JP2006011227A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 実装面積を縮小して所定期間停電時において電力を確保することが可能な電源装置を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】 交流電源の停電時、停電検出回路20において、停電を検知し、検知信号SI(「H」レベル)を出力する。結合部10は、検知信号SIの入力に応答して電源ノードN0とN1とを電気的に結合する。これに伴い、コンデンサ7および8に蓄積された電荷に基づいて低電圧VCCLを所定期間供給することが可能となる。したがって、回路内に予め備えられている電解コンデンサを用いて、所定期間電圧を供給しつづけることができるため、実装面積を縮小することができる。
【選択図】 図2

Description

本発明は、画像形成装置に用いられる電源回路のバックアップ電源に関する。
一般的に、停電等により電力の供給が突然遮断された場合に、機器の誤動作等を抑制しつつ機器を安定的に停止させることが望ましい。
パソコン等においては、突然停電等によりブレーカが落ちてしまった場合には、それを検知して一時的に電力の供給を維持し続けるいわゆるバックアップ電源を用いて、たとえば作成していたデータ等が破壊されるようなことを防止することが一般的に行なわれている。
特に、近年においては無停電電源(UPS)を用いて、パソコン等のメモリの内容の消失や誤動作を防止するバックアップ電源が注目されている。特開平1−129725号公報あるいは特開平9−200974号公報においては、通常時において用いられる電源回路とは別に、非常時たとえば停電時等に一時的に電力を供給可能なバックアップ電源回路を設けることにより、停電時等の非常事態が生じたときにおいても所望の電力をある程度維持し続けることが可能な構成が開示されている。
特開平1−129725号公報 特開平9−200974号公報
しかしながら、上記公報においては通常の電源回路とは別に停電時に用いられる蓄電池等のバックアップ電源回路を設ける構成が示されており、それ専用に新たに回路を設ける必要があり、実装面積ならびにコスト面で問題がある。
特に、近年においては、画像形成装置たとえばプリンタ内にCPU(central processing unit)等の諸機能が設けられる構成が主流となってきており実装面積が拡大する中で、その面積を縮小することは重要な課題である。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、専用のバックアップ電源回路を設けることなく、実装面積を縮小して所定期間停電時において電力を確保することが可能な電源装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明に係る画像形成装置は、交流電源の入力に応答して画像形成処理を実行する画像形成装置であって、画像形成処理の一部として機械的動作および熱処理動作の少なくとも一方を実行するために用いられる駆動部と、駆動部を制御するための情報が記憶されたメモリを含む制御部と、交流電源の入力に応答して駆動部および駆動部よりも消費電力の少ない制御部に直流電圧を供給するための電源回路とを備える。電源回路は、駆動部に対応して第1の電源ノードに第1の電圧を供給する第1の電源部と、制御部に対応して第2の電源ノードに第1の電圧よりも低い第2の電圧を供給する第2の電源部と、交流電源の停電時に第1および第2の電源部の第1および第2の電源ノードを電気的に結合するための結合手段と、交流電源の停電を検知して検知信号を出力するための検知手段と、検知手段に対応して第3の電源ノードに所定電圧を供給する第3の電源部と、交流電源の停電時、第1の負荷に供給する経路を電気的に遮断する遮断回路とを含む。第1および第2の電源部は、第1および第2の電源ノードと固定電圧との間に設けられた電解コンデンサをそれぞれ有する。検知手段は、第3の電源ノードに供給される所定電圧の電圧レベルと基準電圧レベルとの比較に基づいて検知信号を出力する。結合手段は、検知信号に応じて第1および第2の電源ノードを電気的に結合する。交流電源の停電時、第1および第2の電源部の電解コンデンサに蓄積された電荷に基づいて所定期間制御部に第2の電圧が供給される。制御部は、交流電源の停電時、検知手段から出力される検知信号を受けて所定期間の間にメモリに記憶されている情報を保護するための所定動作を実行する。
本発明に係る画像形成装置は、交流電源の入力に応答して画像形成処理を実行する画像形成装置であって、交流電源の入力に応答して第1の負荷および第1の負荷よりも消費電力の少ない第2の負荷に直流電圧を供給するための電源回路を備える。電源回路は、第1の負荷に対応して第1の電源ノードに第1の電圧を供給する第1の電源部と、第2の負荷に対応して第2の電源ノードに第1の電圧よりも低い第2の電圧を供給する第2の電源部と、交流電源の停電時に第1および第2の電源部の第1および第2の電源ノードを電気的に結合するための結合手段とを含む。第1および第2の電源部は、第1および第2の電源ノードと固定電圧との間に設けられた電解コンデンサをそれぞれ有し、交流電源の停電時、第1および第2の電源部の電解コンデンサに蓄積された電荷に基づいて所定期間第2の負荷に第2の電圧が供給される。
好ましくは、交流電源の停電を検知して検知信号を出力するための検知手段をさらに含み、結合手段は、検知信号に応じて第1および第2の電源ノードを電気的に結合する。
特に、電源回路は、検知手段に対応して第3の電源ノードに所定電圧を供給する第3の電源部をさらに含み、検知手段は、第3の電源ノードに供給される所定電圧の電圧レベルと基準電圧レベルとの比較に基づいて検知信号を出力する。
好ましくは、第1の負荷は、画像形成処理の一部として機械的動作および熱処理動作の少なくとも一方を実行するために用いられる駆動部に相当し、第2の負荷は、駆動部を制御するための情報が記憶されたメモリを含む制御部に相当し、制御部は、交流電源の停電時、所定期間の間にメモリに記憶されている情報を保護するための所定動作を実行する。
特に、交流電源の停電を検知して検知信号を出力するための検知手段をさらに含み、結合手段は、検知信号に応じて第1および第2の電源ノードを電気的に結合し、制御部は、検知手段から出力される検知信号を受けて所定動作を実行する。
好ましくは、電源部は、交流電源の停電時、第1の負荷に供給する経路を電気的に遮断する遮断回路をさらに含む。
本発明に係る画像形成装置は、交流電源の停電時、結合手段が第1および第2の電源ノードを電気的に結合することにより第1および第2の電源部の電解コンデンサに蓄積された電荷に基づいて所定期間第2の負荷に第2の電圧が供給される。したがって、回路内に予め備えられている電解コンデンサを用いて、所定期間第2の電圧を供給しつづけることができるため、実装面積を縮小することができる。
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰返さない。
図1は、本発明の実施の形態に従う画像形成装置の外観構成図である。
図1を参照して、パソコン310は、画像形成装置であるレーザプリンタ380を制御する装置であって、USB制御部311と、操作入力部312と、コマンド出力部313と、印字データ出力部314とを含む。
操作入力部312は、ユーザからの印刷指示を受けつける。印字データ出力部314は、プログラムおよびそのプログラムを実行するCPUにより実現され、印字データを出力する。コマンド出力部313は、プログラムとそのプログラムを実行するCPUにより実現され、給紙コマンド、印字開始コマンドおよび排紙コマンド等の種々のコマンドを出力する。USB制御部311は、給紙コマンド、印字開始コマンドおよび排紙コマンド等の種々のコマンドおよび印字データをUSBケーブル315へ出力する。
レーザプリンタ380は、制御部320と、電源制御部420と、レーザスキャンユニット332と、感光ドラム333と、トナーカートリッジ334と、給紙モータ329と、フィードローラ330と、排紙ローラ331と、ヒータ部410とを含む。
制御部320は、CPU321と、USB制御部322と、ROM323と、ASIC324とからなる。ROM323は、CPU321が実行するプログラムを格納する。USB制御部322は、パソコン310からUSBケーブル315を通じて送られてくる給紙コマンド、印字開始コマンドおよび排紙コマンド等の種々のコマンドおよび印字データを受信する。
ASIC324は、給紙モータ制御部326と、印字制御部327と、ヒータ制御部400とからなる。ヒータ制御部400は、CPUからの指示に応答してヒータ部410を制御する。ヒータ部410は、いわゆる熱定着のために図示しないホットローラの温度を制御している。
給紙モータ制御部326は、給紙モータ329の駆動を制御する。給紙モータ329は、フィードローラ330を駆動し、プリント用紙を搬送する。フィードローラ330が回転すると連動して、この回転が排紙ローラ331に伝わり回転して、給紙されたプリント用紙を搬送する。
CPU321は、給紙コマンドを受け取ると、給紙モータ制御部326を指示して、給紙モータ329を駆動させる。
CPU321は、印字開始コマンドとともに印字データを受け取ると、印字制御部327からの指示に応答してレーザスキャンユニット332(LSU:Laser Scan Unit)に印字データを出力する。レーザスキャンユニット332は、印刷イメージに対応したレーザ光を感光ドラム333に向けて出射する。これにより、感光ドラム333上に印刷イメージに対応した潜像が形成される。潜像が形成された感光ドラム333を回転させ、該感光ドラム333上にトナーカートリッジ334からのトナーを供給することで、印刷イメージに対応したパターンで感光ドラム333上にトナーが付着する。その後、感光ドラム333に紙を接触させることで、感光ドラム333上に付着したパターンが紙上に転写される。具体的には、ヒータ部410により加熱された図示しないいわゆるホットローラにより熱定着が行なわれ、紙上に転写される。
さらに、CPU321は、排紙コマンドを受けると、給紙モータ制御部326を指示して、給紙モータ329を駆動させてフィードローラ330および排紙ローラ331を回転させてプリント用紙を排紙させる。
電源制御部420は、商用交流電源を受けて内部回路で用いる電圧を生成する。本例においては、一例として制御部320内で用いられる低電圧VCCLと、制御部320以外の駆動系の回路(駆動部)たとえばモータやヒータ等で用いられる高電圧VCCHとが生成される。すなわち、本例においては、画像形成処理の内部処理を実行する消費電力の小さな制御部320に対しては、低電圧VCCLが供給される。画像形成処理の一部として機械的動作および熱処理動作のような消費電力の大きい動作を実行する内部回路に対しては、高電圧VCCHが供給される。本例においては、一般的に100Vの商用交流電源が供給される場合に、一例として高電圧VCCH(36V)、低電圧VCCL(5V)が供給されるものとする。
また、電源制御部420は、停電時に停電を検知し、検知したことを示す検知信号SI(「H」レベル)を出力する。
CPU321は、この検知信号SI(「H」レベル)の入力を受けて回路の誤動作等を防止するように予め定められた所定の動作を実行する。具体的には、予め定まっている処理手順に従ってレーザプリンタ380の内部回路たとえばROM323のアクセス等の動作を停止する停止あるいは終了モードを選択するように指示する。これに伴い、レーザプリンタ380は、安定的に動作を停止することができる。
図2は、本発明の実施の形態に従う電源制御部420を説明する回路構成図である。
図2を参照して、本発明の実施の形態に従う電源制御部420は、交流電力を供給する交流電源1と、1次側幹線2と、2次側幹線3,4と、電源部30〜32と、結合部10と、停電検知部20と、DC/DCコンバータ9とを含む。
交流電源1が1次側幹線2に供給されて、2次側幹線3,4からその幹線比に応じて降圧された交流電圧が生成される。
この2次側幹線3,4に生成された交流電圧は、電源部30〜32により直流電圧に変換される。具体的には、交流電圧はダイオードによって全波整流され、さらに平滑コンデンサ(電解コンデンサ)により平滑された直流電圧に変換される。電源部30は、ダイオード5および平滑コンデンサ7で形成され、電源ノードN0(単にノードN0とも称する)に高電圧VCCH(36V)を供給する。電源部31は、ダイオード6および平滑コンデンサ8で形成され、電源ノードN1(単にノードN1とも称する)に低電圧(7V)を供給する。DC/DCコンバータ9は、ノードN1に供給された電圧(7V)をさらに降圧してノードN4に電圧VCCL(5V)を出力する。また、電源部32は、ダイオード28および平滑コンデンサ27で形成され、電源ノードN2(単にノードN2とも称する)に高電圧VCCHを供給する。電源部32は、停電を検出するための停電検出回路20に電圧を供給するように設けられる。
停電検出回路20は、コンパレータ22と、抵抗24〜26とを含む。
抵抗26は、ノードN2と接地電圧(固定電圧)GNDとの間に配置され、キャパシタ27に蓄えられた電荷を放電する放電抵抗として設けられている。抵抗25は、ノードN2とコンパレータ22の入力側の一方(−側)との間に配置される。抵抗24は、コンパレータ22の入力側の一方と接地電圧GNDとの間に配置される。コンパレータ22は、抵抗25を介して入力側の一方(−側)に入力されるノードN2の電圧と、入力側の他方(+側)に入力されるノードN4の電圧とを比較し、比較結果に応じた検知信号SIを出力する。本構成においては、ノードN2に供給される高電圧VCCHは、抵抗24および25に基づく抵抗分割により、所定の電圧レベルに分圧されてコンパレータ22の入力側の一方(−側)に供給される。そして、ノードN4の低電圧VCCL(5V)よりもコンパレータ22の入力側の一方(−側)に供給される電圧が高くなるように抵抗24および25が設計されているものとする。
したがって、非停電時においては、コンパレータ22から出力される検知信号SIは、入力側の他方(+側)の方が一方(−側)よりも電圧レベルが低いためその比較結果である検知信号SIは「L」レベルに設定されているものとする。なお、本構成においては、高電圧VCCHを降圧した所定電圧と基準電圧となる低電圧VCCLとを比較して、比較結果として検知信号SIを出力する構成について説明したが、これに限られず、停電時にある基準電圧に対して電圧レベルの上下関係が逆転し、検知信号SI(「H」レベル)が出力される関係であれば他の電源ノードに生成される電圧等を用いることも可能である。
結合部10は、トランジスタ12,21と、抵抗11,13とを含む。
トランジスタ12のエミッタ側はノードN0と接続され、コレクタ側はノードN1と接続され、ベース側は抵抗11を介してノードN0と接続される。トランジスタ21のエミッタ側は接地電圧GNDと接続され、コレクタ側は抵抗13を介してトランジスタ12のベース側と接続され、ベース側はノードN3と接続される。上述したように非停電時において検知信号SIは「L」レベルに設定されている。すなわちノードN3の電圧レベルは「L」レベルである。したがって、トランジスタ21はオフしており、トランジスタ21においてエミッタ−コレクタ電流は流れない。これに伴い、トランジスタ12のベース電流も流れないためトランジスタ12もオフしており、ノードN0とノードN1とは電気的に切離された状態である。
図3のタイミングチャート図を用いて停電時における電源制御部420の動作について説明する。
たとえば時刻T1において、交流電源1が停電により降圧した場合、2次側幹線3,4において、交流電圧の生成が遮断される。これに伴い、放電抵抗26によりノードN2の電圧レベルが急峻に下がる。これに伴い、コンパレータ22において、入力側の一方(−側)および他方(+側)の電圧レベルの差が逆転しすなわち他方(+側)の電圧レベルが一方(−側)の電圧レベルよりも高くなるため検知信号SIは「H」レベルに設定される。これに伴い、トランジスタ21がオンし、コレクタ−エミッタ電流が流れる。そして、トランジスタ12においてもベース電流が流れるため、トランジスタ12がオンし、ノードN0とノードN1とが電気的に結合される。
したがって、時刻T1後、ノードN1は、交流電圧の生成が遮断されるためその電圧レベルは低下するが、トランジスタ12がオンし、ノードN0とノードN1とが電気的に結合されるためノードN1の電圧レベルが所定の電圧レベルまで引き上げられる。そして、平滑コンデンサ7および8が蓄積していた電荷量に基づいてDC/DCコンバータ9を介して低電圧VCCLの供給が所定期間(200msec以上の間)維持し続けられる。
そして、時刻T2において、ノードN4の電圧レベルが5V以下になり低電圧VCCLの供給が維持できなくなる。
本実施の形態の電源制御部420は、高電圧VCCHを供給するために設けられた平滑コンデンサ7と、低電圧VCCLを供給するために設けられた平滑コンデンサ8を停電時に電気的に並列に結合して、低電圧VCCLを所定期間維持し続けることができる。特に、平滑コンデンサ7には、平滑コンデンサ8よりも高電圧VCCHの印加により高電圧の電圧レベルに応じた電荷量を蓄積している。
したがって、データ処理中に停電が発生した場合において、制御部320に対して電圧の供給が止まると、データ処理が不能となるだけでなく、データ処理に用いていたROM323に記録されていたプログラム情報も破損され、復元できなくなるおそれがある。
本願構成の如く、所定期間(200msec以上の間)、電圧を維持し続けることにより、速やかに装置の停止あるいは終了モードへと移行し、回路の誤動作を防止するとともに、内部で記憶していたプログラム情報を保護することができる。なお、一般的に100msec〜200msecの期間の間に回路の誤動作を防止し、安定的に回路動作を停止させることができるため本願発明によりその期間を十分に確保することができる。
図4は、本発明の実施の形態に従う別の電源制御部の構成を説明する図である。
図4を参照して、図2の構成と比較して異なる点は、遮断部50をさらに設けた点が異なる。その他の点については、図2で説明した構成と同様であるのでその詳細な説明は繰返さない。
ここで、遮断部50は、検知信号SIに応答してノードN0から供給される高電圧CCHの供給経路を電気的に遮断する。
これに伴い、停電時にノードN0と接続されている回路により消費される消費電力を抑制して、さらに長い所定期間低電圧VCCLを供給し続けることが可能となる。
なお、上記においては、レーザプリンタを例に説明したがこれに限られずインクジェットプリンタでも他の画像形成装置においても同様に適用可能である。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の実施の形態に従う画像形成装置の外観構成図である。 本発明の実施の形態に従う電源制御部420を説明する回路構成図である。 停電時における電源制御部420の動作について説明するタイミングチャート図である。 本発明の実施の形態に従う別の電源制御部の構成を説明する図である。
符号の説明
1 交流電源、2 1次側幹線、3,4 2次側幹線、5,6,28 ダイオード、7,8,27 平滑コンデンサ、9 DC/DCコンバータ、10 結合部、11,13,24〜26 抵抗、12,21 トランジスタ、20 停電検出回路、22 コンパレータ、30〜32 電源部、50 遮断部、310 パソコン、311 USB制御部、312 操作入力部、313 コマンド出力部、314 印字データ出力部、315 USBケーブル、320 制御部、321 CPU、322 USB制御部、323 ROM、324 ASIC、326 給紙モータ制御部、327 印字制御部、329 給紙モータ、330 フィードローラ、331 排紙ローラ、332 レーザスキャンユニット、333 感光ドラム、334 トナーカートリッジ、380 レーザプリンタ、410 ヒータ制御部、420 電源制御部。

Claims (7)

  1. 交流電源の入力に応答して画像形成処理を実行する画像形成装置であって、
    前記画像形成処理の一部として機械的動作および熱処理動作の少なくとも一方を実行するために用いられる駆動部と、
    前記駆動部を制御するための情報が記憶されたメモリを含む制御部と、
    前記交流電源の入力に応答して前記駆動部および前記駆動部よりも消費電力の少ない前記制御部に直流電圧を供給するための電源回路とを備え、
    前記電源回路は、
    前記駆動部に対応して第1の電源ノードに第1の電圧を供給する第1の電源部と、
    前記制御部に対応して第2の電源ノードに前記第1の電圧よりも低い第2の電圧を供給する第2の電源部と、
    前記交流電源の停電時に前記第1および第2の電源部の前記第1および第2の電源ノードを電気的に結合するための結合手段と、
    前記交流電源の停電を検知して検知信号を出力するための検知手段と、
    前記検知手段に対応して第3の電源ノードに所定電圧を供給する第3の電源部と、
    前記交流電源の停電時、前記第1の負荷に供給する経路を電気的に遮断する遮断回路とを含み、
    前記第1および第2の電源部は、前記第1および第2の電源ノードと固定電圧との間に設けられた電解コンデンサをそれぞれ有し、
    前記検知手段は、前記第3の電源ノードに供給される前記所定電圧の電圧レベルと基準電圧レベルとの比較に基づいて前記検知信号を出力し、
    前記結合手段は、前記検知信号に応じて前記第1および第2の電源ノードを電気的に結合し、
    前記交流電源の停電時、前記第1および第2の電源部の電解コンデンサに蓄積された電荷に基づいて所定期間前記制御部に前記第2の電圧が供給され、
    前記制御部は、前記交流電源の停電時、前記検知手段から出力される前記検知信号を受けて前記所定期間の間に前記メモリに記憶されている前記情報を保護するための所定動作を実行する、画像形成装置。
  2. 交流電源の入力に応答して画像形成処理を実行する画像形成装置であって、
    前記交流電源の入力に応答して第1の負荷および前記第1の負荷よりも消費電力の少ない第2の負荷に直流電圧を供給するための電源回路を備え、
    前記電源回路は、
    前記第1の負荷に対応して第1の電源ノードに第1の電圧を供給する第1の電源部と、
    前記第2の負荷に対応して第2の電源ノードに前記第1の電圧よりも低い第2の電圧を供給する第2の電源部と、
    前記交流電源の停電時に前記第1および第2の電源部の前記第1および第2の電源ノードを電気的に結合するための結合手段とを含み、
    前記第1および第2の電源部は、前記第1および第2の電源ノードと固定電圧との間に設けられた電解コンデンサをそれぞれ有し、
    前記交流電源の停電時、前記第1および第2の電源部の電解コンデンサに蓄積された電荷に基づいて所定期間前記第2の負荷に前記第2の電圧が供給される、画像形成装置。
  3. 前記交流電源の停電を検知して検知信号を出力するための検知手段をさらに含み、
    前記結合手段は、前記検知信号に応じて前記第1および第2の電源ノードを電気的に結合する、請求項2記載の画像形成装置。
  4. 前記電源回路は、
    前記検知手段に対応して第3の電源ノードに所定電圧を供給する第3の電源部をさらに含み、
    前記検知手段は、前記第3の電源ノードに供給される前記所定電圧の電圧レベルと基準電圧レベルとの比較に基づいて前記検知信号を出力する、請求項3記載の画像形成装置。
  5. 前記第1の負荷は、前記画像形成処理の一部として機械的動作および熱処理動作の少なくとも一方を実行するために用いられる駆動部に相当し、
    前記第2の負荷は、前記駆動部を制御するための情報が記憶されたメモリを含む制御部に相当し、
    前記制御部は、前記交流電源の停電時、前記所定期間の間に前記メモリに記憶されている前記情報を保護するための所定動作を実行する、請求項2記載の画像形成装置。
  6. 前記交流電源の停電を検知して検知信号を出力するための検知手段をさらに含み、
    前記結合手段は、前記検知信号に応じて前記第1および第2の電源ノードを電気的に結合し、
    前記制御部は、前記検知手段から出力される前記検知信号を受けて前記所定動作を実行する、請求項5記載の画像形成装置。
  7. 前記電源部は、前記交流電源の停電時、前記第1の負荷に供給する経路を電気的に遮断する遮断回路をさらに含む、請求項2記載の画像形成装置。
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