JP4059223B2

JP4059223B2 - 電源装置及び画像形成装置

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Description

本発明は電源装置に関し、特にレーザプリンタ等の画像形成装置において、モータなどを駆動する第１の電圧と、ロジック回路などを駆動する第２の電圧とを並行して出力する電源装置に関する。

レーザプリンタ等の画像形成装置においては、直流電圧を供給する必要がある部分が多く存在することから、通常、外部から供給される商用電源（ＡＣ１００Ｖ）から直流電圧を生成する電源装置が用いられる。ここで、送風により装置内部の温度上昇を抑制する冷却ファン用のモータ等に供給すべき電圧と、装置の制御を行うロジック回路等に供給すべき電圧とが異なる場合、モータ等に供給する第１の電圧と、ロジック回路等に供給する第２の電圧とを並行して出力する電源装置が用いられることも多い。

上記のように複数の電圧を出力する従来の電源装置の一例が特許文献１に開示されている。電源装置においては、トランスの１次側への電流供給のオン・オフを切り替えるスイッチング素子を設けるとともに、トランスの２次側にて出力されている電圧を、例えばフォトダイオードの点滅周期などの物理情報としてフォトトランジスタなどにより１次側にて取得し、取得した情報に基づいて前記スイッチング素子のオン・オフを切り替える制御部を設けることにより、２次側の出力電圧をフィードバック制御することも一般的に行われているところである。

しかし、複数の電圧を出力する電源装置において、複数の電圧のそれぞれを個別にフィードバック制御することは装置のコスト上昇に繋がるため、特許文献１の電源装置では、高い側の電圧（２４Ｖ）の出力のみを検出してフィードバック制御を行うとともに、低い側の電圧（５Ｖ）は、前記高い側の電圧をＤＣ−ＤＣコンバータにて変換することにより生成している。

特開２０００−１４１４１号公報

低コスト化の要求は、上記のような電源装置に対しても厳しいものがある。電源装置の低コスト化を図るため、上記のようなＤＣ−ＤＣコンバータを用いないとした場合の方策として、高い側の電圧（例えば２４Ｖ、以下、「第１の電圧」という。）の側を制御せず、低い側の電圧（例えば５Ｖあるいは３．３Ｖ、以下、「第２の電圧」という。）の側をフィードバック制御することが考えられる。

しかしながら、係る方策を採った場合に、以下のような問題点があった。即ち、第２の電圧を出力する第２出力ラインに接続されている負荷の電流消費が大きくなった場合、トランスの１次側では、当該第２出力ラインの電圧低下を防止すべく、１次側のスイッチング素子のオン期間を長くして、１次側の通電量を増加させる制御を行う。この場合、第１の電圧を出力する第１出力ラインはフィードバック制御されていないため、第１出力ラインの実際の出力電圧が必要以上に高くなる場合が生じる。

また、例えば、いわゆるスリープモード等で冷却ファンの回転を停止した場合など、第１出力ラインに接続されている負荷の電流消費が減少した場合、第２出力ライン側の電流消費が減少しなければ、やはり第１出力ラインの実際の出力電圧は必要以上に高くなる。このような状況に対応するためには、第１出力ラインに接続されるモータ等の負荷の耐圧を上げる必要があり、コスト上昇の原因となる。

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、複数の電圧を出力する電源装置において、低コスト化を図ることのできる電源装置を提供することを目的としている。

（削除）

上記の問題点を解決するために、本発明に係る第１の電源装置は、トランスと、前記トランスの２次側において第１の電圧を出力する第１出力ラインと、前記トランスの２次側において、前記第１の電圧よりも低い第２の電圧を出力する第２出力ラインと、前記トランスの１次側において、２次側から取得される前記第２出力ラインの出力電圧を示す物理情報に基づき、当該第２出力ラインの出力電圧が一定となるように１次側の通電状態を制御する制御部と、前記第１出力ラインの出力電圧が第１の所定値を超えた場合に前記第１出力ラインから前記第２出力ラインへ電流を回避させる電流回避回路とを備え、前記電流回避回路は、前記第１出力ラインの出力電圧が前記第１の所定値を超えた場合に前記第１出力ラインと前記第２出力ラインとの間が導通状態となるように接続されたスイッチング素子を含み、さらに、当該スイッチング素子の第２出力ライン側の端子と前記第２出力ラインとの間に、前記スイッチング素子が導通状態となった際に充電され、当該スイッチング素子が非導通状態となった際に前記第２出力ラインに電流を出力するインダクタを含む蓄電回路が備えられることを特徴としている。

この構成では、第１出力ラインの出力電圧、即ち、第１出力ラインと２次側のグランドライン（ＧＮＤライン）との間の電位差に基づいて電流の回避がなされるように構成している。第１出力ラインから第２出力ラインへ電流が回避されることにより、上記したような第１出力ラインの出力電圧上昇が生じる場合において、第１出力ラインから第２出力ラインへと電流が回避されるため、第１出力ラインの電圧が降下するとともに、第２出力ラインの電圧が上昇することにより、トランスの１次側では第２出力ラインの電圧を低下させるような制御が行われることとなり、もって、第１出力ラインの出力電圧を適正な範囲とすることができる。即ち、ＤＣ―ＤＣコンバータを用いなくとも、負荷の耐圧を上昇させる必要がなく、低コスト化を図ることができる。なお、電流回避回路において、第１出力ラインと第２出力ラインとの間に電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を設ける構成を適用することが可能である。

ここで、前記電流回避回路は、前記第１出力ラインの出力電圧が前記第１の所定値を超えた場合に前記第１出力ラインと前記第２出力ラインとの間が導通状態となるように接続されたスイッチング素子を含むとすることができる。このスイッチング素子の具体例として、上記したＦＥＴや、後述の実施の形態で説明するようなバイポーラトランジスタを用いることができる。

なお、前記スイッチング素子は、前記第１出力ライン側に接続される端子と、前記第２出力ライン側に接続される端子の他に、両端子間の導通、非導通を制御する制御端子を有し、前記電流回避回路は、前記第１出力ラインの出力電圧が前記第１の所定値を超えた場合に前記第１出力ラインと前記第２出力ラインとの間が導通状態となるように、前記制御端子に接続された電圧検出回路を含むものとすることができる。制御端子は、スイッチング素子としてバイポーラトランジスタを用いる場合はベースが対応し、ＦＥＴを用いる場合はゲートが対応する。

電圧検出回路には、例えば第１出力ラインの出力電圧が第１の所定値を超えた場合に第１出力ラインから２次側のグランドラインの方向へ導通状態となる定電圧ダイオードや、前記第１出力ラインの出力電圧を示す基準電圧の入力を受け、当該基準電圧が規定された値を超えた場合に、前記スイッチング素子の前記制御端子からの電流が流れる状態となるシャントレギュレータを用いることができるが、これらに限定されないことは勿論である。

なお、前記電圧検出回路は、さらに前記第１出力ラインの出力電圧が前記第１の所定値より小さい第２の所定値まで降下した場合に、前記第１出力ラインと前記第２出力ラインとの間が非導通状態となるように接続されているものとすることもできる。

本発明の第２の電源装置は、トランスと、前記トランスの２次側において第１の電圧を出力する第１出力ラインと、前記トランスの２次側において、前記第１の電圧よりも低い第２の電圧を出力する第２出力ラインと、前記トランスの１次側において、２次側から取得される前記第２出力ラインの出力電圧を示す物理情報に基づき、当該第２出力ラインの出力電圧が一定となるように１次側の通電状態を制御する制御部と、第１の端子が前記第１出力ライン側に接続され、第２の端子が前記第２出力ライン側に接続されるとともに、両端子間の導通、非導通を制御する制御端子を有するスイッチング素子を含み、前記両端子間が導通状態となった場合に、前記第１出力ラインから前記第２出力ラインへ電流を回避させる電流回避回路とを備え、前記電流回避回路は、前記第１出力ラインの出力電圧が第１の所定値に到達した後、前記第１出力ラインと前記第２出力ラインとの間が導通状態となり、前記第１出力ラインの出力電圧が前記第１の所定値より小さい第２の所定値まで降下した後、前記第１出力ラインと前記第２出力ラインとの間が非導通状態となるように、前記制御端子に接続された電圧検出回路を含み、さらに、前記スイッチング素子の第２出力ライン側の端子と前記第２出力ラインとの間に、前記スイッチング素子が導通状態となった際に充電され、当該スイッチング素子が非導通状態となった際に前記第２出力ラインに電流を出力するインダクタを含む蓄電回路が備えられることを特徴としている。

具体的な構成の一例として、前記電圧検出回路は、前記第１出力ラインの出力電圧を示す基準電圧の入力を受け、当該基準電圧が規定された値を超えた場合に、前記スイッチング素子の前記制御端子からの電流が流れる状態となるシャントレギュレータを含み、前記制御端子と前記シャントレギュレータの入力端子との間に、ＲＣ直列回路の容量素子の一端が接続されているとともに、当該ＲＣ直列回路の抵抗素子の一端は、前記シャントレギュレータに基準電圧を入力する端子と接続されている構成とすることができる。この構成では、ＲＣ直列回路の時定数により、前記スイッチング素子の導通、非導通の状態がある程度の期間持続することとなり、エネルギーの利用効率を向上することができる。

さらに具体的には、前記スイッチング素子は、第１出力ライン側にエミッタが、第２出力ライン側にコレクタが配置されたＰＮＰ型トランジスタであり、当該ＰＮＰ型トランジスタのベースに前記電圧検出回路が接続されている構成とすることができる。この場合、一例として、前記第１出力ラインの出力電圧が前記第１の所定値を超えた場合に前記ＰＮＰ型トランジスタにベース電流が流れ、前記第２の所定値まで降下した場合にベース電流を遮断するような回路構成が適用できる。

例えば、本発明の第１の電源装置において、電圧検出回路にシャントレギュレータを用いた場合には、第１出力ラインの出力電圧が前記第１の所定値まで上昇した場合に、前記ＰＮＰ型トランジスタのベースに接続されたシャントレギュレータが導通状態となり、前記ＰＮＰ型トランジスタに、第１出力ラインからシャントレギュレータの方向にベース電流が流れ、第１出力ラインと第２出力ラインとの間が導通状態となるように構成することができる。

また、本発明の第２の電源装置において、電圧検出回路にシャントレギュレータを用いた場合には、第１出力ラインの出力電圧が第１の所定値に到達してから、前記ＰＮＰ型トランジスタのベースに接続されたシャントレギュレータが導通状態となるまでに、例えばＲＣ直列回路の時定数による遅延が生じる。前記第１出力ラインの出力電圧が前記第１の所定値より小さい第２の所定値まで降下してから、シャントレギュレータが非導通状態となるまでについても同様である。

前記インダクタは、第２出力ライン側が正極となり、逆側が負極となるような極性とすれば、スイッチング素子が非導通となった場合に、蓄電された電流が第２出力ラインに供給され、さらにエネルギーの利用効率が向上する。

さらに、前記インダクタの前記スイッチング素子側の端子には、前記第２出力ライン及び当該第２出力ラインに接続された負荷を経由した電流が回生される整流素子が接続されていることが好ましい。この構成により、さらにエネルギーの利用効率が向上する。

なお、本発明に係る画像形成装置は、上記本発明に係る電源装置を備えることを特徴としている。

本発明に係る電源装置によると、複数の電圧を出力する場合において、ＤＣ―ＤＣコンバータを用いなくとも、負荷の耐圧を上昇させる必要がなく、低コスト化を図ることができるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（１）レーザプリンタの全体構成
図１は、本発明の一適用対象である画像形成装置としてのレーザプリンタの主要構成部品の斜視図、図２はレーザプリンタの概略側断面図である。

レーザプリンタは、本体ケース１のメインフレーム１ａに、上面から、露光ユニットとしてのスキャナユニット２、画像形成手段としてのプロセスユニット３、定着手段としての定着ユニット４、給紙ユニット５、及び駆動系ユニット６等が装着されて構成され、さらに、上記各ユニットを制御するロジック回路と、当該ロジック回路や各ユニット等に電源を供給する電源装置を備えている。合成樹脂製の本体ケース１は、メインフレーム１ａと、このメインフレーム１ａの四周（前後及び左右両側）外面を覆うメインカバー体１ｂとを有しており、当該メインフレーム１ａとメインカバー体１ｂとを一体的に射出成形等により形成したものである。

メインモータ（不図示）とギヤ列とを含む駆動系ユニット６は、図１に示されるメインカバー体１ｂの左側内面とそれに近接するメインフレーム１ａの左側との間に設けられた収納凹所１ｄ内に、本体ケース１の下方から挿入して装着固定される。更に、メインフレーム１ａ及びメインカバー体１ｂの上面を覆うための合成樹脂製の本体カバーとしてのトップカバー７には、メインフレーム１ａの右側に上向きに突出して設けられる操作パネル１ｃを貫通させる孔７ａと、給紙ユニット５の基部を貫通させるための孔７ｂとが穿設されている。

排紙トレイ８の基部はトップカバー７の前端の左右両側に突設したブラケット９（図１で一方のみ示す）に上下揺動可能に装着されており、不使用の場合には、排紙トレイ８をトップカバー７の上面側に折り畳んで覆うことができる。

給紙ユニット５におけるフィーダ部ケース５ａ内には、積層された状態で被記録媒体としての記録紙Ｐがセットされる。図２に示すように、記録紙Ｐの先端側は、フィーダ部ケース５ａ内のばね１０ａで付勢された支持板１０にて給紙ローラ１１に向かって押圧されており、このため、駆動系ユニット６から動力伝達されて回転する給紙ローラ１１と分離パッド１２とによって、記録紙Ｐを１枚ずつ分離して上下一対のレジストローラ１３、１４に送ることができる。なお、給紙ユニット５には斜め上方向に開口する手挿口５ｂが設けられ、フィーダ部ケース５ａ内の記録紙Ｐとは別の記録紙にて印刷する場合に、当該記録紙を手挿口５ｂへと挿入して使用することができる。

プロセスユニット３は、レジストローラ１３、１４にて給送されてくる記録紙Ｐの表面に現像材（トナー）により画像（トナー画像）を形成する。更に、定着ユニット４は、トナー画像が形成された記録紙Ｐを、加熱ローラ１５と押圧ローラ１６とで挟持することで加熱し、記録紙Ｐ上のトナー画像を定着する。なお、加熱ローラ１５は、表面がフッ素コートされたアルミ管の中に定着用ヒータ１５ａを挿入したもので、その長手方向の略中央部には外表面にサーミスタ４１が接触している。また、押圧ローラ１６は、表面がフッ素樹脂で被覆されたゴムローラである。

定着ユニット４のケース内における下流側に配置された排紙ローラ１７とピンチローラ１８とからなる排紙部は、トナー画像が定着された記録紙Ｐを排紙トレイ８に排出する。給紙ローラ１１から排紙部までが、被記録媒体搬送ルートである。

メインフレーム１ａの平面視ほぼ中央部に配置するプロセスユニット３の下方の部位には、スキャナユニット２の上支持板２ａが、メインフレーム１ａの底板部の上面側に一体的に形成したステー部にビス等にて固定される。

露光ユニットとしてのスキャナユニット２は、合成樹脂製の上支持板２ａの下面側に、レーザ発光部（図示せず）、ポリゴンミラー２０、レンズ２１、反射鏡２２等を配置して構成される。ポリゴンミラー２０はモータ駆動回路９０により駆動されるスキャナモータ８６によって高速回転しており、ポリゴンミラー２０により偏向されたレーザビームが、感光体としての感光体ドラム２３の軸線に沿って延びるように上記上支持板２ａに穿設された横長スキャナ孔を覆う硝子板２４を通過して感光体ドラム２３の外周面を露光する。

プロセスユニット３は、感光体ドラム２３とその上面に当接した転写ローラ２５、感光体ドラム２３の下方に配置したスコロトロン型等の帯電器２６、給紙方向において感光体ドラム２３よりも上流側に配置した現像ローラ２７及び供給ローラ２８を有する現像装置、更にその上流側に配置した現像剤（トナー）供給部すなわち着脱可能なトナーカートリッジ２９、また感光体ドラム２３よりも下流側に配置したクリーニングローラ３０、更にクリーニングローラ３０よりも下流側に配置した除電ランプ３０ａ等からなっている。

感光体ドラム２３の外周面には、帯電器２６にて一様帯電された感光体層にスキャナユニット２から射出されたレーザビームを走査することによって静電潜像が形成される。トナーカートリッジ２９内の現像剤（トナー）は、攪拌体３１にて攪拌されて放出された後、供給ローラ２８を介して現像ローラ２７の外周面に担持され、ブレード３２によってトナー層の厚さが規制される。

感光体ドラム２３表面に形成された静電潜像は、現像ローラ２７により現像剤が付着することによって顕像化される。その現像剤による像（トナー画像）は、感光体ドラム２３の電位とは逆電位の転写バイアスが印加された転写ローラ２５と感光体ドラム２３との間を通る記録紙Ｐに転写される。そして、感光体ドラム２３上に残ったトナーはクリーニングローラ３０で一時的に回収された後、所定のタイミングで感光体ドラム２３に戻され、現像ローラ２７によりプロセスユニット３内に回収される。

なお、スキャナユニット２の上支持板２ａには、上向きに突出するトナーセンサ３３が設けられ、発光部と受光部との対からなるトナーセンサ３３がプロセスユニット３におけるトナーカートリッジ２９の下面凹所内に臨んで、トナーカートリッジ２９内のトナーの有無を検出できるようになっている。

プロセスユニット３は、合成樹脂製のケース３４に組み込むことにてカートリッジ化されており、このカートリッジ化したプロセスユニット３は、メインフレーム１ａに着脱可能に装着される。
メインフレーム１ａの前部位とメインカバー体１ｂの前部位との連設部下面側には、冷却ファン３５を収納するための収納部３６と、記録紙Ｐの通過方向と直交する左右方向に延びる通風ダクト３７とが連通して形成される。そして、通風ダクト３７の上面板部３７ａを断面下向きＶ字状に形成し、この上面板部３７ａをプロセスユニット３と定着ユニット４との間に位置させて、定着ユニット４における加熱ローラ１５から発生する熱がプロセスユニット３側に直接伝達しないように遮断する。

また、冷却ファン３５で発生した冷却風は、通風ダクト３７内を通ってメインフレーム１ａの一側下面を伝い、後部の電源部３９及び駆動系ユニット６内のメインモータを冷却する一方、上面板部３７ａのうち、プロセスユニット３側に開口した複数箇所のスリット孔から吹き出し、該冷却風は、プロセスユニット３と定着ユニット４の間を通過して上昇し、トップカバー７に複数穿設した排気孔４０から装置外に排出される。

（２）電源装置の構成
（実施の形態１）
次に、本発明の第１の実施の形態における電源装置の構成について説明する。本実施の形態の電源装置は、レーザプリンタ等の画像形成装置において、例えば冷却ファン３５やメインモータ等に供給する電圧（本実施の形態では２４Ｖ）と、各ユニットを制御するロジック回路等に供給する電圧（本実施の形態では３．３Ｖ）とを並行して供給するものである。図３は、本実施の形態の電源装置の構成の一例を示す図である。

電源装置は、トランス２００の１次側に、商用電源（ＡＣ１００Ｖ）１００から供給される電流を整流する整流回路１１０、平滑用コンデンサ１２０の他に、トランス２００の１次側コイルの通電をスイッチングするスイッチング素子１３０、スイッチング素子１３０のオン、オフを制御する発振制御回路１４０を備えている。

発振制御回路１４０は、後述する２次側のフォトダイオード（ＰＤ）１５１とともにフォトカプラを形成し、当該ＰＤ１５１の発光を受けてオン・オフが切り替わるフォトトランジスタ１５０を内部に備えている。本実施の形態では、発振制御回路１４０は、フォトトランジスタ１５０のオン・オフにより規定される発振周波数にてスイッチング素子１３０が発振を起こす自励式の構成を想定しているが、ＰＷＭ−ＩＣなどを用いてトランス２００の１次側への通電時間を制御する他励式の構成でも構わない。２次側の出力電圧をフォトカプラ等を用いてフィードバックし、１次側コイルの通電制御を行う方法は、従来からよく知られた公知のものであり、それらの通電制御に適用可能なあらゆる回路構成は本発明の実施の形態に適用することができる。なお、本実施の形態の電源装置は、スイッチング素子１３０がオンとなったときにトランス２００にエネルギーが蓄積され、１次側のスイッチング素子１３０がオフとなったときに２次側に起電力が生じるフライバック方式の構成としている。

トランス２００の２次側には、整流素子３１０を介して２４Ｖの電圧を出力する第１出力ライン、及び整流素子３１１を介して３．３Ｖの電圧を出力する第２出力ラインが設けられる。２４Ｖの電圧はモータ等の駆動に利用され、３．３Ｖの電圧はロジック回路等の駆動のために供給される。第２出力ラインにより出力されている電圧を示す物理信号として、ＰＤ１５１の点灯期間を用いており、ＰＤ１５１の点滅により、第２出力ラインの出力電圧が１次側にフィードバックされる。

ＰＤ１５１が点灯するのは、第２出力ラインの出力電圧が所定の値より高くなり、シャントレギュレータ３２１が第２出力ラインからグランド（ＧＮＤ）ラインの方向へ導通状態となった場合である。シャントレギュレータ３２１が導通状態となる第２出力ラインの電圧は、可変抵抗３３０により、例えば出荷時に微調整することができる。ＰＤ１５１が点灯することにより、スイッチング素子１３０の発振周波数が上がり（自励式の場合）、あるいは１次側の通電時間が短くなる（他励式の場合）ことで、トランス２００の１次側の通電量が減少し、２次側の電圧が下がる方向にフィードバック制御される。逆に第２出力ラインの電圧が低くなると、ＰＤ１５１が消灯し、１次側の通電量が増加する。

２４Ｖの電圧を出力する第１出力ラインの出力電圧は直接フィードバック制御されていないため、いわゆるスリープモード等の省電力モードとなった場合など、第１出力ラインに接続されたモータ等の負荷に流れる電流量が減少した場合に何ら制御する手段をもたないと、第１出力ラインの出力電圧は本来の２４Ｖから必要以上に上昇する。この電圧上昇に対応するためには、前記モータ等の負荷の耐圧を上げる必要があり、コスト上昇に繋がる。本実施の形態では、第１出力ラインと第２出力ラインとの間にツェナーダイオード４１０を設け、第１出力ラインと第２出力ラインとの電位差が、ツェナーダイオード４１０のブレークダウン電圧（例えば２４Ｖ）により規定される所定値を超えた場合に、第１出力ラインから第２出力ラインへと電流を回避させることにより、第１出力ラインの出力電圧を下げるように構成している。

即ち、第１出力ラインと第２出力ラインとの電圧の差が、前記所定値を超えた場合、ツェナーダイオード４１０が第１出力ラインから第２出力ラインの方向へ導通可能となり、第１出力ラインから第２出力ラインの側に電流を回避させる。
その結果、第２出力ラインの出力電圧が上昇し、シャントレギュレータ３２１が導通状態になるとＰＤ１５１が点灯する。前記したようにＰＤ１５１の点灯はトランス２００の１次側にフィードバックされ、１次側コイルへの通電量が減少することにより、２次側の出力電圧は低下する方向に制御されることになる。

以上に説明したように、本実施の形態の電源装置により、第１出力ラインに接続された負荷の電流消費が減少した場合等においても第１出力ラインの電圧上昇を抑制することができ、ＤＣ−ＤＣコンバータを用いる必要性や、第１出力ラインの負荷であるモータ等の耐圧を上げる必要性がなくなるため、装置の低コスト化を実現することができる。

（実施の形態２）
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。
図４は、本実施の形態の電源装置の構成の一例を示す図である。本実施の形態では、第１の実施の形態のツェナーダイオード４１０に替えて、第１出力ラインの出力電圧（ＧＮＤラインとの電圧の差）が所定値となった場合に第１出力ラインから第２出力ラインへ電流を回避させるとともに、第１の実施の形態ではツェナーダイオード４１０の発熱等により消費されるエネルギーを有効利用することができる回路構成を採用している。以下、第１の実施の形態で既に説明した部分については説明を省略する。

本実施の形態の電流回避回路は、ＰＮＰ型トランジスタ（以下、本実施の形態において、単に「トランジスタ」という。）５１０、シャントレギュレータ５２０、容量素子５３１を含むＲＣ直列回路５３０、インダクタ５４０、整流素子５５０を含んでいる。

トランジスタ５１０は、第１出力ラインと第２出力ラインとの間の導通、非導通を切り替えるスイッチング素子である。抵抗５２１及び抵抗５２２を介してシャントレギュレータ５２０に入力される基準電圧は、第１出力ラインの出力電圧を示しており、本実施の形態では、結果として第１出力ラインの出力電圧が第１の所定の値（例えば２８．５Ｖ周辺）まで上昇した後に、シャントレギュレータ５２０がトランジスタ５１０のベース側からＧＮＤラインの方向へ導通状態となるように構成している。シャントレギュレータ５２０が導通状態となることにより、トランジスタ５１０にベース電流が流れ、コレクタ電流として第１出力ラインから第２出力ラインへ電流が回避される。

一方、第１出力ラインの出力電圧が、第２の所定の値（例えば２７．５Ｖ周辺）まで降下した後、シャントレギュレータ５２０が非導通状態となり、ベース電流が遮断されることによりトランジスタ５１０が非導通状態となるように構成している。本実施の形態では、図４中、シャントレギュレータ５２０、抵抗素子５２１及び５２２、及びＲＣ直列回路５３０が電圧検出回路を構成している。

なお、本実施の形態では、トランジスタ５１０のベースとシャントレギュレータ５２０との間にＲＣ直列回路５３０の容量素子５３１の一端が接続されるとともに、ＲＣ直列回路５３０の抵抗素子５３２の一端は、前記シャントレギュレータに基準電圧を入力する端子（抵抗素子５２１と抵抗素子５２２との間）に接続されている構成としており、ＲＣ直列回路５３０の時定数により、トランジスタ５１０のオン状態、オフ状態がある程度の期間持続するように構成されている。

ＲＣ直列回路５３０の時定数により、第１出力ラインの出力電圧の上昇及び降下が、シャントレギュレータ５２０の基準電圧の変化にすぐには現れず、多少の遅延が生じる。従って、第１出力ラインの出力電圧は、ＲＣ直列回路５３０が存在しない場合にシャントレギュレータ５２０が導通状態となる出力電圧値の周辺で上下することとなる。この場合、出力電圧値が下降を始める電圧値を第１の所定電圧値、上昇を始める電圧値を第２の所定電圧値と考えることができる。

さらに、トランジスタ５１０のコレクタ（第２出力ライン側端子）と第２出力ラインとの間にはインダクタ５４０が配されており、トランジスタ５１０が導通状態となり、コレクタ電流が流れた場合にインダクタ５４０に電力が蓄えられる。インダクタ５４０の極性は、第２出力ライン側が正極、コレクタ側が負極となっており、蓄えられた電力は、トランジスタ５１０が非導通状態となった際に第２出力ラインへの電流として供給されるため、エネルギーの利用効率が向上する。この場合も、インダクタ５４０から第２出力ラインに供給される電流は徐々に減少していくので、トランス２００の１次側では、通電量が徐々に増加することになり、２次側の出力電圧を上げる方向に作用する。第１出力ラインの出力電圧が、例えば２８．５Ｖまで上昇すると、再度トランジスタ５１０がオンとなり、第２出力ラインへ電流が回避されることとなるため、本実施の形態では、第１出力ラインの出力電圧は、例えば２８．５Ｖ程度（第１の所定電圧値）と２７．５Ｖ程度（第２の所定電圧値）との間の範囲で安定することとなり、第１出力ラインの出力電圧が必要以上に上昇することが抑制される。

なお、インダクタ５４０のコレクタ側には、整流素子５５０のカソードが接続されているが、当該整流素子５５０のアノードはＧＮＤラインに接続されており、負荷を経由してＧＮＤラインを流れる電流がインダクタ５４０に回生されるように構成しているため、さらにエネルギーの利用効率は向上する。

（変形例）
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の内容が上記実施の形態において説明された具体例に限定されないことは勿論であり、例えば、以下のような変形例を考えることができる。

（１）上記第１の実施の形態では、第１出力ラインから第２出力ラインへ電流を回避させる電流回避回路にツェナーダイオード４１０を用いたが、これに限定されることはなく、バイポーラトランジスタやＦＥＴ等を用いることも可能であるし、単一の素子でなく、第２の実施の形態で用いたシャントレギュレータ等とトランジスタ等とを組み合わせた回路構成とすることもできる。

（２）上記第２の実施の形態では、第１出力ラインから第２出力ラインへ電流を回避される電流回避回路にＰＮＰ型トランジスタ５１０を用いたが、これに限定されることはなく、ＦＥＴ等を用いることもできる。また、エネルギーの利用効率の観点からは多少劣るかも知れないが、シャントレギュレータ５２０に替えて定電圧ダイオード等の定電圧素子を用いる構成も可能である。

（３）上記第２の実施の形態では、エネルギーの利用効率の改善のため、ＲＣ直列回路５３０や、インダクタ５４０、整流素子５５０を設けるようにしたが、単に第１出力ラインの出力電圧上昇を抑制するためには、これらの回路は必須というわけではなく、ＰＮＰ型トランジスタ５１０等のスイッチング素子及びシャントレギュレータ５２０等の電圧検出回路のみからなる構成とすることもできる。例えば、ＲＣ直列回路を設けることなく、第１出力ラインの出力電圧が所定値を超えた場合に、すぐシャントレギュレータが導通状態となり、スイッチング素子であるトランジスタ５１０が導通状態となるように構成すれば、本発明に係る第２の電源装置を実現することができる。

本発明は、例えば画像形成装置などにおいてモータ等に供給する第１の電圧と、装置制御のためのロジック回路等に供給する第２の電圧とを並行して出力する電源装置等に適用することができる。

本発明の一適用対象である画像形成装置としてのレーザプリンタの主要構成部品の斜視図である。レーザプリンタの概略側断面図である。第１の実施の形態の電源装置の構成の一例を示す図である。第２の実施の形態の電源装置の構成の一例を示す図である。

符号の説明

３５冷却ファン
１３０スイッチング素子
１４０発振制御回路
１５０フォトトランジスタ
１５１フォトダイオード（ＰＤ）
４１０ツェナーダイオード
５１０ＰＮＰ型トランジスタ
５２０シャントレギュレータ
５２１、５２２抵抗素子
５３０ＲＣ直列回路
５３１容量素子
５３２抵抗素子
５４０インダクタ
５５０整流素子

Claims

トランスと、
前記トランスの２次側において第１の電圧を出力する第１出力ラインと、
前記トランスの２次側において、前記第１の電圧よりも低い第２の電圧を出力する第２出力ラインと、
前記トランスの１次側において、２次側から取得される前記第２出力ラインの出力電圧を示す物理情報に基づき、当該第２出力ラインの出力電圧が一定となるように１次側の通電状態を制御する制御部と、
前記第１出力ラインの出力電圧が第１の所定値を超えた場合に前記第１出力ラインから前記第２出力ラインへ電流を回避させる電流回避回路とを備え、
前記電流回避回路は、
前記第１出力ラインの出力電圧が前記第１の所定値を超えた場合に前記第１出力ラインと前記第２出力ラインとの間が導通状態となるように接続されたスイッチング素子を含み、さらに、
当該スイッチング素子の第２出力ライン側の端子と前記第２出力ラインとの間に、前記スイッチング素子が導通状態となった際に充電され、当該スイッチング素子が非導通状態となった際に前記第２出力ラインに電流を出力するインダクタを含む蓄電回路が備えられる
ことを特徴とする電源装置。
前記スイッチング素子は、
前記第１出力ライン側に接続される端子と、前記第２出力ライン側に接続される端子の他に、両端子間の導通、非導通を制御する制御端子を有し、
前記電流回避回路は、
前記第１出力ラインの出力電圧が前記第１の所定値を超えた場合に前記第１出力ラインと前記第２出力ラインとの間が導通状態となるように、前記制御端子に接続された電圧検出回路を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
前記電圧検出回路は、
前記第１出力ラインの出力電圧を示す基準電圧の入力を受け、当該基準電圧が規定された値を超えた場合に、前記スイッチング素子の前記制御端子からの電流が流れる状態となるシャントレギュレータを含む
ことを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
トランスと、
前記トランスの２次側において第１の電圧を出力する第１出力ラインと、
前記トランスの２次側において、前記第１の電圧よりも低い第２の電圧を出力する第２出力ラインと、
前記トランスの１次側において、２次側から取得される前記第２出力ラインの出力電圧を示す物理情報に基づき、当該第２出力ラインの出力電圧が一定となるように１次側の通電状態を制御する制御部と、
第１の端子が前記第１出力ライン側に接続され、第２の端子が前記第２出力ライン側に接続されるとともに、両端子間の導通、非導通を制御する制御端子を有するスイッチング素子を含み、前記両端子間が導通状態となった場合に、前記第１出力ラインから前記第２出力ラインへ電流を回避させる電流回避回路とを備え、
前記電流回避回路は、
前記第１出力ラインの出力電圧が第１の所定値に到達した後、前記第１出力ラインと前記第２出力ラインとの間が導通状態となり、前記第１出力ラインの出力電圧が前記第１の所定値より小さい第２の所定値まで降下した後、前記第１出力ラインと前記第２出力ラインとの間が非導通状態となるように、前記制御端子に接続された電圧検出回路を含み、さらに、
前記スイッチング素子の第２出力ライン側の端子と前記第２出力ラインとの間に、前記スイッチング素子が導通状態となった際に充電され、当該スイッチング素子が非導通状態となった際に前記第２出力ラインに電流を出力するインダクタを含む蓄電回路が備えられる
ことを特徴とする電源装置。
前記電圧検出回路は、
前記第１出力ラインの出力電圧を示す基準電圧の入力を受け、当該基準電圧が規定された値を超えた場合に、前記スイッチング素子の前記制御端子からの電流が流れる状態となるシャントレギュレータを含み、前記制御端子と前記シャントレギュレータの入力端子との間に、ＲＣ直列回路の容量素子の一端が接続されているとともに、当該ＲＣ直列回路の抵抗素子の一端は、前記シャントレギュレータに基準電圧を入力する端子と接続されている
ことを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
前記スイッチング素子は、
第１出力ライン側にエミッタが、第２出力ライン側にコレクタが配置されたＰＮＰ型トランジスタであり、当該ＰＮＰ型トランジスタのベースに前記電圧検出回路が接続されている
ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電源装置。
前記インダクタの前記スイッチング素子側の端子には、前記第２出力ライン及び当該第２出力ラインに接続された負荷を経由した電流が回生される整流素子が接続されている
ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電源装置。
請求項１から請求項７のいずれか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。