(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源からノイズフィルタを介して入力されたＡＣ入力電圧を整流するダイオードブリッジと、
前記ダイオードブリッジにより整流され、平滑コンデンサにより平滑された電圧が１次側に入力される絶縁トランスと、
前記絶縁トランスの１次側と前記平滑コンデンサとの間に設けられ前記絶縁トランスの１次側をスイッチングするスイッチング素子と、
前記絶縁トランスの２次側の出力電圧に応じて、前記スイッチング素子を制御する制御回路と、を具備したスイッチング電源装置であって、
省エネモード信号を入力して省エネモードに移行すると前記ノイズフィルタからバイパス路を介して前記商用電源を直接ダイオードブリッジに入力させるＡＣ入力切替え手段を備え、
前記制御回路は、前記省エネモードに移行することによりソフトスイッチング制御を行うことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
前記ノイズフィルタは、Ｘコンデンサ、Ｙコンデンサ及びコモンモードチョークコイルを有し、
前記ＡＣ入力切替え手段は、前記ノイズフィルタの入力側及び出力側がａ接点に接続され、前記省エネモードに移行することによりコイル電流が供給されるメカニカルリレーを有することを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
前記ノイズフィルタは、Ｘコンデンサ、Ｙコンデンサ及びコモンモードチョークコイルを有し、
前記ＡＣ入力切替え手段は、前記ノイズフィルタの入力側及び出力側が半導体出力素子に接続され、前記省エネモードに移行することにより前記半導体素子が導通するソリッドステートリレーを有することを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
前記制御は、待機時における制御を実施した後で、前記省エネモードに移行することにより前記ＡＣ入力切替え手段を作動させて前記ノイズフィルタから前記バイパス路に切り替えることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のスイッチング電源装置。
【請求項５】
省エネモード信号を用いて省エネモードが解除された場合、前記ＡＣ入力切替え手段を制御して前記商用電源を、前記ノイズフィルタを経由して前記ダイオードブリッジに接続することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のスイッチング電源装置。
【請求項６】
商用電源から２段のノイズフィルタを介し入力されたＡＣ入力電圧を整流するダイオードブリッジと、
前記ダイオードブリッジにより整流され、平滑コンデンサにより平滑された電圧が１次側に入力される絶縁トランスと、
前記絶縁トランスの１次側と前記平滑コンデンサとの間に設けられ前記絶縁トランスの１次側をスイッチングするスイッチング素子と、
前記絶縁トランスの２次側の出力電圧に応じて、前記スイッチング素子を制御する制御回路と、
現像後の画像を安定させるための定着器と、
入力側が前段のノイズフィルタの出力側に接続され前記定着器を制御する定着制御部と、
を有する画像形成装置であって、
省エネモード信号を入力して省エネモードに移行することにより、前記定着器の通電を遮断する通電遮断手段と、
前記省エネモードに移行することにより前記前段のノイズフィルタをバイパスするＡＣ入力切替え手段と、を備え、
前記制御回路は、前記省エネモードに移行することによりソフトスイッチング制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記ノイズフィルタは、Ｘコンデンサ、Ｙコンデンサ及びコモンモードチョークコイルを有し、
前記ＡＣ入力切替え手段は、前記ノイズフィルタの入力側及び出力側がａ接点に接続され、前記省エネモードに移行することによりコイル電流が供給されるメカニカルリレーを有することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記ノイズフィルタは、Ｘコンデンサ、Ｙコンデンサ及びコモンモードチョークコイルを有し、
前記ＡＣ入力切替え手段は、前記ノイズフィルタの入力側及び出力側が半導体出力素子に接続され、前記省エネモードに移行することにより前記半導体素子が導通するソリッドステートリレーを有することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記制御回路は、待機時における制御を実施した後で、前記通電遮断手段によって前記定着器の通電を遮断した後に、前記前段のノイズフィルタをバイパスする前記ＡＣ入力切替え手段を制御することを特徴とする請求項６から８の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
省エネモード中に省エネモード信号を用いて省エネモードが解除された場合、前記ＡＣ入力切替え手段を制御して前記商用電源を前記ノイズフィルタを経由して前記ダイオードブリッジに接続し、前記通電遮断手段によってヒータを通電状態にすることを特徴とする請求項６から９の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記スイッチング回路を制御する制御回路と、前記ＡＣ入力切替え制御手段とは、少なくとも１つの省エネモード信号で制御されることを特徴とする請求項６から１０の何れか一項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源装置、及びそれを用いた電子写真方式のプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置においては、電源が投入されている時間では、プリント中の時間より待機中の時間の占める割合が非常に多いため、待機中に省エネモードを設け、消費電力を低減し、省エネ時の効率を改善することが命題となっている。
省エネ手段を具備する画像形成装置について、種々の提案が行われている。
特許文献１に記載の発明もその一つである。
特許文献１に記載の発明は、画像形成装置用電源装置に関する発明であり、具体的には、画像形成時にはアクティブ・フィルタＡＦの出力に基づき、コンバータからそれぞれ異なる直流電圧を生成して電源電圧を得る。待機モードの非画像形成時は、アクティブ・フィルタの出力に基づき、コンバータのみから電源電圧を得る。スリープモードの非画像形成時は、アクティブ・フィルタを介さず、交流電圧に基づき、コンバータのみから電源電圧を得るものである。
特許文献１に記載の発明によれば、画像形成時には力率を改善し、高調波電流を低減させた電源電圧を出力し、非画像形成時の出力電力の大小に基づき動作回路を変更させることにより、効率の悪化の抑制を実現させることができるとしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１に記載の発明は、出力電力の大小に基づき、入力電流の高調波を抑制するアクティブ・フィルタをバイパスするか否かを判断し、省エネモード時の効率の改善を実施している。
しかしながら、出力電力の大小でのみ、バイパスの実施を行う特許文献１に記載の発明では、ノイズの発生状況が出力電力の情報のみからでは分からない為、単純にノイズフィルタをバイパスすることは困難である。
【０００４】
また、例えば、従来の自励方式スイッチング電源回路は、待機状態等の軽負荷時においては、スイッチング周波数が著しく上昇し、本体装置の動作状態等の通常負荷時や重負荷時に比べてむしろ、ノイズが大きくなる場合があり、ノイズレベルが抑えられないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、ノイズレベルを抑えると共に省エネモード時の効率を改善したスイッチング電源装置、及びそれを用いた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、商用電源からノイズフィルタを介して入力されたＡＣ入力電圧を整流するダイオードブリッジと、前記ダイオードブリッジにより整流され、平滑コンデンサにより平滑された電圧が１次側に入力される絶縁トランスと、前記絶縁トランスの１次側と前記平滑コンデンサとの間に設けられ前記絶縁トランスの１次側をスイッチングするスイッチング素子と、前記絶縁トランスの２次側の出力電圧に応じて、前記スイッチング素子を制御する制御回路と、を具備したスイッチング電源装置であって、省エネモード信号を入力して省エネモードに移行すると前記ノイズフィルタからバイパス路を介して前記商用電源を直接ダイオードブリッジに入力させるＡＣ入力切替え手段を備え、前記制御回路は、前記省エネモードに移行することによりソフトスイッチング制御を行うことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ノイズフィルタは、Ｘコンデンサ、Ｙコンデンサ及びコモンモードチョークコイルを有し、前記ＡＣ入力切替え手段は、前記ノイズフィルタの入力側及び出力側がａ接点に接続され、前記省エネモードに移行することによりコイル電流が供給されるメカニカルリレーを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ノイズフィルタは、Ｘコンデンサ、Ｙコンデンサ及びコモンモードチョークコイルを有し、前記ＡＣ入力切替え手段は、前記ノイズフィルタの入力側及び出力側が半導体出力素子に接続され、前記省エネモードに移行することにより前記半導体素子が導通するソリッドステートリレーを有することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか一項に記載の発明において、前記制御は、待機時における制御を実施した後で、前記省エネモードに移行することにより前記ＡＣ入力切替え手段を作動させて前記ノイズフィルタから前記バイパス路に切り替えることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１から３の何れか一項に記載の発明において、省エネモード信号を用いて省エネモードが解除された場合、前記ＡＣ入力切替え手段を制御して前記商用電源を、前記ノイズフィルタを経由して前記ダイオードブリッジに接続することを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、商用電源から２段のノイズフィルタを介し入力されたＡＣ入力電圧を整流するダイオードブリッジと、前記ダイオードブリッジにより整流され、平滑コンデンサにより平滑された電圧が１次側に入力される絶縁トランスと、前記絶縁トランスの１次側と前記平滑コンデンサとの間に設けられ前記絶縁トランスの１次側をスイッチングするスイッチング素子と、前記絶縁トランスの２次側の出力電圧に応じて、前記スイッチング素子を制御する制御回路と、現像後の画像を安定させるための定着器と、入力側が前段のノイズフィルタの出力側に接続され前記定着器を制御する定着制御部と、を有する画像形成装置であって、省エネモード信号を入力して省エネモードに移行することにより、前記定着器の通電を遮断する通電遮断手段と、前記省エネモードに移行することにより前記前段のノイズフィルタをバイパスするＡＣ入力切替え手段と、を備え、前記制御回路は、前記省エネモードに移行することによりソフトスイッチング制御を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記ノイズフィルタは、Ｘコンデンサ、Ｙコンデンサ及びコモンモードチョークコイルを有し、前記ＡＣ入力切替え手段は、前記ノイズフィルタの入力側及び出力側がａ接点に接続され、前記省エネモードに移行することによりコイル電流が供給されるメカニカルリレーを有することを特徴とする。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記ノイズフィルタは、Ｘコンデンサ、Ｙコンデンサ及びコモンモードチョークコイルを有し、前記ＡＣ入力切替え手段は、前記ノイズフィルタの入力側及び出力側が半導体出力素子に接続され、前記省エネモードに移行することにより前記半導体素子が導通するソリッドステートリレーを有することを特徴とする。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、請求項６から８の何れか一項に記載の発明において、前記制御回路は、待機時における制御を実施した後で、前記通電遮断手段によって前記定着器の通電を遮断した後に、前記前段のノイズフィルタをバイパスする前記ＡＣ入力切替え手段を制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、請求項６から９の何れか一項に記載の発明において、省エネモード中に省エネモード信号を用いて省エネモードが解除された場合、前記ＡＣ入力切替え手段を制御して前記商用電源を前記ノイズフィルタを経由して前記ダイオードブリッジに接続し、前記通電遮断手段によってヒータを通電状態にすることを特徴とする。
【００１６】
請求項１１に記載の発明は、請求項６から１０の何れか一項に記載の発明において、前記スイッチング回路を制御する制御回路と、前記ＡＣ入力切替え制御手段とは、少なくとも１つの省エネモード信号で制御されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、省エネモード信号の入力により、スイッチング回路の制御回路でソフトスイッチング制御を行うことにより、低負荷時の効率を改善及びノイズの低減が可能である。また、ノイズフィルタをＡＣ入力切替え手段にてバイパスすることにより、省エネモード時におけるノイズフィルタでの電力損失を改善でき、更なる効率の改善及び力率の向上を図ることができるので、ノイズレベルを抑えると共に省エネモード時の効率を改善したスイッチング電源装置、及びそれを用いた画像形成装置の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るスイッチング電源装置の回路図の一例である。
【図２】本発明に係る画像形成装置のスイッチング電源装置の回路図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
なお、以下の実施の形態１，２の電源回路は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に適用し得るものとしてその説明をする。
【００２０】
＜実施の形態１＞
［構  成］
図１は、本発明に係るスイッチング電源装置の回路図の一例である。
このスイッチング電源装置において、１１は、商用電源である。
１２は、商用電源から過剰な電流が電源部に流れ込むことを防止する電流ヒューズである。
１３は、商用電源１１から入力されるＡＣ入力電圧のノイズを除去し、且つ、電源回路内部から発生するノイズを外部に漏れることを抑制するノイズフィルタである。ノイズフィルタ１３の代表的な構成としては、Ｘコンデンサ２３、コモンモードチョークコイル２４、及びＹコンデンサ２５、２６で構成される。
Ｘコンデンサ２３は、アクロスザライン・コンデンサと呼ばれ、ノーマルモードノイズを除去する。
Ｙコンデンサ２５、２６は、ラインバイパス・コンデンサと呼ばれ、コモンモードチョークコイル２４と共にコモンモードノイズを除去する。
【００２１】
１８は、省エネモード信号２１により、ＡＣ入力をノイズフィルタ１３からバイパス路にバイパスするＡＣ入力切替え手段であり、例えば、双極単投式のメカニカルリレーが挙げられる。ＡＣ入力切替え手段１８は、ノイズフィルタの入力側及び出力側が半導体出力素子に接続され、省エネモードに移行することにより半導体素子が導通するソリッドステートリレーを用いても良い。
ここで、省エネモード信号２１は、省エネモードに移行及び解除を担っている。このため、省エネモードに移行する場合及び省エネモードを解除する場合のいずれも省エネモード信号２１を入力することになる。すなわち、省エネモード信号２１を入力したときに省エネモードに移行した場合、次に省エネモード信号２１を入力すると省エネモードが解除され、さらに省エネモード信号２１を入力すると再び省エネモードに移行することになる。
【００２２】
１４は、ノイズ除去後のＡＣ入力電圧を整流するダイオードブリッジであり、１５は、ダイオードブリッジ１４により整流された電圧を平滑する平滑コンデンサである。平滑コンデンサとしては、例えば、電解コンデンサが挙げられる。
１７は、１次巻き線（図の左上側）と二つの２次巻き線（図の左下側と右側）とを有する絶縁トランスであり、絶縁トランス１７の一次側（図では左側）と平滑コンデンサ１５との間に、絶縁トランス１７の一次側のスイッチング制御を行う制御部１６を設けてある。
制御部１６は、制御回路２８とスイッチング素子としてのＮチャンネル型のＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ)２９とを有する。ＭＯＳＦＥＴ２９のドレイン−ソース間にはノイズ吸収用のコンデンサ３７が接続されている。
制御回路２８は、ＭＯＳＦＥＴ２９に対してソフトスイッチング制御を行うように構成されており、フォトリレーのフォトトランジスタ部３０ａのコレクタに接続されている。制御回路２８の電源は、絶縁トランス１７の一方の二次側（図の左下側）のスイッチング出力をダイオード３２で整流して平滑コンデンサ３１で平滑化した直流電圧を用いている。
【００２３】
また、絶縁トランス１７の他方の２次側（図の右側）の出力をダイオード３３で整流し、平滑コンデンサ３４で平滑して直流電圧を得ている。この直流電圧は電圧帰還回路３５とＤＣ−ＤＣコンバータ２２に入力されている。
電圧帰還回路３５は、スイッチング出力電圧を監視するための回路であり、監視結果はフォトリレーの発光ダイオード部３０ｂの発光量で表される。すなわち、電圧帰還回路３５の監視結果は制御回路２８に反映される。
ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、スイッチング出力電圧を所望の直流電圧に変換する。
尚、１９は駆動用出力（２４Ｖ系）電圧を出力する端子であり、２０は、ＤＣ−ＤＣ変換により降圧した制御用出力２０を出力する端子であり、２１は、省エネモード信号（省エネモード移行、省エネモード解除）を入力する端子である。
【００２４】
［作  用］
以上のような構成において、省エネモード信号２１の入力により、絶縁トランス１７のスイッチング回路を制御する制御部１６で、低負荷時（待機時）のスイッチング損失と雑音とを低減するソフトスイッチング制御を行う。このソフトスイッチング制御により、低負荷時の効率を改善及びノイズの低減が可能である。
【００２５】
このようなスイッチング電源装置を有することにより画像形成装置は、省エネモード状態となる。省エネモード状態となった後に画像形成装置の動作時及び待機時におけるノイズを最適に除去することを目的として設置しているノイズフィルタ１３をＡＣ入力切替え手段１８にてバイパスする。このバイパスにより、省エネモード時におけるノイズフィルタ１３での電力損失を改善でき、更なる効率の改善及び力率の向上を図ることができる。
【００２６】
また、省エネモード解除時には、省エネモード信号２１の入力により、省エネモード移行時の逆のシーケンスで制御する。このシーケンスにより、常時ノイズ抑制効果を損ねず、効率のよいスイッチング電源装置を提供することができる。
【００２７】
なお、本実施形態の回路構成においては、絶縁トランス１７をスイッチング制御する回路には擬似共振回路を例に説明しているが、制御部１６において低負荷時（待機時）のスイッチング損失及び雑音を低減する方式であればその方式は限定されない。例えば、特開２００６−２８７４２９号公報、特開２００４−１１２９１３号公報などに開示されている方式を用いてもよい。
【００２８】
また、ノイズフィルタ１３を構成しているＸコンデンサ２３、コモンモードチョークコイル２４、Ｙコンデンサ２５の少なくとも１つをバイパスし、商用電源１１に放出されるノイズ抑制効果とスイッチング電源の力率及び効率を最適な構成にすることも可能である。
【００２９】
＜実施の形態２＞
［構  成］
図２は、本発明に係る画像形成装置のスイッチング電源装置の回路図の一例である。
図２に示したスイッチング電源装置は、図１に示したスイッチング電源装置におけるノイズフィルタ１３が２つで構成されている場合の回路図である。ダイオードブリッジ１４以降の回路は、実施の形態１と同じであるため図２では省略する。
【００３０】
前段のノイズフィルタ１３ａと、後段のノイズフィルタ１３ｂとの間に定着器を制御する定着制御部３１とヒータ２８とが設けてある。３８は、省エネモード信号２１の入力により、定着器のヒータ２８の電圧を制御する定着制御部３１とヒータ２８の通電とを遮断する通電遮断手段である。
通電遮断手段３８は、ＡＣ入力切替え手段１８と同様にメカニカルリレーやソリッドステートリレーが用いられる。
【００３１】
以上のような構成では、ノイズフィルタ１３ａは、主に印刷時及び待機時でのヒータ２８によるノイズを抑制する目的で接続されている。
省エネモード時には、省エネモード信号２１の入力により、絶縁トランス１７のスイッチング回路を制御する制御部１６で、低負荷時のスイッチング損失と雑音とを低減するソフトスイッチング制御を行い、且つ通電遮断手段３８によって定着器を制御する定着制御部３１とヒータ２８の通電とを遮断する。通電遮断後に、ノイズフィルタ１３ａをＡＣ入力切替え手段１８にてバイパスする。このバイパスにより、印刷時や待機時にはヒータ２８でのノイズを遮断し、省エネモード時においては、ノイズフィルタ１３ａでの電力損失を改善でき、更なる効率の改善及び力率の向上を図ることができる。
【００３２】
また、省エネモード解除時には、省エネモード信号２１の入力により、省エネモード移行時の逆のシーケンスで制御する。このシーケンスにより、各モードにおいてノイズ抑制効果を損ねず、効率の良いスイッチング電源装置を提供することができる。
【００３３】
また、ノイズフィルタ１３ａを構成しているＸコンデンサ２３ａ、コモンモードチョークコイル２４ａ、Ｙコンデンサ２５ａの少なくとも１つをバイパスすることで、実施の形態１と同様に商用電源１１に放出されるノイズ抑制効果とスイッチング電源の力率及び効率を最適な構成にすることも可能である。
【００３４】
実施の形態１及び実施の形態２において、スイッチング回路を制御する制御部１６とＡＣ入力切替え手段１８及び通電遮断手段３８の制御信号は、１つの省エネモード信号で説明しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、各々の制御信号で制御しても同様の効果が得られる。また、ＡＣ入力切替え手段１８は、ＯＮ・ＯＦＦのスイッチングが可能であれば、リレー又はスイッチなどスイッチング手段は限定しない。
【００３５】
＜作用効果＞
本発明によれば、省エネモード信号の入力により、絶縁トランスのスイッチング回路を制御する制御部で、低負荷時のスイッチング損失と雑音を低減するソフトスイッチング制御を行う。このソフトスイッチング制御により、低負荷時（待機時）の効率を改善及びノイズの低減が可能である。そのソフトスイッチング制御後に画像形成装置の動作時及び待機時におけるノイズを最適に除去することを目的として設置しているノイズフィルタをＡＣ入力切替え手段にてバイパスする。このバイパスにより、省エネモード時におけるノイズフィルタでの電力損失を改善でき、更なる効率の改善及び力率の向上を図ることができる。
【００３６】
また、省エネモード解除時には、省エネモード信号の入力により、省エネモード移行時の逆のシーケンスで制御する。このシーケンスにより、常時ノイズ抑制効果を損ねず、効率のよいスイッチング電源装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、省エネモードで動作可能である画像形成装置用電源回路として、定常状態と省エネモード状態とを制御し、各々の状態で、効率の改善、消費電力の低減を図ったスイッチング方式を用いた電源装置に利用することができ、ファクシミリ装置、コピー機、スキャナー、スキャナープリンタ、複合機等の画像形成装置及びその電源装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１１    商用電源
１２    電流ヒューズ
１３    ノイズフィルタ
１４    ダイオードブリッジ
１５、３１、３４    平滑コンデンサ
１６    制御部
１７    絶縁トランス
１８    ＡＣ入力切替え手段
１９、２０、２１    端子
２２    ＤＣ−ＤＣコンバータ
２３    Ｘコンデンサ
２４    コモンモードチョークコイル
２５、２６    Ｙコンデンサ
２７    バリスタ
２８    制御回路
２９    ＭＯＳＦＥＴ
３０ａ    フォトリレーのフォトトランジスタ部
３０ｂ    フォトリレーの発光ダイオード部
３２、３３    ダイオード
３５    電圧帰還回路
３７    コンデンサ
３８    通電遮断手段
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３９】
【特許文献１】特開２００６−２７６３４１号公報
【図１】
0005453987.tif 000002
【図２】
0005453987.tif 000003