JP2010206941A

JP2010206941A - 電源装置、画像形成装置およびプログラム

Info

Publication number: JP2010206941A
Application number: JP2009049543A
Authority: JP
Inventors: Koichi Azuma; 恒一東; Tomohiro Tarumi; 智宏樽見; Kojiro Suenaga; 幸次郎末永; Hideaki Sano; 秀晃左納
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2010-09-16
Anticipated expiration: 2029-03-03
Also published as: JP5515326B2

Abstract

【課題】電力供給先の消費電力の低下に伴う電源効率の低下を抑制できる電源装置、画像形成装置およびプログラムを得る。
【解決手段】交流電源Ｐから入力される交流電力を全波整流する整流回路ＤＢと、整流回路ＤＢの出力を分岐する分岐配線と、当該分岐配線に設けられたインダクタＬ１，Ｌ２と、当該インダクタＬ１，Ｌ２の出力電流を統合して直流電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ６０Ｂ，６０Ｃと、インダクタＬ１，Ｌ２に対応して設けられ、前記交流電力の平均的な電流が正弦波状となるようにインダクタＬ１，Ｌ２に流れる電流を断続させるトランジスタＱ１，Ｑ２と、を備え、負荷による消費電力が予め定められた電力より大きい場合は、各トランジスタの接続期間の少なくとも一部が重なるように制御し、前記消費電力が前記予め定められた電力以下である場合は、各トランジスタの接続期間が重ならず、かつ連続するように制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電源装置、画像形成装置およびプログラムに関する。

特許文献１には、交流電源を入力として全波整流を行う整流部と、前記整流部の出力から分岐した複数の電流経路と、前記複数の電流経路にそれぞれ設けられた複数のインダクタと、前記複数のインダクタのそれぞれの出力電流を統合して直流電圧を生成する直流電圧生成部と、前記交流電源に流れる平均的な電流が正弦波状となるように、前記複数のインダクタに流れる電流をスイッチングによって制御するスイッチング部とを有する電源装置であって、前記スイッチング部は、前記スイッチングによる制御を、前記複数のインダクタ毎に互いに異なる位相で行うことを特徴とする技術が開示されている。

また、特許文献２には、少なくとも第１のスイッチング手段と所定のデューティ比を有する第１の駆動信号を出力して前記第１のスイッチング手段を駆動する第１の制御駆動回路を有する第１のスイッチングコンバータと、前記第１のスイッチングコンバータと並列に接続された少なくとも第２のスイッチング手段と所定のオン期間を有する第２の駆動信号を出力して前記第２のスイッチング手段を駆動する第２の制御駆動回路を有する第２のスイッチングコンバータと、第１および第２のコンデンサと、前記第１の駆動信号の立ち上がりに同期して前記第１のコンデンサを繰り返し充放電すると共に前記第１のコンデンサを充電する時は前記第２のコンデンサを放電し、前記第１のコンデンサを放電する時は前記第２のコンデンサを充電する充放電回路とから構成され、前記第２の制御駆動回路の第２の駆動信号の出力は、前記第１および第２のコンデンサの電圧を比較し両電圧差の反転に同期して行われるインターリーブ方式スイッチングコンバータが開示されている。

また、特許文献３には、交流電源から入力する交流を全波整流する整流回路と、該整流回路の出力が入力されるトランスの一次巻線と直列に接続したスイッチング素子をオン／オフすることによって前記トランスの二次巻線に誘起される電圧を整流平滑して出力するＤＣ／ＤＣコンバータとからなる直流電源装置において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子を並列に複数設けると共に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流または該電流に比例する電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段によって検出された電流値が予め設定した値より小さいときに、前記複数のスイッチング素子のうち１つを除く他のスイッチング素子をオフのままの非動作状態にする第１の非動作制御手段とを設け、さらに、前記整流回路と前記ＤＣ／ＤＣコンバータとの間にスイッチング素子をオン／オフすることによって力率を改善するＰｏｗｅｒＦａｃｔｏｒＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎ回路（以下、「ＰＦＣ回路」という。）を設け、該ＰＦＣ回路のスイッチング素子を並列に複数設けると共に、前記電流検出手段によって検出された電流値が予め設定した値より小さいときに、前記ＰＦＣ回路の複数のスイッチング素子のうち１つを除いて他のスイッチング素子をオフのまま非動作状態にする第２の非動作制御手段を設けたことを特徴とする技術が開示されている。

さらに、特許文献４には、交流電源から入力する交流を整流する整流回路と、該整流回路から出力される脈流を入力し、その入力電流波形を正弦波に近い波形となるように制御した後整流平滑する力率改善回路と、該力率改善回路から出力される直流電圧を所定の電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた直流電源装置において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流または該電流に比例する電流の値を検出する電流検出手段と、該電流検出手段によって検出された電流値が予め設定した値より小さい時には前記力率改善回路の力率改善動作を停止させる動作停止制御手段と、を備えたことを特徴とする技術が開示されている。

特開２００７−１９５２８２号公報特開平１０−１２７０４９号公報特許３５６８６６６号公報特開平９−２０１０５２号公報

本発明は、電力供給先の消費電力の低下に伴う電源効率の低下を抑制することのできる電源装置、画像形成装置およびプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の電源装置は、交流電源から入力される交流電力を全波整流する整流回路と、前記整流回路の出力を複数に分岐する複数の分岐配線と、前記複数の分岐配線に各々設けられた複数のインダクタと、前記複数のインダクタの各々の出力電流を統合して直流電圧を生成する直流電圧生成回路と、前記複数のインダクタに各々対応して設けられ、前記交流電源から入力される交流電力の平均的な電流が正弦波状となるように前記複数のインダクタに流れる電流を断続させる複数のスイッチング素子と、負荷による消費電力が予め定められた電力より大きい場合は、前記複数のスイッチング素子の接続期間の少なくとも一部が重なるように前記複数のスイッチング素子を制御し、前記消費電力が前記予め定められた電力以下である場合は、前記複数のスイッチング素子の接続期間が重ならず、かつ連続するように前記複数のスイッチング素子を制御する制御手段と、を備えている。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御手段が、さらに、前記消費電力が前記予め定められた電力より小さな値として予め定められた第２の電力以下である場合、前記複数のスイッチング素子の接続期間が重ならず、かつ連続すると共に、前記交流電力のゼロクロスのタイミングを含む予め定められた期間については前記複数のスイッチング素子の全てを切断させるように制御するものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記分岐配線、前記インダクタ、および前記スイッチング素子が２組設けられているものである。

一方、上記目的を達成するために、請求項４に記載の画像形成装置は、請求項１〜請求項３の何れか１項記載の電源装置と、前記電源装置によって生成された直流電圧により、画像情報に基づく画像を記録媒体に形成する形成手段と、を備えている。

さらに、上記目的を達成するために、請求項５に記載のプログラムは、コンピュータを、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電源装置における制御手段として機能させるためのものである。

請求項１、請求項４および請求項５に記載の発明によれば、電力供給先の消費電力の低下に伴う電源効率の低下を抑制することができる、という効果が得られる。

また、請求項２に記載の発明によれば、本発明を適用しない場合に比較して、電力供給先の消費電力の低下に伴う電源効率の低下を、より抑制することができる、という効果が得られる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、前記分岐配線、前記インダクタ、および前記スイッチング素子が３組以上設けられている場合に比較して、より低コストかつ省スペースで、電力供給先の消費電力の低下に伴う電源効率の低下を抑制することができる、という効果が得られる。

実施の形態に係る画像形成装置の正面図である。実施の形態に係る画像形成装置の内部の要部構成を示す概略破断側面図である。実施の形態に係る画像形成装置の電気系の要部構成を示すブロック図である。第１の実施の形態に係る電源回路の構成を示す回路図（一部ブロック図）である。実施の形態に係るインターリーブ動作の説明に供する波形図である。第１の実施の形態に係る電源制御処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。実施の形態に係る通常動作時制御と省電力動作時制御の説明に供する波形図である。第２の実施の形態に係る電源回路の構成を示す回路図（一部ブロック図）である。第２の実施の形態に係る電源制御処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。第２の実施の形態に係るスリープ動作時制御の説明に供する波形図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１には、本実施の形態に係る画像形成装置１０の正面図が示されている。

同図に示すように、この画像形成装置１０は、予め定められた画像読み取り位置に載せられた原稿から画像を読み取り、当該画像を示す画像データを取得するスキャナ１１と、スキャナ１１により取得した画像データや外部装置から取得した画像データ等の各種画像データを用いて画像形成処理を行う装置本体１２と、装置本体１２に記録媒体としての用紙３１（図２も参照。）を供給する給紙装置１３と、操作メニューやメッセージ等の各種情報を表示すると共に表示面に透過型のタッチパネルが一体的に設けられたタッチパネル・ディスプレイ（以下、「ディスプレイ」という。）１４と、画像が形成されて装置本体１２から排出された用紙３１を保持する排出トレイ３９と、を有している。

次に、図２を参照して、装置本体１２の内部構成を説明する。

同図に示すように、本実施の形態に係る装置本体１２は、電子写真方式により用紙３１に対して画像形成処理を行う画像形成エンジン部１５を備えている。

本実施の形態に係る画像形成エンジン部１５はフルカラータイプのものであり、４個の画像形成ユニット２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋを備えている。これら画像形成ユニット２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋは中間転写体ベルト１８の長手方向に沿って予め定められた間隔で配置されている。中間転写体ベルト１８は複数のローラに張架され、予め定められた速度で図２の矢印Ｅ方向に搬送される無端ベルト状とされている。

画像形成ユニット２０Ｙはイエロー（Ｙ）に、画像形成ユニット２０Ｍはマゼンタ（Ｍ）に、画像形成ユニット２０Ｃはシアン（Ｃ）に、画像形成ユニット２０Ｋはブラック（Ｋ）に、各々対応しており、各々対応する色の画像を形成するものとされている。なお、図２では、符号の末尾に対応する色を示すアルファベット（Ｙ／Ｍ／Ｃ／Ｋ）を付与して示すが、以下では、特に色を区別しない場合、この符号末尾のアルファベットを省略して説明する。

画像形成ユニット２０には、図２の矢印Ｆ方向へ予め定められた回転速度で回転駆動する円筒状の感光体ドラム２２が配設されている。また、各感光体ドラム２２の周囲には感光体ドラム２２の表面を一様に帯電させる帯電器２４が配置されている。この帯電器２４による感光体ドラム２２への帯電が一連の画像形成工程の初段階となる。さらに、各感光体ドラム２２の回転方向に沿って帯電器２４より下流側には、帯電器２４により一様に帯電された感光体ドラム２２の軸線方向に、所望の画像に基づく光ビームを照射し、感光体ドラム２２上に静電潜像を形成するＲＯＳ（Raster Output Scanner）２６が配置されている。

また、各感光体ドラム２２の周囲には、感光体ドラム２２の回転方向に沿ってＲＯＳ２６よりも下流側に、感光体ドラム２２上に形成された静電潜像をそれぞれが受け持つ色（イエロー／マゼンタ／シアン／ブラックの何れか）のトナーによって現像してトナー像を形成させる現像器２８が配設されている。この現像器２８の下流側に中間転写体ベルト１８との接触点が位置しており、中間転写体ベルト１８を感光体ドラム２２とで挟持するように第１の転写器２９が配設されている。第１の転写器２９は、予め定められた電圧が印加されて感光体ドラム２２上のトナー像を中間転写体ベルト１８に転写するものである。

各感光体ドラム２２上に形成された互いに異なる色のトナー像は、中間転写体ベルト１８のベルト面上で、互いに重なり合うように（同じ領域に）中間転写体ベルト１８に各々転写される。これにより、中間転写体ベルト１８上にフルカラーのトナー像が形成される。なお、本実施の形態では、このようにして４色のトナー像が重ねて転写されたトナー像を「最終トナー像」と言う。

中間転写体ベルト１８の感光体ドラム２２からのトナー像転写位置よりも搬送方向（図２の矢印Ｅ方向）下流側には、一対のローラからなる第２の転写器３４が配設されている。この第２の転写器３４における各ローラの間には、給紙装置１３の給紙トレイからピックアップロールによって取り出され、複数の搬送ローラにより搬送されてきた用紙３１が挟持されるようになっており、この挟持搬送によって中間転写体ベルト１８から用紙３１へ最終トナー像が転写される構成となっている。

最終トナー像が転写された用紙３１は、互いに対向配置された加圧ローラと加熱ローラからなる定着器３６の各ローラ間のニップ部に搬送されて加熱定着が施される。これにより、最終トナー像が用紙３１に定着されて、用紙３１上に所望の画像（カラー画像）が形成される。画像が形成された用紙３１は定着器３６の用紙搬送方向下流側に配置された一対の排紙ローラ３８によって排出トレイ３９へ排出される。

次に、図３を参照して、画像形成装置１０の電気系の要部構成を説明する。

画像形成装置１０は、装置全体の動作を司るＣＰＵ（中央処理装置）４０と、各種プログラムの実行時におけるワークエリア等として用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）４１と、各種プログラムや各種パラメータ等が予め記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）４２と、各種情報を記憶するフラッシュメモリ４３と、ディスプレイ１４に対する各種情報の表示のための制御を行うディスプレイドライバ４４と、ディスプレイ１４へのタッチ操作を検出する操作入力検出部４６と、を備えている。

また、画像形成装置１０は、スキャナ１１による光学的な画像の読み取り動作を制御するスキャナドライバ５０と、画像形成エンジン部１５の各部を制御する画像形成エンジン制御部５４と、給紙装置１３による用紙３１の搬送動作を制御する給紙装置制御部５６と、電力によって作動する各部に対して対応する電圧の電力を供給する電源回路６０と、電源回路６０の作動を制御する電源制御部５８と、を備えている。

ＣＰＵ４０、ＲＡＭ４１、ＲＯＭ４２、フラッシュメモリ４３、ディスプレイドライバ４４、操作入力検出部４６、スキャナドライバ５０、画像形成エンジン制御部５４、給紙装置制御部５６、および電源制御部５８は、システムバスＢＵＳを介して相互に接続されている。従って、ＣＰＵ４０は、ＲＡＭ４１、ＲＯＭ４２、フラッシュメモリ４３へのアクセスと、ディスプレイドライバ４４を介したディスプレイ１４への各種情報の表示と、スキャナドライバ５０を介したスキャナ１１の作動の制御と、画像形成エンジン制御部５４を介した画像形成エンジン部１５の各部の作動の制御と、給紙装置制御部５６を介した給紙装置１３の各給紙トレイに格納された用紙３１の搬送動作の制御と、電源制御部５８を介した電源回路６０から各部への電力供給の制御と、を各々行うことができる。また、ＣＰＵ４０は、ディスプレイ１４に対するユーザのタッチ操作による操作指示と、スキャナドライバ５０を介してスキャナ１１により読み取った原稿のサイズと、を各々把握することができる。

ところで、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、電源回路６０によって電力が供給される負荷が、機械的な動作を伴わず、主として他の部位の作動の制御を行う制御系負荷と、機械的に作動する駆動系負荷との２種類に大別される。例えば、画像形成エンジン制御部５４、給紙装置制御部５６等は制御系負荷に該当し、用紙３１を搬送する各種ローラを回転駆動させるモータ類は駆動系負荷に該当する。そして、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、これらの種類別に異なる電圧の電力が電源回路６０によって生成され、制御系負荷および駆動系負荷の各々に対して個別に供給される。

また、本実施の形態に係る画像形成装置１０には、電源回路６０から供給されて消費される電力を通常動作時より低減させる省電力動作モードが電力の低減の度合い別に複数設けられている。本実施の形態に係る画像形成装置１０では、当該省電力動作モードとしてスタンバイ・モードおよびスリープ・モードの２種類の動作モードが用意されている。

ここで、上記スタンバイ・モードは、通常動作時の動作モードであるラン・モードに対して、駆動系負荷への給電の停止、ディスプレイ１４による表示の停止、定着器３６における加熱ローラの温度のラン・モード時より低い予め定められた温度への低下等を行う動作モードであり、上記スリープ・モードは、スキャナ１１の画像読み取り位置への原稿の載せ置きの監視、ディスプレイ１４に対するユーザによる操作の監視、外部装置からの画像形成すべき画像を示す画像データ（所謂プリント・ジョブ）の受信の監視等の監視のみを行う動作モードである。従って、スタンバイ・モードはラン・モードより消費電力が低く、さらに、スリープ・モードはスタンバイ・モードより消費電力が低い動作モードである。

次に、図４を参照して、本実施の形態に係る電源回路６０の構成を説明する。

同図に示すように、本実施の形態に係る電源回路６０は、商用電源Ｐから供給される交流電圧（一例として１００Ｖの交流電圧）を全波整流する整流回路ＤＢと、当該整流回路ＤＢの出力端子に接続され、商用電源Ｐから供給される入力電流の高調波を低減しながら直流電圧を平滑して出力するインターリーブ方式の力率改善回路６０Ａと、を備えている。

ここで、力率改善回路６０Ａの出力端子には、力率改善回路６０Ａから入力された直流電圧を前述した制御系負荷に対応する直流電圧（本実施の形態では、５Ｖ）に変換して当該制御系負荷に出力するＤＣ／ＤＣコンバータ６０Ｂと、力率改善回路６０Ａから入力された直流電圧を前述した駆動系負荷に対応する直流電圧（本実施の形態では、２４Ｖ）に変換して当該駆動系負荷に出力するＤＣ／ＤＣコンバータ６０Ｃとが接続されている。

本実施の形態に係る力率改善回路６０Ａは、整流回路ＤＢのプラス側出力端子を２つに分岐した各分岐配線に対してインダクタＬ１およびインダクタＬ２の２つのインダクタを備えている。すなわち、インダクタＬ１およびインダクタＬ２の各々の一方の端子は整流回路ＤＢのプラス側出力端子に接続されている。

また、インダクタＬ１の他方の端子はダイオードＤ１のアノードに接続されると共に、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ（以下、「トランジスタ」という。）Ｑ１のドレインに接続されている。これに対し、インダクタＬ２の他方の端子はダイオードＤ２のアノードに接続されると共に、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ（以下、「トランジスタ」という。）Ｑ２のドレインに接続されている。

一方、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２の各々のソースは整流回路ＤＢのマイナス側出力端子に接続されており、トランジスタＱ１のゲートはスイッチＳ１を介して電源制御部５８に接続され、トランジスタＱ２のゲートはスイッチＳ２を介して電源制御部５８に接続されている。

また、ダイオードＤ１およびダイオードＤ２の各々のカソードはＤＣ／ＤＣコンバータ６０ＢおよびＤＣ／ＤＣコンバータ６０Ｃに接続されている。さらに、ダイオードＤ１およびダイオードＤ２の各々のカソードと整流回路ＤＢのマイナス側出力端子との間には、電解コンデンサ（以下、「コンデンサ」という。）Ｃ１と、抵抗器Ｒ２および抵抗器Ｒ３の直列回路（分圧回路）と、が並列に接続されている。また、抵抗器Ｒ２および抵抗器Ｒ３の接続点は分岐されて電源制御部５８に接続されている。

本実施の形態に係る電源制御部５８は、抵抗器Ｒ２および抵抗器Ｒ３の接続点における分圧電圧を当該電源制御部５８の内部で生成した三角波と比較してトランジスタＱ１およびトランジスタＱ２の各ゲートに印加する電圧を個別に制御する。

本実施の形態に係る力率改善回路６０Ａでは、トランジスタＱ１がオン状態となっているときにインダクタＬ１にエネルギーを蓄積し、トランジスタＱ１がオフ状態となっているときに当該蓄積したエネルギーを出力電流としてダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１に供給する一方、トランジスタＱ２がオン状態となっているときにインダクタＬ２にエネルギーを蓄積し、トランジスタＱ２がオフ状態となっているときに当該蓄積したエネルギーを出力電流としてダイオードＤ２を介してコンデンサＣ１に供給する。このようにコンデンサＣ１に対して各インダクタＬ１，Ｌ２から出力電流を供給することで力率改善回路６０Ａの出力端子には直流電圧が生成される。また、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２の各々のオン／オフのデューティ比を調整することにより、力率改善回路６０Ａの出力端子に生成される直流電圧を昇圧する。

このように、本実施の形態に係る力率改善回路６０Ａでは、インダクタＬ１を流れる電流経路およびインダクタＬ２を流れる電流経路の２つの経路を形成しているため、これら２つの電流経路の各々を流れる電流Ｉ１，Ｉ２の大きさが減少するので、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２として定格電流の小さなものが用いられる。

また、電源制御部５８では、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２のゲートに印加する電圧を制御して、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２のスイッチングの位相を相互にずらす、所謂インターリーブ動作を行う。そして、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２をインターリーブ動作させる際のスイッチングは、商用電源Ｐから整流回路ＤＢに供給される電力の入力電圧値が正から負へ、負から正へと反転するゼロクロス点を基準として行う。

これによって、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２のスイッチングのタイミングが商用電源Ｐからの入力電圧のゼロクロス点に同期される。これにより、商用電源Ｐから整流回路ＤＢへの入力電力の位相と共に、商用電源Ｐから整流回路ＤＢへの入力電流Ｉ３の波形が調整され、一例として図５に示されるように、当該入力電流Ｉ３のリップル成分ΔＩが低減される結果、電源回路６０において発生する高調波ノイズが低減され、インターリーブ動作を行わない場合に比較して電源効率が向上される。

ところで、本実施の形態に係る電源制御部５８は、通常の画像形成時（ラン・モードとなっている時）には、一例として図５に示すように、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２のオン状態となる期間の少なくとも一部（図５に示す例では、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２のオン状態となる期間の全部）が重なるように各トランジスタＱ１，Ｑ２を制御（以下、「通常動作時制御」という。）する。

しかしながら、このようなインターリーブ動作では、画像形成装置１０において設定されている動作モードが、駆動系負荷が作動せず、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０Ｂにより生成される電力のみで作動可能なスタンバイ・モードやスリープ・モードである場合においても、力率改善回路６０ＡにおけるインダクタＬ１およびインダクタＬ２の双方に通電されるため、これらの省電力動作モードが設定されているときには、必ずしも電源効率が高いとは言えない。

そこで、本実施の形態に係る電源制御部５８では、設定されている動作モードが省電力動作モードである場合には、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２のオン状態となる期間が重ならず、かつ連続するように各トランジスタＱ１，Ｑ２を制御（以下、「省電力動作時制御」という。）する。

次に、図６を参照して、本実施の形態に係る画像形成装置１０の作用として、本発明に特に関係する電源制御部５８の作用を説明する。なお、図６は、電源制御部５８によって実行される電源制御処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、当該プログラムはＲＯＭ４２に予め記憶されている。

同図のステップ１００では、画像形成装置１０に設定されている動作モードをＣＰＵ４０から取得し、次のステップ１０２にて、取得した動作モードが省電力動作モード（スタンバイ・モードまたはスリープ・モード）であるか否かを判定して、否定判定となった場合はステップ１０４に移行し、前述した通常動作時制御の実行を開始した後にステップ１０８に移行する。

一方、上記ステップ１０２において肯定判定となった場合にはステップ１０６に移行し、前述した省電力動作時制御の実行を開始した後にステップ１０８に移行する。

ステップ１０８では、この時点で設定されている動作モードをＣＰＵ４０から取得し、次のステップ１１０にて、取得した動作モードが、それまでの動作モードから変更されたか否かを判定し、肯定判定となった場合は上記ステップ１０２に戻る一方、否定判定となった場合にはステップ１１２に移行する。

ステップ１１２では、電源回路６０の制御を終了するタイミングとして予め定められたタイミングが到来したか否かを判定し、否定判定となった場合は上記ステップ１０８に戻る一方、肯定判定となった時点でステップ１１４に移行する。なお、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、上記予め定められたタイミングとして、画像形成装置１０の不図示のメイン・スイッチがオフ状態とされたタイミングを適用しているが、これに限らず、当該タイミングに加えて、用紙詰まり等の何らかの異常によって画像形成動作が停止されたタイミング、ユーザによって画像形成処理の実行を強制的に停止する指示入力が行われたタイミング等の他のタイミングの単独または複数の組み合わせを適用してもよい。

ステップ１１４では、上記ステップ１０４の処理によって開始された通常動作時制御、または上記ステップ１０６の処理によって開始された省電力動作時制御を停止し、その後に本電源制御処理プログラムを終了する。

図７（Ａ）には、本電源制御処理プログラムのステップ１０４の処理によって実行が開始される通常動作時制御の実行時における電流Ｉ１〜Ｉ３の推移の一例が示されており、図７（Ｂ）には、本電源制御処理プログラムのステップ１０６の処理によって実行が開始される省電力動作時制御の実行時における電流Ｉ１〜Ｉ３の推移の一例が示されている。

図７（Ａ）に示されるように、通常動作時制御が実行されている場合には、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２のオン状態となる期間の全部が重なるように各トランジスタＱ１，Ｑ２が制御される結果、インダクタＬ１が設けられた電流経路を流れる電流Ｉ１およびインダクタＬ２が設けられた電流経路を流れる電流Ｉ２もまた、全ての期間において重なることとなる。なお、このとき、商用電源Ｐから整流回路ＤＢへの入力電流Ｉ３の波形が調整されて当該入力電流Ｉ３のリップル成分ΔＩが低減される結果、インターリーブ動作を行わない場合に比較して電源効率が向上されることは前述した通りである。

これに対し、図７（Ｂ）に示されるように、省電力動作時制御が実行されている場合には、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２のオン状態となる期間が重ならず、かつ連続するように各トランジスタＱ１，Ｑ２が制御される結果、電流Ｉ１および電流Ｉ２もまた、流れる期間が重ならず、かつ連続することとなる。

このように、省電力動作時制御が実行されている場合には、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２が同時にオン状態となる期間がないため、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２が連続的にオン状態とされる通常動作時制御が実行されている場合に比較して、力率改善回路６０Ａにおける電力損失が低減される結果、通常動作時制御が実行されている場合より、電源効率が向上される。

また、省電力動作時制御が実行されている場合には、オン状態とされるトランジスタがトランジスタＱ１およびトランジスタＱ２の２つに分散されるので、当該トランジスタによる温度上昇が抑制される結果、空冷用のファンが設けられている場合の当該ファンの駆動期間が短縮されたり、当該ファンが長寿命化されたりする。

なお、この場合、力率改善回路６０ＡからＤＣ／ＤＣコンバータ６０Ｂに供給される電力は、コンデンサＣ１がインダクタＬ１およびインダクタＬ２から交互に供給された電流による電力となるが、制御系負荷に電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ６０Ｂの電力負荷は小さいため、当該交互に供給された電流による電力でも十分賄える。

以上詳細に説明したように、本実施の形態では、交流電源から入力される交流電力を全波整流する整流回路（ここでは、整流回路ＤＢ）と、前記整流回路の出力を複数に分岐する複数の分岐配線と、前記複数の分岐配線に各々設けられた複数のインダクタ（ここでは、インダクタＬ１，Ｌ２）と、前記複数のインダクタの各々の出力電流を統合して直流電圧を生成する直流電圧生成回路（ここでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０Ｂ，６０Ｃ）と、前記複数のインダクタに各々対応して設けられ、前記交流電源から入力される交流電力の平均的な電流が正弦波状となるように前記複数のインダクタに流れる電流を断続させる複数のスイッチング素子（ここでは、トランジスタＱ１，Ｑ２）と、を備え、負荷による消費電力が予め定められた電力（ここでは、スタンバイ・モードである場合の消費電力）より大きい場合は、前記複数のスイッチング素子の接続期間の少なくとも一部（ここでは、全部）が重なるように前記複数のスイッチング素子を制御し、前記消費電力が前記予め定められた電力以下である場合は、前記複数のスイッチング素子の接続期間が重ならず、かつ連続するように前記複数のスイッチング素子を制御している。

また、本実施の形態では、前記分岐配線、前記インダクタ、および前記スイッチング素子が２組設けられているものとしている。

［第２の実施の形態］
上記第１の実施の形態では、電源回路の制御を負荷による消費電力の大きさに応じて２段階で切り替える場合の形態例について説明したが、本第２の実施の形態では、電源回路の制御を負荷による消費電力の大きさに応じて３段階で切り替える場合の形態例について説明する。

本第２の実施の形態に係る画像形成装置１０の構成は、電源回路を除いて上記第１の実施の形態に係る画像形成装置１０（図１〜図３）と同様であるので、まず、図８を参照して、本第２の実施の形態に係る電源回路６０’の構成を説明する。なお、図８の図４と同一の構成要素には図４と同一の符号を付して、説明を省略する。

同図に示されるように、本第２の実施の形態に係る電源回路６０’は、上記第１の実施の形態に係る電源回路６０に比較して、整流回路ＤＢの出力電圧値を検出する電圧検出部６２が設けられている点のみが異なっている。

ところで、上記第１の実施の形態に係る画像形成装置１０に設けられている省電力動作時制御では、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２の何れか一方が必ずオン状態とされるため、何れかのトランジスタによるドライブ損失が常時発生することとなる。従って、入力電流が時間の経過と共に変化する交流の場合には、瞬間的なドライブ損失も変化する結果、入力電圧の小さいゼロクロス近傍の期間は電源効率が著しく悪い期間である。

そこで、本第２の実施の形態に係る画像形成装置１０では、省電力動作モードであるスタンバイ・モードとスリープ・モードとで電源回路６０の制御方法を変え、スタンバイ・モードが設定されている場合には前述した省電力動作時制御（以下、「スタンバイ動作時制御」という。）を実行する一方、スリープ・モードが設定されている場合には、当該省電力動作時制御に加えて、ゼロクロスのタイミングを含む予め定められた期間についてはトランジスタＱ１およびトランジスタＱ２のスイッチング動作を停止させる制御（以下、「スリープ動作時制御」という。）を実行する。なお、上記ゼロクロスのタイミングは、電圧検出部６２によって検出される電圧値を参照することにより得られる。

次に、図９を参照して、本第２の実施の形態に係る画像形成装置１０の作用として、本発明に特に関係する電源制御部５８の作用を説明する。なお、図９は、本第２の実施の形態に係る電源制御部５８によって実行される電源制御処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、当該プログラムはＲＯＭ４２に予め記憶されている。また、同図に示したフローチャートにおける図６に示したフローチャートと同一の処理を行う処理ステップには図６と同一のステップ番号を付して、その説明を省略する。

同図のステップ１０２において肯定判定となった場合はステップ１０５に移行し、取得した動作モードがスタンバイ・モードであるか否かを判定して、肯定判定となった場合はステップ１０６Ａに移行し、前述したスタンバイ動作時制御の実行を開始した後にステップ１０８に移行する。

一方、上記ステップ１０５において否定判定となった場合にはステップ１０６Ｂに移行し、前述したスリープ動作時制御の実行を開始した後にステップ１０８に移行する。

図１０には、本電源制御処理プログラムのステップ１０６Ｂの処理によって実行が開始されるスリープ動作時制御の実行時における電流Ｉ１，Ｉ２の推移の一例が示されている。

電源制御部５８においてスリープ動作時制御が実行されている場合には、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２のオン状態となる期間が重ならず、かつ連続するように各トランジスタＱ１，Ｑ２が制御されると共に、入力電圧のゼロクロスのタイミングを含む予め定められた期間（以下、「停止期間」という。）についてはトランジスタＱ１およびトランジスタＱ２のスイッチング動作が停止される。この結果、図１０に示されるように、上記停止期間を除く期間については電流Ｉ１および電流Ｉ２もまた、流れる期間が重ならず、かつ連続することとなる一方、上記停止期間については電流Ｉ１、電流Ｉ２ともに流れないこととなる。

なお、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、上記停止期間として、当該停止期間にトランジスタＱ１およびトランジスタＱ２のスイッチング動作を停止しても、スリープ・モードが実行されるものとして、予め実機を用いた実験により得られた期間を適用しているが、これに限らず、例えば、上記実機を用いた実験に代えて、実機の設計仕様に基づくコンピュータ・シミュレーションによって予め得られた期間を適用する形態や、ユーザによって予め入力された期間を適用する形態等、他の形態としてもよい。

このように、スリープ動作時制御が実行されている場合には、上記停止期間においてはトランジスタＱ１およびトランジスタＱ２の双方ともオフ状態となるため、スタンバイ動作時制御が実行されている場合に比較して、力率改善回路６０Ａにおける電力損失が低減される結果、スタンバイ動作時制御が実行されている場合より、さらに電源効率が向上される。

なお、この場合、上記停止期間については、力率改善回路６０ＡからＤＣ／ＤＣコンバータ６０Ｂに供給される電力が、インダクタＬ１およびインダクタＬ２の何れからも電流が供給されない状態でのコンデンサＣ１に蓄積されている電力のみとなるが、スリープ・モードに設定されているときに制御系負荷に電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ６０Ｂの電力負荷は小さいため、当該コンデンサＣ１に蓄積されている電力のみでも十分賄える。

さらに、本実施の形態では、前記消費電力が前記予め定められた電力より小さな値として予め定められた第２の電力（ここでは、スリープ・モードである場合の消費電力）以下である場合、前記複数のスイッチング素子の接続期間が重ならず、かつ連続すると共に、前記交流電圧のゼロクロスのタイミングを含む予め定められた期間については前記複数のスイッチング素子の全てを切断させるように制御している。

以上、本発明を上記実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。発明の主旨を逸脱しない範囲で上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

また、上記実施の形態は、特許請求の範囲に記載された発明を限定するものではなく、また、上記実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における状況に応じた組み合わせにより種々の発明が抽出される。上記実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成が発明として抽出される。

例えば、上記各実施の形態では、本発明の分岐配線、インダクタ、およびスイッチング素子が２組設けられている電源装置の形態例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらの素子が３組以上設けられている電源装置を適用する形態としてもよい。この場合、省電力動作時制御を実行する際には、複数の上記スイッチング素子を、予め定められた順番で、オン状態となる期間が重ならず、かつ連続するように各スイッチング素子を制御することになる。

また、上記各実施の形態では、本発明のスイッチング素子として電界効果トランジスタを適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、バイポーラ・トランジスタ等の他のトランジスタを適用する形態としてもよい。

また、上記各実施の形態では、省電力動作モードとしてスタンバイ・モードおよびスリープ・モードの２種類の動作モードを適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、これらの何れか一方のみを適用する形態や、これらに加えて、さらに１種類以上の省電力動作モードを適用する形態としてもよい。

また、上記各実施の形態では、通常動作時制御の実行時において、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２のオン状態となる期間の全部が重なるように各トランジスタＱ１，Ｑ２を制御する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２のオン状態となる期間の一部が重なるように各トランジスタＱ１，Ｑ２を制御する形態としてもよい。

また、上記実施の形態では、本発明の画像形成装置を、電子写真方式により画像を形成する画像形成装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、液滴吐出装置（所謂インクジェットプリンタ）等の他の画像形成装置に本発明の画像形成装置を適用する形態としてもよい。

また、上記各実施の形態では、本発明の電源装置を、画像形成装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、パーソナル・コンピュータ、携帯電話機等の電力消費レベルが複数段階設けられている他の電子機器に本発明の電源装置を適用する形態としてもよい。

また、上記各実施の形態では、各種プログラムがＲＯＭ４２に予め記憶されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらのプログラムをＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納した状態で提供する形態を適用してもよいし、有線又は無線による通信手段を介して配信する形態を適用してもよい。

また、上記各実施の形態では、動作モードに応じて電源回路に対する制御を切り替える場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電力負荷において実際に消費される電力に応じて制御を切り替える形態としてもよい。この場合、電力負荷の電流を検出する負荷電流検出手段を新たに設け、電源制御部５８により、上記負荷電流検出手段によって検出された負荷電流に基づいて電源回路に対する制御を切り替えることになる。

その他、上記各実施の形態で説明した画像形成装置の構成（図１〜図３参照。）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において、不要な部位を削除したり、新たな部位を追加したり、各部位の配設位置を変更したりしてもよい。

また、上記各実施の形態で説明した電源回路の構成（図４，図８参照。）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において、不要な部位を削除したり、新たな部位を追加したり、各部位の配設位置を変更したりしてもよい。

さらに、上記各実施の形態で説明した電源制御処理プログラムの処理の流れ（図６，図９参照。）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。

１０画像形成装置
１５画像形成エンジン部（形成手段）
３１用紙（記録媒体）
４０ＣＰＵ
４２ＲＯＭ
５８電源制御部（制御手段）
６０，６０’ 電源回路
６０Ｂ，６０ＣＤＣ／ＤＣコンバータ（直流電圧生成回路）
ＤＢ整流回路
Ｌ１，Ｌ２インダクタ
Ｐ交流電源
Ｑ１，Ｑ２トランジスタ（スイッチング素子）

Claims

交流電源から入力される交流電力を全波整流する整流回路と、
前記整流回路の出力を複数に分岐する複数の分岐配線と、
前記複数の分岐配線に各々設けられた複数のインダクタと、
前記複数のインダクタの各々の出力電流を統合して直流電圧を生成する直流電圧生成回路と、
前記複数のインダクタに各々対応して設けられ、前記交流電源から入力される交流電力の平均的な電流が正弦波状となるように前記複数のインダクタに流れる電流を断続させる複数のスイッチング素子と、
負荷による消費電力が予め定められた電力より大きい場合は、前記複数のスイッチング素子の接続期間の少なくとも一部が重なるように前記複数のスイッチング素子を制御し、前記消費電力が前記予め定められた電力以下である場合は、前記複数のスイッチング素子の接続期間が重ならず、かつ連続するように前記複数のスイッチング素子を制御する制御手段と、
を備えた電源装置。
前記制御手段は、さらに、前記消費電力が前記予め定められた電力より小さな値として予め定められた第２の電力以下である場合、前記複数のスイッチング素子の接続期間が重ならず、かつ連続すると共に、前記交流電力のゼロクロスのタイミングを含む予め定められた期間については前記複数のスイッチング素子の全てを切断させるように制御する
請求項１記載の電源装置。
前記分岐配線、前記インダクタ、および前記スイッチング素子が２組設けられている
請求項１または請求項２記載の電源装置。
請求項１〜請求項３の何れか１項記載の電源装置と、
前記電源装置によって生成された直流電圧により、画像情報に基づく画像を記録媒体に形成する形成手段と、
を備えた画像形成装置。
コンピュータを、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電源装置における制御手段として機能させるためのプログラム。