(57)【要約】【課題】  電源効率を向上させつつ，各駆動部の動作タイミングを，負荷電流や動作モードの変化に適切に追従させることのできる電源を有する画像形成装置を提供すること。【解決手段】  本発明の画像形成装置は，半導体スイッチとメカリレーとで構成されるスイッチ対のオンオフを制御する電源制御部と，スイッチ対のオンオフにより電流容量が切り替わる電流容量切替部とを有するデジタル制御電源を備える。また，低負荷状態から高負荷状態となったときには，まず，導通指示から実際の導通までの応答速度の速い半導体スイッチを導通させる。【選択図】図３
2014115491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成部と，
電力供給源から前記画像形成部内の電力負荷への電力供給を行う負荷電源部とを有する画像形成装置において，
前記負荷電源部は，
前記負荷電源部から前記電力負荷に流れる電流値を出力する電流値出力部と，
互いに並列に接続された半導体スイッチとメカニカルリレーとで構成されるスイッチ対と，
前記スイッチ対の導通および非導通を制御する電源制御部と，
前記スイッチ対の導通および非導通により電流容量が切り替わる電流容量切替部とを有し，
前記電源制御部は，
前記電流値出力部の出力する電流値が予め定めた電流閾値よりも低い低負荷状態である場合には，前記スイッチ対を非導通状態として前記電流容量切替部を低電流容量状態とし，
前記電流値出力部の出力する電流値が前記電流閾値以上の高負荷状態である場合には，前記スイッチ対を導通状態として前記電流容量切替部を高電流容量状態とし，
前記スイッチ対を非導通状態から導通状態とするときには，前記半導体スイッチを導通状態とした後，前記メカニカルリレーを導通状態とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において，
前記電源制御部は，
前記スイッチ対を非導通状態から導通状態とするときには，前記半導体スイッチおよび前記メカニカルリレーがいずれも導通状態となった後，前記半導体スイッチを非導通状態とするものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において，
前記電流容量切替部は，
第１の共振構成部材と，前記第１の共振構成部材に対して直列に接続されているとともに，複数の第２の共振構成部材を互いに並列に接続してなる並列区間とを有し，
前記第１および第２の共振構成部材の一方が共振インダクターであり，他方が共振コンデンサーであり，
前記スイッチ対は，前記並列区間内に複数の前記第２の共振構成部材のうちの少なくとも１つに対して直列に接続されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像形成装置において，
複数の前記第２の共振構成部材のうち，前記スイッチ対が前記並列区間内に直列に接続されていないものが少なくとも１つ存在することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれかに記載の画像形成装置において，
複数の動作モードの間で切り替えを行う動作モード切替部を有し，
前記電力負荷に流れる負荷電流は，前記動作モードにより異なることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像形成装置において，
前記動作モード切替部は，
前記動作モードとして，画像形成を行わないスタンバイモードと画像形成を行うプリントモードとを有し，
前記低負荷状態が前記スタンバイモードであり，前記高負荷状態が前記プリントモードであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれかに記載の画像形成装置において，
前記半導体スイッチは，トライアックであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれかに記載の画像形成装置において，
前記画像形成部に，機械的駆動力を発生する駆動源と，ユーザーへの情報表示およびユーザーによる操作の受付を行う表示操作部と，高圧バイアスを発生する高圧発生部とが含まれ，
前記負荷電源部は，前記駆動源および前記表示操作部への電力供給を行い，前記高圧発生部への電力供給を行わないものであ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，画像形成部に電力供給を行う電源部を有する画像形成装置に関する。さらに詳細には，電流容量を切り替える機能を有する共振コンバーター方式の電源部を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンター，複写機などの電子写真方式による一般的な画像形成装置には，高圧電源と低圧電源とが備えられている。高圧電源は，トナーによる現像や，現像したトナー像の記録紙への転写などに用いられている。一方，低圧電源は，画像形成装置の各部を動作させるための駆動部や，排気などを行うファンなどの駆動に用いられている。
【０００３】
低圧電源には従来，アナログ方式のスイッチ回路による制御が用いられている。そのようなアナログ方式のスイッチ回路に係る従来技術として，例えば，特許文献１が挙げられる。特許文献１に開示されているスイッチ回路では，メカニカルリレー（以下，メカリレーとする）と半導体スイッチとが並列に接続されている。そして，メカリレーのオンに先立って，半導体スイッチがオンするようにされている。これにより，メカリレーがオンされるときの機械的振動によるチャタリングを適切に防止することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１２２１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで，画像形成装置では，例えば，スタンバイモードとプリントモードとの動作モードの切り替えに伴い，各駆動部の動作タイミングを適切に追従させなければならない。しかし，上記した従来技術のアナログ方式のスイッチ回路においては，半導体スイッチのオンオフ動作を，コンデンサーにより行っている。
【０００６】
このため，そのアナログ方式のスイッチ回路を用いた電源では，コンデンサーの充放電に必要な時間により，各駆動部の動作タイミングが決定してしまう。つまり，各駆動部の動作タイミングが固定値となってしまう。すなわち，アナログ方式のスイッチ回路による電源を用いては，動作モードの切り替えによって負荷電流が急激に変化するような画像形成装置において，動作モードの切り替えに係る各駆動部の動作タイミングを，適切に追従させることができないという問題があった。
【０００７】
また，アナログ方式のスイッチ回路による電源では，動作モードごとに最適な効率で電力供給を行うため，動作モードごとの複数のコンバーター回路が必要となる。また，画像形成装置の低圧電源においては特に，スイッチングに伴う電力損失が大きいため，電源効率の改善が求められている。しかし，複数のコンバーター回路を有する低圧電源を用いることによっては，動作時の負荷条件が大きく変化するような画像形成装置において，電源効率の改善がそれほど期待できないということがあった。
【０００８】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点の解決を目的としてなされたものである。すなわちその課題とするところは，電源効率を向上させつつ，各駆動部の動作タイミングを，負荷電流や動作モードの変化に適切に追従させることのできる電源を有する画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の画像形成装置は，画像形成部と，電力供給源から画像形成部内の電力負荷への電力供給を行う負荷電源部とを有する画像形成装置であって，負荷電源部は，負荷電源部から電力負荷に流れる電流値を出力する電流値出力部と，互いに並列に接続された半導体スイッチとメカニカルリレーとで構成されるスイッチ対と，スイッチ対の導通および非導通を制御する電源制御部と，スイッチ対の導通および非導通により電流容量が切り替わる電流容量切替部とを有し，電源制御部は，電流値出力部の出力する電流値が予め定めた電流閾値よりも低い低負荷状態である場合には，スイッチ対を非導通状態として電流容量切替部を低電流容量状態とし，電流値出力部の出力する電流値が電流閾値以上の高負荷状態である場合には，スイッチ対を導通状態として電流容量切替部を高電流容量状態とし，スイッチ対を非導通状態から導通状態とするときには，半導体スイッチを導通状態とした後，メカニカルリレーを導通状態とすることを特徴とする画像形成装置である。
【００１０】
本発明の画像形成装置の負荷電源部は，半導体スイッチとメカリレーとで構成されるスイッチ対のオンオフを制御する電源制御部と，スイッチ対のオンオフにより電流容量が切り替わる電流容量切替部とを有するデジタル制御電源である。これにより，電流容量切替部の電流容量を，負荷電源部から電力負荷への電力供給が高負荷状態および低負荷状態のそれぞれにおいて最適な効率となるように切り替えることができる。
【００１１】
また，低負荷状態から高負荷状態となったときには，まず，導通指示から実際の導通までの応答速度の速い半導体スイッチを導通させる。これにより，負荷の動作タイミングを，負荷電流の上昇に伴って適切に追従させることができる。
【００１２】
また，上記に記載の画像形成装置において，電源制御部は，スイッチ対を非導通状態から導通状態とするときには，半導体スイッチおよびメカニカルリレーがいずれも導通状態となった後，半導体スイッチを非導通状態とするものであることが好ましい。半導体スイッチは，導通状態を維持するためには，ある程度の電力を必要とする。一方，メカリレーにおいては，導通状態の維持に電力を必要としない。このため，省電力の観点からは，メカリレーが導通状態となった後には，半導体スイッチを非導通とすることが好ましいのである。
【００１３】
また，上記に記載の画像形成装置において，電流容量切替部は，第１の共振構成部材と，第１の共振構成部材に対して直列に接続されているとともに，複数の第２の共振構成部材を互いに並列に接続してなる並列区間とを有し，第１および第２の共振構成部材の一方が共振インダクターであり，他方が共振コンデンサーであり，スイッチ対は，並列区間内に複数の第２の共振構成部材のうちの少なくとも１つに対して直列に接続されていることが好ましい。このようにすると，第１の共振構成部材としての共振インダクターまたは共振コンデンサーは，電流容量切替部において１つでよい。またこれにより，電流容量切替部の電流容量の切り替えに係る制御を，容易にすることができる。
【００１４】
また，上記に記載の画像形成装置において，複数の第２の共振構成部材のうち，スイッチ対が並列区間内に直列に接続されていないものが少なくとも１つ存在することとしてもよい。すなわち，例えば，最も負荷電流の低い状態のときの電流容量切替部の電流容量に係る第２の共振構成部材の並列区間内の電流経路には，スイッチ対はなくてもよい。
【００１５】
また，上記に記載の画像形成装置において，複数の動作モードの間で切り替えを行う動作モード切替部を有し，電力負荷に流れる負荷電流は，動作モードにより異なるものであってもよい。動作モードによって負荷電流が異なる場合であっても，負荷への電力供給を，各動作モードにとって最適な効率で行うことができるからである。
【００１６】
また，上記に記載の画像形成装置において，動作モード切替部は，動作モードとして，画像形成を行わないスタンバイモードと画像形成を行うプリントモードとを有し，低負荷状態がスタンバイモードであり，高負荷状態がプリントモードであることとしてもよい。プリントモードでは，各負荷が動作することにより，スタンバイモードのときよりも高負荷状態になりがちだからである。
【００１７】
また，上記に記載の画像形成装置において，半導体スイッチは，トライアックであることとしてもよい。半導体スイッチとしてトライアックを用いることにより，交流信号を扱うことができるからである。
【００１８】
また，上記に記載の画像形成装置において，画像形成部に，機械的駆動力を発生する駆動源と，ユーザーへの情報表示およびユーザーによる操作の受付を行う表示操作部と，高圧バイアスを発生する高圧発生部とが含まれ，負荷電源部は，駆動源および表示操作部への電力供給を行い，前記高圧発生部への電力供給を行わないものであることが好ましい。すなわち，負荷電源部は，低い電圧で動作する駆動源や表示操作部への電力供給を行う電源であることが好ましい。低い電圧にて電力供給を行う電源においては特に，電源効率を向上させることができるからである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば，電源効率を向上させつつ，各駆動部の動作タイミングを，負荷電流や動作モードの変化に適切に追従させることのできる電源を有する画像形成装置が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本形態に係る画像形成装置の電源および制御構成の概略を示す図である。
【図３】本形態に係る低圧電源部の共振コンバーター回路の概略構成図である。
【図４】動作モードの切り替えに係る低圧電源部のフローチャートである。
【図５】動作モードの切り替えに係る低圧電源部のタイムチャートである。
【図６】他の態様における共振コンバーター回路の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，電子写真方式のプリンターにおいて本発明を具体化したものである。
【００２２】
図１に，本形態の画像形成装置１の概略構成を示す。画像形成装置１は，中間転写ベルト３０を有する，いわゆるタンデム方式のカラープリンターである。中間転写ベルト３０は導電性を有する無端状のベルト部材であり，その図中両端部がローラー３１，３２によって支持されている。画像形成時には，図１中右側のローラー３１が反時計回りに回転駆動される。これにより，中間転写ベルト３０および図１中左側のローラー３２が従動回転する。
【００２３】
中間転写ベルト３０のうち，図１中右側のローラー３１に支持されている部分の外周面には，２次転写ローラー４０が設けられている。２次転写ローラー４０と中間転写ベルト３０の外周面とは接触しており，その接触している転写ニップＮ１により，２次転写領域が形成されている。
【００２４】
また，中間転写ベルト３０のうち，図１中左側のローラー３２に支持されている部分の外周面には，ベルトクリーナー４１が設けられている。ベルトクリーナー４１は中間転写ベルト３０の外周面に圧接されており，その接触している部分により，転写残トナーを回収する回収領域４２が形成されている。
【００２５】
中間転写ベルト３０の図１中下部には左から右に向かって順に，イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の各色の画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋが配置されている。画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋはいずれも，各色のトナー像を中間転写ベルト３０上に転写するためのものである。また，画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋはいずれも，その構成は同じである。このため，図１では，画像形成ユニット１０Ｙによって代表して符号をつけている。
【００２６】
すなわち，画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは，円筒状の静電潜像担持体である感光体１１，および，その周囲に配置された帯電器１２，現像ユニット１４，および感光体クリーナー１６を有している。また，感光体１１と中間転写ベルト３０を挟んで対向する位置には，１次転写ローラー１５が配置されている。さらに，各色の画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの図１中下方には，露光装置１３が配置されている。
【００２７】
帯電器１２は，感光体１１の表面を均一に帯電させるためのものである。露光装置１３は，画像データに基づいたレーザー光を感光体１１の表面に照射させ、静電潜像を形成するためのものである。現像ユニット１４は，現像ローラー１７により，感光体１１の表面にトナーを付与するためのものである。
【００２８】
中間転写ベルト３０の図１中上方には，ホッパー７０Ｙ，７０Ｍ，７０Ｃ，７０Ｋが配置されている。また，これらホッパー７０Ｙ，７０Ｍ，７０Ｃ，７０Ｋにはそれぞれ，該当色のトナーを収容しているトナーボトル７１が装着されている。各ホッパー７０はそれぞれ，該当色の画像形成ユニット１０の現像ユニット１４に接続されている。ホッパー７０は，トナーボトル７１に収容されているトナーを適宜，対応する現像ユニット１４へと補給するためのものである。
【００２９】
中間転写ベルト３０の回転方向における画像形成ユニット１０Ｋの下流側であって転写ニップＮ１の上流側の位置には，中間転写ベルト３０上に転写されたトナー像の像濃度を検出するための濃度センサー２０が設けられている。濃度センサー２０は，中間転写ベルト３０の外周面を検出位置としている。濃度センサー２０は，例えば画像濃度の調整に用いられる，検出位置に向かって光を照射する投光部とその反射光を受光する受光部とを有するものである。
【００３０】
また図１では，帯電器１２としてローラー形状をしたローラー帯電方式のものを示しているが，本発明はこれに限るものではない。コロナ放電方式の帯電チャージャー，ブレード状の帯電部材，またはブラシ状の帯電部材等を用いても良い。また，感光体クリーナー１６として，板状でその一端部が感光体１１の外周面に接触しているものを示しているが，本発明はこれに限るものではない。その他のクリーニング部材，例えば固定ブラシ，回転ブラシ，ローラーまたはそれらのうちの複数の部材を組み合わせたものを使用することができる。あるいは，感光体１１上の未転写トナーを現像ユニット１４により回収するクリーナーレス方式を採用すれば，感光体クリーナー１６はなくてもよい。
【００３１】
また，画像形成装置１の下部には，着脱可能な給紙カセット５１が装着されている。給紙カセット５１の図１中右側より上方に向かっては，搬送経路５０が設けられている。そして，給紙カセット５１に積載により収容された用紙Ｐは，その最上部のものより１枚ずつ給紙ローラー５２によって搬送経路５０に送り出されるようになっている。
【００３２】
給紙ローラー５２により送り出された用紙Ｐの搬送経路５０には，１対のレジストローラー５３，転写ニップＮ１，定着装置６０，排紙ローラー５４がこの順で配置されている。搬送経路５０のさらに下流側である画像形成装置１の上面には，排紙部５５が設けられている。レジストローラー５３は，用紙Ｐを転写ニップＮ１へ送り出すタイミングを調整するためのものである。
【００３３】
定着装置６０は，転写ニップＮ１において中間転写ベルト３０から用紙Ｐに転写されたトナー像の，用紙Ｐへの定着処理を行うためのものである。定着装置６０は，加熱ローラー６１と，加熱ローラー６１と搬送経路５０を挟んで対向する加圧ローラー６３とを有している。加熱ローラー６１は，内部にヒーター６２を有している。加圧ローラー６３は，加熱ローラー６１へ向けて軸と垂直の方向に圧接されている。その圧接により，加熱ローラー６１と加圧ローラー６３との間には，用紙Ｐに定着処理を行う定着ニップＮ２が形成されている。
【００３４】
また，加熱ローラー６１は，画像形成時には，反時計回りに回転駆動される。加熱ローラー６１の回転により，加圧ローラー６３は従動回転される。定着装置６０は，定着ニップＮ２において，通過する用紙Ｐを加熱しつつ加圧することにより，用紙Ｐが担持するトナー像の定着処理を行う。
【００３５】
また，画像形成装置１は，その上部に表示操作部８０を有する。表示操作部８０には複数の操作キーが設けられており，ユーザーはこの操作キーにより，各種の指示，文字や数字などのデータの入力を行う。また表示操作部８０には，ユーザーが選択するメニューの表示などがなされるパネルが設けられている。
【００３６】
次に，本形態の画像形成装置１による，通常の画像形成動作の一例について簡単に説明する。以下の説明は，給紙カセット５１に収容されている用紙Ｐに，４色のトナーを用いてカラー画像を形成するプリントモードにおける画像形成動作の一例である。
【００３７】
通常の画像形成時には，中間転写ベルト３０および各色の感光体１１はそれぞれ，図１に矢印で示す向きに所定の周速度で回転される。感光体１１の外周面は，まず，帯電器１２によりほぼ一様に帯電される。次に，帯電された感光体１１の外周面には，露光装置１３によって画像データに応じた光が投射され，静電潜像が形成される。続いて，静電潜像は現像ユニット１４の現像ローラー１７の回転により供給されるトナーによって現像され，感光体１１上にはトナー像が形成される。
【００３８】
感光体１１上に形成された各色のトナー像は，１次転写ローラー１５によって中間転写ベルト３０上に転写（１次転写）される。すなわち，中間転写ベルト３０上には，イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックのトナー像がこの順で重ね合わされる。中間転写ベルト３０に転写されず，１次転写ローラー１５を過ぎた後も感光体１１上に残留している転写残トナーは，感光体クリーナー１６によって掻き取られ，感光体１１上から除去される。そして，重ね合わされた４色のトナー像は，中間転写ベルト３０によって転写ニップＮ１に搬送される。
【００３９】
一方，給紙カセット５１に収容されている用紙Ｐは，給紙ローラー５２によって最上部のものから１枚ずつ搬送経路５０に引き出される。引き出された用紙Ｐは，搬送経路５０に沿って搬送され，レジストローラー５３により，中間転写ベルト３０に載置されたトナー像とタイミングを合わせて転写ニップＮ１に到達する。そして，転写ニップＮ１において，重ね合わされた４色のトナー像が用紙Ｐに転写（２次転写）される。
【００４０】
トナー像が転写された用紙Ｐは，さらに搬送経路５０の下流側へと搬送される。すなわち，用紙Ｐは，定着装置６０によってトナー像が定着された後，排紙ローラー５４によって排紙部５５に排出される。なお，転写ニップＮ１を通過した後も中間転写ベルト３０上に残留するトナー像は，回収領域４２において，ベルトクリーナー４１によって掻き取られる。これにより，中間転写ベルト３０上から除去される。
【００４１】
また，画像形成装置１は，図１の左下に示すように，装置制御部１００と，高圧電源部２００と，低圧電源部３００とを有する。また，高圧電源部２００および低圧電源部３００はそれぞれ，装置制御部１００と外部電源４００とに接続されている。外部電源４００は，画像形成装置１に交流電力を供給するものである。これら電源や制御構成の概略を図２に示す。図２に示すように，装置制御部１００は，通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）部１１０，ＣＰＵ１２０，ＲＯＭ１３０，ＲＡＭ１４０を有している。
【００４２】
Ｉ／Ｆ部１１０は，ＬＡＮカード，ＬＡＮボードといったＬＡＮ１９０に接続するためのものであり，外部のＰＣなどからＬＡＮ１９０を介して送られてくる画像データなどを受信するためのものである。Ｉ／Ｆ部１１０が画像データを受信することにより，画像形成装置１には印刷ジョブが発生する。ＲＯＭ１３０は，画像形成装置１において実行される各種のプログラムなどを記憶しているものである。
【００４３】
ＣＰＵ１２０は，ＲＯＭ１３０に記憶されているプログラムによって，装置全体の制御処理を行う。すなわち，ＣＰＵ１２０は，画像形成装置１において，Ｉ／Ｆ部１１０によって受信した画像データに基づいた画像を形成するプリントモードを実行する制御を行う。また，プリントモードとスタンバイモードとの間での切り替え制御なども行う。
【００４４】
ここで，プリントモードは，上記した画像形成装置１の画像形成動作により，画像形成を行うときの動作モードである。スタンバイモードは，画像形成を行わずに，画像データの入力を待つときの動作モードである。このため，プリントモードでは，スタンバイモードよりも多くの電力を必要とする。
【００４５】
高圧電源部２００は，装置制御部１００，高圧負荷２９０，外部電源４００に接続されている。高圧電源部２００は，高圧負荷２９０への電力供給を行うものである。高圧負荷２９０は，感光体１１や現像ローラー１７，１次転写ローラー１５，２次転写ローラー４０などへ印加されるバイアス電圧などのことである。また，高圧電源部２００は，装置制御部１００のＣＰＵ１２０から動作モードを受信し，動作モードによって負荷状態が異なる高圧負荷２９０に対し，最適な効率となるように電力を供給する。
【００４６】
低圧電源部３００は，高圧電源部２００よりも低い電圧で電力の供給を行うものである。低圧電源部３００は，ノイズフィルター３１０，整流回路３２０，ＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ  Ｆａｃｔｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路３３０，共振コンバーター回路３４０，低圧電源ＣＰＵ３５０，負荷電流検出部３６０を有している。また，低圧電源部３００は，装置制御部１００，低圧負荷３９０，外部電源４００に接続されている。外部電源４００より供給される電力は，ノイズフィルター３１０，整流回路３２０，ＰＦＣ回路３３０，共振コンバーター回路３４０をこの順で介して，低圧負荷３９０に供給されるようになっている。また，外部電源４００から画像形成装置１の高圧負荷２９０および低圧負荷３９０への電力の供給はそれぞれ，異なる電流経路において行われる。
【００４７】
低圧負荷３９０は，低圧電源部３００より電力の供給を受けるものであり，例えば，感光体１１，現像ローラー１７，中間転写ベルト３０の右端部を支持するローラー３１，給紙ローラー５２，加熱ローラー６１などをそれぞれ動作させるための駆動源のモーターなどである。また，低圧負荷３９０には，画像形成装置１の各部の冷却を行うファン，表示操作部８０なども含まれる。
【００４８】
低圧電源部３００のノイズフィルター３１０は，外部電源４００から入力されるノイズを除去し，画像形成装置１における誤作動などを防止するためのものである。整流回路３２０は，外部電源４００からの交流を全波，脈流に整流するためのものである。ＰＦＣ回路３３０は，整流回路３２０における整流に伴って低下する力率を改善するための力率改善回路である。共振コンバーター回路３４０は，共振回路定数を切り替えることにより，低圧電源部３００における電源効率が最適なものとなるようにするためのものである。なお，共振コンバーター回路３４０および共振回路定数については後に詳述する。
【００４９】
負荷電流検出部３６０は，共振コンバーター回路３４０から低圧負荷３９０に流れる電流値を検出し，その検出値を低圧電源ＣＰＵ３５０に出力するためのものである。低圧電源ＣＰＵ３５０は，負荷電流検出部３６０から受信した電流値に基づいて，共振コンバーター回路３４０の共振回路定数の切り替えを制御するためのものである。また，低圧電源ＣＰＵ３５０は，装置制御部１００のＣＰＵ１２０と接続されており，ＣＰＵ１２０より画像形成装置１の動作状態である動作モードを受信する。
【００５０】
図３は，本形態の共振コンバーター回路３４０の概略構成図である。図３に示すように，共振コンバーター回路３４０は，共振インダクターＬ１，共振コンデンサーＣ１，Ｃ２，半導体スイッチＳ１，メカリレーＭ１を有する。共振コンデンサーＣ１，Ｃ２は，互いに並列に接続されている。共振インダクターＬ１は，共振コンデンサーＣ１，Ｃ２に対して直列に接続されている。つまり，共振コンバーター回路３４０は，インダクターとコンデンサーとが直列に接続されている直列共振回路である。なお，本形態における半導体スイッチＳ１は，トライアックである。
【００５１】
また，共振コンデンサーＣ１と並列に接続されている共振コンデンサーＣ２の側の回路には，共振コンデンサーＣ２と直列に，半導体スイッチＳ１とメカリレーＭ１とが配置されている。半導体スイッチＳ１とメカリレーＭ１とは，互いに並列に接続されている。さらに，本形態において，共振回路定数とは，共振コンバーター回路３４０におけるコンデンサーの容量のことである。
【００５２】
そして，半導体スイッチＳ１およびメカリレーＭ１がいずれもオフ（非導通）であるときには，共振コンデンサーＣ１の側の回路にのみ電流が流れる。一方，半導体スイッチＳ１およびメカリレーＭ１の少なくとも一方がオン（導通）であるときには，共振コンデンサーＣ１と共振コンデンサーＣ２との両方の回路に電流が流れる。
【００５３】
これにより，共振コンバーター回路３４０では，半導体スイッチＳ１およびメカリレーＭ１のオンオフの状態により，コンデンサーの容量である共振回路定数が異なる。つまり，共振回路定数は，半導体スイッチＳ１およびメカリレーＭ１がいずれもオフであるときよりも，少なくとも一方がオンであるときの方が，大きいものとなる。半導体スイッチＳ１およびメカリレーＭ１がいずれもオフであるときには，共振コンデンサーＣ２の側の回路には電流が流れないことにより，共振回路定数が小さい。これに対し，半導体スイッチＳ１およびメカリレーＭ１の少なくとも一方がオンすることにより，共振コンデンサーＣ１と共振コンデンサーＣ２との両方の回路に電流が流れるため，共振回路定数が大きくなるからである。
【００５４】
そして，半導体スイッチＳ１およびメカリレーＭ１がいずれもオフであるときよりも，少なくとも一方がオンであるときの方が，共振コンバーター回路３４０における共振回路定数が大きいことにより，低圧負荷３９０に多くの電流を流すことができる。本形態の共振コンバーター回路３４０では，共振回路定数が大きいことにより，電流容量も大きいものとなるからである。一方，共振回路定数が小さいときには，電流容量も小さいものとなる。よって，半導体スイッチＳ１およびメカリレーＭ１がいずれもオフであるときよりも，少なくとも一方がオンであるときの方が，低圧負荷３９０に供給される電力が大きいものとなる。
【００５５】
本形態においては，半導体スイッチＳ１およびメカリレーＭ１がいずれもオフであるときの共振コンバーター回路３４０の共振回路定数は，スタンバイモードの低圧負荷３９０に対し，最適な効率で電力を供給することのできる値にされている。また，半導体スイッチＳ１およびメカリレーＭ１の少なくとも一方がオンであるときの共振コンバーター回路３４０の共振回路定数は，プリントモードの低圧負荷３９０に対し，最適な効率で電力を供給することのできる値にされている。
【００５６】
また，図３に示すように，半導体スイッチＳ１およびメカリレーＭ１は，低圧電源ＣＰＵ３５０と接続されている。そして，半導体スイッチＳ１およびメカリレーＭ１のオンオフは，低圧電源ＣＰＵ３５０からの指示信号により切り替えられる。これにより，低圧電源ＣＰＵ３５０は，共振コンバーター回路３４０の共振回路定数の切り替えを制御する。すなわち，本形態の低圧電源部３００は，半導体スイッチＳ１およびメカリレーＭ１のオンオフを制御する低圧電源ＣＰＵ３５０と，そのオンオフによって共振回路定数が切り替わる共振コンバーター回路３４０とを有するデジタル制御電源である。
【００５７】
本形態の半導体スイッチＳ１は，低圧電源ＣＰＵ３５０からの制御信号がＨｉｇｈにされたとき，導通に係るオン動作を開始する。一方，低圧電源ＣＰＵ３５０からの制御信号がＬｏｗにされたとき，非導通に係るオフ動作を開始する。低圧電源ＣＰＵ３５０の制御信号によるメカリレーＭ１の動作についても同様である。また，メカリレーＭ１については，その導通，非導通の実際の状態を，低圧電源ＣＰＵ３５０によって把握されている。
【００５８】
次に，図４のフローチャートおよび図５のタイムチャートを参照しつつ，動作モードが切り替わったときの低圧電源部３００の動作について説明する。図４および図５には，スタンバイモード中の画像形成装置１に画像データが入力され，動作モードがスタンバイモードからプリントモードに切り替わったときからを示している。なお，図５に示すように，プリントモードに切り替わる前のスタンバイモードにおいては，半導体スイッチＳ１およびメカリレーＭ１はいずれも，非導通の状態である。
【００５９】
まず，図４に示すように，画像形成が開始されることによりスタンバイモードからプリントモードに切り替わったときには，負荷電流検出部３６０による負荷電流の検出を開始する（Ｓ１０１）。スタンバイモードからプリントモードへの切り替わりの信号は，装置制御部１００のＣＰＵ１２０から低圧電源部３００の低圧電源ＣＰＵ３５０へと入力される。これにより，低圧電源ＣＰＵ３５０は，負荷電流検出部３６０による負荷電流の検出を開始する。
【００６０】
また，負荷電流検出部３６０は，負荷電流の検出値を，低圧電源ＣＰＵ３５０に出力する。なお，負荷電流検出部３６０はその後，動作モードがスタンバイモードに切り替わるまで，予め定められた所定の時間間隔で，負荷電流を検出してこれを低圧電源ＣＰＵ３５０に出力する。そして，低圧電源ＣＰＵ３５０は，負荷電流検出部３６０より受信した負荷電流の値が，予め定めた電流閾値以上か否かを判断する（Ｓ１０２）。
【００６１】
低圧負荷３９０への負荷電流は，図５に示すように，スタンバイモードからプリントモードに切り替わることにより大きくなる。画像形成装置１の各部の駆動部やファンなどが動作を開始するからである。また図５では，時刻Ｔ１のときに，負荷電流が電流閾値以上となっている。
【００６２】
そして，図４に示すように，負荷電流が電流閾値以上となったとき（Ｓ１０２：ＹＥＳ），低圧電源ＣＰＵ３５０は，半導体スイッチＳ１およびメカリレーＭ１の制御信号をＨｉｇｈに切り替える（Ｓ１０３）。これにより，半導体スイッチＳ１およびメカリレーＭ１は，導通に係るオン動作を開始する。
【００６３】
図５に示すように，時刻Ｔ１において，半導体スイッチＳ１およびメカリレーＭ１の制御信号はＨｉｇｈに切り替えられている。ここで，半導体スイッチＳ１およびメカリレーＭ１はいずれも，制御信号がＨｉｇｈに切り替えられたときに導通するわけではない。いずれにおいても，制御信号がＨｉｇｈに切り替えられたときから，導通に係るオン動作を開始して実際に導通するときまでには遅れがある。
【００６４】
半導体スイッチＳ１は，図５に示すように，制御信号がＨｉｇｈに切り替えられた時刻Ｔ１から時間ｔ１後の時刻Ｔ２のときに，導通状態となる。メカリレーＭ１は，時刻Ｔ２からさらに時間ｔ２後の時刻Ｔ３のときに，導通状態となる。ここで，半導体スイッチＳ１は，制御信号がＨｉｇｈに切り替えられてから実際に導通するまでの時間が短いという特性を有する。これに対し，メカリレーＭ１は，制御信号がＨｉｇｈに切り替えられてから実際に導通するまでの時間が長くかかってしまう。よって，制御信号に対する応答速度の速い半導体スイッチＳ１を用いることにより，共振コンバーター回路３４０における共振回路定数の切り替えを，スタンバイモードからプリントモードへの切り替えに適切に追従させている。
【００６５】
また，本形態では，半導体スイッチＳ１およびメカリレーＭ１の制御信号を同時にＨｉｇｈにすることにより，メカリレーＭ１の導通に先立って，半導体スイッチＳ１を導通させている。メカリレーＭ１が導通するときには，構造上，微細な機械的振動が発生する。その振動は，メカリレーＭ１を流れる電流をわずかに断続させるため，画像形成装置１には誤動作を生じさせてしまうおそれがある。よって，このような現象がない半導体スイッチＳ１を，メカリレーＭ１よりも先に導通させる。メカリレーＭ１が導通する時刻Ｔ３においては，半導体スイッチＳ１の導通による安定した電流の経路が確保されている。これにより，メカリレーＭ１の導通に係る電流の断続が発生したとしても，画像形成装置１には誤動作が生じないようにされている。
【００６６】
そして，図４に示すように，半導体スイッチＳ１が導通し（Ｓ１０４），メカリレーＭ１が導通した後（Ｓ１０５：ＹＥＳ），半導体スイッチＳ１の制御信号をＬｏｗに切り替えて（Ｓ１０６），半導体スイッチＳ１を非導通状態とする（Ｓ１０７）。メカリレーＭ１の導通状態は，前述したように，低圧電源ＣＰＵ３５０によって把握されている。
【００６７】
半導体スイッチＳ１は，導通状態を維持するためには，ある程度の電力を消費する。このため，プリントモード中，半導体スイッチＳ１を導通させたままにしておくことは，省電力の観点からは好ましくない。消費電力が大きくなることにより，電源効率を低下させてしまうからである。よって，導通の維持に電力消費のないメカリレーＭ１の導通後，半導体スイッチＳ１を非導通状態とする。これにより，低圧電源部３００における電源効率を高めることができる。
【００６８】
なお，ステップＳ１０７における半導体スイッチＳ１の非導通は，交流である外部電源４００の電圧がゼロになるゼロクロスに合わせて行うことが好ましい。画像形成装置１の誤作動を防止し，さらに，低圧電源部３００の部品の劣化を抑制することができるからである。よって，本形態では，メカリレーＭ１が導通した時刻Ｔ３の後の次のゼロクロスである時刻Ｔ５のときに，半導体スイッチＳ１が非導通となるようにしている。なお，低圧電源ＣＰＵ３５０によって半導体スイッチＳ１の制御信号がＬｏｗに切り替えられた時刻Ｔ４の後，半導体スイッチＳ１が実際に非導通となる時刻Ｔ５の間には，時間ｔ３の遅れがある。
【００６９】
また，図５に示すように，メカリレーＭ１が導通し，半導体スイッチＳ１が非導通となった後にも，プリントモードが継続している間，負荷電流は電流閾値以上のままで推移する。時刻Ｔ１から時刻Ｔ５までの時間は，１枚の用紙Ｐの画像形成の時間よりも短い時間だからである。なお，図５に示すように，プリントモードにおける負荷電流は常に一定であるわけではない。プリントモードにおける画像形成装置１では，画像形成に係るトナー像や用紙Ｐの搬送などに合わせて，各部の動作が断続的に行われるからである。そしてその間の低圧電源ＣＰＵ３５０は，図４に示すように，負荷電流検出部３６０より受信する負荷電流の値が，電流閾値よりも小さいか否かを判断する（Ｓ１０８）。
【００７０】
印刷ジョブに係るすべての画像形成動作が完了したとき，画像形成装置１はプリントモードからスタンバイモードへと切り替わる。これにより，低圧負荷３９０への負荷電流は，図５に示すように，電流閾値よりも小さくなる。よって，図４に示すように，負荷電流が電流閾値よりも小さくなったとき（Ｓ１０８：ＹＥＳ），メカリレーＭ１の制御信号をＬｏｗに切り替えて（Ｓ１０９），メカリレーＭ１を非導通状態とする（Ｓ１１０）。図５に示すように，時刻Ｔ６において制御信号がＬｏｗに切り替えられたメカリレーＭ１はその後，時間ｔ４を経過した時刻Ｔ７において非導通状態となる。
【００７１】
以上詳細に説明したように，本形態の画像形成装置１は，低圧負荷３９０への電力供給を行う低圧電源部３００を有する。低圧電源部３００は，共振コンバーター回路３４０の半導体スイッチＳ１とメカリレーＭ１とのオンオフを制御する低圧電源ＣＰＵ３５０と，そのオンオフにより共振回路定数が切り替わる共振コンバーター回路３４０とを有する。これにより，共振コンバーター回路３４０の電流容量を，低圧電源部３００から低圧負荷３９０への電力供給がプリントモードおよびスタンバイモードのそれぞれにおいて最適な効率となるように切り替えることができる。
【００７２】
また，動作モードがスタンバイモードからプリントモードに切り替わったときには，応答速度の速い半導体スイッチＳ１をメカリレーＭ１に先立って導通状態とする。これにより，低圧負荷３９０の動作タイミングを，動作モードの切り替えによる負荷電流の上昇に伴って適切に追従させることができる。さらに，共振コンバーター回路３４０においては，半導体スイッチＳ１とメカリレーＭ１とが並列に接続されている。このため，例えばメカリレーＭ１が故障して動作できない場合であっても，半導体スイッチＳ１のみによって共振コンバーター回路３４０の共振回路定数の切り替えを行うことができる。
【００７３】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。従って本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，上記の形態では，図３に示すように，１つの共振インダクターと，２つの互いに並列に接続した共振コンデンサーとを直列に接続した構成の共振コンバーター回路３４０について説明したがこれに限られるものではない。すなわち，図３における共振インダクターと共振コンバーターとを入れ替え，１つの共振コンデンサーと，２つの互いに並列に接続した共振インダクターとを直列に接続した構成としてもよい。
【００７４】
このような構成においては，半導体スイッチＳ１およびメカリレーＭ１のオンオフにより，共振コンバーター回路におけるインダンクタンスが異なる。そして，そのインダクタンスを，共振回路定数とすればよい。なお，この場合には，共振回路定数は，半導体スイッチＳ１およびメカリレーＭ１がいずれもオフであるときよりも，少なくとも一方がオンであるときの方が，小さいものとなる。
【００７５】
そして，半導体スイッチＳ１およびメカリレーＭ１がいずれもオフであるときよりも，少なくとも一方がオンであるときの方が，共振コンバーター回路における共振回路定数が小さいことにより，低圧負荷に多くの電流を流すことができる。すなわち，図３に示す共振コンバーター回路３４０の共振インダクターと共振コンバーターとを入れ替えた共振コンバーター回路では，共振回路定数が大きいときには，電流容量が小さいものとなる。一方，共振回路定数が小さいときには，電流容量が大きいものとなる。よってこの場合においても，半導体スイッチＳ１およびメカリレーＭ１がいずれもオフであるときよりも，少なくとも一方がオンであるときの方が，低圧負荷３９０に供給される電力を大きいものとすることができる。
【００７６】
また例えば，本発明は，スタンバイモードとプリントモードとの２つの動作モードで共振回路定数が切り替わる共振コンバーター回路３４０に限るものではない。画像形成装置１には，負荷状況の異なるさらに多くの動作モードが存在する場合がある。あるいは，１つの動作モードにおいても，負荷電流の異なる状況が複数存在する場合もある。これらの場合には，さらに多くの異なる共振回路定数の間で切り替えを行うことができる共振コンバーター回路とすることが好ましい。
【００７７】
例えば，画像形成装置１では，プリントモードにおいてもさらに，単色のトナー像により画像を形成するモノクロモードと，複数色のトナー像により画像を形成するカラーモードとで負荷電流が異なる。モノクロモードでは１つの画像形成ユニット１０のみが動作するのに対し，カラーモードでは複数の画像形成ユニット１０が動作する。このため，カラーモードでは，モノクロモードよりも必要となる電力が多いからである。よって，スタンバイモード，モノクロモード，カラーモードのそれぞれにおいて，電流容量である共振回路定数が切り替わる共振コンバーター回路とすることができる。
【００７８】
そのような態様として，例えば図６に示すように，１つの共振インダクターＬ１と，３つの互いに並列に接続した共振コンデンサーＣ１，Ｃ２，Ｃ３とを直列に接続した構成の共振コンバーター回路５４０が考えられる。この場合においては，互いに並列に接続した半導体スイッチＳ１とメカリレーＭ１とを共振コンデンサーＣ２と直列に設ける。また，互いに並列に接続した半導体スイッチＳ２とメカリレーＭ２とを共振コンデンサーＣ３と直列に設ける。すなわち，切り替えを行う共振回路定数の数だけ共振コンバーターを並列に設け，その数よりも１つ少ない数の共振コンバーターに対して直列に，半導体スイッチとメカリレーとの組み合わせを設けるようにすればよい。
【００７９】
そして，スタンバイモードでは，半導体スイッチＳ１，Ｓ２およびメカリレーＭ１，Ｍ２のすべてを非導通とする。モノクロモードでは，半導体スイッチＳ２とメカリレーＭ２とを非導通とし，半導体スイッチＳ１とメカリレーＭ１との組み合わせのうちの少なくとも一方を導通状態とする。あるいは，モノクロモードでは，半導体スイッチＳ１とメカリレーＭ１とを非導通とし，半導体スイッチＳ２とメカリレーＭ２との組み合わせのうちの少なくとも一方を導通状態としてもよい。また，カラーモードでは，半導体スイッチＳ１とメカリレーＭ１との組み合わせのうちの少なくとも一方と，半導体スイッチＳ２とメカリレーＭ２との組み合わせのうちの少なくとも一方とを導通状態とする。なお，非導通状態から導通状態とする場合には，メカリレーに先立って，そのメカリレーと並列に接続されている半導体スイッチが先に導通するようにすればよい。
【００８０】
また例えば，フィニッシャー付きの画像形成装置の場合，フィニッシャーの動作時にはその動作の分の電力がさらに必要となる。よって，フィニッシャー付きの画像形成装置の場合，フィニッシャーの動作時において，共振コンバーター回路の共振回路定数が，電流容量が大きくなるように切り替わるものとしてもよい。
【００８１】
さらに，上記の形態では，共振コンバーター回路の共振回路定数を切り替えるため，半導体スイッチとメカリレーとをいずれも動作させているがこれに限られるものではない。例えば，画像形成装置の主電源がオンされたときに電源を立ち上げる電源立ち上げモードなどにおいては，共振コンバーター回路の共振回路定数の切り替えに，半導体スイッチほどの速い応答速度は必要とされない。よって，メカリレーの応答速度で十分である電源立ち上げモードなどにおける共振コンバーター回路の共振回路定数の切り替えにおいては，半導体スイッチを導通させず，メカリレーのみを導通状態としてもよい。また本発明はカラープリンターに限らず，例えば，公衆回線経由で印刷ジョブの送受信を行うような画像形成装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１…画像形成装置
３００…低圧電源部
３４０…共振コンバーター回路
３５０…低圧電源ＣＰＵ
３６０…負荷電流検出部
３９０…低圧負荷
Ｃ１，Ｃ２…共振コンデンサー
Ｌ１…共振インダクター
Ｍ１…メカリレー
Ｓ１…半導体スイッチ
【図１】
2014115491.tif 000003
【図２】
2014115491.tif 000004
【図３】
2014115491.tif 000005
【図４】
2014115491.tif 000006
【図５】
2014115491.tif 000007
【図６】
2014115491.tif 000008