JP7293942B2 - 電源装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源装置と、この電源装置を備えた画像形成装置に関する。

画像形成装置等の電子機器は、画像形成部等の負荷部に低圧の電力を供給する電源装置を備える。電源装置は、例えば、商用交流電源から交流の入力電圧を入力し、一次コイル及び二次コイルを有するトランスを備えて入力電圧を直流の出力電圧に変換し、また、一次コイルに並列に接続された電解コンデンサによって入力電圧を平滑化している。電源蔵置は、高効率で動作するように、電解コンデンサの漏れ電流を極力低減するように構成される。

なお、電源装置をオフにしてから、電解コンデンサに充電された電荷の放電が完了するまでには時間が掛かることがある。そのため、電子機器を修理するサービスマンが、電源装置をオフにした直後に電源装置を取り外すと、電解コンデンサに残存した電荷によって感電するおそれがある。従って、電源装置は、取り外されるときに、電解コンデンサの電荷の放電を完了させる必要がある。

例えば、特許文献１の画像形成装置は、交流入力に基づいて得られる第１の直流電圧と、第１の直流電圧より高い第２の直流電圧とを出力する電源ユニットと、電源ユニットに内蔵され電荷を蓄積するコンデンサと、交流入力断を検出する交流入力断検出手段と、交流入力断検出手段により交流入力断が検出されたとき、コンデンサに蓄積された電荷を強制的に放電させる強制放電手段と、を備える。交流入力断検出手段は、例えば、交流入力のゼロクロスを検出してゼロクロス信号を発生し、画像形成装置は、ゼロクロス信号に基づいて交流入力断を検出する。

特開２０００－１２２４８７号公報

従来の電源装置は、上記の交流入力断検出手段のような検出回路を備えて、商用交流電源からの入力電圧の遮断を検出する必要がある。しかしながら、この検出回路を備えるためには、コストが掛かり、構成が複雑化するおそれがある。また、上記の画像形成装置のようにゼロクロス信号に基づいて交流入力断を検出する構成では、省エネモードの場合、ゼロクロス信号による消費電力を無くすためゼロクロス信号発生回路を停止させている。従って、ゼロクロス信号を利用して入力電圧の遮断を検出する検出回路を用いると、省エネモード時の消費電力を低減することができなくなる。

そこで、本発明は上記事情を考慮し、消費電力を抑制すると共に、取り外し時にコンデンサの放電を完了する電源装置を提供することを目的とする。

本発明の電源装置は、一次側回路に入力された入力電圧を、二次側回路で出力される出力電圧に変換する変圧器と、前記一次側回路で前記入力電圧を平滑化するコンデンサと、前記コンデンサの一端に接続された第１端子と、前記第１端子に接続されていて、前記第１端子から所定の検知信号を検知する検知回路と、前記検知回路に接続されていて、前記検知回路が前記検知信号のオンを検知した場合に、前記コンデンサの残存電荷を放電する放電回路と、前記変圧器、前記コンデンサ、前記第１端子、前記検知回路及び前記放電回路が設けられた基板と、前記基板を筐体に締結する締結部材と、を備え、前記締結部材が、前記第１端子に接触すると共に、前記筐体に設けられて接地している第２端子に締結されて、前記第１端子と前記第２端子とを導通した場合に、前記検知信号をオフにする一方、前記締結部材が、前記第２端子から取り外されて、前記第１端子と前記第２端子との導通を解除した場合に、前記検知信号をオンにすることを特徴とする。

上記した電源装置では、前記第１端子は、前記基板の半田面と反対側の表面に設けられ、前記基板を貫通した貫通穴に対応した開口を有する板部で構成され、前記締結部材は、前記基板の表面側から前記貫通穴に挿入されて、前記基板の半田面側で前記第２端子に締結されるとよい。

本発明の画像形成装置は、上記した電源装置と、前記負荷部として、用紙に画像を形成する画像形成部と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、消費電力を抑制すると共に、取り外し時にコンデンサの放電を完了する電源装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るプリンターを示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る電源装置を示す回路図である。 本発明の一実施形態に係る電源装置のスイッチ回路及びその周辺を示す断面図である。

先ず、本発明の実施形態に係るプリンター１（画像形成装置）の全体の構成について図１を参照しながら説明する。以下、説明の便宜上、図１における紙面手前側をプリンター１の前側とする。各図に適宜付される矢印Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｌｏは、それぞれプリンター１の左側、右側、上側、下側を示している。

プリンター１は、略箱型形状のプリンター本体２（筐体）を備え、プリンター本体２の下部には用紙を収納する給紙カセット３が設けられ、プリンター本体２の上部には排紙トレイ４が設けられる。

プリンター本体２の内部には、排紙トレイ４の下方に露光部５が設けられ、露光部５の下方に、用紙に画像を形成する画像形成部６が設けられる。画像形成部６には、像担持体である感光体ドラム７が回転可能に設けられ、感光体ドラム７の周囲には、帯電部と、トナーコンテナに接続された現像部と、転写ローラーと、クリーニング部とが、感光体ドラム７の回転方向に沿って配置される。

また、プリンター本体２の内部には、用紙の搬送経路１０が設けられる。搬送経路１０の上流端には給紙部１１が給紙カセット３の近傍に設けられ、搬送経路１０の中流部には、感光体ドラム７と転写ローラーによって構成される転写部１２が設けられる。搬送経路１０の下流部には定着部１３が設けられ、搬送経路１０の下流端には排紙部１４が排紙トレイ４の近傍に設けられる。

更に、プリンター本体２の内部には、プリンター１の各構成要素に電力を供給する電源装置１５と、プリンター１の各構成要素を制御する制御部１６とが備えられる。電源装置１５は、たとえば、プリンター本体２の電源収容部（図示せず）に取り付けられる。電源装置１５の詳細は後述する。

制御部１６は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等からなり、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される記憶部（図示せず）に接続される。制御部１６は、プリンター１の各構成要素に接続されていて、記憶部に記憶された制御プログラムや制御用データに基づいて演算処理を実行することにより各構成要素を制御する。例えば、制御部１６は、電気的に負荷の掛かるプリンター１の構成要素である画像形成部６等の負荷部１７へ電力を供給するために、負荷部１７に掛かる電流値のフィードバック制御によって電源装置１５を制御する。

次に、プリンター１の画像形成動作について説明する。プリンター１は、外部のコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、画像形成動作を開始する。画像形成動作では、先ず、画像形成部６の帯電部が感光体ドラム７を帯電した後、露光部５が画像データに応じて感光体ドラム７を露光し、静電潜像が感光体ドラム７上に形成される。そして、画像形成部６の現像部が感光体ドラム７上の静電潜像をトナーで現像し、トナー像が感光体ドラム７上に形成される。

一方、給紙部１１によって給紙カセット３から取り出された用紙が搬送経路１０上を転写部１２へ搬送され、感光体ドラム７上のトナー像が用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、定着部１３へ搬送され、用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙部１４から排紙トレイ４へ排出される。

次に、電源装置１５の構成について、図２を参照しながら説明する。図２に示すように、電源装置１５は、商用の交流電源２０に接続されていて、高周波トランス２１（変圧器）と、一次整流回路２２と、コンデンサ２３と、スイッチ回路２４と、検知回路２５と、放電回路２６とを備える。電源装置１５は、例えば、スイッチング方式を適用して、画像形成部６等の負荷部１７に低圧の電力を供給するように構成される。

高周波トランス２１、一次整流回路２２、コンデンサ２３、スイッチ回路２４、検知回路２５及び放電回路２６は、図３に示す基板２７に設けられる。基板２７の裏面には、電源装置１５の各部を接続する配線が設けられ、基板２７の裏面が半田面を構成する。基板２７は、半田面をプリンター本体２の電源収容部の半田面板金２８に対向させて、半田面板金２８に取り付けられる。なお、半田面板金２８は、接地されていて、接地端子（第２端子）として機能する。

高周波トランス２１は、交流電源２０から交流の電力（入力電圧）を入力し、電磁誘導を利用して入力電圧を直流の出力電圧に変換する変圧器である。高周波トランス２１は、磁気結合された一次コイル２１ａ及び二次コイル２１ｂを有して構成される。電源装置１５は、一次コイル２１ａ側の一次側回路１５ａと、二次コイル２１ｂ側の二次側回路１５ｂとから構成される。

一次整流回路２２は、交流電源２０と高周波トランス２１との間に設けられ、交流電源２０から高周波トランス２１へ供給される電力の交流電流を整流する。一次整流回路２２は、例えば、４つのダイオードを組み合わせたブリッジ型整流回路で構成され、一次整流回路２２の出力側が高周波トランス２１の一次コイル２１ａに接続される。

コンデンサ２３は、一次整流回路２２と高周波トランス２１との間で、高周波トランス２１の一次コイル２１ａと並列に接続される。コンデンサ２３は、例えば、電解コンデンサであり、コンデンサ２３の陽極（一端）は、一次整流回路２２の出力側に接続されている。そして、コンデンサ２３は、一次整流回路２２から一次コイル２１ａに供給される交流の入力電圧を平滑化する平滑回路を構成し、入力電圧を充電して電荷を蓄積する。

スイッチ回路２４は、所定の検知信号のオン及びオフを切り換えて検知回路２５に入力する機能と、基板２７を半田面板金２８に取り付ける機能とを兼ねる。スイッチ回路２４は、例えば、表面板金３０（第１端子）と、導電性のビス３１（締結部材）とを備える。表面板金３０は、コンデンサ２３の陽極（一端）と、検知回路２５とに接続される。コンデンサ２３の残存電荷に基づく放電電流が表面板金３０に流入する一方、所定の検知信号が表面板金３０を介して検知回路２５に入力される。

例えば、表面板金３０は、図３に示すように、板部３０ａと、板部３０ａの端部から延長して形成された脚部３０ｂとを有して一体的に構成される。板部３０ａは、基板２７に設けられた貫通穴２７ａに対応する開口３０ｃを有し、基板２７の表面に横設される。脚部３０ｂは、板部３０ａの開口３０ｃとは別の位置で基板２７を貫通して半田面に半田付けされる（取り付けられる）。表面板金３０は、脚部３０ｂを介してコンデンサ２３や検知回路２５に接続される。ビス３１は、板部３０ａに接触すると共に、板部３０ａの開口３０ｃ及び基板２７の貫通穴２７ａに挿入されて、半田面板金２８に設けられた締結穴２８ａに螺合して締結される。

なお、コンデンサ２３と表面板金３０との間には、分圧回路３２が設けられる。コンデンサ２３の残存電荷に基づく放電電流が表面板金３０に向かって流れるとき、この放電電流は、分圧回路３２で分圧されることで小さくなる。

上記のようなスイッチ回路２４によれば、ビス３１が基板２７を半田面板金２８に締結する場合、ビス３１が表面板金３０と半田面板金２８とを導通することで、スイッチ回路２４がオン状態になる。この場合、コンデンサ２３の放電電流は、オン状態のスイッチ回路２４から、接地された半田面板金２８へ流入する。そのため、表面板金３０から検知回路２５への電流の流れが遮断され、オフの検知信号が検知回路２５へ入力して、放電回路２６が非動作状態になり、即ち、放電オフになる。

一方、ビス３１が基板２７及び半田面板金２８から取り外される場合、ビス３１が表面板金３０と半田面板金２８との導通を解除することで、スイッチ回路２４がオフ状態になる。この場合、コンデンサ２３の放電電流は、オフ状態のスイッチ回路２４から、接地された半田面板金２８へ流入しなくなる。そのため、表面板金３０から検知回路２５への電流の流れが生じて、放電電流に基づく検知信号、即ち、オンの検知信号が検知回路２５へ入力して、放電回路２６が動作状態になり、即ち、放電オンになる。

このように、スイッチ回路２４の検知信号は、電源装置１５の着脱を示すと共に、放電回路２６の動作及び非動作を示す。

検知回路２５は、スイッチ回路２４から所定の検知信号を入力し、放電回路２６は、検知回路２５の動作に応じてコンデンサ２３の放電電流を放電する。検知回路２５は、コンデンサ２３の陽極側（一端側）と、接地側との間に設けられ、検知信号がオフ状態の場合、コンデンサ２３の陽極側から接地側への電流の流れを遮断する一方、検知信号がオン状態の場合、コンデンサ２３の陽極側から接地側への電流の流れを生じさせる。

検知回路２５は、例えば、１つ以上のトランジスタ２５ａから構成され、図２では、二段のトランジスタ２５ａで構成される例を示す。トランジスタ２５ａは、ベースをスイッチ回路２４に接続し、コレクタをコンデンサ２３の陽極側に接続し、エミッタを接地している。

放電回路２６は、放電抵抗２６ａで構成され、放電抵抗２６ａは、例えば、検知回路２５よりもコンデンサ２３の陽極側（トランジスタ２５ａのコレクタ側）に設けられる。検知信号がオンになって検知回路２５がコンデンサ２３の陽極側と接地側との間で導通すると、コンデンサ２３の陽極側が放電抵抗２６ａを介して接地されることになる。

検知信号がオフの場合に、検知回路２５を介したコンデンサ２３の陽極側から接地側への電流の流れが遮断されると、放電回路２６を介した電流の流れが遮断されるので、放電回路２６は、コンデンサ２３の陽極側に放電された残存電荷を放電することができない。

一方、検知信号がオンの場合に、検知回路２５を介したコンデンサ２３の陽極側から接地側への電流の流れが生じると、放電回路２６を介した電流の流れが生じるので、放電回路２６は、コンデンサ２３の陽極側に放電された残存電荷を放電することになる。

上記した実施形態では、検知回路２５が、１つ以上のトランジスタ２５ａから構成される例を説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、他の実施形態では、検知回路２５は、１つ以上のリレー回路で構成されてもよい。

また、上記した実施形態では、スイッチ回路２４が、基板２７に設けられる表面板金３０と、半田面板金２８に締結されるビス３１とから構成される例を本発明はこの例に限定されない。スイッチ回路２４は、所定の検知信号のオン及びオフを切り換えて検知回路２５に入力する機能と、基板２７を半田面板金２８に取り付ける機能とを兼ねていれば、他の何れの構成を適用してもよい。

本実施形態によれば、上記したように、プリンター１（画像形成装置）の電源装置１５は、一次側回路１５ａに入力された入力電圧を、二次側回路１５ｂで出力される出力電圧に変換する高周波トランス２１（変圧器）と、一次側回路１５ａで入力電圧を平滑化するコンデンサ２３と、コンデンサ２３の陽極（一端）に接続された表面板金３０（第１端子）と、表面板金３０に接続されていて、表面板金３０から所定の検知信号を検知する検知回路２５と、検知回路２５に接続されていて、検知回路２５が検知信号のオンを検知した場合に、コンデンサ２３の残存電荷を放電する放電回路２６と、高周波トランス２１、コンデンサ２３、表面板金３０、検知回路２５及び放電回路２６が設けられた基板２７と、基板２７をプリンター本体２（筐体）に締結するビス３１（締結部材）と、を備える。電源装置１５は、ビス３１が、表面板金３０に接触すると共に、プリンター本体２に設けられて接地している半田面板金２８（第２端子）に締結されて、表面板金３０と半田面板金２８とを導通した場合に、検知信号をオフにする一方、ビス３１が、半田面板金２８から取り外されて、表面板金３０と半田面板金２８との導通を解除した場合に、検知信号をオンにする。

これにより、電源装置１５では、基板２７をプリンター本体２に取り付けるビス３１の着脱に応じて、表面板金３０と半田面板金２８との導通及び遮断を切り換えている。更に、これに応じて、コンデンサ２３の放電電流に基づいて表面板金３０から検知回路２５へ入力される検知信号のオン及びオフを切り換えることができる。したがって、ビス３１の着脱に応じて放電回路２６によるコンデンサ２３の残存電荷の放電を切り換えることができる。

なお、入力電圧の遮断を検出する検出回路を備えることなく、コンデンサ２３の放電を制御することができ、検出回路を備える場合に比べて、コストを抑制し、構成を簡易化することができる。また、ビス３１の着脱とコンデンサ２３の放電電流とを利用するので、既存の構成を利用することができ、交流入力のゼロクロスを利用する構成に比べて、消費電力を抑制することができる。

このように、本実施形態では、消費電力を抑制すると共に、取り外し時にコンデンサ２３の放電を完了する電源装置１５を提供することが可能となる。

例えば、表面板金３０は、基板２７の半田面と反対側の表面に設けられ、基板２７を貫通した貫通穴２７ａに対応した開口３０ｃを有する板部３０ａで構成され、ビス３１は、基板２７の表面側から貫通穴２７ａに挿入されて、基板２７の半田面側で半田面板金２８に締結される。これにより、既存の構成を利用したより簡易な構成で本発明の電源装置１５を実現することが可能となる。

本実施形態では、モノクロのプリンター１に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、カラープリンター、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置、あるいは、低圧の電源装置１５を備える他の電子機器に本発明の構成を適用することも可能である。

１ プリンター（画像形成装置）
２ プリンター本体（筐体）
６ 画像形成部
１５ 電源装置
１５ａ 一次側回路
１５ｂ 二次側回路
２０ 交流電源
２１ 高周波トランス（変圧器）
２１ａ 一次コイル
２１ｂ 二次コイル
２２ 一次整流回路
２３ コンデンサ
２４ スイッチ回路
２５ 検知回路
２６ 放電回路
２７ 基板
２８ 半田面板金（第２端子）
３０ 表面板金（第１端子）
３１ ビス（締結部材）

Claims (3)

1. 一次側回路に入力された入力電圧を、二次側回路で出力される出力電圧に変換する変圧器と、
   前記一次側回路で前記入力電圧を平滑化するコンデンサと、
   前記コンデンサの一端に接続された第１端子と、
   前記第１端子に接続されていて、前記第１端子から所定の検知信号を検知する検知回路と、
   前記検知回路に接続されていて、前記検知回路が前記検知信号のオンを検知した場合に、前記コンデンサの残存電荷を放電する放電回路と、
   前記変圧器、前記コンデンサ、前記第１端子、前記検知回路及び前記放電回路が設けられた基板と、
   前記基板を筐体に締結する締結部材と、を備え、
   前記締結部材が、前記第１端子に接触すると共に、前記筐体に設けられて接地している第２端子に締結されて、前記第１端子と前記第２端子とを導通した場合に、前記検知信号をオフにする一方、前記締結部材が、前記第２端子から取り外されて、前記第１端子と前記第２端子との導通を解除した場合に、前記検知信号をオンにすることを特徴とする電源装置。
2. 前記第１端子は、前記基板の半田面と反対側の表面に設けられ、前記基板を貫通した貫通穴に対応した開口を有する板部で構成され、
   前記締結部材は、前記基板の表面側から前記貫通穴に挿入されて、前記基板の半田面側で前記第２端子に締結されることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 請求項１又は２に記載の電源装置と、
   前記出力電圧が出力される負荷部として、用紙に画像を形成する画像形成部と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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