JP2020167863A - 電源装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電圧降下や熱エネルギーへの変換ロスが生じることなく電源部を適切に切り換える。【解決手段】電源装置１５は、入力電力を第１出力電力に変換する第１電源部２２と、低負荷時に第１電源部２２より高い変換効率で入力電力を第１出力電力より小さい第２出力電力に変換する第２電源部２３と、第１電源部２２と負荷部２１との間に設けられ、第２電源部２３に流れる過電流の有無に基づいて第１電源部２２から負荷部２１への第１出力電力の供給及び遮断を切り換える第１切換部２４と、第２電源部２３と負荷部２１との間に設けられ、第１出力電力の電圧調整に係るスイッチング周波数に基づいて第２電源部２３から負荷部２１への第２出力電力の供給及び遮断を切り換える第２切換部２５と、を備える。電源装置１５は、第１出力電力及び第２出力電力の少なくとも一方を負荷部２１へ供給するように第１切換部２４及び第２切換部２５を制御する。【選択図】図３

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、用紙に画像を形成する画像形成部等の各負荷部に電力を供給する電源装置を備える。電源装置は、負荷部の消費電流に応じて、負荷部に供給される電力を制御する。

例えば、特許文献１の画像形成装置は、リップルが含まれていない電圧を出力する第一の電圧変換手段と、リップルが含まれる電圧を出力するが、出力する出力電流が所定の閾値よりも大きい場合、電圧変換効率が第一の電圧変換手段の電圧変換効率よりも高い第二の電圧変換手段とを備える。画像形成装置は、軽負荷モードが判別された場合に、第一の電圧変換手段から電圧を出力させ、重負荷モードが判別された場合に、第二の電圧変換手段から電圧を出力させる。例えば、第一の電圧変換手段及び第二の電圧変換手段と、機能提供手段との間に接続される抵抗及び電圧監視回路が、軽負荷モードか重負荷モードかを判別するモード判別回路として機能する。

特開２００９−３０２７１０号公報

上記したように、従来の画像形成装置では、電源装置が、変換効率の異なる電圧変換手段（電源部）を切り換えるために、出力電力の電圧や電流を検出する検出機器を備える。そのため、出力電力は、検出機器内の抵抗器等を流れることで、電圧降下が生じ、また、熱エネルギーに変換されてロスが生じてしまう。その結果、電源装置から負荷部に供給される出力電力が有する電圧に電圧降下が生じてしまう。また、電源装置は、検出機器等の追加回路を備えるために、コストが上昇し、構成が複雑化するおそれがある。

そこで、本発明は上記事情を考慮し、電圧降下や熱エネルギーへの変換ロスが生じることなく、電源部を適切に切り換えることを目的とする。

本発明の電源装置は、入力電力を第１出力電力に変換する第１電源部と、低負荷時に前記第１電源部よりも高い変換効率で、前記入力電力を前記第１出力電力よりも小さい第２出力電力に変換する第２電源部と、前記第１電源部と電力供給先である負荷部との間に設けられ、前記第２電源部に流れる過電流の有無に基づいて、前記第１電源部から前記負荷部への前記第１出力電力の供給及び遮断を切り換える第１切換部と、前記第２電源部と前記負荷部との間に設けられ、前記第１出力電力の電圧調整に係るスイッチング周波数に基づいて、前記第２電源部から前記負荷部への前記第２出力電力の供給及び遮断を切り換える第２切換部と、を備え、前記第１出力電力及び前記第２出力電力の少なくとも一方を前記負荷部へ供給するように前記第１切換部及び前記第２切換部を制御することを特徴とする。

前記第１電源部は、交流の前記入力電力が有する入力電圧を所定の第１直流電圧に変換する第１電圧変換部と、前記第１直流電圧を降圧して該第１直流電圧よりも低い第２直流電圧に変換する第２電圧変換部と、を備え、前記第２電圧変換部は、前記第２直流電圧を有する前記第１出力電力を出力しつつ、前記スイッチング周波数を示すスイッチ信号を出力し、前記第２切換部は、前記スイッチ信号の前記スイッチング周波数に基づいて、前記スイッチング周波数が所定の周波数閾値未満である場合、前記第２出力電力の供給を行う一方、前記スイッチング周波数が前記周波数閾値以上である場合、前記第２出力電力の供給を遮断する。

前記第２電圧変換部は、前記スイッチ信号を出力するＤＣ／ＤＣコンバーターで構成され、上記した電源装置は、前記スイッチ信号の前記スイッチング周波数を周波数電圧に変換し、前記周波数電圧を所定の基準電圧と比較することで前記スイッチング周波数が前記周波数閾値未満であるか否かを判定する。

前記第２電源部は、交流の前記入力電力が有する入力電圧を前記第１直流電圧よりも低い第３直流電圧に変換する第３電圧変換部を備え、前記第３電圧変換部は、前記第３直流電圧を有する前記第２出力電力を出力しつつ、前記第２電源部に流れる過電流の有無を検出して過電流検出信号を出力し、前記第１切換部は、前記過電流検出信号に基づいて、前記第２電源部に過電流が流れている場合、前記第１出力電力の供給を行う一方、前記第２電源部に過電流が流れていない場合、前記第１出力電力の供給を遮断する。

前記第３電圧変換部は、電流検出端子を有するＡＣ／ＤＣコンバーターで構成され、前記電流検出端子の出力信号を前記過電流検出信号として出力する。

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、電圧降下や熱エネルギーへの変換ロスが生じることなく、電源部を適切に切り換え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プリンターの電気的な構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターの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プリンターの電源装置において、第２電圧変換部の一部を示す回路図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターの電源装置において、ＤＣ−ＤＣコンバーターの特性や、第２切換部のオン／オフ特性を四分儀で示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るプリンターの電源装置において、第３電圧変換部の一部を示す回路図である。

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装置１６とが備えられる。電源装置１５の詳細は後述する。

制御装置１６は、図２に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等で構成される制御部１７と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される記憶部１８とを備える。制御部１７及び記憶部１８は、バス（図示せず）を介して接続されている。制御装置１６は、バスやインターフェイス（図示せず）を介して、露光部５、画像形成部６、給紙部１１、転写部１２、定着部１３、排紙部１４及び電源装置１５等の構成要素に接続されている。制御装置１６は、制御部１７が記憶部１８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、制御装置１６に接続された各構成要素を制御する。

例えば、制御装置１６は、電気的に負荷のかかるプリンター１の構成要素である負荷部２１（例えば、露光部５や画像形成部６等）へ電力を供給するように電源装置１５を制御する。なお、プリンター１は、通常モードや省電力モード等の何れかの動作モードで動作するので、制御装置１６は、動作モードに応じて異なる電力を供給するように電源装置１５を制御するとよい。プリンター１は、電源オフやスリープ等の場合には、省電力モードで動作して消費電力を抑制し、印刷（画像形成動作）を実行する場合には、省電力モードから通常モードに切り換えて動作する。即ち、制御装置１６は、省電力モードの場合、通常モードよりも小さい電力を供給するように電源装置１５を制御する。

また、制御装置１６は、プリンター１が印刷動作を実行するように、各構成要素を制御する。次に、プリンター１の印刷動作について説明する。

プリンター１に印刷開始が指示されると、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３を参照しながら説明する。図３に示すように、電源装置１５は、商用電源等の交流電源２０に接続されていて、交流電源２０から交流の入力電力Ｗ_ｉｎを供給される。交流の入力電力Ｗｉｎは、入力電圧Ｖ０（例えば、１００Ｖ）を有する。また、電源装置１５は、負荷部２１に接続されていて、交流電源２０からの入力電力Ｗ_ｉｎに基づいて、直流の出力電力（後述の第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１又は第２出力電力Ｗ_ｏｕｔ２）を負荷部２１へ供給する。

電源装置１５は、変換効率の異なる第１電源部２２及び第２電源部２３と、第１切換部２４と、第２切換部２５とを備える。第１電源部２２及び第２電源部２３は、交流電源２０と負荷部２１との間で並列に接続されている。第１切換部２４は、第１電源部２２と負荷部２１との間に接続されていて、第２切換部２５は、第２電源部２３と負荷部２１との間に接続されている。

第１電源部２２には、交流電源２０から交流の入力電力Ｗ_ｉｎが入力され、第１電源部２２は、この入力電力Ｗ_ｉｎを、比較的大きい直流の第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１（例えば、５０Ｗ）に変換するように構成される。即ち、第１電源部２２は、大容量の電源部であり、負荷部２１での消費電力が比較的大きい場合（重負荷時）に、高い変換効率で動作して第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１を生成する。第１電源部２２は、第１電圧変換部２６と、第２電圧変換部２７とを備え、第１電圧変換部２６及び第２電圧変換部２７は相互に直列に接続されている。

第１電圧変換部２６は、ＡＣ−ＤＣコンバーターであり、トランス方式及びスイッチング方式の何れを適用してもよい。第１電圧変換部２６は、交流電源２０に接続されていて、第１電圧変換部２６には、交流電源２０から交流の入力電力Ｗ_ｉｎが入力される。第１電圧変換部２６は、この入力電力Ｗ_ｉｎを、比較的高い第１直流電圧Ｖ１（例えば、２４Ｖ）を有する直流の中間電力Ｗ_ｍｉｄに変換し、この中間電力Ｗ_ｍｉｄを第２電圧変換部２７へ出力する。

第２電圧変換部２７は、ＤＣ−ＤＣコンバーターであり、例えば、ＭＯＳＦＥＴやトランジスタ等のスイッチング素子（図示せず）を内部に備えたスイッチングレギュレーター等で構成される。第２電圧変換部２７は、スイッチング素子のオン／オフを所定のスイッチング周波数で切り換えることで出力電圧（後述の第２直流電圧Ｖ２）を調整する。これにより、第２電圧変換部２７は、第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１の電圧調整を行う。

第２電圧変換部２７には、第１電圧変換部２６から直流の中間電力Ｗ_ｍｉｄが入力される。第２電圧変換部２７は、この中間電力Ｗ_ｍｉｄの電圧を第１直流電圧Ｖ１よりも低い第２直流電圧Ｖ２（例えば、５Ｖ）に降圧して、中間電力Ｗ_ｍｉｄを、この第２直流電圧Ｖ２を有する第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１に変換する。また、第２電圧変換部２７は、第１切換部２４に接続されていて、この第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１を第１切換部２４へ出力する。

また、第２電圧変換部２７は、図４に示すように、第２電圧変換部２７のＤＣ−ＤＣコンバーターを制御する制御ＩＣ３０（第１制御ＩＣ）と、第２電圧変換部２７のスイッチング周波数が所定の周波数閾値未満であるか否かを示すリモート信号Ｓ１を生成するリモート信号生成部３１とを備える。第２電圧変換部２７は、リモート信号生成部３１で生成したリモート信号Ｓ１を第２切換部２５へ出力する。

制御ＩＣ３０は、スイッチノード３０ａを備え、スイッチノード３０ａを介して、第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１の電圧調整に係るスイッチング周波数を示すスイッチ信号ＳＷを出力する。

リモート信号生成部３１は、図４に示すように、周波数−電圧変換部３２と、コンパレーター３３とを備える。

周波数−電圧変換部３２は、制御ＩＣ３０のスイッチノード３０ａに接続されていて、周波数−電圧変換部３２には、制御ＩＣ３０からスイッチノード３０ａを介して出力されるスイッチ信号ＳＷが入力される。周波数−電圧変換部３２は、このスイッチ信号ＳＷの示すスイッチング周波数を直流の電圧（周波数電圧Ｖ_ｆｖｏ、例えば、０．１〜３．３Ｖ）に変換して出力する。

コンパレーター３３は、２つの入力端子と１つの出力端子とを備え、一方の入力端子には、周波数電圧Ｖ_ｆｖｏ（例えば、０．１〜３．３Ｖ）が入力され、他方の入力端子には、周波数閾値に対応する基準電圧Ｖ_ｔｈが入力される。コンパレーター３３は、周波数電圧Ｖ_ｆｖｏと基準電圧Ｖ_ｔｈとを比較し、その比較結果を示す比較電圧Ｖ_ｃｏｍｐを出力する。例えば、コンパレーター３３は、周波数電圧Ｖ_ｆｖｏが基準電圧Ｖ_ｔｈ未満である場合、オンを示す比較電圧Ｖ_ｃｏｍｐをリモート信号Ｓ１として第２切換部２５へ出力する。一方、コンパレーター３３は、周波数電圧Ｖ_ｆｖｏが基準電圧Ｖ_ｔｈ以上である場合、オフを示す比較電圧Ｖ_ｃｏｍｐをリモート信号Ｓ１として第２切換部２５へ出力する。リモート信号Ｓ１のオン／オフに従って、第２切換部２５のオン／オフが切り換えられる。

例えば、第２電圧変換部２７の特性（スイッチング周波数特性）と、第２切換部２５のオン／オフ特性との関係を図５に示す。

図５の第１象限は、第２電圧変換部２７を構成するＤＣ−ＤＣコンバーターの特性として、第２電圧変換部２７から負荷部２１へ流れる電流Ｉ_ｏｕｔ（第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１の電流）とスイッチング周波数との関係を示す。電流Ｉ_ｏｕｔはｘ軸に示し、スイッチング周波数はｙ軸に示す。なお、電源装置１５は、電流Ｉ_ｏｕｔが閾値Ｉ_ｔｈ以上の場合、第２電圧変換部２７からの第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１を負荷部２１へ供給する。また、電源装置１５は、電流Ｉ_ｏｕｔが閾値Ｉ_ｔｈ未満の場合、第２切換部２５をオンにして、第３電圧変換部２８からの第２出力電力Ｗ_ｏｕｔ２を負荷部２１へ供給する。

図５の第２象限は、周波数−電圧変換部３２で変換されるスイッチング周波数と周波数電圧Ｖ_ｆｖｏとの関係を示す。ｙ軸のスイッチング周波数に対して、周波数電圧Ｖ_ｆｖｏはｘ軸に示す。

図５の第３象限は、コンパレーター３３で比較される周波数電圧Ｖ_ｆｖｏ及び基準電圧Ｖ_ｔｈと比較電圧Ｖ_ｃｏｍｐとの関係を示す。ｘ軸の周波数電圧Ｖ_ｆｖｏに対して、比較電圧Ｖ_ｃｏｍｐはｙ軸に示す。

そして、図５の第４象限は、第２切換部２５のオン／オフ特性として、第１象限に示される電流Ｉ_ｏｕｔ及び閾値Ｉ_ｔｈと、第３象限に示される比較電圧Ｖ_ｃｏｍｐ、即ち、第２切換部２５のオン／オフの関係を示す。第４象限によれば、電流Ｉ_ｏｕｔが閾値Ｉ_ｔｈ以上の場合に第２切換部２５がオフになる一方、電流Ｉ_ｏｕｔが閾値Ｉ_ｔｈ未満の場合に第２切換部２５がオンになるような関係が確立している。

第２電源部２３には、交流電源２０から交流の入力電力Ｗ_ｉｎが入力され、第２電源部２３は、この入力電力Ｗ_ｉｎを、第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１よりも小さい直流の第２出力電力Ｗ_ｏｕｔ２（例えば、５Ｗ）に変換するように構成される。即ち、第２電源部２３は、小容量の電源部であり、負荷部２１での消費電力が比較的小さい場合（軽負荷時）に、高い変換効率で動作して第２出力電力Ｗ_ｏｕｔ２を生成する。即ち、軽負荷時には、第２電源部２３の変換効率が、第１電源部２２よりも高い。第２電源部２３は、第３電圧変換部２８を備える。

第３電圧変換部２８は、ＡＣ−ＤＣコンバーターであり、トランス方式及びスイッチング方式の何れを適用してもよい。第３電圧変換部２８は、交流電源２０に接続されていて、第３電圧変換部２８には、交流電源２０から交流の入力電力Ｗ_ｉｎが入力される。第３電圧変換部２８は、この入力電力Ｗ_ｉｎを、第１直流電圧Ｖ１よりも低い直流の第３直流電圧Ｖ３（例えば、５Ｖ）を有する第２出力電力Ｗ_ｏｕｔ２に変換する。第３電圧変換部２８は、第２切換部２５に接続されていて、この第２出力電力Ｗ_ｏｕｔ２を第２切換部２５へ出力する。

また、第３電圧変換部２８は、過電流検出機能を有していて、第３電圧変換部２８に流れる過電流を検出し、この過電流の有無を示す過電流検出信号Ｓ２を、第１切換部２４へ出力する。

例えば、第３電圧変換部２８は、図６に示すように、一次コイル３５ａと二次コイル３５ｂとからなるトランス３５を備えていて、一次コイル３５ａ側で入力電力Ｗ_ｉｎが入力される一次側回路３６と、二次コイル３５ｂ側で第２出力電力Ｗ_ｏｕｔ２を出力する二次側回路３７とに分けられる。なお、一次側回路３６と二次側回路３７とは絶縁されている。

一次側回路３６は、発光ダイオード等の発光素子３８ａを備え、二次側回路３７は、フォトトランジスタ等の受光素子３８ｂを備え、発光素子３８ａ及び受光素子３８ｂは、フォトカプラ３８を構成する。

また、一次側回路３６は、第３電圧変換部２８のＡＣ−ＤＣコンバーターを制御する制御ＩＣ３９（第２制御ＩＣ）を備え、制御ＩＣ３９は、過電流検出機能を有する。制御ＩＣ３９は、一次コイル３５ａに接続されたトランジスタ４０のゲートにパルス電圧を出力するＯＵＴ端子や、一次コイル３５ａに流れる電流が入力されるＣＳ端子を備え、ＣＳ端子に過電流が入力される場合、トランジスタ４０をオフにする。

制御ＩＣ３９のＣＳ端子は、フォトカプラ３８の発光素子３８ａに接続されていて、ＣＳ端子に過電流が入力される場合のみ、発光素子３８ａが受光素子３８ｂへと光を伝達して受光素子３８ｂをオンにする。このように、一次コイル３５ａの過電流検出結果は、制御ＩＣ３９からフォトカプラ３８を介して一次側回路３６から二次側回路３７へ伝達される。

そして、フォトカプラ３８の受光素子３８ｂは、一次コイル３５ａで過電流が生じる場合にオンの過電流検出信号Ｓ２を出力する一方、一次コイル３５ａで過電流が生じていない場合にオフの過電流検出信号Ｓ２を出力する。そして、第３電圧変換部２８の二次側回路３７は、過電流検出信号Ｓ２を第１切換部２４へ出力する。

第１切換部２４は、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子で構成される。第１切換部２４は、第２電源部２３の第３電圧変換部２８から出力される過電流検出信号Ｓ２（第３電圧変換部２８の過電流の有無）によって制御されてオン／オフを切り換え、第１電源部２２と負荷部２１との導通及び遮断を切り換える。

例えば、第１切換部２４は、第３電圧変換部２８に過電流が流れている場合（過電流検出信号Ｓ２がオンの場合）、オン状態になって第１電源部２２と負荷部２１とを導通し、これにより第１電源部２２から負荷部２１への第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１の供給を行う。一方、第１切換部２４は、第３電圧変換部２８に過電流が流れていない場合（過電流検出信号Ｓ２がオフの場合）、オフ状態になって第１電源部２２と負荷部２１とを遮断し、これにより第１電源部２２から負荷部２１への第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１の供給を遮断する。

第２切換部２５は、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子で構成される。第２切換部２５は、第１電源部２２の第２電圧変換部２７から出力されるリモート信号Ｓ１（第２電圧変換部２７のスイッチング周波数）によって制御されてオン／オフを切り換え、第２電源部２３と負荷部２１との導通及び遮断を切り換える。

例えば、第２切換部２５は、スイッチング周波数が所定の周波数閾値（例えば、５００ｋＨｚ）未満である場合（リモート信号Ｓ１がオンの場合）、オン状態になって第２電源部２３と負荷部２１とを導通し、これにより第２電源部２３から負荷部２１への第２出力電力Ｗ_ｏｕｔ２の供給を行う。一方、第２切換部２５は、スイッチング周波数が周波数閾値以上である場合（リモート信号Ｓ１がオフの場合）、オフ状態になって第２電源部２３と負荷部２１とを遮断し、これにより第２電源部２３から負荷部２１への第２出力電力Ｗ_ｏｕｔ２の供給を遮断する。

上記のような構成により、プリンター１が印刷動作の実行時（通常モード）に、負荷部２１の消費電力が増加する場合には、第２電源部２３に流れる電流が増加すると、第３電圧変換部２８に過電流が流れる。そして、第３電圧変換部２８の過電流検出信号Ｓ２がオンになり、この過電流検出信号Ｓ２に基づいて第１切換部２４をオンにすることで、第１電源部２２から負荷部２１へ第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１を供給する。なお、この場合、第１電源部２２から流れる電流（第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１）を増加させるために第２電圧変換部２７の制御ＩＣ３０がスイッチング周波数を高くするので、スイッチング周波数が周波数閾値以上になる。そして、第２電圧変換部２７のリモート信号Ｓ１がオフになり、このリモート信号Ｓ１に基づいて第２切換部２５をオフにすることで、第２電源部２３から負荷部２１への第２出力電力Ｗ_ｏｕｔ２の供給が遮断される。

一方、プリンター１がスリープ等の場合（省電力モード）に、負荷部２１の消費電力が減少する場合には、第１電源部２２から流れる電流（第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１）が減少すると、第２電圧変換部２７の制御ＩＣ３０がスイッチング周波数を低くするので、スイッチング周波数が周波数閾値未満になる。そして、第２電圧変換部２７のリモート信号Ｓ１がオンになり、このリモート信号Ｓ１に基づいて第２切換部２５をオンにすることで、第２電源部２３から負荷部２１へ第２出力電力Ｗ_ｏｕｔ２を供給する。なお、この場合、第２電源部２３から流れる電流が減少するために第３電圧変換部２８に過電流が流れなくなる。そして、第３電圧変換部２８の過電流検出信号Ｓ２がオフになり、この過電流検出信号Ｓ２に基づいて第１切換部２４をオフにすることで、第１電源部２２から負荷部２１への第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１の供給が遮断される。

なお、電源装置１５は、第１切換部２４をオンにすると第２切換部２５をオフにし、また、第２切換部２５をオンにすると第１切換部２４をオフにすることが望ましいが、第１切換部２４及び第２切換部２５を同時に切り換える必要はない。即ち、第１切換部２４（又は第２切換部２５）がオンで、第２切換部２５（又は第１切換部２４）がオフである状態から、第１切換部２４（又は第２切換部２５）をオフにする場合には、先ず、第２切換部２５（又は第１切換部２４）をオンに切り換える。そして、第１切換部２４及び第２切換部２５の両方がオンとなった後、第１切換部２４（又は第２切換部２５）をオフに切り換える。これにより、第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１及び第２出力電力Ｗ_ｏｕｔ２の少なくとも一方が、常に負荷部２１へ供給されるため、プリンター１が動作不能になることを回避することができる。

本実施形態によれば、上述のように、プリンター１（画像形成装置）の電源装置１５は、入力電力Ｗ_ｉｎを第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１に変換する第１電源部２２と、低負荷時に第１電源部２２よりも高い変換効率で、入力電力Ｗ_ｉｎを第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１よりも小さい第２出力電力Ｗ_ｏｕｔ２に変換する第２電源部２３と、第１電源部２２と電力供給先である負荷部２１との間に設けられ、第２電源部２３に流れる過電流の有無に基づいて、第１電源部２２から負荷部２１への第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１の供給及び遮断を切り換える第１切換部２４と、第２電源部２３と負荷部２１との間に設けられ、第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１の電圧調整に係るスイッチング周波数に基づいて、第２電源部２３から負荷部２１への第２出力電力Ｗ_ｏｕｔ２の供給及び遮断を切り換える第２切換部２５と、を備える。そして、電源装置１５は、第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１及び第２出力電力Ｗ_ｏｕｔ２の少なくとも一方を負荷部２１へ供給するように第１切換部２４及び第２切換部２５を制御する。

これにより、変換効率の異なる第１電源部２２及び第２電源部２３を切り換える際に、第１電源部２２及び第２電源部２３から取得可能な情報を用いるため、負荷部２１にかかる電流や電圧を検出する検出機器を備える必要がない。そのため、検出機器を備えることによる電圧降下や熱エネルギーへの変換ロスが生じることなく、電源部を適切に切り換えることが可能となる。また、検出機器が不要であるため、コストを削減し、構成を簡易化及び小型化することが可能となる。

本実施形態の第１電源部２２は、交流の入力電力Ｗ_ｉｎが有する入力電圧Ｖ０を所定の第１直流電圧Ｖ１に変換する第１電圧変換部２６と、第１直流電圧Ｖ１を降圧してこの第１直流電圧Ｖ１よりも低い第２直流電圧Ｖ２に変換する第２電圧変換部２７と、を備える。第２電圧変換部２７は、第２直流電圧Ｖ２を有する第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１を出力しつつ、スイッチング周波数を示すスイッチ信号ＳＷを出力する。第２切換部２５は、スイッチ信号ＳＷのスイッチング周波数に基づいて、スイッチング周波数が所定の周波数閾値未満である場合、第２出力電力Ｗ_ｏｕｔ２の供給を行う一方、スイッチング周波数が周波数閾値以上である場合、第２出力電力Ｗ_ｏｕｔ２の供給を遮断する。

これにより、第２電圧変換部２７が予め備えているスイッチング周波数の出力という機能を利用することで、他の機器を備えることなく、第２切換部２５を制御することが可能となる。また、第２切換部２５を制御する他の機器が不要であるため、コストを削減し、構成を簡易化及び小型化することが可能となる。

例えば、第２電圧変換部２７は、スイッチ信号ＳＷを出力する制御ＩＣ３０を備えたＤＣ／ＤＣコンバーターで構成され、電源装置１５は、スイッチ信号ＳＷのスイッチング周波数を周波数電圧Ｖ_ｆｖｏに変換し、周波数電圧Ｖ_ｆｖｏを所定の基準電圧Ｖ_ｔｈと比較することでスイッチング周波数が周波数閾値未満であるか否かを判定する。

これにより、第２電圧変換部２７が予め備えた制御ＩＣ３０を利用することで、簡易な手法によって第２切換部２５を制御することが可能となる。

また、本実施形態の第２電源部２３は、交流の入力電力Ｗ_ｉｎが有する入力電圧Ｖ０を第１直流電圧Ｖ１よりも低い第３直流電圧Ｖ３に変換する第３電圧変換部２８を備え、第３電圧変換部２８は、第３直流電圧Ｖ３を有する第２出力電力Ｗ_ｏｕｔ２を出力しつつ、第２電源部２３に流れる過電流の有無を検出して過電流検出信号Ｓ２を出力する。第１切換部２４は、過電流検出信号Ｓ２に基づいて、第２電源部２３に過電流が流れている場合、第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１の供給を行う一方、第２電源部２３に過電流が流れていない場合、第１出力電力Ｗ_ｏｕｔ１の供給を遮断する。

これにより、第３電圧変換部２８が予め備えている過電流検出機能を利用することで、他の機器を備えることなく、第１切換部２４を制御することが可能となる。また、第１切換部２４を制御する他の機器が不要であるため、コストを削減し、構成を簡易化及び小型化することが可能となる。

例えば、第３電圧変換部２８は、過電流検出機能を有する制御ＩＣ３９を備えたＡＣ／ＤＣコンバーターで構成され、制御ＩＣ３９から伝達される過電流検出結果に基づいて過電流検出信号Ｓ２を出力する。

これにより、第３電圧変換部２８が予め備えた制御ＩＣ３９を利用することで、簡易な手法によって第１切換部２４を制御することが可能となる。

なお、上記した実施形態では、第３電圧変換部２８における過電流検出結果に基づいて第１切換部２４を制御する例を説明したが、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、上記した第２切換部２５の制御と同様に、電源装置１５は、第３電圧変換部２８のスイッチング周波数に基づいて第１切換部２４を切り換えるように制御してもよい。

また、上記した実施形態では、第２電圧変換部２７がリモート信号生成部３１を備える例を説明したが、本発明はこの例に限定されず、第２電圧変換部２７の制御ＩＣ３０が、リモート信号生成部３１と同等の回路又はプログラムを備えてもよく、あるいは、第２電圧変換部２７以外の構成要素がリモート信号生成部３１を備えてもよい。

本実施形態では、モノクロのプリンター１の電源装置１５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の電源装置に本発明の構成を適用することも可能である。また、他の異なる実施形態では、画像形成装置以外の他の電子機器の電源装置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）
６ 画像形成部
１５ 電源装置
１６ 制御装置
２０ 交流電源
２１ 負荷部
２２ 第１電源部
２３ 第２電源部
２４ 第１切換部
２５ 第２切換部
２６ 第１電圧変換部
２７ 第２電圧変換部
２８ 第３電圧変換部
３０ 制御ＩＣ
３１ リモート信号生成部
３９ 制御ＩＣ

Claims (6)

1. 入力電力を第１出力電力に変換する第１電源部と、
   低負荷時に前記第１電源部よりも高い変換効率で、前記入力電力を前記第１出力電力よりも小さい第２出力電力に変換する第２電源部と、
   前記第１電源部と電力供給先である負荷部との間に設けられ、前記第２電源部に流れる過電流の有無に基づいて、前記第１電源部から前記負荷部への前記第１出力電力の供給及び遮断を切り換える第１切換部と、
   前記第２電源部と前記負荷部との間に設けられ、前記第１出力電力の電圧調整に係るスイッチング周波数に基づいて、前記第２電源部から前記負荷部への前記第２出力電力の供給及び遮断を切り換える第２切換部と、を備え、
   前記第１出力電力及び前記第２出力電力の少なくとも一方を前記負荷部へ供給するように前記第１切換部及び前記第２切換部を制御することを特徴とする電源装置。
2. 前記第１電源部は、
   交流の前記入力電力が有する入力電圧を所定の第１直流電圧に変換する第１電圧変換部と、
   前記第１直流電圧を降圧して該第１直流電圧よりも低い第２直流電圧に変換する第２電圧変換部と、を備え、
   前記第２電圧変換部は、前記第２直流電圧を有する前記第１出力電力を出力しつつ、前記スイッチング周波数を示すスイッチ信号を出力し、
   前記第２切換部は、前記スイッチ信号の前記スイッチング周波数に基づいて、前記スイッチング周波数が所定の周波数閾値未満である場合、前記第２出力電力の供給を行う一方、前記スイッチング周波数が前記周波数閾値以上である場合、前記第２出力電力の供給を遮断することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記第２電圧変換部は、前記スイッチ信号を出力する第１制御ＩＣを備えたＤＣ／ＤＣコンバーターで構成され、
   前記スイッチ信号の前記スイッチング周波数を周波数電圧に変換し、前記周波数電圧を所定の基準電圧と比較することで前記スイッチング周波数が前記周波数閾値未満であるか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
4. 前記第２電源部は、交流の前記入力電力が有する入力電圧を前記第１直流電圧よりも低い第３直流電圧に変換する第３電圧変換部を備え、
   前記第３電圧変換部は、前記第３直流電圧を有する前記第２出力電力を出力しつつ、前記第２電源部に流れる過電流の有無を検出して過電流検出信号を出力し、
   前記第１切換部は、前記過電流検出信号に基づいて、前記第２電源部に過電流が流れている場合、前記第１出力電力の供給を行う一方、前記第２電源部に過電流が流れていない場合、前記第１出力電力の供給を遮断することを特徴とする請求項２又は３に記載の電源装置。
5. 前記第３電圧変換部は、過電流検出機能を有する第２制御ＩＣを備えたＡＣ／ＤＣコンバーターで構成され、前記第２制御ＩＣから伝達される過電流検出結果に基づいて前記過電流検出信号を出力することを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
6. 請求項１ないし５の何れか１項に記載の電源装置と、
   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画像形成装置。
   

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