JP2004202692A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プリンタドライバ11およびエンジンコントローラ13は、USBケーブル20を介して得られる5V電源電圧で動作し、待機状態になったとき、リレー17をオフさせることにより、駆動電源部19へのAC電源供給を遮断するとともに、AC負荷への電源供給を遮断する。PC30からの信号受信により待機状態が解除されたとき、リレー17に対してオン信号を発生し、AC電源の供給を行う。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部からの信号を受信するための外部端子として、PC(パーソナルコンピュータ)のような外部装置と接続する為のUSB(ユニバーサル・シリアル・バス)などのシリアル通信インタフェースを有したプリンタ等における画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、画像形成装置は、PCとの接続端子としてセントロニクス・パラレルインターフェース、USB、ネットワーク用のLANなどの接続端子を備えるのが一般的であるが、接続が容易なUSBのみを備えた安価な画像形成装置が増えつつある。
【0003】
接続端子にUSBのみを備えた装置として一般的なイメージスキャナは、装置側に電源部を持たず、接続したUSBを介してPCから電源供給を受けて動作するものがある。
【0004】
USBの電源線から装置に対して供給を受けられる電源は+5Vの以下の消費モードである。
(1)最大電流100mA以下の消費モード
(2)最大電流500mA以下の消費モード
(3)最大電流500μA以下のサスペンド消費モード
【0005】
上記(1)のモードは、USBで基準となる電流消費モードであり、デバイスがUSBに初めて接続されて電流が供給された時にバスから消費できる電流は最大100mAと定義されており、通常動作のために100mA以上の電流を消費するようなUSBデバイスの場合でも、PCから指示されるまではこの消費モードをとって必ず消費電流を100mA以下に抑える必要がある。
【0006】
上記(2)のモードは、全てのデバイスが持つものではなく、通常動作のために100mA以上の電流をバスから消費する必要があるデバイスでのみ必要となるモードである。この消費モードでは、デバイスの構成情報をPCに報告した後、構成(PCによってデバイスが認識され使用可能となった状態)に、PCからこの消費モードの使用を許可された時からのみ有効となる。
【0007】
上記(3)のモードは、全てのUSBデバイスがサポートしなければならないモードであり、PCが休止状態に入る(サスペンドする)などの理由で所定時間(例えば3mS)以上にわたりUSBバス上にバス・アクテビティがない場合にUSBデバイスが自動的にこれを検出してサスペンド消費モードに入るものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、外部信号受信用の外部端子としてUSBのみを備えた画像形成装置(例えばプリンタ)は、USBから供給を受けられる+5V、最大500mAを超えた電力を消費するため、USBからの電力供給を受けずに装置内部、或いはACアダプタのように専用電源部を持ち、装置全体を動作させるのが一般的である。
【0009】
ここで、外部装置との接続のためにUSBインタフェースのみを有するプリンタ100の概略構成を図1により説明する。このプリンタ100の動作概要は、交流電源(AC)入力部25にある電源スイッチ118をオンすることで駆動電源部119に通電し、この駆動電源部119で、装置として必要なロジック電源電圧(5V、3.3V等)およびこれより高い駆動電源電圧(24V等)を生成する。電源スイッチ118の投入時に、ロジック電源(5V、3.3V等)は、プリンタドライバ111、エンジンコントローラ113等に供給されて初期動作を行いスタンバイ状態になる。このスタンバイ状態は、プリンタドライバ111、エンジンコントローラ113で必要なロジック電源の他に負荷駆動時に必要な駆動電源(スタンバイ時には必要ない)も含め待機電力を消費している。
【0010】
動作命令(例えばプリント動作)が外部装置からUSBケーブル20を通してプリンタに送信されると、外部装置、プリンタドライバ111、エンジンコントローラ113の間で通信を行い、エンジンコントローラ113が装置内の各種負荷(モータ、ソレノイド、高圧部など)を制御してプリント動作を行う。その際に画像形成装置内で必要な交流(AC)負荷(例えば定着ヒータ)への電力供給も、エンジンコントローラ113から、1次側リレーである安全リレー117をリレー制御信号115をオンにすることにより行える。
【0011】
実際のAC負荷のオンオフ制御は、安全リレー117をオンした後に、安全リレー117とAC負荷との間に設けられたトライアック(図示せず)で行う。この安全リレー117は、装置内に用紙が詰まった(用紙ジャム)場合(第1の異常)や、ヒータの温度制御異常(第2の異常)が発生した場合に、エンジンコントローラ113からのリレー制御信号(またはヒータ異常検知回路のリレー制御信号)により安全リレー117を遮断させ、強制的にAC負荷への電力供給を遮断することが主目的で、画像形成装置には不可欠なものである。
【0012】
なお、このプリンタ100においてUSBの5V電源は特に動作電力としては使用されていない。
【0013】
現状、小型、安価を目指した画像形成装置を設計する上で最も課題になるのがコストダウンであり、そのためには電源回路の簡略化が効果的である。しかしながら、低電圧のロジック電源(5V、3.3V等)とこれより高い電圧の負荷駆動電源(24V等)の複数出力を持つ電源回路構成は複雑になり、更なるコストダウンの障害になっていた。
【0014】
また近年、装置には省エネルギー化が求められており、特に装置が動作(プリント動作)していない待機状態での電力削減が求められている。ユーザが装置を直ちに使用出来るようにするには絶えず待機状態にしておく必要があり、結果的に無駄な待機電力を消費させ省エネルギー化の障害になっていた。また画像形成装置はPC等の外部装置の使用時のみに使用するものであり、外部装置未使用時の待機電力削減をするには画像形成装置の電力をオンオフする電源スイッチが必須であった。
【0015】
本発明はこのような背景においてなされたものであり、その目的は、交流電源で駆動される交流負荷を有し、外部装置とロジック用の単一電源ラインおよび信号ラインで接続される画像形成装置において、待機電力を削減することにより一層の省エネルギー化を図ることにある。
【0016】
本発明の他の目的は、装置を制御および動作させる為の電源回路構成を簡略化することによりコストダウンを図ることにある。
【0017】
本発明によるさらに他の目的は、そのような画像形成装置の使用時の操作性を向上させることにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明による画像形成装置は、交流電源で駆動される交流負荷を有する画像形成装置であって、単一電源電圧の電源線および信号線を含むケーブルを介して外部装置と接続するための接続端子と、交流負荷に対する交流電源が入力される交流電源入力端子と、前記交流電源に基づいて、前記単一電源電圧より高電圧の直流電源電圧を生成する駆動電源部と、前記交流電源入力端子と前記駆動電源部との間に接続されたスイッチ手段と、前記外部装置からの単一電源電圧を内部のロジック用電源として利用し、装置動作を制御する制御部とを備える。この制御部は、前記外部装置から前記単一電源電圧の供給を受けている状態で、待機状態になったとき、前記スイッチ手段に対してオフ信号を発生することにより前記駆動電源部に対する交流電源の入力を遮断し、前記外部装置からの信号受信により待機状態が解除されたとき、前記スイッチ手段に対してオン信号を発生することにより前記駆動電源部に対して交流電源を入力する。
【0019】
これによって、画像形成装置が待機状態にあるときには前記駆動電源部に対する交流電源の入力が遮断されるために、待機電力が削減される。また、交流電源の入力をユーザの操作によりオンオフする電源スイッチを削除することができる。その結果、電源回路構成を簡略化することによりコストダウンが図れる。また、画像形成装置へケーブルを接続するのみで、画像形成装置を使用可能となり、その操作性が向上する。
【0020】
前記外部装置から前記単一電源電圧の供給を受けたとき、予め定められた初期動作のために所定の時間、前記スイッチ手段に対してオン信号を発生する。これにより、前記外部装置から前記単一電源電圧の供給を受けたことを契機に、駆動電源を必要とする初期化動作を実行することができる。
【0021】
前記交流負荷に対する交流電源は前記スイッチ手段の後段から導出すれば、前記制御部は、第1の異常を検知したとき、前記スイッチ手段に対してオフ信号を発生することにより、前記交流負荷に対する交流電力の供給を遮断することができる。また、異常検知回路を備え、前記交流負荷に対する交流電源は前記スイッチ手段の後段から導出され、前記異常検知回路は、第2の異常を検知したとき、前記スイッチ手段に対してオフ信号を発生することにより、前記交流負荷に対する交流電力の供給を遮断することができる。これにより、画像形成装置の異常時の電源遮断用とスタンバイ時の電源遮断用とで単一のスイッチ手段を兼用することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による画像形成装置の実施の形態として、プリンタを例に説明する。
【0023】
図2および図3に、本実施の形態におけるプリンタのスタンバイ時とプリント時の動作状態を反映した構成図を示す。
【0024】
このプリンタ10は、外部装置であるPC30との接続インタフェースとしてUSBインタフェースのみを備え、USBケーブル20を介してPC30から供給が受けられる5V電源のみで動作するプリンタドライバ11、このプリンタドライバ11と接続することで5V電源の供給を受けて動作するエンジンコントローラ(制御部)13、AC入力部25、このAC入力部25から交流電源を受けロジック電源電圧(5V)で動作する1次側リレー17、この1次側リレー17がオンしたことで電力供給が可能になる駆動電源部(24V等)19、および図示しないAC負荷(例えば定着ヒータ)を有する。AC負荷に対するAC電源は1次側リレー17の後段から導出される。
【0025】
プリンタ10の使用に先立って、ユーザはこのプリンタ10をUSBケーブル20でPC30と接続し、PCを動作させる(動作中のPCを接続しても可)。これによって、PC30からケーブル20内の電源線を介して5Vの電源供給を受けることが出来る。供給を受けた5V電源は、必要に応じてプリンタ10内で使う他のロジック電源電圧(例えば3.3V)に変圧して、プリンタ10内のプリンタドライバ11、エンジンコントローラ13、センサ(図示せず)等に供給する。
【0026】
プリンタドライバ11、エンジンコントローラ13は、PC30から供給を受けた5V電源で動作して、PC30とプリンタ10との間の通信を行う。これによって、PC30とプリンタ10とがお互いに接続されたことを認識することが出来る。また、プリンタとして必要な初期動作を行った後、スタンバイ状態になる。
【0027】
スタンバイ時は、各種DC負荷(モータ、ソレノイド、高圧など)やAC負荷(例えば定着ヒータ)を駆動する必要がないので、エンジンコントローラ13からのリレー(RL)制御信号15をオフにすることで、プリンタ内の駆動電源部(24V等)19やAC負荷への電力供給を断ち、PC30からの5V電源供給以外、無駄な待機電力を消費することがない。すなわち、スタンバイ時にはプリンタ本体側の電源は一切使用しない。
【0028】
但し、実際は電源スイッチを入れた直後に初期動作としてプリンタを即動作可能にする為に、各種DC負荷(モータ、ヒータ等)を動作させて事前確認を行う。その間の所定時間、一時的に駆動電源(24V等)を使用することになる。その動作が終了すると完全にロジック電源のみで動作するスタンバイ状態になる。
【0029】
このプリンタは、PC30と接続し、かつ、PC30を動作させる、という条件が成立しない限り動作せず、電力消費もしない。したがって、プリンタの電源スイッチ(図1の118)は不要になる。
【0030】
次に、図3によりプリンタ10の動作時(例えばプリント時)の概要を説明する。
【0031】
図2のスタンバイ状態において、動作命令(例えばプリント動作)がUSBケーブル20を通して、PC30からプリンタ10に送信されると、プリンタドライバ11とエンジンコントローラ13との間で通信を行い、エンジンコントローラ13からのリレー制御信号15により1次側リレー17をオンする。これによって、プリンタ10内の駆動電源部(24V等)とAC負荷(例えば定着ヒータ)に電力が供給されて、プリント動作が可能になる。
【0032】
従来機と同様に、実際のAC負荷(例えば定着ヒータ)のオンオフ制御は、1次側リレー17がオンした後に、1次側リレー17とAC負荷間に設けられたトライアック(図示せず)で行う。
【0033】
尚、プリンタ内に用紙が詰まった(用紙ジャム)場合や、ヒータの温度制御異常が発生した場合に、1次側リレー17をエンジンコントローラ13からのリレー制御信号、またはヒータ異常検知回路のリレー制御信号で遮断し、強制的にAC負荷への電力供給を遮断する安全回路用リレーとして、1次側リレー17を兼用することが可能になる。
【0034】
本発明のプリンタ10の場合は、1次側リレー17がAC負荷だけではなく、駆動電源部から供給を行う負荷駆動ショート等の異常電流検知時も1次側リレー17で遮断することが可能になる。
【0035】
尚、1次側リレー17の駆動は、従来駆動電源(24V等)で行うことが多かったが、本発明ではスタンバイ時に駆動電源が利用できないのでロジック電源電圧(ここでは5V)で行っている。
【0036】
図4に、エンジンコントローラ13の本実施の形態における要部の構成を示す。このエンジンコントローラ13は、低電圧電源131と、制御部132と、異常検知回路134と、論理積ゲート136を有する。低電圧電源131はPC30からUSBケーブル20を介して受け取った5V電圧に基づいて、必要な低直流電圧(例えば、3.3V)を生成する。制御部132は、エンジンコントローラ13の動作を制御する部位であり、所定の条件下で出力信号133を発生し、リレー制御信号15のオンオフを制御する。制御部132は、プリント動作時に出力信号133をオンさせる他、図示しない用紙センサの出力に基づいてプリンタ内に用紙が詰まった(用紙ジャム)場合などを検知して出力信号133をオフさせる。異常検知回路134は、定着装置のヒータ温度を検知するための図示しない温度センサの出力に基づいてヒータ温度制御異常等を検知し、そのような異常が発生した場合、異常検知信号135を高レベルとする。出力信号133と異常検知信号135とは、論理積ゲート136に入力され、その論理積出力がリレー制御信号15となる。リレー制御信号15は、出力信号133が高レベルかつ異常検知信号135が低レベルであるとき、高レベル(リレーオン)信号を発生する。
【0037】
なお、低電圧電源131はプリンタドライバ11に設けられてもよい。5V以外の低電圧が必要ない場合には低電圧電源131は削除してよい。
【0038】
図5は、本実施の形態に係る制御の一連の流れ説明する為のフローチャートである。
【0039】
プリンタ10にUSBが接続され、PC30を動作させることでUSBケーブル20を介してプリンタ10へ5Vの電圧が供給される。これを契機に、PC30との通信で初期動作を行い(S11)、スタンバイ状態で待機する(S12)。PC30からプリント命令を受けると(S13,Yes)、AC電源の1次側リレー17をロジック電源電圧でオンすることで(S14)、駆動電源(24V等)が利用可能となり(S15)、プリント動作を行う(S16)。このプリント動作が終了したら(S17,Yes)、リレーを遮断し(S18)、駆動電源出力を断つ(S19)。その後、スタンバイ状態に戻り(S13)、次のプリント命令を受けるまで待機する。
【0040】
本実施の形態では、省エネルギー化対応として、PC未通電時の待機電力を電源スイッチレスで0W、PC使用時の待機電力を最低限必要なロジック電源消費電流(5V、500mA以下)のみを実現したプリンタが得られる。
【0041】
なお、熱定着装置を用いるプリンタでは、駆動電源出力開始後に短時間で定着温度が得られる定着方式(例えばサーフ定着と呼ばれる方式)を採用することが好ましい。
【0042】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求の範囲を逸脱することなく種々の変形、変更を行うことが可能である。例えば、本実施の形態ではUSBを例として説明したが、低電圧電源を供給する電源線を信号線とともに有するケーブルを用いる他のインタフェースに適用することも可能である。
【0043】
【発明の効果】
本発明によれば、交流電源で駆動される交流負荷を有し、外部装置とロジック用の単一電源ラインおよび信号ラインで接続される画像形成装置において、外部装置から単一電源電圧の供給を受けている状態で、待機状態となったとき、駆動電源部に対する交流電源の入力を遮断し、外部装置からの信号受信により待機状態が解除されたとき、前記駆動電源部に対して交流電源を入力させるという構成により、待機電力を削減することができるとともに、装置を制御および動作させる為の電源回路構成を簡略化して更なるコストダウンが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】外部装置との接続のためにUSBインタフェースのみを有する従来のプリンタの概略構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態に係るプリンタのスタンバイ時の動作状態を反映した構成図である。
【図3】本発明の実施の形態に係るプリンタのプリント時の動作状態を反映した構成図である。
【図4】本発明の実施の形態に係るエンジンコントローラの要部の構成を示すブロック図である。
【図5】本発明の実施の形態に係る制御の一連の流れを説明する為のフローチャートである。
【符号の説明】
10,100…プリンタ(画像形成装置)
11,111…プリンタドライバ
13,113…エンジンコントローラ
15,115…リレー制御信号
17,117…リレー
19,119…駆動電源部
20…USBケーブル
30…PC(外部装置)
118…電源スイッチ
Claims (5)
- 交流電源で駆動される交流負荷を有する画像形成装置であって、
単一電源電圧の電源線および信号線を含むケーブルを介して外部装置と接続するための接続端子と、
交流負荷に対する交流電源が入力される交流電源入力端子と、
前記交流電源に基づいて、前記単一電源電圧より高電圧の直流電源電圧を生成する駆動電源部と、
前記交流電源入力端子と前記駆動電源部との間に接続されたスイッチ手段と、
前記外部装置からの単一電源電圧を内部のロジック用電源として利用し、装置動作を制御する制御部とを備え、
この制御部は、前記外部装置から前記単一電源電圧の供給を受けている状態で、待機状態になったとき、前記スイッチ手段に対してオフ信号を発生することにより前記駆動電源部に対する交流電源の入力を遮断し、前記外部装置からの信号受信により待機状態が解除されたとき、前記スイッチ手段に対してオン信号を発生することにより前記駆動電源部に対して交流電源を入力することを特徴とする画像形成装置。 - 前記外部装置から前記単一電源電圧の供給を受けたとき、予め定められた初期動作のために所定の時間、前記スイッチ手段に対してオン信号を発生することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
- 前記交流負荷に対する交流電源は前記スイッチ手段の後段から導出され、前記制御部は、第1の異常を検知したとき、前記スイッチ手段に対してオフ信号を発生することにより、前記交流負荷に対する交流電力の供給を遮断することを特徴とする請求項1または2記載の画像形成装置。
- 異常検知回路を備え、前記交流負荷に対する交流電源は前記スイッチ手段の後段から導出され、前記異常検知回路は、第2の異常を検知したとき、前記スイッチ手段に対してオフ信号を発生することにより、前記交流負荷に対する交流電力の供給を遮断することを特徴とする請求項1、2または3記載の画像形成装置。
- 前記交流電源の入力をユーザの操作によりオンオフする電源スイッチを削除したことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の画像形成装置。
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