JP2007325185A - 電源装置およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主装置の動作モードに適した態様で停電を検出することにより停電検出動作の際に消費される電力を低減することが可能な電源装置およびこれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】電源部は、停電検出部１８、接続切換部１１、および制御用ＩＣ２４を備える。停電検出部１８は、商用電源８０からの交流の供給状態を検出する。接続切換部１１および制御用ＩＣ２４は、商用電源８０と停電検出部１８との間の接続のオン／オフを切り換えるために設けられる。接続切換部１１および制御用ＩＣ２４は、主装置がメモリバックアップ動作を伴う動作モードのときには、停電検出部が常時交流のゼロクロスを検出するように商用電源と停電検出部を接続する。一方、接続切換部１１および制御用ＩＣ２４は、主装置がメモリバックアップ動作を伴わない動作モードのときには、停電検出部が間欠的に交流のゼロクロスを検出するように商用電源と停電検出部を接続する。
【選択図】図４

Description

この発明は、画像形成装置等の電子機器に電力供給を行なう電源装置およびこれを備えた画像形成装置に関する。

画像形成装置等の電子機器において、停電検出機能を有するものが増えている。その理由は、近年の電子機器において、揮発性メモリにおいて処理中の重要なデータを停電発生時に速やかにバックアップする必要があるからである。

ところが、停電検出を行なうと、その分だけ電子機器の消費電力が増加する。省電力化が要求される現在において、なるべく停電検出動作の際に消費される電力を低減したい。

そこで、従来技術の中には、交流の波形の電圧値が所定値よりも高いか否かを判断する際の参照電圧値を高く設定することによって、交流波形１サイクルにおける検出信号が出力される期間を短くし、その結果、消費電力を減少するように構成された電源装置が存在する（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−２７９２７８号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載の電源装置においても、不必要な電力を消費してしまう可能性があった。例えば、特許文献１に記載の電源装置では、主装置の動作モードにかかわらず、常時、交流のゼロクロスポイントを検出している。この結果、速やかに停電検出を行なう必要がないような状況において、必要以上にゼロクロスポイントを検出する分だけ、余分な電力を消費していると言える。

この発明の目的は、主装置の動作モードに適した態様で停電を検出することにより停電検出動作の際に消費される電力を低減することが可能な電源装置およびこれを備えた画像形成装置を提供することである。

本発明の電源装置は、停電発生時に揮発性メモリで処理中のデータをバックアップするメモリバックアップ動作を実行可能な主装置に適用される。主装置の代表例として、複写機やマルチファンクションプリンタ等の画像形成装置が挙げられる。

電源装置は、停電検出部および接続切換手段を備える。停電検出部は、商用電源からの交流の供給状態を検出する。停電検出部の代表例として、ゼロクロス検出回路が挙げられる。接続切換手段は、商用電源と停電検出部との間の接続のオン／オフを切り換えるために設けられる。接続切換手段の代表例として、商用電源と停電検出部との間に配置されたフォトトライアックカプラおよびこのフォトトライアックカプラの動作を制御するＩＣの組み合わせが挙げられる。また、フォトトライアックカプラに代えてフォトカプラを用いることも可能である。

接続切換手段は、主装置がメモリバックアップ動作を伴う動作モードのときには、停電検出部が常時交流のゼロクロスを検出するように商用電源と停電検出部とを接続する。一方、接続切換手段は、主装置がメモリバックアップ動作を伴わない動作モードのときには、停電検出部が間欠的に交流のゼロクロスを検出するように商用電源と停電検出部とを接続する。

接続切換手段が上述のような制御をする理由は、メモリバックアップ動作を実行しない動作モードにおいては、停電検出が遅れても主装置の動作に支障を来さないからである。一方で、停電検出部が間欠的にゼロクロス検出を行なうことにより、常時ゼロクロス検出する場合に比較して、停電検出の際に消費される電力が低減される。

メモリバックアップ動作を伴わない動作モードの例として、夜間ファックス待ち受け時のスリープモードが挙げられる。スリープモード時には、制御部において処理中のデータが存在しないため、停電時にデータのバックアップを行なう必要がない。

主装置の動作モードに適した態様で停電を検出することにより停電検出動作の際に消費される電力を低減することが可能になる。

図１に示すように、画像形成装置１０１は、原稿読取部１０２、給紙部１０３、画像形成部１０４、および排紙部１４０を備える。また、画像形成装置１０１は、原稿読取部１０２、給紙部１０３、および画像形成部１０４を覆う筐体２を備える。筐体２は、開閉自在な前面カバー１を備える。

図１および図２を用いて画像形成装置１０１の構成を簡単に説明する。原稿読取部１０２は、画像形成装置１０１の上部に配置される。一方、給紙部１０３は、画像形成装置１０１の底部に配置される。画像形成部１０４は、原稿読取部１０２および給紙部１０３に挟まれるように配置される。画像形成部１０４は、原稿読取部１０２と給紙部１０３よりも水平断面が小さく構成されている。このため、原稿読取部１０２、給紙部１０３、および画像形成部１０４に囲まれるように、画像形成部１０４から用紙を排出するための排出用空間が生じる。排紙部１４０は、この排出用空間に配置される。

画像形成装置１０１の上部に、操作部２３が配置される。操作部２３は、タッチパネルを備えており、画像形成装置１０１の動作状態を表示し、かつ、ユーザからの入力操作を受け付ける。ユーザからの入力操作の例として、コピースタート操作や、動作モードや画像形成条件の設定操作などが挙げられる。

図２に示すように、原稿読取部１０２は、透明なガラスからなる原稿台１０５Ａ，１０５Ｂを備える。原稿台１０５Ａ，１０５Ｂの上方には自動原稿搬送装置１０６が配置される。自動原稿搬送装置１０６は原稿トレイ１０７を備えており、原稿トレイ１０７に置かれた原稿を１枚ずつ原稿台１０５Ｂ上を経由して排紙トレイ１０８上に排出する。

原稿台１０５Ａ，１０５Ｂの下方には、第１走査体１１０、第２走査体１１１、結像レンズ１１２、およびＣＣＤセンサ１１３が配置される。第１走査体１１０は、露光ランプ１１４および第１反射ミラー１１５を備える。第２走査体１１１は、第２反射ミラー１１６および第３反射ミラー１１７を備える。露光ランプ１１４は、原稿台１０５Ａまたは原稿台１０５Ｂ上の原稿に光を照射する。第１反射ミラー１１５、第２反射ミラー１１６、および第３反射ミラー１１７は、原稿からの反射光をＣＣＤセンサ１１３に導く。結像レンズ１１２は、原稿からの反射光を、ＣＣＤセンサ１１３上に結像させる。ＣＣＤセンサ１１３は、結像した光を光電変換処理して画像データを生成する。

なお、原稿読取時には、第１走査体１１０は、原稿台１０５Ａ，１０５Ｂに平行な矢印Ｘで示す副走査方向に速度Ｖで移動する。また、第２走査体１１１は、第１走査体１１０に連動して副走査方向に速度Ｖ／２で移動する。

給紙部１０３は、給紙カセット１２０を備える。給紙カセット１２０は、画像形成処理がされる用紙を収納する。給紙カセット１２０は、画像形成装置１０１の前面から引き出し可能なように構成される。

画像形成部１０４は、用紙搬送路１９１、反転搬送路１９２、感光体ドラム１２５、帯電器１２６、レーザスキャニングユニット（以下、単にＬＳＵという。）１３０、現像器１２７、転写器１２８、クリーニングユニット１２９、レジストローラ１２４、および定着装置１３１を備える。

用紙搬送路１９１は、給紙カセット１２０から排紙ローラ１３５までの間に形成される。反転搬送路１９２は、用紙搬送路１９１に接続されており、両面画像形成時に使用される。感光体ドラム１２５は、用紙搬送路１９１に接するように配置される。感光体ドラム１２５は、矢印Ａで示すように反時計方向に回転する。帯電器１２６は、感光体ドラム１２５の外周面を所定の電位に帯電させる。ＬＳＵ１３０は、所定電位に帯電された感光体ドラム１２５の外周面にレーザ光を照射することによって、画像データに基づいた静電潜像を形成する。現像器１２７は、感光体ドラム１２５の外周面上に形成された静電潜像を可視化してトナー像を形成する。転写器１２８は、感光体ドラム１２５の外周面上に形成されたトナー像を用紙に転写する。クリーニングユニット１２９は、感光体ドラム１２５の外周面上に残留したトナーを回収する。レジストローラ１２４は、用紙搬送路１９１における感光体ドラム１２５の上流に配置されており、所定のタイミングで感光体ドラム１２５と転写器１２８との間に用紙を送り出す。定着装置１３１は、用紙搬送路１９１における感光体ドラム１２５の下流に配置されており、加熱ローラ１３２および加圧ローラ１３３を備える。定着装置１３１は、加熱ローラ１３２と加圧ローラ１３３とによって用紙に付着したトナー像を用紙に定着させる。

用紙搬送路１９１における定着装置１３１の下流には、搬送ローラ１３４および排紙ローラ１３５が配置される。排紙ローラ１３５によって外部に排出される用紙を受ける位置には、排紙部１４０が配置される。

排紙部１４０は、固定式排紙トレイ１３６および可動式排紙トレイ１４１を備える。可動式排紙トレイ１４１は、上側のポジションと下側のポジションとの間で往復移動自在に構成される。可動式排紙トレイ１４１が上側ポジションに位置する場合には、固定式排紙トレイ１３６の上に用紙が排出される。一方、可動式排紙トレイ１４１が下側ポジションに位置する場合には、可動式排紙トレイ１４１の上に用紙が排出される。

図３に示すように、画像形成装置１０１は、制御部６０を備える。制御部６０は、電源部７０に接続される。電源部７０は、本発明の電源装置に対応するものであるが、その構成については追って説明する。

制御部６０は、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、ＣＰＵ６１、ＬＡＮボード８１、ＦＡＸボート８２、およびドライバ６４〜６８を備える。ＲＯＭ６２は、画像形成装置１０１の動作に必要なプログラムを格納している。ＲＡＭ６３は、読み取った原稿の画像データを一次的に記憶する揮発性のメモリである。また、ＲＡＭ６３には、ＣＰＵ６１が処理中のデータが書き込まれる。このデータの例として、画像形成条件や動作モードの設定条件や、時刻指定送信の設定情報などが挙げられる。

ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に格納されたプログラムに基づいて画像形成装置１０１の動作を統括的に制御する。ＬＡＮボード８１は、ネットワーク８３を介して接続されるパソコン等の外部機器と通信するための機能を有する。ＦＡＸボート８２は、公衆回線８４を介して接続されるファクシミリ装置等の外部機器と通信するための機能を有する。

ドライバ６４は、ＣＰＵ６１からの信号に基づき原稿読取部１０２を駆動する。ドライバ６５は、ＣＰＵ６１からの信号に基づき給紙部１０３を駆動する。ドライバ６６は、ＣＰＵ６１からの信号に基づき画像形成部１０４を駆動する。ドライバ６７は、ＣＰＵ６１からの信号に基づきモータ１４２を動作させることによって、可動式排紙トレイ１４１を上昇または下降させる。ドライバ６８は、操作部２３に対してされた入力操作の内容をＣＰＵ６１に伝える。また、ドライバ６８は、ＣＰＵ６１からの信号に基づき操作部２３の表示動作を制御する。

画像形成装置１０１は、通常動作モードまたは２種類の省電力動作モード（スタンバイモード、スリープモード）のうちのいずれかの動作モードで動作する。画像形成装置１０１は、通常動作モードでは、コピア機能、プリンタ機能、およびＦＡＸ機能を発揮する。通常動作モード時において、コマンドを待つ時間が長くなると画像形成装置はスタンバイモードへと移行する。スタンバイモードでは、画像形成装置１０１は、画像形成部１０４など消費電力が大きい箇所への電力供給を停止させた状態で、コピージョブ、プリンタジョブまたはＦＡＸジョブが入力されるまで待機する。スタンバイモード時において、コマンドを待つ時間が長くなると、画像形成装置１０１はさらにスリープモードに移行する。スリープモード時には、コマンドの入力を検出するために必要な回路にのみ電力を供給し、消費電力を必要最小限にまで抑えるようにする。

なお、通常動作モードからスタンバイモード、またはスタンバイモードからスリープモードへと自動的に移行する例を説明したが、操作部２３を介して任意に動作モードを設定することも可能である。例えば、夜間ファックス待ち受け時にスリープモードにしておくことで、画像形成装置１０１の消費電力が抑えられる。なお、スタンバイモード時やスリープモード時に、ジョブコマンドが与えられた場合には、画像形成装置１０１は通常動作モードに復帰して、与えられたコマンドに係るジョブを実行する。

図４を用いて電源部７０の概略構成を説明する。電源部７０は、商用電源８０に接続される電源スイッチ１０を備える。電源スイッチ１０は、ＤＣ電源部１４に接続される。ＤＣ電源部１４は、通常用いられる公知の電源部と同様の構成である。ＤＣ電源部１４の構成要素の代表例として、整流回路、平滑コンデンサ、トランス、およびスイッチング制御回路が挙げられる。整流回路は、商用電源からの交流を整流して直流にする。平滑コンデンサは、整流回路において整流された直流を平滑する。トランスは、その１次側が平滑コンデンサに接続されており、その２次側がスイッチを介して制御部６０や画像形成部１０４に接続されている。スイッチング制御回路は、ＦＥＴや制御用ＩＣによって構成されており、トランスの発振を制御する。

電源スイッチ１０とＤＣ電源部１４との間には、整流回路１２および接続切換部１１を介して停電検出部１８に接続された接続部１２１が設けられる。整流部１２は、商用電源８０からの交流を整流する。接続切換部１１は、フォトトライアック１３Ａおよび発光ダイオード１３Ｂを備えており、商用電源８０と停電検出部１８との間の接続の切換を行なう。つまり、接続切換部１１は、発光ダイオード１３Ｂが発光し、フォトトライアック１３Ａが導通しているときにおいて、信号ライン２００Ｃを介して停電検出部１８に電流が流れ込むように構成される。

停電検出部１８は、ツェナーダイオード１８１、発光ダイオード１８２、フォトトランジスタ１８３、およびトランジスタ１８４を備える。停電検出部１８は、ツェナーダイオード１８１を介して発光ダイオード１８２に電流が流れると、フォトトランジスタ１８３およびトランジスタ１８４が導通して、接続部１８５の電位が変化するように構成されている。接続部１８５は信号ライン２００Ａを介して制御用ＩＣ２４に接続されており、制御用ＩＣ２４に交流の供給状態が信号ライン２００Ａを介して伝達される。

制御用ＩＣ２４は、制御部６０からの入力信号に応じて動作するように構成される。制御部６０からの入力信号の例として、動作モードの設定情報を示す信号が挙げられる。例えば、操作部２３を介してユーザがスリープモードを設定した場合には、その旨を示す信号が制御用ＩＣ２４に供給される。また、制御部６０からの入力信号に応じて制御用ＩＣ２４が行なう動作の例として、スイッチ１９Ａ、スイッチ１９Ｂ、トランジスタ１５Ｂ、およびトランジスタ１７のオン／オフの切換動作が挙げられる。

一方で、制御用ＩＣ２４は、信号ライン２００Ｂを介して、停電の発生を制御部６０に伝達する。

制御用ＩＣ２４は、発光ダイオード１６およびトランジスタ１７に接続される。発光ダイオード１６は、画像形成装置１０１がスタンバイモードまたはスリープモードであるときに点灯するように構成される。具体的には、制御用ＩＣ２４が、スタンバイモード時およびスリープモード時にトランジスタ１７を導通させて、発光ダイオード１６を点灯させる。一方、通常動作モード時や、停電を検出した場合には、制御用ＩＣ２４はトランジスタ１７を絶縁状態にして、発光ダイオード１６を消灯させる。

図５（Ａ）を用いて、通常動作モード時における停電検出動作を説明する。通常動作モード時には、制御用ＩＣ２４は、常時、信号ライン２００Ｄにハイレベルの信号を出力する。このため、常時、トランジスタ１５Ｂが導通し、発光ダイオード１３Ｂが連続的に発光する。また、トランジス１５Ｂが導通することにより、トランジス１５Ａが導通するため、ＤＣ電源部１４と停電検出部１８とが接続される。この結果、商用電源８０と停電検出部１８とが、常時、フォトトライアック１３Ａを介して接続され、停電検出部１８による交流のゼロクロスの検出が実行される。

停電が発生していない場合、信号ライン２００Ａは、交流のゼロクロス近傍でハイレベルになり、それ以外の箇所でローレベルになる。制御用ＩＣ２４は、停電が発生していない場合には、信号ライン２００Ｂを介して制御部６０にハイレベルの信号を供給する。一方、矢印３０５で示す所定の判定期間以上、信号ライン２００Ａにハイレベルの信号が出力される場合には、制御用ＩＣ２４は停電が発生したものと判断するようにプログラムされている。このため、制御用ＩＣ２４は、矢印３０５で示す所定の判定期間以上、ハイレベルの信号が、信号ライン２００Ａを介して入力する場合には、信号ライン２００Ｂにローレベルの信号を出力し、制御部６０に停電の発生を伝達する。

図５（Ｂ）を用いて、スタンバイモード時における停電検出動作を説明する。スタンバイモード時における停電検出動作は、ゼロクロスを常時検出するという点において、通常動作モード時の停電検出動作と共通する。ただし、この実施形態では、参照符号３０６で示すように、制御用ＩＣ２４は、交流のゼロクロス近傍のみ信号ライン２００Ｄにハイレベルの信号を出力している。この結果、交流のゼロクロス近傍のみ、トランジスタ１５Ｂ、１５Ａが導通する。なお、本実施形態では、通常動作モード時における交流のゼロクロスタイミングを制御用ＩＣ２４に記憶させることによって、このような停電検出動作を実現している。

ただし、制御用ＩＣ２４は、信号ライン２００Ａから一定時間以上ハイレベルの信号が入力する場合には、連続的に信号ライン２００Ｄにハイレベルの信号を出力する（参照符号３０３参照。）。このような制御を行なう理由は、一旦停止した交流の供給が再開するか否かを検出するためである。

このように、スタンバイモード時には、常時、交流のゼロクロスを検出しているが、停電検出動作の際の消費電力が、通常動作モード時よりも低減されている。

なお、本実施形態では、通常動作モードおよびスタンバイモードが、本発明の「メモリバックアップ動作を伴う動作モード」に対応する。

図６を用いて、スリープモード時における停電検出動作を説明する。スリープモード時には、制御部６０において処理しているデータが存在しないため、停電時におけるデータのバックアップが不要となる。この結果、停電の検出が遅れても、画像形成装置１０１の動作に支障を来すことがないため、常時、ゼロクロスを検出する必要がない。なお、本実施形態では、スリープモードが、本発明の「メモリバックアップ動作を伴わない動作モード」に対応する。

スリープモード時には、制御用ＩＣ２４は、間欠的にゼロクロスを検出するように、所定のインターバルで信号ライン２００Ｄにハイレベルの信号を出力する。本実施形態では、信号ライン２００Ｄにハイレベルの信号が出力されてから次のハイレベルの信号が出力されるまでの間隔、つまり矢印３０１にて示す間隔は、０．５秒に設定されている。この結果、ゼロクロスが間欠的に検出されている（参照符号３０２参照。）。

なお、スリープモード時においても、復帰処理の最中には、矢印３０４で示す所定期間だけ、連続的にゼロクロスの検出を行なうようにしている。ここでは、矢印３０４で示す期間は１秒間である。

このように、スリープモード時には、停電検出時に、発光ダイオード１３Ｂおよび発光ダイオード１８３を発光させる頻度を少なくすることにより、省電力化が図られている。

スリープモード時において停電検出動作を行なう理由は、停電検出部１８が停電発生を検出した場合に、ＦＡＸ受信やコピースタートのような画像形成コマンドの入力があっても、画像形成部１０４に画像形成処理を開始させないようにするためである。つまり、停電が発生した後には、平滑コンデンサに蓄えられた電荷がなくなると画像形成部１０４が動作不能になるため、画像形成コマンドに係るジョブを完了させることができないことを考慮したものである。停電検出後には画像形成部１０４にジョブを実行させないことによって、画像形成装置１０１における不具合の発生頻度を低下させている。

スリープモード時において停電検出動作を行なう別の理由として、停電検出に応じて発光ダイオード１７を消灯することが挙げられる。トランジスタ１６を導通させたまま放置すると、停電発生後に、ＤＣ電源１４内の平滑コンデンサに残留した電荷によって、発光ダイオード１７がしばらくの間だけ点灯する。この結果、停電が発生したことを知らない利用者に、画像形成装置１０１はスリープモードであると誤解させてしまうおそれがある。例えば、停電が発生したことを知らない利用者が画像形成装置１０１にプリントデータを送信しても画像形成処理が実行されない場合、その利用者は混乱する。停電検出に応じて発光ダイオード１７を消灯することにより、このような混乱の発生を避けることができる。このため本実施形態では、制御用ＩＣ２４が、停電発生時に、発光ダイオード１７を消灯するようにしている。

最後に、上述の実施形態の説明は、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。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、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が含まれることが意図される。

画像形成装置の外観を示す斜視図である。 画像形成装置内部の概略構成を示す図である。 画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。 電源部の概略構成を示す図である。 通常動作モードおよびスタンバイモード時の停電検出動作を説明するためのタイムチャートである。 スリープモード時の停電検出動作を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１０−電源スイッチ
１２−整流回路
１４−ＤＣ電源部
１８−停電検出部
７０−電源部
８０−商用電源

Claims (3)

1. 停電発生時に揮発性メモリで処理中のデータをバックアップするメモリバックアップ動作を実行するとともに、消費電力が互いに異なる複数の動作モードで動作するように構成された主装置に適用される電源装置であって、
   商用電源からの交流の供給状態を検出する停電検出部と、
   前記商用電源と前記停電検出部との間の接続のオン／オフを切り換えるための接続切換手段と、
   を備えており、
   前記接続切換手段は、前記主装置がメモリバックアップ動作を伴う動作モードのときには、前記停電検出部が常時交流のゼロクロスを検出するように前記商用電源と前記停電検出部とを接続するとともに、前記主装置がメモリバックアップ動作を伴わない動作モードのときには、前記停電検出部が間欠的に交流のゼロクロスを検出するように前記商用電源と前記停電検出部とを接続することを特徴とする電源装置。
2. 停電発生時に揮発性メモリで処理中のデータをバックアップするメモリバックアップ動作を実行するとともに、消費電力が互いに異なる複数の動作モードで動作するように構成された画像形成装置であって、
   請求項１に記載の電源装置と、
   前記電源装置から供給される電力によって動作する画像形成部と、
   入力された画像形成コマンドに応じて前記画像形成部の動作を制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記停電検出部が交流の供給停止を検出した場合には、画像形成コマンドの入力があっても、前記画像形成部に画像形成処理を開始させないことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。

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