JP4300758B2 - Power supply device for image forming apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に関し、特に、画像形成装置における画像形成装置用電源装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
画像形成装置用電源装置は、商用のAC電圧を直流電圧に変換して装置内の各部に供給するものであり、一般に、制御部用の、例えば、5V直流電圧と、駆動部用の、例えば、24V直流電圧に変換して供給する。
【0003】
図1に従来の画像形成装置用電源装置の回路を示す。
2は1次整流・平滑回路、3は電源制御回路、4はトランス、5、6は2次整流・平滑回路、7は電圧検知回路、8はDC−DCコンバータ、9、10は平滑コンデンサである。
【0004】
商用交流電源1から供給された交流電圧は1次整流・平滑回路2で脈流に変換されトランスで電圧変換された後に、2次整流・平滑回路5、6により直流電圧に変換される。電圧検知回路7は2次整流・平滑回路5の第2DC電圧V2を検知して検知出力を電源制御回路3にフィードバックする。このフィードバック制御により、2次整流・平滑回路5、6の出力電圧が一定値に保持される。
【0005】
DC−DCコンバータ8は、2次整流・平滑回路6の出力電圧を電圧変換して第1DC電圧V1を出力する。第2DC電圧V2は、例えば、24Vであり、モータ、ソレノイド、ランプ等の駆動部の駆動電圧である。第1DC電圧V1は、例えば、5Vであり、制御部の駆動電圧である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
メインスイッチがオン状態の画像形成装置は、大きく分けて待機状態と作動状態とをとる。即ち、作動状態においては制御対象が異なることにより制御部が消費する電流の異なる状態があるとともに、待機状態においても省エネルギー状態と称される消費エネルギーの低い状態と比較的高い消費エネルギーの状態とがあるが、比較的大電流が供給される作動状態と、比較的小電流が供給される待機状態に大別される。
【0007】
ところで、制御部にDC電圧を供給するDC−DCコンバータは、一般に、最適状態において最高の変換効率を有し、最適状態以外では変換効率が低下する。
【0008】
従来の画像形成装置用電源装置では、制御部に対して固定した対応関係でDC−DCコンバータが接続され、制御部に駆動電圧を供給していた。このような構成では、高消費電力において最も高い変換効率となるようにDC−DCコンバータが設計されていた。
【0009】
このために、待機状態等の低消費電力状態においては、変換効率が低くなる設計となっていた。しかるに、画像形成装置のエネルギー消費で問題となるのは主として待機状態におけるエネルギー消費であり、前記した待機状態におけるDC−DCコンバータの変換効率の低下は、画像形成装置の省エネルギー化上問題となる。
【0010】
本発明は、従来の画像形成装置用電源装置における前記問題を解決することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記した本発明の目的は下記の発明により達成される。
【0012】
1. 状態に応じて消費する電流量が異なる負荷を有した画像形成装置において、
前記負荷に所定の第1DC電圧の出力を供給し、大出力電流においては高い変換効率を有するが、小出力電流においては変換効率が低い第1のDC−DCコンバータと、
前記負荷に所定の第1DC電圧の出力を供給し、小出力電流においては、第1のDC−DCコンバータより高い変換効率を有する第2のDC−DCコンバータと、
前記負荷への供給電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段の検知電流に基づいて変換効率の高い方のDC−DCコンバータを選択して前記負荷に接続する選択手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置用電源装置。
2. 状態に応じて消費する電流量が異なる負荷を有した画像形成装置において、
前記負荷に所定の第1DC電圧の出力を供給し、大出力電流においては高い変換効率を有するが、小出力電流においては変換効率が低い第1のDC−DCコンバータと、
前記負荷に所定の第1DC電圧の出力を供給し、小出力電流においては、第1のDC−DCコンバータより高い変換効率を有する第2のDC−DCコンバータと、
前記画像形成装置の作動モードの切換手段と、
前記切換手段からのモード信号に基づいて変換効率の高い方のDC−DCコンバータを選択して前記負荷に接続する選択手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置用電源装置。
3. 前記負荷は、画像形成装置の制御部であることを特徴とする前記1または2に記載の画像形成装置用電源装置。
4. 前記負荷の状態が、画像形成装置の作動状態と待機状態とであることを特徴とする前記1〜3のいずれか1項に記載の画像形成装置用電源装置。
5. 前記第1のDC−DCコンバータはPWM制御型DC−DCコンバータであり、前記第2のDC−DCコンバータはリニア制御型DC−DCコンバータであることを特徴とする前記1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置用電源装置。
6. 前記電流検知手段は、ピーク電流、または平均電流のいずれかを検知することを特徴とする前記1に記載の画像形成装置用電源装置。
7. トランスを有するDC電源を有し、前記第1と第2のDC−DCコンバータは、前記トランスの2次側に設けられた複数のタップに夫々接続されることを特徴とする前記1〜6のいずれか1項に記載の画像形成装置用電源装置。
8. 前記第1、第2のいずれかのDC−DCコンバータから前記制御部に第1DC電圧の出力を供給するとともに、前記画像形成装置の駆動部に所定の第2DC電圧の出力を供給することを特徴とする前記3〜7のいずれか1項に記載の画像形成装置用電源装置。
9. 前記1〜8のいずれか1項に記載の画像形成装置用電源装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【0023】
【発明の実施の形態】
(1)実施の形態1
図2は本発明の実施の形態1に係る画像形成装置用電源装置の回路図である。本実施の形態に係る画像形成装置用電源装置は、図1に示す従来の画像形成装置用電源装置と同様に、1次整流・平滑回路2、電源制御回路3、トランス4、2次整流・平滑回路5、6、電圧検知回路7及び平滑コンデンサ9、10を有する。
【0024】
図1の説明において説明したように、第2DC電圧V2は、例えば、24Vの出力であり、モータ、ソレノイド、ランプ等を含む画像形成装置の駆動部を駆動する出力である。第1DC電圧V1は、例えば、5Vの出力であり、CPUを初めとする各種IC、メモリ、その他の回路素子を有する画像形成装置の制御部を駆動する。DC−DCコンバータ8a、8bは図4に示すように、前記制御部を構成する各制御基板CRBに設けられ、図2における1次整流・平滑回路2、電源制御回路3、トランス4及び2次整流・平滑回路5、6からなるDC電源ESの出力を制御基板CRBに取り込んで制御基板CRBに設けたDC−DCコンバータ8a、8bにより電圧変換する構成とすることもできる。
【0025】
本実施の形態においては、第1DC電圧V1を出力するDC−DCコンバータとして、2個のDC−DCコンバータ8a、8bを設ける。これらのDC−DCコンバータ8a、8bは第1DC電圧V1を出力するものであり、これらコンバータの出力電流(負荷に供給される電流)を検知する電流検知手段11の検知信号に基づいて切換作動をする選択手段12により選択されて回路接続される。選択手段12は電流検知手段11の検知電流を入力し、検知電流が所定の閾値以上である場合には、DC−DCコンバータ8aを選択し、前記閾値未満である場合にはDC−DCコンバータ8bを選択して回路接続する。選択手段12はこのような制御において、サンプリング周期における検知電流のピーク値を検知電流として取り込むが、サンプリング周期内における平均電流を検知電流として取り込んでもよい。
【0026】
DC−DCコンバータ8aは、スイッチング型と称されるPWM制御により出力制御されるDC−DCコンバータ(以下PWM制御型DC−DCコンバータと言う)であり、DC−DCコンバータ8bは、3端子レギュレータで代表されるリニア制御型と称されるDC−DCコンバータ(以下リニア制御型DC−DCコンバータと言う)である。
【0027】
PWM制御型DC−DCコンバータとリニア制御型DC−DCコンバータは図3に示すような変換効率特性を有する。即ち、PWM制御型DC−DCコンバータは曲線Aで示す変換効率特性を有し、大出力電流において高い変換効率を有するが、小出力電流では急激に低下するのに対して、リニア制御型DC−DCコンバータは曲線Bで示す変換効率特性を有し、小出力電流においても比較的高い変換効率を有する。
【0028】
本実施の形態においては、このような2種のDC−DCコンバータの変換効率の違いを利用して、高出力状態のみでなく低出力状態においても高い変換効率が維持されるように画像形成装置用電源装置を構成した。このために実施の形態においては、第1DC電圧V1の出力の電流を電流検知手段11により検知し、検知信号に基づいて大電流においてはDC−DCコンバータ8aを回路接続し、小電流においてはDC−DCコンバータ8bを回路接続している。
【0029】
画像形成装置の作動状態においては、制御部は多数の制御対象を制御し、その仕事量も大であるので、第1DC電圧V1の電流は大きい。これに対して待機状態においては、制御部の制御対象は少なく、その仕事量が少ないので、第1DC電圧V1の電流は小である。選択手段12は画像形成装置の作動時には、DC−DCコンバータ8aを回路接続し、待機状態においては、DC−DCコンバータ8bを回路接続する。
【0030】
以上説明した本実施の形態により、待機状態のように制御部を除いて大部分の電気部品が非作動状態にあり、第1DC電圧V1の出力の電流が少ないときには、DC−DCコンバータ8bを用いて第1DC電圧V1を出力させる一方、画像形成時のように、第1DC電圧V1の電流が大きいときには、DC−DCコンバータ8aを用いて第1DC電圧V1を出力させている。
【0031】
なお、図示のように、DC−DCコンバータ8a、8bの入力側及び出力側に切換スイッチSW1、SW2を備え、選択手段12が両スイッチSW1、SW2の切換によりDC−DCコンバータ8aとDC−DCコンバータ8bの選択を行う構成の他に、入力側又は出力側のいずれかに設けたスイッチの切換により前記選択を行うようにしてもよい。
【0032】
(2)実施の形態2
図5は本発明の実施の形態2に係る画像形成装置用電源装置の回路図である。
【0033】
本実施の形態においては、選択手段12がモード切換手段13からのモード信号MDSに基づいて作動しDC−DCコンバータ8a、8bの切換を行う。モード信号は画像形成装置が待機状態にあることを示す待機モード信号又は画像形成装置が作動状態にあることを示す作動モード信号からなり、選択手段12は、作動モード信号であるモード信号MDSによりDC−DCコンバータ8aを選択し、待機モード信号である信号MDSによりDC−DCコンバータ8bを選択する。
【0034】
(3)実施の形態3
図6は本発明の実施の形態3に係る画像形成装置用電源装置の回路図である。
【0035】
本実施の形態においては、トランス4の2次側に複数のタップT1、T2を設け、大電流用DC−DCコンバータ8aにはタップT1から高電圧を供給し、小電流用DC−DCコンバータ8bにはタップT2から低電圧を供給する構成にしている。このような構成により、DC−DCコンバータ8a、8bがそれぞれ最適状態で作動するので、変換効率が更に向上する。
【0036】
以上説明した本発明に係る画像形成装置用電源装置は電子写真式の画像形成装置の電源装置を構成し、第1出力V1は、制御部の電源として用いられ、第2DC電圧V2は感光体駆動用モータ、紙搬送用モータ等の各種モータ、読取用光源、書込用光源等の各種光源、ソレノイド、クラッチ等の駆動部の電源として用いられる。
【0037】
【発明の効果】
以上説明した本発明により、画像形成装置の作動状態及び待機状態のそれぞれにおいて、DC−DCコンバータが最も高い変換効率で作動するので、待機状態における消費電力を効果的に抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の画像形成装置用電源装置の回路図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る画像形成装置用電源装置の回路図である。
【図3】PWM制御型DC−DCコンバータとリニア制御型DC−DCコンバータの変換効率を示すグラフである。
【図4】本発明の実施の形態1の変形例を示す図である。
【図5】本発明の実施の形態2に係る画像形成装置用電源装置の回路図である。
【図6】本発明の実施の形態3に係る画像形成装置用電源装置の回路図である。
【符号の説明】
1 商用交流電源
2 1次整流・平滑回路
3 電源制御回路
4 トランス
5、6 2次整流・平滑回路
7 電圧検知回路
8 DC−DCコンバータ
9、10 平滑コンデンサ
11 電流検知手段
12 選択手段
13 モード切換手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly to improvement of a power supply device for an image forming apparatus in an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
A power supply device for an image forming apparatus converts a commercial AC voltage into a DC voltage and supplies it to each part in the apparatus. Generally, for example, a control unit, for example, a 5V DC voltage and a drive unit, for example, , Converted into a 24V DC voltage and supplied.
[0003]
FIG. 1 shows a circuit of a conventional power supply device for an image forming apparatus.
2 is a primary rectification / smoothing circuit, 3 is a power supply control circuit, 4 is a transformer, 5 and 6 are secondary rectification and smoothing circuits, 7 is a voltage detection circuit, 8 is a DC-DC converter, and 9 and 10 are smoothing capacitors. is there.
[0004]
The AC voltage supplied from the commercial
[0005]
The DC-
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
An image forming apparatus whose main switch is on is roughly divided into a standby state and an operating state. That is, in the operating state, there are different states of current consumed by the control unit due to different control targets, and in the standby state, there are a state of low energy consumption and a state of relatively high energy consumption, which is called an energy saving state. However, it is roughly classified into an operating state in which a relatively large current is supplied and a standby state in which a relatively small current is supplied.
[0007]
By the way, the DC-DC converter that supplies a DC voltage to the control unit generally has the highest conversion efficiency in the optimum state, and the conversion efficiency is reduced in a state other than the optimum state.
[0008]
In a conventional power supply device for an image forming apparatus, a DC-DC converter is connected with a fixed correspondence to a control unit, and a drive voltage is supplied to the control unit. In such a configuration, the DC-DC converter is designed so as to have the highest conversion efficiency at high power consumption.
[0009]
For this reason , the conversion efficiency is designed to be low in a low power consumption state such as a standby state. However, the problem in the energy consumption of the image forming apparatus is mainly the energy consumption in the standby state, and the reduction in the conversion efficiency of the DC-DC converter in the standby state described above becomes a problem in terms of energy saving of the image forming apparatus.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in a conventional power supply device for an image forming apparatus.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is achieved by the following invention.
[0012]
1. In an image forming apparatus having a load that consumes different amounts of current depending on the state,
A first DC-DC converter that supplies an output of a predetermined first DC voltage to the load and has high conversion efficiency at a large output current, but low conversion efficiency at a small output current ;
A second DC-DC converter that supplies an output of a predetermined first DC voltage to the load and has a higher conversion efficiency than the first DC-DC converter at a small output current;
Current detection means for detecting a current supplied to the load;
A selection means for selecting a DC-DC converter having a higher conversion efficiency based on a detection current of the current detection means and connecting to the load;
A power supply device for an image forming apparatus, comprising:
2. In an image forming apparatus having a load that consumes different amounts of current depending on the state,
A first DC-DC converter that supplies an output of a predetermined first DC voltage to the load and has high conversion efficiency at a large output current, but low conversion efficiency at a small output current;
A second DC-DC converter that supplies an output of a predetermined first DC voltage to the load and has a higher conversion efficiency than the first DC-DC converter at a small output current;
Switching means for operating modes of the image forming apparatus;
Selection means for selecting a DC-DC converter having a higher conversion efficiency based on a mode signal from the switching means and connecting it to the load;
A power supply device for an image forming apparatus, comprising:
3. 3. The power supply device for an image forming apparatus according to 1 or 2, wherein the load is a control unit of the image forming apparatus.
4). 4. The power supply device for an image forming apparatus according to any one of 1 to 3, wherein the load state is an operation state of the image forming apparatus and a standby state .
5. Any one of the above 1 to 4, wherein the first DC-DC converter is a PWM control type DC-DC converter, and the second DC-DC converter is a linear control type DC-DC converter. The power supply device for an image forming apparatus according to the item.
6). 2. The power supply device for an image forming apparatus according to 1 , wherein the current detection unit detects either a peak current or an average current.
7). It has a DC power supply having a transformer, the first and second DC-DC converter, the 1-6, characterized in that are respectively connected to a plurality of taps provided in the secondary side of the transformer The power supply device for an image forming apparatus according to any one of the above.
8). A first DC voltage output is supplied from the first or second DC-DC converter to the control unit, and a predetermined second DC voltage output is supplied to the drive unit of the image forming apparatus. The power supply device for an image forming apparatus according to any one of 3 to 7 above.
9. Images formed equipment you characterized by having an image forming apparatus power supply device according to any one of the above 1 to 8.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(1)
FIG. 2 is a circuit diagram of the power supply device for the image forming apparatus according to
[0024]
As described with reference to FIG. 1, the second DC voltage V2 is, for example, an output of 24V, and an output that drives a drive unit of the image forming apparatus including a motor, a solenoid, a lamp, and the like. The first DC voltage V1 is, for example, an output of 5V, and drives a control unit of an image forming apparatus having various ICs including a CPU, a memory, and other circuit elements. As shown in FIG. 4 , the DC-
[0025]
In the present embodiment, two DC-
[0026]
The DC-
[0027]
PWM-controlled DC-DC converter and linear control type DC-DC converter has a conversion efficiency characteristic as shown in FIG. In other words, the PWM control type DC-DC converter has the conversion efficiency characteristic shown by the curve A and has a high conversion efficiency at a large output current, but rapidly decreases at a small output current, whereas the linear control type DC-DC converter. The DC converter has a conversion efficiency characteristic indicated by a curve B, and has a relatively high conversion efficiency even at a small output current.
[0028]
In the present embodiment, by utilizing the difference in conversion efficiency between the two types of DC-DC converters, the image forming apparatus can maintain high conversion efficiency not only in a high output state but also in a low output state. A power supply device was configured. For this reason, in the embodiment, the current detection means 11 detects the output current of the first DC voltage V1, and the DC-
[0029]
In the operating state of the image forming apparatus, the control unit controls a large number of objects to be controlled, and the work amount thereof is large, so that the current of the first DC voltage V1 is large. On the other hand, in the standby state, the control object of the control unit is small and the work amount thereof is small, so the current of the first DC voltage V1 is small. The
[0030]
According to the present embodiment described above, when most of the electrical components except the control unit are in an inoperative state as in the standby state and the output current of the first DC voltage V1 is small, the DC-
[0031]
As shown in the figure, selector switches SW1 and SW2 are provided on the input and output sides of the DC-
[0032]
(2)
FIG. 5 is a circuit diagram of a power supply device for an image forming apparatus according to
[0033]
In the present embodiment, the
[0034]
(3) Embodiment 3
FIG. 6 is a circuit diagram of a power supply device for an image forming apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
[0035]
In the present embodiment, a plurality of taps T1 and T2 are provided on the secondary side of the transformer 4, a high voltage is supplied to the large current DC-
[0036]
The power supply apparatus for an image forming apparatus according to the present invention described above constitutes a power supply apparatus for an electrophotographic image forming apparatus, the first output V1 is used as a power supply for the control unit, and the second DC voltage V2 is driven by a photoconductor. It is used as a power source for driving units such as various motors such as motors for paper and paper conveyance, various light sources such as light sources for reading and writing, and solenoids and clutches.
[0037]
【The invention's effect】
According to the present invention described above , since the DC-DC converter operates with the highest conversion efficiency in each of the operation state and the standby state of the image forming apparatus, it is possible to effectively suppress the power consumption in the standby state. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a conventional power supply device for an image forming apparatus.
FIG. 2 is a circuit diagram of a power supply device for an image forming apparatus according to
FIG. 3 is a graph showing conversion efficiencies of a PWM control type DC-DC converter and a linear control type DC-DC converter.
FIG. 4 is a diagram showing a modification of the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram of a power supply device for an image forming apparatus according to
FIG. 6 is a circuit diagram of a power supply device for an image forming apparatus according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記負荷に所定の第1DC電圧の出力を供給し、大出力電流においては高い変換効率を有するが、小出力電流においては変換効率が低い第1のDC−DCコンバータと、
前記負荷に所定の第1DC電圧の出力を供給し、小出力電流においては、第1のDC−DCコンバータより高い変換効率を有する第2のDC−DCコンバータと、
前記負荷への供給電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段の検知電流に基づいて変換効率の高い方のDC−DCコンバータを選択して前記負荷に接続する選択手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置用電源装置。In an image forming apparatus having a load that consumes different amounts of current depending on the state,
A first DC-DC converter that supplies an output of a predetermined first DC voltage to the load and has high conversion efficiency at a large output current, but low conversion efficiency at a small output current ;
A second DC-DC converter that supplies an output of a predetermined first DC voltage to the load and has a higher conversion efficiency than the first DC-DC converter at a small output current;
Current detection means for detecting a current supplied to the load;
A selection means for selecting a DC-DC converter having a higher conversion efficiency based on a detection current of the current detection means and connecting to the load;
A power supply device for an image forming apparatus, comprising:
前記負荷に所定の第1DC電圧の出力を供給し、大出力電流においては高い変換効率を有するが、小出力電流においては変換効率が低い第1のDC−DCコンバータと、
前記負荷に所定の第1DC電圧の出力を供給し、小出力電流においては、第1のDC−DCコンバータより高い変換効率を有する第2のDC−DCコンバータと、
前記画像形成装置の作動モードの切換手段と、
前記切換手段からのモード信号に基づいて変換効率の高い方のDC−DCコンバータを選択して前記負荷に接続する選択手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置用電源装置。 In an image forming apparatus having a load that consumes different amounts of current depending on the state,
A first DC-DC converter that supplies an output of a predetermined first DC voltage to the load and has high conversion efficiency at a large output current, but low conversion efficiency at a small output current;
A second DC-DC converter that supplies an output of a predetermined first DC voltage to the load and has a higher conversion efficiency than the first DC-DC converter at a small output current;
Switching means for operating modes of the image forming apparatus;
Selection means for selecting a DC-DC converter having a higher conversion efficiency based on a mode signal from the switching means and connecting it to the load;
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