(57)【要約】【課題】電流ヒューズ溶断時の安全を確保すると共に、ゼロクロス検知回路における消費電力を低減する。【解決手段】交流電源から交流電圧が入力されるホット側ラインとニュートラル側ラインの間に接続されたＸコンデンサＣ１と、交流電源から入力される交流電圧を全波整流し、平滑するブリッジダイオードＢＤ１、コンデンサＣ２と、ホット側ラインとＸコンデンサＣ１との接続点とブリッジダイオードとの間に設けられた電流ヒューズＦＵ２０２と、一端をホット側ラインに接続された放電抵抗Ｒ１、Ｒ２０１、ダイオードＤ２０１と、一端をニュートラル側ラインに接続された放電抵抗Ｒ２と、を備え、電流ヒューズＦＵ２０２が溶断し、ホット側ラインの電位がニュートラル側ラインの電位よりも低い場合には、ＸコンデンサＣ１は、放電抵抗Ｒ２、Ｒ１、ダイオードＤ２０１を介して放電される。【選択図】図２
2014096938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から交流電圧が入力される第一のラインと第二のラインの間に接続された第一のコンデンサと、
前記第一のラインと前記第二のラインを介して入力される前記交流電圧を全波整流し、平滑する整流平滑手段と、
前記第一のラインと前記第一のコンデンサとの接続点と前記整流平滑手段との間に設けられ、前記交流電圧の入力を遮断する遮断手段と、
一端を前記第一のラインに接続され、他端を前記整流平滑手段の低圧側出力端に接続され、前記第一のコンデンサを放電させる第一の放電部と、
一端を前記第二のラインに接続され、他端を前記整流平滑手段の低圧側出力端に接続され、前記第一のコンデンサを放電させる第二の放電部と、
を備え、
前記遮断手段により前記接続点から前記整流平滑手段への前記交流電圧の入力が遮断されたときに、前記第一のラインの電位が前記第二のラインの電位よりも低い場合には、前記第一のコンデンサは、前記第二の放電部を介して前記第一の放電部から放電されることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記第一の放電部は、直列に接続された、抵抗値が異なる２つの抵抗素子と、前記２つの抵抗素子のうちの抵抗値が大きい方の抵抗素子に並列に接続されたダイオードと、を有し、
前記ダイオードのカソード側の端子は、前記ダイオードが接続された抵抗素子の前記第一のライン側の端子に接続され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】
前記第二の放電部は、抵抗素子を有し、
前記第二の放電部が有する前記抵抗素子の抵抗値は、前記第一の放電部が有する２つの抵抗素子の合成抵抗値に等しいことを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記遮断手段は、電流ヒューズ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項に記載の電源装置。
【請求項５】
前記交流電源から入力される前記交流電圧のゼロクロスを検知する検知手段を更に有し、
前記検知手段は、前記第二の放電部が有する前記抵抗素子の両端に発生する電圧に基づいてゼロクロスを検知することを特徴とする請求項３又は４に記載の電源装置。
【請求項６】
前記検知手段への前記交流電圧の入力と遮断を行うスイッチ手段を有することを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
【請求項７】
前記整流平滑手段の高圧側出力端と低圧側出力端とに各一端がそれぞれ接続され、各他端がそれぞれ接地された第二のコンデンサと、
一端が前記第一のラインに接続され、前記第二のコンデンサを放電する第三の放電部と、
一端が前記第二のラインに接続され、前記第二のコンデンサを放電する第四の放電部と、
一端が前記第三及び前記第四の放電部の他端と接続され、他端が前記整流平滑手段の低圧側出力端に接続され、前記スイッチ手段によりオン・オフが制御されるスイッチング素子と、
を有し、
前記スイッチング素子は、前記スイッチ手段により前記検知手段へ前記交流電圧が入力されている場合にはオン状態となり、前記第三及び前記第四の放電部からの電流を流し、前記スイッチ手段により前記検知手段への前記交流電圧の入力が遮断されている場合にはオフ状態となり、前記第三及び前記第四の放電部の電流を遮断することを特徴とする請求項６に記載の電源装置。
【請求項８】
前記第三及び前記第四の放電部は、それぞれ直列に接続されたダイオードと抵抗素子を有し、
前記第三の放電部のダイオードのアノード側の端子は、前記第一のラインに接続され、
前記第四の放電部のダイオードのアノード側の端子は、前記第二のラインに接続され、
前記第三及び前記第四の放電部の抵抗素子の一端は前記スイッチング素子に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の電源装置。
【請求項９】
前記第二のコンデンサは、前記スイッチ手段により前記検知手段への前記交流電圧の入力が遮断されている場合には、前記第一及び前記第二の放電部により放電されることを特徴とする請求項７又は８に記載の電源装置。
【請求項１０】
記録材に画像形成を行う画像形成手段を有する画像形成装置であって、
前記画像形成装置に電力を供給する請求項１ないし９のいずれか１項に記載の電源装置を備えた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、電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置、及び画像形成装置に搭載される電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機等に搭載され、記録材上のトナーを加熱して記録材に定着させる定着装置は、エンドレスベルトと、エンドレスベルトの内面に接触するセラミックヒータと、エンドレスベルトを介してセラミックヒータと定着ニップ部を形成する加圧ローラ等から構成される。そして、定着装置への電力供給の制御手段としては、交流電源から供給される電力をトライアック等により位相制御する方法が広く用いられている。交流電源から供給される電力の位相制御においては、位相制御の基準タイミングとなる、交流電圧が０Ｖになるタイミング（以下、「ゼロクロスタイミング」と称す）を正確に検知する必要がある。そのため、電源装置にはゼロクロスタイミングを検知するゼロクロス検知回路が設けられている。また、例えば特許文献１に開示されているように、電源装置では、端子雑音対策として、交流電圧の全波整流後の電位とフレームグラウンド間にコンデンサ（以下、「Ｙコンデンサ」と称す）が設けられている。ところが、Ｙコンデンサの容量が大きくなると、ゼロクロス検知回路において、ＣＲ遅延により正確なゼロクロスタイミングを検知することができなくなる。そこで、ゼロクロスタイミングの正確な検知を行うために、Ｙコンデンサを放電するための抵抗が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１９９３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、様々な電子機器において省電力化が望まれている。それに伴い、電子機器の電源に関しても、より一層の省電力化が望まれている。そのため、画像形成装置のスリープ状態などにおける消費電力を低減するため、電源装置においても、ゼロクロス検知回路やＹコンデンサを放電するための抵抗に流れる電流を遮断し、消費電力を低減させる必要がある。
【０００５】
また、電源装置では、交流電源からの電力供給ライン間に発生する雑音対策として、コンデンサ（以下、「Ｘコンデンサ」と称す）が設けられている。電源装置に電力を供給する電源ケーブルが抜かれたときに、Ｘコンデンサに交流電源による電荷が充電されている場合があり、誤って電源ケーブルのコンセント端子に触れると感電するおそれがある。そのため、Ｘコンデンサに充電された電荷を放電するための放電抵抗が必要になる。放電抵抗を設けることにより、Ｘコンデンサに充電された電荷は、放電抵抗、及びＸコンデンサの後段に設けられ、入力交流電圧を全波整流するブリッジダイオードを介して放電される。ところが、ブリッジダイオードとＸコンデンサをつなぐ放電経路に過電流防止のための電流ヒューズを配置した場合には、電流ヒューズが溶断すると放電経路が遮断され、ブリッジダイオードを経由した放電ができなくなるため、Ｘコンデンサの放電時間が長くなる。その結果、電源ケーブルが抜かれた際に、誤って電源ケーブルのコンセント端子に触れると感電するという課題が生じる。
【０００６】
本発明はこのような状況のもとでなされたもので、電流ヒューズ溶断時の安全を確保すると共に、ゼロクロス検知回路における消費電力を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した課題を解決するため、本発明では次のとおりに構成する。
【０００８】
（１）交流電源から交流電圧が入力される第一のラインと第二のラインの間に接続された第一のコンデンサと、前記第一のラインと前記第二のラインを介して入力される前記交流電圧を全波整流し、平滑する整流平滑手段と、前記第一のラインと前記第一のコンデンサとの接続点と前記整流平滑手段との間に設けられ、前記交流電圧の入力を遮断する遮断手段と、一端を前記第一のラインに接続され、他端を前記整流平滑手段の低圧側出力端に接続され、前記第一のコンデンサを放電させる第一の放電部と、一端を前記第二のラインに接続され、他端を前記整流平滑手段の低圧側出力端に接続され、前記第一のコンデンサを放電させる第二の放電部と、を備え、前記遮断手段により前記接続点から前記整流平滑手段への前記交流電圧の入力が遮断されたときに、前記第一のラインの電位が前記第二のラインの電位よりも低い場合には、前記第一のコンデンサは、前記第二の放電部を介して前記第一の放電部から放電されることを特徴とする電源装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電流ヒューズ溶断時の安全を確保すると共に、ゼロクロス検知回路における消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１、２の電子写真方式の画像形成装置の断面図
【図２】実施例１の電源装置の回路図
【図３】実施例１のゼロクロス検知回路の入力電圧、ゼロクロス信号の波形図
【図４】実施例１の電源装置の制御シーケンスを示すフローチャート
【図５】実施例２の電源装置の回路図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００１２】
［画像形成装置の概要］
図１は、本実施例の電子写真方式の画像形成装置の断面図である。図１において、給紙カセット１１に積載された記録材は、ピックアップローラ１２によって給紙カセット１１から１枚だけ送出され、給紙ローラ１３によってレジストローラ１４に向けて搬送される。更に、記録材はレジストローラ１４によって所定のタイミングで、プロセスカートリッジ１５へ搬送される。プロセスカートリッジ１５は、帯電器１６、現像ローラ１７、クリーナ１８、感光体である感光ドラム１９から構成されている。感光ドラム１９は、帯電器１６によって表面を一様に帯電された後、露光手段であるスキャナユニット２１により画像信号に基づいた露光が行われる。スキャナユニット２１内のレーザダイオード２２から出射されるレーザ光は、回転する回転多面鏡２３、反射ミラー２４を経て、感光ドラム１９を走査し、感光ドラム１９上に静電潜像が形成される。感光ドラム１９上の静電潜像は、現像ローラ１７によってトナー像として可視化され、トナー像は転写ローラ２０によって、レジストローラ１４から搬送されてきた記録材に転写される。
【００１３】
トナー像が転写された記録材は、像加熱装置１００に搬送されると加熱・加圧処理され、トナー像が記録材に定着される。そして、記録材は、中間排紙ローラ２６、排紙ローラ２７によって画像形成装置本体外に排出され、一連の画像形成動作を終了する。像加熱装置１００は、後述するゼロクロスタイミングに基づいて、位相制御等の制御方法により電力供給制御が行われる。電源装置２００は、商用電源等の外部電源部４０から電源ケーブル５０を介して電力供給を受け、画像形成装置内の各装置に必要な電力を供給する。モータ（Ｍ）３０は、像加熱装置１００を含む画像形成装置内の各装置に駆動力を与える。
【００１４】
［電源装置の概要］
図２は、本実施例のゼロクロス検知回路２０２を備えた電源装置２００の回路図である。図２において、電源装置２００は一点鎖線にて枠組みされた部分であり、ゼロクロス検知回路２０２は、破線にて枠組みされた部分であり、外部電源部４０は、二点鎖線で枠組みされた部分である。外部電源部４０は、電源装置２００に電力を供給する交流電源（ＡＣ）２０１とグラウンドアース（以下、「ＧＮＤ」と称す）から構成されている。交流電源２０１は、第一のラインであるホット（ＨＯＴ）側ラインと、第二のラインであるニュートラル（ＮＵＴＲＡＬ）側ラインの２つのライン間に交流電圧を出力している。以下では、外部電源部４０において、ニュートラル側ラインがＧＮＤに接地されている例を用いて説明するが、本実施例の効果はホット側ラインがＧＮＤに接地されている場合でも同様である。また、画像形成装置のフレームグラウンド（図中、「ＦＧ」と表示）がＧＮＤラインと接続されていない状態でも、後述するゼロクロスタイミングの検知精度に影響しない。本実施例では、外部電源部４０と電源装置２００は、電源ケーブル５０を介して、ホット側、ニュートラル側、ＧＮＤ側の３つのラインで接続されており、画像形成装置のフレームグラウンド（ＦＧ）は、ＧＮＤラインと接続されている。
【００１５】
交流電源２０１から入力された交流電圧は、整流平滑手段であるブリッジダイオードＢＤ１で全波整流され、コンデンサＣ２で平滑される。コンデンサＣ２で平滑された直流（ＤＣ）電圧の電位のうち、コンデンサＣ２の低圧側出力端である電位が低い側の電位をＤＣＬ、コンデンサＣ２の高圧側出力端である電位が高い側の電位をＤＣＨとする。ブリッジダイオードＢＤ１の後段に接続されたコンバータ１は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータであり、一次側に入力されたＤＣ（直流）電圧から、二次側にＤＣ電圧Ｖ１を出力する。
【００１６】
電流ヒューズＦＵ２０１（以下、「ヒューズＦＵ２０１」と称す）は、画像形成装置全体に供給される電流が所定の電流値を超えた場合に、交流電源２０１からの電力供給を遮断するために用いられる。電流ヒューズＦＵ２０２（以下、「ヒューズＦＵ２０２」と称す）は、コンバータ１に所定の電流値を超える過剰な電流が流れた場合に、電力供給を遮断するために用いられる。画像形成装置全体に供給される電流が流れるヒューズＦＵ２０１に比べて、ヒューズＦＵ２０２にはコンバータ１に供給される電流のみが流れるため、ヒューズＦＵ２０２には、ヒューズＦＵ２０１よりも溶断電流値の低い電流ヒューズを用いることができる。２つのヒューズＦＵ２０１、ＦＵ２０２を電力供給路上に設けることにより、ヒューズＦＵ２０１のみを設けた場合に比べて、より低い電流値でコンバータ１への電力供給が遮断されるため、コンバータ１の安全性をより高めることができる。
【００１７】
コンデンサＣ３、Ｃ４は、第二のコンデンサであるノイズ対策用のＹコンデンサである。抵抗Ｒ３、Ｒ４は、ＹコンデンサＣ３、Ｃ４を放電するために用いるＹコンデンサの放電抵抗である。ダイオードＤ１、Ｄ２は、電流が逆流することを防止するために設けられたダイオードであり、ダイオードＤ１、Ｄ２のアノード側の端子は、それぞれホット側ライン、ニュートラル側ラインに接続されている。ダイオードＤ１、抵抗Ｒ３は第三の放電部を構成し、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ４は第四の放電部を構成する。スイッチング素子であるトランジスタＱ１は、Ｙコンデンサの放電抵抗Ｒ３、Ｒ４に流れる電流を遮断するために用いられる高耐圧トランジスタであり、後述するように、電圧Ｖｃｃによりオン・オフが制御される。本実施例では、トランジスタＱ１に高耐圧のバイポーラトランジスタを用いているが、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）など他のスイッチ素子を用いてもよい。また、抵抗Ｒ９はトランジスタＱ１を駆動するためのプルアップ抵抗、抵抗Ｒ８はトランジスタＱ１を保護するための抵抗である。なお、ＹコンデンサＣ３、Ｃ４のうち、どちらか１つのＹコンデンサのみが設けられている場合でも、本実施例で説明するＹコンデンサの放電抵抗の効果を得ることができる。
【００１８】
コンデンサＣ１、Ｃ２０１は、交流電源からの電力供給ライン間に発生するノイズ対策用のＸコンデンサであり、それぞれ一端はホット側ライン、他端はニュートラル側ラインに接続されている。コイルＬ２００は、ノイズを低減するために用いるコモンモードチョークコイルである。像加熱装置１００からのノイズを低減するために、第一のコンデンサであるＸコンデンサＣ１、コモンモードチョークコイルＬ２００は、像加熱装置１００と交流電源２０１との間に配置する必要がある。また、ＸコンデンサＣ１と交流電源２０１との間に、ヒューズＦＵ２０１に比べて溶断電流値の低いヒューズＦＵ２０２を設けると、ヒューズＦＵ２０２には像加熱装置１００に供給される電流が流れるため、過電流によりヒューズＦＵ２０２は溶断される。そのため、ＸコンデンサＣ１、コモンモードチョークコイルＬ２００、ＸコンデンサＣ２０１を用いたノイズフィルタ構成では、溶断電流値の低いヒューズＦＵ２０２をＸコンデンサＣ１の前段に配置することができないことが分かる。
【００１９】
抵抗Ｒ１、Ｒ２０１、Ｒ２は、ＸコンデンサＣ１を放電するために用いる放電抵抗である。また、ヒューズＦＵ２０２溶断時に、ＸコンデンサＣ１の放電経路を形成するダイオードＤ２０１は、ＸコンデンサＣ１の放電抵抗Ｒ２０１と並列に接続されている。ダイオードＤ２０１のカソード側は、放電抵抗２０１の端子のうち、第一のライン側であるホット側ラインに接続された端子に接続されている。なお、直列に接続された抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２０１の合成抵抗値と、抵抗Ｒ２の抵抗値は、ほぼ同じ、又は等しい抵抗値である。
【００２０】
（ヒューズが溶断していないときの回路動作）
次に、ヒューズＦＵ２０２が溶断していないときに、電源ケーブル５０が引き抜かれた場合の電源装置２００の回路動作について説明する。外部電源部４０から電源ケーブル５０が引き抜かれると、外部電源部４０と電源装置２００のホット側、ニュートラル側、ＧＮＤ側の３つのラインの電流経路が遮断される。このとき、ＸコンデンサＣ１に電荷が充電されている場合があり、電源ケーブル５０の端子などに触れて感電することを防止するため、電源ケーブル５０が引き抜かれた際に、ＸコンデンサＣ１に充電された電荷を放電させる手段が必要となる。ＸコンデンサＣ１の充電状態が正（ニュートラル側ラインに比べて、ホット側ラインの電位が高い）の場合には、ＸコンデンサＣ１の電荷は、第一の放電部である放電抵抗Ｒ２０１、Ｒ１、ブリッジダイオードＢＤ１の放電経路を介して放電される。逆に、ＸコンデンサＣ１の充電状態が負（ニュートラル側ラインに比べて、ホット側ラインの電位が低い）の場合には、ＸコンデンサＣ１の電荷は、第二の放電部である放電抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ５、ブリッジダイオードＢＤ１の放電経路を介して放電される。
【００２１】
ここで、「Ｘコンデンサの放電抵抗」を、電源ケーブル５０が引き抜かれた場合にＸコンデンサに充電された電荷を放電するために働く抵抗素子と定義すると、抵抗Ｒ１、Ｒ２０１、Ｒ２は、上述したようにＸコンデンサの放電抵抗である。なお、抵抗Ｒ５は、トランジスタＱ２の動作タイミング調整用の抵抗であり、Ｘコンデンサに充電された電荷を放電することには寄与しない。また、Ｙコンデンサの放電抵抗Ｒ３、Ｒ４には、トランジスタＱ１がオフ状態の場合には電流が流れないので、Ｘコンデンサに充電された電荷を放電することができず、Ｘコンデンサを放電する抵抗として機能しない。従って、Ｙコンデンサの放電抵抗Ｒ３、Ｒ４は、感電を防止するために用いるＸコンデンサの放電抵抗としては機能しない。
【００２２】
ところが、Ｘコンデンサの放電抵抗Ｒ１、Ｒ２０１、Ｒ２は、ＹコンデンサＣ３、Ｃ４に充電された電荷を放電させることができる。しかしながら、ＹコンデンサＣ３、Ｃ４の容量に対して、抵抗値が十分には小さくないため、ＣＲ遅延が生じる。その結果、図３（後述）で説明するように、ＣＲ遅延によってゼロクロスタイミングの検知精度を低下させてしまう。そこで、ＣＲ遅延を生じさせないために、Ｙコンデンサの放電抵抗Ｒ３、Ｒ４の抵抗値は、Ｘコンデンサの放電抵抗のうち、少なくともゼロクロス検知回路２０２に電流を供給するＸコンデンサの放電抵抗Ｒ２の抵抗値よりも小さくしている。すなわち、放電抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の抵抗値の大小関係は、（放電抵抗Ｒ２の抵抗値）＞（放電抵抗Ｒ３の抵抗値）であり、（放電抵抗Ｒ２の抵抗値）＞（放電抵抗Ｒ４の抵抗値）である。図２に示す本実施例の構成では、抵抗Ｒ２は、ゼロクロス検知回路２０２のゼロクロス検知抵抗と、ＸコンデンサＣ１の放電抵抗の２つの機能を有している。ここで、抵抗Ｒ２の値を小さくすることによって、ゼロクロス検知回路２０２が動作する際の消費電力を従来の構成に比べて低減することができることになる。
【００２３】
［ゼロクロス検知回路の概要］
ゼロクロス検知回路２０２を説明する。ゼロクロス検知回路２０２は、交流電源２０１の交流電圧が０Ｖ（ボルト）を横切るタイミングを検出し、ゼロクロス（Ｚｅｒｏｘ）信号をＣＰＵ２０３に出力する。ＣＰＵ２０３は、ゼロクロス検知回路２０２からのゼロクロス信号に基づいて、トライアック等の半導体スイッチを用いた電力制御手段により、像加熱装置１００への電力供給を制御する。
【００２４】
交流電源２０１から入力される、ニュートラル側ラインの電位がホット側ラインの電位より高い場合には、ホット側ラインの電位は基準電位ＤＣＬと同電位なので、ニュートラル側ラインから抵抗Ｒ２、Ｒ５、ブリッジダイオードＢＤ１へと電流が流れる。そのため、ゼロクロス検知回路２０２には、Ｘコンデンサの放電抵抗でもあるゼロクロス検知抵抗Ｒ２を介して電流が流れる。その結果、ゼロクロス検知抵抗Ｒ２の両端に発生した電圧に応じた電圧が、ゼロクロス検知回路２０２のトランジスタＱ２のベース端子に印加されると、トランジスタＱ２はオン状態となる。トランジスタＱ２がオン状態になると、フォトカプラＰＣ１のＬＥＤには電流が流れなくなり、フォトカプラＰＣ１のフォトトランジスタはオフ状態となる。そして、フォトカプラＰＣ１のフォトトランジスタがオフ状態になると、コンバータ１の出力電圧Ｖ１によって、プルアップ抵抗Ｒ７を介して、ゼロクロス信号の電圧が上昇し、ＣＰＵ２０３にはハイレベルのゼロクロス信号が入力される。なお、抵抗Ｒ５、コンデンサＣ５は、トランジスタＱ２の動作タイミングの調整に用いられる。
【００２５】
一方、交流電源２０１から入力される、ニュートラル側ラインの電位がホット側ラインの電位より低い場合には、ニュートラル側ラインの電位は基準電位ＤＣＬと同電位なので、ホット側ラインから抵抗Ｒ２０１、Ｒ１、ブリッジダイオードＢＤ１へと電流が流れる。従って、ゼロクロス検知抵抗Ｒ２には電流が流れないため、トランジスタＱ２のベース端子には電圧が印加されず、オフ状態となる。トランジスタＱ２がオフ状態になると、フォトカプラＰＣ１のＬＥＤには、電圧Ｖｃｃからプルアップ抵抗Ｒ６を介して電流が流れるため、フォトカプラＰＣ１のフォトトランジスタはオン状態となる。フォトカプラＰＣ１のフォトトランジスタがオン状態になると、電圧Ｖ１から抵抗Ｒ７を介してフォトトランジスタに電流が流れるため、ＣＰＵ２０３へ入力されるゼロクロス信号はローレベルとなる。ゼロクロス信号の波形については後述する図３で説明を行う。
【００２６】
図２に示すＣＰＵ２０３は、電源装置２００及び画像形成装置全体を制御する。ＣＰＵ２０３は、内部に不図示のＲＯＭ、ＲＡＭを有している。ＲＯＭは、電源装置２００や画像形成装置を制御するプログラムやデータが格納されたメモリであり、ＲＡＭは、ＣＰＵ２０３が実行する制御プログラムが一時的に情報を保存するために使用するメモリである。ＣＰＵ２０３による画像形成装置の制御シーケンスの詳細については、図４で説明する。
【００２７】
［ゼロクロス検知回路の回路動作］
図２において、電圧Ｖｃｃは、コンバータ１の補助巻線から供給される電圧であり、フォトカプラＰＣ２のフォトトランジスタを介して、ゼロクロス検知回路２０２やトランジスタＱ１を駆動するために供給される。また、ＣＰＵ２０３は、画像形成装置の動作モードに応じて、ゼロクロス検知回路２０２の消費電力を制御するためのスタンバイ（Ｓｔａｎｂｙ）信号を、ゼロクロス検知回路２０２への電力の供給の断続を行うフォトカプラＰＣ２に出力する。ＣＰＵ２０３は、画像形成装置の動作モードがスタンバイ状態の場合にはハイ（Ｈｉｇｈ）レベルのスタンバイ信号を出力し、画像形成装置の動作モードが省エネルギー状態であるスリープ状態の場合には、ロー（Ｌｏｗ）レベルのスタンバイ信号を出力する。
【００２８】
ＣＰＵ２０３から出力されるスタンバイ信号がハイレベル状態の場合には、フォトカプラＰＣ２のＬＥＤに電流が流れ、フォトカプラＰＣ２のフォトトラジスタがオン状態となる。その結果、コンバータ１の補助巻線からの電圧が出力され、電圧Ｖｃｃはハイ状態（補助巻線電圧が出力された状態）になる。一方、ＣＰＵ２０３から出力されるスタンバイ信号がローレベル状態の場合には、フォトカプラＰＣ２のＬＥＤには電流が流れず、フォトカプラＰＣ２のフォトトラジスタはオフ状態となる。その結果、コンバータ１の補助巻線からの電圧が出力されず、電圧Ｖｃｃはロー状態（基準電位ＤＣＬと同電位の状態）になる。
【００２９】
（スリープ時の回路動作）
画像形成装置のスリープ時など、消費電力を抑えた省エネルギー状態（第一の状態）では、ＣＰＵ２０３が出力するスタンバイ信号がローレベル状態のため、前述したように、電圧Ｖｃｃもローレベル状態となる。電圧Ｖｃｃがローレベル状態のときには、前述したようにゼロクロス検知回路２０２の抵抗Ｒ６、フォトカプラＰＣ１のＬＥＤ、トランジスタＱ２のコレクタ端子には電流が流れない状態となり、ゼロクロス検知回路２０２における消費電力を抑えることができる。更に、電圧Ｖｃｃがローレベル状態のため、トランジスタＱ１のベース端子には電圧が印加されず、トランジスタＱ１はオフ状態となる。そのため、ホット側ラインから抵抗Ｒ３を介して流れる電流、及びニュートラル側ラインから抵抗Ｒ４を介して流れる電流は、トランジスタＱ１がオフ状態なので遮断され、消費電力を抑えることができる。なお、スタンバイ信号がローレベル状態の場合には、フォトカプラＰＣ１のフォトトランジスタは常にオフ状態となるため、ＣＰＵ２０３に出力されるゼロクロス信号は常にハイレベルとなり、ゼロクロスが検知できない状態となる。
【００３０】
（スタンバイ時や画像形成時の回路動作）
次に、画像形成装置のスタンバイ時や画像形成時など、交流電源のゼロクロスタイミングを検知可能な状態（第二の状態）では、ＣＰＵ２０３が出力するスタンバイ信号はハイレベル状態のため、前述したように、電圧Ｖｃｃはハイレベル状態となる。電圧Ｖｃｃがハイレベル状態のため、抵抗Ｒ６、フォトカプラＰＣ１のＬＥＤ、トランジスタＱ２のコレクタ端子には電流が流れる状態となる。そのため、ゼロクロス検知回路２０２は、入力交流電圧のゼロクロスタイミングを検知可能な状態となり、ゼロクロス検知回路２０２の消費電力は増大する。また、電圧Ｖｃｃがハイレベル状態なので、トランジスタＱ１のベース端子に電圧が印加され、トランジスタＱ１はオン状態となる。そのため、ホット側ラインから抵抗Ｒ３を介して流れる電流、及びニュートラル側ラインから抵抗Ｒ４を介して流れる電流は、トランジスタＱ１を介してゼロクロス検知回路２０２に流れ込み、ゼロクロス検知回路２０２の消費電力が増大する。従って、ゼロクロスタイミングを検知可能な状態（第二の状態）では、入力される交流電圧のゼロクロスタイミングを検知できる代わりに、電源装置２００において消費される電力が大きくなる。
【００３１】
［ゼロクロス信号波形］
図３は、本実施例のＹコンデンサの放電抵抗Ｒ３、Ｒ４が、ゼロクロスタイミングの検知精度に与える影響を説明するためのシミュレーションを行ったときのゼロクロス信号の波形図である。シミュレーションを行った際の設定値として、ＸコンデンサＣ１、Ｃ２０１は、それぞれ０．５６μＦ（マイクロファラッド）、０．２２μＦとし、ＹコンデンサのＣ３、Ｃ４は、それぞれ２２００ｐＦ（ピコファラッド）とした。更に、Ｘコンデンサの放電抵抗Ｒ１、Ｒ２０１、Ｒ２は、それぞれ１０ｋΩ、９９０ｋΩ、１０００ｋΩとし、Ｙコンデンサの放電抵抗Ｒ３、Ｒ４は、それぞれ１５０ｋΩとして、シミュレーションを行った。
【００３２】
図３（ａ）は、電源周波数が５０Ｈｚ（ヘルツ）で実効値電圧が２２０Ｖ（ボルト）の交流電源２０１の入力電圧波形を示し、縦軸は電圧（単位：Ｖ（ボルト））を示し、横軸は時間（単位：ｍｓｅｃ（ミリ秒））を示す。図３（ａ）より、電源周波数が５０Ｈｚなので、入力電圧波形３０１の１周期は２０ｍｓｅｃであることが分かる。図３（ａ）に矢印で示したＺｅｒｏｘ１、Ｚｅｒｏｘ２、Ｚｅｒｏｘ３、Ｚｅｒｏｘ４は、それぞれ入力電圧波形３０１において入力電圧が０Ｖとなるゼロクロスタイミングを示している。
【００３３】
図３（ｂ）は、Ｙコンデンサの放電抵抗Ｒ３、Ｒ４に流れる電流がゼロクロス検知回路２０２に流れる状態（第二の状態）におけるゼロクロス信号波形３０２を示す図である。図３（ｂ）の縦軸は電圧（単位：Ｖ（ボルト））を示し、横軸は時間（単位：ｍｓｅｃ（ミリ秒））を示す。波形３０２におけるゼロクロス信号の立下りのタイミングＺｅｒｏｘ１、Ｚｅｒｏｘ３は、図３（ａ）に示す入力電圧波形３０１のゼロクロスタイミングＺｅｒｏｘ１、Ｚｅｒｏｘ３と一致していることが分かる。また、ＣＰＵ２０３は、ゼロクロスタイミングＺｅｒｏｘ４のタイミングを、以下の方法により予測することができる。まず、交流電源２０１の電源周波数の周期を算出するために、ゼロクロスタイミングＺｅｒｏｘ１〜Ｚｅｒｏｘ３までの時間を測定する（図３（ｂ）では、電源周波数が５０Ｈｚなので、２０ｍｓｅｃとなる）。次に、ゼロクロス信号の立下りタイミングであるＺｅｒｏｘ３の時間に、算出した電源周波数の周期（２０ｍｓｅｃ）の半周期分の時間（１０ｍｓｅｃ）を加算することにより、ゼロクロスタイミングＺｅｒｏｘ４のタイミングを予測することができる。このように、ＣＰＵ２０３では、ゼロクロス信号の立下りタイミング、又は立上りタイミングのどちらか一方が分かれば、立上りと立下りの両方のゼロクロスタイミングを予測することができる。
【００３４】
図３（ｃ）は、Ｙコンデンサの放電抵抗Ｒ３、Ｒ４に流れる電流が遮断されている状態におけるゼロクロス信号波形３０３を示す図である。図３（ｃ）の縦軸は電圧（単位：Ｖ（ボルト））を示し、横軸は時間（単位：ｍｓｅｃ（ミリ秒））を示す。図３（ｃ）より、波形３０３におけるゼロクロス信号の立上り、及び立下りタイミングが、図３（ａ）に示す入力電圧波形３０１のゼロクロスタイミングとは一致していないことが分かる。この誤差は、ＹコンデンサＣ３、Ｃ４に充電された電荷が放電抵抗を介して放電されるまでに要する時間の違いによって生じている。即ち、図３（ｂ）のゼロクロス検知回路２０２では、Ｙコンデンサに充電された電荷は、Ｙコンデンサの放電抵抗Ｒ３、Ｒ４を介して放電される。一方、図３（ｃ）のゼロクロス検知回路２０２では、Ｙコンデンサに充電された電荷は、Ｙコンデンサの放電抵抗Ｒ３、Ｒ４を介してではなく、Ｘコンデンサの放電抵抗Ｒ１、Ｒ２０１、又はＲ２を介して放電される。図３のシミュレーション時に設定したＸコンデンサの放電抵抗Ｒ１、Ｒ２０１の合成抵抗値、又はＲ２の抵抗値は、それぞれ１０００ＫΩであり、Ｙコンデンサの放電抵抗Ｒ３、Ｒ４の抵抗値である１５０Ωと比べて、抵抗値が大きい。そのため、ＹコンデンサＣ３、Ｃ４とのＣＲ遅延によって、上述したゼロクロスタイミングの誤差が生じる。図３（ｂ）のゼロクロス検知回路２０２では、ＹコンデンサＣ３、Ｃ４に充電された電荷は、Ｙコンデンサの放電抵抗Ｒ３、Ｒ４を介して放電される。そして、Ｙコンデンサの放電抵抗Ｒ３、Ｒ４の抵抗値が小さいため、図３（ｃ）の場合と比べてＣＲ遅延も小さくなり、ゼロクロスタイミングの精度を改善することができる。
【００３５】
また、図３（ｃ）の状態におけるゼロクロスタイミングの誤差は、交流電源２０１の電圧や、外部電源部４０におけるＧＮＤの接地状態によって異なる。そのため、図３（ｃ）のゼロクロス信号に基づいて、ゼロクロスタイミングを正確に検知することは難しいが、ゼロクロス信号波形３０３の立上り、又は立下りタイミングや回数に基づき、交流電源２０１の電源周波数（電源周期）を予測することができる。
【００３６】
［電源装置の制御シーケンス］
図４は、画像形成装置の電源がオンされたときの電源装置２００の制御シーケンスを説明するフローチャートである。
【００３７】
画像形成装置の電源がオンされると、ステップ４０１（以下、Ｓ４０１のように記す）の処理が実施される。Ｓ４０１では、ＣＰＵ２０３は、スタンバイ信号をローレベル状態に設定して出力することにより、画像形成装置をスリープ状態（第一の状態）にする。これにより、画像形成装置は、省エネルギー状態となり、Ｙコンデンサの放電抵抗Ｒ３、Ｒ４への電流が遮断され、ゼロクロス検知回路２０２は、ゼロクロスが検知できない状態となる。Ｓ４０２では、ＣＰＵ２０３は、電源スイッチの操作により画像形成装置を電源オフ状態へ移行する要求があるかどうかを判断し、要求があれば処理を終了し、要求がなければＳ４０３へ進む。Ｓ４０３では、ＣＰＵ２０３は、画像形成装置をスリープ状態からスタンバイ状態へ移行させる要求があるかどうかを判断し、要求があればＳ４０４に進み、要求がなければＳ４０２に戻る。
【００３８】
Ｓ４０４では、ＣＰＵ２０３は、スタンバイ信号をハイレベル状態に設定して出力することにより、画像形成装置をスタンバイ状態（第二の状態）にする。これにより、Ｙコンデンサの放電抵抗Ｒ３、Ｒ４に電流が流れる状態になると共に、ゼロクロス検知回路２０２に電力が供給される。Ｓ４０５では、ＣＰＵ２０３は、ゼロクロス検知回路２０２から出力されるゼロクロス信号に基づき、交流電源２０１の入力電圧のゼロクロスタイミングを検知する。本実施例では、ゼロクロス信号の立下りタイミングが、ゼロクロスタイミングと一致するように調整を行っている。ゼロクロス信号の立上りタイミングが、ゼロクロスタイミングと一致するように調整を行った場合は、ゼロクロス信号の立上りタイミングに基づき、交流電源２０１の入力電圧のゼロクロスタイミングを検知すればよい。Ｓ４０６では、ＣＰＵ２０３は、画像形成装置をスリープ状態へ移行させる要求があるかどうかを判断し、要求があればＳ４０１に戻り、要求がなければＳ４０５に戻る。このように、ＣＰＵ２０３は、スタンバイ信号の出力レベルをハイレベル又はローレベルにすることによって、ゼロクロス検知回路２０２においてゼロクロス検知が可能なスタンバイ状態と、消費電力を低減できるスリープ状態の切替を行うことができる。
【００３９】
［電流ヒューズの状態による電源装置の動作］
（電流ヒューズが溶断する前の動作）
次に、ヒューズＦＵ２０２が過電流により溶断する前の状態における、Ｘコンデンサの放電抵抗で消費される電力について説明する。図２において、ＸコンデンサＣ１の充電状態が正（ニュートラル側ラインに比べて、ホット側ラインの電位が高い）の場合には、ニュートラル側ラインとＤＣＬ側ラインは同電位となる。そのため、ＸコンデンサＣ１に充電された電荷は、ホット側ラインからＸコンデンサの放電抵抗Ｒ２０１、Ｒ１、ブリッジダイオードＢＤ１を介して放電される。この場合、ダイオードＤ２０１は電流が逆方向であるためにオフ状態となり、Ｘコンデンサの放電抵抗で消費される電力は、抵抗Ｒ１とＲ２０１の合成抵抗で消費される電力である。
【００４０】
一方、ＸコンデンサＣ１の充電状態が負（ニュートラル側ラインに比べてホット側ラインの電位が低い）の場合には、ホット側ラインとＤＣＬ側ラインは同電位となる。そのため、ＸコンデンサＣ１に充電された電荷は、ニュートラル側ラインから、Ｘコンデンサの放電抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ５、ブリッジダイオードＢＤ１を介して放電される。その結果、Ｘコンデンサの放電抵抗で消費される電力は、放電抵抗Ｒ２で消費される電力である。なお、抵抗Ｒ５は、前述したように、Ｘコンデンサの放電抵抗ではない。
【００４１】
（電流ヒューズが溶断したときの動作）
続いて、ヒューズＦＵ２０２が過電流により溶断した状態において、電源ケーブルが引き抜かれた場合の感電を防止するために、Ｘコンデンサに充電された電荷を放電する方法について説明する。この場合、ＸコンデンサＣ１とホット側ラインとの接続点とブリッジダイオードＢＤ１との間に設けられたヒューズＦＵ２０２が過電流により溶断した状態なので、ホット側ラインとブリッジダイオードＢＤ１間の電流経路は遮断されている。
【００４２】
図２において、ヒューズＦＵ２０２が溶断し、ＸコンデンサＣ１の充電状態が正（ニュートラル側ラインに比べてホット側ラインの電位が高い）の場合は、ホット側ラインからＸコンデンサの放電抵抗Ｒ２０１、Ｒ１、ブリッジダイオードＢＤ１を介して放電される。ところが、ヒューズＦＵ２０２が溶断し、ＸコンデンサＣ１の充電状態が負（ニュートラル側ラインに比べてホット側ラインの電位が低い）の場合には、ニュートラル側ラインからＸコンデンサの放電抵抗Ｒ２、ブリッジダイオードＢＤ１を介した放電はできない。この場合、ＸコンデンサＣ１の電荷は、ニュートラル側ラインから、放電抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ５、放電抵抗Ｒ１、ダイオードＤ２０１、ホット側ラインへの経路で放電される。放電抵抗Ｒ２、Ｒ１を経由するため、ヒューズＦＵ２０２が溶断する前に比べ、放電抵抗Ｒ１の抵抗値分だけ、放電時間が長くなってしまう。そこで、放電抵抗Ｒ１とＲ２０１の合成抵抗値はそのままで、放電抵抗Ｒ２０１の抵抗値を大きくし、放電抵抗Ｒ１の抵抗値を小さくする。これにより、ＸコンデンサＣ１と放電抵抗Ｒ１によるＣＲ遅延を小さくすることができ、ＸコンデンサＣ１の放電時間を短くすることができる。なお、ヒューズＦＵ２０１が溶断した状態では、ＸコンデンサＣ１、Ｃ２０１は、ヒューズＦＵ２０１によって遮断されるため、電源ケーブルが抜かれた際の感電を防止することができる。
【００４３】
以上説明したように、本実施例によれば、電流ヒューズ溶断時の安全を確保すると共に、ゼロクロス検知回路における消費電力を低減することができる。なお、本実施例では、電流遮断手段として電流ヒューズを用いて説明しているが、電流ヒューズに限定したものではなく、他の電流遮断手段を用いた場合にも、同様の効果を得ることが可能である。
【実施例２】
【００４４】
実施例１では、ノイズ対策用にＸコンデンサ、Ｙコンデンサを備えた電源装置２００の実施例について説明した。実施例２では、実施例１の変形例として、ノイズ対策としてＸコンデンサを備えた電源装置６００について説明する。実施例１と同様の構成については説明を省略する。
【００４５】
［電源装置の概要］
図５は、本実施例の電源装置６００の回路図である。図５の電源装置６００は、実施例１の電源装置２００と比べて、図２のノイズ対策用のＹコンデンサＣ３、Ｃ４、Ｙコンデンサの放電抵抗Ｒ３、Ｒ４、及びＹコンデンサの放電抵抗Ｒ３、Ｒ４への電流を遮断するために用いるトランジスタＱ１がない点が異なる。
【００４６】
図５の電源装置６００においても、実施例１の電源装置２００と同様に、ＣＰＵ２０３から出力されるスタンバイ信号がハイレベルのときには、ゼロクロス検知回路２０２に電力が供給され、ＣＰＵ２０３にはゼロクロス信号が出力される。一方、ＣＰＵ２０３から出力されるスタンバイ信号がローレベルのときには、ゼロクロス検知回路２０２には電力が供給されず、ゼロクロス検知回路における消費電力を抑えることができる。
【００４７】
また、図５において、抵抗Ｒ２０１、Ｒ１、Ｒ２は、ＸコンデンサＣ１の放電抵抗であり、抵抗Ｒ２は、ゼロクロス検知回路２０２のゼロクロス検知抵抗でもある。ヒューズＦＵ２０２が溶断していない状態で、ニュートラル側ラインに比べてホット側ラインの電位が高い場合には、ＸコンデンサＣ１に充電された電荷は、ホット側ラインからＸコンデンサの放電抵抗Ｒ２０１、Ｒ１、ブリッジダイオードＢＤ１を介して放電される。逆に、ニュートラル側ラインに比べてホット側ラインの電位が低い場合には、ＸコンデンサＣ１に充電された電荷は、ニュートラル側ラインからＸコンデンサの放電抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ５、ブリッジダイオードＢＤ１を介して放電される。
【００４８】
次に、ヒューズＦＵ２０２が溶断している状態において、ニュートラル側ラインに比べてホット側ラインの電位が低い場合には、ブリッジダイオードＢＤ１を介してＸコンデンサＣ１に充電された電荷を放電することができない。そのため、ニュートラル側ラインに比べてホット側ラインの電位が低い場合には、ＸコンデンサＣ１の電荷は、ニュートラル側ラインから放電抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ５、放電抵抗Ｒ１、ダイオードＤ２０１、ホット側ラインの経路で放電される。
【００４９】
更に、本実施例においても、放電抵抗Ｒ１とＲ２０１の合成抵抗値はそのままで、放電抵抗Ｒ２０１の抵抗値を大きくし、放電抵抗Ｒ１の抵抗値を小さくすることにより、前述したようにＣＲ遅延を小さくでき、ＸコンデンサＣ１の放電時間を短くすることができる。このようにＹコンデンサがない構成においても、電流ヒューズが溶断した状態における、第３放電経路として、ダイオードを有することで、Ｘコンデンサ放電抵抗で消費される電力を低減することができる。
【００５０】
以上説明したように、本実施例によれば、ゼロクロス検知回路における消費電力を低減すると共に、電流ヒューズ溶断時の安全を確保することができる。なお、上記の実施例においてはモノクロ画像を形成する画像形成装置の構成を前提に説明したが、本発明はカラー画像形成装置にも適用可能である。カラー画像形成装置としては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像を形成するための像担持体としての感光ドラムを並べて配置して、各感光ドラムから記録材、又は、中間転写体に画像を転写する方式のカラー画像形成装置に適用できる。また、１つの像担持体（感光ドラム）に対して各色の画像を順次形成して、中間転写体にカラー画像を形成して記録材に転写する方式のカラー画像形成装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００５１】
ＢＤ１                  ブリッジダイオード
Ｃ１                    Ｘコンデンサ
Ｃ２                    コンデンサ
Ｄ２０１                ダイオード
ＦＵ２０２              電流ヒューズ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ２０１    放電抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2014096938.tif 000006
【図５】
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