(57)【要約】      （修正有）【課題】消費電力の低減を行なう。【解決手段】他励方式のＤＣ−ＤＣコンバータにより画像コントローラやＣＰＵを駆動する電源を有した画像形成装置であり、（１）スリープモードを有しプリント信号が設定された時間以上受信されないと、スリープ状態に移行し、前記スリープ状態の時は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータのＰＷＭ周波数を低減させる制御を行なう画像形成装置、（２）電源投入時に給紙オプションやイメージスキャナ等の外部装置の組み込み状態を検出し、負荷電流を予測し、最適なＰＷＭ周波数駆動するＤＣ−ＤＣコンバータを有した画像形成装置である。【選択図】        図１
2006007581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商業用交流電源を整流し直流電圧を生成するＡＣ−ＤＣコンバータと、前記ＡＣ−ＤＣコンバータから出力される電圧をより低い電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータを有し、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記ＡＣ−ＤＣコンバータの出力電力を一時的にチャージし、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電力に変換するチョークコイルと、前記チョークコイルへのチャージを行なうトランジスタと、前記トランジスタにより前記チョークコイルへのチャージが遮断させたタイミングで発生する逆起電力を回生させる回生ダイオードと、前記チョークコイルから出力される電流を平滑するコンデンサと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を検出する分圧抵抗と、前記分圧抵抗より出力される電圧と予め設定された基準電圧とを比較するエラーアンプと、前記エラーアンプの出力を予め設定された周波数で発振する三角波発振回路の出力と比較するＰＷＭコンパレータと、前記三角波発振回路の周波数を変更できる回路を有し、前記ＰＷＭコンパレータの出力信号により前記トランジスタをスイッチングし、前記ＡＣ−ＤＣコンバータと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ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送信されるプリント情報をラスタデータに画像展開するコントローラから消費電力を低減する為のスリープ状態に入ったことを送信するスリープ信号を前記画像形成装置の制御を行なうＣＰＵが受信すると前記ＤＣ−ＤＣコンバータのＰＷＭ周波数を下げることを特徴とした画像形成装置。
【請求項２】
商業用交流電源を整流し直流電圧を生成するＡＣ−ＤＣコンバータと、前記ＡＣ−ＤＣコンバータから出力される電圧を低い電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータを有し、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記ＡＣ−ＤＣコンバータの出力電力を一時的にチャージし前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電力に変換するチョークコイルと、前記チョークコイルへのチャージを行なうトランジスタと、前記トランジスタにより前記チョークコイルへのチャージが遮断させたタイミングで発生する逆起電力を回生させる回生ダイオードと、前記チョークコイルから出力される電流を平滑するコンデンサと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を検出する分圧抵抗と、前記分圧抵抗より出力される電圧と予め設定された基準電圧とを比較するエラーアンプと、前記エラーアンプの出力を予め設定された周波数で発振する三角波発振回路の出力と比較するＰＷＭコンパレータと、前記三角波発振回路の周波数を変更できる回路を有し、前記ＰＷＭコンパレータの出力信号により前記トランジスタをスイッチングし、前記ＡＣ−ＤＣコンバータと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを有した画像形成装置であって、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ユーザにより指定された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前記ＰＷＭ周波数を設定することを特徴とした画像形成装置。
【請求項３】
請求項１記載の画像形成装置において、
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ユーザにより指定された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、前記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前記ＰＷＭ周波数を設定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、追加されたオプション装置よって最適な電源効率で駆動する制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
背景技術におけるＤＣ−ＤＣコンバータ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、ＰＷＭ周波数低下させる手法や、設定された時間だけスイッチングを停止させる間欠動作などの手法がある。一般的な電源の場合、出力負荷電流の検出は、別途前記負荷電流検出用の回路が必要となる。本発明は、画像形成装置の電源において、前記負荷検出用抵抗を用いずに、様々な画像形成装置の状態において最適なＰＷＭ周波数を設定し消費電力の低減手段を説明するものである。
【０００３】
図６、図７、図８、図９、図１０、図１１は従来のＤＣ−ＤＣコンバータのＰＷＭ周波数を低下させることにより前記ＤＣ−ＤＣコンバータ部の消費電力を低減する技術を説明する図である。
【０００４】
図６は、背景技術における画像形成装置の電源周辺の回路を示した図である。１は商業用交流電源であり、２は前記商業用交流電源１より直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣコンバータである。前記ＡＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧は、主に前記画像形成装置のメカ的な駆動を行なうモータの電源として使用される。前記ＡＣ−ＤＣコンバータ２の出力は、前記画像形成装置の制御を行なうためのＣＰＵ７４やプリント信号からラスタデータに画像展開する画像コントローラ用に使用される電圧に降圧する為、ＤＣ−ＤＣコンバータ３へ出力される。前記ＡＣ−ＤＣコンバータ１の出力は電流検出抵抗４、トランジスタ６を経由し、電力変換を行なうチョークコイル５へ出力される。続いて、前記チョークコイル５に蓄えられた電力は平滑用コンデンサ７により平滑される。また、前記トランジスタ６がターンオフするタイミングでは、前記チョークコイル５の逆起電圧により回生ダイオード８に回生電流が流れる。前記平滑コンデンサ７より出力された電圧は前記ＣＰＵ７４や前記画像コントローラ等の電源電圧として使用される。また、前記平滑用コンデンサ７の出力電圧は分圧抵抗９、１０により、基準電圧１１と比較するエラーアンプ１２の反転端子に出力される。また、１３は、前記エラーアンプ１２の直流ゲインを設定する抵抗であり、１４、１５は位相を補償する為の抵抗とコンデンサである。続いて、前記エラーアンプ１２により出力されたエラー電圧は、設定された周波数で発振する三角波発振回路１６の出力電圧と比較されるＰＷＭコンパレータ１９へ出力される。前記三角波発振回路１６の周波数は、抵抗１７とコンデンサ１８により設定される。また、前記周波数設定用抵抗１７は、前記ＣＰＵ７４の信号により変更可能であるものとする。続いて前記ＰＷＭコンパレータ１９の出力は、ＮＡＮＤ回路２０へ出力される。前記ＮＡＮＤ回路２０のもう一方の入力は、過電流検知コンパレータ２１の出力に接続されており、前記過電流検知コンパレータ２１の出力がＬの場合、つまり、過電流検知が動作しているタイミングでは、ＮＡＮＤ回路２０がＨとなり前記トランジスタ６を強制的にＯＦＦさせる。また、２２は、過電流検知電圧の基準となる電圧であり、２３、２４は、前記電流検出抵抗４の両端に発生する過電流検知電圧信号に発生するノイズを削減する為の１次ローパスフィルタの抵抗とコンデンサである。一方、前記過電流検知手段が動作していないタイミングでは、前記ＮＡＮＤ回路２０の出力は、前記ＰＷＭコンパレータ１９の出力を反転した論理が出力され、前記トランジスタ６のＯＮ／ＯＦＦスイッチングを行なう。つまり、上述した動作は、エラー量が大きいほどトランジスタのＯＮ時間が長くなり多くの電流を前記チョークコイル５に充電させ、出力電圧を上昇させる負帰還制御を行なうものである。ここで、前記三角波発振回路１６の周波数が前記トランジスタ６のスイッチング周波数になるため、前記三角波発振回路１６の周波数をＰＷＭ周波数と呼ぶことにする。以上が前記ＤＣ−ＤＣコンバータの基本的な回路構成である。また、後述するが、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの負荷電流が比較的低い場合は、消費電力を低減する目的でＰＷＭ周波数を下げることが一般的に行なわれている。ＤＣ−ＤＣコンバータでは、出力側に出力電流検出抵抗２６を設け前記出力電流検出抵抗２６両端に発生する電圧を差動増幅器２７で増幅し前記ＣＰＵ７４に出力する。前記ＣＰＵ７４は、前記差動増幅器２７の出力電圧を監視し、設定された電圧以下になった場合出力電流が低下したものと判断し、前記ＰＷＭ周波数を低減するように前記三角波発振回路１６の周波数設定用抵抗１８の抵抗値を変更する。
【０００５】
図７は、前記トランジスタ６のゲート電圧波形ＶＧと前記チョークコイル５に流れる電流波形Ｉｃである。ｔ１の区間では前記トランジスタ６はＯＮ状態であり前記チョークコイル５へ充電を行い、ｔ２の区間では前記トランジスタ６はＯＦＦ状態であり前記回生ダイオード８によりＧＮＤから回生電流が流れる。
【０００６】
図８は、前記トランジスタのスイッチング損失を説明する図である。前記トランジスタ６に流れる電流波形Ｉｄ、前記ソース−ドレイン間電圧ＶＳＤ、前記電流波形Ｉｄ、前記ソース−ドレイン間電圧ＶＳＤの積により求められる電力損失Ｐを図示すると、スイッチングの微小なタイミングでｐ１とｐ２の損失が生じることが分かる。前記ｐ１，ｐ２の単位時間あたりの損失Ｐは、前記ＰＷＭ周波数をｆｐｗｍとすると、Ｐ＝（ｐ１＋ｐ２）×ｆｐｗｍと表現できる。一般的にスイッチング駆動で用いられる損失は、前記トランジスタに流れる電流と前記トランジスタがＯＮしているタイミングのＯＮ抵抗により求められる直流成分による損失と前述したスイッチング損失に分けられる。近年のＰＷＭ周波数の設定値は、可能な限り高く設定されているものが多い。ＰＷＭ周波数を高くした場合、チョークコイルに流れるリップル電流が低く抑えられ磁気飽和に対する使用率が高い状態で使用可能になり、小型なチョークコイルであっても多くの負荷電流を取ることが可能であるからである。また、リプル電流が小さくなった場合、平滑用コンデンサのリップル電流も小さなもので済む為、平滑用コンデンサも小型のものが使用できる。しかし、ＰＷＭ周波数を可能な限り高い状態で使用するため、スイッチングトランジスタの電力損失のスイッチング損失は大きく増加してしまう。
【０００７】
図９、図１０、図１１は、負荷電流が低い時、ＰＷＭ周波数を下げて使用した場合のチョークコイルの磁気使用率を説明する図である。図９は、チョークコイルの直流重畳特性を示したものである。Ｙ軸をチョークコイルのインダクタンス値Ｌ、Ｘ軸をチョークコイルに流れる電流Ｉｃである。前記Ｉｃが大きくなると前記Ｌが小さくなる。前記Ｌが急激に減少するポイントを磁気飽和点とし、前記磁気飽和点の電流値をＩｃｍａｘとする。
【０００８】
図１０は、チョークコイルに流れる電流Ｉｃと通電時間ｔの関係を示した図である。通電時間ｔが長くなるとチョークコイルに流れる電流Ｉｃが急激に上昇率するポイントが存在する。つまり、インダクタンス値が低くなり磁気飽和点になり前記Ｌが急激に低下するからである。磁気飽和の状態では、チョークコイルに電力を蓄えられない状態になるため、ＤＣ−ＤＣコンバータで使用するチョークコイルは、前記磁気飽和点以下で使用する。
【０００９】
図１１は、負荷電流が高いときにはＰＷＭ周波数を高く設定し３０、逆に負荷電流が低い時にはＰＷＭ周波数を低く設定３１した状態のチョークコイルに流れる電流Ｉｃと時間ｔを示した図である。負荷電流が高い場合にＰＷＭ周波数を高く設定すると３０、負荷電流Ｉｏｕｔ１を多く取ることができる。一方、負荷電流が低いＩｏｕｔ２場合には、負荷電流と磁気飽和の電流値Ｉｃｍａｘに対する余裕が出来る為、ＰＷＭ周波数を低く設定することができる。ＰＷＭ周波数を低く設定すれば前述したスイッチング損失を低減できる為、電源効率を上昇させることができる。
【特許文献１】特開２００１−２１１６３６号公報
【特許文献２】特開平９−１４９６３９号公報
【特許文献３】特開２０００−３４１９４５号公報
【特許文献４】特開２００１−２５２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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。
【００１１】
上述した技術は一般的な電源回路の電源効率上昇手段であり、前記手段を画像形成装置に適応しても電源の効率は上昇し消費電力は低下する。しかし、画像形成装置においては、ＤＣ−ＤＣコンバータから出力される電源の負荷電流は、前記負荷電流を検知しなくとも予測が可能である。つまり、画像形成装置の各状態に合わせてＰＷＭ周波数を設定すれば、前記負荷電流検出手段を用いなくてもＤＣ−ＤＣコンバータの消費電力を低減することが可能である。
【００１２】
前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力を使用する負荷は、主に、ホストコンピュータからのプリント情報を画像展開する画像コントローラ、画像形成装置の制御を行なうＣＰＵ、シート材の搬送状態を検出するセンサ、前記画像形成装置に追加で実装されるオプション給紙装置や、イメージスキャナ、排紙されたシート材をソートするソータの制御部の部品である。前記画像コントローラの消費電力は、処理状態によりほぼ決まった消費電力で動作している。また、前記ＣＰＵや、センサは、ほぼ決まった消費電力で駆動し、また、追加で実装される装置は、前記装置ごとに消費電力が決まっている。
【００１３】
本発明は、画像形成装置の状態にあわせてＤＣ−ＤＣコンバータのＰＷＭ周波数を設定し、
第１の目的とするところは、深夜等のプリント命令がほとんど発生しない状況を想定し、設定された時間以上プリント命令を受信しないと前記画像コントローラは消費電力を低下させるスリープモード状態になり、前記スリープモード時には、ＤＣ−ＤＣコンバータを前記ＰＷＭ周波数を低下させた状態で駆動させ、更に消費電力の低減を行なうことである。
【００１４】
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、ＤＣ−ＤＣコンバータを前記装着された状態に対応したＰＷＭ周波数で駆動させ、消費電力の低減を行なうことである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的１を達成する為に請求項１、請求項３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ＰＷＭ周波数でＤＣ−ＤＣコンバータを駆動させる。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、前記ＰＷＭ周波数を初期状態に戻す。前記手段によりスリープモード時のＤＣ−ＤＣコンバータの消費電力の低減を行なう。
【００１６】
上記目的２を達成する為に請求項２、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、装着状態に従ったＰＷＭ周波数でＤＣ−ＤＣコンバータを駆動させる。前記手段により追加のオプション装置の装着状態に最適化したＰＷＭ周波数を設定することでＤＣ−ＤＣコンバータの消費電力の低減を行なう。
【００１７】
なお、さらに詳細に説明すれば、本発明は下記の構成によって前記課題を解決できた。
【００１８】
（１）商業用交流電源を整流し直流電圧を生成するＡＣ−ＤＣコンバータと、前記ＡＣ−ＤＣコンバータから出力される電圧をより低い電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータを有し、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記ＡＣ−ＤＣコンバータの出力電力を一時的にチャージし、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電力に変換するチョークコイルと、前記チョークコイルへのチャージを行なうトランジスタと、前記トランジスタにより前記チョークコイルへのチャージが遮断させたタイミングで発生する逆起電力を回生させる回生ダイオードと、前記チョークコイルから出力される電流を平滑するコンデンサと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を検出する分圧抵抗と、前記分圧抵抗より出力される電圧と予め設定された基準電圧とを比較するエラーアンプと、前記エラーアンプの出力を予め設定された周波数で発振する三角波発振回路の出力と比較するＰＷＭコンパレータと、前記三角波発振回路の周波数を変更できる回路を有し、前記ＰＷＭコンパレータの出力信号により前記トランジスタをスイッチングし、前記ＡＣ−ＤＣコンバータと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ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送信されるプリント情報をラスタデータに画像展開するコントローラから消費電力を低減する為のスリープ状態に入ったことを送信するスリープ信号を前記画像形成装置の制御を行なうＣＰＵが受信すると前記ＤＣ−ＤＣコンバータのＰＷＭ周波数を下げることを特徴とした画像形成装置。
【００１９】
（２）商業用交流電源を整流し直流電圧を生成するＡＣ−ＤＣコンバータと、前記ＡＣ−ＤＣコンバータから出力される電圧を低い電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータを有し、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記ＡＣ−ＤＣコンバータの出力電力を一時的にチャージし前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電力に変換するチョークコイルと、前記チョークコイルへのチャージを行なうトランジスタと、前記トランジスタにより前記チョークコイルへのチャージが遮断させたタイミングで発生する逆起電力を回生させる回生ダイオードと、前記チョークコイルから出力される電流を平滑するコンデンサと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を検出する分圧抵抗と、前記分圧抵抗より出力される電圧と予め設定された基準電圧とを比較するエラーアンプと、前記エラーアンプの出力を予め設定された周波数で発振する三角波発振回路の出力と比較するＰＷＭコンパレータと、前記三角波発振回路の周波数を変更できる回路を有し、前記ＰＷＭコンパレータの出力信号により前記トランジスタをスイッチングし、前記ＡＣ−ＤＣコンバータと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを有した画像形成装置であって、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ユーザにより指定された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前記ＰＷＭ周波数を設定することを特徴とした画像形成装置。
【００２０】
（３）前記（１）記載の画像形成装置において、
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ユーザにより指定された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、前記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前記ＰＷＭ周波数を設定することを特徴とした画像形成装置。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、
目的１を達成する為に請求項１、請求項３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ＰＷＭ周波数でＤＣ−ＤＣコンバータを駆動させる。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、前記ＰＷＭ周波数を初期状態に戻す。前記手段によりスリープモード時のＤＣ−ＤＣコンバータの消費電力の低減を行うことができる。
【００２２】
目的２を達成する為に請求項２、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、装着状態に従ったＰＷＭ周波数でＤＣ−ＤＣコンバータを駆動させる。前記手段により追加のオプション装置の装着状態に最適化したＰＷＭ周波数を設定することでＤＣ−ＤＣコンバータの消費電力の低減を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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】
【００２４】
図１、図２、図３は本実施例１の技術を説明する図である。
【００２５】
近年の画像形成装置の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は処理速度が高速化しており高い電力を消費するようになっている。しかし、夜間などほとんどプリントをされない時間帯においても、動作周波数が高いため多くの負荷電流を消費する状態にある。しかし、負荷電流を低減する手法は、いくつか存在する。そのひとつに、前記画像コントローラの駆動周波数を低下させ電流負荷を低減する方法がある。当然ながら駆動周波数を下げる為、処理速度は低下する。処理速度が低下しても、長い時間プリント命令を受信しない夜間等の時間帯は問題ない。前記状況下で処理速度を低下させるスリープモードに前記画像コントローラの状態を移行させ消費電力の低減を行なう制御が行なわれている。本実施例は、上記スリープモード時に更に消費電力を低減する手法を提案するものである。
【００２６】
図１は、第１の実施例における画像形成装置のブロック図と前記画像形成装置にプリント信号を送信するホストコンピュータを示した図である。３２は前記画像形成装置であり、３３は前記ホストコンピュータである。３４は、前記ＡＣ−ＤＣコンバータと前記ＤＣ−ＤＣコンバータを含めた電源である。前記電源３４は、前記画像形成装置３２のメカ的な駆動を行なう為のモータ７３と、前記画像形成装置の制御を行なうＣＰＵ７４と前記ホストコンピュータから受信したプリント信号を画像データに展開する画像コントローラ等に電力を供給する。前記ＣＰＵ７４は前記画像コントローラからスリープ信号を受信すると前記電源７２のＤＣ−ＤＣコンバータのＰＷＭ周波数を減少させＰＷＭ周波数低減信号を送信し、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは前記ＰＷＭ周波数低減信号に基いたＰＷＭ周波数で駆動を行なう。
【００２７】
図２は、前記画像形成装置３２の電源周辺の回路を説明する図である。
【００２８】
１は商業用交流電源であり、２は前記商業用交流電源１より直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣコンバータである。前記ＡＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧は、主に前記画像形成装置のメカ的な駆動を行なうモータの電源として使用される。前記ＡＣ−ＤＣコンバータ２の出力は、前記画像形成装置の制御を行なうためのＣＰＵ７４やプリント信号からラスタデータに画像展開する画像コントローラ７５用に使用される電圧に降圧する為、ＤＣ−ＤＣコンバータ３へ出力される。前記ＡＣ−ＤＣコンバータ１の出力は電流検出抵抗４、トランジスタ６を経由し、電力変換を行なうチョークコイル５へ出力される。続いて、前記チョークコイル５に蓄えられた電力は平滑用コンデンサ７により平滑される。また、前記トランジスタ６がターンオフするタイミングでは、前記チョークコイル５の逆起電圧により回生ダイオード８に回生電流が流れる。前記平滑コンデンサ７より出力された電圧は前記ＣＰＵ７４や前記画像コントローラ７５等の電源電圧として使用される。また、前記平滑用コンデンサの出力電圧は分圧抵抗９、１０により、基準電圧１１と比較するエラーアンプ１２の反転端子に出力される。また、１３は、前記エラーアンプ１２の直流ゲインを設定する抵抗であり、１４、１５は位相を補償する為の抵抗とコンデンサである。続いて、前記エラーアンプ１２により出力されたエラー電圧は、設定された周波数で発振する三角波発振回路１６の出力電圧と比較されるＰＷＭコンパレータ１９へ出力される。前記三角波発振回路１６の周波数は、抵抗１７とコンデンサ１８により設定される。また、前記周波数設定用抵抗１７は、前記ＣＰＵ７４の信号により変更可能であるものとする。続いて前記ＰＷＭコンパレータ１９の出力は、ＮＡＮＤ回路２０へ出力される。前記ＮＡＮＤ回路２０のもう一方の入力は、過電流検知コンパレータ２１の出力に接続されており、前記過電流検知コンパレータ２１の出力がＬの場合、つまり、過電流検知が動作しているタイミングでは、ＮＡＮＤ回路２０がＨとなり前記トランジスタ６を強制的にＯＦＦさせる。また、２２は、過電流検知電圧の基準となる電圧であり、２３、２４は、前記電流検出抵抗４の両端に発生する過電流検知電圧信号に発生するノイズを削減する為の１次ローパスフィルタの抵抗とコンデンサである。一方、前記過電流検知手段が動作していないタイミングでは、前記ＮＡＮＤ回路２０の出力は、前記ＰＷＭコンパレータ１９の出力を反転した論理が出力され、前記トランジスタ６のＯＮ／ＯＦＦスイッチングを行なう。つまり、上述した動作は、エラー量が大きいほどトランジスタのＯＮ時間が長くなり多くの電流を前記チョークコイル５に充電させ、出力電圧を上昇させる負帰還制御を行なうものである。ここで、前記三角波発振回路１６の周波数が前記トランジスタ６のスイッチング周波数になるため、前記三角波発振回路１６の周波数をＰＷＭ周波数と呼ぶことにする。以上が、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの基本的な回路構成である。また、背景技術に記載したように、負荷電流が比較的低い場合は、消費電力を低減する目的でＰＷＭ周波数を下げることが一般的に行なわれている。本実施例においては、プリント信号からラスタデータを展開する画像コントローラの消費電力を低減する状態になった場合、前記画像コントローラはスリープ信号を前記ＣＰＵに出力し、前記ＣＰＵ７４は前記スリープ信号を受信すると前記ＰＷＭ周波数を低減するように前記三角波発振回路１６の周波数設定用抵抗１８の抵抗値を変更する動作をする。
【００２９】
図３は、前記スリープ信号を受信することで前記ＰＷＭ周波数を設定し前記ＤＣ−ＤＣコンバータの消費電力を低減する制御シーケンスを示したフローチャートである。
【００３０】
前記画像形成装置３２に電源が投入されると６０前記ＰＷＭ周波数ｆｐｗｍは初期値ｆｐｗｍ０に設定される６３。続いて、自己診断を行なうための前多回転６１を行なう。続いてスタンバイモード６２になり、前記ホストコンピュータ３３からのプリント信号受信を待機する６４。前記プリント信号を受信すると前記モータ７３を起動しプリント動作を開始する。一方、プリント命令を受信しない場合は、スリープ命令受信の判断を行なう６７。前記スリープ信号を受信しない場合は、再び前記スタンバイモードに戻る。一方、スリープ信号を受信すると、前記ＰＷＭ周波数をスリープモード時のＰＷＭ周波数ｆｐｗｍ１に設定する。前記スリープモード時の負荷電流はスタンバイ時の負荷電流よりも低い為、前記ＰＷＭ周波数を低く設定するものとする。続いて、前記ホストコンピュータ３３からプリント命令を受信待機状態になる６４。プリント命令を受信しない場合は、再びスリープモード時のＰＷＭ周波数で前記ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動を継続する。一方、プリント信号を受信すると、前記ＰＷＭ周波数を初期値ｆｐｗｍ０に戻し６５、続いて、前記画像コントローラ７５は前記スリープモードを解除する７１。続いて、前記モータ７３を起動しプリント動作を開始する。
【００３１】
以上、説明したようにスリープモードを搭載した画像コントローラにおいては、前記画像コントローラからスリープ信号を受信することで負荷電流が低下することを予測し前記ＰＷＭ周波数を下げＤＣ−ＤＣコンバータの消費電力を低減させることができる。
【実施例２】
【００３２】
図４、図５、本実施例２の技術を説明する図である。
【００３３】
近年の画像形成装置は、装置自体の複雑化に伴い画像形成装置本体に追加で装着可能なオプション装置が数多く存在する。本実施例２においては、画像形成装置に脱着可能な外部装置を装着した場合のＤＣ−ＤＣコンバータのＰＷＭ周波数の設定方法を提案するものである。
【００３４】
図４は、第２の実施例における画像形成装置のブロック図と追加で装着可能なオプション装置と前記画像形成装置にプリント信号を送信するホストコンピュータを示した図である。
【００３５】
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。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３３からの情報を前記ＣＰＵ７４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。
【００３６】
図５は、追加で装着されるオプション装置の装着状態によって前記ＰＷＭ周波数を設定し、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの消費電力を低減する制御シーケンスを示したフローチャートである。
【００３７】
電源の回路構成自体は、実施例１と同じである為、説明を省略する。
【００３８】
図４は、第２の実施例における画像形成装置のブロック図と前記画像形成装置にプリント信号を送信するホストコンピュータを示した図である。
【００３９】
前記画像形成装置３２に電源が投入されると６０前記ＰＷＭ周波数ｆｐｗｍは初期値ｆｐｗｍ０に設定される６３。続いて、自己診断を行なうための前多回転６１を行なう。続いてスタンバイモード６２になる。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ＰＷＭ周波数の設定を行う８６。前記ＰＷＭ周波数は、外部装置毎に設定されており、電流負荷の少ない前記ＰＷＭ周波数低いような設定となる。続いて、プリント信号の待機状態であるスタンバイモード６２になる。やがて、プリント命令が受信されると６４、前記画像形成装置３２を駆動するモータ７３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、前記スタンバイ状態へ戻りプリント信号の受信待ちとなる。
【００４０】
以上説明したように、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ＰＷＭ周波数でＤＣ−ＤＣコンバータを駆動することで、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの消費電力を低減することができる。
【００４１】
また、実施例１実施例２で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、追加オプション装置に最適化されたＰＷＭ周波数で駆動し更にスリープモード時には前記追加されたオプション装置に最適化されたスリープ時のＰＷＭ周波数を設定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１の実施例における画像形成装置のブロック図と前記画像形成装置にプリント信号を送信するホストコンピュータを示した図
【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回路を説明する図
【図３】第１の実施例における画像形成装置フローチャート
【図４】第２の実施例における画像形成装置ブロック図と前記画像形成装置にプリント信号を送信するホストコンピュータを示した図
【図５】第２の実施例における画像形成装置フローチャート
【図６】背景技術における画像形成装置の電源周辺の回路を説明する図
【図７】トランジスタのゲート電圧波形とチョークコイル電流波形を示す図
【図８】トランジスタのスイッチング損失を説明する図
【図９】チョークコイルの直流重畳特性を示す図
【図１０】チョークコイルに流れる電流Ｉｃと通電時間ｔの関係を示した図
【図１１】負荷の大小によりＰＷＭ周波数を変えた場合のチョークコイルに流れる電流波形を示す図
【符号の説明】
【００４３】
１  商業用交流電源
２  ＡＣ−ＤＣコンバータ
３  ＤＣ−ＤＣコンバータ
４  電流検出抵抗
５  チョークコイル
６  トランジスタ
７  平滑用コンデンサ
８  回生ダイオード
９  上側分圧抵抗
１０  下側分圧抵抗
１１  基準電圧
１２  エラーアンプ
１３  直流ゲイン設定抵抗
１４  位相補償用抵抗
１５  位相補償用コンデンサ
１６  三角波発振回路
１７  三角波発振回路の周波数設定用抵抗
１８  三角波発振回路の周波数設定用コンデンサ
１９  ＰＷＭコンパレータ
２０  ＮＡＮＤ回路
２１  過電流検知コンパレータ
２２  過電流検知電圧
２３  ノイズ除去用抵抗
２４  ノイズ除去用コンデンサ
２５  ＤＣ−ＤＣコンバータコントロールＩＣ
２６  出力電流検出抵抗
２７  差動増幅器
３０  負荷電流を高くした状態の負荷電流
３１  負荷電流を低くした状態の負荷電流
３２  画像形成装置
３３  ホストコンピュータ
３４  電源
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  ＰＷＭ周波数初期値の設定
６４  プリント命令受信
６６  モータ起動
６７  スリープ信号受信
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
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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