(57)【要約】【課題】  スタンバイ時の低消費電力化と電源出力のレアショート状態の検出を目的とする画像形成装置の提供。【解決手段】  フライバック方式の電源にて駆動を行なう画像形成装置で、待機時は、前記電源をＣＰＵにより間欠動作をさせ、消費電力の低減を行なっている構成にて、様々な負荷条件に最適なＯｎ  Ｄｕｔｙで間欠動作を行なうことで低消費電力化を図ることと、出力電圧がレアショート、つまり、負荷電流が規定の電流値以上に流れ、かつ、電源装置の過電流検知電流以下になった場合、前記Ｏｎ  Ｄｕｔｙを前記電源の待機時最大定格電流値に設定することで、出力電圧を低下させることができる。前記電圧値が減少ことを利用し異常状態を検出する安価な異常状態検出手段で構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流入力電圧波形を整流する為の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た電圧を平滑する１次平滑コンデンサと、１次巻き線、補助巻き線、２次巻き線を有したトランスと、前記トランスの１次巻き線と前記平滑コンデンサにより平滑された直流電源との間に接続され、前記トランスの１次巻き線をスイッチングするスイッチング素子と、前記トランスの２次巻き線の発生した交流電圧を平滑する整流平滑部と、前記補助巻き線間に前記平滑部から出力される直流電圧に応じて前記スイッチング素子を制御する制御部が前記補助巻き線との間に設けられ、２次巻き線から出力される電圧を平滑する２次整流ダイオードと前記２次整流ダイオードにより整流された電圧を平滑する２次平滑コンデンサと、前記２次平滑コンデンサの出力電圧を前記１次制御部へ負帰還するサーボ回路と、前記画像形成装置を駆動する為のモータが駆動していないタイミングでは、前記スイッチング素子のスイッチングを一定区間強制的にＯＦＦさせるＯＮ  Ｄｕｔｙ１のパルスを出力するＣＰＵと、前記パルスにより前記スイッチング素子をＯＦＦさせるトランジスタで構成されたスイッチング電源装置を有した画像形成装置において、
ホストコンピュータからプリントデータを受信すると画像をラスタ展開する画像コントローラは、前記ホストコンピュータからのプリント命令が、予め設定された時間以上受信しないと、前記画像コントローラの電力損失を低減するスリープモードに入る機能を有し、前記スリープモードに入ると、前記画像形成装置の制御を行なうＣＰＵへ前記スリープモード状態であることを通知するスリープコマンドを送信する。前記ＣＰＵは、前記スリープコマンドを受信すると前記ＯＮ  Ｄｕｔｙ１よりも前記スイッチング素子をＯＦＦさせる時間の長いＯＮ  Ｄｕｔｙ２のパルス波形を出力する。また、前記スリープ状態にて、前記ホストコンピュータから前記画像コントローラがプリント信号を受信すると、スリープ状態を解除するスリープ解除信号を前記ＣＰＵへ出力し、前記ＣＰＵは前記ＯＮ  Ｄｕｔｙ２のパルス波を停止させることを特徴とした画像形成装置。
【請求項２】
交流入力電圧波形を整流する為の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た電圧を平滑する１次平滑コンデンサと、１次巻き線、補助巻き線、２次巻き線を有したトランスと、前記トランスの１次巻き線と前記平滑コンデンサにより平滑された直流電源との間に接続され、前記トランスの１次巻き線をスイッチングするスイッチング素子と、前記トランスの２次巻き線の発生した交流電圧を平滑する整流平滑部と、前記補助巻き線間に前記平滑部から出力される直流電圧に応じて前記スイッチング素子を制御する制御部が前記補助巻き線との間に設けられ、２次巻き線から出力される電圧を平滑する２次整流ダイオードと前記２次整流ダイオードにより整流された電圧を平滑する２次平滑コンデンサと、前記２次平滑コンデンサの出力電圧を前記１次制御部へ負帰還するサーボ回路と、前記画像形成装置を駆動する為のモータが駆動していないタイミングでは、前記スイッチング素子のスイッチングを一定区間強制的にＯＦＦさせるＯＮ  Ｄｕｔｙ１のパルスを出力するＣＰＵと、前記パルスにより前記スイッチング素子をＯＦＦさせるトランジスタで構成されたスイッチング電源装置を有し、前記画像形成装置の電源がＯＮすると、追加されたオプションカセット装置、シート材の画像読み込みを行なうイメージスキャナ、排紙されたシート材を順番に並べ替えるソータ、等の実装状態を前記画像コントローラが検知するオプション検知手段を有した画像形成装置において、
前記が画像形成装置の電源がＯＮすると、前記オプション検知手段は前記画像形成装置の制御を行なうＣＰＵに前記画像形成装置の前記オプションの装着状態を送信する。前記ＣＰＵは、前記装着状態を検知した後、実装状態に対応したＯＮ  Ｄｕｔｙを前記パルス信号に設定し、前記画像形成装置の駆動を行なうモータ等のアクチュエータが動作していないような電流負荷の低い軽い状態に、前記パルスを前記電源に出力し設定されたＯＮ区間、前記スイッチング素子をＯＦＦさせることを特徴とした画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置において、
前記ＣＰＵは、前記Ｏｎ  Ｄｕｔｙよりも前記スイッチング素子をＯＦＦさせる区間を大きくした第２のＯＮ  Ｄｕｔｙのパルスを有し、前記電源の２次出力電圧を監視する機能を持つＣＰＵを有し、前記画像形成装置の実装状態を検知した後に、前記第２のＯｎ  Ｄｕｔｙで前記スイッチング素子をＯＦＦさせる間欠動作を行い、前記間欠動作中に２次出力電圧が設定された電圧以下であることを検知した場合、エラーとすることを特徴とした画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置のプリント待機時の消費電力を低減する方法と、前記手段を利用した異常状態の検出方法に係る画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のスイッチング電源装置の消費電力低減手段としては、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４等の従来技術に記載されているように、スイッチング電源を一時的に停止さる間欠動作を行なうことで一般的に行なわれている手法がある。本発明は、前記間欠動作を、画像形成装置の電源として利用し、消費電力低減の最適化をすると共に、前記電源の出力負荷電流異常の検知方法を説明するものである。
【０００３】
図８、図９、は従来の前記間欠動作を行なうことにより消費電力を低減する技術を説明する図である。
【０００４】
図８は、従来の画像形成装置における電源部の回路構成を説明する図であり、部分共振型フライバック電源を例とした動作を説明するものである（ｈｐ  ＬａｓｅｒＪｅｔ  １０１２）。
【０００５】
１は、商業ＡＣ電源である。２は、前記商業ＡＣ電源から過剰な電流が前記電源部に流れ込むことを防止する電流ヒューズである。３、４、５、は、前記電源部から発生するノイズを除去する為のＸコンデンサ、コモンモードコイル、Ｙコンデンサである。６は、前記ＡＣ入力電源の電圧を整流するダイオードブリッジであり、７は前記ダイオードブリッジにより整流された電圧を平滑する１次平滑コンデンサである。８は、１次電圧を２次電圧に変換する電源トランス９の１次巻き線１０をスイッチングするＦＥＴであり、前記ＦＥＴ８は、前記電源の制御を行なう電源制御部１１によりスイッチングタイミングを制御される。
【０００６】
ここで、前記ＦＥＴ８と前記電源制御部１１を１つのパッケージに入れたパッケージを電源ＩＣ２５と呼ぶことにする。前記ＦＥＴ８に流れる電流は、前記１次巻き線１０から前記ＦＥＴ８を経由し、過電流を防止する為の電流検出抵抗２３を経由し前記１次平滑コンデンサ７のマイナス端子へ流れる。前記電流検出抵抗２３に流れた電流により、前記電流検出抵抗２３両端に電圧が発生し、前記電圧は、前記電源制御部１１の過電流を検出するボトム検出／ＯＣＰ端子２０へノイズ除去用抵抗２４を経由し伝送される。
【０００７】
また、４１は、前記ノイズ除去用抵抗２４と１次ローパスフィルタを構成する為のノイズ除去用コンデンサ４１である。なお、前記ボトム検出／ＯＣＰ端子２０は、以下に説明する前記ＦＥＴのターンＯＦＦタイミングで前記ＦＥＴのドレインとソース間に発生する共振電圧波形の最小電圧タイミングを検出する為の端子と兼用している。前記制御部１１は、前記制御部の初期電力を供給する起動抵抗１２により駆動される。
【０００８】
続いて、前記ＦＥＴが駆動され、２次側出力に電圧が発生すると、前記電源制御部１１の電源端子４２に電力を供給する補助巻き線１３により、電力が定常的に前記電源制御部１１へ供給される。前記補助巻き線１３から出力される電圧は、前記電圧を軽減する電圧軽減抵抗１４にて軽減され、前記電圧を直流電圧に整流する制御部整流ダイオード１５にて整流され、１６の制御部平滑コンデンサにて平滑される。
【０００９】
前記ＦＥＴがＯＦＦするタイミングでは、前記ＦＥＴのドレインとソース間電圧が、前記１次巻き線１０のインダクタンスと、１９の共振コンデンサの容量で共振動作する。前記共振波形は、補助巻き線の電圧波形に相似で発生し、前記電圧軽減抵抗１４、前記制御部整流ダイオード１５、前記電源制御部１１へ負電圧が印加されないように整流を行なうボトム検出信号用整流ダイオード１７、前記電源制御部１１へ過大電圧印加されないように電圧を軽減するボトム検出信号保護用抵抗２１、ＯＣＰ信号保護用ダイオード２２を経由して、前記電源制御部１１の前記共振電圧波形の最小値を検出する前記ボトム検出／ＯＣＰ端子２０へ出力される。
【００１０】
また、２６は、前記共振電圧波形の遅延時間を設定する為のボトム点調整用コンデンサである。前記２次巻き線１８より出力された２次電流は、前記２次電流を整流する為の２次整流ダイオード２７にて整流され２次平滑コンデンサ２８にて平滑される。続いて、前記電圧制御部１１の動作について説明する。２９は、２次側の電圧の誤差量を出力する為の電圧制御オペアンプである。２次側電圧は、２次側電圧分圧用抵抗３０により分圧され２次側電圧の基準電圧を生成する基準電圧ツェナーダイオード３１の電圧と比較される。
【００１１】
なお、前記基準電圧ツェナーダイオード３１は、バイアス用抵抗３２によりバイアス電流が供給される。３３、３４は、位相補償用抵抗とコンデンサであり、３５は前記電圧制御オペアンプの利得を調整する為の利得調整用抵抗である。３６は、２次側の電圧誤差量を１次側へ伝達する為のフォトカプラであり、前記電圧制御オペアンプ２９の出力電圧に従った電流が前記フォトカプラの発光ダイオードに流れ、前記発光ダイオードをフォトトランジスタが受光し、１次側へ誤差量を伝達する。前記フォトトランジスタから出力される電流は、前記電源制御部への電流量を制限する為のフォトカプラ電流制限抵抗３７を経由し、前記誤差量は前記電源制御部１１のＦＢ端子３８へ送信される。また、３９、４０は、１次側の位相補償用抵抗とコンデンサである。
【００１２】
続いて、前記ＦＥＴを強制的にＯＦＦさせ、２次側の負荷電流が低い時に前記ＦＥＴの電力損失を低減するための間欠動作を行なう回路の説明をする。３９は、前記間欠動作を行なう為の省エネトランジスタであり、前記省エネトランジスタのベースは、前記画像形成装置の制御をおこなうＣＰＵに接続されている。前記ＣＰＵは、２次側負荷が低い場合パルス波形を出力しトランジスタをＯＮ／ＯＦＦ動作させる。前記トランジスタは、ＯＮすると、省エネトランジスタ用電流制限抵抗４４をかえし、前記フォトカプラ３６のフォトダイオードの電流を増加させ、１次側のフォトカプラの電流を増加させ、前記ＦＢ端子３８の電圧をＧＮＤにする。前記ＦＢ端子３８は、ＧＮＤにて前記ＦＥＴ８をＯＦＦさせる負論理で構成されているものである。
【００１３】
一方、前記省エネトランジスタ３９がＯＦＦした場合は、前記フォトカプラ３６のフォトダイオードへの接続が切断される為、前記フォトダイオードの電流は、前記電圧制御オペアンプ２９の出力電流に依存したものになる。
【００１４】
図９は、前記電源装置の電源の各電圧波形と電流波形を説明するものである。
【００１５】
５０は、前記ＦＥＴのゲート電圧波形であり、５１は、前記ＦＥＴのドレイン−ソース間電圧波形であり、５２は、前記ＦＥＴに流れるドレイン電流波形であり、５３は、前記２次整流ダイオードに発生する電圧波形であり、５４は、前記２次巻き線１８に流れる電流波形である。５５のタイミングで前記ボトム検出／ＯＣＰ端子は、共振電圧の最小値を検出し、前記ドレイン−ソース間電圧の最小タイミングで前記ＦＥＴをＯＮさせる。
【００１６】
前記ＦＥＴ８のゲートがＬからＨに上昇し前記ＦＥＴ８がＯＮすると前記ＦＥＴ８に流れる電流は前記１次巻き線９のインダクタンス値に従って増加し始める。前記ＦＥＴに流れる電流は、前記ＦＢ端子電圧に従った電流値に達するとＯＦＦし、前記１次側のトランスに蓄えられたエネルギーが前記２次側へ放出が開始される、つまり、前記２次ダイオード２７に電流が流れる。２次整流ダイオードの電流は前記２次巻き線１８のインダクタンスに従って減少していき、やがて、電流が流れなくなると、前記共振コンデンサ１９と、前記１次巻き線９のインダクタンス値により前記ＦＥＴ８のドレイン−ソース間で共振動作を開始する。前記共振動作により、ドレイン−ソース間電圧が最も低い電圧になるタイミングで前記ＦＥＴ８は、再びＯＮし前記５５の状態にもどり、前述した動作を繰り返す。
【００１７】
図１０は、前記ＦＥＴ８がターンＯＮするときに発生する電力損失を説明するものであり、前記ＦＥＴ８がターンＯＦＦするタイミングのドレイン−ソース電圧波形５１と、ドレイン電流５２を示したものである。
【００１８】
ＦＥＴのスイッチングの微小区間を考えた場合ＦＥＴがターンＯＦＦする瞬間にドレイン電流は徐々に減衰していく為、ドレイン−ソース間に電圧が発生した状態でドレイン電流が流れることになる。電力損失は、電圧と電流の積である為、微小区間で考えると５６の様に大きなものとなる。スイッチングにより電力損失は、前記ＦＥＴ８の駆動周波数が高い、つまり、スイッチング頻度高いと大きくなる。
【００１９】
一方、ＦＥＴの電力損失は、ＦＥＴがＯＮした時のドレイン−ソース間抵抗であるＯＮ抵抗Ｒｏｎとドレイン電流ＩＤにより、発生するものもある。ここで、それぞれの電力損失を式で示すと、スイッチング損失は、スイッチングするタイミングで発生する過渡的な電圧Ｖと電流Ｉとスイッチング周波数ｆの積、
Ｐｓｗ＝Ｖ×Ｉ×ｆ
であり、一方、直流的な損失は、ＯＮ抵抗Ｒｏｎとドレイン電流ＩＤの積、
ＰＤＣ＝Ｒｏｎ×ＩＤ２
で表現できる。
【００２０】
２次側の負荷が低くなった状態では、駆動周波数は上昇し、ＦＥＴに流れる電流は減少する。電力損失の割合を考えた場合、直流的な損失は、電流の２乗で減少することがわかるが、スイッチング損失は駆動周波数の項がある為電流が低下しても、損失は直流損失と比較して減少しないことがわかる。つまり、２次側の負荷が減少した場合、ＦＥＴの電力損失は、スイッチング損失が支配的になる。
【００２１】
この現象に鑑み、一般的には、擬似的に駆動周波数を下げる手法として前記８ＦＥＴを外部のパルス波により間欠動作させ、スイッチング損失を軽減する方法が行なわれている。図１１は、上記間欠動作をしている波形を説明するものであり、５７は、外部の回路より発生する省エネパルスを示している。前記省エネパルスがＨのタイミングでは、前記ＦＥＴ８は発振を停止しており、前記ＦＥＴ８のドレイン−ソース電圧波形５１はＨレベル、前記ドレイン電流５４は、Ｌレベルである。
【００２２】
また、前記外部パルスがＬのタイミングでは、前記ＦＥＴ８が発振を行なう。間欠動作を行なわない場合と比較し、ＯＦＦ区間を設けているので前記ＦＥＴ８が発振しているタイミングでは駆動周波数は低くなる。つまり、スイッチング損失は、駆動周波数が低くなった分だけ、減少することになる。また、一定のＯＦＦ区間で前記ＦＥＴ８は駆動していないため、電力損失は発生しない。
【特許文献１】特開平１１−２１５８１９号公報
【特許文献２】特開２０００−２２８８７３号公報
【特許文献３】特開２００１−７８４４６号公報
【特許文献４】実用新案登録第３０４０９１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、上記従来例では以下に示す問題点があった。
【００２４】
前記省エネパルスは、図１２に示すように、省エネパルスのＯＮ幅が大きくなるにつれ電源効率は高くなっていく。しかし、ＦＥＴを強制的にＯＦＦさせる為、２次側の負荷の最大電流容量が減少していく。前記最大電流量以上の負荷電流を消費する場合、間欠駆動状態では、一定のＯＦＦ区間がある為、１次側から電力を供給できないので２次側の出力電圧は低下することになる。つまり、省エネパルスのＯＮ幅と最大負荷電流との関係にはトレードオフの関係が存在する。
【００２５】
従来までの画像形成装置においては、前記画像形成装置を駆動するモータ等のアクチュエータが駆動していない場合にのみ省エネパルスを出力し、低消費電力化を行なってきた。しかし、近年の画像形成装置の複雑化、高機能化により、様々な機能が追加されてきている。
【００２６】
低消費電力化は、前記画像形成装置に使用されている個々のＩＣについても機能が設けられており、低消費電力モードへ移行すると前記ＩＣの消費電力が大きく減少する機能を有したものがある。また、装置の複雑化に伴いユーザが選択する外部装置の組み合わせも多岐に渡って様々な状況が考えられるようになってきた。現在では、画像形成装置モータ等のアクチュエータ以外の負荷電流容量は、一定の負電流容量ではなくなってきている。
【００２７】
前述したように省エネパスルのＯＮ  Ｄｕｔｙと負荷電流容量の間にはトレードオフの関係がある為、省エネパルスのＯＮ  Ｄｕｔｙは、最も装置の電流容量が大きい場合を想定した仕様にする必要がある。しかし、前記状態でＯＮ  Ｄｕｔｙを設定した場合、前記画像形成装置のオプション装置が最小の構成で装着された場合や、実装されているＩＣの低消費電力状態にある場合、前記設定されたＯＮ  Ｄｕｔｙよりも高く設定可能であるにもかかわらず、従来例では、１種類の省エネパルスで間欠動作を行なっていた為、無駄な電力を消費している恐れがあった。
【００２８】
本発明は、複雑化する画像形成装置であっても省エネパルスのＯｎ  Ｄｕｔｙを最適に設定し、
第１の目的とするところは、深夜等のプリント命令が発生しない状況下においては、スリープモードを有し、前記スリープモード時には、設定された省エネパルスのＯｎ  Ｄｕｔｙで前記電源装置を間欠動作させ、消費電力の低減を行なう画像形成装置を提供することである。
【００２９】
第２の目的とするところは、画像形成装置本体とは別体でオプション給紙カセット、イメージスキャナ、ソータ、などが装着可能な構成において、装着された装置の状態を自己判断し、適切な省エネパルス幅を設定し、前記電源装置が間欠動作を行い消費電力の低減を行なう画像形成装置を提供することである。
【００３０】
第３の目的とするところは、画像形成装置本体とは別体でオプション給紙カセット、イメージスキャナ、ソータ、などが実装可能な構成において、装着された装置の状態を自己判断し、適切な省エネＯｎ  Ｄｕｔｙを設定し、前記電源装置が間欠動作を行なうことで消費電力の低減を行い、電源投入時に、前記省エネパルスＯＮ  Ｄｕｔｙよりも大きくしたパルスで間欠動作させ、２次側の出力電圧を監視し、前記出力電圧が設定された電圧値以下である場合には異常状態と判断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】
【００３１】
上記目的１を達成する為に請求項１記載の画像形成装置では、ホストコンピュータから一定時間プリント命令が受信されない場合、前記ホストコンピュータからの情報をラスタデータに展開する画像コントローラの消費電力を低減するスリープモードへ移行する。前記スリープモードへ移行したことを前記画像コントローラは、前記画像形成装置の制御を行なうＣＰＵへスリープコマンド送信する。前記ＣＰＵは、前記スリープコマンドを受信すると、設定された省エネパルスで前記画像形成装置の電源を間欠動作させる。また、ホストコンピュータからプリント命令が受信されると、前記スリープモードを解除し、前記画像コントローラは前記解除コマンドを前記ＣＰＵに送信し、間欠動作を停止させる。
【００３２】
上記目的２を達成する為に請求項２記載の画像形成装置では、前記画像形成装置の電源がＯＮされると前記画像形成装置の外部装置装着状況を前記画像コントローラが判断し、前記画像形成装置の制御を行なうＣＰＵへ装着状態をコマンド送信する。前記ＣＰＵは、前記装着状態コマンドを受信すると、装着状態に従った省エネパルスのＯＮ  Ｄｕｔｙを設定する。Ｏｎ  Ｄｕｔｙが設定された省エネパルスは、前記画像形成装置の駆動を行なうモータ等のアクチュエータが駆動していない場合、前記ＣＰＵから出力され前記画像形成装置の電源を間欠動作させる。
【００３３】
上記目的３を達成する為に請求項３記載の画像形成装置では、前記画像形成装置の電源がＯＮされると前記画像形成装置の外部装置装着状況を前記画像コントローラが判断し、前記画像形成装置の制御を行なうＣＰＵへ装着状態をコマンド送信する。前記ＣＰＵは、前記装着状態コマンドを受信すると、あらかじめ用意された２つの省エネパルスのＯｎ  Ｄｕｔｙの高い方で電源を間欠駆動する。また、前記画像形成装置の制御を行なうＣＰＵは、２次側出力電圧を監視し、前記省エネパルス駆動を行なったタイミングで設定された電圧値より低い電圧を検知した場合、２次側の出力負荷に異常があるものと判断し、エラーを表示部やホストコンピュータに報知する。また、エラーが無かった場合は、装着状態に従った前記２つ用意された省エネパルスのＯＮ  Ｄｕｔｙの低い方を設定する。設定された省エネパルスは、前記画像形成装置の駆動を行なうモータ等のアクチュエータが駆動していない場合、前記ＣＰＵから出力され前記画像形成装置の電源を間欠動作させる。
【００３４】
すなわち、本発明の技術内容は以下の構成を備えることにより前記課題を解決できた。
【００３５】
（１）交流入力電圧波形を整流する為の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た電圧を平滑する１次平滑コンデンサと、１次巻き線、補助巻き線、２次巻き線を有したトランスと、前記トランスの１次巻き線と前記平滑コンデンサにより平滑された直流電源との間に接続され、前記トランスの１次巻き線をスイッチングするスイッチング素子と、前記トランスの２次巻き線の発生した交流電圧を平滑する整流平滑部と、前記補助巻き線間に前記平滑部から出力される直流電圧に応じて前記スイッチング素子を制御する制御部が前記補助巻き線との間に設けられ、２次巻き線から出力される電圧を平滑する２次整流ダイオードと前記２次整流ダイオードにより整流された電圧を平滑する２次平滑コンデンサと、前記２次平滑コンデンサの出力電圧を前記１次制御部へ負帰還するサーボ回路と、前記画像形成装置を駆動する為のモータが駆動していないタイミングでは、前記スイッチング素子のスイッチングを一定区間強制的にＯＦＦさせるＯＮ  Ｄｕｔｙ１のパルスを出力するＣＰＵと、前記パルスにより前記スイッチング素子をＯＦＦさせるトランジスタで構成されたスイッチング電源装置を有した画像形成装置において、ホストコンピュータからプリントデータを受信すると画像をラスタ展開する画像コントローラは、前記ホストコンピュータからのプリント命令が、予め設定された時間以上受信しないと、前記画像コントローラの電力損失を低減するスリープモードに入る機能を有し、前記スリープモードに入ると、前記画像形成装置の制御を行なうＣＰＵへ前記スリープモード状態であることを通知するスリープコマンドを送信する。前記ＣＰＵは、前記スリープコマンドを受信すると前記ＯＮ  Ｄｕｔｙ１よりも前記スイッチング素子をＯＦＦさせる時間の長いＯＮ  Ｄｕｔｙ２のパルス波形を出力する。また、前記スリープ状態にて、前記ホストコンピュータから前記画像コントローラがプリント信号を受信すると、スリープ状態を解除するスリープ解除信号を前記ＣＰＵへ出力し、前記ＣＰＵは前記ＯＮ  Ｄｕｔｙ２のパルス波を停止させることを特徴とした画像形成装置。
【００３６】
（２）交流入力電圧波形を整流する為の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た電圧を平滑する１次平滑コンデンサと、１次巻き線、補助巻き線、２次巻き線を有したトランスと、前記トランスの１次巻き線と前記平滑コンデンサにより平滑された直流電源との間に接続され、前記トランスの１次巻き線をスイッチングするスイッチング素子と、前記トランスの２次巻き線の発生した交流電圧を平滑する整流平滑部と、前記補助巻き線間に前記平滑部から出力される直流電圧に応じて前記スイッチング素子を制御する制御部が前記補助巻き線との間に設けられ、２次巻き線から出力される電圧を平滑する２次整流ダイオードと前記２次整流ダイオードにより整流された電圧を平滑する２次平滑コンデンサと、前記２次平滑コンデンサの出力電圧を前記１次制御部へ負帰還するサーボ回路と、前記画像形成装置を駆動する為のモータが駆動していないタイミングでは、前記スイッチング素子のスイッチングを一定区間強制的にＯＦＦさせるＯＮ  Ｄｕｔｙ１のパルスを出力するＣＰＵと、前記パルスにより前記スイッチング素子をＯＦＦさせるトランジスタで構成されたスイッチング電源装置を有し、前記画像形成装置の電源がＯＮすると、追加されたオプションカセット装置、シート材の画像読み込みを行なうイメージスキャナ、排紙されたシート材を順番に並べ替えるソータ、等の実装状態を前記画像コントローラが検知するオプション検知手段を有した画像形成装置において、前記が画像形成装置の電源がＯＮすると、前記オプション検知手段は前記画像形成装置の制御を行なうＣＰＵに前記画像形成装置の前記オプションの装着状態を送信する。前記ＣＰＵは、前記装着状態を検知した後、実装状態に対応したＯＮ  Ｄｕｔｙを前記パルス信号に設定し、前記画像形成装置の駆動を行なうモータ等のアクチュエータが動作していないような電流負荷の低い軽い状態に、前記パルスを前記電源に出力し設定されたＯＮ区間、前記スイッチング素子をＯＦＦさせることを特徴とした画像形成装置。
【発明の効果】
【００３７】
目的１を達成するために請求項１画像形成装置では、深夜等のプリント命令が発生しない状況下においては、スリープモードを有し、前記スリープモード時には、設定された省エネパルスのＯｎ  Ｄｕｔｙで前記電源装置を間欠動作させ、消費電力の低減を行なうことができる。
【００３８】
目的２を達成するために請求項２画像形成装置では、画像形成装置本体とは別体でオプション給紙カセット、イメージスキャナ、ソータ、などが装着可能な構成において、装着された装置の状態を自己判断し、適切な省エネパルス幅を設定し、前記電源装置が間欠動作を行い消費電力の低減を行なうことができる。
【００３９】
目的３を達成するために請求項３画像形成装置では、画像形成装置本体とは別体でオプション給紙カセット、イメージスキャナ、ソータ、などが実装可能な構成において、装着された装置の状態を自己判断し、適切な省エネパルスＯｎ  Ｄｕｔｙを設定し、前記電源装置が間欠動作を行なうことで消費電力の低減を行い、電源投入時に、前記省エネパルス幅よりもＯＮ  Ｄｕｔｙを大きくしたパルスで間欠動作させ、２次側の出力電圧を監視し、前記出力電圧が設定された電圧値以下である場合には異常状態と判断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００４１】
図１、図２、は本実施例１の技術を説明する図である。
【００４２】
電源の回路構成自体は、従来例と同じである為、説明を省略する。
【００４３】
図１は、第１の実施例における画像形成装置のフローチャートを説明するものである。
【００４４】
前記画像形成装置の電源がＯＮ（６０）すると、自己診断を行なうための前多回転（６１）を行なう。前記前多回転６１を終了すると待機状態であるスタンバイモード（６２）になる。前記スタンバイモード（６２）になると設定されたＯｎ  Ｄｕｔｙ１の省エネパルスで前記画像形成装置の電源を間欠動作させる（６３）。やがて、プリント命令が受信されると（６４）、前記省エネパスルは、解除され（６５）前記画像形成装置を駆動するモータが起動し（６６）プリント動作を開始する。
【００４５】
一方、プリント命令が受信されないと、スリープ信号の受信有無の判断を行なうルーチン（６７）へ移行する。スリープ信号が受信されていない場合は、省エネパルスのＯｎ  Ｄｕｔｙの変更はしない状態で、プリント信号の受信を待機するスタンバイ状態にもどる（６３）。
【００４６】
ここで、前記スリープ信号の説明を行なう。前記スタンバイ時にプリント信号からラスタデータを生成する為の画像コントローラの消費電力を低減するスリープ状態に移行したことを前記ＣＰＵに送信する信号のことである。前記スリープ状態にあることをスリープモードと表現することにする。前記スリープモードと前記スタンバイモードの違いは、プリント命令が受信されてから前記ラスタデータを生成するまでの時間の差異にある。前記スリープモードは、前記画像コントローラの処理能力を低下させ消費電力を低減している為、スタンバイ状態よりもラスタデータの生成完了までに時間を必要としてしまう。
【００４７】
従って、前記スリープモードのメリットは、ネットワークプリンタなど、夜間時にも電源が投入された状態で使用されており、プリントが長時間行なわれないような場合に移行すると長時間消費電力が低く抑えられることである。前記スリープモードへ前記画像コントローラが移行した場合、前記画像コントローラは、前記ＣＰＵへスリープ信号をコマンドで送信する。前記ＣＰＵは、前記スリープ信号を受信した状態で、ルーチン６７へ移行すると省エネパスルのＯｎ  Ｄｕｔｙを前記スリープモード用に設定されたＯｎ  Ｄｕｔｙ２へ変更し（６８）、前記省エネパルスにて前記電源を間欠動作させる。前述した、省エネパルスのＯｎ  Ｄｕｔｙは、スリープモード時の方が消費電力は低下する為、より電源効率が増加するようにＯｎ  Ｄｕｔｙを大きく設定することが可能である。
【００４８】
続いてスリープモード状態にてプリント命令が受信されると（６４）、省エネパルスは解除され（６４）、続いてスリープモードが解除され（７１）、前記モータが起動する（６６）しプリントが行なわれる。
【００４９】
図２は、実施例１の実施例における画像形成装置の電源周辺のプロック図を示したものである。
【００５０】
７２は、画像形成装置の電源であり、前記画像形成装置の駆動を行なうモータ７３、前記画像形成装置の制御を行なうＣＰＵ７４、プリント信号からラスタデータを生成する画像コントローラ７５へ電力を供給する。
【００５１】
また、前記ＣＰＵ７４は、前記画像コントローラ７５へ前記画像形成装置の状態を送信し、前記画像コントローラは、ホストコンピュータからの情報を前記ＣＰＵへ送信する。本実施例では、前記スリープ信号が含まれており、前記スリープ信号を前記ＣＰＵが受信すると、スリープモード用の省エネパルスを電源に送信し前記電源を間欠駆動させる。よって、プリント命令がほとんど受信されないような深夜では、適切な省エネパルスにて電源を間欠駆動することにより前記画像形成装置の消費電力を最小の電力まで低下させることができる。
【実施例２】
【００５２】
電源の回路構成自体は、従来例と同じである為、説明を省略する。
【００５３】
図３は、第２の実施例における画像形成装置のブロック図を示したものである。
【００５４】
近年の画像形成装置は構成が複雑になっており、画像形成装置本体以外に様々な外部装置を装着可能な構成になっている。本第２の実施例は、画像形成装置に脱着可能な外部装置を装着した場合の電源の間欠動作制御方法を提案するものである。
【００５５】
前記画像形成装置の電源７２は、前記画像形成装置の駆動を行なうモータ７３、前記画像形成装置の制御を行なうＣＰＵ７４、プリント信号からラスタデータを生成する画像コントローラ７５、シート材の情報を電子データとして取り込むイメージスキャナ８０、排紙されたシート材を順番に並び替を行なうソータ８１、シート材を給紙する為追加されたオプションカセット８２へ電力を供給する。
【００５６】
また、前記ＣＰＵ７４は、前記画像コントローラ７５へ前記画像形成装置の状態を送信し、前記画像コントローラ７５は、ホストコンピュータからの情報を前記ＣＰＵへ送信する。前記画像コントローラ７５よりプリント信号を受信すると前記ＣＰＵ７４は、前記モータ７３へモータ起動信号を送信する。前記モータ７３は、前記モータ起動信号を受信すると回転を開始し、前記画像形成装置はプリント動作を行なう。前記イメージスキャナ８０は、画像読み込み信号を命令を前記ＣＰＵから受信すると画像でデータを読み込み、前記データを前記画像コントローラへ送信する。前記ソータ８１は、ユーザのシート材並び替え命令に従って排紙されたシート材の並び替えを行なう。前記オプションカセット８２は、前記ＣＰＵからの給紙命令に従って、給紙を開始する。
【００５７】
図４は、第２の実施例における画像形成装置のフローチャートを説明するものである。
【００５８】
前記画像形成装置の電源がＯＮ（６０）すると、自己診断を行なうための前多回転（６１）を行なう。続いて、前記画像形成装置に実装されている外部装置の検出を行い（８５）、前記外部装置の実装状態に従った前記省エネパルスのＯＮ  Ｄｕｔｙを設定する（８６）。前記ＯＮ  Ｄｕｔｙは、外部装置毎に設定されており、電流負荷の少ない装置ほどＯＮ  Ｄｕｔｙが大きく設定する。続いて、待機状態であるスタンバイモード（６２）になる。前記スタンバイモード（６２）になると設定されたパルス幅の省エネパルスで前記画像形成装置の電源を間欠動作させる（６３）。
【００５９】
やがて、プリント命令が受信されると（６４）、前記省エネパスルは、解除され（６５）前記画像形成装置を駆動するモータが起動し（６６）プリント動作を開始する。一方、プリント命令が受信されないと、省エネパルスを出力するルーチン（６４）へ戻り、前記電源を間欠動作させ続ける。よって、様々な外部装置が実装された画像形成装置で、前記画像形成装置の実装状態に最適化された間欠駆動を電源が行なうことにより、プリント待機時の消費電力を最小限に抑えることができる。
【実施例３】
【００６０】
第３の実施例における画像形成装置電源の回路構成の従来例との違いを図５にて説明する。
【００６１】
９０は前記ＣＰＵ７４への電圧を前記フライバック電源の出力電圧から生成する為のＤＣＤＣコンバータである。前記ＣＰＵ７４は、画像形成装置の電源を間欠駆動させるための省エネパルスを前記省エネトランジスタ４３へ出力する。前記ＣＰＵ７４は、アナログ電圧をディジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換機能を有しており、前記フライバック電源の出力電圧を前記Ａ／Ｄ変換端子にて検出する。
【００６２】
図６は、第３の実施例のおける画像形成装置のブロック図を示したものである。
【００６３】
本実施例は、前記第２の実施例のブロック図に対して、前述した前記フライバック電源の出力電圧を前記ＣＰＵ７２が監視する電圧監視信号９１を追加したことである。
【００６４】
図７は、第３の実施例における画像形成装置のフローチャートを説明するものである。
【００６５】
前記画像形成装置の電源がＯＮ（６０）すると、自己診断を行なうための前多回転（６１）を行なう。続いて、前記画像形成装置に実装されている外部装置の検出を行い（８５）、前記検知された外部装置に従ったＯＮ  Ｄｕｔｙの異なるパルス波形が２つ設定されており、ＯＮ  Ｄｕｔｙの高いパルス波形である異常状態検出用パルスが設定される（９５）。
【００６６】
ここで、前記省エネパルスのＯＮ  ＤｕｔｙをＯＮ  Ｄｕｔｙ  ｎ、前記異常状態検出用パルスのＯＮ  ＤｕｔｙをＯｎ  Ｄｕｔｙ  ｎ−１とすると、
Ｏｎ  Ｄｕｔｙ  ｎ＜Ｏｎ  Ｄｕｔｙ  ｎ−１
となる関係とする。
【００６７】
続いて、前記異常状態検出パルスにて前記電源を間欠動作させ（９６）、前記フライバック電源の出力電圧を前記ＣＰＵ７４は検出する。前記ＣＰＵ７４は、前記出力電圧を検出し（９７）、設定された電圧Ｖｒｅｆよりも低いことが確認されると（９８）、前記フライバック電源の負荷電流として異常が発生したと認識し（９９）、エラー情報を前記画像コントローラ７５へ送信し、前記画像コントローラ７５は、前記エラー情報をホストコンピュータへ送信し、ユーザへ報知する。一方、前記出力電圧が設定された電圧以上であった場合（９８）、前記電源を間欠動作させるパルスのＯＮ  ＤｕｔｙをＯｎ  Ｄｕｔｙ  ｎへ変更（１００）し、前記電源を間欠駆動させる。
【００６８】
つまり、電源起動直後に、消費電力を低減する目的に設定されたＯＮ  Ｄｕｔｙよりも高いＯＮ  Ｄｕｔｙのパルスで前記電源を駆動することによって、前記フライバック電源の出力が、低いインピーダンス状態のようなレアショートが発生している場合、前記出力電圧が低下するように構成する。前記低下した電圧を監視することで、従来まで困難であったレアショート状態検知を安価な構成で検出でき、早期の段階で異常状態を検出できる。
【００６９】
以上説明した実施例は個々の機能を説明したが、前記機能を組み合わせたシーケンスも有効であることは容易に推測が付くものである。例えば、スリープモード時に電源が間欠動作を行なう機能とレアショート状態を検出する機能を同時に有すことは、可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】第１の実施例における画像形成装置のフローチャート
【図２】実施例１の実施例における画像形成装置の電源周辺のブロック図
【図３】第２の実施例における画像形成装置のブロック図
【図４】第２の実施例における画像形成装置のフローチャート
【図５】第３の実施例における電源周辺の回路図
【図６】第３の実施例のおける画像形成装置のブロック図
【図７】第３の実施例における画像形成装置のフローチャート
【図８】従来と第１の実施例、第２の実施例の画像形成装置における電源部の回路図
【図９】従来と第１の実施例、第２の実施例、第２の実施例の画像形成装置における電源の各電圧波形と電流波形を示す図
【図１０】従来と第１の実施例、第２の実施例、第２の実施例の画像形成装置における電源のＦＥＴがターンＯＮするときに発生する電力損失を説明する電圧、電流波形を示す図
【図１１】従来と第１の実施例、第２の実施例、第２の実施例の画像形成装置における電源の間欠動作を説明する電圧電流波形を示す図
【図１２】省エネパルスのＯｎ  Ｄｕｔｙと電源効率、最大負荷容量の関係を示す図
【符号の説明】
【００７１】
１      商業ＡＣ電源
２      電流ヒューズ
３      Ｘコンデンサ
４      コモンモードコイル
５      Ｙコンデンサ
６      ダイオードブリッジ
７      １次平滑コンデンサ
８      ＦＥＴ
９      電源トランス
１０    １次巻き線
１１    電源制御部
１２    起動抵抗
１３    補助巻き線
１４    電圧軽減抵抗
１５    制御部整流ダイオード
１６    制御部平滑コンデンサ
１７    ボトム検出信号用整流ダイオード
１９    共振コンデンサ
２０    ボトム検出／ＯＣＰ端子
２１    ボトム検出信号保護用抵抗
２２    ＯＣＰ信号保護用ダイオード
２３    電流検出抵抗
２４    ノイズ除去用抵抗
２５    電源ＩＣ
２６    ボトム点調整用コンデンサ
２７    ２次整流ダイオード
２８    ２次平滑コンデンサ
２９    電圧制御オペアンプ
３０    ２次側電圧分圧用抵抗
３１    基準電圧ツェナーダイオード
３２    バイアス用抵抗
３３    位相補償用抵抗
３４    位相補償用コンデンサ
３５    利得調整用抵抗
３６    フォトカプラ
３７    フォトカプラ電流制限抵抗
３８    ＦＢ端子
３９    １次側の位相補償用抵抗
４０    １次側の位相補償用コンデンサ
４１    ノイズ除去用コンデンサ
４２    電源端子
４３    省エネトランジスタ
４４    省エネトランジスタ用電流制限抵抗
５０    ゲート電圧波形
５１    ドレイン−ソース間電圧波形
５２    ドレイン電流波形
５３    ２次整流ダイオードに発生する電圧波形
５４    ２次巻き線に流れる電流波形
５５    ＦＥＴのターンＯＮタイミング
５６    電力損失
５７    省エネパルス
６０    画像形成装置の電源ＯＮ
６１    前多回転
６２    スタンバイモード
６３    省エネパルス  ＯＮ
６４    プリント命令受信
６５    省エネパスル解除
６６    モータが起動
６７    スリープ信号受信
６８    ＯＮ  Ｄｕｔｙ２へ省エネパルスＯＮ  Ｄｕｔｙを変更
７２    電源
７３    モータ
７４    ＣＰＵ
７５    画像コントローラ
８０    イメージスキャナ
８１    ソータ
８２    オプションカセット
８５    外部装置の実装状態検知
８６    Ｏｎ  Ｄｕｔｙ設定
９０    ＤＣＤＣコンバータ
９１    出力電圧監視信号
９５    異常状態検出用Ｏｎ  Ｄｕｔｙ設定
９６    異常状態検出パルスＯＮ
９７    出力電圧検知
９８    出力電圧異常判断
９９    エラー検知
１００  Ｏｎ  Ｄｕｔｙ変更
【図１】
2006287429.tif 000003
【図２】
2006287429.tif 000004
【図３】
2006287429.tif 000005
【図４】
2006287429.tif 000006
【図５】
2006287429.tif 000007
【図６】
2006287429.tif 000008
【図７】
2006287429.tif 000009
【図８】
2006287429.tif 000010
【図９】
2006287429.tif 000011
【図１０】
2006287429.tif 000012
【図１１】
2006287429.tif 000013
【図１２】
2006287429.tif 000014