動されてから予め設定された時間を計時する計時手段を有し、
   前記制御手段は、
   前記計時手段により前記予め設定された時間が計時された場合、前記定電圧電源手段から出力される電圧値を変更される前の電圧値に戻す、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の電源装置。
6. 用紙上に画像を形成する画像形成手段を備える画像形成装置において、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の電源装置を備えた画像形成装置。
7. 用紙に後処理を施す後処理手段を備える後処理装置において、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の電源装置を備えた後処理装置。
8. 負荷に電力を供給する定電圧電源手段と、前記定電圧電源手段と前記負荷との間に接続され、前記定電圧電源からの電力供給により充電され、充電された電力を前記負荷に供給する電気二重層キャパシタと、を制御して前記負荷への電源供給を制御する電源供給方法において、
   負荷の動作状態又は前記電気二重層キャパシタの動作状態に応じて前記定電圧電源手段から出力される電圧値を前記負荷の最低動作電圧値を下限とする電圧値に変更する、
   電源供給方法。
9. 前記負荷が駆動される際、当該負荷の駆動以前のタイミングで前記定電圧電源手段から出力される電圧値を前記負荷の最低動作電圧値を下限とする電圧値に変更する、
   請求項８に記載の電源供給方法。
10. 前記電気二重層キャパシタの充電が完了した場合、当該電気二重層キャパシタの充電完了以後のタイミングで前記定電圧電源手段から出力される電圧値を前記負荷の最低動作電圧値を下限とする電圧値に変更する、
    請求項８又は９に記載の電源供給方法。
11. 前記負荷の動作状態が前記定電圧電源手段から出力される電圧値が変更される前の状態に戻った場合、前記定電圧電源手段から出力される電圧値を変更される前の電圧値に戻す、
    請求項８から１０のいずれか一項に記載の電源供給方法。
12. 前記負荷が駆動されてから予め設定された時間を計時し、
    前記計時手段により前記予め設定された時間が計時された場合、前記定電圧電源手段から出力される電圧値を変更される前の電圧値に戻す、
    請求項８から１１いずれか一項に記載の電源供給方法。

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