JP6098311B2 - 電源装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、力率改善回路を有する電源装置および画像形成装置に関する。

商用交流電源を用いて直流負荷を作動させる各種の電気機器において、直流電源としてスイッチングレギュレータが用いられている。スイッチングレギュレータは、交流を整流して平滑した後、ＤＣ／ＤＣコンバーターによって所定電圧の直流電力を生成する。

平滑用のコンデンサーを有するコンデンサ・インプット型のスイッチングレギュレータでは、リップルを含む整流後の電圧がコンデンサーの端子電圧を超えるときのみコンデンサーに電流が流れるので、電流波形が正弦波形から大きく歪んで高周波ノイズが発生し、力率も悪い。このことから、スイッチングレギュレータには、ＤＣ／ＤＣコンバーターの前段回路として、電流波形を正弦波に近づける力率改善回路が設けられている。

一般に、コンバーター方式の力率改善回路が用いられている。この種の力率改善回路は、インダクタ、スイッチング素子およびスイッチングコントローラーを備え、インダクタを流れる電流をスイッチング素子によって制御する。スイッチングコントローラーは、入力電流に応じたパルス幅変調信号を生成し、このパルス幅変調信号によってスイッチング素子をオンオフ制御する。

力率改善回路における電流検出に関する先行技術がある。特許文献１において、電流検出用抵抗によって、スイッチング素子のオフ期間にインダクタに流れる電流を検出し、スイッチング素子のオフ期間の中央で、電流検出用抵抗の降下電圧をサンプリングして入力電流の平均値を検出する手法が開示されている。

再表２０１０／０６１６５４号公報

電気機器の入力電流値を交流配電の規制値以下に抑える電力制御を行なったり、使用者に実際の消費電力を知らせる表示を行なったりするには、交流電源から電気機器に入力される電流の値をより正確に測定する必要がある。しかし、市販されているスイッチングレギュレータユニットを用いて電気機器を組み立てる場合、ユニット内でスイッチング動作のために電流を検出する手段とは別に、何らかの電流検出手段を付加しなければならない。カレントトランスやホールセンサーといった電流検出デバイスを用いる手法はコスト上昇を招く。

本発明は、このような事情に鑑み、スイッチング動作を行なう力率改善回路の入力電流を電流検出デバイスによらずに検知する装置の提供を目的としている。

上記目的を達成する装置は、交流電源から入力される電流に応じたパルス幅変調信号を生成してスイッチング素子をオンオフ制御する力率改善回路を有した電源装置であって、前記パルス幅変調信号のパルス周期よりも長い設定期間における当該パルス幅変調信号のパルス幅の合計であるオン時間を検知する検知部と、前記力率改善回路の入力電流と前記パルス幅変調信号の前記オン時間との関係を示すスイッチング特性情報を記憶する記憶部と、前記スイッチング特性情報と前記検知部によって検知された前記オン時間とに基づいて、前記入力電流の値を特定する特定部と、を備える

本発明によれば、電流検出デバイスを用いることなく、スイッチング動作を行なう力率改善回路の入力電流を検知することができる。

本発明の実施形態に係る電源装置の概略の構成を示す図である。 電源装置のＰＦＣ回路のスイッチング動作を示す信号波形図である。 電源装置が有する制御回路のハードウェア構成を示すブロック図である。 電源装置の構成の第１例を示す図である。 ＰＦＣ回路におけるスイッチング信号のＯＮ時間と入力電圧値との関係の一例を示すグラフである。 電源装置の制御回路が実行する電源制御処理の第１例のフローチャートである。 電源装置の構成の第２例を示す図である。 スイッチング信号のＯＮ時間の検知に係る設定期間の例を示す図である。 電力モニターの出力信号電圧と直流出力電力との関係を示すグラフである。 直流出力電力とスイッチング信号のオン時間との関係を示すグラフである。 スイッチング信号のオン時間と入力電圧値との関係の例を示すグラフである。 電源制御処理の第２例のフローチャートである。 オン時間の検知サブルーチンのフローチャートである。 消費電力情報の表示例を示す図である。 電源装置を備える画像形成装置の構成を示す図である。 電源制御処理の第３例のフローチャートである。

図１に例示される電源装置２は、画像を印刷する画像形成装置１に組み込まれた電源回路３と制御回路５とから構成される。電源回路３は、直流電力を出力するために、整流ブリッジ１２、ＰＦＣ（Power Factor correction ）回路１３、およびＤＣ／ＤＣコンバーター１４を備えている。商用交流電源９から供給される交流電力が電源回路３によって直流電力に変換され、画像形成装置１内の直流負荷４に供給される。

直流負荷４には、マイクロプロセッサーを有する制御回路５、ディスプレイを有する操作パネル６、およびモーターやソレノイドといった電気部品を有する駆動機構７が含まれる。電源回路３は、制御系統用の例えば５ボルトの電力および駆動系統用の例えば２４ボルトの電力を出力する。

また、電源回路３は、直流電力の出力と並行して交流電力を出力する。画像形成装置１における交流負荷として定着器２７内のヒーター３０がある。ヒーター３０にはノイズフィルター１１を経た交流がトライアック回路１６を介して出力される。トライアック回路１６は、交流の半周期ごとに通電を断続させる。通電の開始タイミングは制御回路５からの点灯指示信号Ｓ１６によって制御される。その制御のため、ゼロクロス検出回路１５からのゼロクロス信号Ｓ１５が制御回路５に入力される。

制御回路５は、定着器２７の温度センサー３１の出力に基づいて、定着ローラー温度が所定温度になるように、点灯指示信号Ｓ１６によってトライアック回路１６を制御する。加えて、制御回路５は、直流負荷４による電力消費の増減に応じて、ヒーター３０による電力消費を調整する。つまり、商用交流電源９から画像形成装置１に入力される電流の値が交流配電設備の規定値（例えば、１５アンペア）を超えない範囲内で、商用交流電源９からの電力をより多く交流負荷に配分する制御が行われる。

画像形成装置１が仕様上の最大速度で印刷を行なうには、定着用のヒーター３０に十分に電力を供給する必要がある。供給可能な電力が不足するときには、用紙の連続搬送における用紙間距離を長くしなければならず、単位時間あたりの印刷枚数が少なくなる（生産性が低下する）。また、低温時における印刷が可能になるまでの加熱時間が長くなる。

直流負荷４の実際の消費電力を測定することにより、画像形成装置１の定格電力から直流負荷４の消費電力を差し引いた残りの電力、すなわち余剰電力を最大限にヒーター３０に配分することができる。これに対して、直流負荷４の実際の消費電力を測定しない場合、ヒーター３０に配分可能な電力は、画像形成装置１の定格電力から直流負荷４の仕様で定まる最大消費電力を差し引いた残りの電力となる。より多くの電力をヒーター３０に配分するために、直流負荷の実際の消費電力をより正確に測定する必要がある。

ＤＣ／ＤＣコンバーター１４による損失を加味した直流負荷４の実際の消費電力は、既知である商用交流電源９の定常電圧と商用交流電源９から直流負荷４に向かって流れる電流との乗算結果に基づいて算出することができる。電源装置２は、商用交流電源９からＰＦＣ回路１３へ流れる電流の実効値（これを入力電流Ｉｉｎという）を、ＰＦＣ回路（力率改善回路）１３の内部で生成されるスイッチング信号Ｓ５５を利用して求める。

図２（Ａ）はＰＦＣ回路１３の実際の入力電圧、実際の入力電流およびスイッチング信号の波形を模式的に示している。ＰＦＣ回路１３には整流ブリッジ１２によって全波整流された電力が入力される。ＰＦＣ回路１３は、スイッチング信号Ｓ５５に従うスイッチング動作を行なって電流波形を改善する。スイッチング信号Ｓ５５は、実際の入力電流の波形を正弦波形に近づけるように制御するために生成されたパルス幅変調信号である。

図２（Ｂ）は時間軸方向に拡大したスイッチング信号Ｓ５５の波形を模式的に示している。例示のスイッチング信号Ｓ５５において、各パルスのパルス幅Ｔｏｎとパルス間隔Ｔｏｆｆとの和であるパルス周期Ｔは一定である。例えば、スイッチング周波数が６０ｋＨｚに設定された場合、パルス周期Ｔは約１６．７μｓｅｃとなる。入力電流の瞬時値に応じてパルス幅Ｔｏｎがパルス周期Ｔごとに定められるので、少なくとも交流周期の４分の１以上の長さの設定期間におけるパルス幅Ｔｏｎの総和（これを“オン時間”と呼称する）から入力電流Ｉｉｎの大きさを判定することができる。実用上は設定期間を商用交流の１周期または半周期とすればよい。交流の半周期はパルス周期Ｔと比べて十分に長い。

なお、オン時間は、入力電流Ｉｉｎとの相関の上で、設定期間におけるパルス間隔Ｔｏｆｆの総和およびデューティー比の平均と同等である。つまり、パルス間隔Ｔｏｆｆの総和またはデューティー比の平均によって入力電流値を特定することは、実質的にオン時間によって特定することに他ならない。また、スイッチング周波数を変更するスイッチング制御を行なってもよい。

図３は制御回路５のハードウェア構成を示している。制御回路５は、制御プログラムを実行するコンピュータとしてのＣＰＵ（central processing unit）８１、および入力電流検知のための特性情報を記憶する記憶部としての不揮発性メモリ８４を有する。ＣＰＵ８１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）８２または図示しないハードディスクドライブのような大容量のストレージからプログラムをＲＡＭ（Random Access Memory）８３にロードして実行する。制御回路５には、画像形成装置１における消費電力の積算を含む使用実績管理に必要な日時情報を出力する集積化された時計回路８５が備わっている。

図４に示されるように、電源回路３に備えられたＰＦＣ回路１３は昇圧コンバーター型である。ＰＦＣ回路１３は、インダクタ（チョークコイル）５１、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）５２、保護ダイオード５３、整流ダイオード５４、スイッチング制御回路５５、および電圧検出回路５６を有している。

インダクタ５１とＦＥＴ５２とが前段の整流ブリッジ１２の出力端子間に直列接続されている。スイッチング素子としてのＦＥＴ５２がＯＮ状態のとき、インダクタ５１にＦＥＴ５２へ向かう電流が流れ、インダクタ５１にエネルギーが蓄えられる。ＦＥＴ５２がＯＦＦ状態に切り替わると、自己誘導によってインダクタ５１に整流ブリッジ１２の出力電圧よりも高い電圧が発生し、インダクタ５１から整流ダイオード５４を通って後段の平滑コンデンサー６０に電流が流れる。電流連続モードのスイッチングが行なわれる場合、インダクタ５１からの放電電流が０になる前にＦＥＴ５２はＯＮ状態に切り替わる。

スイッチング制御回路５５は、図示を省略した検出手段によって例えばＦＥＴ５２を流れる電流を検知するとともに、電圧検出回路５６によって平滑コンデンサー６０の両端電圧（一次側電圧）を検知する。そして、これらの検知結果に応じてパルス幅が変化するスイッチング信号Ｓ５５をＦＥＴ５２のゲートに印加する。スイッチング信号Ｓ５５に従うＦＥＴ５２のスイッチング動作によって、平滑コンデンサー６０の両端電圧が一定値（例えば２９０ボルト）に保持される。

ＰＦＣ回路１３の入力電流Ｉｉｎの値を数値化するため、スイッチング信号Ｓ５５が制御回路５に伝達される。伝達には、ＤＣ／ＤＣコンバーター１４の一次側と制御回路５とを電気的に絶縁するため、例えばフォトカプラ６１が用いられる。パルストランスや他の絶縁用の信号伝達デバイスを用いてもよい。

制御回路５は、オン時間検知部１０２、入力電流特定部１０４、および給電制御部１０６を有している。これらの要素は、ＣＰＵ８１が所定のプログラムを実行することによって実現される機能要素である。

オン時間検知部１０２は、上述したオン時間を検知する。詳しくは、交流１周期の長さの設定期間において、電源回路３から入力されたスイッチング信号Ｓ５５の各パルスのパルス幅を計時し、得られた複数のパルス幅を合計する。パルス周期Ｔよりも短い周期でスイッチング信号Ｓ５５をサンプリングし、サンプリング値が閾値を超える連続したサンプリングの回数とサンプリング周期とを乗算すれば、パルス幅Ｔｏｎが求まる。オン時間検知部１０２は、検知したオン時間を示すデータＤｔを入力電流特定部１０４に送る。

入力電流特定部１０４は、記憶部８４によって記憶されている特性テーブルＴ１とオン時間検知部１０２からのデータＤｔによって示されるオン時間とに基づいて、ＰＦＣ回路１３の入力電流Ｉｉｎの値を特定する。特性テーブルＴ１は、図５に示されるようなオン時間と入力電流Ｉｉｎとの関係を示すスイッチング特性情報である。実測または理論式に基づく計算によって特性テーブルＴ１を作成することができる。図５の例において、例えばオン時間が８ｍｓであった場合、入力電流Ｉｉｎの値は３．３アンペアとなる。入力電流特定部１０４は、特定した入力電流Ｉｉｎの値を示すデータＤｉを給電制御部１０６に送る。

なお、実測によって特性テーブルＴ１を作成する場合は、直流負荷４に代えて電流可変の電子負荷９１を電源回路３に接続し、負荷電流を所定刻みで切り替えるごとに、入力電流Ｉｉｎの値とオン時間とを測定する。入力電流Ｉｉｎの測定にはホールセンサーを用いることができ、オン時間の測定にはオン時間検知部１０２と同様の機能をもつ計測装置を用いることができる。

給電制御部１０６は、入力電流特定部１０４からのデータＤｉによって示される入力電流Ｉｉｎの値に応じて、商用交流電源９から画像形成装置１に流れ込む電流が規制値（例えば１５アンペア）を超えないように、定着器３０に配分可能な交流電力を計算する。そして、計算結果に応じた点灯指示信号Ｓ１６をトライアック回路１６に与え、ヒーター３０による電力消費を調整する。

図６は制御回路５によって実行される電源制御処理の第１例のフローチャートである。メインスイッチ８（図１参照）がＯＮ状態であって（Ｓ１０でＹＥＳ）、ＰＦＣ回路１３からスイッチング信号Ｓ５５が入力されているとき（Ｓ１１でＹＥＳ）、オン時間検知部１０２がスイッチング信号Ｓ５５のパルス幅Ｔｏｎのカウントを開始する（Ｓ１２）。交流１周期分の設定期間にわたるカウントが終了すると（Ｓ１３でＹＥＳ）、入力電流特定部１０４がカウントされたパルス幅Ｔｏｎの合計であるオン時間に基づいて入力電流Ｉｉｎの値を特定する（Ｓ１４）。そして、給電制御部１０６が交流負荷に対する電力配分を調整する（Ｓ１４）。

図７は電源装置の構成の第２例を示している。

図７の電源装置２ｂにおいて、電源回路３ｂの構成は一部を除いて図４の例と同様である。電源装置２ｂには、ＤＣ／ＤＣコンバーター１４から出力される直流出力電力Ｐｏｕｔを検出する電力モニター回路１７が組み込まれている。また、電源装置２ｂは、ゼロクロス検出回路１５から出力されるゼロクロス信号Ｓ１５を制御回路５ｂに伝達するフォトカプラ６２を有している。

制御回路５ｂは、オン時間検知部１０２ｂ、出力電力検知部１０３、入力電流特定部１０４ｂ、給電制御部１０６、および電力情報表示部１０７を有している。これらの要素は、ＣＰＵ８１が所定のプログラムを実行することによって実現される機能要素である。

オン時間検知部１０２ｂは、図８のようにゼロクロス信号Ｓ１５によって示される交流半周期を設定期間としてオン時間を検知する。詳しくは、交流半周期のＮ倍（Ｎは２以上の整数）の長さの時間にわたって交流半周期ごとにオン時間を検知し、検知したＮ個のオン時間の平均を検知結果としたデータＤｔを入力電流特定部１０４ｂに送る。

出力電力検知部１０３は、電力モニター回路１７からの電力量検出信号Ｓ１７によって、ＤＣ／ＤＣコンバーター１４から出力される直流出力電力Ｐｏｕｔを検知する。すなわち、電力量検出信号Ｓ１７の値と直流出力電力Ｐｏｕｔとの関係を示す換算テーブルＴ３から電力量検出信号Ｓ１７によって特定される電力量を読み出す。出力電力検知部１０３は、直流出力電力Ｐｏｕｔを示すデータＤｐを入力電流特定部１０４ｂに送る。

入力電流特定部１０４ｂは、不揮発性メモリ８４によって記憶されている特性情報Ｔ２、オン時間検知部１０２ｂからのデータＤｔによって示されるオン時間、および出力電力検知部１０３からのデータＤｐによって示される直流出力電力Ｐｏｕｔに基づいて、ＰＦＣ回路１３の入力電流Ｉｉｎの値を特定する。特性情報Ｔ２は、図１０に示される直流出力電力Ｐｏｕｔとオン時間（Ｄｔ）との関係、および図１１に示されるオン時間（Ｄｔ）と入力電流Ｉｉｎとの関係の双方を表わす。入力電流特定部１０４ｂは、特定した入力電流Ｉｉｎの値を示すデータＤｉを給電制御部１０６と電力情報表示部１０７とに送る。それとともに、入力電流Ｉｉｎの値を特定する際に判明した商用交流電源９の電圧（交流電源電圧）を示すデータＤｖを電力情報表示部１０７に送る。

給電制御部１０６は、図４の例と同様に定着器３０に配分可能な交流電力を計算し、ヒーター３０による電力消費を調整する。

電力情報表示部１０７は、入力電流特定部１０４ｂからのデータＤｉおよびデータＤｖによってそれぞれ示される入力電流値および交流電源電圧から、直流系統の消費電力を算出する。給電制御部１０６から電力配分情報を取得して交流系統の消費電力を算出し、直流系統と交流系統とを合わせた画像形成装置１全体の消費電力を算出する。そして、不揮発性メモリ８４によって使用実績管理情報の一つとして記憶されている累積消費電力に今回の算出結果を反映させる。

また、電力情報表示部１０７は、表示を指示する操作がユーザーによって行なわれたときに、指示に従って、電力の消費に関する管理情報を操作パネル６のディスプレイに表示させる。

図９は換算テーブルＴ３によって記憶されている電力モニター１７の出力特性、すなわち、電力モニター１７から出力される電力量検出信号Ｓ１７の値と当該電力モニター１７によって検出される電源回路３ｂの直流出力電力Ｐｏｕｔとの関係を示している。電力量検出信号Ｓ１７は、直流負荷に供給される直流出力電力の０〜６００ワットの変化に応じて０．５〜３ボルトの範囲内の値(電圧値）をとる。例えば、電力量検出信号Ｓ１７の電圧値が１．４２ボルトであるとき、直流出力電力Ｐｏｕｔは２２０ワットである。

図１０は商用交流電源９において想定される電圧変動範囲内の電圧値である交流電源電圧をパラメータとして測定された、複数の交流電源電圧ごとの電源回路３ｂの直流出力電力Ｐｏｕｔとオン時間（Ｄｔ）との関係を示し、図１１は同様に測定された複数の交流電源電圧ごとのオン時間（Ｄｔ）と入力電流Ｉｉｎの値との関係を示している。例示において、パラメータとしての交流電源電圧（実効値）は、９５ボルト、１０１ボルトおよび１０７ボルトである。これらの図１０および図１１の関係は特性情報Ｔ２として不揮発性メモリ８４に格納されている。

図１０の関係を適用することにより、電力モニター回路１７によって検出される直流出力電力Ｐｏｕｔとスイッチング信号Ｓ５５から検知されるオン時間（Ｄｔ）とに基づいて、商用交流電源９の電圧値を特定することができる。例えば、直流出力電力Ｐｏｕｔが２２０ワットであってオン時間が３．５ｍｓであったとき、商用交流電源９の電圧値は９５ボルトである。

なお、直流出力電力Ｐｏｕｔとオン時間（Ｄｔ）とに対応する交流電源電圧の値が特性情報Ｔ２にない場合は、直流出力電力Ｐｏｕｔおよびオン時間（Ｄｔ）のそれぞれに近い複数の値に対応する交流電源電圧に基づく補間演算によって商用交流電源９の電圧値を算定する。

図１１の関係を適用することにより、スイッチング信号Ｓ５５から検知されたオン時間（Ｄｔ）と図１０の関係によって特定された交流電源電圧とから入力電流Ｉｉｎの値を特定することができる。例えば、交流電源電圧が９５ボルトである場合において、オン時間が３．５ｍｓであるとき、入力電流Ｉｉｎの値は３アンペアである。

図１２は制御回路５ｂによって実行される電源制御処理の第２例のフローチャートである。

メインスイッチ８（図１参照）がＯＮ状態であって（Ｓ２１でＹＥＳ）、ＰＦＣ回路１３からスイッチング信号Ｓ５５が入力されているとき（Ｓ２２でＹＥＳ）、オン時間検知部１０２ｂがオン時間の検知サブルーチンの処理を実行する（Ｓ２３）。

出力電力検知部１０３が電力モニター回路１７からの電力量検出信号Ｓ１７を取り込み（Ｓ２４でＹＥＳ）、換算テーブルＴ３を参照して直流出力電力Ｐｏｕｔの値を検知する（Ｓ２５）。入力電流特定部１０４ｂが特性情報Ｔ３を参照して交流電源電圧の値を特定し（Ｓ２６）、交流入力電圧値とオン時間（Ｄｔ）とに基づいて入力電流Ｉｉｎの値を特定する（Ｓ２７）。

給電制御部１０６が交流負荷に対する電力配分を調整する（Ｓ２８）。そして、電力情報表示部１０７が、消費電力を積算して記憶する処理を行なう（Ｓ２９）。

図１３はオン時間の検知サブルーチンのフローチャートである。オン時間検知部１０２ｂはゼロクロス信号Ｓ１５がＯＮレベルになると（Ｓ２３１でＹＥＳ）、スイッチング信号Ｓ５５のパルス幅Ｔｏｎのカウントを開始する（Ｓ２３２）。ＯＦＦレベルになったゼロクロス信号Ｓ１５が再びＯＮレベルになると、すなわちカウント開始から設定期間である交流半周期が経過すると（Ｓ２３３でＹＥＳ）、オン時間検知部１０２ｂは設定期間分のカウントをＮ回繰り返したかをチェックする（Ｓ２３５）。Ｎは設定回数であり例えば３である。カウントの実行回数がＮ未満であれば（Ｓ２３５でＮＯ）、オン時間検知部１０２ｂはその時点のカウント値を記憶してカウンタをリセットし（Ｓ２３６）、ステップＳ２３２に戻って改めてパルス幅Ｔｏｎのカウントを開始する。

Ｎ回のカウントを行なうと（Ｓ２３５でＹＥＳ）、オン時間検知部１０２ｂはカウントを終了し（Ｓ２３７）、Ｎ個のカウント値の平均値をオン時間として計算する（Ｓ２３８）。計算されたオン時間は入力電流特定部１０４ｂに通知される。

図１４は消費電力情報の表示例を示している。電力情報表示部１０７はユーザーによる表示指示操作に応えてエコロジー指標通知画面Ｑ１を操作パネル６に表示させる。エコロジー指標通知画面Ｑ１では、メインスイッチ８がＯＮ状態である通電時間、通電時間の内訳（待機、省電力および動作中）、消費電力量、および二酸化炭素排出量について、それぞれの月別の累積が表示される。

図１５は本発明の実施形態に係る電源装置を備えた画像形成装置の構成例を示している。

図示の画像形成装置１は、コピー機、カラープリンター、スキャナー、ファクシミリ機、ストレージなどとして使用可能なＭＦＰ(Multi-functional Peripheral)と呼ばれる複合型の情報機器である。画像形成装置１は、電子写真法によってカラー画像またはモノクロ画像を形成するタンデム式のプリンターエンジン２０を備える。

プリンターエンジン２０は、中間転写ベルト２１に沿って並ぶ４個のプロセスユニットＵＹ，ＵＭ，ＵＣ，ＵＫを有しており、カラー印刷に際してイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、および黒（Ｋ）の４色のトナー像を並行して形成する。プロセスユニットＵＹ，ＵＭ，ＵＣ，ＵＫは、それぞれ筒状の感光体、帯電チャージャー、現像器、およびクリーナーといったトナー像の作像に必要なデバイスを有する。

画像形成装置１にはランプ加熱型の定着器２７が実装されている。定着器２７は、定着ローラ（加熱ローラ）２８および加圧ローラ２９を備える。定着ローラ２８の表面を昇温させる熱源としてのヒーター３０はハロゲンランプである。

コピーに際して、ＡＤＦ（(Auto Document Feeder)）３６にセットされた原稿シートがイメージスキャナー３８の読取り位置に搬送され、原稿画像が読み取られる。原稿画像に応じて、プリントヘッド２２の射出する光ビームがオンオフ制御され、各プロセスユニットＵＹ，ＵＭ，ＵＣ，ＵＫの感光体の表面に潜像が形成される。潜像はトナー像に現像され、感光体から中間転写ベルト２１に一次転写される。中間転写ベルト２１の移動に同期した一次転写によって、４色のそれぞれのトナー像が中間転写ベルト２１上で重ねられる。４色のトナー像の形成と並行して、多段式の用紙スタッカー２４内の選択されたカセットから印刷用紙Ｐが取り出され、搬送ローラ２５によって中間転写ベルト２１と二次転写ローラ２６とが対向する二次転写位置へ搬送される。中間転写ベルト２１からトナー像が二次転写された印刷用紙Ｐは、定着器２７を経た後、排紙トレイ３５に排出される。印刷用紙Ｐが定着器２７を通過するとき、トナーが溶融して画像が印刷用紙Ｐに定着する。

図１６は電源制御処理の第３例のフローチャートである。

上述の制御回路５は、画像形成装置１に与えられるジョブによって決まる動作モードを判別する（Ｓ３０）。ここでいう動作モードは、予想される最大消費電力が設定値よりも大きい重負荷動作モードとそれ以外の動作モードとに分類されている。直流負荷を構成する複数のデバイスのうちの使用するデバイス（稼動させなければならないデバイス）は、与えられるジョブによって異なる。使用するデバイスが異なれば、ジョブの実行によって消費する電力にも差異が生じる。例えば多数枚の原稿シートのカラーコピージョブでは、ＡＤＦ３６およびイメージスキャナー３８による原稿画像の読取りを行いながら逐次にカラー印刷を行なうので、使用するデバイスが多く、消費電力は比較的に大きい。ソーターやステープラーといったオプション装置を使用する場合はさらに消費電力が大きくなる。これに対して、原稿シートから原稿画像を読み取って外部装置へ送信するスキャンジョブでは、プリンターエンジン２０が稼動しないので、コピージョブと比べて消費電力は小さい。

動作モードが重負荷動作モードでない場合（Ｓ３１でＮＯ）、定着器２７のヒーター３０に十分に交流電力を供給することができる。言い換えれば、ヒーター３０に供給する電力を減らして直流負荷４に供給する電力を確保する必要がない。したがって、この場合、オン時間の検知および入力電圧Ｉｉｎの特定を行なうことなく直ちに当該電源制御処理の実行を終了する。

動作モードが重負荷動作モードである場合のみ、制御回路５は、スイッチング信号Ｓ５５のオン時間の検知、オン時間に基づく入力電流Ｉｉｎの値の特定、および入力電流Ｉｉｎの値に応じた交流負荷の電力配分調整を行なう（Ｓ３２、Ｓ３３、Ｓ３４、Ｓ３５、Ｓ３６）。

上述の実施形態において、ＰＦＣ回路１３の回路方式を含めて電源装置２，２ｂの構成を本発明の趣旨に沿う範囲内で適宜変更することができる。オン時間の検知に係る設定時間は商用交流の１周期よりも長くてもよい。設定周期分のパルス幅の合計をスイッチング周波数で除算したパルス周期Ｔあたりのパルス幅の平均値と入力電流Ｉｉｎとの関係を、スイッチング特性情報として記憶しておいてもよい。

１ 画像形成装置
２，２ｂ 電源装置
９ 商用交流電源
Ｓ５５ スイッチング信号（パルス幅変調信号）
５３ ＦＥＴ（スイッチング素子
１３ ＰＦＣ回路（力率改善回路）
Ｔ パルス周期
Ｔｏｎ パルス幅
１０２，１０２ｂ オン時間検知部
Ｉｉｎ 入力電流
Ｔ１ 特性テーブル（スイッチング特性情報）
８４ 不揮発性メモリ（記憶部）
１０４，１０４ｂ 入力電流特定部
１５ ゼロクロス検出回路
６１ フォトカプラ（信号伝達デバイス）
４ 直流負荷
１４ ＤＣ／ＤＣコンバーター
１７ 電力モニター
Ｓ１７ 電力量検出信号
２７ 定着器
Ｐ 印刷用紙
１０６ 給電制御部
１０７ 電力情報表示部
Ｄｔ データ（検知されたオン時間）
Ｄｉ データ（特定された入力電流値）

Claims (9)

1. 交流電源から入力される電流に応じたパルス幅変調信号を生成してスイッチング素子をオンオフ制御する力率改善回路を有した電源装置であって、
   前記パルス幅変調信号のパルス周期よりも長い設定期間における当該パルス幅変調信号のパルス幅の合計であるオン時間を検知する検知部と、
   前記力率改善回路の入力電流と前記パルス幅変調信号の前記オン時間との関係を示すスイッチング特性情報を記憶する記憶部と、
   前記スイッチング特性情報と前記検知部によって検知された前記オン時間とに基づいて、前記入力電流の値を特定する特定部と、を備える
   ことを特徴とする電源装置。
2. 前記スイッチング特性情報は、前記力率改善回路または当該力率改善回路と同型の回路を測定用回路として用いて当該測定用回路の入力電流と前記オン時間との関係を測定した実測データである
   請求項１記載の電源装置。
3. 前記交流電源から入力される交流電力の電圧のゼロクロス点を検出する検出回路を備え、
   前記検知部は、ゼロクロス点が検出されてから次のゼロクロス点が検出されるまでの交流半周期を前記設定期間として前記オン時間を検知する
   請求項１または２記載の電源装置。
4. 前記検知部は、前記設定期間の整数倍の長さの時間にわたって当該設定期間ごとに前記オン時間を検知し、検知した複数のオン時間の平均を当該オン時間の検知結果として前記特定部に通知する
   請求項１ないし３のいずれかに記載の電源装置。
5. 入力側と出力側とが絶縁される信号伝達デバイスを介して、前記力率改善回路から前記検知部へ前記パルス幅変調信号が伝達される
   請求項１ないし４のいずれかに記載の電源装置。
6. 前記力率改善回路から出力される電力を直流負荷に適した電圧の直流電力に変換するコンバーターと、
   前記コンバーターから前記直流負荷に供給される前記直流電力に応じた電力量検出信号を出力する電力モニター回路と、を備え、
   前記スイッチング特性情報は、前記交流電源の電圧変動範囲内の電圧値をパラメータとして測定された複数の電圧値ごとの前記入力電流と前記オン時間との関係、および同様に測定された複数の電圧値ごとの前記直流負荷に供給される前記直流電力と前記オン時間との関係を示し、
   前記特定部は、前記スイッチング特性情報、前記検知部によって検知された前記オン時間、および前記電力量検出信号によって示される電力量に基づいて、前記入力電流の値を特定する
   請求項１記載の電源装置。
7. 交流電源から供給される電力によって作動する画像形成装置であって、
   交流電力を用いて印刷用紙を加熱する定着器と、
   前記交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換する電源回路と、
   前記電源回路の一部であって、前記交流電源から入力される電流に応じたパルス幅変調信号を生成してスイッチング素子をオンオフ制御する力率改善回路と、
   前記パルス幅変調信号のパルス周期よりも長い設定期間における当該パルス幅変調信号のパルス幅の合計であるオン時間を検知する検知部と、
   前記力率改善回路の入力電流と前記パルス幅変調信号の前記オン時間との関係を示すスイッチング特性情報を記憶する記憶部と、
   前記スイッチング特性情報と前記検知部によって検知された前記オン時間とに基づいて、前記入力電流の値を特定する特定部と、
   特定された前記入力電流の値に応じて、前記定着器へ供給する電力を増減する給電制御部と、を備える
   ことを特徴とする画像形成装置。
8. 前記直流電力が供給される直流負荷を構成する複数のデバイスのうちの使用するデバイスが異なる複数の動作モードを有し、
   前記検知部は、前記複数の動作モードのうちの予め選択された動作モードであって、予想される最大消費電力が設定値よりも大きい重負荷動作モードのみにおいて、前記オン時間を検知する
   請求項７記載の画像形成装置。
9. 特定された前記入力電流の値を用いて計算した消費電力をディスプレイに表示させる電力情報表示部を備える
   請求項７または８記載の画像形成装置。

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