JP2007047368A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリンタの駆動状態に応じて電圧を設定することで消費電力の低減を図ると共に、FANの駆動音を低減させる手段に係る画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus according to a means for reducing power consumption by setting a voltage according to a driving state of a printer and reducing driving sound of a FAN.
従来の消費電力低減手段としては特許文献1、特許文献2等に、FANの低騒音化手段としては特許文献3等に記載されるように、電源の駆動を間欠的に行なうことで電源のスイッチング部の損失低減したり、装置の状態に応じFANの回転数を下げることで低騒音化を行なっている。ここでは、従来例の低消費電力化とFANの低騒音化の説明を行なう。
As described in
図8は、従来例における画像形成装置の電気ブロック図である。 FIG. 8 is an electric block diagram of an image forming apparatus in a conventional example.
1は商業用AC電源である。2は、前記AC電源1の交流を第1の駆動電圧である直流電圧に変換するACDCコンバータである。前記ACDCコンバータで得られる電力で前記画像形成装置のドラムや、定着器などの駆動を行なうメインモータ3や、前記定着器や電源等の発熱部を冷却するFAN4や、給紙を行なうソレノイド5等のアクチュエータの駆動を行なう。6は、前記第1の駆動電圧から降圧した小信号系用の第2の駆動電圧を生成するDCDCコンバータである。前記DCDCコンバータ6で得られる電力で、前記画像形成装置の制御を行なうCPU7や、前記画像形成装置の各種状態を検知するセンサ8や、ホストコンピュータからの画像データをラスタデータに展開するコントローラ9の駆動を行なう。
続いて、電源部の説明を行い、低消費電力化とFANの低騒音化の動作を説明する。 Subsequently, the power supply unit will be described, and operations for reducing power consumption and FAN noise will be described.
図9は、従来の電源装置における回路構成を説明する図であり、前記ACDCコンバータ部2は、部分共振型フライバック電源を、前記DCDCコンバータ部6は、ダイオード整流型DCDCコンバータを例として動作を説明するものである。
FIG. 9 is a diagram for explaining a circuit configuration in a conventional power supply apparatus. The ACDC
1は商業AC電源である。10は前記AC入力電源1の電圧を整流するダイオードブリッジであり、11は前記ダイオードブリッジ10により整流された電圧を平滑する1次平滑コンデンサである。12は1次電圧を2次電圧に変換する電源トランス13の1次巻き線14をスイッチングするFETであり、前記電源の制御を行なうACDCコンバータ電源制御部15により前記FET12のON DUTYを制御される。ここで、前記FET12と前記電源制御部15を1つにしたパッケージを電源IC16と呼ぶことにする。前記FET12に流れる電流は、前記1次巻き線14から前記FET12のソース端子17から前記電源制御部のGND兼ドレイン端子18を経由し、電流制限を行なう電流検出抵抗19を経由し前記1次平滑コンデンサ11のマイナス端子へ流れる。前記電流検出抵抗19に流れた電流により、前記電流検出抵抗19両端に電圧が発生し、前記電圧は、前記電源制御部15の過電流を検出するボトム検出/OCP端子22へノイズ除去用抵抗20を経由し伝送される。
また、21は、前記ノイズ除去用抵抗20と1次ローパスフィルタを構成するノイズ除去用コンデンサである。なお、前記ボトム検出/OCP端子22は、後述する前記FETのターンOFFタイミングで前記FETのドレインとソース間に発生する共振電圧波形の最小電圧が発生するタイミングを検出する機能と兼用している。前記ACDCコンバータ電源制御部15は、電源立上げ直後、前記制御部の初期電力を供給する起動抵抗23により起動し、前記FET12のスイッチングを行なう。
Reference numeral 21 denotes a noise removing capacitor that constitutes the
前記FET12のスイッチングにより2次側出力に電圧が発生すると、前記ACDCコンバータ電源制御部15の電源端子24に電力を供給する補助巻き線25により、電力が連続的に前記ACDCコンバータ電源制御部15へ供給される。前記補助巻き線25から出力される電圧は、前記電圧を直流電圧に整流する制御部整流ダイオード26にて整流され、27の制御部平滑コンデンサにて平滑される。前記ACDCコンバータ電源制御部15は、前記平滑された電圧により駆動をされる。続いて、擬似共振動作に関する説明を行なう。
When a voltage is generated at the secondary output due to the switching of the FET 12, the power is continuously supplied to the ACDC converter power supply control unit 15 by the auxiliary winding 25 that supplies power to the
前記FET12がターンオフし、前記電源トランス13の2次巻き線28から電力が放出されると、前記FET12のソース−ドレイン間で、前記1次巻き線14のインダクタンスと、29の共振コンデンサの容量で共振動作が発生する。前記共振動作により発生した電圧波形は、ボトム検出信号用整流ダイオード30にて整流され、31の過電圧保護用抵抗にて減圧され、過電流信号電圧が2次巻き線方向に発生しないように設けられたOCP信号保護用ダイオード32を経由して、前記ACDCコンバータ電源制御部15の前記共振電圧波形の最小値を検出する前記ボトム検出/OCP端子22へ出力される。
When the FET 12 is turned off and electric power is released from the secondary winding 28 of the
前記ACDCコンバータ電源制御部15は、前記ボトム検出/OCP端子22へ入力された信号を基に、最もソース−ドレイン間電圧が低下したタイミングで前記FET12をONさせる。前記動作を擬似共振動作と呼び、前記FET12のスイッチング損失を低減している。 The ACDC converter power supply control unit 15 turns on the FET 12 at the timing when the voltage between the source and the drain is the lowest based on the signal input to the bottom detection / OCP terminal 22. The operation is called a quasi-resonant operation, and the switching loss of the FET 12 is reduced.
また、33は、前記共振電圧波形の遅延時間を設定する為のボトム点調整用コンデンサであり、前記FET12のドレイン−ソース間に発生する電圧が最も小さくなるタイミングで前記FET12がターンONするように調整するものである。前記2次巻き線28より出力された2次電流は、前記2次電流を整流する為の2次整流ダイオード34にて整流され2次平滑コンデンサ35にて平滑される。続いて、前記ACDCコンバータ電源制御部15の動作について説明する。
Reference numeral 33 denotes a bottom point adjusting capacitor for setting a delay time of the resonance voltage waveform so that the FET 12 is turned on at the timing when the voltage generated between the drain and source of the FET 12 is minimized. To be adjusted. The secondary current output from the secondary winding 28 is rectified by a
36は、2次側の出力電圧の誤差量を負帰還する為の電圧制御オペアンプである。2次側電圧は、2次側電圧分圧用抵抗37により分圧され2次側電圧の基準電圧を生成する基準電圧ツェナーダイオード38の電圧と比較される。
Reference numeral 36 denotes a voltage control operational amplifier for negatively feeding back the error amount of the output voltage on the secondary side. The secondary side voltage is divided by the secondary side
なお、前記基準電圧ツェナーダイオード38は、バイアス用抵抗39によりバイアス電流が供給され、一定電圧を発生する。40、41は、位相補償用の抵抗とコンデンサであり、42は前記電圧制御オペアンプの利得を調整する為の利得調整用抵抗である。
The reference voltage Zener diode 38 is supplied with a bias current by a
43は、2次側の電圧誤差量を1次側へ伝達する為のフォトカプラであり、前記電圧制御オペアンプ36の出力電圧に反比例した電流が前記フォトカプラ43の発光ダイオードに流れ、前記発光ダイオードの光をフォトトランジスタが受け、1次側へ前記誤差量を伝達する。前記フォトトランジスタから出力される電流は、前記電源制御部への電流量を制限する為のフォトカプラ電流制限抵抗44を経由し、前記誤差量は前記ACDCコンバータ電源制御部15のFB端子45へ送信される。また、46、47は、1次側の位相補償用抵抗とコンデンサである。
43 is a photocoupler for transmitting a voltage error amount on the secondary side to the primary side, and a current inversely proportional to the output voltage of the voltage control operational amplifier 36 flows to the light emitting diode of the photocoupler 43, and the light emitting diode Is received by the phototransistor and the error amount is transmitted to the primary side. The current output from the phototransistor passes through a photocoupler current limiting
続いて、前記ACDCコンバータの出力電圧から降圧し小信号系電圧を生成するDCDCコンバータの説明を行なう。 Next, a DCDC converter that generates a small signal voltage by stepping down from the output voltage of the ACDC converter will be described.
50は前記DCDCコンバータ6の出力電圧制御及び、DCDCコンバータ用FET51のスイッチングを行なうDCDCコンバータ制御部である。前記DCDCコンバータ用FET51がONすると、前記第1の駆動電圧ラインから、DCDCコンバータ用チョークコイル52のインダクタンス値に従った電流傾斜にて前記DCDCコンバータ用チョークコイルに電流が流れ、平滑用の電解コンデンサであるDCDCコンバータ用平滑コンデンサ53に充電が開始される。続いて、前記DCDCコンバータ用FET51がOFFすると、前記DCDCコンバータ用チョークコイル52に逆起電圧が発生し、回生用のダイオードである、DCDCコンバータ用ダイオード54に回生電流が流れる。
55は、前記DCDCコンバータ6の出力電圧を検出し前記DCDCコンバータ制御部50へ差分を帰還するDCDCコンバータ用電圧制御オペアンプ55である。56は、前記DCDCコンバータ部の基準電圧を発生するDCDCコンバータ用ツェナーダイオードであり、57は、前記DCDCコンバータ用ツェナーダイオードへバイアス電流を設定するDCDCコンバータバイアス用抵抗である。前記DCDCコンバータ用電圧制御オペアンプ55は、前記DCDCコンバータ用ツェナーダイオード56で発生した電圧と、前記DCDCコンバータ部出力電圧をDCDCコンバータ出力電圧分圧抵抗58により分圧した電圧を比較し、差分をDCDCコンバータ制御部50へ電圧する。また、59は、前記DCDCコンバータ用電圧制御オペアンプの利得を設定するDCDCコンバータ用利得設定抵抗であり、60,61は、位相調整用の抵抗とコンデンサである。
A DCDC converter voltage control operational amplifier 55 detects the output voltage of the
続いて、FANの低騒音化及び、消費電力低減の説明を行なう。 Next, a description will be given of noise reduction and power consumption reduction of FAN.
画像形成装置は、プリント後、直ちにFANを停止させると余熱により発熱部(定着器や電源部)の温度が上昇し続け、設定された規格値以上に発熱する場合があり、プリント終了後も所定の時間FANを回転させつづける場合がある。しかし、プリントしていない状況下においては、FANのみが駆動しているため、ユーザに対し不快な騒音を発することになる。また、余熱の冷却を目的とする為、プリント時の冷却能力を必要としない場合が多い。そこで、余熱の冷却時は、FANの回転数を低下させ、低騒音かつ消費電流を軽減させる方法がある。 When the image forming apparatus stops the FAN immediately after printing, the temperature of the heat generating part (fixing device or power supply part) continues to rise due to residual heat, and the heat may exceed the set standard value. In some cases, the time FAN is continuously rotated. However, in a situation where printing is not performed, only the FAN is driven, and thus unpleasant noise is emitted to the user. In addition, since the purpose is to cool the remaining heat, there is often no need for cooling capacity during printing. Therefore, there is a method for reducing the noise and reducing the current consumption by reducing the rotational speed of the FAN when cooling the residual heat.
続いて、消費電力を低減させる手段の説明をする。プリント動作をしていない状況下では、消費される電力が非常に少ない。一般的な方法として、本従来例で説明したようなフライバック電源では、強制的に発振を一定時間停止させ、間欠的にスイッチング動作を行なうことにより、平均的な駆動周波数を低下させることで前記FET12の損失を低減することができる。
しかしながら、上記従来例では以下に示す問題点があった。 However, the conventional example has the following problems.
従来例においては、FANの回転数を下げる手段や、強制的に間欠発振させることで消費電力の低減を図ってきたが、プリントの状況応じて最適な消費電力低減を行なうには不十分であった。 In the conventional example, the power consumption has been reduced by means of reducing the rotation speed of the FAN or by forcibly intermittently oscillating, but this is not sufficient for optimal power consumption reduction according to the printing situation. It was.
本発明は、簡単な構成で、余熱の冷却を行い、かつ、電源装置の最適な駆動方法により消費電力を低減するものである。 The present invention has a simple configuration, cools residual heat, and reduces power consumption by an optimal driving method of a power supply device.
第1の目的とするところは、余熱冷却時のFANの騒音を低減し、かつ、FAN停止時にさらに消費電力の低減を行なうものである。 The first object is to reduce FAN noise during residual heat cooling and to further reduce power consumption when the FAN is stopped.
第2の目的とするところは、画像を展開するコントローラがスリープ状態にあるときに画像形成装置の電源部の損失を低減するものである。 The second object is to reduce the loss of the power supply unit of the image forming apparatus when the controller for developing an image is in a sleep state.
上記目的1を達成する為に請求項1記載、請求項2記載、の電源装置では、ACDCコンバータの出力電圧に3つの設定電圧を設け、プリンタの状況に応じ設定電圧を切り換え、余熱冷却時のFANの騒音を低減し、かつ、FAN停止時にさらに消費電力の低減を行なう。
In order to achieve the
上記目的2を達成する為に請求項3記載の電源装置では、画像を展開するコントローラと画像形成装置の制御を行なうCPUとが通信により、コントローラのスリープ状態を認識し、コントローラがスリープ状態にあるときに画像形成装置の電源部の損失を低減する。
In order to achieve the
なお、さらに詳細に説明すれば、本発明は下記の構成によって前記課題を解決できた。 In more detail, the present invention can solve the above problems by the following configuration.
(1)交流入力電圧波形を整流する為のダイオードブリッジと、前記ダイオードブリッジにより整流された電圧を平滑する1次平滑コンデンサと、1次巻き線、補助巻き線、2次巻き線を有したトランスと、前記トランスの1次巻き線と前記1次平滑コンデンサにより平滑された直流電源との間に接続され、前記トランスの1次巻き線をスイッチングする第1のスイッチング素子と、前記トランスの2次巻き線より発生した交流電圧を平滑する整流平滑部と、前記補助巻き線間より電力を供給される電圧により駆動され、前記整流平滑部から出力される直流電圧に応じて前記第1のスイッチング素子を制御する第1の制御部と、前記1次平滑コンデンサから前記制御部に駆動開始時の電力を供給する起動抵抗により、第1の駆動電圧を生成するACDC電源と、
前記第1電圧を降圧し平滑する為のチョークコイルと第2の平滑コンデンサを設け、前記第1の駆動電圧とチョークコイルの間に前記チョークコイルへの供給する電力を制御する第2のスイッチング素子を設け、前記スイッチング素子と前記第1の駆動電圧のGND間に前記チョークコイルの回生電流を回生させるために回生ダイオードを設け、前記第2の平滑コンデンサから出力される直流電圧に応じて前記第2のスイッチング素子を制御する第2の制御部により、第1の駆動電圧から降圧し第2の駆動電圧を得るDCDCコンバータと、
前記第1の駆動電圧により、給紙、ドラム駆動、定着器駆動などの駆動するメインモータなどのアクチュエータ類や、前記ACDC電源や、DCDCコンバータ、定着器などの発熱部を冷却するFANの駆動を行い、
前記第2の駆動電圧により、装置の制御を司るCPUや、装置の状態を検知するセンサ等の小信号系の駆動を行なう画像形成装置において、
前記第1の駆動電圧を第1の電圧、第2の電圧、第3の電圧の3つの電圧値に制御する手段を設け、其々の電圧値を第1の電圧>第2の電圧>第3の電圧の関係にあり、前記画像形成装置がプリント状態の場合は、前記第1の駆動電圧を前記第1の電圧に制御し、前記画像形成装置のメインモータが停止しかつ前記FANが駆動している状態においては、前記第1の駆動電圧を前記第2の電圧に制御し、前記画像形成装置が前記画像形成装置のメインモータが停止し、かつ、前記FANも停止している状態においては、前記第1の駆動電圧を前記第3の電圧に制御することを特徴とする画像形成装置。
(1) A diode bridge for rectifying an AC input voltage waveform, a primary smoothing capacitor for smoothing a voltage rectified by the diode bridge, a transformer having a primary winding, an auxiliary winding, and a secondary winding A first switching element connected between a primary winding of the transformer and a DC power source smoothed by the primary smoothing capacitor, and switching the primary winding of the transformer, and a secondary of the transformer A rectifying / smoothing unit that smoothes an alternating voltage generated from a winding, and a first switching element that is driven by a voltage that is supplied with power from between the auxiliary windings and that is output from the rectifying / smoothing unit. A first drive voltage is generated by a first control unit that controls power and a starting resistor that supplies power at the start of driving from the primary smoothing capacitor to the control unit And ACDC power,
A second switching element that includes a choke coil and a second smoothing capacitor for stepping down and smoothing the first voltage, and controls power supplied to the choke coil between the first drive voltage and the choke coil And a regenerative diode is provided between the switching element and the GND of the first drive voltage to regenerate the regenerative current of the choke coil, and the second voltage is output according to the DC voltage output from the second smoothing capacitor. A DCDC converter that steps down from the first drive voltage to obtain the second drive voltage by a second control unit that controls the two switching elements;
The first drive voltage drives the FAN that cools the actuators such as a main motor that drives the paper feeding, drum driving, and fixing unit driving, and the ACDC power source, the DCDC converter, and the heating unit such as the fixing unit. Done
In the image forming apparatus that drives a small signal system such as a CPU that controls the apparatus and a sensor that detects the state of the apparatus by the second driving voltage.
Means for controlling the first driving voltage to three voltage values of a first voltage, a second voltage, and a third voltage are provided, and the respective voltage values are set to the first voltage> the second voltage> the second voltage. When the image forming apparatus is in a printing state, the first driving voltage is controlled to the first voltage, the main motor of the image forming apparatus is stopped, and the FAN is driven. In the state where the first drive voltage is controlled to the second voltage, the image forming apparatus is in a state where the main motor of the image forming apparatus is stopped and the FAN is also stopped. Controls the first drive voltage to the third voltage.
本発明によれば、上記目的1を達成する為に請求項1記載、請求項2記載、の電源装置では、ACDCコンバータの出力電圧に3つの設定電圧を設け、プリンタの状況に応じ設定電圧を切り換え、余熱冷却時のFANの騒音を低減し、かつ、FAN停止時にさらに消費電力の低減を行なうことが出来る。
According to the present invention, in order to achieve the
上記目的2を達成する為に請求項3記載の電源装置では、画像を展開するコントローラと画像形成装置の制御を行なうCPUとが通信により、コントローラのスリープ状態を認識し、コントローラがスリープ状態にあるときに画像形成装置の電源部の損失を低減することが出来る。
In order to achieve the
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to examples.
画像形成装置のブロック図は、従来例と同じである為、省略する。 Since the block diagram of the image forming apparatus is the same as the conventional example, a description thereof will be omitted.
図1は、本実施例の電源の回路構成を行なう図であり、従来例に対し追加された回路の説明を行なものである。 FIG. 1 is a diagram illustrating a circuit configuration of a power supply according to the present embodiment, and a circuit added to the conventional example will be described.
第1の実施例では、前記ACDCコンバータの出力電圧を3つに制御する回路が追加される。前記CPUより3つの電圧に切り返る信号が前記ACDCコンバータ部2へ出力される。
In the first embodiment, a circuit for controlling the output voltage of the ACDC converter to three is added. A signal for switching to three voltages is output from the CPU to the
前記ACDCコンバータ部2には、前記第1の駆動電圧の基準電圧を3種類発生するツェナーダイオードが設けられ、70が、第1の電圧を発生させるツェナーダイオード、71が第2の電圧を発生させるツェナーダイオード,72が第3の電圧を発生させるツェナーダイオードである。また、73は前記第1の電圧を発生させるツェナーダイオードにバイアス電流を流す切り換えを行なう切り換え用トランジスタであり、74は前記第2の電圧を発生させるツェナーダイオードにバイアス電流を流す切り換えを行なう切り換え用トランジスタであり、75は前記第3の電圧を発生させるツェナーダイオードにバイアス電流を流す切り換えを行なう切り換え用トランジスタである。
The
例えば、第1の電圧を発生させる為には、前記トランジスタ73をON、他の切り換えトランジスタをOFFさせる。前記3つのトランジスタのベースは、前記CPU7に接続されており、所望の電圧を任意に出力することが可能な構成となっている。
For example, in order to generate the first voltage, the
本実施例では、電圧切り換えをわかり易くする為、3つのツェナーダイオードを設け切り換えを行なったが別の手段で電圧を切り換えても同様の効果が得られるものである。 In this embodiment, three Zener diodes are provided and switched for easy understanding of the voltage switching. However, the same effect can be obtained even when the voltage is switched by another means.
続いて、上記説明した電源装置における前記第一の駆動電圧の設定値と前記ACDCコンバータの許容電力の関係を2つの駆動状態に分けて説明をする。 Subsequently, the relationship between the set value of the first drive voltage and the allowable power of the ACDC converter in the power supply apparatus described above will be described by dividing it into two drive states.
第1の駆動状態に関して以下に説明する。図2は、DCDCコンバータの損失を説明する図である。90は、前記DCDCコンバータ用FET51のゲート波形であり、Highで導通である。91は、前記DCDCコンバータ用チョークコイル52に流れる電流である。92は、前記DCDCコンバータ用FET51に流れる電流である。93は、前記DCDCコンバータ用ダイオード54に流れる電流である。DCDCコンバータの損失は、FETのスイッチングのタイミングで発生するスイッチング損失と、FETのONタイミングで発生するFETのON損失と、FETがOFFの時つまり回生時に発生するダイオードの損失とに分けられる。ここでスイッチング損失以外の損失を考えると、一般的にFETのON時の抵抗で発生する損失より、回生時に発生するダイオードの損失の方が大きい場合が多い。それは、ダイオードの順方向電圧が、FETのON時に発生する電圧(ON抵抗×FETに流れる電流)より大きいからである。DCDCコンバータの損失を下げるには、回生時の比率を上げることが効果的である。つまり、入力電圧、ここでは、前記第1の駆動電圧を低くすると、前記DCDCコンバータの損失が軽減される。
The first driving state will be described below. FIG. 2 is a diagram for explaining the loss of the DCDC converter.
続いて、第2の駆動状態に関して以下に説明する。図3は、前記ACDCコンバータ2の起動時の状態を示したタイムチャートである。94は、起動時の前記ACDCコンバータ制御部15の電源端子24の電圧であり、前記起動抵抗23を経由し電力が前記電源端子24に供給され電圧値が上昇し、前記ACDCコンバータ制御部15の動作開始電圧に至ると前記FET12の発振が開始され第1の駆動電圧設定値へ前記ACDCコンバータ2の出力電圧が上昇を開始する(95)。やがて、前記補助巻き線25から電力が供給され安定動作に至る。このような動作を行なう電源回路で、前記第1の駆動電圧の設定を低くした場合の動作に関して説明をする。前記ACDCコンバータ2は、前記補助巻き線25から前記電源端子24で消費される電力を供給される為、前記第1の駆動電圧に比例した電圧が前記電源電圧となる。また、前記ACDCコンバータ電源制御部15は所定の電圧以上の動作開始電圧で動作を開始し、所定の電圧以下になると動作を停止する。また、動作中は回路が作動する為、動作停止時よりも消費電流が高い。
Next, the second driving state will be described below. FIG. 3 is a time chart showing a state when the
以上の動作を図4にて説明を行なう。96のタイミングで前記第1の駆動電圧を低下させると、前記第1の駆動電圧の低下に伴って前記電源端子24の電圧も低下する。やがて、前記動作停止電圧98に至ると、前記ACDCコンバータ電源制御部15は駆動を停止し消費電流が低下する。そして、前記起動抵抗23により前記電源端子24の電圧が上昇し、前記動作開始電圧99に至ると前記FETの発振が開始される。しかし、前記第1の駆動電圧の設定を低くしている為、再び前記電源端子24の電圧は前記駆動停止電圧98まで低下する。
The above operation will be described with reference to FIG. If the first drive voltage is reduced at the timing of 96, the voltage at the
このような動作を行なった場合、間欠的に前記FET12が発振と停止を繰り返す為、前記FET12のスイッチング損失が軽減され、前記ACDCコンバータ2の消費電力が軽減される。また、前記DCDCコンバータの損失も前記第1の駆動電圧が低下する為、軽減されるので装置全体の消費電力は、前記第1の駆動状態よりも軽減される。この第2の駆動状態においては、動作停止区間が存在するため比較的負荷の軽い範囲に使用条件が限定される。例えば、動作が停止しているタイミングで、大き電流が引かれ、前記CPUの動作停止電圧以下になった場合、前記画像形成装置がリセットされてしまうような好ましくない現象を引き起こす。
When such an operation is performed, the FET 12 intermittently repeats oscillation and stop, so that the switching loss of the FET 12 is reduced and the power consumption of the
図5に前記第1の駆動状態と第2の駆動状態と電力損失と許容電力のタイムチャートを示した図である。100は前記ACDCコンバータ2が起動してから前記第1の駆動状態に切り換わるタイミングある。前記第1の駆動状態になると、前記ACDCコンバータ2の出力電圧95は減少し前記DCDCコンバータ6の損失が低下する為、本電源装置全体の損失101は低下する。しかし、前記出力電圧95が低下する為、本電源装置から取り出せる許容電力102は低下する。106は、前記第1の駆動状態から前記第2の駆動状態に切り換わるタイミングである。前記第2の駆動状態では、さらに前記出力電圧95は減少し、前記ACDCコンバータ2は起動停止を繰り返す為前記ACDCコンバータ2の損失が低下する。また、前記出力電圧95が更に低下している為、前記DCDCコンバータ6の損失も低下する。よって、本電源装置全体の損失101は更に低下する。しかし、前記ACDCコンバータが起動停止を繰り返す動作を行なう為、本電源装置から取り出せる許容電力102は極端に低下する。
FIG. 5 is a diagram showing a time chart of the first driving state, the second driving state, power loss, and allowable power.
上記駆動状態を考慮し、前記画像形成装置の状態に対し最適な駆動状態で電源を駆動する方法を以下に説明する。 A method for driving the power supply in a driving state optimum for the state of the image forming apparatus in consideration of the driving state will be described below.
図6は、本画像形成装置の電源ONからプリント、待機時の制御状態を示すフローチャートである。前記画像形成装置の電源が投入される(80)と、前記ACDC電源2は、第1の電圧を生成する(81)。第1の電圧は、画像形成装置のプリントを行なうだけの電力を発生させる状態とする。続いて前記画像形成装置の電子写真プロセル等の初期化動作を行なう(82)。前記初期化動作が完了(83)すると、プリント受付状態(84)になる。プリント受付状態でプリントを受け付けると、所定の動作によりプリントが開始され(85)、プリントが完了(86)すると、再び前記プリント受付状態(84)へ戻る。一方、前記プリント受付状態(84)でプリント命令が受信されない状況では、前記初期化動作(82)により定着器や電源部で発熱した余熱を冷却する為にFANの駆動は継続されている。余熱の冷却に関しては従来例で説明したように、プリント時の冷却量を必要としないため、FANの回転数を下げても十分な冷却を行なうことができる。
FIG. 6 is a flowchart illustrating a control state when the image forming apparatus is turned on from power on and in standby. When the image forming apparatus is turned on (80), the
そこで、前記第1の駆動状態で本電源装置の駆動を行い前記ACDCコンバータ2の出力電圧を低下させることでFANの回転数を減少させる。ここでは、前記低下させた電圧を第2の電圧(87)と呼ぶことにする。前記第1の駆動状態により、FAN駆動音を減少させると共に消費電流も低下し、さらに前述したようにDCDCコンバータの損失も減少する為、本電源装置の消費電力が減少する。続いて前記第1の駆動状態のプリント受付状態(88)に移行する。プリントを受け付けると前記第1の電圧に前記ACDCコンバータの出力が設定(81)されプリントが開始される。
Therefore, the power supply device is driven in the first driving state to reduce the output voltage of the
一方、プリント命令が受信されなかった場合、十分冷却を行なった時間の経過後前記FANが停止する(89)。FANが停止すると前記画像形成装置の消費電力が低下する為、前記第2の駆動状態を行なうことができる。ここでは、前記低下させた電圧を第3の電圧(103)と呼ぶことにする。前記第2の駆動状態では前記ACDCコンバータが起動停止を繰り返すことで前記ACDCコンバータの損失が減少し、前記第1の駆動状態よりも出力電圧が低下する為、前記DCDCコンバータの損失が低下する為、本電源装置の消費電力を減少させることができる。続いて前記第2の駆動状態のプリント受付状態(104)に移行する。プリントを受け付けると前記第1の電圧に前記ACDCコンバータの出力が設定(81)されプリントが開始される85。一方、プリント命令が受信されなかった場合、プリント命令を受信するまで受信受付状態で待機する(104)。 On the other hand, if a print command is not received, the FAN stops after a sufficient cooling time has elapsed (89). When the FAN is stopped, the power consumption of the image forming apparatus is reduced, so that the second driving state can be performed. Here, the reduced voltage is referred to as a third voltage (103). Since the ACDC converter repeatedly starts and stops in the second driving state, the loss of the ACDC converter is reduced, and the output voltage is lower than that in the first driving state. Therefore, the loss of the DCDC converter is also reduced. The power consumption of the power supply device can be reduced. Subsequently, the process proceeds to the print acceptance state (104) of the second driving state. When printing is accepted, the output of the ACDC converter is set to the first voltage (81), and printing is started 85. On the other hand, if a print command has not been received, it waits in a reception acceptance state until a print command is received (104).
以上説明したように、プリンタの駆動状況に対応して電源装置の駆動状態をACDCコンバータの出力電圧を設定することで、FANの駆動音を抑え、電源装置の消費電力の低減ができる。 As described above, by setting the output voltage of the ACDC converter as the driving state of the power supply device corresponding to the driving state of the printer, the driving sound of the FAN can be suppressed and the power consumption of the power supply device can be reduced.
画像形成装置は、従来例の図8で説明したように画像展開用のコントローラが設けられている。近年、コントローラに設けられている電子部品には、待機時の消費電流を低減する手段が盛り込まれているものが多い。本実施例では、前述した待機時の消費電流低減に基いた最適な電源駆動方法を提案する。 The image forming apparatus is provided with a controller for image development as described with reference to FIG. In recent years, many electronic components provided in a controller include a means for reducing current consumption during standby. In the present embodiment, an optimum power supply driving method based on the above-described reduction in current consumption during standby is proposed.
図7は、本実施例2の電源ONから、画像形成装置の初期化、プリント、プリント受付のフローチャートを示した図である。前記FAN停止89に至るまでの動作は前記第1の実施例と同じ為、省略する。前記FAN停止89後、再びプリント受付状態88になる。プリントを受け付けると前記第1の電圧に前記ACDCコンバータの出力が設定81されプリントが開始される。一方、プリント命令が受信されなかった場合、前記CPU7は、前記コントローラ9と通信を行い、前記コントローラが待機状態(105)で無ければ、プリント受付を継続し、待機状態である事を検知すると第3の電圧103に前記ACDCコンバータ2の出力を設定する。続いて、プリント受付の状態104となりプリントを受付けると前記ACDCコンバータの出力電圧は、第1の電圧81となりプリントが開始される。一方、プリントを受信しないと継続してプリント受付状態を維持する。
FIG. 7 is a flowchart illustrating initialization, printing, and print acceptance of the image forming apparatus after the power is turned on according to the second exemplary embodiment. Since the operation up to the FAN stop 89 is the same as that in the first embodiment, a description thereof will be omitted. After the FAN stop 89, the print acceptance state 88 is entered again. When printing is accepted, the output of the ACDC converter is set 81 to the first voltage and printing is started. On the other hand, if the print command is not received, the
以上、説明したように前記CPU7と前記コントローラ9が通信を行い、前記コントローラ9が待機時、つまり消費電流が低減する時間帯で前記電源を第2の駆動状態にすることにより、電源の損失を低減する。前記第1の実施例と比較し前記コントローラ9の待機時電力に最適化に前記ACDCコンバータ2の電圧を設定にすることが可能である為、より電源装置の損失を低減することが出来る。
As described above, the
1 商業AC電源
2 ACDCコンバータ
3 メインモータ
4 FAN
5 ソレノイド
6 DCDCコンバータ
7 CPU
8 センサ
9 コントローラ
10 ダイオードブリッジ
11 1次平滑コンデンサ
12 FET
13 電源トランス
14 1次巻き線
15 ACDCコンバータ電源制御部
16 電源IC
17 ソース端子
18 GND兼ドレイン端子
19 電流検出抵抗
20 ノイズ除去用抵抗
21 ノイズ除去用コンデンサ
22 ボトム検出/OCP端子
23 起動抵抗
24 電源端子
25 補助巻き線
26 制御部整流ダイオード
27 制御部平滑コンデンサ
28 2次巻き線
29 共振コンデンサ
30 ボトム検出信号用整流ダイオード
31 過電圧保護用抵抗
32 OCP信号保護用ダイオード
33 ボトム点調整用コンデンサ
34 2次整流ダイオード
35 2次平滑コンデンサ
36 電圧制御オペアンプ
37 2次側電圧分圧用抵抗
38 基準電圧ツェナーダイオード
39 バイアス用抵抗
40 位相補償用の抵抗
41 位相補償用のコンデンサ
42 利得調整用抵抗
43 フォトカプラ
44 フォトカプラ電流制限抵抗
45 FB端子
46 1次側の位相補償用抵抗
47 1次側の位相補償用コンデンサ
50 DCDCコンバータ制御部
51 DCDCコンバータ用FET
52 DCDCコンバータ用チョークコイル
53 DCDCコンバータ用平滑コンデンサ
54 DCDCコンバータ用ダイオード
55 DCDCコンバータ用電圧制御オペアンプ
56 DCDCコンバータ用ツェナーダイオード
57 DCDCコンバータバイアス用抵抗
58 DCDCコンバータ出力電圧分圧抵抗
59 DCDCコンバータ用利得設定抵抗
60 DCDCコンバータ用位相設定抵抗
61 DCDCコンバータ用位相設定コンデンサ
70 第1の電圧を発生させるツェナーダイオード
71 第2の電圧を発生させるツェナーダイオード
72 第3の電圧を発生させるツェナーダイオード
73 第1の電圧を発生させるツェナーダイオードにバイアス電流を流す切り換えを行なう切り換え用トランジスタ
74 第2の電圧を発生させるツェナーダイオードにバイアス電流を流す切り換えを行なう切り換え用トランジスタ
75 第3の電圧を発生させるツェナーダイオードにバイアス電流を流す切り換えを行なう切り換え用トランジスタ
80 電源ON
81 第1の電圧生成
82 初期化動作
83 初期化動作完了
84 プリント受付け
85 プリント開始
86 プリント完了
87 第2の電圧
88 第1の駆動状態のプリント受付け
89 FAN停止
90 FET51のゲート波形
91 DCDCコンバータ用チョークコイル52に流れる電流
92 DCDCコンバータ用FET51に流れる電流
93 DCDCコンバータ用ダイオード54に流れる電流
94 ACDCコンバータ制御部15の電源端子24の電圧
95 第1の駆動電圧波形
96 第1の駆動電圧低下のタイミング
97 動作停止電圧に至るタイミング
98 動作停止電圧
99 動作開始電圧
100 第1の駆動状態に入るタイミング
101 電源装置全体の損失
102 電源装置から取り出せる許容電力
103 第3の電圧
104 第2の駆動状態のプリント受付状態
105 コントローラの待機の判断
106 第1の駆動状態から前記第2の駆動状態に切り換わるタイミング
1 Commercial
5
8
13 Power Transformer 14 Primary Winding 15 ACDC Converter Power Supply Control Unit 16 Power Supply IC
17 Source terminal 18 GND / drain terminal 19
52 DCDC Converter Choke Coil 53 DCDC Converter Smoothing Capacitor 54 DCDC Converter Diode 55 DCDC Converter Voltage Control Operational Amplifier 56 DCDC Converter Zener Diode 57 DCDC
81 First voltage generation 82
Claims (3)
前記第1電圧を降圧し平滑する為のチョークコイルと第2の平滑コンデンサを設け、前記第1の駆動電圧とチョークコイルの間に前記チョークコイルへの供給する電力を制御する第2のスイッチング素子を設け、前記スイッチング素子と前記第1の駆動電圧のGND間に前記チョークコイルの回生電流を回生させるために回生ダイオードを設け、前記第2の平滑コンデンサから出力される直流電圧に応じて前記第2のスイッチング素子を制御する第2の制御部により、第1の駆動電圧から降圧し第2の駆動電圧を得るDCDCコンバータと、
前記第1の駆動電圧により、給紙、ドラム駆動、定着器駆動などの駆動するメインモータなどのアクチュエータ類や、前記ACDC電源や、DCDCコンバータ、定着器などの発熱部を冷却するFANの駆動を行い、
前記第2の駆動電圧により、装置の制御を司るCPUや、装置の状態を検知するセンサ等の小信号系の駆動を行なう画像形成装置において、
前記第1の駆動電圧を第1の電圧、第2の電圧、第3の電圧の3つの電圧値に制御する手段を設け、其々の電圧値を第1の電圧>第2の電圧>第3の電圧の関係にあり、前記画像形成装置がプリント状態の場合は、前記第1の駆動電圧を前記第1の電圧に制御し、前記画像形成装置のメインモータが停止しかつ前記FANが駆動している状態においては、前記第1の駆動電圧を前記第2の電圧に制御し、前記画像形成装置が前記画像形成装置のメインモータが停止し、かつ、前記FANも停止している状態においては、前記第1の駆動電圧を前記第3の電圧に制御することを特徴とする画像形成装置。 A diode bridge for rectifying an AC input voltage waveform; a primary smoothing capacitor for smoothing a voltage rectified by the diode bridge; a transformer having a primary winding, an auxiliary winding, and a secondary winding; A first switching element that is connected between a primary winding of the transformer and a DC power source smoothed by the primary smoothing capacitor, and that switches the primary winding of the transformer, and a secondary winding of the transformer A rectifying / smoothing unit that smoothes the generated AC voltage and a voltage supplied with power from between the auxiliary windings, and controls the first switching element according to the DC voltage output from the rectifying / smoothing unit. AC that generates a first drive voltage by a first control unit and a starting resistor that supplies power at the start of driving from the primary smoothing capacitor to the control unit And C power supply,
A second switching element that includes a choke coil and a second smoothing capacitor for stepping down and smoothing the first voltage, and controls power supplied to the choke coil between the first drive voltage and the choke coil And a regenerative diode is provided between the switching element and GND of the first drive voltage to regenerate the regenerative current of the choke coil, and the A DCDC converter that steps down from the first drive voltage to obtain the second drive voltage by a second control unit that controls the two switching elements;
The first drive voltage drives the FAN that cools the actuators such as a main motor that drives the paper feeding, drum driving, and fixing unit driving, and the ACDC power source, the DCDC converter, and the heating unit such as the fixing unit. Done
In the image forming apparatus that drives a small signal system such as a CPU that controls the apparatus and a sensor that detects the state of the apparatus by the second driving voltage,
Means for controlling the first driving voltage to three voltage values of a first voltage, a second voltage, and a third voltage are provided, and the respective voltage values are set to the first voltage> the second voltage> the second voltage. When the image forming apparatus is in a printing state, the first driving voltage is controlled to the first voltage, the main motor of the image forming apparatus is stopped, and the FAN is driven. In the state where the first drive voltage is controlled to the second voltage, the image forming apparatus is in a state where the main motor of the image forming apparatus is stopped and the FAN is also stopped. Controls the first drive voltage to the third voltage.
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---|---|---|---|
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9024614B2 (en) | 2011-12-28 | 2015-05-05 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Power supply device performing voltage conversion |
JP2016224337A (en) * | 2015-06-02 | 2016-12-28 | キヤノン株式会社 | Image forming apparatus |
-
2005
- 2005-08-09 JP JP2005230563A patent/JP2007047368A/en not_active Withdrawn
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