JP2006162920A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源停止時に、動作させるユニットや手段への電力供給を選択する機能を持ちながら、これらトラブルを救済するため、トラブルを回避することだけではなく、画像形成装置にかかるコスト的負担、蓄電手段にかかる電力的負担を最低限に抑えることを可能としている。
【解決手段】蓄電手段をもつ装置に、電源瞬断検知機能を持ち、電源瞬断時に蓄電手段に電源を切り替え可能な手段を持ち、性能維持シーケンスにより、ユニットや部品に供給する電力を選択、制御するコントローラ動作機能を持つ構成。
【選択図】 図１

Description

本発明は、繰り返し充放電可能な蓄電手段を持つ複写機、レーザープリンタ等の画像形成装置に関するものである。

従来の複写機、レーザープリンタ等の画像形成装置は、画像形成動作中に停電や、コンセントの引き抜きや、電源スイッチを誤って切ってしまった場合、ＡＣ電源供給が停止してしまい、画像形成装置が後処理も何もせずに停止してしまう。

これに対し、ＡＣ電源ＯＦＦ時、補助電源等を用いる画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１，特許文献２，特許文献３参照）。
特開平１０−１８６９６８号公報 特開平０５−１０７８３７号公報 特開２００１−４２７０７号公報

この際、画像形成装置内にメディアが残留してしまう場合や、電源が停止した瞬間にデータの通信を行なっているメモリ等の記憶が書き換えられたり、破壊してしまうことにより画像形成装置が正常に動作しなくなる可能性がある。更には画像形成装置をそのまま長時間放置してしまった場合、次回画像形成装置を使用する際に、ある期間画像形成装置が本来持つべき画像レベルを損なってしまう場合がある。

また、このように、画像形成装置の画像レベル低下や、正常動作しなくなる場合の対策としては、電気二重層コンデンサなどの大容量蓄電手段により全ての画像形成シーケンスを実行してから、画像形成装置の動作を終了させることも考えられるものの、画像形成シーケンスを丸ごと実行できるだけの蓄電容量を持つ蓄電手段はコスト的に高価な物となってしまい画像形成装置のコストが著しく高くなってしまう結果となる。

さらに、低圧電源に電源スイッチが切られたことを画像形成装置のＣＰＵが検知して、これら不具合を救済するソフトスイッチ方式を採用する方法もあるものの、電源スイッチを切られることだけが対象となり、コンセントを引き抜かれたり、停電時には有効な手段とはなりえない。

そこで、本発明によると、電源停止時に、動作させるユニットや手段への電力供給を選択する機能を持ちながら、これらトラブルを救済するため、トラブルを回避することだけではなく、画像形成装置にかかるコスト的負担、蓄電手段にかかる電力的負担を最低限に抑えることを可能としている。

この発明は下記の構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。

（１）コンセントから供給されるＡＣ電源の電力を動力源とし、該ＡＣ電源から充電可能な蓄電手段を備え、該ＡＣ電源の供給が途絶えたことを検知する検知手段を備えた画像形成装置において、該ＡＣ電源の供給が途絶えたことを検知した場合、該画像形成装置の画像形成機能に係る各ユニットならびに各手段への電力供給を自動的に選択し制御することで該画像形成装置の動作的性能を維持することが可能となる性能維持シーケンスに移行することを特徴とした画像形成装置。

本発明を実施することで、画像形成装置に供給されるＡＣ電源の突然の遮断においても、蓄電手段をバックアップ電源として利用し、電力配分を自動的に選択制御しながら画像形成装置の性能を維持することが可能となる。また、電力配分を制御することで蓄電手段の容量を最小限に抑えることが可能となるため、安価な構成を実現することが可能となる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

図１０は、本発明第１の実施例である画像形成装置を示した図である。

図中１０１は画像形成装置、１２７は手差し給紙トレー、１０２は用紙カセット、１０３は給紙ローラ、１０４は転写ベルト駆動ローラ、１０５は転写ベルト、１０６〜１０９はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの感光ドラム、１１０〜１１３は転写ローラ、１１４〜１１７はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカートリッジ、１１８〜１２１はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの光学ユニット、１２２は定着ユニット、１２３は定着ユニットの定着加圧ローラ、１２４はレジシャッター、１２５は記録材、２０８はオペレーションパネルユニットである。

画像形成装置は、電子写真プロセスを用い記録材１２５上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を重ねて転写し、定着ローラによってトナー画像を温度制御に基づき熱定着させる。

各色の光学ユニットは、各感光ドラムの表面をレーザビームによって露光走査して潜像を形成するよう構成され、これら一連の画像形成動作は搬送される記録材１２５上のあらかじめ決まった位置から画像が転写されるよう同期をとって走査制御している。

さらに、画像形成装置は記録材であるところの記録材１２５を給紙、搬送する給紙モータと転写ベルト駆動ローラを駆動する転写ベルト駆動モータと各色感光ドラムおよび転写ローラ１１０〜１１３を駆動する感光ドラム駆動モータと定着加圧ローラ１２３を駆動する定着駆動モータを備えている。

画像形成装置が備える制御ＣＰＵ（図示せず）は、定着ユニット１２２によって、所望の熱量を記録材１２５に与えることによって、記録材１２５上のトナー画像を融着し定着させる。

また、オプション設定として、オプションカセット１２６と両面オプション１２８を備えている。

次に、図１１を用いて、制御ＣＰＵの動作について説明する。

図１１は、制御ＣＰＵが制御する各ユニットの構成を表した図である。

図中、１０はＣＰＵ、１２〜１５はポリゴンミラーおよびモータおよびレーザを備え、感光ドラム面上にレーザを走査し、所望の潜像を描くための光学ユニット、１６は記録材１２５を搬送するための給紙モータ、１７は記録材１２５を給紙するための給紙ローラの駆動開始に使用する給紙ソレノイド、３１は記録材１２５を給紙するための給紙クラッチ、１８は記録材１２５が所定位置にセットされているか否かを検知する紙有無センサ、１９は電子写真プロセスに必要な１次帯電、現像、１次転写、２次転写バイアスを制御する高圧電源、２０は感光ドラムおよび転写ローラ１１０〜１１３を駆動するドラム駆動モータ、２１は転写ベルトを駆動するためのベルト駆動モータ３０は定着ユニットの定着加圧ローラ１２３を駆動する定着モータ、２５は定着ユニット１２２内の定着加圧ローラ１２３を離間する定着ローラ離間モータ、２６は転写ローラ１１０〜１１３を離間する転写ローラ離間モータ、２２は定着ユニット、３３は用紙カセットのローラ駆動をするカセットモータ、３４は用紙カセットのローラの駆動開始に使用するカセットソレノイド、３５はオプションカセットのローラ駆動をするカセットモータ、３６は用紙カセットのローラの駆動開始に使用するカセットソレノイドであり、制御ＣＰＵによって図示しないサーミスタにより温度をモニタし、定着温度を一定に保つ制御がなされる、２４は低圧電源ユニットであり、蓄電手段も低圧電源内に配置されている。２７はＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリであり、画像形成装置内のステータス情報をＣＰＵ １０と通信してメモリしている。例えば、高圧のバイアス設定などもメモリされている。２８は現像カートリッジ２９の現像枚数を記憶しておくためのカートリッジメモリであり、ＣＰＵ １０と通信を行い、現像枚数を画像形成装置へと伝えている。

２３はＡＳＩＣであり、制御ＣＰＵ１０の指示に基づき、光学ユニット１２〜１５、内部のモータ速度制御、給紙モータの速度制御を行う。

モータの速度制御は、図示していないモータからのタック信号を検出して、タック信号の間隔が所定の時間となるようモータに対して加速または減速信号を出力して速度制御を行う。このため、制御回路はＡＳＩＣ ２３のハードウエアによる回路で構成したほうが、ＣＰＵ １０の制御負荷低減が図れるメリットがある。

以上が、本発明に係る画像形成装置の動作概要である。

次に、図１に実施例１の低圧電源ユニット２４ならびに関連するシステム構成を示した模式的回路図を示す。また、回路の動作シーケンス概要を参考として図２に示す。

３０１は低圧電源回路部である。ＡＣ電源入力を画像形成装置で使用するＤＣ電圧に変換する回路である。３０２は電気二重層キャパシタ３０９を充放電可能な回路である。３０３はＡＣ電源ＯＦＦ検知回路部である。３０４はＣＰＵ １０が実装されているコントローラボードである。通常動作時は、低圧電源回路部３０１でＡＣからＤＣへ変換された電圧が、コントローラボード３０４へと供給され、画像形成装置の制御を行う動力源となっている。また、電気二重層キャパシタ３０９へ充電電力が供給されている。また、瞬断検知回路部分３０３は、ダイオード３０５で半波整流されたＡＣ電圧が電解コンデンサ３０６でピーク充電され、直流化された電圧でフォトカプラ３０７を動作させることで、コントローラボード３０４のＣＰＵ １０へＡＣ電源が安定供給されていることを通知している。

一方、コンセントが引き抜かれたり、電源スイッチが切られたり、停電が起きたこと等により、ＡＣ電源が遮断された場合、フォトカプラ３０７が動作しなくなるため、コントローラボード３０４のＣＰＵ １０へＡＣ電源が遮断したことを知らせる。ＣＰＵ １０がＡＣ電源の遮断を検知した場合、即座に、トランジスタ３０８を動作させるための制御信号がＣＰＵ １０から出力される。トランジスタ３０８が動作することにより、電気二重層キャパシタからコントローラボード３０４へバックアップ電力が供給されることになりコントローラボード３０４を含む画像形成装置は動作可能な状態を維持することができる。

さらに、この際、ＡＣ電源の遮断を検知したと同時にＣＰＵ １０は性能維持シーケンスを動作させる。

なお、図１の回路は、ＡＣ電源が４０ｍｓｅｃ程度瞬断すると動作することを想定した回路となっている。また、ＡＣ電源から電気二重層キャパシタへ電力が切り替わるまでの４０ｍｓｅｃ程度の時間は、電解コンデンサ３１０で本体動作を維持することとする。この時間以内に、再びＡＣ電源が復活した場合、画像形成装置は通常動作を続けることとする。

次に、性能維持シーケンスを説明する。

本実施例で掲げる性能維持とは以下に挙げる３点を対象としている。

１．画像形成装置のＡＣ電源が突然停止し、画像形成中の記録材などのメディアがＪＡＭ状態で停止してしまうことから画像形成装置を救済すること。

２．形成装置のＡＣ電源が突然停止し、データの転送が突然停止させられ、メモリ内容の破壊につながり、次回以降の画像形成動作が行なえなくなることから画像形成装置を救済すること。

この具体的な例として以下の２例を挙げる。

（１）カートリッジ内にある、カートリッジメモリ２８と画像形成装置本体が画像形成枚数等のデータ転送中に電源供給が絶たれると、最悪の場合カートリッジメモリ２８が破壊してしまい、次回の画像形成動作が行なえなくなる場合がある。これを防ぐためには、データ転送が完了するまで電源を切らないようにする必要がある。

（２）コントロールボード３０４中の不揮発性メモリ２７とＣＰＵ １０がデータ転送中に電源供給が絶たれると、最悪の場合不揮発性メモリ２７が破壊してしまい、次回の画像形成動作が行なえなくなる場合がある。これを防ぐためには、データ転送が完了するまで電源を切らないようにする必要がある。

３．形成装置のＡＣ電源が突然停止し、ある特定の状態を維持したまま放置されることで次回画像形成装置を使用する際に、ある期間中、画像形成装置が本来持つべき画像形成性能を損なう状態から画像形成装置を救済すること。

この具体的な例として以下の２例を挙げる。

（１）カートリッジ１１４〜１１７が、転写ローラ１１０〜１１３と当接したまま放置されると、転写ローラ１１０〜１１３と直接当接しているカートリッジ１１４〜１１７中の現像スリーブに当接跡が残ってしまい、次回の画像形成時に、一定期間にわたって出力画像に当接跡が現れてしまう。これを防ぐためには、カートリッジ１１４〜１１７と、転写ローラ１１０〜１１３の当接状態を離間状態にする必要がある。

（２）定着ユニット中の定着加圧ローラと、定着ヒータが当接したまま放置されると、定着加圧ローラに当接跡が残ってしまい、次回の画像形成時に、一定期間にわたって出力画像に当接跡が現れてしまう。これを防ぐためには、加圧ローラと、定着ヒータの当接状態を離間状態にする必要がある。

これら性能維持を実現するために、ＡＣ電源が遮断したことを検知すると上記のように電気二重層キャパシタ３０９からのバックアップ電源が起動し性能維持シーケンスが動作する。

性能維持シーケンスは画像形成動作の機能をグループごとに分け、所定のグループの画像形成動作におけるシーケンスが終了するごとに各々のグループに供給する電力を遮断してゆくことを特徴としている。

図３は画像形成動作をシーケンスごとに分けたグループと、各々に供給すべき部品について記載してある。グループとしては、給紙グループ２００、現像転写グループ２０１、搬送グループ２０２、定着グループ２０３、メモリグループ２０４、カセットグループ２０５、オプションカセットグループ２０６、両面ユニットグループ２０７、オペレーションパネルユニット２０８の計９グループに分けた。以下にグループ分けの詳細を示す。

（１）紙グループ２００：給紙ソレノイド１７、給紙クラッチ３１
（２）現像転写グループ２０１：光学ユニット１２〜１５、ドラム駆動モータ２０、転写ローラ離間モータ２６
（３）搬送グループ２０２：ベルト駆動モータ２１
（４）定着グループ２０３：定着モータ３０、加圧ローラ離間モータ２５
（５）メモリグループ２０４：カートリッジメモリ２８、不揮発性メモリ２７
（６）カセットグループ２０５：カセットモータ３３、カセットソレノイド３４
（７）オプションカセットグループ２０６：オプションモータ３５、オプションソレノイド３６
（８）両面ユニットグループ２０７：両面モータ３２
（９）オペレーションパネルユニット２０８

図４と図５に性能維持シーケンスの動作概要を示す。

図４は画像形成中のＡＣ電源遮断を想定したものである。

給紙グループ２００、現像転写グループ２０１、搬送グループ、定着グループ２０３への電源供給は、画像形成動作として、給紙⇒現像と搬送⇒定着の順に行なわれるため、それぞれの動作が終了した順に、供給している電力を切る事とする。なお、現像転写グループ２０１は、転写ローラ１１０〜１１３を離間させてから、また、定着グループ２０３は定着加圧ローラ１２３を離間させてからそれぞれの電源供給を切ることとする。ちなみに、ＡＣ電源が遮断されたことにより、定着ヒータへの電力供給は遮断されるものの、定着ヒータの余熱で定着は可能である。

カセットグループ２０５、オプションカセットグループ２０６への電源供給は、手差し用紙設定により、これらユニットを使用しない設定の場合、もしくは、これらユニットが動作していない場合には、ＡＣ電源が遮断したことを検知した場合、無条件に切る事とし、これらのユニットが動作中である場合は、ＡＣ電源が遮断したことを検知した場合でも各々のユニットの動作が終了するまでは、電力供給を切らない。

両面ユニットグループ２０７への電源供給は、ユニットを使用しない設定もしくは、動作していない場合には、ＡＣ電源が遮断したことを検知した場合、無条件に切る事とし、ユニットが動作中である場合は、ＡＣ電源が遮断したことを検知した場合でも各々の動作が終了するまでは、電力供給を切らない。なお、電気二重層キャパシタ３０９へ電力が切り替わった場合、両面ユニットは両面画像形成設定がユーザ側でなされていても両面画像形成動作は行なわず、片面のみの画像形成動作にとどまる。

オペレーションパネル２０８への供給電力は、ＡＣ電源が遮断したことを検知した場合、いかなる場合においても無条件に切ることとする。

メモリグループ２０４はデータ転送中にＡＣ電源が遮断したことを検知した場合でも電気二重層コンデンサによるバックアップ電源があるため、データ転送が遮断されることはない。また、データ転送中でない場合には、新規のデータ転送は行なわない。

こうすることで、性能維持を満足しながらも必要最低限の機能を生かしながら画像形成を行なうことが可能となり、電気二重層キャパシタ３０９の容量を最小限に抑えることが可能となる。

図５は画像形成を行なっていない、画像形成装置がスタンバイ状態である時のＡＣ電源遮断を想定したものである。

給紙グループ２００、搬送グループ２０２、メモリグループ２０４、カセットグループ２０５、オプションカセットグループ２０６、両面ユニットグループ２０７、オペレーションパネルユニット２０８の各グループの供給電力は、ＡＣ電源が遮断したことを検知した場合即座に切る。

現像転写グループ２０１は、転写ローラ１１０〜１１３を離間させてから、また、定着グループ２０３は定着加圧ローラ１２３を離間させてからそれぞれの電源供給を切ることとする。

なお、電力供給を切る方法は、コントローラボード３０４中で各グループの部品の動作をコントロールする素子への電力供給を切ること、もしくは、各グループへの電源経路を直接遮断する方法が考えられる。

実施例２の低圧電源ユニット２４ならびに関連するシステム構成を示した模式的回路図を図６に示す。また、回路の動作シーケンス概要を参考として図６に示す。

ＺＥＲＯＸ回路３１１が付属されている低圧電源において、ＡＣ電源ＯＦＦ検知回路を、ＺＥＲＯＸ検知回路３１１で兼用したことを特徴としている。それ以外の構成は実施例１と同じである。ＺＥＲＯＸ信号がＡＣ電源ＯＦＦと同時に出力停止することをＣＰＵ １０が検知し、電気二重層キャパシタへの電力切り替えを行い、同時に性能維持シーケンスへと移行することを特徴としている。

実施例３は実施例１で使用している電気二重層キャパシタの代わりに大容量電解コンデンサ３１３を使用した例である。それ以外の構成、動作シーケンスは実施例１と同じである。また、実施例２で示したＺＥＲＯＸ検知回路３１１を使用する実施例においても応用可能である。

低圧電源ユニット２４ならびに関連するシステム構成を示した模式的回路図を図７に示す。

実施例４は実施例１で使用している電気二重層キャパシタの代わりに繰り返し充放電可能なバッテリー電池３１４を使用した例である。それ以外の構成、動作シーケンスは実施例１と同じである。また、実施例２で示したＺＥＲＯＸ検知回路３１１を使用する実施例においても応用可能である。

低圧電源ユニット２４ならびに関連するシステム構成を示した模式的回路図を図８に示す。

実施例５は実施例１のトランジスタ３０８の代わりに、リレー３１２を使用した例である。ＡＣ電源ＯＦＦを検知し、電気二重層キャパシタへ電源を切り替える際の電気二重層キャパシタの出力を、リレーによって制御することを特徴としている。それ以外の構成、動作シーケンスは実施例１と同じである。また、実施例２で示したＺＥＲＯＸ検知回路３１１を使用する実施例においても応用可能である。

低圧電源ユニット２４ならびに関連するシステム構成を示した模式的回路図を図９に示す。

実施例１の模式的回路図 実施例１の回路のシーケンス図 実施例１の電力配分グループ分けの図 実施例１の性能維持シーケンス図 実施例２の模式的回路図 実施例２の回路のシーケンス図 実施例３の模式的回路図 実施例４の模式的回路図 実施例５の模式的回路図 画像形成装置の模式的断面図 画像形成装置の制御ブロック図

符号の説明

１０ ＣＰＵ
２４ 低圧電源ユニット
３０１ 低圧電源回路部
３０２ 電気二重層キャパシタを充放電可能な回路
３０３ ＡＣ電源ＯＦＦ検知回路部
３０４ コントローラボード
３０５ ダイオード
３０６ 電解コンデンサ
３０７ フォトカプラ
３０８ トランジスタ
３０９ 電気二重層キャパシタ
３１０ 電解コンデンサ

Claims (5)

1. コンセントから供給されるＡＣ電源の電力を動力源とし、該ＡＣ電源から充電可能な蓄電手段を備え、該ＡＣ電源の供給が途絶えたことを検知する検知手段を備えた画像形成装置において、該ＡＣ電源の供給が途絶えたことを検知した場合、該画像形成装置の画像形成機能に係る各ユニットならびに各手段への電力供給を自動的に選択し制御することで該画像形成装置の動作的性能を維持することが可能となる性能維持シーケンスに移行することを特徴とした画像形成装置。
2. 該性能維持シーケンスは、該ＡＣ電源の供給が途絶えた際に、メディアが該画像形成装置内に残留することを防ぐこと、画像形成動作に支障をきたす原因となる状態から該画像形成装置を救済すること、該ＡＣ電源の供給が途絶えたまま該画像形成装置が放置され、該画像形成装置を再び動作させた時に本来形成されるべき画像レベルが低下することから該画像形成装置を救済するシーケンスであることを特徴とした請求項１に記載の画像形成装置。
3. 該蓄電手段は該画像形成装置が本来持つ画像形成動作を完全に行なえる分の蓄電容量は持たず、性能維持シーケンスを動作させるだけの蓄電容量を持つことを特徴とした請求項１に記載の画像形成装置。
4. 該蓄電手段は、電気二重層コンデンサや、電解コンデンサや、充電池などのバッテリーであることを特徴とした請求項１に記載の画像形成装置。
5. 該ＡＣ電源が途絶えたことを検知する該検知手段は、画像形成装置で使用のＺＥＲＯＸ回路を兼用することを特徴とした請求項１に記載の画像形成装置。