JP4470615B2

JP4470615B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4470615B2
Application number: JP2004191123A
Authority: JP
Inventors: 勝之吉田
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2004-06-29
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2024-06-29
Also published as: JP2006011227A; EP1612647A2; US20050286925A1; CN1716728A; US7557463B2; EP1612647A3

Description

本発明は、画像形成装置に用いられる電源回路のバックアップ電源に関する。

一般的に、停電等により電力の供給が突然遮断された場合に、機器の誤動作等を抑制しつつ機器を安定的に停止させることが望ましい。

パソコン等においては、突然停電等によりブレーカが落ちてしまった場合には、それを検知して一時的に電力の供給を維持し続けるいわゆるバックアップ電源を用いて、たとえば作成していたデータ等が破壊されるようなことを防止することが一般的に行なわれている。

特に、近年においては無停電電源（ＵＰＳ）を用いて、パソコン等のメモリの内容の消失や誤動作を防止するバックアップ電源が注目されている。特開平１−１２９７２５号公報あるいは特開平９−２００９７４号公報においては、通常時において用いられる電源回路とは別に、非常時たとえば停電時等に一時的に電力を供給可能なバックアップ電源回路を設けることにより、停電時等の非常事態が生じたときにおいても所望の電力をある程度維持し続けることが可能な構成が開示されている。
特開平１−１２９７２５号公報特開平９−２００９７４号公報

しかしながら、上記公報においては通常の電源回路とは別に停電時に用いられる蓄電池等のバックアップ電源回路を設ける構成が示されており、それ専用に新たに回路を設ける必要があり、実装面積ならびにコスト面で問題がある。

特に、近年においては、画像形成装置たとえばプリンタ内にＣＰＵ（central processing unit）等の諸機能が設けられる構成が主流となってきており実装面積が拡大する中で、その面積を縮小することは重要な課題である。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、専用のバックアップ電源回路を設けることなく、実装面積を縮小して所定期間停電時において電力を確保することが可能な電源装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、交流電源の入力に応答して画像形成処理を実行する画像形成装置であって、画像形成処理の一部として機械的動作および熱処理動作の少なくとも一方を実行するために用いられる駆動部と、駆動部を制御するための情報が記憶されたメモリを含む制御部と、交流電源の入力に応答して駆動部および駆動部よりも消費電力の少ない制御部に直流電圧を供給するための電源回路とを備える。電源回路は、駆動部に対応して第１の電源ノードに第１の電圧を供給する第１の電源部と、制御部に対応して第２の電源ノードに第１の電圧よりも低い第２の電圧を供給する第２の電源部と、交流電源の停電時に第１および第２の電源部の第１および第２の電源ノードを電気的に結合するための結合手段と、交流電源の停電を検知して検知信号を出力するための検知手段と、検知手段に対応して第３の電源ノードに所定電圧を供給する第３の電源部と、交流電源の停電時、第１の負荷に供給する経路を電気的に遮断する遮断回路とを含む。第１および第２の電源部は、第１および第２の電源ノードと固定電圧との間に設けられた電解コンデンサをそれぞれ有する。検知手段は、第３の電源ノードに供給される所定電圧の電圧レベルと基準電圧レベルとの比較に基づいて検知信号を出力する。結合手段は、検知信号に応じて第１および第２の電源ノードを電気的に結合する。交流電源の停電時、第１および第２の電源部の電解コンデンサに蓄積された電荷に基づいて所定期間制御部に第２の電圧が供給される。制御部は、交流電源の停電時、検知手段から出力される検知信号を受けて所定期間の間にメモリに記憶されている情報を保護するための所定動作を実行する。

本発明に係る画像形成装置は、交流電源の入力に応答して画像形成処理を実行する画像形成装置であって、交流電源の入力に応答して第１の負荷および第１の負荷よりも消費電力の少ない第２の負荷に直流電圧を供給するための電源回路を備える。電源回路は、第１の負荷に対応して第１の電源ノードに第１の電圧を供給する第１の電源部と、第２の負荷に対応して第２の電源ノードに第１の電圧よりも低い第２の電圧を供給する第２の電源部と、交流電源の停電時に第１および第２の電源部の第１および第２の電源ノードを電気的に結合するための結合手段とを含む。第１および第２の電源部は、第１および第２の電源ノードと固定電圧との間に設けられた電解コンデンサをそれぞれ有し、交流電源の停電時、第１および第２の電源部の電解コンデンサに蓄積された電荷に基づいて所定期間第２の負荷に第２の電圧が供給される。

好ましくは、交流電源の停電を検知して検知信号を出力するための検知手段をさらに含み、結合手段は、検知信号に応じて第１および第２の電源ノードを電気的に結合する。

特に、電源回路は、検知手段に対応して第３の電源ノードに所定電圧を供給する第３の電源部をさらに含み、検知手段は、第３の電源ノードに供給される所定電圧の電圧レベルと基準電圧レベルとの比較に基づいて検知信号を出力する。

好ましくは、第１の負荷は、画像形成処理の一部として機械的動作および熱処理動作の少なくとも一方を実行するために用いられる駆動部に相当し、第２の負荷は、駆動部を制御するための情報が記憶されたメモリを含む制御部に相当し、制御部は、交流電源の停電時、所定期間の間にメモリに記憶されている情報を保護するための所定動作を実行する。

特に、交流電源の停電を検知して検知信号を出力するための検知手段をさらに含み、結合手段は、検知信号に応じて第１および第２の電源ノードを電気的に結合し、制御部は、検知手段から出力される検知信号を受けて所定動作を実行する。

好ましくは、電源部は、交流電源の停電時、第１の負荷に供給する経路を電気的に遮断する遮断回路をさらに含む。

本発明に係る画像形成装置は、交流電源の停電時、結合手段が第１および第２の電源ノードを電気的に結合することにより第１および第２の電源部の電解コンデンサに蓄積された電荷に基づいて所定期間第２の負荷に第２の電圧が供給される。したがって、回路内に予め備えられている電解コンデンサを用いて、所定期間第２の電圧を供給しつづけることができるため、実装面積を縮小することができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態に従う画像形成装置の外観構成図である。

図１を参照して、パソコン３１０は、画像形成装置であるレーザプリンタ３８０を制御する装置であって、ＵＳＢ制御部３１１と、操作入力部３１２と、コマンド出力部３１３と、印字データ出力部３１４とを含む。

操作入力部３１２は、ユーザからの印刷指示を受けつける。印字データ出力部３１４は、プログラムおよびそのプログラムを実行するＣＰＵにより実現され、印字データを出力する。コマンド出力部３１３は、プログラムとそのプログラムを実行するＣＰＵにより実現され、給紙コマンド、印字開始コマンドおよび排紙コマンド等の種々のコマンドを出力する。ＵＳＢ制御部３１１は、給紙コマンド、印字開始コマンドおよび排紙コマンド等の種々のコマンドおよび印字データをＵＳＢケーブル３１５へ出力する。

レーザプリンタ３８０は、制御部３２０と、電源制御部４２０と、レーザスキャンユニット３３２と、感光ドラム３３３と、トナーカートリッジ３３４と、給紙モータ３２９と、フィードローラ３３０と、排紙ローラ３３１と、ヒータ部４１０とを含む。

制御部３２０は、ＣＰＵ３２１と、ＵＳＢ制御部３２２と、ＲＯＭ３２３と、ＡＳＩＣ３２４とからなる。ＲＯＭ３２３は、ＣＰＵ３２１が実行するプログラムを格納する。ＵＳＢ制御部３２２は、パソコン３１０からＵＳＢケーブル３１５を通じて送られてくる給紙コマンド、印字開始コマンドおよび排紙コマンド等の種々のコマンドおよび印字データを受信する。

ＡＳＩＣ３２４は、給紙モータ制御部３２６と、印字制御部３２７と、ヒータ制御部４００とからなる。ヒータ制御部４００は、ＣＰＵからの指示に応答してヒータ部４１０を制御する。ヒータ部４１０は、いわゆる熱定着のために図示しないホットローラの温度を制御している。

給紙モータ制御部３２６は、給紙モータ３２９の駆動を制御する。給紙モータ３２９は、フィードローラ３３０を駆動し、プリント用紙を搬送する。フィードローラ３３０が回転すると連動して、この回転が排紙ローラ３３１に伝わり回転して、給紙されたプリント用紙を搬送する。

ＣＰＵ３２１は、給紙コマンドを受け取ると、給紙モータ制御部３２６を指示して、給紙モータ３２９を駆動させる。

ＣＰＵ３２１は、印字開始コマンドとともに印字データを受け取ると、印字制御部３２７からの指示に応答してレーザスキャンユニット３３２（ＬＳＵ：ＬａｓｅｒＳｃａｎＵｎｉｔ）に印字データを出力する。レーザスキャンユニット３３２は、印刷イメージに対応したレーザ光を感光ドラム３３３に向けて出射する。これにより、感光ドラム３３３上に印刷イメージに対応した潜像が形成される。潜像が形成された感光ドラム３３３を回転させ、該感光ドラム３３３上にトナーカートリッジ３３４からのトナーを供給することで、印刷イメージに対応したパターンで感光ドラム３３３上にトナーが付着する。その後、感光ドラム３３３に紙を接触させることで、感光ドラム３３３上に付着したパターンが紙上に転写される。具体的には、ヒータ部４１０により加熱された図示しないいわゆるホットローラにより熱定着が行なわれ、紙上に転写される。

さらに、ＣＰＵ３２１は、排紙コマンドを受けると、給紙モータ制御部３２６を指示して、給紙モータ３２９を駆動させてフィードローラ３３０および排紙ローラ３３１を回転させてプリント用紙を排紙させる。

電源制御部４２０は、商用交流電源を受けて内部回路で用いる電圧を生成する。本例においては、一例として制御部３２０内で用いられる低電圧ＶＣＣＬと、制御部３２０以外の駆動系の回路（駆動部）たとえばモータやヒータ等で用いられる高電圧ＶＣＣＨとが生成される。すなわち、本例においては、画像形成処理の内部処理を実行する消費電力の小さな制御部３２０に対しては、低電圧ＶＣＣＬが供給される。画像形成処理の一部として機械的動作および熱処理動作のような消費電力の大きい動作を実行する内部回路に対しては、高電圧ＶＣＣＨが供給される。本例においては、一般的に１００Ｖの商用交流電源が供給される場合に、一例として高電圧ＶＣＣＨ（３６Ｖ）、低電圧ＶＣＣＬ（５Ｖ）が供給されるものとする。

また、電源制御部４２０は、停電時に停電を検知し、検知したことを示す検知信号ＳＩ（「Ｈ」レベル）を出力する。

ＣＰＵ３２１は、この検知信号ＳＩ（「Ｈ」レベル）の入力を受けて回路の誤動作等を防止するように予め定められた所定の動作を実行する。具体的には、予め定まっている処理手順に従ってレーザプリンタ３８０の内部回路たとえばＲＯＭ３２３のアクセス等の動作を停止する停止あるいは終了モードを選択するように指示する。これに伴い、レーザプリンタ３８０は、安定的に動作を停止することができる。

図２は、本発明の実施の形態に従う電源制御部４２０を説明する回路構成図である。

図２を参照して、本発明の実施の形態に従う電源制御部４２０は、交流電力を供給する交流電源１と、１次側幹線２と、２次側幹線３，４と、電源部３０〜３２と、結合部１０と、停電検知部２０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ９とを含む。

交流電源１が１次側幹線２に供給されて、２次側幹線３，４からその幹線比に応じて降圧された交流電圧が生成される。

この２次側幹線３，４に生成された交流電圧は、電源部３０〜３２により直流電圧に変換される。具体的には、交流電圧はダイオードによって全波整流され、さらに平滑コンデンサ（電解コンデンサ）により平滑された直流電圧に変換される。電源部３０は、ダイオード５および平滑コンデンサ７で形成され、電源ノードＮ０（単にノードＮ０とも称する）に高電圧ＶＣＣＨ（３６Ｖ）を供給する。電源部３１は、ダイオード６および平滑コンデンサ８で形成され、電源ノードＮ１（単にノードＮ１とも称する）に低電圧（７Ｖ）を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、ノードＮ１に供給された電圧（７Ｖ）をさらに降圧してノードＮ４に電圧ＶＣＣＬ（５Ｖ）を出力する。また、電源部３２は、ダイオード２８および平滑コンデンサ２７で形成され、電源ノードＮ２（単にノードＮ２とも称する）に高電圧ＶＣＣＨを供給する。電源部３２は、停電を検出するための停電検出回路２０に電圧を供給するように設けられる。

停電検出回路２０は、コンパレータ２２と、抵抗２４〜２６とを含む。

抵抗２６は、ノードＮ２と接地電圧（固定電圧）ＧＮＤとの間に配置され、キャパシタ２７に蓄えられた電荷を放電する放電抵抗として設けられている。抵抗２５は、ノードＮ２とコンパレータ２２の入力側の一方（−側）との間に配置される。抵抗２４は、コンパレータ２２の入力側の一方と接地電圧ＧＮＤとの間に配置される。コンパレータ２２は、抵抗２５を介して入力側の一方（−側）に入力されるノードＮ２の電圧と、入力側の他方（＋側）に入力されるノードＮ４の電圧とを比較し、比較結果に応じた検知信号ＳＩを出力する。本構成においては、ノードＮ２に供給される高電圧ＶＣＣＨは、抵抗２４および２５に基づく抵抗分割により、所定の電圧レベルに分圧されてコンパレータ２２の入力側の一方（−側）に供給される。そして、ノードＮ４の低電圧ＶＣＣＬ（５Ｖ）よりもコンパレータ２２の入力側の一方（−側）に供給される電圧が高くなるように抵抗２４および２５が設計されているものとする。

したがって、非停電時においては、コンパレータ２２から出力される検知信号ＳＩは、入力側の他方（＋側）の方が一方（−側）よりも電圧レベルが低いためその比較結果である検知信号ＳＩは「Ｌ」レベルに設定されているものとする。なお、本構成においては、高電圧ＶＣＣＨを降圧した所定電圧と基準電圧となる低電圧ＶＣＣＬとを比較して、比較結果として検知信号ＳＩを出力する構成について説明したが、これに限られず、停電時にある基準電圧に対して電圧レベルの上下関係が逆転し、検知信号ＳＩ（「Ｈ」レベル）が出力される関係であれば他の電源ノードに生成される電圧等を用いることも可能である。

結合部１０は、トランジスタ１２，２１と、抵抗１１，１３とを含む。

トランジスタ１２のエミッタ側はノードＮ０と接続され、コレクタ側はノードＮ１と接続され、ベース側は抵抗１１を介してノードＮ０と接続される。トランジスタ２１のエミッタ側は接地電圧ＧＮＤと接続され、コレクタ側は抵抗１３を介してトランジスタ１２のベース側と接続され、ベース側はノードＮ３と接続される。上述したように非停電時において検知信号ＳＩは「Ｌ」レベルに設定されている。すなわちノードＮ３の電圧レベルは「Ｌ」レベルである。したがって、トランジスタ２１はオフしており、トランジスタ２１においてエミッタ−コレクタ電流は流れない。これに伴い、トランジスタ１２のベース電流も流れないためトランジスタ１２もオフしており、ノードＮ０とノードＮ１とは電気的に切離された状態である。

図３のタイミングチャート図を用いて停電時における電源制御部４２０の動作について説明する。

たとえば時刻Ｔ１において、交流電源１が停電により降圧した場合、２次側幹線３，４において、交流電圧の生成が遮断される。これに伴い、放電抵抗２６によりノードＮ２の電圧レベルが急峻に下がる。これに伴い、コンパレータ２２において、入力側の一方（−側）および他方（＋側）の電圧レベルの差が逆転しすなわち他方（＋側）の電圧レベルが一方（−側）の電圧レベルよりも高くなるため検知信号ＳＩは「Ｈ」レベルに設定される。これに伴い、トランジスタ２１がオンし、コレクタ−エミッタ電流が流れる。そして、トランジスタ１２においてもベース電流が流れるため、トランジスタ１２がオンし、ノードＮ０とノードＮ１とが電気的に結合される。

したがって、時刻Ｔ１後、ノードＮ１は、交流電圧の生成が遮断されるためその電圧レベルは低下するが、トランジスタ１２がオンし、ノードＮ０とノードＮ１とが電気的に結合されるためノードＮ１の電圧レベルが所定の電圧レベルまで引き上げられる。そして、平滑コンデンサ７および８が蓄積していた電荷量に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ９を介して低電圧ＶＣＣＬの供給が所定期間（２００ｍｓｅｃ以上の間）維持し続けられる。

そして、時刻Ｔ２において、ノードＮ４の電圧レベルが５Ｖ以下になり低電圧ＶＣＣＬの供給が維持できなくなる。

本実施の形態の電源制御部４２０は、高電圧ＶＣＣＨを供給するために設けられた平滑コンデンサ７と、低電圧ＶＣＣＬを供給するために設けられた平滑コンデンサ８を停電時に電気的に並列に結合して、低電圧ＶＣＣＬを所定期間維持し続けることができる。特に、平滑コンデンサ７には、平滑コンデンサ８よりも高電圧ＶＣＣＨの印加により高電圧の電圧レベルに応じた電荷量を蓄積している。

したがって、データ処理中に停電が発生した場合において、制御部３２０に対して電圧の供給が止まると、データ処理が不能となるだけでなく、データ処理に用いていたＲＯＭ３２３に記録されていたプログラム情報も破損され、復元できなくなるおそれがある。

本願構成の如く、所定期間（２００ｍｓｅｃ以上の間）、電圧を維持し続けることにより、速やかに装置の停止あるいは終了モードへと移行し、回路の誤動作を防止するとともに、内部で記憶していたプログラム情報を保護することができる。なお、一般的に１００ｍｓｅｃ〜２００ｍｓｅｃの期間の間に回路の誤動作を防止し、安定的に回路動作を停止させることができるため本願発明によりその期間を十分に確保することができる。

図４は、本発明の実施の形態に従う別の電源制御部の構成を説明する図である。

図４を参照して、図２の構成と比較して異なる点は、遮断部５０をさらに設けた点が異なる。その他の点については、図２で説明した構成と同様であるのでその詳細な説明は繰返さない。

ここで、遮断部５０は、検知信号ＳＩに応答してノードＮ０から供給される高電圧ＣＣＨの供給経路を電気的に遮断する。

これに伴い、停電時にノードＮ０と接続されている回路により消費される消費電力を抑制して、さらに長い所定期間低電圧ＶＣＣＬを供給し続けることが可能となる。

なお、上記においては、レーザプリンタを例に説明したがこれに限られずインクジェットプリンタでも他の画像形成装置においても同様に適用可能である。

今回開示された実施の形態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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、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。

本発明の実施の形態に従う画像形成装置の外観構成図である。本発明の実施の形態に従う電源制御部４２０を説明する回路構成図である。停電時における電源制御部４２０の動作について説明するタイミングチャート図である。本発明の実施の形態に従う別の電源制御部の構成を説明する図である。

符号の説明

１交流電源、２１次側幹線、３，４２次側幹線、５，６，２８ダイオード、７，８，２７平滑コンデンサ、９ＤＣ／ＤＣコンバータ、１０結合部、１１，１３，２４〜２６抵抗、１２，２１トランジスタ、２０停電検出回路、２２コンパレータ、３０〜３２電源部、５０遮断部、３１０パソコン、３１１ＵＳＢ制御部、３１２操作入力部、３１３コマンド出力部、３１４印字データ出力部、３１５ＵＳＢケーブル、３２０制御部、３２１ＣＰＵ、３２２ＵＳＢ制御部、３２３ＲＯＭ、３２４ＡＳＩＣ、３２６給紙モータ制御部、３２７印字制御部、３２９給紙モータ、３３０フィードローラ、３３１排紙ローラ、３３２レーザスキャンユニット、３３３感光ドラム、３３４トナーカートリッジ、３８０レーザプリンタ、４１０ヒータ制御部、４２０電源制御部。

Claims

交流電源の入力に応答して画像形成処理を実行する画像形成装置であって、
前記画像形成処理の一部として機械的動作および熱処理動作の少なくとも一方を実行するために用いられる駆動部と、
前記駆動部を制御するための情報が記憶されたメモリを含む制御部と、
前記交流電源の入力に応答して前記駆動部および前記駆動部よりも消費電力の少ない前記制御部に直流電圧を供給するための電源回路とを備え、
前記電源回路は、
前記駆動部に対応して第１の電源ノードに第１の電圧を供給する第１の電源部と、
前記制御部に対応して第２の電源ノードに前記第１の電圧よりも低い第２の電圧を供給する第２の電源部と、
前記第１および第２の電源ノードにそれぞれ対応して設けられ、電荷を蓄積することが可能な第１および第２の電界コンデンサと、
前記交流電源の停電を検知して検知信号を出力するための検知手段と、
前記交流電源の停電時、前記第１および第２の電源部の電解コンデンサに蓄積された電荷に基づいて所定期間前記制御部に対する前記第２の電圧の供給を維持するために、前記検知信号に応答して前記第１および第２の電源ノードを電気的に結合するための結合手段とを含み、
前記制御部は、前記交流電源の停電時、前記検知信号を受けて前記所定期間の間に前記メモリに記憶されている前記情報を保護するための所定動作を実行する、画像形成装置。
前記検知手段は、前記第２の電源ノードに供給される前記第２の電圧と基準電圧レベルとの比較に基づいて前記検知信号を出力するコンパレータを含む、請求項１記載の画像形成装置。
前記電源回路は、前記交流電源の停電時、前記検知信号に応答して前記第１の負荷に供給する経路を電気的に遮断する遮断回路をさらに含む、請求項１または２記載の画像形成装置。