JP7327186B2 - 電源回路及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源回路及び画像形成装置に関する。

従来から、スイッチング素子を用いた電源装置において、力率の低下を防止するため、力率改善回路が用いられている。

力率改善回路では、力率改善動作に伴う電力損失が生じるので、電力変換効率が劣化する。例えば、電気機器の待機時のように、力率を改善する必要のない軽負荷モード時においても力率改善回路が動作すると、無駄な電力が消費される。

これに対して、特許文献１に記載された電源装置では、軽負荷モード時に、力率改善回路の力率改善制御ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）への電源供給をＯＦＦにすることにより、力率改善回路の動作を停止させ、軽負荷モード時の省電力化を図っている。

特開２００５－１６８１４６号公報

しかしながら、従来の電源装置では、軽負荷モード時に、力率改善制御ＩＣへの電源供給をＯＦＦにしても、力率改善回路の出力電圧を検出するための抵抗が、整流後の回路に接続されたままであるため、力率改善回路の動作を停止しても、その抵抗には電流が流れ続けるため、余計な電力が消費されていた。

そこで、本発明の一又は複数の態様は、軽負荷のモード時に、力率改善回路を有する電源回路の消費電力を下げることを目的とする。

本発明の一態様に係る電源回路は、少なくとも、第１の負荷モードと、前記第１の負荷モードよりも負荷の低い第２の負荷モードとで動作する電源回路であって、交流電圧の入力を受ける入力部と、前記交流電圧を直流電圧である変換直流電圧に変換する整流平滑回路と、前記第１の負荷モードにおいて前記変換直流電圧を用いたときの前記交流電圧に与える力率を改善して、第１の直流電圧を出力し、前記第２の負荷モードにおいて、前記改善された力率よりも、前記変換直流電圧を用いたときの前記交流電圧に与える力率を低下させた状態で、第２の直流電圧を出力する力率改善回路と、前記第１の負荷モードにおいて、前記第１の直流電圧を、前記第１の負荷モードで必要とされる直流電圧に変換するメイン電圧変換回路と、前記第２の負荷モードにおいて、前記第２の直流電圧を、前記力率改善回路及び前記メイン電圧変換回路での動作に必要な直流電圧である動作直流電圧に変換し、前記第１の負荷モードにおいて、前記第１の直流電圧を前記動作直流電圧に変換するサブ電圧変換回路と、前記第２の負荷モードにおいて、前記動作直流電圧の前記力率改善回路及び前記メイン電圧変換回路への供給を遮断し、前記第２の負荷モードから前記第１の負荷モードに切り替える際に、前記動作直流電圧を前記力率改善回路及び前記メイン電圧変換回路に供給する電源切替回路と、を備え、前記力率改善回路は、前記動作直流電圧の入力を受けて、前記力率改善回路の制御を行なう力率改善制御回路と、前記力率改善回路からの出力を、前記力率改善制御回路にフィードバックするための抵抗と、前記第１の負荷モードにおいて、前記力率改善回路からの出力を前記抵抗に供給するための経路を接続し、前記第２の負荷モードにおいて、前記経路を切断する抵抗切替回路と、を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る画像形成装置は、上記の電源回路を備えることを特徴とする。

本発明の一又は複数の態様によれば、軽負荷のモード時に、力率改善回路を有する電源回路の消費電力を下げることができる。

図１は、実施の形態に係る画像形成装置１００の構成を概略的に示す縦断面図である。 図２は、画像形成装置１００における低圧電源１１０及びメイン制御部１９０の概略構成を示す回路図である。 図３は、抵抗切替回路１６０を概略的に示す回路図である。 図４は、電源切替回路１７０の回路を概略的に示す回路図である。 図５は、商用電源が供給され、画像形成装置１００が起動するまでの動作を示すフローチャートである。

図１は、実施の形態に係る画像形成装置１００の構成を概略的に示す縦断面図である。
画像形成装置１００は、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの４色の現像剤であるトナーを重ね合わせて印刷することで、カラー画像を形成するカラー画像形成装置の例である。しかしながら、実施の形態に係る画像形成装置１００は、このような例に限定されず、ブラック一色のモノクロ画像形成装置、又は、他の色を用いたカラー画像形成装置であってもよい。
図１において、大文字「Ｋ」は、ブラック、大文字「Ｙ」は、イエロー、大文字「Ｍ」は、マゼンタ、大文字「Ｃ」は、シアンを意味するものとする。

図示するように、画像形成装置１００は、感光ドラム２Ｋ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃと、帯電器３Ｋ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｃと、露光器４Ｋ、４Ｙ、４Ｍ、４Ｃと、現像器５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃとを備える。

また、画像形成装置１００は、転写ローラ６Ｋ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃと、転写ベルト８と、ドライブローラ９と、アイドルローラ１０と、定着器１１と、第一搬送ローラ対１２－１、１２－２と、第二搬送ローラ対１３－１、１３－２と、排出ローラ対１４－１、１４－２と、ホッピングローラ１５と、書き出しセンサ１６と、排出センサ１７と、支持プレート部材１８と、スプリング１９とを備える。

さらに、画像形成装置１００は、低圧電源１１０と、メイン制御部１９０とを備える。
なお、以下では、メイン制御部１９０を単に制御部ともいう。また、低圧電源１１０を電源部ともいう。

ここで、画像形成装置１００において、低圧電源１１０及びメイン制御部１９０を除いた部分を画像形成装置本体ともいう。低圧電源１１０は、メイン制御部１９０を介して、画像形成装置本体に電力を供給し、メイン制御部１９０は、画像形成装置本体を制御し、画像形成装置本体は、メイン制御部１９０からの制御に従って、媒体に画像を形成する。

感光ドラム２Ｋ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃの各々、帯電器３Ｋ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｃの各々、露光器４Ｋ、４Ｙ、４Ｍ、４Ｃの各々、現像器５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃの各々、及び、転写ローラ６Ｋ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃの各々については、使用するトナーの色が異なるのみで、同様に構成されているため、ここでは、感光ドラム２Ｋ、帯電器３Ｋ、露光器４Ｋ、現像器５Ｋ及び転写ローラ６Ｋについて説明する。

感光ドラム２Ｋは、転写用の画像を担持する像担持体である。ここでは、転写用の画像は、トナーによる画像であるトナー画像である。

帯電器３Ｋは、感光ドラム２Ｋをマイナスに帯電させる。
露光器４Ｋは、感光ドラム２Ｋに静電潜像を形成する。
現像器５Ｋは、感光ドラム２Ｋ上の静電潜像に、マイナスに帯電したトナーを付着させることで、トナー画像を形成し、可視化する。

転写ローラ６Ｋは、無端のベルト状に形成された転写ベルト８の内側に配置されている。そして、転写ローラ６Ｋは、転写ベルト８を挟んで、感光ドラム２Ｋに押し当てられるようにバネ等の弾性部材（図示せず）により付勢されている。そして、転写ローラ６Ｋは、トナーと逆極性のバイアスを印加することにより、感光ドラム２Ｋに形成されたトナー画像を、転写ベルト８により搬送されてきた媒体としての紙に転写する。

転写ベルト８は、ドライブローラ９及びアイドルローラ１０の外周面により支持されている。そして、転写ベルト８は、これらのドライブローラ９と、アイドルローラ１０との間で引っ張られ、感光ドラム２Ｋ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃと、転写ベルト８とが接する面が平らとなるようにされている。そして、転写ベルト８は、トナー画像の転写対象である紙を、搬送する。

ドライブローラ９は、図示しない駆動装置に接続されており、軸を中心として回転する。
アイドルローラ１０は、ドライブローラ９の回転により転写ベルト８が動くと、この転写ベルト８の動きに連動してドライブローラ９の回転方向と同じ方向に回転する。

定着器１１は、内部に熱源としてのヒーター１１ａを備えた定着ローラ１１ｂと、付勢手段により定着ローラ１１ｂの方向に付勢されるバックアップローラ１１ｃと、定着器１１の温度を検出するサーミスタ１１ｄとを備える。定着器１１は、トナー画像が転写された紙に、そのトナー画像を、熱と、圧力とにより定着する。

ヒーター１１ａは、トナー画像が転写された紙を加熱するために用いられる。
サーミスタ１１ｄは、定着器１１の温度を検出し、検出された温度をメイン制御部１９０に通知する。メイン制御部１９０は、その温度に基づいて、定着器１１の温度を一定に保つよう、ヒーター１１ａのオン及びオフをコントロールする。

図１の破線は、紙の搬送経路である。その搬送経路に沿って、第一搬送ローラ対１２－１、１２－２、第二搬送ローラ対１３－１、１３－２、及び、書き出しセンサ１６が、転写ベルト８よりも上流側に配置されており、排出センサ１７及び排出ローラ対１４－１、１４－２が、定着器１１の下流側に配置されている。

書き出しセンサ１６及び排出センサ１７は、紙が搬送経路に沿って搬送されてきた際に、紙の予め定められた位置を検知して、その検知信号をメイン制御部１９０に与える。ここでは、書き出しセンサ１６は、紙の先頭位置を検知し、排出センサ１７は、紙の後端位置を検知する。

支持プレート部材１８の上面には、紙が載せられる。支持プレート部材１８の下方には、支持プレート部材１８を上方に押し上げる付勢部材であるスプリング１９が設けられている。そして、支持プレート部材１８の上面に載せられた紙は、スプリング１９の付勢力によりホッピングローラ１５に押し付けられ、ホッピングローラ１５が紙をその搬送経路に押し出す方向に回転することで、搬送経路に押し出される。

図２は、画像形成装置１００における低圧電源１１０及びメイン制御部１９０の概略構成を示す回路図である。
なお、図２は、低圧電源１１０及びメイン制御部１９０の、実施の形態１の特徴に関する部分を抜粋した回路を示す。

低圧電源１１０は、少なくとも、第１の負荷モードと、第１の負荷モードよりも負荷の低い第２の負荷モードである低負荷モードとで動作する電源回路である。ここでは、第１の負荷モードは、画像形成装置１００が起動したモード、言い換えると、画像形成装置１００の電源がＯＮにされているモードである。第２の負荷モードは、画像形成装置１００に商用電源は供給されているが、画像形成装置１００の電源がＯＦＦにされているモード、言い換えると、画像形成装置１００が起動されていないモードである。なお、第１の負荷モードと、第２の負荷モードとは、以上の例に限定されない。

ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）インレット２０は、電源コードを介して商用電源（ＡＣ電源）に接続される。ＡＣインレット２０は、低圧電源１１０のＡＣ入力部２１に接続される。

ＡＣ入力部２１は、交流電圧の入力を受ける入力部である。
ＡＣ入力部２１のＬＩＮＥ側は、ＦｕｓｅＡ１１１の一端に接続される。
ＦｕｓｅＡ１１１の他端は、フィルタ１１２の入力側の一端に接続され、ＡＣ入力部２１のＮＥＵＴＲＡＬ側は、フィルタ１１２の入力側の他端に接続される。

フィルタ１１２の出力側の一端は、ＦｕｓｅＢ１１３の一端と、ヒーター用ＡＣ出力部２２のＬＩＮＥ側とに接続される。
また、ＦｕｓｅＢ１１３の他端は、整流ブリッジ１１４の入力側の一端に接続される。
さらに、フィルタ１１２の出力側の他端は、整流ブリッジ１１４の入力側の他端と、トライアック１１５の他端と、抵抗１１６の他端とに接続される。

整流ブリッジ１１４及びコンデンサ１１７は、ＡＣ入力部２１に入力された交流電圧を直流電圧に変換する整流平滑回路である。整流ブリッジ１１４及びコンデンサ１１７で変換された直流電圧を変換直流電圧ともいう。
整流ブリッジ１１４の＋出力側は、コンデンサ１１７の一端と、トランス１１８の一次側の一端とに接続される。
また、トライアック１１５の一端は、抵抗１２４の一端と、ヒーター用ＡＣ出力部２２のＮＥＵＴＲＡＬ側とに接続される。
抵抗１２４の他端は、トライアック１１５のゲートと、フォトトライアック１１９の出力側の一端に接続される。
抵抗１１６の一端は、フォトトライアック１１９の出力側の他端に接続される。

フォトトライアック１１９のカソードは、低圧電源１１０のＧＮＤに接続される。
フォトトライアック１１９のアノードは、低圧電源１１０のＡＣＯＮ－Ｎ信号端子１２０に接続される。

整流ブリッジ１１４の－出力側は、コンデンサ１１７の他端と、トランス１１８の二次側の一端に接続される。
トランス１１８の一次側の他端は、ダイオード１２１のアノードに接続される。
また、トランス１１８の二次側の他端は、抵抗１２２の一端に接続されている。
抵抗１２２の他端は、コンデンサ１２３の一端に接続される。

後述する力率改善回路１８０の制御用ＩＣである力率改善回路制御用ＩＣ１２５のＯＵＴピンは、ＦＥＴ１２６のゲートに接続される。
ＦＥＴ１２６のドレインは、ダイオード１２１のアノードに接続される。
ＦＥＴ１２６のソースは、力率改善回路制御用ＩＣ１２５のＩＳピンと、抵抗１２７の一端に接続される。

力率改善回路制御用ＩＣ１２５のＦＢピンは、抵抗１２８の他端と、抵抗１２９の一端に接続される。

コンデンサ１２３の他端と、抵抗１２９の他端と、抵抗１２７の他端と、力率改善回路制御用ＩＣ１２５のＧＮＤピンとは、整流ブリッジ１１４の－出力側に接続される。
ダイオード１２１のカソードは、メイントランス１３０の一次側の一端と、サブトランス１３１の一次側の一端と、電解コンデンサ１３２の＋側と、抵抗１３３の一端とに接続される。

メイン電源の制御を行なう制御用ＩＣであるメイン電源制御用ＩＣ１３４のＯＵＴピンは、ＦＥＴ１３５のゲートに接続される。
メイントランス１３０一次側の他端は、ＦＥＴ１３５のドレインに接続される。ＦＥＴ１３５のソースは、メイン電源制御用ＩＣ１３４のＩＳピンと、抵抗１３６の一端に接続される。
メイン電源制御用ＩＣ１３４のＦＢピンは、フォトカプラ１３７のコレクタに接続される。
メイン電源制御用ＩＣ１３４のＧＮＤピンと、抵抗１３６の他端と、電解コンデンサ１３２の－側と、フォトカプラ１３７のエミッタとは、整流ブリッジ１１４の－出力側に接続される。

力率改善回路１８０の電圧を検出するために用いられる抵抗１２８、１２９への電流のＯＮ及びＯＦＦを切り替えるための力率改善回路電圧検出抵抗切替部である抵抗切替回路１６０の接続箇所Ｃ１は、メイン電源制御用ＩＣ１３４のＶＣＣピンと、力率改善回路制御用ＩＣ１２５のＶＣＣピンと、制御ＩＣ電源供給切替部である電源切替回路１７０の接続箇所Ｃ６に接続される。

抵抗切替回路１６０の接続箇所Ｃ２は、整流ブリッジ１１４の－出力側に接続される。
抵抗切替回路１６０の接続箇所Ｃ３は、抵抗１２８の一端に接続される。
抵抗切替回路１６０の接続箇所Ｃ４は、ダイオード１２１のカソードに接続される。

図３は、抵抗切替回路１６０を概略的に示す回路図である。
抵抗切替回路１６０の接続箇所Ｃ１は、抵抗１６１の他端に接続され、抵抗１６１の一端は、トランジスタ１６２のベースに接続される。

トランジスタ１６２のエミッタは、抵抗切替回路１６０の接続箇所Ｃ２に接続される。
トランジスタ１６２のコレクタは、抵抗１６３の一端に接続される。
抵抗１６３の他端は、トランジスタ１６４のベースと、抵抗１６５の一端に接続される。
トランジスタ１６４のコレクタは、抵抗切替回路１６０の接続箇所Ｃ３に接続される。
抵抗１６５の他端は、トランジスタ１６４のエミッタと、抵抗切替回路１６０の接続箇所Ｃ４に接続される。

以上のように、抵抗切替回路１６０は、図２に示されている経路Ｒ１、Ｒ２に設けられ、経路Ｒ１、Ｒ２を切断又は接続する第１のスイッチであるトランジスタ１６４と、後述する電源切替回路１７０から直流電圧が供給されると、トランジスタ１６４に、経路Ｒ１、Ｒ２を接続させ、その直流電圧の供給が遮断されると、トランジスタ１６４に、経路Ｒ１、Ｒ２を切断させる第２のスイッチであるトランジスタ１６２とを備えている。

図２に戻り、サブ電源の制御を行なうサブ電源制御用ＩＣ１３８のＯＵＴピンは、ＦＥＴ１３９のゲートに接続される。
サブトランス１３１の一次側の他端は、ＦＥＴ１３９のドレインに接続される。
ＦＥＴ１３９のソースは、サブ電源制御用ＩＣ１３８のＩＳピンと、抵抗１４０の一端に接続される。

サブ電源制御用ＩＣ１３８のＦＢピンは、フォトカプラ１４１のコレクタに接続される。
サブ電源制御用ＩＣ１３８のＶＩＮピンは、抵抗１３３の他端に接続される。
サブ電源制御用ＩＣ１３８のＶＣＣピンは、電解コンデンサ１４２の＋側と、ダイオード１４３のカソードに接続される。

ダイオード１４３のアノードは、サブトランス１３１の補助巻き線の一端に接続される。
サブ電源制御用ＩＣ１３８のＧＮＤピンと、抵抗１４０の他端と、電解コンデンサ１４２の－側と、フォトカプラ１４１のエミッタと、サブトランス１３１の補助巻き線の他端は、整流ブリッジ１１４の－出力側に接続される。

図４は、電源切替回路１７０を概略的に示す回路図である。
電源切替回路１７０の接続箇所Ｃ５は、抵抗１７１の一端と、トランジスタ１７２のコレクタに接続される。
抵抗１７１の他端は、フォトカプラ１７３のコレクタに接続される。
フォトカプラ１７３のエミッタは、トランジスタ１７２のベースに接続される。
電源切替回路１７０の接続箇所Ｃ６は、トランジスタ１７２のエミッタに接続される。

フォトカプラ１７３のアノードは、抵抗１７４の一端に接続される。
抵抗１７４の他端は、電源切替回路１７０の接続箇所Ｃ７に接続される。
フォトカプラ１７３のカソードは、トランジスタ１７５のコレクタに接続される。

トランジスタ１７５のベースは、抵抗１７６の一端に接続される。
抵抗１７６の他端は、電源切替回路１７０の接続箇所Ｃ８に接続される。
トランジスタ１７５のエミッタは、電源切替回路１７０の接続箇所Ｃ９に接続される。

以上のように、電源切替回路１７０は、後述するサブ電圧変換回路１８２からの直流電圧を、後述する力率改善回路１８０及び後述するメイン電圧変換回路１８１に供給するための電源供給路Ｒ３、Ｒ４（図２参照）に設けられ、電源供給路Ｒ３、Ｒ４を切断又は接続する第３のスイッチであるトランジスタ１７２と、第１の負荷モード及び第２の負荷モードの間でモードを切り替えるための動作モード切替信号であるＰＯＷＥＲ ＳＡＶＥ－Ｎ信号が、第１の負荷モードに切り替えることを示す場合に、トランジスタ１７２に電源供給路Ｒ３、Ｒ４を接続させ、ＰＯＷＥＲ ＳＡＶＥ－Ｎ信号が第２の負荷モードに切り替えることを示す場合に、トランジスタ１７２に電源供給路Ｒ３、Ｒ４を接続させる第４のスイッチであるトランジスタ１７５とを備える。

図２に戻り、電源切替回路１７０の接続箇所Ｃ５は、サブ電源制御用ＩＣ１３８のＶＣＣピンに接続される。

メイントランス１３０の二次側の一端は、ダイオード１４４のアノードに接続される。
ダイオード１４４のカソードは、電解コンデンサ１４５の＋側と、抵抗１４６の他端と、抵抗１４７の一端と、低圧電源１１０の＋２４Ｖ端子１４８に接続される。

メイントランス１３０の二次側の他端は、可変シャントレギュレータ１４９のアノードと、電解コンデンサ１４５の－側と、抵抗１５０の他端に接続される。

フォトカプラ１３７のアノードは、抵抗１４６の一端に接続される。
フォトカプラ１３７のカソードは、可変シャントレギュレータ１４９のカソードに接続される。
可変シャントレギュレータ１４９のリファレンスは、抵抗１４７の他端と、抵抗１５０の一端に接続される。

サブトランス１３１の二次側の一端は、ダイオード１５１のアノードに接続される。
ダイオード１５１のカソードは、電解コンデンサ１５２の＋側と、抵抗１５３の他端と、抵抗１５４の一端と、電源切替回路１７０の接続箇所Ｃ７と、低圧電源１１０の＋５Ｖ端子１５５に接続される。

サブトランス１３１の二次側の他端は、可変シャントレギュレータ１５６のアノードと、電解コンデンサ１５２の－側と、抵抗１５７の他端と、電源切替回路１７０の接続箇所Ｃ９とに接続される。

フォトカプラ１４１のアノードは、抵抗１５３の一端に接続される。
フォトカプラ１４１のカソードは、可変シャントレギュレータ１５６のカソードに接続される。
可変シャントレギュレータ１５６のリファレンスは、抵抗１５４の他端と、抵抗１５７の一端とに接続される。

電源切替回路１７０の接続箇所Ｃ８は、低圧電源１１０のＰＯＷＥＲＳＡＶＥ－Ｎ信号端子１５８に接続される。
低圧電源１１０の＋２４Ｖ端子１４８は、メイン制御部１９０の電圧変換部１９１の入力側に接続される。
低圧電源１１０の＋５Ｖ端子１５５は、メイン制御部１９０の電源コントロール部１９２の入力側に接続される。
低圧電源１１０のＧＮＤ端子１５９Ａ、１５９Ｂは、メイン制御部１９０の電圧変換部１９１のＧＮＤと、電源コントロール部１９２とに接続される。

メイン制御部１９０の中にある電圧変換部１９１にて電圧変換された電圧は、メイン制御部１９０の各回路に供給される。
低圧電源１１０のＡＣＯＮ－Ｎ信号端子１２０は、メイン制御部１９０にあるヒーターコントロール部１９３に接続される。ヒーターコントロール部１９３は、定着器１１内において、定着器１１の温度を検出するサーミスタ１１ｄに接続される。

以上のような構成において、トランス１１８、ダイオード１２１、抵抗１２２、コンデンサ１２３、力率改善回路制御用ＩＣ１２５、ＦＥＴ１２６、抵抗１２７、抵抗１２８、抵抗１２９及び抵抗切替回路１６０により、力率改善回路１８０が構成される。

また、メイントランス１３０、電解コンデンサ１３２、メイン電源制御用ＩＣ１３４、ＦＥＴ１３５、抵抗１３６、フォトカプラ１３７、ダイオード１４４、電解コンデンサ１４５、抵抗１４６、抵抗１４７、可変シャントレギュレータ１４９及び抵抗１５０により、メイン電圧変換回路１８１が構成される。

さらに、サブトランス１３１、抵抗１３３、サブ電源制御用ＩＣ１３８、ＦＥＴ１３９、抵抗１４０、フォトカプラ１４１、電解コンデンサ１４２、ダイオード１４３、ダイオード１５１、電解コンデンサ１５２、抵抗１５３、抵抗１５４、可変シャントレギュレータ１５６及び抵抗１５７によりサブ電圧変換回路１８２が構成される。

力率改善回路１８０は、高負荷のモードである第１の負荷モードにおいて、整流ブリッジ１１４及びコンデンサ１１７で変換された直流電圧を用いたときの、入力される交流電圧に与える力率を改善する。力率改善回路１８０により力率が改善され、ダイオード１２１から出力される直流電圧を第１の直流電圧ともいう。

また、力率改善回路１８０は、低負荷のモードである第２の負荷モードにおいては、整流ブリッジ１１４及びコンデンサ１１７で変換された直流電圧を用いたときの、入力される交流電圧に与えられる力率を改善しない。このため、第２の負荷モードでは、第１の負荷モードよりも力率が低下する。力率改善回路１８０により力率が改善されずにダイオード１２１から出力される直流電圧を第２の直流電圧ともいう。

メイン電圧変換回路１８１は、第１の負荷モードにおいて、力率改善回路１８０から出力された第１の直流電圧を、第１の負荷モードで必要とされる直流電圧であるメイン直流電圧に変換する。メイン直流電圧は、例えば、メイン制御部１９０が画像形成装置１００の各部を制御するために必要とする直流電圧である。ここでは、電解コンデンサ１４５により平滑化された、＋２４Ｖの直流電圧が、メイン直流電圧となる。

サブ電圧変換回路１８２は、第２の負荷モードにおいて、力率改善回路１８０から出力された第２の直流電圧を、メイン制御部１９０が電源を制御するために必要とする直流電圧であるサブ直流電圧に変換する。ここでは、電解コンデンサ１５２により平滑化された、＋５Ｖの直流電圧が、サブ直流電圧となる。
また、サブ電圧変換回路１８２は、第１の負荷モードにおいても、力率改善回路１８０から出力された第１の直流電圧をサブ直流電圧に変換する。ここでも、電解コンデンサ１５２により平滑化された、＋５Ｖの直流電圧が、サブ直流電圧となる。

さらに、サブ電圧変換回路１８２は、第２の負荷モードにおいて、力率改善回路１８０から出力された第２の直流電圧を、サブ電源制御用ＩＣ１３８、力率改善回路１８０及びメイン電圧変換回路１８１での動作に必要な直流電圧である動作直流電圧に変換する。ここでは、電解コンデンサ１４２により平滑化された直流電圧が動作直流電圧となる。
また、サブ電圧変換回路１８２は、第１の負荷モードにおいても、力率改善回路１８０から出力された第１の直流電圧を動作直流電圧に変換する。ここでも、電解コンデンサ１４２により平滑化された直流電圧が動作直流電圧となる。

図５は、商用電源が供給され、画像形成装置１００が起動するまでの動作を示すフローチャートである。
ＡＣインレット２０を、電源コードを介して商用電源に接続することで、例えば、ＡＣ１００Ｖの電圧が供給される（Ｓ１０）。
供給された交流電圧は、ＦｕｓｅＡ１１１、フィルタ１１２及びＦｕｓｅ１１３を経由して、整流ブリッジ１１４に印加される。

交流電圧は、整流ブリッジ１１４により整流され、コンデンサ１１７により平滑化されることで直流電圧に変換される。その直流電圧は、トランス１１８、ダイオード１２１及び抵抗１３３を経由して、サブ電源制御用ＩＣ１３８のＶＩＮピンに供給される。これにより、サブ電源制御用ＩＣ１３８の動作が開始され、サブ電源制御用ＩＣ１３８のＯＵＴピンより電圧が出力されることで、ＦＥＴ１３９のスイッチング動作が開始される。

ＦＥＴ１３９のスイッチング動作が開始されると、サブトランス１３１の補助巻き線に電圧が発生する。発生された電圧は、ダイオード１４３と、平滑コンデンサとしての電解コンデンサ１４２とにより直流電圧に変換される。この直流電圧が、サブ電源制御用ＩＣ１３８の電源電圧としてＶＣＣピンに供給され、安定的にサブ電源制御用ＩＣ１３８に電源が供給される。

ＦＥＴ１３９のスイッチング動作により、サブトランス１３１の二次側にも交流電圧が発生する。この交流電圧は、ダイオード１５１と、平滑コンデンサとしての電解コンデンサ１５２とにより直流に整流される。整流された直流電圧は、抵抗１５４と、抵抗１５７と、可変シャントレギュレータ１５６と、抵抗１５３と、フォトカプラ１４１とによって監視され、サブ電源制御用ＩＣ１３８のＦＢピンに伝達される。これにより、サブ電源制御用ＩＣ１３８のＯＵＴピンに接続されたＦＥＴ１３９のスイッチング時間が制御され、＋５Ｖ端子１５５から出力される直流電圧が一定にされる。ここでは、その出力電圧が５Ｖになるように、ＦＥＴ１３９が制御される。
以上により、５Ｖの直流電圧は、低圧電源１１０からメイン制御部１９０の電源コントロール部１９２に供給される（Ｓ１１）。

ここまでの動作は、低圧電源１１０がＯＦＦモード、言い換えると、画像形成装置１００もＯＦＦモードの状態である。この時、低圧電源１１０は、５Ｖの直流電圧を出力はしているが、画像形成装置１００は、動作していないため、５Ｖの直流電圧にほぼ負荷はかかっていない状態である。

低圧電源１１０から＋２４Ｖの直流電圧を出力させ、画像形成装置１００を動作させるためには、ユーザは、メインソフトスイッチ２３を押下して、電源コントロール部１９２より出力されるＰＯＷＥＲＳＡＶＥ－Ｎ信号をＨｉｇｈレベルにする必要がある。メインソフトスイッチ２３が押下されない場合、低圧電源１１０がＯＦＦモードの状態のままとなり、ＰＯＷＥＲＳＡＶＥ－Ｎ信号は、Ｌｏｗレベルのままである。

ＰＯＷＥＲＳＡＶＥ－Ｎ信号がＬｏｗレベルの場合は、図４に示されている電源切替回路１７０のトランジスタ１７５のベースに電流が流れないため、トランジスタ１７５は、ＯＦＦのままとなる。トランジスタ１７５がＯＦＦの場合、フォトカプラ１７３の発光ダイオード１７３ａに電流が流れないため、フォトカプラ１７３のフォトトランジスタ１７３ｂもＯＦＦのままとなる。

フォトカプラ１７３のフォトトランジスタ１７３ｂがＯＦＦであると、トランジスタ１７２もＯＦＦとなり、その結果、図２に示されているサブトランス１３１の補助巻き線から発生し、ダイオード１４３と、平滑コンデンサとしての電解コンデンサ１４２とにより直流となった電圧が、メイン電源制御用ＩＣ１３４のＶＣＣピンと、力率改善回路制御用ＩＣ１２５のＶＣＣピンとに印加されないため、メイントランス１３０による＋２４Ｖの出力が得られない。

さらに、この場合には、図３に示されている抵抗切替回路１６０のトランジスタ１６２のベースに電圧が印加されないため、トランジスタ１６２にベース電流が流れず、トランジスタ１６２は、ＯＦＦとなる。トランジスタ１６２がＯＦＦの場合、トランジスタ１６４もＯＦＦとなるため、抵抗切替回路１６０の接続箇所Ｃ３と、接続箇所Ｃ４との間もＯＦＦとなり、ダイオード１２１のカソードと、抵抗１２８の一端との間は、解放となる。このため、ダイオード１２１のカソードから、抵抗１２８及び抵抗１２９に電流が流れることを阻止することができる。

ここで、メインソフトスイッチ２３が押下されると（Ｓ１２でＹｅｓ）、電源コントロール部１９２は、ＰＯＷＥＲＳＡＶＥ－Ｎ信号をＨｉｇｈレベルに切り替える。ＰＯＷＥＲＳＡＶＥ－Ｎ信号がＨｉｇｈレベルの場合、図４に示されているトランジスタ１７５のベースに電圧がかかり、トランジスタ１７５にベース電流が流れるため、トランジスタ１７５はＯＮとなる。

トランジスタ１７５がＯＮの場合、フォトカプラ１７３の発光ダイオード１７３ａに電流が流れ、フォトカプラ１７３のフォトトランジスタ１７３ｂがＯＮとなる。フォトカプラ１７３のフォトトランジスタ１７３ｂがＯＮとなると、トランジスタ１７２がＯＮとなる。この結果、図２に示されているサブトランス１１３の補助巻き線から発生し、ダイオード１４３と、平滑コンデンサとしての電解コンデンサ１４２とにより直流電圧にされた電圧が、メイン電源制御用ＩＣ１３４のＶＣＣピンと、力率改善回路制御用ＩＣ１２５のＶＣＣピンとに供給される。

これにより、メイン電源制御用ＩＣ１３４と、力率改善回路制御用ＩＣ１２５とが動作するため、＋２４Ｖの直流電圧が出力される。この時、図３に示されている抵抗切替回路１６０のトランジスタ１６２のベースに電圧がかかり、トランジスタ１６２にベース電流が流れるため、トランジスタ１６２はＯＮとなる。

トランジスタ１６２がＯＮの場合、トランジスタ１６４もＯＮとなるため、抵抗切替回路１６０の接続箇所Ｃ３及び接続箇所Ｃ４の間がＯＮとなり、図２に示されているダイオード１２１のカソードと、抵抗１２８の一端とが接続される。
以上により、力率改善回路制御用ＩＣ１２５により出力電圧の監視ができるようになり、力率改善回路１８０は、正常に動作する（Ｓ１３）。

＋２４Ｖの直流電圧は、メイン制御部１９０の電圧変換部１９１に供給され、電圧変換部１９１により、メイン制御部１９０に必要な各電圧に変換され、各回路に電圧が供給される。これにより、画像形成装置１００が起動する（Ｓ１４）。

上述のように、電源切替回路１７０は、第２の負荷モードにおいて、動作直流電圧の力率改善回路１８０及びメイン電圧変換回路１８１への供給を遮断し、第２の負荷モードから第１の負荷モードに切り換える際に、動作直流電圧を力率改善回路１８０及びメイン電圧変換回路１８１に供給する。

また、力率改善回路１８０は、動作直流電圧の入力を受けて、力率改善回路１８０の制御を行なう力率改善制御回路である力率改善回路用制御ＩＣ１２５と、力率改善回路１８０からの出力を、力率改善回路用制御ＩＣ１２５にフィードバックするための抵抗１２８、１２９と、第１の負荷モードにおいて、力率改善回路１８０からの出力を抵抗１２８、１２９に供給するための経路Ｒ１、Ｒ２を接続し、第２の負荷モードにおいて、その経路Ｒ１、Ｒ２を切断する抵抗切替回路１６０とを備えている。
このため、実施の形態によれば、軽負荷時において、抵抗切替回路１６０により、力率改善回路１８０の出力電圧を検出するための検出抵抗１２８、１２９への接続を切断することにより、軽負荷時には使用されない力率改善回路電圧の検出抵抗１２８、１２９に流れる電流を削減することができる。このため、軽負荷時の消費電力を下げることができる。

以上に記載した実施の形態では、画像形成装置１００がカラープリンタである例を説明したが、画像形成装置１００は、カラープリンタに限定されない。例えば、画像形成装置１００は、力率改善回路１８０を備えるスイッチング電源を用いたモノクロプリンタであってもよく、複写機であってもよく、マルチファンクションプリンタであってもよい。

１００ 画像形成装置、 ２１ ＡＣ入力部、 １１０ 低圧電源、 １６０ 抵抗切替回路、 １７０ 電源切替回路、 １８０ 力率改善回路、 １８１ メイン電圧変換回路、 １８２ サブ電圧変換回路、 １９０ メイン制御部。

Claims (4)

1. 少なくとも、第１の負荷モードと、前記第１の負荷モードよりも負荷の低い第２の負荷モードとで動作する電源回路であって、
   交流電圧の入力を受ける入力部と、
   前記交流電圧を直流電圧である変換直流電圧に変換する整流平滑回路と、
   前記第１の負荷モードにおいて前記変換直流電圧を用いたときの前記交流電圧に与える力率を改善して、第１の直流電圧を出力し、前記第２の負荷モードにおいて、前記改善された力率よりも、前記変換直流電圧を用いたときの前記交流電圧に与える力率を低下させた状態で、第２の直流電圧を出力する力率改善回路と、
   前記第１の負荷モードにおいて、前記第１の直流電圧を、前記第１の負荷モードで必要とされる直流電圧に変換するメイン電圧変換回路と、
   前記第２の負荷モードにおいて、前記第２の直流電圧を、前記力率改善回路及び前記メイン電圧変換回路での動作に必要な直流電圧である動作直流電圧に変換し、前記第１の負荷モードにおいて、前記第１の直流電圧を前記動作直流電圧に変換するサブ電圧変換回路と、
   前記第２の負荷モードにおいて、前記動作直流電圧の前記力率改善回路及び前記メイン電圧変換回路への供給を遮断し、前記第２の負荷モードから前記第１の負荷モードに切り替える際に、前記動作直流電圧を前記力率改善回路及び前記メイン電圧変換回路に供給する電源切替回路と、を備え、
   前記力率改善回路は、
   前記動作直流電圧の入力を受けて、前記力率改善回路の制御を行なう力率改善制御回路と、
   前記力率改善回路からの出力を、前記力率改善制御回路にフィードバックするための抵抗と、
   前記第１の負荷モードにおいて、前記力率改善回路からの出力を前記抵抗に供給するための経路を接続し、前記第２の負荷モードにおいて、前記経路を切断する抵抗切替回路と、を備えること
   を特徴とする電源回路。
2. 前記抵抗切替回路は、
   前記経路に設けられ、前記経路を切断又は接続する第１のスイッチと、
   前記動作直流電圧が供給されると、前記第１のスイッチに前記経路を接続させ、前記動作直流電圧の供給が遮断されると、前記第１のスイッチに前記経路を切断させる第２のスイッチと、を備えること
   を特徴とする請求項１に記載の電源回路。
3. 前記電源切替回路は、
   前記サブ電圧変換回路から、前記動作直流電圧を前記力率改善回路及び前記メイン電圧変換回路に供給するための電源供給路に設けられ、前記電源供給路を切断又は接続する第３のスイッチと、
   前記第１の負荷モードと、前記第２の負荷モードとの間でモードを切り替えるための動作モード切替信号が、前記第１の負荷モードに切り替えることを示す場合に、前記第３のスイッチに前記電源供給路を接続させ、前記動作モード切替信号が前記第２の負荷モードに切り替えることを示す場合に、前記第３のスイッチに前記電源供給路を切断させる第４のスイッチと、を備えること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の電源回路。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の電源回路を備えることを特徴とする画像形成装置。

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