JP2020188615A - 電源装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】省電力化を図りつつ、交流電源からの入力電圧に応じて、種々の状態で電源装置が安定して動作でき、負荷へ安定した電力供給を行う、電源装置、及び制御部を提供する。【解決手段】電源装置１００は、交流電源１の交流電圧を整流平滑する整流部２と、平滑部３と、主巻線１２ａ、出力巻線１２ｄ、１２ｃを有し、平滑部３から出力された電圧Ｖｄｃを変換し、負荷７に供給される出力電圧Ｖｏｕｔを出力するトランス１２と、出力巻線１２ｃに接続されており、電圧Ｖｄｃに応じたＡＣＤＥＴ電圧を検知する入力電圧検知部５と、を備える。制御部６は、入力電圧検知部５により検知された結果に基づいて負荷７の状態を制御する。【選択図】図２（ａ）
Description
本発明は、電源装置及び画像形成装置に関し、特に、交流電源から入力された交流電圧を整流平滑し、スイッチング素子とトランスによって直流電圧の生成を行う電源装置に関する。
電源装置及び画像形成装置には、交流電源からの電力供給を受けつつ電力消費が極めて小さい電源オフ状態や、待機動作時の軽負荷に対応する待機状態や、待機状態より電力消費が大きい重負荷の動作状態に対応する構成がある。また、交流電源からの入力電圧を整流平滑して電圧を検知し、光半導体を用いた入力電圧の監視制御回路を配置することで電源装置の動作を制御する構成がある（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、従来は、整流平滑した電圧を検知し光半導体の発光素子を駆動することで電力を消費するため、省電力化することが困難となる。また、入力電圧が低い状態で電源の保護のために電源の動作を停止することで、入力電圧が低い状態でも動作可能な軽負荷状態への遷移ができず、電源装置に接続された電力を消費する負荷への電力供給が途絶えることとなる。
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、省電力化を図りつつ、交流電源からの入力電圧に応じて、種々の状態で電源装置が安定して動作でき、負荷へ安定した電力供給を行うことを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。
（１）交流電源の交流電圧を整流平滑する整流平滑手段と、１次巻線、第１の２次巻線及び第２の２次巻線を有し、前記整流平滑手段から出力された電圧を変換し、負荷に供給される第１の電圧を出力するトランスと、前記第２の２次巻線に接続されており、前記整流平滑手段から出力された電圧に応じた第２の電圧を検知する検知手段と、前記検知手段により検知された結果に基づいて前記負荷の状態を制御する第１の制御手段と、を備えることを特徴とする電源装置。
（２）記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、前記（１）に記載の電源装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
本発明によれば、省電力化を図りつつ、交流電源からの入力電圧に応じて、種々の状態で電源装置が安定して動作でき、負荷へ安定した電力供給を行うことができる。
以下に、本発明を実施するための実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
［電源装置］
図１は、実施例１の電源装置１００のブロック図である。交流電源１は交流電圧Ｖａｃを供給する電源である。整流部２は交流電圧Ｖａｃを整流するブリッジダイオードを有する。平滑部３は整流部２によって整流された電圧を平滑化し、電圧Ｖｄｃを出力する。整流部２と平滑部３とで整流平滑手段の一例を成している。スイッチング部４は出力手段の一例であり、平滑部３から出力された電圧Ｖｄｃをスイッチング動作によって直流電圧である出力電圧Ｖｏｕｔ（第１の電圧）に変換する。入力電圧検知部５は入力電圧検知手段の一例であり、スイッチング部４に入力される平滑部３の電圧Ｖｄｃを検知し、検知結果である検知信号を出力する。
図１は、実施例１の電源装置１００のブロック図である。交流電源１は交流電圧Ｖａｃを供給する電源である。整流部２は交流電圧Ｖａｃを整流するブリッジダイオードを有する。平滑部３は整流部２によって整流された電圧を平滑化し、電圧Ｖｄｃを出力する。整流部２と平滑部３とで整流平滑手段の一例を成している。スイッチング部４は出力手段の一例であり、平滑部３から出力された電圧Ｖｄｃをスイッチング動作によって直流電圧である出力電圧Ｖｏｕｔ（第１の電圧）に変換する。入力電圧検知部５は入力電圧検知手段の一例であり、スイッチング部４に入力される平滑部３の電圧Ｖｄｃを検知し、検知結果である検知信号を出力する。
制御部６は、スイッチング部４から出力された出力電圧Ｖｏｕｔと入力電圧検知部５から出力された検知信号とが入力される。制御部６は、出力電圧Ｖｏｕｔが入力されることで電力を消費する負荷７を制御する。制御部６は、負荷７の動作を制御するＣＰＵ（中央演算処理装置）である。制御部６は、動作手順やデータを保持しているＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）や、一時的に情報を保持するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）が一体となっている構成であり、例えば１チップマイコンであってもよい。電源装置１００の出力電圧Ｖｏｕｔが入力される負荷７の一例として、コンピュータ等の情報処理装置（不図示）や、イメージスキャナやプリンタ等の画像入出力装置であってもよく、電力を消費するユニットを想定している。記憶部８は、例えば書き換え可能な不揮発性メモリＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）である。記憶部８は、制御部６の動作に必要な情報を記憶しておく記憶部である。また、記憶部８は、図１のように制御部６の内部に配置され、１チップマイコンの一部であってもよい。
電源装置１００は、交流電圧Ｖａｃが低く整流平滑された電圧Ｖｄｃが低い場合、負荷７に供給できる電力に制限が生じ、負荷７の消費電力によっては電源装置１００が電力を供給できない場合がある。例えば、保護回路（不図示）によって、過電流や過負荷を検知することで、電源装置１００の保護のために出力電圧Ｖｏｕｔを低下させることや電源装置１００を停止して電力供給を停止する場合がある。
［電源装置の回路構成］
図２（ａ）は、図１で示した電源装置１００の詳細を示した図であり、電源装置１００の回路、制御部６、負荷７及び記憶部８を説明する図である。図１で説明した構成と同じ構成には同じ符号を付している。ここで、平滑部３の高い方の電圧をＤＣＨとし、低い方の電圧をＤＣＬとする。スイッチング部４の第２の制御手段であるスイッチング制御ＩＣ１０はスイッチング動作を制御するＩＣである。ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのスイッチング素子１１は導通−非導通動作のスイッチング動作を繰り返す。スイッチング制御ＩＣ１０は、スイッチング素子１１のゲート端子にＤＲＶ信号を出力しスイッチング素子１１を制御する。
図２（ａ）は、図１で示した電源装置１００の詳細を示した図であり、電源装置１００の回路、制御部６、負荷７及び記憶部８を説明する図である。図１で説明した構成と同じ構成には同じ符号を付している。ここで、平滑部３の高い方の電圧をＤＣＨとし、低い方の電圧をＤＣＬとする。スイッチング部４の第２の制御手段であるスイッチング制御ＩＣ１０はスイッチング動作を制御するＩＣである。ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのスイッチング素子１１は導通−非導通動作のスイッチング動作を繰り返す。スイッチング制御ＩＣ１０は、スイッチング素子１１のゲート端子にＤＲＶ信号を出力しスイッチング素子１１を制御する。
スイッチングトランス（以下、トランスという）１２は変圧器の一例である。トランス１２は、主巻線１２ａ（１次巻線）、補助巻線１２ｂ、出力巻線１２ｃ（第２の２次巻線）、出力巻線１２ｄ（第１の２次巻線）を有する。トランス１２は、スイッチング素子１１の導通−非導通動作よって平滑部３を構成している平滑コンデンサ（以下、平滑コンデンサ３とする）の電圧Ｖｄｃを主巻線１２ａに印加し、補助巻線１２ｂ、出力巻線１２ｃ、１２ｄの巻数に比例した電圧を出力する。ダイオード１３は、出力巻線１２ｃ及び出力巻線１２ｄからの出力電圧を整流し、整流された電圧はコンデンサ１４によって平滑され、出力電圧Ｖｏｕｔとして出力される。
フォトカプラ１５は、出力巻線１２ｃ及び出力巻線１２ｄからの出力電圧Ｖｏｕｔの状態をスイッチング制御ＩＣ１０に帰還させる。フォトカプラ１５は、発光ダイオード１５ｄと受光トランジスタ１５ｔで構成されている。出力電圧Ｖｏｕｔの状態は、レギュレータ１６と抵抗１７、１８の分圧電圧とによって、所定電圧になるように抵抗１９によって電流制限されつつフォトカプラ１５を経由してスイッチング制御ＩＣ１０にＦＢ信号としてフィードバックされる。スイッチング制御ＩＣ１０は入力されたＦＢ信号に応じてスイッチング素子１１の導通−非導通動作を制御する。抵抗１７、１８、レギュレータ１６、フォトカプラ１５はフィードバック手段として機能する。
補助巻線１２ｂにはダイオード２０を経由してコンデンサ２１が接続されており、スイッチング素子１１が導通して主巻線１２ａへ電圧Ｖｄｃが印加された後に出力されるフライバック出力電圧Ｖｆｂがコンデンサ２１に充電される。コンデンサ２１はスイッチング制御ＩＣ１０のＶＣＣ１に接続されている。コンデンサ２１は、スイッチング制御ＩＣ１０の動作電源を供給する。抵抗２２、２３はスイッチング素子１１によるスイッチング時の主巻線１２ａの電流を検知する抵抗である。スイッチング制御ＩＣ１０は、抵抗２３を経由してスイッチング時の主巻線１２ａの電流をＩＳ信号として検知し、ＦＢ信号とともにスイッチング素子１１によるスイッチング動作を制御する。スイッチング制御ＩＣ１０は、内部の電流検知閾電圧（不図示）とＩＳ信号とを比較する。スイッチング制御ＩＣ１０は、電流検知閾電圧よりＩＳ信号の電圧が低い場合スイッチング素子１１の導通状態を継続し、ＩＳ信号の電圧が閾電圧に到達するとスイッチング素子１１を非導通状態とするように制御する。なお、スイッチング制御ＩＣ１０のＧＮＤ１はＤＣＬに接続されている。
出力電圧Ｖｏｕｔは制御部６のＶＣＣ２に入力されており、制御部６の動作電源を供給する。スイッチング制御ＩＣ１０は、スイッチング動作を開始する際に平滑コンデンサ３（ＤＣＨ）に接続されたＳＴ端子を経由して動作電力を入力される。平滑コンデンサ３の電圧Ｖｄｃの上昇に伴いスイッチング制御ＩＣ１０が動作を開始し、スイッチング制御ＩＣ１０は平滑コンデンサ３の電圧Ｖｄｃに応じて停止又は動作する。なお、制御部６のＧＮＤ２は接地されている。
検知手段である入力電圧検知部５は、ダイオード５０を経由してコンデンサ１４の出力電圧Ｖｏｕｔと出力巻線１２ｄからのフォワード出力電圧とをコンデンサ５１で平滑する。コンデンサ５１の電圧は、主巻線１２ａに印加される平滑コンデンサ３の電圧Ｖｄｃに比例した電圧と出力電圧Ｖｏｕｔとを重畳した電圧であり、抵抗５２と抵抗５３で分圧した電圧が制御部６のＡＣＤＥＴ端子に入力される。制御部６は、ＡＣＤＥＴ端子に入力された電圧（以下、ＡＣＤＥＴ電圧という）に対してアナログ・ディジタル変換（以後Ａ／Ｄ変換という）を行うことで電圧データを取得する。すなわち、入力電圧検知部５は第２の電圧であるＡＣＤＥＴ電圧を制御部６に出力し、制御部６はＡＣＤＥＴ電圧に基づいて入力電圧を検知する。以下、制御部６によってＡ／Ｄ変換された電圧もＡＣＤＥＴ電圧という。
負荷７は電源装置１００の出力電圧Ｖｏｕｔが入力されるように接続され、制御部６のＣＴＲＬ端子から出力される信号（以下、ＣＴＲＬ信号という）によって制御される。例えば、ＣＴＲＬ信号がロー状態であれば、負荷７は出力電圧Ｖｏｕｔが入力されて電力消費が極めて小さいオフ状態とる。一方、ＣＴＲＬ信号がハイ状態とロー状態を交互に繰り返している状態であれば、負荷７は電力消費が小さい軽負荷状態となる。ＣＴＲＬ信号がハイ状態であれば、負荷７は出力電圧Ｖｏｕｔが入力されて電力を消費する重負荷状態となる。このように負荷７の状態は、ＣＴＲＬ信号に応じて遷移するものとする。
［変形例］
また、図２（ｂ）は、図２（ａ）で示した入力電圧検知部５について、他の構成を示した図である。トランス１１２は、主巻線１２ａ（１次巻線）、補助巻線１２ｂ、出力巻線１１２ｅ（第１の２次巻線）、出力巻線１１２ｆ（第２の２次巻線）を有し、主巻線１２ａ（１次巻線）および補助巻線１２ｂの構成および接続は、図２（ａ）で示したトランス１２と同等である。
また、図２（ｂ）は、図２（ａ）で示した入力電圧検知部５について、他の構成を示した図である。トランス１１２は、主巻線１２ａ（１次巻線）、補助巻線１２ｂ、出力巻線１１２ｅ（第１の２次巻線）、出力巻線１１２ｆ（第２の２次巻線）を有し、主巻線１２ａ（１次巻線）および補助巻線１２ｂの構成および接続は、図２（ａ）で示したトランス１２と同等である。
トランス１１２は、スイッチング素子１１の導通−非導通動作によって平滑部３を構成している平滑コンデンサ３の電圧Ｖｄｃを主巻線１２ａに印加されることで、補助巻線１２ｂ、出力巻線１１２ｅ、１１２ｆの巻数に比例した電圧を出力する。ダイオード１１３は、出力巻線１１２ｅからの出力電圧を整流する。整流された電圧はコンデンサ１４によって平滑され、出力電圧Ｖｏｕｔとして出力される。
出力巻線１１２ｆからのフォワード出力電圧は、ダイオード１５０を経由してコンデンサ１５１によって平滑される。コンデンサ１５１の電圧は、主巻線１２ａに印加される平滑コンデンサ３の電圧Ｖｄｃに比例した電圧であり、抵抗１５２と抵抗１５３で分圧した電圧が制御部６のＡＣＤＥＴ端子に入力される。制御部６は、図２（ａ）で示したようにＡＣＤＥＴ電圧に基づいて入力電圧を検知する。
［交流電圧と出力可能な電流又はＡＣＤＥＴ電圧との関係］
図３（ａ）は、交流電圧Ｖａｃと平滑コンデンサ３の電圧Ｖｄｃに対応して電源装置１００が出力可能な電流との関係を示したグラフである。図３（ａ）は横軸に交流電圧Ｖａｃ［Ｖ］を示し、縦軸に出力可能な電流（出力可能電流）［Ａ］を示す。図３（ａ）には、電源装置１００が停止している第１の状態である電源停止状態、負荷７が低電力消費状態で停止している第２の状態であるオフ状態を示す。更に、図３（ａ）には、負荷７がオフ状態より電力を消費している第３の状態である軽負荷状態、軽負荷状態よりも電力を消費している第４の状態である重負荷状態も示す。
図３（ａ）は、交流電圧Ｖａｃと平滑コンデンサ３の電圧Ｖｄｃに対応して電源装置１００が出力可能な電流との関係を示したグラフである。図３（ａ）は横軸に交流電圧Ｖａｃ［Ｖ］を示し、縦軸に出力可能な電流（出力可能電流）［Ａ］を示す。図３（ａ）には、電源装置１００が停止している第１の状態である電源停止状態、負荷７が低電力消費状態で停止している第２の状態であるオフ状態を示す。更に、図３（ａ）には、負荷７がオフ状態より電力を消費している第３の状態である軽負荷状態、軽負荷状態よりも電力を消費している第４の状態である重負荷状態も示す。
交流電圧Ｖａｃが低い０から第１の閾値電圧であるＶａｃ０（＝Ｖｄｃ０）までの領域（０≦Ｖａｃ＜Ｖａｃ０）では、電源装置１００は停止している状態である。交流電圧ＶａｃがＶａｃ０以上になると電源装置１００は起動されスイッチング動作を開始して出力電圧Ｖｏｕｔを生成する。しかし、この領域（Ｖａｃ０≦Ｖａｃ＜Ｖａｃ１）では負荷７は停止しているオフ状態である。交流電圧Ｖａｃが第２の閾値電圧であるＶａｃ１（＝Ｖｄｃ１）以上になると電源装置１００から負荷７が軽負荷状態となるまで電力を供給できる状態となる。この領域（Ｖａｃ１≦Ｖａｃ＜Ｖａｃ２）では制御部６は負荷７を制御することで軽負荷状態に遷移させることができることを示している。交流電圧Ｖａｃが第３の閾値電圧であるＶａｃ２（＝Ｖｄｃ２）以上になると電源装置１００から負荷７が重負荷状態となるまで電力を供給できる状態となる。この領域（Ｖａｃ２≦Ｖａｃ）では制御部６は負荷７を制御することで重負荷状態に遷移させることができることを示している。
また、図３（ｂ）は、交流電圧ＶａｃとＡＣＤＥＴ電圧との関係を示したグラフであり、負荷７の状態も示している。図３（ｂ）は横軸に交流電圧Ｖａｃ［Ｖ］を示し、縦軸に入力電圧検知部５から出力されるＡＣＤＥＴ電圧［Ｖ］を示す。例えば、電源停止状態から電源装置１００が起動し負荷７は停止しているオフ状態へ遷移するための第１の閾値電圧Ｖａｃ０は、ＡＣＤＥＴ電圧では０．４Ｖに対応する。また、オフ状態の領域と軽負荷状態の領域とを分ける第２の閾値電圧Ｖａｃ１はＡＣＤＥＴ電圧では０．８Ｖに対応する。更に、軽負荷状態の領域と重負荷状態の領域とを分ける第３の閾値電圧Ｖａｃ２はＡＣＤＥＴ電圧では１．４Ｖに対応する。このように、交流電圧Ｖａｃに応じてＡＣＤＥＴ電圧が変化し、制御部６はＡＣＤＥＴ電圧を検知することで交流電圧Ｖａｃを間接的に検知して、負荷７が遷移できる状態を判断することができる。
記憶部８には、予めＡＣＤＥＴ電圧と交流電圧Ｖａｃ又は平滑コンデンサ３の電圧Ｖｄｃとが関連付けられた情報が記憶されている。制御部６は、入力されたＡＣＤＥＴ電圧と記憶部８に記憶されている情報とに基づいて、入力されたＡＣＤＥＴ電圧に対応する交流電圧Ｖａｃ又は電圧Ｖｄｃを取得する。制御部６は、取得した交流電圧Ｖａｃ又は電圧Ｖｄｃに基づいて負荷７をどの状態に遷移させるかを判断する。また、各状態に遷移するための電圧の閾値であるＶａｃ０（Ｖｄｃ０）、Ｖａｃ１（Ｖｄｃ１）、Ｖａｃ２（Ｖｄｃ２）の値も記憶部８に記憶されているものとする。
［負荷の状態遷移処理］
図４は、第１の制御手段である制御部６でＡＣＤＥＴ電圧をＡ／Ｄ変換し電圧データを取得し、記憶部８から読み出した電圧Ｖｄｃ又は交流電圧Ｖａｃに応じて負荷７の状態を遷移させる判断を行う処理のフローチャートである。ステップ（以下、Ｓとする）１００で制御部６は、入力電圧検知部５から入力されたＡＣＤＥＴ電圧をＡ／Ｄ変換して検知する。Ｓ１０１で制御部６は、記憶部８に記憶されている情報からＡＣＤＥＴ電圧に対応する平滑コンデンサ３の電圧Ｖｄｃ又は対応する交流電圧Ｖａｃを読み出す。
図４は、第１の制御手段である制御部６でＡＣＤＥＴ電圧をＡ／Ｄ変換し電圧データを取得し、記憶部８から読み出した電圧Ｖｄｃ又は交流電圧Ｖａｃに応じて負荷７の状態を遷移させる判断を行う処理のフローチャートである。ステップ（以下、Ｓとする）１００で制御部６は、入力電圧検知部５から入力されたＡＣＤＥＴ電圧をＡ／Ｄ変換して検知する。Ｓ１０１で制御部６は、記憶部８に記憶されている情報からＡＣＤＥＴ電圧に対応する平滑コンデンサ３の電圧Ｖｄｃ又は対応する交流電圧Ｖａｃを読み出す。
Ｓ１０２で制御部６は、Ｓ１０１で読み出した交流電圧Ｖａｃ（又は電圧Ｖｄｃ）に基づいて、負荷７が軽負荷状態へ遷移可能か否かを判断する。具体的には、図３で説明したように、制御部６は、交流電圧Ｖａｃ（又は電圧Ｖｄｃ）がＶａｃ１（又はＶｄｃ１）以上になったか否かを判断する。Ｓ１０２で制御部６は、軽負荷状態へ遷移可能である、すなわち交流電圧Ｖａｃ（又は電圧Ｖｄｃ）がＶａｃ１（又はＶｄｃ１）以上になったと判断した場合、処理をＳ１０３へ進める。制御部６は、軽負荷状態へ遷移可能ではない、すなわち交流電圧Ｖａｃ（又は電圧Ｖｄｃ）がＶａｃ１（又はＶｄｃ１）未満（第２の閾値電圧未満）であると判断した場合、処理をＳ１０４に進める。Ｓ１０４で制御部６は、負荷７をオフ状態へ遷移させ、処理を終了する。
Ｓ１０３で制御部６は、Ｓ１０１で読み出した交流電圧Ｖａｃ（又は電圧Ｖｄｃ）に基づいて、負荷７が重負荷状態へ遷移可能か否かを判断する。具体的には、図３で説明したように、制御部６は、交流電圧Ｖａｃ（又は電圧Ｖｄｃ）がＶａｃ２（又はＶｄｃ２）以上となったか否かを判断する。Ｓ１０３で制御部６は、重負荷状態へ遷移可能である、すなわち交流電圧Ｖａｃ（又は電圧Ｖｄｃ）がＶａｃ２（又はＶｄｃ２）以上になったと判断した場合、処理をＳ１０６へ進める。制御部６は、重負荷状態へ遷移可能ではない、すなわち交流電圧Ｖａｃ（又は電圧Ｖｄｃ）がＶａｃ２（又はＶｄｃ２）未満であると判断した場合、処理をＳ１０５に進める。Ｓ１０５で制御部６は、負荷７を軽負荷状態へ遷移させ、処理を終了する。Ｓ１０６で制御部６は、負荷７を重負荷状態へ遷移させ、処理を終了する。以上のＳ１００〜Ｓ１０６の処理は電源装置１００が動作している状態では、制御部６によって繰り返し実行される。
［記憶部に記憶されている情報］
表１は、記憶部８に記憶されているデータの内容を表で示したものである。
表１は、１列目にＡＣＤＥＴ電圧［Ｖ］、２列目にＶａｃ電圧［Ｖ］、３列目にＶｄｃ電圧［Ｖ］、４列目に遷移可能な状態、５列目にある状態から次の状態に遷移する際の閾値電圧Ｖａｃ＊（Ｖｄｃ＊）を示す。「＊」には０、１、２のいずれかが対応する。例えば、ＡＣＤＥＴ電圧が０．８Ｖ以上の場合とは、交流電圧Ｖａｃが６０Ｖ以上、電圧Ｖｄｃが８０Ｖ以上であり、負荷７を軽負荷状態に遷移可能な状態となっている。この場合の状態遷移（詳細には、オフ状態から軽負荷状態への遷移）の閾値はＶａｃ１（又はＶｄｃ１）である。
表１は、記憶部８に記憶されているデータの内容を表で示したものである。
表１は、図４のＳ１０１で制御部６が、記憶部８からＡＣＤＥＴ電圧に対応する平滑コンデンサ３の電圧Ｖｄｃ又は対応する交流電圧Ｖａｃを読み出す際に参照する表である。表１では、ＡＣＤＥＴ電圧が０．４Ｖ≦ＡＣＤＥＴ＜０．８Ｖの範囲であれば負荷７の遷移可能な状態はオフ状態であり、０．８Ｖ≦ＡＣＤＥＴ＜１．４Ｖの範囲であれば軽負荷状態に遷移できることを示している。また、ＡＣＤＥＴ電圧が１．４Ｖ≦ＡＣＤＥＴであれば重負荷状態に遷移できることを示している。
以上、実施例１で説明したように、制御部６は、入力電圧である交流電圧Ｖａｃに対応する電圧Ｖｄｃについて、ＡＣＤＥＴ電圧を検知することで、交流電圧Ｖａｃを間接的に、電力損失が少ない構成で検知することができる。制御部６は、電圧Ｖｄｃと対応する交流電圧Ｖａｃに応じて電源装置１００が負荷７に電力を供給し、軽負荷状態や重負荷状態に遷移可能かを判断することで、安定して電力を負荷７に供給することができる。
以上、実施例１によれば、省電力化を図りつつ、交流電源からの入力電圧に応じて、種々の状態で電源装置が安定して動作でき、負荷へ安定した電力供給を行うことができる。
［画像形成装置の構成］
実施例１で説明した電源装置１００を、レーザビームプリンタのような画像形成装置における電源に適用することができる。図５は、実施例２の画像形成装置２００の断面図及びブロック図である。画像形成制御部２０１は画像形成装置２００を制御する制御部であり、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）である。画像形成制御部２０１は、動作を制御する手順やデータを保持しているＲＯＭや、一時的に情報を保持するＲＡＭが一体となっているものや、個別に同等の機能を有する回路を接続したものである。記録媒体２０２は画像を記録する記録媒体であり、例えば紙等で、画像を記録保持するものである。ピックアップローラ２０３は記録媒体２０２を送り出すローラである。レジストレーションローラ（以下、レジストローラという）２０４は記録媒体２０２の先端を揃えるローラである。
実施例１で説明した電源装置１００を、レーザビームプリンタのような画像形成装置における電源に適用することができる。図５は、実施例２の画像形成装置２００の断面図及びブロック図である。画像形成制御部２０１は画像形成装置２００を制御する制御部であり、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）である。画像形成制御部２０１は、動作を制御する手順やデータを保持しているＲＯＭや、一時的に情報を保持するＲＡＭが一体となっているものや、個別に同等の機能を有する回路を接続したものである。記録媒体２０２は画像を記録する記録媒体であり、例えば紙等で、画像を記録保持するものである。ピックアップローラ２０３は記録媒体２０２を送り出すローラである。レジストレーションローラ（以下、レジストローラという）２０４は記録媒体２０２の先端を揃えるローラである。
画像形成部２０５は画像形成手段の一例であり、搬送された記録媒体２０２上に公知の電子写真プロセスにより画像を形成する。照射部２０５ａは電子写真プロセスにおける画像イメージを感光ドラム２０５ｂ上に潜像を照射する。現像部２０５ｃは感光ドラム２０５ｂ上に形成された潜像をトナー画像として形成する。転写部材２０５ｄは、記録媒体２０２上に感光ドラム２０５ｂ上で形成されたトナー画像を転写する。
定着部２０６は像加熱手段の一例であり、記録媒体２０２上に形成された未定着のトナー画像を安定して定着させる。加熱部材２０６ａは、交流電源１から電力を供給されて発熱する部材である。フィルム部材２０６ｂは加熱部材２０６ａの熱を記録媒体２０２に伝達する。加圧部材２０６ｃは、加熱部材２０６ａから伝達されたフィルム部材２０６ｂによる加熱とともに記録媒体２０２とトナー画像を加圧して定着させる。排出ローラ２０７は記録媒体２０２を画像形成装置２００の上部に排出する。排出トレイ２０８は排出された記録媒体２０２を積載する。２０９は画像形成及び定着された記録媒体２０２が排出され積載された状態を表している。以上が画像形成装置２００による画像形成動作である。なお、画像形成制御部２０１が電源装置１００の制御部６の機能を有していてもよい。
モータ２１０は、記録媒体２０２を搬送するピックアップローラ２０３、レジストローラ２０４、画像形成部２０５を駆動する。モータ２１１は、定着部２０６を駆動する。モータ２１０、２１１は、電源装置１００から出力される電力を消費する。なお、ピックアップローラ２０３、レジストローラ２０４、排出ローラ２０７、モータ２１０、２１１は記録媒体２０２の搬送手段を構成する一例を示している。画像形成装置２００は、第１の状態である電源装置１００の停止状態、第２の状態であるオフ状態、第３の状態である待機状態、第４の状態であるプリント状態のように動作状態が遷移する。
［交流電圧と出力可能な電流又はＡＣＤＥＴ電圧との関係］
図６（ａ）は、交流電圧Ｖａｃと平滑コンデンサ３の電圧Ｖｄｃに対応して電源装置１００が出力可能な電流との関係を示したグラフであり、図３（ａ）と同様のグラフである。あわせて図６（ａ）には、画像形成装置２００の電源装置１００が停止している電源停止状態、電源装置１００が動作しているが画像形成装置２００が停止しているオフ状態を示している。更に、図６（ａ）には、画像形成装置２００が動作しているが印刷データ待ちの待機状態、画像形成装置２００が動作し印刷中のプリント状態を示している。すなわち、実施例２の画像形成装置２００は、実施例１の負荷７に対応する。
図６（ａ）は、交流電圧Ｖａｃと平滑コンデンサ３の電圧Ｖｄｃに対応して電源装置１００が出力可能な電流との関係を示したグラフであり、図３（ａ）と同様のグラフである。あわせて図６（ａ）には、画像形成装置２００の電源装置１００が停止している電源停止状態、電源装置１００が動作しているが画像形成装置２００が停止しているオフ状態を示している。更に、図６（ａ）には、画像形成装置２００が動作しているが印刷データ待ちの待機状態、画像形成装置２００が動作し印刷中のプリント状態を示している。すなわち、実施例２の画像形成装置２００は、実施例１の負荷７に対応する。
図６（ａ）に示すように、交流電圧Ｖａｃが低いＶａｃ０（＝Ｖｄｃ０）までは電源装置１００は停止している状態で画像形成装置２００も停止している状態である。交流電圧ＶａｃがＶａｃ０以上になると電源装置１００は起動しスイッチング動作を開始して出力電圧Ｖｏｕｔを生成するが、画像形成装置２００は停止しており、低電力消費状態のオフ状態である。交流電圧ＶａｃがＶａｃ１（＝Ｖｄｃ１）以上になると電源装置１００から画像形成装置２００が待機状態となる電力を供給できる状態となり、画像形成装置２００が待機状態まで遷移できる。交流電圧ＶａｃがＶａｃ２（＝Ｖｄｃ２）以上になると電源装置１００から画像形成装置２００がプリント状態において必要な電力を供給できる状態となり、画像形成装置２００がプリント状態まで遷移できる。
また、図６（ｂ）は、交流電圧ＶａｃとＡＣＤＥＴ電圧との関係を示したグラフであり、図３（ｂ）と同様のグラフである。図６（ｂ）には画像形成装置２００の状態も示している。交流電圧Ｖａｃに応じてＡＣＤＥＴ電圧が変化し、制御部６は交流電圧Ｖａｃを間接的に検知して画像形成装置２００が遷移できる状態を判断することができる。
［記憶部に記憶されている情報］
表２は、記憶部８に記憶されている情報の内容を表で示したものであり、表１と同様の表である。表２では、ＡＣＤＥＴ電圧が０．４Ｖ≦ＡＣＤＥＴ＜０．８Ｖの範囲であれば画像形成装置２００の遷移可能な状態はオフ状態であり、０．８Ｖ≦ＡＣＤＥＴ＜１．４Ｖの範囲であれば待機状態に遷移できることを示している。また、表２では、ＡＣＤＥＴ電圧が１．４Ｖ≦ＡＣＤＥＴであればプリント状態に遷移できることを示しており、画像形成装置２００が印刷データに応じて印刷できることを示している。
表２は、記憶部８に記憶されている情報の内容を表で示したものであり、表１と同様の表である。表２では、ＡＣＤＥＴ電圧が０．４Ｖ≦ＡＣＤＥＴ＜０．８Ｖの範囲であれば画像形成装置２００の遷移可能な状態はオフ状態であり、０．８Ｖ≦ＡＣＤＥＴ＜１．４Ｖの範囲であれば待機状態に遷移できることを示している。また、表２では、ＡＣＤＥＴ電圧が１．４Ｖ≦ＡＣＤＥＴであればプリント状態に遷移できることを示しており、画像形成装置２００が印刷データに応じて印刷できることを示している。
レーザビームプリンタのような画像形成装置２００は、電源装置１００が停止している電源停止状態、電源装置１００が動作しているが画像形成装置２００が停止し低電力消費状態であるオフ状態に遷移する。更に、画像形成装置２００が動作しているが印刷データ待ちで待機中の待機状態、画像形成装置２００が動作し記録媒体２０２に画像を印刷中のプリント状態に遷移する。電源装置１００を画像形成装置２００に搭載した場合の状態の遷移処理は図４で説明した処理と同様である。なお、図４のＳ１０２、Ｓ１０５の「軽負荷状態」を「待機状態」と読み替え、Ｓ１０３、Ｓ１０６の「重負荷状態」を「プリント状態」と読み替える。
例えば、実施例１で説明したように、制御部６は、入力電圧である交流電圧Ｖａｃに対応する電圧Ｖｄｃについて、トランス１２からの出力電圧を入力電圧検知部５において抵抗分圧したＡＣＤＥＴ電圧として検知する。これにより、制御部６は、交流電圧Ｖａｃを間接的に電力損失が少ない構成で検知することができる。制御部６は、交流電圧Ｖａｃに応じて電源装置１００が画像形成装置２００に電力を供給し、待機状態やプリント状態に遷移可能か判断することで、安定して電力を画像形成装置２００に供給することができる。
以上、実施例２によれば、省電力化を図りつつ、交流電源からの入力電圧に応じて、種々の状態で電源装置が安定して動作でき、負荷へ安定した電力供給を行うことができる。
２ 整流部
３ 平滑部
５ 入力電圧検知部
６ 制御部
１２ トランス
１２ａ 主巻線
１２ｃ 出力巻線
１２ｄ 出力巻線
３ 平滑部
５ 入力電圧検知部
６ 制御部
１２ トランス
１２ａ 主巻線
１２ｃ 出力巻線
１２ｄ 出力巻線
Claims (7)
- 交流電源の交流電圧を整流平滑する整流平滑手段と、
１次巻線、第１の２次巻線及び第２の２次巻線を有し、前記整流平滑手段から出力された電圧を変換し、負荷に供給される第１の電圧を出力するトランスと、
前記第２の２次巻線に接続されており、前記整流平滑手段から出力された電圧に応じた第２の電圧を検知する検知手段と、
前記検知手段により検知された結果に基づいて前記負荷の状態を制御する第１の制御手段と、
を備えることを特徴とする電源装置。 - 前記交流電圧又は前記整流平滑手段から出力された電圧と前記負荷の状態とを関連付けた情報を記憶した記憶部を備え、
前記第１の制御手段は、前記検知手段により検知された結果と前記記憶部に記憶された情報とに基づいて前記負荷の状態を制御することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。 - 前記１次巻線に接続されたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する第２の制御手段と、
前記第１の電圧に応じた電圧を前記第２の制御手段にフィードバックするフィードバック手段と、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源装置。 - 前記第１の制御手段は、前記検知手段により検知された結果に基づいて、前記電源装置が停止した第１の状態、前記電源装置が動作しているが前記負荷が停止している第２の状態、前記負荷が消費する電力が前記第２の状態よりも大きい第３の状態、及び前記負荷が消費する電力が前記第３の状態よりも大きい第４の状態のいずれか１つの状態に、前記負荷を遷移させるように制御することを特徴とする請求項３の電源装置。
- 前記第１の制御手段は、
前記検知手段により検知された電圧が第１の閾値電圧未満である場合には、前記負荷を前記第１の状態に遷移させるように制御し、
前記検知手段により検知された電圧が前記第１の閾値電圧よりも大きい第２の閾値電圧未満である場合には、前記負荷を前記第２の状態に遷移させるように制御し、
前記検知手段により検知された電圧が前記第２の閾値電圧よりも大きい第３の閾値電圧未満である場合には、前記負荷を前記第３の状態に遷移させるように制御し、
前記検知手段により検知された電圧が前記第３の閾値電圧よりも大きい場合には、前記負荷を前記第４の状態に遷移させるように制御することを特徴とする請求項４に記載の電源装置。 - 記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電源装置を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
請求項４又は請求項５に記載の電源装置と、
を備え、
前記負荷は前記画像形成装置であり、
前記第３の状態は前記画像形成装置が印刷データの入力を待機している状態であり、
前記第４の状態は画像形成動作を行うことが可能である状態であることを特徴とする画像形成装置。
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