JP4323242B2

JP4323242B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4323242B2
Application number: JP2003202754A
Authority: JP
Inventors: 宣人菰田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2023-07-29
Also published as: JP2005049369A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に関し、詳細には電子写真プロセスを用いた画像形成装置を構成する、引き出し可能な一体ユニットの技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２００１−２７２８９２号公報
近年、ジャム処理性の改善、及び装置のコンパクト化に伴い、画像形成装置を構成するために必要な転写装置、定着装置、排紙装置、両面搬送装置など複数の装置を一体にしてユニット化して装置内に納め、そしてこれらの略ユニットが装置本体から引き出し可能な構成になっている。これらの引き出し可能な装置やユニットと装置本体との電気的な接続には、上記特許文献１において、装置に納めた時に通電し、引き出した時に通電が切れるような勘合式のコネクタ（以下ドロワコネクタという）を使用していた提案がなされている。
【０００３】
しかし、このドロワコネクタは、ユニット収納時のコネクタ勘合時に、ドロワコネクタ内の接点の接触の状態により電圧レベルが安定せずチャタリングが発生し、誤動作を引き起こしたり、接続不良を起こしていた。また、ドロワコネクタはユニットを引き出した時に通電が切れるので、ユニット側に制御のためのＰＣＢ基板を設置する場合、ＣＰＵなどの制御ＩＣをＰＣＢ基板に搭載すると、本体側と常に通信を行っているため常時通電が必要であり、仮に途中で通電がなくなると装置本体とユニットとの間で通信エラーが発生し、ユニット側で不具合が起きたとみなしてシステムエラーになったりしていた。そこで、常時通電状態を保つために装置本体とユニットを電線で常時接続すればよいわけだが、その方法として、コシが柔らかく、折り曲げが自在なフラットケーブルの使用が考えられるが、このコネクタはコスト高であった。このような欠点を解決するために、汎用電線による安価な電気的な接続手段を用い、かつユニット側にＣＰＵ搭載のプリント基板（以下ＰＣＢ基板と略す）を具備させることにより、ユニット単体での独立した制御を可能にし、規模、制御負荷の数に影響されることなく引き出し可能なユニットを構成できる。
【０００４】
しかし、引き出されるユニットはＧＮＤを取ることが構成上難しく、ＧＮＤを取る手段として、ユニット収納時に板バネなどのバネ板金によって装置本体とユニットの板金を取る方法、アース線による多点接続などが挙げられるが、そのどれも装置本体とＧＮＤの共通化という意味では不十分であった。そこで、ユニットのＧＮＤが弱いとどのような現象が起こるかというと、５Ｖの信号系電源と２４Ｖのパワー系電源という２系統電源の電圧を持っている場合、５Ｖの信号系電源はジャム処理等でユニットが引き出されている状態でも安全であるので、常時通電状態であるが、２４Ｖのパワー系電源はモータ等駆動した場合巻き込みなどが発生し、ユーザが怪我をする可能性があるので、スイッチ等で切っている場合が多い。また、ジャム処理が終了後ユニットを収納し、２４Ｖのパワー系電源が供給されると、ＰＣＢ基板に挿入されているコンデンサの容量によって一瞬にして大電流の突入電流が流れ、この影響でＧＮＤのレベルが変動し、その結果５Ｖの信号系電源の電圧がリセット電圧以下まで下がってリセットがかかり、装置本体とユニットの通信エラーが発生してしまっていた。
【０００５】
一方、装置本体と搬送ユニットとの接続にドロワコネクタを使用している場合、２４Ｖのパワー系電源と５Ｖの信号系電源の入力するタイミングを調整し、回避は可能であるが、上記のような５Ｖの信号系電源が常時通電されるような構成では回避は不可能であり、またＧＮＤレベルの変動を受けやすい状態にはなっている。しかし、５Ｖの信号系電源が常時接続できることは上述したようにジャム処理性や、ユニットの規模に影響されないなど、メリットも大きく、また電圧が変動するのは２４Ｖのパワー系電源の突入電流による影響が大きいので、そこさえ回避できれば良いことになる。
【０００６】
そこで、この電圧の変動を抑えるために、２４Ｖのパワー系電源の突入電流により変動する５Ｖの信号系電源の電圧変動を抑える構成とする。例えば、突入電流期間に５Ｖのレベルがリセット電圧である４．２Ｖまで下がらなければ良いので、図８に示すように、５Ｖの信号系電源８１に直列に電流制限素子としての抵抗体８２を挿入し、更に並列にコンデンサ８３を接続したＲＣの積分回路にすることによって、波形の立下りエッジをなまらすことができ、ある時間に対して、電圧の落ち込み角度を抑えることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、接続負荷などのショートなど異常時には直列に接続している抵抗体が溶断していまい、火災が発生してしまう可能性があるなど安全性を確保できない。
【０００８】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、パワー系電源の突入電流による信号系電源の電圧変動を抑え、かつ異常時の安全対策を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記問題点を解決するために、本発明の画像形成装置は、装置本体から着脱可能なユニットと、ユニットに設けられた電気回路と、ユニットが装置本体に装着されたときに装置本体から電気回路に設けられたコネクタを介して電源を供給する。更に、本発明の画像形成装置は、装置本体側からユニットに電源を供給する電源ラインに、直列に電流制限素子を接続し、電流制限素子をバイパスするバイパス回路を設け、バイパス回路にはスイッチング手段が設けられ、スイッチング手段には積分回路が接続され、積分回路に接続された電源は電源と共通であることに特徴がある。よって、パワー系電源の突入電流による信号系電源の電圧変動を抑え、かつ異常時の安全対策を有する画像形成装置を提供できる。
【００１３】
また、スイッチング手段はトランジスタで構成されていることが好ましい。更に、積分回路は、少なくとも、抵抗体及びコンデンサを含んで構成されていることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の画像形成装置は、装置本体側からユニットに電源を供給する電源ラインに、直列に電流制限素子を接続し、電流制限素子をバイパスするバイパス回路を設け、バイパス回路にはスイッチング手段が設けられ、スイッチング手段には積分回路が接続され、積分回路に接続された電源は電源と共通である。
【００１５】
【実施例】
図１は本発明の一実施例に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。同図に示す本実施例の画像形成装置としてのデジタル複写機の構成は、主に、装置本体１００と、自動原稿送り装置（以下ＡＤＦと略す）２００と、給紙ユニット３００とを含んで構成されている。なお、通信手段を持たせてＦＡＸ送受信機能、ＬＡＮ接続手段や記憶手段を持たせたネットワーク機能等を有する複合機に構成することも可能である。そして、ＡＤＦ２００は原稿給紙台２０１上に積載された原稿を１枚ずつ複写機本体１００側のコンタクトガラス１０１上に給紙し、画像読み取り後に排紙トレイ２０５上に排紙するように構成されている。原稿給紙台２０１上の原稿は、サイドフェンス（図示せず）により幅方向が揃えられ、給紙ローラ２０２により一番下の原稿から分離されて給紙され、搬送ベルト２０３によりコンタクトガラス１０１上に給紙される。また、給送部２０７には、原稿幅検知センサ２０８及び原稿長さ検知センサ２０９が設けられている。原稿幅検知センサ２０８及び原稿長さ検知センサ２０９により、ＡＤＦ２００から送られる原稿のサイズを検知する。コンタクトガラス１０１上の原稿は読み取り終了後に、搬送ベルト２０３及び排紙ローラ２０４により排紙トレイ２０５上に排紙される。
【００１６】
また、両面の原稿を読み取る場合には、原稿給紙台２０１上の原稿は給紙ローラ２０２により一番下の原稿から分離されて給紙され、搬送ベルト２０３によりコンタクトガラス１０１上を通過して反転爪２０６により反転され、再びコンタクトガラス１０１上に給紙されて裏面（又は表面）が読み取られる。次いで、コンタクトガラス１０１上の原稿は裏面読み取り終了後に、搬送ベルト２０３により搬送されて反転爪２０６により反転され、再びコンタクトガラス１０１上に給紙されて表面（又は裏面）が読み取られる。そして、表面読み取り終了後の原稿は搬送ベルト２０３及び排紙ローラ２０４により排紙トレイ２０５上に排紙される。
【００１７】
次に、本実施例の画像形成装置における一連の画像形成の動作について説明すると、図１の装置本体１００は原稿を読み取るスキャナ、画像処理部及びプロッタなどを有する。スキャナは原稿を載置するためのコンタクトガラス１０１と光学走査系を有している。この光学走査系は、ランプ１０２、第１のミラー１０３、第２のミラー１０４、第３のミラー１０５、レンズ１０６、フルカラーＣＣＤ１０７等を有している。そして、ランプ１０２及び第１のミラー１０３は第１のキャリッジ（図示せず）に搭載され、この第１のキャリッジは原稿読み取り時にステッピングモータ（図示せず）により一定の速度で副走査方向に移動する。第２のミラー１０４及び第３のミラー１０５は第２のキャリッジ（図示せず）に搭載され、この第２のキャリッジは原稿読み取り時にステッピングモータ（図示せず）により第１のキャリッジの１／２の一定速度で副走査方向に移動する。この第１、第２のキャリッジの移動によりコンタクトガラス１０１上の原稿が光学的に走査され、レンズ１０６によりフルカラーＣＣＤ１０７の受光面に結像されて光電変換される。そして、フルカラーＣＣＤ１０７により赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各色に分離された画像信号は、図示していない画像処理回路によりＡ／Ｄ変換等された後に画像処理部（図示せず）により各種の画像処理が施され、次いでコピー時には書き込みユニットにより記録紙にコピーされる。
【００１８】
次に、図１の本実施例の画像形成装置における書き込みユニットの構成及び動作について説明すると、書き込みユニットは、レーザ出力ユニット１０８、ｆθレンズ１０９、ミラー１１０を有し、レーザ出力ユニット１０８はレーザ光源であるレーザダイオード（以下ＬＤと略す）（図示せず）、ポリゴンミラー（図示せず）及びポリゴンモータ（図示せず）を有している。レーザ出力ユニット１０８からはコピー時にはスキャナにより読み取られた画像に応じて変調された黒信号のレーザ光が出射され、感光体１１１上にその潜像が形成される。そして、感光体１１１の回りには、黒の第１の現像器１１２、赤信号の画像を書き込むためのＬＥＤ書き込みユニット１１３、赤の第２の現像器１１４、図示していない転写器及び分離器などが配置され、感光体１１１上のトナー像が用紙に記録される。用紙は装置本体１００内に搭載されている第１のトレイ３０１、第２のトレイ３０２及び第３のトレイ３０３の１つから選択的にそれぞれフィードローラ及び分離コロのローラ対により給紙される。そして、この用紙は先端がレジストセンサ３０４により検出された後の所定時間後にレジストローラ３０５に突き当って一旦停止し、副走査有効期間信号（ＦＧＡＴＥ）に同期してレジストローラ３０５により搬送され、感光体１１１上のトナー像が転写される。次いでこの用紙は感光体１１１から分離された後、搬送装置１１５により搬送され、定着装置１１６によりトナー像が定着される。この定着後の用紙は片面印刷時と両面印刷後には切り換え爪１１７、排紙ローラ１１８により排紙トレイ１１９に排出される。他方、両面印刷時の表面印刷後の用紙は、切り換え爪１１７により反転搬送路１２０に導かれ、反転搬送ローラ（図示せず）により用紙がスイッチバック搬送されて、用紙が反転され、両面再給紙搬送路１２１に搬送される。両面再給紙搬送路１２１に搬送された用紙は、縦搬送ユニット１２２に送られて裏面に画像が形成される。
【００１９】
図２は図１のデジタル複写機の制御系を示すブロック図である。同図において、システムコントローラ１１は、システム全体の制御、プリンタデータ受信の管理、ファイル管理を行う。メインコントローラ１２は、画像形成に関る各種制御を受け持つ部分であり、給紙、搬送、定着、両面印刷、プロセス制御、用紙搬送タイミング制御等を行う。操作部コントローラ１３は、操作部の液晶、各種ＬＥＤの表示制御、各種キー入力制御を行う。また、画像処理コントローラ１４は、画像制御、スキャナ２１の読み取り制御、書き込みユニット２２の書込制御を行う。ＡＤＦコントローラ１５は、図１のＡＤＦ２００の制御を行う。更に、ＦＡＸコントローラ１６は、ＦＡＸ送受信の管理、ファイル管理を行う。
【００２０】
図３は本実施例の画像形成装置における引き出し可能なユニットの構成を示す斜視図である。同図において、各種搬送ローラ（図示せず）、転写ベルトユニット３１、定着ユニット３２、両面ユニット（図示せず）等が搭載され、各ユニットを支持する構造体、及び各ユニット間における用紙をガイドする搬送ガイド等が樹脂一体成形で構成されている。そして、搬送ユニットは、一体的に左右に取り付けられた、図示していないスライドレールで装置本体１００より、搬送方向と直角に引き出し可能になっている。また、搬送ユニットにおいて、装置本体側の電気的接続は汎用電線によりなされているが、その配回し及び保護として、図４に示すようなステー４１，４２を複数組み合わせて使用することで最も安価な構成を実現している。更に、搬送ユニットは、当該搬送ユニットに搭載されている各装置、及び各負荷を制御するためのプリント基板（以下ＰＣＢ基板と略す）（図示せず）を有しており、そのＰＣＢ基板と装置本体側で汎用電線による接続がなされており、ＰＣＢ基板動作に必要な電力供給、信号の供給を行っている。また、ＰＣＢ基板にはＣＰＵ等の制御ＩＣを搭載しており、装置本体側のメイン制御用のＰＣＢ基板と、例えばＵＡＲＴなのでのシリアル通信を使用して、常時通信を成り立たせており、この通信は搬送ユニットを引き出した状態でも成り立っている。この常時接続により、例えば、搬送ユニットを引き出したままセンサの状態を検出することができるので、ジャム処理等で搬送ユニットを引き出したままの状態でも、リアルタイムにジャム紙の取り除き状況を装置本体側の操作部等に表示が可能である。この時、電力が常時供給されているといっても、搬送ユニットに信号系とパワー系の２系統の電源を持つ場合、装置の仕組みとして、搬送ユニットを引き出すために装置前側のドアーを開ければスイッチによりパワー系の電源は落ちるため、モータ等が動くことはなく、ユーザは安全にジャム処理を行うことができる。
【００２１】
次に、ジャム処理が終了した後、本実施例の画像形成装置では、搬送ユニットが収納され、前カバーを閉めることによってスイッチがＯＮし、２４Ｖのパワー系電源の突入電流が流れると、図５に示す信号波形図からわかるように、搬送ユニットのＧＮＤレベルが上に持ち上がるように変動する。そして、ＧＮＤレベルが持ち上がると、搬送ユニットの５Ｖレベルも持ち上がり、仮にＧＮＤが０．５Ｖ持ち上がったとすると、搬送ユニットの５Ｖレベルは５．５Ｖまで上昇することになる。すると、変動の無い装置本体側の５Ｖととの間に電位差が生じ、搬送ユニットから装置本体側へ電流が流れてしまい、コンデンサに充電されている電荷が放電し、電位差が無くなる。その後、２４Ｖのパワー系電源の突入が終わるとＧＮＤの持ち上がりも無くなり、搬送ユニットＧＮＤのレベルも０Ｖになると、５Ｖの信号系電源のレベルも一緒に落ちるので、ＧＮＤの持ち上がり分０．５Ｖ分下がることになり、電圧レベルは４．５Ｖとなってしまう。更には、装置本体側と電位差が生じるので、搬送ユニットのコンデンサへ５Ｖレベルになるまで充電が始まる。
【００２２】
そこで、上述したように、この電圧の変動を抑えるために、図８に示すように、５Ｖの信号系電源８１に直列に電流制限素子としての抵抗体８２を挿入し、更に並列にコンデンサ８３を接続したＲＣの積分回路にすることによって、波形の立下りエッジをなまらすことができ、ある時間に対して、電圧の落ち込み角度を抑えることができるが、上述したように接続負荷などのショートなど異常時には直列に接続している抵抗体が溶断していまい、火災が発生してしまう。
【００２３】
次に、このような異常時における安全対策について、本発明の一実施例に係る画像形成装置において安全対策が付与された信号系電源の電圧変動抑止回路の回路図である図６を用いて説明する。同図において、図８と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す異常時における安全対策として、抵抗体８２に直列に過電流保護器としてのヒューズ６１等の保護回路を挿入する構成とした。ここで、ヒューズ６１も抵抗体であり、異常時大電流が流れた時に、保護回路であるヒューズ６１よりも電圧変動を抑えるための抵抗体８２の溶断特性が良い場合、先に抵抗体８２が溶断することになり、電流は遮断されるが、発煙、発火等の恐れが有り、必ずしも安全とはいい難い。そこで、ヒューズ６１の溶断特性が抵抗体８２よりも良いものにすればいいわけだが、部品選定にあたって、ヒューズの溶断特性と異常時抵抗体にかかる電力より推測ができ、本実施例では、抵抗体を１／４Ｗ、１．５Ωの酸化金属皮膜抵抗使った場合、タイムラグにより溶断するヒューズでは異常時の電流が少ないため抵抗体より先に切れることが予想される。そのため、抵抗体とヒューズではなく、抵抗体としての機能と異常時の安全対策を備えたヒューズ抵抗を使用している。
【００２４】
更に、電圧の変動を抑える他の実施例として、２４Ｖのパワー系電源の突入電流自体を抑える構成とした。突入電流の制限構成として、２４Ｖのパワー系電源に直列に抵抗体を挿入する構成、あるいはコイルなどのＬ成分を挿入する構成などがあるが、どちらの場合でも、ラインインピーダンスを上げることになるので、突入電流の立ち上がり角度をなまらすことができる。なお、電源ラインに直列に抵抗体を挿入すると電圧のドロップが考慮されるが、例えば消費電流２ＡのＰＣＢ基板に対して、抵抗体の抵抗値を１Ωとしても、オームの法則より、電圧のドロップ分は２Ｖであり、２４Ｖが２２Ｖまで下がることになるが、動作には影響ないレベルである。
【００２５】
上述したように、異常時における安全対策が必要だが、２４Ｖのパワー系電源の場合、異常時に流れる電流が大きいため電流制限の抵抗体とヒューズの併用が可能になる。ただし、この場合も特性には注意が必要であり、本実施例の場合、抵抗体を３Ｗ、０．６８Ωの酸化金属皮膜抵抗、ヒューズに２０Ａが２０ｍ秒以上かかったときに溶断するようなタイムラグのヒューズを選定すれば問題ない。また、抵抗体にかかる電力を少なくするということでは、合成抵抗として所定の抵抗値が望めるのであれば、抵抗体を並列に挿入することも可能である。
【００２６】
次に、図７は本実施例に係る画像形成装置において他の安全対策が付与された信号系電源の電圧変動抑止回路の回路図である。同図に示すように、電圧の変動を抑える構成例として、電源投入時は抵抗体７８を通り、５Ｖの信号系電源が立ち上がるとバイパス回路に電流が流れ、抵抗体７８を介さずに２４Ｖのパワー系電源７１を供給する構成になっている。具体的には、トランジスタ７６とトランジスタ７６のＯＮタイミングを遅らせる積分回路を構成する抵抗体７４及びコンデンサ７５があれば実現は可能である。
【００２７】
すなわち、図７において、抵抗体７２，７３は２４Ｖのパワー系電源７１の電圧を分圧し、抵抗体７４とコンデンサ７５で構成する積分回路によりトランジスタ７６のＯＮタイミングを遅延する。２４Ｖのパワー系電源７１はヒューズ７７を介した後、抵抗体７８とトランジスタ７６のコレクタのそれぞれへ分岐する。２４Ｖのパワー系電源７１が投入された直後は、トランジスタ７６はＯＮ状態ではなく、２４Ｖのパワー系電源７１の突入電流が電流経路７９に示すように抵抗体７８を介して流れる。そして、突入電流が終了した後にトランジスタ７６がＯＮし、２４Ｖのパワー系電源７１は抵抗体７８を介さず、電流経路８０でバイパスされて供給されることになる。ここで、通常動作時の２４Ｖのパワー系電源は抵抗体７８を介さずに供給されているので、異常時の電流がそのままヒューズ７７に流れることになり、抵抗体７８が先に溶断するということなく安全に保護回路が働くことになる。
【００２８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置は、装置本体から着脱可能なユニットと、ユニットに設けられた電気回路と、ユニットが装置本体に装着されたときに装置本体から電気回路に設けられたコネクタを介して電源を供給する。更に、本発明の画像形成装置は、装置本体側からユニットに電源を供給する電源ラインに、直列に電流制限素子を接続し、電流制限素子をバイパスするバイパス回路を設け、バイパス回路にはスイッチング手段が設けられ、スイッチング手段には積分回路が接続され、積分回路に接続された電源は電源と共通であることに特徴がある。よって、パワー系電源の突入電流による信号系電源の電圧変動を抑え、かつ異常時の安全対策を有する画像形成装置を提供できる。
【００３３】
また、スイッチング手段はトランジスタで構成されていることが好ましい。更に、積分回路は、少なくとも、抵抗体及びコンデンサを含んで構成されていることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１のデジタル複写機の制御系を示すブロック図である。
【図３】本実施例の画像形成装置における引き出し可能なユニットの構成を示す斜視図である。
【図４】装置本体側の電気的接続における配回し及び保護に使うステーを示す斜視図である。
【図５】本実施例の画像形成装置における信号系電源の電圧変動の波形を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の一実施例に係る画像形成装置において安全対策が付与された信号系電源の電圧変動抑止回路の回路図である。
【図７】本実施例に係る画像形成装置において他の安全対策が付与された信号系電源の電圧変動抑止回路の回路図である
【図８】画像形成装置における信号系電源ラインに接続されたＲＣ回路を示す回路図である。
【符号の説明】
６１；ヒューズ、８１；信号系電源、８２；抵抗体、８３；コンデンサ。

Claims

装置本体から着脱可能なユニットと、前記ユニットに設けられた電気回路と、前記ユニットが前記装置本体に装着されたときに前記装置本体から前記電気回路に設けられたコネクタを介して電源を供給する画像形成装置において、
前記装置本体側から前記ユニットに電源を供給する電源ラインに、直列に電流制限素子を接続し、前記電流制限素子をバイパスするバイパス回路を設け、前記バイパス回路にはスイッチング手段が設けられ、前記スイッチング手段には積分回路が接続され、前記積分回路に接続された電源は前記電源と共通であることを特徴とする画像形成装置。
前記スイッチング手段はトランジスタで構成されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記積分回路は、少なくとも、抵抗体及びコンデンサを含んで構成されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。