JP7207962B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複写機、レーザプリンタ、マルチファンクションプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に関する。
省エネルギー要求の高まりにより、電子機器は、メインスイッチをオフ状態にしたプラグインオフや、スリープ状態における消費電力の低減が要求されている。このような電子機器では、メインスイッチオン(すなわちプラグインオン)からの起動時間や、スリープ状態からの復帰時間の短縮が重要である。
画像形成装置においても、プラグインオフやスリープ状態における消費電力を低減するために、これらの状態で電力供給される構成部品が最小限に限定される。同時に、AC-DC変換時の効率低下による消費電力の増加を抑制するために、低電力状態時に電力を供給する常夜電源と、低電力状態時に出力を停止する非常夜電源と、を備える画像形成装置が提案されている(特許文献1)。常夜電源と非常夜電源とを組み合わせる場合、消費電力の大きい部品(画像形成に直接関係する部品)への電力供給が非常夜電源により行われる。
特開2013-250787号公報
画像形成に直接関係する部品への電力をすべて非常夜電源から供給する場合、非常夜電源を起動させてから電力供給が開始される。そのために、画像形成に直接関係する部品が動作可能な状態になるまでに時間がかかる。特に、画像形成時に発熱する定着器を用いる場合、定着器を所定温度まで上昇させるための時間がかかる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、低電力状態からの起動を迅速に行う画像形成装置を提供することを主たる目的とする。
本発明の画像形成装置は、画像形成を行っていない状態として、低電力状態と前記低電力状態よりも消費電力が大きいレディ状態とを有する画像形成装置であって、前記低電力状態と前記レディ状態とで動作する第1電源と、前記低電力状態では動作せず、前記レディ状態では動作する第2電源と、商用電源から電力を供給されて発熱する定着器と、前記商用電源と前記定着器との間に設けられ、前記定着器へ供給される前記電力を制御する定着制御手段と、前記第1電源からの電力で動作し、前記定着器の温度が目標温度に維持されるように前記定着制御手段を制御する第1制御手段と、前記低電力状態では前記第2電源の動作を停止させ、前記第1電源から前記定着制御手段と前記第1制御手段への電力供給を遮断させ、前記低電力状態から前記レディ状態への復帰時には前記第2電源の起動を開始させ、前記第2電源の起動が完了する前であっても前記第1電源から前記定着制御手段と前記第1制御手段への電力供給を開始させる第2制御手段と、前記定着器の温度を検知する温度検知手段と、を備え、前記第1制御手段は、前記温度検知手段により検知される温度が所定温度よりも低い場合、前記第2電源の起動完了前であっても第1タイミングで前記定着器への通電を開始させるよう前記定着制御手段を制御し、前記温度検知手段により検知される温度が前記所定温度以上の場合、前記第2電源の起動完了後の第2タイミングで前記定着器への電力供給を開始させるよう前記定着制御手段を制御することを特徴とする。
本発明によれば、低電力状態からの起動を従来よりも迅速に行うことが可能となる。
プリンタの構成図。 コントローラの説明図。 プリンタの基本的な制御方法を表すフローチャート。 プリンタの起動処理を表すフローチャート。
本発明の画像形成装置について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態の画像形成装置であるプリンタの構成図である。
プリンタ100は、シートPを収納する給紙カセット110を備える。シートPは、給紙カセット110から給送される。プリンタ100は、シートPを給送するための搬送経路に、ピックアップローラ111、給紙ローラ113、リタードローラ112、搬送ローラ対114、レジストローラ対115、及び排紙ローラ160を備える。ピックアップローラ111は、給紙カセット110からシートPを取り込む。給紙ローラ113及びリタードローラ112は、ピックアップローラ111により取り込まれたシートPを1枚ずつ分離して搬送経路を搬送させる。搬送ローラ対114は、1枚ずつに分離されたシートPをレジストローラ対115へ搬送する。
搬送ローラ対114によりシートPが搬送されてくるときに、レジストローラ対115は停止している。停止したレジストローラ対115のニップ部にシートPの先端部分が突き当たり、搬送ローラ対114がシートPを所定量搬送することで、シートPは搬送方向に対する斜行が補正される。レジストローラ対115は、シートPの斜行補正後の所定のタイミングで回転を開始することでシートPの搬送を再開する。
プリンタ100は、給紙カセット110からのシートPの給送に同期して画像を形成する。そのためにプリンタ100は、感光体である感光ドラム131、帯電ローラ132、レーザスキャナユニット120、及び現像器140を含む画像形成部を備える。帯電ローラ132は、感光ドラム131の外周面を所定の極性の電位に一様に帯電する。レーザスキャナユニット120は、形成する画像を表す画像情報の時系列デジタル画素信号に応じて変調されたレーザ光Lを、感光ドラム131の一様に帯電された外周面に走査する。これにより感光ドラム131の外周面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。現像器140は、現像ローラ141を有する。現像器140は、現像ローラ141により感光ドラム131に形成された静電潜像を現像する。これにより感光ドラム131の外周面にトナー像が形成される。
シートPの搬送経路を挟んで感光ドラム131に対向する位置には、転写ローラ133が設けられる。シートPは、レジストローラ対115により、感光ドラム131に形成されたトナー像が感光ドラム131の回転により転写ローラ133の側に搬送されるタイミングに同期して、感光ドラム131と転写ローラ133との間に搬送される。転写ローラ133は、感光ドラム131とは逆極性の転写バイアスが印加されることで、感光ドラム131上のトナー像を、搬送されてきたシートPに転写する。
プリンタ100は、定着器150を備える。定着器150は、発熱する定着ヒータ153を内蔵する定着フィルム151と、加圧ローラ152と、を有する。定着フィルム151と加圧ローラ152とで形成されるニップ部に、トナー像が転写されたシートPが搬送される。シートPは、定着ヒータ153により加熱及び加圧されることで、トナー像が加熱溶融して定着する。トナー像が定着されたシートPは、排紙ローラ160により機外に排出される。
図2は、プリンタ100の動作を制御するコントローラの説明図である。図2では、コントローラが定着器150の動作を制御する構成について説明する。コントローラは、商用電源500に接続される常夜電源501(第1電源)及び非常夜電源502(第2電源)を備える。プリンタ100は、メインスイッチ301を備える。メインスイッチ301がオンされることでプリンタ100が起動する。常夜電源501は、メインスイッチ301の操作では起動と停止が制御できない電源である。非常夜電源502は、メインスイッチ301の操作により起動と停止が制御可能な電源である。
コントローラは、常夜電源501から供給される動作電圧により動作するシステム制御部300と、FET(Field Effect Transistor)210と、を備える。システム制御部300は、メインスイッチ301が接続され、FET210による電圧供給及び非常夜電源502の起動制御を行う。FET210は、常夜電源501からDCDCコンバータ211、プリンタ制御部200、パワーリレー503、AC電圧検出部504、及び定着制御部505へ電圧を供給する経路に設けられる。FET210は、システム制御部300の制御により、これらの構成部品への常夜電源501からの動作電圧の供給を制御するスイッチとして機能する。
DCDCコンバータ211は、例えば常夜電源501から供給される12[V]の直流の動作電圧を3.3[V]の直流電圧に変換する。プリンタ制御部200は、DCDCコンバータ211により変換された電圧により動作して、プリンタ100の全体(画像形成部、定着器150、転写ローラ133、シートPの給送機構等)の動作を制御する。
パワーリレー503は、商用電源500から定着器150(定着ヒータ153)へ電力(電圧)を供給する経路に設けられ、経路の開閉を行うスイッチとして機能する。AC電圧検出部504は、パワーリレー503の後段に配置され、商用電源500から供給される電圧の電圧値を検出する。定着制御部505は、AC電圧検出部504の後段に配置され、定着ヒータ153への電力供給を制御することで、定着ヒータ153の発熱制御を行う。パワーリレー503、AC電圧検出部504、及び定着制御部505により、商用電源500と定着器150(定着ヒータ153)との通電が制御される。なお、定着ヒータ153の近傍には、定着ヒータ153の温度を検出するための温度検出器としてサーミスタ201が設けられる。
プリンタ制御部200は、AC電圧検出部504による電圧の検出結果(電圧値)に応じて、商用電源500からの電圧が定着ヒータ153を起動可能な電圧値であるか否かを判断する。プリンタ制御部200は、商用電源500からの電圧が定着ヒータ153を起動可能な所定の電圧値未満である場合に、定着ヒータ153への電力供給を許可しない。この場合、プリンタ制御部200は、定着制御部505を制御して、定着ヒータ153への電力供給を遮断する。
システム制御部300は、プリンタ100のスリープ状態やメインスイッチ301のオフ状態等の低電力状態時に、非常夜電源502の動作を停止し、且つFET210をオフ状態にすることで消費電力を低下させる。低電力状態時には、システム制御部300の一部分にのみ常夜電源501から動作電圧が供給される。画像形成の要求が発生した場合、システム制御部300は、常夜電源501から動作電圧が供給される一部分により、プリンタ100を低電力状態から復帰させて画像形成動作を行わせる。メインスイッチ301がオフ状態の場合、システム制御部300は、メインスイッチ301の状態を検出する回路部分にのみ電力が供給されており、メインスイッチ301がオン状態にならない限り復帰動作を行わない。
パワーリレー503及びAC電圧検出部504には、FET210を介して常夜電源501から動作電圧が供給される。FET210がオフ状態の場合、パワーリレー503がオフ状態のまま動作せずに、後段に接続される各構成部品に動作電圧が供給されない低電力状態となる。これにより、消費電力が低減される。
プリンタ制御部200は、FET210がオン状態になると常夜電源501から動作電圧が供給されて初期化する。プリンタ制御部200が初期化すると、パワーリレー503は、プリンタ制御部200からの信号に応じて直ちにオン状態になることが可能となる。AC電圧検出部504は、パワーリレー503がオン状態になることで商用電源500から供給される電圧を検出することが可能となる。プリンタ制御部200は、AC電圧検出部504で検出された電圧値に基づいて定着ヒータ153への電力供給の可否を早急に判断することが可能となる。このようにプリンタ制御部200は、FET210がオン状態になると、パワーリレー503及び定着制御部505により、商用電源500から定着ヒータ153への通電制御を行う。
コントローラは、非常夜電源502から供給される出力電圧により動作する駆動部202と、定着器150の定着フィルム151及び加圧ローラ152を駆動するための定着モータ203と、を備える。非常夜電源502の出力電圧は、駆動部202へ供給される。駆動部202は、プリンタ制御部200からの指示に応じて定着モータ203の回転駆動制御を行う。駆動部202及び定着モータ203は、プリンタ制御部200からの電気信号に応じて直ちに動作するために、温度制御が必要な定着ヒータ153よりも短時間で画像形成のための動作が可能になる。
図3は、プリンタ100の基本的な動作制御方法を表すフローチャートである。
プリンタ100は、電源プラグが商用電源500に接続された後に、常夜電源501が起動して待機状態となる(S100)。待機状態は、非常夜電源502が動作を停止し、システム制御部300の一部が常夜電源501から供給される動作電圧により動作可能な低電力状態である。システム制御部300は、この状態でメインスイッチ301がオン状態になるまで待機する(S101)。
メインスイッチ301がオン状態になると(S101:Y)、システム制御部300は、FET210をオン状態にすることにより、DCDCコンバータ211を起動させて、プリンタ制御部200への通電を開始させる(S102)。その後、システム制御部300は、非常夜電源502を起動するための信号を出力して、非常夜電源502を起動させる(S103)。プリンタ制御部200は、通電されることで起動処理を行う(S104)。起動処理の詳細は後述する。プリンタ制御部200の起動処理が終了すると、プリンタ100は、画像形成の指示を待機するプリンタレディ状態へ移行する(S105)。S102~S105の処理は、プリンタ100の起動処理である。
システム制御部300は、スリープ移行受件が満たされるか否かを判断する(S106)。スリープ移行条件は、プリンタレディ状態からスリープ状態へ移行するための条件である。例えばプリンタレディ状態で画像形成の指示が所定時間以上入力されなければ、スリープ条件が満たされる。
スリープ移行条件が満たされる場合(S106:Y)、システム制御部300は、非常夜電源502を停止するための信号を出力して、非常夜電源502を停止させる(S117)。その後、システム制御部300は、FET210をオフ状態にして、プリンタ制御部200への通電を遮断する(S108)。これにより、プリンタ100は、スリープ状態(低電力状態)へ移行する。システム制御部300は、スリープ復帰要求があるまでスリープ状態を維持する(S109:N)。スリープ復帰要求は、例えば、不図示の操作部からの画像形成の指示の入力や、不図示のネットワークを介した外部装置からの画像形成の指示の入力である。スリープ復帰要求があると(S109:Y)、システム制御部300は、S102~S105の起動処理を実行して、プリンタ100をプリンタレディ状態とする。スリープ復帰要求による起動処理は、低電力状態からの復帰時の処理である。
スリープ移行条件が満たされない場合(S106:N)、システム制御部300は、プリンタレディ状態を維持して、画像形成の指示の有無を判断する(S110)。画像形成の指示が無い場合(S110:N)、システム制御部300は、プリンタレディ状態を維持し、スリープ移行条件が満たされるか否かを再度判断する。つまりコンローラは、プリンタ100がプリンタレディ状態になると、スリープ移行条件が満たされるまでの間、画像形成の指示を待つことになる。
画像形成の指示がある場合(S110:Y)、プリンタ制御部200は、指示に応じて、プリンタ100内の各構成部品の動作を制御して画像形成処理を行う(S111)。画像形成処理の終了後、システム制御部300は、メインスイッチ301がオフ状態にされたか否かを判断する(S112)。メインスイッチ301がオフ状態にされていない場合(S112:N)、プリンタ100はプリンタレディ状態になり、コントローラは、S106以降の処理を繰り返し行う。
メインスイッチ301がオフ状態された場合(S112:Y)、システム制御部300は、非常夜電源502を停止するための信号を出力して、非常夜電源502を停止させる(S113)。その後、システム制御部300は、FET210をオフ状態にして、プリンタ制御部200への通電を遮断する(S114)。これにより、プリンタ100は、S100の処理時と同様の待機状態となる。この状態は、S102の処理のように、メインスイッチ301がオン状態になるまで維持される。以上により、プリンタ100の基本的な動作が終了する。
図4は、S104のプリンタ100の起動処理を表すフローチャートである。プリンタ制御部200は、通電されると、この処理を実行する。
プリンタ制御部200は、通電されて起動すると、初期化される(S201)。初期化が完了すると、プリンタ制御部200は、タイマのカウントを開始する(S202)。プリンタ制御部200は、タイマのカウント開始後にパワーリレー503をオン状態にする(S203)。これにより、パワーリレー503の後段に接続されるAC電圧検出部504及び定着制御部505への通電が開始される。プリンタ制御部200は、この状態でタイマのカウント値が100ミリ秒になるまで待機する(S204)。この待機時間は、パワーリレー503がオン状態になってAC電圧検出部504に商用電源500から電力が供給され、AC電圧検出部504による電圧の検出結果(電圧値)が安定するまでの時間である。
プリンタ制御部200は、AC電圧検出部504により検出された電圧値と所定の電圧値V1とを比較する(S205)。電圧値が電圧値V1未満である場合(S205:N)、プリンタ制御部200は、商用電源500の出力電圧が低下しており、定着器150(定着ヒータ153)を起動可能ではないと判断する。この場合、プリンタ制御部200は、定着制御部505を制御して定着ヒータ153への電力供給を遮断する(S216)。その後、プリンタ制御部200は、他の構成部品の起動処理が終了するとプリンタレディ状態へ移行する(S211、S212)
電圧値が電圧値V1以上である場合(S205:Y)、プリンタ制御部200は、商用電源500の出力電圧が定着器150(定着ヒータ153)を起動可能な電圧以上であると判断する。この場合、プリンタ制御部200は、サーミスタ201が検出した定着ヒータ153の温度Tsと所定温度(本実施形態では100[℃])とを比較する(S206)。
温度Tsが100[℃]未満の場合(S206:Y)、プリンタ制御部200は、定着制御部505を制御して、定着ヒータ153への通電を開始させる(S207)。その後、プリンタ制御部200は、タイマのカウント値が所定時間以上(本実施形態では300ミリ秒以上)になるまで待機する(S208)。タイマのカウント値が300ミリ秒以上になると(S208:Y)、プリンタ制御部200は、駆動部202により定着モータ203の駆動制御を開始する(S209)。なお、所定時間である300ミリ秒は、非常夜電源502の起動が完了するまでの時間に応じて設定された値である。
温度Tsが100[℃]以上の場合(S206:N)、プリンタ制御部200は、タイマのカウント値が所定時間以上(本実施形態では300ミリ秒以上)になるまで待機する(S213)。タイマのカウント値が300ミリ秒以上になると(S213:Y)、プリンタ制御部200は、定着制御部505を制御して、定着ヒータ153への通電を開始させる(S214)。その後、プリンタ制御部200は、駆動部202により定着モータ203の駆動制御を開始する(S209)。
このように本実施形態では、サーミスタ201が検出した温度Tsに応じて定着ヒータ153への通電開始のタイミングを決定している。これは、定着器150の温度が低い状態で定着モータ203を回転させた場合に定着器150内部のグリスが軟化していないために生じる、定着モータ203のトルク増加及び定着フィルム151へのダメージを防止するためのである。
定着モータ203の駆動開始後にプリンタ制御部200は、サーミスタ201が検出した定着ヒータ153の温度Tsが目標温度に到達したか否かを判断する(S210)。目標温度は、シートPへの画像の定着処理に必要な温度である。温度Tsが目標温度に到達した場合(S210:Y)、プリンタ制御部200は、他の構成部品の起動処理が終了するとプリンタレディ状態へ移行する(S211、S212)。温度Tsが目標温度に到達していない場合(S210:N)、プリンタ制御部200は、定着器150で温度上昇異常が発生していると判断する(S215)。この場合、プリンタ制御部200は、不図示表示部によりエラーの発生を通知する(S216)。プリンタレデイ状態への移行或いはエラー発生の通知により、S104のプリンタ100の起動処理が終了する。
以上のように本実施形態のプリンタ100は、定着器150への電力供給を、常夜電源501からの電圧により動作する構成部品により行う。特にスリープ状態のような低電力状態からの復帰時に最も時間が必要な定着ヒータ153への電力供給が、常夜電源501からの電圧により動作する構成部品により行われる。低電力状態からの復帰時には、定着ヒータ153への電力供給に続いて、非常夜電源502の起動も行われる。そのために、低電力状態からの復帰時の起動時間を従来よりも短縮することができる。また、FET210により、低電力状態では定着ヒータ153へ電力供給を行うための構成部品の動作が停止される。そのために消費電力の増加が抑制される。

Claims (6)

  1. 画像形成を行っていない状態として、低電力状態と前記低電力状態よりも消費電力が大きいレディ状態とを有する画像形成装置であって、
    前記低電力状態と前記レディ状態とで動作する第1電源と、
    前記低電力状態では動作せず、前記レディ状態では動作する第2電源と、
    商用電源から電力を供給されて発熱する定着器と、
    前記商用電源と前記定着器との間に設けられ、前記定着器へ供給される前記電力を制御する定着制御手段と、
    前記第1電源からの電力で動作し、前記定着器の温度が目標温度に維持されるように前記定着制御手段を制御する第1制御手段と、
    前記低電力状態では前記第2電源の動作を停止させ、前記第1電源から前記定着制御手段と前記第1制御手段への電力供給を遮断させ、前記低電力状態から前記レディ状態への復帰時には前記第2電源の起動を開始させ、前記第2電源の起動が完了する前であっても前記第1電源から前記定着制御手段と前記第1制御手段への電力供給を開始させる第2制御手段と、
    前記定着器の温度を検知する温度検知手段と、を備え、
    前記第1制御手段は、前記温度検知手段により検知される温度が所定温度よりも低い場合、前記第2電源の起動完了前であっても第1タイミングで前記定着器への通電を開始させるよう前記定着制御手段を制御し、前記温度検知手段により検知される温度が前記所定温度以上の場合、前記第2電源の起動完了後の第2タイミングで前記定着器への電力供給を開始させるよう前記定着制御手段を制御することを特徴とする、
    画像形成装置。
  2. 前記第1電源から前記定着制御手段及び前記第1制御手段の各々へ電力を供給する経路に設けられる第1スイッチをさらに備え、
    前記第2制御手段は、前記第1電源から前記定着制御手段及び前記第1制御手段への電力の供給を制御するよう前記第1スイッチを制御す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2制御手段は、前記低電力状態時に前記第1スイッチをオフ状態にし、前記低電力状態から前記レディ状態への復帰時に前記第1スイッチをオン状態にすることを特徴とする、
    請求項2記載の画像形成装置。
  4. 前記商用電源と前記定着制御手段との間に設けられ、前記第1電源からの電力で動作し、前記商用電源から前記定着器への電力の供給と遮断を行う第2スイッチを有し、
    前記第1制御手段は、前記低電力状態から前記レディ状態への復帰時に前記商用電源から前記定着器へ電力を供給するように前記第2スイッチを制御することを特徴とする、
    請求項1~3のいずれか1項記載の画像形成装置。
  5. 前記第2スイッチの後段に設けられ、前記第1電源からの電力で動作し、前記商用電源から出力される電圧の電圧値を検出する検出手段を有し、
    前記第1制御手段は、前記検出手段が検出した前記電圧値が所定の電圧値未満であれば、前記商用電源から前記定着器への電力の供給を遮断させるよう前記定着制御手段を制御することを特徴とする、
    請求項4記載の画像形成装置。
  6. 前記第2電源からの電力で動作し、前記定着器に含まれる回転部材を回転駆動させるためのモータと、
    前記第2電源からの電力で動作し、前記モータを駆動する駆動手段と、を備え、
    前記第1制御手段は、前記第1タイミングで前記定着制御手段により前記定着器への電力供給を開始させた場合に、前記第2電源の起動完了後の第2タイミングで前記回転部材を回転させるように前記駆動手段を制御し、前記第2タイミングで前記定着制御手段により前記定着器への電力供給を開始させた場合に、前記定着器への電力供給の開始とともに前記回転部材を回転させるように前記駆動手段を制御することを特徴とする、
    請求項1乃至5の何れか1項に記載の画像形成装置。
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