JP2006297812A - 画像記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遮断装置の開閉にかかわらず、安全インタロックスイッチの開閉状態を検知できる回路を備えた画像記録装置を提供する。
【解決手段】開閉カバーと、開閉カバーの開閉動作と連動して開閉するスイッチＳＷ１と、画像記録装置内の機器に電力を供給する低圧電源ＳＭＰＳと、待機時に低圧電源の第１の出力を遮断する遮断装置Ｑ１と、遮断装置の出力がスイッチを介して供給される高圧電源回路と、遮断装置の出力がスイッチを介することなく供給される負荷と、低圧電源の第２の出力が供給され画像記録装置を制御するマイクロコントローラＣＰＵ１とを備えた画像記録装置において、マイクロコントローラは、ツェナダイオードの電圧の有，無により、スイッチの閉，開を検知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像を記録する画像記録装置に関し、特にその安全インタロックスイッチの開閉検知に関するものである。

電子写真プロセスを用いた画像記録装置は、少なくとも紙葉体を搬送するための紙搬送路と電子写真プロセスを構成するための高圧電源回路を有する。また、紙搬送路中で紙葉体が滞留した場合、その滞留した紙葉体を取り除くための開閉可能なカバーを備え、また開閉可能なカバーを開け電子写真プロセスを構成する感光体や現像器、帯電器、トナー容器などを取り外すことにより滞留した紙葉体を取り除くことができるような構成になっていることが多い。

高圧電源回路は、電子写真プロセスにおける帯電電圧、現像電圧、転写電圧を作成する。これらは数百から数千ボルトの電圧であり、人体に直接触れると危険である。これらの電圧は取り外し可能な感光体や現像器、帯電器に印加する必要があり、感光体や現像器、帯電器を取り外した際に高電圧が発生する電極が露出することになる。この危険を回避するため、開閉可能なカバーが開けられると機械的に高圧電源回路の駆動電圧が遮断される構成が採用されている。この機構のことを一般に安全インタロックスイッチと呼ぶ。

安全インタロックスイッチの開閉状態は電子写真プロセスの制御全体を司るマイクロコントローラでも検知される。開閉可能なカバーが開けられると、感光体が外光に曝されるため開閉可能なカバーを閉じた後感光体を初期状態にするための前処理が必要となる。マイクロコントローラは開閉可能なカバーの開け閉めを検知するとこの前処理を行う。安全インタロックスイッチの開閉状態の検知は高圧電源回路の駆動電圧を検知する手法が簡便であり、もっとも安価に構成することができる。

一方、昨今のエネルギー消費量削減の必要性から画像記録装置が待機状態のときの消費電力を削減するため、不要な電力の供給を遮断する構成が採用されている。この種画像記録装置が待機状態のとき（省電力モードということもある）、高圧電源回路は動作しておらず、高圧電源回路の駆動電圧を遮断することは消費電力削減の有効な手段である。

高圧電源回路の駆動電圧は、画像記録装置に備えられた商用電源を絶縁降圧して所望の電圧を作成する低圧電源回路により作成される。低圧電源回路は２種類以上の電圧値の電圧を作成する場合が多く、普通マイクロコントローラなどの制御回路に供与される電圧に比べて、高圧電源回路や紙葉体の搬送に用いられるモータの駆動電圧は高い。また、高圧電源回路や紙葉体の搬送に用いられるモータの駆動電圧は共通である場合が多い。

待機状態のときの消費電力を削減するためには、モータへの電力供給を遮断することも有効な手法である。モータと高圧電源回路の駆動電圧は共通であるため、出来得れば共通の遮断装置を使用することが経済的である。しかしながら、共通の遮断装置を使用すると高圧電源回路の駆動電圧が遮断されてしまい、安全インタロックスイッチの開閉状態が検知できなくなってしまう。

この問題を解決するために、特許文献１では、低圧電源の高圧電源回路（この案件ではモータも含まれている）駆動電圧出力端（２４Ｖ）、遮断装置、安全インタロックスイッチ、高圧電源回路入力の順番で配置する。そして、遮断装置と安全インタロックスイッチの間にダイオードを介してマイクロコントローラなどの制御回路に供与される電圧（３．３Ｖ）を供給する。これにより遮断装置が開いたとき、ダイオードを介して安全インタロックスイッチに３．３Ｖを供給し、安全インタロックスイッチの開閉状態の検知を可能とすることが提案されている（特許文献１）。
特開２００４−１０９１６６号公報

特許文献１には、画像記録装置が待機状態となって遮断装置が開いたときの、高圧電源回路の駆動電圧を検知する回路を追加することが記載されている。しかし、待機時の検知回路を、画像形成時すなわち遮断装置が開いていないときの高圧電源回路の駆動電圧を検知する回路とは別に設けることは不経済である。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、遮断装置の開閉にかかわらず、安全インタロックスイッチの開閉状態を検知できる回路を備えた画像記録装置を提供することを課題とするものである。

前記課題を解決するため、本発明では、画像記録装置を次の（１）のとおりに構成する。

（１）内部点検用の開閉カバーと、前記開閉カバーの開閉動作と連動して開閉するスイッチと、商用電源を降圧して画像記録装置内の機器に電力を供給する低圧電源と、画像記録装置の待機時に前記低圧電源の第１の出力を遮断する遮断装置と、前記遮断装置の出力が前記スイッチを介して供給される高圧電源回路と、前記遮断装置の出力が前記スイッチを介することなく供給される負荷と、前記低圧電源の第２の出力が供給され画像記録装置を制御するマイクロコントローラとを備えた画像記録装置において、
前記第２の出力側にアノードを、前記遮断装置および前記スイッチの共通接続点側にカソードを接続した第１のダイオードと、
抵抗とツェナダイオードの直列回路からなり、前記スイッチを介して高圧電源回路に供給される電圧を分圧し、分圧電圧である前記ツェナダイオードの電圧を前記マイクロコントローラに供給する分圧回路と、を備え、
前記マイクロコントローラは、前記ツェナダイオードの電圧の有，無により、前記スイッチの閉，開を検知する画像記録装置。

本発明によれば、安全インタロックスイッチが挿入された高圧電源回路への電力供給とそれ以外の回路への電力供給を待機時に遮断する遮断装置を共通にできるとともに、遮断装置の開閉にかかわらず、安全インタロックスイッチの開閉状態を検知できる回路を備えた画像記録装置を提供することができる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、画像記録装置の実施例により詳しく説明する。

図１は、実施例１である“画像記録装置”における電源装置の構成を示す回路図である。

図１において、ＳＭＰＳは商用電源を絶縁降圧して２４Ｖと３．３Ｖの出力を作成する低圧電源回路である。本実施例ではマイクロコントローラなどの制御系回路の駆動電圧は３．３Ｖ、高圧電源回路やモータなどの駆動電圧は２４Ｖとしている。ＨＶＰＳは高圧電源回路、ＭＯＴＯＲはモータである。ＣＰＵ１はマイクロコントローラであり、画像記録装置の制御をつかさどる。ＣＰＵ１のＰＯ１は出力ポート、ＰＩ１は入力ポートである。Ｑ１は遮断装置であるＭＯＳＦＥＴであり、バイポーラトランジスタＱ２を介してＣＰＵ１のＰＯ１に接続され、ＣＰＵ１により遮断導通状態を制御される。ＳＷ１は安全インタロックスイッチであり、図示しない、内部点検用の開閉カバーの開閉に連動して開閉動作する。ダイオードＤ１は制御系回路の駆動電圧側をアノード、遮断装置Ｑ１と安全インタロックスイッチＳＷ１を接続しているノード側をカソードとして接続される。

高圧電源回路ＨＶＰＳへの駆動電圧の供給は、遮断装置Ｑ１、安全インタロックスイッチＳＷ１を介して行われる。また、待機時で遮断装置Ｑ１が遮断状態のときはダイオードＤ１が導通状態となり、制御系回路の駆動電圧３．３Ｖが安全インタロックスイッチＳＷ１へ供給される。抵抗Ｒ３、ツェナダイオードＺＤ１は高圧電源回路駆動電圧をツェナダイオードＺＤ１のツェナ電圧でクランプする。ツェナダイオードＺＤ１のツェナ電圧はＣＰＵ１の入力ポートＰＩ１のＨｉｇｈ側スライスレベル以上、入力可能最大電圧以下に設定されている。ＣＰＵ１は、ＰＩ１の入力電圧を監視して、高圧電源回路に駆動電圧が供給されているか否かにより、不図示の開閉カバーが閉か開かを検知する。

開閉カバーが開いているときは、安全インタロックスイッチＳＷ１は開いており、高圧電源回路の駆動電圧は０ＶとなりＰＩ１の入力電圧も０Ｖとなる。開閉カバーが閉じているときは、安全インタロックスイッチＳＷ１は閉じている。このとき遮断装置Ｑ１が導通状態であれば高圧電源回路の駆動電圧は２４Ｖであり、遮断状態でれば３．３Ｖである。どちらの場合も入力ポートＰＩ１の入力電圧はツェナダイオードＺＤ１のツェナ電圧にクランプされ、Ｈｉｇｈ状態となり、遮断装置Ｑ１の状態にかかわらず安全インタロックスイッチが閉じていることを検知できる。

以上説明したように、本実施例によれば、安全インタロックスイッチが挿入された高圧電源回路への電力供給とモータへの電力供給を、待機時に遮断する遮断装置を共通にできるとともに、遮断装置の開閉にかかわらず、安全インタロックスイッチの開閉状態を検知できる回路を備えた画像記録装置を提供することができる。

図２は実施例２である“画像記録装置”における電源装置の構成を示す回路図である。

図２において図１と異なるのはツェナダイオードＺＤ１のかわりに抵抗Ｒ４が取り付けられ、また抵抗Ｒ３とＲ４で分圧された電圧がマイクロコントローラＣＰＵ２のアナログデジタル変換ポートＡＤに入力されていることである。

不図示の開閉カバーが開いているときは、安全インタロックスイッチＳＷ１は開いており、高圧電源回路の駆動電圧は０Ｖとなりアナログデジタル変換ポートＡＤの入力電圧も０Ｖとなる。開閉カバーが閉じているときは、安全インタロックスイッチＳＷ１は閉じている。このとき遮断装置Ｑ１が導通状態であれば高圧電源回路ＨＶＰＳの駆動電圧は２４Ｖであり、遮断状態でれば３．３Ｖである。高圧電源回路ＨＶＰＳの駆動電圧が２４Ｖのときマイクロコントローラのアナログデジタル入力ポートＡＤの電圧が３．３Ｖを超えぬようＲ３とＲ４の抵抗は設定される。たとえば、Ｒ３とＲ４の比を７：１に設定すれば高圧電源回路ＨＶＰＳの駆動電圧が２４Ｖのときアナログデジタル入力ポートＡＤは３Ｖとなる。また、高圧電源回路ＨＶＰＳの駆動電圧が３．３Ｖの場合は０．４Ｖ程度となる。したがって、安全インタロックスイッチＳＷ１の開閉はアナログデジタル入力ポートＡＤが０．２Ｖ以上か否かで判断できる。

ツェナダイオードにくらべて抵抗のほうが安価であり、実施例２は実施例１に比べて安価に回路を構成できるが、遮断装置Ｑ１が遮断状態での安全インタロックスイッチの開，閉状態での電位差が小さく、検知の際のＳ／Ｎ比が悪くなる。

図３は実施例３である“画像記録装置”における電源装置の構成を示す回路図である。

図３において図１と異なるのは、ツェナダイオードＺＤ１の代りにトランジスタＱ３で構成した電圧変換回路を用いていることである。

図１の場合、ツェナダイオードＺＤ１のツェナ電圧のばらつきが問題となる場合がある。たとえば、制御系回路の駆動電圧がより低い電圧になった場合、ツェナ電圧のばらつきにより所望の電圧範囲内にＰＩ１の入力電圧を収めきれない場合が生じる。

本実施例では、トランジスタ電圧変換回路を用いているので、このような問題は生じない。実施例１、２に比べて検知の際のＳ／Ｎ比が最もよい手法である。

図４に実施例４である“画像記録装置”における電源装置の構成を示す回路図である。

図４において図１と異なるのは、安全インタロックスイッチＳＷ１が不要なモータＭＯＴＯＲへの駆動電圧供給分岐点から、ダイオードＤ１のカソード端に至るところにダイオードＤ２が挿入されていることである。これにより遮断装置Ｑ１が遮断状態となったとき制御系回路の駆動電圧がダイオードＤ１を介してモータＭＯＴＯＲへ供給されることを防ぎ、実施例１に比べてさらに待機時の消費電力を削減することができる。

図５は実施例５である“画像記録装置”における電源装置の構成を示す回路図である。

図５において図２と異なるのは、ダイオードＤ１が削除され、マイクロコントローラＣＰＵ１がアナログデジタル変換ポートＡＤを備えたＣＰＵ２から汎用入力ポートＰＩ１を備えたＣＰＵ１に変更されていることである。

本実施例の特徴は、画像記録装置待機時の遮断装置Ｑ１の制御の仕方にある。
待機時、マイクロコントローラＣＰＵ１は出力ポートＰＯ１を断続的にオンオフさせる。それにより、遮断装置Ｑ１は断続的に遮断，導通を繰り返す。

ユーザが画像記録装置の開閉カバーを開けて作業をする場合、短くとも数秒は開状態を維持する。その数秒の間にマイクロコントローラＣＰＵ１は一度でも開閉カバーの開状態を検知できればよい。したがって、待機時、マイクロコントローラＣＰＵ１は数百ミリ秒に一度、極めて短時間、遮断装置Ｑ１を導通状態にして、そのときの高圧電源回路の駆動電圧を監視すればよい。たとえば５００ｍｓのあいだに５０ｍｓだけ遮断装置Ｑ１を導通させるようにした場合、２４Ｖで駆動する負荷の容量性負荷が極めて小さければ消費電力は１０分の１に削減できる。

本実施例の手法では、新たに部品を追加することがなく、構成は極めて安価である。ただし、モータなどの安全インタロックスイッチの不要な負荷への完全な電力供給の遮断は出来ない。

実施例１における電源装置の構成を示す回路図 実施例２における電源装置の構成を示す回路図 実施例３における電源装置の構成を示す回路図 実施例４における電源装置の構成を示す回路図 実施例５における電源装置の構成を示す回路図

符号の説明

ＳＭＰＳ 低圧電源回路
ＨＶＰＳ 高圧電源回路
ＭＯＴＯＲ モータ
ＣＰＵ１ マイクロコントローラ
Ｑ１ 遮断装置
ＳＷ１ 安全インタロックスイッチ

Claims (5)

1. 内部点検用の開閉カバーと、前記開閉カバーの開閉動作と連動して開閉するスイッチと、商用電源を降圧して画像記録装置内の機器に電力を供給する低圧電源と、画像記録装置の待機時に前記低圧電源の第１の出力を遮断する遮断装置と、前記遮断装置の出力が前記スイッチを介して供給される高圧電源回路と、前記遮断装置の出力が前記スイッチを介することなく供給される負荷と、前記低圧電源の第２の出力が供給され画像記録装置を制御するマイクロコントローラとを備えた画像記録装置において、
   前記第２の出力側にアノードを、前記遮断装置および前記スイッチの共通接続点側にカソードを接続した第１のダイオードと、
   抵抗とツェナダイオードの直列回路からなり、前記スイッチを介して高圧電源回路に供給される電圧を分圧し、分圧電圧である前記ツェナダイオードの電圧を前記マイクロコントローラに供給する分圧回路と、を備え、
   前記マイクロコントローラは、前記ツェナダイオードの電圧の有，無により、前記スイッチの閉，開を検知することを特徴とする画像記録装置。
2. 内部点検用の開閉カバーと、前記開閉カバーの開閉動作と連動して開閉するスイッチと、商用電源を降圧して画像記録装置内の機器に電力を供給する低圧電源と、画像記録装置の待機時に前記低圧電源の第１の出力を遮断する遮断装置と、前記遮断装置の出力が前記スイッチを介して供給される高圧電源回路と、前記遮断装置の出力が前記スイッチを介することなく供給される負荷と、前記低圧電源の第２の出力が供給され画像記録装置を制御するマイクロコントローラとを備えた画像記録装置において、
   前記第２の出力側にアノードを、前記遮断装置および前記スイッチの共通接続点側にカソードを接続した第１のダイオードと、
   複数の抵抗の直列回路からなり、前記スイッチを介して高圧電源回路に供給される電圧を分圧し、分圧電圧を前記マイクロコントローラに供給する分圧回路と、を備え、
   前記マイクロコントローラは、前記分圧電圧が所定値以上であるか否かにより、前記スイッチの閉，開を検知することを特徴とする画像記録装置。
3. 内部点検用の開閉カバーと、前記開閉カバーの開閉動作と連動して開閉するスイッチと、商用電源を降圧して画像記録装置内の機器に電力を供給する低圧電源と、画像記録装置の待機時に前記低圧電源の第１の出力を遮断する遮断装置と、前記遮断装置の出力が前記スイッチを介して供給される高圧電源回路と、前記遮断装置の出力が前記スイッチを介することなく供給される負荷と、前記低圧電源の第２の出力が供給され画像記録装置を制御するマイクロコントローラとを備えた画像記録装置において、
   前記第２の出力側にアノードを、前記遮断装置および前記スイッチの共通接続点側にカソードを接続した第１のダイオードと、
   複数の抵抗の直列回路からなり、前記スイッチを介して高圧電源回路に供給される電圧を分圧する分圧回路と、
   前記分圧回路で分圧した電圧をベースに入力し、プルアップされたコレクタの電圧をマイクロコントローラへ供給するトランジスタと、を備え、
   前記マイクロコントローラは、前記コレクタの電圧が所定値以下か否かにより前記スイッチの閉，開を検知することを特徴とする画像記録装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の画像記録装置において、
   前記遮断装置と前記スイッチの間に、前記遮断装置側にアノードが前記スイッチ側にカソードが接続された第２のダイオードを挿入し、
   前記低圧電源の第１の出力は、前記遮断装置と前記第２のダイオードのアノードとの共通接続点から前記負荷に供給されることを特徴とする画像記録装置。
5. 内部点検用の開閉カバーと、前記開閉カバーの開閉動作と連動して開閉するスイッチと、商用電源を降圧して画像記録装置内の機器に電力を供給する低圧電源と、画像記録装置の待機時に前記低圧電源の第１の出力を遮断する遮断装置と、前記遮断装置の出力が前記スイッチを介して供給される高圧電源回路と、前記遮断装置の出力が前記スイッチを介することなく供給される負荷と、前記低圧電源の第２の出力が供給され画像記録装置を制御するマイクロコントローラとを備えた画像記録装置において、
   複数の抵抗の直列回路からなり、前記スイッチを介して高圧電源回路に供給される電圧を分圧し、分圧電圧を前記マイクロコントローラに供給する分圧回路と、を備え、
   前記マイクロコントローラは、画像記録装置の待機時に前記遮断装置を断続的に閉状態に制御し、待機時以外のときに継続的に閉状態に制御するとともに、前記遮断装置の閉状態における前記分圧電圧を監視し、前記分圧電圧が所定値以上であるか否かにより、前記スイッチの閉，開を検知することを特徴とする画像記録装置。

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