JP2021035270A

JP2021035270A - 電源装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2021035270A
Application number: JP2019156088A
Authority: JP
Inventors: 英俊花本; Hidetoshi Hanamoto; 敬造小嶋; Keizo Kojima
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2019-08-28
Filing date: 2019-08-28
Publication date: 2021-03-01

Abstract

【課題】交流電源からの入力電圧の低下状態に応じた電源装置の制御を行うこと。【解決手段】商用交流電源１００から入力される交流電圧から直流電圧Ｖｏを生成するスイッチングレギュレータ回路１１１と、交流電圧に応じた電圧を出力する抵抗１２０、１２１、１２２と、スイッチングレギュレータ回路１１１を制御する電源制御ＩＣ１１０であって、抵抗１２０、１２１、１２２より出力される電圧が所定の電圧よりも低いことを検知するとスイッチングレギュレータ回路１１１による直流電圧Ｖｏの生成を停止する電源制御ＩＣ１１０と、交流電圧の供給が遮断されたことを検知する切替回路１１２と、を備え、抵抗１２０、１２１、１２２は、切替回路１１２が交流電圧の供給が遮断されたことを検知すると、抵抗１２０、１２１、１２２が出力する電圧を交流電圧の供給が遮断される前よりも高い電圧に補正する。【選択図】図１

Description

本発明は、交流電源から入力される交流電圧から直流電圧を生成し、出力する電源装置、及び電源装置を備える画像形成装置に関する。

商用交流電源において、入力電圧が緩やかに低下するブラウンアウト状態や瞬間的な電圧低下が発生することがある。商用交流電源から入力される交流電圧から直流電圧を生成する電源装置では、商用交流電源からの入力電圧が長い時間、定格電圧を下回る状態が続くと、商用交流電源から電源装置に供給される電力が一定の場合には、商用交流電源からの入力電流が増加する。そのため、電源装置を制御する電源制御ＩＣの中には、入力電圧の電圧低下を検知する入力電圧検知端子を備え、入力電圧が所定の電圧以下に低下すると、電源装置を停止させる電源制御ＩＣがある。電源制御ＩＣの入力電圧検知端子には、電源装置に入力された交流電圧を整流平滑した後の直流電圧、又は整流平滑する前の交流電圧を分圧抵抗で分圧した電圧信号が入力される。分圧抵抗比は、入力電圧検知端子に入力される電圧が、ブラウンアウト状態における停止電圧の条件と、瞬間的な電圧低下の停止時間による条件とが両立するような電圧となるように、決定される。

また、商用交流電源からの入力電圧が定格を下回る低電圧状態を速やかに検知することにより、電源装置が動作を停止させる前に、電源装置が組み込まれている装置のデータを安全に記憶装置等に退避させる動作を行う方法が知られている。例えば特許文献１では、商用交流電源からの入力電圧が遮断されたことを速やかに検知して、入力電圧遮断時時の制御動作に素早く移行させる方法が提案されている。

特開２００８−１１８７６８号公報

電源装置が商用交流電源からの入力電圧が低下したことを検知した場合に、速やかに電源装置の動作を停止させるようにすると、ユーザの利便性を損なうおそれがある。そこで、ユーザの利便性を考慮して、瞬間的な入力電圧の低下時には、電源装置が組み込まれている装置が動作停止するまでの時間を長く設定しようとすると、電源装置を停止させる入力電圧の閾値を低く設定する必要がある。一方、商用交流電源からの入力電圧が緩やかに低下するブラウンアウト状態では、電源装置を停止させる入力電圧の閾値を低く設定している場合には、電源装置が動作停止するまでの長い時間にわたり、過大な電流が商用交流電源から入力され続けることになる。そのため、ブラウンアウト状態時に電源装置を停止させるまでの間、支障なく動作するように、入力電流の定格仕様を拡大した半導体部品を使用したり、過大な電流により生じる半導体部品の熱を発散させるために大型の放熱部品を使用したりする必要がある。そのため、電源装置のコストアップという課題が生じる。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、交流電源からの入力電圧の低下状態に応じた電源装置の制御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、本発明では、以下の構成を備える。

（１）交流電源から入力される交流電圧から直流電圧を生成する電圧生成手段と、前記交流電圧に応じた電圧を出力する出力手段と、前記電圧生成手段を制御する制御手段であって、前記出力手段より出力される前記電圧が所定の電圧よりも低いことを検知すると、前記電圧生成手段による前記直流電圧の生成を停止する前記制御手段と、前記交流電圧の供給が遮断されたことを検知する検知手段と、を備え、前記出力手段は、前記検知手段が前記交流電圧の供給が遮断されたことを検知すると、前記出力手段が出力する前記電圧を、前記交流電圧の供給が遮断される前よりも高い電圧に補正することを特徴とする電源装置。

（２）記録材に画像形成を行う画像形成手段と、前記（１）に記載の電源装置と、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、交流電源からの入力電圧の低下状態に応じた電源装置の制御を行うことができる。

実施例１の電源装置の構成を示す回路図実施例１の電源装置の各部の電圧波形を示す図実施例２の電源装置の構成を示す回路図実施例３の電源装置の構成を示す回路図実施例４の画像形成装置の構成を示す概略断面図

以下に、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。

［電源装置の構成］
図１は、実施例１の電源装置の主要な回路構成を示す回路図である。図１において、インレット１０２が商用交流電源１００に接続されると、商用交流電源１００から交流電圧が２つの入力ラインであるライブ（ＬＩＶＥ）側、ニュートラル（ＮＥＵＴＲＡＬ）側を介して、整流ダイオードブリッジ１０４に入力される。交流電圧は、整流ダイオードブリッジ１０４（第二の整流部）により全波整流され、一次平滑コンデンサ１０５（第二のコンデンサ）により平滑化され、直流電圧ＶＤＣＨ１（以下、電圧ＶＤＣＨ１ともいう）が生成される。スイッチングレギュレータ回路１１１（電圧生成手段）は、入力された直流電圧ＶＤＣＨ１から出力電圧Ｖｏを生成し、負荷２０１に出力する。

電源制御ＩＣ１１０（制御手段）は、スイッチングレギュレータ回路１１１の制御を行うＩＣで、起動端子であるＶＨ端子、入力電圧の検知端子であるＶＳＥＮ端子、スイッチングレギュレータ回路１１１のスイッチング動作を制御するＶＧ端子を備えている。ＶＨ端子には、一次平滑コンデンサ１０５によって平滑された電圧ＶＤＣＨ１が入力され、電源制御ＩＣ１１０内部で、電源制御ＩＣ１１０を起動する起動開始電圧まで昇圧させて、スイッチングレギュレータ回路１１１の制御を行う。また、ＶＳＥＮ端子には、電圧ＶＤＣＨ１を出力手段である抵抗１２０（第一の抵抗）、１２１（第二の抵抗）、１２２（第三の抵抗）で分圧した電圧が入力される。そして、ＶＳＥＮ端子の入力電圧が、スイッチング動作を開始する閾値電圧Ｖｔｈｏｎまで上昇すると、電源制御ＩＣ１１０はスイッチングレギュレータ回路１１１のスイッチング動作を制御可能な状態となる。スイッチングレギュレータ回路１１１は、不図示のトランス、トランスの一次側に入力される電流のスイッチングを行うＦＥＴ、トランスの二次側に誘起された電圧を整流平滑し、出力電圧Ｖｏを生成する二次側平滑コンデンサ等を有している。電源制御ＩＣ１１０は、ＶＧ端子を介してスイッチングレギュレータ回路１１１にＦＥＴの動作を制御する制御信号を出力することにより、ＦＥＴのオン、オフ動作により、出力電圧Ｖｏが生成される。

ここで、ブラウンアウト状態の発生により、商用交流電源１００から入力される交流電圧が低下すると、一次平滑コンデンサ１０５によって生成される電圧ＶＤＣＨ１も低下する。電源制御ＩＣ１１０は、抵抗１２０、１２１、１２２により分圧され、ＶＳＥＮ端子に入力された電圧が、スイッチングレギュレータ回路１１１のＦＥＴのスイッチング動作を停止する閾値電圧Ｖｔｈｏｆｆまで下降すると、次のような制御を行う。すなわち、電源制御ＩＣ１１０は、スイッチングレギュレータ回路１１１のＦＥＴによるスイッチング動作を停止させるため、ＶＧ端子を介してスイッチングレギュレータ回路１１１のスイッチングＦＥＴへ出力される制御信号を停止させる。このように、電源制御ＩＣ１１０は、スイッチングレギュレータ回路１１１の動作を停止させることにより、商用交流電源１００の入力電圧が低下した場合に、商用交流電源１００から過大な電流が入力されることを防ぐ。同様に、電源制御ＩＣ１１０は、スイッチングレギュレータ回路１１１のＦＥＴ、整流ダイオードブリッジ１０４等の半導体素子の過熱を防ぐため、ＶＳＥＮ端子の入力電圧が閾値電圧Ｖｔｈｏｆｆを下回るとスイッチングレギュレータ回路１１１を停止させる。なお、ＶＳＥＮ端子では、スイッチング動作を開始する閾値電圧Ｖｔｈｏｎとスイッチング動作を停止する閾値電圧Ｖｔｈｏｆｆとの関係は、ヒステリシスを持たせるため、閾値電圧Ｖｔｈｏｎ＞閾値電圧Ｖｔｈｏｆｆとしている。

図１において、点線で囲まれた切替回路１１２（検知手段）は、電源制御ＩＣ１１０のＶＳＥＮ端子に入力される電圧を切り替える回路である。切替回路１１２において、整流ダイオード１０６（第一の整流部）は、商用交流電源１００のライブ（ＬＩＶＥ）ラインから入力される交流電圧を整流して平滑コンデンサ１０７（第一のコンデンサ）に充電する半波整流回路である。整流ダイオード１０６と平滑コンデンサ１０７で整流平滑された直流電圧ＶＤＣＨ２（以下、電圧ＶＤＣＨ２ともいう）は、抵抗１２３、１２４で分圧されて、ＦＥＴ１０８のゲート端子に印加される。ここで、平滑コンデンサ１０７の容量は、一次平滑コンデンサ１０５に比べて、非常に小さいものとする。また、抵抗１２３と抵抗１２４を直列に接続した場合の合計抵抗値と、抵抗１２１と抵抗１２２とを並列に接続した回路に抵抗１２０を直列に接続した場合の合成抵抗値は、同じ抵抗値となるように設定されているものとする。これにより、電圧ＶＤＣＨ２側の平滑コンデンサ１０７、抵抗１２３、１２４による時定数は、電圧ＶＤＣＨ１側の一次平滑コンデンサ１０５、抵抗１２０、１２１、１２２による時定数よりも小さくなる。その結果、抵抗１２０と抵抗１２１、１２２の中点電圧であるＶＳＥＮ端子に入力される電圧よりも、抵抗１２３と抵抗１２４の中点電圧であるＦＥＴ１０８のゲート端子に入力される電圧の方が早く減衰する（低下する）ことになる。

図１において、ＦＥＴ１０８のドレイン端子には、分圧抵抗１２２が接続されている。そのため、ＦＥＴ１０８がオン状態のときには、電圧ＶＤＣＨ１を分圧し、分圧した電圧をＶＳＥＮ端子に出力する分圧回路は、次のような構成の抵抗回路となる。すなわち、分圧回路は、抵抗１２０に、抵抗１２１と抵抗１２２を並列に接続した回路を直列に接続した抵抗回路となる。一方、ＦＥＴ１０８がオフ状態のときには、電圧ＶＤＣＨ１を分圧し、分圧した電圧をＶＳＥＮ端子に出力する分圧回路は、抵抗１２０に抵抗１２１が直列に接続された抵抗回路となる。抵抗１２１と抵抗１２２を並列に接続した回路の抵抗値は、抵抗１２１の抵抗値よりも小さい。したがって、電圧ＶＤＣＨ１の電圧が同じ電圧の場合には、ＶＳＥＮ端子に入力される電圧は、ＦＥＴ１０８がオフ状態の場合の方がＦＥＴ１０８がオン状態の場合よりも高くなる。このように、電源制御ＩＣ１１０のＶＳＥＮ端子に入力される電圧は、切替回路１１２のＦＥＴ１０８のオン・オフ状態により切り替えることができる。

次に、図２を用いて、緩やかな入力電圧低下であるブラウンアウト状態が発生した場合と、瞬間的な入力電圧低下が発生した場合のＶＳＥＮ端子の入力電圧波形とＦＥＴ１０８のゲート端子の入力電圧波形の変化について説明する。

［ブラウンアウト状態の場合の電圧変化］
図２［Ａ］において、（ａ）はブラウンアウト状態が発生した場合の商用交流電源１００から電源装置に入力される交流電圧波形、（ｂ）はＶＳＥＮ端子に入力される電圧波形、（ｃ）はＦＥＴ１０８のゲート端子に入力される電圧波形を示している。なお、各図とも、縦軸は電圧、横軸は時間を示し、（ｂ）のｔ１、ｔ２は時間（タイミング）を示している。電圧ＶＤＣＨ１は、整流ダイオードブリッジ１０４により、全波整流されているため、電圧ＶＤＣＨ１を分圧したＶＳＥＮ端子電圧は、図２［Ａ］（ｂ）に示すような電圧波形になる。一方、電圧ＶＤＣＨ２は、整流ダイオード１０６により半波整流されているため、電圧ＶＤＣＨ２を分圧したＦＥＴ１０８のゲート端子に入力される電圧波形は、図２［Ａ］（ｃ）のようになる。

図２［Ａ］に示すように、ブラウンアウト状態が発生しているときは、商用交流電源１００から入力される交流電圧が緩やかに低下するのに伴って、電源制御ＩＣ１１０のＶＳＥＮ端子、及びＦＥＴ１０８のゲート端子に入力される電圧も緩やかに低下する。本実施例では、ＶＳＥＮ端子の入力電圧がスイッチング動作を停止する閾値電圧Ｖｔｈｏｆｆを下回るタイミング（時間ｔ１）は、ＦＥＴ１０８のゲート端子の入力電圧がゲート閾値電圧Ｖｇｔを下回るタイミング（時間ｔ２）よりも早くなるようにしている。これにより、ＦＥＴ１０８がオフ状態になる前に、電源制御ＩＣ１１０がスイッチングレギュレータ回路１１１の動作を停止させる。そのため、本実施例では、時間ｔ１の方が時間ｔ２よりも早くなるように、電圧ＶＤＣＨ１を分圧する分圧抵抗１２０、１２１、１２２の抵抗値、及び電圧ＶＤＣＨ２を分圧する分圧抵抗１２３、１２４の抵抗値の抵抗分圧比を調整している。

電源装置に接続された負荷２０１が一定、すなわち電源装置から負荷２０１に供給する電力が一定とすると、商用交流電源１００から電源装置に入力される電圧が低下すると、入力電流が増加することになる。一般的には、スイッチングレギュレータ回路１１１のスイッチングＦＥＴや、整流ダイオードブリッジ１０４等の半導体素子は、ブラウンアウト状態発生時の入力電流でも支障が生じない仕様に設定されている。また、入力電流が増加すると半導体素子の温度が上昇するため、温度上昇に耐えうるパッケージを選定したり、ヒートシンクを搭載させたりしている。一方、本実施例では、ブラウンアウト状態時の入力電流増加を最小限にすべく、商用交流電源１００の入力電圧が定格入力電圧を下回った際に、スイッチングレギュレータ回路１１１を停止させるように設定している。すなわち、定格入力電圧での動作を想定して仕様を決定した半導体素子等の部品が故障しないように、商用交流電源１００の入力電圧が、定格入力電圧の範囲外になると、スイッチングレギュレータ回路１１１のスイッチング動作を停止させる。これにより、電源装置に商用交流電源１００から過大な電流が入力されないため、過大な入力電流に耐えるための半導体素子やコイル、ヒートシンク等の部品の大型化を回避することができる。

［瞬間的な入力電圧低下の場合の電圧変化］
次に、瞬間的な入力電圧低下が発生したときの動作について図２［Ｂ］を用いて説明する。図２［Ｂ］において、（ａ）は、図中に破線で示す３半波の期間、瞬時電圧低下が発生した場合の商用交流電源１００から電源装置に入力される交流電圧波形、（ｂ）はＶＳＥＮ端子に入力される電圧波形を示している。また、（ｃ）はＦＥＴ１０８のゲート端子に入力される電圧波形を示している。なお、各図とも、縦軸は電圧、横軸は時間を示し、（ｂ）のｔ３〜ｔ６は時間（タイミング）を示している。

図２［Ｂ］に示すように、時間ｔ３において、商用交流電源１００から入力される交流電圧が停止すると、電源制御ＩＣ１１０のＶＳＥＮ端子の入力電圧とＦＥＴ１０８のゲート端子の入力電圧は、各々の時定数で低下していく。この場合、ＶＳＥＮ端子の入力電圧は、一次平滑コンデンサ１０５、抵抗１２０、１２１、１２２による時定数に応じて減衰する。一方、ＦＥＴ１０８のゲート端子の入力電圧は、平滑コンデンサ１０７、抵抗１２３、１２４による時定数に応じて減衰する。本実施例では、ＦＥＴ１０８のゲート端子の入力電圧がゲート閾値電圧Ｖｇｔを下回るタイミング（（ｃ）の時間ｔ４）は、ＶＳＥＮ端子の入力電圧がスイッチング動作を停止する閾値電圧Ｖｔｈｏｆｆを下回るタイミングよりも早くなるようにしている。そのため、平滑コンデンサ１０７、抵抗１２３、１２４による時定数は、一次平滑コンデンサ１０５、抵抗１２０、１２１、１２２による時定数よりも小さく設定されている。

図２［Ｂ］において、ＦＥＴ１０８のゲート端子の入力電圧がゲート閾値電圧Ｖｇｔを下回ると（時間ｔ４）、ＦＥＴ１０８がオフ状態となり、電源制御ＩＣ１１０のＶＳＥＮ端子の入力電圧は、電圧ＶＤＣＨ１を分圧抵抗１２０、１２１で分圧した電圧となる。抵抗１２１、１２２を並列接続した場合の抵抗値は、抵抗１２１の抵抗値よりも小さい。したがって、ＦＥＴ１０８がオフ状態となった場合にはＶＳＥＮ端子に入力される電圧は補正され、ＦＥＴ１０８がオン状態で抵抗１２２が抵抗１２１に並列接続されていた場合にＶＳＥＮ端子に入力される電圧よりも高くなる。したがって、ＦＥＴ１０８のゲート端子の入力電圧がゲート閾値電圧Ｖｇｔを下回った時間ｔ４において、電源制御ＩＣ１１０のＶＳＥＮ端子に入力される電圧は上昇する。上述したように、ブラウンアウト状態時には、ＦＥＴ１０８のゲート端子の入力電圧がゲート閾値電圧Ｖｇｔよりも高い電圧でも、スイッチングレギュレータ回路１１１の動作が停止する。これは、ＦＥＴ１０８がオフ状態になる前に、ＶＳＥＮ端子の入力電圧が閾値電圧Ｖｔｈｏｆｆを下回るように、抵抗１２０、１２１、１２２の分圧抵抗比を設定しているためである。一方、瞬間的な入力電圧低下の場合には、ＦＥＴ１０８がオフ状態となり、ＶＳＥＮ端子に入力される電圧は、スイッチング動作を停止する閾値電圧Ｖｔｈｏｆｆ以上になるように抵抗１２０、１２１の分圧抵抗比を設定している。そのため、スイッチングレギュレータ回路１１１のスイッチング動作は継続されることになる。なお、このとき、商用交流電源１００からの入力電圧の低下は瞬間的であるため、一次平滑コンデンサ１０５の電圧ＶＤＣＨ１電圧は殆ど低下しないため、スイッチングレギュレータ回路１１１に大きな一次電流が流れることはない。

そして、図２［Ｂ］の時間ｔ５において、商用交流電源１００から入力される交流電圧の瞬間的な停止から交流電圧の入力が再開されると（図（ａ））、平滑コンデンサ１０７への充電が開始される。そして、時間ｔ６において、ＦＥＴ１０８のゲート端子に入力される電圧がゲート閾値電圧Ｖｇｔ以上になると、ＦＥＴ１０８はオン状態となる（図（ｃ））。これにより、抵抗１２２が抵抗１２１と並列接続されることにより、電源制御ＩＣ１１０のＶＳＥＮ端子に入力される電圧が低下する（図（ｂ））。

また、時間ｔ３〜時間ｔ５の商用交流電源１００の入力電圧の停止が瞬間的なものでなく、長い時間続く場合には、電源制御ＩＣ１１０のＶＳＥＮ端子に入力される電圧は、一次平滑コンデンサ１０５、抵抗１２０、１２１による時定数に基づいて減衰する。そして、ＶＳＥＮ端子に入力される電圧がスイッチング動作を停止する閾値電圧Ｖｔｈｏｆｆを下回ると、電源制御ＩＣ１１０は、スイッチングレギュレータ回路１１１のスイッチング動作を停止させる。

なお、本実施例では、電圧ＶＤＣＨ２を整流ダイオード１０６による半波整流で生成する例を示したが、例えば整流ダイオードブリッジを用いて全波整流を行い生成するようにしてもよい。この場合には、商用交流電源１００から入力される交流電圧が負の半波の場合にも平滑コンデンサ１０７に充電電流が流れる。そのため、ＦＥＴ１０８のゲート端子に入力される電圧波形は、ＶＳＥＮ端子に入力される電圧波形と同様の波形となる。

上述したように、本実施例では、ブラウンアウト状態時のスイッチングレギュレータ回路１１１の動作停止電圧を分圧抵抗の分圧比により設定している。一方、瞬間的な入力電圧の停止時のスイッチングレギュレータ回路１１１を動作停止させるまでの時間は、分圧抵抗とコンデンサによる時定数により設定している。このように、本実施例では、ブラウンアウト状態時のスイッチング動作停止条件と、瞬間的な入力電圧の停止時のスイッチング動作停止条件とを、それぞれ設定することができる。その結果、瞬間的な入力電圧低下では、スイッチングレギュレータ回路１１１のスイッチング動作を停止させることがなくなる。更に、ブラウンアウト状態時には、ＶＳＥＮ端子の入力電圧がスイッチング動作を停止する閾値電圧Ｖｔｈｏｆｆを下回るタイミングを、ＦＥＴ１０８のゲート端子の入力電圧がゲート閾値電圧Ｖｇｔを下回るタイミングよりも早くなるようにしている。これにより、商用交流電源１００からの入力電流が大きくなる前に、スイッチングレギュレータ回路１１１のスイッチング動作が停止されるため、商用交流電源１００からの入力電流増加を低く制限することができる。その結果、スイッチングレギュレータ回路１１１のスイッチングＦＥＴや、整流ダイオードブリッジ１０４等の半導体素子の仕様を拡大させる必要がなくなり、パッケージやコイルのサイズ、ヒートシンクを小型化することができる。これにより、電源装置の小型化やコストダウンが可能となる。

以上説明したように、本実施例によれば、交流電源からの入力電圧の低下状態に応じた電源装置の制御を行うことができる。

実施例１では、電源制御ＩＣのＶＳＥＮ端子の入力電圧は、商用交流電源から入力された交流電圧を整流平滑して、スイッチングレギュレータ回路に入力する電圧を、抵抗で分圧した電圧が入力されていた。そのため、ＶＳＥＮ端子に入力される電圧の時定数を自在に設定することができない。そこで、実施例２では、ＶＳＥＮ端子の入力電圧の時定数を任意の時定数に設定可能な回路構成について説明する。

［電源装置の構成］
図３は、実施例２の電源装置の主要な回路構成を示す回路図である。実施例１の図１では、電源制御ＩＣ１１０のＶＳＥＮ端子には、一次平滑コンデンサ１０５によって平滑された電圧ＶＤＣＨ１を抵抗１２０、１２１、１２２で分圧した電圧が入力されている。一方、本実施例の図３では、電源制御ＩＣ１１０のＶＳＥＮ端子には、電圧ＶＤＣＨ３を抵抗１２０、１２１、１２２で分圧した電圧が入力されている。そして、電圧ＶＤＣＨ３は、商用交流電源１００のライブ（ＬＩＶＥ）ラインから入力された交流電圧を、整流ダイオード３０１により半波整流し、平滑コンデンサ３０２に充電して、平滑化された電圧である。

実施例１では、一次平滑コンデンサ１０５によって平滑された電圧ＶＤＣＨ１を抵抗１２０、１２１、１２２で分圧した電圧を、電源制御ＩＣ１１０の入力電圧検知端子であるＶＳＥＮ端子に入力していた。スイッチングレギュレータ回路１１１の一次側の入力電圧を平滑化する一次平滑コンデンサ１０５の容量は、リップル電圧等を考慮して決定される。また、電源制御ＩＣ１１０のＶＳＥＮ端子に入力される電圧の時定数を小さくするために、実施例１の図１の抵抗１２０、１２１、１２２の抵抗値を低く設定すると、消費電力が増加してしまう。このように、スイッチングレギュレータ回路１１１の仕様に応じた条件で時定数が決定されてしまうため、電圧ＶＤＣＨ１から生成されるＶＳＥＮ端子の入力電圧の時定数を自在に設定することはできない。

一方、実施例２の図３では、電源制御ＩＣ１１０のＶＳＥＮ端子に入力される電圧は、電圧ＶＤＣＨ３を抵抗１２０、１２１、１２２で分圧した電圧である。電圧ＶＤＣＨ３は、電圧ＶＤＣＨ２と同様に、商用交流電源１００のライブ（ＬＩＶＥ）ラインから整流ダイオード３０１を介して半波整流し、平滑コンデンサ３０２に充電して生成される構成となっている。そして、電圧ＶＤＣＨ３は、抵抗１２０、１２１、１２２で分圧され、電源制御ＩＣ１１０のＶＳＥＮ端子に入力される。このように、電圧ＶＤＣＨ３を生成する回路を追加することにより、平滑コンデンサ３０２の容量は、一次平滑コンデンサ１０５のようにスイッチングレギュレータ回路１１１の仕様を考慮して容量を決定するといった他の条件を考慮せずに決定することができる。その結果、抵抗１２０、１２１、１２２の分圧抵抗比の選定条件は実施例１と同様であるが、平滑コンデンサ３０２の容量と抵抗１２０、１２１、１２２の抵抗値で、ＶＳＥＮ端子電圧の時定数を任意に設定することができる。これにより、ＦＥＴ１０８のゲート端子の入力電圧の時定数に加えて、ＶＳＥＮ端子の入力電圧の時定数も任意に設定することが可能となる。

本実施例によれば、実施例１の効果に加えて、抵抗１２０、１２１、１２２の抵抗値を大きくして消費電力を低減させることができる。そのため、電力のロスを抑えながら、瞬間的な入力電圧低下時の動作停止時間とブラウンアウト時の動作停止電圧をより詳細に設定することができる。これにより、ブラウンアウト時の入力電流増加をより低く制限することができるため、更なる電源装置の小型化やコストダウンを図ることが可能となる。

実施例１の電圧ＶＤＣＨ２、実施例２の電圧ＶＤＣＨ３を生成する回路は、常に商用交流電源１００から交流電圧が入力されるライブ（ＬＩＶＥ）ラインに接続されている回路構成となっており、そのため、常時、電力が消費されることになる。実施例３では、実施例１の電源装置の回路構成における消費電力を低減させる回路構成について説明する。

［電源装置の構成］
図４は、電子写真方式の画像形成装置で見られる、記録材上の未定着トナー像を加熱定着させる定着装置のヒータ回路（加熱回路）４０１を、一点鎖線で囲まれた電源装置と並列に接続した構成を示す画像形成装置の構成図である。なお、画像形成装置の詳細な構成については、後述する。ヒータ回路４０１のライブ（ＬＩＶＥ）ラインは、商用交流電源１００のライブ（ＬＩＶＥ）ラインから電磁リレー４０２を介して接続されている。一方、ヒータ回路４０１のニュートラル（ＮＥＵＴＲＡＬ）ラインは、商用交流電源１００のニュートラル（ＮＥＵＴＲＡＬ）ラインと直接、接続されている。駆動回路４０３は、制御部（不図示）からの指示に応じて、電磁リレー４０２の導通（ヒータ回路４０１への電力供給路の接続）又は遮断（ヒータ回路４０１への電力供給路の切断）を制御する。

図４において、電源制御ＩＣ１１０のＶＳＥＮ端子の入力電圧を切り替える切替回路１１２の構成は実施例１の図１と同様である。ところが、図４では、実施例１の図１と比べて、整流ダイオード１０６は、電磁リレー４０２を介して、商用交流電源１００のライブ（ＬＩＶＥ）ラインと接続されている点が異なる。

実施例１の図１では、電圧ＶＤＣＨ２は、商用交流電源１００のライブ（ＬＩＶＥ）ラインから入力された交流電圧を整流ダイオード１０６が半波整流し、平滑コンデンサ１０７に充電した電圧である。抵抗１２３、１２４は高い抵抗値に設定しているものの、画像形成装置が低消費電力モードのときには、画像形成装置全体の消費電力に占める抵抗１２３、１２４で消費される電力の割合が増加することになる。なお、低消費電力モードとは、画像形成装置がプリント動作を行っていない場合に、制御部等の一部の装置を除き、画像形成に関係する各装置（例えばヒータ回路）への電力供給を遮断し、画像形成装置の消費電力を低減させる動作モードである。

一方、実施例３の図４では、電磁リレー４０２が、商用交流電源１００とヒータ回路４０１との電力供給路に配置されている。電圧ＶＤＣＨ２は、商用交流電源１００のライブ（ＬＩＶＥ）ラインに接続された電磁リレー４０２を介して入力された交流電圧を整流ダイオード１０６が半波整流し、平滑コンデンサ１０７に充電した電圧である。上述したように、低消費電力モード時には、ヒータ回路４０１への電力供給が不要となるため、電磁リレー４０２は遮断される。これにより、切替回路１１２への商用交流電源１００からの交流電圧の入力が遮断されるため、抵抗１２３、１２４での消費電力を削減することができる。

これにより、実施例１と同様の効果が得られるとともに、切替回路１１２の追加による低消費電力モードでの電力消費の増加を防ぐことができる。なお、本実施例では電源装置と並列になるように商用交流電源１００と接続される装置で、低消費電力モード時に、制御部（不図示）からの指示で電力供給が遮断される電磁リレー等のスイッチを有する装置であれば、ヒータ回路４０１に限定されるものではない。また、実施例２における電圧ＶＤＣＨ３を図４の電磁リレー４０２の後段のＬＩＶＥラインから生成する構成にすることにより、低消費電力モード時に抵抗１２０、１２１、１２２での消費電力を更に削減することが可能となる。

実施例１〜３で説明した電源装置は、例えば画像形成装置の低圧電源、すなわちコントローラ（制御部）やモータ等の駆動部へ電力を供給する電源として適用可能である。以下に、実施例１〜３の電源装置が適用される電子機器の一例である画像形成装置の構成を説明する。

［画像形成装置の構成］
画像形成装置の一例として、レーザビームプリンタを例にあげて説明する。図５に電子写真方式のプリンタの一例であるレーザビームプリンタの概略構成を示す。レーザビームプリンタ３００は、静電潜像が形成される像担持体としての感光ドラム３１１、感光ドラム３１１を一様に帯電する帯電部３１７（帯電手段）、感光ドラム３１１に形成された静電潜像をトナーで現像する現像部３１２（現像手段）を備えている。そして、感光ドラム３１１に現像されたトナー像をカセット３１６から供給された記録材としてのシート（不図示）に転写部３１８（転写手段）によって転写して、シートに転写したトナー像を定着器３１４で定着してトレイ３１５に排出する。この感光ドラム３１１、帯電部３１７、現像部３１２、転写部３１８が画像形成部（画像形成手段）である。また、レーザビームプリンタ３００は、実施例１〜３で説明した電源装置５００を備えている。なお、電源装置５００を適用可能な画像形成装置は、図５に例示したものに限定されず、例えば複数の画像形成部を備える画像形成装置であってもよい。更に、感光ドラム３１１上のトナー像を中間転写ベルトに転写する一次転写部と、中間転写ベルト上のトナー像をシートに転写する二次転写部を備える画像形成装置であってもよい。

レーザビームプリンタ３００は、画像形成部による画像形成動作や、シートの搬送動作を制御するコントローラ３２０を備えており、実施例１〜３に記載の電源装置のスイッチングレギュレータ回路１１１は、コントローラ３２０に電力を供給する。本実施例のレーザビームプリンタは、画像形成を行う通常モードと、省電力を実現する低消費電力モード（省電力モードともいう）の動作モードを切替可能である。例えば、省電力モードでは、コントローラ３２０のみに電力を供給する等、負荷を軽くして消費電力を低減させることができる。レーザビームプリンタの動作モードが通常モードの場合には、実施例１〜３に記載の電源装置のスイッチングレギュレータ回路１１１は、感光ドラム３１１を回転するため、又はシートを搬送する各種ローラ等を駆動するためのモータ等の駆動部に電力を供給する。また、コントローラ３２０は、動作モードが通常モードの場合には、実施例３の図４に示す駆動回路４０３を介して、電磁リレー４０２を導通（電力供給路の接続）状態に設定する。一方、レーザビームプリンタの動作モードが省電力モードの場合には、実施例１〜３に記載の電源装置のスイッチングレギュレータ回路１１１は、コントローラ３２０に電力を供給する。そして、コントローラ３２０は、電磁リレー４０２を遮断（電力供給路の切断）状態に設定する。

１００商用交流電源
１１０電源制御ＩＣ
１１１スイッチングレギュレータ回路
１１２切替回路
１２０、１２１、１２２分圧抵抗

Claims

交流電源から入力される交流電圧から直流電圧を生成する電圧生成手段と、
前記交流電圧に応じた電圧を出力する出力手段と、
前記電圧生成手段を制御する制御手段であって、前記出力手段より出力される前記電圧が所定の電圧よりも低いことを検知すると、前記電圧生成手段による前記直流電圧の生成を停止する前記制御手段と、
前記交流電圧の供給が遮断されたことを検知する検知手段と、
を備え、
前記出力手段は、前記検知手段が前記交流電圧の供給が遮断されたことを検知すると、前記出力手段が出力する前記電圧を、前記交流電圧の供給が遮断される前よりも高い電圧に補正することを特徴とする電源装置。
前記検知手段は、
前記交流電源から入力される交流電圧を整流する第一の整流部と、
前記第一の整流部で整流された電圧が充電される第一のコンデンサと、
前記第一のコンデンサに充電された電圧を分圧する抵抗と、
前記抵抗に分圧された電圧に応じて、オン状態又はオフ状態を切り替えるスイッチと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
前記第一の整流部は、前記入力される交流電圧を半波整流することを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
前記第一の整流部は、前記入力される交流電圧を全波整流することを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
前記出力手段は、
前記交流電源から入力される交流電圧を整流する第二の整流部と、
前記第二の整流部で整流された電圧が充電される第二のコンデンサと、
前記第二のコンデンサに充電された電圧を分圧する第一の抵抗、第二の抵抗、及び第三の抵抗と、
を有し、
前記スイッチがオフ状態の場合には、直列に接続された前記第一の抵抗と前記第二の抵抗により分圧された電圧を出力し、
前記スイッチがオン状態の場合には、並列に接続された前記第二の抵抗及び前記第三の抵抗に直列に接続された前記第一の抵抗により分圧された電圧を出力することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の電源装置。
前記第二の整流部は、前記入力される交流電圧を半波整流することを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
前記第二の整流部は、前記入力される交流電圧を全波整流することを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
前記第二のコンデンサに充電された前記電圧は、前記電圧生成手段に入力されることを特徴とする請求項７に記載の電源装置。
前記検知手段の前記第一のコンデンサ及び前記抵抗による時定数は、前記出力手段の前記第二のコンデンサ、前記第一の抵抗、前記第二の抵抗、及び前記第三の抵抗による時定数よりも小さいことを特徴とする請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の電源装置。
記録材に画像形成を行う画像形成手段と、
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電源装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
記録材に画像形成を行う画像形成手段と、
前記記録材に担持された未定着のトナー像を加熱するヒータ回路を有する定着装置と、
前記交流電源から前記ヒータ回路への電力供給路に配置され、前記電力供給路の接続又は切断を行うリレーと、
請求項２から請求項９のいずれか１項に記載の電源装置と、
を備え、
前記出力手段の前記第一の整流部は、前記リレーの後段に接続されていることを特徴とする画像形成装置。