(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の負荷に電力を供給する第一の電源と、
第二の負荷に電力を供給する第二の電源と、
前記第一の電源から前記第一の負荷に電力が供給されて前記第一の負荷が駆動しており、前記第二の電源から前記第二の負荷に電力が供給されて前記第二の負荷が駆動されている第一の状態と、
前記第一の電源から前記第一の負荷に電力が供給されて前記第一の負荷が駆動しており前記第二の電源から前記第二の負荷への電力の供給が停止されて前記前記第二の負荷が停止している第二の状態とで動作することが可能な画像形成装置であって、
前記第二の電源から電力が供給されて駆動する冷却手段であって、前記第一の電源を冷却する冷却手段と、
前記第一の電源から前記第一の負荷に供給される電流を検出する検出手段と、
前記第二の状態において、前記検出手段の検出結果に基づいて前記冷却手段の動作を制御する制御手段と、
外部デバイスが接続される接続部と、
を備え、
前記制御手段は、前記第二の状態において、前記接続部に前記外部デバイスが接続されて前記第一の電源からの電力が前記外部デバイスに供給された場合に、前記検出手段の検出結果に基づき、前記第二の電源から前記冷却手段に電力を供給して前記冷却手段により前記第一の電源を冷却することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第二の状態において、前記接続部に前記外部デバイスが接続されて前記第一の電源からの電力が前記外部デバイスに供給された場合に、前記検出手段の検出結果が所定値を超えると、前記第二の電源から前記冷却手段に電力を供給して前記冷却手段の回転を開始することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第二の状態において前記検出手段の検出結果が所定値を超えた場合に、前記第一の状態における前記冷却手段の回転速度である第一の速度よりも小さい回転速度である第二の速度で、前記冷却手段を回転させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第二の電源から前記冷却手段に電力を供給するために前記第二の電源からの電力を調整して前記冷却手段に供給する第三の電源を備え、
前記制御手段は、前記第一の状態では前記冷却手段が前記第一の速度で回転するように前記第三の電源の電圧を設定し、前記第二の状態で前記冷却手段を回転させる場合には前記冷却手段が前記第二の速度で回転するように前記第三の電源の電圧を設定することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第二の状態において前記検出手段の検出結果が前記所定値を超えた場合に、前記第一の状態における前記第二の電源の出力電圧よりも低い出力電圧で、前記第二の電源を動作させることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第二の状態において前記検出手段の検出結果が前記所定値以下の場合には、前記冷却手段の回転を停止させることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関し、特に、消費電力を抑える動作状態を備えた電子機器の一例としての画像形成装置であって、供給電力切り替え方法を実施する電源装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、駆動手段を備えた電子機器用の電源装置として、次のような電源装置が提供されている。例えばＣＰＵやＡＳＩＣ等の制御手段に対し、比較的低い電圧を供給する第一の直流電源と、モータやソレノイド、冷却ファン等の駆動系手段に対し、比較的高い電圧を供給する第二の直流電源と、の２系統の電圧を出力する電源装置が提供されている。このような電源装置では、商用電源の交流電圧を整流及び平滑した直流電圧が入力されたＡＣ／ＤＣコンバータによって、第一の直流電源から第一の直流電圧を、第二の直流電源から第二の直流電圧をそれぞれ生成する。このような駆動手段を備えた電子機器用の電源装置では、電子機器内に熱がこもり易いため、冷却ファンによって電源装置を冷却することで、安定的な電力供給を維持している。
【０００３】
一方、近年では、電子機器において省エネルギー化の要求が増加し、冷却ファンを含めた電子機器の低消費電力化や電源装置自体の高効率化が求められている。そのため、電子機器の待機時や省電力動作時等では、第二の直流電源と冷却ファンの駆動を停止させて消費電力を抑える構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、電子機器は、待機時や省電力動作時等では、駆動手段を駆動させる必要が無いので、電源装置の温度が低く、冷却ファンを動作させる必要がない状態となっている。
【０００４】
また昨今では、ＵＳＢ規格に代表されるような外部デバイスとの通信手段及び電力供給手段を複数備えた電子機器も多い。外部デバイスとの通信及び電力供給は、上述した省電力動作時にも行われる。接続される外部デバイスによっては、消費される電力が比較的大きなものもある。消費電力が大きい外部デバイスが接続される電子機器の電源装置では、制御系への電力供給を目的とする第一の直流電源においても、電子機器のみならず外部デバイスによって消費される電力も含めた、比較的大電力の供給を求められる。例えば、特許文献１では、省電力動作時に温度検知手段によって高温状態を検知すると、冷却ファンによる冷却を行うために、第二の直流電源を駆動させて比較的大電力の供給を行うように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−０７９１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の電源装置では、電源装置内で発熱した素子から温度検知手段に熱が伝達されるまでに時間の遅れが発生する。そのため、温度検知手段の検知結果に応じて冷却ファンを動作させるか否かを判断するための閾値を、上述した外部デバイス等に供給する電力の急激な変化を考慮して設定する必要がある。しかし、このように閾値を設定すると、熱の伝達の時間の遅れを無視できるほど安定した負荷条件においては、省電力の効果を低下させてしまうことになるおそれがある。また、駆動系が動作しない省電力動作時に冷却ファンが動作すると、冷却ファンの稼働音に起因する電子機器の動作音が聞こえてしまう。
【０００７】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、省電力状態において電力変化が生じない場合には省電力の効果を低下させないようにし、電力変化が生じた場合には電子機器の動作音を抑制しつつ電力状態を変更することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。
【０００９】
（１）第一の負荷に電力を供給する第一の電源と、第二の負荷に電力を供給する第二の電源と、前記第一の電源から前記第一の負荷に電力が供給されて前記第一の負荷が駆動しており、前記第二の電源から前記第二の負荷に電力が供給されて前記第二の負荷が駆動されている第一の状態と、前記第一の電源から前記第一の負荷に電力が供給されて前記第一の負荷が駆動しており前記第二の電源から前記第二の負荷への電力の供給が停止されて前記前記第二の負荷が停止している第二の状態とで動作することが可能な画像形成装置であって、前記第二の電源から電力が供給されて駆動する冷却手段であって、前記第一の電源を冷却する冷却手段と、前記第一の電源から前記第一の負荷に供給される電流を検出する検出手段と、前記第二の状態において、前記検出手段の検出結果に基づいて前記冷却手段の動作を制御する制御手段と、外部デバイスが接続される接続部と、を備え、前記制御手段は、前記第二の状態において、前記接続部に前記外部デバイスが接続されて前記第一の電源からの電力が前記外部デバイスに供給された場合に、前記検出手段の検出結果に基づき、前記第二の電源から前記冷却手段に電力を供給して前記冷却手段により前記第一の電源を冷却することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、省電力状態において電力変化が生じない場合には省電力の効果を低下させないようにし、電力変化が生じた場合には電子機器の動作音を抑制しつつ電力状態を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の電源装置及び画像形成装置の構成を示すブロック図
【図２】実施例１〜３の画像形成装置の構成を示す図
【図３】実施例１の電源装置の回路図
【図４】実施例１の冷却ファンの駆動電圧の設定方法を説明する図
【図５】実施例１の各状態における各部の電圧等を説明する図
【図６】実施例１〜３の各状態間の遷移を説明する図
【図７】実施例２の電源装置及び画像形成装置の構成を示すブロック図
【図８】実施例２の電源装置の回路図
【図９】実施例３の各状態における各部の電圧等を説明する図
【図１０】実施例３の電源装置及び画像形成装置の構成を示すブロック図、スイッチの詳細を説明する図
【図１１】実施例３の各状態における各部の電圧等を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態を、実施例により図面を参照しながら詳しく説明する。
【実施例１】
【００１３】
［画像形成装置のブロック図］
実施例１では、電源装置を備える電子機器として、画像形成装置を用いて説明する。図１は、本実施例の電源装置及び画像形成装置の電力供給システムの主要部分の全体構成を示した図である。商用電源である交流電源１の交流電圧は、画像形成装置１００に供給される。交流電源１は、電源装置である低電圧電源１０１に入力される。低電圧電源１０１は、整流部１０２と、３．３Ｖを出力する第一の電源である直流電源１０３と、２４Ｖを出力する第二の電源である直流電源１０４と、直流電源１０３の出力電流を検出するための検出手段である電流検出部１０８とを有している。整流部１０２は、全波整流回路と一次平滑コンデンサを含み、交流電源１から入力された交流電圧を整流、平滑し、一次直流電圧１０５を出力する。直流電源１０３は、整流部１０２から入力された一次直流電圧１０５から、３．３Ｖの出力電圧１０６を生成する。直流電源１０４は、整流部１０２から入力された一次直流電圧１０５から、２４Ｖの出力電圧１０７を生成する。
【００１４】
直流電源１０３により生成された出力電圧１０６は、第一の負荷であるＣＰＵ１１１、接続部である外部接続回路１１２、画像コントローラ１１３に電源電圧として供給される。電流検出部１０８は、検出した電流値を電圧値に変換した検出結果１１４を、制御手段であるＣＰＵ１１１に出力する。ＣＰＵ１１１は、電流検出部１０８から入力された検出結果１１４に基づいて、ＯＮ／ＯＦＦ信号１１５により直流電源１０４の動作開始（以下、ＯＮとする）又は動作停止（以下、ＯＦＦという）の制御を行う。
【００１５】
また、直流電源１０４により生成された出力電圧１０７は、画像形成装置１００の動作に必要な第二の負荷であるモータやソレノイド、クラッチ等のアクチュエータ１０９に供給される。また、直流電源１０４により生成された出力電圧１０７は、第三の電源である直流電源１１６にも供給される。ここで、直流電源１１６は、低電圧電源１０１や画像形成装置１００内部の冷却を行うための冷却手段である冷却ファン６３０を駆動するための電圧を供給する。ＣＰＵ１１１は、駆動電圧設定信号（以下、単に設定信号とする）１１９を電圧設定部１１８に出力する。電圧設定部１１８は、ＣＰＵ１１１から入力された設定信号１１９に応じて、直流電源１１６から１０Ｖ〜２４Ｖの電圧が出力されるように、直流電源１１６の出力電圧の設定を行う。直流電源１１６は、電圧設定部１１８により設定された１０Ｖ〜２４Ｖの駆動電圧を、冷却ファン６３０に出力する。冷却ファン６３０は、直流電源１１６から入力された駆動電圧に応じた回転速度で回転する。冷却ファン６３０の回転速度は、直流電源１１６から入力された駆動電圧に比例して増加し、駆動電圧が２４Ｖのとき、冷却ファン６３０の動作可能な回転速度の中で最大の回転速度となる。
【００１６】
制御部１１０は、ＣＰＵ１１１と、画像コントローラ１１３と、外部接続回路１１２と、を有している。画像コントローラ１１３は、外部接続回路１１２と接続された、不図示のホストコンピュータ等から送信されてきた画像データを処理し、ＣＰＵ１１１が制御する不図示の画像形成部に信号を出力する。ＣＰＵ１１１は、ＲＯＭ１１１ａに記憶されている各種プログラムを実行し、ＲＡＭ１１１ｂを作業領域として使用しながら、電子写真プロセスを用いた画像形成装置１００を制御する。また、ＣＰＵ１１１は、画像コントローラ１１３から入力された画像データに応じた信号に基づいて画像を形成する。外部接続回路１１２は、ホストコンピュータのような外部機器やＵＳＢデバイス等の複数の外部デバイスとの通信を行う。また、外部接続回路１１２は、低電圧電源１０１により生成された電力を複数の外部デバイスへ供給する機能も有しており、以降、外部接続回路１１２が複数の外部デバイスへ電力供給を行っていると表現する。
【００１７】
［画像形成装置の構成］
次に画像形成装置の構成を説明する。図２は、本実施例の画像形成装置１００の概要を説明する図である。給紙カセット６０１に積載された記録紙６１９は、ピックアップローラ６０２によって給紙カセット６０１から搬送路上に給紙され、給紙ローラ６０３によってレジストレーションローラ６０４に向けて搬送される。更に記録紙６１９は、レジストレーションローラ６０４によって所定のタイミングでプロセスカートリッジ６０５へ搬送される。記録紙６１９を搬送する際には、モータやソレノイド等のアクチュエータ１０９が動作する。
【００１８】
プロセスカートリッジ６０５は、帯電ローラ６０６、現像手段である現像ローラ６０７、クリーニング手段であるクリーナ６０８、及び、図中反時計回り方向に回転する電子写真感光体である感光ドラム６０９で一体的に構成されている。感光ドラム６０９は、帯電ローラ６０６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６１１によって画像信号に基づいた露光が行われる。スキャナユニット６１１内のレーザダイオード６１２から出射されるレーザ光は、回転する回転多面鏡６１３及び反射ミラー６１４を経て、感光ドラム６０９の回転軸方向（以下、主走査方向という）に走査される。また、レーザ光は、感光ドラム６０９の回転により、感光ドラム６０９の回転方向（以下、副走査方向という）に走査される。その結果、感光ドラム６０９の表面上（感光体上）に２次元の潜像が形成される。以上のように形成された感光ドラム６０９上の潜像は、現像ローラ６０７によって現像され、トナー像として可視化される。これらの画像形成時に、回転多面鏡６１３を回転するモータや、感光ドラム６０９や現像ローラ６０７を回転させるためにモータ、ソレノイド、クラッチ等のアクチュエータ１０９が動作する。
【００１９】
感光ドラム６０９上に形成されたトナー像は、転写ローラ６１０によって、レジストレーションローラ６０４から搬送されてきた記録紙６１９上に転写される。記録紙６１９上には、電子写真プロセスの一連の処理によって、未定着のトナー像が形成される。続いて、トナー像が転写された記録紙６１９は、定着手段である定着器６１５に搬送されると加熱、加圧処理され、記録紙６１９上の未定着のトナー像が記録紙６１９に定着される。記録紙６１９は更に中間搬送ローラ６１６、排紙ローラ６１７によって画像形成装置１００の本体外に排出され、一連のプリント動作を終了する。駆動手段であるモータ６１８（図中、Ｍと記載）は、定着器６１５を含む各ユニットに駆動力を与えている。また、定着器６１５及び図１に記載の低電圧電源１０１により画像形成装置１００内の温度が上昇する。ＣＰＵ１１１は、上昇した画像形成装置１００内の温度を低下させるために、冷却ファン６３０（図中、Ｆと記載）を回転させる。
【００２０】
［低電圧電源の構成］
次に、低電圧電源１０１の構成を説明する。図３は、低電圧電源１０１の構成を説明する図である。本実施例では、フライバック型電源と、電流共振型電源の例を説明する。尚、図１で説明した構成と同じ構成には同じ符号を付している。整流部１０２は、全波整流回路２と一次平滑コンデンサ３を有している。また、直流電源１０３は、フライバック型のスイッチング電源、直流電源１０４は電流共振型のスイッチング電源で構成されている。尚、直流電源１０３が電流共振型、直流電源１０４がフライバック型のスイッチング電源であってもよく、本実施例は、どのような型の電源であってもよい。
【００２１】
全波整流回路２は、交流電源１の交流電圧を整流して、全波整流された電圧を一次平滑コンデンサ３に出力する。一次平滑コンデンサ３は、全波整流された電圧を平滑化することで、一次直流電圧１０５を生成する。一次直流電圧１０５は、フライバック型電源である直流電源１０３と、電流共振型電源である直流電源１０４に出力される。
【００２２】
（直流電源１０３）
直流電源１０３は、直列に配置された絶縁トランス３１とＭＯＳ−ＦＥＴのスイッチング素子３２（以下、ＦＥＴ３２という）が、一次平滑コンデンサ３の両端と並列に接続される。絶縁トランス３１は、一次巻線３１ａと二次巻線３１ｂを有している。ＦＥＴ３２は、制御回路３０から制御端子に入力された信号によって、オン又はオフの制御が行われる。絶縁トランス３１の二次巻線３１ｂには、ダイオード３３と平滑コンデンサ３４とからなる整流平滑回路が接続されている。この整流平滑回路は、絶縁トランス３１の二次巻線３１ｂに誘起された電圧（オン／オフ制御されたパルス電圧）を半波整流し平滑して、出力電圧１０６を出力する。
【００２３】
出力電圧１０６は、抵抗３７と抵抗３８によって分圧され、分圧された電圧は、シャントレギュレータ３９のリファレンス端子に入力される。シャントレギュレータ３９は、リファレンス端子が一定の電圧（以下、リファレンス電圧という）になるように、フォトカプラ４１に供給されるカソード端子の出力を変化させる。フォトカプラ４１は、一次側と二次側の絶縁を維持した状態で、シャントレギュレータ３９のカソード端子の出力を、二次側から一次側にフィードバックさせる。また、抵抗４０は、フォトカプラ４１の発光素子であるフォトダイオード４１ｂに流す電流を制限するために接続されている。シャントレギュレータ３９のリファレンス電圧が１．２５Ｖ、抵抗３７、３８の抵抗値がそれぞれ２３ｋΩ、１４ｋΩであるとき、出力電圧１０６は約３．３Ｖになる。
【００２４】
制御回路３０は、フォトカプラ４１の受光素子であるフォトトランジスタ４１ａに流れる電流の大きさに応じて、ＦＥＴ３２によるスイッチング動作のスイッチング周波数を変化させる。ＦＥＴ３２のスイッチング周波数が変化することにより、絶縁トランス３１を介して一次側から二次側に伝送されるエネルギー量も変化する。その結果、直流電源１０３から出力される出力電圧１０６が、一定に制御されることになる。
【００２５】
（直流電源１０４）
一次平滑コンデンサ３の両端には、ＭＯＳ−ＦＥＴのスイッチング素子８、９（以下、ＦＥＴ８、ＦＥＴ９という）の直列回路が接続されている。ＦＥＴ８の制御端子には、制御回路７から信号ＶＱ１ｇｓが入力され、ＦＥＴ９の制御端子には、制御回路７から信号ＶＱ２ｇｓが入力される。ＦＥＴ９には、絶縁トランス１１が並列に接続されている。絶縁トランス１１の一次巻線１１ａは、励磁インダクタンス１２とリーケージインダクタンス１３で等価的に表され、リーケージインダクタンス１３と電流共振コンデンサ１４により直列共振回路が構成されている。また、電圧共振コンデンサ１０がＦＥＴ９に並列に接続されている。
【００２６】
絶縁トランス１１の二次巻線１１ｂは、二相巻かれており、一方は一次巻線１１ａと同相の電圧が発生するように巻かれ、もう一方は一次巻線１１ａとは逆相の電圧が発生するように巻かれている。絶縁トランス１１の二次巻線１１ｂには、ダイオード１５Ａ、ダイオード１５Ｂと、平滑コンデンサ１６とからなる整流平滑回路が接続されている。この整流平滑回路は、絶縁トランス１１の二次巻線１１ｂに誘起された電圧（オン／オフ制御されたパルス電圧）を全波整流平滑して出力電圧１０７を出力する。出力電圧１０７は、抵抗５１と抵抗５２で分圧され、分圧された電圧はシャントレギュレータ１９のリファレンス端子に入力される。シャントレギュレータ１９は、リファレンス端子が一定の電圧になるように、フォトカプラ２１に供給されるカソード端子の出力を変化させる。フォトカプラ２１は、一次側と二次側の絶縁を維持した状態で、シャントレギュレータ１９のカソード端子の出力を二次側から一次側にフィードバックさせ、フィードバックされた電圧は制御回路のＦＢ端子に入力される。また、抵抗２０は、フォトカプラ２１の発光素子であるフォトダイオード２１ｂに流す電流を制限するために挿入されている。シャントレギュレータ１９のリファレンス電圧が２．５Ｖ、抵抗５１、５２の抵抗値がそれぞれ５０ｋΩ、５．８ｋΩであるとき、出力電圧１０７は約２４Ｖになる。
【００２７】
制御回路７は、フォトカプラ２１の受光素子であるフォトトランジスタ２１ａに流れる電流の大きさに応じて、ＦＥＴ８とＦＥＴ９によるスイッチング動作のスイッチング周波数を変化させる。ＦＥＴ８、ＦＥＴ９のスイッチング周波数が変化することにより、絶縁トランス１１の一次側から二次側に伝送されるエネルギー量も変化する。その結果、直流電源１０４から出力される出力電圧１０７が、一定に制御されることになる。
【００２８】
［直流電源１０４のオン又はオフ］
直流電源１０４のオン又はオフについて説明する。直流電源１０４のオン又はオフは、制御部１１０のＣＰＵ１１１によりＯＮ／ＯＦＦ信号１１５の状態を変更することで、制御回路７のＯＮ端子の入力レベルを制御している。制御回路７は、ＯＮ端子がハイレベルになるとオン状態となり、ＦＥＴ８、９のスイッチング動作を行い、ＯＮ端子がローレベルになるとオフ状態となり、ＦＥＴ８、９のスイッチング動作を停止させる。
【００２９】
直流電源１０４をオン状態にする場合、ＣＰＵ１１１はハイレベルのＯＮ／ＯＦＦ信号１１５を出力する。抵抗６０を介してトランジスタ６２のベース端子にハイレベルのＯＮ／ＯＦＦ信号１１５が入力されると、トランジスタ６２にベース電流が流れ、トランジスタ６２はオン状態となる。尚、トランジスタ６２は、ベース端子がＣＰＵ１１１に接続され、エミッタ端子が接地され、コレクタ端子がフォトカプラ６３のフォトダイオード６３ｂのカソード端子に接続されている。
【００３０】
フォトカプラ６３は、二次側にフォトダイオード６３ｂを有している。フォトダイオード６３ｂのカソード端子はトランジスタ６２のコレクタ端子に接続され、アノード端子には、抵抗６１を介して直流電源１０３の出力電圧１０６である３．３Ｖの電圧（以下、３．３Ｖ電源ともいう）が入力されている。これにより、３．３Ｖ電源から抵抗６１により制限された電流がフォトカプラ６３のフォトダイオード６３ｂに流れ、この電流に応じた電流が、フォトカプラ６３のフォトトランジスタ６３ａに流れる。フォトカプラ６３のフォトトランジスタ６３ａに電流が流れると、一次平滑コンデンサ３の両端電圧を抵抗６４、６５により分圧した電圧が、制御回路７のＯＮ端子に入力される。これにより、制御回路７はオン状態となり、ＦＥＴ８、９のスイッチング動作を開始することで、直流電源１０４から２４Ｖの出力電圧１０７が出力される。
【００３１】
直流電源１０４をオフ状態にする場合は、これとは逆にＣＰＵ１１１はローレベルのＯＮ／ＯＦＦ信号１１５を出力する。抵抗６０を介してトランジスタ６２のベース端子にローレベルのＯＮ／ＯＦＦ信号１１５が入力されると、トランジスタ６２がオフ状態となる。これにより、フォトカプラ６３のフォトダイオード６３ｂに電流が流れなくなり、フォトカプラ６３のフォトトランジスタ６３ａもオフ状態となる。これにより、制御回路７のＯＮ端子はローレベルとなり、ＦＥＴ８、９のスイッチング動作が停止されることで、直流電源１０４から２４Ｖの出力電圧１０７が出力されなくなる。
【００３２】
画像形成装置１００は、画像形成動作により、モータやソレノイド等のアクチュエータ１０９が駆動する稼働状態と、次の画像形成動作が開始されるまでアクチュエータ１０９が停止した待機状態との、２つの動作状態を有している。ＣＰＵ１１１は、２つの動作状態（稼働状態、待機状態）に応じて、直流電源１０４のオン又はオフの状態を切り替えている。第一の状態である稼働状態では、モータやソレノイド等のアクチュエータ１０９が駆動されるため、直流電源１０４はオン状態となる。一方、第二の状態である待機状態では、アクチュエータ１０９が駆動されないこと、及び省電力を鑑みて、基本的には直流電源１０４はオフ状態としている。ただし、ＣＰＵ１１１は、待機状態でも動作している直流電源１０３の電流を検出する電流検出部１０８の検出結果１１４に基づいて、待機状態であっても直流電源１０４の状態をオフからオンに切り替えるように制御している。
【００３３】
［電流検出部１０８］
ここで、直流電源１０３の出力端子に構成された電流検出部１０８について説明する。電流検出部１０８は、電流検出抵抗４２と、オペアンプ４３、抵抗４４、４５、コンデンサ４６を有する非反転増幅回路で構成されている。直流電源１０３の出力端子から出力された電流は、ＣＰＵ１１１や、外部接続回路１１２、画像コントローラ１１３に供給され、出力端子４７のＧＮＤ１ラインを経由し、電流検出抵抗４２を介して絶縁トランス３１の二次巻線３１ｂへと帰還する。電流検出抵抗４２の両端（ＧＮＤ１−ＧＮＤ２）は、帰還した電流により、「ＧＮＤ１＞ＧＮＤ２」の電位差を生じ、生じた電位差は帰還電流が大きいほど大きくなる。また、オペアンプ４３の基準電圧はＧＮＤ２に接続されており、オペアンプ４３の出力電圧は、非反転入力端子電圧に対し、抵抗４４、４５の比率により増幅された電圧となる。
【００３４】
そのため、電流検出部１０８の出力は、帰還電流をＩｏ、電流検出抵抗４２の抵抗値をＲ４２、抵抗４４、４５の抵抗値をそれぞれＲ４４、Ｒ４５、電流検出部１０８の出力電圧をＶｉとすると、式（１）で表される。電流検出部１０８の出力電圧Ｖｉは、式（１）に表されるように、電流検出抵抗４２の両端（ＧＮＤ１−ＧＮＤ２）電圧に比例した電圧となる。
Ｖｉ＝（（Ｒ４４＋Ｒ４５）／Ｒ４４）×Ｉｏ×Ｒ４２・・・（１）
この電流検出部１０８の出力電圧Ｖｉは、オペアンプ４３の出力端子からＣＰＵ１１１のＡＤ入力端子に検出結果１１４として出力される。ＣＰＵ１１１は、予め設定された電圧（以下、冷却閾値（所定値）と記す）と、電流検出部１０８の出力電圧Ｖｉとを比較し、直流電源１０４の動作状態（ＯＮ／ＯＦＦ）や、冷却ファン６３０の駆動に用いる直流電源１１６の出力電圧を決定する。
【００３５】
画像形成装置１００が待機状態にあるとき、基本的には直流電源１０４はオフ状態である。この場合、冷却ファン６３０が停止している状態でも、直流電源１０３の温度の上昇は定格温度以下となる。これは、省エネルギー性を考慮し、直流電源１０３により電力供給される各部の電力が、稼働状態よりも低くなるようにしているためである。具体的には、画像形成装置１００が待機状態にあるとき、画像コントローラ１１３は、画像形成処理を行わないために動作停止状態となっている。また、不図示のＵＳＢデバイス等と通信及び電力供給を行う外部接続回路１１２も、画像形成装置１００の待機状態では、画像データ等の受信を行っておらず、直流電源１０３からの供給電力も低くなる。
【００３６】
よって、直流電源１０３の出力電流を検出している電流検出部１０８の出力電圧Ｖｉについて、稼働状態のときの出力電圧Ｖｉと、待機状態のときの出力電圧Ｖｉと、冷却閾値との関係は、
稼働状態の出力電圧Ｖｉ＞冷却閾値＞待機状態の出力電圧Ｖｉ
となる。このようにして、ＣＰＵ１１１は、冷却ファン６３０が停止している状態であっても、直流電源１０４の温度上昇が定格温度以下となるように制御している。
【００３７】
しかし、外部接続回路１１２には、複数の外部デバイスが接続される場合がある。本実施例の画像形成装置１００では、外部接続回路１１２には、ホストコンピュータとの通信に加え、複数のＵＳＢデバイスのホストコントローラ機能も付加されている。ＵＳＢデバイスのホストコントローラ機能は、電力の供給能力が規格化されている。例えば、ＵＳＢ３．０規格では、ＵＳＢホストから最大５．２５Ｖ／９００ｍＡの供給能力が規格化されている。このようなホストコントローラ機能を有する外部接続回路１１２にＵＳＢデバイスが複数接続されている場合、次のような状況となる。即ち、画像形成装置１００が待機状態であっても、不図示の外部ＵＳＢデバイス又は複数のＵＳＢデバイスのホスト端子に接続可能な外部デバイスに対し、同時に電力を供給しなければならない。そのため、複数の外部デバイスが同時に接続された場合には、直流電源１０３の出力電流が増加し、電流検出部１０８の出力電圧Ｖｉと冷却閾値の関係が、
待機状態の出力電圧Ｖｉ＞冷却閾値
という状態になる。このような状態では、ＦＥＴ３２やダイオード３３等の半導体素子の温度が瞬時に上昇する。よって、冷却ファン６３０によって直流電源１０３を即座に冷却する必要がある。
【００３８】
本実施例では、ＣＰＵ１１１に入力された直流電源１０３の電流検出部１０８の出力電圧Ｖｉが冷却閾値を超えた場合、直流電源１０４をオン状態とする。これにより、本実施例では、直流電源１１６を介して冷却ファン６３０に所定の電圧を供給し、直流電源１０３を冷却するようにしている。このような構成とすることで、直流電源１０３の負荷電流が増加する直前の状態までは消費電力を低減した状態を保持することができるとともに、負荷電流が増加した場合には素早く電力供給状態を切り替えることができる。
【００３９】
また、ＣＰＵ１１１は、複数の外部デバイスが接続される等により、待機状態において冷却ファン６３０を駆動する場合には、直流電源１１６の出力電圧が１０Ｖ〜１２Ｖとなるように設定する。これは、冷却ファン６３０の回転速度を低くすることで、待機状態における画像形成装置１００の動作音のレベルを抑制するためである。更に、本実施例では、画像形成装置１００が稼働状態で冷却ファン６３０を駆動する場合には、直流電源１１６の出力電圧が２４Ｖになるように設定している。
【００４０】
［冷却ファンの駆動電圧］
冷却ファン６３０の駆動電圧について、図４、図５を用いて説明する。図４は、冷却ファン６３０の駆動電圧の設定方法を説明する図である。図５は、冷却ファン６３０の駆動電圧の設定に関わる各部の状態を説明する図である。図５（ａ）は、電流検出部１０８の出力電圧Ｖｉと画像形成装置１００の動作状態を示し、冷却閾値を破線で示す。図５（ｂ）は、直流電源１０４のオン又はオフの状態（ＯＮ／ＯＦＦと図示）と画像形成装置１００の動作状態を示す。図５（ｃ）は、直流電源１１６から出力される冷却ファン６３０の駆動電圧と画像形成装置１００の動作状態を示す。図５（ｄ）は、設定信号１１９と画像形成装置１００の動作状態を示す。横軸はいずれも時間を示す。
【００４１】
ＣＰＵ１１１は、画像形成装置１００の動作状態、及び電流検出部１０８の出力電圧Ｖｉに基づいて、図４に示す設定信号１１９のレベルを切り替える。設定信号１１９は、デジタルトランジスタ７１、抵抗７２から構成された電圧設定部１１８に入力される。デジタルトランジスタ７１は、ベース端子に設定信号１１９が入力され、コレクタ端子に抵抗７２、７３を介して直流電源１０４の出力電圧（２４Ｖ）が入力され、エミッタ端子は接地されている。電圧設定部１１８は、直流電源１１６に接続され、直流電源１１６の抵抗７３と合わせてトランジスタ７４のベース電流を制御している。
【００４２】
トランジスタ７４は、直流電源１０４の出力電圧を抵抗７２、７３で分圧した電圧がベース端子に入力され、エミッタ端子に直流電源１０４の出力電圧が入力されている。トランジスタ７４は、コレクタ端子が電流回生用ダイオード７７を介して接地されている。電流回生用ダイオード７７は、カソード端子がトランジスタ７４のコレクタ端子に接続され、アノード端子は接地されている。また、トランジスタ７４のエミッタ端子とコレクタ端子の間には、保護用ダイオード７５が接続されている。詳細には、保護用ダイオード７５のカソード端子はトランジスタ７４のエミッタ端子に接続され、アノード端子はトランジスタ７４のコレクタ端子に接続されている。更に、トランジスタ７４のコレクタ端子は、コイル７６の一端に接続されている。コイル７６の他端はコンデンサ７８の一端に接続されている。コンデンサ７８の他端は接地されている。
【００４３】
直流電源１１６は、直流電源１０４から供給される２４Ｖと、電圧設定部１１８、抵抗７３によってトランジスタ７４がオン又はオフする構成となっている。トランジスタ７４のコレクタ端子にはコイル７６とコンデンサ７８からなる平滑回路が接続されている。また、トランジスタ７４と平滑回路の間には、平滑回路と並列に電流回生用ダイオード７７が配置され、トランジスタ７４には並列にトランジスタ７４の保護用ダイオード７５が配置されている。冷却ファン６３０には、コイル７６とコンデンサ７８からなる平滑回路から出力される電圧が、冷却ファン６３０の駆動電圧として供給される。
【００４４】
［各部の動作］
次に各部の詳細動作について、図５も交えて説明する。まず、画像形成装置１００の稼働状態では、画像形成動作に必要なアクチュエータ１０９等を駆動する必要がある。そのため、図５（ｂ）に示すように、ＣＰＵ１１１は、直流電源１０４をオン状態とする。更にこの状態では、アクチュエータ１０９等を駆動していること、図５（ａ）に示す電流検出部１０８の出力電圧Ｖｉは、所定値より大きい、即ち「Ｖｉ＞冷却閾値」の関係を満たすことから、直流電源１０４及び直流電源１０３の冷却が必要となる。そのため、ＣＰＵ１１１は、図５（ｄ）に示すように、設定信号１１９をハイレベル（Ｈｉと図示）とする。これにより、電圧設定部１１８のデジタルトランジスタ７１はオン状態となり、直流電源１１６のトランジスタ７４のベース端子には、２４Ｖ電源を抵抗７２と抵抗７３で分圧した電圧が入力され、トランジスタ７４をオンさせるために必要なベース電流が流れる。これにより、トランジスタ７４はオン状態となる。設定信号１１９がハイレベルである間、トランジスタ７４はオン状態を保持する。よって、図５（ｃ）に示すように、コイル７６とコンデンサ７８からなる平滑回路を経由した直流電源１１６の出力は２４Ｖとなり、冷却ファン６３０の駆動電圧として、冷却ファン６３０に供給される。２４Ｖの駆動電圧が供給された冷却ファン６３０は、冷却ファン６３０が回転可能な回転速度の中で最大の回転速度（以下、全速と記す）で回転する。
【００４５】
次に、画像形成装置１００がタイミングｔ１で稼働状態から待機状態に移行する。画像形成装置１００の待機状態では、可能な限り消費電力を抑制している。そのため、図５（ｂ）に示すように、タイミングｔ１で画像形成装置１００が待機状態に移行すると、ＣＰＵ１１１は、直流電源１０４をオフ状態にする。この状態では、図５（ａ）に示す電流検出部１０８の出力電圧Ｖｉは、所定値以下、即ち「Ｖｉ≦冷却閾値」の関係を満たし、直流電源１０３は、冷却ファン６３０による冷却を必要としない。そのため、ＣＰＵ１１１は、図５（ｄ）に示すように、設定信号１１９をローレベル（Ｌｏと図示）とする。これにより電圧設定部１１８のデジタルトランジスタ７１はオフ状態となり、直流電源１１６のトランジスタ７４は２４Ｖ電源である直流電源１０４からの出力が抵抗７３を介してベース端子に入力される。
【００４６】
このとき、図５（ｂ）のように直流電源１０４はオフ状態で出力停止状態（ゼロＶ）であるため、トランジスタ７４のエミッタ−ベース間の電位差がほぼゼロＶとなり、デジタルトランジスタ７１をオンするために必要なベース電流を流すことができない。これによりトランジスタ７４はオフ状態となる。設定信号１１９がローレベルである間、トランジスタ７４はオフ状態を保持する。よって、コイル７６とコンデンサ７８からなる平滑回路を経由した直流電源１１６の出力はゼロＶとなり、冷却ファン６３０は停止する。
【００４７】
ここで、画像形成装置１００の待機状態において、タイミングｔ２でＵＳＢデバイス等の複数の外部デバイスが接続された状態になると、図５（ａ）に示す電流検出部１０８の出力電圧Ｖｉは、「Ｖｉ＞冷却閾値」の関係を満たすようになる。待機状態において、複数の外部デバイスが接続された状態を、複数外部デバイス接続状態という。ＣＰＵ１１１は、電流検出部１０８の検出結果１１４に基づき、直流電源１０４をオン状態にする（図５（ｂ））。更に、図５（ｄ）に示すように、ＣＰＵ１１１は、所定の周波数、所定のオン幅のパルス信号（ＰＷＭ信号）である設定信号１１９を、電圧設定部１１８に出力する。尚、本実施例では、ＣＰＵ１１１から出力される設定信号１１９について、周波数を１００ｋＨｚ、デューティ比を５０％のＰＷＭ信号としている。これにより、電圧設定部１１８のデジタルトランジスタ７１は、設定信号１１９に同期してオン又はオフを繰り返す状態となり、直流電源１１６のトランジスタ７４も同様に設定信号１１９に同期してオン又はオフを繰り返す。
【００４８】
ＣＰＵ１１１から出力される設定信号１１９がＰＷＭ信号である間、トランジスタ７４はオン又はオフ状態を繰り返す。このとき、トランジスタ７４のコレクタ電圧は、振幅が２４Ｖ、周波数が１００ｋＨｚ、デューティ比が５０％のパルス電圧となる。尚、ここでは、デジタルトランジスタ７１、トランジスタ７４の動作遅延や、トランジスタ７４のオン抵抗、電流回生用ダイオード７７の順方向電圧を無視している。この結果、コイル７６とコンデンサ７８からなる平滑回路を経由した直流電源１１６の出力は、約１０Ｖ〜１２Ｖとなり、この電圧が冷却ファン６３０の駆動電圧として、冷却ファン６３０に供給される。１０Ｖ〜１２Ｖの駆動電圧が供給された冷却ファン６３０は、第一の速度である全速の回転速度に対し、第二の速度であるおよそ半分の回転速度（以下、半速と記す）で回転する。
【００４９】
［状態遷移］
図６に、本実施例の画像形成装置１００の状態遷移図を示す。尚、図６の状態遷移は、後述する実施例２、実施例３にも適用される。本実施例では、上述してきたように、稼働状態、複数の外部デバイスが接続されていない待機状態（複数外部デバイス未接続状態と図示）、複数の外部デバイスが接続された待機状態の３つの状態が存在する。そして、状態遷移には次のＴ１〜Ｔ３の３つの遷移があり、現在の状態からいずれの状態へも遷移するようにされている。
Ｔ１：待機状態から稼働状態に遷移する。
遷移条件：画像形成に関するデータがホストコンピュータ等から送信される
Ｔ２：稼働状態、又は複数の外部デバイスが接続された待機状態から、省エネルギー効果が最も高い複数の外部デバイスが接続されていない待機状態に遷移する。
遷移条件：Ｖｉ≦冷却閾値
Ｔ３：稼働状態、又は複数の外部デバイスが接続されていない待機状態から、複数の外部デバイスが接続された待機状態に遷移する。
遷移条件：Ｖｉ＞冷却閾値
【００５０】
尚、稼働状態から待機状態への遷移であるＴ２又はＴ３は、いずれも画像形成動作が終了した後に待機状態に遷移する場合の条件である。稼働状態から待機状態に遷移する際に、「Ｖｉ≦冷却閾値」を満たせばＴ２の遷移となり、複数の外部デバイスが接続されていない待機状態へと遷移する。稼働状態から待機状態に遷移する際に、「Ｖｉ＞冷却閾値」を満たせばＴ３の遷移となり、複数の外部デバイスが接続されている待機状態へと遷移する。
【００５１】
複数の外部デバイスが接続された待機状態では、直流電源１０３の負荷電流は、待機状態より大きく、稼働状態よりも小さい。また、直流電源１０４もアクチュエータ１０９等は動作しておらず、負荷電流が小さい。そのため、直流電源１０３及び直流電源１０４ともに、冷却ファン６３０が半速の回転速度であっても十分に冷却できる。また、冷却ファン６３０が半速で回転することで、全速で回転する場合に比べて、画像形成装置１００の動作音のレベルを抑制できるという効果がある。よって本実施例では、待機状態で冷却ファン６３０を動作させる場合の回転速度は半速としている。尚、本実施例では、待機状態における冷却ファン６３０の回転速度を、稼働状態における回転速度の約半分としている。しかし、稼働状態における冷却ファン６３０の動作音に比べて小さい動作音となる回転速度であればよいため、待機状態における冷却ファン６３０の回転速度が半速に限定されるものではなく、以降の実施例についても同様である。
【００５２】
従来は、電力供給の状態を切り替える際の判断を、電源装置の温度検知による検知結果に応じて行っていた。そのため、外部デバイス等に供給する電力によって、急激な電力変化が発生するような電子機器の場合には、熱の伝導の時間遅延を考慮して、比較的低い電力状態からでも、高い電力供給が可能な状態に遷移できるようにしておく必要があった。即ち、温度を検知する手段によって低い温度が検知されていたとしても、高い電力供給が可能な状態へ早めに電力状態を切り替える必要があった。これに対し本実施例では、上述した構成とすることで、外部デバイス等に供給する電力によって、急激な電力変化が発生するような電子機器であっても、次のような効果が得られる。即ち、電流検出部１０８の検出結果に応じて、省エネルギー性を犠牲にすることなくすぐに電力供給状態を変更できる。更には、従来技術に対し待機状態における電子機器の動作音のレベルを抑制することができる。
【００５３】
以上、本実施例によれば、省電力状態において電力変化が生じない場合には省電力の効果を低下させないようにし、電力変化が生じた場合には電子機器の動作音を抑制しつつ電力状態を変更することができる。
【実施例２】
【００５４】
［画像形成装置のブロック図］
図７は実施例２の電源装置である低電圧電源１０１及び画像形成装置１００の電力供給システムの主要部分の全体構成を示したものである。図７において、図１に示した実施例１の回路構成の各部に付した符号と同一符号で示されるものは、同じ機能を有する構成要素を示している。図７は、実施例１で示した図１に比べると、電圧設定部１１８と直流電源１１６が削除され、低電圧電源１０１に電圧設定部１１７が追加され、ＣＰＵ１１１から電圧設定部１１７へ出力される駆動電圧設定信号（以下、設定信号という）１２０が追加されている。また、本実施例では、冷却ファン６３０は、直流電源１０４から駆動電圧を供給されることによって回転する。その他は実施例１の構成と同じ構成である。
【００５５】
［低電圧電源の構成］
図８には、図７における電源装置である低電圧電源１０１の構成を示している。図８において、図３で説明した構成と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。図８において、ＣＰＵ１１１から出力される設定信号１２０は、電圧設定部１１７のＦＥＴ５４のゲート端子に入力される。本実施例では、このＦＥＴ５４のオン／オフ状態によって、直流電源１０４の出力電圧１０７の切り替えを実現している。本実施例の電圧設定部１１７は、シャントレギュレータ１９のリファレンス端子に分圧した電圧を入力するための抵抗５１、５２を含んでいる。本実施例では、直列に接続された抵抗５３とＦＥＴ５４が、抵抗５２に並列に接続されている。
【００５６】
設定信号１２０がハイレベルの場合、ＦＥＴ５４のゲート端子はオン電圧以上となり、ＦＥＴ５４がオン状態となる。これにより、シャントレギュレータ１９のリファレンス端子に入力されていた、出力電圧１０７を抵抗５１と抵抗５２により分圧されていた電圧が、次のような電圧となる。即ち、出力電圧１０７が、抵抗５１と、並列に接続された抵抗５２、５３の合成抵抗とで分圧され、その分圧された電圧が、シャントレギュレータ１９のリファレンス端子に入力される。尚、ここでは、ＦＥＴ５４のオン抵抗を考慮していない。本実施例では、この状態で直流電源１０４の出力電圧１０７が２４Ｖとなるように設定されている。即ち、本実施例では、シャントレギュレータ１９のリファレンス電圧が２．５Ｖ、抵抗５１が５０ｋΩ、抵抗５２が１３ｋΩ、抵抗５３が１０．５ｋΩとしている。これにより、直流電源１０４の出力電圧１０７は、約２４Ｖで一定となるように制御される。
２．５×（５０ｋ＋（１０．５ｋ／／１３ｋ））／（１０．５ｋ／／１３ｋ））＝２４［Ｖ］
尚、「１０．５ｋ／／１３ｋ」は、抵抗５３と抵抗５２が並列に接続されているときの合成抵抗値を表す。
【００５７】
次に、設定信号１２０がローレベルの場合、ＦＥＴ５４のゲート端子はオン電圧以下となり、ＦＥＴ５４がオフ状態となる。これにより、シャントレギュレータ１９のリファレンス端子には、出力電圧１０７を抵抗５１と抵抗５２により分圧した電圧が入力される。この状態において、シャントレギュレータ１９のリファレンス電圧、抵抗５１、５２の抵抗値が、上述した値の場合には、出力電圧１０７は、約１２Ｖで一定となるように制御される。
２．５×（５０ｋ＋１３ｋ）／１３ｋ＝１２［Ｖ］
本実施例では、以上のようにして、直流電源１０４の出力電圧１０７の切り替え、待機状態における冷却ファン６３０の駆動電圧を変更している。
【００５８】
［各部の動作］
図９は、本実施例の冷却ファン６３０の駆動電圧の設定に関わる各部の状態を説明する図であり、図９（ａ）は図５（ａ）に、図９（ｂ）は図５（ｂ）にそれぞれ対応している。図９（ｃ）は、直流電源１０４の出力電圧１０７、即ち、本実施例の冷却ファン６３０の駆動電圧を示す。図９（ｄ）は、ＣＰＵ１１１から電圧設定部１１７に出力される設定信号１２０を示す。以下、図７、図８、図９を参照して本実施例の電源装置及び電力供給システムについて具体的に説明する。尚、本実施例において、実施例１と異なるのは、複数の外部デバイスが接続された待機状態の動作のみである。よって、その他の実施例１と同様の構成、動作については説明を省略し、複数の外部デバイスが接続された待機状態の動作について説明する。また、画像形成装置１００が稼働状態のとき、ＣＰＵ１１１からハイレベルのＯＮ／ＯＦＦ信号１１５が出力され、直流電源１０４はオン状態となっており、かつ、ＣＰＵ１１１からハイレベルの設定信号１２０が出力され、出力電圧１０７は２４Ｖとなっている。更に、画像形成装置１００の待機状態では、ＣＰＵ１１１はローレベルの設定信号１２０を出力しているが、ローレベルのＯＮ／ＯＦＦ信号１１５が出力されており、直流電源１０４はオフ状態となっている。
【００５９】
画像形成装置１００の待機状態であり、タイミングｔ２でＵＳＢデバイス等の複数の外部デバイスが接続された状態になると、図９（ａ）に示す電流検出部１０８の出力電圧Ｖｉは「Ｖｉ＞冷却閾値」の関係となる。ＣＰＵ１１１は、電流検出部１０８の検出結果１１４に基づき、直流電源１０４をオン状態にする（図９（ｂ））。また、このとき、図９（ｄ）に示すように、ＣＰＵ１１１は、ローレベルの設定信号１２０を電圧設定部１１７に出力する。これにより電圧設定部１１７のＦＥＴ５４はオフ状態となり、図９（ｃ）に示すように、直流電源１０４の出力電圧１０７は１２Ｖで一定となるように制御される。１２Ｖの駆動電圧が供給された冷却ファン６３０は、全速の回転速度に対し、およそ半速で回転する。
【００６０】
このように、直流電源１０４の出力電圧１０７を切り替える構成にすると、アクチュエータ１０９等の駆動のために構成された不図示の駆動回路等、直流電源１０４の二次側に接続された抵抗成分による消費電力を低減することができる。本実施例では、外部デバイス等に供給する電力によって、急激な電力変化が発生するような電子機器であっても、冷却ファン６３０の半速動作時の電子機器全体の消費電力を、更に抑制することが可能となる。また、本実施例では、すぐに電力供給状態を変更できる。
【００６１】
以上、本実施例によれば、省電力状態において電力変化が生じない場合には省電力の効果を低下させないようにし、電力変化が生じた場合には電子機器の動作音を抑制しつつ電力状態を変更することができる。
【実施例３】
【００６２】
［画像形成装置のブロック図］
図１０（ａ）は実施例３の電源装置である低電圧電源１０１及び画像形成装置１００の電力供給システムの主要部分の全体構成を示したものである。図１０（ａ）において、図１及び図７に示した回路構成の各部に付した符号と同一符号で示されるものは、同じ機能を有する構成要素を示しており、重複する説明は省略する。図１０（ａ）は、実施例２で示した図７に比べると、外部接続回路１１２への電力供給の構成が変更されている。具体的には、直流電源１０３の出力電圧１０６と外部接続回路１１２の間にダイオード１２１が接続されている。ダイオード１２１は、アノード端子が電流検出部１０８に接続され、カソード端子が外部接続回路１１２に接続されている。また、図１０（ａ）では、図７に比べると、直流電源１０４が外部接続回路１１２に接続されている。直流電源１０４と外部接続回路１１２の間には、直列に配置されたスイッチ１２４とダイオード１２２が接続されている。また、スイッチ１２４には、ＣＰＵ１１１からスイッチ１２４をオン又はオフするための制御信号１２５が入力されている。ダイオード１２２は、カソード端子が外部接続回路１１２に接続され、アノード端子がスイッチ１２４の一端に接続されている。スイッチ１２４の他端は、直流電源１０４に接続されている。このように、本実施例では、外部接続回路１１２は、直流電源１０３と直流電源１０４のどちらからでも電力供給が可能な状態となっている。尚、ダイオード１２１及びダイオード１２２と接続される外部接続回路１１２の電力供給ラインに、符号１２３を付している。
【００６３】
［低電圧電源の構成］
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）における外部接続回路１１２への電力供給の回路構成を示している。図１０（ｂ）には、図１０（ａ）のスイッチ１２４の詳細な回路図を示している。本実施例では、ＦＥＴ２０１のオン又はオフにより、スイッチ１２４のスイッチ動作を実現している。スイッチ１２４は、ＦＥＴ２０１、抵抗２０３、２０４、コンデンサ２０２を有している。ＦＥＴ２０１は、ソース端子に直流電源１０４が接続され、ドレイン端子にダイオード１２２のアノード端子が接続されている。また、ＦＥＴ２０１のソース端子とゲート端子の間には抵抗２０３が接続されている。ＦＥＴ２０１のソース端子とゲート端子の間にはコンデンサ２０２も接続されている。ＦＥＴ２０１のゲート端子には、抵抗２０４を介してＣＰＵ１１１から制御信号１２５が入力されている。
【００６４】
スイッチ１２４のオン状態、オフ状態についてそれぞれ具体的に説明する。ＣＰＵ１１１から出力される制御信号１２５は、ハイインピーダンス又はローレベルのいずれかの状態になる。直流電源１０４の出力電圧１０７が２４Ｖであり、制御信号１２５がハイインピーダンスのとき、抵抗２０３、コンデンサ２０２の時定数回路によって、ＦＥＴ２０１のゲート端子は徐々に出力電圧１０７に等しくなる。これによりＦＥＴ２０１はオフ状態となる。これにより、外部接続回路１１２の電力供給ライン１２３には、ダイオード１２２を介した直流電源１０４からの電力供給が遮断され、ダイオード１２１を介した直流電源１０３の出力電圧１０６が供給される。このとき、ダイオード１２２は直流電源１０３から出力された出力電圧１０６が直流電源１０４に流れ込むことを防止している。
【００６５】
また、制御信号１２５がローレベルのときには、コンデンサ２０２に蓄えられた電荷を、抵抗２０４を介して放電する。これにより、ＦＥＴ２０１のゲート端子に印加される電圧は徐々に低下し、出力電圧１０７を抵抗２０３と抵抗２０４で分圧した電圧まで低下する。これにより、ＦＥＴ２０１はオン状態となる。ＦＥＴ２０１がオン状態となると、電力供給ライン１２３にはダイオード１２２を介して直流電源１０４の出力電圧１０７が供給される。ここで、直流電源１０４の出力電圧１０７と直流電源１０３の出力電圧１０６は「出力電圧１０７＞出力電圧１０６」の関係にある。そのため、ダイオード１２１によって、電力供給ライン１２３に供給された出力電圧１０７が、直流電源１０３に流れ込むことを防止している。その他は、図１０（ａ）に示す構成と同じである。尚、外部接続回路１１２には、不図示のコンバータが構成されており、３．３Ｖ〜５Ｖの入力電圧から５Ｖの電圧を生成して、外部デバイスに供給している。
【００６６】
［各部の動作］
図１１は、本実施例における外部接続回路１１２の電力供給ライン１２３の設定に関する各部の状態を説明する図である。図１１（ａ）は図９（ａ）に対応し、図１１（ｃ）は図９（ｃ）に対応しているため、説明を省略する。図１１（ｂ）は、電力供給ライン１２３に供給される電圧を示し、図１１（ｄ）は、ＣＰＵ１１１の制御信号１２５の状態を示している。本実施例において、実施例２と同様の構成、動作については説明を省略し、異なる動作についてのみ説明する。
【００６７】
画像形成装置１００が稼働状態のとき、図１１（ｄ）に示すように、ＣＰＵ１１１の制御信号１２５はハイインピーダンス（Ｈｉ−Ｚと図示）の状態にある。これにより、図１０（ｂ）に示すスイッチ１２４はオフ状態となる。外部接続回路１１２には、直流電源１０３の３．３Ｖの出力電圧１０６からダイオード１２１の順方向電圧分が低下した電圧が、電力供給ライン１２３を介して供給される（図１１（ｂ））。尚、画像形成装置１００は稼働状態であり、直流電源１０４は２４Ｖの出力電圧１０７を出力している（図１１（ｃ））。タイミングｔ１で画像形成装置１００が待機状態に移行すると、ＣＰＵ１１１は、直流電源１０４をオン状態からオフ状態にする（図１１（ｃ））。また、ＣＰＵ１１１の制御信号１２５はハイインピーダンスの状態となっているため、直流電源１０３の３．３Ｖの出力電圧１０６が、稼働状態から継続してダイオード１２１を介して電力供給ライン１２３に供給される。
【００６８】
画像形成装置１００の待機状態となっているとき、タイミングｔ２でＵＳＢデバイス等の複数の外部デバイスが接続された状態になると、図１１（ａ）に示す電流検出部１０８の出力電圧Ｖｉは「Ｖｉ＞冷却閾値」となる。ＣＰＵ１１１は、電流検出部１０８の検出結果１１４に基づき、直流電源１０４をオン状態とし、かつ設定信号１２０をローレベルとすることで、直流電源１０４の出力電圧１０７が５Ｖとなるようにする（図１１（ｃ））。
【００６９】
ここで、本実施例では、図８で示した電圧設定部１１７の抵抗５２を５０ｋΩ、抵抗５３を６．５ｋΩとしている。尚、抵抗５１は５０ｋΩ、シャントレギュレータ１９のリファレンス電圧は２．５Ｖである。これによりＣＰＵ１１１からの設定信号１２０をローレベルとすれば、出力電圧１０７は約５Ｖで一定となるように制御され、設定信号１２０をハイレベルとすれば、出力電圧１０７は約２４Ｖで一定となるように制御される。
２．５×（５０ｋ＋５０ｋ）／５０ｋ＝５［Ｖ］
２．５×（５０ｋ＋（５０ｋ／／６．５ｋ））／（５０ｋ／／６．５ｋ））＝２４［Ｖ］
ここで、「５０ｋ／／６．５ｋ」は、並列に接続された抵抗５２と抵抗５３の合成抵抗値を示す。
【００７０】
更に、ＣＰＵ１１１は、直流電源１０４をオン状態にするとともに、制御信号１２５をローレベルにする（図１１（ｄ））。これにより、スイッチ１２４のＦＥＴ２０１のゲート端子とソース端子に徐々に電位差が生じ、電力供給ライン１２３の電圧も、図１１（ｂ）に示すようにタイミングｔ２からタイミングｔ４にかけて、徐々に５Ｖまで上昇する。図１１（ｂ）に示すように、電力供給ライン１２３の電圧が徐々に上昇して、タイミングｔ３でダイオード１２１の順方向電圧が確保できなくなると、直流電源１０３の出力電圧１０６の電流供給は遮断される。そして、直流電源１０３に代わって直流電源１０４からの電流供給が開始される。これにより、タイミングｔ３以降、直流電源１０３の電流検出を行っている電流検出部１０８の出力電圧Ｖｉは「Ｖｉ≦冷却閾値」となる。
【００７１】
尚、この状態では、直流電源１０４の出力電圧１０６は５Ｖであるため（図１１（ｃ））、冷却ファン６３０は回転動作を行うことができず、オフ状態である。しかし、上述したように、外部接続回路１１２への電力供給は、直流電源１０３（出力電圧１０６（３．３Ｖ））から直流電源１０４（出力電圧１０７（５Ｖ））に切り替わっている。これにより、直流電源１０３、直流電源１０４ともに冷却を必要としない軽負荷状態になっている。また、本実施例では、直流電源１０４の出力電圧１０６が５Ｖである。これにより、アクチュエータ１０９等の駆動のために構成された不図示の駆動回路等、直流電源１０４の二次側に接続された抵抗成分による消費電力と冷却ファン６３０の消費電力を低減することができる。
【００７２】
よって本実施例では、以上のような構成とすることで、次のような効果が得られる。即ち、外部デバイス等に供給する電力によって、急激な電力増加が発生するような電子機器の場合であっても、従来に比べて電子機器全体の消費電力を更に抑制することが可能であり、かつすぐに電力供給状態を変更できる。更に、本実施例では、冷却ファン６３０を稼働させないため、冷却ファン６３０に起因する電子機器の動作音のレベルを抑制することができる。
【００７３】
以上、本実施例によれば、省電力状態において電力変化が生じない場合には省電力の効果を低下させないようにし、電力変化が生じた場合には電子機器の動作音を抑制しつつ電力状態を変更することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１０３  直流電源
１０４  直流電源
１０８  電流検出回路
１１１  ＣＰＵ
６３０  冷却ファン
【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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