(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧を変換して第一の直流電圧を発生する直流電圧発生回路と、
前記第一の直流電圧を供給されて動作する第一負荷と、
前記直流電圧発生回路からの前記第一の直流電圧の前記第一負荷への供給と遮断とを切り替えるスイッチと、
前記スイッチの開閉を検知する検知回路と、
前記第一負荷と並列に設けられ、前記スイッチを介して供給された前記第一の直流電圧を安定化させる安定化回路と、
前記第一の直流電圧を変換して前記第一の直流電圧よりも低い第二の直流電圧を生成する変換回路と、
前記第二の直流電圧を供給されて動作する第二負荷と、
前記スイッチが開状態になったことを前記検知回路が検知した場合、前記第一の直流電圧の値が前記第二の直流電圧の値にまで低下するよう前記直流電圧発生回路を制御し、前記スイッチが閉状態になったことを前記検知回路が検知した場合、前記第一の直流電圧の値が規定値になるよう前記直流電圧発生回路を制御する制御回路と
を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記制御回路は、前記スイッチが閉状態になったことを前記検知回路が検知すると、前記第一の直流電圧の値が前記第二の直流電圧の値にまで低下したかどうかを判定する判定手段を備え、前記第一の直流電圧の値が前記第二の直流電圧の値にまで低下していないと前記判定手段が判定すると、前記第一の直流電圧をさらに低下させ、前記第一の直流電圧の値が前記第二の直流電圧の値にまで低下したと前記判定手段が判定すると、前記第一の直流電圧の上昇を開始することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記制御回路は、前記第一の直流電圧の上昇を開始してから前記第一の直流電圧の値が前記規定値に達する前に、前記スイッチが開状態になったことを前記検知回路が再び検知すると、前記第一の直流電圧を低下させる請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記電子機器の内部にオペレータがアクセスするためのドアをさらに備え、
前記スイッチは、前記ドアの開閉に応じて開閉するメカニカルスイッチであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項５】
前記スイッチは、前記制御回路によって制御される半導体スイッチであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項６】
前記安定化回路は、容量性負荷であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項７】
画像を形成するための画像形成装置において、
前記画像形成装置に電力を供給する電源を備え、
前記電源は、交流電圧を変換して第一の直流電圧を発生する直流電圧発生回路と、
前記第一の直流電圧を供給されて動作する第一負荷と、
前記直流電圧発生回路からの前記第一の直流電圧の前記第一負荷への供給と遮断とを切り替えるスイッチと、
前記スイッチの開閉を検知する検知回路と、
前記第一負荷と並列に設けられ、前記スイッチを介して供給された前記第一の直流電圧を安定化させる安定化回路と、
前記第一の直流電圧を変換して前記第一の直流電圧よりも低い第二の直流電圧を生成する変換回路と、
前記第二の直流電圧を供給されて動作する第二負荷と、
前記スイッチが開状態になったことを前記検知回路が検知した場合、前記第一の直流電圧の値が前記第二の直流電圧の値にまで低下するよう前記直流電圧発生回路を制御し、前記スイッチが閉状態になったことを前記検知回路が検知した場合、前記第一の直流電圧の値が規定値になるよう前記直流電圧発生回路を制御する制御回路と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記画像形成手段を駆動する駆動手段と、前記画像形成手段を制御する制御手段と、をさらに有し、
前記第一負荷が前記駆動手段であり、前記第二負荷が前記制御手段であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
交流電圧を変換して、第一の直流電圧を発生して電子機器に供給する直流電圧発生回路と、
前記直流電圧発生回路からの前記第一の直流電圧の前記電子機器への供給と遮断とを切り替えるスイッチと、
前記スイッチの開閉を検知する検知回路と、
前記電子機器と並列に設けられ、前記スイッチを介して供給された前記第一の直流電圧を安定化させる安定化回路と、
前記第一の直流電圧を変換して、前記第一の直流電圧よりも低い第二の直流電圧を生成する変換回路と、
前記スイッチが開状態になったことを前記検知回路が検知した場合、前記第一の直流電圧の値が前記第二の直流電圧の値にまで低下するよう前記直流電圧発生回路を制御し、前記スイッチが閉状態になったことを前記検知回路が検知すると、前記第一の直流電圧の値が規定値になるよう前記直流電圧発生回路を制御する制御回路と
を備えたことを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用電源から供給された交流電圧に基づいて直流電圧を生成する電源を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置などの電子機器にはその内部にオペレータがアクセスするためのドアが設けられている。このドアには、ドアの開閉に連動して動作するインターロックスイッチが設けられる。特許文献１によれば、インターロックスイッチの開閉状態に応じて、動力負荷に電力を供給する動力系のスイッチング電源と制御回路に電源を供給する制御系のスイッチング電源の動作を切り替えることが提案されている。具体的には、ドアが開いたことをインターロックスイッチによって検知すると、動力系のスイッチング電源は発振を停止する。ドアが閉じたことをインターロックスイッチによって検知すると、動力系のスイッチング電源は発振を再開する。
【０００３】
一般に、電源装置から電力が供給されて動作する負荷回路の手前には供給電圧を安定化するためにコンデンサが設けられる。しかし、インターロックスイッチが開閉すると、このコンデンサなどに突入（ラッシュ）電流が流れ込んで、コンデンサなどを破壊する恐れがある。特許文献２によれば、インターロックスイッチと直列に半導体スイッチを設けることで、突入電流の低減することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１４２３６２号公報
【特許文献２】特開平０５−１１１１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献２のようにインターロックスイッチと直列に半導体スイッチを設けるとコストアップを招く。また、半導体スイッチがＯＮになると、半導体スイッチが電力を消費する。つまり、電流容量の大きな半導体スイッチが必要となるため、さらなるコストアップにつながってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、このような課題および他の課題のうち、少なくとも１つを解決することを目的とする。例えば、コンデンサなどの安定化回路への突入電流を低減させる構成を従来よりも安価に提供することを目的とする。なお、他の課題については明細書の全体を通して理解できよう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電子機器は、たとえば、
交流電圧を変換して第一の直流電圧を発生する直流電圧発生回路と、
前記第一の直流電圧を供給されて動作する第一負荷と、
前記直流電圧発生回路からの前記第一の直流電圧の前記第一負荷への供給と遮断とを切り替えるスイッチと、
前記スイッチの開閉を検知する検知回路と、
前記第一負荷と並列に設けられ、前記スイッチを介して供給された前記第一の直流電圧を安定化させる安定化回路と、
前記第一の直流電圧を変換して前記第一の直流電圧よりも低い第二の直流電圧を生成する変換回路と、
前記第二の直流電圧を供給されて動作する第二負荷と、
前記スイッチが開状態になったことを前記検知回路が検知した場合、前記第一の直流電圧の値が前記第二の直流電圧の値にまで低下するよう前記直流電圧発生回路を制御し、前記スイッチが閉状態になったことを前記検知回路が検知した場合、前記第一の直流電圧の値が規定値になるよう前記直流電圧発生回路を制御する制御回路と
を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、直流電圧発生回路と第一回路とを結ぶスイッチが開閉されるときは、第一の直流電圧の値が第二の直流電圧の値にまで低下してから再び規定値まで上昇させるようにした。よって、第一回路や安定化回路に急に規定値の電圧が印加されて突入電流が流れてしまうことを、従来よりも安価な構成により抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１に係る電子機器の電源システムを説明する図である。
【図２】実施形態１に係るスイッチング電源の構成を示す回路図である。
【図３】実施形態１に係るメイン処理を示すフローチャートである。
【図４】実施形態１に係る割り込み処理を示すフローチャートである。
【図５】実施形態１に係る動作の一例を説明する図である。
【図６】実施形態１に係る動作の一例を説明する図である。
【図７】実施形態２に係る電子機器の電源システムを説明する図である。
【図８】実施形態２に係るメイン処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施形態１］
図１は本発明の特徴を適用した電子機器１００の制御系および駆動系を示す概略の回路図である。スイッチング電源１０１は商用電源から供給される交流電圧を変換して所定の可変範囲内で可変の第一の直流電圧を発生する直流電圧発生回路である。コンセント１０２はスイッチング電源１０１の入力部として機能し、商用電源に接続する端子である。電源出力１０３はスイッチング電源１０１の出力である。電源出力１０３は所定の可変範囲内（例：３．３Ｖから２４Ｖ）で可変である。電源出力１０３はインターロックスイッチ１０４の一端に接続されている。インターロックスイッチ１０４は、直流電圧発生回路からの第一の直流電圧の第一回路への供給と遮断とを切り替えるスイッチの一種である。とりわけ、インターロックスイッチ１０４は、電子機器の内部にオペレータがアクセスするためのドアの開閉に応じて開閉するメカニカルスイッチである。２４Ｖ系電源ライン１０５はインターロックスイッチ１０４の他端に接続され、インターロックスイッチ１０４と２４Ｖ系回路１０６とを結合している。２４Ｖ系回路１０６は、第一の直流電圧を供給される第一回路の一例である。電子機器１００としてレーザプリンタなどの画像形成装置を採用する場合、２４Ｖ系回路１０６には、モータやソレノイド、高電圧電源回路などが含まれることになる。平滑コンデンサ１０７は第一回路と並列に設けられるとともに、スイッチに対して直列に設けられ、スイッチを介して供給された第一の直流電圧を安定化させる安定化回路の一例である。ここでは、平滑コンデンサ１０７は容量性負荷の一種であり、２４Ｖ系回路１０６に２４Ｖの第一の直流電圧を安定供給する機能を果たしている。
【００１１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８は所定の可変範囲内で可変の第一の直流電圧を変換して第一の直流電圧よりも低くかつ一定の第二の直流電圧を生成する変換回路の一例である。ここでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８が電源出力１０３を入力として３．３Ｖを出力するものとする。なお、入力電圧は３．３Ｖから２４Ｖまで可変であるが、出力電圧は一定値（例：３．３Ｖ）に固定されている。３．３Ｖ系電源ライン１０９はＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の出力を３．３Ｖ系回路１１１などに供給するラインである。ＣＰＵ１１０は電子機器の各ユニットを統括的に制御する制御回路である。３．３Ｖ系回路１１１は第二の直流電圧を供給されて動作する第二回路の一例である。分圧抵抗１１２、１１３は２４Ｖ系電源ライン１０５の電圧を低電圧でモニタするための抵抗である。また、分圧抵抗１１２、１１３はＣＰＵ１１０とともにスイッチの開閉を検知する検知回路としても機能する。入力ポート１１４はＣＰＵ１１０が分圧抵抗１１２、１１３により２４Ｖ系電源ライン１０５の電圧を分圧して得られた電圧を検出するためのポートである。入力ポート１１４は、Ａ／Ｄ変換回路を備えている。一般に、入力ポート１１４の入力電圧の許容範囲は、通常、ＣＰＵ１１０の電源電圧を上限とする。よって、分圧抵抗１１２、１１３の分圧比率は、２４Ｖ系電源ライン１０５の電圧が３．３Ｖ以下となるような値に設定される。例えば、分圧比率を次のように決定できる。
・分圧抵抗１１２の抵抗値：分圧抵抗１１３の抵抗値＝７：１
これにより、２４Ｖ系電源ライン１０５の電圧が２４Ｖ＋５％の２５．２Ｖのときでも、入力ポート１１４に印加される電圧は３．１５Ｖとなる。電源制御線１１５はＣＰＵ１１０の出力ポートに接続された信号線である。ＣＰＵ１１０は、例えば、この電源制御線１１５に印加される電圧をＨｉｇｈまたはＬｏｗに切り替えることで、スイッチング電源１０１の電源出力１０３を２４Ｖにするか３．３Ｖにするかを設定する。
【００１２】
よく知られているように、レーザプリンタは、不図示の画像処理装置、レーザ発光装置、レーザスキャナモータ、定着器などを有している。通常のプリント動作では、スイッチング電源１０１の出力電圧が２４Ｖのときにレーザプリンタのモータやソレノイド、高電圧電源回路を駆動する。スイッチング電源１０１の出力電圧が３．３Ｖのときにはこれらが駆動されず、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８に接続されたＣＰＵ１１０のみが駆動状態となる。すなわち、スイッチング電源１０１は出力電圧が３．３Ｖのときに省エネルギーモード（以下省エネモードと略す）となり、電力消費が少なく、かつ、高効率運転状態となる。
【００１３】
上述したようにインターロックスイッチ１０４は、不図示のトナーカートリッジをレーザプリンタに装着するために外装カバーに設けられたドアが開くと、オープン（開／オフ）となり、ドアが閉じると、クローズ（閉／オン）となる。オペレータ等によってドアが開けられた際に２４Ｖ系回路１０６への電力の供給をインターロックスイッチ１０４が遮断することで、レーザプリンタは不用意に動作しないように制御される。
【００１４】
図２を用いてスイッチング電源１０１の詳細を説明する。図２からわかるように、スイッチング電源１０１は自励型フライバック（ＲＣＣ）方式を採用している。コンセント１０２には交流電圧をフィルタリングするためのフィルタ回路２０１が接続されている。フィルタ回路２０１の後段には交流電圧を整流するためのダイオードブリッジ２０２および整流コンデンサ２０３が結合されている。スイッチングトランス２０４は、一次巻線Ｎｐが、補助巻線Ｎｂ、二次巻線Ｎｓを備えている。図２においてスイッチングトランス２０４の左側が１次側であり、その右側が２次側である。１次側には、起動抵抗２０５が設けられており、スイッチング電源１０１の起動時に起動電流を流す機能を果たす。フォトカプラ２０６は、フォトトランジスタ２０６−ａおよびＬＥＤ２０６−ｂを備えている。スイッチング素子２０７は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）などであり、３つある端子の１つが一次巻線Ｎｐの一端に結合されている。３つある端子の他の１つはダイオードブリッジ２０２および整流コンデンサ２０３に接続されている。１次側の回路には、さらに、抵抗２０８、２０９、２１１、２１３、２１６、２１７、２５１、トランジスタ２１０、２５０、コンデンサ２１２、２１８、第二のフォトカプラ２１４が図２示した位置に設けられている。第二のフォトカプラ２１４は、フォトトランジスタ２１４−ａおよびＬＥＤ２１４−ｂを備えている。電流の流れを規制する規制素子として図２示した位置にダイオード２１５、２１９が設けられている。
【００１５】
２次側には、二次整流ダイオード２２０、電解コンデンサ２２１、抵抗２２２、２２４、２２５、２３４、２３５、２３６、２３９、２４１、２４２、シャントレギュレータ２２３が図２に示した位置に設けられている。さらに、２次側には、トランジスタ２４０、コンパレータ２３３、基準電圧を生成するツェナーダイオード２３８、ダイオード２３０が設けられている。抵抗２２４、抵抗２２５およびシャントレギュレータ２２３は、電源出力１０３が２４ＶのときにＬＥＤ２１４−ｂが動作するように、それぞれ抵抗値等を設定されている。抵抗２３５、２３９、２３６およびツェナーダイオード２３８は電源出力１０３が２４Ｖから３．３Ｖに低下するとコンパレータ２３３の出力が変化するように、それぞれ抵抗値等が設定されている。
【００１６】
スイッチング電源１０１の動作について説明する。とりわけ、電源投入時の動作は次の通りである。コンセント１０２からフィルタ回路２０１を介してダイオードブリッジ２０２に交流電圧が印加されると、ダイオードブリッジ２０２により両波整流がなされる。さらに、整流コンデンサ２０３によりピーク充電が行なわれる。これにより、整流コンデンサ２０３の両端に直流電圧が発生する。スイッチング電源１０１の起動時には、起動抵抗２０５からトランジスタ２５０に電流が流れる。これにより、スイッチング素子２０７のゲートに印加される電圧が高くなり、スイッチング素子２０７がＯＮになり、スイッチングトランス２０４の一次巻線Ｎｐに電流が流れ始める。なお、この時点ではまだ二次側に電圧が生じていない。そのため、ＬＥＤ２０６−ｂは点灯せず、よってフォトトランジスタ２０６−ａもＯＮとならない。その結果、抵抗２５１によるバイアス電流が流れてトランジスタ２５０がＯＮとなる。一次巻線Ｎｐに流れる電流により、補助巻線Ｎｂに電圧が発生する。この電圧は、補助巻線Ｎｂに対して直列に接続されたコンデンサ２１２および抵抗２１１を介して、スイッチング素子２０７のゲート端子に印加される。よって、ゲート電圧が上昇する。これと並行して、補助巻線Ｎｂに発生した電圧によって電流が抵抗２１７を流れ、コンデンサ２１８が充電される。充電を開始してから一定時間後に、コンデンサ２１８の両端電圧がトランジスタ２１０をＯＮする電圧に達し、その結果、スイッチング素子２０７がＯＦＦとなる。スイッチング素子２０７がＯＦＦすると、二次巻線Ｎｓには二次整流ダイオード２２０が導通する方向（順方向）に電流が流れる。この電流により電解コンデンサ２２１が充電される。スイッチングトランス２０４に蓄えられたエネルギーが放出されると、補助巻線Ｎｂにリンギング電圧が発生する。このリンギング電圧によってスイッチング素子２０７が再びＯＮとなる。このようにして発振が生じ、スイッチング電源１０１が起動する。
【００１７】
スイッチング電源１０１が起動した後の動作は次の通りである。まず、プリント動作の開始が指示されると、ＣＰＵ１１０は、電源制御線１１５をＨｉｇｈにして電源出力１０３を２４Ｖに設定する。電源制御線１１５がＨｉｇｈになると、トランジスタ２４０がＯＮとなりる。その結果、抵抗２３９の両端電圧が低下して、コンパレータ２３３のマイナス端子に印加される電圧の値はほぼＧＮＤレベルとなる。コンパレータ２３３のプラス端子にはツェナーダイオード２３８のツェナー電圧が印加される。よって、コンパレータ２３３はＨｉｇｈを出力するのでＬＥＤ２０６−ｂは点灯しない。コンパレータ２３３はＨｉｇｈを出力しても電流が流れない向きにダイオード２３０は接続されている。よって、コンパレータ２３３はＨｉｇｈを出力したことはＬＥＤ２１４−ｂの動作に影響しない。この状況で、電源出力１０３が２４Ｖ以上になると、シャントレギュレータ２２３が動作することでＬＥＤ２１４−ｂが点灯する。その結果、フォトトランジスタ２１４−ａがＯＮとなる。このような動作によって、スイッチング素子２０７のＯＮとなる時間が調整されるため、電源出力１０３が２４Ｖで安定する。
【００１８】
ところで、レーザプリンタなどの電子機器は省エネモードを備えている。省エネモードに移行すると、ＣＰＵ１１０は、電源制御線１１５をＬｏｗに設定して、電源出力１０３を３．３Ｖに設定する。これにより、２４Ｖ系回路への電力の供給が遮断され、ＣＰＵ１１０と３．３Ｖ系回路１１１に電力が供給される。電源制御線１１５がＬｏｗに移行すると、トランジスタ２４０がＯＦＦとなる。その結果、電源出力１０３が３．３Ｖに低下するとコンパレータ２３３の出力が切り替わる。電源出力１０３が３．３Ｖよりも高い電圧の場合、コンパレータ２３３はＬｏｗを出力し、ＬＥＤ２０６−ｂを点灯させ、ダイオード２３０を通してＬＥＤ２１４−ｂも点灯させる。補助巻線Ｎｂがスイッチング素子２０７をＯＮさせようとするときに、ＬＥＤ２１４−ｂの点灯によりトランジスタ２１０をＯＮさせる。その結果、スイッチング素子２０７がＯＦＦに移行する。このようにして、補助巻線ＮｂによるＲＣＣ動作が停止する。一方、ＬＥＤ２０６−ｂが点灯しているので、フォトトランジスタ２０６−ａがＯＮとなる。その結果、トランジスタ２５０がＯＦＦに移行するため、起動抵抗２０５には電流が流れなくなる。電源出力１０３が３．３Ｖよりも低下するとコンパレータ２３３の出力がＨｉｇｈに切り替わる。よって、ＬＥＤ２０６−ｂが消灯し、起動抵抗２０５によるスイッチング電源の起動が開始する。このように、スイッチング電源１０１は、非常に低い周波数で起動および停止を繰り返えすことになる。よって、起動および停止の繰り返し周波数が低くなるため、スイッチングに伴うロスが減ることになり、スイッチング電源１０１は高効率で運転される。
【００１９】
ここで、ＲＣＣ方式のスイッチング電源の特性の一例として、最大出力が１５０Ｗの特性について説明する。上述した省エネモードを持たないＲＣＣ方式のスイッチング電源では、２４Ｖ出力時に無負荷状態で約１５０ＫＨｚで発振し、消費電力は５Ｗ弱となり、電力変換効率は２０％程度にすぎない。一方、本発明の省エネモードを持ったスイッチング電源１０１によれば、３．３Ｖ出力時に無負荷状態で約５００Ｈｚで発振し、消費電力は１Ｗ以下となり、電力変換効率が６０％程度になる。よって、本発明のスイッチング電源１０１は高効率かつ低消費電力の電源装置を実現できる。
【００２０】
図３ないし図４を用いて、ＣＰＵ１１０が実行するプログラムについて説明する。なお、図３が装置全体のメイン処理フローチャートを示し、図４が割り込み処理フローチャートを示している。Ｓ３０１で、コンセント１０２を商用電源に接続されるとスイッチング電源１０１が起動する。スイッチング電源１０１から直流電圧を供給されたＤＣ／ＤＣコンバータ１０８はさらにＣＰＵ１１０に電力を供給する。ＣＰＵ１１０は、ＲＯＭなどの記憶装置からプログラムをＲＡＭにロードして起動する。以降でＣＰＵ１１０はプログラムにしたがって各種の機能を実現する。
【００２１】
Ｓ３０２で、ＣＰＵ１１０は、タイマ割り込みを起動することで、タイマによる割り込みを許可する。この割り込みは図４に示すインターロックスイッチの確認処理である。タイマ割り込み処理は不図示のタイマ回路を動作させることによりＣＰＵ１１０のメイン処理中に設定した一定時間ごとに割り込み処理にて起動され、Ｓ４０１からスタートする。Ｓ４０２で、ＣＰＵ１１０は、入力ポート１１４に印加された電圧をＡ／Ｄ変換にて取り込んで測定する。測定された電圧は、２４Ｖ系電源ライン１０５の電圧を分圧抵抗１１２、１１３により分圧したものである。よって、ＣＰＵ１１０は、分圧抵抗１１２、１１３の分圧比率と測定値とから２４Ｖ系電源ライン１０５の実際電圧を計算する。Ｓ４０３で、ＣＰＵ１１０は、算出した２４Ｖ系電源ライン１０５の電圧に応じて処理を分岐する。２４Ｖ系電源ライン１０５の電圧区分は３．３Ｖと２４Ｖであるが、それぞれの精度範囲は３．１Ｖ以上３．５Ｖ未満と、２３Ｖ以上２５Ｖ未満である。よって、算出された値が３．１Ｖ未満であれば、ＣＰＵ１１０は、インターロックスイッチ１０４が開状態（すなわちドアが開いた状態）であると判定し、Ｓ４０４に進む。Ｓ４０４で、ＣＰＵ１１０は、電源制御線１１５をＬｏｗに設定する。これによりスイッチング電源１０１の出力電圧が低下し始め、最終的に電源出力１０３が３．３Ｖに設定される。Ｓ４０５で、ＣＰＵ１１０は、動作モードを「ドア開モード」に設定する。２４Ｖ系電源ライン１０５の電圧が３．１Ｖ以上３．５Ｖ未満であれば、ＣＰＵ１１０は、３．３Ｖ電圧で安定していると判定し、Ｓ４０６に進む。Ｓ４０６で、ＣＰＵ１１０は、動作モードを「３．３Ｖモード」に設定する。２４Ｖ系電源ライン１０５の電圧が３．５Ｖ以上２３Ｖ未満であれば、ＣＰＵ１１０は、電圧変更中であると判定し、Ｓ４０７に進む。Ｓ４０７で、ＣＰＵ１１０は、動作モードを「電圧変更中モード」に設定する。２４Ｖ系電源ライン１０５の電圧が２３Ｖ以上であれば、ＣＰＵ１１０は、２４Ｖで電圧が安定していると判定し、Ｓ４０８に進む。Ｓ４０８で、ＣＰＵ１１０は、動作モードを「２４Ｖモード」に設定する。この割り込みプログラムにしたがって、ＣＰＵ１１０は、図３のメイン処理フローチャートに「４つの動作モード」を「インターロックスイッチの状態」として引き渡し、Ｓ４０９で割り込み処理を終了する。
【００２２】
図３の説明に戻る。Ｓ３０３で、ＣＰＵ１１０は、電源制御線１１５をＨｉｇｈに設定することで電源出力１０３を３．３Ｖに設定する。Ｓ３０４で、ＣＰＵ１１０は、インターロックスイッチ１０４の状態が「３．３Ｖモード」になるまで待つ。ドアが閉じられたことで、２４Ｖ系電源ライン１０５に３．３Ｖが出力されていることを確認できれば、Ｓ３０５に進む。
【００２３】
Ｓ３０５で、ＣＰＵ１１０は、電源制御線１１５をＨｉｇｈに切り替えることで電源出力１０３を２４Ｖに設定する。Ｓ３０６で、ＣＰＵ１１０は、インターロックスイッチ１０４の状態に応じて処理を分岐する。電源出力１０３が２４Ｖに立ち上がっていなければ（３．３Ｖモードや電圧変更中モード）であれば、電源出力１０３が２４Ｖに立ち上がるまで、ＣＰＵ１１０は待機する。電源出力１０３が２４Ｖに立ち上がると、Ｓ３０８に進む。一方、ドア開モードであれば、Ｓ３０７に進む。Ｓ３０７で、ＣＰＵ１１０は、電源制御線１１５をＨｉｇｈに切り替えて電源出力１０３を３．３Ｖに設定し、Ｓ３０４に戻る。このように、ＣＰＵ１１０は、スイッチが開状態になったことを検知回路が検知した場合、第一の直流電圧の値が第二の直流電圧の値にまで低下するよう直流電圧発生回路を制御する制御回路として機能する。ＣＰＵ１１０は、電源出力１０３が３．３Ｖまで低下していないと判定すれば、電源出力１０３がをさらに低下させる。一方、Ｓ３０４でドアが閉じたことおよび電源出力１０３が３．３Ｖまで低下したことを確認すると、ＣＰＵ１１０は、電源出力１０３を再び規定値である２４Ｖに上昇させる。このように、ＣＰＵ１１０は、スイッチが閉状態になったことを検知回路が検知すると、第一の直流電圧の値が規定値になるよう直流電圧発生回路を制御する制御回路としても機能する。また、ＣＰＵ１１０は、スイッチが閉状態になったことを検知回路が検知すると、第一の直流電圧の値が第二の直流電圧の値にまで低下したかどうかを判定する判定手段として機能する。また、Ｓ３０６からわかるように、３．３Ｖから規定値である２４Ｖまで上昇している最中（電圧変更中モード）に、ドア開モードに移行すると、ＣＰＵ１１０は、再び３．３Ｖに向けて電源出力１０３を低下させる。すなわち、ＣＰＵ１１０は、第一の直流電圧の上昇を開始してから第一の直流電圧の値が規定値に達する前に、スイッチが開状態になったことを検知回路が再び検知すると、第一の直流電圧を低下させる制御回路として機能する。
【００２４】
Ｓ３０８で、ＣＰＵ１１０は、プリンタ初期設定と初期動作を実行する。プリンタ初期設定と初期動作には、例えば、プリントを実行するために必要となる設定処理や残留紙のチェック処理などが含まれる。例えば、残留紙のチェック処理は、プリンタ内に記録用紙が残ったままとなっていないかをＣＰＵ１１０がシートセンサなどを用いてチェックする処理である。残留紙がなければ、ＣＰＵ１１０は、駆動モータやレーザスキャナ等を駆動し、各ユニットの動作チェックを実行する。これにより、トナーカートリッジがプリント可能な状態に移行する。なお、ＣＰＵ１１０は、プリンタ初期設定と初期動作の実行中は常にインターロックスイッチの状態を確認し続けている。ＣＰＵ１１０は、「２４Ｖモード」以外、すなわち２４Ｖ系電源ライン１０５の電圧低下を検知すると、Ｓ３０７に進む。Ｓ３０７で、ＣＰＵ１１０は、電源制御線１１５をＨｉｇｈに切り替えて電源出力１０３を３．３Ｖに設定し、Ｓ３０４に戻る。Ｓ３０８が終了するとＳ３０９に進む。
【００２５】
Ｓ３０９で、ＣＰＵ１１０は、電源制御線１１５をＬｏｗに切り替えて電源出力１０３を３．３Ｖに設定する。Ｓ３１０で、ＣＰＵ１１０は、インターロックスイッチ１０４の状態に応じて処理を分岐する。電源出力１０３が３．３Ｖに低下していなければ（２４Ｖモードや電圧変更中モード）であれば、電源出力１０３が３．３Ｖに低下するまで、ＣＰＵ１１０は待機する。電源出力１０３が３．３Ｖに低下すると（３．３Ｖモードに移行すると）、Ｓ３１１に進む。なお、ドア開モードであれば、Ｓ３０７に進む。
【００２６】
Ｓ３１１で、ＣＰＵ１１０は、プリント開始かどうかを確認する。これは不図示のレーザプリンタが接続されているパソコンなどからのプリント開始命令をＣＰＵ１１０が受信したかどうかを判定する処理である。プリント開始命令を受信するまで、ＣＰＵ１１０は、待機する。プリント開始命令を受信すると、Ｓ３１２に進む。
【００２７】
Ｓ３１２で、ＣＰＵ１１０は、電源制御線１１５をＨｉｇｈに切り替えることで電源出力１０３を２４Ｖに設定する。Ｓ３１３に進む。Ｓ３１３で、ＣＰＵ１１０は、ＣＰＵ１１０は、インターロックスイッチ１０４の状態に応じて処理を分岐する。電源出力１０３が２４Ｖに立ち上がっていなければ（３．３Ｖモードや電圧変更中モード）であれば、電源出力１０３が２４Ｖに立ち上がるまで、ＣＰＵ１１０は待機する。電源出力１０３が２４Ｖに立ち上がると（すなわち２４Ｖモードに移行すると）、Ｓ３１４に進む。一方、ドア開モードであれば、Ｓ３０７に進む。Ｓ３１４で、ＣＰＵ１１０は、プリント動作を実行する。上述したメイン処理フローチャートはコンセント１０２が商用電源に接続されてから抜かれるまで、繰り返し実行される。
【００２８】
スイッチング電源１０１は、電源制御線１１５によるＣＰＵ１１０からの電圧設定によって、最高電圧（例：２４Ｖ）と最低電圧（例：３．３Ｖ）の二値切換を実現している。上述したようにＤＣ／ＤＣコンバータは１０８の最低入力電圧（例：３．３Ｖ）と、スイッチング電源１０１の出力とほぼ同じであれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８による電力ロスがほとんど発生しない。よって、スイッチング電源１０１の出力電圧を下げる場合は、出力電圧範囲のうちの最低値に設定することで、電力ロスを最低限に抑えることが可能となる。第一の直流電圧である電源出力１０３の可変範囲のうちで最も低い値（例：３．３Ｖ）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８が出力するよう規定された第二の直流電圧の値に一致するように設定されている。
【００２９】
図５はレーザプリンタの動作の一例を示す図である。レーザプリンタは、初期動作が完了すると停止状態（プリント待機状態）に移行する。時刻ｔ１で、レーザプリンタは、プリント開始命令によりプリントを開始する。つまり、レーザプリンタは、時刻ｔ１までは３．３Ｖモードで動作し、時刻ｔ１からｔ２までは電圧変更中モードで動作する。時刻ｔ２で、レーザプリンタは、２４Ｖモードに移行する。プリント動作中の時刻ｔ３でドアが開けられると、レーザプリンタは、電圧変更中モードで動作するため、電源出力１０３は３．３Ｖに向かって低下する。時刻ｔ４でドア開モードに移行する。時刻ｔ５でオペレータによってドアが閉じられ、ＣＰＵ１１０は、３．３Ｖモードに移行する。２４Ｖ系電源ライン１０５には当初３．３Ｖが出力されることになる。時刻ｔ６で、ＣＰＵ１１０は電圧変更中モードに移行することで、電源出力１０３の電圧が上昇を開始するため２４Ｖ系電源ライン１０５の電圧も上昇する。時刻ｔ７で、２４Ｖ系電源ライン１０５の電圧が２４に達し、ＣＰＵ１１０は、２４Ｖモードに移行する。
【００３０】
図６もレーザプリンタの動作の一例を示す図である。図６において図５と異なる点は、プリント動作中にドアが開けられた後にすぐ閉じられる点である。つまり、電源出力１０３の電圧が３．３Ｖに低下する前に、インターロックスイッチ１０４が閉じることになる。本実施形態では上述した突入電流を緩和するために、ドアの状態が一瞬でも開くと、２４Ｖ系電源ライン１０５が３．３Ｖに低下したことを確認してから、ＣＰＵ１１０は、スイッチング電源１０１に２４Ｖへの上昇を開始させる。このように、ドアを閉めた際（すなわちインターロックスイッチ１０４が閉じた際）に、２４Ｖ系電源ライン１０５が３．３Ｖから２４Ｖへ上昇するように制御される。それ故に、２４Ｖ系電源ライン１０５に接続された平滑コンデンサ１０７に急に２４Ｖが印加されることはない。よって、２４Ｖ系電源ライン１０５に突入電流が流れにくくなる。
【００３１】
従来であれば、突入電流に耐えるようインターロックスイッチ１０４の電流容量を大きく設計したり、スイッチング電源１０１が供給可能なピーク電流を大きくしたりする必要があった。一方、本実施形態では、そのような大電流への対応は不要となるため、より安価な電子部品を採用することで、電子機器１００のコストダウンを実践できる。
【００３２】
本実施形態では、スイッチング電源１０１の動作モードを明確にするため、特にＳ３０４で電源出力１０３が３．３Ｖに下がるまで待つように説明した。これは電源制御線１１５に印加される電圧をむやみに切り替えることにより、動作が不安定になってしまうようなスイッチング電源では特に有効であろう。しかし、スイッチング電源１０１が電源制御線１１５の印加される電圧を自在に切り替える構成を採用する場合、Ｓ３０４を省略し、Ｓ３０７から直接Ｓ３０５に遷移してもよい。この場合、図６のドアの状態が「開」から「閉」に遷移したと同時に、電源出力１０３の電圧は下降から上昇に切り替わる。よって、より早くインターロックスイッチ１０４の状態が２４Ｖモードに切り替わることになり、ＣＰＵ１１０は、初期動作を早く開始することができる。
【００３３】
本実施形態は、２４Ｖ系電源ライン１０５を通じてスイッチング電源１０１の出力電圧を検出する検出回路を採用している。しかし、電源出力１０３を通じてスイッチング電源１０１の出力電圧を検出する検出回路を採用してもよい。すなわち、２４Ｖ系電源ライン１０５に接続していた分圧抵抗１１２を電源出力１０３に接続するよう回路を変更すればよい。ただし、このままではインターロックスイッチ１０４のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出できない。そこで、インターロックスイッチ１０４のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出するための入力ポートをＣＰＵ１１０に追加すればよい。追加される入力ポートの接続点は、図１に示した分圧抵抗１１２の接続点と同一の個所でよい。
【００３４】
なお、電子機器１００のうち２４Ｖ系回路１０６と３．３Ｖ系回路１１１とを除いた残りの部分は電源装置を構成している。また、本発明の技術思想の特徴はこの電源装置の部分にあり、画像形成装置以外の電子機器にも適用可能である。
【００３５】
［実施形態２］
図７ないし図８を用いて実施形態２について説明する。ここでは説明の簡潔化を図るために、第一実施形態と異なる部分のみを説明する。図７は電子機器７００の制御系および駆動系を示す回路図である。ここでも説明の便宜上、電子機器７００をレーザプリンタとする。実施形態１ではスイッチとしてインターロックスイッチ１０４を用いたが、ここでは、半導体スイッチを採用している。
【００３６】
ＦＥＴ７０１は２４Ｖ系回路１０６と平滑コンデンサ１０７が接続された２４Ｖ系電源ライン１０５に対して直流電圧を供給するか遮断するかを切り替えるためのスイッチである。抵抗７０２の一端は電源出力１０３と接続されており、その他端はＦＥＴ７０１のゲート端子と抵抗７０３の一端とに接続されている。トランジスタ７０４はＦＥＴ７０１をＣＰＵ１１０で駆動するためのトランジスタである。トランジスタ７０４のコレクタ端子は抵抗７０３の他端に接続されている。トランジスタ７０４のエミッタ端子は接地されている。トランジスタ７０４のベース端子は抵抗７０５およびＦＥＴ制御線７０６を介してＣＰＵ１１０に接続されている。ＦＥＴ制御線７０６は、ＦＥＴ７０１のＯＮ／ＯＦＦを制御するための信号線である。ＣＰＵ１１０は、ＦＥＴ制御線７０６の電圧レベルをＨｉｇｈに切り替えることでトランジスタ７０４をＯＮとする。これにより、ＦＥＴ７０１が導通状態となり、スイッチング電源１０１からの直流電圧が２４Ｖ系回路１０６に供給される。また、ＣＰＵ１１０は、ＦＥＴ制御線７０６をＬｏｗに切り替えることでトランジスタ７０４はＯＦＦにする。これにより、ＦＥＴ７０１は遮断状態となる。このように、ＦＥＴ７０１は、非プリント時の消費電力を低減させるべく、２４Ｖ系回路１０６に電力を供給しないために配置された半導体スイッチである。
【００３７】
図８は、ＣＰＵ１１０がプログラムを起動することで実行される処理を示したフローチャートである。なお、実施形態１と共通するステップには同一の参照番号を付与することで説明を簡潔化する。Ｓ３０１でＣＰＵ１１０は起動する。Ｓ３０５で、ＣＰＵ１１０は、電源出力１０３を２４Ｖに設定し、Ｓ８０１でＣＰＵ１１０は一定時間が経過するのを待つ。この一定時間は、確実にスイッチング電源１０１の出力電圧が安定するまでに必要となる時間である。例えば、２４Ｖから３．３Ｖへの移行に要する待ち時間と、３．３Ｖから２４Ｖへの移行に要する待ち時間はそれぞれ異なることがある。よって、これを考慮して、つまりいずれか長いほうの待ち時間と同一またはそれよりも若干長く一定時間は設定されればよい。Ｓ３０８で、ＣＰＵ１１０は、プリンタの初期設定および初期動作を実行する。Ｓ３０９で、ＣＰＵ１１０は、電源出力１０３を３．３Ｖに設定する。Ｓ８０２で、ＣＰＵ１１０は、電圧が安定するまで一定時間にわたり待機する。Ｓ８０３で、ＣＰＵ１１０は、ＦＥＴ制御線７０６のレベルをＬｏｗに切り替えることで、ＦＥＴ７０１を遮断状態に遷移させる。これにより、２４Ｖ系回路１０６および平滑コンデンサ１０７には電力が供給されないようになる。Ｓ３１０で、プリント開始命令を待つ。プリントしていない状態ではこの待機ループを繰り返すことにより、プリントしていない状態での低消費電力化が実現される。プリント開始命令が到来すると、待機ループを抜ける。Ｓ８０４で、ＣＰＵ１１０は、ＦＥＴ制御線７０６をＨｉｇｈに切り替えてＦＥＴ７０１を導通状態に遷移させる。これにより、スイッチング電源１０１からの直流電圧が２４Ｖ系回路１０６および平滑コンデンサ１０７に供給される。Ｓ３１２で、ＣＰＵ１１０は、電源出力１０３を２４Ｖに設定する。Ｓ８０５で、ＣＰＵ１１０は、一定時間待機する。Ｓ３１４で、ＣＰＵ１１０は、プリント動作を実行する。プリント動作が終了すると、Ｓ３０９に戻る。
【００３８】
特に、Ｓ３０９、Ｓ８０２、Ｓ８０３、Ｓ３１０、Ｓ８０４、Ｓ３１２、Ｓ８０５の一連の制御により、ひとまず電源出力１０３が３．３Ｖに設定されて、プリント開始命令を待つことにより、低消費電力化が図れる。電源出力１０３が３．３Ｖになってから２４Ｖに設定することで、平滑コンデンサ１０７に印加される電圧は３．３Ｖから２４Ｖに徐々に上昇する。よって、平滑コンデンサ１０７に突入電流が流れ難くなる。よって、実施形態２においても実施形態１と同様の効果が奏されることになる。
【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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【図８】
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