(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
状態に応じて消費する電流量が異なる負荷を有した画像形成装置において、
前記負荷に所定の第１ＤＣ電圧の出力を供給し、大出力電流においては高い変換効率を有するが、小出力電流においては変換効率が低い第１のＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記負荷に所定の第１ＤＣ電圧の出力を供給し、小出力電流においては、第１のＤＣ−ＤＣコンバータより高い変換効率を有する第２のＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記負荷への供給電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段の検知電流に基づいて変換効率の高い方のＤＣ−ＤＣコンバータを選択して前記負荷に接続する選択手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置用電源装置。
【請求項２】
状態に応じて消費する電流量が異なる負荷を有した画像形成装置において、
前記負荷に所定の第１ＤＣ電圧の出力を供給し、大出力電流においては高い変換効率を有するが、小出力電流においては変換効率が低い第１のＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記負荷に所定の第１ＤＣ電圧の出力を供給し、小出力電流においては、第１のＤＣ−ＤＣコンバータより高い変換効率を有する第２のＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記画像形成装置の作動モードの切換手段と、
前記切換手段からのモード信号に基づいて変換効率の高い方のＤＣ−ＤＣコンバータを選択して前記負荷に接続する選択手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置用電源装置。
【請求項３】
前記負荷は、画像形成装置の制御部であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置用電源装置。
【請求項４】
前記負荷の状態が、画像形成装置の作動状態と待機状態とであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置用電源装置。
【請求項５】
前記第１のＤＣ−ＤＣコンバータはＰＷＭ制御型ＤＣ−ＤＣコンバータであり、前記第２のＤＣ−ＤＣコンバータはリニア制御型ＤＣ−ＤＣコンバータであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置用電源装置。
【請求項６】
前記電流検知手段は、ピーク電流、または平均電流のいずれかを検知することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置用電源装置。
【請求項７】
トランスを有するＤＣ電源を有し、前記第１と第２のＤＣ−ＤＣコンバータは、前記トランスの２次側に設けられた複数のタップに夫々接続されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置用電源装置。
【請求項８】
前記第１、第２のいずれかのＤＣ−ＤＣコンバータから前記制御部に第１ＤＣ電圧の出力を供給するとともに、前記画像形成装置の駆動部に所定の第２ＤＣ電圧の出力を供給することを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置用電源装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置用電源装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に関し、特に、画像形成装置における画像形成装置用電源装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置用電源装置は、商用のＡＣ電圧を直流電圧に変換して装置内の各部に供給するものであり、一般に、制御部用の、例えば、５Ｖ直流電圧と、駆動部用の、例えば、２４Ｖ直流電圧に変換して供給する。
【０００３】
図１に従来の画像形成装置用電源装置の回路を示す。
２は１次整流・平滑回路、３は電源制御回路、４はトランス、５、６は２次整流・平滑回路、７は電圧検知回路、８はＤＣ−ＤＣコンバータ、９、１０は平滑コンデンサである。
【０００４】
商用交流電源１から供給された交流電圧は１次整流・平滑回路２で脈流に変換されトランスで電圧変換された後に、２次整流・平滑回路５、６により直流電圧に変換される。電圧検知回路７は２次整流・平滑回路５の第２ＤＣ電圧Ｖ２を検知して検知出力を電源制御回路３にフィードバックする。このフィードバック制御により、２次整流・平滑回路５、６の出力電圧が一定値に保持される。
【０００５】
ＤＣ−ＤＣコンバータ８は、２次整流・平滑回路６の出力電圧を電圧変換して第１ＤＣ電圧Ｖ１を出力する。第２ＤＣ電圧Ｖ２は、例えば、２４Ｖであり、モータ、ソレノイド、ランプ等の駆動部の駆動電圧である。第１ＤＣ電圧Ｖ１は、例えば、５Ｖであり、制御部の駆動電圧である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
メインスイッチがオン状態の画像形成装置は、大きく分けて待機状態と作動状態とをとる。即ち、作動状態においては制御対象が異なることにより制御部が消費する電流の異なる状態があるとともに、待機状態においても省エネルギー状態と称される消費エネルギーの低い状態と比較的高い消費エネルギーの状態とがあるが、比較的大電流が供給される作動状態と、比較的小電流が供給される待機状態に大別される。
【０００７】
ところで、制御部にＤＣ電圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバータは、一般に、最適状態において最高の変換効率を有し、最適状態以外では変換効率が低下する。
【０００８】
従来の画像形成装置用電源装置では、制御部に対して固定した対応関係でＤＣ−ＤＣコンバータが接続され、制御部に駆動電圧を供給していた。このような構成では、高消費電力において最も高い変換効率となるようにＤＣ−ＤＣコンバータが設計されていた。
【０００９】
このために、待機状態等の低消費電力状態においては、変換効率が低くなる設計となっていた。しかるに、画像形成装置のエネルギー消費で問題となるのは主として待機状態におけるエネルギー消費であり、前記した待機状態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの変換効率の低下は、画像形成装置の省エネルギー化上問題となる。
【００１０】
本発明は、従来の画像形成装置用電源装置における前記問題を解決することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記した本発明の目的は下記の発明により達成される。
【００１２】
１．  状態に応じて消費する電流量が異なる負荷を有した画像形成装置において、
前記負荷に所定の第１ＤＣ電圧の出力を供給し、大出力電流においては高い変換効率を有するが、小出力電流においては変換効率が低い第１のＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記負荷に所定の第１ＤＣ電圧の出力を供給し、小出力電流においては、第１のＤＣ−ＤＣコンバータより高い変換効率を有する第２のＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記負荷への供給電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段の検知電流に基づいて変換効率の高い方のＤＣ−ＤＣコンバータを選択して前記負荷に接続する選択手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置用電源装置。
２．  状態に応じて消費する電流量が異なる負荷を有した画像形成装置において、
前記負荷に所定の第１ＤＣ電圧の出力を供給し、大出力電流においては高い変換効率を有するが、小出力電流においては変換効率が低い第１のＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記負荷に所定の第１ＤＣ電圧の出力を供給し、小出力電流においては、第１のＤＣ−ＤＣコンバータより高い変換効率を有する第２のＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記画像形成装置の作動モードの切換手段と、
前記切換手段からのモード信号に基づいて変換効率の高い方のＤＣ−ＤＣコンバータを選択して前記負荷に接続する選択手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置用電源装置。
３．  前記負荷は、画像形成装置の制御部であることを特徴とする前記１または２に記載の画像形成装置用電源装置。
４．  前記負荷の状態が、画像形成装置の作動状態と待機状態とであることを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置用電源装置。
５．  前記第１のＤＣ−ＤＣコンバータはＰＷＭ制御型ＤＣ−ＤＣコンバータであり、前記第２のＤＣ−ＤＣコンバータはリニア制御型ＤＣ−ＤＣコンバータであることを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置用電源装置。
６．  前記電流検知手段は、ピーク電流、または平均電流のいずれかを検知することを特徴とする前記１に記載の画像形成装置用電源装置。
７．  トランスを有するＤＣ電源を有し、前記第１と第２のＤＣ−ＤＣコンバータは、前記トランスの２次側に設けられた複数のタップに夫々接続されることを特徴とする前記１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置用電源装置。
８．  前記第１、第２のいずれかのＤＣ−ＤＣコンバータから前記制御部に第１ＤＣ電圧の出力を供給するとともに、前記画像形成装置の駆動部に所定の第２ＤＣ電圧の出力を供給することを特徴とする前記３〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置用電源装置。
９．  前記１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置用電源装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（１）実施の形態１
図２は本発明の実施の形態１に係る画像形成装置用電源装置の回路図である。本実施の形態に係る画像形成装置用電源装置は、図１に示す従来の画像形成装置用電源装置と同様に、１次整流・平滑回路２、電源制御回路３、トランス４、２次整流・平滑回路５、６、電圧検知回路７及び平滑コンデンサ９、１０を有する。
【００２４】
図１の説明において説明したように、第２ＤＣ電圧Ｖ２は、例えば、２４Ｖの出力であり、モータ、ソレノイド、ランプ等を含む画像形成装置の駆動部を駆動する出力である。第１ＤＣ電圧Ｖ１は、例えば、５Ｖの出力であり、ＣＰＵを初めとする各種ＩＣ、メモリ、その他の回路素子を有する画像形成装置の制御部を駆動する。ＤＣ−ＤＣコンバータ８ａ、８ｂは図４に示すように、前記制御部を構成する各制御基板ＣＲＢに設けられ、図２における１次整流・平滑回路２、電源制御回路３、トランス４及び２次整流・平滑回路５、６からなるＤＣ電源ＥＳの出力を制御基板ＣＲＢに取り込んで制御基板ＣＲＢに設けたＤＣ−ＤＣコンバータ８ａ、８ｂにより電圧変換する構成とすることもできる。
【００２５】
本実施の形態においては、第１ＤＣ電圧Ｖ１を出力するＤＣ−ＤＣコンバータとして、２個のＤＣ−ＤＣコンバータ８ａ、８ｂを設ける。これらのＤＣ−ＤＣコンバータ８ａ、８ｂは第１ＤＣ電圧Ｖ１を出力するものであり、これらコンバータの出力電流（負荷に供給される電流）を検知する電流検知手段１１の検知信号に基づいて切換作動をする選択手段１２により選択されて回路接続される。選択手段１２は電流検知手段１１の検知電流を入力し、検知電流が所定の閾値以上である場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ８ａを選択し、前記閾値未満である場合にはＤＣ−ＤＣコンバータ８ｂを選択して回路接続する。選択手段１２はこのような制御において、サンプリング周期における検知電流のピーク値を検知電流として取り込むが、サンプリング周期内における平均電流を検知電流として取り込んでもよい。
【００２６】
ＤＣ−ＤＣコンバータ８ａは、スイッチング型と称されるＰＷＭ制御により出力制御されるＤＣ−ＤＣコンバータ（以下ＰＷＭ制御型ＤＣ−ＤＣコンバータと言う）であり、ＤＣ−ＤＣコンバータ８ｂは、３端子レギュレータで代表されるリニア制御型と称されるＤＣ−ＤＣコンバータ（以下リニア制御型ＤＣ−ＤＣコンバータと言う）である。
【００２７】
ＰＷＭ制御型ＤＣ−ＤＣコンバータとリニア制御型ＤＣ−ＤＣコンバータは図３に示すような変換効率特性を有する。即ち、ＰＷＭ制御型ＤＣ−ＤＣコンバータは曲線Ａで示す変換効率特性を有し、大出力電流において高い変換効率を有するが、小出力電流では急激に低下するのに対して、リニア制御型ＤＣ−ＤＣコンバータは曲線Ｂで示す変換効率特性を有し、小出力電流においても比較的高い変換効率を有する。
【００２８】
本実施の形態においては、このような２種のＤＣ−ＤＣコンバータの変換効率の違いを利用して、高出力状態のみでなく低出力状態においても高い変換効率が維持されるように画像形成装置用電源装置を構成した。このために実施の形態においては、第１ＤＣ電圧Ｖ１の出力の電流を電流検知手段１１により検知し、検知信号に基づいて大電流においてはＤＣ−ＤＣコンバータ８ａを回路接続し、小電流においてはＤＣ−ＤＣコンバータ８ｂを回路接続している。
【００２９】
画像形成装置の作動状態においては、制御部は多数の制御対象を制御し、その仕事量も大であるので、第１ＤＣ電圧Ｖ１の電流は大きい。これに対して待機状態においては、制御部の制御対象は少なく、その仕事量が少ないので、第１ＤＣ電圧Ｖ１の電流は小である。選択手段１２は画像形成装置の作動時には、ＤＣ−ＤＣコンバータ８ａを回路接続し、待機状態においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ８ｂを回路接続する。
【００３０】
以上説明した本実施の形態により、待機状態のように制御部を除いて大部分の電気部品が非作動状態にあり、第１ＤＣ電圧Ｖ１の出力の電流が少ないときには、ＤＣ−ＤＣコンバータ８ｂを用いて第１ＤＣ電圧Ｖ１を出力させる一方、画像形成時のように、第１ＤＣ電圧Ｖ１の電流が大きいときには、ＤＣ−ＤＣコンバータ８ａを用いて第１ＤＣ電圧Ｖ１を出力させている。
【００３１】
なお、図示のように、ＤＣ−ＤＣコンバータ８ａ、８ｂの入力側及び出力側に切換スイッチＳＷ１、ＳＷ２を備え、選択手段１２が両スイッチＳＷ１、ＳＷ２の切換によりＤＣ−ＤＣコンバータ８ａとＤＣ−ＤＣコンバータ８ｂの選択を行う構成の他に、入力側又は出力側のいずれかに設けたスイッチの切換により前記選択を行うようにしてもよい。
【００３２】
（２）実施の形態２
図５は本発明の実施の形態２に係る画像形成装置用電源装置の回路図である。
【００３３】
本実施の形態においては、選択手段１２がモード切換手段１３からのモード信号ＭＤＳに基づいて作動しＤＣ−ＤＣコンバータ８ａ、８ｂの切換を行う。モード信号は画像形成装置が待機状態にあることを示す待機モード信号又は画像形成装置が作動状態にあることを示す作動モード信号からなり、選択手段１２は、作動モード信号であるモード信号ＭＤＳによりＤＣ−ＤＣコンバータ８ａを選択し、待機モード信号である信号ＭＤＳによりＤＣ−ＤＣコンバータ８ｂを選択する。
【００３４】
（３）実施の形態３
図６は本発明の実施の形態３に係る画像形成装置用電源装置の回路図である。
【００３５】
本実施の形態においては、トランス４の２次側に複数のタップＴ１、Ｔ２を設け、大電流用ＤＣ−ＤＣコンバータ８ａにはタップＴ１から高電圧を供給し、小電流用ＤＣ−ＤＣコンバータ８ｂにはタップＴ２から低電圧を供給する構成にしている。このような構成により、ＤＣ−ＤＣコンバータ８ａ、８ｂがそれぞれ最適状態で作動するので、変換効率が更に向上する。
【００３６】
以上説明した本発明に係る画像形成装置用電源装置は電子写真式の画像形成装置の電源装置を構成し、第１出力Ｖ１は、制御部の電源として用いられ、第２ＤＣ電圧Ｖ２は感光体駆動用モータ、紙搬送用モータ等の各種モータ、読取用光源、書込用光源等の各種光源、ソレノイド、クラッチ等の駆動部の電源として用いられる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明した本発明により、画像形成装置の作動状態及び待機状態のそれぞれにおいて、ＤＣ−ＤＣコンバータが最も高い変換効率で作動するので、待機状態における消費電力を効果的に抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の画像形成装置用電源装置の回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置用電源装置の回路図である。
【図３】ＰＷＭ制御型ＤＣ−ＤＣコンバータとリニア制御型ＤＣ−ＤＣコンバータの変換効率を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態１の変形例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置用電源装置の回路図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る画像形成装置用電源装置の回路図である。
【符号の説明】
１  商用交流電源
２  １次整流・平滑回路
３  電源制御回路
４  トランス
５、６  ２次整流・平滑回路
７  電圧検知回路
８  ＤＣ−ＤＣコンバータ
９、１０  平滑コンデンサ
１１  電流検知手段
１２  選択手段
１３  モード切換手段
【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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