JP2012130164A - 画像形成装置及び電源装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 電源電圧の異なる地域での使用と、省電力モード時の消費電力削減を両立させる。
【解決手段】 24V電源と商用交流電源との接続を切断可能であり3.3Vで動作する第1のスイッチ手段と、電圧検知回路と商用交流電源との接続を切断可能であり3.3Vで動作する第2のスイッチ手段と、を有し、装置が省電力モードになると、3.3Vで動作する第1及び第2のスイッチ手段によって24V電源と電圧検知回路を商用交流電源から切断する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、電源電圧が異なる地域で利用可能な複写機やプリンタなどの画像形成装置、及びこの装置に搭載すれば好適な電源装置に関するものである。
画像形成装置は商用交流電源(以下AC電源とする)を直流電圧に変換する電源装置を備えている。AC電源の電圧は各国で異なり、日本や北米等の100V系(100Vや120V)とヨーロッパ等の200V系(220Vや240V)の大きく二つに分類される。AC電源電圧が大きく違うと、変換効率や構成部品の電流定格や温度をその広い電圧範囲内で満足させねばならず構成が難しい。そこで、100V系と200V系のそれぞれに構成を最適化した電源装置を用意することが一般的である。
しかし、100V系と200V系の2種類の電源装置を用意する必要があるので製造や在庫の管理が難しい。そこで、100V系と200V系の両方に対応できる電源装置(以下ユニバーサル電源装置とする)にすることができれば電源装置は1種類になり管理が簡単になる。ユニバーサル電源には出力電圧や出力電力によって最適な構成がある。出力電力が小さい場合は、200V系の電源の各構成部品の電流定格を上げて100V系にも対応できるようにする方法があり、これをフルレンジ対応の電源と呼ぶ。また、特許文献1のように100V系の場合は倍電圧整流をしてAC電源電圧の2倍の電圧を得られるようにし、200V系の場合は全波整流をしてAC電源電圧と同じ電圧を得るようにすることで、内部の回路構成を切り替えて整流回路の出力を常に200V系となるようにする構成がある。さらにこの場合、AC電源の電圧を検知する電圧検知回路を設け、検知した電圧に応じて倍電圧整流と全波整流を自動的に切り替えることができるようにしている。
一般的に、画像形成装置では複数の電圧を必要とするので複数の電源を備えている。ユニバーサル電源装置の場合も同様で、上記のような構成のユニバーサル電源を複数備えている。
特開2000−316280号公報
昨今の省電力化の要求に応えるため、画像形成装置においては省電力モードを設け、そのモードでの各回路の動作の要・不要を判断し、動作の不要な回路はオフすることができるように各回路を個別にオン・オフするような構成が必要になっている。ユニバーサル電源装置も同様であり、省電力モード時に必要のない電圧を出力する電源を停止できるような構成にして消費電力の削減を行えることが望ましい。
そこで本発明の目的は、電源電圧の異なる地域で利用でき且つ省電力モードでの消費電力を削減できる画像形成装置及び電源装置を提供することにある。
上述の課題を解決するための本発明は、記録材にトナー画像を形成する画像形成部と、商用交流電源の電圧を検知する電圧検知回路と、商用交流電源の電圧を直流電圧に変換して第1の電圧を出力する第1の電源と、前記電圧検知回路の出力に応じて全波整流状態と倍電圧整流状態に切り替えられる整流回路を有し商用交流電源の電圧を直流電圧に変換して第2の電圧を出力する第2の電源と、を有する電源部と、を有する画像形成装置において、前記第2の電源と商用交流電源との接続を切断可能であり前記第1の電圧で動作する第1のスイッチ手段と、前記電圧検知回路と商用交流電源との接続を切断可能であり前記第1の電圧で動作する第2のスイッチ手段と、を有し、装置が省電力モードになると、前記第1の電圧で動作する前記第1及び前記第2のスイッチ手段によって前記第2の電源と前記電圧検知回路を商用交流電源から切断することを特徴とする。
また、本発明は、商用交流電源の電圧を検知する電圧検知回路と、商用交流電源の電圧を直流電圧に変換して第1の電圧を出力する第1の電源と、前記電圧検知回路の出力に応じて全波整流状態と倍電圧整流状態に切り替えられる整流回路を有し商用交流電源の電圧を直流電圧に変換して第2の電圧を出力する第2の電源と、を有する電源装置において、 前記第2の電源と前記商用交流電源との接続を切断可能であり前記第1の電圧で動作する第1のスイッチ手段と、前記電圧検知回路と前記商用交流電源との接続を切断可能であり前記第1の電圧で動作する第2のスイッチ手段と、を有し、前記第1の電圧で動作する前記第1及び前記第2のスイッチ手段によって前記第2の電源と前記電圧検知回路を前記商用交流電源から切断できるようになっていることを特徴とする。
電源電圧の異なる地域で利用でき且つ省電力モードでの消費電力を削減できる。
本発明における画像形成装置の構成図である。 本発明の実施例1における電源装置の構成図である。 本発明における電源スイッチオン後の制御のフローチャートである。 本発明における省電力モード移行時の制御のフローチャートである。 本発明の実施例2における電源装置の構成図である。 本発明の実施例3における電源装置の構成図である。
(実施例1)
図1に本発明における画像形成装置の構成を示す。給紙カセット101に積載された記録材はピックアップローラ102によって1枚だけ給紙カセット101から送出され、給紙ローラ103によってレジストローラ104に向けて搬送される。さらに記録材はレジストローラ104によって所定のタイミングでプロセスカートリッジ105へ搬送される。プロセスカートリッジ105は、帯電手段106、現像手段としての現像ローラ107、クリーニング手段であるクリーナ108、および電子写真感光体である感光体ドラム109をユニット化した消耗品であり、公知である電子写真記録プロセスによって未定着トナー画像を記録材上に形成する。感光体ドラム109は帯電手段106によって表面を一様に帯電された後、像露光手段であるスキャナユニット111により画像信号に基づいた像露光が行なわれる。スキャナユニット111内のレーザダイオード112から出射されるレーザ光は、回転するポリゴンミラー113および反射ミラー114を経て主走査方向に、感光体ドラム109の回転により副走査方向に走査され、感光体ドラム109の表面上に2次元の潜像が形成される。感光体ドラム109の潜像は現像ローラ107によってトナー画像として可視化され、トナー画像は転写ローラ110によって、レジストローラ104から搬送されてきた記録材上に転写される。以上が記録材にトナー画像を形成する画像形成部である。
トナー画像が転写された記録材は定着装置(定着部)115に搬送されると記録材は加熱定着処理され、記録材上の未定着トナー画像が記録材に定着される。記録材はさらに中間排紙ローラ116、排紙ローラ117によって画像形成装置本体外に排出され、一連のプリント動作を終える。
画像形成装置の電源装置(電源部)は、画像形成装置内部の各ユニットに必要な電圧を供給するため複数の電源を備えている。例えば、CPUやセンサ等の電源として3.3V、モータやファンの電源として24Vを使用するので、3.3Vと24Vの二つの電源を備える。本実施例では、出力の異なる二つの電源を持つ画像形成装置において、片方の電源は切替等を行わず一つの構成で全てのAC電源電圧に対応し、もう片方の電源はAC電源電圧に応じて構成を切り替えることで全てのAC電源電圧に対応するような構成としており、且つ省電力モード時の消費電力を削減できるようになっている。
図2に本実施例における画像形成装置の電源装置の構成図を示す。上記のように3.3Vの直流電圧を出力する電源203と、24Vの直流電圧を出力する電源211を備えている。3.3V電源203は、商用交流電源の電圧を直流電圧に変換して3.3V(第1の電圧)を出力する第1の電源である。また、24V電源211は、後述する電圧検知回路の出力に応じて全波整流状態と倍電圧整流状態に切り替えられる整流回路を有し商用交流電源の電圧を直流電圧に変換して24V(第2の電圧)を出力する第2の電源である。
3.3V電源203は全波整流回路204とコンバータ207からなり、100V系の商用交流電圧と200V系の商用交流電圧の両方に一つの回路構成で対応するフルレンジ対応の電源である。AC電源(商用交流電源)201をダイオードブリッジ205で全波整流し、平滑コンデンサ206によって平滑化された直流電圧はコンバータ207によって3.3Vに変換され出力される。3.3VはCPU226やセンサ(不図示)等の電源として使用されるが、出力電力が小さいので、上述のような構成でも100V系の商用交流電圧と200V系の商用交流電圧の両方に対応できる。
3.3V電源203は画像形成装置がAC電源201に接続され電源スイッチ202がオンされると起動し3.3Vを出力する。この出力を3.3VAとし、CPU226の電源として使用する。3.3VBはFET208を介して3.3VAと接続しており、CPU226が3.3VBOFF信号をLowにするとFET208がオンして3.3VAと導通し3.3VBに3.3Vが出力される。3.3VBは省電力モードのために設けており、3.3VBの出力を停止することで3.3VBに接続される回路がオフして消費電力を削減できる。また、3.3VAは常に出力されるので、CPU等の、省電力モード時にも動作が必要な回路に使用する。
次に24V電源211について説明する。24Vはモータやファン等の電源として使用されるため出力電力が大きく、3.3V電源203のように一つの回路構成で100V系の商用交流電圧と200V系の商用交流電圧の両方に対応することが困難である。そこでAC電源電圧201に応じて整流回路212を倍電圧整流状態と全波整流状態に切り替える構成とする。
AC電源電圧201が200V系の場合はトライアック216をオフして全波整流回路とし、直列に接続された平滑コンデンサ214と215でAC電源波形が平滑化される。一方、AC電源電圧が100V系の場合はトライアック216をオンして倍電圧整流回路とする。倍電圧整流ではAC電源電圧の正側の半波は平滑コンデンサ214に充電され、負側の半波は平滑コンデンサ215に充電されるので、直列に接続された平滑コンデンサ214と215の両端にはAC電源201のピーク電圧の2倍の電圧が発生する。このようにAC電源電圧によって整流方式を切り替えることで整流回路212の出力(コンバータ224の入力)はAC電源電圧によらず常に200V系の電圧となる。したがって、コンバータ224は200V系の電圧から24Vの直流電圧に変換して出力すればよい。なお、トライアック216はフォトトライアックカプラ217でオン・オフが制御される。フォトトライアックカプラ217はトランジスタ221を介してCPU226と接続し、DVON信号がHighになるとトランジスタ221がオンしてフォトトライアックカプラ217がオンすることでトライアック216がオンする。DVON信号がLowの場合はトランジスタ221がオフしてフォトトライアックカプラ217もオフしトライアック216がオフする。また、DVON信号で倍電圧整流と全波整流を切り替えてからコンバータ224を起動させるため、CPU226から24VON信号をコンバータ224に出力し、24VON信号がオンするとコンバータ224が起動し、24Vを出力するようにしている。
上記のように24V電源211はAC電源電圧に応じてトライアック216をオン/オフし倍電圧整流と全波整流を切り替える必要があるので、AC電源電圧を検知する手段が必要となる。そこでAC電源201の電圧を検知する電圧検知回路227について説明する。ここでAC電源201の一方の端子をHot側(ACH)、他方の端子をNeutral側(ACN)とする。ACHの電圧がACNより高くなるとダイオード228がオンし、さらにツェナーダイオード229のツェナー電圧より高くなるとツェナーダイオード229がオンしてフォトカプラ230の発光素子が発光する。フォトカプラ230の発光素子が発光すると受光素子がオンし、CPU226に接続されるACDT信号がLowとなる。ACHとACNの電位差がツェナー電圧より低くなるとツェナーダイオード229がオフし、フォトカプラ230の発光素子が発光しなくなるので、受光素子はオフしACDT信号はHighとなる。つまり、ACHがACNよりツェナー電圧以上高い期間だけACDT信号がLowとなる。AC電源電圧が高いほどACDT信号のLow期間が長くなるので、Lowの時間をCPUが測定することでAC電源電圧を推定することができる。これによりAC電源電圧が100V系か200V系かを判断する。
ところで、省電力モードではモータやファンを動作する必要がないので、24Vの出力を停止しても構わない。さらに、24V電源211を使用しないならば整流回路212を倍電圧整流と全波整流に切り替える必要もないので、その切り替えの判断をするための電圧検知回路227も停止して構わない。そこで省電力モード時のさらなる省電力化のためにAC電源201と24V電源211、AC電源201と電圧検知回路227とを切断するスイッチをそれぞれ設け、省電力モードでは24V電源211と電圧検知回路227を停止できるようにする。このスイッチをオフすると24V電源211と電圧検知回路227が停止するので省電力モード時の消費電力を削減することができる。
本実施例では24V電源211のスイッチとしてトライアック235を用いている。このトライアック235が第2の電源(24V電源211)と商用交流電源との接続を切断可能であり第1の電圧(3.3V)で動作する第1のスイッチ手段である。トライアック235はフォトトライアックカプラ236によって制御され、フォトトライアックカプラ236は3.3VBの出力の有無によってオン・オフされる。これにより、3.3VBの出力を停止すればトライアック235がオフして24V電源211が停止する。
次に電圧検知回路227のスイッチにはフォトトライアックカプラ240を用いている。このフォトトライアックカプラ240が電圧検知回路227と商用交流電源との接続を切断可能であり第1の電圧(3.3V)で動作する第2のスイッチ手段である。3.3VBが出力されるとフォトトライアックカプラ240がオンして電圧検知回路227が動作する。省電力モード時に3.3VBが出力されなくなるとフォトトライアックカプラ240がオフし、電圧検知回路227の動作が停止する。なお、これらスイッチは例えばリレーでもよい。ただし、3.3Vで動作するスイッチである必要がある。なお、本実施例では3.3VBで動作するような構成としていたが、3.3VAでも構わない。その場合、フォトトライアックカプラ236、240にトランジスタを接続してCPUからオン・オフできるようにする必要がある。
次に画像形成装置の電源スイッチがオンされてからの制御について図3のフローチャートを用いて説明する。電源スイッチがオンされると3.3V電源203が起動し3.3VAが出力されてCPU226が動作開始する(ステップS101)。CPU226が動作を開始すると3.3VBOFF信号をLowにし3.3VBを出力する(ステップS102)。3.3VBが出力されるとトライアック235がオンして24V電源211とAC電源201が接続され、フォトトライアックカプラ240がオンし電圧検知回路227が動作を開始する(ステップS103)。電圧検知回路227が動作したらACDT信号を元にCPU226がAC電源電圧を推測し、100V系であると判断したら(ステップS104)、DVON信号をHighにする(ステップS105)。DVON信号がHighになるとトライアック216がオンし24V電源211の整流回路212が倍電圧整流となり、CPU226が24VON信号をオンにしてコンバータ224を動作させると24Vが出力される(ステップS106)。200V系の場合はDVON信号をLowにしてトライアック216をオフさせ24V電源211の整流回路212を全波整流にする(ステップS107)。その後24VON信号をオンにしてコンバータ224を動作させ24Vを出力させる(ステップS106)。
次に、省電力モードに移行する時の制御について図4のフローチャートを用いて説明する。省電力モードに移行するとCPU226が24VON信号をオフにし24Vのコンバータ224を停止させる(ステップS201)。さらに3.3VBOFF信号をHighにし3.3VBの出力を停止させる(ステップS202)。3.3VBが出力されなくなるとトライアック235とフォトトライアックカプラ240がオフするので24V電源211と電圧検知回路227の動作が停止し、省電力モードに移行する(ステップS203)。これにより省電力モード時には24V電源211と電圧検知回路227が完全停止するので、その分の消費電力が削減される。このように、装置が省電力モードになると、第1の電圧(3.3V)で動作する第1及び第2のスイッチ手段(235及び240)によって第2の電源(24V電源211)と電圧検知回路227を商用交流電源から切断する。
以上のように、本実施例の画像形成装置は、フルレンジ対応の3.3V電源と、AC電源電圧を検知する電圧検知回路と、AC電源電圧に応じて整流回路を全波整流状態と倍電圧整流状態に切り替える24V電源と、を有する電源部を有している。更に、省電力モードの際に、3.3Vで動作するスイッチ手段によって24V電源と電圧検知回路を商用交流電源から切断できるようになっている。よって、電源電圧の異なる地域で利用でき且つ省電力モードでの消費電力を削減できる画像形成装置及び電源装置を提供できる。
(実施例2)
本実施例における画像形成装置の電源装置(電源部)の構成図を図5に示す。本実施例の特徴は電圧検知回路227の接続、切断を行うスイッチ(第2のスイッチ手段)を24V電源211のスイッチ(第1のスイッチ手段)で兼用することである。
3.3V電源203は実施例1と同様であるので説明を省略する。24V電源211の構成も実施例1と同様である。本実施例では電圧検知回路227を24V電源の停止を行うトライアック235の後段に接続する。すなわち、第1のスイッチ手段(トライアック235)の後段に第2の電源(24V電源211)と電圧検知回路227が並列に接続されている。省電力モード時にこのトライアック235をオフすることで24V電源211と同時に電圧検知回路227もオフすることができるので、省電力化を達成しつつ構成の簡略化を行うことができる。
このように、AC電源と24V電源の間にスイッチを設け、このスイッチは3.3V電源で動作し、電圧検知回路もそのスイッチの後段に接続することで、省電力モード時にこのスイッチをオフすると24V電源と電圧検知回路が停止するので、消費電力の削減と構成の簡略化を行うことができる。
(実施例3)
本実施例における画像形成装置の構成図を図6に示す。本実施例では電圧検知回路の接続、切断を行うスイッチを定着器の駆動回路に使用しているリレーと兼ねることを特徴とする。
3.3V電源203と24V電源211を有する電源部の基本的構成は実施例1と同様であり、その説明は省略する。画像形成装置はトナー画像を記録材に加熱定着する定着器(定着部)115を備えており、定着器115は商用交流電源201からの電力により発熱する発熱体としてのヒータ301を備えている。ヒータ301にAC電源201からの電力を供給するヒータ駆動回路(の電力供給路)には、電力供給路の接続、遮断を行うリレー(電力遮断手段)302と、ヒータへの供給電力量を制御するトライアック303が設けられている。トナー画像を定着処理する時は、ヒータ301の温度を検知するサーミスタ(不図示)の検知温度が目標温度を維持するように、CPU226がトライアック303をオン・オフ制御する。これによりヒータ301への供給電力が制御されヒータ301が定着処理に適した目標温度を維持する。また、サーミスタでの検知温度がある設定温度以上になったら過熱防止のためにリレー302をオフして電力を強制的に遮断する。本実施例では、リレー(電力遮断手段)302が実施例1で示した第2のスイッチ手段の機能を兼ねており、電圧検知回路227は電力遮断手段を介して商用交流電源と接続されている。また、電力遮断手段は第1の電圧(3.3V)で動作する。
省電力モード時は、ヒータ301をオンすることはないのでリレー302をオフしておいて構わない。つまり電圧検知回路227をこのリレー302の後段に接続すれば、リレー302をオフすることでヒータ駆動回路と同時に電圧検知回路227もオフすることができる。そのために、通常は24Vで動作するリレーを3.3Vで動作するリレーに変更する。CPU226が3.3VBOFF信号をLowにして3.3VBが出力されたらRLD信号をHighにしてトランジスタ305をオンする。そうするとリレー302がオンして、電圧検知回路227が動作開始するのでAC電源電圧を検知し、検知したAC電源電圧に応じて24V電源211のトライアック216をオン・オフして倍電圧整流と全波整流を切り替えて24Vを出力する。なお、本実施例では3.3VBとしているが3.3VAでも構わない。
また、本実施例では定着器のリレーを電圧検知回路のスイッチと兼ねることが特徴であるため、24V電源とAC電源の間のトライアック235はあってもなくても構わないが、さらなる消費電力削減のためにはある方がよい。
このように、定着器のヒータへ電力を供給・遮断するリレーの後段に電圧検知回路を接続し、省電力モードの際にリレーをオフすることで、ヒータ駆動回路と電圧検知回路の消費電力を削減することができる。
201 商用交流電源
203 3.3V電源
211 24V電源
226 CPU
235 トライアック
240 フォトトライアックカプラ
302 リレー

Claims (5)

  1. 記録材にトナー画像を形成する画像形成部と、
    商用交流電源の電圧を検知する電圧検知回路と、商用交流電源の電圧を直流電圧に変換して第1の電圧を出力する第1の電源と、前記電圧検知回路の出力に応じて全波整流状態と倍電圧整流状態に切り替えられる整流回路を有し商用交流電源の電圧を直流電圧に変換して第2の電圧を出力する第2の電源と、を有する電源部と、
    を有する画像形成装置において、
    前記第2の電源と商用交流電源との接続を切断可能であり前記第1の電圧で動作する第1のスイッチ手段と、前記電圧検知回路と商用交流電源との接続を切断可能であり前記第1の電圧で動作する第2のスイッチ手段と、を有し、装置が省電力モードになると、前記第1の電圧で動作する前記第1及び前記第2のスイッチ手段によって前記第2の電源と前記電圧検知回路を商用交流電源から切断することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記第2のスイッチ手段は前記第1のスイッチ手段で兼用されており、前記第1のスイッチ手段の後段に前記第2の電源と前記電圧検知回路が並列に接続されており、前記第1のスイッチ手段で前記第2の電源と前記電圧検知回路を商用交流電源から切断できるようになっていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記装置は更に、商用交流電源からの電力により発熱する発熱体を備えておりトナー画像を記録材に加熱定着する定着部を有し、商用交流電源から前記発熱体への電力供給路には電力遮断手段が設けられており、前記電力遮断手段が前記第2のスイッチ手段の機能を兼ねており、前記電圧検知回路は前記電力遮断手段を介して商用交流電源と接続され、前記電力遮断手段は前記第1の電圧で動作することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  4. 商用交流電源の電圧を検知する電圧検知回路と、商用交流電源の電圧を直流電圧に変換して第1の電圧を出力する第1の電源と、前記電圧検知回路の出力に応じて全波整流状態と倍電圧整流状態に切り替えられる整流回路を有し商用交流電源の電圧を直流電圧に変換して第2の電圧を出力する第2の電源と、を有する電源装置において、
    前記第2の電源と前記商用交流電源との接続を切断可能であり前記第1の電圧で動作する第1のスイッチ手段と、前記電圧検知回路と前記商用交流電源との接続を切断可能であり前記第1の電圧で動作する第2のスイッチ手段と、を有し、前記第1の電圧で動作する前記第1及び前記第2のスイッチ手段によって前記第2の電源と前記電圧検知回路を前記商用交流電源から切断できるようになっていることを特徴とする電源装置。
  5. 前記第2のスイッチ手段は前記第1のスイッチ手段で兼用されており、前記第1のスイッチ手段の後段に前記第2の電源と前記電圧検知回路が並列に接続されており、前記第1のスイッチ手段で前記第2の電源と前記電圧検知回路を商用交流電源から切断できるようになっていることを特徴とする請求項4に記載の電源装置。
JP2010279885A 2010-12-15 2010-12-15 画像形成装置及び電源装置 Expired - Fee Related JP5791271B2 (ja)

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