JP3833546B2 - 画像形成装置における電源装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機などとして実現される画像形成装置における電源装置の省電力化に関し、特に前記画像形成装置としては、画像形成を行う基本構成である装置本体に、プリンタとしての連動やファクシミリ受信装置としての機能を実現するために、ネットワークに関連するオプション装置が追加可能な構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記画像形成装置においては、従来から、一定時間に亘って外部から操作が行われない場合に、自動的に消費電力を最小に抑制する待機モードに移行する機能が備えられている。このような装置では、動作モードから待機モードに移行する際に、制御部のＣＰＵの判断によって、該ＣＰＵ自体が動作を停止し、前記通常モードへの復帰に必要な予め定める一部の回路のみを動作させておくことで消費電力を抑制している。
【０００３】
一方、電源回路の消費電力も前記ＣＰＵと同様に大きく、該電源回路の消費電力を抑制する手法として、たとえば特開２００１−２８２０５９号公報には、主電源回路と副電源回路との２つの電源回路を備え、前記主電源回路から電力が供給され、装置全体の動作を制御する制御部が、待機モードに移行する際には、前記主電源回路をＯＮ／ＯＦＦする切替回路を介して前記主電源回路の動作を停止させた後該制御部自体の動作を停止し、復帰操作が行われると、前記切替回路は主電源回路を再起動することが記載されている。
【０００４】
また、特開２０００−２２８８７３号公報には、機器の待機状態には、主スイッチング素子を間欠発振させるスイッチング電源回路が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、何れの従来技術でも、通常動作モードと待機モードとで電源回路の消費電力を切換えているだけである。一方、画像形成装置は高機能化が進み、パーソナルコンピュータやワークステーションなどに連動したプリンタとして使用されたり、ファクシミリ受信装置として使用されたりすることが可能なように、そのようなネットワーク機能を実現するオプション装置が追加可能な構成も現れている。
【０００６】
このようなネットワークに関連するオプション装置は、画像形成を行う装置本体が完全に動作を停止していてもよいのに対して、ネットワークからの送信に常時待機しておく必要があり、また受信したデータを、装置本体が立上がり、画像形成が終了するまでの期間保持する必要があるので、待機時においても通常動作時と略等しい電力を消費する。したがって、このようなネットワークに関連するオプション装置が追加可能な構成に上述の従来技術を適用すると、追加される可能性のある総てのオプション装置に充分な電力を供給可能なように構成され、省電力化の効果が充分でないケースが生じるという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、オプション装置が装着可能な画像形成装置において、待機時における電源の消費電力を一層低下させることができる電源装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像形成装置における電源装置は、装置本体にネットワークに関連するオプション装置が追加可能な画像形成装置における電源装置において、前記装置本体の動作時に電源を供給する第１の電源手段と、前記装置本体の待機時に、予め定める一部の回路に、前記第１の電源手段に代わって電源を供給する第２の電源手段と、前記オプション装置の装着状態を検知し、該オプション装置が装着されていない場合には、装着されている場合に比べて、前記第２の電源手段に、その出力電圧を低下させる電源制御手段とを含むことを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、複写機などとして実現される画像形成装置において、画像形成を行う基本構成である装置本体には、通常動作時には第１の電源手段（メイン電源）から電源が供給されるのに対して、スリープモードなどの待機時には、該装置本体は完全に動作を停止していてもよいので、省電力化のために、前記第１の電源手段が停止し、前記動作状態へと復帰するために必要となる予め定める一部の回路のみに、該第１の電源手段に代わって、第２の電源手段（サブ電源）から電源が供給されるようにする。
【００１０】
このとき、前記装置本体に、プリンタとしての連動やファクシミリ受信装置としての機能を実現するために、ネットワークに関連するオプション装置が追加される場合、該オプション装置はネットワークからの送信に常時待機しておく必要があり、また受信したデータを、装置本体が立上がり、画像形成が終了するまでの期間保持する必要があるので、電源制御手段は、前記第２の電源手段に、そのオプション装置の待機に必要な電圧を出力させる。これに対して、前記オプション装置が装着されていない（無負荷）場合には、前記電源制御手段は、前記の装着されている場合に比べて、前記第２の電源手段に、その出力電圧を低下させる。
【００１１】
したがって、前記待機時において電源自体の消費電力を低下させ、一層の省電力化を実現することができる。
【００１２】
また、本発明の画像形成装置における電源装置では、前記電源制御手段は、前記第２の電源手段を間欠発振させることで出力電圧を低下させることを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、間欠発振させることで、さらに第２の電源手段の効率が改善され、より一層の省電力化を実現することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について、図１〜図３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００１５】
図１は、本発明の実施の一形態の画像形成装置における電源装置１の電気的構成を示すブロック図である。前記画像形成装置は、スキャナおよびプリンタを備える複写機として実現され、それらの画像形成部には、通常動作モード時においてメイン電源回路２から電源供給が行われ、待機モード時には前記電源供給が行われず、動作を停止している。この電源装置１は、大略的に、前記メイン電源回路２とサブ電源回路３と、装置全体の制御を行うＣＰＵ４とを備えて構成されている。
【００１６】
前記ＣＰＵ４は、一定時間に亘って画像形成やユーザ操作が行われないことを検出すると、前記サブ電源回路３のスイッチング制御ＩＣ１０に起動信号を出力して該サブ電源回路３の動作を開始させ、さらに前記メイン電源回路２にスリープ信号を出力して該メイン電源回路２の動作を停止させた後、自己の動作を停止し、前記待機モードに移行する。後述するようにしてメイン電源回路２が再起動されると、該メイン電源回路２からの電源供給でＣＰＵ４も再起動し、画像形成に備える。
【００１７】
前記サブ電源回路３は、本例ではスイッチング方式の電源回路であり、商用電源１１からの商用交流は、ダイオードブリッジ１２および平滑コンデンサＣ１に入力されて整流・平滑化される。こうして直流電源となる前記平滑コンデンサＣ１には並列に、変圧器Ｎの１次巻線Ｎ１と、主スイッチング素子Ｑとの直列回路が接続されている。前記主スイッチング素子Ｑは、たとえばバイポーラトランジスタや電界効果型トランジスタなどで実現され、この図１の例では、電界効果型トランジスタで示している。前記主スイッチング素子Ｑは、前記スイッチング制御ＩＣ１０によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００１８】
前記主スイッチング素子ＱがＯＮして前記１次巻線Ｎ１に励磁電流が流れると、変圧器Ｎの２次巻線Ｎ２に電圧が誘起され、その電圧はダイオードＤ１および平滑コンデンサＣ２で平滑化された後、電源電圧Ｖｃｃとして出力される。その電源電圧Ｖｃｃは、前記再起動のために必要となるメイン電源起動回路１３に供給されるとともに、ダイオードＤ２を介して、必要に応じて追加装着される１または複数のオプションボード（図１では参照符Ｂ１，Ｂ２の２つとしている）に供給される。
【００１９】
図１では、オプションボードＢ１はファクシミリ受信装置としての機能を実現するためのボードであり、オプションボードＢ２はプリンタとしての連動を実現するためのボードである。したがって、これらのオプションボードＢ１，Ｂ２は、ネットワークに関連するものであり、ネットワークからの送信に常時待機しておく必要があり、また受信したデータを、装置本体が立上がり、画像形成が終了するまでの期間保持する必要があるので、前記待機モードにおいても通常動作している必要がある。通常動作モード時には、これらのオプションボードＢ１，Ｂ２には、ダイオードＤ３を介して、前記メイン電源回路２から電源供給が行われる。
【００２０】
前記電源電圧Ｖｃｃの電源ライン間には、フォトカプラＰＣの発光ダイオードＤ４と、トランジスタＴＲ１と、ツェナダイオードＺＤとの直列回路が接続されるとともに、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路が接続される。トランジスタＴＲ１のコレクタ−ベース間には、起動抵抗Ｒ３が介在されている。前記分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２によって分圧された前記電源電圧Ｖｃｃのフィードバック値Ｖｒｅｆは、前記トランジスタＴＲ１のベースに入力される。したがって、前記電源電圧Ｖｃｃが立上がると起動抵抗Ｒ３によってトランジスタＴＲ１がＯＮしてフォトカプラＰＣの発光ダイオードＤ４が点灯し、その後前記フィードバック値Ｖｒｅｆ、したがって電源電圧Ｖｃｃのレベルに対応した輝度で発光ダイオードＤ４が点灯する。
【００２１】
これに対して、１次側では、変圧器Ｎの補助巻線Ｎ３に誘起された電圧は、ダイオードＤ５および平滑コンデンサＣ３で平滑化されて制御電源となっており、その出力電圧は、前記スイッチング制御ＩＣ１０に与えられるとともに、電流制限抵抗Ｒ４および前記フォトカプラＰＣのフォトトランジスタＴＲ２を介してコンデンサＣ４を充電する。コンデンサＣ４の充電電圧は抵抗Ｒ５を介して前記スイッチング制御ＩＣ１０に入力される。
【００２２】
したがって、前記電源電圧Ｖｃｃのレベルに対応した輝度で発光ダイオードＤ４が点灯すると、コンデンサＣ４の充電電流ＩＣＡも前記電源電圧Ｖｃｃのレベルに対応し、これに応答してスイッチング制御ＩＣ１０は主スイッチング素子Ｑのデューティを制御し、２次側電圧が一定となるように制御される定電圧動作が行われる。
【００２３】
上述のように構成される電源装置１において、注目すべきは、本発明では、待機モード時において、前記オプションボードＢ１，Ｂ２が装着されているか否かに対応して、前記電源電圧Ｖｃｃが変化されることである。このため、オプションボードＢ１，Ｂ２には、電源制御手段である検知抵抗ＯＰ１，ＯＰ２がそれぞれ設けられ、これらの検知抵抗ＯＰ１，ＯＰ２は、オプションボードＢ１，Ｂ２が装置本体の規定のスロットに装着されると、前記分圧抵抗Ｒ２と並列に接続されるようになっている。
【００２４】
したがって、オプションボードＢ１，Ｂ２が装着されると、フィードバック値Ｖｒｅｆは低下し、発光ダイオードＤ４の輝度が低下し、コンデンサＣ４の充電電流ＩＣＡも低下しようとする。これに対して、スイッチング制御ＩＣ１０は、前述の定電圧動作によって主スイッチング素子Ｑのデューティを大きくし、前記フィードバック値Ｖｒｅｆを規定の電圧に維持しようとする。これによって、前記電源電圧ＶｃｃはオプションボードＢ１，Ｂ２が動作するのに必要な比較的高い電圧、たとえば５Ｖに安定化される。
【００２５】
一方、前記オプションボードＢ１，Ｂ２の未装着時には、フィードバック値Ｖｒｅｆは比較的高く、発光ダイオードＤ４の輝度も高く、コンデンサＣ４の充電電流ＩＣＡも大きくなろうとする。これに対して、スイッチング制御ＩＣ１０は、前述の定電圧動作によって主スイッチング素子Ｑを間欠発振させ、これによって前記電源電圧Ｖｃｃはメイン電源起動回路１３が動作するのに必要な最小限の電圧、たとえば３Ｖに安定化される。
【００２６】
また、オプションボードＢ１，Ｂ２でネットワークからデータを受信したときには、これらのオプションボードＢ１，Ｂ２からは起動信号が出力され、その起動信号はＯＲ回路１４を介して前記メイン電源起動回路１３に与えられる。さらに、前記メイン電源起動回路１３には、スイッチＳＷおよびプルアップ抵抗Ｒ６を介して前記電源電圧Ｖｃｃが与えられるようになっており、プリントスイッチなどで実現される前記スイッチＳＷへのユーザ操作によって該スイッチＳＷがＯＮすると、前記電源電圧Ｖｃｃが起動信号として与えられるようになっている。
【００２７】
図２は、前記充電電流ＩＣＡと主スイッチング素子Ｑのスイッチング状態との関係を示すグラフである。前記オプションボードＢ１，Ｂ２が装着されて負荷が重く、発光ダイオードＤ４の輝度が低くなって充電電流ＩＣＡが小さくなる程、前述のように主スイッチング素子Ｑのデューティは大きくされ、前記充電電流ＩＣＡが２ｍＡ以下では、デューティは最大の８０％に固定され、規定の周波数で、２次側へ最大の電力供給を行う。一方、負荷が軽く、発光ダイオードＤ４の輝度が高くなって充電電流ＩＣＡが大きくなる程、前記デューティは小さくされ、その最小値は、前記充電電流ＩＣＡが１０ｍＡにおいて２０％である。
【００２８】
そして、前記充電電流ＩＣＡが、オプションボードＢ１，Ｂ２が装着されていないと確実に判定できるレベルである前記１０ｍＡ以上となると、前記規定の周波数、たとえば１００ｋＨｚでは電圧制御を行うことができず、たとえば２０ｋＨｚで前記間欠発振状態となる。なお、前記オプションボードＢ１，Ｂ２の装着の有無は、負荷の増減による前記電源電圧Ｖｃｃのフィードバック値から判定することができるけれども、本発明では、前記通常発振と間欠発振との切換えを確実に行うために、前記オプションボードＢ１，Ｂ２に前記検知抵抗ＯＰ１，ＯＰ２を設けている。
【００２９】
図３は、サブ電源回路３の出力電力と、電力変換効率との関係を示すグラフである。この図３の例では、オプションボードＢ１，Ｂ２に供給する電力を合わせて５Ｗとしている。前記オプションボードＢ１，Ｂ２が装着され、それらに５Ｗの電力を供給した場合には、７０％の効率を確保することができるのに対して、オプションボードＢ１，Ｂ２が装着されいない場合の消費電力は１Ｗ程度であり、前記電力変換効率は４０％にまで低下することが理解される。前記電力変換効率が低下するということは、変換すべき電力に対して、主スイッチング素子Ｑの熱損失など、無駄な電力の割合が大きいことを示している。
【００３０】
したがって、オプションボードＢ１，Ｂ２が未装着の場合には、サブ電源回路３の出力電圧Ｖｃｃを低下させることによって、待機時において電源自体の消費電力を低下させ、一層の省電力化を実現することができる。
【００３１】
また、前記出力電圧Ｖｃｃの低下を、間欠発振で行うことで、さらにサブ電源回路３の効率を改善し、より一層の省電力化を実現することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置における電源装置は、以上のように、複写機などとして実現される画像形成装置において、通常動作時には第１の電源手段（メイン電源）から電源供給を行い、待機時には、前記第１の電源手段に代わって、第２の電源手段（サブ電源）から電源供給を行うとともに、装置本体にネットワークに関連するオプション装置が追加されていない場合には、追加されている場合に比べて、前記第２の電源手段に、その出力電圧を低下させる。
【００３３】
それゆえ、前記待機時において電源自体の消費電力を低下させ、一層の省電力化を実現することができる。
【００３４】
また、本発明の画像形成装置における電源装置は、以上のように、前記第２の電源手段を間欠発振させることで出力電圧を低下させる。
【００３５】
それゆえ、さらに第２の電源手段の効率が改善され、より一層の省電力化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の画像形成装置における電源装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】スイッチング電源における１次側フィードバック電流と主スイッチング素子のスイッチング状態との関係を示すグラフである。
【図３】サブ電源回路の出力電力と、電力変換効率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 電源装置
２ メイン電源回路（第１の電源手段）
３ サブ電源回路（第２の電源手段）
４ ＣＰＵ８１０スイッチング制御ＩＣ
１１ 商用電源
１２ ダイオードブリッジ
１３ メイン電源起動回路
１４ ＯＲ回路
Ｂ１，Ｂ２ オプションボード（オプション装置）
Ｃ１〜Ｃ３ 平滑コンデンサ
Ｃ４ コンデンサ
Ｄ１〜Ｄ３，Ｄ５ ダイオード
Ｄ４ 発光ダイオード
Ｎ 変圧器
ＯＰ１，ＯＰ２ 検知抵抗（電源制御手段）
ＰＣ フォトカプラ
Ｑ 主スイッチング素子
Ｒ１，Ｒ２ 分圧抵抗
Ｒ３ 起動抵抗
Ｒ４ 電流制限抵抗
Ｒ５ 抵抗
Ｒ６ プルアップ抵抗
ＳＷ スイッチ
ＴＲ１ トランジスタ
ＴＲ２ フォトトランジスタ
ＺＤ ツェナダイオード

Claims (5)

1. 装置本体にネットワークに関連するオプション装置が追加可能な画像形成装置における電源装置において、
   前記装置本体の動作時に電源を供給する第１の電源手段と、前記装置本体の待機時に、予め定める一部の回路に、前記第１の電源手段に代わって電源を供給する第２の電源手段と、前記装置本体の待機時に、前記オプション装置の装着状態を検知し、該オプション装置が装着されていない場合には、装着されている場合に比べて、前記第２の電源手段に、その出力電圧を低下させる電源制御手段とを含むことを特徴とする画像形成装置における電源装置。
2. 前記電源制御手段は、前記第２の電源手段を間欠発振させることで出力電圧を低下させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置における電源装置。
3. 上記の予め定める一部の回路は、前記第１の電源手段を起動させるための起動回路であり、
   前記電源制御手段は、前記装置本体の待機時に、前記オプション装置の装着状態を検知し、該オプション装置が装着されていない場合に、前記第２の電源手段の出力電圧を前記起動回路が動作するのに必要な最小限の電圧まで低下させることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
4. 前記装置本体に前記オプション装置が装着された場合に、前記オプション装置に設けられている抵抗が並列接続されて回路の抵抗値を低下させる分圧抵抗を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
5. 前記装置本体に前記オプション装置が装着された場合に、前記オプション装置に設けられている抵抗が並列接続されて回路の抵抗値を低下させる分圧抵抗を備え、
   前記電源制御手段は、前記オプション装置が装着されずに前記回路の抵抗値が相対的に高くなることに基づいて、前記第２の電源手段を間欠発振させて出力電圧を低下させることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置における電源装置。

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