JPH0980989A

JPH0980989A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0980989A
Application number: JP7262054A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Oishi; 広人大石
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-09-18
Filing date: 1995-09-18
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】電力の変動が大きい場合であっても，その電
源の入力電流の高調波電流成分をつねに抑制することに
より，高力率を維持し，なおかつ，簡単な構成で小型軽
量化を図る。【解決手段】直流電源２０２の交流入力部とダイオー
ドブリッジ２３０との間に，高調波電流を抑制するため
の高インダクタンス・小電流の第１のチョークコイル２
１７と，これをバイパスし，高調波電流を抑制するため
の低インダクタンス・大電流の第２のチョークコイル２
１６とを並列に設け，直流電源２０２の入力電流の経路
を第１のチョークコイル２１７と第２のチョークコイル
２１６の高調波電流抑制手段との何れかに切り換えるト
ライアック２２８と，間欠負荷（定着ヒータ）のオン／
オフに応じてトライアック２２８のオン／オフを制御す
る制御回路２０３とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は，レーザプリンタや
複写機等の画像形成装置に関し，特に，各種の電力負荷
により電力の変動が生じても，電源の入力電流の高調波
電流成分をつねに抑制し，力率およびＶＡ効率を改善す
る画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，複写機，レーザプリンタ，レーザ
ファクシミリ装置等の画像形成装置には，マイクロコン
ピュータシステム等の制御用および各種の機能デバイス
の駆動用として直流電力を供給する直流電源の他に，商
用電源を直接あるいは変圧して使用するモータや露光ラ
ンプ（複写機の場合），電子写真プロセスを用いた装置
では，さらに除電ランプ，定着ヒータ，高圧電源等，各
種の電力負荷が設けられている。

【０００３】上記画像形成装置を構成する各種負荷に対
して電力を供給するが，例えば，特開昭５８−２２０１
６８号公報の「記録装置」に開示されている。すなわ
ち，制御用電源あるいはクラッチ，ソレノイド等のＤＣ
の駆動用電源には，それぞれ電源トランスで降圧し整流
平滑した後，ドロッパにより安定化した直流電力を供給
する，いわゆる，ドロッパ型の直流安定化電源が設けら
れ，それ以外のメインモータ，露光ランプ，高圧電源
部，定着ヒータ等のＡＣ負荷には商用電源に直接接続し
て，電力供給を行っている。

【０００４】上記ドロッパ型の直流安定化電源は，その
効率が高々５０％程度と低く，電源トランスも大きくな
るという欠点があるものの，その出力も数十Ｗ程度であ
るために特に問題にされなかった。

【０００５】しかしながら，ＯＡ機器の発達はめざまい
しものがあり，特に，電子写真プロセスを用いた複写機
やプリンタ等にあっては，高速化，高画質化，多機能化
等の要求に伴って，直流電源の容量が著しく増加してい
る。

【０００６】例えば，駆動源であるモータは，その回転
数を精度よく制御するためにＡＣモータをＤＣモータに
代えて，また，高圧電源も厳しい要求に応え，かつ，画
像品質の信頼性を確保するために定電圧直流電源からコ
ンバータ方式に代えられている。

【０００７】さらに，複写作業における全体効率を向上
させるため，高速の自動原稿搬送装置やソータ等の周辺
機器が装備されるに伴って，その供給電源の容量が増え
てきている。例えば，今まで１００ＶＡ程度であった直
流電源の容量が，４００ＶＡ級から５００ＶＡ級に大幅
に増え，中には６００ＶＡを超える機種も少なくない。
しかも，厳しい電圧安定が要求されている。

【０００８】したがって，このように出力が大容量化す
ると，上記ドロッパ型の直流安定化電源では，電源自体
の大型化や電力損失による大量の発熱が生じるという問
題点があった。

【０００９】そこで，上記問題点を解決するためにドロ
ッパ型の直流安定化電源に代わって，例えば，特開昭６
４−４０８４９号公報の「複写機用電源装置」に開示さ
れている一次整流平滑回路とスイッチングＤＣ−ＤＣコ
ンバータとを組み合わせたスイッチングレギュレータ方
式が用いられるようになった。

【００１０】このスイッチングレギュレータ方式は，ド
ロッパ型の直流安定化電源に比べ効率が８０〜８５％と
高効率であり，高周波でスイッチングするためトラン
ス，チョークを含めて小型軽量となる。しかし，一次整
流平滑回路がコンデンサ入力型でその容量が大きいた
め，力率が低下し，入力電流のピーク値，実効値とも高
くなり，特に，ピーク値が高いことに起因する高調波障
害が発生しやすかった。

【００１１】そのため，変換効率はよいがＶＡ効率（入
力ＶＡに対する出力ＶＡ比）は，４０〜５０％程度にな
ってしまう。したがって，直流電源の出力が４００ＶＡ
であれば入力は８００ＶＡ，すなわち，入力１００Ｖで
は，入力電流は８Ａとなる。例えば，定着ヒータを８０
０Ｗ，直流電源の変換効率８０％とすると，入力電力
は，（４００Ｗ／０．８）＋８００Ｗ＝１３００Ｗとな
るが，入力ＶＡは８００ＶＡ＋８００ＶＡ＝１６００Ｖ
Ａ，すなわち，入力電流は１６Ａとなることから，事務
所等で一般的に使われいるコンセントの容量１００Ｖ，
１５Ａをオーバーし，このままではスイッチングレギュ
レータ方式でも安全に使用できないという問題点があっ
た。

【００１２】そこで，このような力率あおよびＶＡ効率
を改善するために，例えば，特開昭６３−２３５６１号
公報の「電源装置」には，昇降圧チョッパ回路からなる
アクティブフィルタをスイッチングレギュレータの入力
部分に配置されたものが開示されている。また，スイッ
チングレギュレータの前にチョークコイルを挿入する一
般的な方式も知られている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記に
示されるような従来の技術にあっては，以下に述べるよ
うな問題点があった。

【００１４】第１に，昇降圧チョッパ回路を用いた方式
にあっては，力率をほぼ１００％近くまで改善すること
ができるので力率，ＶＡ効率の点では好ましいものの，
チョッパ回路とＤＣ−ＤＣコンバータ回路とが直列接続
となるため，変換効率が低下するという問題点があっ
た。

【００１５】第２に，昇降圧チョッパ回路を用いた方式
にあっては，チョッパ回路とＤＣ−ＤＣコンバータ回路
のスイッチングをそれぞれ独立に制御しなければならい
ため，回路構成が複雑化するという問題点もあった。す
なわち，部品点数が多くなり大型化とコストアップを招
来させる。

【００１６】第３に，チョークコイルを用いた方式にあ
っては，チョークコイルが商用周波数５０Ｈｚ，６０Ｈ
ｚで動作するため，ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチン
グ周波数（５０〜２００ＫＨｚ）で動作する二次整流平
滑回路のチョークコイルに比べて大型化・重量化を招
き，小型軽量化できないという問題点があった。

【００１７】本発明は，上記に鑑みてなされたものであ
って，電力の変動が大きい場合であっても，その電源の
入力電流の高調波電流成分をつねに抑制することによ
り，高力率を維持し，なおかつ，簡単な構成で小型軽量
化を図ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに，請求項１に係る画像形成装置にあっては，直流電
力に変換する直流電源と，間欠的にオン／オフを繰り返
し，かつ，比較的大電力を消費する間欠負荷とを有し，
交流電源を入力して前記直流電源および間欠負荷に供給
する構成の画像形成装置において，前記直流電源の交流
入力部と整流素子との間に，高調波電流を抑制するため
の高インダクタンス・小電流の第１の高調波電流抑制手
段と，該第１の高調波電流抑制手段をバイパスし，高調
波電流を抑制するための低インダクタンス・大電流の第
２の高調波電流抑制手段とを並列に設け，前記直流電源
の入力電流の経路を前記第１の高調波電流抑制手段と前
記第２の高調波電流抑制手段との何れかに切り換える切
換え手段と，前記間欠負荷のオン／オフに応じて前記切
換え手段のオン／オフを制御する制御手段とを備えたも
のである。

【００１９】また，請求項２に係る画像形成装置にあっ
ては，直流電力に変換する直流電源と，間欠的にオン／
オフを繰り返し，かつ，比較的大電力を消費する間欠負
荷とを有し，交流電源を入力して前記直流電源および間
欠負荷に供給する構成の画像形成装置において，前記直
流電源の整流素子と入力平滑コンデンサとの間に，高調
波電流を抑制するための高インダクタンス・小電流の第
１の高調波電流抑制手段と，該第１の高調波電流抑制手
段をバイパスし，高調波電流を抑制するための低インダ
クタンス・大電流の第２の高調波電流抑制手段とを並列
に設け，前記直流電源の入力電流の経路を前記第１の高
調波電流抑制手段と前記第２の高調波電流抑制手段との
何れかに切り換える切換え手段と，前記間欠負荷のオン
／オフに応じて前記切換え手段のオン／オフを制御する
制御手段とを備えたものである。

【００２０】すなわち，請求項１または２では，大電力
の間欠負荷がオフのときには，切換え手段で入力電流の
経路を大きいインダクタンスをもつ第１の高調波電流抑
制手段に切り換え，大電力の間欠負荷がオンのときに
は，切換え手段で入力電流の経路を小さいインダクタン
スで大電流に耐えられる第２の高調波電流抑制手段に切
り換えることにより，電力の変動が大きくても，その電
源の入力電流の高調波電流成分をつねに抑えられるの
で，高力率を維持することができる。したがって，レー
ザプリンタや複写機等の画像形成装置に好適な，比較的
簡単な構成で，大型化を回避したＶＡ効率の高い電源装
置が実現する。

【００２１】また，請求項３に係る画像形成装置にあっ
ては，前記切換え手段をリレーにより構成するものであ
る。

【００２２】すなわち，切換え手段をリレーにより構成
することにより，他の回路構成部品，例えば，トランス
の２次巻線や整流回路等が不要となるため，さらなる電
源回路の簡略化，小型化が図られる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下，本発明の一実施例を添付図
面を参照して説明する。〔実施例〕（画像形成装置の構成）図１は，本実施例に係る複合型
の画像形成装置の概略構成を示す説明図であり，プリン
タ，コピー，ファクシミリ等の複合機能を備えた複合装
置である。本装置は，一般的なレーザ書込手段が適用さ
れているレーザプリンタとスキャナ装置を併せ持つ構成
を採用している。

【００２４】図１において，１０１はレーザ装置であ
り，レーザ書込系としてレーザ出力ユニット（図示せ
ず）を備え，レーザ出力ユニットの内部には，レーザ光
源であるレーザダイオードが備わり，本レーザ装置１０
１にはポリゴンモータによって高速で定速回転するポリ
ゴンミラーが備わっている。レーザ装置１０１から出力
されるレーザ光は，ポリゴンミラー，ミラーを介して画
像再生系に装備された感光体ドラムに照射するように構
成されている。

【００２５】また，１１０は静電潜像を形成する感光体
ドラムであり，該感光体ドラム１１０の周囲には，感光
体ドラム１１０の表面を均一に帯電する帯電チャージャ
１１１と，感光体ドラム１１０上に形成された静電潜像
を可視像化する現像ユニット１１２と，搬送されてきた
記録紙に感光体ドラム１１０表面に形成されたトナー像
を転写する転写チャージャ１１３と，転写処理後におい
て感光体ドラム１１０表面をクリーニングするクリーニ
ングユニット１１４等が装備されている。なお，感光体
ドラム１１０の一端近傍のレーザ光を照射する位置に，
主走査同期信号を発生するビームセンサ（同期検出器）
が配置されている。

【００２６】また，１１５は搬送されてきた記録紙上の
画像を定着する定着ユニット，１１６はホストユーザー
別に仕分け機能を備えた排紙トレイ，１１７は記録紙を
積載する給紙カセット，１１８は給紙カセット１１７か
ら記録紙を給紙する給紙コロ，１１９は所定のタイミン
グが取られて回転し，記録紙を転写部へ搬送するレジス
トローラである。

【００２７】また，１２０は装置の上部に位置する両面
搬送ユニットであり，定着処理後における記録紙を両面
記録時に案内する両面入口ガイド１２１と，記録紙を搬
送する両面搬送ローラ１２２と，記録紙を反転する反転
ガイド１２３と，反転ローラ１２４等が設けられてい
る。また，１２５は文字認識装置であり，装置画面をペ
ン等でなぞることにより描かれた文字を認識する装置で
ある。さらに，スキャナ装置（以下，スキャナという）
は，主に，ＣＣＤ（電荷結合素子）や等倍センサ等の撮
像素子を用いて，原稿を読み取る読取ヘッド１３０によ
り構成されている。

【００２８】また，プリンタ本体下部には電装系が設け
られおり，１４０はプリンタ全体を制御するためのマイ
クロコンピュータシステムを搭載したプリンタ制御部，
１５０はコントローラであり，外部機器としてのホスト
コンピュータによる制御モードに基づいて，該ホストコ
ンピュータからの印字データをビデオデータに変換し，
プリント出力処理を実行したり，読み取った原稿画像や
ファクシミリにより伝送されてきたデータをプリント出
力処理する等の画像処理および制御機能を有している。
また，上記電装系には，本発明の特徴とするところの電
源回路（図２，あるいは図４参照）が組み込まれてい
る。

【００２９】（画像形成装置の動作）次に，複合装置に
おける基本的な画像形成動作について説明する。感光体
ドラム１１０の表面を，帯電チャージャ１１１により一
様に高電位に帯電する。その感光体ドラム１１０面に対
しレーザ光が照射されると，照射された部分は電位が低
下する。レーザ光は記録画素の黒／白に応じてＯＮ／Ｏ
ＦＦ制御されるので，レーザ光の照射によって感光体ド
ラム１１０面に記録画像に対応する電位分布，すなわ
ち，静電潜像が形成される。

【００３０】該静電潜像が形成された部分が現像ユニッ
ト１１２を通過すると，その電位の高低に応じてトナー
が付着し，静電潜像を可視像化したトナー像が形成され
る。トナー像が形成された部分に所定のタイミングでレ
ジストローラ１１９により記録紙が搬送され，上記トナ
ー像に重なる。このトナー像が転写チャージャ１１３に
より記録紙に転写された後，該記録紙は感光体ドラム１
１０から分離される。分離された記録紙は搬送経路を介
して搬送され，定着ユニット１１５のヒータを内蔵した
熱ローラおよび加圧ローラによって熱定着された後，排
紙トレイ１１６上に排出される。転写処理終了後，感光
体ドラム１１０の表面はクリーニングユニット１１４に
よりクリーニングされ，次回の複写処理に備える。

【００３１】また，スキャナによる動作時にあっては，
給紙カセット１１７に読取対象としての原稿の画像面を
下にしてセットし，該原稿を給紙搬送する。この搬送さ
れた原稿は，読取ヘッド１３０を通過するときに，その
原稿面を読取ヘッド１３０を構成する撮像素子により順
次読み取られる。なお，このスキャナ動作時には，上記
画像形成動作を停止し，スキャナ動作の制御タイミング
により制御される。

【００３２】（電源回路の構成）図２は，本実施例に係
る画像形成装置に好適な電源回路の構成を示す回路図で
ある。図において，２０１はＡＣ入力を行う商用電源，
２０２は交流電力を直流電力に変換する直流電源，２０
３は本回路全体を制御する制御手段としての制御回路，
２０４は定着ユニット１１５の定着ローラの中空部分に
挿入され，発熱制御される赤外線ヒータを用いた間欠負
荷としての定着ヒータ，２０５は定着ローラ表面に微圧
で接触させ，その表面温度を検知するためのサーミス
タ，２０６はアクロスコンデンサと高周波用チョークと
２個のバイパスコンデンサからなり外部ノイズの進入と
内部ノイズの流失とを防止するノイズフィルタ，２０７
は電源スイッチ，２０８はノーフューズブレーカ，２０
９は定電圧制御回路である。

【００３３】また，画像形成装置の各部に配置された駆
動デバイスとして，高圧電源２１０，モータ２１１，ソ
レノイド２１２，クラッチ２１３，除電ランプ２１４，
表示ランプ２１５が，２１０ａ，２１１ａ，２１２ａ，
２１３ａ，２１４ａ，２１５ａの各ドライバにより制御
回路２０３，直流電源２０２に接続されている。

【００３４】直流電源２０２は，入力された交流電力を
１次直流電力に変換する整流平滑回路を構成する整流素
子としてのダイオードブリッジ２３０および平滑コンデ
ンサＣＰと，交流入力とダイオードブリッジ２３０との
間に，高調波電流抑制用の第１の高調波電流抑制手段と
しての第１のチョークコイル２１７と，該第１のチョー
クコイル２１７をバイパスするための高調波電流抑制用
の第２の高調波電流抑制手段としての第２のチョークコ
イル２１６と，切換えスイッチである双方向３端子サイ
リスタ，いわゆる，切換え手段としてのトライアック２
２８との直列回路とが並列となるように接続された回路
と，トランス２２０を中心として構成されるＤＣ−ＤＣ
コンバータとからなっている。

【００３５】ＤＣ−ＤＣコンバータは，１次巻線ＮＰと
３個の２次巻線ＮＳ１，ＮＳ２，ＮＳ３とを有するトラ
ンス２２０と，その１次巻線ＮＰと直列回路を形成し，
平滑コンデンサＣＰから入力する１次直流電力を定電圧
制御回路２０９からの信号に応じてオン／オフするスイ
ッチング素子でありＦＥＴからなるトランジスタＱと，
トランス２２０の３個の２次巻線ＮＳ１，ＮＳ２，ＮＳ
３にそれぞれ接続された整流平滑回路２１９，２２１，
２２２とから構成されている。

【００３６】整流平滑回路２２１，２２２は，それぞれ
整流ダイオードＤ１，Ｄ２と，整流ダイオードＣＤ１，
ＣＤ２と，小容量のチョークコイルＬ１，Ｌ２と，大容
量の平滑コンデンサＣ１，Ｃ２とから構成されている。

【００３７】整流平滑回路２１９は，整流ダイオードＤ
３とリミッタ抵抗Ｒ３とからなり，整流ダイオードＤ３
により整流された直流電流（ゲート電流）がリミッタ抵
抗Ｒ３とホトカプラのホトトラジスタからなる受光部２
１８を介して，トライアック２２８のゲート電極に供給
されるように接続されている。また，ホトカプラの発光
部２２４が点灯している間は，受光部２１８がオンにな
ってゲート電流が流れ，トライアック２２８はトリガさ
れて導通となるように回路が構成されている。

【００３８】電源入力部のノーフューズブレーカ２０８
を通過したＡＣ電力は，もう一方の比較的大電力（例え
ば，８００Ｗ）の間欠負荷である定着ヒータ２０４とト
ライアック２２８との直列回路にも接続されている。

【００３９】また，ホトカプラの発光部２２４には，ホ
トカプラの発光部２２３に印加される信号と同一の信号
が印加されており，定着ヒータ２０４がオンのときには
トライアック２２８がオンとなるように構成されてい
る。

【００４０】（電源回路の動作）商用電源２０１から入
力されるＡＣ電力は，ノイズフィルタ２０６と，電源ス
イッチ２０７と，ノーフューズブレーカ２０８とからな
る電源供給部を通過した後，直流電源２０２と定着ヒー
タ２０４とに供給される。入力するＡＣ電力は，高調波
電流抑制用の第１のチョークコイル２１７と，これをバ
イパスするための高調波電流抑制用の第２のチョークコ
イル２１６とトライアック２２８との直列回路とが並列
となる回路の何れかを介して，ダイオードブリッジ２３
０のＡＣ端子に供給され，ＤＣ端子から出力する整流さ
れたＤＣ電力は，平滑コンデンサＣＰを充電し，平滑化
される。

【００４１】整流平滑回路２２１は，平滑コンデンサＣ
１に充電されている直流電力をＤＣ５０Ｖの制御用電源
として制御回路２０３に供給する。また，整流平滑回路
２２２は，平滑コンデンサＣ２に充電されている直流電
力をＤＣ２４Ｖの駆動用電力として各種の負荷，すなわ
ち，高圧電源２１０，モータ２１１，ソレノイド２１
２，クラッチ２１３，除電ランプ２１４，表示ランプ２
１５に供給する。

【００４２】整流平滑回路２２１，２２２の何れか一
方，例えば，制御用電源である整流平滑回路２２１の出
力電圧（ＤＣ５Ｖ）が，定電圧制御回路２０９にフィー
ドバックされる。定電圧制御回路２０９は，フィードバ
ックされた出力電圧信号に応じてトランジスタＱに対
し，デューティ比を換えた制御信号を出力することによ
り，制御用電源の出力を５Ｖに安定化する。トランジス
タＱのオン／オフにより断続される電流がトランス２２
０の１次巻線ＮＰに流れると，２次巻線ＮＳ１，ＮＳ
２，ＮＳ３には１次巻線ＮＰに対するそれぞれの巻線比
に応じた電圧の電力が誘起される。

【００４３】整流平滑回路２２１は，トランジスタＱが
オンのときに，２次巻線ＮＳ１に誘起された電力を整流
ダイオードＤ１により整流し，チョーク入力型を構成す
るチョークコイルＬ１を通して平滑コンデンサＣ１を充
電する。このとき，脈流を平滑することにより，チョー
クコイルＬ１に蓄積されたエネルギーは，トランジスタ
Ｑがオフのときに電流に再変換され，整流ダイオードＣ
Ｄ１を通って平滑コンデンサＣ１を充電する。なお，整
流平滑回路２２２の動作についても上記と同じであるた
め，ここでの説明は省略する。

【００４４】また，トライアック２２８のゲート電極
は，ホトカプラの発光部２２３が点灯して受光部２２７
がオンになっている間は，ゲート回路２２６がトライア
ック２２８をトリガし，定着ヒータ２０４がオンにな
り，一方，発光部２２３が点灯していなければ定着ヒー
タ２０４はオフになる。

【００４５】ところで，整流平滑回路２２１が出力する
制御用の定電圧５Ｖを電源とする制御回路２０３は，ホ
ストマシン（図示せず）からレーザプリンタに入力され
る指令に基づいて，同じく入力される画像データを処理
し，ビデオデータとしてレーザ装置１０１に送り画像を
書き込むと共に，レーザプリンタの各機構部を制御し，
前述のように一連の動作を行って画像を形成する。

【００４６】そのために，整流平滑回路２２２が出力す
る駆動用の定電圧ＤＣ２４Ｖを電源とする，例えば，高
圧電源２１０，モータ２１１，ソレノイド２１２，クラ
ッチ２１３，除電ランプ２１４，表示ランプ２１５を駆
動するため，トランジスタからなる各ドライバ２１０
ａ，２１１ａ，２１２ａ，２１３ａ，２１４ａ，２１５
ａに随時制御用信号を出力する。

【００４７】また，制御回路２０３は，サーミスタ２０
５が定着ヒータ２０４により加熱される定着ローラの表
面温度を検知した値を入力し，スタンバイ，動作中のモ
ードに応じ，それぞれ保持温度，作動温度になるように
制御する。すなわち，温度が低下すればホトカプラの発
光部２２３を点灯し，上昇すれば消灯することにより，
定着ヒータ２０４をオン／オフ制御する。

【００４８】上記制御温度は，一般的には作動時が１８
０°Ｃ前後，スタンバイ時が作動時より２０〜５０°Ｃ
低い保持温度に設定されている。したがって，定着ロー
ラの熱容量もあるので定着ヒータ２０４はほとんどオフ
のままである。反対に，画像形成時には，記録紙にかな
りの熱をとられるので定着ヒータ２０４はほとんど連続
点灯状態となる。

【００４９】また，スタンバイ時は，画像を形成するた
めの高圧電源２１０，モータ２１１等のユニットも動作
しておらず，直流電源２０２の出力電力も動作時と比較
して極めて小さい。したがって，直流電源２０２の入力
交流電力も小さくなる。

【００５０】次に，本実施例によるＡＣ電力の状態を従
来例と比較しながら説明する。

【００５１】図３は，本実施例におけるＡＣ電力の波形
を示す説明図である。（ａ）は入力電圧，（ｂ）は本実
施例のスタンバイ時（間欠負荷オフ，直流電流出力
小），トライアック２２８がオフのときの入力電流波
形，（ｃ）は動作時，間欠負荷（定着ヒータ２０４）オ
ン時の間欠負荷部の電流波形，（ｄ）は動作時，（直流
電源出力大）トライアック２２８がオン時の直流電源２
０２の入力電流波形，（ｅ）は動作時，（間欠負荷オ
ン，直流電源出力大）トライアック２２８がオン時のレ
ーザプリンタの入力電流波形をそれぞれ示している。

【００５２】図５は，従来（コンデンサ入力型）におけ
るＡＣ電力の波形を示す説明図である。（ａ）は入力電
圧波形，（ｂ）は従来のスタンバイ時（間欠負荷オフ，
直流電流出力小）時における入力電流波形，（ｃ）は動
作時，間欠負荷（定着ヒータ）オン時の間欠負荷部の電
流波形，（ｄ）は動作時，（直流電源出力大）の直流電
源の入力電流波形，（ｅ）は動作時，（間欠負荷オン，
直流電源出力大）のレーザプリンタの入力電流波形をそ
れぞれ示している。

【００５３】図５（ｂ），（ｄ）に示した波形は，コン
デンサ入力型の電流波形であるので，図５（ａ）に示す
入力電圧の瞬間値が平滑コンデンサの端子間電圧を越え
た期間のみ，直流電源が必要とする電力を平滑コンデン
サに充電するため，平滑コンデンサの容量が大きいほ
ど，その端子間電圧が上昇し，充電時間が短くなり，電
流のピーク値が上昇する。

【００５４】平滑コンデンサの容量を小さくすれば，端
子間電圧が降下し充電時間が長くなって電流のピーク値
は減少する。しかし，端子間のＤＣ電圧，すなわち，Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータの入力電圧の変動率が大きくなる。
したがって，トランジスタのデューティ比（駆動パルス
幅）の変動も大きくなり，特に，駆動用電流のＤＣ負荷
の変化によっては，その定電圧性が保持されなくなるこ
とがある。

【００５５】これに比べ，本実施例の電源回路に係る図
３（ｂ），（ｄ）に示した入力電流波形は，チョーク入
力型の波形であるため，平滑コンデンサＣＰの端子間電
圧が下がって充電時間も長くなる。したがって，図５
（ｂ），（ｄ）に示した従来の電流波形に比べて変化が
なだらかとなり，電流のピーク値が大幅に減少する。

【００５６】また，図５からも明らかなように，比較的
大容量の間欠負荷である定着ヒータがオフであれば，図
５（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示した何れの場合もピーク
電流が１５Ａを越えることがない。しかしながら，動作
中となり定着ヒータがオン，直流電源の出力が増える
と，レーザプリンタの総入力電流は図５（ｅ）に示すよ
うに，ピーク電流は１５Ａを越える場合が生じる。

【００５７】ピーク電流が１５Ａを越えない場合でもピ
ーク電流が大きいということは，無効電流による電力ロ
スが大きいということなので，力率を改善することが望
ましい。

【００５８】このため，本実施例では比較的大電力の間
欠負荷である定着ヒータ２０４がオフのとき（ホトカプ
ラの発光部２２３，２２４がともに消灯，受光部２１
８，２２７ともオフ）は，ほぼスタンバイ状態であると
みなす。このときは直流出力電流も比較的小さいので，
切換えスイッチであるトライアック２２８はオフになっ
ており，この場合，直流電源２０２の入力電流は高調波
電流抑制用の第１のチョークコイル２１７を通って流れ
る。

【００５９】また，上記における入力電流は小さいた
め，高調波電流を抑制するにはかなりのインダクタンス
が必要であるが，第１のチョークコイル２１７は高イン
ダクタンス，小電力という構成である。これにより，低
出力時であっても高インダクタンスが配置できるので，
高調波電流成分を抑えることができ，高力率を可能にす
る。

【００６０】また，レーザプリンタの動作がスタート
し，定着ヒータ２０４がオンのとき（ホトカプラの発光
部２２３，２２４がともに点灯，受光部２１８，２２７
ともオン），トライアック２２８がオンする。この状態
では，スイッチングレギュレータの入力電流は，より低
インピーダンス（低インダクタンス，低抵抗）である高
調波電流抑制用の第２のチョークコイル２１６を通って
流れる。

【００６１】動作中は，各種ＤＣ負荷，特に，モータ２
１１，ソレノイド２１２，高圧電源２１０等の駆動用出
力もほとんど動作状態となる。このため，スタンバイ状
態に比べ，直流出力電力は１０〜２０倍となり，さら
に，入力電流も大きく，高調波電流を抑制には小さなイ
ンダクタンスでよい。

【００６２】また，第２のチョークコイル２１６は低イ
ンダクタンス，大電流という構成であるため，ふたつの
チョークコイルを配置しても，それぞれ小型軽量のもの
でよい。

【００６３】高調波抑制用の第２のチョークコイル２１
６は，第１のチョークコイル２１７と比較すると，イン
ダクタンスでは数分の１程度か，それ以下で，電流定格
では，数倍の容量をもつような設定とする。換言すれ
ば，第２のチョークコイル２１６の方がインピーダンス
が圧倒的に小さいので，電流のほとんどが第２のチョー
クコイル２１６を通して流れる。

【００６４】スイッチングレギュレータの高調波電流を
チョークコイルにより抑制し，高調波電流規制をクリア
させようとする場合，スイッチングレギュレータの容量
（平滑用電解コンデンサ容量）にもよるが，一般的には
５〜６ｍＨのインダクタンスが必要といわれている。

【００６５】この値は，あくまでもスイッチングレギュ
レータの出力が定格状態のときのインダクタンスであ
り，例えば，アナログ複写機の場合，コピー動作中のス
イッチングレギュレータが２００Ｗを必要としても，そ
のほとんどが駆動用電源で，制御用電源は，１０％かそ
れ以下である。

【００６６】制御用電源の負荷電流は，スタンバイ時で
もコピー動作中であってもほとんど変わらない。平滑コ
ンデンサＣＰの容量は，スイッチングレギュレータの定
格出力容量により決められるので，スタンバイ状態の電
力は小さくても，高調波電流成分は大きく，このときの
高調波電流を抑えるには数１０ｍＨもの高インダクタン
スが必要となる。

【００６７】さて，チョークコイルに電流を流すと，チ
ョークコイル端子間に電圧が発生する。ここでコイル抵
抗を無視した場合，その電圧は下記式により与えられ
る。Ｖ＝ω・Ｌ・Ｉなお，ω：２×π×ｆ（ｆは周波数）Ｌ：インダクタンス（Ｈ）Ｉ：電流（Ａ）である。

【００６８】例えば，電源電圧１００Ｖ，周波数５０Ｈ
ｚ，スタンバイ時におけるスイッチング電源の入力５０
Ｗ，力率０．５として，第１のチョークコイル２１７に
３０ｍＨを配置した場合，このチョークコイル端子間の
電圧は，上記式により，２×３．１４×５０Ｈｚ×０．０３Ｈ×１Ａ＝０．９４Ｖとなる。また，この電圧は，入力１００Ｖから引かれて
スイッチングレギュレータには，約９０Ｖしか入力され
ない。

【００６９】また，コピー動作中ではスイッチング電源
の入力２００Ｗ，力率０．５として，第２のチョークコ
イル２１６に５ｍＨに配置した場合，このチョークコイ
ル端子間の電圧は，２×３．１４×５０Ｈｚ×０．００５Ｈ×４Ａ＝６．３Ｖとなる。

【００７０】しかしながら，無負荷時（Ｉ＝０Ａ）には
１００Ｖがそのまま入力されるので，実質的にはスイッ
チング電源の入力電圧範囲が広くなったことになる。こ
のように，スイッチングレギュレータの出力電流が所定
値以下（負荷が軽い）のときは，高インダクタンス（小
電流）に設定した第１のチョークコイル２１７を通し，
また，出力電流が所定値を越えると低インダクタンス
（大電流）に設定した第２のチョークコイル２１６を通
してスイッチングレギュレータの入力電流が流れるの
で，平滑コンデンサＣＰのキャパシタンスによって生じ
た入力電流の位相進みがチョークコイルのインダクタン
スによって補正され，平滑コンデンサＣＰに流れる時間
も広がって，力率が改善されることになる。

【００７１】一般に，制御用電源の負荷は容量（消費電
流）が小さく，その負荷変動も少ない。直流電源２０２
の入出力電力の極めて少ないスタンバイ時には，高イン
ダクタンスのチョークコイルで，消費電力が大きいとき
には，低インダクタンス，大電流のチョークコイルで高
調波電流を低減させることにより，出力電力が変動して
も総合的に効率を落とすことなく，力率の向上を図るこ
とができ，非常に有効となる。

【００７２】また，高インダクタンス，小電流と，低イ
ンダクタンス，大電流とのふたつのチョークコイルで構
成することにより，何れも極めて小型のチョークコイル
ですみ，大型のチョークコイルが不要となり，電源の大
型化を回避することもできる。

【００７３】また，一般に，チョークコイルのインダク
タンスと電流容量とを変えないままの状態で小型化を図
ると，損失が増えて発熱が大きくなる傾向がある。この
ため，放熱板や，場合によっては冷却ファンが必要とな
って小型化を阻害する。

【００７４】ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング周波
数は，数１０〜数１００ＫＨｚと高いので，トランス２
２０およびその２次側に設けたチョークコイルＬ１，Ｌ
２は電力の割に極めて小型であるが，商用電源５０〜６
０Ｈｚの交流電力を対象とするチョークコイルは大型で
重く，コストも高いものとなる。しかし，本実施例で
は，このチョークコイルを小型化する効果，および大電
流時の力率を改善することによるピーク電流の減少によ
り，ダイオードブリッジ２３０の耐逆電圧，最大許容電
流が小さくなり，平滑コンデンサＣＰに流れる無効電力
が減少し，発熱が抑制されるという大きな効果が得られ
る。

【００７５】〔他の実施例〕図４は，本実施例に係る画
像形成装置に好適な電源回路の他の構成を示す回路図で
ある。この回路は，前述の図２に対し一部の素子の配置
が異なるものであり，各素子の機能は同一であるため同
じ符号を付してある。

【００７６】図４において，図２と異なる点は，高調波
電流抑制用の第１のチョークコイル２１７と，これをバ
イパスするための高調波電流抑制用の第２のチョークコ
イル２１６と切換えスイッチとの直列回路とが並列とな
る回路を，交流入力部とダイオードブリッジ２３０の交
流入力端子との間に設ける代わりに，高調波電流抑制用
の第１のチョークコイル２１７と，これをバイパスする
ための高調波電流抑制用の第２０チョークコイル２１６
と切換えスイッチ用の切換え手段としてのトランジスタ
４０１との直列回路とが並列となる回路をダイオードブ
リッジ２３０の交流出力端子と平滑コンデンサＣＰとの
間に設けたことである。したがって，その効果は図２と
全く同様である。

【００７７】すなわち，ふたつのチョークコイルとその
切換えスイッチとからなる回路を直流電源２０２の交流
入力部の平滑コンデンサＣＰとの間に設ければよく，整
流素子であるダイオードブリッジ２３０の前後の関係は
ない。このことは，スイッチング電源のレイアウトを決
定する上で，チョークコイルの取付位置に応じて選べる
ので有効である。

【００７８】ただし，切換えスイッチとして，ダイオー
ドブリッジ２３０の前が，交流回路側であるので，双方
向性のトライアック２２８は，ダイオードブリッジ２３
０の後は直流回路側で，単方向性のトランジスタ４０１
が使用されている。また，トランジスタ４０１の代わり
に，単方向性素子としてサイリスタを用いてもよい。

【００７９】さらに，切換えスイッチ（切換え手段）の
他の構成としてリレーを用い，該リレーの接点による切
り換えを行うことも容易である。この場合，トランス２
２０の２次巻線ＮＳ３，整流平滑回路２１９，ホトカプ
ラ，トライアック２２８やトランジスタ４０１の切換え
スイッチが不要となり，２次回路のみでリレーを駆動す
ることができ，リレーの接点を１次回路の切換えスイッ
チに配置するものである。これにより，回路の簡素化，
小型化が実現し，コストダウンを図ることができる。

【００８０】ところで，以上の実施例では，スイッチン
グレギュレータ方式の直流電源をレーザプリンタに組み
込んだ場合を例にとって説明してきたが，電子写真プロ
セスにより普通紙上に画像を形成する画像形成装置，す
なわち，アナログ複写機，デデジタル複写機，レーザプ
リンタ，ファクシミリ等の電源装置にも適用できること
はいうまでもない。また，その他，ピーク電力を含むＡ
Ｃ負荷と変動するＤＣ負荷を持つ機器の高調波電流低減
としても利用することができる。

【００８１】（実施例の効果）次に，以上説明してきた
実施例が奏する効果について説明する。

【００８２】第１に，交流電力を入力し，該交流電力を
直流電力に変換する直流電源２０２と，随時，オン／オ
フを繰り返す間欠負荷（定着ヒータ２０４）との供給す
る画像形成装置において，直流電源２０２の交流入力部
と整流素子（ダイオードブリッジ２３０）との間に，高
調波電流抑制用の第１のチョークコイル２１７と，これ
をバイパスするための高調波電流抑制用の第２のチョー
クコイル２１６と切換えスイッチ（トライアック２２
８）との直列回路とが並列となる回路と，間欠負荷（定
着ヒータ２０４）のオン／オフに応じて，トライアック
２２８のオン／オフを制御する制御回路２０３とを設
け，トライアック２２８を，大電力の間欠負荷がオフの
ときには，大きいインダクタンスをもつチョークコイル
に，一方，大電力の間欠負荷がオンのときには，小さい
インダクタンスで大電流に耐えられるチョークコイルに
切り換えるようにしたため，電力の変動が大きくても，
その電源の入力電流の高調波電流成分をつねに抑え，高
力率を維持することができる。したがって，レーザプリ
ンタや複写機等の画像形成装置に好適な，比較的簡単な
構成で，大型化を回避したＶＡ効率の高い電源装置が実
現する。

【００８３】第２に，直流電源２０２の整流素子（ダイ
オードブリッジ２３０）と平滑コンデンサＣＰとの間
に，高調波電流抑制用の第１のチョークコイル２１７
と，これをバイパスするための高調波電流抑制用の第２
のチョークコイル２１６と切換えスイッチ（トランジス
タ４０１）との直列回路とが並列となる回路と，間欠負
荷（定着ヒータ２０４）のオン／オフに応じて，トラン
ジスタ４０１のオン／オフを制御する制御回路２０３と
を設け，トランジスタ４０１を，大電力の間欠負荷がオ
フのときには，大きいインダクタンスをもつチョークコ
イルに，一方，大電力の間欠負荷がオンのときには，小
さいインダクタンスで大電流に耐えられるチョークコイ
ルに切り換えて直流電源２０２の入力電通が流れるよう
にしたため，電力の変動が大きくても，その電源の入力
電流の高調波電流成分をつねに抑え，高力率を維持する
ことができる。したがって，レーザプリンタや複写機等
の画像形成装置に好適な，比較的簡単な構成で，大型化
を回避したＶＡ効率の高い電源装置が実現する。

【００８４】第３に，上記切換えスイッチをリレーで構
成することにより，変動する負荷があっても高調波電流
の抑制，および力率の改善を比較的簡単な構成で電源装
置の大型化を伴わずに実現する。また，この場合，上記
第１および第２の構成に対してさらに簡略化，小型化を
図ることができ，コストダウンが実現する。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように，本発明に係る画像
形成装置（請求項１，２）によれば，切換え手段を，大
電力の間欠負荷がオフのときには，大きいインダクタン
スをもつ第１の高調波電流抑制手段に，一方，大電力の
間欠負荷がオンのときには，小さいインダクタンスで大
電流に耐えられる第２の高調波電流抑制手段に切り換え
るため，電力の変動が大きくても，その電源の入力電流
の高調波電流成分をつねに抑えられるので，高力率を維
持することができる。したがって，レーザプリンタや複
写機等の画像形成装置に好適な，比較的簡単な構成で，
大型化を回避したＶＡ効率の高い電源装置が実現する。

【００８６】また，本発明に係る画像形成装置（請求項
３）によれば，切換え手段をリレーにより構成すること
により，他の回路構成部品，例えば，トランスの２次巻
線や整流回路等が不要となるため，さらなる電源回路の
簡略化，小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る複合型の画像形成装置の概略構
成を示す説明図である。

【図２】本実施例に係る画像形成装置に好適な電源回路
の構成を示す回路図である。

【図３】本実施例におけるＡＣ電力の波形を示す説明図
である。

【図４】本実施例に係る画像形成装置に好適な電源回路
の他の構成を示す回路図である。

【図５】従来（コンデンサ入力型）におけるＡＣ電力の
波形を示す説明図である。

【符号の説明】

２０２直流電源２０３制御回路２０４定着ヒータ２１６第２のチ
ョークコイル２１７第１のチョークコイル２２８トライア
ック２３０ダイオードブリッジ４０１トランジ
スタＣＰ平滑コンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０２Ｍ 7/217 8726−5ＨＨ０２Ｍ 7/217

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電力に変換する直流電源と，間欠的
にオン／オフを繰り返し，かつ，比較的大電力を消費す
る間欠負荷とを有し，交流電源を入力して前記直流電源
および間欠負荷に供給する構成の画像形成装置におい
て，前記直流電源の交流入力部と整流素子との間に，高
調波電流を抑制するための高インダクタンス・小電流の
第１の高調波電流抑制手段と，該第１の高調波電流抑制
手段をバイパスし，高調波電流を抑制するための低イン
ダクタンス・大電流の第２の高調波電流抑制手段とを並
列に設け，前記直流電源の入力電流の経路を前記第１の
高調波電流抑制手段と前記第２の高調波電流抑制手段と
の何れかに切り換える切換え手段と，前記間欠負荷のオ
ン／オフに応じて前記切換え手段のオン／オフを制御す
る制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】直流電力に変換する直流電源と，間欠的
にオン／オフを繰り返し，かつ，比較的大電力を消費す
る間欠負荷とを有し，交流電源を入力して前記直流電源
および間欠負荷に供給する構成の画像形成装置におい
て，前記直流電源の整流素子と入力平滑コンデンサとの
間に，高調波電流を抑制するための高インダクタンス・
小電流の第１の高調波電流抑制手段と，該第１の高調波
電流抑制手段をバイパスし，高調波電流を抑制するため
の低インダクタンス・大電流の第２の高調波電流抑制手
段とを並列に設け，前記直流電源の入力電流の経路を前
記第１の高調波電流抑制手段と前記第２の高調波電流抑
制手段との何れかに切り換える切換え手段と，前記間欠
負荷のオン／オフに応じて前記切換え手段のオン／オフ
を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする画像形
成装置。
【請求項３】前記切換え手段をリレーにより構成する
ことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装
置。