JP4876041B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、複数のAC電源を入力として使用する画像形成装置に関する。

従来、画像形成装置のカラー化と高速化に伴い、画像形成装置内部で消費する電力が増えている。カラー化に伴い、複数の画像を形成するためのアクチュエータと、それらを制御するための制御手段が必要となり、消費電力が増加している。一方で、高速化に伴い、モータなどの駆動系の高速化高トルク化が要求され、さらに消費電力が増加している。画像形成装置が使用される事務室などでは、100V15Aの電源コンセントから電源を得ている。

これを超える電力が必要な場合には、100V20Aの電源コンセントを使用するか、画像形成装置の電源電圧を200V化する必要がある。しかし、そのような電源環境を備える事務室などは一般的ではない。そこで、100V15A以上の電力を必要とする画像形成装置の場合に、100V20Aや200Vという電源や電源コードを使用するのではなく、複数の100V15AのAC電源を使用する方法がとられている。１つの電源コンセントの容量が100V15Aであっても、全体で100V20Aを利用できれば、100V20Aの画像形成装置を動作させることができる。以下に、これに関連する従来技術の例をいくつかあげる。

特許文献１に開示された「画像形成装置」は、一方の電源コードがコンセントに接続されても、他方が接続されない限り、画像形成装置本体へのAC電源供給を遮断して安全を確保できる電源供給装置である。定格が100V15Aの２本の電源コードにほぼ同じ電流が流れるように負荷を分割し、AC消費部とAC／DCコンバート部のそれぞれに割り当てる。一方の電源コードのAC電源供給ライン上にACリレーを設ける。ACリレーは、DC負荷側のACラインが活性になると、コイルに電流が流れ、接点がオンとなる。逆に、DC負荷側のACラインが活性にならない限り、コイルに電流が流れないため、接点がオンとならない。これにより、AC負荷側のみ電源コードがコンセントに接続されても危険とはならず、安全を確保できる。

特許文献２に開示された「画像形成装置」は、複数の電源コードから複数の負荷に、それらの電力需要の変動に適応して能率よく給電する装置である。２つの電源コードを備え、消費電力の大きさが異なる動作モードに合わせて、電源コードからのAC電源供給経路を切り替える。２つのヒータの消費電力の和が設定値を超える立上りモードのときは、第１電源コードから第１ヒータに給電し、第２電源コードから第２ヒータに給電する。設定値以下となる待機モードのときには、第１電源コードから第１、２ヒータに同時に給電する。

特許文献３に開示された「画像形成装置」は、安定かつ効率的に電力を供給するとともに、電力制御素子の異常の誤判定をなくしたものである。画像形成装置にAC電源を供給するための電源コードとして、メイン電源コードとサブ電源コードの２つを設ける。メイン電源コードからは、中央制御装置等のDC負荷系に主に電力を供給する。サブ電源コードからは、定着ヒータ等の消費電力の大きいAC負荷に電力供給する。メイン電源コードからの電力で動作する中央制御回路が、SSR異常検知回路から異常信号を受信しても、AC電源検出回路がサブ電源コードによる電源供給がないことを検知した場合は、SSRの異常とは判
定せず、サブ電源コードの接続を促す表示を行わせる。すなわち、電力制御素子の故障を検出したとき、AC電源入力電圧に従って、電力制御素子故障かAC電源遮断かを判断する。
特開2003-244853号公報 特開2003-323085号公報 特開2005-121681号公報

しかし、従来の画像形成装置には、次のような問題がある。複数の電源コードを有する構成の場合、電源コードが１本の場合よりも構成が複雑である。いずれかの電源コードが抜けたアクシデントを想定した構成と制御が必要である。複数のAC電源入力端子のいずれか１つが未接続でも、画像形成装置として正常に動作しないことがある。装置構成が複雑になっているので、画像形成装置が正常に動作しない場合に、どこに原因があるのかを究明するのが困難であり、回復処理に時間がかかる。

本発明の目的は、上記従来の問題を解決して、複数の電源コードを有する画像形成装置において、電源コード抜けなどのアクシデント時の回復処理を速やかに行えるようにすることである。

上記の課題を解決するために、本発明では、ＡＣ電源に接続される第１ＡＣ電源入力端子と、ＡＣ電源に接続される第２ＡＣ電源入力端子と、前記第１ＡＣ電源入力端子に接続されるＤＣ電源供給手段と、前記ＤＣ電源供給手段に接続される制御手段と、前記第２ＡＣ電源入力端子から電力制御素子を介してＡＣ電力を供給されるＡＣ負荷と、前記第２ＡＣ電源入力端子と前記電力制御素子との間に設けられた、ゼロクロス信号を検出するゼロクロス信号検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記ゼロクロス信号に基づいて前記ＡＣ負荷への電力供給量を制御する手段と、前記ゼロクロス信号の消失により前記第２ＡＣ電源入力端子の未接続を検出する手段を備える構成とした。

上記のように構成したことにより、複数の電源コードを有する画像形成装置において、電源コード抜けなどのアクシデント時の回復処理を速やかに行える。つまり、画像形成装置が正常に動作しない場合に、画像形成装置内部の故障ではなくて、単にAC電源入力端子が接続されていないだけであることがわかるので、画像形成装置の不正常な状態に速やかに対応できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図９を参照しながら詳細に説明する。

本発明の実施例は、複数のAC電源入力端子のうち、AC負荷にAC電力を供給するためのAC電源入力端子が、AC電源に接続されていないことを検出する画像形成装置である。

図１は、本発明の実施例における画像形成装置の構成を示す機能ブロック図と、入力電圧検出手段の回路図である。図２は、３つのAC入力端子を備える構成を示す機能ブロック図である。図１と図２において、AC電源入力端子１は、商用AC電源に接続される入力端子である。電源供給手段２は、AC電力を入力とし制御手段に電力を供給する手段である。画像処理手段３は、画像を処理する手段である。画像形成手段４は、画像を形成する手段である。定着手段５は、画像を紙に定着する手段である。紙搬送手段６は、用紙を搬送する手段である。制御手段７は、装置を制御する手段である。AC負荷９は、ヒータなどの負荷である。電力制御素子10は、AC負荷への電力を制御する素子である。接続検出手段11は、AC電源の接続未接続を検出する手段である。

図３は、２つのAC入力端子とAC電源を遮断する開閉装置を備える画像形成装置の構成を示す機能ブロック図である。図３において、AC電源開閉手段12は、AC電源を遮断する開閉装置である。図４は、２つのAC入力端子とゼロクロス信号検出手段を備える画像形成装置の構成を示す機能ブロック図である。図４において、ゼロクロス信号検出手段13は、AC電源のゼロクロスを検出する手段と、ゼロクロス信号検出回路の例を示す回路図である。図５は、ゼロクロス信号検出回路の動作を示すタイミング図と、ゼロクロス信号消失によりAC電源入力端子が未接続を検出する処理手順を示す流れ図である。

図６は、２つのAC入力端子とAC開閉手段とゼロクロス信号検出回路を備える構成を示す機能ブロック図である。図７は、２つのAC入力端子と接続検出手段とAC開閉手段とゼロクロス信号検出回路を備える構成を示す機能ブロック図と、ゼロクロス信号によりAC開閉手段の正常異常を判別する手順を示す流れ図である。図８は、２つのAC入力端子と表示手段を備える構成を示す機能ブロック図と、AC入力端子未接続を表示する手順を示す流れ図と、AC入力端子の未接続を検出して印刷停止する処理手順を示す流れ図である。図９は、入力電圧検出手段とLEDを備える構成を示す機能ブロック図と、入力電圧検出手段とLED表示部の回路図である。図９において、入力電圧検出手段14は、AC入力端子の電圧を検出する手段である。主電源スイッチ15は、AC入力をオンオフするスイッチである。

上記のように構成された本発明の実施例における画像形成装置の機能と動作を説明する。最初に、図１と図２を参照しながら、画像形成装置の機能の概要を説明する。画像形成機構については従来の装置と同様なので説明を省略する。本発明は、複数のAC電源を入力として使用する画像形成装置に関するものであり、AC電源入力として100V15AのAC電源入力に限定したものではない。他の電源環境において複数のAC電源入力を使用する画像形成装置においても同様の構成が可能である。AC電源入力端子は２つに限定されるわけではないが、説明上２つのAC電源入力端子を有する構成として説明する。

図１（ａ）に示す画像形成装置では、複数のAC電源入力端子のうちのAC電源入力端子＃１から、DC電源供給手段２にAC電力が供給される。DC電源供給手段２は、AC電源をDC電源化し安定化させて、画像処理手段３と画像形成手段４と画像定着手段５と用紙搬送手段６等と、これらの各手段を制御するための制御手段７に供給する。別のAC電源入力端子＃2からは、ランプ、ヒータ、モータなどのAC負荷９への電力を制御するための電力制御素子10を介して電力が供給される。電力制御素子も制御手段によって制御される。

複数のAC電源入力端子のいずれか１つが未接続でも、正常に動作しない。正常動作しない場合に、装置内部の故障ではなく、単にAC電源入力端子が接続されていないだけであることがわかれば、対応は簡単である。例えば、未接続であることを表示したり、警告したりする。よって、AC電源入力端子＃2の未接続を検出することにより、速やかな対応が可能となる。そこで、DC電源供給手段２にAC電力を供給しないAC電源入力端子＃2には、AC電源が入力されていないことを直接検出するAC電源入力端子の未接続を検出する接続検出手段11を設け、それを制御手段７で監視する。制御手段７に電源が供給されない場合は、AC電源入力端子＃1が接続されていないことを検出できないので、DC電源供給手段２に接続されるAC電源入力端子＃1以外のAC電源入力端子＃2のみについて、接続されていないことを検出する。

画像形成装置でAC電源の入力電圧を検出し、入力電圧に応じて定着ヒータへの電力を制御する手段が設けられている画像形成装置がある。このAC入力電圧検出手段を、AC電源入力端子とAC電源ライン開閉手段の間に設けることにより、電力制御量を制御するための入力電圧値として使用できるとともに、入力端子未接続を検出することが可能である。図１（ｂ）に、トランス、ダイオード、抵抗、コンデンサで構成する降圧、整流、平滑回路による入力電圧検出手段の回路例を示す。

図２に示すように、画像形成装置にAC電源入力端子＃1〜＃3が接続されており、その中の１つのAC電源入力端子＃1がDC電源供給手段２に接続されている場合には、AC電源入力端子＃2、＃3にAC電源が入力されていないことを検出する接続検出手段11を設ける。

次に、図３を参照しながら、AC電源を遮断する開閉装置を設ける場合について説明する。画像形成装置内で、ヒータなどをAC負荷として使用する場合、安全性を確保するために、AC電源ラインに安全装置としてAC電源を遮断する開閉装置を設ける。AC電源入力端子＃2と電力制御素子10の間に、AC電源開閉手段12を設ける。接続検出手段11を、AC電源入力端子＃2とAC電源開閉手段12の間に設ける。AC電源入力端子＃2とAC電源開閉手段12の間に接続検出手段11を設けることにより、AC電力が入力されない場合に、AC電源開閉手段12の開放故障ではなく、電源コードの抜けなどのAC電源の入力遮断であることを検出できる。
すなわち、両者を区別して検出できる。AC電源開閉手段12と電力制御素子10の間に接続検出手段11を設けると、電源コードが抜けているのか、AC電源開閉手段12が開放状態で故障しているかの判断がつかない。

次に、図４を参照しながら、ゼロクロス信号検出手段を用いる場合を説明する。静電方式の画像形成装置には、用紙に転写された画像を加熱して、転写画像を用紙に定着させる定着装置５がある。定着装置５には、AC電源を供給することにより発熱する定着ヒータが用いられることが主流である。AC電源のヒータへの供給を細かく制御するために、ゼロクロスポイントを検出する必要があり、ゼロクロス信号を基準に、定着ヒータへの電力をゼロクロスポイントとゼロクロスポイント間の点灯期間を制御する手段が知られている。

AC電源入力端子＃2とAC負荷９の間に、ゼロクロス信号検出手段13と、AC負荷９への電力供給量を制御するための電力制御素子10を設ける。ゼロクロス信号検出手段13の主な機能は、AC負荷９への電力供給量を制御するためのゼロクロス信号を検出することである。
このゼロクロス信号検出手段13を、AC電源入力端子＃2と電力制御素子10の間に設けることにより、定着ヒータへの電力制御のためのゼロクロス信号と、AC電源入力端子未接続検出のためのゼロクロス信号を共有することができるので、回路の共有化による小型化とコストダウンが可能となる。この例では、ヒータ制御用ゼロクロス信号とAC電源入力端子未接続検出のためのゼロクロス信号を共有化したが、更なる信頼性向上のために、ヒータ制御用ゼロクロス信号とAC電源入力端子未接続検出のための信号を別にしてもよい。

次に、図５を参照しながら、ゼロクロス信号を監視して電源コードの未接続を検出する方法を説明する。図５（ａ）に示すように、AC電圧がゼロボルトを横切るときに、ゼロクロス信号のパルスが発生する。ゼロクロス信号が出なくなったことで、AC電源の断を検出する。ゼロクロス信号のパルス幅より短い周期のタイマ割込みでゼロクロス信号を監視する。ゼロクロス信号を認識した場合には未検出カウンタをクリアし、ゼロクロス信号を認識できなかった場合には未検出カウンタをカウントアップする。未検出カウンタが所定の回数を越えた場合（所定の時間を越えた場合）に電源コードが未接続であると判断する。

図５（ｂ）に示す流れ図のように、割込み処理を行う。ステップ１で、接続検出用ゼロクロス信号を検出したか否かを調べる。検出した場合は、ステップ２で、未検出カウンタをクリアする。検出しなかった場合は、ステップ３で、未検出カウンタをカウントアップする。ステップ４で、未検出カウンタが所定カウントに達したか否かを調べる。達していなければ何もしない。達していれば、ステップ５で、AC入力端子が未接続であると判断する。

次に、図６を参照しながら、AC開閉手段とゼロクロス信号検出手段を用いる場合を説明する。定着ヒータには、AC電源ラインを電力制御素子10でオンオフすることにより電力が供給される。万が一、ソフト暴走や電力制御素子10の短絡故障があった場合には、AC電源から大電力が供給され続け、定着温度が過昇となり、装置の故障に至る。これを防ぐために、電力制御素子10に加えて、AC電源入力端子＃2と電力制御素子10の間に、安全装置としてAC電源ラインを遮断するためのAC開閉手段12を入れる。

このAC電源開閉手段12としてリレーを用いるが、AC電源開閉手段12のリレーの接点が溶着した場合には、AC電源ラインの遮断ができなくなる。これを防ぐために、電力制御素子10をオンオフさせる前に、AC電源開閉手段12のリレー接点が溶着しているかを確認する必要がある。AC電源開閉手段12のリレーをオンさせる前にゼロクロス信号を監視し、AC電源開閉手段12のリレーをオンさせていないのにゼロクロス信号が検出されれば、AC電源開閉手段12のリレーの接点が溶着していると判断する。ゼロクロス信号が検出されなければ、AC電源開閉手段12のリレーの接点は溶着しておらず、正常と判断してAC電源開閉手段12のリレーをオンさせ、定着ヒータへの電力供給制御を開始する。

次に、図７を参照しながら、接続検出手段とAC電源開閉手段とゼロクロス信号検出手段を用いる場合を説明する。ゼロクロス信号検出回路をAC電源開閉手段12のリレーと電力制御素子の間に設けると、ゼロクロス信号が消失した場合に、AC電源ライン入力端子が未接続なのかAC電源開閉手段12のリレーが開放故障しているか判断ができない。よって、AC電源開閉手段12のリレーが故障しているか否かを検出するとともに、AC電源入力端子の未接続を検出するために、ゼロクロス信号検出手段の他に、AC電源入力端子とAC電源開閉手段12のリレーの間にAC電源入力端子の未接続を検出する手段を設ける。

図７（ｂ）に示す流れ図の手順で処理する。ステップ21において、接続検出用ゼロクロス信号があるかどうか調べる。なければ、ステップ22において、AC入力端子未接続と判断する。あれば、ステップ23において、AC電源開閉手段12をオフにする。ステップ24において、AC負荷制御用ゼロクロス信号があるかどうか調べる。なければ、ステップ25において、AC電源開閉手段12は正常であると判断し、ステップ26において、AC負荷（定着ヒータ）の制御を開始する。あれば、ステップ27において、AC電源開閉手段12が異常であると判断
し、ステップ28において、AC負荷（定着ヒータ）の制御を中止する。

次に、図８を参照しながら、AC電源入力端子が未接続であることを表示する方法を説明する。図８（ａ）に示すように、制御手段７は、画像形成装置の表示手段８も制御しており、AC電源入力端子＃2が未接続の場合には、表示手段８を用いて未接続になっていることを表示する。表示手段８は、DC電源制御手段２よりDC電源を供給され、制御部７から表示の制御が行われる。図８（ｂ）に示す手順で、AC電源入力端子＃2が未接続であることを検出した場合には、表示手段８に未接続を表示する。

AC負荷９へ供給されるAC電源入力端子１のいずれかが未接続となった場合には、主に定着ヒータへの電力が不足することが予想され、その際には定着不良が発生してしまう。このような定着不良を未然に防ぐために、AC電源入力端子１の未接続を検出した場合には、画像形成動作できないように、表示手段８により知らせる。図８（ｃ）に示す手順で、AC電源入力端子＃2が未接続であることを検出した場合には、制御手段７は印刷動作の停止要求を行う。但し、AC負荷９への電力が供給されない場合には、主に印刷機能が制限されるが、FAX送信機能や、画像蓄製機能や、スキャナ機能などは使用可能である。

次に、図９を参照しながら、DC電源供給手段に接続されるAC電源入力端子が接続されていないことを検出する方法を説明する。DC電源供給手段２に接続されるAC電源入力端子＃1の未接続を検出するために、DC電源供給手段２に接続されるAC電源入力端子＃1以外のAC電源から電力を供給して表示する手段を設けることにより、AC電源入力端子未接続時の対応が更に良くなる。DC電源供給手段２に接続されるAC電源入力端子＃1側に、図９（ｂ）に示すようなトランスとダイオードで構成する降圧、整流、平滑回路によるLED点灯回路を設ける。LED点灯回路を設ける位置が、主電源スイッチ15とDC電源供給手段２の間であ
る場合には、AC電源入力端子＃1が未接続なのか、主電源スイッチ15がオフなのか判別できないために、LED点灯回路は、AC電源入力端子＃1と主電源スイッチ15の間に設けなければならない。この構成により、AC電源入力端子＃1の接続時にはLEDが点灯し、AC電源入力端子＃1が未接続である場合にはLEDが消灯することにより、AC電源入力端子＃1の接続を認識できる。
本発明の画像形成装置は、接続検出動作を、画像形成装置の電源投入時、または、電源投入から所定の期間経過後、または電源投入から所定の期間経過後に定着ヒータの温度が所定の温度まで上昇していない時のいずれか、またはいずれにおいても動作するように設定することができる。

上記のように、本発明の実施例では、画像形成装置を、複数のAC電源入力端子のうち、AC負荷にAC電力を供給するためのAC電源入力端子が、AC電源に接続されていないことを検出する構成としたので、電源コード抜けなどのアクシデント時の回復処理を速やかに行える。

本発明の画像形成装置は、電力容量の小さい複数のAC電源からそれぞれAC電源を入力して動作させる画像形成装置として最適である。画像形成装置以外でも、ACコンセントの容量を超える電力を使用する装置に適用できる。

本発明の実施例における画像形成装置で、２つのAC電源入力端子を備える構成を示す機能ブロック図と、入力電圧検出手段の回路図である。 本発明の実施例における画像形成装置で、３つのAC電源入力端子を備える構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施例における画像形成装置で、２つのAC電源入力端子とAC電源を遮断する開閉装置を備える構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施例における画像形成装置で、２つのAC電源入力端子とゼロクロス検出手段を備える構成を示す機能ブロック図と、ゼロクロス信号検出回路の例を示す回路図である。 本発明の実施例における画像形成装置で用いるゼロクロス信号検出回路の動作を示すタイミング図と、AC電源入力端子が未接続を検出する処理手順を示す流れ図である。 本発明の実施例における画像形成装置で、２つのAC電源入力端子とAC開閉手段とゼロクロス信号検出回路を備える構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施例における画像形成装置で、２つのAC電源入力端子と接続検出手段とAC電源開閉手段とゼロクロス信号検出回路を備える構成を示す機能ブロック図と、ゼロクロス信号によりAC電源開閉手段の正常異常を判別する手順を示す流れ図である。 本発明の実施例における画像形成装置で、２つのAC電源入力端子と表示手段を備える構成を示す機能ブロック図と、AC電源入力端子未接続を表示する手順を示す流れ図と、AC電源入力端子の未接続を検出した際の動作を示す流れ図である。 本発明の実施例における画像形成装置で、入力電圧検出手段とLEDを備える構成を示す機能ブロック図と、入力電圧検出手段とLED表示部の回路図である。

符号の説明

１・・・AC電源入力端子、２・・・DC電源供給手段、３・・・画像処理手段、４・・・画像形成手段、５・・・定着手段、６・・・紙搬送手段、７・・・制御手段、８・・・表示手段、９・・・AC負荷、10・・・電力制御素子、11・・・接続検出手段、12・・・AC電源開閉手段、13・・・ゼロクロス信号検出手段、14・・・入力電圧検出手段、15・・・主電源スイッチ。

Claims (5)

1. ＡＣ電源に接続される第１ＡＣ電源入力端子と、
   ＡＣ電源に接続される第２ＡＣ電源入力端子と、
   前記第１ＡＣ電源入力端子に接続されるＤＣ電源供給手段と、
   前記ＤＣ電源供給手段に接続される制御手段と、
   前記第２ＡＣ電源入力端子から電力制御素子を介してＡＣ電力を供給されるＡＣ負荷と、
   前記第２ＡＣ電源入力端子と前記電力制御素子との間に設けられた、ゼロクロス信号を検出するゼロクロス信号検出手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記ゼロクロス信号に基づいて前記ＡＣ負荷への電力供給量を制御する手段と、前記ゼロクロス信号の消失により前記第２ＡＣ電源入力端子の未接続を検出する手段を備えること
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２ＡＣ電源入力端子と前記ゼロクロス信号検出手段との間に、ＡＣ電源開閉手段を設け、
   前記制御手段は、前記ＡＣ電源開閉手段を制御する手段を備えること
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記第２ＡＣ電源入力端子と前記ＡＣ電源開閉手段との間に、前記第２ＡＣ電源入力端子がＡＣ電源に接続されていないことを検出する接続検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記接続検出手段を監視する手段を備えること
   を特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記ゼロクロス信号が所定の時間検出されない場合、前記第２ＡＣ電源入力端子の未接続と判断すること
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記ＡＣ電源開閉手段をオンさせる前にゼロクロス信号を監視し、ゼロクロス信号が検出された場合、前記ＡＣ電源開閉手段が溶着していると判断し、ゼロクロス信号が検出されない場合は正常と判断して前記ＡＣ電源開閉手段をオンさせること
   を特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
   

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