JP2013102650A - 電源システム、同電源システムを備えた画像形成装置および電源システムの制御方法 - Google Patents

電源システム、同電源システムを備えた画像形成装置および電源システムの制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】電源においてより省電力化が可能な技術を提供すること。
【解決手段】電源システム１００は、スイッチング電源２０、切替回路４０、小容量電源回路３０および制御装置５０を備える。切替回路４０は、交流入力ラインＬｉｎ上に設けられ、オン・オフ切替される切替回路であって、オン時にスイッチング電源２０へ交流電力を供給する。小容量電源回路３０は切替回路４０より前段において交流入力ラインＬｉｎに接続され、スイッチング電源２０の起動時に切替回路４０に電力を供給し、スイッチング電源２０の不使用時に所定の電力を供給する。制御装置５０は、小容量電源回路３０から所定の電力を供給され、スイッチング電源２０の不使用時に、切替回路４０をオフし、スイッチング電源２０への交流電力の供給を停止させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電源システム、同電源システムを備えた画像形成装置および電源システムの制御方法に関し、詳しくは、電源システムの省電力化を図る技術に関する。
従来、電源システムの省電力化を図る技術として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。その従来技術文献においては、スタンバイ中、主電源制御部がスイッチング電源の出力トランスを発振停止させ、この主電源制御部への電力供給を二次電池が行うことにより、省電力化を図った技術が開示されている。
特開平７−０８７７３４号公報
しかしながら、上記従来技術文献のようにスイッチング電源の発振を停止しても、出力トランスの一次側に設けられる平滑電解コンデンサ等でリーク電流が流れる。そのため、スイッチング電源において、さらなる省電力化を図る余地があった。
本発明は、電源においてより省電力化が可能な技術を提供するものである。
本明細書によって開示される電源システムは、交流電源からの交流電圧を所定の直流電圧に変換し、前記直流電圧を出力するスイッチング電源と、交流入力ライン上に設けられ、オン・オフ切替される切替回路であって、オン時に前記スイッチング電源へ交流電力を供給する切替回路と、前記切替回路より前段において前記交流入力ラインに接続され、前記スイッチング電源の起動時に前記切替回路に電力を供給し、前記スイッチング電源の不使用時に所定の電力を供給する小容量電源回路と、前記小容量電源回路から前記所定の電力を供給され、前記スイッチング電源の不使用時に、前記切替回路をオフし、前記スイッチング電源への前記交流電力の供給を停止させる制御装置とを備える。
上記電源システムにおいて、前記スイッチング電源の起動後においては、前記スイッチング電源が前記切替回路に前記電力を供給するようにしてもよい。
また、上記電源システムにおいて、前記切替回路を、オン状態を電力供給なしに保持する自己保持型切替回路によって構成するようにしてもよい。
また、上記電源システムにおいて、前記交流入力ラインへの交流電源の入力遮断を検出する遮断検出回路をさらに備え、前記制御装置は、前記入力遮断が検出された場合は、前記切替回路をオフするようにしてもよい。
また、上記電源システムにおいて、前記制御装置は、前記切替回路を制御するのに必要な電荷が前記小容量電源回路に蓄積されているか判断し、蓄積されていたら前記切替回路をオンさせるようにしてもよい。
また、上記電源システムにおいて、前記制御装置は、前記スイッチング電源起動後、前記切替回路をオフとした後すぐに前記スイッチング電源使用要求があった場合は、前記電荷が蓄積されていると判断するようにしてもよい。
また、上記電源システムにおいて、前記交流入力ラインへの交流電源の入力を検出する電源検出回路をさらに備え、前記切替回路は、該切替回路をオン・オフさせる切替部を含み、前記小容量電源回路は、前記切替部に接続される電圧ラインを含み、前記制御装置は、前記交流電源の検出後、前記電圧ラインの電圧が前記切替部を駆動するために必要な電圧以上となった場合は、前記電荷が蓄積されていると判断するようにしてもよい。
また、上記電源システムにおいて、前記小容量電源回路は、第１電圧ラインに接続される第１充電コンデンサを含み、前記制御装置は、前記第１電圧ラインに前記切替部が接続される場合は、前記第１電圧ラインの第１ライン電圧を取得し、取得された前記第１ライン電圧に応じて前記電荷が蓄積されているか判断するようにしてもよい。
また、上記電源システムにおいて、前記小容量電源回路は、第１電圧ラインに接続される第１充電コンデンサ、前記第１充電コンデンサの充電電圧を他の電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ、および前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力側の第２電圧ラインに接続される第２充電コンデンサを含み、前記制御装置は、前記第２電圧ラインに前記切替部が接続される場合は、前記第２電圧ラインの第２ライン電圧または前記第１ライン電圧を取得し、取得された前記第２ライン電圧または前記第１ライン電圧に応じて前記電荷が蓄積されているか判断するようにしてもよい。
また、上記電源システムにおいて、前記交流入力ラインへの交流電源の入力を検出する電源検出回路をさらに備え、前記制御装置は、前記交流電源の検出後、所定時間経過した場合、前記電荷が充電されていると判断するようにしてもよい。その際、前記交流入力ラインへの前記交流電源の入力遮断を検出する遮断検出回路と、前記入力遮断の継続時間を計時する計時回路とさらに備え、前記制御装置は、前記継続時間が短いほど、前記所定時間を短く設定するようにしてもよい。
また、上記電源システムにおいて、前記切替回路とグランドとの間に設けられる駆動回路をさらに備え、前記制御装置は、前記駆動回路をオン・オフ制御することによって、前記切替回路をオン・オフするようにしてもよい。
また、上記電源システムにおいて、前記小容量電源回路は、小容量ＡＣ−ＤＣ変換回路であり、前記小容量電源回路は、第１電極および第２電極を有し、前記第１電極が前記交流入力ラインに接続される第１コンデンサと、第１電極および第２電極を有し、前記第１電極が前記交流電源の他端に接続される第２コンデンサと、前記第１コンデンサの前記第２電極と前記第２コンデンサの前記第２電極との間に電気的に接続され、両コンデンサに印加される交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路に接続され、整流された交流電圧を平滑して平滑電圧を生成する平滑回路とを含むようにしてもよい。
また、本明細書によって開示される画像形成装置は、上記いずれかの電源システムを備えた画像形成装置であって、前記スイッチング電源の使用時は、印刷処理を行う通常モード時であり、前記スイッチング電源の不使用時は、前記画像形成装置の電源オフ時または前記通常モード時より消費電力の少ないオフモード時である。
上記画像形成装置において、前記画像形成装置は、ＣＰＵ、操作パネル、および前記オフモードから前記通常モードへの復帰スイッチを備え、前記オフモード時では、前記小容量電源回路から前記ＣＰＵ、前記操作パネルおよび前記復帰スイッチに電力が供給されるようにしてもよい。
また、本明細書によって開示される電源システムの制御方法は、交流入力ラインに設けられた切替回路と、前記切替回路より前段において前記交流入力ラインに接続され、コンデンサを含む小容量ＡＣ−ＤＣ変換回路と、前記切替回路より後段に設けられたスイッチング電源とを備えた電源システムの制御方法であって、電源システムへの電源投入時に、前記コンデンサに蓄積されたエネルギーによって前記切替回路をオンして、前記スイッチング電源をオンさせる工程と、電源投入以後において前記スイッチング電源を一時的に所定期間オフさせる場合、前記切替回路をオフさせる工程と、前記所定期間において、前記小容量ＡＣ−ＤＣ変換回路によって所定の直流電圧を生成させる工程とを含む。
本発明によれば、スイッチング電源の不使用時はスイッチング電源への交流電力の供給を完全にオフすることでリーク電流を抑制できる。そのため、スイッチング電源の不使用時においてさらなる省電力化が図れる。
一実施形態に係る画像形成装置の概略的な構成を示すブロック図 一実施形態に係る電源システムの概略的な構成を示すブロック図 電源システムにおけるリレー制御処理を概略的に示すフローチャート リレー制御処理に係る概略的なタイムチャート
＜実施形態１＞
実施形態１について図１から図４を参照して説明する。
１．プリンタの説明
図１は、画像形成装置の一例であるプリンタ１の電気的構成を示すブロック図である。プリンタ１は、印刷部２、通信部３ａ、画像メモリ３ｂ、操作パネル４および電源システム１００を含む。電源システム１００は、電源部１０と制御装置５０を含む。電源部１０はプリンタ１の電源となるものであり、印刷部２、通信部３ａ、画像メモリ３ｂおよび制御装置５０に対して電力を供給する。
印刷部２は、感光ドラム２ａ、感光ドラム２ａの表面を帯電させる帯電プロセスを実行する帯電器２ｂ、感光ドラム２ａの表面に静電潜像を形成する露光プロセスを実行する露光装置２ｃ、感光ドラム２ａの表面に形成された静電潜像に現像剤を付着させて現像剤像を形成する現像プロセスを実行する現像器２ｄ、記録媒体に現像剤像を転写する転写プロセスを実行する転写器２ｅ、記録媒体上に転写された現像剤像を定着させる定着プロセスを実行する定着器２ｆ等から構成されている。
印刷部２は帯電プロセス、露光プロセス、現像プロセス、転写プロセス、定着プロセスを実行して、記録媒体上に印刷データに基づく画像を印刷する印刷処理を実行するものである。通信部３ａはＰＣ等の情報端末装置との間で通信を行うものであり、情報端末装置から印刷指示や印刷データを受信する機能を担う。画像メモリ３ｂは、情報端末装置から受信した印刷データを一時記憶するものである。
操作パネル４は、複数の操作ボタン等を有し、ユーザによる操作パネル４の操作によって、コピー指令等のプリンタ１に対する動作指令がなされる。
プリンタ１は、通信部３ａが情報端末装置から印刷指示を受けて印刷データを受信すると、制御装置５０が、印刷部２に帯電プロセス、露光プロセス、現像プロセス、転写プロセス、定着プロセスからなる印刷処理を実行させることで、記録媒体に印刷データに基づく画像を印刷させる。なお、印刷部２の動作電圧は主に２４Ｖであるのに対して、通信部３ａ、画像メモリ３ｂおよび制御装置５０の動作電圧は主に３．３Ｖである。
なお、プリンタ１は、動作モードとして通常モードとオフモードとを有する。通常モードとは、プリンタ１が印刷指示に応答して即座に印刷処理を実行できる状態、あるいは、印刷処理を実行している状態にあるモードである。そのため、通常モードにおいては、電源システム１００は動作しており、定着器２ｆは定着可能な温度或いは定着可能な温度よりやや低い温度に維持されるように通電制御されている。また、オフモードとは、印刷指示が所定時間なくプリンタ１が待機状態にあるモードである。オフモードでは、電源システム１００は、その一部しか動作しておらず、定着器２ｆは通電されていない状態となっている。
なお、オフモードは、いわゆるスリープモードよりも省電力化されたモードであり、オフモードでは、通信部３ａには電源が供給されず外部とのデータ通信はできない。
２．電源システムの構成
次に図２を参照して電源システム１００の構成について説明する。上述したように、電源システム１００は、電源部１０と制御装置５０とを含む。まず、電源システム１００の電源部１０の構成について説明する。電源部１０は、スイッチング電源２０、小容量電源回路３０およびリレー４０を含む。
リレー４０は、切替回路の一例であり、可動切片４１、接点４２、および可動切片４１を駆動するリレーコイル（切替部の一例）４３を含む。接点４２はここではノーマリオープンの接点である。すなわち、リレーコイル４３が励磁されない場合、可動切片４１と接点４２は接続されず、リレー４０はオフ状態にある。一方、リレーコイル４３が励磁されると、可動切片４１と接点４２は接続され、リレー４０はオン状態となり、スイッチング電源２０に交流電力が供給される。
なお、切替回路はリレー４０に限られず、オン状態を電力供給なしで保持する、いわゆる自己保持型切替回路であってもよい。例えば、切替回路は、自己保持型リレーあるいは自己保持型ソレノイドであってもよい。自己保持型ソレノイドである場合、可動切片４１がオフのときにソレノイドのコイルが励磁されソレノイドが動作することにより、可動切片４１がオフからオンに切り替えられて可動切片４１のオン状態が継続する。また、可動切片４１がオン状態のときにソレノイドのコイルが励磁されソレノイドが動作することにより、可動切片４１がオンからオフに切り替えられてオフ状態が継続される構成とすることにより、自己保持型でないリレー４０を使用する場合に比べ、オン状態を継続するために常にコイルを励磁する必要が無く、省電力化できる。さらに、切替回路は、機械的接点を有さない半導体スイッチであってもよい。
スイッチング電源２０は、整流平滑回路２１、制御ＩＣ２２、電圧発生回路２３、トランス２４、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｑ１、整流平滑回路２５、電圧検出回路２６、およびＤＣ−ＤＣコンバータ２７、２８を含む。スイッチング電源２０は、リレー４０を介して交流入力ラインＬｉｎに接続される。
スイッチング電源２０は、交流電源ＡＣの交流電圧Ｖａｃを整流平滑化し、通常モードにおいて＋２４Ｖ、＋５Ｖおよび＋３．３Ｖの直流電圧を生成する。＋２４Ｖの直流電圧（以下「ＤＣ２４Ｖ」と記す）は第１出力端子ＯＵＴ１から出力され、＋５Ｖの直流電圧（以下「ＤＣ５Ｖ」と記す）は第２出力端子ＯＵＴ２から出力され、＋３．３Ｖの直流電圧（以下「ＤＣ３．３Ｖ」と記す）は第３出力端子ＯＵＴ３から出力される。
整流平滑回路２１は、いわゆるコンデンサインプット型であり、交流電源ＡＣの交流電圧Ｖａｃ（例えば、２４０Ｖ）を整流するブリッジダイオードおよび整流後の電圧を平滑化するコンデンサを含む。整流平滑回路２１の出力は、トランス２４の一次コイルに印加される。
トランジスタＱ１はＮチャンネルのＭＯＳＦＥＴであり、制御ＩＣ２２からゲートにオン・オフ信号（ＰＷＭ信号）が与えられることにより、オン・オフ動作する。これにより、トランス２４の一次側が発振して、トランス２４の二次コイルに電圧を誘起させる。
また、トランス２４の一次側には電圧発生回路２３が設けられている。電圧発生回路２３は、トランス２４の一次側に設けられた補助コイルに誘起される電圧を整流平滑化して、制御ＩＣ２２用の電源電圧Ｖｃｃを生成する。
整流平滑回路２５はトランス２４の二次コイルに誘起された電圧を整流平滑化してＤＣ２４Ｖを生成する。
電圧検出回路２６は、フォトカプラＰＣ１を含み、スイッチング電源２０のＤＣ２４Ｖ出力の検出レベルに応じて、フォトカプラＰＣ１の発光ダイオードＬＥＤ１を発光させる。フォトカプラＰＣ１は、制御ＩＣ２２のフィードバックポートＦＢに接続されたフォトトランジスタＰＴ１を含む。そのため、発光ダイオードＬＥＤ１の光信号はフォトトランジスタＰＴ１にて電気信号に戻され、ＤＣ２４Ｖ出力の検出値が制御ＩＣ２２のフィードバックポートＦＢにフィードバックされる。
ＤＣ−ＤＣコンバータ２７は、ＤＣ２４ＶをＤＣ５Ｖに変換して出力し、ＤＣ−ＤＣコンバータ２８は、ＤＣ２４ＶをＤＣ３．３Ｖに変換して出力する。
制御ＩＣ２２は、出力モードにおいては、トランス２４の一次側を発振させて、各ＤＣ電圧を生成し、出力停止モードにおいては、リレー４０がオフされることによって電力供給が停止され、動作を停止する。そのため、出力停止モードにおいては、スイッチング電源２０からＤＣ電圧は出力されない。なお、プリンタ１のオフモードから通常モードへの復帰時には、リレー４０がオンされ制御ＩＣ２２への電力供給が再開され、トランス２４の一次側の発振が開始される。それによって、各ＤＣ電圧がスイッチング電源２０から出力される。ここで、プリンタ１のオフモードおよび通常モードは、スイッチング電源２０の出力停止モードおよび出力モードに対応する。なお、入力ポートＶＨには、スイッチング電源２０の始動時に電源電圧が供給される。
次に、電源システム１００の制御装置５０の構成について説明する。制御装置５０は、ＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）５１、リセットＩＣ５２、およびリレー駆動トランジスタ（駆動回路の一例）Ｑ３を含む。ＡＳＩＣ５１は、プリンタ１の印刷部２を制御するメインブロックＢ１と、主にプリンタ１のモード制御を行うモード制御ブロックＢ２とから構成されている。なお、モード制御の一部はメインブロックＢ１で行うようにしてもよい。また、メインブロックＢ１およびモード制御ブロックＢ２は、ＡＳＩＣ５１で構成されることに限られない。例えば、メインＣＰＵとサブＣＰＵによって構成されてもよい。
メインブロックＢ１の電源ポートＰ１は、スイッチング電源２０のＤＣ−ＤＣコンバータ２８からＤＣ３．３Ｖを受け取る。なお、メインブロックＢ１は通常モード中に限り電力が供給されて動作状態となり、スイッチング電源２０が出力停止モード、すなわち、オフモードに移行すると、電力の供給が断たれて停止状態になる。なお、オフモードへの移行は、ユーザが操作パネル４の操作でスイッチＳ１をオフしたり、スリープモードが所定時間以上継続したりすると移行する（図４参照）。また、メインブロックＢ１は、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）５３、メモリ５５を含む。ＲＴＣ５３は、小容量電源回路３０にリレー４０の駆動に必要な電力が蓄電されているかどうかを判定する際の時間計測に利用される。メモリ５５は、ＲＯＭおよびＲＡＭを含む。ＲＯＭには、ＡＳＩＣ５１が実行する各種プログラムが格納され、ＲＡＭにはプログラムが実行される際の各種データが格納される。
一方、モード制御ブロックＢ２の電源ポートＰ２は、小容量電源回路３０のＤＣ−ＤＣコンバータ３３に接続されており、通常モードおよびオフモードにおいて小容量電源回路３０から電力供給される。モード制御ブロックＢ２は、プリンタ１のモード切換えに応じて、スイッチング電源２０を、通常モードと、オフモードとに切り換え制御する。通常モードは、スイッチング電源２０の使用時に相当し、オフモードはスイッチング電源２０の不使用時に相当する。
本実施形態において、モード制御ブロックＢ２は、スイッチング電源２０の不使用時に、リレー４０をオフ状態に制御し、スイッチング電源２０への交流電力の供給を停止させる。具体的には、モード制御ブロックＢ２は、通常モードでは、ＲＥＬＡＹ信号によってリレー駆動トランジスタＱ３をオンすることによって、小容量電源回路３０から電流をリレーコイル４３に供給してリレーコイル４３を励磁し、リレー４０をオンする。それによって、スイッチング電源２０に交流電力が供給される。一方、オフモードでは、ＲＥＬＡＹ信号によってリレー駆動トランジスタＱ３をオフすることによってリレーコイル４３の励磁を停止させ、リレー４０をオフする。それによって、スイッチング電源２０への電力供給が遮断される。
すなわち、モード制御ブロックＢ２は、リレー４０のオン・オフを制御することにより、スイッチング電源２０を出力モードと出力停止モードとに切り換える。ここで、出力モードとは、トランス２４の一次側を発振させて、スイッチング電源２０を出力状態にするモードであり、プリンタ１の通常モードに対応する。一方、出力停止モードは、トランス２４の発振を停止させてスイッチング電源２０の出力を停止させるモードであり、プリンタ１のオフモードに対応する。このように、オフモードにおいては、スイッチング電源２０の出力が停止されるため、制御装置５０には、すなわち、ＡＳＩＣ５１のモード制御ブロックＢ２には、小容量電源回路３０から電力が供給される。
リセットＩＣ５２は、小容量電源回路３０のＤＣ−ＤＣコンバータ３３の出力電圧（ＤＣ＋３．３ＶＢ）の検出値に応じてＲＥＳＥＴ信号を生成してモード制御ブロックＢ２のポートＰ３へ出力し、ＲＥＳＥＴ信号によって、モード制御ブロックＢ２のリセットおよびリセット解除を行う。具体的には、ＤＣ＋３．３ＶＢが所定電圧未満の場合には、モード制御ブロックＢ２をリセットするＲＥＳＥＴ信号を生成する。一方、ＤＣ＋３．３ＶＢが所定電圧以上の場合には、モード制御ブロックＢ２のリセットを解除するＲＥＳＥＴ信号を生成する。なお、リセットＩＣ５２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３３の入力電圧、すなわち、第１ライン電圧ＶＬ１の検出値に基づいてＲＥＳＥＴ信号を生成するようにしてもよい。
このように、制御装置５０は、詳しくは、ＡＳＩＣ５１のモード制御ブロックＢ２は、オフモードから通常モードへ切り換える場合、小容量電源回路３０から供給される電力によって、ＲＥＬＡＹ信号を生成し、ＲＥＬＡＹ信号によってリレー４０をオンさせる。そのため、オフモードから通常モードへ切り換えを、オフモード時に蓄えられた電力を利用して好適に行える。
なお、ユーザは、スイッチＳ１によって、モード制御ブロックＢ２にモードの切り換えを指示することができる。例えば、スイッチＳ１のオンで通常モードとなり、スイッチＳ１のオフでオフモードとなる。
３．小容量電源回路の構成
次に、小容量電源回路３０について説明する。小容量電源回路３０はオフモードおよび通常モードにおいて制御装置５０に電力を供給する。詳しくは、小容量電源回路３０は、各モードにおいて、制御装置５０のモード制御ブロックＢ２およびリセットＩＣ５２に電力を供給する。通常モードにおいては、小容量電源回路３０は、交流電圧Ｖａｃの大きさに応じて、交流電源ＡＣから制御装置５０に電力を供給したり、ダイオードＤ５を介してスイッチング電源２０のＤＣ５Ｖから電力を供給したりする。省電力モードにおいては、小容量電源回路３０は、平滑コンデンサＣ３から制御装置５０に電力を供給する。
小容量電源回路３０は、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２、整流回路３１、平滑回路３２、ＤＣ−ＤＣコンバータ３３、電源検出回路３４および第２充電コンデンサＣ４を含む。
第１コンデンサＣ１は、第１電極Ｃ１ｐ１および第２電極Ｃ１ｐ２を有し、第１電極Ｃ１ｐ１が交流入力ラインＬｉｎを介して交流電源ＡＣの一端に接続され、第２電極Ｃ１ｐ２が整流回路３１に接続される。
第２コンデンサＣ２は、第１電極Ｃ２ｐ１および第２電極Ｃ２ｐ２を有し、第１電極Ｃ２ｐ１が交流電源ＡＣの他端に接続され、第２電極Ｃ２ｐ２が整流回路３１に接続される。
整流回路３１は、第１コンデンサＣ１の第２電極Ｃ１ｐ２と第２コンデンサＣ２の第２電極との間に電気的に接続され、両コンデンサＣ１、Ｃ２に印加される交流電圧Ｖａｃを整流する。本実施形態では、整流回路３１は、４個のダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４からなるブリッジ回路によって構成される。ダイオードＤ１およびダイオードＤ２のカソードは第１接続点Ｎｄ１において接続され、ダイオードＤ１のアノードは第１コンデンサＣ１の第２電極Ｃ１ｐ２に接続され、ダイオードＤ２のアノードは第２コンデンサＣ２の第２電極Ｃ２ｐ２に接続される。
また、ダイオードＤ３およびダイオードＤ４のアノードは第２接続点Ｎｄ２において接続され、ダイオードＤ３のカソードは第１コンデンサＣ１の第２電極Ｃ１ｐ２に接続され、ダイオードＤ４のカソードは第２コンデンサＣ２の第２電極Ｃ２ｐ２に接続される。第２接続点Ｎｄ２はグランドに接続される。なお、整流回路３１の構成は図２の構成に限られない。
平滑回路３２は、整流回路３１に第１電圧ラインＬ１を介して接続され、整流された交流電圧を平滑して第１ライン電圧ＶＬ１を生成する。本実施形態では、平滑回路３２は、第１充電コンデンサＣ３および、ツェナーダイオードＺＤ１を含む。そして、スイッチング電源２０の起動時に、リレー４０をオンするために、第１ライン電圧ＶＬ１、すなわち、第１充電コンデンサＣ３からリレー駆動ラインＬ３を介して、リレーコイル４３に電力が供給される。なお、これに限られず、リレー駆動ラインＬ３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３３の出力側、すなわち、第２ライン電圧ＶＬ２に接続し、第２充電コンデンサＣ４からリレー駆動ラインＬ３を介して、リレーコイル４３に電力が供給されるようにしてもよい。
第１充電コンデンサＣ３は、ダイオードＤ５を介してスイッチング電源２０の＋５Ｖの出力端（第２出力端子）ＯＵＴ２に電気的に接続される。そのため、スイッチング電源２０の起動後は、スイッチング電源２０の＋５Ｖ直流電圧によって第１充電コンデンサＣ３および第２充電コンデンサＣ４に充電が可能となる。それにより、スイッチング電源２０の起動後、短時間でオフモードに入っても短時間の間に第１充電コンデンサＣ３および第２充電コンデンサＣ４が充電されるため、第１充電コンデンサＣ３あるいは第２充電コンデンサＣ４の電力によって即座にオフモードから通常モードへの復帰が可能となる。なお、本実施形態においては、通常モードへの復帰時に、第１充電コンデンサＣ３の電力によってリレー４０がオンされて、スイッチング電源２０が再起動される。
ダイオードＤ５は第１充電コンデンサＣ３からＤＣ−ＤＣコンバータ３５側への逆流を防止するものである。また、ツェナーダイオードＺＤ１は、交流電源ＡＣの交流電圧Ｖａｃが上昇した場合に、第１ライン電圧ＶＬ１の上昇を抑制するためのものである。なお、ツェナーダイオードＺＤ１は、必ずしも必要な構成ではなく、省略されてもよい。
ＤＣ−ＤＣコンバータ３３は、第１ライン電圧ＶＬ１を第２ライン電圧ＶＬ２であるＤＣ＋３．３Ｖ（以下、ＤＣ３．３ＶＢと記す）に変換する。第２ライン電圧ＶＬ２は、リセットＩＣ５２およびモード制御ブロックＢ２の電源ポートＰ２に供給される。すなわち、モード制御ブロックＢ２の電力は、小容量電源回路３０から供給される。第２充電コンデンサＣ４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３３からのＤＣ３．３ＶＢによって充電される。第１充電コンデンサＣ３および第２充電コンデンサＣ４の容量を適宜に選定することによって、オフモードにおいて、所定電圧の必要に応じた電力量を蓄電することができる。
なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ３３および第２充電コンデンサＣ４は、必ずしも必要な構成ではなく、オフモードに必要とされる電力量によっては、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５および第２充電コンデンサＣ４は省略してもよい。その際、リレー４０の駆動電力は、第１充電コンデンサＣ３から供給されることとなる。
また、電源検出回路３４は、第１充電コンデンサＣ３とグランドとの間に接続され、交流入力ラインＬｉｎへの交流電源Ｖａｃの入力および遮断を検出する。電源検出回路３４は、例えば、トランジスタＱ２、抵抗Ｒ１およびダイオードＤ６を含む。トランジスタＱ２のコレクタは抵抗を介してＤＣ３．３ＶＢ）にプルアップされている。トランジスタＱ２のベースは、抵抗Ｒ１の一端およびダイオードＤ６のカソードに接続されており、トランジスタＱ２のエミッタはグランドに接続されている。電源検出回路３４は、遮断検出回路の一例である。なお、抵抗Ｒ１およびダイオードＤ６のうち、いずれかが省略されてもよい。
交流電源Ｖａｃの入力に応じてトランジスタＱ２に所定のベース電流が流れることによってトランジスタＱ２がオンされる。一方、トランジスタＱ２に所定のベース電流が流れないことによって、トランジスタＱ２がオフされる。トランジスタＱ２のオン時間に対応したパルス幅を有する交流検出信号ＩＮＡＣＶが生成され、交流検出信号ＩＮＡＣＶは、モード制御ブロックＢ２のポートＰ４に供給される。交流検出信号ＩＮＡＣＶに応じて、モード制御ブロックＢ２は交流電源Ｖａｃの有無を検出し、それに応じてＲＥＬＡＹ信号を生成してポートＰ５からトランジスタＱ３へ出力する。
具体的には、交流電源Ｖａｃが入力されて、周期的に交流電圧が所定レベルを超えるとトランジスタＱ２が周期的にオンされ、周期的にローレベルとなる交流検出信号ＩＮＡＣＶが形成される。一方、交流電源Ｖａｃが遮断されると、トランジスタＱ２はオンされず、ハイレベルで変化しない交流検出信号ＩＮＡＣＶが形成される。交流電源Ｖａｃが入力され、スイッチング電源２０を使用する場合には、モード制御ブロックＢ２は、トランジスタＱ３をオンさせるＲＥＬＡＹ信号を生成する。
一方、スイッチング電源２０の使用中に交流電源Ｖａｃが遮断された場合、例えば、停電が発生した場合には、トランジスタＱ３をオフさせるＲＥＬＡＹ信号を生成し、リレー４０をオフする。この場合、交流電源Ｖａｃの遮断によってスイッチング電源２０からの電力でリレー４０のオンを維持できなくなり、その代わりに、リレー４０のオンを維持する必要が無いにもかかわらずリレー４０のオンを維持するために小容量電源回路３０の電力が消費されるのを、リレー４０をオフすることによって抑制できる。それによって、小容量電源回路３０の蓄電を維持できるため、次に電源が回復あるいはオンされたときに、スイッチング電源２０の立ち上がりを早めることができる。
４．リレー制御処理
次に、図３および図４を参照して、リレー４０の制御処理を説明する。図３はリレー制御処理の各処理を示しフローチャートであり、図４はリレー制御処理に係るタイムチャートである。
リレー制御処理は、プリンタ１のプラグがコンセントに挿入されると（図４の時刻ｔ０に相当）、所定のプログラムにしたがって、制御装置５０、詳しくは、制御装置５０のモード制御ブロックＢ２によって実行される。
まず、制御装置５０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３３の出力電圧であるＤＣ３．３ＶＢが所定値以上であるかどうか判定する（ステップＳ１０５）。言い換えれば、ＤＣ３．３ＶＢが所定値以上に達し、リセットＩＣからのＲＥＳＥＴ信号がモード制御ブロックＢ２のリセット状態を解除する信号であるかどうか判定する。ＤＣ３．３ＶＢが所定値以上であると判定した場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ＲＴＣ５３のカウント値ＣＯＡをリセットして、ＲＴＣ５３のカウントを開始する（ステップＳ１１０）。このタイミングは、図４の時刻ｔ１に相当する。
次いで、制御装置５０は、交流電圧入力有りかどうかを、上記電源検出回路３４からの交流検出信号ＩＮＡＣＶにしたがって判定する（ステップＳ１１５）。交流電圧入力無しと判定した場合（ステップＳ１１５：ＮＯ）、交流電源Ｖａｃが何らかの理由、例えば、停電で遮断されたとして、本処理を終了する（図４の時刻ｔ９参照）。
この場合、リレー４０をオンさせないことによって、交流遮断によってスイッチング電源２０からの電力でリレー４０を制御できなくなり小容量電源回路３０の電力がリレー４０制御のために消費されるのを抑制できる。これによって、小容量電源回路３０の蓄電を維持できるため、交流遮断からあまり期間をおかずにプリンタ１のプラグがコンセントに挿入される等、電力供給が再開されたときに、スイッチング電源２０の立ち上がりを早めることができる（図４の時刻ｔ７〜ｔ８を参照）。
一方、交流電圧入力有りと判定した場合（ステップＳ１１５：ＹＥＳ）、ＤＣ３．３ＶＢが所定値以上であると判定（時刻ｔ１）してから所定時間Ｋ１が経過したかどうか、すなわち、ＲＴＣ５３のカウント値ＣＯＡが所定値に達したかどうかを判定する（ステップＳ１２０）。
この判定は、小容量電源回路３０にリレー４０の駆動に必要な電力が蓄電されているかどうか、すなわち、第１充電コンデンサＣ３あるいは第２充電コンデンサＣ４の充電量が十分であるかどうかを判定するために行われる。なお、本実施形態では、第１充電コンデンサＣ３の充電量が十分であるかどうかを判定するために行われる。所定時間Ｋ１が経過したと判定した場合（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、制御装置５０は、トランジスタＱ３をオンさせるＲＥＬＡＹ信号を生成し、リレー４０をオンする。リレー４０をオンすることによって、スイッチング電源２０が起動される。このタイミングは、図４の時刻ｔ２に相当する。すなわち、プリンタ１、すなわち電源システム１００への電源投入時に、第１充電コンデンサＣ３に蓄積されたエネルギーによってリレー４０がオンされ、スイッチング電源がオンされる。
このように、本実施形態では、制御装置５０は、リレー４０を制御するのに必要な電力（電荷）が小容量電源回路３０に蓄積されているか判断し、蓄積されていたらリレー４０をオンさせる。そのため、確実にリレー４０を制御できる。すなわち、リレー４０のリレーコイル４３を駆動するには所定の電力が必要であり、所定の電力（電荷）が蓄積されたことを確認することにより、確実にリレーコイル４３を駆動できる。
また、本実施形態では、スイッチング電源２０の起動後においては、スイッチング電源２０が、リレー４０に電力を供給し、リレー４０のオン状態を維持する。具体的には、スイッチング電源２０のＯＵＴ２からＤＣ５Ｖが小容量電源回路３０のダイオードＤ５のアノードに供給され、リレー駆動ラインＬ３を介してリレーコイル４３に電力が供給される。これによって、小容量電源回路３０の電力容量を小さく設定できる。すなわち、小容量電源回路３０を小型化できる。
次いで、スイッチング電源２０の起動後において、再度、制御装置５０は、交流電圧入力有りかどうかを判定する（ステップＳ１３０）。交流電圧入力無しと判定した場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）、交流電源Ｖａｃが何らかの理由で遮断されたとして（時刻ｔ６参照）、リレー４０をオフ状態として（ステップＳ１３２）本処理を終了する。一方、交流電圧入力有りと判定した場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、オフモードに移行したかどうかを判定する（ステップＳ１３５）。オフモードに移行したかどうかの判定は、例えば、ユーザによる操作パネル４の操作によってスイッチＳ１がオフ、すなわちオフモードが選択されたかどうかを判定することによって行われる。あるいは、図４に示されるように、パネル操作からの印刷指示（パネルＳＷ信号）による印刷の完了後、印刷データの受信やユーザによる印刷指示等の操作指示がなされずに所定時間が経過してスリープモードに移行した後（時刻ｔ３参照）、さらにスリープモードが所定時間Ｋ２継続したかどうかを判定することによって行われる。なお、図４に示すパネルＳＷ信号は、ユーザによる操作パネル４の操作に応じて生成される。
オフモードに移行したと判定した場合（ステップＳ１３５：ＹＥＳ）、制御装置５０は、トランジスタＱ３をオフさせるＲＥＬＡＹ信号を生成し、リレー４０をオフする（ステップＳ１４０）。リレー４０をオフすることによって、スイッチング電源２０への電力供給は遮断され、スイッチング電源２０の動作は完全に停止する（図４の時刻ｔ４に相当）。そのため、オフモード中において、出力トランス２４の一次側に設けられる整流平滑回路２１の平滑電解コンデンサ等においてリーク電流は流れない。
次いで、スイッチング電源２０の停止後において、再度、制御装置５０は、交流電圧入力有りかどうかを判定する（ステップＳ１４５）。交流電圧入力無しと判定した場合（ステップＳ１４５：ＮＯ）、交流電源Ｖａｃが何らかの理由で遮断されたとして、本処理を終了する。一方、交流電圧入力有りと判定した場合（ステップＳ１４５：ＹＥＳ）、通常モードに移行するかどうかを判定する（ステップＳ１５０）。通常モードに移行するかどうかの判定は、例えば、ユーザによる操作パネル４の操作によるスイッチＳ１オン等がされたかどうかによって行われる。
スイッチＳ１オンによって通常モードに移行したと判定した場合（ステップＳ１５０：ＹＥＳ）、ステップＳ１２５に戻って、リレー４０をオンすることによって、スイッチング電源２０を再起動する。このタイミングは、図４の時刻ｔ５に相当する。その際、小容量電源回路３０の第１充電コンデンサＣ３には、リレー４０を駆動するために十分な充電量が確保されているため、即座にスイッチング電源２０を再起動させることができる。
５．本実施形態の効果
オフモード等のスイッチング電源２０の不使用時は、リレー４０をオフすることによって、スイッチング電源２０への交流電力の供給を完全にオフされる。そのため、トランス２４の一次側でのリーク電流を抑制でき、スイッチング電源２０の不使用時においてさらなる省電力化が図れる。
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態において、制御装置５０は、スイッチング電源起動後、切替回路４０をオフとした後すぐにスイッチング電源使用要求があった場合は、電荷が蓄積されていると判断するようにしてもよい。交流電力の供給をオフした後すぐにスイッチング電源使用要求があった場合は、小容量電源回路３０は充電されているとみなすことができ、この場合、スイッチング電源２０の再起動時間を短縮できる。なお、ここで「すぐ」とは、小容量電源回路３０内、例えば、充電コンデンサ（Ｃ３あるいはＣ４）に蓄積された電荷の放電時間に対して十分短い時間である。
（２）上記実施形態においては、交流電源の検出後（図４の時刻ｔ０後）、ＤＣ＋３．３ＶＢが所定電圧に達した後、所定時間Ｋ１が経過した場合、充電コンデンサ（Ｃ３あるいはＣ４）に電荷が充電されていると判断したがこれに限られない。
例えば、交流電源の検出後、所定時間Ｋ１の計測を行わずに、単に、電圧ラインの電圧（ＶＬ１，ＶＬ２）がリレーコイル４３を駆動するために必要な電圧以上となった場合は、小容量電源回路３０に電荷が蓄積されていると判断するようにしてもよい。この場合、電圧によって電荷が蓄積されているかどうかを把握できるので、所定時間Ｋ１の計測を行う場合と比べ、迅速に蓄電状態を把握できる。
あるいは、交流電源の検出後、所定時間経過した場合、電荷が充電されていると判断するようにしてもよい。この場合、充電電圧をモニタする回路を設けなくても、単に時間の計測によって充電されているかどうかを把握できる。
（３）上記実施形態においては、第１充電コンデンサＣ３が接続される第１ラインＬ１の第１ライン電圧ＶＬ１に基づいて、小容量電源回路３０の充電状態を判断するようにしたがこれに限られない。例えば、第２充電コンデンサＣ４が接続される第２ラインＬ２の第２ライン電圧ＶＬ２に基づいて、小容量電源回路３０の充電状態を判断するようにしてもよい。あるいは、第１充電コンデンサＣ３および第２充電コンデンサＣ４の容量に応じて、いずれのライン電圧（ＶＬ１，ＶＬ２）を検出するかを設定するようにしてもよい。例えば、Ｃ３＜Ｃ４の場合、第２ライン電圧ＶＬ２を検出するようにする。
（４）上記実施形態において、制御装置５０は、交流電源Ｖａｃの遮断継続時間Ｋ３（図４の時刻ｔ６から時刻ｔ７まで）が短いほど、小容量電源回路３０での電荷の充電を検出する所定時間Ｋ４（図４の時刻ｔ７から時刻ｔ８まで）を短く設定するようにしてもよい。この場合、入力遮断の継続時間Ｋ３が短いほど、小容量電源回路３０での電荷の放電量は少なく電荷の蓄積期間は短くてすむ。そのため、遮断継続時間Ｋ３が短いほど所定時間Ｋ４を短く設定することによって、スイッチング電源の再起動（時刻ｔ８）を迅速に行える（図４参照）。
（５）上記各実施形態において、本明細書によって開示される電源システム１００を画像形成装置に適用した例を示すが、これに限られない。電源システム１００は、通常モードとオフモードとを有するあらゆる装置に適用できる。
１…プリンタ、２０…スイッチング電源、３０…小容量電源回路、３１…整流回路、３２…平滑回路、３３…ＤＣ−ＤＣコンバータ、３４…電源検出回路、４０…リレー、５０…制御装置、５１…ＡＳＩＣ、５２…リセットＩＣ、１００…電源システム、Ｃ１…第１コンデンサ、Ｃ２…第２コンデンサ、Ｃ３…第１充電コンデンサ（平滑回路）、Ｃ４…第２充電コンデンサ、Ｑ３…リレー駆動トランジスタ

Claims (16)

  1. 交流電源からの交流電圧を所定の直流電圧に変換し、前記直流電圧を出力するスイッチング電源と、
    交流入力ライン上に設けられ、オン・オフ切替される切替回路であって、オン時に前記スイッチング電源へ交流電力を供給する切替回路と、
    前記切替回路より前段において前記交流入力ラインに接続され、前記スイッチング電源の起動時に前記切替回路に電力を供給し、前記スイッチング電源の不使用時に所定の電力を供給する小容量電源回路と、
    前記小容量電源回路から前記所定の電力を供給され、前記スイッチング電源の不使用時に、前記切替回路をオフし、前記スイッチング電源への前記交流電力の供給を停止させる制御装置と、
    を備えた電源システム。
  2. 請求項１に記載の電源システムにおいて、
    前記スイッチング電源の起動後においては、前記スイッチング電源が前記切替回路に前記電力を供給する、電源システム。
  3. 請求項２に記載の電源システムにおいて、
    前記交流入力ラインへの交流電源の入力遮断を検出する遮断検出回路をさらに備え、
    前記制御装置は、前記入力遮断が検出された場合は、前記切替回路をオフする、電源システム。
  4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電源システムにおいて、
    前記制御装置は、前記切替回路を制御するのに必要な電荷が前記小容量電源回路に蓄積されているか判断し、蓄積されていたら前記切替回路をオンさせる、電源システム。
  5. 請求項４に記載の電源システムにおいて、
    前記制御装置は、前記スイッチング電源起動後、前記切替回路をオフとした後すぐに前記スイッチング電源使用要求があった場合は、前記電荷が蓄積されていると判断する、電源システム。
  6. 請求項４または請求項５に記載の電源システムにおいて、
    前記交流入力ラインへの交流電源の入力を検出する電源検出回路をさらに備え、
    前記切替回路は、該切替回路をオン・オフさせる切替部を含み、
    前記小容量電源回路は、前記切替部に接続される電圧ラインを含み、
    前記制御装置は、前記交流電源の検出後、前記電圧ラインの電圧が前記切替部を駆動するために必要な電圧以上となった場合は、前記電荷が蓄積されていると判断する、電源システム。
  7. 請求項６に記載の電源システムにおいて、
    前記小容量電源回路は、第１電圧ラインに接続される第１充電コンデンサを含み、
    前記制御装置は、前記第１電圧ラインに前記切替部が接続される場合は、前記第１電圧ラインの第１ライン電圧を取得し、取得された前記第１ライン電圧に応じて前記電荷が蓄積されているか判断する、電源システム。
  8. 請求項６に記載の電源システムにおいて、
    前記小容量電源回路は、第１電圧ラインに接続される第１充電コンデンサ、前記第１充電コンデンサの充電電圧を他の電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ、および前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力側の第２電圧ラインに接続される第２充電コンデンサを含み、
    前記制御装置は、前記第２電圧ラインに前記切替部が接続される場合は、前記第２電圧ラインの第２ライン電圧または前記第１ライン電圧を取得し、取得された前記第２ライン電圧または前記第１ライン電圧に応じて前記電荷が蓄積されているか判断する、電源システム。
  9. 請求項４または請求項５に記載の電源システムにおいて、
    前記交流入力ラインへの交流電源の入力を検出する電源検出回路をさらに備え、
    前記制御装置は、前記交流電源の検出後、所定時間経過した場合、前記電荷が充電されていると判断する、電源システム。
  10. 請求項９に記載の電源システムにおいて、
    前記交流入力ラインへの前記交流電源の入力遮断を検出する遮断検出回路と、前記入力遮断の継続時間を計時する計時回路とさらに備え、
    前記制御装置は、前記継続時間が短いほど、前記所定時間を短く設定する、電源システム。
  11. 請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の電源システムにおいて、
    前記切替回路は、オン状態を電力供給なしに保持する自己保持型切替回路である、電源システム。
  12. 請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の電源システムにおいて、
    前記切替回路とグランドとの間に設けられる駆動回路をさらに備え、
    前記制御装置は、前記駆動回路をオン・オフ制御することによって、前記切替回路をオン・オフする、電源システム。
  13. 請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の電源システムにおいて、
    前記小容量電源回路は、小容量ＡＣ−ＤＣ変換回路であり、
    前記小容量電源回路は、
    第１電極および第２電極を有し、前記第１電極が前記交流入力ラインに接続される第１コンデンサと、
    第１電極および第２電極を有し、前記第１電極が前記交流電源の他端に接続される第２コンデンサと、
    前記第１コンデンサの前記第２電極と前記第２コンデンサの前記第２電極との間に電気的に接続され、両コンデンサに印加される交流電圧を整流する整流回路と、
    前記整流回路に接続され、整流された交流電圧を平滑して平滑電圧を生成する平滑回路とを含む、電源システム。
  14. 請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の電源システムを備えた画像形成装置であって、
    前記スイッチング電源の使用時は、印刷処理を行う通常モード時であり、
    前記スイッチング電源の不使用時は、前記画像形成装置の電源オフ時または前記通常モード時より消費電力の少ないオフモード時である、画像形成装置。
  15. 請求項１４に記載の画像形成装置において、
    前記画像形成装置は、ＣＰＵ、操作パネル、および前記オフモードから前記通常モードへの復帰スイッチを備え、
    前記オフモード時では、前記小容量電源回路から前記ＣＰＵ、前記操作パネルおよび前記復帰スイッチに電力が供給される、画像形成装置。
  16. 交流入力ラインに設けられた切替回路と、前記切替回路より前段において前記交流入力ラインに接続され、コンデンサを含む小容量ＡＣ−ＤＣ変換回路と、前記切替回路より後段に設けられたスイッチング電源とを備えた電源システムの制御方法であって、
    電源システムへの電源投入時に、前記コンデンサに蓄積されたエネルギーによって前記切替回路をオンして、前記スイッチング電源をオンさせる工程と、
    電源投入以後において前記スイッチング電源を一時的に所定期間オフさせる場合、前記切替回路をオフさせる工程と、
    前記所定期間において、前記小容量ＡＣ−ＤＣ変換回路によって所定の直流電圧を生成させる工程と
    を含む、電源システムの制御方法。
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