JP2007240650A - 画像形成装置、電源供給制御方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 キャパシタ制御部112は、OFF/SLEEPモード時にも電源供給を必要とする電気部品114に、サブ電源として、商用主電源の使用時に生じた余分の電力を蓄電するキャパシタバンク105から、OFF/SLEEPモード時の電源を供給する制御を行う。又、OFF/SLEEPモード時のキャパシタ制御部へもキャパシタの電源を供給する。電源供給先への商用主電源⇔キャパシタ電源の切換え制御は、キャパシタ制御部112からの制御信号118によって行う。
【選択図】 図4
Description
この種の装置の中でも、特に電子写真方式の画像形成動作を行う装置におけるエネルギの消費の大きな要素は、トナーを記録媒体へ定着する際に用いるヒータの電力であり、省電力化の対象となっている。従来から省エネモードとして採用されている、OFFモード、SLEEPモード或いは待機モード(画像形成動作に必要な定着温度よりやや低い一定の温度に保たれる)において、定着用ヒータに対しても、それぞれの温度状態を保持することにより、省電力化が図られている。
また、画像形成動作に必要な定着温度にそれまでの装置状態の温度から立ち上げる動作、即ち、電源SW-ON、OFF、SLEEP、待機の各モード又はリカバリー動作状態からの立ち上げを行う際、立ち上げに要する時間を短縮化して高い省電力効果を得るようにし、又使用者に待ち時間を感じさせないために、早期復帰が求められる。
従って、この早期復帰の間に消費される電力は、かなり大きなものとなる。このために、充放電可能なキャパシタユニットを画像形成装置に装備し、定着温度への立ち上げ時にこのキャパシタに充電された電力を定着ヒータ用の補助電源に用いている画像形成装置がある。また、キャパシタに充電された電圧を、画像形成装置の定着部以外に対する電力供給用とすることで、商用電源からの電力をその分だけ多く定着ヒータに使用できるようにする方式のものもある。
上記のような補助電源を用いた従来技術を示す文献として、下記特許文献1記載の画像形成装置を例示することができる。この従来例では、消費電力に余裕が生じた場合に、主電源から供給される電力を蓄える蓄電装置を有し、画像形成装置として電力が不足するか、或いは更なる電力が必要となる場合に、画像形成動作時、待機時のいずれにあっても、蓄電装置からのDC電源を補助電源として使用する方式が提案されている。
図12に示す回路において、キャパシタよりなる蓄電装置105は、定着DCヒータ140を駆動するための電源として、専ら用いられる。蓄電装置105に対する充放電は、充電器107、DC/DCコンバータ108を介して行われる。
充電器107は、DC/DCコンバータ(DDC)106を有し、充電時に、主電源である電源部127から供給される電源105をこのコンバータによって、キャパシタよりなる蓄電装置105の定格電圧に合せて電圧変換する。なお、電源部127は、商用AC電源に繋げ、常時電源供給が可能である。
DC/DCコンバータ108は、放電時に、充電器107に充電された電圧121,122を定着DCヒータ140に供給する電圧123に変換する。
画像形成動作時及びOFF、SLEEP、待機の各モードにわたって、常時電力供給が必要な電気部品114へは、電源部127から電源119が供給される。この電気部品114は、例えば、除湿ヒータ131、OFF/SLEEPモードからの復帰要因となる動作を感知して復帰用信号を発生するADF原稿センサ129、原稿セットセンサ130等が挙げられる。
キャパシタ制御部112は、充電ON/OFF信号116,放電ON/OFF信号117により、所定のタイミングでキャパシタ105の充放電を制御する。また、キャパシタ制御部112は、画像形成装置の主制御部(不図示)からの信号126により、OFF/SLEEPモードとその他のモードを判別可能とする。キャパシタ制御部112には、上記制御機能を実現する手段として、ROM110に格納されたプログムラやデータに従って、演算機能等を実行するCPU109、CPU109が実行するためのプログラムやデータを格納したROM110、CPU109のワークエリアとして使用されるRAM111等を備える。
電源部127は、画像形成動作、OFF、SLEEP、待機の各モードに常時使用され、必要な電源を、商用電源128から生成している。電源部127で生成された各電源は、キャパシタ制御部の電源125,蓄電装置105充電用の電源115、OFF、SLEEPの各モードにも電源の供給が必要な電気部品114に供給される。
よって、いずれの従来例においても、OFF/SLEEPモード時においては、必要な電力は全て商用電源の電力に依存する仕組みとなっている。なお、OFFモード時の電源は、上記の電気部品等のほか、これらの電気部品を監視している主制御部にも供給される。また、SLEEPモード時は、OFFモード時の供給先に加えて、USB等のネットワーク監視部分が立ち上がっているので、ここへも電源が供給される。また、結露防止を目的として、OFF/SLEEPモード時のみに除湿ヒータをONしている構成もある。
従って、OFF/SLEEPモード時においては、上記した供給先へ数十W程度の電力源が必要となる。この程度の電力源であっても、商用電源からの供給による場合には、省電力にとっては、マイナス要因となるし、又環境や電気代への負担となるので、この負担を減らすことが求められるが、上記した従来技術においても考慮されていないように、これまで対応策が提案されず、未解決となっている。
本発明は、OFF/SLEEPモード時の動作を行う省電力機能を備えた従来の画像形成装置において生じる上記したマイナス要因を解消し、更なる省電力化を図ることを解決すべき課題とする。
請求項2の発明は、請求項1に記載された画像形成装置において、前記電源供給制御部は、OFF/SLEEPモード時に該当する供給先への電源を主電源と蓄電装置の間で切換える制御を行う手段を備えたことを特徴とし、このようにすることによって上記課題を解決するものである。
請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載された画像形成装置において、蓄電装置からの電源の供給を受ける前記OFF/SLEEPモード時の供給先が、画像形成モードへの復帰用信号を発生する手段及びネットワーク監視手段の中の少なくとも1手段であることを特徴とし、このようにすることによって上記課題を解決するものである。
蓄電装置からの電源の供給を受ける前記OFF/SLEEPモード時の供給先に前記充放電制御部を含むことを特徴とし、このようにすることによって上記課題を解決するものである。
請求項6の発明は、請求項5に記載された画像形成装置において、前記電源供給制御部は、OFF/SLEEPモード時に、前記蓄電装置に充電された電荷が全て放電された場合に、前記充放電制御部への電源供給を停止させることを特徴とし、このようにすることによって上記課題を解決するものである。
請求項7の発明は、請求項5又は6に記載された画像形成装置において、OFF/SLEEPモードへの移行に先立ち、前記充放電制御部は、蓄電装置の充電制御を行うことを特徴とし、このようにすることによって上記課題を解決するものである。
請求項10の発明は、請求項9に記載された電源供給制御方法において、OFF/SLEEPモード時に、前記蓄電装置に充電された電荷が全て放電された場合に、前記充放電制御部への電源供給を停止させる工程を行うことを特徴とし、このようにすることによって上記課題を解決するものである。
請求項11の発明は、請求項8乃至10のいずれかに記載された電源供給制御方法において、OFF/SLEEPモードへの移行に先立ち、蓄電装置を充電する充電制御工程を行うことを特徴とし、このようにすることによって上記課題を解決するものである。
また、OFF/SLEEPモード時に、蓄電した蓄電装置の電源を全て放電した場合に、充放電制御部への電源供給を停止させるようにしたので、さらに消費電力を低減できる(請求項6,10)。
また、OFF/SLEEPモードへの移行に先立ち、蓄電装置の充電を行うようにしたことにより、OFF/SLEEPモード時に蓄電装置からの電力を長期に使用できるので、省電力に寄与し、動作を安定化させる(請求項7,11)。
また、プログラムによりOFF/SLEEPモード時に電源の供給が必要な構成部品への所期の電源供給の制御機能を装備するようにしたので、容易に機能実現手段を構成することが可能になる(請求項12)。
なお、以下に示す実施形態は、本発明を電子写真方式のカラー複写機をベースにしたMFPに実施した形態を示す。ただ、MFPは1実施例であり、これ以外の画像形成装置である、複写機、プリンタ、ファクシミリ、MFP等の画像形成装置に実施しても良い。また、形成する画像はカラーである必要は無く、モノクロ画像であっても、本例と同様に実施可能である。
「MFP(複合型画像形成装置)の概要」
図1は、本発明の実施形態に係わる電子写真方式のカラー複写機をベースにしたMFPの概略構成を示す。
図1に示すMFPにおいて、装置の略中央に画像形成部1が配置され、画像形成部1の下方に給紙部2が配置されている。給紙部2は、各段に給紙トレイ21を備えており、必要に応じて別の給紙装置22を増設することができる。画像形成部1の上方には、原稿を読取る読取部3が配設されている。画像形成部1の左側には排紙収納部4が形成され、画像形成された記録紙が排紙収納される。
画像形成部1は、所謂タンデム方式と呼ばれる方式でカラー画像を作成するための仕組みを有し、無端ベルト状の中間転写ベルト5の上に、各色成分(通常、イエロー:Y、マゼンタ:M、シアン:C、ブラック:BK)の作像部6が並列配置され、各々、感光体ドラム61と、その周囲に、帯電装置62、レーザ光による走査露光装置7、トナーによる現像装置63及びトナーのクリーニング装置64とを備える。
この方式の作像プロセスでは、感光体ドラム61に形成された各色成分のトナー画像が、感光体ドラム61と同期回転する中間転写ベルト5に転写される過程で重ね合わされ、カラー画像として合成される。
また、中間転写ベルト5上に転写されたカラー画像は、給紙部2から供給される記録紙に転写装置51によって転写される。
給紙部2においては、給紙トレイ21に未使用の記録紙が収納されており、回動可能に支持された底板24が最上位の記録紙をピックアップローラ25に当接可能な位置まで上昇させる。底板24の上昇によりピックアップローラ25に当接した記録紙は、給紙ローラ26,27の回転により、最上紙は給紙トレイ21から送り出され、レジストローラ23へと搬送される。
レジストローラ23は、記録紙の搬送を一時止め、感光体ドラム61から転写された中間転写ベルト5上のトナー像と記録紙の先端との位置関係が所定の位置になるタイミングで、再び回転を開始するように制御される。
転写装置51によってトナー像が転写された記録紙は、排紙収納部4への処理経路に配置された定着装置8を通して、トナー像が記録紙に定着される。定着処理は、トナー像の載った記録紙をヒータにより高温に加熱されたローラ間を通すことで、記録紙にトナー像を圧着させる。
CCDにより読込まれた画像信号は、デジタル化され、画像形成出力用データを得るため、補正・変換等の画像処理が施される。
画像処理により得られた画像形成出力用データに基づいて、走査露光装置7内のLD:レーザダイオード(不図示)の発光を制御することにより、感光体ドラム61に光書込みを行い、感光体表面に静電潜像が形成される。なお、光書込みは、主・副2次元走査方式で行われ、LDからの走査光ビームは、主走査に係わる回転ポリゴンミラー、fθ等の補正レンズや伝達光学系を介して、副走査方向に回転する感光体ドラム61の感光体表面に投射される。
なお、本例ではMFPとして、上述した複写機能の他に、FAX機能、プリンタ機能及びスキャナ機能を持つ。FAX機能は、FAX送信において、読取部3で原稿を読取った後、FAX信号に変換し、通信回線への送信を行い、又FAX受信において、通信回線から送られて来るFAX信号を受取った後、プリント出力用データへの処理を経て、画像形成部1で画像形成を行う。また、プリンタ機能は、PC等のホスト機からプリント出力を要求して送られて来る印刷データを受け取った後、プリント出力用データへの処理を経て、画像形成部1で画像形成を行う。また、プリンタ機能は、PC等のホスト機からのスキャナ配信要求に応えて、読取部3で原稿を読取った原稿画像データをホスト機で利用可能な形式のデータへ処理し、通信手段を介して送信する。なお、これらの機能自体は、既存の技術であるから、ここでは、詳細な説明を省略する。
この電源回路は、普通、商用電源に繋いだ主電源から各種デバイスそれぞれに合う電圧の使用電源を供給するように構成される。また、主電源装置から各種デバイスへの電源供給は、使用するモードや機能により異なるので、利用時に行われるユーザの設定条件に従い、主制御部は、主電源装置からの電源を動作させる各種デバイスへ供給する電源供給制御を行う。
主制御部は、CPUを有し、CPUにより各種のプログラムをドライブすることにより装置全体を制御するための機能を提供し、この機能の一部に前記した電源供給制御が含まれる。
本実施形態は、電源供給制御による省電力動作に係わる。なお、電源供給制御は、本案において解決課題とする省電力時の動作以外に、ユーザが利用時に設定した機能や動作条件に従って、複写、FAX、プリンタ、スキャナ等の動作に関係するデバイスに必要な電源を供給するが、ここでは、省電力動作を行う場合の電源供給制御が主要な課題であるから、ここでは詳細な説明を省略する。
待機モードでは、画像形成動作へ直ぐに移行できるスタンバイ状態(即ち、最も立上げに時間のかかる、例えば定着ヒータといった電源供給先でも、短い時間で立上げることが可能な状態)で装置を待機させるようにする。また、OFFモードでは、画像形成が可能な動作状態へ復帰させるためのデバイス(例えば、原稿セットセンサ、ADF開閉センサ、電源キーSW等)と、このデバイスを監視している主制御部のみが立ち上がっており、その他のデバイスには電源供給が行われない。SLEEPモード時は、OFFモード時における前記デバイスに加えて、USB等のネットワーク監視部分が立ち上がっているだけが違っている。ただ、省電力動作と関係無く、結露防止を目的として、OFF/SLEEPモードの省電力動作時のみに除湿ヒータをONするために、電源供給を行う構成もある。
本実施形態では、上記したOFF/SLEEPモードにおいて、サブ電源として設けた蓄電装置の電源を使用する。ここで用いる蓄電装置は、商用電源に繋いだ主電源の使用時に生じる余分の電力を蓄えておき、これをOFF/SLEEPモードの電源として用いることにより、従来、OFF/SLEEPモード時に使用していた商用電源をできるだけ消費せず、省電力効果をより大きくすることを可能にする。
以下に、サブ電源として設けた蓄電装置からOFF/SLEEPモード時に電源の供給が必要な電気部品等(例えば、OFF/SLEEPモードからの復帰要因となる動作を感知して復帰用信号を発生するデバイスや主制御部を構成する回路など)への電源を供給することを可能にした電源回路部の異なる形態の実施例を「実施形態1」〜「実施形態5」として分説する。
本実施形態には、OFF/SLEEPモード時に電源の供給が必要な電気部品等にサブ電源として設けた蓄電装置から電源を供給する電源回路部の基本構成を示す。
図2は、サブ電源としての蓄電装置を備えた本実施形態に係る電源回路部の構成を示す。
図2に示す電源回路部における電源装置は、主電源として商用電源128に繋げた電源部127と、サブ電源として電源部127から充電を受けるキャパシタバンクよりなる蓄電装置105を有する。
キャパシタバンク105中には、キャパシタセル101,102・・・・を直列回路で構成した回路がある。また、キャパシタセル101,102・・・・には、それぞれ並列にバランス回路103,104・・・・を備えている。キャパシタセル101,102・・・・は容量差、内部インピーダンス差といった個体差があり、それぞれのキャパシタセルの充電時間は異なる。仮にキャパシタバンク電圧を目標に充電した場合、キャパシタセルによっては定格電圧を超えて充電され信頼性を損なうことになる。又1個のキャパシタセルが定格電圧になったことを検出し、充電を止めた場合には、キャパシタバンク電圧が目標の電圧に到達せずにキャパシタバンクのエネルギーを十分に得られないことがある。そこで、充電が完了したキャパシタセルから順に充電電流をバイパスして、最終的に全てのキャパシタセル101,102・・・・の充電電圧を同じにするために、このバランス回路103,104・・・・を設けている。
なお、この蓄電装置105に用いるキャパシタセル101,102・・・・は、電気2重層コンデンサを採用できる。電気2重層コンデンサの特性は、放電に従い端子電圧が低下するので、DC/DCコンバータ(DDC)を用いる必要がある。
充電器107は、キャパシタバンク105を充電する。この充電器107には、電源部127からキャパシタバンク充電用の電源115が入力される。キャパシタバンク充電用の電源115は、待機、動作、OFF/SLEEPモードといった画像形成装置の全ての動作モードにて、常時使用されている電源とする。このキャパシタバンク充電用の電源115は、キャパシタバンク105の定格電圧に合わせてDDC106で電圧変換される。
キャパシタバンク105の放電側に設けたDDC108は、キャパシタバンク108からの電源121,122を充電器107経由で電気部品114へ供給する際に、供給先で必要な電圧に変換するコンバータである。
電気部品114は、OFF/SLEEPモード時に電力供給が必要な部品である。この電気部品114として、ここでは、除湿ヒータ131、OFF/SLEEPモードからの復帰要因となる動作を感知して復帰用信号を発生するADF原稿センサ129、原稿セットセンサ130を例示している。
電源部127は、画像形成動作、OFF、SLEEP、待機の各モードで必要な電源を、商用電源128から生成している。電源部127で生成された各電源は、キャパシタ制御部112の電源125,蓄電装置105充電用の電源115として供給される。
画像形成装置がOFF/SLEEPモードの状態においては、キャパシタ制御部112がOFF/SLEEPモードを検出して、充電OFF信号116を発生させ、この信号により充電器107を動作させて、キャパシタバンク105への充電を停止させる。また同時に、放電ON信号117を発生させ、この信号によりDDC108を動作させてキャパシタバンク105から供給先への放電を開始する。この動作により、キャパシタバンク105からOFF/SLEEPモード時に電源を必要とする電気部品114に電源供給を行うことができる。
ただ、この電気部品114は、本例のように除湿ヒータ131、ADF原稿センサ129、原稿セットセンサ130であれば、OFF/SLEEPモード時以外の画像形成動作時や待機モード時においても電源供給が必要で、つまり常時、電源供給が必要となる。従って、こうした条件の電気部品114に対しては、OFF/SLEEPモード時以外は、主電源である電源部127(商用電源128に繋がる)から電源を供給し、電源が変っても、電気部品114には、継続して電源供給を行うようにするための切換え回路を付加することが望ましい。
そこで、電気部品114への電源供給をキャパシタバンク105と電源部127の一方から他方へ切換える電源切換え回路を付加することにより、電源供給を常時必要とする電気部品114への電源回路としての回路構成上の要求に応える。なお、図2に示した電源回路部には、この電源切換え回路113を付加した例が示されている。
図2に示す電源切換え回路113は、キャパシタ制御部112からの制御信号118により、キャパシタバンク105系統の電源123と電源部127系統の電源119を切換える。
電源切り換え回路113は、OFF/SLEEPモードに電力供給が必要な電気部品114への電源124を、キャパシタバンク105からの電源123と、商用電源128から電源部127によって所定電圧のDCに変換された電源119を切換える回路である。商用電源部127からの電源119は、待機モード、画像形成動作、OFF/SLEEPモードといった全ての動作モードにて、常時使用可能な電源とする。
電源切り換え回路113は、FET(Field Effect Transistor)132,133等の素子を用いた簡易な回路で、キャパシタ制御部112からの切換制御信号118によって、電源119と電源123を切り換える。
画像形成装置がOFF/SLEEPモードに移行した際には、主制御部(不図示)からの制御信号126を受取るキャパシタ制御部112がOFF/SLEEPモードを制御信号126から検出して、充電OFF信号116によって、キャパシタバンク105への充電を停止し、放電ON信号117よって、DDC108を動作させてキャパシタバンク105からの放電を開始する。
その後、商用電源部127からの電源119と、キャパシタバンク105からの電源123の切換を制御する、キャパシタ制御部112からの切換制御信号118をhighレベルに変化させる。これによって、インバータ142の出力側はlowレベルとなり、トランジスタQ139がOFF、又FET133がOFFして、商用電源部127からの電源119の電源供給は停止される。また、インバータ143の出力側はlowレベル、インバータ144の出力側はhighレベルとなる。これによって、トランジスタQ138がON、FET132がONして、キャパシタバンク105からの電源123が、OFF/SLEEPモードに電力供給が必要な電気部品114への電源124として供給される。
上記のように電源回路を構成することにより、OFF/SLEEPモード時に電源を必要とする電気部品114への電源供給を、OFF/SLEEPモードから画像形成動作モードへの復帰する際、又画像形成動作モードからOFF/SLEEPモードへ移行する際に、OFF/SLEEPモード時にキャパシタに蓄電された電源を用い、画像形成動作モード時に商用電源を用いる、というように、各モードで電源が変っても、電気部品114には、継続して電源供給を行うことを可能にする。
本実施形態は、サブ電源として設けた蓄電装置を備えた電源回路部の基本構成として示した上記「実施形態1」の回路(図2)をベースに、OFF/SLEEPモード時にキャパシタに蓄電された電源の供給先として、キャパシタ制御部112を加えた電源回路部を示す。つまり、図2に示した電源回路部において、OFF/SLEEPモードに電力供給が必要な電気部品114をサブ電源の供給先としているが、この供給先にキャパシタ制御部112を加えることにより、サブ電源として設けた蓄電装置の利用によるメリットを更に大きくすることを狙いとする。
図4は、サブ電源としての蓄電装置を備えた本実施形態に係る電源回路部の構成を示す。
図4に示す電源回路部は、上記「実施形態1」の回路(図2)において電気部品114への電源供給を、電源切換え回路113によって、電源119と電源123との間で切り換えるようにしたと同様に、キャパシタ制御部112に対しても、電源切換え回路 (II)148を設け、キャパシタバンク105系統の電源147と電源部127系統の電源125の供給を切換えることを可能にする。
図4に示す本実施形態の電源回路は、電源切換え回路 (II)148を新たに設けた以外に、先の実施形態に示した電源回路(図2)と変わらない。なお、本実施形態では、電源切換え回路 (II) 148を設けたので、当然、図2に示した電源部127から常時キャパシタ制御部112に直接に供給可能とした電源125は存在しない。又、電源切換え回路 (I) 113は、図2に示した電源切換え回路113と同一の回路である。
電源切換え回路 (II) 148は、切換制御信号118によって動作するRelay140等の簡易な素子を用いて構成し得る。また、キャパシタバンク105から供給される電源147が、キャパシタ制御部112で利用できる電源と電圧レベルが違う場合は、DDC45等の電圧変換ICを用いて変換するようにしても良い。
画像形成装置がOFF/SLEEPモードに移行した際には、主制御部(不図示)からの制御信号126を受取るキャパシタ制御部112がOFF/SLEEPモードを検出して、充電OFF信号116を発生させ、この信号により充電器107を動作させて、キャパシタバンク105への充電を停止させる。また同時に、放電ON信号117を発生させ、この信号によりDDC108を動作させて、キャパシタバンク105から供給先への放電を開始する。この動作により、キャパシタバンク105からOFF/SLEEPモード時に電源を必要とするキャパシタ制御部112に電源供給を行うことができる。なお、「実施形態1」に示したように、同じタイミングでOFF/SLEEPモード時に電源を必要とする電気部品114へもキャパシタから電源123,124を供給する。
また、電源切換え回路 (II) 148において切換えられる他方の電源である、商用電源から電圧変換され、供給される電源125と、キャパシタからの電源147を切り換える切換制御信号118がキャパシタ制御部112から入力される。このキャパシタ制御部112からの切換制御信号118がhighレベルになれば、トランジスタ149がONして、Relay140の接点が、キャパシタからの電源147に切り替わる。これにより、キャパシタ制御部112の電源用にキャパシタからの電源147を供給できる。
他方、画像形成装置が、OFF/SLEEPモードから復帰した際には、主制御部(不図示)からの制御信号126を受取るキャパシタ制御部112がOFF/SLEEPモードからの復帰を検出して、切換制御信号118をlowレベルに切換える。切換制御信号118がlowレベルに切換われば、トランジスタ149がOFFして、Relay140の接点が、待機モードと画像形成動作モードの動作にても使用可能な商用電源側の電源125に切り替わる。これにより、キャパシタ制御部112の電源用に電源125を供給できる。
本実施形態は、サブ電源として設けた蓄電装置を備えた電源回路部として示した上記「実施形態2」の回路(図4)をベースに、OFF/SLEEPモード時にキャパシタに蓄電された電源の供給動作を確実に行うことを可能にする仕組みを備えた電源回路部を示す。
この仕組みは、「実施形態2」の電源回路(図4)におけるキャパシタ制御部112にキャパシタの充電状態とキャパシタの放電動作状態の検出結果をフィードバックすることにより、キャパシタ制御部112が出力する制御信号である、充電ON/OFF信号116、放電ON/OFF信号117及び切換制御信号118を適正なタイミングで出力することを可能にするものである。なお、以下の実施形態(図5)では、図4の電源回路をベースにした例を示すが、図2の電源回路を対象に実施しても良いことは、勿論である。
図5は、サブ電源としての蓄電装置を備えた本実施形態に係る電源回路部の構成を示す。
図5に示す電源回路部において、上記したフィードバックを行うために、充電器107でキャパシタの充電動作及びキャパシタの充電電圧を検出し、これらの検出結果をキャパシタの充電状態のフィードバック信号150として、キャパシタ制御部112に出力する。また、DDC108でキャパシタの放電動作を検出し、この検出結果をキャパシタの放電状態のフィードバック信号151として、キャパシタ制御部112に出力する。この点が「実施形態2」の電源回路(図4)と異なるが、それ以外は、ハードウェア構成上の違いがない。
図6は、OFF/SLEEPモードへ移行する際の本実施形態に係わる電源供給動作の制御フロー図を示す。
この制御フローは、主制御部(不図示)が発するOFF/SLEEPモードの指示を受取るキャパシタ制御部112の制御動作に従って実行される。キャパシタ制御部112は、指示に従って制御部内のCPU109によってOFF/SLEEPモード時の電源供給動作を実行する制御プログラムをドライブすることにより、この制御フローの動作を実行する。
この電源供給の制御フローの始めに、画像形成装置がOFF/SLEEPモード以外の状態から、OFF/SLEEPモードヘ移行する場合、移行後のモードの動作に必要な制御条件を整える(ステップS101)。
移行後のOFF/SLEEPモードの動作として、先ず、強制的にキャパシタへの充電を停止させる動作を開始する(ステップS102)。充電停止は、キャパシタ制御部112から充電器107に充電OFF信号116を送信し、充電OFF信号116に従って充電器107で充電停止の動作行うことによる。
キャパシタが充電停止状態であることを確認した後、キャパシタからの放電動作を開始する(ステップS104)。キャパシタからの放電は、キャパシタ制御部112からDDC108に放電ON信号117を送信し、放電ON信号117に従ってDDC108でキャパシタバンク105から放電される電圧を変換し、電源123として供給する。
このとき、DDC108は、放電状態を検出し、検出時に放電状態をキャパシタ制御部112にフィードバック信号151として知らせる。従って、キャパシタ制御部112は、所定のタイミングで放電状態を知らせるフィードバック信号151をチェックし、チェック結果により、実際に放電を行っている状態であることが確認できる(ステップS105-YES)まで、このフィードバック信号151のチェックを繰り返す。
キャパシタが放電状態であることを確認した後、次にキャパシタ制御部112は、電源切換え回路 (I) 113及び電源切換え回路 (II) 148にhighレベルの切換制御信号118を送信し、これまで(OFF/SLEEPモードへ移行するまで)電気部品114、キャパシタ制御部112にそれぞれ供給していた商用電源側の電源119、電源125から、キャパシタバンク105からDDC108経由で供給される電源123、電源147に切換えて、供給し(ステップS106)、この制御フローを抜ける。なお、このときの電源切換え回路 (I) 113及び電源切換え回路 (II) 148の動作は、それぞれ上記「実施形態1」にける電源切換え回路113(図3)の説明、上記「実施形態2」にける電源切換え回路 (II) 148(図4)の説明に示す通りである。
上記電源回路(図5)における電源供給制御のフロー(図6)では、キャパシタバンク105に蓄電できる容量が十分に大きく、OFF/SLEEPモードの間の消費によっても、電源切れが生じることがないという場合には、動作上問題が起きない。
ただ、仕様によっては、電源切れが生じる可能性がある場合には、電源を確保し、動作を保証することが必要になる。そこで、以下に示す実施例では、キャパシタの充電電圧における電圧の低下をチェックし、キャパシタの電源が切れる前に、電源を商用電源側に切換え、必要な電源を確保することを可能にする。
キャパシタ制御部112は、high/lowレベルの切換制御信号118を電源切換え回路 (I) 113及び電源切換え回路 (II) 148に送信することにより、電源をキャパシタ側と商用電源側との間で切換えることができることは、上記「実施形態1」の電源切換え回路113(図3)に関する説明、上記「実施形態2」の電源切換え回路 (II) 148(図4)に関する記載に説明した通りである。よって、充電器107で検出しているキャパシタの充電電圧がフィードバックされるキャパシタ制御部112でこのキャパシタの充電電圧の低下により、キャパシタの電源が切れる直前の状態を判断し、供給電源を商用電源側に切換えることが可能になる。
図7に示す制御フローの前半のステップS201〜S206は、図6に示した制御フローのステップS101〜S106と同じであるから、図6を参照して行った上記の説明に代え、ここでは記載を省略する。
OFF/SLEEPモードにおいて電源を必要とする電気部品114、キャパシタ制御部112への電源供給は、キャパシタの電源を最大限に使用することが、ここでは命題であるから、この制御フローでは、ステップS201〜S206を実行することにより、OFF/SLEEPモードへの移行時に供給電源を切換え、その後、切換えたキャパシタバンク105からDDC108経由で供給される電源123、電源147をそれぞれ電気部品114、キャパシタ制御部112へ供給する(ステップS207)。
OFF/SLEEPモードの間、キャパシタの電源を供給し続けるが、この期間が長くなると、蓄電量が消費され使用限界に達する場合があるので、キャパシタ制御部112は、充電器107で検出され、フィードバック信号150として送信されてくるキャパシタの充電電圧を監視する(ステップS208)。
この電源切換を行ったときに、キャパシタからの放電を停止させる必要があるので、この放電停止動作を開始する(ステップS210)。キャパシタからの放電停止は、キャパシタ制御部112からDDC108に放電OFF信号117を送信し、放電OFF信号117に従ってDDC108でキャパシタバンク105から放電される電圧の変換を停止し、電源123、147の出力を0とする。
このとき、DDC108は、放電状態を検出し、検出時に放電状態をキャパシタ制御部112にフィードバック信号151として知らせる。従って、キャパシタ制御部112は、所定のタイミングで放電状態を知らせるフィードバック信号151をチェックし、チェック結果により、実際に放電を行っていない状態であることが確認できる(ステップS211-YES)まで、このフィードバック信号151のチェックを繰り返す。
キャパシタからの放電がなくなった状態であることを確認した(ステップS211-YES)後、この制御フローを抜ける。
図8の線図は、横軸に時間tを、縦軸に商用電源側の電源部127で必要な電力Wをとっている。時間軸上に示す期間(1)はOFF/SLEEPモード以外(画像形成動作モード、待機モード)の期間であり、期間(2)はOFF/SLEEPモードの期間を示している。
期間(1)においては、画像形成に必要な定着ヒータ等への電源供給を行うので、商用電源側の電源部127で必要な電力Wは、大きくなっており、OFF/SLEEPモードの期間(2)に移行すると、小電力になる。
期間(2)の電力は、OFF/SLEEPモード時に電力供給が必要な電気部品等(電気部品114、キャパシタ制御部112等)の全部を商用電源側の電源部127でまかなうとすると、図8中(5)のように、電力量W1で示される電源を必要とする。本実施形態では、図4、図5の電源回路において、キャパシタ側の電源が切れた後、商用電源側の電源部127から電気部品114、キャパシタ制御部112等へ電源を供給する場合(図7の制御フロー、参照)には、W1を必要とする。なお、従来装置(図12)においては、OFF/SLEEPモード時に電力供給が必要な電気部品114へは、商用電源側の電源部127からの電源を供給するので、この場合にも相当する。
また、上記実施形態の電源回路(図2、図4、図5)の電源回路において、OFF/SLEEPモード時に電力供給が必要な電気部品等へキャパシタ側の電源を供給する場合には、商用電源側の電源部127では、図8中(4)のように、電力量W2で示される電源を必要とする。電力量W2は、OFF/SLEEPモード時にキャパシタ側の電源以外に、商用電源側の電源を使用していることを表しており、本実施形態では、主制御部(不図示)への電源や図2の実施形態に示した電源回路のように、キャパシタ制御部112への電源が、商用電源側の電源を供給しているからである。
従って、全部を商用電源側の電源でまかなう場合の電力量W1と、キャパシタ側の電源を使用する場合の電力量W2との差である、図8中(3)に示す分だけOFF/SLEEPモード時に商用電源側の電源部127で必要な電力が低減できる。
本実施形態は、サブ電源として設けた蓄電装置を備えた電源回路部として示した上記「実施形態3」の回路(図5)をベースに、OFF/SLEEPモード時に使用しているキャパシタ側の電源が完全に無くなったときに、キャパシタ制御部112へ供給している商用電源側の電源を遮断し、OFF/SLEEPモード時の電力を更に低減する仕組みを備えた電源回路部を示す。
この仕組みは、「実施形態3」の電源回路(図5)において、電源切換え回路 (II) 148を介してキャパシタ制御部112に供給する商用電源側の電源125を遮断する制御手段を備えて、構成するものである。
図9は、サブ電源としての蓄電装置を備えた本実施形態に係る電源回路部の構成を示す。
図9に示す電源回路部において、商用電源側の電源を供給する主電源としての電源部127には、キャパシタ制御部112用の電源を生成するDDC155と、DDC155の出力ON/OFFをラッチ制御信号152、153により制御可能とするラッチ回路154を設ける。なお、図9に示す電源回路部は、DDC155とラッチ回路154を設け、電源部127でキャパシタ制御部112用の電源を遮断する構成を付加した点が「実施形態3」の電源回路(図5)と異なるが、それ以外は、ハードウェア構成上、違わない。
電源部127からキャパシタ制御部112に供給する電源125の遮断は、キャパシタ制御部112からのラッチをONする制御信号152により制御する。
キャパシタ制御部112は、OFF/SLEEPモード時に使用しているキャパシタ側の電源が完全に無くなったことを、例えば充電器107からのフィードバック信号150に示されるキャパシタの充電電圧により確認し、確認した時点でラッチをONする制御信号152を電源部127に送信する。
電源部127は、受取った制御信号152によって、ラッチ回路154を動作させ、DDC155をラッチし、切換え回路 (II) 148へ出力していた電源125を遮断し、キャパシタ制御部112へ供給していた電源を切る。
なお、上記のようにして、キャパシタ制御部112に供給する電源125を遮断した後、再びキャパシタ制御部112を立ち上げるときには、ラッチ回路154のラッチを解除するが、このラッチをOFFする制御信号153は、主制御部(不図示)から発せられ、ラッチ回路154は、この制御信号153を受けて解除され、電源部127からの電源125がキャパシタ制御部112に供給される。
図10は、本実施形態に係わる電源供給動作の制御フロー図を示す。
この制御フローは、OFF/SLEEPモード時の制御動作の一環として、キャパシタ制御部112によって実行される。キャパシタ制御部112は、上記したような、OFF/SLEEPモード時のキャパシタ制御部112への電源供給の制御フロー(図7)によって、キャパシタ側の電源切れ後に、商用電源側の電源に切換えるが、この切換え時点で本制御フローを起動する。
この制御フローの始めに、OFF/SLEEPモード時に電力供給が必要な電気部品等(電気部品114、キャパシタ制御部112等)への供給電源を商用電源側の電源に切換え、電源供給を開始する(ステップS301)。即ち、キャパシタ制御部112は、電源切換え回路 (I) 113及び電源切換え回路 (II) 148により、これまで電気部品114、キャパシタ制御部112にそれぞれ供給していたキャパシタ側の電源123、電源147を切換えて、商用電源側から電源部127を介して電源119、電源125の供給を開始する。
この電源切換を行ったときに、キャパシタからの放電を停止させる必要があるので、この放電停止動作を開始する(ステップS302)。キャパシタからの放電停止は、キャパシタ制御部112からDDC108に放電OFF信号117を送信し、放電OFF信号117に従ってDDC108でキャパシタバンク105から放電される電圧の変換を停止し、電源123、147の出力を0とする。
このとき、DDC108は、放電状態を検出し、検出時に放電状態をキャパシタ制御部112にフィードバック信号151として知らせる。従って、キャパシタ制御部112は、所定のタイミングで放電状態を知らせるフィードバック信号151をチェックし、チェック結果により、実際に放電を行っていない状態であることが確認できる(ステップS303-YES)まで、このフィードバック信号151のチェックを繰り返す。
次いで、所定のタイミングで繰り返し監視するキャパシタ充電電圧が、キャパシタから全ての電源を放電した状態の電圧値にまで達したか、否かをチェックする(ステップS305)。
この放電状態のチェックで、キャパシタから全ての電源が放電された状態が確認できたときに(ステップS305-YES)、キャパシタ制御部112へ供給している商用電源側の電源125の供給を停止させる(ステップS306)。
この電源の供給停止動作は、キャパシタ制御部112の制御による。即ち、キャパシタ制御部112によって、商用電源側の電源を供給する電源部127内のラッチ回路154にラッチをONする制御信号152が送信され、この制御信号152を受取る電源部127では、ラッチをONする信号によりラッチ回路154を動作させ、DDC155をラッチし、切換え回路 (II) 148へ出力していた電源125を遮断し、キャパシタ制御部112へ供給していた電源の供給を停止する。
上記した電源制御により、電源を供給する必要がないキャパシタ制御部112への電源の供給を停止することで、OFF/SLEEPモード時の電力を更に低減することが可能になる。
本実施形態は、上記実施形態に示した電源回路部にサブ電源として設けた蓄電装置にOFF/SLEEPモードへの移行に先立ち、蓄電装置へ充電を行うことを可能にし、OFF/SLEEPモード時に蓄電装置からの電力を長期に使用できるようにすることで、省電力に寄与し、動作を安定化させることを意図するものである。
この充電動作は、上記図5、図9の各実施形態に示した電源回路部のように、充電器107でキャパシタの充電状態を検出し、検出した充電状態をキャパシタ制御部112にフィードバックする手段を備えた構成があれば、以下に示す制御フローを実行することによって、実現が可能である。
図11は、OFF/SLEEPモードへの移行時に行う、本実施形態に係わる充電動作の制御フロー図を示す。
図11に示す制御フローは、OFF/SLEEPモード時の制御動作の一環として、主制御部(不図示)及びキャパシタ制御部112によって実行される。主制御部は、上記したような、電力供給が必要な電気部品等へキャパシタから電源を供給するOFF/SLEEPモードの動作に移行するのに先立ち、本制御フローを起動する。
本制御フローの始めに、OFF/SLEEPモードへの移行制御に必要な動作条件を整え(本制御フローを実行するための条件設定を含む)、移行の準備をする(ステップS401)。
キャパシタ制御部112を立上げてから、キャパシタ制御部112に充電の開始を指示する。この指示に従い、キャパシタ制御部112は、充電器107に充電ON信号116を送ることで、キャパシタバンク105への充電を開始する(ステップS404)。
この後、キャパシタ制御部112は、充電器107で検出され、フィードバック信号150として送信されてくるキャパシタの充電電圧を監視し、監視している電圧から充電完了を判断する(ステップS405)。
所定のタイミングで繰り返しキャパシタの充電電圧を監視し、キャパシタの充電電圧が充電完了した状態の電圧値にまで達したと判断したときに(ステップS405-YES)、キャパシタ制御部112は、充電OFF信号116を送ることで、キャパシタバンク105への充電を停止する(ステップS406)。
キャパシタへの充電を停止させた後、OFF/SLEEPモードの動作に必要な制御に必要な動作条件を整えて、この動作モードへ移行し(ステップS407)、この制御フローを抜ける。
Claims (12)
- 商用電源に繋いだ主電源及び主電源からの充電を受ける蓄電装置よりなる電源部と、
前記蓄電装置の充放電を制御する充放電制御部と、
前記電源部から供給先への電源の停止・切換えを行う電源供給制御部を有し、
前記電源供給制御部によって画像形成モード、待機モード、OFF/SLEEPモードの各動作時の電源供給を行うことが可能な画像形成装置であって、
OFF/SLEEPモードの動作時に、前記充放電制御部は、蓄電装置の放電制御を行うとともに、前記電源供給制御部は、放電された蓄電装置からの電源をOFF/SLEEPモード時の供給先へ供給する制御を行うことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載された画像形成装置において、
前記電源供給制御部は、OFF/SLEEPモード時に該当する供給先への電源を主電源と蓄電装置の間で切換える制御を行う手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1又は2に記載された画像形成装置において、
前記蓄電装置に電気2重層コンデンサを用いることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載された画像形成装置において、
蓄電装置からの電源の供給を受ける前記OFF/SLEEPモード時の供給先が、画像形成モードへの復帰用信号を発生する手段及びネットワーク監視手段の中の少なくとも1手段であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載された画像形成装置において、
蓄電装置からの電源の供給を受ける前記OFF/SLEEPモード時の供給先に前記充放電制御部を含むことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項5に記載された画像形成装置において、
前記電源供給制御部は、OFF/SLEEPモード時に、前記蓄電装置に充電された電荷が全て放電された場合に、前記充放電制御部への電源供給を停止させることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項5又は6に記載された画像形成装置において、
OFF/SLEEPモードへの移行に先立ち、前記充放電制御部は、蓄電装置の充電制御を行うことを特徴とする画像形成装置。 - 商用電源に繋いだ主電源と主電源により充電され、充放電の制御が可能な蓄電装置よりなる電源部から供給先への電源の停止・切換を行うことにより、画像形成モード、待機モード、OFF/SLEEPモードの各動作時の電源供給を制御する電源供給制御方法であって、
OFF/SLEEPモードの動作時に、蓄電装置の電荷を放電する放電制御工程と、OFF/SLEEPモード時の供給先への電源を主電源と蓄電装置の間で切換えて、供給する電源制御工程を行うことを特徴とする電源供給制御方法。 - 請求項8に記載された電源供給制御方法において、
蓄電装置からの電源の供給を受ける前記OFF/SLEEPモード時の供給先に前記蓄電装置の充放電制御部を含むことを特徴とする電源供給制御方法。 - 請求項9に記載された電源供給制御方法において、
OFF/SLEEPモード時に、前記蓄電装置に充電された電荷が全て放電された場合に、前記充放電制御部への電源供給を停止させる工程を行うことを特徴とする電源供給制御方法。 - 請求項8乃至10のいずれかに記載された電源供給制御方法において、
OFF/SLEEPモードへの移行に先立ち、蓄電装置を充電する充電制御工程を行うことを特徴とする電源供給制御方法。 - コンピュータを請求項8乃至11のいずれかに記載された電源供給制御方法における各工程を実行するための手段として機能させるためのプログラム。
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