JP6172564B2 - 小容量電源、電源システム、および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、小容量電源、当該小容量電源を備えた電源システム、および当該電源システムを備えた画像形成装置に関し、詳しくは、コンデンサによって交流電源側と直流出力側（負荷側）とを絶縁するコンデンサ絶縁型の小容量電源の技術に関する。

従来、コンデンサ絶縁型の小容量電源として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。その従来技術文献においては、第１および第２の両コンデンサに印加される交流電圧を整流、平滑化して省電力モード時の電源とする小容量電源に関する技術が開示されている。

特開２０１３−０３１３３７号公報

しかしながら、上記コンデンサが短絡故障した場合、交流電源側から直流出力側（負荷側）に電力が供給される。そのため、上記コンデンサが短絡故障した場合の安全性を確保する何らかの処置が必要とされた。

本発明は、コンデンサ絶縁型小容量電源の使用時の安全性を、簡易な構成で高める技術を提供するものである。

本明細書によって開示される小容量電源は、第１電極および第２電極を有し、前記第１電極が交流電源の一端に接続される第１コンデンサと、第１電極および第２電極を有し、前記第１電極が前記交流電源の他端に接続される第２コンデンサと、各コンデンサの各第２電極に接続され、両コンデンサに印加される交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路に電気的接続され、整流された交流電圧を平滑して直流電圧を生成する平滑回路と、前記交流電源と前記平滑回路との電気的な接続状態を遮断する遮断部と、を備え、前記遮断部は、当該遮断部に流れる電流値が前記両コンデンサの少なくとも一方の短絡故障とみなす規定条件を満たす場合、前記接続状態を遮断する。
本構成によれば、第１、第２コンデンサの少なくとも一方のコンデンサの短絡故障が発生したとみなされる場合、交流電源と平滑回路との接続状態、すなわち、交流電源側（高圧側）と整流回路より後段側（直流低電圧側）との接続状態を遮断できる。そのため、コンデンサ絶縁型小容量電源の使用時の安全性を、簡易な構成で高めることができる。

上記小容量電源において、前記遮断部は、前記電流値を検出する電流検出回路と、前記平滑回路から電力を供給される制御回路と、前記接続状態を切替える遮断回路と、を含み、前記制御回路は、前記電流検出回路によって検出される前記電流値が前記規定条件を満たす場合、前記遮断回路によって前記接続状態を遮断する遮断処理を実行するようにしてもよい。
本構成によれば、第１、第２コンデンサの少なくとも一方のコンデンサの短絡故障が発生したとみなされる場合、交流電源と整流回路より後段との接続状態を遮断することによって、制御回路の動作を停止させることができる。制御回路の動作が停止することによって、小容量電源の異常をユーザに知らせることができ、それによって、小容量電源使用時の安全性を高めることができる

また、上記小容量電源において、前記整流回路は、前記第１コンデンサの前記第２電極に電気的に接続される第１接続点と、前記第２コンデンサの前記第２電極に電気的に接続される第２接続点とを有し、前記遮断回路は、前記第１コンデンサと前記第１接続点との間、および前記第２コンデンサと前記第２接続点との間に設けられるようにしてもよい。
本構成によれば、整流回路より前段で交流電源が遮断される。そのため、フレーム接地されていない場合において、確実に交流電源側と整流回路より後段側との接続状態を遮断できる。

また、上記小容量電源において、前記整流回路は、前記平滑回路に電気的に接続される第３接続点と、基準電位点に接続される第４接続点とを有し、前記遮断回路は、前記第３接続点と前記平滑回路との間、および前記第４接続点と基準電位点との間に設けられるようにしてもよい。
本構成によれば、フレーム接地されている場合において、確実に交流電源側と整流回路より後段側との接続状態を遮断できる。また、部品点数を抑制できるとともに、整流ダイオードの損傷を抑制できる。

また、上記小容量電源において、前記規定条件は、前記電流値が規定電流値以上となることとしてもよい。
本構成によれば、規定電流値をコンデンサの短絡故障とみなせる電流値に設定することにより、遮断部に流れる電流値が規定電流値以上となる場合、コンデンサの短絡故障とみなせる。

また、上記小容量電源において、前記遮断部は、前記電流値が前記規定条件を満たす場合、前記コンデンサの短絡故障によるエラーを報知する報知処理を実行するようにしてもよい。
本構成によれば、ユーザにコンデンサの短絡故障によるエラーを報知できるので、安全性を高めることができる。

また、本明細書によって開示される電源システムは、上記のいずれかに記載の小容量電源と、前記交流電源の交流電圧を整流平滑して直流電圧を生成するスイッチング電源とを備え、前記遮断部は、前記スイッチング電源の停止中に前記電流値が前記規定条件を満たす場合、前記スイッチング電源を起動させる起動処理を実行する。
本構成によれば、遮断処理により小容量電源から電力が供給されなくても、スイッチング電源によって遮断部（制御回路）に電力を供給できる。

上記電源システムにおいて、前記小容量電源または前記スイッチング電源により蓄電される蓄電回路と、前記蓄電回路の蓄電量を検出する蓄電量検出回路と、をさらに備え、前記遮断部は、前記起動処理において、前記蓄電量が規定量未満まで低下した場合、前記蓄電量が前記規定量以上となるまで前記スイッチング電源を起動させるようにしてもよい。
本構成によれば、遮断処理により小容量電源から電力が供給されなくても、スイッチング電源によって遮断部（制御回路）に電力を供給しつつ、一層省電力化を図れる。

また、本明細書によって開示される画像形成装置は、上記のいずれかに記載の電源システムと、前記スイッチング電源から供給される直流電圧を利用して画像を形成する画像形成部と、を備え、前記遮断部は、前記スイッチング電源を動作状態とする通常モードと、前記スイッチング電源を停止状態とし、小容量電源からの電力を利用する省電力モードとを切替えるモード切替処理を実行する。
本構成によれば、省電力モード時に小容量電源からの電力を利用する画像形成装置において、小容量電源の両コンデンサの少なくとも一方の短絡故障が発生する場合であっても、画像形成装置の安全性を高めることができる。

本発明によれば、第１、第２コンデンサの少なくとも一方のコンデンサの短絡故障が発生したとみなされる場合、すなわち、交流電源側（高圧側）と整流回路より後段側（直流低電圧側）との接続状態を遮断できる。それによって、コンデンサ絶縁型小容量電源の使用時の安全性を、簡易な構成で高めることができる。

実施形態１に係る画像形成装置の概略的な構成を示すブロック図 実施形態１に係る電源システムの構成を示す回路図 実施形態１におけるモード制御処理を示すフローチャート 実施形態１におけるモード制御処理を示すフローチャート 実施形態２に係る小容量電源の構成を示す回路図

＜実施形態１＞
実施形態１について図１から図４を参照して説明する。

１．プリンタの説明
図１は、画像形成装置の一例であるプリンタ１の電気的構成を示すブロック図である。プリンタ１は、印刷部２、通信部３ａ、画像メモリ３ｂ、表示部４および電源システム１００を備えている。電源システム１００は、電源部１０と制御部５０とから構成されている。電源部１０はプリンタ１の電源となるものであり、印刷部２、通信部３ａ、画像メモリ３ｂおよび制御部５０に対して電力を供給する。

印刷部２は、感光ドラム２ａ、感光ドラム２ａの表面を帯電させる帯電プロセスを実行する帯電器２ｂ、感光ドラム２ａの表面に静電潜像を形成する露光プロセスを実行する露光装置２ｃ、感光ドラム２ａの表面に形成された静電潜像に現像剤を付着させて現像剤像を形成する現像プロセスを実行する現像器２ｄ、記録媒体に現像剤像を転写する転写プロセスを実行する転写器２ｅ、記録媒体上に転写された現像剤像を定着させる定着プロセスを実行する定着器２ｆ等から構成されている。

印刷部２は帯電プロセス、露光プロセス、現像プロセス、転写プロセス、定着プロセスを実行して、記録媒体上に印刷データを印刷する印刷処理を実行するものである。通信部３ａはＰＣ等の情報端末装置との間で通信を行うものであり、情報端末装置から印刷指示や印刷データを受信する機能を担う。画像メモリ３ｂは、情報端末装置から受信した印刷データを一時記憶するものである。

上記プリンタ１は、通信部３ａが情報端末装置から印刷指示を受けて印刷データを受信すると、制御部５０が、印刷部２に帯電プロセス、露光プロセス、現像プロセス、転写プロセス、定着プロセスからなる印刷処理を実行させることで、記録媒体に印刷データを印刷させる。なお、印刷部２の動作電圧は主に２４Ｖであるのに対して、通信部３ａ、画像メモリ３ｂおよび制御部５０の動作電圧は主に３．３Ｖである。

なお、プリンタ１は、動作モードとして通常モードと省電力モードとを有する。通常モードとは、後述するスイッチング電源２０の出力はオンされており、プリンタ１が印刷指示に応答して即座に印刷処理を実行できるモードである。そのため、通常モードにおいては、電源システム１００および制御部５０は動作しており、定着器２ｆは定着可能な温度或いは定着可能な温度よりやや低い温度に維持されるように通電制御されている。また、省電力モードとは、印刷指示が所定時間なくプリンタ１が待機状態にあるモードである。省電力モードでは、電源システム１００および制御部５０は、その一部しか動作しておらず、定着器２ｆは通電されていない状態となっている。スイッチング電源２０の出力はオフされている。

２．電源システムの構成
図２を参照して電源システム１００の構成について説明する。電源システム１００の電源部１０は、スイッチング電源２０および小容量電源３０を含む。

スイッチング電源２０は、整流平滑回路２１、制御ＩＣ２２、電圧発生回路２３、トランス２４、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｑ１、整流平滑回路２５、電圧検出回路２６、およびＤＣ−ＤＣコンバータ２７、２８を含む。

スイッチング電源２０は、交流電源ＡＣの交流電圧Ｖａｃを整流平滑化し、通常モードにおいて＋２４Ｖ、＋５Ｖおよび＋３．３Ｖの直流電圧を生成する。＋２４Ｖの直流電圧（以下「ＤＣ２４Ｖ」と記す）は第１出力端子ＯＵＴ１から出力され、＋５Ｖの直流電圧（以下「ＤＣ５Ｖ」と記す）は第２出力端子ＯＵＴ２から出力され、＋３．３Ｖの直流電圧（以下「ＤＣ３．３Ｖ」と記す）は第３出力端子ＯＵＴ３から出力される。

整流平滑回路２１は、いわゆるコンデンサインプット型であり、交流電源ＡＣの交流電圧（例えば、２４０Ｖ）Ｖａｃを整流するブリッジダイオードおよび整流後の電圧を平滑化するコンデンサを含む。整流平滑回路２１の出力は、トランス２４の一次コイルに印加される。

トランジスタＱ１はＮチャンネルのＭＯＳＦＥＴであり、制御ＩＣ２２の出力ポートＯＵＴからゲートにオン・オフ信号（ＰＷＭ信号）が与えられることにより、オン・オフ動作する。これにより、トランス２４の一次側が発振して、トランス２４の二次コイルに電圧を誘起させる。

また、トランス２４の一次側には電圧発生回路２３が設けられている。電圧発生回路２３は、トランス２４の一次側に設けられた補助コイルに誘起される電圧を整流平滑化して、制御ＩＣ２２用の電源電圧Ｖｃｃを生成する。

整流平滑回路２５はトランス２４の二次コイルに誘起された電圧を整流平滑化してＤＣ２４Ｖを生成する。

電圧検出回路２６は、フォトカプラＰＣ１を含み、スイッチング電源２０のＤＣ２４Ｖ出力の検出レベルに応じて、フォトカプラＰＣ１の発光ダイオードＬＥＤ１を発光させる。フォトカプラＰＣ１は、制御ＩＣ２２のフィードバックポートＦＢに接続されたフォトトランジスタＰＴ１を含む。そのため、発光ダイオードＬＥＤ１の光信号はフォトトランジスタＰＴ１にて電気信号に戻され、ＤＣ２４Ｖ出力の検出値が制御ＩＣ２２のフィードバックポートＦＢにフィードバッされる。

ＤＣ−ＤＣコンバータ２７は、ＤＣ２４ＶをＤＣ５Ｖに変換して出力し、ＤＣ−ＤＣコンバータ２８は、ＤＣ２４ＶをＤＣ３．３Ｖに変換して出力する。

制御ＩＣ２２は、制御入力ポートＥＮに入力される制御パルス信号Ｓｃｐに応じてトランジスタＱ１へのオン・オフ信号を制御し、トランス２４の一次側の発振を制御する。通常モードにおいては、トランス２４の一次側を発振させて、各ＤＣ電圧を生成し、省電力モードにおいては、トランジスタＱ１へのオン・オフ信号の出力を停止して、トランス２４の一次側の発振を停止させる。すなわち、省電力モードにおいては、スイッチング電源２０からＤＣ電圧は出力されない。なお、プリンタ１の省電力モードから通常モードへの復帰時には、制御部５０から制御パルス信号Ｓｃｐが制御入力ポートＥＮに入力され、制御パルス信号Ｓｃｐに応じてトランス２４の一次側の発振が開始され、各ＤＣ電圧がスイッチング電源２０から出力される。すなわち、プリンタ１の通常モードにおいてスイッチング電源２０は、出力をオンする出力モードとされ、プリンタ１の省電力モードにおいてスイッチング電源２０は、出力をオフする出力停止モードとされる。

制御部５０は、図１に示されるように、ＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）６０、モード制御回路７０、ＲＯＭ５１、ＲＡＭ５２、およびスイッチング電源制御部５３を含む。ＡＳＩＣ６０は、主に、プリンタ１の印刷部２を制御し、モード制御回路７０は、主にプリンタ１のモード制御を行う。

なお。モード制御回路７０は、ＣＰＵおよび論理回路によって構成されてもよいし、ＣＰＵを含む、ＡＳＩＣ６０とは別のＡＳＩＣによって構成されてもよい。あるいは、モード制御回路７０は、ＡＳＩＣ６０の一部として構成されてもよい。

ＡＳＩＣ６０は、スイッチング電源２０のＤＣ−ＤＣコンバータ２８からＤＣ３．３Ｖを受け取る。なお、ＡＳＩＣ６０は通常モード中に限り電力が供給されて動作状態となり、スイッチング電源２０が出力停止モード、すなわち、省電力モードに移行すると、電力の供給が断たれて停止状態になる。

一方、モード制御回路７０のポートＰ１は、小容量電源３０の平滑回路３２に接続されており、通常モードおよび省電力モードにおいて小容量電源３０から電力供給される。モード制御回路７０は、プリンタ１のモード切替えに応じて、スイッチング電源２０を、出力モードと、スイッチング電源２０の発振を停止させる出力停止モードとに切替える。

すなわち、モード制御回路７０は、制御ＩＣ２２に対して制御パルス信号Ｓｃｐを出力することにより、スイッチング電源２０を出力モードと出力停止モードとに切替える機能を果たすものである。ここで、出力モードとは、トランス２４の一次側を発振させて、スイッチング電源２０を出力状態にするモードであり、通常モードに対応する。一方、出力停止モードは、トランス２４の発振を停止させてスイッチング電源２０の出力を停止させるモードであり、省電力モードに対応する。このように、省電力モードにおいては、スイッチング電源２０の出力が停止されるため、モード制御回路７０には、小容量電源３０から電力が供給される。

なお、制御パルス信号Ｓｃｐは、出力モードへの移行用と出力停止モードへの移行用で信号波形に区別が無く、出力モードへの移行時と出力停止モードへの移行時で、同じパルス幅の制御パルス信号Ｓｃｐが出力されるように設定されている。

スイッチング電源制御部５３は、フォトカプラＰＣ２の発光ダイオードＬＥＤ２およびトランジスタＱ２を含む。発光ダイオードＬＥＤ２のアノードは、小容量電源３０の電源ラインＬｄｃに接続されている。

発光ダイオードＬＥＤ２は、スイッチング電源２０の制御ＩＣ２２の制御入力ポートＥＮに接続されたフォトトランジスタＰＴ２と共に、フォトカプラＰＣ２を構成している。そのため、モード制御回路７０のポートＰ３からトランジスタＱ２のベースに制御パルス信号Ｓｃｐが出力されると、制御パルス信号Ｓｃｐは、フォトカプラＰＣ２を介して光伝送され、制御ＩＣ２２の制御入力ポートＥＮに入力される。

また、ユーザは、表示部４に含まれるパネルスイッチＳＷ１によって、ポートＰ２を介してモード制御回路７０にモードの切替を指示することができる。

３．小容量電源の構成
次に、小容量電源３０について説明する。小容量電源３０は、スイッチング電源２０よりも少ない電源容量を有し、省電力モードおよび通常モードにおいてモード制御回路７０およびスイッチング電源制御部５３に電力を供給する。

小容量電源３０は、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２、第１ラッチングリレー（遮断回路の一例）ＲＹ１、第２ラッチングリレー（遮断回路の一例）ＲＹ２、整流回路３１、平滑回路３２、蓄電用コンデンサＣ４、電流検出回路４１、スイッチング電源制御部５３、およびモード制御回路（遮断部、制御回路の一例）７０を含む。すなわち、小容量電源３０は、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２を含む、コンデンサ絶縁型の小容量電源である。なお、遮断回路は、ラッチングリレーに限られず、状態をラッチしない通常のリレーであってもよいし、さらに、リレーにも限られない。例えば、半導体スイッチであってもよい。ここで、電流検出回路４１、第１，第２ラッチングリレーＲＹ１，ＲＹ２、およびモード制御回路７０は、遮断部を構成する。

第１コンデンサＣ１は、第１電極Ｃ１ｐ１および第２電極Ｃ１ｐ２を有し、第１電極Ｃ１ｐ１が交流電源ＡＣの一端に接続され、第２電極Ｃ１ｐ２が整流回路３１に接続される。

第２コンデンサＣ２は、第１電極Ｃ２ｐ１および第２電極Ｃ２ｐ２を有し、第１電極Ｃ２ｐ１が交流電源ＡＣの他端に接続され、第２電極Ｃ２ｐ２が整流回路３１に接続される。

整流回路３１は、第１コンデンサＣ１の第２電極Ｃ１ｐ２と第２コンデンサＣ２の第２電極Ｃ２ｐ２との間に電気的に接続され、両コンデンサＣ１、Ｃ２に印加される交流電圧Ｖａｃを整流する。整流回路３１は、第１コンデンサＣ１の第２電極Ｃ１ｐ２に電気的に接続される第１接続点ＣＰ１と、第２コンデンサの第２電極Ｃ２ｐ２に電気的に接続される第２接続点ＣＰ２とを有する。

また、整流回路３１は、平滑回路３２に電気的に接続される第３接続点Ｎｄ１と、基準電位点Ｖｇｄに接続される第４接続点Ｎｄ２とを有する。

実施形態１では、整流回路３１は、４個のダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４からなるブリッジ回路によって構成される。ダイオードＤ１およびダイオードＤ２のカソードは第３接続点Ｎｄ１において接続され、ダイオードＤ１のアノードは、第１接続点ＣＰ１を介して第１コンデンサＣ１の第２電極Ｃ１ｐ２に接続され、ダイオードＤ２のアノードは、第２接続点ＣＰ２を介して第２コンデンサＣ２の第２電極Ｃ２ｐ２に接続される。

また、ダイオードＤ３およびダイオードＤ４のアノードは第４接続点Ｎｄ２において接続され、ダイオードＤ３のカソードは、第１接続点ＣＰ１を介して第１コンデンサＣ１の第２電極Ｃ１ｐ２に接続され、ダイオードＤ４のカソードは、第２接続点ＣＰ２を介して第２コンデンサＣ２の第２電極Ｃ２ｐ２に接続される。第４接続点Ｎｄ２は基準電位Ｖｇｄ（０Ｖ）とされる。なお、基準電位Ｖｇｄは接地レベルとされてもよい。すなわち、第４接続点Ｎｄ２はＦＧ（フレーム接地）されてもよい。

第１ラッチングリレーＲＹ１は、第１コンデンサＣ１と第１接続点ＣＰ１との間に設けられ、および、第２ラッチングリレーＲＹ２は、第２コンデンサＣ２と第２接続点ＣＰ２との間に設けられる。第１ラッチングリレーＲＹ１および第２ラッチングリレーＲＹ２は、モード制御回路７０の制御に応じて交流電源ＡＣと平滑回路３２との電気的な接続状態を遮断する。

この場合、整流回路３１より前段で交流電源ＡＣが遮断される。そのため、小容量電源３０がフレーム接地されていない場合において、確実に交流電源側と整流回路３１より後段側との接続状態を遮断できる。

平滑回路３２は、整流回路３１に電気的に接続され、整流された交流電圧を平滑して、出力電圧である平滑電圧ＶＤＤを生成する。平滑回路３２は、平滑蓄電コンデンサＣ３および、ツェナーダイオードＺＤ１を含む。

平滑蓄電コンデンサＣ３は、ダイオードＤ５を介してスイッチング電源２０の＋５Ｖの出力端ＯＵＴ２に電気的に接続される。そのため、プリンタ１の電源投入時には、スイッチング電源２０の＋５Ｖ直流電圧によって平滑蓄電コンデンサＣ３および蓄電用コンデンサＣ４に短時間で充電が可能となる。それにより、電源投入後短時間で省電力モードに入っても短時間の間に平滑蓄電コンデンサＣ３および蓄電用コンデンサＣ４が充電されているため、平滑蓄電コンデンサＣ３および蓄電用コンデンサＣ４の電力によって即座に省電力モードから通常モードへの復帰が可能となる。ダイオードＤ５は平滑蓄電コンデンサＣ３からＤＣ−ＤＣコンバータ２７側への逆流を防止するものである。

また、ツェナーダイオードＺＤ１は、交流電源ＡＣの交流電圧Ｖａｃが上昇した場合に、平滑電圧ＶＤＤの上昇を抑制するためのものである。ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧は、例えば、６．２Ｖとされる。

電流検出回路４１は、例えば、カレントトランスを含む周知の電流検出回路であり、整流回路３１と平滑回路３２との間に設けられる。電流検出回路４１は、整流回路３１から出力される電流（整流電流）の値、すなわち、第１ラッチングリレーＲＹ１または第２ラッチングリレーＲＹ２に流れる電流値を検出する。電流検出回路４１は検出された電流値Ｉｄｔは、ポートＰ４を介してモード制御回路７０に供給される。なお、小容量電源３０がフレーム接地される場合、整流電流は半波整流波となり、整流電流は、第１コンデンサＣ１、ダイオードＤ１を介して電流検出回路４１に流れる。一方、小容量電源３０がフレーム接地されない場合、整流電流は全波整流波となり、整流電流は、さらに、第２コンデンサＣ２、ダイオードＤ２を介して電流検出回路４１に流れる。

モード制御回路７０は、両コンデンサＣ１、電流値Ｉｄｔが、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２の少なくとも一方の短絡故障とみなす規定条件を満たす場合、第１ラッチングリレーＲＹ１および第２ラッチングリレーＲＹ２によって交流電源ＡＣと平滑回路３２の接続状態を遮断する。それによって、交流電源側と直流出力側（負荷側）との接続が遮断される。

ここで、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２の少なくとも一方の短絡故障とみなす規定条件は、例えば、電流値Ｉｄｔが規定電流値以上となることである。このように、規定電流値を第１、第２コンデンサＣ１、Ｃ２の短絡故障とみなせる電流値に設定することにより、第１ラッチングリレーＲＹ１または第２ラッチングリレーＲＹ２に流れる電流値が規定電流値以上となる場合、コンデンサＣ１、Ｃ２の短絡故障とみなせる。規定電流値は、例えば、実効値で１００μＡ（マイクロアンペア）とされる。

なお、上記規定条件は、これに限られず、例えば、電流値Ｉｄｔが通常電流値から規定電流量以上増加することとしてもよい。この場合であっても、規定電流量を第１、第２コンデンサＣ１、Ｃ２の短絡故障とみなせる電流量に設定することにより、第１ラッチングリレーＲＹ１または第２ラッチングリレーＲＹ２に流れる電流値が通常電流値から規定電流量以上増加する場合、第１、第２コンデンサＣ１、Ｃ２の短絡故障とみなせる。規定電流量は、例えば、５０μＡ（実効値）とされる。

蓄電用コンデンサＣ４の充電電力は、省電力モードから通常モードに切り換わる際に、フォトカプラＰＣ２のＬＥＤ２の駆動電流に使用される。蓄電用コンデンサＣ４は第３コンデンサに相当する。平滑蓄電コンデンサＣ３および蓄電用コンデンサＣ４の容量を適宜に選定することによって、省電力モードにおいて、所定電圧の必要に応じた電力量を蓄電することができる。本実施形態１では、フォトカプラＰＣ２の発光ダイオードＬＥＤ２を確実に駆動させる電力量を蓄電することができる。そのため、スイッチング電源２０を確実に再起動させることができる。

平滑蓄電コンデンサＣ３および蓄電用コンデンサＣ４は、蓄電回路の一例である。なお、小容量電源３０に要求される充電電力量に応じて、蓄電用コンデンサＣ４は省略されてもよい。

４．モード切替制御
次に図３および図４を参照して、モード切替制御は、所定のプログラムにしたがって、モード制御回路７０によって、プリンタ１の電源オンとともに開始され、プリンタ１の電源がオフされるまで継続される。

例えば、プリンタ１の電源コードが電源コンセントに挿入されプリンタ１の電源がオンされると、モード制御回路７０は、まず、プリンタ１の動作モードを通常モードとするために、制御パルス信号Ｓｃｐによってスイッチング電源２０を起動させる（ステップＳ１０５）。次いで、動作モードを通常モードから省電力モードに変更するために、パネルスイッチＳＷ１がオフされたか否かを判断する（ステップＳ１１０）。

パネルスイッチＳＷ１がオフされないと判断した場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、ステップＳ１１０の判断処理を継続し、一方、パネルスイッチＳＷ１がオフされたと判断した場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、省電力モードに切替えるために、制御パルス信号Ｓｃｐによってスイッチング電源２０の動作を停止させる（ステップＳ１１５：モード切替処理の一例）。なお、動作モードの通常モードから省電力モードへの移行は、パネルスイッチＳＷ１によらず、所定時間処理すべき印刷データが無く、且つ表示部４等が操作されない状態が継続した場合に行われるようにしてもよい。

次いで、モード制御回路７０は、電流検出回路４１からの検出電流値Ｉｄｔから整流電流値、言い換えれば、第１ラッチングリレーＲＹ１あるいは第２ラッチングリレーＲＹ２に流れる電流値を検出し（ステップＳ１２０）、検出された電流値が規定電流値以上か否かを判断する（ステップＳ１２５）。

検出電流値が規定電流値以上でないと判断した場合（ステップＳ１２５：ＮＯ）、すなわち、整流電流値が正常であると判断した場合、動作モードを省電力モードから通常モードに変更するために、パネルスイッチＳＷ１がオンされたか否かを判断する（ステップＳ１３０）。

パネルスイッチＳＷ１がオンされないと判断した場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）、ステップＳ１２０の処理に戻り、一方、パネルスイッチＳＷ１がオンされたと判断した場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、通常モードに切替えるために、ステップＳ１０５の処理に戻る。

一方、ステップＳ１２５の処理において、検出電流値が規定電流値以上であると判断した場合（ステップＳ１２５：ＹＥＳ）、言い換えれば、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２の少なくとも一方の短絡故障とみなす規定条件を満たされたと判断した場合、モード制御回路７０は、リレー制御信号Ｓｒを、ポートＰ５を介して第１ラッチングリレーＲＹ１および第２ラッチングリレーＲＹ２に供給し、第１および第２ラッチングリレーＲＹ１、ＲＹ２を同時にオフする（ステップＳ１３５：遮断処理の一例）。第１ラッチングリレーＲＹ１および第２ラッチングリレーＲＹ２がオフされることによって、交流電源ＡＣと平滑回路３２との電気的な接続状態が遮断される。

次いで、モード制御回路７０は、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２の少なくとも一方の短絡故障とみなされるエラーを報知するエラー信号Ｓａを生成し、エラー信号ＳａをポートＰ６を介して、例えば表示部４に供給し、表示部４にエラーに係る情報を表示して、エラー報知する（ステップＳ１４０：報知処理の一例）。このようにエラー報知することによって、ユーザに第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２の少なくとも一方の短絡故障とみなされるエラーを報知できるので、安全性を高めることができる。なお、エラー報知の態様はこれに限られず、例えば、音声で報知してもよいし、あるいはＬＥＤ（発光ダイオード）の点滅等で報知してもよい。

次いで、モード制御回路７０は、蓄電コンデンサＣ３、Ｃ４の蓄電量は規定量未満まで低下したか否かを、例えば、平滑電圧ＶＤＤの電圧値によって判断する（ステップＳ１４５）。蓄電コンデンサＣ３、Ｃ４の蓄電量は規定量未満でないと判断した場合（ステップＳ１４５：ＮＯ）、すなわち、平滑電圧ＶＤＤの電圧値が、例えば、３．１Ｖ未満まで低下していないと判断した場合、蓄電コンデンサＣ３、Ｃ４が、省電力モードから通常モードに切り替えるためにフォトカプラＰＣ２のＬＥＤ２を駆動するのに必要な電力を十分維持しているとして、ステップＳ１７５の処理に移行する。

一方、蓄電コンデンサＣ３、Ｃ４の蓄電量は規定量未満であると判断した場合（ステップＳ１４５：ＹＥＳ）、すなわち、平滑電圧ＶＤＤの電圧値が、例えば、３．１Ｖ未満まで低下したと判断した場合、蓄電コンデンサＣ３、Ｃ４には、フォトカプラＰＣ２のＬＥＤ２を駆動するのに必要な充電電力を最低限保証できる電力しか残っていないとして、蓄電コンデンサＣ３、Ｃ４の電力によって制御パルス信号Ｓｃｐを生成し、スイッチング電源２０を起動して、通常モードに移行する（ステップＳ１５０：起動処理の一例）。そして、スイッチング電源２０の電力の電力によって蓄電コンデンサＣ３、Ｃ４を充電する（ステップＳ１５５）。このように、モード制御回路７０は、スイッチング電源２０の停止中に検出電流値Ｉｄｔが規定条件を満たす場合、スイッチング電源２０を起動させるステップＳ１５０の起動処理を実行する。そのため、ステップＳ１３５の遮断処理により小容量電源３０から電力が供給されなくなっても、スイッチング電源２０によってモード制御回路７０に電力を供給できる。

次いで、モード制御回路７０は、蓄電コンデンサＣ３、Ｃ４の蓄電量は規定量以上か否かを、例えば、平滑電圧ＶＤＤの電圧値によって判断する（ステップＳ１６０）。蓄電コンデンサＣ３、Ｃ４の蓄電量は規定量以上でないと判断した場合（ステップＳ１６０：ＮＯ）、すなわち、平滑電圧ＶＤＤの電圧値が、例えば、４．５Ｖ以上でないと判断した場合、蓄電コンデンサＣ３、Ｃ４が、フォトカプラＰＣ２のＬＥＤ２を駆動するのに必要な電力を十分補うほど充電されていないとしてステップＳ１５５に戻って、充電を継続する。

一方、蓄電コンデンサＣ３、Ｃ４の蓄電量は規定量以上であると判断した場合（ステップＳ１６０：ＹＥＳ）、すなわち、平滑電圧ＶＤＤの電圧値が、例えば、４．５Ｖ以上であると判断した場合、蓄電コンデンサＣ３、Ｃ４が、フォトカプラＰＣ２のＬＥＤ２を駆動するのに必要な電力を十分補うほど充電されたとして制御パルス信号Ｓｃｐによってスイッチング電源２０を停止する（ステップＳ１６５）。

このように、モード制御回路７０は、スイッチング電源２０の停止中に遮断処理によって小容量電源３０から蓄電コンデンサＣ３、Ｃ４へ電力が供給されなくなって蓄電コンデンサＣ３、Ｃ４の蓄電量が規定量未満まで低下した場合、蓄電量が規定量以上となるまでスイッチング電源２０を起動させ、その後、スイッチング電源２０を再び停止する。そのため、遮断処理によって小容量電源３０からモード制御回路７０に電力が供給されなくなっても、スイッチング電源２０によってモード制御回路７０に電力を供給しつつ、一層省電力化を図れる。

次いで、モード制御回路７０は、蓄電コンデンサＣ３、Ｃ４から引続き電力の供給を受ける（ステップＳ１７０）。モード制御回路７０は、パネルスイッチＳＷ１がオンされたか否かを判断する（ステップＳ１７５）。パネルスイッチＳＷ１がオンされないと判断した場合（ステップＳ１７５：ＮＯ）、ステップＳ１４５の処理に戻り、一方、パネルスイッチＳＷ１がオンされたと判断した場合（ステップＳ１７５：ＹＥＳ）、スイッチング電源２０を起動し、通常モードに移行する（ステップＳ１８０）。

次いで、モード制御回路７０は、パネルスイッチＳＷ１がオフされたか否かを判断する（ステップＳ１８５）。パネルスイッチＳＷ１がオフされないと判断した場合（ステップＳ１８５：ＮＯ）、ステップＳ１８５の判断処理を継続し、一方、パネルスイッチＳＷ１がオフされたと判断した場合（ステップＳ１８５：ＹＥＳ）、省電力モードに移行するために、ステップＳ１６５に戻り、制御パルス信号Ｓｃｐによってスイッチング電源２０の動作を停止させる。以下、プリンタ１の電源がオフされるまで、ステップＳ１６５からステップＳ１８５までの処理を繰返す。

５．本実施形態１の効果
第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２の少なくとも一方のコンデンサの短絡故障が発生したとみなされる場合、第１ラッチングリレーＲＹ１および第２ラッチングリレーＲＹが同時にオフされる。それによって、交流電源ＡＣと平滑回路３２との接続状態、すなわち、交流電源側（高圧側）と整流回路３１より後段側（直流低電圧側）との接続状態を遮断できるので、コンデンサ絶縁型小容量電源３０の使用時の安全性を、簡易な構成で高めることができる。

その際、モード制御回路７０の動作を停止させることができる。そのためモード制御回路７０の動作が停止することによって、小容量電源３０の異常をユーザに知らせることができ、それによって、小容量電源３０使用時の安全性を高めることができる。

また、第１ラッチングリレーＲＹ１は、第１コンデンサＣ１と第１接続点ＣＰ１との間に設けられ、および、第２ラッチングリレーＲＹ２は、第２コンデンサＣ２と第２接続点ＣＰ２との間に設けられる。すなわち、整流回路３１より前段で交流電源ＡＣが遮断される。そのため、特に、小容量電源３０がフレーム接地されていない場合において、すなわち、全波整流される場合において、確実に交流電源側と整流回路３１より後段側との接続状態を遮断できる。

＜実施形態２＞
次に、図５を参照して電源システム１００に含まれる小容量電源３０の実施形態２を説明する。なお、実施形態１の小容量電源３０とは、第１ラッチングリレーＲＹ１および第１ラッチングリレーＲＹ１に設置場所のみが異なるため、その相違点を説明し、同一構成についてはその説明を省略する。

すなわち、実施形態２においては、図５に示されるように、第１ラッチングリレーＲＹ１は、整流回路３１の第３接続点Ｎｄ１と平滑回路３２との間に設けられ、第２ラッチングリレーＲＹ２は、整流回路３１の第４接続点Ｎｄ２と基準電位点Ｐｇｄとの間に設けられる。ここで、基準電位点Ｐｇｄの電位（、基準電位Ｖｇｄ）は接地電位とされる。

すなわち、実施形態２においては、プリンタ１がフレーム接地されている場合において、確実に交流電源側と整流回路３１より後段側との接続状態を遮断できる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記各実施形態において、遮断部を、電流検出回路４１、モード制御回路７０と、モード制御回路７０によって切替えられる第１、第２ラッチングリレーＲＹ１、ＲＹ２によって構成する例を示したが、これに限られない。例えば、遮断部は、整流電流を検出する電流検出回路、整流電流を遮断する電流遮断回路、電流遮断部を制御する制御回路を一体で備えたものであってもよい。その場合、モード制御回路７０の制御によらず、遮断部は、単独で、遮断部に流れる電流値が両コンデンサの少なくとも一方の短絡故障とみなす規定条件を満たす場合、交流電源ＡＣと平滑回路３２との電気的な接続状態を遮断することができる。なお、遮断部が単独で構成される場合、遮断部を、図２および図５において示される、第１ラッチングリレーＲＹ１および第２ラッチングリレーＲＹ２が設けられる位置に設け、各遮断部の遮断動作が連動するようにすればよい。

（２）上記各実施形態において、本明細書によって開示される小容量電源を、スイッチング電源２０を含む電源システム１００に適用した例を示すが、これに限られない。例えば、小容量電源は、単独で使用されてもよい。その場合、制御回路は、モード制御回路に限られず、スイッチング電源制御部５３は省略される。

（３）上記各実施形態において、本明細書によって開示される電源システム１００を画像形成装置に適用した例を示すが、これに限られない。電源システム１００は、通常モードと省電力モードとを有するあらゆる装置に適用できる。

１…プリンタ、２０…スイッチング電源、３０…小容量電源、３１…整流回路、３２…平滑回路、４１…電流検出回路、７０…モード制御回路、１００…電源システム、Ｃ１…第１コンデンサ、Ｃ２…第２コンデンサ、Ｃ３…平滑蓄電コンデンサ、Ｃ４…蓄電用コンデンサ、ＲＹ１、ＲＹ２…第１、第２ラッチングリレー

Claims (8)

1. 第１電極および第２電極を有し、前記第１電極が交流電源の一端に接続される第１コンデンサと、
   第１電極および第２電極を有し、前記第１電極が前記交流電源の他端に接続される第２コンデンサと、
   各コンデンサの各第２電極に接続され、両コンデンサに印加される交流電圧を整流する整流回路と、
   前記整流回路に電気的に接続され、整流された交流電圧を平滑して直流電圧を生成する平滑回路と、
   前記交流電源と前記平滑回路との電気的な接続状態を遮断する遮断部と、
   を備える小容量電源と、
   前記交流電源の交流電圧を整流平滑して直流電圧を生成するスイッチング電源と、
   を備え、
   前記遮断部は、当該遮断部に流れる電流値が前記両コンデンサの少なくとも一方の短絡故障とみなす規定条件を満たす場合、前記接続状態を遮断し、
   前記遮断部は、前記スイッチング電源の停止中に前記電流値が前記規定条件を満たす場合、前記スイッチング電源を起動させる起動処理を実行する、電源システム。
2. 請求項１に記載の電源システムにおいて、
   前記遮断部は、
   前記電流値を検出する電流検出回路と、
   前記平滑回路から電力を供給される制御回路と、
   前記接続状態を切替える遮断回路と、を含み、
   前記制御回路は、前記電流検出回路によって検出される前記電流値が前記規定条件を満たす場合、前記遮断回路によって前記接続状態を遮断する遮断処理を実行する、電源システム。
3. 請求項２に記載の電源システムにおいて、
   前記整流回路は、前記第１コンデンサの前記第２電極に電気的に接続される第１接続点と、前記第２コンデンサの前記第２電極に電気的に接続される第２接続点とを有し、
   前記遮断回路は、前記第１コンデンサと前記第１接続点との間、および前記第２コンデンサと前記第２接続点との間に設けられる、電源システム。
4. 請求項２に記載の電源システムにおいて、
   前記整流回路は、前記平滑回路に電気的に接続される第３接続点と、基準電位点に接続される第４接続点とを有し、
   前記遮断回路は、前記第３接続点と前記平滑回路との間、および前記第４接続点と基準電位点との間に設けられる、電源システム。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電源システムにおいて、
   前記規定条件は、前記電流値が規定電流値以上となることである、電源システム。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電源システムにおいて、
   前記遮断部は、前記電流値が前記規定条件を満たす場合、前記コンデンサの短絡故障によるエラーを報知する報知処理を実行する、電源システム。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電源システムにおいて、
   前記小容量電源または前記スイッチング電源により蓄電される蓄電回路と、
   前記蓄電回路の蓄電量を検出する蓄電量検出回路と、をさらに備え、
   前記遮断部は、前記起動処理において、前記蓄電量が規定量未満まで低下した場合、前記蓄電量が前記規定量以上となるまで前記スイッチング電源を起動させる、電源システム。
8. 請求項７に記載の電源システムと、
   前記スイッチング電源から供給される直流電圧を利用して画像を形成する画像形成部と、を備え、
   前記遮断部は、前記スイッチング電源を動作状態とする通常モードと、前記スイッチング電源を停止状態とし、小容量電源からの電力を利用する省電力モードとを切替えるモード切替処理を実行する、画像形成装置。

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