特許 6237190 電源制御装置及びそれを用いた画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6237190

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】電源制御装置及びそれを用いた画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20171120BHJP

   H02M 3/07 20060101ALI20171120BHJP

   B41J 29/38 20060101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   H02M3/28 C

   H02M3/28 Q

   H02M3/28 U

   H02M3/28 V

   H02M3/07

   B41J29/38 Z

   B41J29/38 D

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-259459(P2013-259459)

(22)【出願日】2013年12月16日

(65)【公開番号】特開2015-119513(P2015-119513A)

(43)【公開日】2015年6月25日

【審査請求日】2016年9月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110788

【弁理士】

【氏名又は名称】椿 豊

(72)【発明者】

【氏名】青木 幹之

(72)【発明者】

【氏名】笠松 徹

(72)【発明者】

【氏名】山田 洋平

(72)【発明者】

【氏名】張 光栄

【審査官】 小林 秀和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−３３３４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２５２７４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３１６２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０５７３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００６／０６１９２４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ３／２８

Ｂ４１Ｊ ２９／３８

Ｈ０２Ｍ ３／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれ直流電圧を出力するスイッチング電源である第１の電源及び第２の電源と、
動作用スイッチング素子を有し前記第２の電源の出力側に接続された昇圧回路とを備え、
前記動作用スイッチング素子の駆動部に、前記第１の電源用のトランスの２次側出力と前記第１の電源を生成するための整流部との接続部が接続されており、
前記昇圧回路は、前記第１の電源用のトランスに関するスイッチング動作に応じて駆動され、前記第２の電源よりも高い電圧を生成する第３の電源を有し、
前記第３の電源は、
前記第１の電源が動作しているとき及び前記第１の電源の出力が短絡しているとき、前記第１の電源に応じて前記第１の電源の過電流保護検出回路を動作させ、
前記第１の電源がオフであるとき、前記第１の電源に応じて前記過電流保護検出回路をオフとする、電源制御装置。

【請求項2】

前記第１の電源は、電流共振型電源である、請求項１に記載の電源制御装置。

【請求項3】

前記昇圧回路は、前記動作用スイッチング素子と、蓄電器と、整流器とを含むチャージポンプ回路を用いて、前記第２の電圧よりも高い電圧を生成する、請求項１又は２に記載の電源制御装置。

【請求項4】

前記昇圧回路は、前記動作用スイッチング素子と、蓄電器と、整流器と、リアクトルとを含む昇圧チョッパ回路を用いて、前記第２の電圧よりも高い電圧を生成する、請求項１又は２に記載の電源制御装置。

【請求項5】

前記電源制御装置が省エネルギーモードで動作するとき、前記第２の電源は動作し、前記第１の電源は動作しない、請求項１から４のいずれかに記載の電源制御装置。

【請求項6】

前記第２の電源の出力電圧は、前記第１の電源の出力電圧よりも低い、請求項１から５のいずれかに記載の電源制御装置。

【請求項7】

前記第１の電源用のトランスから前記整流部の順方向電圧降下は、前記動作用スイッチング素子のオン電圧よりも高い、請求項１から６のいずれかに記載の電源制御装置。

【請求項8】

前記電源制御装置は、画像形成装置に用いられ、
前記第１の電源は、前記画像形成装置の駆動用電源であり、
前記第２の電源は、前記画像形成装置の制御用電源である、請求項１から７のいずれかに記載の電源制御装置。

【請求項9】

請求項１から８のいずれかに記載の電源制御装置を備え、
前記電源制御装置により駆動用電源と制御用電源とが供給されて動作する、画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、電源制御装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に、過電流保護回路を設けた電源制御装置及びそれを用いた画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば画像形成装置（スキャナ機能、ファクシミリ機能、複写機能、プリンタとしての機能、データ通信機能、及びサーバ機能を備えたＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）、ファクシミリ装置、複写機、プリンタなど）などに用いられる電源制御装置としては、例えば互いに電圧が異なり複数の電源を生成し、各電源を、駆動用電源や制御用電源など、それぞれの用途に供給できるようにするものがある。

【0003】

駆動用電源については、安全規格に対応させたり、ハーネス等の部品を保護したりするために、電源ラインごとに高精度な過電流保護回路を設けることが必要とされる。例えば、過電流保護回路として、ライン毎にコンパレータ等を設けることが行われる。このような場合において、駆動用電源の起動時に電源からの出力が短絡していると、保護回路用のコンパレータの電源も短絡しているので、保護回路が動作できない。他方、電圧が低い制御用電源から保護回路の電源を供給しようとすることは、コンパレートレベルを低くする必要があり、過電流動作が不安定となるため、困難である。このような事情から、従来は、制御用電源側のトランスに巻線を追加することで、昇圧して生成した電源をコンパレータに供給することが行われていた。

【0004】

なお、下記特許文献１には、出力巻線を２つ有する多出力電流共振型のコンバータであって、サブ側のトランス巻線の２次側に出力制御用のスイッチング素子を設けたものが記載されている。このコンバータは、スイッチング素子を、メイン側のトランス巻線の出力をフィードバックしてオン・オフするものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】再表２００６／０６１９２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、このように制御用電源側から電源を供給して過電流保護回路を動作させることには、問題があった。すなわち、駆動電源がオフであるとき（例えば、スリープ動作時や、省エネルギーモード動作時など）などの軽負荷時において、過電流保護回路に電源が供給されることとなって損失が大きくなり、省エネルギー化の観点で問題があった。

【0007】

ここで、特許文献１に記載の電源制御装置は、共振電源の２つの二次巻線の安定化を目的としたもので、２４Ｖ電源に巻線を追加した構造を有している。すなわち、短絡保護する巻線と結合した巻線を用いており、短絡時には巻線出力も短絡されてしまう。そのため、過電流保護回路用の電源として、特許文献１に記載されているような構成は利用することができない。

【0008】

この発明はそのような要請に鑑みてなされたものであり、駆動電源がオフであるときに駆動電源の過電流保護用電源による損失の発生を防止できる電源制御装置及びそれを用いた画像形成装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、電源制御装置は、それぞれ直流電圧を出力するスイッチング電源である第１の電源及び第２の電源と、動作用スイッチング素子を有し第２の電源の出力側に接続された昇圧回路とを備え、動作用スイッチング素子の駆動部に、第１の電源用のトランスの２次側出力と第１の電源を生成するための整流部との接続部が接続されており、昇圧回路は、第１の電源用のトランスに関するスイッチング動作に応じて駆動され、第２の電源よりも高い電圧を生成する第３の電源を有し、第３の電源は、第１の電源が動作しているとき及び第１の電源の出力が短絡しているとき、第１の電源に応じて第１の電源の過電流保護検出回路を動作させ、第１の電源がオフであるとき、第１の電源に応じて過電流保護検出回路をオフとする。

【0010】

好ましくは、第１の電源は、電流共振型電源である。

【0011】

好ましくは、昇圧回路は、動作用スイッチング素子と、蓄電器と、整流器とを含むチャージポンプ回路を用いて、第２の電圧よりも高い電圧を生成する。

【0012】

好ましくは、昇圧回路は、動作用スイッチング素子と、蓄電器と、整流器と、リアクトルとを含む昇圧チョッパ回路を用いて、第２の電圧よりも高い電圧を生成する。

【0013】

好ましくは、電源制御装置が省エネルギーモードで動作するとき、第２の電源は動作し、第１の電源は動作しない。

【0014】

好ましくは、第２の電源の出力電圧は、第１の電源の出力電圧よりも低い。

【0015】

好ましくは、第１の電源用のトランスから整流部の順方向電圧降下は、動作用スイッチング素子のオン電圧よりも高い。

【0016】

好ましくは、電源制御装置は、画像形成装置に用いられ、第１の電源は、画像形成装置の駆動用電源であり、第２の電源は、画像形成装置の制御用電源である。

【0017】

この発明の他の局面に従うと、画像形成装置は、上述のいずれかに記載の電源制御装置を備え、電源制御装置により駆動用電源と制御用電源とが供給されて動作する。

【発明の効果】

【0018】

これらの発明に従うと、昇圧回路の動作用スイッチング素子の駆動部は、第１の電源用のトランスの２次側出力と整流部との接続部に接続されており、第３の電源が、第１の電源に応じて動作する。したがって、駆動電源がオフであるときに駆動電源の過電流保護用電源による損失の発生を防止できる電源制御装置及びそれを用いた画像形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施の形態の１つにおける画像形成装置のハードウェア構成を示す側面図である。

【図2】画像形成装置の構成を示すブロック図である。

【図3】電源装置の構成を示す回路図である。

【図4】本実施の形態の一変型例に係る電源装置の構成を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施の形態の１つにおける画像形成装置について説明する。

【0021】

画像形成装置は、用紙などをローラにより搬送しその用紙などに電子写真方式により印刷（プリント）を行うプリント機能や、文書データなどをＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などに保存するサーバ機能などを有している。画像形成装置は、電源制御装置を有し、電源制御装置によって交流電源から生成された直流電圧を用いて、種々の機能を実行する。

【0022】

［実施の形態］

【0023】

まず、本実施の形態に係る画像形成装置の全体の構成について説明する。

【0024】

［画像形成装置の全体の構成］

【0025】

図１は、本発明の実施の形態の１つにおける画像形成装置のハードウェア構成を示す側面図である。

【0026】

図を参照して画像形成装置１は、給紙カセット３と、排紙トレイ５と、プリント部３０と、電源装置（電源制御装置の一例）６００とを備える。

【0027】

給紙カセット３は、画像形成装置１の下部に、画像形成装置１の筐体に抜き差し可能に配置されている。各給紙カセット３に装てんされた用紙は、印字時に、１枚ずつ給紙カセット３から給紙され、プリント部３０に送られる。給紙カセット３の数は１つに限られず、それより多くてもよい。

【0028】

排紙トレイ５は、画像形成装置１の筐体の上方に配置されている。排紙トレイ５には、プリント部３０により画像が形成された用紙が筐体の内部から排紙される。

【0029】

プリント部３０は、画像形成装置１の筐体の内部に配置されている。プリント部３０は、おおまかに、用紙搬送部２００と、トナー像形成部３００と、定着装置４００と、駆動部（図２に図示）５００とを有している。プリント部３０は、いわゆるタンデム方式でＣＭＹＫの４色の画像を合成し、用紙にカラー画像を形成可能に構成されている。

【0030】

用紙搬送部２００は、給紙ローラ２１０、搬送ローラ２２０、排紙ローラ２３０などで構成されている。給紙ローラ２１０、搬送ローラ２２０、及び排紙ローラ２３０は、それぞれ、例えば対向する２つのローラで用紙を挟みながらそのローラを回転させて用紙を搬送する。給紙ローラ２１０は、給紙カセット３から用紙を１枚ずつ給紙する。給紙ローラ２１０により、用紙が画像形成装置１の筐体の内部に給紙される。搬送ローラ２２０は、給紙ローラ２１０により給紙された用紙をトナー像形成部３００に搬送する。また、搬送ローラ２２０は、定着装置４００を経由した用紙を排紙ローラ２３０に搬送する。排紙ローラ２３０は、搬送ローラ２２０により搬送された用紙を画像形成装置１の筐体の外部に排出する。用紙搬送部２００は、これら以外にも用紙を搬送するためなどに用いられるローラを有していてもよい。

【0031】

トナー像形成部３００は、４色のトナーボトル３０１Ｙ，３０１Ｍ，３０１Ｃ，３０１Ｋ（以下、これらをまとめてトナーボトル３０１と呼ぶことがある）と、中間転写ベルト３０５と、転写ローラ３０７と、４組の現像ユニット３１０Ｙ，３１０Ｍ，３１０Ｃ，３１０Ｋ（以下、これらをまとめて現像ユニット３１０と呼ぶことがある）と、レーザスキャンユニット３２０などで構成されている。

【0032】

イエロートナーボトル３０１Ｙ、マゼンタトナーボトル３０１Ｍ、シアントナーボトル３０１Ｃ、ブラックトナーボトル３０１Ｋは、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）のＣＭＹＫ各色のトナーを貯蔵する。

【0033】

中間転写ベルト３０５は、環状であり、２つのローラ間に架けわたされている。中間転写ベルト３０５は、用紙搬送部２００と連動して回転する。転写ローラ３０７は、中間転写ベルト３０５のうち一方のローラに接触している部分に対向するように配置されている。用紙は、中間転写ベルト３０５と転写ローラ３０７との間で挟持されながら搬送される。

【0034】

現像ユニット３１０は、感光体３１１（現像ユニット毎に感光体３１１Ｙ，３１１Ｍ，３１１Ｃ，３１１Ｋが設けられる。）、現像装置、クリーナ、及び帯電器などを含む。イエロー現像ユニット３１０Ｙ，マゼンタ現像ユニット３１０Ｍ，シアン現像ユニット３１０Ｃ，ブラック現像ユニット３１０Ｋは、それぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの画像を形成するために配置されている。現像ユニット３１０は、中間転写ベルト３０５の直下に並置されている。レーザスキャンユニット３２０は、各感光体３１１上にレーザ光を走査可能に配置されている。

【0035】

トナー像形成部３００において、レーザスキャンユニット３２０は、ＹＭＣＫの各色別の画像データに基づいて、帯電器により一様に帯電した感光体３１１上に潜像を形成する。現像装置は、各感光体３１１に各色別のトナー像を形成する。各感光体３１１は、トナー像を中間転写ベルト３０５に転写し、その中間転写ベルト３０５上に、用紙に形成するトナー像の鏡像を形成する（１次転写）。その後、高電圧が印加された転写ローラ３０７により、中間転写ベルト３０５に形成されたトナー像が用紙に転写され、用紙上にトナー像が形成される（２次転写）。

【0036】

画像形成により現像ユニット３１０内のトナーが少なくなると、各色のトナーボトル３０１内に保管されたトナーが現像ユニットに供給される。

【0037】

定着装置４００は、加熱ローラ４０１及び加圧ローラ４０３を有している。定着装置４００は、加熱ローラ４０１と加圧ローラ４０３とでトナー像が形成された用紙を挟持しながら搬送し、その用紙に加熱及び加圧を行う。これにより、定着装置４００は、用紙に付着したトナーを溶融させて用紙に定着させ、用紙に画像を形成する。定着装置４００を経由した用紙は、排紙ローラ２３０により、画像形成装置１の筐体から排紙トレイ５に排出される。

【0038】

駆動部５００は、例えば、メインモータ５０１、定着モータ５０２、黒現像モータ５０３、カラー現像モータ５０４、及びカラー感光体モータ５０５を有している。駆動部５００は、後述するＣＰＵ２１（図２に示す。）の制御の下で駆動される。メインモータ５０１は、給紙工程から転写工程までの用紙搬送と、中間転写ベルト３０５及び黒感光体３１１Ｋの駆動とを行う。定着モータ５０２は、定着装置４００の駆動を行う。黒現像モータ５０３は、ブラック現像ユニット３１０Ｋの駆動を行う。カラー現像モータ５０４は、イエロー・マゼンタ・シアンの現像ユニット３１０Ｙ，３１０Ｍ，３１０Ｃの駆動を行う。カラー感光体モータ５０５は、イエロー・マゼンタ・シアンの感光体３１１Ｙ，３１１Ｍ，３１１Ｃの駆動を行う。

【0039】

画像形成装置１に印字が指示されると、給紙カセット３に格納された用紙は、給紙ローラ２１０により１枚ずつ取り出される。用紙は、給紙ローラ２１０、搬送ローラ２２０により搬送される。給紙と並行して、帯電された各色の感光体３１１Ｙ，３１１Ｍ，３１１Ｃ，３１１Ｋが、レーザスキャンユニット３２０により画像データに基づき露光される。感光体３１１上には、各色の現像ユニット３１０Ｙ，３１０Ｍ，３１０Ｃ，３１０Ｋ内のトナーで現像されることで、トナー画像が形成される。各色の感光体３１１上に形成されたトナー画像は中間転写ベルト３０５上に転写され、中間転写ベルト３０５上に４色分のトナー画像が形成される。次に、転写ローラ３０７に電圧が印加されることで、中間転写ベルト３０５上に形成されたトナー画像が搬送された用紙に転写される。用紙上に形成されたトナー画像は、用紙が定着装置４００を通過し熱と圧力が加えられることで、用紙に定着される。トナー画像が定着された用紙は、排紙ローラ２３０により排紙トレイ３に排出される。

【0040】

電源装置６００は、画像形成装置１の各部に、比較的低圧な駆動用電源と制御用電源とを供給する、低圧電源である。電源装置６００の構成の詳細については、後述する。

【0041】

図２は、画像形成装置１の構成を示すブロック図である。

【0042】

図を参照して、画像形成装置１は、さらに、操作部１１と、制御部（ＣＰＵ部）２０と、不揮発性メモリ２７と、インターフェイス部２９とを備えている。

【0043】

操作部１１は、画像形成装置１の筐体に、ユーザにより操作可能に配置されている。操作部１１には、表示パネル１３が配置されている。表示パネル１３は、例えば、タッチパネルを備えたＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）である。表示パネル１３は、ユーザに案内画面を表示したり、操作ボタンを表示してユーザからのタッチ操作を受け付けたりする。表示パネル１３は、制御部２０のＣＰＵ２１により制御されて表示を行う。操作部１１は、表示パネル１３や操作ボタン（図示せず）などがユーザにより操作されると、その操作に応じた操作信号又は所定のコマンドをＣＰＵ２１に送信する。すなわち、ユーザは、操作部１１に操作を行うことにより、画像形成装置１に種々の動作を実行させることができる。

【0044】

制御部２０は、ＣＰＵ２１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２３と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２５などを有している。制御部２０は、操作部１１、不揮発性メモリ２７、インターフェイス部２９、及び電源装置６００などと共にシステムバスに接続されている。これにより、制御部２０と画像形成装置１の各部とが、信号を送受可能に接続されている。

【0045】

ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２３、ＲＡＭ２５、又は不揮発性メモリ２７などに記憶された制御プログラム２３ａなどを実行することにより、画像形成装置１の種々の動作を制御する。ＣＰＵ２１は、操作部１１から操作信号が送られたり、クライアントＰＣなどから操作コマンドが送信されたりすると、それらに応じた制御プログラム２３ａを実行する。これにより、ユーザによる操作部１１の操作などに応じて、画像形成装置１の動作が行われる。

【0046】

ＲＯＭ２３は、例えばフラッシュＲＯＭ（Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ）である。ＲＯＭ２３には、画像形成装置１の動作を行うために用いられるデータが記憶されている。また、ＲＯＭ２３には、画像形成装置１の種々の動作を行うための制御プログラム（プログラム）２３ａが記憶されている。そのほか、ＲＯＭ２３には、画像形成装置１の機能設定データなどが記憶されていてもよい。ＣＰＵ２１は、所定の処理を行うことにより、ＲＯＭ２３からのデータの読み込みや、ＲＯＭ２３へのデータの書き込みを行う。ＲＯＭ２３は、書換え不可能なものであってもよい。

【0047】

ＲＡＭ２５は、ＣＰＵ２１のメインメモリである。ＲＡＭ２５は、ＣＰＵ２１が制御プログラム２３ａを実行するときに必要なデータを記憶するのに用いられる。

【0048】

不揮発性メモリ２７は、例えばプリント枚数などの寿命状態に関する情報など、画像形成装置１の電源オフ後も維持が必要な情報を記憶する。また、不揮発性メモリ２７は、例えば、インターフェイス部２９を介して外部から送られたジョブのデータなどを記憶する。不揮発性メモリ２７は、画像形成装置１の設定情報や、画像形成装置１の種々の動作を行うための制御プログラムなどを記憶するように構成されていてもよい。不揮発性メモリ２７は、１つのクライアントＰＣ又は複数のクライアントＰＣなどから送信された複数のジョブを記憶可能である。不揮発性メモリ２７は、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）や、フラッシュＲＯＭなどで構成される。

【0049】

インターフェイス部２９は、例えば、ＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）などのハードウェア部と、所定の通信プロトコルで通信を行うソフトウェア部とが組み合わされて構成されている。インターフェイス部２９は、画像形成装置１をＬＡＮなどの外部ネットワークに接続する。これにより、画像形成装置１は、外部ネットワークに接続されているクライアントＰＣなどの外部装置と通信可能になる。画像形成装置１は、クライアントＰＣからジョブを受信可能である。また、画像形成装置１は、画像データを、クライアントＰＣに送信したり、メールサーバなどを介してＥ−ｍａｉｌにより送信したりすることができる。

【0050】

インターフェイス部２９は、無線通信により外部ネットワークに接続可能に構成されていてもよい。インターフェイス部２９は、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）インターフェイスであってもよい。この場合、インターフェイス部２９は、通信ケーブルを介して接続された外部装置と画像形成装置１とを通信可能にする。

【0051】

電源装置６００は、画像形成装置１の筐体の内部に設けられている。電源装置６００は、商用電源に接続され、商用電源を基に画像形成装置１の各部に電力を供給する。

【0052】

現像ユニット３１０Ｙ，３１０Ｍ，３１０Ｃ，３１０Ｋには、それぞれ、不揮発性メモリ３１９Ｙ，３１９Ｍ，３１９Ｃ，３１９Ｋが設けられている。また、トナーボトル３０１Ｙ，３０１Ｍ，３０１Ｃ，３０１Ｋには、それぞれ、不揮発性メモリ３０９Ｙ，３０９Ｍ，３０９Ｃ，３０９Ｋが設けられている。現像ユニット３１０やトナーボトル３０１は、消耗品である。ＣＰＵ２１は、それぞれの消耗品に関する寿命状態などの情報を、これらの不揮発性メモリ３１９Ｙ〜３１９Ｋ，３０９Ｙ〜３０９Ｋに格納する。これにより、各消耗品を取り外して、別の画像形成装置に装着した場合であっても、その消耗品の寿命状態を、その移行先の画像形成装置に反映させることができる。したがって、各消耗品の寿命管理を確実に行い、適正に画像をプリント可能にすることができる。

【0053】

ここで、画像形成装置１は、動作モードとして、例えば通常のプリント機能などを実行する通常動作モードと、通常動作モードの下での動作時よりも省電力化される省エネモード（省エネルギーモード、スリープモード）とを有している。画像形成装置１は、通常動作モードの下での動作時において、例えばプリント機能などが所定期間行われなかったときに、省エネモードに移行する。画像形成装置１は、省エネモードの下での動作時において、例えばプリント機能などを実行する場合、通常動作モードに移行する。このように、一時的に画像形成装置１が使用されない場合などにおいては、画像形成装置１が省エネモードで駆動されるので、画像形成装置１の消費電力を低減することができる。

【0054】

［電源装置６００の構成］

【0055】

次に、電源装置６００の構成について説明する。

【0056】

図３は、電源装置６００の構成を示す回路図である。

【0057】

図を参照して、電源装置６００は、第１の電源６０１と、第２の電源６０２と、第３の電源６０３とを生成する。第１の電源６０１は、例えば２４Ｖの直流電源であり、駆動用電源である。第２の電源６０２は、例えば５Ｖの直流電源であり、制御用電源である。第３の電源６０３は、例えば第２の電源６０２よりも高い、１０Ｖの直流電源である。第３の電源６０３は、第１の電源６０１の過電流保護検出回路６５５を動作させる。

【0058】

電源装置６００は、大まかに、一次側回路部６１０と、共振電源部６２０と、フライバック電源部６３０と、昇圧回路６４０とを有している。また、電源装置６００は、第１制御回路６５１（昇圧制御回路ＣＣ１）と、第２制御回路６５２（共振電源制御回路ＣＣ２）と、第３制御回路６５３（フライバック制御回路ＣＣ３）と、過電流保護検出回路６５５（オペアンプＯＰ１）とを有している。

【0059】

一次側回路部６１０には、整流部６１１が設けられている。整流部６１１には交流電源（Ｖａｃ）１０１が入力される。交流電源１０１は、例えば商用電源であり、日本国内ではＡＣ１００Ｖである。

【0060】

整流部６１１は、４つのダイオードＤ１〜Ｄ４を有している。交流電源１０１の交流電力は、各ダイオードＤ１〜Ｄ４によって全波整流される。これにより直流電力が得られる。

【0061】

一次側回路部６１０は、整流部６１１で得られた直流電力の出力を、略一定の電圧（例えば４００Ｖ）になるように昇圧し、共振電源部６２０に出力する。すなわち、整流部６１１からの直流電力のエネルギーが、リアクトルＬ１に蓄えられる。これは、リアクトルＬ１を介して接続されたＭＯＳ型の電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であるスイッチング素子Ｑ１が一定時間オンにされることにより行われる。リアクトルＬ１は、還流用のダイオードＤ５などを介してコンデンサＣ１に接続されている。その後、スイッチング素子Ｑ１が一定時間オフにされ、リアクトルＬ１に蓄えられたエネルギーがコンデンサＣ１に蓄積される。この繰り返しが行われることにより、昇圧動作が行われる。

【0062】

スイッチング素子Ｑ１の制御は、第１制御回路（昇圧制御回路）６５１により行われる。すなわち、第１制御回路６５１のＰＦＣスイッチング端子ＣＰは、スイッチング素子Ｑ１の制御端子（ゲート端子）に接続されており、ＰＦＣスイッチング端子ＣＰからオン・オフ信号が出力されることでスイッチング素子Ｑ１が動作する。

【0063】

共振電源部６２０は、電流共振型の電源である。共振電源部６２０は、一次側回路部６１０の出力に直列に接続されたスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３と、トランスＴ１と、コンデンサＣ２とを有している。共振電源部６２０において、第２制御回路（共振電源制御回路）６５２は、出力ＣＨとＣＬにより、高電位側のスイッチング素子Ｑ２と低電位側のスイッチング素子Ｑ３とを交互にデューティ５０％でオン・オフする。スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のスイッチングの周波数は、トランスＴ１を経て出力される出力電圧が一定となるように制御される。共振電源部の二次側は、ダイオードＤ６，Ｄ７により全波整流され、コンデンサＣ３により平滑され、出力される。この出力は、駆動用電源である例えば２４Ｖの第１の電源６０１となる（第１の電源６０１が生成される）。

【0064】

また、一次側回路部６１０で昇圧された出力電圧は、フライバック電源部６３０にも出力される。

【0065】

フライバック電源部６３０は、トランスＴ２と、スイッチング素子Ｑ４とを有している。

【0066】

スイッチング素子Ｑ４の制御は、第３制御回路（フライバック制御回路）６５３により行われる。すなわち、第３制御回路６５３のスイッチングオン・オフ端子ＣＦは、スイッチング素子Ｑ４の制御端子（ゲート端子）に接続されており、スイッチングオン・オフ端子ＣＦからオン・オフ信号が出力されることでスイッチング素子Ｑ４が動作する。スイッチング素子Ｑ４は、トランスＴ２を経て出力される出力電圧が一定となるように、第３制御回路６５３による制御に基づいて動作する。

【0067】

フライバック電源部６３０の二次側の出力電圧は、ダイオードＤ９で整流され、コンデンサＣ５で平滑され、出力される。この出力は、画像形成装置１の制御用電源である、例えば５Ｖの第２の電源６０２となる（第２の電源６０２が生成される）。

【0068】

なお、トランスＴ２の補助巻線出力は、ダイオードＤ８で整流され、コンデンサＣ４で平滑され、補助巻線電源（制御電源出力）ＶＳとなる。補助巻線電源ＶＳは、第１制御回路６５１、第２制御回路６５２、及び第３制御回路６５３のそれぞれの電源として、電源端子Ｖｃｃ１，Ｖｃｃ２，Ｖｃｃ３に供給される。

【0069】

ここで、電源装置６００は、第１の電源６０１の出力の短絡等が発生したとき、それを検出して回路が保護されるように動作するように構成されている。

【0070】

すなわち、第１の電源６０１の２４Ｖが出力される経路には、オペアンプＯＰ１を用いて構成される過電流保護検出回路６５５が接続されている。共振電源部６２０の出力電流を抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とで分圧した電圧が、オペアンプＯＰ１のＶ＋端子に入力される。また、電流検出抵抗Ｒ１を挟んだ上で抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５とで分圧した電圧が、Ｖ−端子に入力される。オペアンプＯＰ１は、この２つの電圧を比較し、あらかじめ設定された過電流値以上となったときに、オペアンプＯＰ１の出力がハイ（Ｈ）となる。オペアンプＯＰ１の出力は、トランジスタＱ８に接続されている。トランジスタＱ８は、抵抗Ｒ６を介して第２の電源６０２の出力ライン（５Ｖライン）に接続されたフォトカプラＰＣ１をオン・オフする。フォトカプラＰＣ１の二次側は、第３制御回路６５３のラッチ端子ＬＡに接続されている。

【0071】

オペアンプＯＰ１の出力がハイになると、トランジスタＱ８がオンとなり、フォトカプラＰＣ１がオンとなる。そうすると、ラッチ端子ＬＡがロー（Ｌ）になり、第３制御回路６５３の発信が停止される。これにより、フライバック電源部６３０が停止する。また、これにより補助巻線電源ＶＳが停止して制御回路ＣＣ１，ＣＣ２の電源供給が停止することとなり、トランスＴ１，Ｔ２が停止する。

【0072】

昇圧回路６４０は、動作用スイッチング素子（トランジスタ）Ｑ５〜Ｑ７と、コンデンサ（蓄電器の一例）Ｃ６，Ｃ７と、ダイオード（整流器の一例）Ｄ１０〜Ｄ１２と、抵抗Ｒ８〜Ｔ１１とを有している。昇圧回路６４０は、チャージポンプ回路であり、１０Ｖの第３の電源６０３を生成し出力する。

【0073】

昇圧回路６４０のチャージポンプの発振用ラインは、トランスＴ１の二次側出力の一端とダイオードＤ７のアノードとの間と、動作用スイッチング素子Ｑ５の駆動部（ゲート）との間に接続されている。これにより、ＤＵＴＹ５０％で常に稼働する共振電源によって、動作用スイッチング素子Ｑ５がスイッチング動作を行い、第２の電源６０２の出力である５Ｖが、ダイオードＤ１１，Ｄ１２とコンデンサＣ６，Ｃ７とによって、倍の高さの電圧に昇圧される。

【0074】

ここで、第１の電源６０１の出力が短絡しているときには、共振電源部６２０のダイオードＤ７のカソードの電圧は、０Ｖとなる。その一方で、アノードの電圧は、ファーストリカバリーダイオードＤ７の順方向電圧降下分だけ高くなり、約１Ｖになる。換言すると、第１の電源６０１用のトランスＴ１からダイオードＤ７の順方向電圧降下は、動作用スイッチング素子Ｑ７のオン電圧よりも高くなっている。

【0075】

昇圧回路６４０の発振用のスイッチング素子Ｑ７のベースエミッタ間電圧Ｖｂｅは、約０．６Ｖであり、ダイオードＤ７のアノードの電圧（１Ｖ）よりも低い。そのため、第１の電源６０１の出力が短絡しているときも、スイッチング素子Ｑ７はスイッチングを行うこととなる。すなわち、本実施の形態では、第１の電源６０１の出力が短絡しているときも、昇圧回路６４０は動作し、１０Ｖの第３の電源６０３が出力される。

【0076】

第３の電源６０３は、第１の電源６０１の過電流保護検出回路６５５用のオペアンプＯＰ１の電源にも接続されている。したがって、第１の電源６０１の出力短絡時や短絡起動時においても、あらかじめ設定した電流値を超える電流が流れたときに、過電流保護検出回路６５５が働き、回路が保護される。

【0077】

なお、本実施の形態において、画像形成装置１の動作モードが省エネルギーモードとなるとき、電源装置６００も省エネルギーモードで動作する。すなわち、画像形成装置１が省エネルギーモードとなると、電源装置６００に送られるスリープ信号ＳＬＥＥＰが、通常動作モードに対応するハイ（Ｈ）から、省エネルギーモードに対応するロー（Ｌ）に変化する。スリープ信号ＳＬＥＥＰは、第１制御回路６５１のオン・オフ端子ＳＴ１と、第２制御回路６５２のオン・オフ端子ＳＴ２とに接続されている。スリープ信号ＳＬＥＥＰとしてローがオン・オフ端子ＳＴ１，ＳＴ２に入力されると、制御回路６５１，６５２の出力が停止することにより一次側回路部６１０及び共振電源部６２０の動作が停止する。

【0078】

このように制御回路６５１，６５２の出力が停止することにより、一次側回路部６１０及び共振電源部６２０の動作が停止するが、５Ｖの第２の電源６０２の動作は継続される。しかし、動作用スイッチング素子Ｑ５の発振が停止することによって、昇圧回路６４０の動作が停止するため、１０Ｖの第３の電源６０３は出力されない。したがって、省エネルギーモード時においては、第２の電源６０２は動作し、第１の電源６０１及び第３の電源６０３は動作しないので、確実に省エネルギーの動作状態が維持される。

【0079】

［変型例の説明］

【0080】

図４は、本実施の形態の一変型例に係る電源装置６００ａの構成を示す回路図である。

【0081】

図４に示されるように、チャージポンプ回路に代えて昇圧チョッパ回路を用いた昇圧回路６４０ａが設けられていてもよい。昇圧回路６４０ａは、動作用スイッチング素子Ｑ５と、コンデンサ（蓄電器の一例）Ｃ６と、ダイオード（整流器の一例）Ｄ９，Ｄ１０と、リアクトルＬ２とを有している。動作用スイッチング素子Ｑ５の一端は、リアクトルＬ２を介して第２の電源６０２の出力側ラインに接続されている。

【0082】

昇圧チョッパ回路６４０ａの動作は、次のようである。すなわち、動作用スイッチング素子Ｑ５がオンとなったときにリアクトルＬ２にエネルギーをチャージし、動作用スイッチング素子Ｑ５がオフとなったときにダイオードＤ９を介してコンデンサＣ６にエネルギーをチャージすることにより、第２の電源６０２の出力電圧よりも高い、例えば１０Ｖの第３の電源６０３の出力を得られる。その他の動作は、上述の実施の形態と同様である。

【0083】

［実施の形態における効果］

【0084】

以上のように構成された画像形成装置では、電源装置６００において共振電源部６２０のトランスＴ１の出力パルスを利用し、制御用の第２の電源６０２の出力電圧を昇圧して、共振電源部６２０の動作に同期し、第１の電源６０１の過電流保護検出回路６５５を機能させる。したがって、第１の電源６０１の出力短絡時にも動作可能で、共振電源部６２０のオフ時には、第２の電源６０２についての損失が発生しないようにして、第２の電源６０２から昇圧された第１の電源６０１の過電流保護検出回路用の電源を安価に生成できる。換言すると、第２の電源６０２を昇圧した第３の電源６０３を第１の電源６０１の過電流保護回路用の電源に使用することで、駆動用電源の短絡起動時も含めて、回路を保護することができる。また、省エネルギー動作時において、第１の電源６０１のオフ時にそれに同期して同期して昇圧回路６４０が停止するので、第２の電源６０２の損失がなくなり、確実に省エネルギーモードの効果が得られる。

【0085】

また、本実施の形態では、駆動用電源が第１の電源６０１であり、第１の電源６０１は、電源動作時は常にＤＵＴＹ５０％の正弦波にて発振しているものである。したがって、第３の電源６０３が、トランスＴ１の出力パルスを利用し、第２の電源６０２の出力電圧を昇圧した電圧を生成し、第３の電源を駆動用電源の過電流保護回路に供給することができる。

【0086】

［その他］

【0087】

画像形成装置としては、モノクロ／カラーの複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などいずれであってもよい。また、画像形成装置は、スキャナ機能、複写機能、プリンタとしての機能、ファクシミリ機能、データ通信機能、及びサーバ機能を備えたＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）であってもよい。スキャナ機能では、セットされた原稿の画像を読み取ってそれをＨＤＤ等に蓄積する。複写機能では、さらにそれを用紙等に印刷（プリント）する。プリンタとしての機能では、ＰＣ等の外部端末から印刷指示を受けるとその指示に基づいて用紙に印刷を行う。ファクシミリ機能では、外部のファクシミリ装置等からファクシミリデータを受信してそれをＨＤＤ等に蓄積する。データ通信機能では、接続された外部機器との間でデータを送受信する。サーバ機能では、複数のユーザでＨＤＤ等に記憶したデータなどを共有可能にする。

【0088】

画像形成装置は、電子写真方式により画像を形成するものに限られず、例えばいわゆるインクジェット方式により画像を形成するものであってもよい。

【0089】

上述の実施の形態における処理は、ソフトウェアによって行っても、ハードウェア回路を用いて行ってもよい。

【0090】

上述の実施の形態における処理を実行するプログラムを提供することもできるし、そのプログラムをＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録してユーザに提供することにしてもよい。プログラムはインターネットなどの通信回線を介して、装置にダウンロードするようにしてもよい。上記のフローチャートで文章で説明された処理は、そのプログラムに従ってＣＰＵなどにより実行される。

【0091】

本発明は、画像形成装置に限らず、他種の装置や、それに用いられる電源装置に広く適用可能である。

【0092】

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0093】

１ 画像形成装置
２０ 制御部
１０１ 交流電源
６００ 電源装置（電源制御装置の一例）
６０１ 第１の電源
６０２ 第２の電源
６０３ 第３の電源
６１０ 一次側回路部
６１１ 整流部
６２０ 共振電源部
６３０ フライバック電源部
６４０ 昇圧回路
６５５ 過電流保護検出回路
Ｃ６，Ｃ７ コンデンサ（蓄電器の一例）
Ｄ９〜Ｄ１２ ダイオード（整流器の一例）
Ｌ２ リアクトル
Ｑ５〜Ｑ７ 動作用スイッチング素子
Ｔ１，Ｔ２ トランス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】