(57)【要約】【課題】  損失を低減することができる電力変換装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】  一実施形態に係る電力変換装置は、変圧器に供給する電力をスイッチングするコンバータと、前記コンバータのスイッチングを制御する制御回路と、前記制御回路を起動する起動回路とを具備する電力変換装置である。前記起動回路は、第１のスイッチング素子を備え、前記第１のスイッチング素子がオンである場合、一定電圧の電力を前記制御回路に供給する定電流回路と、前記第１のスイッチング素子の制御端子に接続された第１の電流経路と、前記第１の電流経路と絶縁された第２の電流経路とを有し、前記第２の電流経路に電流が流れた場合に前記第１の電流経路を介して前記第１のスイッチング素子をオンするアイソレータと、を具備する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧器に供給する電力をスイッチングするコンバータと、前記コンバータのスイッチングを制御する制御回路と、前記制御回路を起動する起動回路とを具備する電力変換装置であって、
前記起動回路は、
第１のスイッチング素子を備え、前記第１のスイッチング素子がオンである場合、一定電圧の電力を前記制御回路に供給する定電流回路と、
前記第１のスイッチング素子の制御端子に接続された第１の電流経路と、前記第１の電流経路と絶縁された第２の電流経路とを有し、前記第２の電流経路に電流が流れた場合に前記第１の電流経路を介して前記第１のスイッチング素子をオンするアイソレータと、
を具備する電力変換装置。
【請求項２】
前記変圧器から出力された電力により、前記第２の電流経路を非導通状態にする第２のスイッチング素子をさらに具備する請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記アイソレータは、導通状態になった場合に前記第１のスイッチング素子をオンするフォトトランジスタが、前記第１の電流経路に接続され、且つ前記第２の電流経路に電流が流れた場合に前記フォトトランジスタに光を入射させる発光ダイオードが、前記第２の電流経路に接続されたフォトカプラである請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記アイソレータは、磁界に応じて導通状態と非導通状態とを切り替える接点機構が前記第１の電流経路に接続され、且つ前記第２の電流経路に電流が流れた場合に励磁されて前記接点機構を導通状態にする巻線が、前記第２の電流経路に接続されたリレースイッチである請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
変圧器に供給する電力をスイッチングするコンバータと、前記コンバータのスイッチングを制御する制御回路と、前記制御回路を起動する起動回路とを備える電力変換装置と、
前記電力変換装置から電力の供給を受けて印刷媒体に画像を形成する画像形成部と、
を具備し、
前記起動回路は、
第１のスイッチング素子を備え、前記第１のスイッチング素子がオンである場合、一定電圧の電力を前記制御回路に供給する定電流回路と、
前記第１のスイッチング素子の制御端子に接続された第１の電流経路と、前記第１の電流経路と絶縁された第２の電流経路とを有し、前記第２の電流経路に電流が流れた場合に前記第１の電流経路を介して前記第１のスイッチング素子をオンするアイソレータと、
を具備する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力変換装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
供給電力をスイッチングにより変換するコンバータと、コンバータから供給された電力を変圧して出力する変圧器と、コンバータのスイッチングを制御する制御回路とを備える電力変換装置が一般的に用いられている。
【０００３】
電力変換装置は、交流電源から得られる交流電圧を全波整流回路により脈流化し、脈流化した正電圧をキャパシタにより平滑することにより、直流電圧を得る。電力変換装置は、制御回路がコンバータのスイッチングを制御することにより、直流電圧を高周波パルスに変換する。変圧器は、コンバータにより変換された高周波パルスによって１次側の巻線（１次巻線）に磁界を発生させ、２次側の巻線（２次巻線）を励磁させることにより、２次側に接続された負荷に電力を供給する。
【０００４】
制御回路は、変圧器で変圧され且つ平滑された直流電圧により動作する。しかし、変圧器から電圧を得る為には、制御回路がコンバータを動作させる必要がある。この為、制御回路に電力を供給することにより、制御回路を起動させる起動回路をさらに備える電力変換装置がある。
【０００５】
起動回路は、交流電源から得た直流電圧を用いて、スイッチング素子及び抵抗器を介して定電流を制御回路に供給する。このような起動回路は、スイッチング素子をオフする為に、スイッチング素子のゲート端子を常にＧＮＤレベルに維持する必要がある。このような構成によると、スイッチング素子のゲート端子に接続される回路において、常に電力が消費されるという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−０４５９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、損失を低減することができる電力変換装置及び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】
【０００８】
一実施形態に係る電力変換装置は、変圧器に供給する電力をスイッチングするコンバータと、前記コンバータのスイッチングを制御する制御回路と、前記制御回路を起動する起動回路とを具備する電力変換装置である。前記起動回路は、第１のスイッチング素子を備え、前記第１のスイッチング素子がオンである場合、一定電圧の電力を前記制御回路に供給する定電流回路と、前記第１のスイッチング素子の制御端子に接続された第１の電流経路と、前記第１の電流経路と絶縁された第２の電流経路とを有し、前記第２の電流経路に電流が流れた場合に前記第１の電流経路を介して前記第１のスイッチング素子をオンするアイソレータと、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、一実施形態に係る画像形成装置の構成の例について説明する為の図である。
【図２】図２は、一実施形態に係る電力変換装置の構成の例について説明する為の図である。
【図３】図３は、一実施形態に係る電力変換装置の動作の例について説明する為の図である。
【図４】図４は、一実施形態に係る電力変換装置の他の構成例について説明する為の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。  
図１は、一実施形態に係る画像形成装置１の構成例を示す説明図である。  
画像形成装置１は、例えば、印刷媒体などの記録媒体を搬送しながら画像形成等の各種処理を行うマルチファンクションプリンタ（ＭＦＰ）である。画像形成装置１は、感光ドラムを帯電させ、感光ドラムに対して印刷用の画像データ（印刷データ）に応じた光を照射することにより、感光ドラムに潜像（静電潜像）を形成する。画像形成装置１は、感光ドラムに形成された潜像にトナー（現像剤）を付着させ、潜像に付着したトナーを印刷媒体に転写して印刷媒体上にトナー像を形成する。また、画像形成装置１は、トナー像が形成された印刷媒体を、ヒータによって高熱に熱された定着ローラによって挟み、印刷媒体上に形成されたトナー像を定着させる。
【００１１】
また、画像形成装置１は、印刷媒体に照射された光の反射光をイメージセンサに結像させ、イメージセンサに蓄積された電荷を読み出しディジタル信号に変換することによって、印刷媒体の画像を取得する。
【００１２】
画像形成装置１は、筐体１１、原稿台１２、スキャナ部１３、自動原稿搬送部（ＡＤＦ）１４、給紙カセット１５、排紙トレイ１６、画像形成部１７、搬送部１８、主制御部１９、及び電力変換装置２０を備える。
【００１３】
筐体１１は、原稿台１２、スキャナ部１３、ＡＤＦ１４、給紙カセット１５、排紙トレイ１６、画像形成部１７、搬送部１８、主制御部１９、及び電力変換装置２０を保持する本体である。
【００１４】
原稿台１２は、原稿としての印刷媒体Ｐが載置される部分である。原稿台１２は、原稿としての印刷媒体Ｐが載置されるガラス板３１と、このガラス板３１の原稿としての印刷媒体Ｐが載置される載置面３２と逆側の面に位置する空間３３とを有する。
【００１５】
スキャナ部１３は、主制御部１９の制御に応じて、印刷媒体Ｐから画像を取得する。スキャナ部１３は、原稿台１２の載置面３２と逆側の空間３３に配置される。スキャナ部１３は、イメージセンサ、光学素子、及び照明などを備える。
【００１６】
イメージセンサは、光を電気信号（画像信号）に変換する画素がライン状に配列された撮像素子である。イメージセンサは、例えばＣｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ（ＣＣＤ）、Ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ（ＣＭＯＳ）、または他の撮像素子により構成される。
【００１７】
光学素子は、所定の読取範囲からの光をイメージセンサの画素に結像させるものである。光学素子の読取範囲は、原稿台１２の載置面３２上のライン状の領域である。光学素子は、原稿台１２の載置面３２に置かれた印刷媒体Ｐによって反射し、ガラス板３１を透過した光をイメージセンサの画素に結像させる。
【００１８】
照明は、印刷媒体Ｐに光を照射する。照明は、光源と、光源からの光を印刷媒体Ｐに照射させる導光体とを備える。照明は、光源から発せられた光を導光体によって光学素子の読取範囲を含む領域に照射する。
【００１９】
原稿台１２の載置面３２に印刷媒体Ｐが載置されている場合、スキャナ部１３は、イメージセンサの画素の配列方向（主走査方向）と直交し、且つ載置面３２と平行な方向である副走査方向に図示されない駆動機構によって駆動される。スキャナ部１３は、副走査方向に駆動されるとともに、イメージセンサにより連続的に１ラインずつ画像を取得することにより、原稿台１２の載置面３２に置かれた印刷媒体Ｐの全体の画像データ（原稿画像データ）を取得する。
【００２０】
ＡＤＦ１４は、印刷媒体Ｐを搬送する機構である。ＡＤＦ１４は、原稿台１２上に開閉自在に設けられている。ＡＤＦ１４は、主制御部１９の制御に応じて、トレイに配置された印刷媒体Ｐを取り込み、取り込んだ印刷媒体Ｐを原稿台１２のガラス板３１に密着させつつ搬送する。
【００２１】
ＡＤＦ１４により印刷媒体Ｐが搬送されている場合、スキャナ部１３は、ＡＤＦ１４により印刷媒体Ｐが密着される位置と対向する位置に駆動される。スキャナ部１３は、ＡＤＦ１４により搬送される印刷媒体Ｐからイメージセンサにより連続的に１ラインずつ画像を取得することにより、ＡＤＦ１４により搬送される印刷媒体Ｐの全体の画像データ（原稿画像データ）を取得する。
【００２２】
給紙カセット１５は、印刷媒体Ｐを収容するカセットである。給紙カセット１５は、筐体１１の外部から印刷媒体Ｐを供給可能に構成されている。例えば、給紙カセット１５は、筐体１１から引き出し可能に構成されている。
【００２３】
排紙トレイ１６は、画像形成装置１から排出された印刷媒体Ｐを支持するトレイである。
【００２４】
画像形成部１７は、主制御部１９の制御に基づいて印刷媒体Ｐに画像を形成する。例えば、画像形成部１７は、ドラムを帯電させ、帯電したドラムに印刷用の画像データ（印刷データ）に応じた潜像を形成し、ドラムに形成された潜像にトナーを付着させ、潜像に付着したトナーを印刷媒体Ｐに転写して印刷媒体Ｐ上に画像を形成する。画像形成部１７は、例えば図１に示されるようにドラム４１、露光器４２、現像器４３、転写ベルト４４、１対の転写ローラ４５、及び１対の定着ローラ４６を備える。
【００２５】
ドラム４１は、円筒状に形成された感光ドラムである。ドラム４１は、転写ベルト４４と接するように設けられている。ドラム４１は、図示されない帯電チャージャによって表面が一様に帯電される。また、ドラム４１は、図示しない駆動機構によって一定の速度で回転する。
【００２６】
露光器４２は、帯電したドラム４１に静電潜像を形成する。露光器４２は、印刷データに応じて発光素子などによりドラム４１の表面にレーザ光を照射することによって、ドラム４１の表面に静電潜像を形成する。露光器４２は、発光部、及び光学素子を備える。
【００２７】
発光部は、電気信号（画像信号）に応じて光を出射する発光素子がライン状に配列された構成を備える。発光部の発光素子は、帯電したドラム４１に潜像を形成することが可能な波長の光を出射する。発光部から出射された光は、光学素子によってドラム４１の表面に結像される。
【００２８】
現像器４３は、ドラム４１に形成された静電潜像にトナー（現像剤）を付着させる。これにより、現像器４３は、ドラム４１の表面にトナーの像（トナー像）を形成する。
【００２９】
なお、画像形成部１７のドラム４１、露光器４２、及び現像器４３は、例えば、シアン、マゼンダ、イエロー、及びブラック等の異なる色毎に設けられる。この場合、複数の現像器４３は、それぞれ異なる色のトナーを保持する。
【００３０】
転写ベルト４４は、ドラム４１の表面に形成されたトナー像を受け取り、印刷媒体Ｐに転写する為の部材である。転写ベルト４４は、ローラの回転によって移動される。転写ベルト４４は、ドラム４１と接する位置において、ドラム４１に形成されたトナー像を受け取り、受け取ったトナー像を１対の転写ローラ４５に運ぶ。
【００３１】
１対の転写ローラ４５は、転写ベルト４４と印刷媒体Ｐとを挟むように構成される。１対の転写ローラ４５は、転写ベルト４４上のトナー像を印刷媒体Ｐに転写する。
【００３２】
１対の定着ローラ４６は、印刷媒体Ｐを挟むように構成される。１対の定着ローラ４６は、図示されないヒータにより熱される。１対の定着ローラ４６は、熱された状態で、挟み込んだ印刷媒体Ｐに対して圧力を加えることにより、印刷媒体Ｐ上に形成されたトナー像を定着させる。即ち、１対の定着ローラ４６は、トナー像を定着させることにより印刷媒体Ｐ上に画像を形成する。
【００３３】
搬送部１８は、印刷媒体Ｐを搬送する。搬送部１８は、複数のガイドおよび複数のローラにより構成される搬送路と、搬送路による印刷媒体Ｐの搬送位置を検出するセンサとを備える。搬送路は、印刷媒体Ｐが搬送される経路である。搬送ローラは、主制御部１９の制御に基づいて動作するモータによって回転されることで、印刷媒体Ｐを搬送路に沿って搬送する。また、複数のうちの一部のガイドは、主制御部１９の制御に基づいて動作するモータによって回転されることによって、印刷媒体Ｐを搬送する搬送路を切り替える。
【００３４】
搬送部１８は、例えば図１に示されるように取込ローラ５１、給紙搬送路５２、排紙搬送路５３、及び反転搬送路５４を備える。
【００３５】
取込ローラ５１は、給紙カセット１５に収容されている印刷媒体Ｐを給紙搬送路５２に取り込む。
【００３６】
給紙搬送路５２は、取込ローラ５１により給紙カセット１５から取り込まれた印刷媒体Ｐを画像形成部１７に搬送する為の搬送路である。
【００３７】
排紙搬送路５３は、画像形成部１７により画像が形成された印刷媒体Ｐを筐体１１から排出する為の搬送路である。排紙搬送路５３によって排出された印刷媒体Ｐは、排紙トレイ１６に排出される。
【００３８】
反転搬送路５４は、画像形成部１７により画像が形成された印刷媒体Ｐの表裏及び前後などを反転させた状態で印刷媒体Ｐを再度画像形成部１７に供給する為の搬送路である。
【００３９】
主制御部１９は、画像形成装置１の制御を行う。主制御部１９は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び不揮発性メモリを備える。
【００４０】
ＣＰＵは、演算処理を実行する演算素子（たとえば、プロセッサ）である。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されているプログラムなどのデータに基づいて種々の処理を行う。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されているプログラムを実行することにより、種々の動作を実行可能な制御部として機能する。ＣＰＵは、印刷媒体Ｐに画像を形成させる為の印刷データを画像形成部１７に入力する。また、ＣＰＵは、印刷媒体Ｐの搬送を指示する搬送制御信号を搬送部１８に入力する。
【００４１】
ＲＯＭは、読み出し専用の不揮発性メモリである。ＲＯＭは、プログラム及びプログラムで用いられるデータなどを記憶する。
【００４２】
ＲＡＭは、ワーキングメモリとして機能する揮発性のメモリである。ＲＡＭは、ＣＰＵの処理中のデータなどを一時的に格納する。また、ＲＡＭは、ＣＰＵが実行するプログラムを一時的に格納する。
【００４３】
不揮発性メモリは、種々の情報を記憶可能な記憶媒体（記憶部）である。不揮発性メモリは、プログラム及びプログラムで用いられるデータなどを記憶する。不揮発性メモリは、例えば、ソリッドステイトドライブ（ＳＳＤ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、または他の記憶装置である。なお、不揮発性メモリの代わりに、メモリカードなどの記憶媒体を挿入可能なカードスロットなどのメモリＩ／Ｆが設けられていてもよい。
【００４４】
画像形成装置１は、印刷媒体Ｐに対する画像の形成が可能なレディ状態、および所定の操作の入力を待機するスリープ状態などの状態を有する。
【００４５】
ＣＰＵは、レディ状態である場合、画像形成部１７および搬送部１８への電源の供給をオンする。即ち、ＣＰＵは、レディ状態である場合、画像形成部１７および搬送部１８を動作可能な状態で維持する。ＣＰＵは、所定の操作、最後の画像形成からの経過時間、または受信したデータに応じて、画像形成装置１の状態をレディ状態からスリープ状態に切り替える。
【００４６】
ＣＰＵは、スリープ状態である場合、画像形成部１７および搬送部１８への電源の供給をオフする。ＣＰＵは、所定の操作または受信したデータに応じて、画像形成装置１の状態をスリープ状態からレディ状態に切り替える。
【００４７】
電力変換装置２０は、画像形成装置１の種々の構成に電力を供給する電源回路である。図２は、電力変換装置２０の構成について説明する為の回路図である。
【００４８】
電力変換装置２０は、直流電圧源７１、絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ７２、制御回路７３、変圧器７４、補助電源回路７５、及び起動回路７６を備える。また、電力変換装置２０は、力率改善回路をさらに備える構成であってもよい。
【００４９】
直流電圧源７１は、商用電源などの外部から入力される交流電力を全波整流し、直流電圧を後段の回路に供給する回路である。例えば、直流電圧源７１は、複数のダイオードにより構成され、交流電力が入力される整流ブリッジと、整流ブリッジの出力端子に接続されたコンデンサとを備える。
【００５０】
絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、直流電圧を高周波パルスに変換するコンバータ回路である。絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、例えばフライバックコンバータである。絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、制御回路７３の制御に従ってオンオフ動作する第１のスイッチング素子ＳＷ１を備える。
【００５１】
第１のスイッチング素子ＳＷ１は、半導体スイッチであり、例えばｎ型チャネルＦＥＴである。第１のスイッチング素子ＳＷ１は、ドレイン端子が変圧器７４を介して直流電圧源７１に接続されており、ソース端子がＧＮＤに接続されており、ゲート端子が制御回路７３に接続されている。
【００５２】
絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、制御回路７３の制御に従って第１のスイッチング素子ＳＷ１がオンオフ動作することにより、直流電圧源７１から供給される直流電圧を高周波パルスに変換する。絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、生成した高周波パルスを変圧器７４に供給する。
【００５３】
なお、絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、ハーフブリッジコンバータ、またはフルブリッジコンバータなどの他のコンバータ回路により置き換えられてもよい。
【００５４】
制御回路７３は、絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の第１のスイッチング素子ＳＷ１のオンオフを制御する。制御回路７３は、直流電力によって動作する一般的なＰＷＭ制御ＩＣである。制御回路７３は、パルス信号を第１のスイッチング素子ＳＷ１のゲート端子に入力する。これにより、制御回路７３は、第１のスイッチング素子ＳＷ１のオンオフを切り替える。例えば、パルス信号がＨレベルであるとき第１のスイッチング素子ＳＷ１がオン（導通）され、パルス信号がＬレベルであるとき第１のスイッチング素子ＳＷ１がオフ（非導通）される。制御回路７３は、パルス信号によって第１のスイッチング素子ＳＷ１のオンオフを切り替えることにより、絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ７２に高周波パルスを生成させる。制御回路７３は、主制御部１９の制御に応じた周波数、及びＨレベルとＬレベルとのｄｕｔｙ比で第１のスイッチング素子ＳＷ１のゲート端子に入力するパルス信号を生成する。制御回路７３は、ＨレベルとＬレベルとのｄｕｔｙ比により、電力変換装置２０が出力する電圧を調整することができる。
【００５５】
変圧器７４は、絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ７２から供給された高周波パルスによって一次側から二次側に電力を供給する。変圧器７４は、一次巻線Ｌ１、二次巻線Ｌ２、及び補助巻線Ｌ３を有する。
【００５６】
一次巻線Ｌ１は、絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の出力端子に接続されたトランスである。一次巻線Ｌ１の一方の端子は、絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ７２を介して直流電圧源７１に接続され、他方の端子は、絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の第１のスイッチング素子ＳＷ１のドレイン端子に接続されている。一次巻線Ｌ１は、絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ７２から高周波パルスが供給された場合、磁界を発生させる。
【００５７】
二次巻線Ｌ２は、一次巻線Ｌ１と絶縁され、且つ電圧変換装置２０が電力を供給する負荷２１に接続されたトランスである。二次巻線Ｌ２は、一次巻線Ｌ１により発生した磁界に応じて励磁され、電力を生成する。二次巻線Ｌ２には、一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２との巻き数の比に応じた電圧が発生する。また、二次巻線Ｌ２により生成された電力を平滑する図示されないキャパシタが二次巻線Ｌ２に接続されていてもよい。
【００５８】
補助巻線Ｌ３は、補助電源回路７５に接続されたトランスである。補助巻線Ｌ３は、一次巻線Ｌ１により発生した磁界に応じて励磁され、電力を生成する。補助巻線Ｌ３には、一次巻線Ｌ１と補助巻線Ｌ３との巻き数の比に応じた電圧が発生する。
【００５９】
上記の構成によると、第１のスイッチング素子ＳＷ１が導通した場合、直流電圧源７１、変圧器７４の一次巻線Ｌ１、第１のスイッチング素子ＳＷ１、ＧＮＤの順に電流が流れる。これにより、変圧器７４にエネルギーが励磁される。また、第１のスイッチング素子ＳＷ１が非導通になった場合、変圧器７４に励磁されたエネルギーによって二次巻線Ｌ２に電流が生じる。これにより、二次側に電力が供給される。
【００６０】
補助電源回路７５は、補助巻線Ｌ３により生成された電力によって、制御回路７３及び起動回路７６に電力を供給する。補助電源回路７５は、第１の整流器Ｄ１、第１のキャパシタＣ１、第１の抵抗器Ｒ１、第２のスイッチング素子ＳＷ２、第１のツェナダイオードＺＤ１、及び第２の抵抗器Ｒ２を備える。
【００６１】
第２のスイッチング素子ＳＷ２は、半導体スイッチであり、例えばｎｐｎ型トランジスタ、またはｎ型ＭＯＳＦＥＴである。
【００６２】
第１の整流器Ｄ１は、例えばダイオードである。第１の整流器Ｄ１は、アノードが補助巻線Ｌ３の一方の端子に接続され、カソードが第１のキャパシタＣ１、第２のスイッチング素子ＳＷ２のコレクタ端子、及び第１の抵抗器Ｒ１に接続される。また、補助巻線Ｌ３の他方の端子は、補助電源回路７５内のＧＮＤに接続される。
【００６３】
第１のキャパシタＣ１は、第１の整流器Ｄ１のアノードと、ＧＮＤとの間に接続されている。
【００６４】
第１の抵抗器Ｒ１は、第１の整流器Ｄ１のアノードと、第２のスイッチング素子ＳＷ２のベース端子の間に接続されている。
【００６５】
第１のツェナダイオードＺＤ１は、アノードがＧＮＤに接続され、カソードが第２のスイッチング素子ＳＷ２のベース端子に接続されている。
【００６６】
第２の抵抗器Ｒ２は、第２のスイッチング素子ＳＷ２のエミッタに接続されている。
【００６７】
上記のような構成によると、第１の整流器Ｄ１が、補助巻線Ｌ３に生じた電力を整流し、第１のキャパシタＣ１が平滑する。第１のキャパシタＣ１により平滑された電圧によって、第１の抵抗器Ｒ１を介して第２のスイッチング素子ＳＷ２のベース端子に電流が流れる。これにより、第２のスイッチング素子ＳＷ２が導通する。第２のスイッチング素子ＳＷ２のベース端子に第１のツェナダイオードＺＤ１が接続されている為、補助電源回路７５は、第１のツェナダイオードＺＤ１の電位に応じた直流電圧を第２の抵抗器Ｒ２を介して出力する。
【００６８】
補助電源回路７５の出力端子は、制御回路７３に接続されている。また、補助電源回路７５の出力端子には、第２のキャパシタＣ２が制御回路７３と並列に接続されている。
【００６９】
起動回路７６は、交流電源から得た直流電圧を用いて、制御回路７３に定電流を供給する。起動回路７６は、第１の端子Ｔ１、第２の端子Ｔ２、第３の端子Ｔ３、第４の端子Ｔ４、定電流回路８１、信号絶縁回路８２、及び停止回路８３を備える。第１の端子Ｔ１は、直流電圧源７１に接続される。第２の端子Ｔ２は、直流電圧源７１に直列に接続された第３のキャパシタＣ３と並列に接続されている。第３の端子Ｔ３は、補助電源回路７５の出力端子に接続されている。第４の端子Ｔ４は、第４のキャパシタＣ４と、制御回路７３とに並列に接続されている。
【００７０】
定電流回路８１は、第３のスイッチング素子ＳＷ３、第３の抵抗器Ｒ３、第２の整流器Ｄ２、第２のツェナダイオードＺＤ２、第５のキャパシタＣ５、及び第３の整流器Ｄ３を備える。
【００７１】
第３のスイッチング素子ＳＷ３は、半導体スイッチであり、例えばｎ型ＭＯＳＦＥＴである。第３のスイッチング素子ＳＷ３は、ドレイン端子が第１の端子Ｔ１に接続されており、ゲート端子が、信号絶縁回路８２に接続されている。また、第３のスイッチング素子ＳＷ３のソース端子は、第３の抵抗器Ｒ３と、第３の抵抗器Ｒ３にアノードが接続された第３の整流器Ｄ３との直列接続を介し、第４の端子Ｔ４に接続されている。
【００７２】
第２の整流器Ｄ２は、アノードが第３のスイッチング素子ＳＷ３のゲート端子に接続され、カソードが第２のツェナダイオードＺＤ２のカソードに接続されている。第２のツェナダイオードＺＤ２のアノードは、第３の抵抗器Ｒ３と第３の整流器Ｄ３との接続点に接続されている。
【００７３】
第５のキャパシタＣ５は、一方の端子が第３のスイッチング素子ＳＷ３のゲート端子に接続され、他方の端子が第３の抵抗器Ｒ３と第３の整流器Ｄ３との接続点に接続されている。即ち、第５のキャパシタＣ５は、第２の整流器Ｄ２と第２のツェナダイオードＺＤ２との直列接続と並列に接続されている。
【００７４】
信号絶縁回路８２は、アイソレータ９１、第４の抵抗器Ｒ４、及び第５の抵抗器Ｒ５を備える。
【００７５】
アイソレータ９１は、第３のスイッチング素子ＳＷ３に接続された第１の電流経路Ｉ１と、第１の電流経路Ｉ１と絶縁された第２の電流経路Ｉ２とを有し、第２の電流経路Ｉ２に電流が流れた場合に第１の電流経路Ｉ１を導通させる回路である。アイソレータ９１は、例えばフォトカプラにより構成される。
【００７６】
アイソレータ９１は、フォトカプラとして構成される場合、第１の電流経路Ｉ１の端子であるエミッタ及びコレクタ、第２の電流経路Ｉ２の端子であるアノード及びカソード、発光ダイオードＬＥＤ、及びフォトトランジスタＰＴなどを備える。アイソレータ９１のコレクタは、フォトトランジスタＰＴのコレクタ端子であり、第３のスイッチング素子ＳＷ３のゲート端子に接続されている。アイソレータ９１のエミッタは、フォトトランジスタＰＴのエミッタ端子であり、第４の抵抗器Ｒ４を介して第１の端子Ｔ１に接続されている。アイソレータ９１のアノードは、発光ダイオードＬＥＤのアノード端子であり、第５の抵抗器Ｒ５を介して第２の端子に接続されている。アイソレータ９１のカソードは、発光ダイオードＬＥＤのカソード端子であり、停止回路８３に接続されている。
【００７７】
発光ダイオードＬＥＤは、第１の電流経路Ｉ１に電流が流れた場合に発光し、フォトトランジスタＰＴに光を入射させる。
【００７８】
フォトトランジスタＰＴは、発光ダイオードＬＥＤから光が入射された場合、エミッタ−コレクタ間、即ち第２の電流経路Ｉ２を導通させる。
【００７９】
停止回路８３は、第４のスイッチング素子ＳＷ４、及び第６の抵抗器Ｒ６を備える。
【００８０】
第４のスイッチング素子ＳＷ４は、半導体スイッチであり、例えばｐｎｐ型トランジスタ、またはｐ型ＭＯＳＦＥＴである。第４のスイッチング素子ＳＷ４のエミッタ端子は、信号絶縁回路８２のアイソレータ９１のカソードに接続されている。第４のスイッチング素子ＳＷ４のベース端子は、第６の抵抗器Ｒ６を介して第３の端子に信号絶縁回路８２のアイソレータ９１のカソードに接続されている。第４のスイッチング素子ＳＷ４のコレクタ端子は、ＧＮＤに接続されている。
【００８１】
次に、電力変換装置２０の動作について図３を参照し、説明する。図３は、電力変換装置２０における電圧及び電流の変化について説明する為の説明図である。図３の縦軸は、電圧値または電流値を示し、横軸は時間を示す。
【００８２】
上記した構成によると、直流電圧源７１から、第１の直流電圧Ｖ１が起動回路７６の第１の端子Ｔ１に入力され、第２の直流電圧Ｖ２が起動回路７６の第２の端子Ｔ２に入力される。
【００８３】
停止回路８３の第４のスイッチング素子ＳＷ４は、ノーマリオンスイッチである。この為、第２の直流電圧Ｖ２により、第２の端子Ｔ２、第５の抵抗器Ｒ５、アイソレータ９１のアノード−カソード間、第４のスイッチング素子ＳＷ４のエミッタ−コレクタ間を通り、ＧＮＤに流れる電流（起動電流）ＩＳが生じる。この結果、アイソレータ９１の発光ダイオードＬＥＤが起動電流ＩＳによって発光し、フォトトランジスタＰＴに光が入射し、アイソレータ９１のエミッタ−コレクタ間が導通状態になる。
【００８４】
アイソレータ９１のエミッタ−コレクタ間が導通状態になると、第１の端子Ｔ１、第４の抵抗器Ｒ４、アイソレータ９１のエミッタ−コレクタ間を介し、第５のキャパシタＣ５に電流が流れる。これにより、第５のキャパシタＣ５が充電される。第５のキャパシタＣ５の電位が、第２のツェナダイオードＺＤ２のツェナ電位まで上昇すると、第３のスイッチング素子ＳＷ３のドレイン−ソース間が導通状態になる。
【００８５】
第３のスイッチング素子ＳＷ３が導通すると、第１の端子Ｔ１に入力された第１の直流電圧Ｖ１により、第３のスイッチング素子ＳＷ３、第３の抵抗器Ｒ３、及び第３の整流器Ｄ３を介し、第４の端子Ｔ４から第３の直流電圧Ｖ３が出力される。この第３の直流電圧Ｖ３により、制御回路７３を起動する為の電流が制御回路７３に供給される。これにより、制御回路７３は、起動し、絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の第１のスイッチング素子ＳＷ１の制御を開始する。この結果、変圧器７４が励磁され、二次巻線Ｌ２及び補助巻線Ｌ３に電力が供給される。
【００８６】
また、補助巻線Ｌ３に電力が供給されると、補助電源回路７５の第２のスイッチング素子ＳＷ２のコレクタ−エミッタ間が導通される。これにより、補助電源回路７５から、制御回路７３に電力が供給される。
【００８７】
上記のように、起動回路７６は、第３のスイッチング素子ＳＷ３のゲート端子が、アイソレータ９１のコレクタに接続されている為、電流経路が形成される事なく、第３のスイッチング素子ＳＷ３を非導通状態で維持することができる。この構成によると、起動回路７６が停止している間、即ち第３のスイッチング素子ＳＷ３が非導通状態である間に電力損失が発生しない。この結果、起動回路７６の停止時の損失を低減することができる。
【００８８】
またさらに、補助電源回路７５の出力端子に接続された第３の端子Ｔ３を介して、補助電源回路７５から、停止回路８３に第４の直流電圧Ｖ４が供給される。停止回路８３に入力された第４の直流電圧Ｖ４は、第６の抵抗器Ｒ６を介して、第４のスイッチング素子ＳＷ４のベース端子に印加される。第４のスイッチング素子ＳＷ４は、第４の直流電圧Ｖ４によって、エミッタ−コレクタ間が非導通状態になる。この結果、起動回路７６の第２の端子Ｔ２、第５の抵抗器Ｒ５、アイソレータ９１のアノード−カソード間、第４のスイッチング素子ＳＷ４のエミッタ−コレクタ間を通り、ＧＮＤに流れる起動電流ＩＳが無くなる。アイソレータ９１の発光ダイオードＬＥＤに起動電流ＩＳが流れなくなるため、アイソレータ９１のエミッタ−コレクタ間が非導通状態になる。この結果、第３のスイッチング素子ＳＷ３のドレイン−ソース間が非導通状態になり、起動回路７６は、動作を停止する。
【００８９】
上記のように、起動回路７６は、補助巻線Ｌ３に電力が生じた場合、アイソレータ９１のエミッタ−コレクタ間が非導通状態になり、制御回路７３に定電流を供給する定電流回路８１の第３のスイッチング素子ＳＷ３が非導通状態になり、動作を停止する。即ち、起動回路７６は、制御回路７３が起動すると動作を停止する構成である為、電力変換装置２０の動作中に電力を消費し続けることを防ぐことができる。
【００９０】
特に、上記の電力変換装置２０は、待機時の電力損失を抑え、且つ素早く制御回路７３を起動することができる。この為、長い待機時間があり、且つ起動までの時間を短くすることが要望される例えばＭＦＰなどにおいて上記の電力変換装置２０が有用である。また、上記の電力変換装置２０は、電源が１系統しかない場合であっても、適用が可能である。
【００９１】
なお、上記の実施形態では、アイソレータ９１がフォトカプラであると説明したが、この構成に限定されない。アイソレータ９１は、リレースイッチにより構成されていてもよい。
【００９２】
図４は、リレースイッチにより構成されたアイソレータ９１Ａを備える起動回路７６Ａについて説明する為の説明図である。
【００９３】
起動回路７６Ａは、交流電源から得た直流電圧を用いて、制御回路７３に定電流を供給する。起動回路７６Ａは、第１の端子Ｔ１、第２の端子Ｔ２、第３の端子Ｔ３、第４の端子Ｔ４、定電流回路８１、信号絶縁回路８２Ａ、及び停止回路８３を備える。
【００９４】
信号絶縁回路８２Ａは、アイソレータ９１Ａ、第４の抵抗器Ｒ４、及び第５の抵抗器を備える。
【００９５】
アイソレータ９１Ａは、第３のスイッチング素子ＳＷ３に接続された第１の電流経路Ｉ１と、第１の電流経路Ｉ１と絶縁された第２の電流経路Ｉ２とを有し、第２の電流経路Ｉ２に電流が流れた場合に第１の電流経路Ｉ１を導通させる回路である。アイソレータ９１Ａは、リレースイッチにより構成される。
【００９６】
アイソレータ９１Ａは、リレースイッチとして構成される場合、コイル９２と、可動接点及び固定接点を有する接点機構（スイッチ）９３とを備える。
【００９７】
コイル９２は、電流に応じて磁界を発生させる。コイル９２は、第２の電流経路Ｉ２に接続されている。例えば、コイル９２は、一方の端子が第５の抵抗器Ｒ５を介して第２の端子Ｔ２に接続されており、他方の端子が停止回路８３の第４のスイッチング素子ＳＷ４のエミッタに接続されている。
【００９８】
スイッチ９３は、コイル９２により発生した磁界に応じて導通状態と非導通状態とを切り替える。スイッチ９３は、第１の電流経路Ｉ１に接続されている。例えば、スイッチ９３は、可動接点が第４の抵抗器Ｒ４を介して第１の端子Ｔ１に接続されており、固定接点が定電流回路８１の第３のスイッチング素子ＳＷ３のゲートに接続されている。
【００９９】
上記した構成によっても、第２の端子Ｔ２に入力された第２の直流電圧Ｖ２により、第２の端子Ｔ２、第５の抵抗器Ｒ５、アイソレータ９１のコイル９２、第４のスイッチング素子ＳＷ４のエミッタ−コレクタ間を通り、ＧＮＤに流れる起動電流ＩＳが生じる。この結果、アイソレータ９１のコイル９２は、励磁され、磁界を発生させる。アイソレータ９１のスイッチ９３は、コイル９２にから発生した磁界により可動接点が駆動され、固定接点と可動接点とが接触されることにより、アイソレータ９１の第１の電流経路Ｉ１を導通状態にする。これにより、第３のスイッチング素子ＳＷ３のドレイン−ソース間が導通状態になる。このように、アイソレータ９１Ａは、アイソレータ９１と同様の効果を奏することができる。
【０１００】
なお、上記の実施形態では、起動回路７６は、第１の端子Ｔ１及び第２の端子Ｔ２に、直流電圧源７１から供給される電圧の一部が入力される構成として説明したが、この構成に限定されない。起動回路７６は、第２の端子Ｔ２が直流電圧源７１ではない他の電源から電圧の供給を受ける構成であってもよい。
【０１０１】
例えば、電力変換装置２０は、絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ、変圧器、及び制御回路から構成される電源系統を複数備え、他の電源系統から直流電源を受け取り、起動回路７６の第２の端子Ｔ２に供給する構成であってもよい。
【０１０２】
例えば、ＭＦＰに用いられる電力変換装置は、主制御部１９を動作させる為の電源系統をさらに備える。主制御部１９を動作させる為の電源系統では、制御回路内部に起動する為の機能が設けられている場合が多い。この為、起動回路を必要としない。このように、他の電源系統から起動回路７６の第２の端子Ｔ２に直流電源の供給を受けることもできる。
【０１０３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０４】
１…画像形成装置、１１…筐体、１２…原稿台、１３…スキャナ部、１４…自動原稿搬送部、１５…給紙カセット、１６…排紙トレイ、１７…画像形成部、１８…搬送部、１９…主制御部、２０…電力変換装置、７１…直流電圧源、７２…絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ、７３…制御回路、７４…変圧器、７５…補助電源回路、７６…起動回路、８１…定電流回路、８２…信号絶縁回路、８３…停止回路、９１…アイソレータ、９２…コイル、９３…スイッチ、Ｃ１…第１のキャパシタ、Ｃ２…第２のキャパシタ、Ｃ３…第３のキャパシタ、Ｃ４…第４のキャパシタ、Ｃ５…第５のキャパシタ、Ｄ１…第１の整流器、Ｄ２…第２の整流器、Ｄ３…第３の整流器、Ｉ１…第１の電流経路、Ｉ２…第２の電流経路、Ｌ１…一次巻線、Ｌ２…二次巻線、Ｌ３…補助巻線、Ｒ１…第１の抵抗器、Ｒ２…第２の抵抗器、Ｒ３…第３の抵抗器、Ｒ４…第４の抵抗器、Ｒ５…第５の抵抗器、Ｒ６…第６の抵抗器、ＳＷ１…第１のスイッチング素子、ＳＷ２…第２のスイッチング素子、ＳＷ３…第３のスイッチング素子、ＳＷ４…第４のスイッチング素子、Ｔ１…第１の端子、Ｔ２…第２の端子、Ｔ３…第３の端子、Ｔ４…第４の端子、Ｖ１…第１の直流電圧、Ｖ２…第２の直流電圧、Ｖ３…第３の直流電圧、Ｖ４…第４の直流電圧、ＺＤ１…第１のツェナダイオード、ＺＤ２…第２のツェナダイオード。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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