JP6772730B2 - 電源システムおよび画像形成装置 - Google Patents
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Description
<レーザプリンタの構成>
図1は、レーザプリンタ(以下、プリンタと略記する)1の概略的な構成を示すブロック図である。プリンタ1は、印刷部2、通信部3a、画像メモリ3b、操作部4、表示部5、及び電源システム100等を備えている。電源システム100は、電源部10と制御装置50とから構成される。電源部10は交流電源AC(図2参照)から、印刷部2、通信部3a、画像メモリ3b、操作部4、表示部5、及び制御装置50等の各部に供給する電源電圧を生成し、各部へ供給する。尚、印刷部2の動作電圧は主に24Vであり、通信部3a、画像メモリ3b、及び制御装置50の動作電圧は主に3.3Vである。また、制御装置50には、印刷部2、通信部3a、画像メモリ3b、操作部4、及び表示部5等が電気的に接続される。
次に、図2、3を用いて、第1実施形態における電源システム100の構成を説明する。電源システム100は、電源部10、充電回路27、加熱異常検出回路81、過電圧異常検出回路82、IC制御回路70、ASIC60などを含む。電源部10は、制御IC22、スイッチング電源20、DC−DCコンバータ41、DC−DCコンバータ42等を含む。
ASIC60は、プリンタ1の通常モードにおいて、印刷部2にて印刷処理が所定期間実行されなかった場合や、ユーザによりスイッチS2が操作された場合などに、プリンタ1をOFFモードへ切替えさせる、すなわち、制御IC22を停止モードにするため、ポートP3からパルス信号Srを出力する。また、ASIC60は、プリンタ1のOFFモードにおいて、ポートP5に入力される、コンパレータCPからの出力信号がロウレベルとなった場合や、ユーザによりスイッチS2が操作された場合などに、プリンタ1を通常モードへ切替えさせる、すなわち、制御IC22を出力モードにするため、パルス信号Srを出力する。尚、コンパレータCPからの出力信号がロウレベルとなった場合、プリンタ1を通常モードへ切替えさせるのは、次の理由による。この場合、すぐに制御IC22を出力モードへ切り替えないと、発光ダイオードLED2を発光させるための電力を供給するだけの電荷がコンデンサC4で不足し、出力モードへ切り替えられなくなるためである。ASIC60はパルス信号Srを出力し、すぐに制御IC22が出力モードへ切り替えられることで、プリンタ1は通常モードに復帰する。これにより、電源部10はコンデンサC4を充電することができる。ASIC60のメインブロックB1は、制御IC22が停止モードである間、出力電圧Vo3の給電が断たれるが、モード制御ブロックB2は出力電圧Vo4からの給電を受けて動作することができる。これにより、ASIC60は制御IC22が停止モードである間も、パルス信号Srを出力することができる。
小さな回路規模で、スイッチング電源20の異常を検出できる電源システム100を提供することができる。例えば、スイッチング電源20に加熱異常検出回路81を備える構成の場合、加熱異常検出回路81の異常信号So1を、ASIC60からのパルス信号Srとは別の経路で、制御IC22に伝達することが考えられる。この場合、例えば、加熱異常検出回路81の異常信号So1を制御IC22へ伝達するためのフォトカプラ、当該フォトカプラからの動作制御信号Spc2の入力を受付ける制御IC22のポートが、ASIC60からのパルス信号Srを制御IC22へ伝達するためのフォトカプラ、当該フォトカプラからの動作制御信号Spc2の入力を受付ける制御IC22のポートとは別に必要となる。一方、第1実施形態では、IC制御回路70が、パルス信号Srおよび異常信号So1をフォトカプラPC2によって動作制御信号Spc2として制御ICへ伝達し、動作制御信号Spc2を制御IC22のポートENに入力する構成となっている。これにより、小さな回路規模でスイッチング電源20の異常を検出できる電源システム100とすることができる。
第1実施形態では、異常検出回路の一例として、加熱異常検出回路81および過電圧異常検出回路82を示したが、異常検出回路として図4に示す過電流異常検出回路83を用いても良い。過電流異常検出回路83は、抵抗R21〜R30、アンプAMP21、コンパレータCP21、ツェナーダイオードZD21、ZD22、トランジスタQ21を含む。抵抗R21は0V端子とGND端子(図2)との間に接続され、0V端子とGND端子との間を流れる電流を電圧として検出する。アンプAMP21の非反転端子と0V端子間に抵抗R22が接続されている。アンプAMP21の反転端子とGND端子間に抵抗R23が接続され、アンプAMP21の反転端子と出力端子間に抵抗R24が接続されている。アンプAMP21の出力端子はコンパレータCP21の反転端子と接続されている。出力電圧Vo1が出力される端子とGND端子間に抵抗R26、R27が直列接続され、抵抗R26と抵抗R27との接続点が抵抗R25を介してコンパレータCP21の非反転端子に接続されている。コンパレータCP21の出力端子が抵抗R28を介して、ツェナーダイオードZD21のアノード端子に接続されている。PNPバイポーラトランジスタであるトランジスタQ21のエミッタ端子は出力電圧Vo1に接続され、ベース端子はツェナーダイオードZD21のカソード端子に接続され、コレクタ端子はツェナーダイオードZD22のカソード端子に接続されている。出力電圧Vo1が出力される端子とトランジスタQ21のベース端子との間に、抵抗R29が接続されている。ツェナーダイオードZD22のアノード端子が抵抗R30を介して接続点n1(図3)に接続される。
第1実施形態では、異常信号So1がハイレベルになるまでの遷移時間が加熱異常検出回路81と過電圧異常検出回路82とで異なり、制御IC22は動作制御信号Spc2がハイレベルになるまでの遷移時間の違いにより動作制御信号Spc2がどちらの異常検出回路から出力された異常信号So1に基づくものかを判別すると説明した。また、過電圧異常検出回路82から出力される異常信号So1の遷移時間は、加熱異常検出回路81から出力される異常信号So1の遷移時間よりも短いと説明した。図5に示す、過電圧異常検出回路82の別例である、過電圧異常検出回路182の構成とすると、異常信号So1の遷移時間を長くすることができる。過電圧異常検出回路182は、抵抗R40、ツェナーダイオードZD40、ダイオードD40が、出力電圧Vo1が出力される端子と接続点n1との間に直列接続されている構成に加え、コンデンサC40がツェナーダイオードZD40とダイオードD40との接続点と、0V端子間に接続されている。コンデンサC40により、出力電圧Vo1が所定値を超えることにより出力される異常信号So1が遅延される。この構成は、上記のように、電源システム100が3つの異常検出回路を備える構成の場合に、3つの異常検出回路を加熱異常検出回路81、過電圧異常検出回路182、過電流異常検出回路83とし、コンデンサC40の容量値を、過電圧異常検出回路182から出力される異常信号So1の遷移時間が、加熱異常検出回路81から出力される異常信号So1の遷移時間と、過電流異常検出回路83から出力される異常信号So1の遷移時間との間となるように設定すれば、遷移時間により、制御IC22が3者を判別することができて有効となる。また、電源システム100が過電圧異常検出回路182および過電流異常検出回路83を備える構成の場合、制御IC22が両者を判別することができて有効となる。尚、遷移時間を遅延されるためコンデンサを追加する構成は、過電流異常検出回路83にも適用することができる。例えば、ツェナーダイオードZD40とダイオードD40との接続点と、0V端子間にコンデンサを接続する構成とすると良い。
第1実施形態では、スイッチング電源20の出力電圧Vo1〜Vo3の出力を停止した停止状態から、出力電圧Vo1〜Vo3を出力する動作状態への復帰を禁止する例として、メモリ221に起動禁止フラグを書き込む構成を説明した。第2実施形態では、動作状態への復帰を禁止する別の構成について説明する。
<電源システムの構成>
次に、第3実施形態に係る電源システムについて、図7を用いて説明する。第3実施形態に係る電源システムは、第1実施形態に係るIC制御回路70に替えてIC制御回路71を備え、第1実施形態に係るASIC60に替えてASIC61を備える。また、第3実施形態に係る電源システムは、第1実施形態に係る電源部10とは別に、電源部10と同様の構成の、DC3.3Vである出力電圧Vdを出力する電源部を備える。その他の第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、説明を適宜省略する。
次に、図8を用いて第3実施形態に係る電源システムの動作について説明する。図8の「Sr」はASIC61がポートP3から出力するパルス信号Srであり、「So1」は加熱異常検出回路81もしくは過電圧異常検出回路82から出力される異常信号So1であり、「Spc2」は、制御IC22のポートENに入力される動作制御信号Spc2である。また、「電圧出力」は、電源部10から出力電圧Vo1〜Vo3が出力される期間をハイレベルで示し、電源部10から出力電圧Vo1〜Vo3が出力されない期間をロウレベルで示している。停止モードから出力モードへの切替えを指示する場合のパルス信号Srのパルス幅はパルス幅PW1である。出力モードから停止モードへの切替えを指示する場合のパルス信号Srのパルス幅は、パルス幅PW1より広いパルス幅PW2である。
加熱異常検出回路81もしくは過電圧異常検出回路82が異常信号So1を出力すると、ポートP6に信号So2が入力されるため、ASIC61は、スイッチング電源20が異常であると判断することができる。また、ASIC61は、異常であると判断すると、表示部5へ制御信号を出力して、表示による報知を実行させる。これにより、ユーザは、プリンタ1に異常が生じていることを知ることができる。
次に、第4実施形態に係る電源システムについて、図9を用いて説明する。第4実施形態に係る電源システムは、第1実施形態に係るASIC60に替えてASIC160を備える。また、第4実施形態に係る電源部12は、第1実施形態に係る電源部10の構成に加え、監視回路91を有する。ASIC160は、メインブロックB21、モード制御ブロックB22を有し、メインブロックB21にポートP1を、モード制御ブロックB22にポートP2〜P5,P8を有している。メインブロックB21およびモード制御ブロックB22は、夫々、第1実施形態に係るメインブロックB1およびモード制御ブロックB2と同様の機能を有している。その他の第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、説明を適宜省略する。尚、図9では、制御IC22、DCコンバータ41,42、充電回路27、加熱異常検出回路81、過電圧異常検出回路82、IC制御回路70の記載を省略している。
ポートP8の電圧が変動せず、パルス信号SrをポートP3から出力していないにもかかわらず、ポートP2に入力される出力電圧Vo4の電圧値が所定値よりも低下した場合、ASIC160は、出力モードへの切替えを示すパルス信号Srを出力する。ポートP8の電圧が変動しないことは、スイッチング電源20への交流電圧Vacの入力があることを示す。パルス信号SrをポートP3から出力していないにもかかわらず、ポートP2に入力される出力電圧Vo4の電圧値が所定値よりも低下したとは、パルス信号Srに起因せずに出力電圧Vo4の電圧値が低下したことを示す。この場合、ASIC160は、出力モードへの切替えを示すパルス信号Srを繰り返し出力する。これにより、スイッチング電源20に不具合が生じた場合に、スイッチング電源20の再起動を行うことができる。
[切替信号の別例]
第1実施形態において、切替信号の一例として、停止モードへの切替えを指示する場合と、出力モードへの切替えを指示する場合とでパルス幅が異なるパルス信号Srを用いる構成について説明した。切替信号の波形はこれに限定されない。切替信号を、停止モードへの切替えを指示する場合と、出力モードへの切替えを指示する場合とで、同じパルス幅のパルス信号としても良い。この場合、制御IC22は、切替信号に基づくパルス信号がポートENから入力される度に、停止モードと出力モードとでトグルにモードを切替える構成とすると良い。あるいは、切替信号を、停止モードへの切替えを指示する場合と、出力モードへの切替えを指示する場合とで、同じパルス幅のパルスの数が異なるパルス信号としても良い。例えば、停止モードへの切替えを指示する場合には、所定時間におけるパルス数を1として、出力モードへの切替えを指示する場合には、所定時間におけるパルス数を2とする。この場合、制御IC22は、切替信号に基づくパルス信号がポートENから入力されると、パルス数に応じて停止モードと出力モードとでモードを切替える構成とすると良い。上記した波形の切替信号の場合にも、異常信号とはパルス幅が異なるため、制御IC22はポートENに入力されるパルス信号が、切替信号と、異常信号との何れかに基づくものを判別することができる。また、上記の切替信号の別例は、第4実施形態にも適用することができる。
10、11、12 電源部
20 スイッチング電源
22、122 制御IC
60、61、160 ASIC
70、71 IC制御回路
91 監視回路
81 加熱異常検出回路
82、182 過電圧異常検出回路
83 過電流異常検出回路
50 制御装置
100 電源システム
Sr パルス信号
So1 異常信号
Spc2 動作制御信号
C40 コンデンサ
Claims (13)
- スイッチング動作により直流電圧を出力するスイッチング電源と、
切替信号を出力する制御回路と、
前記スイッチング電源の異常に応じた信号である異常信号を出力する異常検出回路と、
前記制御回路および前記異常検出回路に接続され、動作制御信号を出力する動作制御部と、
前記動作制御部から第1動作制御信号が入力されるとき、前記スイッチング電源が動作した状態である動作状態と、前記スイッチング電源の動作が停止した状態である停止状態とのうち、いずれか一方の状態に切り替える電源制御回路と、を備え、
前記動作制御部は、
前記制御回路から前記切替信号が入力されるときに前記第1動作制御信号を前記電源制御回路に出力し、前記異常検出回路から前記異常信号が入力されるときに前記第1動作制御信号と波形の異なる第2動作制御信号を前記電源制御回路に出力することを特徴とする電源システム。 - 前記異常検出回路は、
前記直流電圧を用いて前記異常信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の電源システム。 - 前記切替信号は、パルス信号であり、
前記異常信号は、正常時にロウレベルであり異常時にハイレベルとなる信号であり、
前記動作制御部は、前記切替信号および前記異常信号の各々の前記波形に応じた波形の前記動作制御信号を出力することを特徴とする請求項1または2に記載の電源システム。 - 前記切替信号は、パルス数を複数有することを特徴とする請求項3に記載の電源システム。
- 種類が互いに異なる複数の前記異常の各々に対して前記異常信号を出力する複数の前記異常検出回路を備え、
前記複数の異常検出回路から出力される複数の異常信号は、ロウレベルからハイレベルへ遷移する時間およびハイレベルからロウレベルへ遷移する時間の少なくともいずれか一方の時間が互いに異なることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の電源システム。 - 前記複数の異常検出回路の1つは、
前記直流電圧が入力され、対象物の温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタと、
前記サーミスタにより分圧される分圧電圧が入力され、前記サーミスタおける抵抗値の変化に応じて変化する前記分圧電圧の電圧値に応じてオンすることにより前記異常信号を出力するスイッチング素子と、を備えることを特徴とする請求項5に記載の電源システム。 - 前記複数の異常検出回路の1つは、
前記直流電圧が入力され、前記スイッチング電源の出力電力に応じてオンすることにより前記異常信号を出力する出力素子と、
前記出力素子の出力端子に接続され、前記異常信号を遅延させるコンデンサと、を備えることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の電源システム。 - 前記電源制御回路は、
前記遷移する時間に応じて、前記停止状態から前記動作状態への復帰を禁止することを特徴とする請求項5乃至請求項7の何れかに記載の電源システム。 - 前記制御回路は、
前記異常信号の出力を監視し、
前記異常信号が出力された場合、前記スイッチング電源が異常であると判断することを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れかに記載の電源システム。 - 前記制御回路は、
前記スイッチング電源が異常であると判断した場合、報知信号を出力することを特徴とする請求項9に記載の電源システム。 - 前記制御回路は、
前記異常信号の出力を監視し、
前記異常信号が出力された場合、前記停止状態から前記動作状態への切り替えを指令する前記切替信号の出力を繰り返すことを特徴とする請求項1乃至請求項10の何れかに記載の電源システム。 - 前記スイッチング電源へAC電源が入力されているか否かを監視する監視回路を備え、
前記制御回路は、
前記直流電圧の電圧値を監視し、
前記監視回路により前記AC電源の入力があり、前記切替信号に起因せず前記直流電圧の電圧値が低下した場合、前記停止状態から前記動作状態への切り替えを指令する前記切替信号の出力を繰り返すことを特徴とする請求項1乃至請求項11の何れかに記載の電源システム。 - 請求項1乃至請求項12の何れかに記載の電源システムと、
前記直流電圧を利用して画像を形成する画像形成部と、を備える画像形成装置。
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