JP2007244144A - Power source apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、定常時に外部から供給される電力を用いる電源に加えて、蓄電装置およびその電力を入力源に用いる電源回路を含む補助電源、を備える電源装置に関し、特にこれに限定する意図ではないが機器全体で動作に大きな電力が必要な時に、蓄電装置に貯めた電力をDC負荷に供給し、機器のAC電力が、電源の供給可能な電力を越えないようにする商用AC電力消費の平準化が可能な電源装置に関する。本発明は例えば、外部から給電の途絶時のバックアップ給電、外部電力容量以上の高負荷給電又は外部電力消費の平準化を行う電源装置ならびにプリンタ、複写機およびファクシミリ装置に適用できる。 The present invention relates to a power supply device including a power storage device and an auxiliary power supply including a power supply circuit using the power as an input source in addition to a power supply using electric power supplied from the outside in a steady state, and is not particularly limited to this. However, when a large amount of power is required for the operation of the entire device, the power stored in the power storage device is supplied to the DC load so that the AC power of the device does not exceed the power that can be supplied by the power source. It is related with the power supply device which can be made. The present invention can be applied to, for example, a backup power supply when power supply is interrupted from the outside, a high-load power supply exceeding the external power capacity, or a power supply device that performs leveling of external power consumption, and a printer, copying machine, and facsimile apparatus.
例えば複写機,プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置は、感光体とその周囲に設けられる帯電器部,露光部,現像部,転写部等からなる作象部と、その転写部で転写紙に転写されたトナー象を定着するための定着装置とを備えている。そして、その定着装置にはヒータを内蔵した定着ローラが設けられる。また、その定着ローラの温度を一定に保つためにヒータへの通電を制御するヒータ制御装置も設けられる。 For example, an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a printer is composed of a photosensitive member, a charging unit provided around the photosensitive member, an exposure unit, a developing unit, a transfer unit, and a transfer sheet. And a fixing device for fixing the toner image transferred to the toner image. The fixing device is provided with a fixing roller incorporating a heater. A heater control device is also provided for controlling energization of the heater in order to keep the temperature of the fixing roller constant.
このような画像形成装置においては、電源投入時あるいは省エネモードから動作モードへの復帰時に、印刷可能となるまでの立上り時間が早いことが要求される。一般的に立上り時間に最も影響する要因は、定着温度の立上りであり、定着温度の立上りを速くすることが、印刷可能となるまでの立上り時間を短くすることにつながる。また、最近では、ネットワークを介して外部装置と接続可能な画像形成装置が一般的となってきており、画像形成装置を常時通電して使用することが多く、省エネモードから待機モードへ復帰したときは、立上り時間の短縮が重要視されている。 Such an image forming apparatus is required to have a fast rise time before printing can be performed when the power is turned on or when returning from the energy saving mode to the operation mode. In general, the factor that most affects the rise time is the rise of the fixing temperature, and increasing the rise of the fixing temperature leads to shortening the rise time until printing is possible. Recently, an image forming apparatus that can be connected to an external device via a network has become common, and the image forming apparatus is often used while being energized. When the energy saving mode returns to the standby mode, Therefore, it is important to shorten the rise time.
ところが、通常の電源ラインから供給可能な電力には制限が有るので、これが機器を設計する上での大きな制約となっている。電源ラインの最大供給可能電力を越えないようにするため、特許文献1には、使用消費電力を予測し、予測した消費電力が主電源の供給可能電力を越える場合に、一部の負荷に対し、主電源と補助電源の電力を、切換回路で切換え供給する電源装置及び画像形成装置が記載されている。
However, since there is a limit to the power that can be supplied from a normal power supply line, this is a major limitation in designing the equipment. In order to avoid exceeding the maximum suppliable power of the power supply line,
また、特許文献2には、補助電源に定電圧電源回路を用いてその出力電圧を主電源の出力電圧より高く設定し、主電源からの負荷への給電ラインには主電源への逆流を阻止するダイオードを介し、該ダイオードと負荷との間の給電ラインにスイッチを介して、又はもう1つのダイオードを介して補助電源の出力電圧を印加して、補助電源の出力電圧が主電源の出力電圧より高い間に、補助電源のみから負荷に給電する画像形成装置が記載されている。
In
しかしながら、従来公知の技術では、蓄電装置の電力出力回路すなわち負荷への給電回路を定電圧電源で構成しているので、切換回路で、定電圧電源であるAC/DC電源(主電源)の出力と、同じく定電圧電源である補助電源の出力とを、負荷に切換給電する場合には、2つの定電圧電源の出力電圧差により切換時に電圧変動が発生してしまう。電圧変動が発生すると電力を供給しているモータの動作が不安定になり、モータが停止したり、回転むらが発生する問題がある。モータの回転むらは、画像形成装置の画像異常を生じさせてしまう。例としてカラー画像形成装置の場合、色ズレが生じてしまう。 However, in the conventionally known technology, the power output circuit of the power storage device, that is, the power feeding circuit to the load is configured by a constant voltage power source, and therefore, the output of the AC / DC power source (main power source) which is a constant voltage power source by the switching circuit. In addition, when the output of the auxiliary power source, which is also a constant voltage power source, is switched and supplied to the load, voltage fluctuation occurs at the time of switching due to the output voltage difference between the two constant voltage power sources. When voltage fluctuation occurs, the operation of the motor that supplies power becomes unstable, and there is a problem that the motor stops or rotation unevenness occurs. Uneven rotation of the motor causes an image abnormality of the image forming apparatus. For example, in the case of a color image forming apparatus, color misregistration occurs.
−先願の情報−
本出願人は、電源装置およびそれを装備した画像形成装置を、特願2005−335889号(出願日2005年11月21日)にて提示した。該電源装置は、外部から供給される電力を入力源に用いる定電圧出力の第1電源,蓄電装置および該蓄電装置の電力を入力源に用いる第2電源を備え、第1電源の出力と第2電源の出力を並列に接続し、第1電源からの電力と第2電源からの電力の両方を同時に負荷に供給するものである。またもう1つの電源装置およびそれを装備した画像形成装置を、特願2006−26774号(出願日2006年 2月 3日)にて提示した。該電源装置は、外部電源に対する過負荷を防止するために、第1電源の出力電流値を検出してそれが第1電源に対する上限指示値MCD以下となるように、第2電源の出力を制御する。
-Information on prior application-
The present applicant presented a power supply device and an image forming apparatus equipped with the power supply device in Japanese Patent Application No. 2005-335889 (filing date: November 21, 2005). The power supply device includes a first power source having a constant voltage output using an externally supplied power as an input source, a power storage device, and a second power source using the power of the power storage device as an input source. The outputs of the two power sources are connected in parallel, and both the power from the first power source and the power from the second power source are supplied to the load at the same time. Another power supply apparatus and an image forming apparatus equipped with the power supply apparatus were presented in Japanese Patent Application No. 2006-26774 (filing date: February 3, 2006). The power supply apparatus detects the output current value of the first power supply and controls the output of the second power supply so as to be equal to or lower than the upper limit instruction value MCD for the first power supply in order to prevent overload to the external power supply. To do.
上記特願2005−335889号および特願2006−26774号に提示の電源装置は、蓄電装置の蓄電力を出力する第2電源(補助電源)を定電流電源とし、外部電源の電力を出力する定電圧電源である第1電源(主電源)の出力と第2電源の出力とを並列に接続して、第1電源からの電力と第2電源からの電力の両方を同時に負荷に供給し、一方から他方への給電切換わりをなくし、切換わりによる電圧変動を抑える。これらの電源装置は、第1および第2電源が24V系負荷35に供給する電流値を合わせた負荷電流もしくは第1電源が24V系負荷35に供給する電流値を検出し、検出電流値と第1電源に対する上限指示値MCDとに応じて、第2電源の出力電流値を制御している。
The power supply devices presented in Japanese Patent Application Nos. 2005-335889 and 2006-26774 use a second power source (auxiliary power source) that outputs stored power of a power storage device as a constant current power source, and outputs a power of an external power source. The output of the first power supply (main power supply), which is a voltage power supply, and the output of the second power supply are connected in parallel to supply both the power from the first power supply and the power from the second power supply to the load at the same time. The power supply switching from one to the other is eliminated, and the voltage fluctuation due to the switching is suppressed. These power supply devices detect the load current obtained by combining the current values supplied from the first and second power supplies to the
しかし、第2電源が故障することが考えられる。また、第2電源は故障しなくても、蓄電装置(37)の異常又は蓄電力不足によって、第2電源の出力動作が定常動作から外れた異常と見えるものになることも考えられる。仮に第2電源の出力が異常に低下すると、これを補うために第1電源の出力が増大し、外部電源に対する第1電源の電力消費が増大して、外部電源ラインの最大供給可能電力を超過してしまうことが考えられる。 However, it is conceivable that the second power supply fails. Even if the second power supply does not fail, it is also conceivable that the output operation of the second power supply appears to be out of the steady operation due to the abnormality of the power storage device (37) or the shortage of power storage. If the output of the second power supply drops abnormally, the output of the first power supply increases to compensate for this, and the power consumption of the first power supply to the external power supply increases, exceeding the maximum suppliable power of the external power supply line. It is possible that
本発明は、第2電源の出力異常を早期に検出することを第1の目的とし、第2電源および定着装置を用いる画像形成装置の場合には、第2電源の出力異常低下によって第1電源を介して外部電源に及ぼされる過負荷を防止することを第2の目的とし、ユーザの利便性は確保することを第3の目的とする。 The first object of the present invention is to detect an output abnormality of the second power supply at an early stage, and in the case of an image forming apparatus using the second power supply and the fixing device, the first power supply is reduced due to a decrease in the output abnormality of the second power supply. A second object is to prevent an overload applied to an external power source via the second, and a third object is to ensure user convenience.
(1)外部から供給される電力を入力源に用いる定電圧出力の第1電源(30),蓄電装置(37)、及び、該蓄電装置の電力を入力源に用いて電流指示信号(Sio)が指示するレベルの電流を出力する定電流出力の第2電源(26)を備え、第1電源の出力と第2電源の出力を並列に接続し、第1電源からの電力と第2電源からの電力の両方を同時に負荷(35)に供給する電源装置において、
第2電源(26)の、定電流制御のためのフィードバック制御信号(Sm)を監視するモニタ手段(70,20)、を備えることを特徴とする電源装置。なお、理解を容易にするために括弧内には、図面に示し後述する実施例の対応要素又は対応事項の符号を、例示として参考までに付記した。以下も同様である。
(1) A first power source (30) having a constant voltage output using externally supplied power as an input source, a power storage device (37), and a current indication signal (Sio) using the power of the power storage device as an input source The second power source (26) having a constant current output that outputs a current at a level indicated by the power source is connected, the output of the first power source and the output of the second power source are connected in parallel, and the power from the first power source and the second power source are In a power supply that supplies both of the power of
A power supply apparatus comprising: monitoring means (70, 20) for monitoring a feedback control signal (Sm) for constant current control of the second power supply (26). In addition, in order to make an understanding easy, the code | symbol of the corresponding element or the corresponding matter of the Example which is shown in drawing and mentions later in a parenthesis was added as an example for reference. The same applies to the following.
定電流制御のためのフィードバック制御信号は、第2電源の仕様から定まる所定範囲内のレベルを表わすものである。したがって、フィードバック制御信号(Sm)が正常と規定する所定範囲を外れると第2電源(26)が異常と判別することができ、第2電源の異常を早期に検出することができる。 The feedback control signal for constant current control represents a level within a predetermined range determined from the specifications of the second power source. Therefore, when the feedback control signal (Sm) is outside the predetermined range that is defined as normal, the second power source (26) can be determined to be abnormal, and the abnormality of the second power source can be detected at an early stage.
(2)第2電源(26)は、その出力電流レベルを前記電流指示信号の指示レベルに合わせるための前記フィードバック制御信号(Sm)を生成する電流制御手段(46)、および、該フィードバック制御信号(Sm)に対応して前記蓄電装置(37)の電力を変圧出力する変圧レギュレータ(40)、を含む、上記(1)に記載の電源装置。 (2) The second power source (26) includes a current control means (46) for generating the feedback control signal (Sm) for adjusting the output current level to the instruction level of the current instruction signal, and the feedback control signal. The power supply device according to (1), further including a voltage transformation regulator (40) that transforms and outputs the electric power of the power storage device (37) corresponding to (Sm).
(3)前記モニタ手段(70,20)は、前記フィードバック制御信号(Sm)が所定範囲外であると、警告を含む異常処理を行う、上記(1)又は(2)に記載の電源装置。これによれば、ユーザは第2電源(26)の動作が異常であることを認識することができる。 (3) The power supply apparatus according to (1) or (2), wherein the monitoring means (70, 20) performs an abnormality process including a warning when the feedback control signal (Sm) is outside a predetermined range. According to this, the user can recognize that the operation of the second power source (26) is abnormal.
(4)用紙上に画像を形成する作像装置(200);および、該作像装置の電気的負荷(35)に給電する上記(1)乃至(3)のいずれか1つに記載の電源装置;を備える画像形成装置。 (4) The image forming apparatus (200) for forming an image on a sheet; and the power source described in any one of (1) to (3) above for supplying electric power to an electrical load (35) of the image forming apparatus An image forming apparatus.
(5)前記作像装置(200)は、感光体(201)に静電潜像を形成し該静電潜像をトナー像に現像して該トナー像を直接に又は中間転写体を介して間接に用紙に転写する作像手段、および、定着ヒータ(36)を含み前記用紙上のトナー像を該用紙に固着する定着装置(214)、を備え;前記モニタ手段(70,20)は、前記フィードバック制御信号(Sm)が所定範囲外であると、前記定着装置への最大供給電力を低くするとともに第2電源(26)からの電力の供給を停止する;上記(4)に記載の画像形成装置。 (5) The image forming device (200) forms an electrostatic latent image on the photosensitive member (201), develops the electrostatic latent image into a toner image, and directly or via the intermediate transfer member. Image forming means for indirectly transferring to a paper, and a fixing device (214) including a fixing heater (36) for fixing the toner image on the paper to the paper; the monitoring means (70, 20); If the feedback control signal (Sm) is outside the predetermined range, the maximum power supply to the fixing device is lowered and the power supply from the second power source (26) is stopped; the image according to (4) above Forming equipment.
定着装置への最大供給電力を低く変更することにより、AC電源に対する第1電源(30)の電力消費量の増加が可能となるので、第2電源(26)が分担すべき負荷は第1電源(30)が負担し、第1電源(30)のAC電源電力消費が増大するが、定着装置と第1電源(30)のAC電源電力消費量の合算値は増加せず、AC電源に対する過負荷を未然に防止することが可能になる。第2電源(26)からの電力の供給は停止するので、第2電源(26)の異常の拡大が避けられる。 Since the power consumption of the first power source (30) relative to the AC power source can be increased by changing the maximum power supply to the fixing device low, the load to be shared by the second power source (26) is the first power source. (30) bears and the AC power consumption of the first power supply (30) increases, but the sum of the AC power consumption of the fixing device and the first power supply (30) does not increase, and the AC power consumption is excessive. It becomes possible to prevent the load in advance. Since the supply of power from the second power source (26) is stopped, an increase in the abnormality of the second power source (26) can be avoided.
(6)前記モニタ手段(70,20)は、定着温度が下限温度に達したときに、前記作像装置(200)の作像ピッチ(紙間:給紙間隔)を広げる;上記(5)に記載の画像形成装置。定着装置への最大供給電力を低くすることにより、定着電力が少なくなるが、作像ピッチを広げるので、用紙間での定着装置の蓄熱時間(ヒートアップ時間)が長くなって一枚の作像用紙に対する定着熱量の低減はなく、画像形成量(枚/分)は下がるものの、作像品質は低下しない。 (6) When the fixing temperature reaches the lower limit temperature, the monitor means (70, 20) widens the image forming pitch (paper interval: paper feed interval) of the image forming device (200); The image forming apparatus described in 1. By lowering the maximum power supply to the fixing device, the fixing power is reduced, but the image formation pitch is widened, so the heat storage time (heat up time) of the fixing device between papers becomes longer and one image is formed. There is no reduction in the heat of fixing to the paper, and the image formation amount (sheets / minute) is reduced, but the image forming quality is not lowered.
(7)前記モニタ手段(70,20)は、定着温度が下限温度に達したときに、前記作像装置(200)の静電潜像形成速度(線速:副走査速度)を下げる;上記(5)に記載の画像形成装置。定着装置への最大供給電力を低くすることにより、定着電力が少なくなるが、作像速度(線速:副走査速度)を広げるので、定着中の定着温度低下が少なく、用紙間での定着装置の蓄熱時間(ヒートアップ時間)が長くなって一枚の作像用紙に対する定着熱量の低減はなく、画像形成量(枚/分)は下がるものの、作像品質は低下しない。 (7) The monitor means (70, 20) decreases the electrostatic latent image forming speed (linear speed: sub-scanning speed) of the image forming device (200) when the fixing temperature reaches the lower limit temperature; The image forming apparatus according to (5). By lowering the maximum power supply to the fixing device, the fixing power is reduced, but the image forming speed (linear speed: sub-scanning speed) is widened, so the fixing temperature drop during fixing is small, and the fixing device between papers The heat storage time (heat up time) becomes longer and the amount of fixing heat for one image forming sheet is not reduced, and the image forming quality (sheet / min) is reduced, but the image forming quality is not lowered.
(8)前記モニタ手段(70,20)は、定着温度が下限温度に達したときに、前記作像装置(200)の作像作業を一時停止して定着温度の上昇を待つ;上記(5)に記載の画像形成装置。作像作業を一時停止している間に定着温度が上昇するので、作像作業を再開したときの定着品質を確保できる。画像形成量(枚/分)は下がるものの、作像品質は低下しない。 (8) When the fixing temperature reaches the lower limit temperature, the monitoring means (70, 20) temporarily stops the image forming operation of the image forming device (200) and waits for the fixing temperature to rise; ). Since the fixing temperature rises while the image forming operation is temporarily stopped, it is possible to secure the fixing quality when the image forming operation is resumed. Although the image forming amount (sheets / minute) is reduced, the image forming quality is not deteriorated.
(9)作像作業を一時停止している間も、スキャナによる原稿画像読み取りを行う;上記(8)に記載の画像形成装置。スキャナによる原稿画像読み取りで消費する電力は少ないので、作像作業を一時停止している間の定着装置のヒートアップを格別には損なわない。画像データはメモリに蓄積して、定着温度が回復してから作像に使用することができ、ユーザは複写原稿の読み取り蓄積を行うことができる。 (9) The original image is read by the scanner even while the image forming operation is temporarily stopped; the image forming apparatus according to (8) above. Since the power consumed for reading the original image by the scanner is small, the heat-up of the fixing device while the image forming operation is temporarily stopped is not particularly impaired. Image data can be stored in a memory and used for image formation after the fixing temperature has been recovered, and a user can read and store a copied document.
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。 Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the drawings.
−第1実施例−
図1に、本発明の第1実施例のフルカラーデジタル複合機能複写機MF1の外観を示す。このフルカラー複写機MF1は、大略で、自動原稿送り装置(ADF)120と、操作ボード10と、カラースキャナ100と、カラープリンタ200の各ユニットで構成されている。なお、操作ボード10と、ADF120付きのカラースキャナ100は、プリンタ200から分離可能なユニットであり、カラースキャナ100は、動力機器ドライバやセンサ入力およびコントローラを有する制御ボードを有して、プリンタ200のエンジンコントローラと直接または間接に通信を行いタイミング制御されて原稿画像の読取りを行う。
-1st Example-
FIG. 1 shows the external appearance of a full-color digital multi-function copier MF1 according to the first embodiment of the present invention. The full-color copying machine MF1 is roughly constituted by units of an automatic document feeder (ADF) 120, an
図2に、複合機能複写機MF1のカラープリンタ200の機構を示す。この実施例のカラープリンタ200は、レーザプリンタである。このレーザプリンタ200は、マゼンダ(M),シアン(C),イエロー(Y)および黒(ブラック:K)の各色の画像を形成するための4組のトナー像形成ユニットa〜dが、第1転写ベルト208の移動方向(図中の左から右方向y)に沿ってこの順に配置されている。即ち、4連ドラム方式(タンデム方式)のフルカラー画像形成装置である。回転可能に支持され矢印方向に回転する感光体201の外周部には、除電装置,クリーニング装置,帯電装置202および現像装置204が配備されている。帯電装置202と現像装置204の間には、露光装置203から発せられる光情報の入るスペースが確保されている。感光体201は4個(a,b,c,d)あるが、それぞれ周囲に設けられる画像形成用の部品構成は同じである。現像装置204が扱う色材(トナー)の色が異なる。各感光体201(4個)の一部が、第1転写ベルト208に接している。ベルト状の感光体も採用可能である。
FIG. 2 shows the mechanism of the color printer 200 of the multi-function copying machine MF1. The color printer 200 of this embodiment is a laser printer. The laser printer 200 includes four toner image forming units a to d for forming images of each color of magenta (M), cyan (C), yellow (Y), and black (black: K). They are arranged in this order along the moving direction of the transfer belt 208 (from left to right y in the figure). That is, it is a four-drum type (tandem type) full-color image forming apparatus. A neutralizing device, a cleaning device, a
第1転写ベルト208は矢印方向に移動可能に、回転する支持ローラおよび駆動ローラ間に支持、張架されていて、裏側(ループの内側)には、第1転写ローラが感光体201の近傍に配備されている。ベルトループの外側に、第1転写ベルト用のクリーニング装置が配備されている。第1転写ベルト208より転写紙(用紙)又は第2転写ベルト215にトナー像を転写した後にその表面に残留する不要のトナーを拭い去る。露光装置203は公知のレーザ方式で、フルカラー画像形成に対応した光情報を、一様に帯電された感光体表面に照射して静電潜像を形成する。LEDアレイと結像手段から成る露光装置も採用できる。
The
図2上で、第1転写ベルト208の右方には、第2転写ベルト215が配備されている。第1転写ベルト208と第2転写ベルト215は接触し、あらかじめ定められた転写ニップを形成する。第2転写ベルト215は矢印方向に移動可能に、支持ローラおよび駆動ローラ間に支持、張架されていて、裏側(ループの内側)には、第2転写手段が配備されている。ベルトループの外側に、第2転写ベルト用のクリーニング装置,チャージャ等が配備されている。該クリーニング装置は、用紙にトナーを転写した後、残留する不要のトナーを拭い去る。転写紙(用紙)は、図の下方の給紙カセット209,210に収納されており、最上の用紙が給紙ローラで1枚づつ、複数の用紙ガイドを経てレジストローラ233に搬送される。第2転写ベルト215の上方に、定着器214、排紙ガイド224、排紙ローラ225、排紙スタック226が配備されている。第1転写ベルト208の上方で、排紙スタック226の下方には、補給用のトナーが収納できる収納部227が設けてある。トナーの色はマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの四色があり、カートリッジの形態にしてある。粉体ポンプ等により対応する色の現像装置204に適宜補給される。
In FIG. 2, a
ここで両面印刷のときの各部の動作を説明する。まず感光体201による、作像が行われる。すなわち、露光装置203の作動により、不図示のLD光源からの光は、不図示の光学部品を経て、帯電装置202で一様に帯電された感光体201のうち、作像ユニットaの感光体上に至り、書き込み情報(色に応じた情報)に対応した潜像を形成する。感光体201上の潜像は現像装置204で現像され、トナーによる顕像が感光体201の表面に形成され保持される。このトナー像は、第1転写手段により、感光体201と同期して移動する第1転写ベルト208の表面に転写される。感光体201の表面は、残存するトナーがクリーニング装置でクリーニングされ、除電装置で除電され次の作像サイクルに備える。第1転写ベルト208は、表面に転写されたトナー像を坦持し、矢印の方向に移動する。作像ユニットbの感光体201に、別の色に対応する潜像が書き込まれ、対応する色のトナーで現像され顕像となる。この像は、すでに第1転写ベルト208に乗っている前の色の顕像に重ねられ、最終的に4色重ねられる。なお、単色黒のみを形成する場合もある。このとき同期して第2転写ベルト215は矢印方向に移動していて、第2転写手段117の作用で、第2転写ベルト215の表面に第1転写ベルト208表面に作られた画像が転写される。いわゆるタンデム形式である4個の作像ユニットa〜dの各感光体201上で画像が形成されながら、第1,第2転写ベルト208,215が移動し、作像が進められるので、その時間が短縮できる。第1転写ベルト208が、所定のところまで移動すると、用紙の別の面に作成されるべきトナー画像が、前述したような工程で再度感光体201により作像され、給紙が開始される。給紙カセット121又は122内の最上部にある用紙が引き出され、レジストローラ233に搬送される。レジストローラ233を経て、第1転写ベルト208と第2転写ベルト215の間に送られる用紙の片側の面に、第1転写ベルト208表面のトナー像が、第2転写手段117により転写される。更に記録媒体は上方に搬送され、第2転写ベルト215表面のトナー像が、チャージャにより用紙のもう一方の面に転写される。転写に際して、用紙は画像の位置が正規のものとなるよう、タイミングがとられて搬送される。
Here, the operation of each unit during duplex printing will be described. First, image formation by the photoconductor 201 is performed. That is, by the operation of the
上記のステップで両面にトナー像が転写された用紙は、定着器214に送られ、用紙上のトナー像(両面)が一度に溶融、定着され、ガイド224を経て排紙ローラ225により本体フレーム上部の排紙スタック226に排出される。図2のように、排紙部224〜226を構成した場合、両面画像のうち後から用紙に転写される面(頁)、すなわち第1転写ベルト208から用紙に直接転写される面が下面となって、排紙スタック226に載置されるから、頁揃えをしておくには2頁目の画像を先に作成し、第2転写ベルト215にそのトナー像を保持し、1頁目の画像を第1転写ベルト208から用紙に直接転写する。第1転写ベルト208から直接に用紙に転写される画像は、感光体表面で正像にし、第2転写ベルト215から用紙に転写されるトナー像は、感光体表面で逆像(鏡像)になるよう露光される。このような頁揃えのための作像順、ならびに、正、逆像(鏡像)に切り換える画像処理も、コントローラ501上でのメモリに対する画像データの読書き制御によって行っている。第2転写ベルト215から用紙に転写した後、ブラシローラ,回収ローラ,ブレード等を備えたクリーニング装置が、第2転写ベルト215に残留する不要のトナーや紙粉を除去する。
The paper on which the toner images are transferred on both sides in the above steps is sent to the
図2では、第2転写ベルト215のクリーニング装置のブラシローラが、第2転写ベルト215の表面から離れた状態にある。支点を中心として揺動可能で、第2転写ベルト215の表面に接離可能な構造になっている。用紙に転写する以前で、第2転写ベルト215がトナー像を担持しているとき離し、クリーニングが必要のとき、図で反時計方向に揺動し接触させる。除去された不要トナーはトナー収納部に集められる。以上が、「両面転写モード」を設定した両面印刷モードの作像プロセスである。両面印刷の場合には、常にこの作像プロセスで印刷が行われる。
In FIG. 2, the brush roller of the cleaning device for the
片面印刷の場合には、「第2転写ベルト215による片面転写モード」と「第1転写ベルト208による片面転写モード」の2つがあり、前者の第2転写ベルト215を用いる片面転写モードを設定した場合には、第1転写ベルト208に3色又は4色重ねもしくは単色黒で形成された顕像が第2転写ベルト215に転写され、そして用紙の片面に転写される。用紙の他面には画像転写はない。この場合、排紙スタック226に排出された印刷済用紙の上面に印刷画面がある。後者の第1転写ベルト208を用いる片面転写モードを設定した場合には、第1転写ベルト208に3色又は4色重ねもしくは単色黒で形成された顕像が、第2転写ベルト215には転写されずに、用紙の片面に転写される。用紙の他面には画像転写はない。この場合は、排紙スタック226に排出された印刷済用紙の下面に印刷画面がある。
In the case of single-sided printing, there are two types of "single-sided transfer mode by the
図3に、図1に示す複合機能複写機MF1の電装系統のシステム構成を示す。電装システムは、画像形成装置の全体制御を行うプリンタコントローラ501、コントローラ501に接続された、画像形成装置の操作ボード10、画像データを記憶するHDD503、アナログ回線を使用して外部との通信を行う通信コントロール装置インターフェースボード504、LANインターフェースボード505、汎用PICバスに接続された、FAXのコントロールユニット506、IEEE1394ボード、無線LANボード、USBボード等507と、PCIバスでコントローラに接続されたエンジン制御510、エンジン制御510に接続された、画像形成装置のI/Oを制御する入出力制御20、及び、コピー原稿(画像)を読込むスキャナーボード(SBU:Sensor Board Unit)111、及び画像データが表わす画像光を感光体ドラム上に投射する(光書込みする)光書込ユニット512等で構成される。
FIG. 3 shows the system configuration of the electrical system of the multifunction copying machine MF1 shown in FIG. The electrical system communicates with the outside using a
原稿を光学的に読み取るスキャナ100は、原稿に対する原稿照明光源の走査を行い、CCD110に原稿像を結像する。原稿像すなわち原稿に対する光照射の反射光をCCD110で光電変換してR,G,B画像信号を生成する。
A
通信コントロール装置インターフェイスボード504は、装置に不具合が発生した場合に外部の遠隔地診断装置に即時に通報し、故障個所の内容,状況等をサービスマンが認識し早急に修理することを可能としている。また、それ以外に装置の使用状況等の発信にも使用されている。
The communication control
図3に示すCCD110は、3ラインカラーCCDであり、EVENch(偶数画素チャンネル)/ODDch(奇数画素チャンネル)のR、G、B画像信号を生成し、SBUボードのアナログASIC(Application Specific IC)に入力する。SBUボード111にはアナログASIC及び,CCD、アナログASICの駆動タイミングを発生する回路を備えている。CCD110の出力は、アナログASIC内部のサンプルホールド回路により、サンプルホールドされその後、A/D変換され、R、G、Bの画像データに変換し、且つシェーディング補正し、そして出力I/F(インターフェイス)112で画像データバスを介して画像データ処理器IPP(Image Processing Processor;以下では単にIPPと記述)に送出する。
The
IPPは画像処理をおこなうプログラマブルな演算処理手段であり、分離生成(画像が文字領域か写真領域かの判定:像域分離),地肌除去,スキャナガンマ変換,フィルタ,色補正,変倍,画像加工,プリンタガンマ変換および階調処理を行う。SBUからIPPに転送された画像データは、IPPにて光学系およびデジタル信号への量子化に伴う信号劣化(スキャナ系の信号劣化)を補正され、フレームメモリ521に書き込まれる。
IPP is a programmable arithmetic processing means that performs image processing, separation generation (determination of whether an image is a character area or a photographic area: image area separation), background removal, scanner gamma conversion, filter, color correction, scaling, and image processing. , Perform printer gamma conversion and gradation processing. The image data transferred from the SBU to the IPP is corrected by the IPP for signal deterioration due to quantization of the optical system and the digital signal (signal deterioration of the scanner system) and written in the
プリンタコントローラ501には、CPU及びプリンタコントローラボードの制御を行うROM、CPUが使用する作業用メモリであるRAM,リチウム電池を内臓し、SRAMのバックアップと時計を内臓したNV−RAM及び、プリンタコントローラボードのシステバス制御、フレームメモリ制御、FIFO等のCPU周辺を制御するASIC及びそのインターフェース回路等が搭載されている。
The
プリンタコントローラ501は、スキャナアプリケーション,ファクシミリアプリケーション,プリンタアプリケーションおよびコピーアプリケーション等の複数アプリケーションの機能を有し、システム全体の制御を行う。操作ボード10の入力を解読して本システムの設定とその状態内容を操作ボードの表示部に表示する。
The
PCIバスには多くのユニットが接続されており、画像データバス/制御コマンドバスで、画像データと制御コマンドが時分割で転送される。 Many units are connected to the PCI bus, and image data and control commands are transferred in a time division manner by the image data bus / control command bus.
通信コントロール装置インターフェースボード504は、通信コントロール装置と、コントローラ501との通信インターフェースボードである。コントローラ501との通信は、全二重非同期シリアル通信で接続されている。通信コントロール装置522とは、RS−485インターフェース規格により、マルチドロップ接続されている。遠隔の管理システムとの通信は、この通信コントローラ装置インターフェースボード504を経由して実施される。
The communication control
LANインターフェースボード505は、社内LANに接続されている。社内LANとコントローラ501との通信インターフェースボードであり、PHYチップを搭載している。LANインターフェースボード505とコントローラ501とは、PHYチップI/F及びI2CバスI/Fの標準的な通信インターフェースで接続されている。外部機器との通信はこのLANインターフェースボード505を経由して実施される。
The
HDD503は、システムのアプリケーションプログラムならびにプリンタ、作像プロセス機器の機器付勢情報を格納するアプリケーションデータベース、ならびに、読取り画像や書込み画像のイメージデータ、すなわち画像データ、ならびにドキュメントデータを蓄える画像データベースとして用いられる。物理インターフェース、電気的インターフェース共に、ATA/ATAPI−4に準拠したインターフェースでコントローラに接続されている。
The
操作ボード10には、液晶タッチパネルのほかに、テンキー,クリア/ストップキー,スタートキー,初期設定キー,モード切換えキー,テスト印刷キー,電源キー等がある。また、液晶タッチパネルの左側には、URL,メール文,ファイル名,フォルダ名等の入力,設定用ならびに短縮登録用の、平仮名を付記したアルファベットキーボードがある。
In addition to the liquid crystal touch panel, the
液晶タッチパネルには、各種機能キーならびにエンジン510およびコントローラ501の動作状態を示すメッセージなどが表示される。液晶タッチパネルには、「コピー」機能,「スキャナ」機能,「プリント」機能,「ファクシミリ」機能,「蓄積」機能,「編集」機能,「登録」機能およびその他の機能の選択用および実行中を表わす機能選択キーが表示される。機能選択キーで指定された機能に定まった入出力画面が表示され、例えば「複写」機能が指定されているときには、機能キーならびに部数及び画像形成装置の状態を示すメッセージが表示される。オペレータが液晶タッチパネルに表示されたキーにタッチすると、操作ボード10はオペレータ入力として読み込み、選択された機能を示すキーを、指定中を表す灰色に反転表示する。また、機能の詳細を指定しなければならない場合(例えばページ印字の種類等)はキーにタッチする事で詳細機能の設定画面がポップアップ表示される。このように、液晶タッチパネルは、ドット表示器を使用している為、その時の最適な表示をグラフィカルに行う事が可能である。機能キーの中には、印刷色指定キー「黒(Bk)」,「フルカラー」,「自動色選択」,「青(C)」,「赤(M)」および「黄(Y)」指定キーがある。
On the liquid crystal touch panel, various function keys and messages indicating the operation states of the
操作ボード10の内部には、CPU及びROM,RAM、LCD及びキー入力を制御するASIC(LCDC)が搭載されている。ROMには操作ボード10の入力読込み、及び表示出力を制御する、操作ボード10の制御プログラムが書き込まれている。RAMは、CPUで使用する作業用メモリである。プリンタコントローラ501との通信により、パネルを操作して使用者がシステム設定の入力を行う入力と、使用者にシステムの設定内容,状態を表示する、表示および入力の制御を行っている。
Inside the
プリンタコントローラ501のワークメモリから出力されたBk,C,M,Yの各色の書込み信号(画像DATA)は、光書込みユニット512に入力される。光書込みユニット512で書込み信号に基づくLD電流制御(PWM制御)が行われ、各LDが書込み信号に対応して付勢(駆動;通電)される。
The Bk, C, M, and Y writing signals (image DATA) output from the work memory of the
エンジン制御510は、画像形成の制御すなわち作像制御を主として行い、CPU及び、画像処理を行うIPP、複写およびプリントアウトを制御するため必要なプログラムを内蔵したROM、その制御に必要なRAM、及びNV−RAMを搭載している。NV−RAMにはSRAMと、電源OFFを検知して、EEPROMにストアするメモリを搭載している。また、他の制御を行なうCPUとの信号の送受信を行なう、シリアルインターフェースも備えているI/O ASICは、エンジン制御ボードが実装された、近くのI/O(カウンター、ファン、ソレノイド、モータ等)を制御するASICである。入出力制御20とエンジン制御ボード510とは同期シリアルインターフェース接続されている。
The
入出力制御20には、サブCPUを搭載しており、Pセンサ、Tセンサ等のアナログ制御,用紙センサの検出信号を参照するジャム検出,用紙搬送制御も含む画像形成装置のI/O制御および電源制御を行っている。入出力制御20には、各種センサ,アクチュエータ(モータ、クラッチ、ソレノイド)とのインターフェース回路がある。
The input /
電源装置には、主電源スイッチ28を介して外部入力ACが与えられる主電源29,補助電源32,複写機MF1の24V系負荷への給電電流値を検出する負荷電流検出器33および電流指示器64がある。
The power supply device includes a
図4に、電源装置の構成をやや詳細に示す。主電源SW28のオン(閉)により、商用AC電源が主電源29および補助電源32に供給される。その商用AC電源から、主電源29の、AC制御回路である定着電源31および定電圧電源30、ならびに補助電源32のキャパシタ充電器38に、商用AC電圧が印加される。定着電源31は、入出力制御20から与えられる、電力上限指示信号に対応する位相角限度内の、定着器214(図2)の定着ヒータ36の発熱による定着器温度を目標値(リロード目標値/待機時目標値/作像時目標値)に合致させるためのサイリスタ導通位相角で、給電サイリスタを導通トリガして、AC電力を定着ヒータ36に通電する。すなわち、電力上限指示信号で指定される電力範囲内で、定着器温度をフィードバック制御する。
FIG. 4 shows the configuration of the power supply device in some detail. When the main
主電源29の、第1電源である定電圧電源30は、商用ACをDCに変換しそしてDC/DCコンバータの定電圧フィードバック制御で5Vと24Vの2系統のDC定電圧を発生して、5V系負荷と24V系負荷に出力する。定電圧電源30により生成される5V定電圧を用いて各制御部のCPUが動作する。主電源29の24V出力は24V系負荷35へ印加される。
A constant
補助電源32は、本実施例では、キャパシタ充電器38,それによって充電されるキャパシタ37、および、キャパシタ電力を24V系負荷35への給電ラインに定電流出力する、第2電源である定電流電源26で構成される。負荷電流検出器33は、定電圧電源30(第1電源)および定電流電源26(第2電源)が同時に供給する電流値の和である24V系負荷電流値を検出して電流検出信号を、電流指示器64に与える。電流指示器64には、入出力制御20が、定電圧電源30の出力電流上限値を指定する上限指示データMCDを与える。電流指示器64は、24V系負荷電流値より上限指示値を減算した値(=定電流電源26の出力電流指示値)を示す電流指示信号Sioを定電流電源26に与える。定電流電源26は、該電流指示信号Sioが指示する電流値を目標値とする定電流制御によって、キャパシタ37の電力を24V系負荷ラインに定電流給電する。定電流電源26の内部の、定電流制御に用いるフィードバック制御信号Smは、電源26の外部のA/Dコンバータ70にも与えられ、入出力制御20が、フィードバック制御信号SmをA/Dコンバータ70でデジタルデータすなわちフィードバック制御データSmに変換して読み込み、該制御データSmに基づいて、定電流電源26の出力異常の有無を判定する。
In the present embodiment, the
主電源SW28のオフからオンへの切り換わりにより、定着電源31,定電圧電源30およびキャパシタ充電器38に商用交流が供給され、定着電源31が定着ヒータ36に給電し、定電圧電源30が5Vおよび24V定電圧を発生する。このとき定着器温度が低いと入出力制御20が定着電源31への電力消費量の割り当てを高くして定着器214をヒートアップ(リロード)する。この状態では定着ヒータ36による電力消費が大きい。定着器214のヒートアップを終えて印刷指示を待つ状態が待機モードである。この状態では複写機の電力消費は少ない。待機モードでコピー又は印刷の指示があると、プリンタコントローラ501が、エンジン制御510にコピー又は印刷を指示し、エンジン制御510がこれを開始する。エンジン制御510がコピー又は印刷を実行している状態は動作モードであり、消費電力が大きい。入出力制御20は、エンジン制御510の入出力制御命令に従い、センサおよび各種負荷に対する入出力を行う。
When the
補助電源32のキャパシタ37は、電気二重層コンデンサ等の大容量のキャパシタで構成した。電気二重層コンデンサ以外にもいろいろと選択可能だが、本実施例では短時間での充放電が可能で、長寿命である電気二重層コンデンサを用いた。電気二重層コンデンサの特徴として、放電するに従い端子電圧(キャパシタ電圧)が低くなってしまうため、定電流電源26をキャパシタ37の後に配置することにより、キャパシタ電圧の変動にもかかわらず、所要電流値を出力するようにしている。
The
図5は、入出力制御20の構成を表すブロック図である。入出力制御20は、エンジン制御510からの制御命令ならびに、ROM22に格納されたプログラムや不揮発性RAM24に格納されたプログラムやデータに従って、センサおよび負荷に対する入出力制御および電源装置の制御を行うCPU21と、CPU21を動作させるためのプログラムを格納するROM22と、CPU21のワークメモリとして使用されるRAM23と、各負荷の動作状態や各動作モードにおける消費電力データを格納した消費電力テーブルや各動作モードにおける印刷処理に要する時間データを格納した印刷処理時間テーブルなどを記憶する不揮発性RAM24と、フルカラーデジタル複合機能複写機MF1の各センサ26の入力読み込みおよび負荷35の個々の駆動(付勢/消勢)を制御するI/O制御部25とを備えている。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the input /
入出力制御20は、エンジン制御510の画像読込み,印刷,複写等のプロセス制御,シーケンス制御に伴なう指示に従って、センサおよび負荷への入出力制御および電源制御を行っており、各動作モードに応じてシーケンシャルに各負荷を動作させる。また入出力制御20は、キャパシタ37の充放電の制御も行っており、装置の立ち上げ時、及び立ち上げ後所定の時間までの期間は、キャパシタ37に蓄積された電力から、24V系負荷35に給電する。このときACライン27からの供給電力に対して生じる余裕分によって、定着ヒータ36への供給電力量を増大する。定着電力が低く、しかも負荷電流が少ない待機モードにおいて、充電器38を用いてキャパシタ37を充電する。
The input /
図6に、図4に示す定電流電源26,負荷電流検出器33および電流指示器64の構成を示す。キャパシタ37は、本実施例では電気二重層キャパシタである。電気二重層キャパシタは耐圧が低く、使用上の充電上限電圧は2.5Vである。そのために、高い電圧を得るためには、何個も直列に接続する必要がある。しかし、小容量のキャパシタを沢山直列にするよりも、大容量のキャパシタを少なく使った方が、同じ容量を低コストで得ることができる。24V負荷に給電するためには、電気二重層キャパシタを直列数9個以下で用いる場合は、充電上限電圧が22.5V以下になるので、昇圧レギュレータを用いて定電流電源26を構成する必要がある。そこで本実施例では、昇圧レギュレータ40で、キャパシタ37の電力を昇圧して定電流出力する。
FIG. 6 shows the configuration of the constant current power supply 26, the load
昇圧レギュレータ40の半導体スイッチ41は、PWMコントローラ42の出力PWMパルスのH期間に導通(ON;オン)し、L期間は非導通(OFF;オフ)となる。スイッチ41が導通すると、キャパシタ37からリアクトル43およびにスイッチ41に電流が流れ、リアクトル43が蓄電し、スイッチ41が非導通に転換したときにリアクトル43の蓄電電力が高圧となってダイオード44を通してキャパシタ45を高圧充電する。スイッチ41のPWMパルス周期のON/OFFの繰り返しにより、キャパシタ45の電圧が上昇し、電流検出抵抗47を通して、また電源ON/OFFコントローラ55の半導体スイッチ56を通して、更に、負荷電流検出器33の電流検出抵抗60を通して、24V系負荷35に給電する。
The semiconductor switch 41 of the boost regulator 40 is turned on (ON) during the H period of the output PWM pulse of the PWM controller 42, and is turned off (OFF; off) during the L period. When the switch 41 is turned on, a current flows from the
負荷電流検出器33は、電流検出抵抗60の両端の電位差を差動増幅器61で増幅して、負荷電流値に比例する負荷電流信号(抵抗60の電圧降下電圧:図7の(a))を発生し、抵抗62およびキャパシタ63でなるローパスフィルタを通して、電流指示器64に出力(印加)する。該ローパスフィルタは、モータ起動時の略10msec程度の期間の過電流(突入電流)を吸収し平滑化する数10msec程度の時定数のものである。
The load
電流指示器64は、入出力制御20が与える電流上限値指示データMCDをD/Aコンバータ65で上限指示信号(電圧)にアナログ変換し、差動増幅器66で、負荷電流検出値−上限指示値を演算し、演算結果を表す差分電圧を、負電圧はダイオード67で遮断して、定電流電源26に、電流指示信号として出力する。すなわち、電流指示器64は、24V系負荷電流検出値(所要負荷電流値)から、入出力制御20が指示する定電圧電源30の出力電流上限値(MCD:30へのAC電力消費割当の上限値)を差し引いた差分値(図7の(b))を、定電流電源26が負担すべき目標電流値として、その分の電流出力を、定電流電源26に指示する。
The
定電流電源26は、電流検出抵抗47の両端の電位差を差動増幅器48で増幅して、出力電流値に比例する出力電流信号(抵抗47の電圧降下電圧)を発生する。バイアス回路49が該出力電流信号の電圧レベルを設定値分引き上げた正バイアスの出力電流信号を差動増幅器50に与える。差動増幅器50は、正バイアスの出力電流信号から、電流指示器64が与える目標電流値の差分、すなわち定電流フィードバック制御のエラー電圧を、PWMコントローラ42に、PWMパルスのデューティ指示信号として与える。
The constant current power supply 26 amplifies the potential difference between both ends of the
PWMコントローラ42は、デューティ指示信号にて指定されるデューティに、半導体スイッチ41をオン/オフ駆動するPWMパルスのデューティを定める。すなわち、電流指示器64の、電流指示信号である出力信号(定電流電源26が負担すべき目標電流値)Sioが高くなって差動増幅器50の出力電圧Sm(フィードバック制御信号)が低下すると、PWMパルスのデューティを高くする。これにより昇圧レギュレータ40の出力電流値が増大する。これにより電流検出抵抗47の電圧降下が増大し出力電流検出信号のレベルが上昇して差動増幅器50の出力電圧Smが上昇すると、PWMパルスのデューティを低くする。これにより昇圧レギュレータ40の出力電流値が低下する。このようなフィードバックPWM制御により、昇圧レギュレータ40の出力電流値が、電流指示器64が与える、24V系負荷電流検出値(所要負荷電流値)から、入出力制御20が指示する定電圧電源30の出力電流上限値MCDを減算した差分Sio(電流指示信号)に相当する値となる。図7の(c)に、24V系負荷電流検出値(実線)と、定電圧電源30の出力電流上限値(指示値)MCD(点線)と、定電流電源26の出力電流値(一点鎖線)、の3者の関係を示す。
The PWM controller 42 determines the duty of the PWM pulse for driving the semiconductor switch 41 on / off to the duty specified by the duty instruction signal. That is, when the output signal (target current value to be borne by the constant current power supply 26) Sio of the
24V系負荷35には、入出力制御20がオン/オフ制御する負荷の他に、待機モードおよび動作モードでは常に駆動される冷却ファンなどの24V系負荷などもあり、入出力制御20がその制御対象である24V系負荷をオフ(非通電)にしていても、24V系負荷への給電ライン(負荷電流検出器33)には負荷電流が流れる。図6に示す昇圧レギュレータ40は、ブースト(Boost)方式の昇圧タイプであるので、PWMコントローラ42が半導体スイッチ41のスイッチング動作(PWMパルス出力)を停止していても、レギュレータ40の出力電圧が入力電圧よりも低下すると、入力から出力に向けて電流が流れてしまう。すなわちキャパシタ37が放電する。主電源スイッチ28がOFFされたりして定電圧電源30の24V出力電圧が消え、しかも24V系負荷のいずれかがオンであると、キャパシタ37が該負荷に放電してしまう。これを防止するために本実施例では、定電流電源26に電源ON/OFFコントローラ55を備えている。
In addition to the load that the input /
電源ON/OFFコントローラ55は、電圧検出器57にて、電源26の出力端の電圧を監視して、それが、定電圧電源30の24V出力電圧下限値から、負荷電流による降下電圧を引いた値より少し小さい設定値(例えば22.8V)以下になると、監視出力信号を、正常時の高レベルHから、出力の低電圧異常を示す低レベルLに切り換える。アンドゲート58には、入出力制御20が電源ON/OFF指示信号(H:ON指示/L:OFF指示)を与えているので、電圧検出器57の監視出力信号が正常を示すHである間は、アンドゲート58の出力がHでトランジスタ59はONで半導体スイッチ56をONにしているが、電圧検出器57の監視出力信号が低圧異常を示すLに切り換わると、トランジスタ59がOFFに転じて半導体スイッチ56がOFFに転じて、負荷給電ラインへの、電源26出力を遮断する。すなわちキャパシタ37の放電を防ぐ。アンドゲート58の出力信号(H:電流出力指示/L:電流出力遮断指示)は、PWMコントローラ42にも与えられ、この信号に応答してPWMコントローラ42は、H(電流出力指示)であると前述のPWMパルスを半導体スイッチ41に与えてそれをON/OFF駆動するが、L(電流出力遮断指示)であると、半導体スイッチ41にLを与えて半導体スイッチ41をOFFに拘束する。このOFFにより、半導体スイッチ41を通るキャパシタ37の放電も防止される。
The power supply ON /
電圧リミッタ51は、定電流電源26の出力端の電圧が、定電圧素子52を用いて設定した閾値(設定値)を超えると、比較器53の出力を、正常を表わすLから異常を表わすHに切り換える。このHがダイオード54を通してPWM42への、フィードバック制御信号であるPWM制御信号Smを、デューティ0以下を指定する電圧レベルに高くし、半導体スイッチ41を連続OFFに拘束する。仮に定電流電源26の出力端の電圧が異常に高くなると、これにより抵抗47により検出する出力電流値が低下し、これに応答してPWMコントローラ42が出力電流値を高くするようにPWMパルスのデューティを高くするので、出力電圧の高異常を更に増幅することになってしまう。電圧リミッタ51はこのような異常動作を未然に防止する。電圧リミッタ51のレギュレータ40を動作停止する設定値は、定電圧電源30の正常出力電圧の最大値より高くする必要がある。定電圧電源30の出力電圧の正常範囲を24V+5%以下、−4%以上に定めているので、25.2V以上である必要がある。一方、負荷35への出力電圧は、24V+10%が上限であるので、26.4V以下の必要がある。そこで本実施例では、電圧リミッタ51の上記設定値(リミット電圧)は、25.2V以上26.4V以下の範囲内の値に定めている。
When the voltage at the output terminal of the constant current power supply 26 exceeds a threshold value (set value) set using the constant voltage element 52, the voltage limiter 51 changes the output of the comparator 53 from L representing normal to H representing abnormal. Switch to. This H increases the PWM control signal Sm, which is a feedback control signal to the PWM 42 through the
次に、定電流電源26の出力電流の推移の概要を説明する。主電源スイッチ28オン直後の、定着温度を目標温度に立ち上げる定着リロード期間では、装置に要求される立ち上げ時間を満足させるため、通常時より多大な電力を定着ヒータ36に供給し、定着ヒータ36をプリントが可能な温度にできるだけ早く立ち上げる。定着温度をプリントが可能な温度に立ち上げることを定着リロードという。このとき、+24V系負荷35へは定電圧電源30および定電流電源26の両者から同時に電力を供給して定電圧電源30のAC電力消費を低くし定着電源31のAC電力割り当てを大きくして、定着ヒータ電流を大きくし、立ち上げ時間を短縮させる。
Next, an outline of the transition of the output current of the constant current power supply 26 will be described. In the fixing reload period in which the fixing temperature is raised to the target temperature immediately after the
また、定着ヒータ36はプリントが可能な温度に一度達すれば、温度維持のためには、定着ヒータ供給電力が起動時より小さくてもよくても、定着リロード終了後からは、プリント動作が開始され、モータ等の起動により負荷35の電力消費が増大し、定着ヒータ供給電力を含めた総電力がAC電源ライン27の供給可能な電力を越えてしまうことがあるが、その際の電源ライン27の供給電力を供給可能電力以下(図8の(a))とするために、定着電源31の電力配分を下げ(図8の(b))、定着電源31のAC電力消費と定電圧電源30のAC電力消費を合わせてAC電源ラインの最大電力内に制限する最大値に、定電圧電源30の出力電力を上げる(図8の(c))。すなわち該出力電力が可能な値に、入出力制御20が電流指示器64に与える電流上限値MCDを設定する(図8の(d)および(e))。すなわちAC電力消費を電源ライン27の供給可能最大電力以下に抑える。これにより、定電流電源26が負荷35に、AC電力消費を上限値近くで押さえるための定電圧電源30の出力電流値では足らない、不足分の負荷電流(図8の(f))を給電する。
Further, once the fixing
入出力制御20が電流指示器64に与える電流上限値MCD(本実施例ではデジタルデータ)は、定電圧電源30の出力電力の上限値を可変設定し、定電流電源26の分担タイミングおよび電力を可変調整するものである。
The current upper limit value MCD (digital data in this embodiment) given to the
本実施例では、図6のA/Dコンバータ70によりPWMパルスのデューティ指示信号(フィードバック制御信号)Smをデジタル変換し、入出力制御20に与える。入出力制御20が、前記デジタル変換した値が所定の範囲外であることを検出した場合に、警告等の異常処理を行う。
In the present embodiment, the PWM pulse duty instruction signal (feedback control signal) Sm is digitally converted by the A /
図9に、主電源SW28のオフからオンへの切換り、又は、省エネモードから待機モードへの復帰により、複写機MF1各部に印刷および複写を行うに所要の動作電圧が印加された直後に入出力制御20(のCPU21)が開始する「定着電力制御」DPCの概要を示す。複写機MF1各部に印刷および複写を行うに所要の動作電圧を印加した待機モードになると入出力制御20は、定着電源31から、定着温度を読込む(ステップ1)。以下においては、ステップ内には、ステップという語を省略してステップ番号のみを記す。
FIG. 9 shows the state immediately after the operation voltage required for printing and copying is applied to each part of the copying machine MF1 by switching the
読み込んだ定着温度が、定着リロード温度未満であると、定着温度が不足で温度立ち上げすなわち定着リロードが必要であるので、補助電源32が給電可(キャパシタ38の充電電圧が給電可レベル)か判定して(2,3)、給電可であると、入出力制御20は、高速定着リロード用の電流上限値データMCDを電流指示器64に出力して、電源ON/OFFコントローラ55に電源ON指示信号を与える。すなわち補助電源32から負荷35への給電を開始する(4)。しかも、定着電源31には、高電力消費が可能な高電力配分上限値を与える(5)。これに応じて定着電源31は、高電力消費の急速定着リロードを開始する。
If the read fixing temperature is lower than the fixing reload temperature, the fixing temperature is insufficient, and it is necessary to raise the temperature, that is, to reload the fixing. Therefore, it is determined whether the
電源ON/OFFコントローラ55が電源ON指示信号に応答して昇圧レギュレータ40のPWMコントローラ42に動作指示信号を与えるので、PWMコントローラ42が、出力電流コントローラ46が与える、フィードバック制御信号であるPWM指示信号Smが指示するデューティのPWMパルスを発生して半導体スイッチ42に印加する。これにより昇圧レギュレータ40が、キャパシタ37の電力の放出すなわち負荷35への給電を開始する。
Since the power ON /
電流指示器64が、負荷電流検出器33が検出した負荷電流値から、電流指示器64が出力する定電圧電源30宛ての電流上限値MCDを差し引いた差分値を表わす電流指示信号Sioを、出力電流コントローラ46に、定電流電源26の出力電流目標値として与える。出力電流コントローラ46は、出力電流目標値Sioから定電流電源26の実際の出力電流値(差動増幅器48の出力)を差し引いたエラー信号相当の、該実際の出力電流値を出力電流目標値Sioにするための、上記PWM指示信号Smを発生してPWMコントローラ42に出力する。
The
図8に示すように、複写機MF1の電力消費パターンは、複写機MF1内外の温度によって少々の変動はあるものの、略定型であり、したがって定電流電源26の出力も、図8の(f)に示すように、略定型であり、定電流電源26が正常に動作し負荷35に給電しているときには、PWM指示信号Smのレベル範囲は所定範囲内である。この所定範囲を正常範囲という。この所定範囲をPWM指示信号Smのレベルが外れるということは、定電流電源26の回路異常,動作異常、および/又は、キャパシタ37の蓄電力不足又は異常、と考えられる。
As shown in FIG. 8, the power consumption pattern of the copying machine MF1 is substantially fixed although there is a slight variation depending on the temperature inside and outside the copying machine MF1, and therefore the output of the constant current power supply 26 is also the same as that shown in FIG. As shown, the level range of the PWM instruction signal Sm is within a predetermined range when the constant current power supply 26 operates normally and supplies power to the
図9を再度参照すると、入出力制御20は、補助電源32(の定電流電源26)からの給電を開始すると(4,5)、PWM指示信号SmをA/Dコンバータ70でデジタルデータすなわちPWM指示データSmに変換して読込み(6)、それが所定範囲内か、すなわち補助電源32が正常動作か、を判定する(7)。
Referring to FIG. 9 again, when the input /
PWM指示データSmが所定範囲を外れていない間は、定着温度を監視して、定着温度が定着リロード温度未満であると、定着リロードが必要であるので、補助電源32から負荷35への給電を継続する(6〜9)。定着温度が定着リロード温度以上になると、定着リロードが不要であるので、定着ヒータへの高電力投入(定着温度の急速立ち上げ)を停止する。すなわち定着電源31に低電力消費を指定する低電力配分上限値を与える(10)。そして電源ON/OFFコントローラ55に電源OFF指示信号を与える(11)。
While the PWM instruction data Sm is not out of the predetermined range, the fixing temperature is monitored, and if the fixing temperature is lower than the fixing reload temperature, fixing reload is necessary. Therefore, power supply from the
PWM指示データSmが所定範囲を外れていると、入出力制御20は補助電源32の異常をエンジン制御510に報知し、エンジン制御510がプリンタコントローラ501を介して、操作ボード10に該異常を表示する(12)。しかも入出力制御20は、定着電源31に低電力消費を指定する低電力配分上限値を与える(13)。これに応じて定着電源31は、定着ヒータ温度制御を、低電力消費のヒータ温度制御に切り替える。入出力制御20は更に、電源ON/OFFコントローラ55に電源OFF指示信号を与える。すなわち補助電源32から負荷35への給電を停止する(14)。そしてその後は、定着温度を監視して、定着温度が定着処理用の下限温度以下に下がると、給紙間隔(繰り返しコピーの用紙繰り出し搬送のピッチ)の延長要をエンジン制御501に報知し、エンジン制御501が、定着ヒータ低電力給電用の長いピッチに、給紙間隔を変更する(15〜17)。定着温度が定着リロード温度(定着リロードが必要となる下限値)以上に復帰すると、給紙間隔を元に戻す(18〜20)。次の表1に、通常の給紙間隔(90mm)およびそのとき必要なヒータ電力(900W)と、長くする給紙間隔(270mm)およびそのとき必要なヒータ電力(700W)の一例を示す。
When the PWM instruction data Sm is out of the predetermined range, the input /
要約すると、補助電源32が異常と判定すると、定着電源31により定着器214のヒータの最大供給電力を小さくし、補助電源32からの電力の供給を停止する。定着電源31により定着器214のヒータの最大供給電力を小さくしてヒータ温度制御するため、用紙サイズ,環境温度,連続印刷時間等の条件により定着部の温度が徐々に低下してくることがある。定着部の温度が低くなると定着性が低下し、画像品質に重大な影響がでる。そこで、定着部温度が定着部下限温度に達すると、印刷用紙の紙間を長くすることにより印刷の生産性は下がるが、定着部の温度上昇を図り温度低下を防止する。
In summary, when the
紙間を長くすると定着部の温度が徐々にあがってきて、定着部の温度が定着部リロード温度より高くなると印刷の生産性を元に戻すよう、紙間を元に戻す。前記定着部リロード温度は例えば170℃、定着部下限温度は例えば160℃である。通常印刷時は定着部温度が170℃に保たれるように制御されている。定着に厳しい環境となり、定着部温度を170℃で維持できなくなり、徐々に定着部温度が低下して160℃になると印刷用紙の紙間を長くすることにより生産性を低下させる制御となる。生産性を低下させたおかげで定着にとって環境が良くなり、徐々に定着部温度が上がり、定着部制御温度の170℃に戻ることとなる。 When the paper interval is made longer, the temperature of the fixing unit gradually rises, and when the temperature of the fixing unit becomes higher than the fixing unit reload temperature, the paper interval is restored so that the printing productivity is restored. The fixing portion reload temperature is, for example, 170 ° C., and the fixing portion lower limit temperature is, for example, 160 ° C. During normal printing, the fixing unit temperature is controlled to be maintained at 170 ° C. It becomes a severe environment for fixing, and it becomes impossible to maintain the fixing unit temperature at 170 ° C. When the fixing unit temperature gradually decreases to 160 ° C., the control is performed to reduce the productivity by increasing the interval between the printing sheets. By reducing the productivity, the environment for fixing is improved, and the temperature of the fixing unit gradually increases and returns to the fixing unit control temperature of 170 ° C.
この第1実施例によれば、入出力制御20が、補助電源32から負荷35へ給電している間、フィードバック制御信号であるPWM指示信号Smを監視して、それが所定範囲をはずれると補助電源32が異常であるとして、操作ボード10に該異常を表示すると共に、定着電源31のヒータ電力上限値を下げて補助電源32の出力を停止するので、補助電源32に異常を生じてもAC電源に過負荷を与えることがなく、しかも、補助電源32の異常の拡大を回避できる。電力不足により定着温度が低下すると給紙間隔を広げるので、画像形成速度(枚/分)は低下するものの印刷を継続することができ、しかも所要の定着温度を維持できるので、ユーザの利便性の低下は小さい。
According to the first embodiment, the input /
−第2実施例−
第2実施例のハードウエアは上述の第1実施例と同様であるが、第2実施例の入出力制御20の「定着電力制御」の内容が、第1実施例のもの(図9)とは少し異なる。
-Second Example-
The hardware of the second embodiment is the same as that of the first embodiment described above, but the contents of the “fixing power control” of the input /
図10に、第2実施例の入出力制御20の「定着電力制御」DPCaの内容を示す。この「定着電力制御」DPCaは、PWM指示データSmが所定範囲を外れていると、定着温度を監視して、定着温度が定着処理用の下限温度以下に下がると、線速(画像形成用紙の搬送速度:副走査速度)の低速化要をエンジン制御501に報知し、エンジン制御501が、定着ヒータ低電力給電用の低速度に、副走査速度を変更する(15〜17a)。定着温度が定着リロード温度以上に復帰すると、副走査速度を元に戻す(18〜20a)。その他の処理は、図9に示す第1実施例のものと同様である。次の表2に、通常の線速(200mm/sec)およびそのとき必要なヒータ電力(900W)と、低線速(125mm/sec)およびそのとき必要なヒータ電力(700W)の一例を示す。
FIG. 10 shows the contents of the “fixing power control” DPCa of the input /
第2実施例は、定着部温度が定着部下限温度に達すると印刷の線速を低下させることで、定着部の温度低下を防止する。線速を下げた後、定着部温度低下を防ぎ定着部の温度が徐々にあがってきて、定着部の温度が定着部リロード温度より高くなると、印刷の生産性を元に戻すよう、線速を元に戻す。 In the second embodiment, when the fixing unit temperature reaches the fixing unit lower limit temperature, the linear speed of printing is decreased, thereby preventing the temperature of the fixing unit from decreasing. After lowering the line speed, if the temperature of the fixing part gradually increases and the temperature of the fixing part rises above the reloading temperature of the fixing part, the linear speed is reduced so that the printing productivity is restored. Revert.
−第3実施例−
第3実施例のハードウエアは上述の第1実施例と同様であるが、第3実施例の入出力制御20の「定着電力制御」の内容が、第1実施例のもの(図9)とは少し異なる。
-Third embodiment-
The hardware of the third embodiment is the same as that of the first embodiment, but the contents of the “fixing power control” of the input /
図11に、第3実施例の入出力制御20の「定着電力制御」DPCbの内容を示す。この「定着電力制御」DPCbは、PWM指示データSmが所定範囲を外れていると、定着温度を監視して、定着温度が定着処理用の下限温度以下に下がると、給紙停止要をエンジン制御501に報知し、エンジン制御501が、給紙を停止する(15〜17b)。エンジン制御510は、給紙を一時停止している間も、スキャナ100による原稿画像読み取りは継続する。定着温度が定着リロード温度以上に復帰すると、入出力制御20は、給紙開始可をエンジン制御501に報知し、エンジン制御501が、給紙を再開する(18〜20b)。その他の処理は、図9に示す第1実施例のものと同様である。
FIG. 11 shows the contents of the “fixing power control” DPCb of the input /
第3実施例は、定着部温度が定着部下限温度に達すると給紙(印刷)を一時停止することで、定着部の温度低下を防止し定着温度の回復を待つ。この間、原稿読み取りが未完であると、スキャナ100による原稿読み取りは継続する。給紙を停止した後、定着部温度が徐々にあがってきて、定着リロード温度より高くなると、印刷の生産性を元に戻すよう、給紙(印刷)を再開する。
In the third embodiment, when the fixing unit temperature reaches the fixing unit lower limit temperature, paper feeding (printing) is temporarily stopped, so that the temperature of the fixing unit is prevented from decreasing and the recovery of the fixing temperature is awaited. During this time, if the document reading is incomplete, the document reading by the
201:感光体
202:帯電装置
203:露光装置
204,207:現像装置
208,215:転写ベルト
209〜211:給紙カセット
214:定着器
224:排紙ガイド
225:排紙ローラ
226:排紙スタック
227:補給トナー収納部
233:レジストローラ
201: Photoconductor
202: Charging device
203: Exposure apparatus
204, 207: Developing device
208, 215: Transfer belt
209 to 211: paper feed cassette
214: Fixing device
224: Paper discharge guide
225: Paper discharge roller
226: Output stack
227: Supply toner storage unit
233: Registration roller
Claims (9)
第2電源の、定電流制御のためのフィードバック制御信号を監視するモニタ手段、を備えることを特徴とする電源装置。 A first power source with a constant voltage output that uses power supplied from the outside as an input source, a power storage device, and a constant current output that outputs current at a level indicated by a current instruction signal using the power of the power storage device as an input source In the power supply apparatus, the output of the first power supply and the output of the second power supply are connected in parallel, and both the power from the first power supply and the power from the second power supply are simultaneously supplied to the load.
A power supply apparatus comprising: monitoring means for monitoring a feedback control signal for constant current control of the second power supply.
該作像装置の電気的負荷に給電する請求項1乃至3のいずれか1つに記載の電源装置;
を備える画像形成装置。 An imaging device for forming an image on paper; and
The power supply device according to any one of claims 1 to 3, wherein power is supplied to an electrical load of the imaging device.
An image forming apparatus comprising:
The image forming apparatus according to claim 8, wherein a document image is read by a scanner even while the image forming operation is temporarily stopped.
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