JP2006343549A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電圧検出回路の検出結果によって交流電源および装置に異常を生じないように制御シーケンスを変更することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】 力率改善回路を備えた電源装置において、前記力率改善回路を停止・遮断した状態において交流電圧検出を行い、前記交流電圧検出の検出結果に応じて制御シーケンスを決定することを特徴とする画像形成装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、少なくとも整流回路、昇圧回路、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路からなるソフトスタートＳＷ整除のスイッチング電源装置を備えた画像形成装置に関し、装置の負荷の制御および電源の制御を行なう制御手段を備えた装置であって、特にレーザプリンタのように、定着器および複数のモータ、アクチュエータなどの駆動系を有し、駆動系の非動作時にいくつかの負荷出力モードを持つ装置に関するものである。

電子写真プロセスを用いたプリンタや複写機、ファクシミリなど、定着器および複数の駆動電動装置（例えばモータ、アクチュエータなど）を有する画像形成装置において、プリント速度の向上、装置稼動開始時間短縮を求められている。そのため、定着器および駆動負荷への供給電力は増加の傾向にあり、それに伴い装置内の電源装置は大電力容量かつ高効率であることが求められる。

しかしながら、一般的に商用電源から画像形成装置に供給できる電力は例えば日本国内においては１５Ａという上限があり、電源装置を単純に大容量化するだけではこの基準を満たすことは出来ず、高力率化回路を追加することが必要となる。また逆に高力率化電源を使用することによって、定着器への投入電力を有効利用することが出来るため、駆動装置に大電力が必要な機器においては、電源装置に力率改善回路を設ける場合が多い。このような大電力電源装置に用いられる力率改善回路には、一般的に昇圧タイプが多く用いられており、その効果は力率改善のみならず、入力電源の高調波成分を低減する効果を持つ。

一方、昇圧コンバータのような力率改善回路を用いることで皮相電力を減少させ入力電流を減らすことができるものの、入力電流の上限は商用電源電圧の変動により装置全体の使用可能なの負荷電力が変動してしまうことを意味する。

例えば、入力電流上限１５Ａにおいて商用電源電圧がＡＣ１００ＶからＡＣ８０Ｖに下がった場合では、装置で使用可能な皮相電力は１５００Ｗから１２００Ｗになり、３００Ｗも装置で使用可能な電力が下がってしまう。

そのため大容量電力が必要な画像形成装置において、安全性を確保しつつ商用電源から使用可能な電力を有効利用するためには力率改善回路を設けるだけでは不十分であり、商用電源電圧の変動に応じて定着器および駆動負荷への供給電力を変動または停止させることが必要となる。

また、電源装置においてはＡＣ１００Ｖ以下に低下してもそのまま動作を保持し続けることがある。この場合電源装置内の１次側回路により多くの電流が流れつづけることになり、装置内の部品を定格内で使用できない懸念がある。

そこで誘導加熱電源の入力部に前記電源の電圧検出手段を設け、前記検出結果が異常時に前記電源入力部の遮断回路を動作させる方法がある（例えば、下記特許文献１参照。）。この方式では、交流電圧の異常検知により誘導加熱手段を停止することにより交流電源の電流制限超過を防止し、かつ前記誘導過熱手段の安全性向上に非常に有効である。
特開２００３−２９５６４４号公報

上記従来例では、いずれも入力電圧も検出し負荷制御を変更することにより入力電流上限を超えないように制御するものであって、ブレーカ遮断防止、電源故障防止などの信頼性向上、電力の有効利用に大変有効である。

このような大電力を必要とする電源においては力率改善回路を必要し、整流後の出力波形は力率改善回路より交流電圧は昇圧され一定に保たれるため、入力電圧検出方法は整流ダイオード前の脈流を整流する方法が一般的である。

整流後かつ昇圧前より入力検出回路を設けようとすると、力率改善回路の動作により整流波形はリップル波形となり、またＰＦＣのスイッチングノイズ、２次側負荷電流による電圧変動などの問題により、交流電圧検出電圧の精度が悪くなる。そのため、交流電圧検出回路を電源装置入力部に設ける方法が一般的ではあるが、整流前に回路を設けると電源周波数に対応したダイオード及び大容量コンデンサが必要となり、場所、コストにおいて問題となっていた。更に入力部に電圧検出回路を設けた場合には電源ＳＷオフ時において常に電力を消費してしまうため、例えば電源ＳＷをそれぞれの相を切断できる両切りタイプの物を必要とする。また省エネという観点において考えると、省エネモード時に電圧検出機能を必要としないにも係らず、常に電力を消費してしまう。

このように、従来の方式において力率改善回路を設けた電源装置の入力交流電圧検出を行なうためには、コスト、場所、省エネに対して万全ではなかった。

本出願に係る発明の目的は、整流回路、力率改善回路、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路を有した電源装置を有した画像形成装置であって、前記力率改善回路を停止・遮断した状態において交流電圧検出を行い、前記検出結果に応じて制御シーケンスを決定することを特徴とする画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、以下に示すとおりのものとする。

請求項１記載の発明では、力率改善回路を備えた電源装置において、前記力率改善回路を停止・遮断した状態において交流電圧検出を行い、前記交流電圧検出の検出結果に応じて制御シーケンスを決定することを特徴とする。

請求項２記載の発明では、前記交流電圧検出は、電源立ち上がり時、または省エネモードからの復帰時、省エネモード時に行なうことを特徴とする。

請求項３記載の発明では、前記交流電圧検出は、交流電圧整流後に行なうことを特徴とする。

請求項４記載の発明では、前記交流電圧検出は、スイッチング波形を利用することを特徴とする。

請求項５記載の発明では、交流電圧入力遮断手段と力率改善回路を備えた電源装置において、前記力率改善回路を停止・遮断した状態において交流電圧検出を行い、前記交流電圧検出の検出結果に応じて交流電圧入力を遮断することを決定することを特徴とする。

請求項６記載の発明では、交流電圧入力遮断手段と力率改善回路、ソフトスタートスイッチを備えた電源装置において、前記力率改善回路を停止・遮断した状態において交流電圧検出を行い、前記交流電圧検出の検出結果に応じて交流電圧入力を遮断することを決定し、遮断する前に異常検出結果を表示することを特徴とする。

請求項７記載の発明では、交流電圧入力遮断手段と力率改善回路、ソフトスタートスイッチを備えた電源装置において、前記力率改善回路を停止・遮断した状態において交流電圧検出を行い、前記交流電圧検出の検出結果により制御シーケンスを決定すると共に、前記検出結果を記憶装置に履歴として残すことを特徴とする。

本発明によれば、請求項１記載の発明によれば、高精度の交流電圧検出結果によって最適画像形成装置の制御シーケンスを実効することが可能となる。

請求項２の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、安定した負荷条件にて交流電圧を検出することが可能となる。

請求項３の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、整流後の電圧を直接検出することが可能となり電圧検出精度を高めることが可能となる。

請求項３の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、スイッチング波形を利用することで簡易かつ安価な方法で波形を検波することができる。

請求項５の発明によれば、交流電圧検出値が異常と判断した場合に電源装置内の回路部品故障を防止することが可能となる。

請求項６の発明によれば、ユーザに異常検知を行なうことが可能となる。

請求項７の発明によれば、交流電圧検出結果を記憶することで装置の保守性を高めることが可能となる。

図２は、本実施形態に係る画像形成装置の例示的な構成図である。ここでは、画像形成装置の一例として、レーザービームプリンタについて説明するが、複数の駆動装置（例えばモータ、アクチュエータなど）が存在し、比較的大容量の力率改善回路を含んだ電源装置を有する装置であり、駆動装置が常に動作する状態の他に、更に駆動装置などが停止する状態、例えばスタンバイ状態、ローパワー状態などの複数の動作モードを有する装置であれば本発明を適用可能である。したがって、レーザービームプリンタ以外の装置にも本発明は適用可能であることはいうまでもない。

図２に示す画像形成装置２００では、給送ローラ２０２により、中間転写体２０３に向けて記録媒体２０１が給送される。感光ドラム２０４は、図示しない駆動モータの動力によって所定の速度で反時計回り方向に回転駆動される。その回転過程において、感光ドラム２０４は、１次帯電器２０５によって一様に帯電処理される。レーザビームスキャナ２０６は、画像信号に対応して変調されたレーザ光を出力し、感光ドラム２０４上を選択的に走査露光して静電潜像を形成する。現像器２０７は、スリーブ２０８によって現像体である粉体トナーを静電潜像に付着させ、トナー像（現像体像）を形成する。感光ドラム２０４上に形成されたトナー像は、感光ドラム２０４と接触して回転する中間転写体２０３上に転写される。中間転写体２０３の回転と同期した適切なタイミングにしたがって、記録媒体２０１が搬送される。記録媒体２０１は、転写バイアスを印加された転写ローラ２０９によって中間転写体２０３に対して圧接され、トナー像が記録媒体２０１上に転写される。定着装置２１０は、加熱部２１１を内包した定着ローラ２１２と、定着ローラ２１２に対して記録媒体を圧接するための加圧ローラ２１３を備える。記録媒体２０１を加熱及び加圧することによりトナー像が定着される。トナー像が定着された記録媒体２０１は、画像形成物として機外へ排出される。以下、図面より本発明を実施するための実施形態を説明する。商用電源２１４に接続された電源装置２１５は、交流から直流への整流作用を有する電源部として機能する。前述のプロセスで消費される電力は、通常、電源装置２１５から画像形成装置２００内の各負荷回路へと供給される。

この様な画像形成装置をはじめとした電子写真技術を利用したＯＡ機器について、消費電力の点から考えると大電力を消費するものが多く、例えば定着装置２１０だけでも６００Ｗ〜１０００Ｗといった電力を消費するものである。また、近年の装置の高速化に加えて両面印刷オプション、排紙オプション、イメージスキャナオプションなど多数の付属ユニットを加えると、定着装置以外の駆動系消費電力も益々増加している。そのため、商用電源２１４の電流上限を超えないように電流を有効利用するために電源装置には力率改善回路を設ける必要がある。本実施形態の特徴の一つである電源装置２１５には、整流素子および力率改善作用としての力率改善回路、ＤＣ／ＤＣコンバータを含み、ＤＣ／ＤＣコンバータは、例えばフォワード方式、フライバック方式、ハーフブリッジ方式など様々なコンバータ方式を適用可能である。

図１は本発明の実施例に係る電源装置２１５の主要部を示す回路図例を示す。図１のように、電源装置２１５には力率改善回路を設けてある。力率改善回路はチョークコイル１０２、ダイオード１０４、整流コンデンサ１０５、および、スイッチング素子１０３とその制御ＩＣである力率改善ＩＣ１０７から構成され、制御部１１４によって力率改善ＩＣ１０７のオン／オフを可能とする。力率改善ＩＣ１０７のオン／オフコントロール１０９は力率改善ＩＣ１０７のオン／オフコントロール端子を制御するのも良いし、省エネの観点から力率改善ＩＣ１０７への電源供給ラインを直接切断するように制御しても良い。また、図１のようなフライバック方式の電源装置の場合、交流電圧検出回路１１０はスイッチング素子１０６のドレインソース間電圧を検波して検出しても良い。スイッチング出力を電源装置の１次２次間の沿面距離を確保するためにフォトカプラで２次側に出力し、２次側回路にて整流後ＡＤコンバータにて検出も可能であろう。また図１記載の本回路例では１コンバータ方式であるが、多コンバータ出力電源においても流用可能である。

図３に電源ＳＷオン時における画像形成装置の制御シーケンス決定に至る電源装置２１５の動作シーケンスの１例を示す。このシーケンスは電源ＳＷオン時を例にて図示したが、スリープモードからの復帰時など力率改善回路停止状態からの復帰時に大変有効であり、電源装置の負荷変動がそれほど大きくない状態であれば流用可能である。まず電源ＳＷオン時直後の電源装置２１５の動作を簡易に説明する。前記電源ＳＷがオンされるとまず電源ＩＣ１０８が起動し、スイッチング素子１０３を動作させる。前記スイッチング素子１０３の動作によるスイッチング波形によりトランスを動作させ２次側にて整流を行なうと電源出力となる。その後、制御部１１４が動作し、力率改善ＩＣ１０７のオンオフコントロール制御が可能となる。

制御部１１４は、交流電圧検出を行なう前に、力率改善ＩＣ１０７をオン／オフコントロール１０９によりオフに設定し、昇圧動作を停止する。初期動作で力率改善ＩＣがオフ設定の場合は、この動作は省略可能である。ここで画像形成装置はイニシャル動作開始前のため、殆どの負荷は制御部などの動作により決定されある任意の一定の負荷条件である。昇圧動作を停止しているため、スイッチング素子１０６のオン時におけるドレインソース間電圧は入力交流電圧に対応した出力が得られる事になる。ここで、スイッチング素子１０６のスイッチング波形は電源周波数より数百倍の周波数で駆動している。そのため、交流電源１００の入力部で電圧検出回路を設けるよりも検波回路のコンデンサ容量など小さくでき少スペース化、低コスト化を実現できる。

前記電圧検出回路１１０の結果に異常を検知した場合、例えばＡＣ１００Ｖ以下であると検知した場合に交流電源１００の入力電流上限を超えないように画像形成装置の制御を変更する。例えば、異常時に定着器の電力投入低下や、駆動系負荷の低減を行なうと良いだろう。逆に前記電圧検出回路１１０の結果に異常が認められない場合、通常の画像形成装置の制御を行なうようにする。

図１においては１コンバータのみ記載したが、例えば制御部用コンバータと駆動部用のコンバータと組み合わせても良い。その場合、駆動部コンバータを停止し、制御用コンバータのみ動作させて交流電圧検知を行なうとより出力電圧の精度を上げることが可能であろう。

本発明第２の実施例においては、画像形成装置の構成などについては、第１の実施例と同様のため、説明を省略し、異なる部分を画像形成装置の電源装置ブロック図のみ、図４を用いて説明する。

図４のように入力電圧検出回路１１０による交流電源の電圧検出を制御部１１４が判断し、検出結果により異常を検知した場合、交流電源１００からの入力ラインをスイッチ（交流電源遮断回路）４００にて切断し、電源装置の故障防止を行なう。基本的な構成は実施例１と同様であり、フライバックコンバータのスイッチング波形より交流電圧検出を行なっている。実施例１にて説明したように、電源ＳＷオン時または省エネモード復帰時の負荷電力はほぼ一定であり、力率改善ＩＣ１０７を停止することで高精度の検出が可能となる。

交流電圧検出結果が異常であることを検知した場合、即座に電源装置内の回路部品故障を防ぐためスイッチ４００オフを行なう。例えば１００Ｖ系の電源装置において任意の設定値より高いと判断した場合、２００Ｖ系交流電源を投入されたと判断し入力ラインを切断することもできるし、逆に任意の設定値より低いと判断された場合電源装置の１次側電流の増加による電源装置の回路部品故障を防ぐことができる。更に電源ＳＷがソフトスイッチならば、ディスプレイにてユーザに異常を検知することも可能であろう。

本発明第３の実施例においては、画像形成装置の構成などについては、第１の実施例と同様のため、説明を省略し、異なる部分を画像形成装置の電源装置ブロック図のみ、図５を用いて説明する。

図４のように入力電圧検出回路１１０による交流電源の電圧検出を制御部１１４が判断し、検出結果により異常を検知した場合、交流電源１００からの入力ラインをスイッチ４００にて切断し、電源装置の故障防止を行なう。基本的な構成は実施例１と同様であり、フライバックコンバータのスイッチング波形より交流電圧検出を行なっている。実施例１にて説明したように、電源ＳＷオン時または省エネモード復帰時の負荷電力はほぼ一定であり、力率改善ＩＣ１０７を停止することで高精度の検出が可能となる。

一方、画像形成装置は設置場所により電源環境がまちまちである。他系統の電源異常の影響、自系統の電源異常などにライン間電圧変動を起こすことがある。度々生じる電源異常による画像形成装置の停止は、繰り返すイニシャライズと共に、機内のジャム処理を引き起こすためユーザにとって非常に煩わしい。

そこで、本実施例では、電源異常時の状態、回数などを記憶装置５００に記録する。この構成によれば、ユーザに電源異常を表示し改善を促すこともできるし、サービスマンによるメンテナンスに有効な画像形成装置を提供できる。

本発明の実施例１に電源装置の概略回路図である。 本発明の実施例に係る画像形成装置の概略構成図である。 本発明の実施例１に係る交流電圧検出のシーケンスのフローチャートである。 本発明の実施例２に係る電源装置の概略回路図である。 本発明の実施例３に係る電源装置の概略回路図である。

符号の説明

１００ 交流電源
１０１ 整流ブリッジ
１０２ チョークコイル
１０３ スイッチング素子
１０４ ダイオード
１０５ 整流コンデンサ
１０６ スイッチング素子
１０７ 力率改善用ＩＣ
１０８ 電源ＩＣ
１０９ 力率改善ＩＣオン／オフコントロール回路
１１０ 交流電圧検出回路
１１１ ２次側整流ダイオード
１１２ ２次平滑コンデンサ
１１３ 負荷
１１４ 制御部
２００ 画像形成装置
２０１ 記録媒体
２０２ 給送ローラ
２０３ 中間転写体
２０４ 感光ドラム
２０５ １次帯電器
２０６ レーザビームスキャナ
２０７ 現像器
２０８ スリーブ
２０９ 転写ローラ
２１０ 定着装置
２１１ 加熱部
２１２ 定着ローラ
２１３ 加圧ローラ
２１４ 商用電源
２１５ 電源装置
３００ ＡＣ入力フィルタ回路
４００ スイッチ（交流電源遮断回路）
５００ 記憶装置

Claims (7)

1. 力率改善回路を備えた電源装置において、前記力率改善回路を停止・遮断した状態において交流電圧検出を行い、前記交流電圧検出の検出結果に応じて制御シーケンスを決定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記交流電圧検出は、電源立ち上がり時、または省エネモードからの復帰時、省エネモード時に行なうことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記交流電圧検出は、交流電圧整流後に行なうことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記交流電圧検出は、スイッチング波形を利用することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 交流電圧入力遮断手段と力率改善回路を備えた電源装置において、前記力率改善回路を停止・遮断した状態において交流電圧検出を行い、前記交流電圧検出の検出結果に応じて交流電圧入力を遮断することを決定することを特徴とする画像形成装置。
6. 交流電圧入力遮断手段と力率改善回路、ソフトスタートスイッチを備えた電源装置において、前記力率改善回路を停止・遮断した状態において交流電圧検出を行い、前記交流電圧検出の検出結果に応じて交流電圧入力を遮断することを決定し、遮断する前に異常検出結果を表示することを特徴とする画像形成装置。
7. 交流電圧入力遮断手段と力率改善回路、ソフトスタートスイッチを備えた電源装置において、前記力率改善回路を停止・遮断した状態において交流電圧検出を行い、前記交流電圧検出の検出結果により制御シーケンスを決定すると共に、前記検出結果を記憶装置に履歴として残すことを特徴とする画像形成装置。

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