JP7752971B2 - 電源装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源装置及び画像形成装置に関し、例えば、複写機やファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載される電源装置を、過負荷／過電流状態から保護するための構成に関する。

電子写真プロセス等を用いて記録材に画像を形成する複写機やファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置には、電源装置が備えられており、交流電源から直流電圧を生成し、記録材の搬送や画像形成のために必要な電力を供給している。これら電源装置は、少なくとも２系統の直流電圧を出力する場合が多く、その内の１つは、ＣＰＵ／ＡＳＩＣといった制御素子や、制御回路に必要な比較的低電圧の出力である。そしてもう１つは、電子写真プロセスに必要な高電圧を出力するための高電圧電源や、モータ／ソレノイド等のアクチュエータ類に供給される、比較的高電圧の出力である。また電源装置の構成として、ＡＣ－ＤＣコンバータを複数備えるものや、比較的高電圧を出力するＡＣ－ＤＣコンバータを１系統だけ備え、その比較的高電圧からＤＣ－ＤＣコンバータで制御回路に必要な比較的低電圧を生成するもの等がある。特に低コスト化の要求が高い昨今の電源装置では、よりコストの掛かるＡＣ－ＤＣコンバータを１系統だけに抑えた構成が広く採用されており、更なる簡素化、低コスト化が求められている。

このような電源装置には、従来から保護回路が設けられており、出力が過電流状態になった場合に電源装置の動作停止等を行って、電源装置を故障から保護している。電源装置が電力を供給する装置内で、想定以上の大きな電力が消費された場合や、電源経路上にショート故障等が発生した場合、電源装置は過電流状態となる。すると電源装置では、故障等の発生を避けるため、過電流状態を検知し、出力を停止する。例えば特許文献１では、負荷ショート等によって出力に過大な電流が流れたりする等の異常が発生した場合に、１次側制御回路によるスイッチング素子のスイッチング制御を停止させる、といったような保護機能を備えた電源装置が提案されている。

特開２０２０－０５８１６６号公報

しかしながら、特に電源装置がＡＣ－ＤＣコンバータを１系統だけ備える構成においては、ＡＣ－ＤＣコンバータが過負荷状態となり、保護回路が働いて出力を停止してしまった場合、次のような状態となる。すなわち、その出力に繋がるＤＣ－ＤＣコンバータも停止し、電源装置を搭載した装置、例えば画像形成装置が完全に停止してしまう。この場合、ユーザは画像形成装置の電源が何故、突然停止したのか、その理由が分からない、といった課題がある。また、電源装置が過負荷状態ではあるものの、過電流保護機能が動作しない程度の過電流が流れ続けた場合、電源装置内の素子が過負荷状態により過昇温し、素子破壊に至るおそれがある。この場合もまた、過電流による破壊が原因で、電源装置が突然動作を停止してしまう。このため、ユーザは画像形成装置の電源が何故、突然停止したのか、その理由が分からず、再度電源スイッチを入れ直すことによって、さらに故障被害を広げてしまうおそれがある、といった課題がある。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、電源装置が破壊に至る前に安全な状態に遷移させ、異常が発生したことをユーザに報知することを目的とする。

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。
（１）交流電圧を直流電圧に変換する変換手段を備え、少なくとも、第１直流電圧を出力する第１モードと、前記第１直流電圧よりも低い第２直流電圧を出力する第２モードと、を切り替えることが可能な電源装置であって、前記第１モードと前記第２モードを切り替える切替手段と、前記変換手段において過電流が発生した過電流状態であることを判断する判断手段と、情報を表示する表示手段と、前記判断手段により前記過電流状態であると判断された場合に、前記切替手段により前記第２モードに切り替えて、前記表示部に前記変換手段における前記過電流状態に関する情報を表示させる制御手段と、を備えることを特徴とする電源装置。
（２）交流電圧を直流電圧に変換する変換手段を備え、少なくとも、第１直流電圧を出力する第１モードと、前記第１直流電圧よりも低い第２直流電圧を出力する第２モードと、を切り替えることが可能な電源装置を備える画像形成装置であって、前記第１モードと前記第２モードを切り替える切替手段と、前記変換手段において過電流が発生した過電流状態であることを判断する判断手段と、情報を表示する表示手段と、前記判断手段により前記過電流状態であると判断された場合に、前記切替手段により前記第２モードに切り替えて、前記表示部に前記変換手段における前記過電流状態に関する情報を表示させる制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、電源装置が破壊に至る前に安全な状態に遷移させ、異常が発生したことをユーザに報知することができる。

実施例１の画像形成装置の構成を示す図 実施例１の電源ユニット及びエンジンコントローラの構成を示す図 実施例１の制御を示すフローチャート 実施例２の電源ユニット及びエンジンコントローラの構成を示す図 実施例２の制御を示すフローチャート

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。

［画像形成装置］
以下、図面を用いて、本発明の電源装置を画像形成装置にて実施した形態について説明する。図１は電子写真プロセスを用いた画像形成装置の概略構成を示す断面図である。なお、実施例１では、画像形成装置の一例としてレーザービームプリンタの場合で説明するが、複写機やファクシミリ、又はこれらの複合機等の画像形成装置であっても構わない。さらに、本発明の電源装置は、他の電子機器に搭載されてもよい。図１に示すレーザービームプリンタ本体１０１（以下、本体１０１という）は、記録媒体である記録材Ｓを収納する給紙カセット１０４、給紙カセット１０４から記録材Ｓを繰り出す給紙ローラ１４１、搬送ローラ対１４２を有する。また、本体１０１は、搬送ローラ対１４２の下流に記録材Ｓの先端を検出するトップセンサ１４３と記録材Ｓを同期搬送するレジストレーションローラ（以下、レジストローラという）対１４４を有する。そして本体１０１は、その下流にレーザースキャナー１０６から出射されるレーザー光に基づいて、記録材Ｓ上にトナー像を形成するカートリッジユニット１０５を有する。カートリッジユニット１０５は、公知の電子写真プロセスに必要な、像担持体である感光ドラム１４８、１次帯電ローラ１４７、現像ローラ１４６等を有し、転写ローラ１４５と共に記録材Ｓ上にトナー像を形成する。そして本体１０１は、その下流に、記録材Ｓ上に形成された未定着のトナー像を熱定着するための加熱定着器１０３を有する。加熱定着器１０３は、定着フィルム１４９、加圧ローラ１５０、そして定着フィルム１４９内部に配置されるヒータ１０２を有する。加熱定着器１０３は、定着フィルム１４９内でヒータ１０２の温度を検知するようにヒータ１０２近傍に配置されたサーミスタ１０９を有する。そして本体１０１は、その下流に排出ローラ対１５１を有し、トナー像を形成した後、熱定着させた記録材Ｓを排出する。

電源装置である電源ユニット１２０（詳細は後述する）は、電圧２４Ｖ又は電圧５Ｖを適宜切り替えて出力することが可能で、プリントモード又はスタンバイモードでは電圧２４Ｖを生成している。ここで、プリントモードとは記録材Ｓに画像形成を行うことが可能な状態をいい、スタンバイモードとは、プリントモードよりも消費電力が少なくプリントモードに移行するために印刷指示に備えて待機している状態をいう。また、本体１０１の最低限の機能を稼働させ、更なる省電力を図るスリープモードもある。電源ユニット１２０は、駆動系電圧として、後述するエンジンコントローラ１２３を介して電圧２４Ｖを供給している。駆動系電圧とは、例えば、モータやクラッチ等（不図示）の駆動ユニット、カートリッジユニット１０５に高電圧を供給するための高電圧電源（不図示）、レーザースキャナー１０６が有する回転多面鏡の駆動部（不図示）等に供給される電圧である。

エンジンコントローラ１２３は本体１０１の制御を行うものであり、上述した駆動ユニット（不図示）を制御することにより、各ローラを動作させて記録材Ｓの搬送を制御する。また、エンジンコントローラ１２３は、レーザースキャナー１０６、カートリッジユニット１０５、加熱定着器１０３等を制御して画像形成（以下、プリントという）動作を行う。また、エンジンコントローラ１２３内には、後述するＤＣ－ＤＣコンバータ１２１を搭載し、ＤＣ－ＤＣコンバータ１２１は、電源ユニット１２０から供給される電圧を基に、主に制御系で使用される電圧３．３Ｖを生成している。なお、ＤＣ－ＤＣコンバータ１２１は、エンジンコントローラ１２３外に設けられてもよい。ＤＣ－ＤＣコンバータ１２１で生成された電圧３．３Ｖは、エンジンコントローラ１２３の内部にある制御回路（不図示）に供給されている。電圧３．３Ｖは、さらに、後述するビデオコントローラ１３１、レーザースキャナー１０６のレーザー発光部（不図示）、トップセンサ１４３等を含む制御系の回路に供給されている。ビデオコントローラ１３１は、エンジンコントローラ１２３とエンジンインターフェース１３３で接続されると共に、パーソナルコンピュータ等の外部装置１３２と汎用の汎用インターフェース１３４（例えば、ＵＳＢ等）で接続されている。

電源ユニット１２０では、後述する交流電源２０１（図２参照）のゼロクロスタイミングを検知しており、ゼロクロス検知信号（不図示）をエンジンコントローラ１２３に送信している。そしてエンジンコントローラ１２３は、交流電源２０１からの電力を、ゼロクロスタイミングに同期して所定の位相角、又は波数のデューティー比となるようにヒータスイッチング手段（不図示）を制御し、ヒータ１０２が所定の温度となるように制御する。

ビデオコントローラ１３１は、汎用インターフェース１３４からプリント情報（例えば、印刷枚数や各種の設定等）及び印刷用データを受信する。そしてビデオコントローラ１３１は、内部に画像制御部（不図示）を搭載し、印刷用データを実際にプリントが可能な画像データへと展開する。その後、エンジンコントローラ１２３は、所定のタイミングでビデオコントローラ１３１からエンジンインターフェース１３３を介して画像データを受信し、レーザースキャナー１０６へ送信する。画像形成動作において、記録材Ｓ上に画像を形成する際に寄与する部材は画像形成手段として機能する。

［電源ユニット］
図２は、実施例１の電源装置である電源ユニット１２０及びエンジンコントローラ１２３（コントローラ）の構成を示す図である。電源ユニット１２０には、交流電源２０１が接続されており、入力された交流電圧から直流電圧Ｖｏ２を生成し、２次側に出力している。ここで直流電圧Ｖｏ２は、少なくとも、第１直流電圧である２４Ｖと、第１直流電圧よりも低い第２直流電圧である５Ｖの２つの出力電圧の値を持っている。例えば、本体１０１がプリントモード又はスタンバイモード（即時プリント可能な待機状態）のときは直流電圧Ｖｏ２として２４Ｖを出力する。以下、直流電圧Ｖｏ２が２４Ｖの状態を、第１の電圧出力モード（第１モード）という。一方、スリープモード（省電力モード）のときは直流電圧Ｖｏ２に５Ｖを出力する。以下、直流電圧Ｖｏ２が５Ｖの状態を、第２の電圧出力モード（第２モード）という。エンジンコントローラ１２３は制御手段であるＣＰＵ２２３を有しており、ＣＰＵ２２３は、直流電圧Ｖｏ２の切り替えを行っている。ＣＰＵ２２３は、第１モードと第２モードを切り替える切替手段として機能する。なお、プリンタ本体１０１に設けられたＣＰＵ２２３を電源基板（不図示）に一体化して設けること等により、電源ユニット１２０がＣＰＵ２２３を有していてもよい。

電源ユニット１２０に入力された交流電源２０１の交流電圧は、ブリッジダイオード２０４で整流された後、コンデンサ２１０によって平滑化され、ＤＣＬラインを負極、ＤＣＨラインを正極とした直流電圧となる。そしてＤＣＨラインは、電源トランス２０５（以下、トランスという）の１次巻線２０５ａの２つの端子の内の一方の端子に接続されると共に、抵抗２３０を介して電源ＩＣ２２２のＶＨ端子にも接続され、電圧が供給される。電源ＩＣ２２２は、ＶＨ端子に電圧が印加されることで動作を開始する。なお、図２において、トランス２０５の１次巻線２０５ａ、１次補助巻線２０５ｂの側に１次側、２次巻線２０５ｃの側に２次側と記す。

スイッチング素子である電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴという）２４３は、ドレイン端子が１次巻線２０５ａの他方の端子に直列に接続され、ソース端子が電流検知抵抗２４１を介してＤＣＬラインに接続されている。そしてＦＥＴ２４３のゲート端子は、ゲート抵抗２４２を介して電源ＩＣ２２２のＯＵＴ端子に接続される。電源ＩＣ２２２がＦＥＴ２４３をオン／オフ（以下、ＯＮ／ＯＦＦと記す）制御することにより、１次巻線２０５ａに電流が流れる。１次巻線２０５ａに流れた電流が電流検知抵抗２４１によって電圧に変換され、電源ＩＣ２２２のＩＳ端子に入力される。電源ＩＣ２２２はＩＳ端子の電圧を監視しており、１次巻線２０５ａ及びＦＥＴ２４３に流れる電流が所定の電流範囲に収まるように制御する。

１次巻線２０５ａに電流が流れると、１次補助巻線２０５ｂ及び２次巻線２０５ｃに極性が逆となるようにフライバック電圧が誘起される。１次補助巻線２０５ｂに誘起された電圧は、抵抗２３３、ダイオード２３４、コンデンサ２３５を介して整流平滑化され、電圧Ｖｃｃを出力する。そしてこの電圧Ｖｃｃは、電源ＩＣ２２２の電源としてＶｃｃ端子に供給される。また、２次巻線２０５ｃに誘起された電圧は、整流素子である２次側整流ダイオード２５１で整流された後、平滑手段である２次側平滑コンデンサ２５２により平滑化され、直流電圧Ｖｏ２として出力される。ブリッジダイオード２０４、コンデンサ２１０、トランス２０５、ＦＥＴ２４３、電源ＩＣ２２２、２次側整流ダイオード２５１、２次側平滑コンデンサ２５２は、交流電圧を直流電圧に変換する変換手段として機能する。

（フィードバック回路）
次に、フィードバック回路２２４について説明する。フィードバック回路２２４は、抵抗２５３、抵抗２５４、抵抗２５５、抵抗２５６、抵抗２５７、シャントレギュレータ２５８、ＦＥＴ２５９、フォトカプラ２０６、及びコンデンサ２０７等により構成される。フィードバック回路２２４は直流電圧Ｖｏ２を監視し、直流電圧Ｖｏ２が５Ｖ又は２４Ｖとなるようにフォトカプラ２０６を介して２次側回路から１次側の電源ＩＣ２２２のＦＢ端子にＦＢ信号としてフィードバックしている。電源ＩＣ２２２はＦＢ端子に入力されたＦＢ信号に応じた電圧を基に、直流電圧Ｖｏ２が所定の電圧になるようＦＥＴ２４３をＯＮ／ＯＦＦ制御している。また、フィードバック回路２２４にはエンジンコントローラ１２３から５Ｖ／２４Ｖ信号が入力されており、５Ｖ／２４Ｖ信号により、直流電圧Ｖｏ２が５Ｖ又は２４Ｖになるよう、出力電圧が切り替えられている。フィードバック回路２２４は、例えば、５Ｖ／２４Ｖ信号がハイレベルのときには直流電圧Ｖｏ２が５Ｖとなるように、ローレベルのときには２４Ｖとなるようにフィードバックする。

直流電圧Ｖｏ２とグランド（以下、Ｇｎｄとする）との間には抵抗２５３、抵抗２５４、抵抗２５６が直列に接続され、抵抗２５６にはＦＥＴ２５９が並列に接続される。すなわち、ＦＥＴ２５９のドレイン端子が抵抗２５４と抵抗２５６の接続点へ、そしてソース端子が２次側のＧｎｄへ接続される。さらに、ＦＥＴ２５９のゲート端子には、エンジンコントローラ１２３から５Ｖ／２４Ｖ信号が入力されている。

フォトカプラ２０６のフォトダイオード２０６ａは、アノード端子が抵抗２５５を介して直流電圧Ｖｏ２に接続され、カソード端子がシャントレギュレータ２５８のカソード端子に接続される。なお、フォトカプラ２０６のフォトダイオード２０６ａと並列に接続される抵抗２５７は、シャントレギュレータ２５８のリーク電流をバイパスさせるための抵抗である。シャントレギュレータ２５８は、アノード端子が直流電圧Ｖｏ２のＧｎｄに接続されると共に、リファレンス端子が抵抗２５３と抵抗２５４の接続点に接続される。そしてフォトカプラ２０６のフォトトランジスタ２０６ｂは、コレクタ端子がＦＢ信号として電源ＩＣ２２２のＦＢ端子に接続され、エミッタ端子がＤＣＬラインに接続される。ここでコンデンサ２０７は、ＦＢ信号のために設けられた、ノイズ吸収用のコンデンサであり、電源ＩＣ２２２のＦＢ端子とＤＣＬラインの間に接続される。

次にフィードバック回路２２４が、直流電圧Ｖｏ２を２４Ｖ又は５Ｖへ切り替える方法について説明する。エンジンコントローラ１２３から出力される５Ｖ／２４Ｖ信号がハイレベルのとき、ＦＥＴ２５９はＯＮとなる。このとき、直流電圧Ｖｏ２を抵抗２５３、抵抗２５４で分圧した電圧がシャントレギュレータ２５８のリファレンス端子に入力される。すると、シャントレギュレータ２５８のリファレンス端子が内部基準電圧と同じ電圧になるようフォトカプラ２０６を介して電源ＩＣ２２２のＦＢ端子にフィードバックされ、その結果、直流電圧Ｖｏ２が５Ｖに制御される。また、５Ｖ／２４Ｖ信号がローレベルのとき、ＦＥＴ２５９はＯＦＦとなる。このとき、直流電圧Ｖｏ２を抵抗２５３、抵抗２５４、抵抗２５６で分圧した電圧がシャントレギュレータ２５８に入力される。すると、シャントレギュレータ２５８のリファレンス端子が内部基準電圧と同じ電圧になるようフォトカプラ２０６を介して電源ＩＣ２２２のＦＢ端子にフィードバックされ、その結果、直流電圧Ｖｏ２が２４Ｖに制御される。

（エンジンコントローラ等）
エンジンコントローラ１２３にはＣＰＵ２２３及びＤＣ－ＤＣコンバータ１２１が搭載されている。電源ユニット１２０から出力された直流電圧Ｖｏ２は、エンジンコントローラ１２３から前述の駆動ユニットや高電圧電源（いずれも不図示）等へ、ＣＰＵ２２３から出力される制御信号（不図示）と共に接続される。なお、スリープモードでは直流電圧Ｖｏ２が５Ｖとなる。そこで、５Ｖが駆動ユニット等へ不要に供給されないようにするため、スリープモード時に直流電圧Ｖｏ２の供給を遮断するスイッチ等を設けてもよい。

エンジンコントローラ１２３から５Ｖ／２４Ｖ信号が電源ユニット１２０へ出力される。５Ｖ／２４Ｖ信号は、ＣＰＵ２２３のＰｏｒｔ２０１端子から抵抗２６４を介して出力され、ハイレベル／ローレベルが電源ユニット１２０へ入力される。ＣＰＵ２２３は、Ｐｏｒｔ２０１端子をハイレベル／ローレベルに切り替えることで、直流電圧Ｖｏ２を５Ｖ又は２４Ｖへ切り替えている。

電源ユニット１２０から出力された直流電圧Ｖｏ２はエンジンコントローラ１２３に入力される。生成手段であるＤＣ－ＤＣコンバータ１２１にも直流電圧Ｖｏ２が入力されている。ＤＣ－ＤＣコンバータ１２１は、直流電圧Ｖｏ２よりも低い第３直流電圧である電圧Ｖｏを出力している（Ｖｏ＜Ｖｏ２）。ここでＤＣ－ＤＣコンバータ１２１は、入力される直流電圧Ｖｏ２が２４Ｖ又は５Ｖのどちらであっても所定の電圧Ｖｏ（例えば、３．３Ｖ）を出力するように動作する。そして電圧Ｖｏは、前述のとおりエンジンコントローラ１２３の内部のＣＰＵ２２３、制御回路（不図示）やビデオコントローラ１３１、レーザースキャナー１０６のレーザー発光部（不図示）、トップセンサ１４３等を含む制御系の回路に供給されている。

温度検知素子であるサーミスタ２０８（温度検知手段）は、電源ユニット１２０内にあり、負荷電流の増加によって発熱する素子であるトランス２０５（ここではトランス２０５の２次巻線２０５ｃ）及び２次側整流ダイオード２５１の近傍に配置される。サーミスタ２０８は、一方の端子を２次側のＧｎｄに、他方の端子をエンジンコントローラ１２３上のＣＰＵ２２３のＡ／ＤポートであるＡ／Ｄ２０１端子にＴＨ信号として入力されている。そしてＴＨ信号はエンジンコントローラ１２３上でプルアップ抵抗２０９によってプルアップされる。

ＣＰＵ２２３は、本体１０１がスタンバイモード又はプリントモード（５Ｖ／２４Ｖ信号がローレベルの状態）において、ＴＨ信号を監視しており、サーミスタ２０８が検知する温度が正常範囲内にあるか否かを判断している。ＣＰＵ２２３は、もしサーミスタ２０８の検知結果である温度が所定温度以下の場合は、トランス２０５や２次側整流ダイオード２５１が正常に動作している状態と判断する。所定温度は、ＣＰＵ２２３が正常か異常かを判断するための温度の閾値である。このとき、ＣＰＵ２２３は、電源ユニット１２０の負荷電流が正常値内にあると判断する。

一方ＣＰＵ２２３は、サーミスタ２０８の検知結果である温度が所定温度より高い場合は、電源ユニット１２０の負荷電流が異常に高い状態になり、トランス２０５や２次側整流ダイオード２５１が異常な温度に上昇したと判断する。ＣＰＵ２２３は、サーミスタ２０８により検知した温度が所定の閾値よりも大きい場合に、過電流状態であると判断する。ＣＰＵ２２３は、過電流が発生した過電流状態であることを判断する判断手段として機能する。この場合ＣＰＵ２２３は、５Ｖ／２４Ｖ信号をローレベルからハイレベルに遷移させる。そしてＣＰＵ２２３は本体１０１の負荷状態が異常であることをビデオコントローラ１３１に報知する。ビデオコントローラ１３１は、本体１０１が有する表示パネル１６０に、負荷状態が異常である（過負荷状態である）こと、例えば、電源ユニット１２０がエラーである旨の情報を表示する。また、ビデオコントローラ１３１は、汎用インターフェース１３４を介して外部装置１３２へ電源ユニット１２０が過負荷状態である旨の情報を報知して、外部装置１３２の画面にその旨を示すメッセージを表示させてもよい。また、本体１０１は電源ユニット１２０が過負荷状態である旨を示すメッセージを記録材Ｓに印刷して出力してもよい。これにより、ＣＰＵ２２３は、ユーザに電源ユニット１２０が異常な状態であることを報知することができる。このように、実施例１では、ＣＰＵ２２３は、過電流状態であると判断した場合に、第２モードに切り替えて、過電流状態であることを報知するように制御する。

［異常の判断処理と報知処理］
次に図３を用いて実施例１の制御を説明する。本体１０１の電源がオンされると、ステップ（以下、Ｓとする）１０２以降の処理が実行される。Ｓ１０２で電源ユニット１２０は、電源ユニット１２０内の電源ＩＣ２２２のＶＨ端子に電圧が印加されると起動する。このとき、５Ｖ／２４Ｖ信号はローレベル状態である。このため、電源ユニット１２０は、まず直流電圧Ｖｏ２が２４Ｖを出力する状態（第１の電圧出力モード）となり、エンジンコントローラ１２３に２４Ｖの直流電圧Ｖｏ２を供給する。

Ｓ１０３でエンジンコントローラ１２３は、Ｓ１０２で直流電圧Ｖｏ２が供給されたことで起動し、ＤＣ－ＤＣコンバータ１２１が動作を開始して電圧Ｖｏを出力する。これにより、電圧ＶｏがＣＰＵ２２３に供給され、ＣＰＵ２２３が動作を開始する。Ｓ１０４でＣＰＵ２２３は、Ｓ１０３で電圧Ｖｏが供給されたことで、５Ｖ／２４Ｖ信号をローレベルにして、プリントモード又はスタンバイモード（スタンバイ／プリントモードと図示）で動作を続ける。Ｓ１０５でＣＰＵ２２３は、サーミスタ２０８の状態を監視し、サーミスタ２０８により検知した温度が正常な範囲内にあるか否かを判断する。具体的にはＣＰＵ２２３は、検知した温度が所定温度以下であれば正常、検知した温度が所定温度よりも高ければ異常、と判断する。

Ｓ１０５でＣＰＵ２２３は、検知した温度が正常な範囲内にあると判断した場合、処理をＳ１０６に進め、正常な範囲内にはないと判断した場合、処理をＳ１０８に進める。Ｓ１０６でＣＰＵ２２３は、スリープモードへの移行が可能か否かを判断する。Ｓ１０６でＣＰＵ２２３は、スリープモードへの移行が可能でないと判断した場合、処理をＳ１０４へ戻す。Ｓ１０６でＣＰＵ２２３は、スリープモードへの移行が可能と判断した場合、処理をＳ１０７へ進める。Ｓ１０７でＣＰＵ２２３は、５Ｖ／２４Ｖ信号をハイレベルへ遷移させてスリープモードへと移行し、処理をＳ１０６へ戻す。

Ｓ１０８でＣＰＵ２２３は、５Ｖ／２４Ｖ信号をハイレベルへ遷移させて直流電圧Ｖｏ２を２４Ｖから５Ｖへ切り替える（５Ｖ出力）。直流電圧Ｖｏ２が下がったことにより、負荷電流は大幅に減少し、温度も低下する。その結果、電源ユニット１２０が有する各素子が破壊されることを回避し、直流電圧Ｖｏ２を安全に出力し続けることができる。Ｓ１０９でＣＰＵ２２３は、本体１０１を含む電源ユニット１２０の出力ラインに異常が発生したこと、すなわち過負荷状態である旨の情報を表示パネル１６０等のユーザーインターフェース上に表示し、ユーザへ報知する。ＣＰＵ２２３は、その後電源ユニット１２０の動作を停止させて、処理を終了する。なお、電源ユニット１２０の動作を停止させる前に、サーミスタ２０８の状態を監視して温度が正常な範囲内に戻っていれば電源ユニット１２０の稼働を継続させるようにしてもよい。

実施例１では、サーミスタ２０８がトランス２０５の２次巻線２０５ｃや２次側整流ダイオード２５１といった２次側の過電流負荷時に発熱し易い素子の近傍に配置している。しかし、図２の構成に限られるものではなく、例えば、１次側ＦＥＴ２４３やトランス２０５の１次巻線２０５ａといった、負荷電流に応じてより温度が上昇し易い素子の近傍に配置してもよい。ただし、１次側の素子を検知する場合は、安全のため、１次－２次間の絶縁について考慮する必要がある。すなわち、１次側の温度検知手段による検知結果を、例えばフォトカプラ等の絶縁による伝達手段を用いて、２次側のエンジンコントローラ１２３に伝達する必要がある。このように、サーミスタ２０８は、１次巻線２０５ａ、２次巻線２０５ｃ、ＦＥＴ２４３及び２次側整流ダイオード２５１のうちの少なくとも１つの温度を検知してもよい。更に、温度が検知される素子は上述した素子に限られず、電流が流れることにより発熱する素子（以下、発熱素子という）であればよい。例えば、２次側に設けられたロードスイッチ（不図示）や、電流検出のための抵抗等も、発熱素子に含まれる。

また、実施例１では、直流電圧Ｖｏ２が２４Ｖと５Ｖの２モードの場合で説明したが、これに限ったことではなく、その装置の構成や用途に応じて、２モードより多くの異なる出力電圧を有する系に応用することも可能である。すなわち、電源装置は、２以上の異なる電圧を出力することができればよい。この場合、素子の発熱量に応じて、より低い電圧に切り替える動作を複数回繰り返すようにしてもよいし、その発熱量に応じて切り替える電圧を選択するようにしてもよい。また、切り替える直流電圧Ｖｏ２の値に応じて、異常と判断する閾値（温度の正常の範囲等）を変えてもよい。例えば、直流電圧Ｖｏ２が２４Ｖよりも５Ｖのときの方が、より低い温度で異常と判断するようにしてもよい。この場合、ＣＰＵ２２３は、電源ユニット１２０が直流電圧Ｖｏ２として５Ｖを出力している状態（例えば、図３のＳ１０７の処理の後）でも、サーミスタ２０８の状態を監視するようにすればよい。

以上述べたとおり、実施例１では、電源ユニット１２０の負荷状態をサーミスタ２０８により監視し、サーミスタ２０８の検知結果に基づいて異常な負荷が発生した状態であるか否かが判断される。そして異常な負荷が発生した状態であると判断される場合に、電源ユニット１２０の素子が破壊するのを防ぎ、安全な状態となる電圧に切り替えてモードを遷移させることが可能である。そして電源ユニット１２０の負荷状態が異常であることをユーザに報知することが可能である。このように、既存の構成を利用しつつ、画像形成装置やその接続機器に異常が生じ、電源装置の負荷電流が過大になった場合でも、電源装置内の素子を安全な状態に保つと共に、異常が発生したことをユーザに知らしめることができる。
以上、実施例１によれば、電源装置が破壊に至る前に安全な状態に遷移させ、異常が発生したことをユーザに報知することができる。

［電源ユニット］
次に、図を用いて、実施例２について説明する。上述した実施例１では、電源ユニット１２０の過電流を温度検知素子であるサーミスタ２０８で検知する例について説明した。実施例２では、電源ユニット４２０の過電流を、トランス２０５の２次側に流れる電流を検知する過電流検知回路４２４（電流検知手段）によって検知する例について説明する。なお、主な構成及び動作は、実施例１にて説明したとおりであるので、同一の符号を付してここでの説明は省略する。また同様に、電源ユニット１２０及びエンジンコントローラ１２３は、電源ユニット４２０及びエンジンコントローラ４２３へ、各々読み替えて説明される。以下、詳しく説明する。

図４は、実施例２の電源ユニット４２０及びエンジンコントローラ４２３の構成を示す図である。図２と比べて、電源ユニット１２０、エンジンコントローラ１２３、電源ＩＣ２２２及びＣＰＵ２２３が、電源ユニット４２０、エンジンコントローラ４２３、電源制御部である電源ＣＰＵ４２２及びＣＰＵ３２３へ置き換えられている。しかし、主な動作は夫々ほぼ同じである。一方、サーミスタ２０８及びプルアップ抵抗２０９が削除、過電流検知回路４２４が追加され、実施例１とは異なっている。以下では、これら異なる点を中心に説明する。

電源ユニット４２０は、入力された交流電圧から直流電圧Ｖｏ２を生成し、２次側に出力している。実施例２では、直流電圧Ｖｏ２の制御を、１次側にある電源ＣＰＵ４２２が行う。そして直流電圧Ｖｏ２の５Ｖと２４Ｖの切り替えを、エンジンコントローラ４２３に搭載されるＣＰＵ３２３（制御手段）が行っている。電源ユニット４２０に入力された交流電圧は、ブリッジダイオード２０４、コンデンサ２１０によって整流／平滑化され、ＤＣＬライン／ＤＣＨラインの直流電圧となる。そしてその電圧は、抵抗４３０、抵抗４３１、抵抗４３２によって分圧される。抵抗４３２にはツェナーダイオード４３６が並列に接続されており、電圧Ｖｃｃにクランプされて電源ＣＰＵ４２２のＶｃｃ端子に供給される。電源ＣＰＵ４２２は、Ｖｃｃ端子に電圧が印加されることで動作を開始する。

電源ＣＰＵ４２２は、Ｐｏｒｔ４０３端子がゲート抵抗２４２を介してＦＥＴ２４３のゲート端子に接続されており、Ｐｏｒｔ４０３端子をハイレベル／ローレベルにすることでＦＥＴ２４３をＯＮ／ＯＦＦ制御している。そして１次巻線２０５ａに電流が流れると、その電流が電流検知抵抗２４１によって電圧に変換され、電源ＣＰＵ４２２のＡ／ＤポートであるＡ／Ｄ４０１端子に入力される。電源ＣＰＵ４２２はＡ／Ｄ４０１端子の電圧を監視しており、１次巻線２０５ａ及びＦＥＴ２４３に流れる電流が所定の電流範囲に収まるように制御する。なお、電源ＣＰＵ４２２が起動し、ＦＥＴ２４３がスイッチング動作を始めて１次補助巻線２０５ｂに電圧が誘起され、コンデンサ２３５へ出力し始めると、電圧Ｖｃｃは１次補助巻線２０５ｂからの供給に切り替わる。また、フィードバック回路２２４から出力されるＦＢ信号は、電源ＣＰＵ４２２のＡ／ＤポートであるＡ／Ｄ４０２端子に入力される。

（過電流検知回路）
次に、過電流検知回路４２４について説明する。直流電圧Ｖｏ２の出力段には、エンジンコントローラ４２３へ流れた電流を検知するための電流検知抵抗４０８が備えられている。電流検知抵抗４０８の入力側は、エンジンコントローラ４２３上にある抵抗４１０、抵抗４１１によって分圧され、その分圧された電圧Ｖｃが、同じくエンジンコントローラ４２３上にあるコンパレータ４１２の反転入力端子（－端子）に入力される。電流検知抵抗４０８の出力側（直流電圧Ｖｏ２）は、同じくエンジンコントローラ４２３上にある抵抗４１３を介してコンパレータ４１２の非反転入力端子（＋端子）に入力される。コンパレータ４１２の出力端子は、ＣＰＵ３２３のＰｏｒｔ４０１端子に入力されると共に電圧Ｖｏに抵抗４０９でプルアップされる。

エンジンコントローラ４２３に流れる電流が正常範囲内の場合、抵抗４０８による電圧低下は小さく、その直流電圧Ｖｏ２は、抵抗４１０、抵抗４１１によって分圧された電圧Ｖｃよりも高い（Ｖｏ２＞Ｖｃ）。したがってコンパレータ４１２の出力はハイレベルとなり、ＣＰＵ３２３に入力される。もし、エンジンコントローラ４２３に流れる電流が正常範囲を超えて大きい場合、抵抗４０８による電圧低下は大きくなり、その直流電圧Ｖｏ２は電圧Ｖｃより低くなる（Ｖｏ２＜Ｖｃ）。したがって、コンパレータ４１２の出力はローレベルへ反転し、ＣＰＵ３２３のＰｏｒｔ４０１端子に入力される。ＣＰＵ３２３は、直流電圧Ｖｏ２が電圧Ｖｃより低い、言い換えれば、過電流検知回路４２４により検知した電流が所定の閾値よりも大きい場合に、過電流状態であると判断する。ＣＰＵ３２３は、Ｐｏｒｔ４０１端子のレベルを監視することにより、電流値の正常又は異常を判断する。

直流電圧Ｖｏ２が５Ｖの場合、抵抗４１０、抵抗４１１で分圧された電圧Ｖｃと直流電圧Ｖｏ２との差ΔＶ_５Ｖが、２４Ｖのときの差ΔＶ_２４Ｖよりも小さくなる（ΔＶ_５Ｖ＜ΔＶ_２４Ｖ）。すなわち直流電圧Ｖｏ２が５Ｖのときは、２４Ｖのときより小さい出力電流でコンパレータ４１２の出力が反転し、ＣＰＵ３２３に異常を報知する。ＣＰＵ３２３は、直流電圧Ｖｏ２が２４Ｖのとき、Ｐｏｒｔ４０１端子にローレベルが入力されると、Ｐｏｒｔ２０１端子をローレベルからハイレベルに遷移させて直流電圧Ｖｏ２を２４Ｖから５Ｖへ切り替える。また、ＣＰＵ３２３は、直流電圧Ｖｏ２が５Ｖのとき、Ｐｏｒｔ４０１端子にローレベルが入力されると、Ｐｏｒｔ４０２端子をローレベルからハイレベルに切り替えて、Ｐｓｔｏｐ信号のレベルを遷移させる。

（Ｐｓｔｏｐ信号）
ＣＰＵ３２３のＰｏｒｔ４０２から出力されたＰｓｔｏｐ信号は、エンジンコントローラ４２３から電源ユニット４２０へ入力され、抵抗４５５を介してフォトカプラ４０６のフォトダイオード４０６ａのアノード端子に入力される。フォトダイオード４０６ａのカソード端子は２次側Ｇｎｄに接続される。フォトカプラ４０６のフォトトランジスタ４０６ｂは、コレクタ端子が電源ＣＰＵ４２２のＰｏｒｔ４０４端子に入力されると共に電圧Ｖｃｃに抵抗４５６でプルアップされる。エミッタ端子はＤＣＬラインに接続される。Ｐｓｔｏｐ信号がローレベルのとき、フォトカプラ４０６のフォトダイオード４０６ａがＯＦＦとなる。フォトカプラ４０６のフォトトランジスタ４０６ｂのコレクタ端子はハイレベルとなり、電源ＣＰＵ４２２のＰｏｒｔ４０４端子がハイレベルとなる。電源ＣＰＵ４２２はＰｏｒｔ４０４端子がハイレベルの状態であることから正常と判断し、そのまま動作を続ける。

一方、Ｐｓｔｏｐ信号がハイレベルになると、フォトカプラ４０６のフォトダイオード４０６ａがＯＮとなり、フォトカプラ４０６のフォトトランジスタ４０６ｂのコレクタ端子がローレベルとなる。電源ＣＰＵ４２２はＰｏｒｔ４０４端子がローレベルに遷移したことを検知すると、何らかの異常が発生したと判断し、動作を停止する。実施例２では、ＣＰＵ３２３は、第２モードにおいて過電流状態であると判断した場合、電源ＣＰＵ４２２を停止させる。

［異常の判断処理と報知処理］
次に図５を用いて実施例２の制御を説明する。本体１０１の電源がＯＮされるとＳ２０２以降の処理が実行される。Ｓ２０２で電源ユニット４２０は、電源ユニット４２０内の電源ＣＰＵ４２２のＶｃｃ端子に電圧が印加され、起動する。このとき、５Ｖ／２４Ｖ信号はローレベル状態であるため、電源ユニット４２０の出力電圧である直流電圧Ｖｏ２は２４Ｖとなり、エンジンコントローラ４２３に直流電圧Ｖｏ２を供給する。Ｓ２０３でエンジンコントローラ４２３は、Ｓ２０２で直流電圧Ｖｏ２が供給されることで起動し、ＤＣ－ＤＣコンバータ１２１が動作を開始して電圧Ｖｏを出力し、ＣＰＵ３２３が動作を開始する。Ｓ２０４でＣＰＵ３２３は、５Ｖ／２４Ｖ信号をローレベルにしてプリントモード又はスタンバイモードで動作を続ける。

Ｓ２０５でＣＰＵ３２３は、過電流検知回路４２４の状態を監視し、電流が正常な範囲にあるか否かを判断する。具体的にはＣＰＵ３２３は、直流電圧Ｖｏ２が電圧Ｖｃ以上であれば正常、直流電圧Ｖｏ２が電圧Ｖｃより低ければ異常、と判断する。Ｓ２０５でＣＰＵ３２３は、電流が正常な範囲にあると判断した場合、処理をＳ２０６に進め、正常な範囲にないと判断した場合、処理をＳ２０９に進める。Ｓ２０６でＣＰＵ３２３は、スリープモードへの移行が可能かどうかを判断する。Ｓ２０６でＣＰＵ３２３は、スリープモードへの移行が可能でないと判断した場合は、処理をＳ２０４へ戻し、スリープモードへの移行が可能と判断した場合は、処理をＳ２０７へ進める。Ｓ２０７でＣＰＵ３２３は、５Ｖ／２４Ｖ信号をハイレベルへ遷移させてスリープモードへと移行する。Ｓ２０８でＣＰＵ３２３は、過電流検知回路４２４の状態を監視し、電流が正常な範囲にあるか否かを判断する。Ｓ２０８でＣＰＵ３２３は、電流が正常な範囲にあると判断した場合、処理をＳ２０６に戻し、電流が正常な範囲にないと判断した場合、処理をＳ２０９に進める。

Ｓ２０５又はＳ２０８の判断において、電流が正常な範囲を超えて、異常と判断された場合は、Ｓ２０９でＣＰＵ３２３は、５Ｖ／２４Ｖ信号をハイレベルへ遷移させて直流電圧Ｖｏ２を２４Ｖから５Ｖへ切り替える（５Ｖ出力）。直流電圧Ｖｏ２が２４Ｖから５Ｖに下がったことにより、負荷電流は大幅に減少する。Ｓ２１０でＣＰＵ３２３は、本体１０１を含む電源ユニット４２０の出力ラインに異常が発生したことを表示パネル１６０等のユーザーインターフェース上に表示し、過負荷状態であることを報知する。Ｓ２１１でＣＰＵ３２３は、過電流検知回路４２４の状態を監視し、電流が正常な範囲にあるか否かを判断する。Ｓ２１１でＣＰＵ３２３は、電流が正常な範囲にあると判断した場合、処理をＳ２１１へ戻し、電流が正常な範囲を超えて異常と判断した場合、処理をＳ２１２に進める。Ｓ２１２でＣＰＵ３２３は、直流電圧Ｖｏ２を５Ｖ出力としたにもかかわらず過電流状態が解消されないため、Ｐｓｔｏｐ信号をローレベルからハイレベルへ変化させて、電源ＣＰＵ４２２の動作を停止させることで、電源ユニット４２０を停止させる。

以上、実施例２では、２段階の保護機能により、電源ユニット４２０の素子が破壊されることを回避し、直流電圧Ｖｏ２を安全に停止させることができる。なお、図５のＳ２０９では直流電圧Ｖｏ２が２４Ｖを出力しているときに過電流を検知した場合は直流電圧Ｖｏ２を２４Ｖから５Ｖへ切り替えている。しかし、５Ｖへ切り替えることなく、電源ＣＰＵ４２２の動作を停止させてもよい。この場合、直流電圧Ｖｏ２が２４Ｖのときよりも５Ｖのときの方に、動作を停止させるための過電流の閾値を低く設定することが可能である。このように、実施例２では、第２モードのときの所定の閾値は、第１モードのときの所定の閾値よりも低く設定されてもよい。

以上述べたとおり、実施例２では、電源ユニット４２０の負荷状態を監視し、もし異常に負荷が増大した状態であると検知した場合に、電源ユニット４２０の素子が破壊するのを防ぎ、安全な状態に電圧を遷移させることが可能である。さらに、電源ユニット４２０の直流電圧Ｖｏ２が省電力（低電圧）モードである５Ｖになったときは、過電流検知のポイント（閾値）を低く設定する。これにより、電圧を下げても過電流の電流値が下がらない場合においては、安全に動作を停止し、素子の破壊を防ぐことが可能である。
以上、実施例２によれば、電源装置が破壊に至る前に安全な状態に遷移させ、異常が発生したことをユーザに報知することができる。

１２０ 電源ユニット
２２３ ＣＰＵ

Claims (14)

1. 交流電圧を直流電圧に変換する変換手段を備え、少なくとも、第１直流電圧を出力する第１モードと、前記第１直流電圧よりも低い第２直流電圧を出力する第２モードと、を切り替えることが可能な電源装置であって、
   前記第１モードと前記第２モードを切り替える切替手段と、
   前記変換手段において過電流が発生した過電流状態であることを判断する判断手段と、
   情報を表示する表示手段と、
   前記判断手段により前記過電流状態であると判断された場合に、前記切替手段により前記第２モードに切り替えて、前記表示手段に前記変換手段における前記過電流状態に関する情報を表示させる制御手段と、
   を備えることを特徴とする電源装置。
2. 電流が流れることにより発熱する発熱素子と、
   前記発熱素子の温度を検知する温度検知手段と、
   を備え、
   前記判断手段は、前記温度検知手段により検知した温度が所定の閾値よりも高い場合に、前記過電流状態であると判断することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記変換手段は、
   １次巻線と２次巻線とを有するトランスと、
   前記１次巻線に直列に接続され、オン又はオフするスイッチング動作を行うスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子の前記スイッチング動作を制御する電源制御部と、
   前記２次巻線に誘起された電圧を整流する整流素子と、
   前記整流素子により整流された電圧を前記直流電圧として平滑する平滑手段と、
   を有し、
   前記発熱素子には、前記１次巻線、前記２次巻線、前記スイッチング素子及び前記整流素子のうちの少なくとも１つが含まれることを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
4. 前記変換手段は、
   １次巻線と２次巻線とを有するトランスと、
   前記１次巻線に直列に接続され、オン又はオフするスイッチング動作を行うスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子の前記スイッチング動作を制御する電源制御部と、
   前記２次巻線に誘起された電圧を整流する整流素子と、
   前記整流素子により整流された電圧を前記直流電圧として平滑する平滑手段と、
   を有し、
   前記直流電圧によって流れる電流を検知する電流検知手段を備え、
   前記判断手段は、前記電流検知手段により検知した電流が所定の閾値よりも大きい場合に、前記過電流状態であると判断することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
5. 前記制御手段は、前記第２モードにおいて前記判断手段が前記過電流状態であると判断した場合、前記電源制御部を停止させることを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
6. 前記第２モードのときの前記所定の閾値は、前記第１モードのときの前記所定の閾値よりも低く設定されることを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
7. 前記変換手段により出力された前記直流電圧から、前記直流電圧よりも低い第３直流電圧を生成する生成手段を備え、
   前記生成手段は、前記第３直流電圧を前記制御手段に供給することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電源装置。
8. 交流電圧を直流電圧に変換する変換手段を備え、少なくとも、第１直流電圧を出力する第１モードと、前記第１直流電圧よりも低い第２直流電圧を出力する第２モードと、を切り替えることが可能な電源装置を備える画像形成装置であって、
   前記第１モードと前記第２モードを切り替える切替手段と、
   前記変換手段において過電流が発生した過電流状態であることを判断する判断手段と、
   情報を表示する表示手段と、
   前記判断手段により前記過電流状態であると判断された場合に、前記切替手段により前記第２モードに切り替えて、前記表示手段に前記変換手段における前記過電流状態に関する情報を表示させる制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
9. 前記電源装置は、電流が流れることにより発熱する発熱素子を有し、
   前記発熱素子の温度を検知する温度検知手段を備え、
   前記判断手段は、前記温度検知手段により検知した温度が所定の閾値よりも高い場合に、前記過電流状態であると判断することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記変換手段は、
    １次巻線と２次巻線とを有するトランスと、
    前記１次巻線に直列に接続され、オン又はオフするスイッチング動作を行うスイッチング素子と、
    前記スイッチング素子の前記スイッチング動作を制御する電源制御部と、
    前記２次巻線に誘起された電圧を整流する整流素子と、
    前記整流素子により整流された電圧を前記直流電圧として平滑する平滑手段と、
    を有し、
    前記発熱素子には、前記１次巻線、前記２次巻線、前記スイッチング素子及び前記整流素子のうちの少なくとも１つが含まれることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記変換手段は、
    １次巻線と２次巻線とを有するトランスと、
    前記１次巻線に直列に接続され、オン又はオフするスイッチング動作を行うスイッチング素子と、
    前記スイッチング素子の前記スイッチング動作を制御する電源制御部と、
    前記２次巻線に誘起された電圧を整流する整流素子と、
    前記整流素子により整流された電圧を前記直流電圧として平滑する平滑手段と、
    を有し、
    前記直流電圧によって流れる電流を検知する電流検知手段を備え、
    前記判断手段は、前記電流検知手段により検知した電流が所定の閾値よりも大きい場合に、前記過電流状態であると判断することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
12. 前記制御手段は、前記第２モードにおいて前記判断手段が前記過電流状態であると判断した場合、前記電源制御部を停止させることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記第２モードのときの前記所定の閾値は、前記第１モードのときの前記所定の閾値よりも低く設定されることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 前記変換手段により出力された前記直流電圧から、前記直流電圧よりも低い第３直流電圧を生成する生成手段を備え、
    前記生成手段は、前記第３直流電圧を前記制御手段に供給することを特徴とする請求項８から請求項１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。