(57)【要約】【課題】小型且つ安価で汎用性の高い構成により、トランスに生じる異音を抑制する。【解決手段】電源装置１５は、トランス２１と、スイッチング素子２５と、スイッチング制御部２６と、可変抵抗器２７及び抵抗制御部２８からなる電流調整部とを備える。トランス２１は、一次コイル３２及び二次コイル３３をコア部３０に巻き回して構成される。スイッチング素子２５は、一次コイル３２に接続され、導通及び導通解除を切り替えてトランス２１の電力供給及び電力供給停止を切り替える。電流調整部は、スイッチング素子２５の導通時に、一次コイル３２に流れる電流を調整可能に構成され、通常モードでは、一次コイル３２に所定の第１電流値の電流が流れるように制御する一方、一次コイル３２に間欠的に電流を流す省エネモードでは、一次コイル３２に第１電流値よりも小さい第２電流値の電流が流れるように制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルをコアに巻き回して構成されるトランスと、
前記コイルに接続されていて、導通及び導通解除を切り替えることで、前記トランスに対する電力供給及び電力供給停止を切り替えるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子へ制御信号を供給して前記スイッチング素子の切り替えを制御するスイッチング制御部と、
前記スイッチング素子の導通時に、前記コイルに流れる電流を調整可能な電流調整部と、を備え、
前記電流調整部は、通常モードでは、前記コイルに所定の第１電流値の電流が流れるように制御する一方、前記コイルに間欠的に電流を流す省エネモードでは、前記コイルに前記第１電流値よりも小さい第２電流値の電流が流れるように制御することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記電流調整部は、前記スイッチング素子に接続されていて、自身の抵抗値に応じて前記コイルに流れる電流を変更可能な可変抵抗器と、
前記可変抵抗器の抵抗値を制御する抵抗制御部と、を備え、
前記抵抗制御部は、前記通常モードでは、前記可変抵抗器を所定の第１抵抗値に設定する一方、前記省エネモードでは、前記可変抵抗器を前記第１抵抗値よりも大きい第２抵抗値に設定することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記トランスの振動を検知する振動センサーを更に備え、
前記抵抗制御部は、前記省エネモードにおいて、前記振動センサーによって検知された前記トランスの振動幅が所定の閾値以上になったときに、前記可変抵抗器を前記第２抵抗値に設定することを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか１項に記載の電源装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置と、この電源装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は、各部に電力を供給する電源装置を備える。例えば、特許文献１のスイッチング電源回路（電源装置）は、一次側と二次側の各コイルを有するトランスと、一次側のコイルに接続されるスイッチ素子と、を備え、スイッチ素子のスイッチング動作によって一次側に生成された電力を、トランスを介して二次側へ伝達する。また、スイッチング電源回路は、トランスの一次側のインダクタンスを切り替えるインダクタンス切替部を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−５０９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した電源装置では、インダクタンス切替部は、スイッチ素子の接続先を、一次側のコイルにおける異なる複数の位置の間で切り替え、接続先の切替により、インダクタンスを切り替える。換言すれば、一次側のコイルの巻き数を切り替えることで、スイッチング動作のスイッチング周波数を変化させる。例えば、待機モード（バーストモード）で間欠発振が行われるようにスイッチング動作を制御する際に、スイッチング周波数を減少させてトランスの音鳴り等の異音を抑制している。
【０００５】
しかしながら、１つのトランスにおいて、スイッチ素子の接続先を複数の位置の間で切り替えるように構成すると、トランスサイズが大きくなり、コストがかかる。また、異音が生じないように巻き数を設計すると、トランスの汎用性が低下する。なお、スリープモード等のバーストモードにおいて間欠発振を行う場合に、スイッチング周波数を増大して可聴域より高くすると、二次側への電力供給の効率が低下してしまう。
【０００６】
そこで、本発明は上記事情を考慮し、小型且つ安価で汎用性の高い構成により、トランスに生じる異音を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電源装置は、コイルをコアに巻き回して構成されるトランスと、前記コイルに接続されていて、導通及び導通解除を切り替えることで、前記トランスに対する電力供給及び電力供給停止を切り替えるスイッチング素子と、前記スイッチング素子へ制御信号を供給して前記スイッチング素子の切り替えを制御するスイッチング制御部と、前記スイッチング素子の導通時に、前記コイルに流れる電流を調整可能な電流調整部と、を備え、前記電流調整部は、通常モードでは、前記コイルに所定の第１電流値の電流が流れるように制御する一方、前記コイルに間欠的に電流を流す省エネモードでは、前記コイルに前記第１電流値よりも小さい第２電流値の電流が流れるように制御することを特徴とする。
【０００８】
上記した電源装置では、前記電流調整部は、前記スイッチング素子に接続されていて、自身の抵抗値に応じて前記コイルに流れる電流を変更可能な可変抵抗器と、前記可変抵抗器の抵抗値を制御する抵抗制御部と、を備え、前記抵抗制御部は、前記通常モードでは、前記可変抵抗器を所定の第１抵抗値に設定する一方、前記省エネモードでは、前記可変抵抗器を前記第１抵抗値よりも大きい第２抵抗値に設定するとよい。
【０００９】
上記した電源装置では、前記トランスの振動を検知する振動センサーを更に備え、前記抵抗制御部は、前記省エネモードにおいて、前記振動センサーによって検知された前記トランスの振動幅が所定の閾値以上になったときに、前記可変抵抗器を前記第２抵抗値に設定するとよい。
【００１０】
本発明の画像形成装置は、上記した電源装置を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、小型且つ安価で汎用性の高い構成により、トランスに生じる異音を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るプリンターを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るプリンターの電源装置を示す回路図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るプリンターの電源装置におけるトランスを示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るプリンターの電源装置において、コア部を分解したトランスを示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るプリンターの電源装置において、トランスのコア部を示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るプリンターの電源装置において、トランスの一次コイル及び二次コイルを示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るプリンターの電源装置において、トランスの一次側電流、スイッチング素子の制御信号及び可変抵抗器の抵抗値を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
先ず、本発明の実施形態に係るプリンター１（画像形成装置）の全体の構成について図１を参照しながら説明する。以下、説明の便宜上、図１における紙面手前側をプリンター１の前側とする。各図に適宜付される矢印Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｌｏは、それぞれプリンター１の左側、右側、上側、下側を示している。
【００１４】
プリンター１は、略箱型形状のプリンター本体２を備え、プリンター本体２の下部には用紙を収納する給紙カセット３が設けられ、プリンター本体２の上部には排紙トレイ４が設けられる。
【００１５】
プリンター本体２内の上部には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光装置５が排紙トレイ４の下方に配置される。プリンター本体２内の露光装置５の下方には、画像形成部６が設けられる。画像形成部６には、像担持体である感光体ドラム７が回転可能に設けられ、感光体ドラム７の周囲には、帯電装置と、トナーコンテナに接続された現像装置と、転写ローラーと、クリーニング装置とが、感光体ドラム７の回転方向に沿って配置される。
【００１６】
また、プリンター本体２の内部には、用紙の搬送経路１０が設けられる。搬送経路１０の上流端には給紙部１１が給紙カセット３の近傍に設けられ、搬送経路１０の中流部には、感光体ドラム７と転写ローラーによって構成される転写部１２が設けられる。搬送経路１０の下流部には定着装置１３が設けられ、搬送経路１０の下流端には排紙部１４が排紙トレイ４の近傍に設けられる。
【００１７】
更に、プリンター本体２の内部には、プリンター１の各部に電力を供給する電源装置１５と、プリンター１の各部を統括制御する制御装置１６とが備えられる。制御装置１６は、ＣＰＵ等で構成され、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置１７に接続される。制御装置１６は、プリンター１の各部に接続されていて、記憶装置１７に格納された制御プログラムや制御用データに基づいて、制御装置１６に接続された各部を制御する。
【００１８】
プリンター１がプリント（画像形成動作）時やレディ（画像形成動作の準備）時に動作する場合には、制御装置１６は、電源装置１５の動作モードを、プリンター１の各部に十分な電力を供給する通常モードに設定する。一方、プリンター１がプリントを行わない場合には、制御装置１６は、電源装置１５の動作モードを、電力消費を低減するスリープ等の省エネモードに設定する。
【００１９】
次に、プリンター１の画像形成動作について説明する。プリンター１は、外部のコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、画像形成動作を開始する。画像形成動作では、先ず、画像形成部６の帯電装置によって感光体ドラム７の表面が帯電された後、露光装置５からのレーザー光により感光体ドラム７に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム７の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、画像形成部６の現像装置がトナーを用いてトナー像に現像する。
【００２０】
一方、給紙カセット３に収納された用紙の内、指定されたサイズや種類の用紙が、給紙部１１によって取り出されて搬送経路１０上を搬送される。搬送経路１０上の用紙は、所定のタイミングで転写部１２へと搬送され、転写部１２によって感光体ドラム７上のトナー像が用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、定着装置１３へと搬送され、定着装置１３によって用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙部１４から排紙トレイ４に排出される。
【００２１】
次に、電源装置１５の構成について、図２を参照しながら説明する。図２に示すように、電源装置１５は、交流電源２０に接続されていて、トランス２１と、一次整流回路２２と、出力端子２３と、平滑回路２４と、スイッチング素子２５と、スイッチング制御部２６と、可変抵抗器２７と、抵抗制御部２８と、振動センサー２９とを備える。なお、可変抵抗器２７及び抵抗制御部２８は、トランス２１の一次コイル３２に流れる電流を調整する電流調整部として機能する。
【００２２】
トランス２１は、交流電源２０から交流電流の電力を入力し、電磁誘導を利用してこの電力の電圧を変換し、変換後の電力を出力する変圧器である。トランス２１は、例えば、図３〜図６に示すように、コア部３０と、ボビン部３１と、一次コイル３２と、二次コイル３３とから構成される。
【００２３】
コア部３０は、例えば、図３〜図５に示すように、平面視でＥ字状に形成される一対のＥＥＲ型コア３０ａを組み合わせて構成される。各ＥＥＲ型コア３０ａは、中脚３０ｂ（コア）と中脚３０ｂの両側の外脚３０ｃとを有する。コア部３０は、一次コイル３２及び二次コイル３３が巻き回される中脚３０ｂを軸として、軸方向（例えば、水平方向）に長い矩形のフレーム状に形成される。
【００２４】
ボビン部３１は、例えば、円筒状の一次側ボビン３１ａと円筒状の二次側ボビン３１ｂとを組み合わせて円筒状に形成され、図４に示すように、コア部３０の中脚３０ｂに嵌合（挿入）される。ボビン部３１の軸方向の両端部には、フランジ３１ｃが形成され、フランジ３１ｃがコア部３０の中脚３０ｂと外脚３０ｃとの間に嵌合することで、ボビン部３１がコア部３０に係止される。
【００２５】
一次コイル３２は一次側ボビン３１ａの外周面に沿って巻き回され、二次コイル３３は二次側ボビン３１ｂの外周面に沿って巻き回される。即ち、一次コイル３２及び二次コイル３３はボビン部３１を介してコア部３０（中脚３０ｂ）に巻き回される。巻き回された一次コイル３２及び二次コイル３３の外周面には、保護や絶縁のためにテープやシート等が巻かれるとよい。なお、一次側ボビン３１ａ及び二次側ボビン３１ｂは、一次コイル３２及び二次コイル３３をそれぞれ電気的に接続する入力端子や出力端子を備えるとよい。他の実施形態では、一次コイル３２及び二次コイル３３はコア部３０（中脚３０ｂ）に直接、巻き回されてもよい。
【００２６】
一次整流回路２２は、トランス２１の一次側で交流電源２０とトランス２１との間に設けられ、交流電源２０からトランス２１へと出力される電力の交流電流を整流する。一次整流回路２２は、例えば、４つのダイオードを組み合わせたブリッジ型整流回路で構成され、トランス２１の一次コイル３２に接続される。
【００２７】
出力端子２３は、トランス２１の二次側に設けられ、プリンター１の各部に接続されてトランス２１で変圧された電力をプリンター１の各部へ出力する。出力端子２３は、二次コイル３３の出力側の端部に接続される。なお、二次コイル３３の入力側の端部は、接地されていてよい。
【００２８】
平滑回路２４は、トランス２１の二次側でトランス２１と出力端子２３との間に設けられ、トランス２１から出力される電力の電流を平滑化して出力端子２３へ出力する。平滑回路２４は、例えば、平滑コンデンサで構成され、二次コイル３３の出力側の端部と二次コイル３３の入力側の端部との間に接続される。
【００２９】
スイッチング素子２５は、トランス２１の一次側に設けられ、スイッチング制御部２６からの制御信号に応じて導通及び導通解除を切り替えることで、交流電源２０からトランス２１への電力供給及び電力供給停止を切り替える。スイッチング素子２５は、例えば、一次整流回路２２とトランス２１の一次コイル３２との間に設けられ、制御信号がオンの場合、一次整流回路２２と一次コイル３２とを導通して電力供給の状態になる。一方、スイッチング素子２５は、制御信号がオフの場合、一次整流回路２２と一次コイル３２との導通を解除して電力供給停止の状態になる。
【００３０】
スイッチング制御部２６は、ＣＰＵやＩＣ等で構成され、他の直流電源からの電力供給を受けて動作する。スイッチング制御部２６は、スイッチング素子２５にオン又はオフの制御信号を出力することで、トランス２１の電力供給及び電力供給停止を制御する。スイッチング制御部２６は、二次側で出力端子２３から出力される電力の電圧（二次側電圧）が一定に維持されるように、二次側電圧に基づくフィードバック制御によって、スイッチング素子２５の制御信号を決定する。
【００３１】
例えば、スイッチング制御部２６は、二次側電圧が所定の下限電圧未満になった場合に、スイッチング素子２５にオンの制御信号を出力する。また、スイッチング素子２５にオンの制御信号を出力する際には、スイッチング制御部２６は、電源装置１５が通常モードで動作する場合、連続的にオンオフが繰り返される制御信号を出力する連続発振を行う。一方、スイッチング制御部２６は、電源装置１５が省エネモードで動作する場合、所定期間毎に間欠的にオンの制御信号を出力するバースト発振を行い、一次コイル３２に間欠的に電流を流す。なお、スイッチング制御部２６は、電源装置１５の動作モードを示す信号を制御装置１６から入力してよい。
【００３２】
可変抵抗器２７は、一端がスイッチング制御部２６を介してスイッチング素子２５に接続され、スイッチング素子２５の導通時に一次コイル３２に流れる電流（一次側電流）を、可変抵抗器２７の抵抗値の変動に応じて変動させる。なお、可変抵抗器２７の他端は、接地されていてよい。可変抵抗器２７は、例えば、デジタルポテンショメータ等で構成され、抵抗値を示す入力信号に応じて、自身の抵抗値を入力信号の抵抗値になるように変動させる。例えば、図７に示すように、可変抵抗器２７の抵抗値を小さくする程、一次側電流が大きくなり、一方、可変抵抗器２７の抵抗値を大きくする程、一次側電流が小さくなる。一次側電流を小さくすることで、１回のスイッチング動作で二次コイル３３に流れる電流量が少なくなる。なお、一次側電流を小さくしても、スイッチング素子２５の制御信号に影響しない。
【００３３】
抵抗制御部２８は、ＣＰＵやＩＣ等で構成され、他の直流電源からの電力供給を受けて動作する。抵抗制御部２８は、可変抵抗器２７に接続されていて、可変抵抗器２７に設定する抵抗値を決定し、この抵抗値を示す入力信号を可変抵抗器２７へ出力する。
【００３４】
例えば、抵抗制御部２８は、通常モードでは、可変抵抗器２７を所定の第１抵抗値（例えば、１６０ＫΩ）に設定する一方、省エネモードでは、可変抵抗器２７を第１抵抗値よりも大きい第２抵抗値（例えば、２２０ＫΩ）に設定する。これにより、一次側電流が、数十ｍＡオーダーで（例えば、５０ｍＡから２０ｍＡに）減少する。なお、第１抵抗値と第２抵抗値との差は数十ｋΩでよく、これによる一次側電流の減少は数十ｍＡでよい。一次側電流が減少し過ぎると、二次側で出力端子２３から出力される電力（電流）が消費されたときに、二次側電圧が降下する可能性があるので、抵抗制御部２８は、このような二次側電圧の降下が生じないように、一次側電流の減少を調整する。なお、抵抗制御部２８は、電源装置１５の動作モードを示す信号を制御装置１６から入力してよい。
【００３５】
また、抵抗制御部２８は、振動センサー２９に接続されていて、トランス２１の振動幅（振幅）を示す検知信号を振動センサー２９から入力し、この検知信号に応じて可変抵抗器２７に設定する抵抗値を決定する。例えば、抵抗制御部２８は、省エネモードでは、トランス２１の振幅が所定の閾値（例えば、１００Ｖ〜２２０Ｖ）以上になった場合に、可変抵抗器２７を第２抵抗値に設定する。
【００３６】
振動センサー２９は、トランス２１の物理的な振動を検知するセンサーであり、例えば、微小な振幅を検知できる圧電素子等で構成され、トランス２１に取り付けられる。振動センサー２９は、例えば、トランス２１の軸方向の中央で、且つ高さ方向（例えば、上下方向）の中央に配置される。
【００３７】
本実施形態によれば、上述のように、プリンター１（画像形成装置）の電源装置１５は、トランス２１と、スイッチング素子２５と、スイッチング制御部２６と、可変抵抗器２７及び抵抗制御部２８（電流調整部）とを備える。トランス２１は、一次コイル３２（コイル）及び二次コイル３３をコア部３０の中脚３０ｂ（コア）に巻き回して構成される。スイッチング素子２５は、一次コイル３２に接続されていて、導通及び導通解除を切り替えることで、トランス２１に対する電力供給及び電力供給停止を切り替える。スイッチング制御部２６は、スイッチング素子２５へ制御信号を供給してスイッチング素子２５の切り替えを制御する。電流調整部は、スイッチング素子２５の導通時に、一次コイル３２に流れる電流を調整可能に構成される。電流調整部は、通常モードでは、一次コイル３２に所定の第１電流値の電流が流れるように制御する一方、一次コイル３２に間欠的に電流を流す省エネモードでは、一次コイル３２に第１電流値よりも小さい第２電流値の電流が流れるように制御する。
【００３８】
トランス２１の音鳴り等の異音は、スイッチング動作の周波数とトランス２１のコア部３０との共振（磁歪）に起因して起きるが、その歪みはトランス２１に流れる電流量にも影響される。本実施形態によれば、省エネモードでは、一次コイル３２に小さい電流を流して、二次コイル３３に流れる電流量を減少することにより、トランス２１に生じる音鳴り等の異音を抑制することができる。このとき、トランス２１の巻き数切り替え等の構成を必要としないので、トランス２１のサイズを大きくする必要がなく、トランス２１のコストを抑えることができる。また、異音が生じないようにトランス２１の巻き数を設計する必要がなく、汎用性の高いトランス２１を適用することができる。なお、省エネモードでは、プリンター１の各部で使用される電力が少ないので、二次コイル３３に流れる電流の大きさを減少させる場合には、二次コイル３３に電流を流す回数を増やし、即ち、周波数を高くすることで、出力電圧の電圧降下が発生しないように出力電圧の値を保つ。
【００３９】
例えば、電流調整部は、スイッチング素子２５に接続されていて、自身の抵抗値に応じて一次コイル３２に流れる電流を変更可能な可変抵抗器２７と、可変抵抗器２７の抵抗値を制御する抵抗制御部２８と、を備える。抵抗制御部２８は、通常モードでは、可変抵抗器２７を所定の第１抵抗値に設定する一方、省エネモードでは、可変抵抗器２７を第１抵抗値よりも大きい第２抵抗値に設定する。
【００４０】
これにより、可変抵抗器２７の抵抗値を制御するという簡易な構成によって、一次コイル３２に流れる電流を調整することができ、トランス２１の音鳴り等の異音を抑制することができる。
【００４１】
また、電源装置１５は、トランス２１の振動を検知する振動センサー２９を更に備える。抵抗制御部２８は、省エネモードにおいて、振動センサー２９によって検知されたトランス２１の振動幅が所定の閾値以上になったときに、可変抵抗器２７を第２抵抗値に設定する。
【００４２】
これにより、トランス２１の音鳴り等の異音と関係性のあるトランス２１の振動幅に応じて、可変抵抗器２７の抵抗値を変化させるので、より正確にトランス２１の電流量を制御することができる。
【００４３】
本実施形態では、モノクロのプリンター１に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、カラープリンター、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１  プリンター（画像形成装置）
６  画像形成部
１５  電源装置
１６  制御装置
２０  交流電源
２１  トランス
２２  一次整流回路
２３  出力端子
２４  平滑回路
２５  スイッチング素子
２６  スイッチング制御部
２７  可変抵抗器（電流調整部）
２８  抵抗制御部（電流調整部）
２９  振動センサー
３０  コア部
３２  一次コイル
３３  二次コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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