JP2021021764A - 電源装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップを発生させることなく、スリープ時の効率悪化を抑制することが可能な電源装置及び当該電源装置を備える画像形成装置を提供する。【解決手段】定着ヒーターへの電力の供給を切断する切断部材（リレー２４）と、切断部材の後段に配置され、電力のノイズを除去するためのノイズ除去部材（Ｘコンデンサ２５）と、切断部材を制御する制御部と、を備える。また、制御部は、所定モード時に、切断部材により、ノイズ除去部材への電力の供給を切断させる。【選択図】図３

Description

本発明は、電源装置及び当該電源装置を備える画像形成装置に関する。

従来、米国のエナジースター等の消費電力規制が厳しくなってきている中で、各複合機メーカーは、ＴＥＣ（Typical Electricity Consumption）値の低さを競うようになっている。このＴＥＣ値の測定には、スリープ状態での電力消費量も影響するが、昨今、その影響度が大きくなるような規格変更が実施されたため、スリープの効率を向上させるニーズが出てきている。スリープ状態でのエネルギー消費には、少量ではあるが、複合機に搭載されるスイッチング電源（ＡＣ→ＤＣ）に使用するノイズフィルターで使用するノイズ除去用Ｘコンデンサ（アクロスコンデンサ）に流れる電流が、電源コード（銅線）の抵抗で発熱することによる損失（ジュール損）も影響し、スリープ時の効率悪化を招いている。ただし、スリープ時の消費電流は、０．５Ｗ以下であるため、通常時の消費電流である４００Ｗと比較して、８００分の１程度にすぎない。このような状況では、ノイズの発生もほとんど抑えられているため、Ｘコンデンサの必要性はない。よって、スリープ時は、リレー等の切断機能によりＸコンデンサを切り離して、効率アップを図ることが想定される。

例えば、低消費電力状態時に、消費電力を低減する構成として、スイッチ手段により、高容量でリーク電流の多い電解コンデンサから低容量でリーク電流の少ないフィルムコンデンサ（セラミックコンデンサ）に切り替える構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
また、メイン電源装置から補助電源装置にリレーで切り替える構成が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
また、Ｘコンデンサをリレーで分離する構成が開示されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２０１４−１９２９５２号公報 特開２０１４−１５３４５１号公報 特開２０１２−１３７９１０号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の構成は、１次平滑コンデンサを切り替える構成であるため、ノイズ除去部材としてのＸコンデンサの切り離しに適用することができない。また、上記特許文献２記載の構成は、電源装置を切り替える構成であるため、Ｘコンデンサの切り離しに適用することができない。
一方、上記特許文献３記載の構成は、Ｘコンデンサをリレーで分離する構成であるため、Ｘコンデンサの切り離しに適用することは可能である。しかしながら、Ｘコンデンサの切断機能を新規で追加することとなるため、コストアップが発生するという課題がある。

本発明は、コストアップを発生させることなく、スリープ時の効率悪化を抑制することが可能な電源装置及び当該電源装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、
消費電力を抑制する所定モードと、前記消費電力を抑制しない通常モードと、を有する装置に電力を供給する電源装置であって、
定着ヒーターへの前記電力の供給を切断する切断部材と、
前記切断部材の後段に配置され、前記電力のノイズを除去するためのノイズ除去部材と、
前記切断部材を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記所定モード時に、前記切断部材により、前記ノイズ除去部材への前記電力の供給を切断させることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電源装置において、
前記ノイズ除去部材は、Ｘコンデンサであることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の電源装置において、
前記ノイズ除去部材は、Ｙコンデンサであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電源装置において、
前記定着ヒーターは、ＩＨヒーターであることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電源装置において、
前記切断部材は、並列に複数配置されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、
画像形成装置において、
用紙にトナー像を形成する画像形成部と、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電源装置と、
を備え、
前記画像形成部は、当該画像形成部により形成されたトナー像を前記用紙に定着させる定着部材を加熱する定着ヒーターを備えることを特徴とする。

本発明によれば、コストアップを発生させることなく、スリープ時の効率悪化を抑制することができる。

本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す正面図である。 本実施形態に係る画像形成装置の制御構造を示す機能ブロック図である。 本実施形態に係る電源装置の構成を示す回路図である。 変形例１に係る電源装置の構成を示す回路図である。 変形例２に係る電源装置の構成を示す回路図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態に係る画像形成装置１０は、図１及び図２に示すように、制御部１１と、画像読取部１２と、画像形成部１３と、記憶部１４と、操作パネル１５（表示部１５１、操作部１５２）と、通信部１６と、電源装置２０と、を備えて構成されている。

制御部１１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えて構成される。ＣＰＵは、操作部１５２から入力される操作信号又は通信部１６により受信される指示信号に応じて、ＲＯＭに記憶されている各種処理プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、ＲＡＭに展開した各種プログラムとの協働により、画像形成装置１０の動作を統括的に制御する。
画像形成装置１０は、消費電力を抑制する所定モードと、消費電力を抑制しない通常モードと、を有しており、制御部１１は、上記の所定モードと通常モードとを切り替え可能に構成されている。通常モードは、例えば、印字モード、待機モード（スタンバイ）である。所定モードは、例えば、スリープモード、ＥＲＰモード、プラグオフモードである。

画像読取部１２は、図示しない原稿台又は自動原稿搬送部（ＡＤＦ:Auto Document Feeder）に載置された原稿の画像を走査露光装置の光学系により走査露光し、その反射光をラインイメージセンサーにより読み取り、これにより、画像信号を得る。この画像信号は、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、圧縮等の処理が施された後、画像データとして制御部１１に入力される。なお、制御部１１に入力される画像データとしては、画像読取部１２で読み取ったものに限らず、例えば、通信部１６を介して外部装置（図示省略）から受信したものであってもよい。

画像形成部１３は、画像処理された原画像の各画素の４色の画素値に応じて、Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫの４色からなる画像を用紙上に形成する。
画像形成部１３は、図１に示すように、４つの書込みユニット１３１、中間転写ベルト１３２、２次転写ローラー１３３、定着装置１３４等を備えて構成されている。

４つの書込みユニット１３１は、中間転写ベルト１３２のベルト面に沿って直列（タンデム）に配置され、Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫの各色の画像を形成する。各書込みユニット１３１は形成する画像の色が異なるだけで構成は同じであり、図２に示すように、光走査装置１３１ａ、感光体１３１ｂ、現像部１３１ｃ、帯電部１３１ｄ、クリーニング部１３１ｅ及び１次転写ローラー１３１ｆを備えて構成されている。

画像形成時、各書込みユニット１３１では、帯電部１３１ｄにより感光体１３１ｂを帯電させた後、原画像に基づいて光走査装置１３１ａにより出射した光束で感光体１３１ｂ上を走査し、静電潜像を形成する。現像部１３１ｃによりトナー等の色材を供給して現像すると、感光体１３１ｂ上に画像が形成される。
４つの書込みユニット１３１の感光体１３１ｂ上にそれぞれ形成した画像を、それぞれの１次転写ローラー１３１ｆにより、中間転写ベルト１３２上に順次重ねて転写（１次転写）する。これにより、中間転写ベルト１３２上には各色からなる画像が形成される。中間転写ベルト１３２は、複数のローラーに巻き回されて回動する像担持体である。１次転写後、クリーニング部１３１ｅにより感光体１３１ｂ上に残留する色材を除去する。

画像形成部１３では、回動する中間転写ベルト１３２上の画像が２次転写ローラー１３３の位置に至るタイミングに合わせて、手差しトレイＴ１又は給紙トレイＴ２から用紙を給紙する。２次転写ローラー１３３は、対をなす一方のローラーが中間転写ベルト１３２に圧接し、他方が中間転写ベルト１３２を巻き回す複数のローラーのうちの１つを構成している。２次転写ローラー１３３の圧接により、中間転写ベルト１３２から用紙上に画像を転写（２次転写）すると、定着装置１３４に用紙を搬送して定着処理を施し、排紙トレイＴ３へ排紙する。定着装置１３４は、一対の定着ローラー（定着部材）１３４ａと、定着ローラー１３４ａの一方又は双方を加熱する定着ヒーター１３４ｂ（図２参照）と、を備えて構成されている。定着ヒーター１３４ｂは、例えば、ＩＨヒーターである。なお、定着ヒーター１３４ｂは、ハロゲンヒーターやセラミックヒーターであってもよい。定着処理は、一対の定着ローラー１３４ａによる加圧と定着ローラー１３４ａの有する熱との作用を通じて、画像（トナー像）を用紙に定着させる処理である。用紙の両面に画像を形成する場合、反転経路１３５に用紙を搬送して用紙面を反転させた後、２次転写ローラー１３３の位置へ再度用紙を給紙する。

記憶部１４は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（solid state drive）等により構成される不揮発性の記憶手段であり、各種プログラムや各種設定データ等を制御部１１から読み書き可能に記憶する。

操作パネル１５は、ユーザーに対して各種情報を表示する表示部１５１と、ユーザーによる操作入力を受け付ける操作部１５２と、を備えて構成されている。
表示部１５１は、カラー液晶ディスプレイなどで構成され、制御部１１から入力される表示制御信号に従って、操作画面等（各種設定画面、各種ボタン、各機能の動作状況等）を表示する。
操作部１５２は、表示部１５１の画面上に設けられるタッチパネルと、表示部１５１の画面周囲に配置される各種ハードキーと、を備えて構成されている。操作部１５２は、画面上に表示されたボタンが手指やタッチペン等で押下された場合、押下された力点のＸＹ座標を電圧値で検出し、検出された位置に対応付けられた操作信号を制御部１１に出力する。なお、タッチパネルは感圧式に限らず、例えば静電式や光式等であってもよい。また、操作部１５２は、ハードキーが押下された場合、押下されたキーに対応付けられた操作信号を制御部１１に出力する。ユーザーは、操作部１５２を操作して、画質設定、倍率設定、応用設定、出力設定及び用紙設定等の画像形成に関する設定、用紙搬送指示、並びに装置の停止操作などを行うことができる。

通信部１６は、画像形成装置１０を通信ネットワークＮに接続するインターフェースである。通信部１６は、通信用ＩＣ及び通信コネクタなどを有し、制御部１１の制御の下、所定の通信プロトコルを用いて通信ネットワークＮに接続されている外部装置と各種情報の送受信を行う。また、通信部１６は、ＵＳＢを介して各種情報の入出力を行うことも可能である。

電源装置２０は、図３に示すように、商用電源から各回路に電力を供給する電源コード２１と、電源コード２１により供給された電力を画像形成装置１０の各部に供給する電源回路２２と、電源コード２１により供給された電力を定着ヒーター１３４ｂに供給するヒーター制御回路２３と、定着ヒーター１３４ｂ（ヒーター制御回路２３）への電力の供給を切断するリレー（切断部材）２４と、電力のノイズを除去するためのＸコンデンサ（ノイズ除去部材）２５と、を備えて構成されている。
本発明の電源装置は、少なくとも電源装置２０と、リレー２４を制御する制御部１１と、を含んで構成されている。

Ｘコンデンサ２５は、リレー２４の後段に配置されている。これにより、Ｘコンデンサ２５は、リレー２４により定着ヒーター１３４ｂ（ヒーター制御回路２３）への電力の供給が切断される際、同時に電力の供給が切断されることとなる。通常のスリープモードでは、定着ヒーター１３４ｂを休止させるので、リレー２４により定着ヒーター１３４ｂへの電力の供給を切断させている。したがって、本実施形態では、通常のスリープモード時に、Ｘコンデンサ２５への電力の供給が切断される。
本実施形態において、制御部１１は、所定モード（例えばスリープモード等）時に、リレー２４により、Ｘコンデンサ２５への電力の供給を切断させる。

以上のように、本実施形態に係る画像形成装置１０の電源装置（電源装置２０、制御部１１）は、定着ヒーター１３４ｂへの電力の供給を切断する切断部材（リレー２４）と、切断部材の後段に配置され、電力のノイズを除去するためのノイズ除去部材（Ｘコンデンサ２５）と、切断部材を制御する制御部１１と、を備える。また、制御部１１は、所定モード時に、切断部材により、ノイズ除去部材への電力の供給を切断させる。
したがって、本実施形態に係る電源装置によれば、スリープモード等、低負荷モード時のノイズ発生が極端に低い状況において、ノイズ除去部材への導通を遮断することができるので、ジュール損の発生を抑制することが可能となり、効率を改善させることができる。効率改善の効果は、ノイズ除去部材の容量や電源コード２１の細さ長さで変動するが、例えば、電源コード２１の抵抗を５００ｍΩ、ノイズ除去部材の容量を１ｕＦとした場合、１．５％の効率改善を見込むことができる。また、ノイズ除去部材への電力供給の切断機能を、新規追加することなく、定着ヒーター１３４ｂへの電力供給の切断に使用する切断部材で兼用することができるので、コストアップを抑制することができる。よって、コストアップを発生させることなく、スリープ時の効率悪化を抑制することができる。

また、本実施形態に係る電源装置によれば、ノイズ除去部材は、Ｘコンデンサ２５である。
したがって、本実施形態に係る電源装置によれば、低負荷モード時において、Ｘコンデンサ２５への導通を遮断することができるので、ジュール損の発生を抑制することが可能となり、効率を改善させることができる。

また、本実施形態に係る電源装置によれば、定着ヒーター１３４ｂは、ＩＨヒーターである。
したがって、本実施形態に係る電源装置によれば、ノイズ除去部材への電力供給の切断機能を、新規追加することなく、ＩＨヒーターへの電力供給の切断に使用する切断部材で兼用することができるので、コストアップを抑制することができる。

以上、本発明に係る実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

（変形例１）
例えば、上記実施形態では、ノイズ除去部材として、Ｘコンデンサ２５を例示して説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、図４に示すように、ノイズ除去部材として、Ｘコンデンサ２５の代わりに、Ｙコンデンサ２６を用いるようにしてもよい。なお、図４に示す例では、リレー２４及びＹコンデンサ２６の組み合わせが２組配置された構成が示されている。Ｙコンデンサ２６は、リレー２４の後段に配置され、電力のノイズを除去する。Ｙコンデンサ２６は、実施形態のＸコンデンサ２５と同様、リレー２４により定着ヒーター１３４ｂ（ヒーター制御回路２３）への電力の供給が切断される際、同時に電力の供給が切断される。
変形例１において、制御部１１は、所定モード（例えばスリープモード等）時に、リレー２４により、Ｙコンデンサ２６への電力の供給を切断させる。

以上のように、変形例１に係る電源装置によれば、ノイズ除去部材は、Ｙコンデンサ２６である。
したがって、変形例１に係る電源装置によれば、低負荷モード時において、Ｙコンデンサ２６への導通を遮断することができるので、ジュール損の発生を抑制することが可能となり、効率を改善させることができる。

（変形例２）
また、上記実施形態では、切断部材として、一のリレー２４を配置する構成を例示して説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、図５に示すように、複数（図５では２つ）のリレー２４を並列に配置する構成を採用してもよい。リレー２４は、Ｘコンデンサ２５の前段に、並列に複数配置され、定着ヒーター１３４ｂ（ヒーター制御回路２３）への電力の供給を切断する。Ｘコンデンサ２５は、並列に複数配置されたリレー２４により定着ヒーター１３４ｂ（ヒーター制御回路２３）への電力の供給が切断される際、同時に電力の供給が切断される。
変形例２において、制御部１１は、所定モード（例えばスリープモード等）時に、並列に複数配置されたリレー２４により、Ｘコンデンサ２５への電力の供給を切断させる。

以上のように、変形例２に係る電源装置によれば、切断部材は、並列に複数配置されている。
したがって、変形例２に係る電源装置によれば、インピーダンスを下げることができるので、ノイズをより減衰させることが可能となり、ノイズ除去を効率化させることができる。

また、上記実施形態では、切断部材として、リレー２４を例示して説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、切断部材として、リレー２４の代わりに、スイッチを用いるようにしてもよい。

その他、画像形成装置を構成する各装置の細部構成及び各装置の細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１０ 画像形成装置
１１ 制御部
１２ 画像読取部
１３ 画像形成部
１３１ 書込みユニット
１３２ 中間転写ベルト
１３３ ２次転写ローラー
１３４ 定着装置
１３４ａ 定着ローラー（定着部材）
１３４ｂ 定着ヒーター
１４ 記憶部
１５ 操作パネル
１５１ 表示部
１５２ 操作部
１６ 通信部
２０ 電源装置
２１ 電源コード
２２ 電源回路
２３ ヒーター制御回路
２４ リレー（切断部材）
２５ Ｘコンデンサ（ノイズ除去部材）
２６ Ｙコンデンサ（ノイズ除去部材）

Claims (6)

1. 消費電力を抑制する所定モードと、前記消費電力を抑制しない通常モードと、を有する装置に電力を供給する電源装置であって、
   定着ヒーターへの前記電力の供給を切断する切断部材と、
   前記切断部材の後段に配置され、前記電力のノイズを除去するためのノイズ除去部材と、
   前記切断部材を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記所定モード時に、前記切断部材により、前記ノイズ除去部材への前記電力の供給を切断させることを特徴とする電源装置。
2. 前記ノイズ除去部材は、Ｘコンデンサであることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記ノイズ除去部材は、Ｙコンデンサであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
4. 前記定着ヒーターは、ＩＨヒーターであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電源装置。
5. 前記切断部材は、並列に複数配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電源装置。
6. 用紙にトナー像を形成する画像形成部と、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の電源装置と、
   を備え、
   前記画像形成部は、当該画像形成部により形成されたトナー像を前記用紙に定着させる定着部材を加熱する定着ヒーターを備えることを特徴とする画像形成装置。

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