JP5611568B2 - Power supply circuit and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、画像形成装置に電力を供給する電源供給装置に関し、画像形成装置の待機伏態あるいはスリープ状態などの電源出力の負荷が無負荷あるいは軽負荷な状態において消費電力を節減する電源供給回路およびその電源供給回路を備えた画像形成装置に関する。
BACKGROUND OF THE
従来の被記録媒体に画像を形成する画像形成手段を備えた画像形成装置では、DCモータ等の各種直流アクチュエータが使用され、また交流電源を主電源として使用することが多いため、交流電源から供給された電圧を整流し、直流アクチュエータに対応した電圧と制御コントロールを行うロジック用の直流電圧を出力する画像形成装置用の電源供給装置が種々提案されている。 In an image forming apparatus having an image forming means for forming an image on a conventional recording medium, various DC actuators such as a DC motor are used, and an AC power source is often used as a main power source. Various power supply apparatuses for an image forming apparatus that rectify the generated voltage and output a voltage corresponding to a DC actuator and a DC voltage for logic that performs control and control have been proposed.
このような電源供給装置には、無負荷時および軽負荷時にダミー電流を流して補助巻線の出力電圧が適切な大きさとなるようにし、ダミー電流が不要な大きな負荷時にはダミー電流を遮断するようにし、スイッチング・レギュレータの効率を向上させるようにしているものがある(例えば、特許文献1参照)。 In such a power supply device, a dummy current is supplied at no load and at a light load so that the output voltage of the auxiliary winding becomes an appropriate level, and the dummy current is cut off at a large load that does not require the dummy current. In some cases, the efficiency of the switching regulator is improved (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、上述した従来の技術においては、動作状態での消費電力を節減させるのみであり、通常の画像形成装置の使用状態で最も大きな時間を占める待機状態およびスリープ状態での消費電力を節減できないという問題がある。 However, the above-described conventional technique only saves power consumption in the operation state, and cannot save power consumption in the standby state and the sleep state, which occupy the most time in the normal use state of the image forming apparatus. There's a problem.
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、待機状態あるいはスリープ状態などの電源出力の負荷が無負荷あるいは軽負荷な状態における不必要な電力の浪費を無くし、消費電力を節減する電源供給回路およびその電源供給回路を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve such a problem, and it eliminates unnecessary power waste when the load of a power supply output such as a standby state or a sleep state is no load or light load, thereby reducing power consumption. It is an object to provide a power supply circuit and an image forming apparatus including the power supply circuit.
そのため、本発明は、外部から入力した交流電圧を整流して直流電圧を出力する電源整流部と、前記電源整流部から出力された電圧を変換するトランス部と、前記トランス部で変換された電圧を整流および平滑して出力する2次整流部と、前記2次整流部の出力電圧と基準電圧とを比較した結果に応じたフィードバック信号を出力するフィードバック部と、前記フィードバック部が出力したフィードバック信号に基づいてスイッチング駆動信号を出力するパルス幅制御部と、前記スイッチング駆動信号に基づいて前記電源整流部から出力された直流電圧のスイッチング動作時間を制御して前記トランス部に印加する電圧を制御するスイッチング部と、前記2次整流部から出力された電圧を該電圧より低い所定の電圧に変換して出力するDCDC変換部と、前記DCDC変換部からの出力電圧が供給される制御部と、前記制御部から出力される制御信号に基づいて前記フィードバック部のフィードバック定数を切り替えて前記2次整流部の出力電圧を第1の出力電圧または第2の出力電圧に切替える出力電圧切替手段とを備え、前記DCDC変換部は、第1のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子を導通状態に切り替える第2のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子の出力を整流・平滑する整流平滑回路とを有し、前記第2のスイッチング素子が非導通状態のとき、前記第1のスイッチング素子のスイッチング時間を制御して入力された高電圧を降圧させて出力し、前記第2のスイッチング素子が導通状態のとき、前記第2のスイッチング素子により前記第1のスイッチング素子を導通状態にすることにより入力電圧をそのまま出力することを特徴とする。 Therefore, the present invention provides a power rectifier that rectifies an AC voltage input from the outside and outputs a DC voltage, a transformer that converts the voltage output from the power rectifier, and a voltage converted by the transformer A secondary rectifying unit that rectifies and smoothes the output, a feedback unit that outputs a feedback signal according to a result of comparing the output voltage of the secondary rectifying unit and a reference voltage, and a feedback signal output by the feedback unit A pulse width control unit that outputs a switching drive signal based on the control signal, and a switching operation time of the DC voltage output from the power supply rectification unit based on the switching drive signal to control a voltage applied to the transformer unit. DCD which converts the voltage output from the switching unit and the secondary rectification unit into a predetermined voltage lower than the voltage and outputs the converted voltage A conversion unit; a control unit to which an output voltage from the DCDC conversion unit is supplied; and a feedback constant of the feedback unit is switched based on a control signal output from the control unit to change an output voltage of the secondary rectification unit. Output voltage switching means for switching to the first output voltage or the second output voltage, and the DCDC converter includes a first switching element and a second switching element that switches the first switching element to a conductive state. And a rectifying / smoothing circuit for rectifying and smoothing the output of the first switching element, and controlling the switching time of the first switching element when the second switching element is non-conductive. a high voltage is stepped down output was, when the second switching element is conductive, the by the second switching element a And outputs as the input voltage by the switching element to a conducting state of the.
このようにした本発明は、待機状態あるいはスリープ状態などの電源出力の負荷が無負荷あるいは軽負荷な状態における不必要な電力の浪費を無くし、消費電力を節減することができるという効果が得られる。 The present invention thus configured has an effect that power consumption can be reduced by eliminating unnecessary power consumption when the load of the power supply output in the standby state or the sleep state is no load or light load. .
以下、図面を参照して本発明による電源供給回路および画像形成装置の実施例を説明する。 Hereinafter, embodiments of a power supply circuit and an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図3は第1の実施例における画像形成装置の外観斜視図であり、図4は第1の実施例における画像形成装置の構成を示す概略断面図である。この図3および図4における画像形成装置101は、例えばタンデム方式のプリンタ装置である。
FIG. 3 is an external perspective view of the image forming apparatus according to the first embodiment, and FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the image forming apparatus according to the first embodiment. The
図4において、画像形成装置101は、画像形成部107、給紙部116、及び定着部104を備えており、記録シート(以下、「用紙」という。)Sへの画像形成が可能な構成になっている。
In FIG. 4, the
以下、印刷動作の流れにしたがって画像形成装置101の構成の説明を行う。
Hereinafter, the configuration of the
用紙Sの搬送は前述の給紙部116より行われる。この給紙部116は、給紙カセット121、給紙ローラ122、レジストローラ123等で構成され、給紙ローラ122の回動によって給紙カセット121から搬出された用紙Sはレジストローラ123まで送られ、更に転写搬送ベルト115上を送られ、各色の画像形成部107に達する。
The conveyance of the sheet S is performed by the
画像形成部107は、画像形成ユニット103が色毎に4個実装されて構成されている。4個の画像形成ユニット103は、図4に示すように右側(上流)から左側(下流)に向かってブラック色(K)、イエロー色(Y)、マゼンダ色(M)、シアン色(C)の順に配設されている。また、この画像形成ユニット103には、各色に対応したトナーカートリッジ102(102K、102Y、102M、102C)が装着されている。そして、画像形成ユニット103とトナーカートリッジ102は分離可能な構造となっており、それぞれのトナーカートリッジ102(102K、102Y、102M、102C)は収納された現像剤(の色)を除き同じ構成である。また、上記各画像形成ユニット103には、印字ヘッド117がカバー119を閉じることにより当接する構造になっている。
The
画像形成ユニット103には、感光体ドラム110、帯電器111、現像ローラ112、クリーナ113が収納されている。感光体ドラム110は、その周面が光導電性材料で構成され、感光体ドラム110の周面近傍には、感光体ドラム110の周面を帯電させる帯電器111、感光体ドラム110に現像剤を供給する現像ローラ112、感光体ドラム110に残留した現像剤を掻き落とすクリーナ113が順次配設されている。また、転写器114は、転写搬送ベルト115を介して感光体ドラム110に当接されて転写部を構成している。
In the
感光体ドラム110は、用紙搬送方向に回転し、先ず帯電器111からの電荷付与により、その周面を一様に帯電する。そして、印字ヘッド117からの印字情報に基づく光書き込みにより、感光体ドラム110の周面に静電潜像を形成し、現像ローラ112による現像処理によりトナー像を形成する。この時、感光体ドラム110の周面に形成されるトナー像は、トナーカートリッジ102に収納した各色のトナーである。このようにして感光体ドラム110の周面に形成されるトナー像は、感光体ドラム110の図中矢印方向の回動に伴って転写器114の位置に達し、感光体ドラム110の直下を図中矢印方向に移動する用紙Sに転写される。そして、用紙Sの上面にトナー像が転写され、印刷が行われる。
The
そして、各転写部において感光体ドラム110の周面に形成されたトナー像が転写された用紙Sは、転写搬送ベルト115の移動に従って、転写搬送ベルト115上を図中矢印方向に移動し、定着装置104において熱定着処理が施される。
Then, the sheet S on which the toner image formed on the peripheral surface of the
用紙Sが定着装置104の加熱ローラ106と加圧ローラ105との間を扶持搬送される間に、用紙Sに転写された複数色のトナー像は溶融して用紙Sに熱定着する。定着装置104によってトナー像が定着された用紙Sは排出ユニット部109に搬送された後に排出されるか、あるいは、両面印刷のため切換板120を介して両面印刷ユニット108に搬送され、再度、画像形成部107で用紙Sの反対面に画像形成が行われる。
While the sheet S is nipped and conveyed between the
図5は第1の実施例における画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。 FIG. 5 is a block diagram showing a control configuration of the image forming apparatus in the first embodiment.
図5において、制御部9は駆動系回路部90とロジック(論理)系回路部91との2つより構成されている。
In FIG. 5, the
ロジック系回路部91の主な構成要素は、制御コントロールとしてのCPU(Central Processing Unit)40、記憶手段としてのRAM(Random Access Memory)41およびROM(Read Only Memory)42を備えている。また、CPU40には、各種センサ44と操作基板43が接続されるとともに駆動系回路部90の駆動回路50が接続され、その駆動回路50に駆動制御のための信号が出力される。
The main components of the logic
ここで、ROM42には、画像形成部107における作像動作に関する制御プログラム(ソフトウェア)等の各種プログラムが格納されている。CPU40は、ROM42から必要なプログラムを読み出して、画像形成部107、給紙部116及び定着部104の動作を統括的に制御して作像動作を実行させる。RAM41は、CPU40が制御プログラムを実行する際の作業領域(ワークエリア)として使用される。そして、制御部9のロジック系回路部91にて使用する直流電圧は5Vである。
Here, the
駆動系回路部90は、前述の駆動回路50とその駆動回路類より出力される駆動信号により動作するアクチュエータ類より構成される。アクチュエータ類とは、給紙モータ45、搬送モータ46、ベルトモータ47、定着モータ48、および現像駆動モータ49等である。本アクチュエータ類は、前述の図4で説明した各構成部材を駆動するためのものである。制御部9の駆動系回路部90には駆動用直流電圧の24Vが使用される。
The drive
このように構成された制御部9のロジック系回路部91に供給される直流電圧5Vおよび駆動系回路部90に供給される駆動用直流電圧24Vは、後述する電源供給回路により供給される。
The
また、制御部9は、時間の経過を計測するタイマ等の計時手段を備え、電源投入時の初期動作や画像形成動作が終了した後に待機状態に移行してから所定の時間が経過すると待機状態からスリープ状態に移行するものとする。また、待機状態またはスリープ状態において上位装置や操作者の操作により印刷指示等の動作指示を受け付けると動作状態へ移行するものとする。
In addition, the
上記動作状態においては、ロジック系回路部91に直流電圧5V、および駆動系回路部90に駆動用直流電圧24Vを供給し、一方待機状態またはスリープ状態においては、ロジック系回路部91に直流電圧5Vを供給し、駆動系回路部90には駆動用直流電圧24Vを供給しない。
In the above operating state, the
なお、本実施例において、動作状態とは、上位装置や操作者の操作により印刷指示等の動作指示を受け付けて画像形成装置が動作を行っている状態をいい、また待機状態とは、画像形成装置が動作を行っていない状態であり、印刷データ等の動作指示を受信すれば、即時に印刷可能な状態で待機している状態をいい、さらにスリープ状態とは、待機状態に移行してから所定の時間が経過し、印刷データ等の動作指示を受信してから印刷動作を行うためには準備動作が必要な状態であり、待機状態より機能的に休止した状態をいう。 In this embodiment, the operation state refers to a state in which the image forming apparatus is operating in response to an operation instruction such as a print instruction by an operation of a host device or an operator, and the standby state refers to image formation. If the device is not in operation and if it receives an operation instruction such as print data, it means that it is waiting in a state where it can be printed immediately, and the sleep state is the state after entering the standby state. This is a state where a preparatory operation is necessary to perform a printing operation after a predetermined time has elapsed and an operation instruction such as print data has been received, and is a state where the operation has been suspended from the standby state.
図1は第1の実施例における電源供給回路の構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the power supply circuit in the first embodiment.
図1において、電源供給回路200は、外部より入力された交流AC電圧を整流する電源整流部1と、スイッチング動作により前記電源整流部1から出力された直流電圧をスイッチングして、トランス4の1次側(入力巻線側)に供給するスイッチング部2と、トランス4の2次側(出力巻線側)に誘起された矩形波を整流して、負荷装置に対して直流電圧を出力する2次整流部5と、前記2次整流部5の出力電圧と基準電圧とを比較し、その比較の結果に応じた制御信号(フィードバック信号)を出力するフィードバック部6と、前記フィードバック部6が出力した制御信号、すなわち前記2次整流部5の出力電圧のフィードバック量に応じて、前記スイッチング部2ヘスイッチング駆動信号を出力するパルス幅制御部3とからなる。
In FIG. 1, a
スイッチング部2は、パルス幅制御部3から出力されたスイッチング駆動信号に基づいて電源整流部1から出力された直流電圧をスイッチングする動作時間を変化させてトランス4の1次側に印加する電圧を変化させる。
The
また、電源供給回路200は複数の電圧の出力を供給する形態の電源のため、2次整流部5から出力された電圧をその電圧とは異なる(低い)所定の電圧に変換するDCDC変換部7が前記2次整流部5の出力に接続され、そのDCDC変換部7の出力は制御部9のロジック系回路部91の入力に接続されるとともに2次整流部5の出力は駆動系回路部90の入力に接続されている。
Further, since the
このように2次整流部5およびDCDC変換部7からの各直流電圧出力は、前記詳細に説明した制御部9のロジック系回路部91および駆動系回路部90にそれぞれ供給されている。
As described above, the DC voltage outputs from the
なお、フィードバック部6には、フィードバック定数を切り替えるための制御信号としての切り替え信号S1が制御部9の出力端子より出力される。
Note that a switching signal S <b> 1 as a control signal for switching a feedback constant is output from the output terminal of the
図2は第1の実施例におけるフィードバック部およびパルス幅制御部の構成を示す説明図である。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the feedback section and the pulse width control section in the first embodiment.
図2において、フィードバック部6は、基準電圧となるシャントレギュレータ16と、2次整流部5の出力電圧から検出電圧を生成する分圧抵抗13a、13b、13cとからなり、その分圧抵抗13a、13b、13cによる抵抗分圧により生成された検出電圧が比較電圧としてシャントレギュレータ16のリファレンス端子に入力される。
2, the
このシャントレギュレータ16には、直列にフォトカプラ17のフォトダイオード17aへ流れる電流を制限するための制限抵抗14がフォトカプラ17を介して接続されている。
The
また、パルス幅制御部3は、フォトカプラ17のフォトトランジスタ17bと、そのフォトトランジスタ17bの出力をパルス幅に変換するためのコントロール素子18とから構成されている。コントロール素子18の出力は、制限抵抗19を介してスイッチング部2のFET(Field Effect Transistor)20へ接続されている。
The pulse
ここで、パルス幅制御部3は、スイッチング部2のオン/オフの時間間隔を制御して、安定した出力電圧が得られるようにする要素である。フォトカプラ17のフォトダイオード17aに電流が供給されると、光によりフォトトランジスタ17bのベースに電流が流れて、コレクタ端からエミッタ端へ電流が流れ、前記フォトカプラ17は、オンとなる。このようにフォトカプラ17のフォトダイオード17aへの電流の供給によりオン/オフを切替える。なお、この時、フォトダイオード17aとフォトトランジスタ17bとは互いに電気的に絶縁されている。
Here, the pulse
また、分圧抵抗13aには並列にトランジスタ11が接続され、トランジスタ11のベース部にはバイアス抵抗12と、制限抵抗10が接続され、さらに制限抵抗10には制御部9よりフィードバック定数の切り替え信号S1が入力され、その切り替え信号S1がLowレベルまたはHighレベルに切替えられることにより、トランジスタ11のオン/オフを切り替える(出力電圧切替手段)。
In addition, a
このトランジスタ11のオン/オフを切り替えることにより、シャントレギュレータ16のリファレンス端子に入力されるフードバック定数としての検出電圧を切り替えることができるようになっている。
By switching on / off of the
なお、図10は従来例における電源供給回路の構成を示すブロック図、図11は従来例におけるフィードバック部およびパルス幅制御部の構成を示す説明図であり、従来のフィードバック部6は、分圧抵抗13aに並列して分圧抵抗13aのオン/オフを切替えるトランジスタが存在しない構成となっており、本実施例では、制御部9からのフィードバック定数の切り替え信号S1に従って、フィードバック部6のトランジスタ11のオン/オフを切り替える構成となっている。
10 is a block diagram showing the configuration of the power supply circuit in the conventional example, FIG. 11 is an explanatory diagram showing the configurations of the feedback unit and the pulse width control unit in the conventional example, and the
上述した構成の作用について説明する。 The operation of the above configuration will be described.
まず、電源供給回路の動作を図1および図2に基づいて説明する。 First, the operation of the power supply circuit will be described with reference to FIGS.
電源供給回路200において、外部より入力された交流電圧(AC入力)は、電源整流部1により整流及び平滑されて直流電圧としてスイッチング部2へ出力される。そして、スイッチング部2は、フィードバック部6とパルス幅制御部3の制御によりオン/オフされて、電源整流部1の出力電圧をスイッチングしてトランス4の1次側へ供給する。
In the
トランス4の2次側に誘起される矩形波は、2次整流部5により直流電圧として整流及び平滑されて出力され、また本出力をDCDC変換部7において別電圧の直流電圧に変換して負荷装置の電源として出力される。
The rectangular wave induced on the secondary side of the
本実施例の場合、2次整流部5より出力される電圧は24Vであり、本24V出力をDCDC変換部7で変換し出力される電圧は5Vである。2次整流部5より出力された24V出力は図1および図5に示す駆動系回路部90に供給され、またDCDC変換部7で変換し出力された5V出力は図1および図5に示すロジック系回路部91に供給される。
In this embodiment, the voltage output from the
また、2次整流部5の出力電圧は、フィードバック部6に印加される。フィードバック部6では、常時一定な電圧を維持するためにシャントレギュレータ16の基準電圧と分圧抵抗13a、13b、13cから出力される検出電圧とを比較して、2次整流部5の出力電圧が基準電圧より高いか低い場合は、パルス幅制御部3に制御信号を出力してスイッチング部2のスイッチングのオン/オフ動作時間を調節する。
Further, the output voltage of the
このようにフィードバック部6は2次整流部5の出力電圧が基準電圧となるようにパルス幅制御部3へフィードバック制御信号を出力し、パルス幅制御部3はそのフィードバック制御信号に基づいてスイッチング部2のスイッチング動作のオン/オフ時間を制御することで、2次整流部5の出力電圧を常時一定の電圧(第1の出力電圧)にする。本実施例の場合、この電圧は24Vである。
Thus, the
一方、負荷装置である画像形成装置101が待機状態またはスリープ状態である場合においては、本24V出力はアクチュエータ類の駆動電圧と使用されるため、本状態では実質は使用されない電圧である。
On the other hand, when the
従って、制御部9は切り替え信号S1をLowレベルで出力し、制限抵抗10を介してトランジスタ11をオン状態とする。この場合、シャントレギュレータ16で基準電圧と比較される検出電圧は、トランジスタ11がオフの通常の場合と比較すると、高い電圧が印加されることになる。フィードバック定数としての検出電圧が高くなるということは、トランス4に印加される出力電圧は低く安定するようにコントロールされるため、結果として2次整流部5の出力電圧をより低い電圧(第2の出力電圧)に切り替えることになる。この場合の2次整流部5の出力電圧は、DCDC変換部7にて5Vに変換されるため、その変換に支障がない電圧という意味で本実施例では、例えば6Vとして出力するものとする。
Therefore, the
このように待機状態またはスリープ状態では、ロジック系回路部91への供給電圧は5Vのまま変化はないが、駆動系回路部90への供給電圧は24Vから6Vに低下して供給される。
As described above, in the standby state or the sleep state, the supply voltage to the logic
これにより、画像形成装置101の制御部9の駆動系回路部90は、駆動時における24Vが印加され駆動回路50のインピーダンス分の電流が消費されていた状態と比較すると、供給電圧が6Vに低減されるため、消費電流は単純には24V/6Vで4分の1に低減が可能となる。これは消費電力(電圧×電流)にすると、1/16に低減できることを示している。また、消費電流が低減されることにより電源部の発熱、および駆動回路部での発熱も低減される。
As a result, the drive
次に、電源供給回路の動作シーケンスを図6の第1の実施例における画像形成装置の動作を示すタイムチャートに基づいて図1を参照しながら説明する。 Next, the operation sequence of the power supply circuit will be described with reference to FIG. 1 based on the time chart showing the operation of the image forming apparatus in the first embodiment of FIG.
図6において、画像形成装置101の電源が投入されると(M0)、駆動系回路部90に供給される電圧は24V、またロジック系回路部91に供給される電圧は5Vとなる。
In FIG. 6, when the
画像形成装置101に電源が投入され、初期動作または印刷動作を完了した後、待機状態またはスリープ状態に移行すると制御部9は切り替え信号S1をHighレベルからLowレベルに切替える(M1)。切り替え信号S1がLowレベルになると電源供給回路200は、駆動系回路部90に供給する電圧を24Vから6Vへ低下させる。なお、ロジック系回路部91に供給する電圧は5Vのままである。
After the
画像形成装置101が待機状態またはスリープ状態から動作状態に復帰すると制御部9は切り替え信号S1をLowレベルからHighレベルに切替える(M2)。切り替え信号S1がHighレベルになると電源供給回路200は、駆動系回路部90に供給する電圧を6Vから24Vに復帰させる。
When the
以上説明したように、第1の実施例では、画像形成装置が待機状態あるいはスリープ状態では、不必要な2次側の出力電圧を低下させる手段としてのフィードバック部を設けたことにより、2次側負荷の消費電力を低減することが可能となり、電源効率の向上を図ることができるという効果が得られる。 As described above, in the first embodiment, when the image forming apparatus is in the standby state or the sleep state, the feedback unit is provided as a means for reducing the unnecessary output voltage on the secondary side. It is possible to reduce the power consumption of the load, and the effect that the power supply efficiency can be improved is obtained.
図7は第2の実施例における電源供給回路の構成を示すブロック図、図8は第2の実施例におけるDCDC変換部の構成を示す説明図である。なお、上述した第1の実施例と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。 FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the power supply circuit in the second embodiment, and FIG. 8 is an explanatory diagram showing the configuration of the DCDC converter in the second embodiment. Note that parts similar to those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図7において、電源供給回路200のDCDC変換部71は、待機状態またはスリープ状態の時に制御部9からhighレベルとなる切り替え信号S2が入力されるように構成されている。
In FIG. 7, the
図8において、DCDC変換部71は、2次整流部5より出力される直流電圧(24V)が入力され、その直流電圧を5Vに変換するものである。
In FIG. 8, the
2次整流部5より出力される直流電圧はスイッチング素子としてのFET23に入力される。DCDCコントローラ21の出力は、制限抵抗22を介してFET23のゲートに接続され、FET23のスイッチング時間を制御し、出力電圧を制御する。なお、FET23のゲートにはバイアス抵抗31が接続されている。
The DC voltage output from the
また、DCDCコントロール21のGND端子は0V電圧に、Vin端子はDCDCコントローラ21の回路電源として24Vが印加される。
Further, the GND terminal of the
FET23の出力はチョークコイル24と整流ダイオード25に接続され、前記チョークコイル24の出力は平滑コンデンサ28が接続され、全体としてFET23によるスイッチング後の整流・平滑動作を行う。さらにチョークコイル24の出力には分圧抵抗29、30が接続され整流後の電圧検出を行う。この分圧抵抗29、30にて分圧された検出電圧はDCDCコントローラ21のフィードバック(FB)端子に入力され、この電圧によりFET23のスイッチング時間が切り替えられ、結果として一定電圧にコントロールされることになる。
The output of the
さらに、DCDCコントローラ21のFET23のゲートヘの出力ラインにはトランジスタ26が0Vとショートできるように接続され(バイパス手段)、本トランジスタ26のベースには制限抵抗27を介して、制御部9からの切り替え信号(バイパス手段を稼動/停止させる制御信号)S2が入力される。
Further, the
なお、図12は従来例におけるDCDC変換部の構成を示す説明図である。本実施例の構成とは、DCDCコントローラ21の出力をショートするトランジスタが存在しないことが異なる。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing the configuration of the DCDC converter in the conventional example. This configuration differs from the configuration of the present embodiment in that there is no transistor that shorts the output of the
上述した構成の作用について説明する。 The operation of the above configuration will be described.
画像形成装置101が待機状態、あるいはスリープ状態において、第1の実施例と同様に電源供給回路200のフィードバック部6は制御部9からの切り替え信号S1により電圧検出を切り替え、2次整流部5の出力電圧を切り替える。但し、第1の実施例と異なり本実施例では、フィードバック部6は2次整流部5の出力電圧をDCDC変換部71で出力される電圧5Vと同一の5Vに切り替える。
When the
この動作を図9の第2の実施例における画像形成装置の動作を示すタイムチャートに基づいて図7および図8を参照しながら説明する。 This operation will be described with reference to FIGS. 7 and 8 based on the time chart showing the operation of the image forming apparatus in the second embodiment of FIG.
図9において、画像形成装置101の電源が投入されると(M0)、駆動系回路部90に供給される電圧は24V、またロジック系回路部91に供給される電圧は5Vとなる。
In FIG. 9, when the
画像形成装置101に電源が投入され、初期動作または印刷動作を完了した後、待機状態またはスリープ状態に移行すると制御部9は切り替え信号S1をHighレベルからLowレベルに切替える(M1)。
After the
これにより、前述したように2次整流部5の出力電圧は24Vから5Vに低下する。このとき、24Vの出力電圧が5Vに低下し、安定するまでに時間T1の経過が必要である。また、出力電圧が5Vに安定する前のタイミングTAでは、その出力電圧が5V以下に一瞬低下するアンダーシュートが発生する可能性がある。
Thereby, as described above, the output voltage of the
このため、制御部9は、切り替え信号S1をLowレベルに切り替えてからの経過時間T1より大きい時間T2の経過を待って、すなわち2次整流部5の出力電圧が5Vに完全に安定した後、DCDC変換部71の切り替え信号S2をLowレベルからHighレベルに切り替えて出力し、トランジスタ26をオン状態とする。トランジスタ26がオン状態になると、FET23のゲートには0Vが印加されるため、FET23はオン状態となる。
For this reason, the
従って、制御部9よりDCDC変換部71の切り替え信号S2をHighレベルで出力すると、FET23がオン状態となりスイッチング動作は行われなくなるため、状態としてはDCDC変換部71の入力をDCDC変換部71の出力へ直に接続した場合と当価のバイパス状態となり、DCDC変換部71は入力電圧をそのまま出力電圧とする。
Therefore, when the switching signal S2 of the
このように、時間T2の経過を待ってDCDC変換部71をバイパス状態になるように制御することにより、タイミングTAで出力電圧が5V以下になるアンダーシュートが発生した場合であってもDCDC変換部71の存在するチョークコイル24および電解コンデンサ28の平滑回路が好影響を吸収するため、DCDC変換部71の出力5Vは24Vからの切り替え時にも安定した出力電圧が得られる。
In this way, by controlling the
以上説明したように、DCDC変換部71でスイッチング動作を行わないようにしたため、DCDC変換部71でのスイッチング動作による電力消費はなくなり、直流で電流を流した場合のFET23とチョークコイル24のインピーダンスによる電力消費のみとなるため、消費電力を低減することができる。
As described above, since the
画像形成装置101が待機状態またはスリープ状態から動作状態に復帰すると制御部9は切り替え信号S2をHighレベルからLowレベルに切り替えてDCDC変換部71のトランジスタ26およびFET23をオフ状態とする(M2)。トランジスタ26およびFET23がオフ状態になるとDCDC変換部71は、通常の変換制御に復帰してFET23のスイッチング動作が再開される。
When the
制御部9は、DCDC変換部71のスイッチング動作への復帰に必要な時間T3の経過を待って切り替え信号S1をLowレベルからHighレベルに切替える。切り替え信号S1がHighレベルになると電源供給回路200は、駆動系回路部90に供給する電圧を5Vから24Vに復帰させ、画像形成装置101は、印刷可能状態となる。
The
以上説明したように、第2の実施例では、画像形成装置が待機状態あるいはスリープ状態では、不必要な2次側の出力電圧を低下させる手段としてのフィードバック部を設けるとともに、スイッチング動作を行うことなく2次整流部からの出力電圧をバイパスさせる手段を有するDCDC変換部を設けたため、複数の直流出力を持つ電源供給回路を単一の直流出力の電源に切り替えることが可能となり、DCDC変換部のスイッチングによる電力消費を無くすことが可能となる効果が得られる。従って、第1の実施例と比較して更に消費電力を低減し、電源効率を向上させることができるという効果が得られる。 As described above, in the second embodiment, when the image forming apparatus is in a standby state or a sleep state, a feedback unit is provided as a means for reducing unnecessary output voltage on the secondary side, and a switching operation is performed. Since the DCDC converter having means for bypassing the output voltage from the secondary rectifier is provided, the power supply circuit having a plurality of DC outputs can be switched to a single DC output power supply. An effect is obtained in which power consumption due to switching can be eliminated. Therefore, the power consumption can be further reduced and the power supply efficiency can be improved as compared with the first embodiment.
なお、以上の実施例では、画像形成装置をタンデム方式のカラー電子写真プリンタ装置として説明したが、電子写真プリンタに限らず、複写機、インクジェットプリンタ等の種々の画像形成装置としてもよい。 In the above embodiments, the image forming apparatus is described as a tandem color electrophotographic printer apparatus. However, the image forming apparatus is not limited to an electrophotographic printer, and may be various image forming apparatuses such as a copying machine and an ink jet printer.
また、本発明は、画像形成装置以外でも、待機状態、スリープ状態等の状態で、アクチュエータの駆動電圧を必要としない装置、あるいは状態により使用しない直流出力をもつような装置にも同様に実施可能である。 Further, the present invention can be similarly applied to a device other than the image forming apparatus that does not require an actuator driving voltage in a standby state, a sleep state, or a device that has a DC output that is not used depending on the state. It is.
1 電源整流部
2 スイッチング部
3 パルス幅制御部
4 トランス
5 2次整流部
6 フィードバック部
7 DCDC変換部
9 制御部
10、14、19、22、27 制限抵抗
11、26 トランジスタ
12、31 バイアス抵抗
13a、13b、13c、29、30 分圧抵抗
16 シャントレギュレータ
17 フォトカプラ
17a フォトダイオード
17b フォトトランジスタ
18 コントロール素子
20、23 FET
90 駆動系回路部
91 ロジック系回路部
101 画像形成装置
200 電源供給回路
DESCRIPTION OF
90 drive
Claims (7)
前記電源整流部から出力された電圧を変換するトランス部と、
前記トランス部で変換された電圧を整流および平滑して出力する2次整流部と、
前記2次整流部の出力電圧と基準電圧とを比較した結果に応じたフィードバック信号を出力するフィードバック部と、
前記フィードバック部が出力したフィードバック信号に基づいてスイッチング駆動信号を出力するパルス幅制御部と、
前記スイッチング駆動信号に基づいて前記電源整流部から出力された直流電圧のスイッチング動作時間を制御して前記トランス部に印加する電圧を制御するスイッチング部と、
前記2次整流部から出力された電圧を該電圧より低い所定の電圧に変換して出力するDCDC変換部と、
前記DCDC変換部からの出力電圧が供給される制御部と、
前記制御部から出力される制御信号に基づいて前記フィードバック部のフィードバック定数を切り替えて前記2次整流部の出力電圧を第1の出力電圧または第2の出力電圧に切替える出力電圧切替手段とを備え、
前記DCDC変換部は、
第1のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子を導通状態に切り替える第2のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子の出力を整流・平滑する整流平滑回路とを有し、
前記第2のスイッチング素子が非導通状態のとき、前記第1のスイッチング素子のスイッチング時間を制御して入力された高電圧を降圧させて出力し、
前記第2のスイッチング素子が導通状態のとき、前記第2のスイッチング素子により前記第1のスイッチング素子を導通状態にすることにより入力電圧をそのまま出力することを特徴とする電源供給回路。 A power source rectifier that rectifies an AC voltage input from the outside and outputs a DC voltage;
A transformer for converting the voltage output from the power rectifier;
A secondary rectifier that rectifies and smoothes the voltage converted by the transformer, and outputs the rectified voltage;
A feedback unit that outputs a feedback signal according to a result of comparing the output voltage of the secondary rectification unit and a reference voltage;
A pulse width control unit that outputs a switching drive signal based on the feedback signal output by the feedback unit;
A switching unit for controlling a voltage applied to the transformer unit by controlling a switching operation time of a DC voltage output from the power source rectifier unit based on the switching drive signal;
A DCDC converter that converts the voltage output from the secondary rectifier to a predetermined voltage lower than the voltage and outputs the voltage;
A controller to which an output voltage from the DCDC converter is supplied;
Output voltage switching means for switching a feedback constant of the feedback unit based on a control signal output from the control unit to switch the output voltage of the secondary rectifier to the first output voltage or the second output voltage. ,
The DCDC converter is
A first switching element; a second switching element that switches the first switching element to a conductive state; and a rectifying / smoothing circuit that rectifies and smoothes the output of the first switching element;
When the second switching element is in a non-conductive state, the switching time of the first switching element is controlled and the input high voltage is stepped down and output ,
When the second switching element is in a conductive state, an input voltage is directly output by setting the first switching element in a conductive state by the second switching element.
前記第2のスイッチング素子は、前記制御部から出力される制御信号に基づいて、入力された電圧をそのまま出力するバイパス手段であり、
前記制御部は、
電源を供給する装置状態を判断し、その装置状態に応じて前記フィードバック部に対して前記フィードバック定数を切り替える制御信号および前記DCDC変換部に対して前記バイパス手段を稼動させる制御信号を出力し、前記2次整流部が出力する電圧を前記制御部へ供給する電圧に低減させるとともに前記DCDC変換部は入力した電圧をそのまま出力することを特徴とする電源供給回路。 The power supply circuit according to claim 1, wherein
The second switching element is a bypass unit that outputs an input voltage as it is based on a control signal output from the control unit,
The controller is
A device state for supplying power is determined, a control signal for switching the feedback constant for the feedback unit according to the device state, and a control signal for operating the bypass means for the DCDC converter, The power supply circuit, wherein the voltage output from the secondary rectifier is reduced to a voltage supplied to the controller, and the DCDC converter outputs the input voltage as it is.
前記バイパス手段は、前記DCDC変換部の前記第1のスイッチング素子であるFETのスイッチング動作を停止させる手段であることを特徴とする電源供給回路。 The power supply circuit according to claim 2,
The power supply circuit according to claim 1, wherein the bypass means is means for stopping a switching operation of the FET that is the first switching element of the DCDC converter.
前記装置状態を、装置の動作状態とし、
前記制御部は、
装置の動作が終了した後、前記制御信号を出力することを特徴とする電源供給回路。 In the power supply circuit of Claim 2 or Claim 3,
The device state is an operation state of the device,
The controller is
A power supply circuit which outputs the control signal after the operation of the apparatus is completed.
前記フィードバック定数は、前記2次整流部から出力された電圧に基づいて生成された電圧であることを特徴とする電源供給回路。 The power supply circuit according to any one of claims 1 to 4,
The power supply circuit according to claim 1, wherein the feedback constant is a voltage generated based on a voltage output from the secondary rectifier.
前記2次整流部からの出力電圧を駆動系回路へ供給し、前記DCDC変換部からの出力電圧を論理系回路へ供給することを特徴とする電源供給回路。 In the power supply circuit according to any one of claims 1 to 5,
A power supply circuit that supplies an output voltage from the secondary rectifier to a drive system circuit and supplies an output voltage from the DCDC converter to a logic system circuit.
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