JP2007102008A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、画像形成装置に関し、より詳細には、電源電圧の降下を検知して動作を制御する画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly to an image forming apparatus that detects a drop in power supply voltage and controls operation.
電子写真方式を用いた画像形成装置においては、トナーを定着させるための定着装置が大電力を消費するため、電源ケーブルに大電流が流れることによって電圧低下を招いてしまうことがある。例えば、画像形成装置が連続印刷を実行した場合など、トナーを用紙に定着させるために定着装置内にもうけられた定着ローラの表面の熱がトナーと用紙によって奪われる。それによって、定着ローラの表面温度が低下するので、定着装置に備えられた熱源、例えば、1200W程度のヒータランプに通電を行ってこれを補償する。その結果、例えば、定格電圧100VのAC電源であれば、12アンペア程度の電流が、画像形成装置からコンセントまでの間をつなぐ電源ケーブルに流れる。そのため、電源ケーブルのインピーダンスによって、画像形成装置の電源入力部に至るまでに相応の電圧降下が生じる。 In an image forming apparatus using an electrophotographic system, a fixing device for fixing toner consumes a large amount of power, so that a large current flows through a power cable, which may cause a voltage drop. For example, when the image forming apparatus executes continuous printing, the heat of the surface of the fixing roller provided in the fixing device for fixing the toner to the paper is taken away by the toner and the paper. As a result, the surface temperature of the fixing roller is lowered, so that a heat source provided in the fixing device, for example, a heater lamp of about 1200 W is energized to compensate for this. As a result, for example, in the case of an AC power supply with a rated voltage of 100 V, a current of about 12 amperes flows through the power cable connecting the image forming apparatus to the outlet. Therefore, a corresponding voltage drop occurs until the power input unit of the image forming apparatus is reached due to the impedance of the power cable.
そこで、電源電圧の低下に伴って、装置の動作を制御するマイクロコンピュータが暴走することを回避するために、電源入力部の電圧が基準値以下に低下したことを検出して電源電圧低下対策処理を行った後に初期状態に復帰させる処理を行うものがある(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, in order to avoid the runaway of the microcomputer that controls the operation of the device due to a drop in the power supply voltage, it is detected that the voltage at the power input section has dropped below the reference value and the power supply voltage drop countermeasure process There is one that performs processing to return to the initial state after performing (see, for example, Patent Document 1).
前記基準値の設定に際しては、定格電圧に電源電圧変動に対するマージンを持たせるように考慮される。即ち、前記マージンは、通常の使用条件で想定される電源電圧変動あるいは電源ケーブルのインピーダンスによる電圧降下によって電源電圧が基準値を下回らない程度の値に設定される。そして、電源電圧が前記基準値以上であれば、画像形成装置は、正常に動作するように設計されている。
電源事情は画像形成装置が設置される地域や場所、ユーザーの使用環境によってそれぞれに異なる。このため、電源のインピーダンスが高くて電圧降下が大きかったり、他の機器と電源を共用したりする環境下では、電源電圧が基準値よりも降下することがある。 The power supply situation varies depending on the area and location where the image forming apparatus is installed and the usage environment of the user. For this reason, in an environment where the impedance of the power supply is high and the voltage drop is large, or the power supply is shared with other devices, the power supply voltage may drop below the reference value.
電圧降下が印刷途中に検知された場合、画像形成装置が印刷動作を即時中断し、初期状態へ復帰すると印刷中の用紙は装置内部に滞留しジャムになる。実際、多くの場合、電圧降下は印刷途中に検知される。定着装置への熱供給が行われる割合はウォームアップ中もしくは印刷中が高いからである。一旦ジャムが発生した場合、印刷処理を再開するには、紙詰まりの原因となっている機内の用紙を使用者が取り除き、印刷処理を最初からやり直す必要がり、ユーザーの手を煩わすことになる。また、電源電圧降下を検知して装置が初期化されると、ユーザーが操作パネル等で設定したジョブの内容が初期化されてしまうため、再設定が必要になる。従って、電源電圧降下を回避できるように画像形成装置を制御することが好ましい。 When a voltage drop is detected during printing, the image forming apparatus immediately suspends the printing operation, and when returning to the initial state, the paper being printed stays in the apparatus and jams. In fact, in many cases, a voltage drop is detected during printing. This is because the rate at which heat is supplied to the fixing device is high during warm-up or printing. Once a jam has occurred, in order to resume the printing process, the user needs to remove the paper in the machine that is causing the paper jam and restart the printing process from the beginning, which bothers the user. Further, when the apparatus is initialized by detecting the power supply voltage drop, the contents of the job set by the user on the operation panel or the like are initialized, so that resetting is necessary. Therefore, it is preferable to control the image forming apparatus so as to avoid a power supply voltage drop.
電源入力部での電源電圧が降下した場合に、装置の動作を中断、初期化せずに印刷動作あるいはウォームアップ動作を継続できる画像形成装置が望まれている。 There is a demand for an image forming apparatus that can continue a printing operation or a warm-up operation without interrupting or initializing the operation of the apparatus when the power supply voltage at the power input section drops.
この発明は、画像形成に係る動作中の消費電力を制御する画像形成制御部と、前記消費電力の上限値と下限値とを予め設定する電力設定部と、電力配線を介して外部から入力される電源の電圧であって前記電力配線を電源電流が流れることによって生じる電圧降下を伴う電源電圧を前記画像形成に係る動作中に検知する電源電圧検知部とを備え、前記画像形成制御部が、前記電源電圧を所定の電圧以上に保つように前記上限値と下限値との範囲内で前記消費電力を制御することを特徴とする画像形成装置を提供する。 According to the present invention, an image formation control unit that controls power consumption during operation related to image formation, a power setting unit that presets an upper limit value and a lower limit value of the power consumption, and an external input via a power wiring. A power supply voltage detection unit that detects a power supply voltage with a voltage drop caused by a power supply current flowing through the power wiring during operation related to the image formation, and the image formation control unit, An image forming apparatus is provided, wherein the power consumption is controlled within a range between the upper limit value and the lower limit value so that the power supply voltage is maintained at a predetermined voltage or higher.
ここで、画像形成装置とは、画像データを受けて記録媒体に印刷処理する装置であり、例えば、プリンタ、複写機、ファクシミリあるいはそれらを複合した複合機などが画像形成装置に含まれる。画像形成に係る動作とは、単に印刷処理中の動作を指すのではなく、例えば、電源投入後の初期化動作や、ウォームアップ中の動作など、画像形成に伴って必要となる準備の動作や印刷後の後処理の動作をも含む。また、電源電流および電源電圧とは、電流あるいは電圧の実効値を示すものであってもよいが、実行値に限らず、例えば瞬時的な最大値や、実効値と相関をもつ他の指標であってもよい。指標の選択は装置の特性に応じて、装置の設計者が適宜選択すればよい。また、前記上限値と下限値とは、画像形成装置が設置される環境に応じてサービスエンジニアもしくはユーザーが設定するものであってもよい。 Here, the image forming apparatus is an apparatus that receives image data and prints it on a recording medium. For example, the image forming apparatus includes a printer, a copier, a facsimile, or a complex machine that combines them. The operation related to image formation does not simply indicate an operation during the printing process, but includes, for example, an initialization operation after turning on the power, an operation during warm-up, and a preparation operation necessary for image formation. Also includes post-processing operations after printing. The power supply current and the power supply voltage may indicate the effective value of the current or voltage. However, the power supply current and the power supply voltage are not limited to the execution value, and may be, for example, an instantaneous maximum value or another index correlated with the effective value. There may be. The index may be selected as appropriate by the apparatus designer in accordance with the characteristics of the apparatus. Further, the upper limit value and the lower limit value may be set by a service engineer or a user according to the environment in which the image forming apparatus is installed.
電源の電圧降下は、画像形成装置から電源系統側を見たときの交流電源の内部インピーダンスにより生じる。前記電力配線がインピーダンス成分を有することにより生じる。前記インピーダンス成分は、電力配線の配線抵抗を含む。 The voltage drop of the power supply is caused by the internal impedance of the AC power supply when the power supply system side is viewed from the image forming apparatus. This occurs when the power wiring has an impedance component. The impedance component includes a wiring resistance of the power wiring.
この発明の画像形成装置は、前記画像形成制御部が、前記電源電圧を所定の電圧以上に保つように前記上限値と下限値との範囲内で前記消費電力を制御するので、電源電圧が降下すると前記画像形成制御部が消費電力を抑制して電源電流を減少させ、従って電圧降下を減少させようとする。反面、電源電圧が前記所定の電圧にたいして十分高い場合は消費電力を増大させ、十分な電力を供給して短時間に画像形成を行うように制御する。これによって、電圧降下によって画像形成動作が中断しあるいは装置が初期化されるのを回避しつつ、短時間で画像形成を行うように最適な電力が画像形成装置に供給される。換言すれば、画像形成装置の設置環境に応じて消費電力が制御されるので、前記所定電圧以下に電源電圧が降下して印刷中断やJAMが頻発するような事態を回避することができる。従って、ユーザーは、発生したJAMを復帰させたり印刷処理を再設定するために手を煩わされたりすることがない。この発明は、電源事情の悪い条件下で画像形成装置を使用する場合にとりわけ有効である。 In the image forming apparatus according to the present invention, the image forming control unit controls the power consumption within the range between the upper limit value and the lower limit value so as to keep the power supply voltage at a predetermined voltage or higher. Then, the image formation control unit suppresses power consumption to reduce the power supply current, and thus tries to reduce the voltage drop. On the other hand, when the power supply voltage is sufficiently higher than the predetermined voltage, the power consumption is increased, and control is performed so that image formation is performed in a short time by supplying sufficient power. As a result, optimal power is supplied to the image forming apparatus so as to perform image formation in a short time while avoiding interruption of the image forming operation or initialization of the apparatus due to a voltage drop. In other words, since the power consumption is controlled according to the installation environment of the image forming apparatus, it is possible to avoid a situation in which the power supply voltage drops below the predetermined voltage and printing is interrupted or JAM occurs frequently. Therefore, the user is not bothered to restore the generated JAM or reset the print processing. The present invention is particularly effective when the image forming apparatus is used under conditions where power supply conditions are poor.
前記消費電力を画像形成装置に入力される電源電流と前記電源電圧との計測結果に基づいて取得する消費電力取得部をさらに備えていてもよい。このようにすれば、電源電圧と電源電流の計測結果に基づいて正確に画像形成装置の消費電力を取得し、画像形成制御部が消費電力を精度よく変えて制御することができる。 A power consumption acquisition unit that acquires the power consumption based on a measurement result of the power supply current input to the image forming apparatus and the power supply voltage may be further provided. In this way, it is possible to accurately acquire the power consumption of the image forming apparatus based on the measurement result of the power supply voltage and the power supply current, and the image formation control unit can control the power consumption by accurately changing the power consumption.
また、前記画像形成制御部が、電子写真方式の画像形成に係る動作中の消費電力を制御し、前記消費電力を前記上限値と前記下限値との範囲内にするために定着部への供給電力を変えるように制御するものであってもよい。このようにすれば、前記画像形成制御部は、消費電力を前記上限値と下限値との範囲内に収めながらできるだけ短時間に印字ジョブが終了するような電力を定着部に供給するように制御することができる。 Further, the image formation control unit controls power consumption during operation related to electrophotographic image formation, and supplies the power consumption to the fixing unit in order to keep the power consumption within the range between the upper limit value and the lower limit value. You may control to change electric power. In this case, the image formation control unit controls the power supply so that the print job is completed in as short a time as possible while keeping the power consumption within the range between the upper limit value and the lower limit value. can do.
あるいは、前記消費電力を、前記定着部の制御情報に基づいて推測することにより取得する消費電力取得部をさらに備えていてもよい。ここで、前記制御信号は、例えば定着部への通電のオン/オフ信号であって、前記電力取得部は所定期間内の前記オン時間から定着部の消費電力を推定し、それに定着部以外の消費電力の推定値を加えて画像形成装置全体の消費電力を推定してもよい。画像形成装置の消費電力のうち大半が定着部の消費電力であるので、定着部の電力を精度よく推定できれば全体の消費電力の推定が成り立つ。あるいは、前記制御信号は、定着部への通電を制御する位相制御信号であってもよい。このようにすれば、複雑な計測部を用いることなく消費電力を取得することができる。 Alternatively, a power consumption acquisition unit that acquires the power consumption by estimating the power consumption based on control information of the fixing unit may be further provided. Here, the control signal is, for example, an on / off signal for energizing the fixing unit, and the power acquisition unit estimates power consumption of the fixing unit from the on-time within a predetermined period, and other than the fixing unit. An estimated value of power consumption may be added to estimate the power consumption of the entire image forming apparatus. Since most of the power consumption of the image forming apparatus is the power consumption of the fixing unit, if the power of the fixing unit can be estimated accurately, the estimation of the total power consumption is valid. Alternatively, the control signal may be a phase control signal for controlling energization to the fixing unit. In this way, power consumption can be acquired without using a complicated measuring unit.
前記画像形成制御部が、前記消費電力の制御に応じて印字速度を変えるように動作を制御するものであってもよい。このようにすれば、定着部へ供給する電力に見合った印字速度にすることによって、定着不良の発生を回避することができる。 The image formation control unit may control an operation so as to change a printing speed according to the control of the power consumption. In this way, it is possible to avoid the occurrence of fixing failure by setting the printing speed to match the power supplied to the fixing unit.
あるいは、前記画像形成制御部が、前記消費電力の制御に応じて印字用紙の給紙間隔を変えるように動作を制御するものであってもよい。このようにすれば、定着部へ供給する電力に応じて印字用紙を間欠的に給紙することによって、定着不良の発生を回避することができる。 Alternatively, the image formation control unit may control the operation so as to change the paper feed interval of the printing paper in accordance with the control of the power consumption. In this way, it is possible to avoid the occurrence of fixing failure by intermittently feeding the printing paper according to the power supplied to the fixing unit.
以下、図面を用いてこの発明をさらに詳述する。以下の説明により、この発明をよりよく理解することが可能であろう。なお、以下の説明は、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。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. The following description will provide a better understanding of the present invention. In addition, the following description is an illustration in all points, Comprising: It should be thought that it is not restrictive.
<画像形成装置の機構的構成>
図2は、この発明の画像形成装置の機構的な構成の一例を示す説明図である。図2において、画像形成装置71は、画像読取装置にて読み込まれた画像や、画像形成装置71に外部から接続された機器(例えばパーソナルコンピュータなどの画像処理装置)からのデータを画像として記録出力する電子写真方式のプリンタである。
<Mechanical configuration of image forming apparatus>
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a mechanical configuration of the image forming apparatus according to the present invention. In FIG. 2, the
画像形成装置71には、感光体ドラム202を中心に、画像形成プロセスの各機能を担う各プロセスユニットが配置されこれらにより画像形成部が形成されている。感光体ドラム202の周囲には、帯電手段203、現像部としての現像ユニット200、転写ローラ207、クリーニングユニット208および光走査ユニット204等がこの順に配置されている。
In the
帯電手段203は、感光体ドラム202の表面を均一に帯電させるものである。光走査ユニット204は、均一に帯電された感光体ドラム202上に光像を走査して静電潜像を書き込むものである。現像ユニット200は、光走査ユニット204により書き込まれた静電潜像を現像ユニット200から供給される現像剤により顕像化するものである。また、現像ユニット200は、当該ユニットへトナーを供給するトナー収容部72が取り付けられている。転写ローラ207は、感光体ドラム202上に顕像化された画像を記録材である用紙上に転写して用紙上に可視画像を形成する転写部として機能する。クリーニングユニット208は、感光体ドラム202上に残留した現像剤を除去して感光体ドラム202上に新たな画像を記録することを可能にするものである。
The charging
画像形成装置71の下部には、画像形成装置71本体内に内装された供給トレイ201が配置されている。供給トレイ201は、記録材(用紙)を収容する記録材収容トレイである。供給トレイ201に収容された用紙は、ピックアップローラ209等により所定の時間間隔で1枚ずつ分離され、レジストローラ210まで搬送され、レジストローラ210により感光体ドラム202に形成された画像とのタイミング同期がはかられ、転写ローラ207と感光体ドラム202との間に順次供給される。そして感光体ドラム202上に記録再現された画像は転写ローラ207に印加された転写電圧によって帯電したトナーに作用する静電気力の作用によって用紙上に転写される。なお、供給トレイ201への用紙の補給は、画像形成装置71の正面側(操作側)に、供給トレイ201を引き出して行なう。
Below the
図2では、画像形成装置71の機内に、3枚の用紙S1,S2,S3が所定の間隔で搬送されている。用紙の搬送タイミングは、後述する制御基板30によって制御される。
画像形成装置71内上部には、定着装置205が配置されている。定着装置205は、画像が転写された用紙を順次受け入れて、定着ローラ211と加圧ローラ212等により、熱と圧力により用紙上に転写された現像画像を定着するものである。
In FIG. 2, three sheets S1, S2, and S3 are conveyed at predetermined intervals in the
A fixing
画像が記録された用紙は、さらに上方搬送される。そして、画像形成装置71の外装に備えられた積載トレイ70に排出される。両面画像形成や後処理が指定されている場合には、積載トレイ70に向けて用紙を排出するが、用紙後端部を反転ローラ213狭持させた状態で反転ローラ213を逆転させる。そして、上記用紙を逆方向、つまり両面画像形成や後処理の為に設けられた搬送路の方向に、反転搬送する。
The sheet on which the image is recorded is further conveyed upward. Then, it is discharged to a stacking
制御基板30は、前述した画像形成に係る各部の動作を制御するための回路基板である。制御基板30には、各センサーからの信号を入力し、付加への信号を出力する入出力回路、図示しないホストコンピュータとのやり取りを行う通信回路、各入力信号や通信の制御を実行するためのマイクロコンピュータ11、マイクロコンピュータ11が実行する処理の手順を格納したROM、マイクロコンピュータが画像やデータを処理するためのワークエリアを提供するRAM、データを保持する不揮発性メモリ素子などが搭載されている。
The
電源電圧を検知して消費電力を変える制御は、主として図2の制御基板30のマイクロコンピュータ11と図示しないROMに格納された制御プログラムによって実行される。即ち、画像形成に係る動作を制御する画像形成制御部は、マイクロコンピュータ11が前記制御プログラムに従って処理を実行し、各入力信号の状態に基づいて制御を行うことにより実現される。
Control for detecting power supply voltage and changing power consumption is executed mainly by the
<電気的構成>
図1は、画像形成装置71の電気的な構成の一例を示すブロック図である。図1において、AC電源入力端子1からのAC電源電圧は、消費電力計測回路19を経てDC電源回路7および定着電力制御回路15に入力され、さらに、AC電圧検知回路5に入力される。DC電源回路7から出力されるDC電源電圧は、画像形成部23や制御基板30に供給される。画像形成部23は、画像形成に係る動作を行うブロックであって、負荷、即ち、前述の画像形成装置71の帯電手段203、光走査ユニット204、転写ローラ207、ピックアップローラ209、レジストローラ210などの負荷を駆動し、あるいは用紙搬送路S1〜S3に配置されて前記用紙搬送路中を通過する用紙を検知する複数の用紙検知センサーをはじめとして画像形成装置71内に配置されるセンサーを含む。また、制御基板30は、AC電圧検知回路5によって検知される電源電圧、消費電力計測回路19によって検知される画像形成装置71の消費電力および検知画像形成部23の各センサーの状態を判定し、画像形成部23の各負荷を駆動し、定着ヒータランプ17へ供給する電力を制御する定着電圧制御回路15への制御信号を出力する。さらに、ユーザーに画像形成装置71の状態を知らせ、かつ画像形成に関する指示を入力させるための操作パネル21を制御する。
<Electrical configuration>
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of an electrical configuration of the
消費電力取得部としての消費電力計測回路19は、AC電源入力端子1を経てAC電圧が画像形成装置71に入力される部分に配置される回路であって、電源電圧と電流とを計測して画像形成装置71の消費電力を計測する。なお、画像形成装置71の消費電力は他の方法でも取得し得るので、消費電力計測回路19はこの発明の必須の構成要素ではない。消費電力計測回路19は、電力測定器などに用いられている公知の回路を適用して実現することができる。より詳細には、電磁誘導を利用した電流検出回路と、電圧検出回路、電流検出回路によって検出された電源電流波形と電圧検出回路によって検出された電源電圧波形とに基づき力率を考慮してAC電力を計算する計算部とで構成される。
The power
電源電圧検知部としてのAC電圧検知回路5は、AC電源電圧を検知するブロックである。AC電圧検知回路5の検知結果は制御基板30へ提供され、マイクロコンピュータ11がAC電源の電圧降下の状態を判定し得るように構成される。AC電圧検知回路5は、電圧計などに用いられている公知の回路を適用して実現することができる。マイクロコンピュータ11は、AC電源の電圧が予め定められたしきい値よりも降下した場合に、マイクロコンピュータ11の暴走を回避するために画像形成装置71の画像形成に係る動作を中断して負荷を遮断すると共に、カウンターや保存すべきデータの退避処理を行う。
The AC
定着電力制御回路15は、マイクロコンピュータ11の制御に応じて、定着装置205へ供給する電力を制御するための回路である。定着装置205の定着ローラ211の内部には、定着ローラ211を過熱してローラの表面を所定の温度に保つための定着ヒータランプ17が設けられており、定着電力制御回路15は、定着ヒータランプ17に供給するAC電圧を位相制御して、通電時の供給電力を制御すると共に、定着ローラ211の表面が所定温度以上になったときには定着ヒータランプ17へのAC電圧供給を遮断して定着ローラ211の表面が所定の温度になるように制御する。定着電力制御回路15は、例えば、トライアックやサイリスタなどの電力スイッチング素子と、前記スイッチング素子のオン/オフを制御するための公知の制御回路で構成することが可能である。この実施形態においては、定着ヒータランプ17は、電力スイッチング素子によって位相制御され、供給電力を連続的に変えることができるように構成されているものとする。ただし、定着ヒータランプ17の制御方法は位相制御に限定されるものではなく、供給される電力を複数段階に変えることができるものであればよい。例えば、電源波形の半波ごとにオン/オフを制御して平均電力を制御するものや、AC電源を一旦直流に変換してインバータ回路で駆動するものであってもよい。
The fixing
また、制御基板30は、操作パネル21と信号をやり取りし、画像形成装置71の状態や制御情報を表示し、ユーザーに画像形成に係る各種の設定や指示を入力させることができる。マイクロコンピュータ11は、画像形成に係る動作中の画像形成装置71の消費電力の上限値と下限値とを予め操作パネル21を介してユーザーに設定させることができる。前記電力設定部としての機能は、マイクロコンピュータ11が、操作基板30の図示しないROMに格納された制御プログラムを実行し、操作パネル21を用いてユーザーに消費電力の上限値と下限値とを設定させることによって実現される。
In addition, the
ここで、前記消費電力の上限値は、電源の電流容量を考慮したうえで設定させる。電源容量の定格は、当該電源に設けられる安全ブレーカーの遮断特性に依存する。前記安全ブレーカーの遮断特性は、日本においては電気用品安全法に規定された基準を満足するように設計される。例えば、一般的な110V用の15A定格の特性は、17.2Aの電流をブレーカーの温度上昇がほぼ一定になるまで通じたときに自動的に動作しないが、22.5Aの電流を通じたときに30秒以内に作動せず、かつ60秒以内に作動し、55Aの電流を通じたときに1秒以内に作動せず、かつ30秒以内に作動するといったものである。このようなブレーカーの遮断特性の範囲内に画像形成装置71の消費電力の上限を収めるように前記消費電力の上限値を設定させる。
Here, the upper limit value of the power consumption is set in consideration of the current capacity of the power source. The rating of the power capacity depends on the breaking characteristics of the safety breaker provided in the power source. The safety breaker breaking characteristics are designed to satisfy the standards defined in the Electrical Appliance and Material Safety Law in Japan. For example, a typical 15V rated characteristic for 110V does not operate automatically when a current of 17.2A is passed until the temperature rise of the breaker becomes almost constant, but when a current of 22.5A is passed. It does not operate within 30 seconds, operates within 60 seconds, does not operate within 1 second, and operates within 30 seconds when a 55 A current is passed through. The upper limit value of the power consumption is set so that the upper limit of the power consumption of the
<電源電圧の検知に基づく消費電力の制御>
(実施の形態1)
図3は、図1のマイクロコンピュータ11が、AC電圧検知回路5で検知された電源電圧の情報に基づいて定着電力を制御し、これによって画像形成装置の消費電力を制御する様子の一例を示すタイムチャートである。図3(a)の縦軸は、AC電圧検知回路の検知に基づいてマイクロコンピュータ11が把握した電源電圧の値であり、横軸は時間である。Vresetは、電源電圧が当該レベルよりも降下した場合に制御基板30内の保護回路が検知してマイクロコンピュータ11が暴走を回避するために退避処理と画像形成処理の中断を含む保護動作を実行するしきい値電圧である。また、図3(b)の縦軸は図1の消費電力計測回路19、あるいは消費電力計測回路19を備えない画像形成装置にあっては消費電力を推定する代替手段によって把握された画像形成装置の消費電力であり、横軸は時間である。ここで、AC電圧検知回路5で検知されるAC電源電圧は、前記電力スイッチング素子によるスイッチングの周期に比べて長い期間の実効値であり、好ましくは5〜6周期の期間の実効値である。従って、電圧波形の瞬時値を与えるものではないが、電圧の変化を数周期の遅れで検知するものである。
<Control of power consumption based on detection of power supply voltage>
(Embodiment 1)
FIG. 3 shows an example of how the
図3で、時刻T1までは画像形成装置が待機状態にあって、その消費電力はP0である。待機中は装置の動作部分が少なく、印字用紙の通過によって定着部の熱が奪われることも無いので画像形成中に比べると消費電力は少ない。時刻T1で、画像形成の要求を受けて画像形成に係る動作が開始される。マイクロコンピュータ11は、画像形成装置の消費電力が予め定められた下限値Pminに近いがPminを下回らない程度の電力を消費するよう定着ヒータランプ17への供給電力を決定し、決定した電力を供給するような定着電力制御回路15への制御信号を出力する。画像形成装置の消費電力を目標の値にするために定着ヒータランプ17へ供給すべき電力は、予め画像形成装置の標準的な電力消費特性をデータベースとして記憶しておき、記憶されたデータベースに基づいて決定すればよい。前記データベースは、一例として定着ヒータランプ17を位相制御するものの場合、目標の消費電力とAC電圧検知回路5で検知された電源電圧とから制御すべき位相角を与えるようなデータテーブルとして提供される。
In FIG. 3, the image forming apparatus is in a standby state until time T 1 , and its power consumption is P 0 . During standby, there are few operating parts of the apparatus, and the heat of the fixing unit is not taken away by the passage of printing paper, so the power consumption is less than during image formation. At time T 1 , in response to a request for image formation, an operation related to image formation is started. The
図3に示すように、前記データベースに基づいて定着ヒータランプ17への供給電力を制御した結果、画像形成装置の消費電力がP1になり、前記消費電力のP0からP1への増加に伴って電源電圧がV0からV1へ降下する。AC電圧検知回路5は、電源電圧がV1に降下したことを検知する。V0からV1への電圧降下があるものの、前述の保護動作のしきい値電圧Vresetよりも十分大きいので、マイクロコンピュータ11は時刻T2において定着ヒータランプ17への供給電力をさらに一段階増やす。この結果、画像形成装置の消費電力はP2になり、電源電圧はV2になる。
As shown in FIG. 3, as a result of controlling the power supplied to the fixing
電源電圧V2は、Vresetに対してまだ余裕があるので、マイクロコンピュータ11は時刻T3において定着ヒータランプ17への供給電力をさらに一段階増やす。この結果、画像形成装置の消費電力はP3になり、電源電圧はV3になる。
電源電圧V3はなお、Vresetに対して余裕があるので、マイクロコンピュータ11は時刻T4において定着ヒータランプ17への供給電力をさらに一段階増やす。この結果、画像形成装置の消費電力は上限値Pmaxに近いP4になり、電源電圧はV4になる。
Since the power supply voltage V 2 still has room for V reset , the
Since the power supply voltage V 3 still has room for V reset , the
電源電圧V3はなお、Vresetに対して余裕があるが、画像形成装置の消費電力が上限値Pmaxに近いので、マイクロコンピュータ11は、定着ヒータランプ17への供給電力を画像形成動作が終了する時刻T5まで維持する。
なお、画像形成動作を開始した直後は、定着への消費電力が少ないが、待機中に定着部に蓄えられている熱量によって印字用紙は十分に定着される。定着部への供給電力を段階的に切換える制御は、定着部の熱量が印字用紙に奪われて定着不良が生じる前に終了させるようにする。
以上の例は、電源が安定しており電圧降下が少ない場合の電力制御の例である。
Although the power supply voltage V 3 still has room for V reset , the power consumption of the image forming apparatus is close to the upper limit value P max , so that the
Immediately after the start of the image forming operation, the power consumption for fixing is small, but the printing paper is sufficiently fixed by the amount of heat stored in the fixing unit during standby. The control for switching the power supplied to the fixing unit stepwise is terminated before the heat amount of the fixing unit is taken by the printing paper and a fixing failure occurs.
The above example is an example of power control when the power source is stable and the voltage drop is small.
(実施の形態2)
次に、電源の電圧降下が大きい場合の例を説明する。
図4は、図1のマイクロコンピュータ11が、AC電圧検知回路5で検知された電源電圧の情報に基づいて定着電力を制御し、これによって画像形成装置の消費電力を制御する様子の異なる一例を示すタイムチャートである。
(Embodiment 2)
Next, an example in which the voltage drop of the power supply is large will be described.
FIG. 4 shows a different example in which the
図4で、時刻T11までは画像形成装置が待機状態にあって、その消費電力はP10である。時刻T10で、画像形成の要求を受けて画像形成に係る動作が開始された結果、画像形成装置の消費電力がP11になり、前記消費電力のP10からP11への増加に伴って電源電圧がV10からV11へ降下する。AC電圧検知回路5は、電源電圧がV11に降下したことを検知する。V10からV11への電圧降下があるものの、前述の保護動作のしきい値電圧Vresetよりも十分大きいので、マイクロコンピュータ11は時刻T12において定着ヒータランプ17への供給電力をさらに一段階増やす。この結果、画像形成装置の消費電力はP12になり、電源電圧はV12になる。
In FIG. 4, the image forming apparatus is in a standby state until time T 11 , and its power consumption is P 10 . At time T 10, the result of operation according a request is received image formed in the image formation is started, the power consumption of the image forming apparatus becomes P 11, with a P 10 of the power consumption increase to P 11 supply voltage drops from V 10 to V 11. AC
電源電圧V12は、Vresetに対してまだ余裕があるので、マイクロコンピュータ11は時刻T13において定着ヒータランプ17への供給電力をさらに一段階増やす。この結果、画像形成装置の消費電力はP13になり、電源電圧はV13になる。
電源電圧V13はなお、Vresetに対する十分な余裕がない。従って、マイクロコンピュータ11は時刻T14において定着ヒータランプ17への供給電力を一段階減らす。画像形成装置の消費電力はP14になり、電源電圧はV14になる。マイクロコンピュータ11は、定着ヒータランプ17への前記供給電力を画像形成動作が終了する時刻T15まで維持する。
以上の例は、電圧降下が大きい場合の電力制御の例である。
Since the power supply voltage V 12 still has room for V reset , the
The power supply voltage V 13 still does not have a sufficient margin for V reset . Therefore, the
The above example is an example of power control when the voltage drop is large.
(実施の形態3)
実施の形態1,2は、マイクロコンピュータ11が、定着ヒータランプ17への供給電力を段階的に切換える制御について説明した。しかし、電圧降下が配線抵抗に起因するものであれば、電圧降下は電源電流に比例する。図1のように消費電力計測回路19を有する装置は、電力計測のために電源電流を計測するので、電源電流の情報を得ることができる。従って、例えば、待機状態から画像形成動作を開始したときの電源電流の増加分をマイクロコンピュータ11が把握し、AC電圧検知回路5で電源電圧の降下を把握すれば、電源電流の増加と電源電圧の降下との関係から、電源電圧Vresetに対して余裕を持たせた電源電圧の目標値を与える電源電流を推測することができ、推測した電源電流と目標の電源電圧とに対応する消費電力を推測することができる。そして、推測した消費電力に対応する定着ヒータランプ17への供給電力を前述したデータベースに基づいて決定することができる。
(Embodiment 3)
In the first and second embodiments, the control in which the
図5は、図1のマイクロコンピュータ11が、消費電力計測回路19から取得した電源電流と、AC電圧検知回路5で検知された電源電圧との情報に基づいて定着電力を制御し、これによって画像形成装置の消費電力を制御する様子のさらに異なる一例を示すタイムチャートである。
In FIG. 5, the
図5で、時刻T21までは画像形成装置が待機状態にあって、その消費電力はP20である。このときの電源電流をI20とする。時刻T20で、画像形成の要求を受けて画像形成に係る動作が開始された結果、画像形成装置の消費電力がP21になり、前記消費電力のP20からP21への増加に伴って電源電圧がV20からV21へ降下する。消費電力P21のときの電源電流をI21とする。このとき、消費電力計測回路19は、消費電力がP21、電源電流がI20からI21になったことを検知する。また、AC電圧検知回路5は、電源電圧がV11に降下したことを検知する。マイクロコンピュータ11は、前記電源電流の変化と電源電圧の降下から定着ヒータランプ17への供給電力を決定し、時刻T22で前記供給電力を切換える。
In FIG. 5, the image forming apparatus is in a standby state until time T 21 , and its power consumption is P 20 . The power supply current at this time is I 20 . As a result of the start of the operation related to image formation in response to the request for image formation at time T 20 , the power consumption of the image forming apparatus becomes P 21 , and the power consumption increases from P 20 to P 21 . supply voltage drops from V 20 to V 21. Power current when the power consumption P 21 and I 21. At this time, the power
図6は、この実施形態において消費電力計測回路19で検知した電源電流とAC電圧検知回路5で検知した電源電圧との関係を示すグラフである。前述のように、時刻T21までは電源電流がI20、電源電圧がV20であり、図6で、この状態に対応するをS20で示している。時刻T21以降、電源電流がI21、電源電圧がV21になる。この点をS21で示している。S20とS21とを直線で結び、この直線上で電源電圧のしきい値Vresetに対して所定の余裕を持たせた点をStargetとする。Stargetを与える電源電圧Vtarget、電源電流Itargetと、予め定めた力率から消費電力Ptargetを求め、前記消費電力Ptargetに対応する定着ヒータランプ17への供給電力を前述のデータベースに基づいて決定することができる。このようにして推定した消費電力Ptargetを与えるように、マイクロコンピュータ11は、時刻T23において、定着ヒータランプ17への供給電力を制御する。その結果、実際の電源電流がI22、電源電圧がV22になる。これは、図6で動作点S22に対応する。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the power supply current detected by the power
検知された電源電圧V22は、前述の電源電圧の目標値よりも少ないので、マイクロコンピュータ11は時刻T23において定着ヒータランプ17への供給電力を少し増やす。この結果、画像形成装置の消費電力はP23になり、電源電圧はV23になる。これは、図6で動作点S23に対応する。
Supply voltage V 22 that is detected, because less than the target value of the aforementioned power supply voltage, the
電源電圧V23は、Vresetに対する十分な余裕があるので、マイクロコンピュータ11は、定着ヒータランプ17への前記供給電力を画像形成動作が終了する時刻T25まで前記供給電力を維持する。
以上のように、電源電流の変化と電圧降下から定着ヒータランプ17へ供給する電力を求めることにより、実施の形態1,2の手法に比べて短い時間で定着ヒータランプ17への供給電力を最適値に切換えることができる。
Supply voltage V 23, so there is enough room for the V reset, the
As described above, by obtaining the power supplied to the fixing
最後に、前述した実施の形態の他にも、この発明について種々の変形例があり得ることは明らかである。そのような変形例は、この発明の特徴及び範囲に属さないと解釈されるべきものではない。本発明の範囲には、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とが含まれることが意図される。 Finally, it is apparent that there can be various modifications of the present invention in addition to the above-described embodiment. Such variations are not to be construed as not belonging to the features and scope of the invention. The scope of the present invention is intended to include all modifications within the meaning and range equivalent to the scope of the claims.
1 AC電源入力端子
5 AC電源電圧検知回路
7 DC電源回路
11 マイクロコンピュータ
15 定着電力制御回路
17 定着ヒータランプ
19 消費電力計測回路
21 操作パネル
23 画像形成部
30 制御基板
50 トナー供給経路
53、79 トナーボトル位置決め部
54 トナーボトル
60 現像ローラ
70 積載トレイ
71 画像形成装置
72 トナー収容部
200 現像槽、現像ユニット
201 供給トレイ
202 感光体ドラム
203 帯電手段
204 光走査ユニット
205 定着装置
207 転写ローラ
208 クリーニングユニット
209 ピックアップローラ
210 レジストローラ
211 定着ローラ
212 加圧ローラ
213 反転ローラ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記消費電力の上限値と下限値とを予め設定する電力設定部と、
電力配線を介して外部から入力される電源の電圧であって前記電力配線を電源電流が流れることによって生じる電圧降下を伴う電源電圧を前記画像形成に係る動作中に検知する電源電圧検知部とを備え、
前記画像形成制御部が、前記電源電圧を所定の電圧以上に保つように前記上限値と下限値との範囲内で前記消費電力を制御することを特徴とする画像形成装置。 An image formation control unit for controlling power consumption during operation related to image formation;
A power setting unit for presetting an upper limit value and a lower limit value of the power consumption;
A power supply voltage detection unit that detects a power supply voltage that is input from the outside through a power wiring and includes a voltage drop caused by a power supply current flowing through the power wiring during the operation related to the image formation; Prepared,
The image forming apparatus, wherein the image forming control unit controls the power consumption within a range between the upper limit value and the lower limit value so as to keep the power supply voltage at a predetermined voltage or higher.
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