JP2017129608A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電源効率を向上させることができる画像形成装置を提供することである。【解決手段】本発明に係る画像形成装置は、負荷電力が定められている複数の負荷と、定格電力が定められている複数の電源と、前記複数の負荷の少なくとも1以上の負荷が動作する複数の動作モードを切り替える制御部と、を備えており、前記制御部は、前記動作モードに応じて、前記複数の電源の内から少なくとも1以上の電源を選択して、該動作モードにて動作する前記少なくとも1以上の負荷と該1以上の電源と接続し、前記制御部により選択された各前記電源に接続されている前記負荷の負荷電力の合計が該各電源の定格電力に最も近くなっていること、を特徴とする。【選択図】図5

Description

本発明は、複数の動作モードで動作できる画像形成装置に関する。
従来の一般的な画像形成装置では、複数の動作モードを切り替えて実行できる。例えば、画像形成装置では、モノクロ画像を印刷するモノクロプリントモード、カラー画像を印刷するカラープリントモード、モノクロ画像を印刷すると共に、後処理を施すモノクロプリント後処理モード、及び、カラー画像を印刷すると共に、後処理を施すカラープリント後処理モードを切り替えて実行することができる。
ところで、従来の一般的な画像形成装置では、電源効率が悪いという問題がある。より詳細には、従来の一般的な画像形成装置は、1つのAC/DC電源を有している。一般的に、AC/DC電源の電源効率は、AC/DC電源が定格電力を出力している時が最もよい。ところが、4つの動作モードでは、用いられる負荷が異なるため、負荷電力の合計も異なる。そのため、AC/DC電源は、動作モードによっては、自己の定格電力とは大きく異なる電力を出力しなければならない。その結果、動作モードによっては、AC/DC電源の電源効率が大きく悪化してしまう。
なお、電源の使用効率を向上させるための電源装置としては、例えば、特許文献1に記載の画像形成装置が知られている。該電源装置は、複数のデバイスに電力を供給する複数の電源部と、電源部の電流量を検出する検出部と、制御部とを備えている。制御部は、検出結果をもとに、各デバイスに対する電力の供給元となる電源部を選択している。このように、電源効率を向上させるために、種々の発明がなされている。
特開2013−93997号公報
そこで、本発明の目的は、電源効率を向上させることができる画像形成装置を提供することである。
本発明の一形態に係る画像形成装置は、
負荷電力が定められている複数の負荷と、
定格電力が定められている複数の電源と、
前記複数の負荷の少なくとも1以上の負荷が動作する複数の動作モードを切り替える制御部と、
を備えており、
前記制御部は、前記動作モードに応じて、前記複数の電源の内から少なくとも1以上の電源を選択して、該動作モードにて動作する前記少なくとも1以上の負荷と該1以上の電源と接続し、
前記制御部により選択された各前記電源に接続されている前記負荷の負荷電力の合計が該各電源の定格電力に最も近くなっていること、
を特徴とする。
本発明によれば、電源効率を向上させることができる。
画像形成装置1の全体構成を示した図である。 画像形成装置1の駆動系を示したブロック図である。 画像形成装置1の電源系を示したブロック図である。 電源102,104の電力と電源効率との関係を示したグラフである。 制御部100が実行するフローチャートである。
以下に、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について図面を参照しながら説明する。
(画像形成装置の構成)
以下に、本発明の実施形態に係る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、画像形成装置1の全体構成を示した図である。図1において、紙面の左右方向を単に左右方向と呼び、紙面の前後方向を単に前後方向と呼び、紙面の上下方向を単に上下方向と呼ぶ。上下方向は鉛直方向に一致しており、前後方向は主走査方向に一致している。また、前後方向、上下方向及び左右方向は互いに直交している。なお、ここでの方向はあくまで一例である。
画像形成装置1は、電子写ぐ真方式によるカラープリンタであって、いわゆるタンデム式で4色(Y:イエロー、M:マゼンタ、C:シアン、K:ブラック)の画像を合成するように構成されている。該画像形成装置1は、スキャナにより読み取った画像データに基づいて、用紙(印刷媒体)に画像を形成する機能を有し、図1に示すように、印刷部2、本体3、給紙カセット15a、タイミングローラ対19、定着装置20、排紙ローラ対21、排紙トレイ23、後処理装置50、制御部100及び電源102,104を備えている。
制御部100は、画像形成装置1の動作を制御し、例えば、CPUにより構成されている。電源102,104は、入力してきたAC電圧をDC電圧に変換して出力する。電源102,104には、互いに異なる定格電力が定められている。電源104に定められている定格電力は、電源102に定められている定格電力よりも大きい。本実施形態では、電源102に定められている定格電力は100Wであり、電源104に定められている定格電力は200Wである。
本体3は、画像形成装置1の筐体であり、印刷部2、本体3、給紙カセット15a、タイミングローラ対19、定着装置20、排紙ローラ対21、制御部100及び電源102,104を収容している。
給紙カセット15aは、複数の用紙を収容することができると共に、用紙を1枚ずつ供給する。給紙カセット15aは、概略、用紙トレイ16a及び給紙ローラ17aを含む。用紙トレイ16aには、印刷前の状態の用紙が複数枚重ねて載置される。給紙ローラ17aは、用紙トレイ16aに載置された用紙を1枚ずつ取り出す。給紙ローラ17aが取り出した用紙は、タイミングローラ対19へと搬送される。タイミングローラ対19は、印刷部2においてトナー画像が用紙に2次転写されるように、タイミングを調整しながら用紙を搬送する。
印刷部2は、その内部においてトナー画像を形成すると共に、タイミングローラ対19により搬送されてきた用紙にトナー画像を転写する。印刷部2は、光走査装置6、転写部8Y,8M,8C,8K、中間転写ベルト11、駆動ローラ12、従動ローラ13、2次転写ローラ14、クリーニング装置18及び作像ユニット22Y,22M,22C,22Kを含んでいる。また、作像ユニット22Y,22M,22C,22Kはそれぞれ、感光体ドラム4Y,4M,4C,4K、帯電器5Y,5M,5C,5K、現像装置7Y,7M,7C,7K及びクリーナー9Y,9M,9C,9Kを含んでいる。
感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kは、本体3内に設けられ、前後方向に延在する円筒形状をなしている。感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kは、前側から平面視したときに、時計回りに回転させられる。
帯電器5Y,5M,5C,5Kはそれぞれ、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの周面を帯電させる。光走査装置6は、制御部100の制御により、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの周面に対してビームBY,BM,BC,BKを走査する。これにより、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの周面には静電潜像が形成される。すなわち、帯電器5Y,5M,5C,5K及び光走査装置6は、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの周面に静電潜像を形成する露光部として機能する。
現像装置7Y,7M,7C,7Kはそれぞれ、本体3内に設けられ、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kに形成された静電潜像をトナーにより現像する現像部として機能する。
中間転写ベルト11は、駆動ローラ12と従動ローラ13との間に張り渡されている。中間転写ベルト11には、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kに現像されたトナー画像が1次転写される。転写部8Y,8M,8C,8Kは、中間転写ベルト11の内周面に対向するように配置されており、感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kに形成されたトナー画像を中間転写ベルト11に1次転写する役割を果たす。クリーナー9Y,9M,9C,9Kは、1次転写後に感光体ドラム4Y,4M,4C,4Kの周面に残存しているトナーを回収する。駆動ローラ12は、モーター(図1には記載せず)により回転させられることにより、前側から平面視したときに、中間転写ベルト11を反時計回りに駆動させる。これにより、中間転写ベルト11は、トナー画像を2次転写ローラ14まで搬送する。
2次転写ローラ14は、中間転写ベルト11と対向し、ドラム形状をなしている。そして、2次転写ローラ14は、転写電圧が印加されることにより、中間転写ベルト11との間を通過する用紙に対して、中間転写ベルト11が担持しているトナー画像を2次転写する。クリーニング装置18は、用紙へのトナー画像の2次転写後に、中間転写ベルト11に残存しているトナーを除去する。
トナー画像が2次転写された用紙は、定着装置20に搬送される。定着装置20は、用紙に対して加熱処理及び加圧処理を施すことにより、トナー画像を用紙に定着させる。
排紙ローラ対21は、定着装置20を通過した用紙を排紙トレイ23上に排出する。排紙トレイ23上には、印刷済みの用紙が積載される。
後処理装置50は、用紙にステープル処理や折り曲げ処理を施し、搬送ローラ対52及びステープラ54を含んでいる。搬送ローラ対52は、排紙ローラ対21から出力されてきた用紙をステープラ54へと搬送する。ステープラ54は、用紙束に対してステープル処理を施す。
次に、図2を参照しながら、画像形成装置1の駆動系について説明する。図2は、画像形成装置1の駆動系を示したブロック図である。
画像形成装置1は、図2に示すように、モーターM1〜M15及びクラッチC1,C2を備えている。モーターM1は、感光体ドラム4Kを回転させるための駆動部である。モーターM2は、現像装置7Kを駆動させるための駆動部である。モーターM3は、駆動ローラ12を回転させるための駆動部である。モーターM4は、給紙ローラ17aを回転させるための駆動部である。モーターM5は、タイミングローラ対19を回転させるための駆動部である。モーターM6は、定着装置20を駆動させるための駆動部である。モーターM7は、排紙ローラ対21を回転させるための駆動部である。モーターM8は、感光体ドラム4Yを回転させるための駆動部である。モーターM9は、感光体ドラム4Mを回転させるための駆動部である。モーターM10は、感光体ドラム4Cを回転させるための駆動部である。モーターM11は、現像装置7Yを駆動させるための駆動部である。モーターM12は、現像装置7Mを駆動させるための駆動部である。モーターM13は、現像装置7Cを駆動させるための駆動部である。モーターM14は、搬送ローラ対52を回転させるための駆動部である。モーターM15は、ステープラ54を駆動させるための駆動部である。
クラッチC1は、モーターM4と給紙ローラ17aとを連結する。クラッチC2は、モーターM5とタイミングローラ対19とを連結する。
次に、図3を参照しながら、画像形成装置1の電源系について説明する。図3は、画像形成装置1の電源系を示したブロック図である。画像形成装置では、制御部100は、複数の負荷の少なくとも1以上の負荷が動作する複数の動作モードを切り替える。ここで、動作モードとしては、以下の4種類の動作モードが存在する。
モノクロプリントモード:モノクロ画像を印刷するモード
カラープリントモード:カラー画像を印刷するモード
モノクロプリント後処理モード:モノクロ画像を印刷すると共に、後処理を施すモード
カラープリント後処理モード:カラー画像を印刷すると共に、後処理を施すモード
モノクロプリントモード、カラープリントモード、モノクロプリント後処理モード及びカラープリント後処理モードにおいて共通して動作するモーター(すなわち、負荷)を負荷群G1と呼ぶ。負荷群G1は、給紙ローラ17a、タイミングローラ対19、駆動ローラ12、感光体ドラム4K、現像装置7K、定着装置20及び排紙ローラ対21を駆動させるためのモーターM1〜M7である。
また、カラープリントモードにおいて動作するモーターの内の負荷群G1を除くモーターを負荷群G2と呼ぶ。負荷群G2は、感光体ドラム4Y,4M,4C及び現像装置7Y,7M,7Cを駆動させるためのモーターM8〜M13である。
また、モノクロプリント後処理モードにおいて動作するモーターの内の負荷群G1を除くモーター、又は、カラープリント後処理モードにおいて動作するモーターの内の負荷群G2を除くモーターを負荷群G3と呼ぶ。すなわち、負荷群G3は、後処理において動作するモーターであり、搬送ローラ対52及びステープラ54を駆動させるためのモーターM14,M15である。
画像形成装置1は、図3に示すように、制御部100、電源102,104、スイッチSW1〜SW6及び負荷群G1〜G3を備えている。電源102,104は、AC入力接続されている。また、電源102は、スイッチSW1を介して負荷群G1に接続され、スイッチSW3を介して負荷群G2に接続され、スイッチSW5を介して負荷群G3に接続されている。電源104は、スイッチSW2を介して負荷群G1に接続され、スイッチSW4を介して負荷群G2に接続され、スイッチSW6を介して負荷群G3に接続されている。また、制御部100は、スイッチSW1〜SW6のオンとオフとを切り替えることにより、電源102と接続する負荷群G1〜G3とを切り替えると共に、電源104と接続する負荷群G1〜G3とを切り替える。
(画像形成装置の動作)
以下に、画像形成装置1が行う動作について図面を参照しながら説明する。図4は、電源102,104の電力と電源効率との関係を示したグラフである。縦軸は電源効率を示し、横軸は電力を示す。
電源102には100Wの定格電力が定められている。そのため、電源102が定格電力である100Wを出力しているときに、電源102の電源効率が最もよくなっていることが分かる。同様に、電源104には200Wの定格電力が定められている。そのため、電源104が定格電力である200Wを出力しているときに、電源104の電源効率が最もよくなっていることが分かる。従って、各モードにおいて、電源102,104が定格電力に近い電力を出力していることが好ましい。
表1は、各モードにおける負荷電力を示した表である。
Figure 2017129608
表1に示すように、負荷群G1〜G3に定められている負荷電力はそれぞれ100Wである。そして、モノクロプリントモードでは、負荷電力の合計は100Wである。カラープリントモードでは、負荷電力の合計は200Wである。モノクロプリント後処理モードでは、負荷電力の合計は200Wである。カラープリント後処理モードでは、負荷電力の合計は300Wである。
そこで、制御部100は、動作モードに応じて、電源102,104の内から少なくとも1以上の電源を選択して、該動作モードにて動作する少なくとも1以上の負荷群G1〜G3と1以上の電源と接続する。この際、制御部100により選択された各電源102,104のそれぞれに接続されている負荷群G1〜G3の電力の合計(すなわち、負荷の電力の合計)が各電源102,104の定格電力に最も近くなっている(本実施形態では等しくなっている)。以下により詳細に説明する。表2は、各モードにおける電源102,104と負荷群G1〜G6との接続関係を示した表である。
Figure 2017129608
モノクロプリントモードでは、負荷群G1のみが動作するので、負荷電力は100Wである。そこで、制御部100は、負荷群G1(モノクロプリントモードにて動作する全ての負荷)と電源102とを接続するように、スイッチSW1をオンに制御すると共に、スイッチSW2〜SW6をオフに制御する。これにより、電源102の定格電力と負荷群G1の負荷電力とが等しくなる。
カラープリントモードでは、負荷群G1,G2のみが動作する。負荷群G1の負荷電力は100Wであり、負荷群G2の負荷電力は100Wである。そこで、制御部100は、負荷群G1,G2(カラープリントモードにて動作する全ての負荷)と電源104とを接続するように、スイッチSW2,SW4をオンに制御すると共に、スイッチSW1,SW3,SW5,SW6をオフに制御する。これにより、電源104の定格電力と負荷群G1,G2の負荷電力の合計とが等しくなる。
モノクロプリント後処理モードでは、負荷群G1,G3のみが動作する。負荷群G1の負荷電力は100Wであり、負荷群G3の負荷電力は100Wである。そこで、制御部100は、負荷群G1,G3(モノクロプリント後処理モードにて動作する全ての負荷)と電源104とを接続するように、スイッチSW2,SW6をオンに制御すると共に、スイッチSW1,SW3〜SW5をオフに制御する。これにより、電源104の定格電力と負荷群G1,G3の負荷電力の合計とが等しくなる。
カラープリント後処理モードでは、負荷群G1〜G3が動作する。負荷群G1の負荷電力は100Wであり、負荷群G2の負荷電力は100Wであり、負荷群G3の負荷電力は100Wである。そこで、制御部100は、負荷群G1,G2(カラープリントモードにて動作する全ての負荷)と電源104とを接続するように、スイッチSW2,SW4をオンに制御すると共に、負荷群G3(後処理で動作する全ての負荷)と電源102とを接続するように、スイッチSW5をオンに制御する。更に、制御部100は、スイッチSW1,SW3,SW6をオフに制御する。これにより、電源104の定格電力と負荷群G1,G2の負荷電力の合計とが等しくなり、電源102の定格電力と負荷群G3の負荷電力とが等しくなる。
次に、制御部100が行う具体的な動作について図面を参照しながら説明する。図5は、制御部100が実行するフローチャートである。
まず、制御部100は、動作モードの設定を開始する(ステップS1)。動作モードの設定を開始は、画像形成装置1に接続されたコンピュータ等から印刷ジョブを制御部100が受け付けることにより開始される。また、ステップS1では、スイッチSW1〜SW6はオフに制御されている。従って、制御部100は、負荷群G1と電源102,104との接続の切り替えを、電源102,104の出力を停止させた状態で行う。
次に、制御部100は、モノクロプリントが実行されるか否かを判定する(ステップS2)。モノクロプリントが実行される場合には、本処理はステップS3に進む。モノクロプリントが実行されない場合には、本処理はステップS4に進む。
モノクロプリントが実行される場合、制御部100は、後処理が実行されるか否かを判定する(ステップS3)。後処理が実行される場合には、本処理はステップS5に進む。後処理が実行されない場合には、本処理はステップS7に進む。
後処理が実行される場合、制御部100は、モノクロプリント後処理モードを設定する(ステップS5)。そして、制御部100は、スイッチSW2,SW6をオンに制御する(ステップS6)。この後、印刷が実行される。
後処理が実行されない場合、制御部100は、モノクロプリントモードを設定する(ステップS7)。そして、制御部100は、スイッチSW1をオンに制御する(ステップS8)。この後、印刷が実行される。
モノクロプリントが実行されない場合、制御部100は、後処理が実行されるか否かを判定する(ステップS4)。後処理が実行される場合には、本処理はステップS9に進む。後処理が実行されない場合には、本処理はステップS11に進む。
後処理が実行される場合、制御部100は、カラープリント後処理モードを設定する(ステップS9)。そして、制御部100は、スイッチSW2,SW4,SW5をオンに制御する(ステップS10)。この後、印刷が実行される。
後処理が実行されない場合、制御部100は、カラープリントモードを設定する(ステップS11)。そして、制御部100は、スイッチSW2,SW4をオンに制御する(ステップS12)。この後、印刷が実行される。
(効果)
以上のように構成された画像形成装置1によれば、動作モードに関わらず、電源102,104が定格電力を出力するようになる。その結果、電源102,104の電源効率が向上する。
また、画像形成装置1では、電源部の電流量を検出する検出部が不要なので、製造コストが低減される。
また、画像形成装置1では、制御部100は、負荷群と電源との接続の切り替えを、電源102,104の出力を停止させた状態で行う。そのため、切り替え時に生じる電圧サグにより、負荷群の動作が不安定になることが抑制される。
(その他の実施形態)
本発明に係る画像形成装置は、前記画像形成装置1に限らず、その要旨の範囲内において変更可能である。
なお、電源の数は2つに限らない。また、複数の電源の定格電力は、必ずしも異なっていなくてもよい。
なお、電源に接続される負荷群の負荷電力の合計と該電源の定格電力とは必ずしも等しくなくてもよい。電源に接続される負荷群の負荷電力の合計が該電源の定格電力に最も近くなっていればよい。電源に接続される負荷群の負荷電力の合計が該電源の定格電力に最も近くなっているとは、各動作モードにおいて考え得る複数通りの接続方法の中で、電源に接続される負荷群の負荷電力の合計と該電源の定格電力との差が最も小さくなる接続方法のことを意味する。
以上のように、本発明は、画像形成装置に関し、電源効率を向上させることができる点において優れている。
1:画像形成装置
100:制御部
102,104:電源
G1〜G6:負荷群
M1〜M15:モーター
SW1〜SW6:スイッチ

Claims (8)

  1. 負荷電力が定められている複数の負荷と、
    定格電力が定められている複数の電源と、
    前記複数の負荷の少なくとも1以上の負荷が動作する複数の動作モードを切り替える制御部と、
    を備えており、
    前記制御部は、前記動作モードに応じて、前記複数の電源の内から少なくとも1以上の電源を選択して、該動作モードにて動作する前記少なくとも1以上の負荷と該1以上の電源と接続し、
    前記制御部により選択された各前記電源に接続されている前記負荷の負荷電力の合計が該各電源の定格電力に最も近くなっていること、
    を特徴とする画像形成装置。
  2. 前記制御部により選択された各前記電源に接続されている前記負荷の負荷電力の合計が該各電源の定格電力に等しくなっていること、
    を特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記複数の電源には、互いに異なる定格電力が定められていること、
    を特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の画像形成装置。
  4. 前記複数の動作モードは、モノクロ画像を印刷する第1のモード、カラー画像を印刷する第2のモード、モノクロ画像を印刷すると共に後処理を施す第3のモード、及び、カラー画像を印刷すると共に後処理を施す第4のモードを含んでいること、
    を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の画像形成装置。
  5. 前記複数の電源は、第1の定格電力が定められている第1の電源、及び、第1の定格電力よりも大きな第2の定格電力が定められている第2の電源を含んでおり、
    前記制御部は、前記第1のモードにおいて、該第1のモードにて動作する全ての前記負荷と前記第1の電源とを接続すること、
    を特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
  6. 前記複数の電源は、第1の定格電力が定められている第1の電源、及び、第1の定格電力よりも大きな第2の定格電力が定められている第2の電源を含んでおり、
    前記制御部は、前記第3のモードにおいて、該第3のモードにて動作する全ての前記負荷と前記第2の電源とを接続すること、
    を特徴とする請求項4又は請求項5のいずれかに記載の画像形成装置。
  7. 前記複数の電源は、第1の定格電力が定められている第1の電源、及び、第1の定格電力よりも大きな第2の定格電力が定められている第2の電源を含んでおり、
    前記制御部は、前記第4のモードにおいて、前記第2のモードにて動作する全ての前記負荷を前記第2の電源に接続すると共に、後処理において動作する全ての前記負荷を前記第1の電源に接続すること、
    を特徴とする請求項4又は請求項5のいずれかに記載の画像形成装置。
  8. 前記制御部は、前記負荷と前記電源との接続の切り替えを、前記複数の電源の出力を停止させた状態で行うこと、
    を特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の画像形成装置。
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