JP6635681B2 - Image forming device - Google Patents
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Description
本発明は、画像形成装置に関し、特に、消費電力を抑える動作状態を備えた電子機器の一例としての画像形成装置であって、供給電力切り替え方法を実施する電源装置を備える画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly, to an image forming apparatus as an example of an electronic apparatus having an operation state for suppressing power consumption, and to an image forming apparatus including a power supply apparatus that performs a power supply switching method.
従来から、駆動手段を備えた電子機器用の電源装置として、次のような電源装置が提供されている。例えばCPUやASIC等の制御手段に対し、比較的低い電圧を供給する第一の直流電源と、モータやソレノイド、冷却ファン等の駆動系手段に対し、比較的高い電圧を供給する第二の直流電源と、の2系統の電圧を出力する電源装置が提供されている。このような電源装置では、商用電源の交流電圧を整流及び平滑した直流電圧が入力されたAC/DCコンバータによって、第一の直流電源から第一の直流電圧を、第二の直流電源から第二の直流電圧をそれぞれ生成する。このような駆動手段を備えた電子機器用の電源装置では、電子機器内に熱がこもり易いため、冷却ファンによって電源装置を冷却することで、安定的な電力供給を維持している。 Conventionally, the following power supply devices have been provided as power supply devices for electronic devices having a driving unit. For example, a first DC power supply for supplying a relatively low voltage to control means such as a CPU and an ASIC, and a second DC power supply for supplying a relatively high voltage to drive system means such as a motor, a solenoid, and a cooling fan. 2. Description of the Related Art A power supply device that outputs a voltage of two systems of a power supply and a power supply is provided. In such a power supply device, an AC / DC converter into which a DC voltage obtained by rectifying and smoothing an AC voltage of a commercial power supply is supplied with a first DC voltage from a first DC power supply and a second DC power supply with a second DC power supply. , Respectively. In a power supply device for an electronic device provided with such a driving unit, since heat is easily stored in the electronic device, a stable power supply is maintained by cooling the power supply device with a cooling fan.
一方、近年では、電子機器において省エネルギー化の要求が増加し、冷却ファンを含めた電子機器の低消費電力化や電源装置自体の高効率化が求められている。そのため、電子機器の待機時や省電力動作時等では、第二の直流電源と冷却ファンの駆動を停止させて消費電力を抑える構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。ここで、電子機器は、待機時や省電力動作時等では、駆動手段を駆動させる必要が無いので、電源装置の温度が低く、冷却ファンを動作させる必要がない状態となっている。 On the other hand, in recent years, demands for energy saving in electronic devices have increased, and there has been a demand for lower power consumption of electronic devices including cooling fans and higher efficiency of power supply devices themselves. For this reason, a configuration has been proposed in which the second DC power supply and the cooling fan are stopped to reduce power consumption when the electronic device is on standby or in a power saving operation (for example, see Patent Document 1). Here, the electronic device does not need to drive the driving means during standby, power saving operation, and the like, so that the temperature of the power supply device is low and the cooling fan does not need to operate.
また昨今では、USB規格に代表されるような外部デバイスとの通信手段及び電力供給手段を複数備えた電子機器も多い。外部デバイスとの通信及び電力供給は、上述した省電力動作時にも行われる。接続される外部デバイスによっては、消費される電力が比較的大きなものもある。消費電力が大きい外部デバイスが接続される電子機器の電源装置では、制御系への電力供給を目的とする第一の直流電源においても、電子機器のみならず外部デバイスによって消費される電力も含めた、比較的大電力の供給を求められる。例えば、特許文献1では、省電力動作時に温度検知手段によって高温状態を検知すると、冷却ファンによる冷却を行うために、第二の直流電源を駆動させて比較的大電力の供給を行うように構成されている。
In recent years, there are many electronic apparatuses provided with a plurality of communication units and power supply units for communication with external devices typified by the USB standard. Communication with an external device and power supply are also performed during the above-described power saving operation. Some connected external devices consume relatively large power. In a power supply device of an electronic device to which an external device having a large power consumption is connected, the first DC power supply for supplying power to the control system includes not only the electronic device but also the power consumed by the external device. Requires a relatively large power supply. For example, in
しかし、従来の電源装置では、電源装置内で発熱した素子から温度検知手段に熱が伝達されるまでに時間の遅れが発生する。そのため、温度検知手段の検知結果に応じて冷却ファンを動作させるか否かを判断するための閾値を、上述した外部デバイス等に供給する電力の急激な変化を考慮して設定する必要がある。しかし、このように閾値を設定すると、熱の伝達の時間の遅れを無視できるほど安定した負荷条件においては、省電力の効果を低下させてしまうことになるおそれがある。また、駆動系が動作しない省電力動作時に冷却ファンが動作すると、冷却ファンの稼働音に起因する電子機器の動作音が聞こえてしまう。 However, in the conventional power supply device, a time delay occurs until the heat is transmitted from the element that generates heat in the power supply device to the temperature detecting unit. Therefore, it is necessary to set a threshold value for determining whether or not to operate the cooling fan according to the detection result of the temperature detection unit, in consideration of the above-described rapid change in the power supplied to the external device and the like. However, when the threshold value is set in this manner, there is a possibility that the effect of power saving may be reduced under a load condition that is stable enough to ignore the time delay of heat transfer. Further, when the cooling fan operates during the power saving operation in which the drive system does not operate, the operation sound of the electronic device due to the operation sound of the cooling fan is heard.
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、省電力状態において電力変化が生じない場合には省電力の効果を低下させないようにし、電力変化が生じた場合には電子機器の動作音を抑制しつつ電力状態を変更することを目的とする。 The present invention has been made under such a situation. In the power saving state, when no power change occurs, the power saving effect is not reduced, and when the power change occurs, the electronic device is not affected. An object is to change a power state while suppressing an operation sound.
上述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。 In order to solve the above-described problem, the present invention has the following configuration.
(1)第一の負荷に電力を供給する第一の電源と、第二の負荷に電力を供給する第二の電源と、前記第一の電源から前記第一の負荷に電力が供給されて前記第一の負荷が駆動しており、前記第二の電源から前記第二の負荷に電力が供給されて前記第二の負荷が駆動されている第一の状態と、前記第一の電源から前記第一の負荷に電力が供給されて前記第一の負荷が駆動しており前記第二の電源から前記第二の負荷への電力の供給が停止されて前記前記第二の負荷が停止している第二の状態とで動作することが可能な画像形成装置であって、前記第二の電源から電力が供給されて駆動する冷却手段であって、前記第一の電源を冷却する冷却手段と、前記第一の電源から前記第一の負荷に供給される電流を検出する検出手段と、前記第二の状態において、前記検出手段の検出結果に基づいて前記冷却手段の動作を制御する制御手段と、外部デバイスが接続される接続部と、を備え、前記制御手段は、前記第二の状態において、前記接続部に前記外部デバイスが接続されて前記第一の電源からの電力が前記外部デバイスに供給された場合に、前記検出手段の検出結果に基づき、前記第二の電源から前記冷却手段に電力を供給して前記冷却手段により前記第一の電源を冷却することを特徴とする画像形成装置。 (1) A first power supply that supplies power to a first load, a second power supply that supplies power to a second load, and power is supplied from the first power supply to the first load. wherein and the first load is driven, a first state in which said second load from said second power source power is supplied to the second load is driven, from the first power supply The power is supplied to the first load, the first load is driven, the supply of power from the second power supply to the second load is stopped, and the second load is stopped. An image forming apparatus operable in a second state, wherein the cooling unit is driven by being supplied with power from the second power supply, and the cooling unit cools the first power supply. When a detection means for detecting a current supplied to the first load from the first power source, to the second state There are, and a control means for controlling the operation of the cooling means based on a detection result of said detecting means, and a connecting portion which an external device is connected, wherein the control means is in said second state, said connection When the external device is connected to the unit and power from the first power supply is supplied to the external device, power is supplied from the second power supply to the cooling unit based on a detection result of the detection unit. An image forming apparatus configured to cool the first power supply by the cooling unit .
本発明によれば、省電力状態において電力変化が生じない場合には省電力の効果を低下させないようにし、電力変化が生じた場合には電子機器の動作音を抑制しつつ電力状態を変更することができる。 According to the present invention, when no power change occurs in the power saving state, the power saving effect is not reduced, and when the power change occurs, the power state is changed while suppressing the operation sound of the electronic device. be able to.
以下、本発明を実施するための形態を、実施例により図面を参照しながら詳しく説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings by way of examples.
[画像形成装置のブロック図]
実施例1では、電源装置を備える電子機器として、画像形成装置を用いて説明する。図1は、本実施例の電源装置及び画像形成装置の電力供給システムの主要部分の全体構成を示した図である。商用電源である交流電源1の交流電圧は、画像形成装置100に供給される。交流電源1は、電源装置である低電圧電源101に入力される。低電圧電源101は、整流部102と、3.3Vを出力する第一の電源である直流電源103と、24Vを出力する第二の電源である直流電源104と、直流電源103の出力電流を検出するための検出手段である電流検出部108とを有している。整流部102は、全波整流回路と一次平滑コンデンサを含み、交流電源1から入力された交流電圧を整流、平滑し、一次直流電圧105を出力する。直流電源103は、整流部102から入力された一次直流電圧105から、3.3Vの出力電圧106を生成する。直流電源104は、整流部102から入力された一次直流電圧105から、24Vの出力電圧107を生成する。
[Block diagram of image forming apparatus]
The first embodiment will be described using an image forming apparatus as an electronic apparatus including a power supply device. FIG. 1 is a diagram illustrating an entire configuration of a main part of a power supply system of a power supply device and an image forming apparatus according to the present embodiment. An AC voltage of an
直流電源103により生成された出力電圧106は、第一の負荷であるCPU111、接続部である外部接続回路112、画像コントローラ113に電源電圧として供給される。電流検出部108は、検出した電流値を電圧値に変換した検出結果114を、制御手段であるCPU111に出力する。CPU111は、電流検出部108から入力された検出結果114に基づいて、ON/OFF信号115により直流電源104の動作開始(以下、ONとする)又は動作停止(以下、OFFという)の制御を行う。
The
また、直流電源104により生成された出力電圧107は、画像形成装置100の動作に必要な第二の負荷であるモータやソレノイド、クラッチ等のアクチュエータ109に供給される。また、直流電源104により生成された出力電圧107は、第三の電源である直流電源116にも供給される。ここで、直流電源116は、低電圧電源101や画像形成装置100内部の冷却を行うための冷却手段である冷却ファン630を駆動するための電圧を供給する。CPU111は、駆動電圧設定信号(以下、単に設定信号とする)119を電圧設定部118に出力する。電圧設定部118は、CPU111から入力された設定信号119に応じて、直流電源116から10V〜24Vの電圧が出力されるように、直流電源116の出力電圧の設定を行う。直流電源116は、電圧設定部118により設定された10V〜24Vの駆動電圧を、冷却ファン630に出力する。冷却ファン630は、直流電源116から入力された駆動電圧に応じた回転速度で回転する。冷却ファン630の回転速度は、直流電源116から入力された駆動電圧に比例して増加し、駆動電圧が24Vのとき、冷却ファン630の動作可能な回転速度の中で最大の回転速度となる。
The
制御部110は、CPU111と、画像コントローラ113と、外部接続回路112と、を有している。画像コントローラ113は、外部接続回路112と接続された、不図示のホストコンピュータ等から送信されてきた画像データを処理し、CPU111が制御する不図示の画像形成部に信号を出力する。CPU111は、ROM111aに記憶されている各種プログラムを実行し、RAM111bを作業領域として使用しながら、電子写真プロセスを用いた画像形成装置100を制御する。また、CPU111は、画像コントローラ113から入力された画像データに応じた信号に基づいて画像を形成する。外部接続回路112は、ホストコンピュータのような外部機器やUSBデバイス等の複数の外部デバイスとの通信を行う。また、外部接続回路112は、低電圧電源101により生成された電力を複数の外部デバイスへ供給する機能も有しており、以降、外部接続回路112が複数の外部デバイスへ電力供給を行っていると表現する。
The
[画像形成装置の構成]
次に画像形成装置の構成を説明する。図2は、本実施例の画像形成装置100の概要を説明する図である。給紙カセット601に積載された記録紙619は、ピックアップローラ602によって給紙カセット601から搬送路上に給紙され、給紙ローラ603によってレジストレーションローラ604に向けて搬送される。更に記録紙619は、レジストレーションローラ604によって所定のタイミングでプロセスカートリッジ605へ搬送される。記録紙619を搬送する際には、モータやソレノイド等のアクチュエータ109が動作する。
[Configuration of Image Forming Apparatus]
Next, the configuration of the image forming apparatus will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating an outline of the
プロセスカートリッジ605は、帯電ローラ606、現像手段である現像ローラ607、クリーニング手段であるクリーナ608、及び、図中反時計回り方向に回転する電子写真感光体である感光ドラム609で一体的に構成されている。感光ドラム609は、帯電ローラ606によって表面を一様に帯電された後、露光手段であるスキャナユニット611によって画像信号に基づいた露光が行われる。スキャナユニット611内のレーザダイオード612から出射されるレーザ光は、回転する回転多面鏡613及び反射ミラー614を経て、感光ドラム609の回転軸方向(以下、主走査方向という)に走査される。また、レーザ光は、感光ドラム609の回転により、感光ドラム609の回転方向(以下、副走査方向という)に走査される。その結果、感光ドラム609の表面上(感光体上)に2次元の潜像が形成される。以上のように形成された感光ドラム609上の潜像は、現像ローラ607によって現像され、トナー像として可視化される。これらの画像形成時に、回転多面鏡613を回転するモータや、感光ドラム609や現像ローラ607を回転させるためにモータ、ソレノイド、クラッチ等のアクチュエータ109が動作する。
The
感光ドラム609上に形成されたトナー像は、転写ローラ610によって、レジストレーションローラ604から搬送されてきた記録紙619上に転写される。記録紙619上には、電子写真プロセスの一連の処理によって、未定着のトナー像が形成される。続いて、トナー像が転写された記録紙619は、定着手段である定着器615に搬送されると加熱、加圧処理され、記録紙619上の未定着のトナー像が記録紙619に定着される。記録紙619は更に中間搬送ローラ616、排紙ローラ617によって画像形成装置100の本体外に排出され、一連のプリント動作を終了する。駆動手段であるモータ618(図中、Mと記載)は、定着器615を含む各ユニットに駆動力を与えている。また、定着器615及び図1に記載の低電圧電源101により画像形成装置100内の温度が上昇する。CPU111は、上昇した画像形成装置100内の温度を低下させるために、冷却ファン630(図中、Fと記載)を回転させる。
The toner image formed on the
[低電圧電源の構成]
次に、低電圧電源101の構成を説明する。図3は、低電圧電源101の構成を説明する図である。本実施例では、フライバック型電源と、電流共振型電源の例を説明する。尚、図1で説明した構成と同じ構成には同じ符号を付している。整流部102は、全波整流回路2と一次平滑コンデンサ3を有している。また、直流電源103は、フライバック型のスイッチング電源、直流電源104は電流共振型のスイッチング電源で構成されている。尚、直流電源103が電流共振型、直流電源104がフライバック型のスイッチング電源であってもよく、本実施例は、どのような型の電源であってもよい。
[Configuration of low-voltage power supply]
Next, the configuration of the low-
全波整流回路2は、交流電源1の交流電圧を整流して、全波整流された電圧を一次平滑コンデンサ3に出力する。一次平滑コンデンサ3は、全波整流された電圧を平滑化することで、一次直流電圧105を生成する。一次直流電圧105は、フライバック型電源である直流電源103と、電流共振型電源である直流電源104に出力される。
The full-
(直流電源103)
直流電源103は、直列に配置された絶縁トランス31とMOS−FETのスイッチング素子32(以下、FET32という)が、一次平滑コンデンサ3の両端と並列に接続される。絶縁トランス31は、一次巻線31aと二次巻線31bを有している。FET32は、制御回路30から制御端子に入力された信号によって、オン又はオフの制御が行われる。絶縁トランス31の二次巻線31bには、ダイオード33と平滑コンデンサ34とからなる整流平滑回路が接続されている。この整流平滑回路は、絶縁トランス31の二次巻線31bに誘起された電圧(オン/オフ制御されたパルス電圧)を半波整流し平滑して、出力電圧106を出力する。
(DC power supply 103)
In the
出力電圧106は、抵抗37と抵抗38によって分圧され、分圧された電圧は、シャントレギュレータ39のリファレンス端子に入力される。シャントレギュレータ39は、リファレンス端子が一定の電圧(以下、リファレンス電圧という)になるように、フォトカプラ41に供給されるカソード端子の出力を変化させる。フォトカプラ41は、一次側と二次側の絶縁を維持した状態で、シャントレギュレータ39のカソード端子の出力を、二次側から一次側にフィードバックさせる。また、抵抗40は、フォトカプラ41の発光素子であるフォトダイオード41bに流す電流を制限するために接続されている。シャントレギュレータ39のリファレンス電圧が1.25V、抵抗37、38の抵抗値がそれぞれ23kΩ、14kΩであるとき、出力電圧106は約3.3Vになる。
The
制御回路30は、フォトカプラ41の受光素子であるフォトトランジスタ41aに流れる電流の大きさに応じて、FET32によるスイッチング動作のスイッチング周波数を変化させる。FET32のスイッチング周波数が変化することにより、絶縁トランス31を介して一次側から二次側に伝送されるエネルギー量も変化する。その結果、直流電源103から出力される出力電圧106が、一定に制御されることになる。
The
(直流電源104)
一次平滑コンデンサ3の両端には、MOS−FETのスイッチング素子8、9(以下、FET8、FET9という)の直列回路が接続されている。FET8の制御端子には、制御回路7から信号VQ1gsが入力され、FET9の制御端子には、制御回路7から信号VQ2gsが入力される。FET9には、絶縁トランス11が並列に接続されている。絶縁トランス11の一次巻線11aは、励磁インダクタンス12とリーケージインダクタンス13で等価的に表され、リーケージインダクタンス13と電流共振コンデンサ14により直列共振回路が構成されている。また、電圧共振コンデンサ10がFET9に並列に接続されている。
(DC power supply 104)
To both ends of the
絶縁トランス11の二次巻線11bは、二相巻かれており、一方は一次巻線11aと同相の電圧が発生するように巻かれ、もう一方は一次巻線11aとは逆相の電圧が発生するように巻かれている。絶縁トランス11の二次巻線11bには、ダイオード15A、ダイオード15Bと、平滑コンデンサ16とからなる整流平滑回路が接続されている。この整流平滑回路は、絶縁トランス11の二次巻線11bに誘起された電圧(オン/オフ制御されたパルス電圧)を全波整流平滑して出力電圧107を出力する。出力電圧107は、抵抗51と抵抗52で分圧され、分圧された電圧はシャントレギュレータ19のリファレンス端子に入力される。シャントレギュレータ19は、リファレンス端子が一定の電圧になるように、フォトカプラ21に供給されるカソード端子の出力を変化させる。フォトカプラ21は、一次側と二次側の絶縁を維持した状態で、シャントレギュレータ19のカソード端子の出力を二次側から一次側にフィードバックさせ、フィードバックされた電圧は制御回路のFB端子に入力される。また、抵抗20は、フォトカプラ21の発光素子であるフォトダイオード21bに流す電流を制限するために挿入されている。シャントレギュレータ19のリファレンス電圧が2.5V、抵抗51、52の抵抗値がそれぞれ50kΩ、5.8kΩであるとき、出力電圧107は約24Vになる。
The secondary winding 11b of the insulating
制御回路7は、フォトカプラ21の受光素子であるフォトトランジスタ21aに流れる電流の大きさに応じて、FET8とFET9によるスイッチング動作のスイッチング周波数を変化させる。FET8、FET9のスイッチング周波数が変化することにより、絶縁トランス11の一次側から二次側に伝送されるエネルギー量も変化する。その結果、直流電源104から出力される出力電圧107が、一定に制御されることになる。
The
[直流電源104のオン又はオフ]
直流電源104のオン又はオフについて説明する。直流電源104のオン又はオフは、制御部110のCPU111によりON/OFF信号115の状態を変更することで、制御回路7のON端子の入力レベルを制御している。制御回路7は、ON端子がハイレベルになるとオン状態となり、FET8、9のスイッチング動作を行い、ON端子がローレベルになるとオフ状態となり、FET8、9のスイッチング動作を停止させる。
[On or off of DC power supply 104]
Turning on or off of the
直流電源104をオン状態にする場合、CPU111はハイレベルのON/OFF信号115を出力する。抵抗60を介してトランジスタ62のベース端子にハイレベルのON/OFF信号115が入力されると、トランジスタ62にベース電流が流れ、トランジスタ62はオン状態となる。尚、トランジスタ62は、ベース端子がCPU111に接続され、エミッタ端子が接地され、コレクタ端子がフォトカプラ63のフォトダイオード63bのカソード端子に接続されている。
When the
フォトカプラ63は、二次側にフォトダイオード63bを有している。フォトダイオード63bのカソード端子はトランジスタ62のコレクタ端子に接続され、アノード端子には、抵抗61を介して直流電源103の出力電圧106である3.3Vの電圧(以下、3.3V電源ともいう)が入力されている。これにより、3.3V電源から抵抗61により制限された電流がフォトカプラ63のフォトダイオード63bに流れ、この電流に応じた電流が、フォトカプラ63のフォトトランジスタ63aに流れる。フォトカプラ63のフォトトランジスタ63aに電流が流れると、一次平滑コンデンサ3の両端電圧を抵抗64、65により分圧した電圧が、制御回路7のON端子に入力される。これにより、制御回路7はオン状態となり、FET8、9のスイッチング動作を開始することで、直流電源104から24Vの出力電圧107が出力される。
The
直流電源104をオフ状態にする場合は、これとは逆にCPU111はローレベルのON/OFF信号115を出力する。抵抗60を介してトランジスタ62のベース端子にローレベルのON/OFF信号115が入力されると、トランジスタ62がオフ状態となる。これにより、フォトカプラ63のフォトダイオード63bに電流が流れなくなり、フォトカプラ63のフォトトランジスタ63aもオフ状態となる。これにより、制御回路7のON端子はローレベルとなり、FET8、9のスイッチング動作が停止されることで、直流電源104から24Vの出力電圧107が出力されなくなる。
When the
画像形成装置100は、画像形成動作により、モータやソレノイド等のアクチュエータ109が駆動する稼働状態と、次の画像形成動作が開始されるまでアクチュエータ109が停止した待機状態との、2つの動作状態を有している。CPU111は、2つの動作状態(稼働状態、待機状態)に応じて、直流電源104のオン又はオフの状態を切り替えている。第一の状態である稼働状態では、モータやソレノイド等のアクチュエータ109が駆動されるため、直流電源104はオン状態となる。一方、第二の状態である待機状態では、アクチュエータ109が駆動されないこと、及び省電力を鑑みて、基本的には直流電源104はオフ状態としている。ただし、CPU111は、待機状態でも動作している直流電源103の電流を検出する電流検出部108の検出結果114に基づいて、待機状態であっても直流電源104の状態をオフからオンに切り替えるように制御している。
The
[電流検出部108]
ここで、直流電源103の出力端子に構成された電流検出部108について説明する。電流検出部108は、電流検出抵抗42と、オペアンプ43、抵抗44、45、コンデンサ46を有する非反転増幅回路で構成されている。直流電源103の出力端子から出力された電流は、CPU111や、外部接続回路112、画像コントローラ113に供給され、出力端子47のGND1ラインを経由し、電流検出抵抗42を介して絶縁トランス31の二次巻線31bへと帰還する。電流検出抵抗42の両端(GND1−GND2)は、帰還した電流により、「GND1>GND2」の電位差を生じ、生じた電位差は帰還電流が大きいほど大きくなる。また、オペアンプ43の基準電圧はGND2に接続されており、オペアンプ43の出力電圧は、非反転入力端子電圧に対し、抵抗44、45の比率により増幅された電圧となる。
[Current detection unit 108]
Here, the
そのため、電流検出部108の出力は、帰還電流をIo、電流検出抵抗42の抵抗値をR42、抵抗44、45の抵抗値をそれぞれR44、R45、電流検出部108の出力電圧をViとすると、式(1)で表される。電流検出部108の出力電圧Viは、式(1)に表されるように、電流検出抵抗42の両端(GND1−GND2)電圧に比例した電圧となる。
Vi=((R44+R45)/R44)×Io×R42・・・(1)
この電流検出部108の出力電圧Viは、オペアンプ43の出力端子からCPU111のAD入力端子に検出結果114として出力される。CPU111は、予め設定された電圧(以下、冷却閾値(所定値)と記す)と、電流検出部108の出力電圧Viとを比較し、直流電源104の動作状態(ON/OFF)や、冷却ファン630の駆動に用いる直流電源116の出力電圧を決定する。
Therefore, when the output of the
Vi = ((R44 + R45) / R44) × Io × R42 (1)
The output voltage Vi of the
画像形成装置100が待機状態にあるとき、基本的には直流電源104はオフ状態である。この場合、冷却ファン630が停止している状態でも、直流電源103の温度の上昇は定格温度以下となる。これは、省エネルギー性を考慮し、直流電源103により電力供給される各部の電力が、稼働状態よりも低くなるようにしているためである。具体的には、画像形成装置100が待機状態にあるとき、画像コントローラ113は、画像形成処理を行わないために動作停止状態となっている。また、不図示のUSBデバイス等と通信及び電力供給を行う外部接続回路112も、画像形成装置100の待機状態では、画像データ等の受信を行っておらず、直流電源103からの供給電力も低くなる。
When the
よって、直流電源103の出力電流を検出している電流検出部108の出力電圧Viについて、稼働状態のときの出力電圧Viと、待機状態のときの出力電圧Viと、冷却閾値との関係は、
稼働状態の出力電圧Vi>冷却閾値>待機状態の出力電圧Vi
となる。このようにして、CPU111は、冷却ファン630が停止している状態であっても、直流電源104の温度上昇が定格温度以下となるように制御している。
Therefore, with respect to the output voltage Vi of the
Operating state output voltage Vi> cooling threshold> standby state output voltage Vi
Becomes In this way, the
しかし、外部接続回路112には、複数の外部デバイスが接続される場合がある。本実施例の画像形成装置100では、外部接続回路112には、ホストコンピュータとの通信に加え、複数のUSBデバイスのホストコントローラ機能も付加されている。USBデバイスのホストコントローラ機能は、電力の供給能力が規格化されている。例えば、USB3.0規格では、USBホストから最大5.25V/900mAの供給能力が規格化されている。このようなホストコントローラ機能を有する外部接続回路112にUSBデバイスが複数接続されている場合、次のような状況となる。即ち、画像形成装置100が待機状態であっても、不図示の外部USBデバイス又は複数のUSBデバイスのホスト端子に接続可能な外部デバイスに対し、同時に電力を供給しなければならない。そのため、複数の外部デバイスが同時に接続された場合には、直流電源103の出力電流が増加し、電流検出部108の出力電圧Viと冷却閾値の関係が、
待機状態の出力電圧Vi>冷却閾値
という状態になる。このような状態では、FET32やダイオード33等の半導体素子の温度が瞬時に上昇する。よって、冷却ファン630によって直流電源103を即座に冷却する必要がある。
However, a plurality of external devices may be connected to the
The output voltage Vi in the standby state is greater than the cooling threshold. In such a state, the temperature of the semiconductor element such as the
本実施例では、CPU111に入力された直流電源103の電流検出部108の出力電圧Viが冷却閾値を超えた場合、直流電源104をオン状態とする。これにより、本実施例では、直流電源116を介して冷却ファン630に所定の電圧を供給し、直流電源103を冷却するようにしている。このような構成とすることで、直流電源103の負荷電流が増加する直前の状態までは消費電力を低減した状態を保持することができるとともに、負荷電流が増加した場合には素早く電力供給状態を切り替えることができる。
In this embodiment, when the output voltage Vi of the
また、CPU111は、複数の外部デバイスが接続される等により、待機状態において冷却ファン630を駆動する場合には、直流電源116の出力電圧が10V〜12Vとなるように設定する。これは、冷却ファン630の回転速度を低くすることで、待機状態における画像形成装置100の動作音のレベルを抑制するためである。更に、本実施例では、画像形成装置100が稼働状態で冷却ファン630を駆動する場合には、直流電源116の出力電圧が24Vになるように設定している。
When driving the cooling
[冷却ファンの駆動電圧]
冷却ファン630の駆動電圧について、図4、図5を用いて説明する。図4は、冷却ファン630の駆動電圧の設定方法を説明する図である。図5は、冷却ファン630の駆動電圧の設定に関わる各部の状態を説明する図である。図5(a)は、電流検出部108の出力電圧Viと画像形成装置100の動作状態を示し、冷却閾値を破線で示す。図5(b)は、直流電源104のオン又はオフの状態(ON/OFFと図示)と画像形成装置100の動作状態を示す。図5(c)は、直流電源116から出力される冷却ファン630の駆動電圧と画像形成装置100の動作状態を示す。図5(d)は、設定信号119と画像形成装置100の動作状態を示す。横軸はいずれも時間を示す。
[Drive voltage of cooling fan]
The drive voltage of the cooling
CPU111は、画像形成装置100の動作状態、及び電流検出部108の出力電圧Viに基づいて、図4に示す設定信号119のレベルを切り替える。設定信号119は、デジタルトランジスタ71、抵抗72から構成された電圧設定部118に入力される。デジタルトランジスタ71は、ベース端子に設定信号119が入力され、コレクタ端子に抵抗72、73を介して直流電源104の出力電圧(24V)が入力され、エミッタ端子は接地されている。電圧設定部118は、直流電源116に接続され、直流電源116の抵抗73と合わせてトランジスタ74のベース電流を制御している。
The
トランジスタ74は、直流電源104の出力電圧を抵抗72、73で分圧した電圧がベース端子に入力され、エミッタ端子に直流電源104の出力電圧が入力されている。トランジスタ74は、コレクタ端子が電流回生用ダイオード77を介して接地されている。電流回生用ダイオード77は、カソード端子がトランジスタ74のコレクタ端子に接続され、アノード端子は接地されている。また、トランジスタ74のエミッタ端子とコレクタ端子の間には、保護用ダイオード75が接続されている。詳細には、保護用ダイオード75のカソード端子はトランジスタ74のエミッタ端子に接続され、アノード端子はトランジスタ74のコレクタ端子に接続されている。更に、トランジスタ74のコレクタ端子は、コイル76の一端に接続されている。コイル76の他端はコンデンサ78の一端に接続されている。コンデンサ78の他端は接地されている。
In the transistor 74, a voltage obtained by dividing the output voltage of the
直流電源116は、直流電源104から供給される24Vと、電圧設定部118、抵抗73によってトランジスタ74がオン又はオフする構成となっている。トランジスタ74のコレクタ端子にはコイル76とコンデンサ78からなる平滑回路が接続されている。また、トランジスタ74と平滑回路の間には、平滑回路と並列に電流回生用ダイオード77が配置され、トランジスタ74には並列にトランジスタ74の保護用ダイオード75が配置されている。冷却ファン630には、コイル76とコンデンサ78からなる平滑回路から出力される電圧が、冷却ファン630の駆動電圧として供給される。
The
[各部の動作]
次に各部の詳細動作について、図5も交えて説明する。まず、画像形成装置100の稼働状態では、画像形成動作に必要なアクチュエータ109等を駆動する必要がある。そのため、図5(b)に示すように、CPU111は、直流電源104をオン状態とする。更にこの状態では、アクチュエータ109等を駆動していること、図5(a)に示す電流検出部108の出力電圧Viは、所定値より大きい、即ち「Vi>冷却閾値」の関係を満たすことから、直流電源104及び直流電源103の冷却が必要となる。そのため、CPU111は、図5(d)に示すように、設定信号119をハイレベル(Hiと図示)とする。これにより、電圧設定部118のデジタルトランジスタ71はオン状態となり、直流電源116のトランジスタ74のベース端子には、24V電源を抵抗72と抵抗73で分圧した電圧が入力され、トランジスタ74をオンさせるために必要なベース電流が流れる。これにより、トランジスタ74はオン状態となる。設定信号119がハイレベルである間、トランジスタ74はオン状態を保持する。よって、図5(c)に示すように、コイル76とコンデンサ78からなる平滑回路を経由した直流電源116の出力は24Vとなり、冷却ファン630の駆動電圧として、冷却ファン630に供給される。24Vの駆動電圧が供給された冷却ファン630は、冷却ファン630が回転可能な回転速度の中で最大の回転速度(以下、全速と記す)で回転する。
[Operation of each part]
Next, the detailed operation of each unit will be described with reference to FIG. First, in the operating state of the
次に、画像形成装置100がタイミングt1で稼働状態から待機状態に移行する。画像形成装置100の待機状態では、可能な限り消費電力を抑制している。そのため、図5(b)に示すように、タイミングt1で画像形成装置100が待機状態に移行すると、CPU111は、直流電源104をオフ状態にする。この状態では、図5(a)に示す電流検出部108の出力電圧Viは、所定値以下、即ち「Vi≦冷却閾値」の関係を満たし、直流電源103は、冷却ファン630による冷却を必要としない。そのため、CPU111は、図5(d)に示すように、設定信号119をローレベル(Loと図示)とする。これにより電圧設定部118のデジタルトランジスタ71はオフ状態となり、直流電源116のトランジスタ74は24V電源である直流電源104からの出力が抵抗73を介してベース端子に入力される。
Next, the
このとき、図5(b)のように直流電源104はオフ状態で出力停止状態(ゼロV)であるため、トランジスタ74のエミッタ−ベース間の電位差がほぼゼロVとなり、デジタルトランジスタ71をオンするために必要なベース電流を流すことができない。これによりトランジスタ74はオフ状態となる。設定信号119がローレベルである間、トランジスタ74はオフ状態を保持する。よって、コイル76とコンデンサ78からなる平滑回路を経由した直流電源116の出力はゼロVとなり、冷却ファン630は停止する。
At this time, as shown in FIG. 5B, since the
ここで、画像形成装置100の待機状態において、タイミングt2でUSBデバイス等の複数の外部デバイスが接続された状態になると、図5(a)に示す電流検出部108の出力電圧Viは、「Vi>冷却閾値」の関係を満たすようになる。待機状態において、複数の外部デバイスが接続された状態を、複数外部デバイス接続状態という。CPU111は、電流検出部108の検出結果114に基づき、直流電源104をオン状態にする(図5(b))。更に、図5(d)に示すように、CPU111は、所定の周波数、所定のオン幅のパルス信号(PWM信号)である設定信号119を、電圧設定部118に出力する。尚、本実施例では、CPU111から出力される設定信号119について、周波数を100kHz、デューティ比を50%のPWM信号としている。これにより、電圧設定部118のデジタルトランジスタ71は、設定信号119に同期してオン又はオフを繰り返す状態となり、直流電源116のトランジスタ74も同様に設定信号119に同期してオン又はオフを繰り返す。
Here, in the standby state of the
CPU111から出力される設定信号119がPWM信号である間、トランジスタ74はオン又はオフ状態を繰り返す。このとき、トランジスタ74のコレクタ電圧は、振幅が24V、周波数が100kHz、デューティ比が50%のパルス電圧となる。尚、ここでは、デジタルトランジスタ71、トランジスタ74の動作遅延や、トランジスタ74のオン抵抗、電流回生用ダイオード77の順方向電圧を無視している。この結果、コイル76とコンデンサ78からなる平滑回路を経由した直流電源116の出力は、約10V〜12Vとなり、この電圧が冷却ファン630の駆動電圧として、冷却ファン630に供給される。10V〜12Vの駆動電圧が供給された冷却ファン630は、第一の速度である全速の回転速度に対し、第二の速度であるおよそ半分の回転速度(以下、半速と記す)で回転する。
While the
[状態遷移]
図6に、本実施例の画像形成装置100の状態遷移図を示す。尚、図6の状態遷移は、後述する実施例2、実施例3にも適用される。本実施例では、上述してきたように、稼働状態、複数の外部デバイスが接続されていない待機状態(複数外部デバイス未接続状態と図示)、複数の外部デバイスが接続された待機状態の3つの状態が存在する。そして、状態遷移には次のT1〜T3の3つの遷移があり、現在の状態からいずれの状態へも遷移するようにされている。
T1:待機状態から稼働状態に遷移する。
遷移条件:画像形成に関するデータがホストコンピュータ等から送信される
T2:稼働状態、又は複数の外部デバイスが接続された待機状態から、省エネルギー効果が最も高い複数の外部デバイスが接続されていない待機状態に遷移する。
遷移条件:Vi≦冷却閾値
T3:稼働状態、又は複数の外部デバイスが接続されていない待機状態から、複数の外部デバイスが接続された待機状態に遷移する。
遷移条件:Vi>冷却閾値
[State transition]
FIG. 6 is a state transition diagram of the
T1: Transition from the standby state to the operating state.
Transition condition: data related to image formation is transmitted from a host computer or the like. T2: From an operating state or a standby state in which a plurality of external devices are connected, to a standby state in which a plurality of external devices having the highest energy saving effect are not connected. Transition.
Transition condition: Vi ≦ cooling threshold T3: Transition from the operating state or the standby state in which a plurality of external devices are not connected to the standby state in which a plurality of external devices are connected.
Transition condition: Vi> cooling threshold
尚、稼働状態から待機状態への遷移であるT2又はT3は、いずれも画像形成動作が終了した後に待機状態に遷移する場合の条件である。稼働状態から待機状態に遷移する際に、「Vi≦冷却閾値」を満たせばT2の遷移となり、複数の外部デバイスが接続されていない待機状態へと遷移する。稼働状態から待機状態に遷移する際に、「Vi>冷却閾値」を満たせばT3の遷移となり、複数の外部デバイスが接続されている待機状態へと遷移する。 Note that T2 or T3, which is a transition from the operating state to the standby state, is a condition for a transition to the standby state after the image forming operation is completed. When transitioning from the operating state to the standby state, if “Vi ≦ cooling threshold” is satisfied, the transition is T2, and the state transitions to a standby state in which a plurality of external devices are not connected. When transitioning from the operating state to the standby state, if “Vi> cooling threshold” is satisfied, the transition is T3, and the state transitions to the standby state in which a plurality of external devices are connected.
複数の外部デバイスが接続された待機状態では、直流電源103の負荷電流は、待機状態より大きく、稼働状態よりも小さい。また、直流電源104もアクチュエータ109等は動作しておらず、負荷電流が小さい。そのため、直流電源103及び直流電源104ともに、冷却ファン630が半速の回転速度であっても十分に冷却できる。また、冷却ファン630が半速で回転することで、全速で回転する場合に比べて、画像形成装置100の動作音のレベルを抑制できるという効果がある。よって本実施例では、待機状態で冷却ファン630を動作させる場合の回転速度は半速としている。尚、本実施例では、待機状態における冷却ファン630の回転速度を、稼働状態における回転速度の約半分としている。しかし、稼働状態における冷却ファン630の動作音に比べて小さい動作音となる回転速度であればよいため、待機状態における冷却ファン630の回転速度が半速に限定されるものではなく、以降の実施例についても同様である。
In a standby state where a plurality of external devices are connected, the load current of the
従来は、電力供給の状態を切り替える際の判断を、電源装置の温度検知による検知結果に応じて行っていた。そのため、外部デバイス等に供給する電力によって、急激な電力変化が発生するような電子機器の場合には、熱の伝導の時間遅延を考慮して、比較的低い電力状態からでも、高い電力供給が可能な状態に遷移できるようにしておく必要があった。即ち、温度を検知する手段によって低い温度が検知されていたとしても、高い電力供給が可能な状態へ早めに電力状態を切り替える必要があった。これに対し本実施例では、上述した構成とすることで、外部デバイス等に供給する電力によって、急激な電力変化が発生するような電子機器であっても、次のような効果が得られる。即ち、電流検出部108の検出結果に応じて、省エネルギー性を犠牲にすることなくすぐに電力供給状態を変更できる。更には、従来技術に対し待機状態における電子機器の動作音のレベルを抑制することができる。
Conventionally, the determination when switching the power supply state has been performed according to the detection result of the temperature detection of the power supply device. Therefore, in the case of an electronic device in which a sudden change in power occurs due to power supplied to an external device or the like, a high power supply can be performed even from a relatively low power state in consideration of a time delay of heat conduction. It was necessary to be able to transition to a possible state. That is, even if a low temperature is detected by the temperature detecting means, it is necessary to quickly switch the power state to a state where high power can be supplied. On the other hand, in the present embodiment, the above-described configuration provides the following effects even in an electronic device in which a sudden change in power occurs due to power supplied to an external device or the like. That is, the power supply state can be immediately changed according to the detection result of the
以上、本実施例によれば、省電力状態において電力変化が生じない場合には省電力の効果を低下させないようにし、電力変化が生じた場合には電子機器の動作音を抑制しつつ電力状態を変更することができる。 As described above, according to the present embodiment, when no power change occurs in the power saving state, the effect of the power saving is not reduced, and when the power change occurs, the operation state of the electronic device is suppressed while the power state is suppressed. Can be changed.
[画像形成装置のブロック図]
図7は実施例2の電源装置である低電圧電源101及び画像形成装置100の電力供給システムの主要部分の全体構成を示したものである。図7において、図1に示した実施例1の回路構成の各部に付した符号と同一符号で示されるものは、同じ機能を有する構成要素を示している。図7は、実施例1で示した図1に比べると、電圧設定部118と直流電源116が削除され、低電圧電源101に電圧設定部117が追加され、CPU111から電圧設定部117へ出力される駆動電圧設定信号(以下、設定信号という)120が追加されている。また、本実施例では、冷却ファン630は、直流電源104から駆動電圧を供給されることによって回転する。その他は実施例1の構成と同じ構成である。
[Block diagram of image forming apparatus]
FIG. 7 illustrates an overall configuration of a main part of a power supply system of the low
[低電圧電源の構成]
図8には、図7における電源装置である低電圧電源101の構成を示している。図8において、図3で説明した構成と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。図8において、CPU111から出力される設定信号120は、電圧設定部117のFET54のゲート端子に入力される。本実施例では、このFET54のオン/オフ状態によって、直流電源104の出力電圧107の切り替えを実現している。本実施例の電圧設定部117は、シャントレギュレータ19のリファレンス端子に分圧した電圧を入力するための抵抗51、52を含んでいる。本実施例では、直列に接続された抵抗53とFET54が、抵抗52に並列に接続されている。
[Configuration of low-voltage power supply]
FIG. 8 shows the configuration of the low-
設定信号120がハイレベルの場合、FET54のゲート端子はオン電圧以上となり、FET54がオン状態となる。これにより、シャントレギュレータ19のリファレンス端子に入力されていた、出力電圧107を抵抗51と抵抗52により分圧されていた電圧が、次のような電圧となる。即ち、出力電圧107が、抵抗51と、並列に接続された抵抗52、53の合成抵抗とで分圧され、その分圧された電圧が、シャントレギュレータ19のリファレンス端子に入力される。尚、ここでは、FET54のオン抵抗を考慮していない。本実施例では、この状態で直流電源104の出力電圧107が24Vとなるように設定されている。即ち、本実施例では、シャントレギュレータ19のリファレンス電圧が2.5V、抵抗51が50kΩ、抵抗52が13kΩ、抵抗53が10.5kΩとしている。これにより、直流電源104の出力電圧107は、約24Vで一定となるように制御される。
2.5×(50k+(10.5k//13k))/(10.5k//13k))=24[V]
尚、「10.5k//13k」は、抵抗53と抵抗52が並列に接続されているときの合成抵抗値を表す。
When the
2.5 × (50 k + (10.5 k // 13 k)) / (10.5 k // 13 k)) = 24 [V]
“10.5k // 13k” represents a combined resistance value when the resistance 53 and the resistance 52 are connected in parallel.
次に、設定信号120がローレベルの場合、FET54のゲート端子はオン電圧以下となり、FET54がオフ状態となる。これにより、シャントレギュレータ19のリファレンス端子には、出力電圧107を抵抗51と抵抗52により分圧した電圧が入力される。この状態において、シャントレギュレータ19のリファレンス電圧、抵抗51、52の抵抗値が、上述した値の場合には、出力電圧107は、約12Vで一定となるように制御される。
2.5×(50k+13k)/13k=12[V]
本実施例では、以上のようにして、直流電源104の出力電圧107の切り替え、待機状態における冷却ファン630の駆動電圧を変更している。
Next, when the
2.5 × (50k + 13k) / 13k = 12 [V]
In the present embodiment, as described above, the
[各部の動作]
図9は、本実施例の冷却ファン630の駆動電圧の設定に関わる各部の状態を説明する図であり、図9(a)は図5(a)に、図9(b)は図5(b)にそれぞれ対応している。図9(c)は、直流電源104の出力電圧107、即ち、本実施例の冷却ファン630の駆動電圧を示す。図9(d)は、CPU111から電圧設定部117に出力される設定信号120を示す。以下、図7、図8、図9を参照して本実施例の電源装置及び電力供給システムについて具体的に説明する。尚、本実施例において、実施例1と異なるのは、複数の外部デバイスが接続された待機状態の動作のみである。よって、その他の実施例1と同様の構成、動作については説明を省略し、複数の外部デバイスが接続された待機状態の動作について説明する。また、画像形成装置100が稼働状態のとき、CPU111からハイレベルのON/OFF信号115が出力され、直流電源104はオン状態となっており、かつ、CPU111からハイレベルの設定信号120が出力され、出力電圧107は24Vとなっている。更に、画像形成装置100の待機状態では、CPU111はローレベルの設定信号120を出力しているが、ローレベルのON/OFF信号115が出力されており、直流電源104はオフ状態となっている。
[Operation of each part]
FIGS. 9A and 9B are diagrams illustrating the state of each unit related to the setting of the drive voltage of the cooling
画像形成装置100の待機状態であり、タイミングt2でUSBデバイス等の複数の外部デバイスが接続された状態になると、図9(a)に示す電流検出部108の出力電圧Viは「Vi>冷却閾値」の関係となる。CPU111は、電流検出部108の検出結果114に基づき、直流電源104をオン状態にする(図9(b))。また、このとき、図9(d)に示すように、CPU111は、ローレベルの設定信号120を電圧設定部117に出力する。これにより電圧設定部117のFET54はオフ状態となり、図9(c)に示すように、直流電源104の出力電圧107は12Vで一定となるように制御される。12Vの駆動電圧が供給された冷却ファン630は、全速の回転速度に対し、およそ半速で回転する。
In a standby state of the
このように、直流電源104の出力電圧107を切り替える構成にすると、アクチュエータ109等の駆動のために構成された不図示の駆動回路等、直流電源104の二次側に接続された抵抗成分による消費電力を低減することができる。本実施例では、外部デバイス等に供給する電力によって、急激な電力変化が発生するような電子機器であっても、冷却ファン630の半速動作時の電子機器全体の消費電力を、更に抑制することが可能となる。また、本実施例では、すぐに電力供給状態を変更できる。
As described above, when the
以上、本実施例によれば、省電力状態において電力変化が生じない場合には省電力の効果を低下させないようにし、電力変化が生じた場合には電子機器の動作音を抑制しつつ電力状態を変更することができる。 As described above, according to the present embodiment, when no power change occurs in the power saving state, the effect of the power saving is not reduced, and when the power change occurs, the operation state of the electronic device is suppressed while the power state is suppressed. Can be changed.
[画像形成装置のブロック図]
図10(a)は実施例3の電源装置である低電圧電源101及び画像形成装置100の電力供給システムの主要部分の全体構成を示したものである。図10(a)において、図1及び図7に示した回路構成の各部に付した符号と同一符号で示されるものは、同じ機能を有する構成要素を示しており、重複する説明は省略する。図10(a)は、実施例2で示した図7に比べると、外部接続回路112への電力供給の構成が変更されている。具体的には、直流電源103の出力電圧106と外部接続回路112の間にダイオード121が接続されている。ダイオード121は、アノード端子が電流検出部108に接続され、カソード端子が外部接続回路112に接続されている。また、図10(a)では、図7に比べると、直流電源104が外部接続回路112に接続されている。直流電源104と外部接続回路112の間には、直列に配置されたスイッチ124とダイオード122が接続されている。また、スイッチ124には、CPU111からスイッチ124をオン又はオフするための制御信号125が入力されている。ダイオード122は、カソード端子が外部接続回路112に接続され、アノード端子がスイッチ124の一端に接続されている。スイッチ124の他端は、直流電源104に接続されている。このように、本実施例では、外部接続回路112は、直流電源103と直流電源104のどちらからでも電力供給が可能な状態となっている。尚、ダイオード121及びダイオード122と接続される外部接続回路112の電力供給ラインに、符号123を付している。
[Block diagram of image forming apparatus]
FIG. 10A illustrates an overall configuration of a main part of a power supply system of the low-
[低電圧電源の構成]
図10(b)は、図10(a)における外部接続回路112への電力供給の回路構成を示している。図10(b)には、図10(a)のスイッチ124の詳細な回路図を示している。本実施例では、FET201のオン又はオフにより、スイッチ124のスイッチ動作を実現している。スイッチ124は、FET201、抵抗203、204、コンデンサ202を有している。FET201は、ソース端子に直流電源104が接続され、ドレイン端子にダイオード122のアノード端子が接続されている。また、FET201のソース端子とゲート端子の間には抵抗203が接続されている。FET201のソース端子とゲート端子の間にはコンデンサ202も接続されている。FET201のゲート端子には、抵抗204を介してCPU111から制御信号125が入力されている。
[Configuration of low-voltage power supply]
FIG. 10B illustrates a circuit configuration of power supply to the
スイッチ124のオン状態、オフ状態についてそれぞれ具体的に説明する。CPU111から出力される制御信号125は、ハイインピーダンス又はローレベルのいずれかの状態になる。直流電源104の出力電圧107が24Vであり、制御信号125がハイインピーダンスのとき、抵抗203、コンデンサ202の時定数回路によって、FET201のゲート端子は徐々に出力電圧107に等しくなる。これによりFET201はオフ状態となる。これにより、外部接続回路112の電力供給ライン123には、ダイオード122を介した直流電源104からの電力供給が遮断され、ダイオード121を介した直流電源103の出力電圧106が供給される。このとき、ダイオード122は直流電源103から出力された出力電圧106が直流電源104に流れ込むことを防止している。
The ON state and the OFF state of the
また、制御信号125がローレベルのときには、コンデンサ202に蓄えられた電荷を、抵抗204を介して放電する。これにより、FET201のゲート端子に印加される電圧は徐々に低下し、出力電圧107を抵抗203と抵抗204で分圧した電圧まで低下する。これにより、FET201はオン状態となる。FET201がオン状態となると、電力供給ライン123にはダイオード122を介して直流電源104の出力電圧107が供給される。ここで、直流電源104の出力電圧107と直流電源103の出力電圧106は「出力電圧107>出力電圧106」の関係にある。そのため、ダイオード121によって、電力供給ライン123に供給された出力電圧107が、直流電源103に流れ込むことを防止している。その他は、図10(a)に示す構成と同じである。尚、外部接続回路112には、不図示のコンバータが構成されており、3.3V〜5Vの入力電圧から5Vの電圧を生成して、外部デバイスに供給している。
When the
[各部の動作]
図11は、本実施例における外部接続回路112の電力供給ライン123の設定に関する各部の状態を説明する図である。図11(a)は図9(a)に対応し、図11(c)は図9(c)に対応しているため、説明を省略する。図11(b)は、電力供給ライン123に供給される電圧を示し、図11(d)は、CPU111の制御信号125の状態を示している。本実施例において、実施例2と同様の構成、動作については説明を省略し、異なる動作についてのみ説明する。
[Operation of each part]
FIG. 11 is a diagram illustrating a state of each unit related to the setting of the
画像形成装置100が稼働状態のとき、図11(d)に示すように、CPU111の制御信号125はハイインピーダンス(Hi−Zと図示)の状態にある。これにより、図10(b)に示すスイッチ124はオフ状態となる。外部接続回路112には、直流電源103の3.3Vの出力電圧106からダイオード121の順方向電圧分が低下した電圧が、電力供給ライン123を介して供給される(図11(b))。尚、画像形成装置100は稼働状態であり、直流電源104は24Vの出力電圧107を出力している(図11(c))。タイミングt1で画像形成装置100が待機状態に移行すると、CPU111は、直流電源104をオン状態からオフ状態にする(図11(c))。また、CPU111の制御信号125はハイインピーダンスの状態となっているため、直流電源103の3.3Vの出力電圧106が、稼働状態から継続してダイオード121を介して電力供給ライン123に供給される。
When the
画像形成装置100の待機状態となっているとき、タイミングt2でUSBデバイス等の複数の外部デバイスが接続された状態になると、図11(a)に示す電流検出部108の出力電圧Viは「Vi>冷却閾値」となる。CPU111は、電流検出部108の検出結果114に基づき、直流電源104をオン状態とし、かつ設定信号120をローレベルとすることで、直流電源104の出力電圧107が5Vとなるようにする(図11(c))。
When the
ここで、本実施例では、図8で示した電圧設定部117の抵抗52を50kΩ、抵抗53を6.5kΩとしている。尚、抵抗51は50kΩ、シャントレギュレータ19のリファレンス電圧は2.5Vである。これによりCPU111からの設定信号120をローレベルとすれば、出力電圧107は約5Vで一定となるように制御され、設定信号120をハイレベルとすれば、出力電圧107は約24Vで一定となるように制御される。
2.5×(50k+50k)/50k=5[V]
2.5×(50k+(50k//6.5k))/(50k//6.5k))=24[V]
ここで、「50k//6.5k」は、並列に接続された抵抗52と抵抗53の合成抵抗値を示す。
Here, in the present embodiment, the resistance 52 of the
2.5 × (50k + 50k) / 50k = 5 [V]
2.5 × (50 k + (50 k // 6.5 k)) / (50 k // 6.5 k)) = 24 [V]
Here, “50k // 6.5k” indicates a combined resistance value of the resistor 52 and the resistor 53 connected in parallel.
更に、CPU111は、直流電源104をオン状態にするとともに、制御信号125をローレベルにする(図11(d))。これにより、スイッチ124のFET201のゲート端子とソース端子に徐々に電位差が生じ、電力供給ライン123の電圧も、図11(b)に示すようにタイミングt2からタイミングt4にかけて、徐々に5Vまで上昇する。図11(b)に示すように、電力供給ライン123の電圧が徐々に上昇して、タイミングt3でダイオード121の順方向電圧が確保できなくなると、直流電源103の出力電圧106の電流供給は遮断される。そして、直流電源103に代わって直流電源104からの電流供給が開始される。これにより、タイミングt3以降、直流電源103の電流検出を行っている電流検出部108の出力電圧Viは「Vi≦冷却閾値」となる。
Further, the
尚、この状態では、直流電源104の出力電圧106は5Vであるため(図11(c))、冷却ファン630は回転動作を行うことができず、オフ状態である。しかし、上述したように、外部接続回路112への電力供給は、直流電源103(出力電圧106(3.3V))から直流電源104(出力電圧107(5V))に切り替わっている。これにより、直流電源103、直流電源104ともに冷却を必要としない軽負荷状態になっている。また、本実施例では、直流電源104の出力電圧106が5Vである。これにより、アクチュエータ109等の駆動のために構成された不図示の駆動回路等、直流電源104の二次側に接続された抵抗成分による消費電力と冷却ファン630の消費電力を低減することができる。
In this state, since the
よって本実施例では、以上のような構成とすることで、次のような効果が得られる。即ち、外部デバイス等に供給する電力によって、急激な電力増加が発生するような電子機器の場合であっても、従来に比べて電子機器全体の消費電力を更に抑制することが可能であり、かつすぐに電力供給状態を変更できる。更に、本実施例では、冷却ファン630を稼働させないため、冷却ファン630に起因する電子機器の動作音のレベルを抑制することができる。
Therefore, in the present embodiment, the following effects can be obtained by adopting the above configuration. That is, even in the case of an electronic device in which a sudden increase in power occurs due to power supplied to an external device or the like, it is possible to further reduce the power consumption of the entire electronic device as compared with the related art, and The power supply status can be changed immediately. Furthermore, in the present embodiment, since the cooling
以上、本実施例によれば、省電力状態において電力変化が生じない場合には省電力の効果を低下させないようにし、電力変化が生じた場合には電子機器の動作音を抑制しつつ電力状態を変更することができる。 As described above, according to the present embodiment, when no power change occurs in the power saving state, the effect of the power saving is not reduced, and when the power change occurs, the operation state of the electronic device is suppressed while the power state is suppressed. Can be changed.
103 直流電源
104 直流電源
108 電流検出回路
111 CPU
630 冷却ファン
103
630 cooling fan
Claims (6)
第二の負荷に電力を供給する第二の電源と、
前記第一の電源から前記第一の負荷に電力が供給されて前記第一の負荷が駆動しており、前記第二の電源から前記第二の負荷に電力が供給されて前記第二の負荷が駆動されている第一の状態と、
前記第一の電源から前記第一の負荷に電力が供給されて前記第一の負荷が駆動しており前記第二の電源から前記第二の負荷への電力の供給が停止されて前記前記第二の負荷が停止している第二の状態とで動作することが可能な画像形成装置であって、
前記第二の電源から電力が供給されて駆動する冷却手段であって、前記第一の電源を冷却する冷却手段と、
前記第一の電源から前記第一の負荷に供給される電流を検出する検出手段と、
前記第二の状態において、前記検出手段の検出結果に基づいて前記冷却手段の動作を制御する制御手段と、
外部デバイスが接続される接続部と、
を備え、
前記制御手段は、前記第二の状態において、前記接続部に前記外部デバイスが接続されて前記第一の電源からの電力が前記外部デバイスに供給された場合に、前記検出手段の検出結果に基づき、前記第二の電源から前記冷却手段に電力を供給して前記冷却手段により前記第一の電源を冷却することを特徴とする画像形成装置。 A first power supply for supplying power to the first load;
A second power supply for supplying power to the second load;
The first load is driven by supplying power from the first power supply to the first load, and the second load is supplied with power from the second power supply to the second load. A first state in which is driven,
The power is supplied from the first power supply to the first load, the first load is driven, and the supply of power from the second power supply to the second load is stopped, and the power supply is stopped . An image forming apparatus capable of operating in the second state in which the second load is stopped,
Cooling means driven by power supplied from the second power supply, cooling means for cooling the first power supply,
Detecting means for detecting a current supplied from the first power supply to the first load ,
In the second state, control means for controlling the operation of the cooling means based on the detection result of the detection means,
A connection part to which an external device is connected,
With
The control means, in the second state, when the external device is connected to the connection portion and the power from the first power supply is supplied to the external device, based on the detection result of the detection means An image forming apparatus configured to supply power to the cooling unit from the second power supply and cool the first power supply by the cooling unit.
前記制御手段は、前記第一の状態では前記冷却手段が前記第一の速度で回転するように前記第三の電源の電圧を設定し、前記第二の状態で前記冷却手段を回転させる場合には前記冷却手段が前記第二の速度で回転するように前記第三の電源の電圧を設定することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。 Includes a third power source Kyusuru subjected power to the cooling means to adjust the from the second power supply for supplying power to the cooling means from the second power supply,
The control unit sets the voltage of the third power supply so that the cooling unit rotates at the first speed in the first state, and rotates the cooling unit in the second state. 4. The image forming apparatus according to claim 3 , wherein the voltage of the third power supply is set so that the cooling unit rotates at the second speed.
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