JP2011188625A - 電源装置、それを用いた画像形成装置、電源装置の制御方法、及び電源装置の制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】省エネモード時の省電力性能が高い電源装置を提供する。
【解決手段】電源装置６００は、整流部６０１と、整流部６０１の出力を昇圧し一次直流電圧を出力するアクティブフィルタ部６０３と、一次直流電圧から二次直流電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ部６０５とを有している。動作モードが省エネモードに移行するとき、一次直流電圧Ｖｄｃが通常動作時の略２倍に昇圧され、その後、省エネモードでの動作時に、アクティブフィルタ部６０３が停止される。平滑用コンデンサＣ１に蓄えられるエネルギーは、通常動作時のエネルギーの略４倍となる。省エネモードでの動作時に平滑用コンデンサＣ１に蓄積されたエネルギーが供給されることで、アクティブフィルタ部６０３が停止してから長時間、交流電源１０１からの電力供給がない状態で、ＤＣ／ＤＣコンバータ部６０５を動作させることが可能となり、スリープ時の消費電力が大幅に減少される。
【選択図】図３

Description

この発明は、電源装置、それを用いた画像形成装置、電源装置の制御方法、及び電源装置の制御プログラムに関し、特に、アクティブフィルタを有する電源装置、それを用いた画像形成装置、電源装置の制御方法、及び電源装置の制御プログラムに関する。

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装置としては、力率改善や高調波対策のためにアクティブフィルタを有するものがある。

下記特許文献１には、このようなアクティブフィルタを用いた電源装置が開示されている。この電源装置は、機器の動作モードが省電力モード（省エネモード）であるときに、アクティブフィルタを動作停止状態にすることで消費電力を減少させる。

特開２００７−９０８３０号公報

特許文献１に記載の電源装置では、省エネモード時（スリープ時）において、単にアクティブフィルタが停止されるため、アクティブフィルタに蓄積されるエネルギーは小さい。そのため、省エネモード時において、ＤＣ／ＤＣコンバータ部には、アクティブフィルタからのエネルギー供給はほとんど行われず、商用電源からのエネルギー供給が行われる。

ところで、上記のような電源装置においては、省エネモード時の省電力性能をさらに向上させることが望まれている。

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、省エネモード時の省電力性能が高い電源装置、それを用いた画像形成装置、電源装置の制御方法、及び電源装置の制御プログラムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、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を動作モードとして動作可能な電源装置は、交流を整流する整流部と、整流部の出力を昇圧し一次直流電圧を出力するアクティブフィルタ部と、アクティブフィルタ部から出力された一次直流電圧から二次直流電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ部と、動作モードが通常動作モードから省エネモードに移行するとき、一次直流電圧を通常動作モードの下での通常動作時よりも昇圧させ、その後、省エネモードの下での動作時にアクティブフィルタ部を停止させるフィルタ制御部とを備える。

好ましくはフィルタ制御部は、動作モードが通常動作モードから省エネモードに移行するとき、一次直流電圧を通常動作モードの下での通常動作時の略２倍に昇圧させる。

好ましくはＤＣ／ＤＣコンバータ部は、ＳｉＣ又はＧａＮを用いたスイッチング素子を有する。

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装置を有し、ＤＣ／ＤＣコンバータ部により生成された二次直流電圧を用いて動作する。

この発明のさらに他の局面に従うと、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を動作モードとして動作可能であり、交流を整流する整流部と、整流部の出力を昇圧し一次直流電圧を出力するアクティブフィルタ部と、アクティブフィルタ部から出力された一次直流電圧から二次直流電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ部とを備える電源装置の制御方法は、動作モードが通常動作モードから省エネモードに移行するとき、一次直流電圧を通常動作モードの下での通常動作時よりも昇圧させる昇圧制御ステップと、昇圧ステップにより一次直流電圧が昇圧された後、省エネモードの下での動作時にアクティブフィルタ部を停止させる停止制御ステップとを備える。

この発明のさらに他の局面に従うと、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を動作モードとして動作可能であり、交流を整流する整流部と、整流部の出力を昇圧し一次直流電圧を出力するアクティブフィルタ部と、アクティブフィルタ部から出力された一次直流電圧から二次直流電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ部とを備える電源装置の制御プログラムは、動作モードが通常動作モードから省エネモードに移行するとき、一次直流電圧を通常動作モードの下での通常動作時よりも昇圧させる昇圧制御ステップと、昇圧ステップにより一次直流電圧が昇圧された後、省エネモードの下での動作時にアクティブフィルタ部を停止させる停止制御ステップとをコンピュータに実行させる。

これらの発明に従うと、動作モードが通常動作モードから省エネモードに移行するとき、アクティブフィルタ部が出力する一次直流電圧が通常動作モードの下での通常動作時よりも昇圧され、その後アクティブフィルタ部が停止される。したがって、省エネモード時の省電力性能が高い電源装置、それを用いた画像形成装置、電源装置の制御方法、及び電源装置の制御プログラムを提供することができる。

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。 画像形成装置の構成を示すブロック図である。 電源装置の構成を示す回路図である。 電源装置の動作を示すフローチャートである。

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。

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、電源装置を有し、電源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。

［実施の形態］

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。

［画像形成装置の全体の構成］

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。

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とを備える。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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（以下、これらのモータについて単にモータ５０１〜５０５などと称することがある。）。駆動部５００は、後述するＣＰＵ（フィルタ制御部の一例）２１（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。

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。

図２は、画像形成装置１の構成を示すブロック図である。

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、電源装置６００とを備えている。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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に含まれる感光体３１１などは、プリントを繰り返すにつれて劣化するため、現像ユニット３１０には寿命がある。また、プリントを繰り返すにつれトナーボトル３０１に貯蔵されるトナーが少なくなるため、トナーボトル３０１には寿命がある。すなわち、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（以下、これらをまとめて不揮発性メモリ７１９と呼ぶことがある）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。

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（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。

［電源装置６００の構成］

次に、電源装置６００の構成について説明する。

図３は、電源装置６００の構成を示す回路図である。

図を参照して、電源装置６００は、整流部６０１と、アクティブフィルタ部６０３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ部６０５とを有している。整流部６０１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。

整流部６０１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。整流部６０１で得られた直流電力は、アクティブフィルタ部６０３に入力される。

アクティブフィルタ部６０３は、整流部６０１の出力を昇圧し、一次直流電圧（一次直流電源）を出力する。アクティブフィルタ部６０３は、一次直流電圧を昇圧することにより、入力力率を１に近づける。

ＤＣ／ＤＣコンバータ部６０５は、アクティブフィルタ部６０３から出力された一次直流電圧から、二次直流電圧を生成する。二次直流電圧が駆動部５００など画像形成装置１の各部に供給されることで、画像形成装置１はプリント機能などを実行することができる。すなわち、画像形成装置１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部６０５により生成された二次直流電圧を用いて動作する。

ここで、アクティブフィルタ部６０３は、以下のように動作する。すなわち、アクティブフィルタ部６０３は、まず、整流部６０１からの直流電力のエネルギーを、リアクトルＬ１に蓄える。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、スイッチング素子の一例）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、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、電界効果トランジスタ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、力率が改善される。

電界効果トランジスタＱ１のオン／オフ制御は、以下のようにして行われる。

図を参照し、整流部６０１で整流されてアクティブフィルタ部６０３に入力された直流電圧は、抵抗Ｒ１，Ｒ２にて分圧される。分圧により得られた交流電流位相信号Ｖａｃｐｈは、乗算器ＭＵＬに入力される。

コンデンサＣ１に昇圧され蓄えられた電圧Ｖｄｃは、抵抗Ｒ４，Ｒ５にて分圧される。分圧により得られた直流帰還電圧信号Ｖｄｃｆｂと、あらかじめ決められた昇圧電圧指令（直流電圧信号）Ｖｄｃｈ＊とは、アンプＡ１にて比例積分制御される。アンプＡ１の出力Ｖｄｃａｏは、乗算器ＭＵＬに入力され、交流電流位相信号Ｖａｃｐｈと乗算される。

このように乗算され乗算器ＭＵＬから出力された電流信号（直流電流指令）Ｉｄｃ＊と、電界効果トランジスタＱ１とダイオードＤ３，Ｄ４のアノードとの間に接続された直流電流検出抵抗Ｒ３にて検出された直流電流（直流電流帰還信号）Ｉｄｃｆｂとは、アンプＡ２にて比例積分制御される。アンプＡ２から出力された直流電圧アンプ出力Ｉｄｃａｏと、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）キャリアとなる三角波発信器ＯＳＣ１とは、比較器ＣＭＰ１にて比較される。比較器ＣＭＰ１から、電界効果トランジスタＱ１のＰＷＭデューティ信号となるＱ１オン信号Ｑ１ｏｎ＊が出力される。

Ｑ１オン信号Ｑ１ｏｎ＊は、ＣＰＵ２１からのアクティブフィルタオンオフ信号ＰＦＣＣとともにＡＮＤ回路６５５に入力される。ＡＮＤ回路６５５は、Ｑ１オン信号Ｑ１ｏｎ＊とアクティブフィルタオンオフ信号ＰＦＣＣとの論理積をとり、アクティブフィルタ制御信号（アクティブフィルタオン信号）ＰＦＣＯＮを出力する。アクティブフィルタ制御信号ＰＦＣＯＮは、電界効果トランジスタＱ１のゲートに入力される。すなわち、電界効果トランジスタＱ１は、アクティブフィルタ制御信号ＰＦＣＯＮをゲート信号としてオン／オフされる。

このように電界効果トランジスタＱ１がオン／オフされることで、コンデンサＣ１の両端の直流電圧Ｖｄｃは約４００Ｖの一定電圧となり、かつ力率１の交流入力電流が実現できる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ部６０５は、トランスＴ１と、トランスＴ１を介して接続されたＭＯＳ型の電界効果トランジスタ（スイッチング素子の一例）Ｑ２と、トランスＴ１の二次側に設けられたダイオードＤ６及びコンデンサＣ２とを有している。ＤＣ／ＤＣコンバータ部６０５は、アクティブフィルタ部６０３から出力される直流電圧Ｖｄｃすなわち一次直流電圧を定電圧制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ部６０５は、電界効果トランジスタＱ２をオン／オフ制御することにより、一次直流電圧ＶｄｃをトランスＴ１の二次側に絶縁し降圧し伝達させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ部６０５は、電界効果トランジスタＱ２のオン／オフデューティを制御することにより、２４Ｖの一定の二次直流電圧を出力する。

交流電源１０１は、定着装置４００のヒータランプＨ１にも接続されている。ヒータランプＨ１は、加熱ローラ４０１の内部に配置されており、用紙にトナーを定着させるための熱を発生する。交流電源１０１は、トライアックＴＲＩＡＣを介してヒータランプＨ１に接続されている。トライアックＴＲＩＡＣは、ＣＰＵ２１からトライアックオン信号Ｔｒｏｎ＊が送られ、ゼロクロスにてオン／オフ制御される。これにより、ヒータランプＨ１の温度制御が行われる。

［省エネモード移行時の電源装置６００の動作］

ここで、本実施形態において、画像形成装置１の動作モードが通常動作モードから省エネモードに移行するとき、電源装置６００において、一次直流電圧Ｖｄｃが、通常動作モードの下での通常動作時（以下、単に通常動作時と称することがある。）の略２倍に昇圧される。また、一次直流電圧Ｖｄｃが昇圧された後、省エネモードでの動作時（以下、スリープ時と称することがある。）に、アクティブフィルタ部６０３が停止される。これらの制御は、ＣＰＵ２１が制御プログラム２３ａを実行することなどにより行われる。

図を参照して、電源装置６００のアクティブフィルタ部６０３において、直流電圧信号（直流電圧指令）Ｖｄｃｈ＊には、直流電圧加算指令Ｖｄｃｌ＊が加算可能である。直流電圧加算信号Ｖｄｃｌ＊は、スイッチＳＷ１を介して直流電圧信号Ｖｄｃｈ＊に加算可能である。スイッチＳＷ１は、ＣＰＵ２１から直流電圧加算信号Ｖｄｃａｄｄが出力されるとオンとなる。ＣＰＵ２１は、動作モードが通常動作モードから省エネモードに移行するとき、省エネモードに移行するより前に、スリープ信号Ｓｌｅｅｐを受け取る。ＣＰＵ２１は、スリープ信号Ｓｌｅｅｐを受け取ると、直流電圧加算信号ＶｄｃａｄｄをスイッチＳＷ１に出力する。したがって、動作モードが通常動作モードから省エネモードに移行するとき、省エネモードに移行するより前に、直流電圧加算指令Ｖｄｃｌ＊が直流電圧信号Ｖｄｃｈ＊に加算される。

直流電圧加算指令Ｖｄｃｌ＊が直流電圧信号Ｖｄｃｈ＊に加算されると、一次直流電圧Ｖｄｃは上昇し、約８００Ｖの一定電圧となる。すなわち、一次直流電圧Ｖｄｃは、通常動作時のそれ（約４００Ｖ）の略２倍に昇圧される。平滑用コンデンサＣ１に蓄えられたエネルギーは電圧の二乗に比例する。したがって、このように一次直流電圧Ｖｄｃが昇圧されることにより、平滑用コンデンサＣ１に蓄えられるエネルギーは、通常動作時のエネルギーの略４倍となる。

直流電圧加算指令Ｖｄｃｌ＊が直流電圧信号Ｖｄｃｈ＊に加算され、動作モードが通常動作モードから省エネモードに移行すると、ＣＰＵ２１は、アクティブフィルタ部６０３の動作を停止させる。すなわち、スリープ時において、アクティブフィルタ部６０３は停止している。

本実施の形態において、アクティブフィルタ部６０３の後段のＤＣ／ＤＣコンバータ部６０５は、比較的に広い入力電圧範囲に対応するものであり、約８００Ｖの直流電圧入力時にも動作可能である。アクティブフィルタ部６０３の電界効果トランジスタＱ１は、例えばＳｉＣやＧａＮの半導体を用いたものであってもよい。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ部６０５の電界効果トランジスタＱ２は、例えばＳｉＣやＧａＮの半導体を用いたものであってもよい。

図４は、電源装置６００の動作を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１において、交流電源（Ｖａｃ）１０１がオンされる。

ステップＳ１０３において、ＣＰＵ２１は、アクティブフィルタオンオフ信号ＰＦＣＣをオン（Ｈ（ハイ））とする。これにより、アクティブフィルタオンオフ信号ＰＦＣＣと定電圧制御によるＱ１オン信号Ｑ１ｏｎ＊との論理積が電界効果トランジスタＱ１のゲートに出力され、アクティブフィルタ部６０３がオンとなる。

ステップＳ１０５において、アクティブフィルタ部６０３がオンとなることにより、力率が改善され、一次直流電圧Ｖｄｃが約４００Ｖで一定になるように制御される。

ステップＳ１０７において、ＣＰＵ２１は、スリープ信号Ｓｌｅｅｐがオンであるか否かを検知する。

ステップＳ１０７でスリープ信号Ｓｌｅｅｐがオンでなければ、ステップＳ１０９において、ＣＰＵ２１は、アクティブフィルタ部６０３がオンであればその状態を保持し、アクティブフィルタ部６０３がオフであればそれをオンにする。また、ＣＰＵ２１は、再びステップＳ１０７の処理を行う。このように、スリープ信号Ｓｌｅｅｐがオンでなければ、スリープ信号Ｓｌｅｅｐがオンになるまで、アクティブフィルタ部６０３がオンのままに保たれ、一次直流電圧Ｖｄｃの制御が継続される。

ステップＳ１０７でスリープ信号Ｓｌｅｅｐがオンであれば、ステップＳ１１１において、ＣＰＵ２１は、アクティブフィルタ部６０３がオンであるか否かを検知する。

ステップＳ１１１でアクティブフィルタ部６０３がオンでなければ、再びステップＳ１０７の処理が行われる。このように、アクティブフィルタ部６０３がオフのときすなわちスリープ時において、スリープ信号Ｓｌｅｅｐがオンである限りすなわちスリープ状態が継続している限り、アクティブフィルタ部６０３はオフのままに保たれる。

ステップＳ１１１でアクティブフィルタ部６０３がオンであれば、ステップＳ１１３において、ＣＰＵ２１は、直流電圧加算信号Ｖｄｃａｄｄをオン（Ｈ（ハイ））とする。

ステップＳ１１５において、直流電圧加算信号Ｖｄｃａｄｄがオンとされたことにより、スイッチＳＷ１がオンとなる。これにより、直流電圧加算指令Ｖｄｃｌ＊がアンプＡ１に加算される。

ステップＳ１１７において、直流電圧加算指令Ｖｄｃｌ＊がアンプＡ１に加算されることにより、力率が維持されながら、一次直流電圧Ｖｄｃが約８００Ｖに昇圧される。

ステップＳ１１９において、ＣＰＵ２１は、アクティブフィルタオンオフ信号ＰＦＣＣをオフ（Ｌ（ロー））とする。これにより、アクティブフィルタ部６０３が停止する。

ステップＳ１１９の処理が終了すると、再びステップＳ１０７の処理が行われる。すなわち、スリープ信号Ｓｌｅｅｐがオフになるまで、アクティブフィルタ部６０３は、停止したままで保持される。

［実施の形態における効果］

以上のように構成された画像形成装置では、通常動作モードから省エネモードへの移行時に、アクティブフィルタ部の一次直流電圧が略２倍に昇圧され、平滑用コンデンサの蓄積エネルギーすなわち入力エネルギーが略４倍になった状態でアクティブフィルタ部が停止される。そうすると、省エネモードでの動作時に平滑用コンデンサに蓄積されたエネルギーが供給されることで、アクティブフィルタ部が停止してから長時間、交流電源からの電力供給がない状態でＤＣ／ＤＣコンバータ部を動作させることが可能となる。したがって、スリープ時の消費電力を大幅に減少させ、省エネモード時の省電力性能をさらに高めることができる。

例えば平滑用コンデンサに大きなエネルギーを蓄積するために、常時アクティブフィルタ部の一次直流電圧を昇圧させるようにすると、通常動作時においてアクティブフィルタ部が発熱したり、アクティブフィルタ部の効率が悪化したりし、問題となる。しかしながら、上述の実施の形態の画像形成装置では、省エネモードに移行する直前に、比較的短時間だけアクティブフィルタ部の一次直流電圧が昇圧され、その後アクティブフィルタ部が停止されるので、そのようなアクティブフィルタ部の発熱に関する問題は発生しない。一次直流電圧の昇圧は、通常動作時に行われ、スリープ負荷にはならないので、電源の効率は、アクティブフィルタ部を動作させても、アクティブフィルタ部が停止されたスリープ時よりも悪くならない。

［その他］

通常動作モードから省エネモードに移行する場合における昇圧前後の一次直流電圧の比は、２倍に限られない。すなわち、省エネモードに移行する直前に、一次直流電圧がそれまでよりも高く昇圧されることにより、そのような制御が行われない場合と比較して、省エネモード時の省電力性能を高める効果が得られる。

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。

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。

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。

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。

本発明は、画像形成装置に限らず、上述の実施の形態に示すようなアクティブフィルタ部を有する電源装置や、それを用いた種々の装置に広く適用可能である。

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。

１ 画像形成装置
２０ 制御部
２１ ＣＰＵ（フィルタ制御部の一例）
２３ａ 制御プログラム
１０１ 交流電源
４００ 定着装置
６００ 電源装置
６０１ 整流部
６０３ アクティブフィルタ部
６０５ ＤＣ／ＤＣコンバータ部
Ｖｄｃ 一次直流電圧

Claims (6)

1. 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を動作モードとして動作可能な電源装置であって、
   交流を整流する整流部と、
   前記整流部の出力を昇圧し一次直流電圧を出力するアクティブフィルタ部と、
   前記アクティブフィルタ部から出力された一次直流電圧から二次直流電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ部と、
   動作モードが前記通常動作モードから前記省エネモードに移行するとき、前記一次直流電圧を前記通常動作モードの下での通常動作時よりも昇圧させ、その後、前記省エネモードの下での動作時に前記アクティブフィルタ部を停止させるフィルタ制御部とを備える、電源装置。
2. 前記フィルタ制御部は、動作モードが前記通常動作モードから前記省エネモードに移行するとき、前記一次直流電圧を前記通常動作モードの下での通常動作時の略２倍に昇圧させる、請求項１に記載の電源装置。
3. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部は、ＳｉＣ又はＧａＮを用いたスイッチング素子を有する、請求項１又は２に記載の電源装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の電源装置を有し、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部により生成された二次直流電圧を用いて動作する、画像形成装置。
5. 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を動作モードとして動作可能であり、
   交流を整流する整流部と、
   前記整流部の出力を昇圧し一次直流電圧を出力するアクティブフィルタ部と、
   前記アクティブフィルタ部から出力された一次直流電圧から二次直流電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ部とを備える電源装置の制御方法であって、
   動作モードが前記通常動作モードから前記省エネモードに移行するとき、前記一次直流電圧を前記通常動作モードの下での通常動作時よりも昇圧させる昇圧制御ステップと、
   前記昇圧ステップにより前記一次直流電圧が昇圧された後、前記省エネモードの下での動作時に前記アクティブフィルタ部を停止させる停止制御ステップとを備える、電源装置の制御方法。
6. 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を動作モードとして動作可能であり、
   交流を整流する整流部と、
   前記整流部の出力を昇圧し一次直流電圧を出力するアクティブフィルタ部と、
   前記アクティブフィルタ部から出力された一次直流電圧から二次直流電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ部とを備える電源装置の制御プログラムであって、
   動作モードが前記通常動作モードから前記省エネモードに移行するとき、前記一次直流電圧を前記通常動作モードの下での通常動作時よりも昇圧させる昇圧制御ステップと、
   前記昇圧ステップにより前記一次直流電圧が昇圧された後、前記省エネモードの下での動作時に前記アクティブフィルタ部を停止させる停止制御ステップとをコンピュータに実行させる、電源装置の制御プログラム。
   

Images