(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷電流が小さい場合に高効率で電力を出力できる第１の電源制御方式で電源制御を行なう第１の制御部と、
負荷電流が大きい場合に高効率で電力を出力できる第２の電源制御方式で電源制御を行なう第２の制御部と、
前記第１の制御部、第２の制御部とともにトランスの１次側に接続されるオン、オフ可能なプリンタのヒーター回路と、
前記トランスの１次側に流れる電流を検出することにより、電源装置の負荷電流を検出する検出部を有し、
前記検出部で検出された負荷電流が小さい時には前記第１の制御部により電源制御を行ない、前記検出部で検出された負荷電流が大きい時には前記第２の制御部により電源制御を行なうように切り替えられる電源装置であって、
前記電源制御の切り替えは、前記検出部で検出された負荷電流値と予め設定されたしきい値との大小の比較結果に基づいて行ない、
前記しきい値として、負荷電流の増大に応じて前記第１の制御部による電源制御から第２の制御部による電源制御に切り替えるときの第１のしきい値と、前記切り替え後の負荷電流の減少に応じて前記第２の制御部による電源制御から第１の制御部による電源制御に切り替えるときの第２のしきい値を設定し、該第２のしきい値を第１のしきい値より大きく設定して、電源制御の切り替えにヒステリシス特性を持たせたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記電源装置は、トランスの１次側の入力をスイッチングして該トランスの２次側に出力を得るスイッチング電源装置であり、前記第１の制御部はＲＣＣ方式で電源制御を行ない、前記第２の制御部は共振方式で電源制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
電源装置の負荷電流を検出し、該負荷電流が小さい時には、負荷電流が小さい場合に高効率で電力を出力できる第１の電源制御方式で電源制御を行ない、該負荷電流が大きい時には、負荷電流が大きい場合に高効率で電力を出力できる第２の電源制御方式で電源制御を行なうように切り替える電源装置の制御方法であって、
前記電源装置のトランスの１次側には、オン、オフ可能なプリンタのヒーター回路が接続されており、
前記電源制御の切り替えは、検出した負荷電流値と予め設定されたしきい値との大小の比較結果に基づいて行ない、
前記しきい値として、負荷電流の増大に応じて前記第１の電源制御方式から第２の電源制御方式に切り替えるときの第１のしきい値と、前記切り替え後の負荷電流の減少に応じて前記第２の電源制御方式から第１の電源制御方式に切り替えるときの第２のしきい値を設定し、該第２のしきい値を第１のしきい値より大きく設定して、電源制御方式の切り替えにヒステリシス特性を持たせることを特徴とする電源装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置、特に例えばファクシミリ装置のように待機時と動作時で負荷が大きく異なる電子機器の電源として好適な電源装置及びその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ファクシミリ装置の電源には、トランスの１次側の入力をスイッチングして該トランスの２次側に出力を得るスイッチング電源装置として構成された電源ユニットが多く用いられている。ファクシミリ装置では、待機時には負荷電流が小さく、動作時（特に受信時）には負荷電流が大きく、待機時と動作時で負荷が大きく異なっている。従来、この様なファクシミリ装置の電源ユニットで、低消費電力化を実現するために、以下の２つの方法が採用されていた。
【０００３】
第１の方法では、特に待機時の消費電力を小さくするために、電源ユニットに接続されたシステムコントロール・ユニットから制御信号を電源ユニットに送信し、待機時と動作時でスイッチング周波数を変化させていた。
【０００４】
また、第２の方法では、電源ユニットを負荷電流が小さいときに高効率で電力を出力できる方式のものとして構成し、これにより負荷電流が小さい待機時の消費電力を高効率化して小さくし、動作時の効率は多少犠牲にしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の第１の方法では、動作時であっても、送信時や発呼のみの動作といった負荷電流が小さい場合でも、一律に動作時のスイッチング周波数にされるため、その場合の損失が大きくなっていた。さらに、ファクシミリ装置の電源ユニットに接続されたシステムコントロール・ユニットから送信される制御信号がノイズなどの影響によりエラーになってしまうと、待機時と動作時が間違えられ、電源ユニットは実際の負荷状態に対応していないスイッチング周波数で駆動を制御され、ファクシミリ装置が正常に動作できないという欠点を有していた。
【０００６】
また、上記の第２の方法では、受信時などの大負荷時に効率が悪く、発熱が大きくなるため、電源ユニットの熱設計が困難になるという欠点を有していた。
【０００７】
このような問題は、ファクシミリ装置用の電源装置に限らず、動作状態に応じて負荷が大きく変化する電子機器に用いられる電源装置に共通する。
【０００８】
そこで本発明の課題は、負荷の変化にかかわらず常に高効率で電力出力を行なえる電源装置及びその制御方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明によれば、
負荷電流が小さい場合に高効率で電力を出力できる第１の電源制御方式で電源制御を行なう第１の制御部と、
負荷電流が大きい場合に高効率で電力を出力できる第２の電源制御方式で電源制御を行なう第２の制御部と、
前記第１の制御部、第２の制御部とともにトランスの１次側に接続されるオン、オフ可能なプリンタのヒーター回路と、
前記トランスの１次側に流れる電流を検出することにより、電源装置の負荷電流を検出する検出部を有し、
前記検出部で検出された負荷電流が小さい時には前記第１の制御部により電源制御を行ない、前記検出部で検出された負荷電流が大きい時には前記第２の制御部により電源制御を行なうように切り替えられる電源装置であって、
前記電源制御の切り替えは、前記検出部で検出された負荷電流値と予め設定されたしきい値との大小の比較結果に基づいて行ない、
前記しきい値として、負荷電流の増大に応じて前記第１の制御部による電源制御から第２の制御部による電源制御に切り替えるときの第１のしきい値と、前記切り替え後の負荷電流の減少に応じて前記第２の制御部による電源制御から第１の制御部による電源制御に切り替えるときの第２のしきい値を設定し、該第２のしきい値を第１のしきい値より大きく設定して、電源制御の切り替えにヒステリシス特性を持たせた電源装置の構成を採用した。
【００１４】
また、本発明によれば、上記の本発明による電源装置の構成に対応した電源装置の制御方法の構成を採用した。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。ここでは、ファクシミリ装置用の電源ユニットの実施形態を示す。
【００１７】
〈第１の実施形態〉
図１は、本発明の第１の実施形態におけるファクシミリ装置用の電源ユニットの概略構成を示したブロック図である。この電源ユニット１０は、トランス８の１次側の入力をスイッチングしてトランス８の２次側に出力を得るスイッチング電源装置として構成されている。
【００１８】
同図において、１は、商用ＡＣ電源を入力するＡＣ入力部である。
【００１９】
２は、負荷電流としてトランス８の１次側に流れる電流を検出する負荷検出部である。
【００２０】
３は、負荷電流が小さい場合に高効率で電力を出力できる方式で電源制御を行なう第１の制御部であり、具体的には、ＲＣＣ（リンギング・チョーク・コンバータ）方式で上記スイッチングに関わる電源制御を行なう。
【００２１】
４は、負荷電流が大きい場合に高効率で電力を出力できる方式で電源制御を行なう第２の制御部であり、具体的には、共振方式で上記スイッチングに関わる電源制御を行なう。
【００２２】
５，６は、負荷検出部２から第１の制御部３と第２の制御部４に対して出力される制御信号であり、５は、負荷検出部２により検出された負荷電流値が小さい時に第１の制御部３に電源制御を実行するように指令する第１の制御信号、６は、負荷検出部２により検出された電流値が大きい時に第２の制御部４に電源制御を実行するように指令する第２の制御信号である。
【００２３】
７は、ファクシミリ装置を受信又はコピーでプリント動作させる時に、ファクシミリ装置のプリンタ部の定着回路を動作させるヒーター回路である。なお、前記のプリンタ部は定着回路を有するレーザビームプリンタ等とする。ヒーター回路７が動作する時は、ファクシミリ装置の負荷電流は大きくなる。従って、ヒーター回路７が動作するか否かにより、第１の制御部３と第２の制御部４の切り替えを行なうことが考えられる。
【００２４】
９は、トランス８の２次側に接続された負荷出力回路である。
【００２５】
上記の図１の構成において、ＡＣ入力部１から入力される１次側電流を負荷電流として負荷検出部２で周期的に検出し、その電流値が小さい時には第１の制御部３により電源制御を行ない、検出された電流値が大きい時には第２の制御部４により電源制御を行なうように切り替える。このような電源ユニット１０の制御の詳細を図２により説明する。図２は、その制御手順を示すフローチャートである。
【００２６】
ステップＳ１０１は、ファクシミリ装置の電源投入を示している。
【００２７】
ステップＳ１０２では、負荷検出部２がトランス８の１次側に流れる負荷電流を検出し、その負荷電流値が予め設定された第１のしきい値Ｉ１より大きいか否か比較する。
【００２８】
検出した負荷電流値がＩ１より小さい場合は、ステップＳ１０３で第１の制御信号５を出力し、第１の制御部３にＲＣＣ方式での電源制御を行なわせる。そして、ステップＳ１０４で電源オフにされない限り、ステップＳ１０２に戻り、ステップＳ１０２以下の処理を繰り返す。
【００２９】
また、ステップＳ１０２で検出した負荷電流値がＩ１より大きければ、ステップＳ１０５で第２の制御信号６を出力し、第２の制御部４に共振方式での電源制御を行なわせる。
【００３０】
その後、ステップＳ１０６で電源オフにされなければ、ステップＳ１０７で負荷検出部２がトランス８の１次側に流れる負荷電流を検出し、その負荷電流値が予め設定された前記Ｉ１より大きい第２のしきい値Ｉ２より大きいか否か比較する。
【００３１】
そして、検出した負荷電流値がＩ２より大きい場合はステップＳ１０５に戻り、第２の制御部４による共振方式での電源制御を続行させる。
【００３２】
また、ステップＳ１０７で検出した負荷電流値がＩ２より小さくなったら、ステップＳ１０３に移行し、第１の制御信号５を出力し、第１の制御部３にＲＣＣ方式での電源制御を行なわせる。すなわち、電源制御方式をＲＣＣ方式に切り替える。
【００３３】
なお、ステップＳ１０４又はＳ１０６で電源オフとされたら制御が終了となる。
【００３４】
次に、本実施形態の電源ユニット１０が設けられるファクシミリ装置のコピー動作時における電源ユニット１０の上記図２の制御に基づく制御動作を図３のフローチャートにより説明する。
【００３５】
図３のステップＳ２０１で、ファクシミリ装置は待機状態であり、この場合、前述した１次側の負荷電流値はＩ１より小さく、電源ユニット１０の駆動制御は第１の制御部３によりＲＣＣ方式で行なわれている。
【００３６】
次に、ステップＳ２０２でプリンタ部の定着回路のためのヒーター回路７がオンされ、動作しはじめる。
【００３７】
次に、ステップＳ２０３で負荷検出部２により前述のように負荷電流を検出して負荷電流値がＩ１より大きくなったか比較し、ヒーター回路７の動作により負荷電流値がＩ１より大きくなったら電源制御を第２の制御部４による共振方式に切り替える（ステップＳ２０４）。
【００３８】
その後、プリント動作が開始され（ステップＳ２０５）、ヒーター回路７がオフされる（ステップＳ２０６）。
【００３９】
次に、ステップＳ２０７で負荷検出部２により負荷電流値を検出して負荷電流値がＩ２より小さくなったか判断し、小さくなければ引き続き第２の制御部４による共振方式での電源制御を行なう。またヒーター回路７の動作停止により負荷電流値がＩ２より小さくなったら、電源制御方式を第１の制御部３によるＲＣＣ方式に変化させる（ステップＳ２０８）。
【００４０】
そして、ステップＳ２０９でプリント動作が終了したら、ステップＳ２１０で再び待機状態に戻り、処理を終了する。
【００４１】
次に、上記のコピー動作時における負荷電流の変化に応じた電源制御方式の切り替え動作を図４により説明する。図４において縦軸は負荷電流Ｉ、横軸は時間Ｔである。
【００４２】
図４中の左端部に示すように負荷電流Ｉが小さい待機時にはＲＣＣ方式で電源制御が行なわれる。そして、Ｔ１の時点でプリント動作開始のためにヒーター回路７がオンされ、徐々に負荷電流が増大し、Ｔ２の時点でＩ１を越えたことが検出されると、電源制御方式がＲＣＣ方式から共振方式に切り替えられる。そしてプリント動作は電源制御方式を共振方式として実行される。プリント動作が終了し、ヒーター回路７がオフされると負荷電流は徐々に減少し、Ｔ３の時点で負荷電流値がＩ２より低くなったことが検出されると電源制御方式が共振方式からＲＣＣ方式に切り替えられる。
【００４３】
以上のように本実施形態においては、負荷電流の変化に応じて電源制御方式を切り替え、負荷電流が小さい時には、その場合に高効率で電力を出力できるＲＣＣ方式とし、負荷電流が大きい時には、その場合に高効率で電力を出力できる共振方式とするので、負荷電流の変化にかかわらず、常に高効率で電力出力を行なうことができる。
【００４４】
なお、本実施形態においては、負荷電流が増大する時に電源制御方式を切り替える負荷電流のしきい値をＩ１、負荷電流が減少する時に電源制御方式を切り替える負荷電流のしきい値をＩ２とし、Ｉ１＜Ｉ２と設定し、電源制御方式の切り替えにヒステリス特性をもたせている。これにより、しきい値を１つだけにした場合に比べて、負荷電流の増大時に早めにＲＣＣ方式から共振方式に切り替えること、ないしは負荷電流の減少時に早めに共振方式からＲＣＣ方式に切り替えることができ、より高効率に電力出力を行なうことができる。
【００４５】
〈第２の実施形態〉
次に、図５は、本発明の第２の実施形態による電源ユニットの構成を示している。同図において、第１の実施形態の図１中と共通ないし対応する部分には共通の符号を付してあり、共通部分の説明は省略する。
【００４６】
第１の実施形態では、負荷検出部２は負荷電流としてトランス８の１次側の電流を検出したが、本実施形態では、図５に示すように負荷検出部２をトランス８の２次側に設け、負荷電流として２次側の電流を検出する。そして、その検出結果に応じて第１の実施形態と同様に電源制御方式の切り替えを行なう。
【００４７】
このような構成によっても第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４８】
なお、以上のように負荷電流の値に応じて電源制御方式を切り替える本発明の技術はスイッチング電源装置に限らず、他の方式の電源装置にも適用できることは勿論である。
【００４９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、電源装置において、負荷電流を検出し、その検出結果に応じて、電源制御方式を、負荷電流が小さい場合に高効率で電力を出力できる第１の電源制御方式、または負荷電流が大きい場合に高効率で電力を出力できる第２の電源制御方式に切り替えることにより、負荷電流の変化に拘わらず常に高効率で電力出力を行なうことができ、負荷電流が大きい場合の熱設計が容易になる等の優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるファクシミリ装置用の電源ユニットの構成を示すブロック図である。
【図２】同電源ユニットの負荷電流の検出に基づく制御手順を示すフローチャート図である。
【図３】同電源ユニットのファクシミリ装置のコピー動作時の制御手順を示すフローチャート図である。
【図４】同コピー動作時における負荷電流の経時的変化に応じた電源制御方式の切り替えを示すグラフ図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における電源ユニットの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  ＡＣ入力部
２  負荷検出部
３  第１の制御部
４  第２の制御部
５  第１の制御信号
６  第２の制御信号
７  ヒーター回路
８  トランス
９  負荷出力回路
１０  電源ユニット
【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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