JP2011197102A - 画像形成装置、画像形成方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギー利用効率を向上させた画像形成装置、画像形成方法、及びプログラムを提供する。
【解決手段】視聴覚表示を行う視聴覚回路をさらに備え、制御回路は、交流電源が交流端子に入力されていない場合、視聴覚回路に、交流電源を交流入力端子に接続するように促す旨の視覚表示及び聴覚表示の少なくとも一方を行わせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置、画像形成方法、及びプログラムに関する。

現在の電力会社から各家庭への給電は交流１００Ｖであることは良く知られている。
図３は、一般的な電力供給図である。
発電プラント１で発生した交流高電圧（例えば、３３００Ｖ、６６００Ｖ等）を鉄塔や送電線２で住宅地近傍の変電所３に送電し、変電所３の変圧器で低電圧（２００Ｖもしくは１００Ｖ）に変圧し、各家庭４に引き込み線で供給する。

家庭内の家電製品は、AC（交流）１００VよりDC（直流）を作り出し、パソコンや家電等の電子機器のIC(Integrated Circuit)やトランジスタ等を駆動する電源としている。

現在、電源の使用効率を上げたり、安定した電力を供給したりするという観点から、スマートグリッドという考え方が広まってきている。
アメリカ型のスマートグリッドは、単に安定した電力を供給するという点が主だが、日本型のスマートグリッドは太陽電池を含む自家発電と相性が良い直流給電と従来の交流給電との両給電で考えられていることが多い。

以下、詳細について説明する。
図４は、スマートグリッドの説明図である。
発電プラント１で発生した交流高電圧（例えば、３３００Ｖ、６６００Ｖ）を鉄塔や送電線２で住宅地近傍の変電所３に送電し、変電所３の変圧器で低電圧（２００Ｖもしくは１００Ｖ）に変圧し、各家庭４に送電すると共に、太陽電池パネル５、蓄電池６、及びガスコージェネレーション７による直流電力を利用するものである。

近い将来、各家庭においても太陽電池や燃料電池、都市ガスによるコージェネレーション発電システムが導入されるようになると、直流電力と交流電力との間のエネルギー変換による無駄が目立つようになると考えられる。

現在試験的に導入されているような自宅で発電された直流をパワーコンディショナと呼ばれる系統電力に電圧や位相を合わせる装置によって一旦、交流電力に変換してから、家庭内の各部屋へ供給する方式のままでは、蓄電池への充放電のために交流と直流の変換損失が生じてしまい、大きな無駄がある。

よって、家庭内の電気製品を直流給電と交流給電とによって賄えるようにすれば、各電気製品での交流−直流変換の回路が省けてコストや容積、故障を減らせ、系統電力からの1ヶ所の直流−交流変換装置の変換効率を高めるだけでエネルギー損失を大きく減らせる。

図５は、図３に示した家庭における画像形成装置としてのプリンタの電源接続の説明図である。
図５に示すようにプリンタ１０の交流入力端子としてのプラグ１２を交流１００Ｖのコンセント１１に接続するようになっている。
図６は、図５に示した電源接続の場合の効率の説明図である。
図６に示すように交流１００Ｖから直接ヒーター２２に給電する系と、交流を直流に変換する回路２１で直流に変換し、直流電圧変換１（２３）〜直流電圧変換５（２７）の各電圧に変換して各モジュールに給電する系とで構成されている。
この場合効率は８０％×８０％＝６４％となる。

図７は、図４に示した家庭における画像形成装置としてのプリンタの電源接続の説明図である。
図７に示すようにプリンタ１０の交流電源用の交流入力端子としてのプラグ１２を交流１００Ｖの交流用のコンセント１１に接続すると共に直流電源用の直流入力端子としてのプラグ１４を直流４８Ｖのコンセント１３に接続するようになっている。

図８は、図７に示した電源接続の場合の効率の説明図である。
図８に示すように交流１００Ｖから直接ヒーター２２に給電する系と、直流を直接、各モジュールに給電する系と、直流電圧変換１（２３）〜直流電圧変換４（２６）の各電圧に変換して各モジュールに給電する系とで構成されている。
この場合効率は８０％となる。

関連する技術が特許文献１に開示されている。
特許文献１にはヒーターに与える電力を最大化するために（通常、ＡＣコード一本だと最大１５Ａの為）２本のＡＣコードを接続し、一本はＤＣ変換しコントロール基板用、もう一方は純粋にヒーター電力用として使用し、１本で給電するよりもよりパワーをヒーターにかけることのできるプリンタが開示されている。

しかしながら、上述した技術ではこの交流−直流両給電電源に今までの構成のレーザープリンタを接続する場合、DC電源が手元まで来ているにもかかわらず、AC電源からDC電源へと変換しプリンタ内のプリント基板に給電するため、変換効率が低いという問題があった。

そこで、本発明の目的は、エネルギー利用効率を向上させた画像形成装置、画像形成方法、及びプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、ヒーターを有する画像形成装置において、直流電源が入力される直流入力端子と、交流電源が入力される交流入力端子と、前記ヒーターを前記交流電源にて駆動させ、前記ヒーターを除く回路を前記直流電源にて駆動させる制御回路と、を備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記交流電源を所定の直流電源に変換する変換回路をさらに備え、前記制御回路は、前記直流電源に電力が入力されていない場合は、前記変換回路からの直流電源にて前記ヒーターを除く回路を駆動させ、画像形成装置本体を動作させることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、視聴覚表示を行う視聴覚回路をさらに備え、前記制御回路は、前記直流電源が前記直流入力端子に入力されていない場合、前記視聴覚回路に前記直流電源を前記直流入力端子に接続するよう促す旨の視覚表示及び聴覚表示の少なくとも一方を行わせることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から３の何れか一項記載の発明において、視聴覚表示を行う視聴覚回路をさらに備え、前記制御回路は、前記交流電源が前記交流端子に入力されていない場合、前記視聴覚回路に、前記交流電源を前記交流入力端子に接続するように促す旨の視覚表示及び聴覚表示の少なくとも一方を行わせることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から４の何れか一項記載の発明において、前記直流電源により充電される蓄電池と、前記直流電源の電圧を監視する監視回路と、前記交流電源を所定の直流電源に変換する変換回路と、をさらに備え、前記制御回路は、前記蓄電池に蓄えられた直流電源の電圧が降下してきたと判断した際は、前記変換回路により前記交流電源から前記直流電流を作り出すことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、ヒーターを有する画像形成方法において、前記ヒーターを交流電源にて駆動させ、前記ヒーターを除く回路を直流電源にて駆動させることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、ヒーターと、直流電源が入力される直流入力端子と、交流電源が入力される交流入力端子と、を備えた画像形成装置のコンピュータに、前記ヒーターが前記交流電源にて駆動する手順、前記ヒーターを除く回路が前記直流電源にて駆動する手順、を実行させることを特徴とする。

本発明によれば、ヒーターは交流給電からの電力で専用に動作させる構成とし、直流給電からの電力は、ヒーターを除く回路としてのコントロール基板を専用に動作させる構成とする。これにより、無駄な交流−直流間の変換を避けることができ無駄なく電力を使用することができる。この結果、エネルギー利用効率を向上させた画像形成装置、画像形成方法、及びプログラムの提供を実現できる。

本発明に係る画像形成装置のブロック図の一例である。 図１に示した画像形成装置の動作を説明するためのフローチャートの一例である。 一般的な電力供給図である。 スマートグリッドの説明図である。 図３に示した家庭における画像形成装置としてのプリンタの電源接続の説明図である。 図５に示した電源接続の場合の効率の説明図である。 図４に示した家庭における画像形成装置としてのプリンタの電源接続の説明図である。 図７に示した電源接続の場合の効率の説明図である。

次の本実施の形態について図を参照して説明する。
＜構 成＞
図１は、本発明に係る画像形成装置のブロック図の一例である。
例えば直流４８Ｖと交流１００Ｖとが給電されている。直流４８Ｖ給電のうち、一方（図の下側）は接地され、他方は直流検出回路ＤＤＣ１とダイオードＤ１のアノードに接続されている。直流検出回路ＤＤＣ１は、一端が接地された抵抗Ｒ２と、一端が抵抗Ｒ２の他端に接続された抵抗Ｒ１とを有し、抵抗Ｒ１の他端に直流４８Ｖが給電されている。

ダイオードＤ１のカソードは、定格４８Ｖのモータ等と、直流４８Ｖを直流３．３Ｖに変換する直流電圧変換ＤＣＤＣ１の入力端子と、直流４８Ｖを直流５．０Ｖに変換するＤＣＤＣ２の入力端子に接続されている。

直流電圧変換ＤＣＤＣ１の出力端子と、直流電圧変換ＤＣＤＣ２の出力端子は、コントローラー基板ＣＴＬ１の入力端子に接続されている。
直流電圧変換回路ＤＣＤＣ１、ＤＣＤＣ２は直流４８Ｖから、直流５Ｖや直流３．３Ｖを作り出すスイッチングレギュレーターである。

コントローラー基板ＣＴＬ１は、プリンタ機能のコントロール、また上記電源関連のコントロールをする基板であり、図示しないＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、Ｉ／Ｏ(Input / Output)ポート、操作部、及び表示部を有する。

コントローラー基板ＣＴＬ１には直流検出回路ＤＤＣ１の出力端子、各種センサ等の出力端子及び視聴覚回路の出力端子が接続されている。
視聴覚回路は、例えば、液晶パネルやスピーカーにより「直流電源を接続端子に接続してください」や「交流電源を接続端子に接続してください」等を文字や音声でユーザーに促す回路であり、公知の音声合成ＬＳＩや文字合成ＬＳＩが用いられる。
また、視聴覚回路の代わりに視覚回路もしくは聴覚回路を用いてもよい。視覚回路は、液晶パネルにより「直流電源を接続端子に接続してください」や「交流電源を接続端子に接続してください」等と表示してユーザーに促す回路であり、聴覚回路は、「直流電源を接続端子に接続してください」や「交流電源を接続端子に接続してください」等を音声でユーザーに促す回路である。

一方、交流１００Ｖはいずれも双投双極型のスイッチＳＷ１の一端（図では下端）に接続され、スイッチＳＷ１の他端（上端）は交流直流変換回路ＡＣＤＣ１の入力端子に接続され、交流直流変換回路ＡＣＤＣ１の一方（図では右側）の出力端子は接地され、他方（左側）の出力端子はダイオードＤ２のアノードに接続されている。

交流直流変換回路ＡＣＤＣ１は、スイッチＳＷ１がオンの時に、交流１００Ｖから直流４８Ｖを作り出すスイッチングレギュレーターである。

スイッチＳＷ１をオンにすることにより交流１００Ｖが交流直流変換回路ＡＣＤＣ１により直流４８Ｖに変換される。
ダイオードＤ２のカソードは、前述したダイオードＤ１のカソードに接続されている。これは、直流４８Ｖ給電の入力端子が接続されていないか、または直流４８Ｖ給電が停止している場合に交流から作られた直流を給電するためのものである。

さらに交流１００Ｖ給電のうち一方（上側）は、ダイオードＤ３のカソードとダイオードＤ４のアノードに接続され、他方（下側）は、ダイオードＤ５のカソードとダイオードＤ６のアノードに接続されている。これらダイオードＤ３〜Ｄ６はブリッジを形成し、全波整流回路と形成している。ダイオードＤ１〜Ｄ６は、例えばシリコンダイオードが用いられる。

ダイオードＤ３、Ｄ５のアノードは、フォトカプラーＰＣの発光ダイオードＤ７のカソードに接続され、ダイオードＤ４、Ｄ６のカソードは発光ダイオードＤ７のアノードに接続されている。フォトカプラーＰＣのフォトトランジスタＴＲ１のエミッタは接地され、コレクタはプルアップ用の抵抗Ｒ３とコントローラー基板ＣＴＬ１の入力端子に接続されている。フォトカプラーＰＣの発光ダイオードＤ７は交流１００Ｖ給電が行われている場合には点灯する。この点灯により、フォトトランジスタＴＲＣ１が導通し、コントローラーＣＴＬ１には「Ｌ」レベルの信号が送られる。発光ダイオードＤ７は交流１００Ｖ給電が行われていない場合には消灯する。この消灯により、フォトトランジスタＴＲＣ１が遮断し、コントローラーＣＴＬ１には「Ｈ」レベルの信号が送られる。これら、ダイオードＤ３〜Ｄ４からなるダイオードブリッジ及びフォトカプラーＰＣで交流検出回路ＡＣＤが構成されている。

交流１００Ｖ給電は、さらにトライアック（登録商標）回路ＴＲＣ１を介してヒーターＨＴＲ１に接続されている。トライアック（登録商標）回路ＴＲＣ１の入力端子は、コントローラーＣＴＬ１の出力端子に接続されており、コントローラーＣＴＬからの信号によりヒーターＨＴＲ１がオンするようになっている。

ここで、「ヒーターを除く回路」とはコントローラー基板、ＣＴＬ１、直流電圧変換回路ＤＣＤＣ１、ＤＣＤＣ２、モーター等のように直流で駆動される回路を意味する。

＜動 作＞
図２は、図１に示した画像形成装置の動作を説明するためのフローチャートの一例である。
動作の主体は、コントローラーＣＴＬのＣＰＵである。
まず、ＣＰＵはＲＡＭに初期値としてＳＷ１＝ＯＮとする（ステップＳ１）。
ＣＰＵは、交流直流変換回路ＡＣＤＣ１から作られた直流もしくは直流４８Ｖ給電により直流電圧変換回路ＤＣＤＣ１、ＤＣＤＣ２が動作して直流電圧をコントローラー基板ＣＴＬに供給する（ステップＳ２）。

コントローラー基板ＣＴＬ１のＣＰＵが電源をＯＮ（オン）し（ステップＳ３）、コントローラー基板ＣＴＬ１のＣＰＵは、交流検出回路ＡＣＤの値を検出し交流給電の有無を把握したか否かを判断する（ステップＳ４）。
交流給電有りと判断した場合は、プリンタイニシャライズ動作を行い（ステップＳ５）、直流検出回路の結果をコントローラー基板ＣＴＬ１のＣＰＵが検出し（ステップＳ６）、直流は給電されていたか否かを判断する（ステップＳ７）。

ＣＰＵは直流が給電されていたと判断した場合（ステップＳ７／Ｙｅｓ）、スイッチＳＷ１をオフにし（ステップＳ９）、通常動作に戻り（ステップＳ１０）、ステップＳ６に戻る。
ＣＰＵは直流が給電されていなかったと判断した場合（ステップＳ７／Ｎｏ）、ＣＰＵはパネルに［直流電源を接続してください。］の表示を行い（ステップＳ８）、通常動作を行い（ステップＳ１０）、ステップＳ６に戻る。
このときの動作を表１に示す。

すなわち、画像形成装置は、直流回路には直流４８V給電か交流１００Ｖ給電から交流直流変換回路を通した直流によりまず、コントローラー基板ＣＴＬ１を動作させる。その後、交流電源の有無を確認する。接続されていない場合はヒーターを動作させることができないため、交流の接続をうながすメッセージを表示し停止する。交流電源がある場合は、プリンタのイニシャライズを行い、その後、直流が給電されているかを検知する。供給されているときは、交流１００Vから直流を作り出すことは不要であるので、スイッチＳＷ１をオフにする。
このシーケンスにより、直流・交流両給電時に最適な構成でプリンタを動作させる事ができる。

＜効 果＞
画像形成装置は、交流給電及び直流給電が行われている場合には、通常動作を行い、交流給電が行われず、直流給電のみが行われている場合には、ヒーターを動作させることができないため、「交流電源を交流端子に接続してください」を図示しない表示部に表示することができる。

画像形成装置は、交流給電のみ給電され、直流給電が行われていない場合には、交流から直流を作って動作させ、交流給電及び直流給電がともに行われていない場合には動作不可となる。

以上において本実施の形態によれば、交流、直流、両給電の構成に対し、エネルギー効率の良い消費が可能となる。
また、交流だけの給電の場合でも作動することができ、ヒーター駆動時に必要な交流給電が誤って給電されていない場合でも、その接続を促すことが可能となる。
さらに、例えば、交流１５アンペアをすべてヒーターに使い切ることが可能となる。

＜プログラム及び記憶媒体＞
以上で説明した本発明にかかる画像形成装置は、コンピュータで処理を実行させるプログラムによって実現されている。コンピュータとしては、例えばパーソナルコンピュータやワークステーションなどの汎用的なものが挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではない。よって、一例として、プログラムにより本発明を実現する場合の説明を以下で行う。

例えば、
ヒーターと、直流電源が入力される直流入力端子と、交流電源が入力される交流入力端子と、を備えた画像形成装置のコンピュータに、
ヒーターが交流電源にて駆動する手順、
ヒーターを除く回路が直流電源にて駆動する手順、
を実行させるプログラムが挙げられる。

これにより、プログラムが実行可能なコンピュータ環境さえあれば、どこにおいても本発明にかかる画像形成装置を実現することができる。
このようなプログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記憶されていてもよい。

ここで、記憶媒体としては、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ（CD Recordable）、などのコンピュータで読み取り可能な記憶媒体、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＦｅＲＡＭ（強誘電体メモリ）等の半導体メモリやＨＤＤ（Hard Disc Drive）が挙げられる。

なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。

１ 発電プラント
２ 送電線
３ 変電所
４ 家庭
５ 太陽電池パネル
６ 蓄電池
７ ガスコージェネレーション
ＡＣＤ 交流検出回路
ＡＣＤＣ１ 交流直流変換回路
ＣＴＬ１ コントローラー基板
ＤＣＤＣ１、ＤＣＤＣ２ 直流電圧変換回路
Ｄ１〜Ｄ６ ダイオード
Ｄ７ 発光ダイオード
ＨＴＲ１ ヒーター
Ｒ１〜Ｒ３ 抵抗
ＰＣ フォトカプラー
ＳＷ１ スイッチ
ＴＲ１ フォトトランジスタ
ＴＲＣ１ トライアック（登録商標）回路

特許第４０６６４１０号公報

Claims (7)

1. ヒーターを有する画像形成装置において、
   直流電源が入力される直流入力端子と、交流電源が入力される交流入力端子と、前記ヒーターを前記交流電源にて駆動させ、前記ヒーターを除く回路を前記直流電源にて駆動させる制御回路と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記交流電源を所定の直流電源に変換する変換回路をさらに備え、
   前記制御回路は、前記直流電源に電力が入力されていない場合は、前記変換回路からの直流電源にて前記ヒーターを除く回路を駆動させ、画像形成装置本体を動作させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 視聴覚表示を行う視聴覚回路をさらに備え、
   前記制御回路は、前記直流電源が前記直流入力端子に入力されていない場合、前記視聴覚回路に前記直流電源を前記直流入力端子に接続するよう促す旨の視覚表示及び聴覚表示の少なくとも一方を行わせることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 視聴覚表示を行う視聴覚回路をさらに備え、
   前記制御回路は、前記交流電源が前記交流端子に入力されていない場合、前記視聴覚回路に、前記交流電源を前記交流入力端子に接続するように促す旨の視覚表示及び聴覚表示の少なくとも一方を行わせることを特徴とする請求項１から３の何れか一項記載の画像形成装置。
5. 前記直流電源により充電される蓄電池と、
   前記直流電源の電圧を監視する監視回路と、
   前記交流電源を所定の直流電源に変換する変換回路と、をさらに備え、
   前記制御回路は、前記蓄電池に蓄えられた直流電源の電圧が降下してきたと判断した際は、前記変換回路により前記交流電源から前記直流電流を作り出すことを特徴とする請求項１から４の何れか一項記載の画像形成装置。
6. ヒーターを有する画像形成方法において、
   前記ヒーターを交流電源にて駆動させ、前記ヒーターを除く回路を直流電源にて駆動させることを特徴とする画像形成方法。
7. ヒーターと、直流電源が入力される直流入力端子と、交流電源が入力される交流入力端子と、を備えた画像形成装置のコンピュータに、
   前記ヒーターが前記交流電源にて駆動する手順、
   前記ヒーターを除く回路が前記直流電源にて駆動する手順、
   を実行させることを特徴とするプログラム。

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