(57)【要約】【課題】  簡単な構成によって冷却ファンの流量を制御できる電源装置を提供する。【解決手段】  駆動系負荷２００及び制御系負荷３００に対する電力供給を行う電源装置１００は、入力電力が供給される１次巻線Ｎ１と、負荷変動のある負荷に対して電力を供給する２次巻線Ｎ２と、冷却ファン５００に電力を供給し２次巻線Ｎ２の負荷電流に応じて冷却ファン５００に供給する電力を変化させる副巻線とＮ３を持つトランス１１２を有する。２次巻線Ｎ２の出力側のインピーダンス成分Ｚを調整することにより副巻線Ｎ３に発生する起電力を調整する。また、２次巻線Ｎ２の出力側に設けられた整流素子の順方向電圧を調整することにより副巻線Ｎ３に発生する起電圧を調整する。【選択図】          図２
2007060770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に対する電力供給を行う電源装置において、
入力電力が供給される１次巻線と、負荷変動のある負荷に対して電力を供給する２次巻線と、冷却ファンに電力を供給し前記２次巻線の負荷電流に応じて該冷却ファンに供給する電力を変化させる副巻線とを持つ変圧器を有することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記２次巻線の出力側のインピーダンス成分を調整することにより前記副巻線に発生する起電力を調整することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記２次巻線の出力側に抵抗及びフェライトビーズの少なくとも一方を挿入して前記２次巻線の出力側のインピーダンス成分を調整することにより前記副巻線に発生する起電力を調整することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項４】
直列接続された抵抗及びコンデンサを前記２次巻線の出力側の整流素子に並列に接続することで前記２次巻線の出力側のインピーダンス成分を調整することにより前記副巻線に発生する起電力を調整することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項５】
前記２次巻線を前記副巻線の内側か外側に巻くことで前記１次巻線に対する前記２次巻線の位置を変更することにより前記１次巻線と前記２次巻線の結合を変化させることで前記副巻線に発生する起電圧を調整することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項６】
前記２次巻線の出力側に設けられた整流素子の順方向電圧を調整することにより前記副巻線に発生する起電圧を調整することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項７】
複数の整流素子を直列接続又は並列接続することによって前記２次巻線の出力側に設けられた整流素子の順方向電圧を調整することで前記副巻線に発生する起電力を調整することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項８】
前記２次巻線と前記副巻線の巻線比を調整することにより前記副巻線に発生する起電圧を調整することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項９】
前記負荷は、駆動系負荷及び制御系負荷の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項１０】
前記変圧器を複数含み、
前記複数の変圧器のうち第１の変圧器の２次巻線は、駆動系負荷に対して電力を供給し、第２の変圧器の２次巻線は、制御系負荷に対して電力を供給することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項１１】
前記副巻線は、さらに駆動系装置用ファン及び制御系装置用ファンの少なくとも一方に電力を供給することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置用の電源ユニットに用いる冷却用ファンの制御が可能な電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機及びファクシミリ装置などの画像形成装置には、一般に装置内を冷却するための冷却ファンが設けられている。この冷却ファンを制御する技術として、負荷に供給する電流を検出し、電流の大きさに応じて冷却ファンの駆動電圧を制御するものが提案されている（特許文献１参照）。また、複数のファンを温度検知によってオン／オフしたりすることにより、最適な風量を確保してかつ、ファンによる消費電力や騒音を最小限に抑えるようにしている（特許文献２参照）。さらに、複数のモーターの動作状況やさらに温度検出の結果を加味してファンの動作を高速・低速を切り替えるというものが提案されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平５−３０８７２９号公報
【特許文献２】特開平８−２７８７５４号公報
【特許文献３】特開平２００４−３０９５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、負荷に供給する電流を検出する手段が必要であるためシステムが複雑となる。また特許文献２に記載の技術では、複数のファンを温度検知する手段が必要であるためシステムが複雑となる。さらに特許文献３に記載の技術では、複数のモーターの動作状況や温度を検出する手段が必要であるためシステムが複雑となる。そして、システムが複雑であると、装置が大規模となり、コストアップや信頼性が低下する要因となる。
【０００４】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構成によって冷却ファンの流量を制御できる電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の電源装置は、負荷に対する電力供給を行う電源装置において、入力電力が供給される１次巻線と、負荷変動のある負荷に対して電力を供給する２次巻線と、冷却ファンに電力を供給し前記２次巻線の負荷電流に応じて該冷却ファンに供給する電力を変化させる副巻線とを持つ変圧器を有する。本発明によれば、２次巻線の負荷電流に応じて冷却ファンの風量を自動的に変化させることができる。よって、簡単な構成によって冷却ファンの風量を制御することができる。したがって、複雑な検知手段やファン制御手段を持たずに、簡単な構成によって、冷却ファンの流量を制御できる電源装置を提供できる。これにより、装置が大規模となり、コストアップや信頼性が低下するという問題が解決される。
【０００６】
本発明の電源装置は、前記２次巻線の出力側のインピーダンス成分を調整することにより前記副巻線に発生する起電力を調整する。本発明によれば、２次巻線の出力側のインピーダンス成分を調整することにより副巻線に発生する起電力を調整できるため、２次巻線の負荷電流に対する冷却ファンの風量変化を調整できる。
【０００７】
本発明の電源装置は、前記２次巻線の出力側に抵抗及びフェライトビーズの少なくとも一方を挿入して前記２次巻線の出力側のインピーダンス成分を調整することにより前記副巻線に発生する起電力を調整する。本発明によれば、２次巻線の出力側に抵抗及びフェライトビーズの少なくとも一方を挿入して２次巻線の出力側のインピーダンス成分を調整することで副巻線に発生する起電力を調整するため、２次巻線の負荷電流に対する冷却ファンの風量変化を調整できる。フィライトビーズを用いる場合、さらにＥＭＥ対策効果も得られる。
【０００８】
本発明の電源装置は、直列接続された抵抗及びコンデンサを前記２次巻線の出力側の整流素子に並列に接続することで前記２次巻線の出力側のインピーダンス成分を調整することにより前記副巻線に発生する起電力を調整する。これによりスパイクノイズ・リンギング対策と２次巻線の負荷電流に対する冷却ファンの風量変化を調整できる。
【０００９】
本発明の電源装置は、前記２次巻線を前記副巻線の内側か外側に巻くことで前記１次巻線に対する前記２次巻線の位置を変更することにより前記１次巻線と前記２次巻線の結合を変化させることで前記副巻線に発生する起電圧を調整する。これにより２次巻線の負荷電流に対する冷却ファンの風量変化を調整できる。
【００１０】
本発明の電源装置は、前記２次巻線の出力側に設けられた整流素子の順方向電圧を調整することにより前記副巻線に発生する起電圧を調整する。これにより２次巻線の負荷電流に対する冷却ファンの風量変化を調整できる。
【００１１】
本発明の電源装置は、複数の整流素子を直列接続又は並列接続することによって前記２次巻線の出力側に設けられた整流素子の順方向電圧を調整することで前記副巻線に発生する起電力を調整する。これにより２次巻線の負荷電流に対する冷却ファンの風量変化を調整できる。本発明の電源装置は、前記２次巻線と前記副巻線の巻線比を調整することにより前記副巻線に発生する起電圧を調整する。これにより２次巻線の負荷電流に対する冷却ファンの風量変化を調整できる。
【００１２】
前記負荷は、駆動系負荷及び制御系負荷の少なくとも一方であることを特徴とする。本発明の電源装置は、前記変圧器を複数含み、前記複数の変圧器のうち第１の変圧器の２次巻線は、駆動系負荷に対して電力を供給し、第２の変圧器の２次巻線は、制御系負荷に対して電力を供給する。前記副巻線は、さらに駆動系装置用ファン及び制御系装置用ファンの少なくとも一方に電力を供給する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡単な構成によって冷却ファンの流量を制御することができる電源装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は画像形成装置１の構成を示す図である。図１に示すように、画像形成装置１は、電源ユニット（電源装置）１００、駆動系負荷２００及び制御系負荷３００を備える。電源ユニット１００は、負荷に対する電力供給を行う電源装置であり、モーターに代表される駆動系負荷２００に電力供給する第１の電源部１１０と、コントローラなどのＣＰＵなどからなる制御系負荷３００に電力供給する第２の電源部１２０から構成される。第１の電源部１１０及び第２の電源部１２０にはスイッチング電源を用いる。
【００１５】
駆動系負荷２００は、ドライブモーター２１０、スキャナモータ２２０及びファン２３０等を含む。駆動系負荷２００については、画像形成装置が画像出力しているときに負荷が大きく、待機状態ではほとんど負荷がなくなる。制御系負荷３００は、コントローラ３１０、画像処理装置３２０及びＦＡＸ３３０等を含む。制御系負荷３００については、待機状態や画像出力中の負荷には大きな差が見られないが、低電力モード（Low-Power Mode）やスリープモード（Sleep Mode）など省エネモードに移行すると負荷電力は小さくなる特徴がある。
【００１６】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る電源装置の具体的な回路構成例を示す図である。電源ユニット１００は、第１の電源部１１０及び第２の電源部１２０を有する。第１の電源部１１０は、フライバックコンバータにて構成され駆動系負荷２００へ電力を供給する。この第１の電源部１１０は、交流電源４００から入力された正弦波交流を全波整流するダイオードブリッジからなる整流回路１１１、コンデンサＣ１、スイッチング素子Ｑ１及びトランス（変圧器）１１２、整流用のダイオードＤ２、Ｄ３、平滑用コンデンサＣ２、Ｃ３、電圧検出回路１１３及び制御回路１１４を備える。
【００１７】
トランス１１２は、入力電力が供給される１次巻線Ｎ１と、負荷変動のある負荷（駆動系負荷２００）に対して電力を供給する２次巻線Ｎ２と、冷却ファン５００に電力を供給し２次巻線Ｎ２の負荷電流に応じて冷却ファン５００に供給する電力を変化させる副巻線Ｎ３とを持つ。スイッチング素子Ｑ１は、例えばパワートランジスタ、ＭＯＳ型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、パワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体素子で構成される。ここでは、スイッチング素子Ｑ１は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴにより構成されている。１次巻線Ｎ１の一方の端子は整流回路１１１の一方の出力端に接続されており、１次巻線Ｎ１の他端の端子はスイッチング素子Ｑ１の端子に接続され、スイッチング素子Ｑ１の端子は、整流回路１１１の他方の出力端に接続されている。２次巻線Ｎ２の出力電圧は電源の制御系にフィードバックされている。電圧検出回路１１３は駆動系負荷２００へ供給する電圧を検出する。制御回路１１４は電圧検出回路１１３の検出結果に応じてスイッチング素子Ｑ１の制御端子を制御する。
【００１８】
ダイオードＤ２は、２次巻線Ｎ２の出力電圧を整流し、平滑用のコンデンサＣ２により平滑されて、駆動系負荷２００に駆動系負荷駆動電圧Ｖoutが供給される。なお、後述するようにダイオードＤ２及びＤ２’を直列接続してもよい。ダイオードＤ３は副巻線Ｎ３の出力電圧を整流し、平滑用コンデンサＣ３により平滑されて、冷却ファン５００に電力供給される。副巻線Ｎ３から整流、または整流・平滑した出力にて冷却ファン５００を駆動することにより、複雑な検知手段やファン制御手段を持たずに、２次巻線の負荷電流に応じて冷却ファンの風量を自動的に変化させることができる。電源ユニット１００の損失量に最適な冷却ファン制御を可能にできる。また、２次巻線Ｎ２の出力側に存在するインピーダンス成分又は見かけ上のインピーダンス成分（Ｚ２）を変更することにより、副巻線Ｎ３に発生する起電圧を調整し、駆動系負荷電流に対するファン風量変化量を調整できる。第２の電源部１２０は第１の電源部１１０のトランス１１２の２次巻線Ｎ２の出力電圧を入力とするＤＣ／ＤＣコンバータで構成され、制御系負荷３００へ電力供給する。
【００１９】
副巻線Ｎ３に発生する起電圧は、２次巻線Ｎ２と副巻線Ｎ３の巻線比を調整することにより調整できる。なお、ファン駆動電圧Ｖfanは副巻線Ｎ３より整流・平滑して供給しているが、一般的にＤＣ用ファン５００はパルス電圧でも駆動が可能で、平滑コンデンサＣ３は必ずしも必要ない。副巻線Ｎ３の出力であるファン駆動電圧Ｖfanは、以下の（１）式のように表わせる。
【００２０】
Ｖfan＝Ｎ３／Ｎ２・Ｖout−Ｖfd3−Ｚ３・Ｉfan＋Ｚ２・Ｉo＋Ｖfd2  ・・・(１)
【００２１】
（１）式において、Ｎ２は副巻線の巻線数、Ｎ３は２次巻線の巻線数、Ｖoutは駆動系負荷駆動電圧、Ｖfd2はダイオードＤ２の順方向電圧、Ｖfd3はダイオード（整流素子）Ｄ３の順方向電圧、Ｚ２は２次巻線Ｎ２の出力側に存在するインピーダンス成分、Ｚ３は副巻線Ｎ３の出力側に存在するインピーダンス成分、Ｉfanはファン駆動電流、Ｉoは駆動系負荷電流をそれぞれ示す。通常、ファン駆動電流Ｉfan、ダイオードＤ３の順方向電圧Ｖfd3は小さいため、ここでは簡単にするため無視できるものとする。よって（１）式は以下の（２）式のように表せる。
【００２２】
Ｖfan＝Ｎ３／Ｎ２・Ｖout＋Ｚ２・Ｉo＋Ｖfd2  ・・・(２)
【００２３】
図３は、ダイオードのＶ・Ｉ特性を示す図である。整流ダイオードＤ２の順方向電圧Ｖfd2は、通常、図３のような特性である。よってダイオードの順方向電圧Ｖfd2の大きなものを選択すると結果としてファン駆動電圧Ｖfanの電圧は上昇する。
【００２４】
図４は、ダイオードの順方向電圧Ｖfの調整方法について説明する図であり、同図（ａ）はダイオードＤ２及びＤ２’を直列に接続した例、同図（ｂ）はダイオードＤ２及びＤ２’を並列に接続した例、同図（ｃ）は順方向電圧が異なるダイオードを用いた例を示す図である。２次巻線Ｎ２の出力側に設けられたダイオードの順方向電圧を調整することにより副巻線Ｎ３に発生する起電圧を調整することができる。図４（ａ）に示すように、複数のダイオードＤ２及びＤ２’を直列接続することによって２次巻線Ｎ２の出力側に設けられた整流素子の順方向電圧を調整することで副巻線Ｎ３に発生する起電力を調整することができる。
【００２５】
例えば整流ダイオードをＤ２及びＤ２’の２個シリーズに接続し、軽負荷時はＶfd＝０．７Ｖ、稼動時負荷時Ｖfd＝１．２Ｖとすると軽負荷時０．７Ｖ×２＝１．４Ｖ、稼動時１．２Ｖ×２＝２．４Ｖとなり、１．０Ｖの差ができる。さらに、インピーダンスＺ２を仮に０．５Ωとして軽負荷時Ｉo＝１．５Ａ、稼動負荷時Ｉo＝１０Ａとると軽負荷時は０．５Ω×１．５Ａ＝０．７５Ｖ、稼動負荷時０．５Ω×１０Ａ＝５．０Ｖとなり、差が４．２５Ｖになる。Ｖｏ＝２５Ｖ、Ｎ３／Ｎ２＝２／１０とすると、（２）式の結果は軽負荷時はＶfanが７．１５Ｖ、稼動負荷時はＶfanが１２．４Ｖとなる。
【００２６】
また、図４（ｂ）に示すように、複数のダイオードＤ２及びＤ２’を並列接続することによって２次巻線Ｎ２の出力側に設けられた整流素子の順方向電圧を調整することで副巻線Ｎ３に発生する起電力を調整することができる。また、同図（ｃ）に示すように、ダイオードの特性として順方向電圧Ｖfの大きいもの又は小さいものを選択することにより、整流素子の順方向電圧Ｖfdを調整することができる。また、２次巻線Ｎ２の出力側のインピーダンス成分を調整することにより副巻線Ｎ３に発生する起電力を調整できるため、これにより２次巻線Ｎ２の負荷電流に対する冷却ファン５００の風量変化を調整できる。
【００２７】
以上(２)式のダイオードＤ２の順方向電圧Ｖfd２も駆動系負荷電流Ｉoに比例するとしてファン電圧Ｖfan＝Ｎ３／Ｎ２・Ｖout +Ｚ’・Ｉoで表すと図６のような関係になる。図６は、駆動系負荷２００の電流とファン速度（風量）の関係を示す図である。ファンの最低風量は、トランス１１２の１次巻線Ｎ１と副巻線Ｎ３の巻線比Ｎ３／Ｎ１により調整する。インピーダンスＺ２の値によって、風量変化の傾きを調整することができる。
【００２８】
図７は、トランス１１２の２次巻線Ｎ２の出力側に存在するインピーダンスＺ２の調整方法を示す図である。２次巻線Ｎ２の出力側に抵抗Ｒを挿入して２次巻線Ｎ２の出力側のインピーダンス成分を調整することにより副巻線Ｎ３に発生する起電力を調整できる。これにより２次巻線Ｎ２の負荷電流に対する冷却ファン５００の風量変化を調整できる。
【００２９】
図８は、トランス１１２の２次巻線Ｎ２の出力側に存在するインピーダンスＺ２の他の調整方法を示す図である。２次巻線Ｎ２側のダイオードのリンギング電流に起因するノイズ対策に使用するフェライトビーズＬなどのインダクタを回路に挿入しても良い。これにより、２次巻線Ｎ２の出力側にフェライトビーズ１１５を挿入して２次巻線Ｎ２の出力側のインピーダンス成分を調整することにより、ＥＭＥ対策効果とファン制御の両方を得ることが可能となる。
【００３０】
図９は、トランス１１２の２次巻線Ｎ２の出力側に存在するインピーダンスＺ２の他の調整方法を示す図である。さらに整流ダイオードＤ２の逆電圧に重畳するスパイクノイズやリンギングを除去するためのＣＲスナバもインピーダンスＺ２として同意であるため、整流ダイオードＤ２と並列にＣＲスナバ回路を追加しても良い。コンデンサＣや抵抗Ｒの定数を調整することにより、インピーダンスＺ２を調整できる。このように、直列接続された抵抗Ｒ及びコンデンサＣを２次巻線Ｎ２の出力側のダイオードＤ２に並列に接続することで２次巻線Ｎ２の出力側のインピーダンス成分を調整することができるため、スパイクノイズ・リンギング対策とファン制御を兼用することが可能である。さらに回路に新たに部品を追加しなくても、トランス１１２の巻線の抵抗成分やリーケージインダクタ成分でも回路上のインピーダンスとしては同意なので、巻線の線形を変更したり、単線をより線にしたりすることで調整が可能である。
【００３１】
図１０は、トランス１１２の断面図であり、同図（ａ）はリーケージインダクタンスＬ１、同図（ｂ）はリーケージインダクタンスＬ２を示す図である。トランスで、透磁率が有限なコアを使うなどの理由で、本来の磁気回路から漏れ出してしまう磁束をリーケージフラックスという。リーケージフラックスは互いの巻き線の相互の結合に関与しないから、等価的にトランス巻き線に直列に意図しないインダクタンスを付加してしまう。これをリーケージインダクタンスという。本発明ではこのリーケージインダクタンスを利用する。
【００３２】
図１０において、参照符号１５１はボビン、１５２はコア、１５３はバリアテープ、１５４は層間テープをそれぞれ示す。リーケージインダクタンスＬ１＜リーケージインダクタンスＬ２の関係がある。１次巻線Ｎ１に対し、２次巻線Ｎ２の巻順を近くしたり、遠くしたりすることにより、１次巻線Ｎ１と２次巻線Ｎ２の結合を変化させてリーケージインダクタンスを変えることにより、トランス１１２の２次巻線Ｎ２の出力側に存在する見かけ上のインピーダンスＺ２を調整することができる。同図（ａ）に示すように、１次巻線Ｎ１と２次巻線Ｎ２の距離が近いとリーケージインダクタンスは小さくなる。同図（ｂ）のように、１次巻線Ｎ１と２次巻線Ｎ２の間に副巻線Ｎ３を挿入し、インダクタンスＬを大きくすることによって、トランス１１２の２次巻線Ｎ２に存在するインピーダンスＺ２を大きくできる。なお、インピーダンスＺ２を調整する方法は、上記の全ての方法を含んでも良いし、複数の方法選択や、１つの方法のみを選択してもよい。
【００３３】
図５は、ファン５００が１２Ｖ駆動ファンの場合のファン駆動電圧Ｖfanとファンの回転数の関係を示す図である。ファン駆動電圧Ｖfanが７Ｖのとき、ファン５００の回転数は２０００ｒｐｍとなり、このときの騒音レベルは２３．４ｄＢとなる。ファン駆動電圧Ｖfanが上昇して１２Ｖになると、ファン５００の回転数は３７００ｒｐｍとなり、このときの騒音レベルは３３．８ｄＢとなる。１２Ｖ駆動時のファンの騒音レベルが３３．８ｄＢに対し７Ｖ駆動時の騒音レベルは２３．４ｄＢと１０．４ｄＢ程度改善できることが分かる。以上のようにダイオードの順方向電圧Ｖfd２およびインピーダンスＺ２を適宜設定することにより、自動的にファン５００の風量／回転数を調整することができる。
【００３４】
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る電源装置の回路図である。電源ユニット６００は、第１の電源部１１０及び第２の電源部１２０を有する。第１の電源部１１０、第２の電源部１２０がそれぞれトランスを持つ場合の例である。すなわち、電源ユニット６００が複数のトランスを持つ場合の例である。駆動系負荷用の第１の電源部１１０は第１の実施形態と同じである。制御系負荷用の第２の電源部１２０についても駆動系と同じフライバックコンバータにて構成されている。
【００３５】
第１の電源部１１０は、交流電源４００から入力された正弦波交流を全波整流するダイオードブリッジからなる整流回路１１１、コンデンサＣ１、スイッチング素子Ｑ１及びトランス（変圧器）１１２、整流用のダイオードＤ２、Ｄ３、平滑用コンデンサＣ２、Ｃ３、電圧検出回路１１３及び制御回路１１４を備える。トランス１１２は、入力電力が供給される１次巻線Ｎ１と、負荷変動のある負荷（駆動系負荷２００）に対して電力を供給する２次巻線Ｎ２と、冷却ファン５０１に電力を供給し２次巻線Ｎ２の負荷電流に応じて冷却ファン５０１に供給する電力を変化させる副巻線Ｎ３とを持つ。
【００３６】
第２の電源部１２０は、交流電源４００から入力された正弦波交流を全波整流するダイオードブリッジからなる整流回路１１１、コンデンサＣ１、スイッチング素子Ｑ１’及びトランス（変圧器）１２２、整流用のダイオードＤ２’、Ｄ３’、平滑用コンデンサＣ２’、Ｃ３’、電圧検出回路１２３及び制御回路１２４を備える。整流回路１１１及びコンデンサＣ１は第１の電源部１１０と共有している。
【００３７】
トランス１２２は、入力電力が供給される１次巻線Ｎ１’と、負荷変動のある負荷（制御系負荷３００）に対して電力を供給する２次巻線Ｎ２’と、冷却ファン５０２に電力を供給し２次巻線Ｎ２’の負荷電流に応じて冷却ファン５０２に供給する電力を変化させる副巻線Ｎ３’とを持つ。１次巻線Ｎ１’の一方の端子は整流回路１１１の一方の出力端に接続されており、１次巻線Ｎ１’の他端の端子はスイッチング素子Ｑ１’の端子に接続され、スイッチング素子Ｑ１’の端子は、整流回路１１１の他方の出力端に接続されている。電圧検出回路１２３は制御系負荷２００へ供給する電圧を検出する。制御回路１２４は電圧検出回路１２３の検出結果に応じてスイッチング素子Ｑ１’の制御端子を制御する。
【００３８】
ダイオードＤ２’は、２次巻線Ｎ２の出力電圧を整流し、平滑用のコンデンサＣ２’により平滑されて、制御系負荷３００に駆動系負荷駆動電圧が供給される。ダイオードＤ３’は、副巻線Ｎ３’の出力電圧を整流し、平滑用コンデンサＣ３’により平滑されて、冷却ファン５０２に電力供給される。副巻線Ｎ３、Ｎ３’に発生する起電圧は、２次巻線Ｎ２、Ｎ２’と副巻線Ｎ３、Ｎ３’の巻線比を調整することにより調整できる。なお、ファン駆動電圧は巻線より整流・平滑して供給しているが、一般的にＤＣ用ファン５０１及び５０２はパルス電圧でも駆動が可能で、平滑コンデンサＣ３及びＣ３’は必ずしも必要でない。
【００３９】
本実施形態においても（２）式と同様に、ファン駆動電流Ｉfan3、Ｉfan3’、Ｖfd３、Ｖfd３’は小さいため、無視できるものとする。ファン５０２のファン駆動電圧Ｖfanの調整については、実施形態１と同様に巻線比Ｎ３’／Ｎ２’と２次巻線の出力側のインピーダンスＺ’にて調整が可能である。ファン５０２も制御系負荷電流によって風量が変わるが、画像形成装置としてみれば、ファン５０１が、画像出力／待機状態で風量が変化するのに対し、ファン５０２は低電力モードやスリープモードなど省エネモードに移行すると風量が変化することになる。これにより、ファンは電源の冷却用として利用するだけでなく、画像形成装置内部ユニットの冷却用とすることが可能となる。本実施形態でも第１実施形態と同様に２次巻線の負荷電流に応じて冷却ファンの風量を自動的に変化させることができる。
【００４０】
次に、本発明の第３の実施形態に係る電源装置について説明する。図１２は、本発明の第３の実施形態に係る電源装置の回路図である。電源ユニット７００は、第１の電源部１１０、第２の電源部１２０、電源用ファン５０１及び電源用ファン５０２を有する。第１の電源部１１０及び第２の電源部１２０がそれぞれトランスを持つ場合の例である。すなわち、電源ユニット７００が複数のトランスを持つ場合の例である。駆動系負荷用の第１の電源部１１０は第１の実施形態と同じである。制御系負荷用の第２の電源部１２０についても駆動系と同じフライバックコンバータにて構成されている。電源ユニット部は、図１１と同一であるが、電源ユニット７００の外部に装置冷却用としてファン５０３及び５０４が追加されている。駆動系装置用ファン５０３は、定着装置やモーターなどの駆動系装置の冷却に利用することができる。また、制御系装置用ファン５０４はコントローラ３１０、画像処理装置３２０などの制御系基板の冷却に利用することが可能である。
【００４１】
第１の電源部１１０は、交流電源４００から入力された正弦波交流を全波整流するダイオードブリッジからなる整流回路１１１、コンデンサＣ１、スイッチング素子Ｑ１及びトランス（変圧器）１１２、整流用のダイオードＤ２、Ｄ３、平滑用コンデンサＣ２、Ｃ３、電圧検出回路１１３及び制御回路１１４を備える。トランス１１２は、入力電力が供給される１次巻線Ｎ１と、負荷変動のある負荷（駆動系負荷２００）に対して電力を供給する２次巻線Ｎ２と、冷却ファン５０１に電力を供給し２次巻線Ｎ２の負荷電流に応じて冷却ファン５０１に供給する電力を変化させる副巻線Ｎ３とを持つ。さらに、副巻線Ｎ３は、電源ユニット７００の外部の駆動系装置を冷却するための駆動系装置用ファン５０３に電力を供給する。
【００４２】
第２の電源部１２０は、交流電源４００から入力された正弦波交流を全波整流するダイオードブリッジからなる整流回路１１１、コンデンサＣ１、スイッチング素子Ｑ１’及びトランス（変圧器）１２２、整流用のダイオードＤ２’、Ｄ３’、平滑用コンデンサＣ２’、Ｃ３’、電圧検出回路１２３及び制御回路１２４を備える。整流回路１１１及びコンデンサＣ１は第１の電源部１１０と共有されている。トランス１２２は、入力電力が供給される１次巻線Ｎ１’と、負荷変動のある負荷（制御系負荷３００）に対して電力を供給する２次巻線Ｎ２’と、冷却ファン５０２に電力を供給し２次巻線Ｎ２’の負荷電流に応じて冷却ファン５０２に供給する電力を変化させる副巻線Ｎ３’とを持つ。さらに副巻線Ｎ３’は電源ユニット７００の外部の制御系装置を冷却するための制御系装置用ファン５０４に電力を供給する。
【００４３】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様に２次巻線の負荷電流に応じて冷却ファンの風量を自動的に変化させることができる。駆動系装置用ファン５０３及び制御系装置用ファン５０４は、各々制御が自立・独立して自動制御されるため、騒音、省エネ対策として別途ファン制御用の装置が必要なくなり、さらに制御用のハーネス類の削減などが図れ、コストや信頼性の面で優れている。なお、低電力モードやスリープモードなどの省エネモードにおいては駆動系負荷２００への電力供給は必要ないため、図１２のように出力オン／オフ信号にて電源を停止させてことが可能であり、結果として電源用ファン５０１及び駆動系装置用ファン５０３への電力供給も停止できるため、省エネモードでの低騒音化を一層図れることになる。以上各実施形態によれば、電源ユニットまたは画像形成装置の損失量に最適でかつ低騒音化、省エネ化を可能とする冷却ファン制御を実現でき、低コスト、低騒音、高信頼性に優れた装置を提供できる。
【００４４】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。尚、電源のコンバータ方式は、フライバックコンバータに限らずフィードフォワードコンバータ、プッシュプルコンバータなど様々なコンバータ方式に適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】画像形成装置１の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る電源装置の具体的な回路構成例を示す図である。
【図３】ダイオードのＶ・Ｉ特性を示す図である。
【図４】ダイオードの順方向電圧Ｖfの調整方法について説明する図である。
【図５】ファン５００が１２Ｖ駆動ファンの場合のファン駆動電圧Ｖfanとファンの回転数の関係を示す図である。
【図６】駆動系負荷２００の電流とファン速度の関係を示す図である。
【図７】インピーダンスＺ２の調整方法を示す図である。
【図８】インピーダンスＺ２の他の調整方法を示す図である。
【図９】インピーダンスＺ２の他の調整方法を示す図である。
【図１０】トランス１１４の断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る電源装置の回路図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る電源装置の回路図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  画像形成装置
１００、６００  電源ユニット
１１０  第１の電源
１２０  第２の電源
２００  駆動系負荷
３００  制御系負荷
１１２、１２２  トランス
１１３、１２３  電圧検出回路
１１４、１２４  制御回路
５００、５０１、５０２、５０３、５０４  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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【図１２】
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