JP6245447B2 - 電源回路、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＤＣ／ＤＣコンバーターの出力電圧と目標電圧とを比較してフィードバック制御を行う電源回路、及びこれを備えた画像形成装置に関する。

一般に、ＤＣ／ＤＣコンバーターの出力電圧と目標電圧とを比較してフィードバック制御を行う電源回路では、両電圧の差が大きい場合には急速に電圧を変化させる制御が行われ、両電圧の差が小さい場合には緩やかに電圧を変化させる制御が行われる。

電源回路の起動時は両電圧の差が大きいため、ＤＣ／ＤＣコンバーターは、出力電圧を急速に上昇させる動作を行う。この動作には、ＤＣ／ＤＣコンバーターに接続されたコンデンサを充電させる動作が含まれる。

一方、ＤＣ／ＤＣコンバーターの出力電圧が目標電圧に達して安定した後に、瞬時停電のような現象が起こった場合、出力電圧と目標電圧との差は瞬間的に大きくなるが、ＤＣ／ＤＣコンバーターに接続されたコンデンサが既に十分に充電された状態にあるときに、ＤＣ／ＤＣコンバーターが起動時と同様にＤＣ／ＤＣコンバーターの出力電圧を急速に上昇させる動作を行うと、出力電圧が過度に上昇することによって、ＤＣ／ＤＣコンバーターの過電圧保護が誘発されてしまうことがある。

瞬時停電が起こったときに、ＤＣ／ＤＣコンバーターの出力電圧が過度に上昇することを防止する従来技術としては、ＤＣ／ＤＣコンバーターの出力端に接続したツェナーダイオードが出力電圧を超える異常電圧を検知した場合に、ＤＣ／ＤＣコンバーターの出力電圧を急速に降下させるスイッチングレギュレーターが提案されている（下記特許文献１参照）。

特開平６−２２５４４号公報

しかしながら、上記スイッチングレギュレーターでは、ＤＣ／ＤＣコンバーターの瞬間的な出力電圧の上昇をツェナーダイオードにより抑えることはできても、ツェナーダイオードに定常的に大きな電流が流れる事態が発生することも想定されるので、このような事態が発生すればツェナーダイオードに大電流が流れる虞がある。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、ツェナーダイオードを用いることなくＤＣ／ＤＣコンバーターの出力電圧の過度な上昇を防止しつつ、瞬時停電時の過電圧を防止することを目的とする。

本発明の一局面に係る電源回路は、出力電圧から得られるフィードバック電圧と予め定められた目標電圧との差に基づいて前記出力電圧を制御するＤＣ／ＤＣコンバーターと、
一端が前記ＤＣ／ＤＣコンバーターの出力端に接続されると共に、他端が接地され、起動時に前記ＤＣ／ＤＣコンバーターから電流が流入する起動時充電用コンデンサと、
一方の入力端が前記ＤＣ／ＤＣコンバーターの出力端に接続されると共に、他方の入力端に前記目標電圧が入力され、前記出力電圧が前記目標電圧よりも予め定められた電圧差以上低いときに瞬時停電を検知する瞬時停電検知部と、
一端が接地された瞬時停電時充電用コンデンサと、当該瞬時停電時充電用コンデンサの接地／非接地を切り替えるスイッチ回路と、を有し、前記瞬時停電検知部により前記瞬時停電が検知されたときに、前記ＤＣ／ＤＣコンバーターの出力端と当該瞬時停電時充電用コンデンサの他端とを当該スイッチ回路に接続させ、当該瞬時停電の検知期間において当該ＤＣ／ＤＣコンバーターの出力端と当該瞬時停電時充電用コンデンサの他端との接続を維持する切替部と、
前記瞬時停電時充電用コンデンサに並列に接続される抵抗を有し、当該瞬時停電時充電用コンデンサに蓄積された電荷を放電する放電回路と、を備える。

本発明によれば、ツェナーダイオードを用いることなくＤＣ／ＤＣコンバーターの出力電圧の過度な上昇を防止しつつ、瞬時停電時の過電圧を防止できる。

本発明の一実施形態に係る電源回路、及び画像形成装置の構造を示す正面断面図である。 画像形成装置の主要内部構成を示す機能ブロック図である。 電源回路の回路図である。 起動時におけるＤＣ／ＤＣコンバーターの出力電圧の変化の一例を示す波形図である。 瞬時停電時における電源回路の動作を説明する説明図である。

以下、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構造を示す正面断面図である。本発明の一実施形態に係る画像形成装置１は、例えば、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能及びファクシミリ機能のような複数の機能を兼ね備えた複合機である。画像形成装置１は、装置本体１１に、操作部４７、画像形成部１２、定着部１３、給紙部１４、原稿給送部６及び原稿読取部５等を備えて構成されている。

操作部４７は、画像形成装置１が実行可能な各種動作及び処理について操作者から画像形成動作実行指示や原稿読取動作実行指示等の指示を受け付ける。操作部４７は、操作者への操作案内等を表示する表示部４７３を備えている。

画像形成装置１が原稿読取動作を行う場合、原稿給送部６により給送されてくる原稿又は原稿載置ガラス１６１に載置された原稿の画像を原稿読取部５が光学的に読み取り、画像データを生成する。原稿読取部５により生成された画像データは内蔵ＨＤＤ又はネットワーク接続されたコンピューター等に保存される。

画像形成装置１が画像形成動作を行う場合は、原稿読取動作により生成された画像データ又はネットワーク接続されたコンピューターから受信した画像データ又は内蔵ＨＤＤに記憶されている画像データ等に基づいて、画像形成部１２が、給紙部１４から給紙される記録媒体としての記録紙Ｐにトナー像を形成する。

画像形成部１２のマゼンタ用の画像形成ユニット１２Ｍ、シアン用の画像形成ユニット１２Ｃ、イエロー用の画像形成ユニット１２Ｙ及びブラック用の画像形成ユニット１２Ｂｋは、感光体ドラム１２１と、現像装置１２２と、帯電装置１２３と、露光装置１２４と、１次転写ローラー１２６とをそれぞれ備えている。

カラー印刷を行う場合、画像形成部１２のマゼンタ用の画像形成ユニット１２Ｍ、シアン用の画像形成ユニット１２Ｃ、イエロー用の画像形成ユニット１２Ｙ及びブラック用の画像形成ユニット１２Ｂｋは、それぞれに、画像データを構成するそれぞれの色成分からなる画像に基づいて、帯電、露光及び現像の工程により感光体ドラム１２１上にトナー像を形成し、トナー像を一次転写ローラー１２６により中間転写ベルト１２５上に転写させる。

中間転写ベルト１２５上に転写される各色のトナー画像は、転写タイミングを調整して中間転写ベルト１２５上で重ね合わされ、カラーのトナー像となる。二次転写ローラー２１０は、中間転写ベルト１２５の表面に形成されたカラーのトナー像を、中間転写ベルト１２５を挟んで駆動ローラー１２５Ａとのニップ部Ｎにおいて、給紙部１４から搬送路１９０を搬送されてきた記録紙Ｐに転写させる。この後、定着部１３が記録紙Ｐ上のトナー像を熱圧着により記録紙Ｐに定着させる。定着処理の完了したカラー画像形成済みの記録紙Ｐは、排出トレイ１５１に排出される。

給紙部１４は、複数の給紙カセットを備える。制御部１００（図２）は、操作者による指示で指定されたサイズの記録紙が収容された給紙カセットのピックアップローラー１４５を回転駆動させて、各給紙カセットに収容されている記録紙Ｐをニップ部Ｎに向けて搬送させる。

尚、画像形成装置１において、両面印刷を行う場合は、画像形成部１２より一方の面に画像が形成された記録紙Ｐを、排出ローラー対１５９にニップされた状態とした後、記録紙Ｐを排出ローラー対１５９によりスイッチバックさせて反転搬送路１９５に送り、搬送ローラー対１９により、ニップ部Ｎ及び定着部１３に対して記録紙Ｐの搬送方向上流域に再度搬送する。これにより、画像形成部１２により記録紙の他方の面に画像が形成される。

図２は、画像形成装置１の主要内部構成を示す機能ブロック図である。画像形成装置１は、制御ユニット１０、原稿給送部６、原稿読取部５、画像形成部１２、画像メモリー３２、ＨＤＤ９２、定着部１３、駆動モーター７０、操作部４７、ファクシミリ通信部７１及びネットワークインターフェース部９１等を備える。尚、図１を用いて説明した構成要素と同じものには同じ番号を付し、説明を省略する。

原稿読取部５は、制御ユニット１０に備えられる制御部１００による制御の下、光照射部及びＣＣＤセンサー等を有する読取機構１６３（図１）を備える。原稿読取部５は、光照射部により原稿を照射し、その反射光をＣＣＤセンサーで受光することにより、原稿を読み取り、読み取った原稿の画像を生成する。

画像メモリー３２は、原稿読取部５による読取で得られた原稿の画像データを一時的に記憶したり、画像形成部１２のプリント対象となるデータを一時的に保存したりする領域である。画像メモリー３２は特許請求の範囲における画像データ記憶部の一例となる。画像形成部１２は、画像メモリー３２に記憶されている画像データを印刷する。

ＨＤＤ９２は、原稿読取部５によって読み取られた原稿画像等を記憶する大容量の記憶装置である。

駆動モーター７０は、画像形成部１２の各回転部材及び搬送ローラー対１９等に回転駆動力を付与する駆動源である。

ファクシミリ通信部７１は、図略の符号化／復号化部、変復調部及びＮＣＵ（Network Control Unit）を備え、公衆電話回線網を用いてのファクシミリの送信を行うものである。

ネットワークインターフェース部９１は、ＬＡＮボード等の通信モジュールから構成され、ネットワークインターフェース部９１に接続されたＬＡＮ等を介して、ローカルエリア内又はインターネット上のパーソナルコンピューター等の外部装置２００と種々のデータの送受信を行う。

制御ユニット１０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び専用のハードウェア回路等から構成される。制御ユニット１０は、制御部１００を備える。制御部１００は、画像形成装置１の全体的な動制御を司る。

制御部１００は、制御ユニット１０、原稿給送部６、原稿読取部５、画像形成部１２、画像メモリー３２、ＨＤＤ９２、定着部１３、駆動モーター７０、操作部４７、ファクシミリ通信部７１及びネットワークインターフェース部９１等と接続され、これら各部の制御を行う。

制御ユニット１０は、画像処理プログラムに従った動作により、制御部１００として機能する。但し、当該制御部１００は、制御ユニット１０による画像処理プログラムに従った動作によらず、それぞれハード回路により構成することも可能である。以下、特に触れない限り、各実施形態について同様である。

図３は、電源回路２の回路図である。画像メモリー３２（図２）には、本実施形態の電源回路２のＤＣ／ＤＣコンバーター２０から直流電流が供給される。以下では、電源回路２の詳細を説明する。電源回路２は、ＤＣ／ＤＣコンバーター２０と、起動時充電用コンデンサ２１と、コンパレーター２２と、切替部２６と、抵抗２５とを備える。

ＤＣ／ＤＣコンバーター２０は、電源回路（図示せず）から供給される直流電圧を、例えば、画像メモリー３２に必要な電圧に変圧し、変圧した電圧を現像装置１２２に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバーター２０は、出力電圧から得られるフィードバック電圧と予め定められた目標電圧との差に基づいて出力電圧を制御する。

起動時充電用コンデンサ２１は、一端がＤＣ／ＤＣコンバーター２０の出力端に接続されると共に、他端が接地され、起動時にＤＣ／ＤＣコンバーター２０から電流が流入する。

コンパレーター２２は、反転入力にＤＣ／ＤＣコンバーター２０の出力電圧が入力されると共に、非反転入力に前記目標電圧が入力され、ＤＣ／ＤＣコンバーター２０の出力電圧と目標電圧とを比較する。コンパレーター２２は、一方の入力端、例えば、反転入力がＤＣ／ＤＣコンバーター２０の出力端に接続されると共に、他方の入力端、例えば、非反転入力に予め定められた目標電圧が入力され、ＤＣ／ＤＣコンバーター２０の出力電圧が目標電圧よりも予め定められた電圧差以上低いときに瞬時停電を検知し、瞬時停電検知信号をトランジスター２４のゲートに出力する。コンパレーター２２は、特許請求の範囲における瞬時停電検知部の一例となる。なお、目標電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバーター２０の前段に設けられた電源回路の出力電圧を分圧して決定してもよい。この場合、当該電源回路の出力が安定した後に、目標電圧がコンパレーター２２に入力されることが好ましい。

切替部２６は、瞬時停電時充電用コンデンサ２３と、当該コンデンサ２３の接地／非接地を切り替えるトランジスター２４と、を有し、コンパレーター２２により瞬時停電が検知されたときに、ＤＣ／ＤＣコンバーター２０の出力端と瞬時停電時充電用コンデンサ２３の他端とをトランジスター２４に接続させる。

瞬時停電時充電用コンデンサ２３は、一端が接地されると共に、他端がトランジスター２４のドレインに接続される。瞬時停電時充電用コンデンサ２３は、後述のように、瞬時停電時にＤＣ／ＤＣコンバーター２０から電流が流入する。

トランジスター２４は、ゲートがコンパレーター２２の出力に接続され、ソースがＤＣ／ＤＣコンバーター２０の出力端に接続され、ドレインが瞬時停電時充電用コンデンサ２３の他端（上記一端とは異なる側の端部）に接続される。コンパレーター２２により瞬時停電が検知されたときに、トランジスター２４のゲートにコンパレーター２２から瞬時停電検知信号が入力されると、トランジスター２４がオンして、ＤＣ／ＤＣコンバーター２０の出力端と瞬時停電時充電用コンデンサ２３の上記他端とを接続する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバーター２０から瞬時停電時充電用コンデンサ２３に向かって電流が流れ、瞬時停電時充電用コンデンサ２３が充電される。なお、トランジスター２４は、特許請求の範囲におけるスイッチ回路の一例となる。

抵抗２５は、瞬時停電時充電用コンデンサ２３に並列接続され、瞬時停電時充電用コンデンサ２３に蓄積された電荷を放電する。抵抗２５は、特許請求の範囲における放電回路の一例となる。なお、抵抗２５は必須の構成ではないが、瞬時停電時充電用コンデンサ２３に並列接続されることが好ましい。

次に、図４を参照しながら、起動時における電源回路２の動作について説明する。図４は、起動時におけるＤＣ／ＤＣコンバーター２０の出力電圧の変化の一例を示す波形図である。図中の実線で示す波形は、出力電圧の波形を示し、図中の破線で示す波形は、目標電圧の波形を示す。

上述のように、ＤＣ／ＤＣコンバーター２０は、フィードバック電圧と目標電圧との差に基づいて出力電圧の制御を行う。具体的に、ＤＣ／ＤＣコンバーター２０は、両電圧の差が予め定められた値よりも大きい場合には出力電圧を急速に変化させ、両電圧の差が予め定められた値よりも小さい場合には出力電圧を緩やかに変化させる。

起動時は両電圧の差が大きいため、ＤＣ／ＤＣコンバーター２０は、出力電圧を急速に上昇させる動作を行う。この動作時に、ＤＣ／ＤＣコンバーター２０から起動時充電用コンデンサ２１に電流が流入し、起動時充電用コンデンサ２１が充電される。

次に、図５を参照しながら、瞬時停電時における電源回路２の動作について説明する。図５（Ａ）は、ＤＣ／ＤＣコンバーター２０の前段に設けられた電源回路の出力波形を示す。図５（Ｂ）は、トランジスター２４のオン／オフ動作を示すタイミングチャートである。図５（Ｃ）は、ＤＣ／ＤＣコンバーター２０の出力電圧の変化を示す波形図である。

この例では、図５（Ａ）に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバーター２０の前段に設けられた電源回路が瞬時停電し、当該電源回路からの電圧出力が瞬間的に低下する。この瞬時停電が起こる前の時点では、図５（Ｃ）に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバーター２０の出力電圧が目標電圧に達した状態で安定している。また、この状態で、起動時充電用コンデンサ２１は既に十分に充電されている。

瞬時停電が起こると、図５（Ｃ）に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバーター２０の出力電圧は目標電圧よりも所定の電圧差以上低下する。コンパレーター２２は、この電圧低下を検知し、トランジスター２４のゲートに瞬時停電検知信号を入力する。当該瞬時停電検知信号が入力されたトランジスター２４がオンすると、ＤＣ／ＤＣコンバーター２０の出力端と瞬時停電時充電用コンデンサ２３の他端とが接続される。この接続により、ＤＣ／ＤＣコンバーター２０から瞬時停電時充電用コンデンサ２３に向かって電流が流れる。

このとき、起動時充電用コンデンサ２１は既に十分に充電された状態にあるため、仮にＤＣ／ＤＣコンバーター２０から起動時充電用コンデンサ２１に電流が流れ込んだ場合にはＤＣ／ＤＣコンバーター２０の出力電圧が過度に上昇し、ＤＣ／ＤＣコンバーター２０の過電圧保護が誘発されてしまう虞がある。この点、本実施形態では、このとき、ＤＣ／ＤＣコンバーター２０から瞬時停電時充電用コンデンサ２３に電流が流れるので、ＤＣ／ＤＣコンバーター２０の出力電圧が過度に上昇することが防止される。そのため、本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバーター２０の過電圧保護が誘発されてしまう虞がなく、瞬時停電によってＤＣ／ＤＣコンバーター２０の出力電圧が瞬間的に低下してもＤＣ／ＤＣコンバーター２０の過電圧保護の機能が働いてしまうことを防止できる。

従って、本実施形態では、瞬時停電が発生しても、従来のツェナーダイオードを用いずにＤＣ／ＤＣコンバーター２０の出力電圧の過度な上昇を防止できる。

なお、図１乃至図５を用いて上記各実施形態に示した構成及び処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明の構成及び処理はこれに限定されるものではない。

１ 画像形成装置
２ 電源回路
５ 原稿読取部
１０ 制御ユニット
１２ 画像形成部
２０ ＤＣ／ＤＣコンバーター
２１ 起動時充電用コンデンサ
２２ コンパレーター
２３ 瞬時停電時充電用コンデンサ
２４ トランジスター
２５ 抵抗
２６ 切替部
３２ 画像メモリー
１００ 制御部
１２２ 現像装置

Claims (3)

1. 出力電圧から得られるフィードバック電圧と予め定められた目標電圧との差に基づいて前記出力電圧を制御するＤＣ／ＤＣコンバーターと、
   一端が前記ＤＣ／ＤＣコンバーターの出力端に接続されると共に、他端が接地され、起動時に前記ＤＣ／ＤＣコンバーターから電流が流入する起動時充電用コンデンサと、
   一方の入力端が前記ＤＣ／ＤＣコンバーターの出力端に接続されると共に、他方の入力端に前記目標電圧が入力され、前記出力電圧が前記目標電圧よりも予め定められた電圧差以上低いときに瞬時停電を検知する瞬時停電検知部と、
   一端が接地された瞬時停電時充電用コンデンサと、当該瞬時停電時充電用コンデンサの接地／非接地を切り替えるスイッチ回路と、を有し、前記瞬時停電検知部により前記瞬時停電が検知されたときに、前記ＤＣ／ＤＣコンバーターの出力端と当該瞬時停電時充電用コンデンサの他端とを当該スイッチ回路に接続させ、当該瞬時停電の検知期間において当該ＤＣ／ＤＣコンバーターの出力端と当該瞬時停電時充電用コンデンサの他端との接続を維持する切替部と、
   前記瞬時停電時充電用コンデンサに並列に接続される抵抗を有し、当該瞬時停電時充電用コンデンサに蓄積された電荷を放電する放電回路と、
   を備える電源回路。
2. 前記瞬時停電検知部は、
   反転入力に前記出力電圧が入力されると共に、非反転入力に前記目標電圧が入力され、前記出力電圧と前記目標電圧とを比較するコンパレーターであり、
   前記スイッチ回路は、
   ゲートが前記コンパレーターの出力に接続され、ソースが前記ＤＣ／ＤＣコンバーターの出力端に接続され、ドレインが前記瞬時停電時充電用コンデンサの他端に接続されたトランジスターである請求項１に記載の電源回路。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電源回路と、
   原稿を読み取り、読み取った原稿の画像を生成する原稿読取部と、
   前記原稿読取部による読取で得られた原稿の画像データを記憶する画像データ記憶部と、
   前記画像データ記憶部に記憶されている画像データを印刷する画像形成部と、を備え、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバーターから前記画像データ記憶部に直流電流が供給される画像形成装置。