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(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】
(24)【登録日】2024-04-08
(45)【発行日】2024-04-16
(54)【発明の名称】電源装置及び画像形成装置
(51)【国際特許分類】
H02M 3/28 20060101AFI20240409BHJP
H02M 7/12 20060101ALI20240409BHJP
【ＦＩ】
H02M3/28 B
H02M3/28 K
H02M7/12 Q
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020109883
(22)【出願日】2020-06-25
(65)【公開番号】P2022007135
(43)【公開日】2022-01-13
【審査請求日】2023-04-12
(73)【特許権者】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 崇彦
【審査官】柳下 勝幸
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－００８５９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１９１４８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０２７７７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０９０５５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１７２９７３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ３／２８
Ｈ０２Ｍ ７／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
商用電源から入力される交流電圧を第１直流電圧に変換する電源装置であって、前記交流電圧の力率を改善する力率改善手段と、
前記力率改善手段が出力する第２直流電圧を前記第１直流電圧に変換する変換手段と、 前記交流電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段の検出値に基づき、前記電源装置の起動又は停止を制御する制御手段と、
前記電圧検出手段による検出値を補正する電圧補正コンデンサと、を有し、
前記電圧補正コンデンサとダイオードとは、前記力率改善手段の高電位側に直列に接続され、
前記電圧補正コンデンサと前記ダイオードの間と、前記電圧検出手段及び前記制御手段のグランドが抵抗で接続され、
前記ダイオードのカソードは、前記電圧検出手段に接続されている
電源装置。
【請求項2】
前記電圧検出手段は、前記力率改善手段に入力される前記交流電圧を、前記力率改善手段の高電位側で検出し、前記電圧補正コンデンサは、前記力率改善手段の高電位側に接続されている
請求項１に記載の電源装置。
【請求項3】
前記電圧検出手段は、ＡＣＬ、又はＡＣＮの少なくとも一方を検出する請求項１又は２に記載の電源装置。
【請求項4】
前記変換手段に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の検出値を補正する電流補正コンデンサと、を有する
請求項１乃至３の何れか１項に記載の電源装置。
【請求項5】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の電源装置を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、電源装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、電源装置の定格入力電圧よりも低い電圧入力状態において 電源装置の起動及び停止を安定して行うために電源装置に入力される交流電圧を検出して監視する技術が知られている。
【0003】
また、電源装置の起動及び停止を安定して行うために、オペアンプや複数のカレントミラー回路等を搭載したバイアス回路により、入力される交流電圧を検出し、起動及び停止にヒステリシス特性を持たせる構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１の構成では、消費電力を増大させる場合がある。
【0005】
本発明は、消費電力を増大させることなく、低電圧入力状態で電源装置を安定して起動及び停止させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様に係る電源装置は、商用電源から入力される交流電圧を第１直流電圧に変換する電源装置であって、前記交流電圧の力率を改善する力率改善手段と、前記力率改善手段が出力する第２直流電圧を前記第１直流電圧に変換する変換手段と、前記交流電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の検出値に基づき、前記電源装置の起動又は停止を制御する制御手段と、前記電圧検出手段による検出値を補正する電圧補正コンデンサと、を有し、前記電圧補正コンデンサとダイオードとは、前記力率改善手段の高電位側に直列に接続され、前記電圧補正コンデンサと前記ダイオードの間と、前記電圧検出手段及び前記制御手段のグランドが抵抗で接続され、前記ダイオードのカソードは、前記電圧検出手段に接続されている。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、消費電力を増大させることなく、低電圧入力状態で電源装置を起動及び停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１実施形態に係る電源装置１の回路構成例の図である。
【図2】整流ブリッジダイオードとＰＦＣ回路間での電位の波形例の図である。
【図3】省エネモードから非省エネモードへの遷移の電位波形の一例の図である。
【図4】省エネモードから非省エネモードへの遷移の電位波形の他の例の図である。
【図5】第１比較例に係る電源装置における停止と起動の繰り返し挙動を示す図であり、（ａ）は５Ｖ負荷への電圧供給の図、（ｂ）は２４Ｖ負荷への電圧供給の図、（ｃ）は低電圧入力状態の図、（ｄ）はＤＣ／ＤＣコンバータ入力電圧の図である。
【図6】第２比較例に係る電源装置の構成の図である。
【図7】トランジスタのオン及び／又はオフの特性例の図である。
【図8】１００Ｖａｃ入力状態で省エネモードでの電位波形を示す図である。
【図9】１００Ｖａｃ入力状態で非省エネモードでの電位波形を示す図である。
【図10】１００Ｖａｃ入力状態で省エネモードでの電位波形を示す図である。
【図11】１００Ｖａｃ入力状態で非省エネモードでの電位波形を示す図である。
【図12】６８Ｖａｃ入力状態で省エネモードでの電位波形を示す図である。
【図13】６８Ｖａｃ入力状態で非省エネモードでの電位の波形を示す図である。
【図14】第２実施形態に係る電源装置の回路構成例の図である。
【図15】第３実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。なお、各図面において、同一の構成部には同一符号を付し、重複した説明を適宜省略する。また以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置を例示するものであって、本発明を以下に示す実施形態に限定するものではない。以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張している場合がある。
【0010】
実施形態では、商用電源から電源装置に入力される交流電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段の検出値に基づき、電源装置の起動又は停止を制御する制御手段とを有し、電圧検出手段による検出値を電圧補正コンデンサにより補正する。
【0011】
これにより低電圧入力状態で電源装置を省エネモードから非省エネモードに遷移させる際に、制御手段に接続されたトランジスタがオフになることを防ぎ、電源装置が停止と起動を繰り返すような不安定な挙動を示すことなく、電源装置を安定して起動及び停止させる。
【0012】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態に係る電源装置１について説明する。
まず、第１実施形態に係る電源装置１について説明する。
【0013】
＜電源装置１の構成例＞
図１は、電源装置１の回路構成の一例を説明する図である。図１に示すように、電源装置１は、電圧検出部１１と、ＰＦＣ回路１２と、大型アルミ電解コンデンサ１３と、ＤＣ／ＤＣ（Direct Current／Direct Current）コンバータ１４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６と、コンデンサＣ１０とを有する。
図１は、電源装置１の回路構成の一例を説明する図である。図１に示すように、電源装置１は、電圧検出部１１と、ＰＦＣ回路１２と、大型アルミ電解コンデンサ１３と、ＤＣ／ＤＣ（Direct Current／Direct Current）コンバータ１４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６と、コンデンサＣ１０とを有する。
【0014】
電源装置１は、例えば４００Ｗ程度以上の容量を有する電源装置である。電源装置１は、商用電源２から整流ブリッジダイオードＤＢ１を介して入力される交流電圧を、ＰＦＣ（Power Factor Correction；力率改善回路）１２により直流の高電圧に変換する。そして、変換後の高電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ１４、又はＤＣ／ＤＣコンバータ１６により、所定の電圧値の出力直流電圧（第１直流電圧の一例）にさらに変換して抵抗負荷に供給する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６における接点Ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４のＰＦＣ回路１２側にある接点Ａに接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６における接点Ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４のＰＦＣ回路１２側にある接点Ｂに接続される。
【0015】
例えば、ＰＦＣ回路１２は、交流電圧が１００Ｖ系統であれば２００～４００Ｖｄｃに変換し、交流電圧が２００Ｖ系統であれば４００Ｖｄｃ程度に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４はこれを５Ｖｄｃに変換し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は２４Ｖｄｃ等に変換できる。
【0016】
また、動作モードとして、ＰＦＣ回路１２及びＤＣ／ＤＣコンバータ１６を停止しＤＣ／ＤＣコンバータ１４のみ動作させて消費電力を抑制する省エネモードと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６、及びＰＦＣ回路１２が動作する非省エネモードの少なくとも２つの動作モードを有する。
【0017】
上記の電圧検出部１１は、商用電源２から入力される交流電圧を検出する電圧検出手段の一例である。電圧検出部１１は、整流ブリッジダイオードＤＢ１の前段で、入力される交流電圧を常時検出し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が備える制御部１４１に検出値を出力する。また電圧検出部１１は、ＰＦＣ回路１２に入力される交流電圧を、ＰＦＣ回路１２の高電位側で検出できる。また電圧検出部１１は、ＡＣＬ、又はＡＣＮの少なくとも一方を検出できる。なお、ＡＣＬとは商用電源２の入力端子の種類がライブ型のものをいい、ＡＣＮとは商用電源２の入力端子の種類がニュートラル型のものをいう。
【0018】
ＰＦＣ回路１２は、力率を改善させる力率改善手段の一例である。ＰＦＣ回路１２は、商用電源２から入力される交流電圧を所定電圧値の直流電圧（第２直流電圧の一例）に昇圧変換し、変換後の直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ１４，１６に出力する。スイッチング電源装置のようなコンデンサインプット方式の整流回路では、大型アルミ電解コンデンサ等の平滑化手段の充電期間しか入力電流が流れない。その際の入力電流は、実効値に対して数倍のピーク値を持ったパルス状の電流となり、正弦波から大きく歪む（力率は０．５程度）ことで、高調波電流が発生する場合がある。力率改善回路を使用すると、入力電流を正弦波に近付けることができるため（０．９９程度の力率）、電源装置における高調波電流対策等において好適となる。
【0019】
大型アルミ電解コンデンサ１３は、充電機能やノイズを吸収する機能等を有する平滑コンデンサの一例である。大型アルミ電解コンデンサ１３は、例えばアルミニウム箔の表面に酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を生成させて、この酸化物を誘電体として用いたものである。一般のコンデンサと比較して充電量が多く、また小型のものから大型のものまで作製できる等の利点がある。大型アルミ電解コンデンサ１３をＤＣ／ＤＣコンバータ１４，１６の前段に設けることで、ノイズ低減効果等が得られる。
【0020】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１４及びＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、それぞれＰＦＣ回路１２による変換電圧を出力直流電圧に変換する変換手段の一例である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４はフライバック方式（非共振型）で構成され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は電流共振型、又は非電流共振型で構成されている。またＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、制御部１４１を有する。
【0021】
制御部１４１は、電圧検出部１１の検出値に基づき、電源装置１の起動又は停止を制御する制御手段の一例である。制御部１４１の機能は電気回路で実現される他、これらの機能の一部をソフトウェア（ＣＰＵ；Central Processing Unit）によって実現することもできる。また複数の回路又は複数のソフトウェアによってこれらの機能が実現されてもよい。
【0022】
また図１に示した電位ＶＬ，ＶＮは、商用電源２と整流ブリッジダイオードＤＢ１との間での電位を示す。また電位Ｖａは整流ブリッジダイオードＤＢ１後の電位を示し、電位ＶｂはトランジスタＱ１のゲート・ソース間電位を示す。
【0023】
コンデンサＣ１０は、整流ブリッジダイオードＤＢ１とＰＦＣ回路１２の間に設けられ、電圧検出部１１による検出値を補正する電圧補正コンデンサの一例である。コンデンサＣ１０は、ＰＦＣ回路１２の入力部高電位側に接続されている。コンデンサＣ１０と補正抵抗Ｒ１０は、１次側仮想ＧＮＤ１４２に直列接続し、コンデンサＣ１０と補正抵抗Ｒ１０の接続点がダイオードＤ１０を介して抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点に繋がるように構成されている。補正抵抗Ｒ１０はコンデンサＣ１０とダイオードＤ１０の接続点と、電圧検出部１１及び制御部１４１のグランド間に接続されている。
【0024】
＜電源装置１の動作例＞
次に、電源装置１の動作について説明する。
図２は、整流ブリッジダイオードＤＢ１とＰＦＣ回路１２の間における電位Ｖａの波形の一例を示す図である。破線のグラフ２１は、電源装置１の動作モードが省エネモードである場合の電位Ｖａの波形を示し、実線のグラフ２２は、電源装置１の動作モードが非省エネモードである場合の電位Ｖａの波形を示している。
次に、電源装置１の動作について説明する。
図２は、整流ブリッジダイオードＤＢ１とＰＦＣ回路１２の間における電位Ｖａの波形の一例を示す図である。破線のグラフ２１は、電源装置１の動作モードが省エネモードである場合の電位Ｖａの波形を示し、実線のグラフ２２は、電源装置１の動作モードが非省エネモードである場合の電位Ｖａの波形を示している。
【0025】
グラフ２１に示されるように、省エネモードでは、電位Ｖａの波形は、入力される交流電圧が全波整流され、大型アルミ電解コンデンサ１３で平滑された直流電圧波形となる。一方、グラフ２２に示されるように、非省エネモードでは、電位Ｖａの波形は、入力される交流電圧が全波整流された交流電圧波形となる。
【0026】
省エネモードから非省エネモードに遷移する際に、整流ブリッジダイオードＤＢ１の後段で、全波整流された交流電圧波形でコンデンサＣ１０を流れる電流により補正抵抗Ｒ１０両端に発生する電圧を、ダイオードＤ１０で入力電圧を監視している抵抗Ｒ１，Ｒ２の電位Ｖｂに重畳する。これにより、省エネモードから非省エネモードに遷移する際に、トランジスタＱ１がオフになることを回避できる。
【0027】
図３は、低電圧６８Ｖａｃ入力状態で省エネモードから非省エネモードに遷移する際の電位波形の一例を示す図である。図３は、オシロスコープ等の計測器により観測した波形を示している（以下の波形を示す図においても同様）。
【0028】
図３において、波形３１は電位ＶＬの波形を示し、波形３２は電位ＶＮの波形を示し、波形３３は電位Ｖｂの波形を示し、波形３４は入力電流を示している。
【0029】
図３における電位Ｖｂは約２．０Ｖであり、省エネモードの際の電位Ｖｂの１．５Ｖに対して上昇しており、電源装置１としての起動特性が改善されていることが分かる。電圧補正手段としてコンデンサＣ１０を用いることで、省エネモードでは、電位Ｖａが直流電圧波形になっている際には電力の損失はない。また電圧補正手段としてオペアンプ等の電力消費素子を用いると、電力消費素子自体が電力を消費し、また電力消費素子への電力供給を遮断するためのスイッチの制御にも電力を消費する。電圧補正手段としてコンデンサＣ１０を用いると、このような電力の消費もなくすことができる。
【0030】
一方、動作モードが非省エネモードでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の起動による急激な負荷増大により、ＰＦＣ回路１２は安定動作状態になるまで不安定にスイッチ停止を繰り返すため、ＰＦＣ回路１２入力段の交流電圧制御分が増える。このため、動作モードが省エネモードから非省エネモードに遷移する期間における交流電圧成分は多くなり、抵抗Ｒ２と並列に設けられたツェナーダイオードＺＤ１でクランプされるほど、電位Ｖｂが約１５Ｖまで上昇する。この間に急激な負荷増大による入力電圧の低下があっても確実に安定動作へ移行できる。ここで、図４は、動作モードが省エネモードから非省エネモードへの遷移期間における電位Ｖｂを示している。
【0031】
【0032】
（第１比較例）
電源装置が起動可能な程度の低電圧入力状態で、電源装置が省エネモードから非省エネモードに遷移する場合に、電源装置が不安定に停止と起動を繰り返す場合がある。図５は、このような第１比較例に係る電源装置における停止と起動の繰り返し挙動を説明する図である。（ａ）は５Ｖの負荷への電圧供給を示す図、（ｂ）は２４Ｖの負荷への電圧供給を示す図、（ｃ）は電源装置の低電圧入力状態を示す図、（ｄ）はＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧を示す図である。
電源装置が起動可能な程度の低電圧入力状態で、電源装置が省エネモードから非省エネモードに遷移する場合に、電源装置が不安定に停止と起動を繰り返す場合がある。図５は、このような第１比較例に係る電源装置における停止と起動の繰り返し挙動を説明する図である。（ａ）は５Ｖの負荷への電圧供給を示す図、（ｂ）は２４Ｖの負荷への電圧供給を示す図、（ｃ）は電源装置の低電圧入力状態を示す図、（ｄ）はＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧を示す図である。
【0033】
図５に示すように、電源装置が低電圧入力状態の場合（図５（ｃ））に、省エネモードから非省エネモードに遷移すると、電源装置が停止と起動を繰り返す（図５（ａ）、（ｂ））場合がある。このような現象を防止するためには、ヒステリシス特性を持った電圧検出部を用い、検出値に基づき電源装置をオン及び／又はオフする構成を設けることが好ましい。しかし、この構成では、省エネ状態で前述のヒステリシス特性を持った電圧検出部を動作させておく方が好ましいため、常時損失を発生させて省エネ電力に影響を与える。
【0034】
（第２比較例）
次に、第２比較例に係る電源装置１Ｘについて説明する。ここで、電圧検出手段が大型アルミ電解コンデンサの後段に配置されると、電源装置が省エネモードで動作している際に、交流電圧が急激に変化すると追従が遅れる場合がある。そのため、ＰＦＣ回路を有する電源装置では、整流ブリッジダイオードの前段で交流電圧を検出する場合が多い。
次に、第２比較例に係る電源装置１Ｘについて説明する。ここで、電圧検出手段が大型アルミ電解コンデンサの後段に配置されると、電源装置が省エネモードで動作している際に、交流電圧が急激に変化すると追従が遅れる場合がある。そのため、ＰＦＣ回路を有する電源装置では、整流ブリッジダイオードの前段で交流電圧を検出する場合が多い。
【0035】
図６は、第２比較例に係る電源装置１Ｘの構成を説明する図である。なお、実施形態に係る電源装置１と同様の機能を有する構成部には、便宜上、同じ部品番号を付している。
【0036】
図６に示すように、電源装置１Ｘは、図１に示した電源装置１と同様に整流ブリッジダイオードＤＢ１の前段で交流電圧を検出する構成である。但し、電源装置１と比較して、整流ブリッジダイオードＤＢ１とＰＦＣ回路１２の間にコンデンサＣ１０を設けていない。
【0037】
電源装置１Ｘは、オペアンプ等を用いずに単純化した回路であるため、省エネモードの際の消費電力は抑制される。しかしヒステリシス特性を持たないため、特に省エネモードから非省エネモードに遷移する期間に、以下の（１）及び（２）の要因で挙動が不安定となる場合がある。
（１）電圧検出部１１は、電位ＶＮ又はＶＬを抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧し、コンデンサＣ１で平滑化した電圧をトランジスタＱ１のゲート・ソース間に印加して、トランジスタＱ１をオン及び／又はオフさせる。ここで、図７は、トランジスタＱ１のオン及び／又はオフの特性の一例を示す図である。トランジスタＱ１はヒステリシス性がなく温度依存するもので、図７に示すように、ＶＧＳオンスレッシュ近傍領域５１では、コンマ数Ｖのゲート・ソース間電位変動があれば容易にオン及び／又はオフの相互への遷移が発生する。
（２）電圧検出部１１は、電位ＶＮ及びＶＬのそれぞれと１次仮想ＧＮＤ１４２間の電位差Ｖｋを抵抗Ｒ１，Ｒ２により監視している（図６参照）。
（１）電圧検出部１１は、電位ＶＮ又はＶＬを抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧し、コンデンサＣ１で平滑化した電圧をトランジスタＱ１のゲート・ソース間に印加して、トランジスタＱ１をオン及び／又はオフさせる。ここで、図７は、トランジスタＱ１のオン及び／又はオフの特性の一例を示す図である。トランジスタＱ１はヒステリシス性がなく温度依存するもので、図７に示すように、ＶＧＳオンスレッシュ近傍領域５１では、コンマ数Ｖのゲート・ソース間電位変動があれば容易にオン及び／又はオフの相互への遷移が発生する。
（２）電圧検出部１１は、電位ＶＮ及びＶＬのそれぞれと１次仮想ＧＮＤ１４２間の電位差Ｖｋを抵抗Ｒ１，Ｒ２により監視している（図６参照）。
【0038】
ここで、図８は、電圧１００Ｖａｃ入力状態で省エネモードでの電位ＶＮ及びＶＬの波形を示す図である。波形８１は電位ＶＬと１次仮想ＧＮＤ１４２間の電位差波形を示し、波形８２は電位ＶＮと１次仮想ＧＮＤ１４２間の電位差波形を示し、波形８３は波形８１と波形８２の差分（電位ＶＬと電位ＶＮの間における電圧１００Ｖの正弦波）を示し、波形８４は入力電流を示している。
【0039】
省エネモードでは、ＰＦＣ回路１２（図６参照）が停止してコンデンサインプット方式として動作しており、狭い導通角で入力電流が流れる。この期間のみ整流ブリッジダイオードＤＢ１は導通し、１次側仮想ＧＮＤ１４２と電位ＶＮ及びＶＬのそれぞれと間の電位差は、整流ブリッジダイオードＤＢ１を構成するダイオード１個分程度の電圧低下となる。入力電流が流れない期間は、整流ブリッジダイオードＤＢ１後の１次側回路は、電位ＶＬの地点、電位ＶＮの地点及びＧＮＤに対し、電気的に接続されていないため、電位的には不安定な状態になる。図８における電流の波形８４が０Ａの区間（平らな波形の区間）が該当する。
【0040】
図９は、電圧１００Ｖａｃ入力状態で非省エネモードでの電位ＶＮ及びＶＬの波形を示す図である。波形９１は電位ＶＬと１次仮想ＧＮＤ１４２間の電位差波形を示し、波形９２は電位ＶＮと１次仮想ＧＮＤ１４２間の電位差波形を示し、波形９３は波形８１と波形８２の差分（電位ＶＬと電位ＶＮの間における電圧１００Ｖの正弦波）を示し、波形９４は入力電流を示している。省エネモードから非省エネモードへの遷移時にはＰＦＣ回路１２は動作するため、図９に示すように、入力電流は全角導通に近い幅で広がる。
【0041】
図１０は、電圧１００Ｖａｃ入力状態で省エネモードでの電位Ｖｂの波形を示す図である。波形１０１は電位ＶＬと１次仮想ＧＮＤ１４２間の電位差波形を示し、波形１０２は電位ＶＮと１次仮想ＧＮＤ１４２間の電位差波形を示し、波形１０３は電位Ｖｂの波形を示し、波形１０４は入力電流を示している。１次側仮想ＧＮＤ１４２からみた電位ＶＮ及びＶＬの電位差Ｖｋは約７９Ｖであり、電位差Ｖｋを抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２で分圧した電位Ｖｂ（すなわち、トランジスタＱ１のゲート・ソース間電位）の電位差は約２．３Ｖとなっている。
【0042】
図１１は、電圧１００Ｖａｃ入力状態で非省エネモードでの電位Ｖｂの波形を示す図である。波形１１１は電位ＶＬと１次仮想ＧＮＤ１４２間の電位差波形を示し、波形１１２は電位ＶＮと１次仮想ＧＮＤ１４２間の電位差波形を示し、波形１１３は電位Ｖｂの波形を示し、波形１１４は入力電流を示している。１次側仮想ＧＮＤ１４２は電位ＶＮ及びＶＬと等しくなる期間が増え、電位差Ｖｋの実効値及び平均値はともに省エネモード時よりも低下して約７０Ｖとなる。電位差Ｖｋを分圧した電位Ｖｂも約１．７Ｖと低下する。
【0043】
電圧１００Ｖａｃ入力状態では、省エネモードから非省エネモードに遷移する際に電位Ｖｂが低下しても動作し続けるが、電圧検出部１１（図６参照）は電源装置１Ｘの定格入力電圧よりも低い値（例えば６８Ｖａｃ付近）で電源装置１Ｘが動作するように予め設定される。この設定電圧付近では電源装置１Ｘの動作に影響がでる。
【0044】
図１２は、低電圧６８Ｖａｃ入力状態で省エネモードでの電位Ｖｂの波形を示す図である。波形１２１は電位ＶＬと１次仮想ＧＮＤ１４２間の電位差波形を示し、波形１２２は電位ＶＮと１次仮想ＧＮＤ１４２間の電位差波形を示し、波形１２３は電位Ｖｂの波形を示し、波形１２４は入力電流を示している。
【0045】
また図１３は、低電圧６８Ｖａｃ入力状態で非省エネモードでの電位Ｖｂの波形を示す図である。波形１３１は電位ＶＬと１次仮想ＧＮＤ１４２間の電位差波形を示し、波形１３２は電位ＶＮと１次仮想ＧＮＤ１４２間の電位差波形を示し、波形１３３は電位Ｖｂの波形を示し、波形１３４は入力電流を示している。
【0046】
図１２に示すように、省エネモード時には電位Ｖｂは約１．５Ｖになり、図１３に示すように、非省エネモード時には電位Ｖｂは約１．１Ｖになる。このように電位が下がることで、図６に示したトランジスタＱ１のオン及び／又はオフの特性により、トランジスタＱ１はオフになる場合がある。トランジスタＱ１がオフになると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４及びＰＦＣ回路１２が停止して、整流ブリッジダイオードＤＢ１に電流が流れなくなるため、電位差Ｖｋは上昇する。そうすると、トランジスタＱ１は再度オンになり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４及びＰＦＣ回路１２は再度起動して、整流ブリッジダイオードＤＢ１に電流が流れ、電位差Ｖｋは低下してトランジスタＱ１はオフになる。これが繰り返され、電源装置１Ｘが起動と停止の動作を繰り返す場合がある。
【0047】
＜電源装置１の作用効果＞
次に電源装置１の作用効果について説明する。本実施形態では、商用電源から電源装置に入力される交流電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段の検出値に基づき、電源装置の起動又は停止を制御する制御手段とを有し、電圧検出手段による検出値を電圧補正コンデンサ（コンデンサＣ１０）により補正する。
次に電源装置１の作用効果について説明する。本実施形態では、商用電源から電源装置に入力される交流電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段の検出値に基づき、電源装置の起動又は停止を制御する制御手段とを有し、電圧検出手段による検出値を電圧補正コンデンサ（コンデンサＣ１０）により補正する。
【0048】
これにより、低電圧入力状態で電源装置を省エネモードから非省エネモードに遷移させる際にトランジスタＱ１がオフになることを防げるため、電源装置が停止と起動を繰り返すような不安定な挙動を示すことなく、電源装置を安定して起動及び停止させることができる。例えば、消費電力を増大させることなく、低電圧入力状態で電源装置を起動及び停止させることができる。また、オペアンプ等の電力を消費する素子を使用しないため、消費電力の増大も防ぐことができる。
【0049】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る電源装置１ａについて説明する。本実施形態では、変換手段に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段の検出値を電流補正コンデンサにより補正することで、変換手段に流れる電流を安定して検出し、電源装置を過電流等から保護する。
次に、第２実施形態に係る電源装置１ａについて説明する。本実施形態では、変換手段に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段の検出値を電流補正コンデンサにより補正することで、変換手段に流れる電流を安定して検出し、電源装置を過電流等から保護する。
【0050】
【0051】
電流検出部１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に流れる電流を検出する電流検出手段の一例である。
【0052】
コンデンサＣ１０ａは、整流ブリッジダイオードＤＢ１とＰＦＣ回路１２の間に設けられ、電流検出部１５による検出値を補正する電流補正コンデンサの一例である。コンデンサＣ１０ａは、ＰＦＣ回路１２の入力高電位側に接続されている。コンデンサＣ１０ａと、補正抵抗Ｒ１０ａは、１次側仮想ＧＮＤ１４２に直列接続するように構成されている。補正抵抗Ｒ１０ａは、コンデンサＣ１０ａとダイオードＤ１０ａの間に設けられている。またダイオードＤ１０ａのカソードＣｔｈは、電流検出部１５に接続されている。
【0053】
電源装置１ａは、省エネモードから非省エネモードに遷移する際に、コンデンサＣ１０ａにより制御部１４１の過電流保護検知端子に電圧重畳を行うことにより、電流検出部１５による検出値を補正することができる。これにより、非省エネモード時の過電流保護動作値を省エネモード時と同程度の動作値にすることができ ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を動作モードによらない電流検出範囲での過電流保護ができる。
【0054】
なお、図１４では、第１実施形態で示した電圧検出部を有さない構成を示したが、電源装置１ａが電源装置１ａを有する構成にすることもできる。
【0055】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る画像形成装置１００について説明する。
次に、第３実施形態に係る画像形成装置１００について説明する。
【0056】
図１５は、画像形成装置１００の構成の一例を説明する図である。
【0057】
画像形成装置１００は、コピー機能、ＦＡＸ機能、プリント機能、スキャナ機能、また、入力画像（スキャナ機能による読み取り原稿や、プリンタ機能あるいはＦＡＸ機能により入力された画像）を保存や配信する機能等を複合して有するいわゆるＭＦＰ（Multi Functional Periphearl／Printer）と称される複合機である。
【0058】
また、画像形成装置１００は、ＰＣ（Personal Computer）等の外部装置とも通信可能であり、外部装置から受信した指示に応じた動作を行うこともできる。なお、実施形態において、画像形成装置１００で処理される「画像」には画像データだけでなく、画像データが含まれていないデータ、つまりテキスト情報のみのデータも含むものとする。
【0059】
画像形成装置１００は、帯電された感光体表面が選択的に露光されることにより書き込まれた静電潜像に、トナーを付着させ、付着させたトナーを用紙等の記録媒体に転写する、いわゆる電子写真方式の画像形成装置である。
【0060】
画像形成装置１００は、図１５に示すように、操作パネル１０と、起動スイッチ２０と、コントローラ３０と、読取部４０と、エンジン制御部５と、プリンタユニット６と、給紙カセット７Ａ，７Ｂと、搬送ユニット８と、電源装置１とを有する。
【0061】
操作部である操作パネル１０は、利用者の操作に応じた各種の入力を受け付けるとともに、各種の情報（例えば受け付けた操作を示す情報、画像形成装置１００の動作状況を示す情報、画像形成装置１００の設定状態を示す情報など）を表示する。操作パネル１０は、一例としてタッチパネル機能を搭載した液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Cristal Display）で構成されるが、これに限られるものではない。例えばタッチパネル機能が搭載された有機ＥＬ（Electro-Luminescence）表示装置で構成されてもよい。さらに、これに加えて又はこれに代えて、ハードウェアキー等の操作部やランプ等の表示部を設けることもできる。
【0062】
起動スイッチ２０は、画像形成装置１００の電源がオフの状態でユーザによって押圧されると、画像形成装置１００を起動する。また画像形成装置１００が起動した状態、つまり電源がオンの状態でユーザによって押下されると、画像形成装置をオフ状態とする。このように起動スイッチ２０は、ユーザが押圧することによって画像形成装置１００をオン／オフしてもよいがこれに限られず、外部装置から受信した指示に基づき画像形成装置１００をオン／オフしてもよい。
【0063】
コントローラ３０は、画像形成装置１００を統括的に制御する。一例として操作パネル１０が受け付けた操作や情報に応じた動作を、画像形成装置１００に実行させる。その他の例として、ＰＣ等の外部機器から画像形成装置１００が受け付けた指示等を画像形成装置１００に実行させる。さらにその他の例として、特定の条件を検知した場合、例えば起動スイッチ２０の押下を検知した場合、さらにその他の例として、画像形成装置１００に発生した異常を検知した場合等に、あらかじめ決められた動作を画像形成装置１００に実行させる。
【0064】
コントローラ３０の具体例としては、画像形成装置１００を統括的に制御する回路を搭載したコントローラボードである。この回路には、一例としてＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Randam Access Memory）が搭載されており、ＣＰＵが、ＲＡＭを作業領域として、ＲＯＭやＨＤＤ（Hard Disk Drive）に記憶されたプログラムを実行することによって、画像形成装置１００を制御する。
【0065】
読取部４０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）４１とスキャナ部４２とを有する。ＡＤＦ４１は、ＡＤＦ４１上に置かれた原稿を順次し搬送し光学的に読み取り画像データを生成する。スキャナ部４２は、透明な原稿台の上に原稿を固定し、固定された原稿を光学的に読み取り画像データを生成する。
【0066】
エンジン制御部５は、読取部４０により生成された画像データに基づき、プリンタユニット６や搬送ユニット８を制御する制御信号を生成する。エンジン制御部５の具体例としては、画像データに基づき制御信号を生成するための回路基板である。
【0067】
画像形成部であるプリンタユニット６は、感光体としての感光体ドラム６１と、感光体ドラム６１の外表面を帯電させる帯電部材６２と、読取部４０により読み取られた画像データに基づいて、帯電された感光体ドラム６１上を露光して、感光体上に静電潜像を書き込む書込みユニット６３と、書き込まれた潜像をトナーで現像する現像部材６４と、トナー画像を形成する記録媒体を搬送する搬送ベルト６５と、記録媒体上のトナーを記録媒体に定着させる定着部６６とを有し、記録媒体上にトナー画像を形成する。
【0068】
給紙カセット７Ａ、７Ｂは画像形成前の記録媒体を収納する。図１５においては一例として二つの給紙カセットを有し、それぞれにサイズの異なる記録媒体を収納しているが、一つであっても良いし、三つ以上であってもよい。
【0069】
給紙搬送部としての搬送ユニット８は、各種ローラを有し、給紙カセット７Ａ、給紙カセット７Ｂに収納された記録媒体をプリンタユニット６に搬送する。なお、図１５における矢印Ｃは、記録媒体の搬送方向を示している。
【0070】
電源装置１は、入力電圧を所望の出力電圧に変換し、画像形成装置１００の各構成部に電力を供給する電源装置である。
【0071】
ここで、コピーモードを例として画像形成装置１００での画像形成の流れを説明する。まずユーザが、操作パネル１０で機能切替キー等をユーザが操作することにより、画像形成装置１００のコピー機能、プリンタ機能、及びファクシミリ機能を順次に切り替えて選択し、各機能を動作させることが可能となる。コピー機能の選択時にはコピーモードとなり、プリンタ機能の選択時にはプリンタモードとなり、ファクシミリ機能選択時にはファクシミリモードとなる。
【0072】
コピーモードでは、読取部４０により、コピーする各原稿の画像情報が読み取られ、画像データが生成される。
【0073】
感光体ドラム６１の外周面は、暗中にて帯電部材６２により一様に帯電された後、書込みユニット６３からの照射光（図１５中に点線矢印Ａで示す。）により露光され、その結果、感光体ドラム６１の外周面上に静電潜像が形成される。なお、矢印Ｂは感光体ドラム６１の回転方向を示している。
【0074】
現像部材６４は、この静電潜像をトナーにより可視像化する。これにより、感光体ドラム６１上にトナー画像が形成される。感光体ドラム６１上に形成されたトナー画像は、搬送ベルト６５上の記録媒体に転写される。そして定着部６６が記録媒体上のトナー画像のトナーを一例としてヒータで加熱溶融して、記録媒体にトナー画像を定着し、記録媒体を画像形成装置１００から排出する。
【0075】
なお、プリンタユニット６がモノクロの電子写真方式によって画像を形成する場合を説明したが、カラーの電子写真方式やインクジェット方式などであってもよく、画像形成方式はこれらに限られない。
【0076】
また、上述の操作パネル１０は、コントローラ３０によって制御されてもよいし、コントローラ３０とは別に操作パネル１０を制御するための制御回路を７有し、制御されてもよい。その場合、コントローラ３０の制御回路と操作パネル１０の制御回路は、相互に通信可能に接続され、コントローラ３０は操作パネル１０を含む画像形成装置１００全体を制御する。
【0077】
なお、コントローラ３０と、エンジン制御部５と、プリンタユニット６と、給紙カセット７Ａ、７Ｂ、搬送ユニット８は画像形成装置１００の外装内に設けられているが図１５においては内部を透視して示している。
【0078】
このようにして、実施形態に係る電源装置を有する画像形成装置１００を構成できる。
【0079】
以上、実施形態を説明したが、本発明は、具体的に開示された上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【0080】
１ 電源装置
２ 商用電源
１１ 電圧検出部（電圧検出手段の一例）
１２ ＰＦＣ回路（力率改善手段の一例）
１３ 大型アルミ電解コンデンサ
１４ ＤＣ／ＤＣコンバータ（変換手段の一例）
１６ ＤＣ／ＤＣコンバータ（変換手段の一例）
１４１ 制御部（制御手段の一例）
１４２ １次側仮想ＧＮＤ
１５ 電流検出部（電流検出手段の一例）
１００ 画像形成装置
ＤＢ１ 整流ブリッジダイオード
Ｃ１０ コンデンサ（電圧補正コンデンサの一例）
Ｃ１０ａ コンデンサ（電流補正コンデンサの一例）
Ｑ１ トランジスタ
Ｒ１，Ｒ２ 抵抗
Ｒ１０ 補正抵抗
Ｄ１０ ダイオード
Ｖａ、Ｖｂ、ＶＮ、ＶＬ 電位
２ 商用電源
１１ 電圧検出部（電圧検出手段の一例）
１２ ＰＦＣ回路（力率改善手段の一例）
１３ 大型アルミ電解コンデンサ
１４ ＤＣ／ＤＣコンバータ（変換手段の一例）
１６ ＤＣ／ＤＣコンバータ（変換手段の一例）
１４１ 制御部（制御手段の一例）
１４２ １次側仮想ＧＮＤ
１５ 電流検出部（電流検出手段の一例）
１００ 画像形成装置
ＤＢ１ 整流ブリッジダイオード
Ｃ１０ コンデンサ（電圧補正コンデンサの一例）
Ｃ１０ａ コンデンサ（電流補正コンデンサの一例）
Ｑ１ トランジスタ
Ｒ１，Ｒ２ 抵抗
Ｒ１０ 補正抵抗
Ｄ１０ ダイオード
Ｖａ、Ｖｂ、ＶＮ、ＶＬ 電位
【先行技術文献】
【特許文献】
【0081】
【文献】特公平０６－０６７１９２号公報
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】