JP4566836B2 - 電源ユニットおよびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、画像形成装置に電力を供給する電源ユニットおよびこれを備えた画像形成装置に関する。

交流高圧バイアスは、印刷濃度等の面で画像品質を大きく左右するため、その周波数やピーク−ピーク振幅を精度よく制御する必要がある。

例えば、従来、トランスの２次側の正負インピーダンスを平衡させるための調整回路や、電流増幅回路に入力される交流を一定電圧にクランプするクランプ回路を、トランスの１次側に配置することにより現像装置に最適な交流電圧を印加する技術が用いられることがあった（例えば、特許文献１参照。）。
特開平６−４５１６０号公報

しかしながら、上述の特許文献１に係る技術では、適正な電源ユニットが画像形成装置に装着されることが前提となっており、電源ユニットが画像形成装置に誤装着された場合の対処について考慮されていない。

また、従来の電源ユニットは、ある大きさの範囲を有する電力を電源ユニットから画像形成装置に供給し、供給された電力を画像形成装置側で最適値に制御した上で、画像形成装置の各部に供給している。このように、画像形成装置側で各部に供給する電力の大きさを制御する場合には、画像形成装置側の負担が大きくなる。

この発明の目的は、画像形成装置に誤装着されることを防止し、かつ、画像形成装置側における電力制御の負担を減らすことが可能な電源ユニット、およびこの電源ユニットを備えた画像形成装置を提供することである。

（１）本発明に係る電源ユニットは、電力供給手段、第１の記録手段、第２の記録手段、第１の通信手段、および電力制御手段を備える。電力供給手段は、画像形成装置に電力を供給する。電力供給手段の代表として、１次側が商用電源に接続され、かつ２次側が画像形成装置の各部に接続されたトランスが挙げられる。第１の記録手段は、電力供給手段の性能を特定する性能特定情報が記録される。性能特定情報の例として電力供給手段の最大出力電圧、最大出力電流、および出力電力の可変調整幅が挙げられる。

第２の記録手段は、画像形成装置の各部に供給すべき電力値に関する電力値設定情報が記録される。電力値設定情報は、画像形成装置の各部への電力供給の制御に必要な制御用データである。第１の通信手段は、画像形成装置との間で通信を行なうことによって、性能特定情報を画像形成装置に提供するとともに電力値設定情報を画像形成装置から取得する。電力制御手段は、電力値設定情報に基づいて電力供給手段から画像形成装置に供給される電力値を設定する。

このように、第１の通信手段が画像形成装置との間で通信を行なうことによって、誤った電源ユニットが画像形成装置に装着された場合に、誤装着であることが検出され易い。また、画像形成装置側の各部に供給すべき電力値の情報が電源ユニット側に供給されるため、電力制御手段が、画像形成装置側の各部に供給される電力の値を調整し易くなる。この結果、画像形成装置の各部に供給する電力の値を画像形成装置側で調整する必要がなくなる。

（２） （１）に記載の電源ユニットであって、
前記画像形成装置の使用環境状態と前記画像形成装置の各部に供給する電力値に適用すべき補正値との対応関係を示した最適化ルールが記録される第３の記録手段をさらに備え、
前記第１の通信手段は、前記画像形成装置との間で通信を行なうことによって、前記使用環境状態の情報および前記最適化ルールを前記画像形成装置から取得し、
前記電力制御手段は、前記電力値設定情報に基づいて設定された電力値に対して、前記最適化ルールに基づいて前記使用環境状態に応じた補正を行なうことを特徴とする。

最適化ルールとは、画像形成装置がある特定の環境下にある場合に、設定された電力値をどの程度増減させると、その環境下の画像形成装置にとって最適な電力になるのかを考慮して作成されたルールである。最適化ルールを利用することによって、画像形成装置の使用環境状態に応じて最適な電力が、電力供給手段から画像形成装置に供給される。

（３） （２）に記載の電源ユニットが装着可能であり、前記電源ユニットから供給される電力に基づいて電子写真方式の画像形成プロセスを実行する画像形成装置であって、
前記電源ユニットとの間で通信を行なう第２の通信手段と、
装着される電源ユニットの電力供給手段に必要な性能に関する装着適合情報を記録する第４の記録手段と、
前記電源ユニットから提供された前記性能特定情報と前記装着適合情報との照合結果に基づいて、装着された電源ユニットの適否を判定する判定手段と、
装着された電源ユニットが前記判定手段によって適正と判定されない場合に、前記第２の通信手段を無効化する通信無効化手段と、
を備えたことを特徴とする。

ここで、装着適合情報の例として、電源ユニットに必要な性能や、装着可能な電源ユニットの互換性情報が挙げられる。通信無効化手段は、画像形成装置に適正に接続できない電源ユニットに画像形成装置から情報が出力されることを防止する。

（４） （３）に記載の画像形成装置であって、
本装置の環境条件を検出する検出手段と、
本装置の使用履歴に関する情報を記録する第５の記録手段と、を備え、
前記第２の通信手段は、前記検出手段の検出結果および前記使用履歴に関する情報を、前記使用環境状態の情報として、前記電源ユニットに提供することを特徴とする。

検出手段の代表例として、温度センサまたは湿度センサが挙げられる。使用履歴に関する情報の例として、画像形成回数、サプライ品の使用限度回数等のライフ情報および実際の使用回数情報、画像形成装置の処理のログ情報等が挙げられる。

（１）電源ユニットが画像形成装置に誤装着されることを防止し、かつ、画像形成装置側における電力制御の負担を減らすことが可能になる。

（２）画像形成装置の使用環境状態にかかわらず最適な電力を画像形成装置の各部に供給することができる。

（３）電源ユニットが画像形成装置に誤装着されることを防止し、かつ、画像形成装置側における電力制御の負担を減らすことが可能になる。

（４）画像形成装置の湿度または温度や、画像形成装置の使用履歴にかかわらず最適な電力を画像形成装置の各部に供給することができる。

図１に示すように、複写機１は、画像読取部２０、画像形成部３０、給紙搬送部４０、制御部５０、および電源ユニット１０を備える。

画像読取部２０は、透明ガラスからなる原稿台２１と、原稿台２１の下方に配置されたスキャナ光学系２２とを備える。スキャナ光学系２２は、露光用光源２３、複数の反射鏡２４Ａ〜２４Ｃ、結像レンズ２５、および光電変換素子（ＣＣＤ）２６を備える。

画像形成部３０は、図１に示す矢印の方向に回転駆動されるドラム形状の感光体３１を備える。感光体３１の周囲には、主帯電器３２、露光装置３３、現像装置３４、転写チャージャ３５、およびクリーニング装置３６を備える。主帯電器３２は、感光体３１を所定の電位に帯電させる。露光装置３３は、ＣＣＤ２６により読み取られ、さらに画像処理が施された原稿画像データに基づいてレーザ光を感光体３１の表面に照射し、静電潜像を形成する。現像装置３４は、感光体３１表面の静電潜像をトナーにより可視像に現像する。転写チャージャ３５は、感光体３１上のトナー像を記録用紙に転写する。クリーニング装置３６は、感光体３１表面の残留トナーを除去する。

給紙搬送部４０は、記録用紙が収納された用紙カセット４１を備える。この用紙カセット４１から複写機１の反対側の側面に配置された排紙トレイ４６までの間に用紙搬送路４７が形成される。用紙搬送路４７に沿って、半月状ローラ４２、レジストローラ４３、定着ローラ４４、および排紙ローラ４５が配置される。また、用紙搬送路４７における用紙カセット４１とレジストローラ４３との間には、用紙の通過を検知する図示しないレジスト前検知スイッチが配置される。

半月状ローラ４２は、用紙カセット４１内の用紙を１枚ずつピックアップする。レジストローラ４３は、レジスト前検知スイッチの信号に基づいて、感光体３１上のトナー像と用紙の位置合わせを行う。定着ローラ４４は、用紙上に付着したトナー像を熱により用紙に定着させる。用紙搬送路４７における定着ローラ４４の下流には、用紙の通過を検知する図示しない定着紙検知スイッチが配置される。排紙ローラ４５は、用紙を排紙トレイ４６に排出する。

制御部５０は、図２に示すように、ＲＡＭ５２、ＲＯＭ５５、ＣＰＵ５１、管理部５７、画像処理部５８、および通信部５４を備える。ＲＡＭ５２は、一時的にデータが記録される作業用の記録領域である。ＲＯＭ５５は、複写機１の動作に必要な各種のプログラムや、暗号アルゴリズム等のデータ伝送に不可欠なプログラムを格納する。ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５５に格納されたプログラムを読み込みつつ、複写機５０各部の動作を統括的に制御する。管理部５７は、複写機１の使用履歴情報および複写機１に装着可能なユニットの互換性情報を記録する。画像処理部５８は、入力される画像データに対して所定の手順で画像処理を行なう。通信部５４は、電源ユニット１０と通信する機能を備える。

電源ユニット１０は、複写機１の筐体に着脱自在に装着される。電源ユニット１０は、電力供給部１９、記録部１２、通信部１１、および電力制御部１８を備える。電力供給部１９は、複写機１の各部に電力を供給する。例えば、主帯電器３２、露光装置３３、および定着ローラ４４に供給される高圧電源は、電力供給部１９によって賄われる。さらに、現像バイアスを形成するために現像装置３４に供給される高圧電源も電力供給部１９によって賄われる。

記録部１２は、電力供給部１９の性能を特定する性能特定情報を記録する。また、記録部１２は、複写機１の各部に供給すべき電力値に関する電力値設定情報を記録する。通信部１１は、複写機１の制御部５０との間で通信を行なうことによって、電力供給部１９に係る性能特定情報を複写機１に提供するとともに、電力制御に必要な情報を複写機１から取得する。電力制御部１８は、電力値設定情報に基づいて電力供給部１９から複写機１の各部に供給される電力値を設定する。

制御部５０は、環境状態検出部６０および操作部５６に接続される。環境状態検出部６０は、複写機１の内部の温度および湿度を検出するセンサを有する。操作部５６は、ユーザからの入力操作を受け付ける操作パネルと、ユーザに対して情報を表示するためのディスプレイとを備える。

ここで、図３を用いて、電源ユニット１０と制御部５０との間で通信される情報について説明する。なお、同図において、破線で示す情報は、電源ユニット１０と制御部５０との通信によって取得される情報を示している。本実施形態における電源ユニット１０の記録部１２はＥＥＰＲＯＭであり、第１の記録部１２Ａ、第２の記録部１２Ｂ、および第３の記録部１２Ｃを備える。第１の記録部１２Ａは、電力供給部１９の性能を示す性能特性情報および電源ユニット１０の生産Ｌｏｔを記録する。第２の記録部１２Ｂは、電力値設定情報および暗証番号が記録される。これらの電力値設定情報および暗証番号は、電源ユニット１０と制御部５０との最初の通信の際に、制御部５０から電源ユニット１０に供給される。電力値設定情報は、複写機１の各部に供給すべき電力の値を詳細に示したものである。暗証番号は、電源ユニット１０が適正に認証された際に、制御部５０から電源ユニット１０に渡される情報である。第３の記録部１２Ｃは、複写機１の各部に供給する電力の値を印刷回数等の使用状態や温度または湿度等の環境状態に応じて微調整するための最適化ルールを記録する。本実施形態では、第１の記録部１２Ａが第１の記録手段を構成し、第２の記録部１２Ｂが第２の記録手段を構成し、第３の記録部１２Ｃが第３の記録手段を構成する。

一方、制御部５０の管理部５７は、第１の管理部５７Ａ、第２の管理部５７Ｂ、および第３の管理部５７Ｃを備える。第１の管理部５７Ａは、複写機１の装着可能な電源ユニットの情報を示す装着適合情報を記録する。第２の管理部５７Ｂは、電力値設定情報、最適化ルール、および暗証番号を記録する。第３の管理部５７Ｃは、複写機１の使用履歴に関する使用履歴情報を記録する。なお、本実施形態では、第１の管理部５７Ａが第４の記録手段を構成し、第２の管理部５７Ｃが第５の記録手段を構成する。

図４は、電源ユニット１９の電力制御部１８および複写機１の制御部５０の処理手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ５１は、複写機１に電源ユニット１０が適正に接続されるまで待機する（Ｓ１）。続いて、ＣＰＵ５１は、複写機１に電源ユニット１０が適正に接続された場合は、電源ユニット１０に対する認証処理を実行する（Ｓ３）。このＳ３の認証処理において、電力制御部１８は、性能特性情報および生産Ｌｏｔを制御部５０に対して出力し、ＣＰＵ５１が受信した性能特性情報および生産Ｌｏｔと装着適合情報とに基づいて電源ユニット１０が適正であるか否かを判断する。続いて、ＣＰＵ５１は、電源ユニット１０の認証が完了したか否かを判断する（Ｓ４）。

Ｓ４の判断ステップにおいて、認証が適正に完了しなかった場合には、ＣＰＵ５１はその旨をユーザに警告する（Ｓ２）。さらに、ＣＰＵ５１は通信部５４の通信を停止させ、電源ユニット１０側に複写機１の情報が出力されないようにする。これに対して、認証が適正に完了した場合には、電力制御部１８は、ＣＰＵ５１は電力値設定情報を電源ユニット１０に供給する。このとき、ＣＰＵ５１は乱数を発生させて暗証番号を生成し、生成した暗証番号を電源ユニット１０に供給するとともに、同じ暗証番号を第２の管理部に記録する。以後、ＣＰＵ５１は電源ユニット１０の第２の記録部１２Ｂに適正な暗証番号が記録されている場合には、認証済みであると判断する。

一方、電力制御部１８は、取得した電力値設定情報に基づいて、電力供給部１９から複写機１の各部に供給される電力値を設定する（Ｓ６）。

電力値の設定が完了すると（Ｓ７）、電力制御部１８は、電力供給部１９から複写器１の各部に電力供給を開始する（Ｓ８）。続いて、ＣＰＵ５１は、最適化ルール、使用履歴情報、および環境状態検出部６０の検出結果を電源ユニット１０に出力する（Ｓ９）。電力制御部１８は、取得した最適化ルール、使用履歴情報、および環境状態検出部６０の検出結果に基づいて最適化処理を実行する（Ｓ１０）。

図５に、最適化ルールを構成するルールテーブルの一例を示す。図５に示すように、本実施形態では、複写機１内温度、感光体ドラム３１のライフ特性、および主帯電器のライフ特性に基づいて、主帯電器３２に供給される電力値を最適化する。この微調整の手法の例として、可変抵抗の抵抗値を調整することが挙げられる。例えば、常温環境で複写機１がメンテナンス直後である場合には、特に微調整は必要ない。一方、複写機１内温度が１０°Ｃで、感光体ドラム３１における画像形成枚数が３００００枚に達している場合には、図５（Ａ）の複写機１内温度考慮分（プラス２．０％）、図５（Ｂ）の感光体ドラム３１のライフ特性考慮分（マイナス１．０％）、図５（Ｃ）のワイヤ主帯電器３２のライフ特性考慮分（マイナス０．５％）をそれぞれ考慮して、設定されている電力値がプラス０．２％上昇するように微調整する。なお、最適化処理として、現像剤の使用履歴に応じて出力電力を微調整する処理を行なっても良い。

その後、最適化処理が完了すると（Ｓ１１）、ＣＰＵ５１は複写機１のセットアップ処理を実行する（Ｓ１２）。そして、セットアップ処理が完了した後に（Ｓ１３）、ＣＰＵ５１は印刷要求があるまで待機する。

図６に示すように、印刷要求があると（Ｓ２０）、電力制御部１８は、使用履歴情報および環境状態検出部６０の検出結果を制御部５０から再度取得する（Ｓ２１）。続いて、電力制御部１８は、電力制御部１８は、新たに取得した使用履歴情報および環境状態検出部６０の検出結果と、以前に取得した最適化ルールとに基づいて、最適化処理を実行する（Ｓ２２）。

電力制御部１８は、複写機１の各部に供給される電力のうち、調整されるべき範囲を逸脱し、調整不能な出力電力があるか否かを判断する（Ｓ２３）。すべての出力電力値が調整可能な場合には、電力制御部１８は、各出力電力値の最適化が完了するまで待機する（Ｓ２４）。

そして、各出力電力値の最適化が終了した後には、ＣＰＵ５１は印刷処理を実行する（Ｓ２６）。続いて、ＣＰＵ５１は、印刷処理が完了するまで待機し（Ｓ２８）、印刷処理が完了した後に休止する。

一方、Ｓ２３の判断ステップにおいて、調整不可能な出力電力がある場合には、電力制御部１８はその旨をＣＰＵ５１に通知する（Ｓ２５）。続いて、ＣＰＵ５１は、第３の管理部５７Ｃに記録されている装置のサプライ品の履歴を参照し、サプライ品の中にライフを超えて使用されているものが存在するか否かを判断する（Ｓ２７）。このＳ２７の判断ステップでは、ＣＰＵ５１は、管理部５７に記録されている使用履歴に基づき、各サプライ品の中で使用限度数を超えて継続使用されているものがあるか否かを判断する。

Ｓ２７の判断ステップにおいて、各サプライ品の中で使用限度数を超えて継続使用されているものがある場合には、ＣＰＵ５１は該当するサプライ品が不良である旨をユーザに報知する。これに対し、サプライ品に異常が発見されない場合には、ＣＰＵ５１は電源ユニット１０の不良をユーザに報知する。

このように本実施形態に係る複写機１では、制御部５０と電源ユニット１０とが通信することによって、電源ユニット１０側で複写機１の各部に適合する電力値を設定することができる。さらに、制御部５０の使用履歴や装置内温度等を考慮して、電源ユニット１０の出力電力の値を最適化することができる。

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。

本発明の実施形態に係る複写機の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る複写機の概略構成を示すブロック図である。 電源ユニットおよび複写機にそれぞれ記録される情報の種類を示す図である。 電源ユニットの電力制御部および複写機のＣＰＵの動作手順を示すフローチャートである。 最適化ルールテーブルの一例を示す図である。 電源ユニットの電力制御部および複写機のＣＰＵの動作手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１−複写機
１０−電源ユニット
１１−通信部
１２−記録部
１８−電源制御部
１９−電力供給部
２０−画像読取部
３０−画像形成部
４０−給紙搬送部
５０−制御部

Claims (3)

1. 画像形成装置に電力を供給する電力供給手段と、
   前記電力供給手段の性能を特定する性能特定情報が記録される第１の記録手段と、
   前記画像形成装置の各部に供給すべき電力値に関する電力値設定情報が記録される第２の記録手段と、
   前記画像形成装置との間で通信を行なうことによって、前記性能特定情報を前記画像形成装置に提供するとともに前記電力値設定情報を前記画像形成装置から取得する第１の通信手段と、
   前記電力値設定情報に基づいて前記電力供給手段から前記画像形成装置に供給される電力値を設定する電力制御手段と、
   を備え、かつ、
   前記画像形成装置の使用環境状態と前記画像形成装置の各部に供給する電力値に適用すべき補正値との対応関係を示した最適化ルールが記録される第３の記録手段をさらに備え、
   前記第１の通信手段は、前記画像形成装置との間で通信を行なうことによって、前記使用環境状態の情報および前記最適化ルールを前記画像形成装置から取得し、
   前記電力制御手段は、前記電力値設定情報に基づいて設定された電力値に対して、前記最適化ルールに基づいて前記使用環境状態に応じた補正を行なうことを特徴とする電源ユニット。
2. 請求項１に記載の電源ユニットが装着可能であり、前記電源ユニットから供給される電力に基づいて電子写真方式の画像形成プロセスを実行する画像形成装置であって、
   前記電源ユニットとの間で通信を行なう第２の通信手段と、
   装着される電源ユニットの電力供給手段に必要な性能に関する装着適合情報を記録する第４の記録手段と、
   前記電源ユニットから提供された前記性能特定情報と前記装着適合情報との照合結果に基づいて、装着された電源ユニットの適否を判定する判定手段と、
   装着された電源ユニットが前記判定手段によって適正と判定されない場合に、前記第２の通信手段を無効化する通信無効化手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
3. 本装置の環境条件を検出する検出手段と、
   本装置の使用履歴に関する情報を記録する第５の記録手段と、を備え、
   前記第２の通信手段は、前記検出手段の検出結果および前記使用履歴に関する情報を、前記使用環境状態の情報として、前記電源ユニットに提供することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。

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