JP2004202692A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【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

【０００１】
【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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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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