JP6704762B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置が有するヒータ制御の技術に関する。
電子写真プロセスを有する画像形成装置においては、地域、季節によって生じる夜間および朝方の冷え込みや、オフィス始業開始後の空調設備による急激な室温上昇といった環境変動による結露などで画像不良を生じることがあった。そのため、市場においては、サービスマンの判断、あるいはユーザの要望に応じて環境ヒータを画像形成装置に設置して結露防止が図られてきた。
近年、画像形成装置の更なる画質安定化と高寿命化が要求される中で、その要求を満たすためには、電子写真プロセスにおける感光ドラム周辺部、および記録紙が格納されているカセット内の温度をより安定化させる必要がある。しかし、環境ヒータは、給電されるAC(交流電流)商用電源が直接入力されるタイプであるため、仕向地毎で異なるAC商用電源の電圧に応じてACヒータへの入力回路を異ならせた構成が提案されている(特許文献1参照)。
しかし、特許文献1の構成では、AC商用電源の電圧の規格値毎の対策はできても、電圧値の変動には対処できていない。これに対して、環境ヒータとしてDC(直流電流)ヒータを用いる構成が考えられる。DCヒータの電源として、出力電圧が定電圧に制御されるDC電源を用いれば、商用電源の電圧が変動しても、温度リップルを低減できる。
特開2009−216827号公報
しかしながら、DCヒータの電源として、省電力モード時においても動作する制御回路用電源に複数の環境ヒータを並列接続した場合、複数の環境ヒータに対して同時に給電するタイミングが生じ、制御回路用電源の最大消費電力が大きくなってしまう。そのため、高出力タイプの制御回路用電源を採用する必要が生じる。しかしこの場合、画像形成装置の省電力モード時における消費電力がかえって増加してしまう、という課題が残る。
本発明は、省電力モード時の電力増加を抑制することができる画像形成装置を提供することを、主たる目的とする。
上記課題を解決するための一態様は、電力モードとして第1のモードと、前記第1のモードよりも消費電力の少ない第2のモードとを有する画像形成装置であって、前記第2のモードにおいて動作する第1の電源と、前記第1のモードにおいて動作する第2の電源と、前記第1の電源、又は、前記第2の電源から給電されることにより発熱するヒータと、前記第1の電源から前記ヒータへの給電と、前記第2の電源の起動、及び、その停止とを制御する制御手段と、前記第1の電源から前記ヒータへの給電と非給電を切り替える第1のスイッチ手段と、前記第1の電源により駆動し、前記第2の電源の起動および停止を制御する第2のスイッチ手段と、利用者により手動操作される、前記ヒータへの給電可否を切り替える切替手段と、を有する。
前記制御手段は、前記制御手段は、前記切替手段により前記ヒータへの給電が許可されている場合は、前記第2のモードから前記第1のモードへの移行指示に応じて、前記第1のスイッチ手段を制御して前記第1の電源から前記ヒータへの給電を遮断するとともに、前記第2のスイッチ手段を駆動して前記第2の電源から前記ヒータへの給電開始させ、前記切替手段により前記ヒータへの給電が許可されていない場合は、電力モードによらず、前記第1のスイッチ手段及び前記第2のスイッチ手段を停止させ、前記第1の電源及び前記第2の電源から前記ヒータへの給電が開始されないように制御することを特徴とする。
本発明によれば、モードに応じてヒータに対する給電先を切り替えることにより省電力モード時の電力増加を抑制することができる。
本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。 画像形成装置の機能構成の一例を示すブロック図。 画像形成装置の動作概要を説明するためのフローチャート。 画像形成装置が省電力モードから復帰する際の制御手順の一例を示すフローチャート。 図4において説明した制御手順の詳細を説明するためのタイミングチャート。 画像形成装置が省電力モードへ移行する際の制御手順の一例を示すフローチャート。 図6において説明した制御手順の詳細を説明するためのタイミングチャート。 図2とは異なる、画像形成装置100の機能構成の一例を示すブロック図。 (a)、(b)は、環境ヒータにコンデンサを並列接続した場合の構成の一例を示す制御ブロック図。 図2、図8とは異なる、画像形成装置100の機能構成の一例を示すブロック図。 図2、図8、図10とは異なる、画像形成装置100の機能構成の一例を示すブロック図。 (a)は、各状態に対してのステータス (環境スイッチ122オン時)、(b)は、各状態に対してのステータス (環境スイッチ122オフ時)を示す表。 画像形成装置が省電力モードからスタンバイ2モードへ移行する際の制御手順の一例を示すフローチャート。
以下、図面を参照して本発明に係る画像形成装置の実施形態を説明する。なお、本実施形態に係る画像形成装置は、電力モードとして画像形成モード、スタンバイモード、そして省電力モードを有するものとして説明する。
画像形成モードは画像形成を実行中の電力モードである。スタンバイモードはスタンバイ1モードとスタンバイ2モードがある。スタンバイ1モードは画像形成動作が開始可能な状態での電力モードである。また、本実施形態に係る画像形成装置は、ネットワークを介して外部端末と接続可能に構成される。
ユーザの使用頻度が低い場合において、スタンバイ1モード中の不要な電気負荷への電力供給を停止し、外部端末を介したネットワークの応答が可能である。また、スタンバイ1モードに比べて画像形成を開始できる状態になるまでの時間が長くなる電力モードであるスタンバイ2モードがある。そして、長時間使用しない場合において、ネットワーク応答のための電力供給を停止し、さらに待機電力を低減させた省電力モードがある。なお、各モードの消費電力は、画像形成モード、スタンバイ1モード、スタンバイ2モード、省電力モードの順に少なくなる。
[実施形態例]
図1は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図であり、画像形成装置の斜め背面側から見た斜視図である。画像形成装置100は、画像形成部(不図示)を備えた画像形成装置本体101、画像読取部102、原稿給送部103を含んで構成される。ACコード104は、商用電源を引き込む為のACコードであり、仕向けによってプラグ形状が異なる。AC商用電源は、ACコード104とインレット105を介して装置に給電される。
本実施形態の画像形成装置は、画像形成を行うときの或いは画像形成の開始を待機しているときの画像形成モード或いはスタンバイモードから、通常電力モードよりも消費電力の少ない省電力モードへ移行可能な構成である。なお、スタンバイモードは、省電力モード以外のモードであり、以降、省電力モード以外のモードを第1のモードと称し、省電力モードを第2のモードと称す。
また、本体電源118は、省電力モード時に動作する第1電源(例えば、第1の電源である常夜電源)201を有する。また、省電力モード以外のモードにおいて動作する第2電源(例えば、第2の電源である非常夜電源)205を有する。詳細は図2を用いて後述する。
第1電源201と第2電源205は、AC商用電源が供給されるとDC電源(直流電源)を出力する。出力されたDC電源は、電源配電部であるリレーボード116を介してシステムコントローラ117、各種モータ、ソレノイドなどの駆動負荷部(不図示)に供給される。
システムコントローラ117は、CPU(Central Processing Unit)、制御プログラムなどが書き込まれたROM(Read Only Memory)、処理を行うためのワークRAM(Random Access Memory)を含んで構成される。システムコントローラ117では、装置が電源オフ時であってもデータを記憶しておくための不揮発性メモリ(不図示)、I/Oポート(不図示)などがアドレスバス、データバスを介して各構成機器に接続されている。
I/Oポートには、モータやソレノイドなどの駆動負荷部(不図示)、画像が形成される記録紙の搬送位置を検知するセンサ(不図示)、定着装置(不図示)などが接続される。CPUは、ROMの内容にしたがってI/Oポートを介して順次入出力の制御を行い、画像形成動作を実行する。
ネットワークポート232は、外部端末(不図示)を介して、画像形成装置100に対して画像形成動作などを指示する場合に用いる通信用ポートである。なお、それぞれの端末と画像形成装置100との通信制御はネットワークポート232を介してシステムコントローラ117により行われる。
電力モード切替えスイッチ123は、電力モードの切り替え、例えば省電力モード以外のモード(第1のモード)から省電力モード(第2のモード)への移行(以下、省電力モードへの移行と称す)を指示するためのスイッチである。電力モード切替えスイッチ123は、また、省電力モードから省電力モード以外のモードへの移行(以下、省電力モードからの復帰と称す)を指示するためのスイッチでもある。ユーザは、電力モード切替えスイッチ123を押下することにより、画像形成装置100の動作に係る電力モードを切替えることができる。
メインスイッチ230は、画像形成装置の電源オンやオフを行うために手動操作されるスイッチである。
また、記録紙が格納されている給紙カセット124周辺には環境ヒータ111が設置される。環境ヒータ111は、DC(直流電流)ヒータとして構成されたものであり、例えば、所定の抵抗値Rhを有する抵抗体である。また、環境ヒータ111は、供給される直流電圧に基づいて電力および発熱量が決定される。なお、環境ヒータ111への給電制御は、環境スイッチ122がON時のみ給電が許可されるように制御される。環境スイッチ122は利用者により手動操作され、環境ヒータ111への給電の可否を切り替える切替手段として機能する。
なお、本実施形態では、記録紙が格納されている給紙カセット124周辺に環境ヒータが設置されているが、これに限るものではない。例えば、画像形成部周辺に環境ヒータを設置してもよい。
図2は、画像形成装置100の機能構成の一例を示すブロック図である。
第1電源201は、画像形成装置100がACコード104を介して商用電源コンセントに接続されると電力が供給される。また、第1電源201を介してシステムコントローラ117に電力が供給される。
システムコントローラ117は、省電力モード時においても動作している制御回路A202、省電力モード以外のモードにおいて動作し、省電力モードでは動作しない制御回路B203を有する。
システムコントローラ117内の制御回路A202は、CPUを有し、各種処理を制御するための制御プログラムが格納されているROM、各種処理を実行するために使用するシステムワークメモリであるRAMを有する一種のコンピュータとして機能する。
制御回路A202は、省電力モード以外のモードから省電力モードへの移行要因信号、あるいは省電力モードから省電力モード以外のモードへの復帰要因信号が入力された際に、その移行指示又は復帰指示に応じてFET209を駆動する。これにより制御回路A202は、制御回路B203の起動及び停止の制御を行う。また、制御回路A202は、リレー204を駆動することにより第2電源205の起動及び停止が制御可能となる。制御回路A202は、また、FET206を駆動することにより環境ヒータ111への給電及びその遮断が制御可能となる。
なお、省電力モード以外のモードから省電力モードへの移行要因としては、前述の電力モード切替えスイッチ123の押下の他に、例えば一定時間画像形成が行われないこと等がある。また、省電力モードから省電力モード以外のモードへの復帰要因としては、前述の電力モード切替えスイッチ123の押下の他に、例えば、外部接続された機器からの接続確認の応答要求、画像形成要求等がある。
環境ヒータ111への給電は、第1の給電経路として、制御回路A202によって駆動されるFET206からダイオード207を介して第1電源201からの電圧VAが供給される経路を有する。また、第2の給電経路としてダイオード208を介して第2電源205からの電圧VBが供給される経路を有する。
なお、第2電源205には画像読取動作、および画像形成動作に必要な駆動負荷、検出素子およびそれらを制御する制御ユニット(不図示)が接続されている。
図3は、画像形成装置100の動作概要を説明するためのフローチャートである。なお、画像形成装置100の制御処理は主としてシステムコントローラ117により行われる。
画像形成装置100は、AC商用電源により給電開始を契機に第1電源201及び第2電源205の起動、画像形成装置の状態確認および各種調整といった各種処理を実行する起動シーケンスを実施する(S301)。その後画像形成装置100は、スタンバイモードへ状態推移する(S302)。
画像形成装置100は、外部端末(不図示)等から画像形成要求を受け付けた場合(S303:Yes)、画像形成モードに移行して画像形成動作を行う(S304)。画像形成動作が終了した後に再び、画像形成装置100はスタンバイモードに移行する。
また、画像形成要求がない場合(S303:No)、画像形成装置100は、省電力モード移行要求の有無を判断する(S305)。
画像形成装置100は、電力モード切替えスイッチ123の押下等により省電力モードへの移行要因信号が入力された場合(S305、Yes)、省電力モード移行シーケンスを実行する(S306)。省電力モード移行シーケンスでは、画像形成装置100はモータやソレノイドなどの駆動負荷(不図示)、制御回路B203、第2電源205の停止の処理を実行する。その後画像形成装置100は、省電力モードに移行する(S307)。
画像形成装置100は、電力モード切替えスイッチ123の押下等による省電力モードからの復帰要因の有無を判断する(S308)。電力モード切替えスイッチ123の押下等により省電力モードからの復帰要因信号が入力された場合(S308:Yes)、画像形成装置100は、省電力モードからの復帰シーケンスを実行する(S309)。省電力モードからの復帰シーケンスでは、画像形成装置100はモータ、ソレノイドなどの駆動負荷(不図示)、制御回路B203、第2電源205の起動処理を実行する。その後画像形成装置100は、スタンバイモードに移行する(S302)。
また、省電力モードからの復帰要因が無いと判断した場合(S308:No)、画像形成装置100は、ネットワークに接続している外部端末からのネットワーク応答要求などによるスタンバイ2移行要因の有無を判断する(S310)。スタンバイ2移行要因信号が入力された場合(S310:Yes)、画像形成装置100は、スタンバイ2モード移行シーケンスを実行する(S311)。スタンバイ2モード移行シーケンスの詳細については後述する。その後画像形成装置100は、スタンバイ2モードに移行する(S312)。
また、スタンバイ2移行要因が無いと判断した場合(S310:No)、画像形成装置100は、ステップS306の処理へ進む。この場合、画像形成装置100は、省電力モードに移行する。
画像形成装置100は、スタンバイ2モードへ移行後に所定時間が経過したことなどによる省電力モード移行要因の有無を判断する(S313)。所定時間の経過などによる省電力モード移行要因が有ると判断した場合(S313:Yes)、画像形成装置100は、省電力モード移行シーケンスを実行する(S306)。また、そうでない場合(S313:No)、ステップS312の処理へ戻る。この場合、画像形成装置100は、スタンバイ2モードを維持する。
以下、図3に示すステップS309の処理(省電力モードからの復帰シーケンス)の詳細について図2、及び、図4に示す制御フローチャートを用いて説明する。
図4は、画像形成装置100が省電力モードから復帰する際の制御手順の一例を示すフローチャートである。なお、以下に説明する各制御処理は主として制御回路A202により行われる。
制御回路A202は、装置に対して省電力モードからの復帰要因が入力された場合、FET206をオフ(OFF)して環境ヒータ111に対する第1電源201からの給電を遮断する(S401)。つまり、省電力モードからの復帰要因が入力された場合、制御回路A202は電圧レベルがL(Low)信号となる信号sig.A221をAND回路212へ出力する。AND回路212は、2入力のうち片方がL信号になるとその出力は一意にL信号になる。そのため、信号sig.A221が入力されたAND回路212の出力はL信号となり、FET206がオフされる。
制御回路A202は、給電の遮断後、所定時間(例えば、100[ms])が経過するまで待機する(S402)。所定時間経過後、制御回路A202は、FET209をオン(ON)して制御回路B203を起動する(S403)。つまり、制御回路A202は電圧レベルがH(High)信号となる信号sig.C223をAND回路212へ出力してFET209をオンする。
制御回路A202は、リレー204をオン(ON)して第2電源205を起動する(S404)。つまり、制御回路A202は信号sig.B222を出力し、ダイオード213を介してリレー204をオンする。制御回路A202は、第2電源205の起動が完了して画像形成動作に必要な負荷の起動を確認した時点で、画像形成装置100をスタンバイモードに移行する(S405)。
このように画像形成装置100が省電力モードからスタンバイモードへ復帰する際に、第1電源201の消費電力を増加させることなく制御回路B203の起動、及び、環境ヒータ111への給電を第1電源201から第2電源205へ切り替えることができる。
ここで、環境スイッチ122の状態に関連した第1電源201側と第2電源205側の動作について説明する。
第1電源201側では、環境スイッチ122がオンのときにはFET206の上流側に配設されたAND回路212にH信号が入力され、AND回路212の出力は信号sig.A221の電圧レベルで決定される。また、環境スイッチ122がオフのときには信号sig.A222の電圧レベルにかかわらずAND回路212の出力はL信号となり、FET206は停止されることになる。
また、第2電源205側では、環境スイッチ122がオンのときにはAND回路217にH信号が入力され、AND回路217の出力信号である信号sig.D224は同様に信号sig.A221の電圧レベルで決定される。
なお、AND回路217の上流側にはNOT回路218が配設されているため、AND回路217の出力は前述したAND回路212の出力と排他関係になる。AND回路217の出力はダイオード214を介してリレー204に入力され、第2電源205の起動を決定させる。また、環境スイッチ122がオフのときには信号sig.D224はL信号となる。信号sig.B222がH信号となるスタンバイモードでない限り、リレー204はオフされて第2電源は起動しないことになる。
また、環境スイッチ122の切り替えは第2電源205の下流側に配設されているFET215のオン/オフを決定させる。信号sig.B222がH信号となるスタンバイモード時にはリレー204がオンして第2電源205が起動する。スタンバイモードにおいて環境スイッチ122がオフのときには環境ヒータ111への供給はFET215により遮断される。なお、以下の説明において特に記載がない限り環境スイッチ122はオンの状態であるものとする。
以下、図3に示すステップS311の処理(省電力モードからスタンバイ2モードへの移行シーケンス)の詳細についてについて図2、及び、図13に示す制御フローチャートを用いて説明する。
図13は、画像形成装置100が省電力モードからスタンバイ2モードへ移行する際の制御手順の一例を示すフローチャートである。なお、以下に説明する各制御処理は主として制御回路A202により行われる。
制御回路A202は、ネットワークに接続している外部端末より装置に対してネットワーク応答要求が入力された場合にはスタンバイ2モード移行シーケンス(移行処理)を開始する(S701)。
制御回路A202は、信号sig.A221をL信号に設定し、AND回路212の出力をL信号にしてFET206を停止させて第1電源201から環境ヒータ111への給電を遮断する。制御回路A202は、また、信号sig.A221はNOT回路218、AND回路217に入力され、AND回路217の出力信号である信号sig.D224はH信号となりリレー204をオンして第2電源205を起動する(S702)。その後制御回路A202は、スタンバイ2モードに移行する(S703)。
このようにスタンバイ2モードでは、環境ヒータ111への給電が第1電源201から第2電源205に切り替わる。スタンバイ2モード時ではネットワーク応答に対応するためにシステムコントローラ117が駆動される。そのため、第1電源201からそのまま給電し続けた場合には必要な電力をまかなうことができなくなる。そのため、スタンバイ2モード時には環境ヒータ111の電源供給を第2電源205に切り替える。ここで環境スイッチ122がオフのときにはAND回路217にL信号が入力され、信号sig.D224はL信号となりリレー204がオフされて第2電源が停止されることになる。
ここで、これまで述べてきた本体装置の各モードに対して制御回路A202の各出力信号(信号sig.A221等)と第1電源201、第2電源205、制御回路B203、環境ヒータ111の状態との関係について図12を用いて説明する。
図12は、各モードにおける各構成機器のステータスを説明するための表である。図12は、縦軸にメインスイッチ230の状態及び各モードを示し、横軸に各出力信号、第1電源201、第2電源205、制御回路B203及び環境ヒータ111の状態を示している。図12(a)は、環境スイッチ122がオンで環境ヒータ111が起動する場合を示している。図12(b)は、環境スイッチ122がオフで環境ヒータ111が停止する場合を示している。
各モードにおいて環境ヒータ111の状態は環境スイッチ122のオン/オフにより切り替わり、環境スイッチ122がオンの状態で環境ヒータ111が発熱状態となる。
環境スイッチ122がオンの場合を説明する。ACコード104よりAC商用電源が供給されている状態でメインスイッチ230がオフされている場合、及び、装置の状態が省電力モードである場合には第1電源が稼働しており、環境ヒータ111は第1電源より給電される。装置の状態がスタンバイ2モードである場合、及びスタンバイモード、画像形成モードである場合、つまり省電力モード以外のモードのときには環境ヒータ111は第2電源205より給電される。
また、装置の状態がスタンバイモード、あるいは画像形成モードである場合、第2電源205は環境ヒータ111の他にも本体装置の各負荷に給電する。これに対して、装置の状態がスタンバイ2モードである場合には、ネットワーク応答のみのため環境ヒータ111にのみに給電されるように制御される。そのため、環境ヒータ111を使用しない場合、不要に第2電源205を起動させないように環境スイッチ122をオフする必要がある。
本実施形態に係る画像形成装置100では、スタンバイ2モード時のときには環境スイッチ122のオン/オフにより信号sig.D224がH信号/L信号が切り替わり、さらにリレー204、第2電源205のオン/オフが切り替え可能な構成になっている。
リレー204の起動は、信号sig.D224がH信号である場合に実行されるため、信号sig.A221がH信号であり環境スイッチ122がオンされていることが必要になる。スタンバイモードおよび画像形成モードのときには信号sig.A221、sig.B222、sig.C223、sig.D224がH信号となり第1電源201、第2電源205、制御回路B203が起動し、環境ヒータ111は第2電源205から給電される。
環境スイッチ122がオフの場合を説明する。各モードにおいて環境ヒータ111は停止された状態となる。スタンバイ2モード以外の信号sig.A221〜信号sig.D224、第1電源201、第2電源205および制御回路B203の状態は環境スイッチ122がオンの場合と同じである。上述の通り、スタンバイ2モードの場合は不要に第2電源205を起動させないように信号sig.D244をLとしリレー204を停止させる。
図5は、図4において説明した制御手順の詳細を説明するためのタイミングチャートである。
図5に示すタイミングチャートの縦軸1段目(1)は、第1電源201の電圧VA[V](定格出力電圧値V1−Vd207)であり、2段目(2)は、第1電源201の消費電力W_whole[W]である。また、縦軸3段目(3)は、制御回路A202と制御回路B203の合計消費電力W_circuit[W]であり、4段目(4)は、第2電源205の電圧VB[V](定格出力電圧値V2−Vd208)である。また、縦軸5段目(5)は、環境ヒータ111の消費電力W_heat[W]である。
画像形成装置100が省電力モード状態である場合、図5に示すタイミングチャートの各段(1)〜(5)は、下記のような状態である。
第1電源201の電圧((1))は、VA=V1−Vd207[V]、第1電源201の消費電力((2))は、W_whole=W_circuitA+Wh1[W]、制御回路の消費電力((3))は、W_circuit=W_circuitA[W]である。また、第2電源205の電圧((4))は、VB=0[V]、環境ヒータ111の消費電力((5))は、W_heat=VA2/Rhである。
ここで、電圧V1は第1電源の定格出力電圧値、W_circuitAは制御回路A202の消費電力値、W_circuitBは制御回路B203の消費電力値、Rhは環境ヒータ111の抵抗値である。また、消費電力Wh1は、第1電源201の電圧VAが供給された状態における環境ヒータ111の消費電力値、Wh2は第2電源205の電圧VBが供給された状態における環境ヒータの消費電力値である。なお、本実施形態では説明を簡潔にするためにFET206、209、215、ダイオード213、214、NOT回路218、AND回路212、217の電圧降下分は0[V]とする。
また、ダイオード207の電圧降下分はVd207、ダイオード208の電圧降下分はVd208とし、Vd207<Vd208であるとする。また、V1−Vd207=V2−Vd208であるとする。
画像形成装置100の制御回路A202は、図5横軸に示す省電力モードからの復帰要因入力を契機に信号sig.A221をL信号に設定してFET206をオフする(ステップS401の処理参照)。そのため、第1電源201の消費電力((2))W_wholeは、環境ヒータの消費電力Wh1が減じられるため図5に示すように下降を開始する。
そして、所定時間待機(ステップS402の処理参照)したタイミングで第1電源201の消費電力((2))W_wholeから消費電力Wh1の影響がなくなる。この後、制御回路A202は信号sig.B222をH信号に設定しFET209がオン(ステップS403の処理参照)する。そのため、制御回路B203が起動され、図5に示すように第1電源201の消費電力((2))W_wholeは上昇を開始する。
これにより、制御回路B203の消費電力W_circuitBが加えられるため、第1電源の消費電力((2))W_wholeは、制御回路A202の消費電力W_circuitAと制御回路B203の消費電力W_circuitBの合計となる。
このように画像形成装置100では、第1電源201から環境ヒータ111への給電の遮断を開始し、この完了を待ってから制御回路B203の起動を行うように制御される。そのため、第1電源201の消費電力W_wholeは、環境ヒータ111の消費電力Wh1と制御回路Bの消費電力W_cuicuitBが重複する期間を持たないことになる。
また、画像形成装置100では、最後にリレー204をオンすることにより第2電源205が起動され、その電圧上昇(0からVB)に伴って環境ヒータ111への給電が再開される。そのため、環境ヒータ111は、W_heat=Wh2=VB2/Rhの電力を消費する状態になる。
なおこのとき、V1−Vd207=V2−Vd208であることからWh1=Wh2となる。また、環境ヒータ111の電源を切り替えた場合においてもヒータ温度を変動させないため、Wh1=Wh2であることが必要になる。本実施形態の説明ではダイオードの電圧降下分によりWh1=Wh2を成り立たせているが、その構成は分圧回路などであってもよくこの構成に限るものではない。
例えば、省電力モードからの復帰要因及び移行要因の入力に同期して、環境ヒータ111への給電経路を切り替える制御を実施しない場合、低出力タイプの第1電源201が環境ヒータ111への給電を継続したままになる。つまり、第1電源201が環境ヒータ111への給電を継続したまま制御回路B203が通常モード動作を行うことになる。この場合、第1電源では環境ヒータ111が必要な電力をまかなうことができず、電圧降下を発生させ装置の動作が不安定となるといった不具合が生じてしまうことがある。
また、例えばFET206の駆動/停止にかかる時間と、FET209の駆動/停止にかかる時間とを考慮した、つまり駆動完了を考慮した環境ヒータ111への給電経路の切り替え制御を実施しない場合を想定する。この場合、モード移行時に環境ヒータ111への給電と、制御回路B203の通常モード動作とが重複するタイミングが発生してしまい上記と同様の不具合が生じてしまうことになる。
なお、高出力タイプの第1電源201を採用した場合には前記のような不具合は生じないが、省電力モード時に第1電源の電力効率が低い領域にて動作することになる。そのため、第1電源での電力損失が大きくなり、装置における省電力モード時の消費電力を増加させてしまうことになる。
以下、図3に示すステップS306の処理(スタンバイモードから省電力モードへの移行時のシーケンス)の詳細について、図6に示す制御フローチャートを用いて説明する。
図6は、画像形成装置100が省電力モードへ移行する際の制御手順の一例を示すフローチャートである。なお、以下に説明する各制御処理は主として制御回路A202により行われる。
制御回路A202は、装置本体がスタンバイ状態において、省電力モードへの移行要因が入力された場合、移行処理を開始する(S601)。また、必要なデータをバックアップするなどの処理が実行される。
制御回路A202は、リレー204をオフ(OFF)して第2電源205に対するAC商用電源の供給を遮断する(S602)。つまり、移行処理が終了した後、制御回路A202は信号sig.B222をL信号に設定してダイオード213に入力する。制御回路A202は、また、信号sig.A221をH信号に設定してNOT回路218、AND回路217に入力する。これにより、信号sig.D224はL信号となりダイオード214に入力され、ダイオード213、214の入力は共にL信号となるためリレー204はオフされる。
制御回路A202は、FET209をオフ(OFF)して制御回路B203の動作を停止させる(S603)。制御回路A202は、所定時間(例えば、100[ms])待機する(S604)。その後制御回路A202は、FET206をオン(ON)して第1電源201から環境ヒータ111への給電経路を有効(オン)にする(S605)。つまり、制御回路A202は信号sig.A221をH信号に設定してAND回路212の出力がH信号となるように制御し、FET206をオンする。その後、省電力モードに移行する(S606)。
以下、図6を用いて説明した制御手順の詳細について、図7に示すタイミングチャートを用いて説明する。
図7は、図6において説明した制御手順の詳細を説明するためのタイミングチャートである。なお、図6に示すタイミングチャートの縦軸(各段)は、図5のものと同じものであるため、その説明は省略する。
画像形成装置100がスタンバイモード状態である場合、図7に示すタイミングチャートの各段(1)〜(5)は下記のような状態である。
第1電源201の電圧((1))は、VA=V1−Vd207[V]、第1電源201の消費電力((2))は、W_whole=W_circuitA+W_circuitB[W]である。また、制御回路の消費電力((3))は、W_circuit=W_circuitA +W_circuitB[W]である。また、第2電源205の電圧((4))は、VB=V2−Vd208[V]、環境ヒータ111の消費電力((5))は、W_heat=VB2/Rhである。
画像形成装置100の制御回路A202は、図7横軸に示す省電力モードへの移行要因入力を契機に、制御回路A202と制御回路B203の動作を維持した状態で移行処理(ステップS601の処理参照)を実行する。なお、このときの制御回路の消費電力((3))は、消費電力W_circuit=W_circuitA+W_circuitB[W]である。
制御回路A202は、信号sig.B222をL信号に設定してリレー204をオフする(ステップS602の処理参照)。これにより第2電源205へのAC商用電源の供給が遮断される。そのため、第2電源205の電圧((4))は、図7に示すように電圧V2から降下を開始する。
制御回路A202は、信号sig.C223をL信号に設定してFET209をオフし、制御回路B203の動作を停止(ステップS603の処理参照当)させる。これにより制御回路の消費電力((3))W_circuitから制御回路B203の消費電力W_circuitBの消費電力分の減少が開始する。そして、所定時間待機(ステップS604の処理参照)後に制御回路の消費電力((3))W_circuitは、制御回路A202の消費電力W_circuitAのみとなる。
制御回路A202は、信号sig.A221をH信号に設定してFET206をオンし、第1電源201から環境ヒータ111への給電経路を有効にする(ステップS604の処理参照)。これにより、環境ヒータ111に第1電源201からの電力が供給され、第1電源201の消費電力((2))W_wholeが制御回路A202と環境ヒータ111の消費電力W_heat=VA2/Rhを消費する状態になる(ステップS307の処理参照)。
このように画像形成装置100では、省電力モードからの復帰時、スタンバイモードから省電力モードへの移行時のいずれにおいても環境ヒータ111への給電が遮断されるタイミングが存在する。
しかしながら、時間的には短時間であるため、記録紙の給紙カセット124(または図示しない画像形成部)周辺部の温度影響は小さいものとなる。
なお、制御回路A202による図4に示すステップS401〜S403の各処理と、図6に示すステップS603〜S605の各処理に係る制御動作(FETによる排他制御動作)を、図8に示すハードウエア回路で実現することも可能である。
図8は、図2とは異なる、画像形成装置100の機能構成の一例を示すブロック図である。
図8に示す画像形成装置100の機能構成では、制御回路A202の駆動信号は、遅延回路281を介してFET209に接続される。さらに同信号は、NOT回路283と遅延回路282を介してFET206と接続される。この遅延回路281、282は、入力信号がH信号になってから出力信号をH信号にするまでの立ち上り遅延時間が大きく設計された回路である。また、入力信号がL信号になってから出力信号をL信号にするまでの立ち下り遅延時間を、0、あるいは立ち上り遅延時間より十分小さく設計された回路である。
以下、各処理がハードウエア回路によっても実現することができる点について図9を用いて説明する。
図9は、環境ヒータ111にコンデンサを並列接続した場合の構成の一例を示す制御ブロック図である。まず、図9(a)のタイミングチャートを用いて、図4に示すステップS401〜S403の各処理(省電力モードからの復帰シーケンス)を図8のハードウエア回路を用いて実現することができる点について説明する。
図9(a)に示すタイミングチャートの縦軸1段目(1)は、制御回路A202の信号出力であり、2段目(2)は、遅延回路281の信号出力(即ちFET209の給電状況)であり、3段目(3)は、NOT回路283の信号出力である。また、縦軸4段目(4)は、遅延回路282の信号出力(即ちFET206の給電状況)である。
図9(a)に示すタイミングT1において、制御回路A202が図4に示すFET206のオフ制御(ステップS401の処理参照)、すなわち信号sig.A221をH信号に設定するとNOT回路283にH信号が入力される。
NOT回路283は、入力信号を反転し、遅延回路282にL信号を出力する。遅延回路282は、立ち下り遅延時間後、タイミングT2においてFET206にL信号を出力してFET206をオフする。また、この制御に同期して、タイミングT1において遅延回路281にH信号(信号sig.A221をH信号に設定)が入力される。遅延回路281は、H信号を受け取ると、立ち上り遅延時間経過後(ステップS402の処理に相当)にタイミングT3においてFET209をオンする(ステップS403の処理参照)。
次に、図9(b)のタイミングチャートを用いて、図6に示すステップS603〜S605の各処理(省電力モードへの移行シーケンス)を図8のハードウエア回路を用いて実現することができる点について説明する。なお、図9(b)の縦軸は、図9(a)の縦軸と同じ構成であるため、その説明を省略する。
図9(b)に示すタイミングT4において、制御回路A202が図6に示すFET209のオフ制御(ステップS603の処理参照)、すなわち信号sig.A221をL信号に設定すると遅延回路281にL信号が入力される。遅延回路281は、L信号を受け取ると立ち下り遅延時間後、タイミングT5においてFET209にL信号を出力してFET209をオフする。また、この制御に同期して、タイミングT4においてNOT回路283にL信号(信号sig.A221をL信号に設定)が入力される。NOT回路283は、入力信号を反転して遅延回路282にH信号を出力する。
遅延回路282は、立ち上り遅延時間後(ステップS604の処理に相当)にタイミングT6においてFET206にH信号を出力し、FET206オン(ステップS605の処理参照)する。
図8に示すハードウエア回路は、FET206とFET209がH信号で駆動する回路として説明した。このような構成の他にもFETをL論理で駆動する回路として、代わりに制御回路A202と遅延回路281が、NOT回路283を介して接続されるとともに、制御回路A202と遅延回路282が直接接続されるように設計してもよい。
あるいは、FETをL論理で駆動する回路として、代わりに、モード移行時の制御回路A202の制御論理を上記説明と逆にするとともに、遅延回路の立ち上り遅延時間と立ち下り遅延時間の時間設定の関係も上記説明と逆になるように設計してもよい。
また、制御回路A202は、本実施形態ではCPUを用いて説明したが、省電力モードからの復帰要因信号、移行要因信号が入力信号に同期してFET206、リレー204を駆動するハードウエア回路により構成することも可能である。
図10は、図2、図8とは異なる、画像形成装置100の機能構成の一例を示すブロック図である。
図10に示すように、環境ヒータ111に並列にコンデンサ290を所定容量接続した場合、第1および第2電源の切り替え直後のタイミングにおいてもコンデンサ(容量性負荷)210に蓄積された電荷から環境ヒータ111へ給電することができる。そのため、タイミングチャートに示すように、消費電力の下降を緩やかにできるため発熱量の低下を抑えることができる。
図11は、図2、図8、図10とは異なる、画像形成装置100の機能構成の一例を示すブロック図である。
図11に示すように、省電力モードからの復帰要因として第1電源201の電源経路状に当該第1電源201の消費電流を検知する電流検出回路291を設ける。そして、電流検出回路291の検知信号(検出値)が所定値以上となった場合にFET206、リレー204を駆動する回路構成を採用することもできる。
このように、本実施形態に係る画像形成装置では、省電力モード時には環境ヒータ(DCヒータ)への給電を第1電源(常夜電源)から行い、省電力モード以外のモードに移行する際には第1電源からの給電経路を遮断する。また、省電力モード以外のモードにおいては、環境ヒータ111への給電は第2電源(非常夜電源)から行う。これにより、省電力モード時の電力増加を抑制することができる。つまり、環境ヒータとしてDCヒータ(直流ヒータ)を用いる場合においても、第1電源として低出力タイプを使用することが可能となり、省電力モード時における消費電力量を抑制することができる。
上記説明した実施形態は、本発明をより具体的に説明するためのものであり、本発明の範囲が、これらの例に限定されるものではない。
100・・・画像形成装置、101・・・画像形成部、102・・・画像読取部、103・・・原稿給紙部、104・・・ACコード、105・・・インレット、116・・・リレーボード、111・・・環境ヒータ、117・・・システムコントローラ、118・・・本体電源、122・・・環境スイッチ、123・・・ソフトスイッチ、124・・・給紙カセット、201・・・第1電源(第1の電源)、202・・・制御回路A、203・・・制御回路B、204・・・リレー、205・・・第2電源(第2の電源)、206、209、215・・・FET、207・・・ダイオード(第1電源201から環境ヒータ111への給電経路)、208・・・ダイオード(第2電源205から環境ヒータ111への給電経路)、221・・・第1の信号(信号sig.A)、224・・・第2の信号(信号sig.D)、281、282・・・遅延回路、283・・・NOT回路、290・・・環境ヒータ並列接続用コンデンサ、291・・・電流検出回路。

Claims (11)

  1. 電力モードとして第1のモードと、前記第1のモードよりも消費電力の少ない第2のモードとを有する画像形成装置であって、
    前記第2のモードにおいて動作する第1の電源と、
    前記第1のモードにおいて動作する第2の電源と、
    前記第1の電源、又は、前記第2の電源から給電されることにより発熱するヒータと、
    前記第1の電源から前記ヒータへの給電と、前記第2の電源の起動、及び、その停止とを制御する制御手段と
    前記第1の電源から前記ヒータへの給電と非給電を切り替える第1のスイッチ手段と、
    前記第1の電源により駆動し、前記第2の電源の起動および停止を制御する第2のスイッチ手段と、
    利用者により手動操作される、前記ヒータへの給電可否を切り替える切替手段と、を有し、
    前記制御手段は、前記切替手段により前記ヒータへの給電が許可されている場合は、前記第2のモードから前記第1のモードへの移行指示に応じて、前記第1のスイッチ手段を制御して前記第1の電源から前記ヒータへの給電を遮断するとともに、前記第2のスイッチ手段を駆動して前記第2の電源から前記ヒータへの給電開始させ、前記切替手段により前記ヒータへの給電が許可されていない場合は、電力モードによらず、前記第1のスイッチ手段及び前記第2のスイッチ手段を停止させ、前記第1の電源及び前記第2の電源から前記ヒータへの給電が開始されないように制御することを特徴とする、
    画像形成装置。
  2. 前記制御手段は、前記第1のモードから前記第2のモードへの移行指示に応じて、前記第2のスイッチ手段を駆動して前記第2の電源を停止させ、前記第1のスイッチ手段を駆動して前記第1の電源から前記ヒータへの給電を開始させることを特徴とする、
    請求項に記載の画像形成装置。
  3. 前記第1の電源の消費電流を検知する検知手段を有し、
    前記制御手段は、前記検知手段からの検知信号に基づいて前記第1、第2のスイッチ手段を制御することを特徴とする、
    請求項又はに記載の画像形成装置。
  4. 前記ヒータと並列に接続される容量性負荷を有し、
    前記ヒータに対する前記第1および第2の電源の切り替え直後のタイミングにおいて前記容量性負荷が前記ヒータに対して給電するように構成されたことを特徴とする、
    請求項1乃至3のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  5. 前記第1のモードにおいて動作する第2の制御手段と、
    前記第2の制御手段に対する給電を制御可能な第3のスイッチ手段と、を有し、
    前記制御手段は、前記第1のモードから前記第2のモードへの移行指示に応じて、前記第2の制御手段への給電を遮断するために前記第3のスイッチ手段の駆動を開始させ、駆動完了に要する時間の経過後に前記ヒータへ給電するため前記第1のスイッチ手段の駆動をし、前記第2のモードから前記第1のモードへの移行指示に応じて、前記ヒータへの給電を遮断するために前記第1のスイッチ手段の駆動を開始させ、駆動完了に要する時間の経過後に前記第2の制御手段へ給電するために前記第3のスイッチ手段を駆動することを特徴とする、
    請求項乃至4のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  6. 前記第2のモードは、省電力モードであり、前記第1のモードは、画像形成を行うときの或いは画像形成の開始を待機している省電力モード以外のモードであり、
    前記第1の電源は常夜電源であり、前記第2の電源は非常夜電源であることを特徴とする、
    請求項1乃至5のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  7. 前記電源が直流電源であり、
    前記ヒータが直流ヒータであることを特徴とする、
    請求項1乃至6のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  8. 前記画像形成装置はネットワークを介して外部端末と接続可能に構成され、
    前記制御手段は、前記第2のモードから前記第1のモードへの移行指示として前記外部端末よりネットワーク応答要求を受け付けた場合には前記第1の電源から前記ヒータへの給電を遮断するとともに、前記第2の電源を起動して当該第2の電源から前記ヒータへの給電が開始されるように制御することを特徴とする、
    請求項1に記載の画像形成装置。
  9. 前記制御手段は、前記第2のモードから前記第1のモードへの移行指示として前記外部端末よりネットワーク応答要求を受け付けた場合、前記ヒータへの給電のみが開始されるように制御することを特徴とする、
    請求項に記載の画像形成装置。
  10. 記録紙を格納する給紙カセットと、
    前記給紙カセットから給送された記録紙に画像を形成する画像形成部と、を有し、
    前記ヒータは、前記給紙カセットの周辺に設置され、前記給紙カセット内を暖めるヒータであることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  11. 記録紙を格納する給紙カセットと、
    前記給紙カセットから給送された記録紙に画像を形成する画像形成部と、を有し、
    前記ヒータは、前記画像形成部の周辺に設置され、前記画像形成部を暖めるヒータであることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の画像形成装置。
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