JP2015148766A - 電源装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】整流平滑回路における消費電力を低減すること。
【解決手段】交流電圧を整流する整流部３と、整流部３により整流された電圧を平滑する平滑部４と、を備える電源装置であって、整流部３に交流電圧の供給を接続又は切断するスイッチ部２と、交流電圧に応じた電圧により充電される電源電圧充電部８と、電源電圧充電部８に充電されている電圧に応じてスイッチ部２を制御するスイッチ制御部９と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電源装置及び画像形成装置に関し、特に、交流電源に接続して入力される交流電圧を整流平滑する、又は切断して整流平滑を停止する、電力損失を低減した電源の整流平滑制御方法に関する。

従来の電源装置では、商用電源としての交流電源から入力される交流電圧をダイオードによって整流し、コンデンサによって平滑して直流電圧を出力するように、ダイオードとコンデンサを組み合わせた整流平滑ブロックにより整流平滑を行っている。例えば、特許文献１には、１つの整流平滑ブロックの構成で、平滑コンデンサへの充電電流を制御するために、ダイオードブリッジによる整流後の経路に、インピーダンスを切り替える回路を備える構成が開示されている。

特許第４９７３８６５号公報

しかしながら、従来例の構成では、交流電源からの入力を常時整流し、インピーダンスを切り替えて平滑するための切替回路において常時電力を消費し、電力損失を低減することが困難であるという課題があった。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、整流平滑回路における消費電力を低減することを目的とする。

前述の課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。

（１）交流電圧を整流する整流手段と、前記整流手段により整流された電圧を平滑する平滑手段と、を備える電源装置であって、前記整流手段に前記交流電圧の供給を接続又は切断する接続手段と、前記交流電圧に応じた電圧により充電される充電手段と、前記充電手段に充電されている電圧に応じて前記接続手段を制御する第一の制御手段と、を有することを特徴とする電源装置。

（２）記録媒体に画像形成を行う画像形成手段と、前記（１）に記載の電源装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、整流平滑回路における消費電力を低減することができる。

実施例１〜３の画像形成装置の構成を示す図 実施例１の電源装置のブロック図 実施例１の電源装置の回路を示す図 実施例１の電源装置の回路の各部の波形を示す図 実施例２の電源装置のブロック図、回路を示す図 実施例２の電源装置の回路の各部の波形を示す図 実施例２の電源装置の動作を説明するフローチャート 実施例３の電源装置のブロック図、回路を示す図 実施例３の電源装置の回路の各部の波形を示す図

以下、本発明を実施するための形態を、実施例により図面を参照しながら詳しく説明する。

［画像形成装置］
図１は実施例１の画像形成装置の構成を示す概略図である。制御部１０１は、画像形成装置１１０を制御する制御部であり、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）である。また、制御部１０１は、ワンチップマイコンや演算処理ユニットを組み合わせたものでもよい。また、制御部１０１は、動作を制御する手順やデータを保持しているＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）や、一時的に情報を保持するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）が一体となっている。更に、制御部１０１は、個別に同等の機能を有する回路を接続したものであってもよい。画像形成装置１１０は、電源装置１１１を備えている。電源装置１１１は、交流電源１から交流電圧が入力され、交流電圧を直流電圧に変換する電源ブロックであり、画像形成装置１１０に直流電圧を供給する。

記録媒体１１２は、画像を記録する記録媒体であり、例えば紙等である。ピックアップローラ１１３は、記録媒体１１２を送り出すローラであり、レジストローラ１１４は、記録媒体１１２の先端を揃えるためのローラである。画像形成部１１５は、搬送された記録媒体１１２上に公知の電子写真プロセスにより画像を形成する。照射部１１５ａは、電子写真プロセスにおける画像イメージを感光ドラム１１５ｂ上に潜像として照射する。現像部１１５ｃは、感光ドラム１１５ｂ上の潜像をトナー画像として形成する。転写部材１１５ｄは、記録媒体１１２上に感光ドラム１１５ｂ上で形成されたトナー画像を転写する。

定着部１１６は、記録媒体１１２上に形成されたトナー画像を安定して定着させる。加熱部材１１６ａは、交流電源１から不図示の経路で電力を供給されて発熱する。フィルム部材１１６ｂは、加熱部材１１６ａの熱を記録媒体１１２に伝達する。加圧部材１１６ｃは、加熱部材１１６ａからフィルム部材１１６ｂを介して伝達された熱により加熱されるとともに、記録媒体１１２を加圧してトナー画像を定着させる。排紙ローラ１１７は、記録媒体１１２を画像形成装置１１０の上部に排出するローラである。排紙トレイ１１８は排出された記録媒体１１２を積載するトレイである。１１９は画像形成処理及び定着処理が完了した記録媒体１１２が排出され、排紙トレイ１１８上に積載された状態を表している。記録媒体１１２を搬送するローラや画像形成動作を行う各部材は、電源装置１１１から供給された電力を消費するもので、後述する負荷７に相当する。

また、画像形成装置１１０は、画像形成動作を行う際の通常動作モードや印刷指示を受信したらすぐに画像形成を行う状態にある待機モード等、所定電力を消費する第一のモードと、消費する電力が低い省電力モード等の第二のモードとで稼働可能である。

［電源装置の構成］
図２は、電源装置１１１の構成を示す図である。交流電源１から供給された交流電圧は、接続手段であるスイッチ部２を介して、交流電圧を整流するブリッジダイオード等で構成される整流部３に接続される。ここで、スイッチ部２は、交流電源１の入力を後段の回路（整流部３）に接続又は切断する回路である。平滑部４は、整流部３により整流された電圧を平滑化する回路であり、例えば、コンデンサ等の容量素子で構成される。スイッチング部５は、平滑部４により平滑された電圧をスイッチング動作によって、例えば降圧するために動作する。電圧変換部６は、平滑部４の電圧がスイッチング部５の動作によって入力される電圧を降圧して変換する回路であり、例えばスイッチングトランスで構成され、直流電圧Ｖｄｃを出力する。負荷７は、電圧変換部６から出力された直流電圧Ｖｄｃで動作する電気部品であり、電力を消費する。電源電圧充電部８は、交流電源１に接続され電源電圧Ｖｃｃを生成し、スイッチング部５を駆動するために電源電圧Ｖｃｃを充電する回路であり、例えば、コンデンサ等の容量素子で構成される。第一の制御手段であるスイッチ制御部９は、電源電圧充電部８の電圧を検知することで、スイッチ部２による接続及び切断の動作を制御する。

［電源装置の回路図］
図３は、図２で示した構成の詳細を示す回路図である。図２のスイッチ部２は、双方向サイリスタ（以下、トライアックという）１０、抵抗１２、１３から構成されている。また、図２のスイッチ制御部９は、フォトトライアックカプラ１１、抵抗１４、そして後述するツェナーダイオード３１、抵抗３２、３３、スイッチ素子３４から構成されている。フォトトライアックカプラ１１は、発光ダイオードとフォトトライアックで構成されている。抵抗１２、１３には、トライアック１０とフォトトライアックカプラ１１が動作しているときに電流が流れる。抵抗１４は、フォトトライアックカプラ１１の発光ダイオードの電流制限を行う。フォトトライアックカプラ１１の発光ダイオードに抵抗１４を介して電流が流れると、トライアック１０が交流電源１の交流電圧と電流に応じて導通状態となる。トライアック１０が導通状態となることにより、交流電源１からの交流電圧を整流部３に入力し、平滑部４のコンデンサを充電して直流電圧であるＤＣＨ−ＤＣＬ間電圧を生成する。このように、交流電源１の交流電圧を整流部３に入力している状態が、スイッチ部２が接続されている状態（接続状態）である。一方、交流電源１の交流電圧が整流部３に入力されていない状態が、スイッチ部２が切断されている状態（切断状態）である。

スイッチ素子１５は、導通又は非導通のスイッチング動作を繰り返すＭＯＳＦＥＴ等のスイッチ素子であり、第二の制御手段である電源ＩＣ１６はスイッチ素子１５のスイッチング動作を制御する。抵抗１７、１８、１９は、スイッチ素子１５の動作時の電流を制限したり電圧に変換したりする。図２のスイッチング部５は、スイッチ素子１５、抵抗１７、１８、１９、電源ＩＣ１６から構成されている。ダイオード２０は、カソード側が抵抗２１の一端に接続され、アノード側が交流電源１に接続されている。なお、抵抗２１の他端は電源ＩＣ１６に接続されている。電源ＩＣ１６は、スイッチ部２が切断されている場合に、ダイオード２０と抵抗２１を介して入力された電圧によって電源電圧充電部８を充電し、電源電圧Ｖｃｃを生成する。ここで、電源電圧Ｖｃｃは、平滑部４のＤＣＨ−ＤＣＬ間電圧より低い電圧である。

電圧変換部６を構成しているスイッチングトランスは、スイッチ素子１５の導通又は非導通の動作によって、平滑部４のＤＣＨ−ＤＣＬ間電圧を主巻線６ａに印加し、出力巻線６ｃと補助巻線６ｂの巻数に比例した電圧を出力する。補助巻線６ｂから出力する電圧は、ダイオード２２と抵抗２３を介して電源電圧充電部８のコンデンサを充電する。即ち、スイッチ素子１５がスイッチング動作を行っているときは、補助巻線６ｂから出力される電圧によって電源電圧Ｖｃｃを生成する。このように、電源電圧充電部８は、スイッチ部２が切断されているときには電源ＩＣ１６によって充電され、スイッチ部２が接続されているときには補助巻線６ｂから出力される電圧によって充電される。

フォトカプラ２４は、出力巻線６ｃから出力された出力電圧の状態を、電源ＩＣ１６に帰還させるフォトカプラであり、発光ダイオードとフォトトランジスタで構成されている。ダイオード２５で整流された電圧がコンデンサ２６で平滑され、直流電圧Ｖｄｃとなる。直流電圧Ｖｄｃの情報は、レギュレータ２９と、抵抗２７、２８により分圧された電圧によって、フォトカプラ２４を介して電源ＩＣ１６に伝達される。そして、フォトカプラ２４から入力された電圧に基づいて、電源ＩＣ１６がスイッチ素子１５を導通又は非導通状態となるように制御することにより、直流電圧Ｖｄｃが所定電圧になるように制御される。抵抗３０は、フォトカプラ２４の発光ダイオードの電流を制限する抵抗である。

ツェナーダイオード３１は、電源電圧充電部８の充電電圧Ｖｃｃを検知するように、抵抗３２、３３に接続されている。電源電圧Ｖｃｃが上昇してツェナーダイオード３１のツェナー電圧以上となると、ＭＯＳＦＥＴ等で構成されるスイッチ素子３４は、抵抗３２、３３により分圧された電圧によって導通状態となる。スイッチ素子３４が導通状態となると、抵抗１４を介してフォトトライアックカプラ１１の発光ダイオードに電流が流れ、フォトトライアックカプラ１１の受光素子であるフォトカプラが導通状態となり、トライアック１０を導通状態とする。トライアック１０が導通状態となることで、整流部３に交流電源１の交流電圧が入力され、平滑部４の平滑コンデンサを充電する。このように、スイッチ制御部９は、電源電圧充電部８の充電電圧Ｖｃｃを検知してフォトトライアックカプラ１１を制御する。これにより、ＤＣＨ−ＤＣＬ間電圧に近いピーク電圧である交流電源１より低電圧である充電電圧Ｖｃｃによって、消費電力を低減してトライアック１０の導通状態を制御する。さらに電源電圧Ｖｃｃが上昇すると、具体的には充電電圧Ｖｃｃがツェナーダイオード３１のツェナー電圧以上となり、かつ、電源ＩＣ１６が動作を開始する電圧以上となると、電源ＩＣ１６が動作を開始する。そして、電源ＩＣ１６は、平滑部４のＤＣＨ−ＤＣＬ間電圧をスイッチ素子１５によりスイッチング動作させることによって、電圧変換部６であるスイッチングトランスを駆動して直流電圧Ｖｄｃを出力し、負荷７に電力を供給する。

［電源装置の動作波形］
図４は、図３で示した電源装置の動作波形を示す図である。ここで、図４（ａ）には、交流電源１から供給される交流電圧Ｖａｃ（Ｖ）を示す。図４（ｂ）には、電源電圧充電部８に充電される電源電圧Ｖｃｃ（Ｖ）を示す。図４（ｃ）には、平滑部４のＤＣＨ−ＤＣＬ間電圧（平滑電圧ともいう）（Ｖ）を示す。更に、図４（ｄ）には、電圧変換部６から出力される直流電圧Ｖｄｃ（Ｖ）（出力電圧でもある）を示す。横軸はいずれも時間を示す。時刻Ｔ１から交流電源１の交流電圧Ｖａｃがダイオード２０と抵抗２１を介して電源ＩＣ１６に供給される。これにより、電源ＩＣ１６は、電源電圧充電部８のコンデンサに電圧の供給を開始し、電源電圧充電部８の電源電圧Ｖｃｃが生成される。このように、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間は、スイッチ部２は切断された状態で、電源ＩＣ１６が電源電圧充電部８を充電している状態である。

時刻Ｔ２になると、電源電圧充電部８の電源電圧Ｖｃｃが、第一の電圧である電圧Ｖ１に上昇する。電源電圧Ｖｃｃが電圧Ｖ１になると、ツェナーダイオード３１を介して、抵抗３２、３３により分圧された電圧によって、スイッチ素子３４が導通状態となる。スイッチ素子３４が導通状態になると、抵抗１４を介してフォトトライアックカプラ１１が導通状態となり、トライアック１０が導通状態となる。即ち、図２のスイッチ部２が接続状態となる。スイッチ部２が接続状態となると、交流電源１の交流電圧Ｖａｃがスイッチ部２の後段の回路に供給されることとなり、交流電圧Ｖａｃは、整流部３により整流され、平滑部４により平滑される。

時刻Ｔ２以降、平滑部４のＤＣＨ−ＤＣＬ間電圧は上昇し、時刻Ｔ３で電源電圧Ｖｃｃが第二の電圧である電圧Ｖ２となると、電源ＩＣ１６が動作を開始し、スイッチ素子１５のスイッチング動作を開始する。これにより、平滑部４のＤＣＨ−ＤＣＬ間電圧をスイッチ素子１５のスイッチング動作によって、電圧変換部６であるスイッチングトランスを駆動して直流電圧Ｖｄｃを出力し、負荷７に電力を供給する。なお、電源ＩＣ１６がスイッチ素子１５のスイッチング動作を開始する時刻Ｔ３までは、電源ＩＣ１６から供給される電圧によって、電源電圧充電部８のコンデンサが充電される。

ここで、平滑部４のＤＣＨ−ＤＣＬ間電圧が低い状態で、スイッチ素子１５が電圧変換部６であるスイッチングトランスを駆動し始めると、スイッチ素子１５の導通時の電流が大きくなってしまい、スイッチ素子１５の許容電流値を大きく設定する必要がある。そのため、本実施例では、電源電圧Ｖｃｃが電圧Ｖ２となり、かつ、平滑部４のＤＣＨ−ＤＣＬ間電圧が十分に上昇した時刻Ｔ３後に、スイッチ素子１５を駆動するために電源ＩＣ１６が動作を開始する。即ち、電源ＩＣ１６は、スイッチ素子１５のスイッチング動作を開始する。

本実施例の電源装置に用いた回路部品や素子は、ＭＯＳＦＥＴやトライアックやフォトトライアックカプラを用いて説明している。しかし、ＭＯＳＦＥＴをトランジスタに置き換えることや、トライアックやフォトトライアックカプラをリレーで置き換えること等、他の素子や部品に置き換えて、本実施例を構成することも可能である。このように、本実施例では、特に部品の構成を限定するものではなく、以降の実施例についても同様である。

以上、本実施例では、スイッチング動作のための低電圧である電源電圧Ｖｃｃを用いて交流電源１と整流部３、平滑部４との接続を制御し、平滑部４の平滑コンデンサへの充電と平滑された電圧のスイッチング動作を行うことができる。これにより、低電力で制御することができる。また、交流電源１からの交流電圧を整流部３、平滑部４に入力し、平滑コンデンサの電圧が上昇した後に、スイッチ素子１５によるスイッチング動作を安定して行うことができる。以上、本実施例によれば、整流平滑回路における消費電力を低減することができる。

［電源装置の構成］
図５（ａ）は実施例２の電源装置のブロック図である。なお、画像形成装置の構成（図１）は、実施例１と同様であり説明を省略する。また、図５（ａ）において、実施例１で説明した図２と同じ構成には同じ符号を付し、説明は省略する。スイッチ制御切替部１００は、スイッチ制御部９の動作を切り替える回路であり、スイッチ部２により交流電源１の交流電圧の入力を整流部３に接続又は切断するように制御し、スイッチ部２で発生する電力損失を低減する。また、スイッチ制御切替部１００は、電圧変換部６から出力される直流電圧Ｖｄｃで動作する。なお、本実施例の制御部１０１は、時間を計測するためのタイマーを有しているものとする。

図５（ｂ）は、電源装置の構成の詳細を示す回路図である。なお、図５（ｂ）において、実施例１で説明した図３と同じ構成には同じ符号を付し、説明は省略する。制御部１０１は、平滑部４の充電を切り替える制御を行い、ＭＯＳＦＥＴ等から構成されるスイッチ素子１０３を制御することにより、フォトカプラ１０２の導通又は非導通を制御する。抵抗１０４はフォトカプラ１０２の発光素子の電流制限抵抗である。また、抵抗１０５、１０６はスイッチ素子１０３をオン状態又はオフ状態とする際の電圧を設定する抵抗である。なお、図５（ａ）のスイッチ制御切替部１００は、図５（ｂ）の制御部１０１、フォトカプラ１０２、スイッチ素子１０３、抵抗１０４、１０５、１０６から構成されている。

制御部１０１は、切替出力電圧／ＣＨＲＧを出力する端子を有し、切替出力電圧／ＣＨＲＧがスイッチ素子１０３をオフ状態とするローレベルであれば、フォトカプラ１０２の発光素子は消灯状態となる。フォトカプラ１０２の発光素子が消灯状態となることにより、受光素子がオフ状態となって、抵抗３３の両端電圧は、電源電圧Ｖｃｃを抵抗３２及び抵抗３３によって分圧した電圧となる。抵抗３３の両端電圧は、スイッチ素子３４を導通状態又は非導通状態に設定するもので、電源電圧Ｖｃｃの電圧によってスイッチ素子３４を導通状態又は非導通状態に設定する。スイッチ素子３４が導通状態であり、電源電圧Ｖｃｃと抵抗１４による電流が、フォトトライアックカプラ１１を導通状態にできる状態であれば、スイッチ部２であるトライアック１０を導通状態とすることができる。そして、スイッチ部２であるトライアック１０が導通状態となることで、交流電源１の交流電圧が整流部３に供給されるようになり、平滑部４の平滑コンデンサを充電する。

一方、制御部１０１は、切替出力電圧／ＣＨＲＧがスイッチ素子１０３をオン状態とするハイレベルであれば、フォトカプラ１０２の発光素子は直流電圧Ｖｄｃと抵抗１０４を介した電流によって点灯状態となる。フォトカプラ１０２の発光素子が点灯状態となることにより、受光素子がオン状態となって、抵抗３３の両端は短絡し、スイッチ素子３４を非導通状態とする電圧まで低下する。スイッチ素子３４が非導通状態になると、フォトトライアックカプラ１１は非導通状態となり、スイッチ部２であるトライアック１０も非導通状態となる。そして、スイッチ部２であるトライアック１０が非導通状態となることで、交流電源１の交流電圧が整流部３に供給されず、平滑部４の充電は停止する。また、この状態においては、フォトトライアックカプラ１１の発光部の電力損失と抵抗１４やスイッチ素子３４により消費される電力がさらに低減する。

［電源装置の動作波形］
図６は、制御部１０１の切替出力電圧／ＣＨＲＧをハイレベル又はローレベルに交互に切り替えることで、電力損失を低減する例を示した動作波形を示す図である。ここで、図６（ａ）〜図６（ｄ）は、図４（ａ）〜図４（ｄ）に対応するグラフであり、説明を省略する。図６（ｅ）には、制御部１０１から出力される切替出力電圧／ＣＨＲＧの状態（ハイレベル（Ｈｉｇｈと図示）又はローレベル（Ｌｏｗと図示））を示す。横軸はいずれも時間を示す。また、図６に示す時刻Ｔ１〜Ｔ３までの動作は、実施例１で説明した図４の時刻Ｔ１〜Ｔ３と同様であり、説明は省略する。

実施例１で説明したように、スイッチ部２は時刻Ｔ２で切断状態から接続状態に切り替わる。このため、図６（ｅ）に示すように、時刻Ｔ４より前では、交流電源１の交流電圧が整流部３に入力されている（図中、入力接続と記す）。時刻Ｔ４では、図４の動作波形で述べた動作の後に制御部１０１から出力される切替出力電圧／ＣＨＲＧがハイレベルとなる。これにより、スイッチ部２が切断状態となることによって、交流電源１から整流部３への入力が接続状態から切断状態に切り替わる（図中、「入力切断」と記す）。即ち、時刻Ｔ４から、平滑部４の充電が停止される。時刻Ｔ５では、制御部１０１から出力される切替出力電圧／ＣＨＲＧがローレベルとなる。これにより、スイッチ部２が接続状態となることによって、交流電源１から整流部３への入力が切断状態から接続状態に切り替わり、スイッチング部５と電圧変換部６の動作によって平滑部４の電圧が低下している場合には平滑部４が充電される。時刻Ｔ５以降の動作は、制御部１０１から出力される切替出力電圧／ＣＨＲＧがハイレベル又はローレベルに交互に切り替わることにより、平滑部４の充電停止又は充電状態を繰り返すこととなる。このように、本実施例では、電源ＩＣ１６によるスイッチ素子１５のスイッチング動作が継続されている期間において、平滑部４の充電停止又は充電状態を制御している。以降、スイッチ制御切替部１００による平滑部４の充電開始又は充電停止の切り替えの制御を、単に切替制御ともいう。

［制御部の動作］
図７は、制御部１０１が行う動作を示したフローチャートである。ステップ（以下、Ｓとする）１０１は状態に応じて処理を分岐するための判断処理であり、制御部１０１は、低消費電力モードか否かを判断する。なお、制御部１０１は、電源装置１１１が搭載される装置、例えば画像形成装置１１０の状態に応じて低消費電力モードであるか否かを判断するものとする。Ｓ１０１で制御部１０１は、低消費電力モードであると判断した場合、低消費電力モードの処理を行うためにＳ１０２の処理へ進む。一方、Ｓ１０１で制御部１０１は、低消費電力モードではないと判断した場合、処理を終了する。

Ｓ１０２で制御部１０１は、切替出力電圧／ＣＨＲＧのハイレベルの期間を設定するために、タイマーの設定を行う。例えば、制御部１０１は、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの時間に相当する期間（所定時間）を、切替出力電圧／ＣＨＲＧをハイレベルとして出力する期間としてタイマーを設定する。なお、上述したように、制御部１０１から出力される切替出力電圧／ＣＨＲＧがハイレベルの間、スイッチ部２は切断状態で、交流電源１から整流部３への入力は切断され（入力切断）、平滑部４の充電は停止される。Ｓ１０３で制御部１０１は、時刻Ｔ４で切替出力電圧／ＣＨＲＧをハイレベルに設定し、出力する。Ｓ１０４で制御部１０１は、Ｓ１０２で設定したタイマーの時間が経過したか否かを判断し、経過したと判断した場合はＳ１０５の処理に進み、経過していないと判断した場合はＳ１０４の処理を繰り返す。

Ｓ１０５で制御部１０１は、切替出力電圧／ＣＨＲＧのローレベルの期間を設定するために、タイマーの設定を行う。例えば、制御部１０１は、時刻Ｔ５から時刻Ｔ６までの時間に相当する期間（所定時間）を、切替出力電圧／ＣＨＲＧをローレベルとして出力する期間としてタイマーを設定する。なお、上述したように、制御部１０１から出力される切替出力電圧／ＣＨＲＧがローレベルの間、スイッチ部２は接続状態で、交流電源１から整流部３への入力が接続され（入力接続）、平滑部４の充電を行うことが可能となっている。Ｓ１０６で制御部１０１は、時刻Ｔ５で切替出力電圧／ＣＨＲＧをローレベルに設定し、出力する。Ｓ１０７で制御部１０１は、Ｓ１０５で設定したタイマーの時間が経過したか否かを判断し、経過したと判断した場合は処理を終了し、経過していないと判断した場合はＳ１０７の処理を繰り返す。なお、Ｓ１０１からの処理は、制御部１０１が装置の状態に応じて繰り返し実行するものとする。また、スイッチ制御切替部１００が低消費電力モードに対応した切替制御を開始する時刻（時刻Ｔ４）や、切替出力電圧／ＣＨＲＧをハイレベルとする期間、ローレベルとする期間の設定は、次のようになされるものとする。即ち、これらの設定は、各画像形成装置の省電力モードについて低減させたい電力に応じて決定され、予め不図示のＲＯＭに保存されているものとする。

以上、本実施例では、交流電源１からの交流電圧を常時整流部３、平滑部４に入力せずに、接続又は切断の期間を設けて交互に切り替える構成とする。これにより、交流電源１からの入力を制御するスイッチ部２の回路の消費電力をさらに低減し、交流電源１からの入力を整流平滑することができ、低消費電力モードでスイッチング動作を行うことができる。以上、本実施例によれば、整流平滑回路における消費電力を低減することができる。

［電源装置の構成］
図８（ａ）は実施例３の電源装置のブロック図である。なお、画像形成装置の構成（図１）は、実施例１と同様であり説明を省略する。また、実施例１（図２）、実施例２（図５（ａ））で説明した構成と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。交流電圧検知部２００は、交流電源１の交流電圧を検知して、交流電圧に応じた電圧をスイッチ制御部９に入力する回路である。交流電圧検知部２００は、スイッチ部２によって交流電源１の交流電圧の入力を整流部３に接続又は切断するようにし、スイッチ部２で発生する電力損失を低減する。

図８（ｂ）は、図８（ａ）で示した電源装置の構成を示す回路図である。図８（ｂ）において、図３、図５（ｂ）で説明した構成と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。ダイオード２０１、２０２は、いずれもアノード側が交流電源１に接続されており、カソード側はツェナーダイオード２０３のカソード側に接続されている。抵抗２０４は、一端がツェナーダイオード２０３のアノード側に接続され、他端がＭＯＳＦＥＴ等のスイッチ素子２０６のゲート端子に接続されている。また、抵抗２０５は、スイッチ素子２０６のゲート−ソース間に接続されており、抵抗２０８は、スイッチ素子２０７のゲート−ソース間に接続されている。抵抗２０９は、一端がフォトカプラ１０２のフォトトランジスタのエミッタ端子に接続され、他端がＭＯＳＦＥＴ等のスイッチ素子２０７のゲート端子に接続されている。なお、図８（ａ）の交流電圧検知部２００は、ダイオード２０１、２０２、ツェナーダイオード２０３、抵抗２０４、２０５、２０８、２０９、スイッチ素子２０６、２０７から構成されている。

交流電源１の交流電圧がダイオード２０１、２０２により整流され、整流された電圧がツェナーダイオード２０３に印加される。ツェナーダイオード２０３に印加される電圧がツェナー電圧以上になると、抵抗２０４、２０５により分圧された電圧（以下、この電圧を充電許可出力電圧ＥＮ＿ＣＨＲＧという）によってスイッチ素子２０６が導通状態となる。スイッチ素子２０６が導通状態となると、抵抗２０８の両端が短絡されるため、スイッチ素子２０７は非導通状態となる。ここで、電源電圧Ｖｃｃに応じてスイッチ素子３４が導通状態となっている場合には、抵抗１４を介してフォトトライアックカプラが導通状態となり、スイッチ部２であるトライアック１０を導通状態とする。トライアック１０が導通状態となることで、交流電源１の交流電圧が整流部３に入力され、平滑部４の平滑コンデンサを充電する。

一方、交流電源１の交流電圧がダイオード２０１、２０２により整流され、整流された電圧がツェナーダイオード２０３に印加され、ツェナーダイオード２０３に印加される電圧がツェナー電圧まで上昇していなければ、次のような状態となる。即ち、スイッチ素子２０６が非導通状態となり、スイッチ素子２０７の導通又は非導通はフォトカプラ１０２の状態によって制御される。ここで、フォトカプラ１０２のフォトトランジスタが導通状態であると、電源電圧Ｖｃｃが抵抗２０８、２０９により分圧された電圧によって、スイッチ素子２０７は導通状態となる。スイッチ素子２０７が導通状態になると、抵抗３３の両端が短絡されてスイッチ素子３４が非導通状態となる。スイッチ素子３４が非導通状態になると、フォトトライアックカプラ１１は非導通状態となり、スイッチ部２であるトライアック１０も非導通状態になる。これにより、交流電源１の交流電圧は整流部３に供給されず、平滑部４の充電は停止する。この状態において、フォトトライアックカプラ１１の発光部の電力損失と抵抗１４、スイッチ素子３４の電力損失が低減する。

［電源装置の動作波形］
図９は、図８（ｂ）で示した電源装置の動作波形を示す図であり、図８（ｂ）とともに電源装置の動作を説明する。ここで、図９（ａ）〜図９（ｅ）は、実施例２の図６（ａ）〜図６（ｅ）に対応するグラフであり、説明を省略する。図９（ｆ）には、交流電圧検知部２００内の充電許可出力電圧ＥＮ＿ＣＨＲＧを示す。横軸はいずれも時間を示す。

時刻Ｔ１で交流電源１から交流電圧Ｖａｃの供給が開始されると、交流電圧が交流電圧検知部２００に供給される。そして、充電許可出力電圧ＥＮ＿ＣＨＲＧが、交流電圧Ｖａｃのピーク電圧前後で立ち上がりと立ち下がりを繰り返し出力する。ここで、充電許可出力電圧ＥＮ＿ＣＨＲＧが立ち上がってから立ち下がるまでをオン、立ち下がってから立ち上がるまでをオフとする。なお、充電許可出力電圧ＥＮ＿ＣＨＲＧのオン又はオフの切り替わりは、交流電圧Ｖａｃがダイオード２０１、２０２を介してツェナーダイオード２０３に印加される電圧と、ツェナーダイオード２０３のツェナー電圧によって決定されている。なお、図９の時刻Ｔ１から時刻Ｔ７までの動作は、実施例１、２で説明した時刻Ｔ１から時刻Ｔ４までの動作と同様であり、説明を省略する。ここで、図９の時刻Ｔ７は図６の時刻Ｔ４に相当する。

図９（ｂ）に示す電源電圧Ｖｃｃと、図９（ｃ）に示す平滑部４による平滑電圧であるＤＣＨ−ＤＣＬ間電圧、及び図９（ｄ）に示す出力電圧Ｖｄｃが安定した後の時刻Ｔ７以降について説明する。時刻Ｔ７では、図９（ｅ）に示す制御部１０１から出力される切替出力電圧／ＣＨＲＧをハイレベルとすることで、低消費電力モードを設定する。即ち、制御部１０１からハイレベルの切替出力電圧／ＣＨＲＧが出力されることで、スイッチ素子１０３が導通状態となり、フォトカプラ１０２がオンする。以降、本実施例では、切替出力電圧／ＣＨＲＧがハイレベル（入力切断、図６（ｅ）参照）を維持した状態で説明する。

時刻Ｔ８では、交流電圧Ｖａｃのピーク電圧直前で充電許可出力電圧ＥＮ＿ＣＨＲＧが立ち上がり、スイッチ素子２０６が導通状態となる。スイッチ素子２０６が導通状態になるとスイッチ素子２０７が非導通状態となり、フォトカプラ１０２の状態にかかわらず（言い換えれば、切替出力信号／ＣＨＲＧの状態にかかわらず）、スイッチ素子３４が導通状態となる。スイッチ素子３４が導通状態となることで、スイッチ部２が接続状態となって、交流電源１の交流電圧が整流部３に入力され、平滑部４の平滑コンデンサを充電する。

時刻Ｔ９では、交流電圧Ｖａｃのピーク電圧直後で充電許可出力電圧ＥＮ＿ＣＨＲＧが立ち下がり、スイッチ素子２０６を非導通状態とする。スイッチ素子２０６が非導通状態になると、フォトカプラ１０２の状態に応じて（言い換えれば、切替出力信号／ＣＨＲＧの状態に応じて）、スイッチ素子２０７は導通又は非導通状態となり、スイッチ部２が制御されることとなる。なお、本実施例では、時刻Ｔ７で切替出力信号／ＣＨＲＧをハイレベルにした状態を維持しているため、抵抗２０８、２０９により分圧した電圧がスイッチ素子２０７のゲート端子に入力されている。そして、スイッチ素子２０７は、充電電圧Ｖｃｃに応じて導通状態又は非導通状態となる。時刻Ｔ９では、電源電圧Ｖｃｃは図９（ｂ）に示すように所定電圧まで上昇しているため、スイッチ素子２０７は導通状態となっている。これにより、スイッチ素子３４は非導通となる。スイッチ素子３４が非導通状態となることで、スイッチ部２が切断状態となって、平滑部の平滑コンデンサの充電を停止する。その後、時刻Ｔ１０では、充電許可出力電圧ＥＮ＿ＣＨＲＧが立ち上がり、時刻Ｔ１１では充電許可出力電圧ＥＮ＿ＣＨＲＧが立ち下がり、上述した時刻Ｔ８、時刻Ｔ９と同様の動作を繰り返す。このように、充電許可出力電圧ＥＮ＿ＣＨＲＧは、時刻Ｔ８〜時刻Ｔ９の期間、言い換えれば交流電圧Ｖａｃが所定電圧の範囲内となったときにオンし、時刻Ｔ９〜時刻Ｔ１０の期間、言い換えれば交流電圧Ｖａｃが所定電圧の範囲から外れたときにオフする。以降の動作も同様である。

なお、制御部１０１から出力される切替出力電圧／ＣＨＲＧをローレベルにすると、フォトカプラ１０２のフォトトランジスタは非導通状態となり、充電許可出力電圧ＥＮ＿ＣＨＲＧの状態によらず、スイッチ素子２０７は非導通状態となる。このため、電源電圧Ｖｃｃに応じて、スイッチ素子３４が導通又は非導通状態となる。ここで、スイッチ素子３４が導通状態になれば、スイッチ部２が接続されて、交流電源１の交流電圧が整流部３に供給され、平滑部４の平滑コンデンサを充電する。

以上のことから、制御部１０１から出力される切替出力電圧／ＣＨＲＧがハイレベルかつ充電許可出力電圧ＥＮ＿ＣＨＲＧが立ち上がった状態では、平滑部の平滑コンデンサを充電する。一方、切替出力電圧／ＣＨＲＧがハイレベルかつ充電許可出力電圧ＥＮ＿ＣＨＲＧが立ち下がった状態では、平滑部の平滑コンデンサは充電しない。

ここで、画像形成装置１１０は、実施例１で説明したように、画像形成動作を行う通常動作モード（プリントモード）や、印刷指示が通知されるとすぐに画像形成動作を行うことが可能な待機モード（スタンバイモード）で稼働可能である。更に、消費電力を低減した省電力モード（スリープモード）で稼働可能である。この場合、画像形成装置１１０が通常動作モードや待機モードである場合、切替出力電圧／ＣＨＲＧはローレベルであり、充電許可出力電圧／ＥＮ＿ＣＨＲＧにかかわらず、充電電圧Ｖｃｃが所定電圧以上であれば、平滑部４を充電する。一方、画像形成装置１１０が省電力モードである場合、切替出力電圧／ＣＨＲＧはハイレベルであり、充電許可出力電圧／ＥＮ＿ＣＨＲＧがローレベルであれば平滑部４の充電を停止し、ハイレベルであれば平滑部４を充電する。

以上、本実施例では、交流電圧検知部２００によって交流電源電圧を検知し、交流電源１からの入力を整流部３、平滑部４に接続する期間を交流電源１の電圧に応じて制限する構成とする。これにより、交流電源１からの入力を制御する回路の消費電力をさらに低減することができ、低消費電力状態でスイッチング動作時を行うことができる。以上、本実施例によれば、整流平滑回路における消費電力を低減することができる。

２ スイッチ部
３ 整流御部（ブリッジダイオード）
４ 平滑部（平滑コンデンサ）
８ 電源電圧充電部
９ スイッチ制御部

Claims (10)

1. 交流電圧を整流する整流手段と、
   前記整流手段により整流された電圧を平滑する平滑手段と、
   を備える電源装置であって、
   前記整流手段に前記交流電圧の供給を接続又は切断する接続手段と、
   前記交流電圧に応じた電圧により充電される充電手段と、
   前記充電手段に充電されている電圧に応じて前記接続手段を制御する第一の制御手段と、
   を有することを特徴とする電源装置。
2. 前記第一の制御手段は、前記充電手段の電圧が第一の電圧以上となった場合に前記接続手段を接続状態とすることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記充電手段に充電される電圧は、前記平滑手段により平滑された電圧よりも低いことを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
4. 主巻線、出力巻線及び補助巻線を有するトランスを有し、前記平滑手段により平滑された電圧を直流電圧に変換する変換手段と、
   前記平滑手段により平滑された電圧の前記変換手段への供給をスイッチング動作によりオン又はオフするスイッチ素子と、
   前記スイッチ素子の前記スイッチング動作を制御する第二の制御手段と、
   を備え、
   前記充電手段は、前記第二の制御手段により前記スイッチ素子の前記スイッチング動作が制御されているときには前記補助巻線から出力される電圧によって充電され、前記第二の制御手段により前記スイッチ素子の前記スイッチング動作が制御されていないときには前記交流電圧によって充電されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電源装置。
5. 前記第二の制御手段は、前記充電手段の電圧が前記第一の電圧よりも高い第二の電圧以上となった場合に、前記スイッチング動作を開始することを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
6. 前記第二の制御手段により前記スイッチング動作が制御されている際に、前記第一の制御手段による前記接続手段の接続又は切断を切り替える切替手段を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の電源装置。
7. 前記交流電圧を検知する検知手段を備え、
   前記第一の制御手段は、前記検知手段により検知された電圧に応じて前記接続手段を制御することを特徴とする請求項６に記載の電源装置。
8. 前記第一の制御手段は、前記第二の制御手段により前記スイッチング動作が制御されている際に、前記検知手段により検知された電圧が所定電圧の範囲内である場合に、前記接続手段を接続状態にすることを特徴とする請求項７に記載の電源装置。
9. 記録媒体に画像形成を行う画像形成手段と、
   請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電源装置と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
10. 記録媒体に画像形成を行う画像形成手段と、
    前記画像形成手段を制御する制御部と、
    を備え、所定電力を消費する第一のモードと、前記第一のモードよりも消費する電力が低い第二のモードとで稼働可能な画像形成装置であって、
    請求項６乃至８のいずれか１項に記載の電源装置を備え、
    前記切替手段は、前記第二のモードで稼働している際に前記接続手段の接続又は切断を所定時間ごとに切り替えることを特徴とする画像形成装置。

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