JP2005331583A

JP2005331583A - 画像形成装置に搭載される電源装置

Info

Publication number: JP2005331583A
Application number: JP2004147733A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Nashida; 安昌梨子田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2005-12-02

Abstract

【課題】装置の状態によって大きく消費電力が変動する装置に組み込まれる電源装置に関して、低コストで出力電圧精度の高い電源装置を提供する。
【解決手段】各々の状態を検出する状態検出手段。各々の状態に応じて最適なフィードバック量を決定して、画像形成装置の動作状態によって、フィードバックする複数の出力電圧情報に重み付けを調整するフィードバック量調整手段を有する電源電源。
【選択図】図１

Description

本発明は、装置の状態によって大きく消費電力が変動する装置に組み込まれる電源装置に関するものである。特に、スリープ、スタンバイ、スキャン、プリント、コピー、ＡＤＦコピー動作等のモードを持つ、プリンタ、Ｆａｘ、マルチファンクションプリンタ（ＭＦＰ）等に適用されるものである。

従来は、さまざまな負荷条件であっても所定の電圧精度で出力する電源装置を提供していた。図３を用いて、従来例を説明する。簡単にするために、本装置は、２出力（３．３Ｖ電圧と２４Ｖ電圧出力）の電源装置を示している。横軸３０２は、装置の制御を行うＣＰＵ等のロジック部の電源と使用される３．３Ｖ電源の消費電流である。縦軸３０１は、主にモータ、ソレノイド、原稿読み取り用光源の２４Ｖ電源の消費電流である。楕円形で示した３１５，３１６，３１３，３１２，３１４は、各動作モードを説明するものであり、各動作モードで消費される３．３Ｖ消費電流と２４Ｖ消費電流を示している。例えば、ＡＤＦコピーモード３１４では、３．３Ｖ電流も２４Ｖ電流も最大の消費電流となっており、スリープモード３１５では、２４Ｖ電流はほとんど０Ａで、３．３Ｖのみ消費される。このような消費電流の場合に、電源装置としては、３２０のラインで引かれる消費電流条件を電源電圧精度のセンタ値として設計される。この場合、３２０のラインから離れるほど電源電圧精度が悪くなる。３１９と３２１よりも３１８と３２１の方が電圧精度は悪くなる。
特開平０７−１４３７４６号公報

従来技術によれば、同じ構成で全ての動作モードを網羅しているので、各動作モードにおける電源電圧精度が悪くなってしまっていた。たとえば、ＡＤＦコピー時は、ライン３１８から３２０の電源電圧範囲となり、センタ値からずれてしまうことが分かる。スキャン動作時、スタンバイ動作時、プリント時も同様に電源範囲のセンタ値からずれてしまっていることが分かる。

この電源電圧精度を満足させるために、トランスから出力される電圧にさらにＤＣ−ＤＣコンバータを必要としたり、電圧の変動が影響する個所には、シャントレギュレータ等の外部部品を使用したりしていたため、コストアップを招来していた。

本発明は、以上の点に着目して成されたもので、装置の状態によって大きく消費電力が変動する装置に組み込まれる電源装置に関して、低コストで出力電圧精度の高い画像形成装置に搭載される電源装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、
さまざまな消費電流条件の異なる動作モードを有する画像形成装置に搭載される電源装置において、
各動作モードに応じて、複数出力電圧情報のフィードバック量を調整することによって、各動作モードでの電圧精度を向上させることを低コストで可能にするものである。

さらに、各動作モードに応じて、出力電圧情報の基準電圧をも調整可能とすることで、より多くの動作モードに対応させることが出来る。

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。

（１）画像形成装置に搭載され、外部より入力された電源電圧から、複数の安定した直流電圧を出力する電源装置において、前記電源装置は、前記出力電圧情報を電源制御部にフィードバックすることによって出力電圧を安定化させる構成であり、かつ、前記画像形成装置の動作状態によって、フィードバックする前記複数の出力電圧情報に重み付けを調整するフィードバック量調整手段を有することを特徴とする画像形成装置に搭載される電源電源。

（２）前記電源装置は、基準電圧調整手段を有し、前記画像形成装置の動作状態によって、前記フィードバック量調整手段の他に、前記基準電圧調整手段によって基準電圧をも調整することを特徴とする前記（１）記載の画像形成装置に搭載される電源装置。

本発明によれば、低コストで、画像形成装置に搭載される複数の出力電圧を持つ電源の動作モードに応じた最適な電源制御を行い、電圧精度を上げることができるようにしたものである。

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。

図８、図９、図１０、図１１は本第１の実施例を示すものである。

図１０は、電気的な概念図であり、ここでは３出力電圧の電源を例にとっている。図８は単純化するため２出力の電気回路図を用いており、図９は各出力電流と各モードの消費電流の関係を説明する図であり、図１１は、出力電流と出力電圧精度を説明する図である。

図１０に於いて、１００１は画像形成装置であり、１００２は外部の商用電源である。画像形成装置１００１は、１００３のスイッチング手段によって、外部から供給される電源電圧をＯＮ，ＯＦＦして、平滑回路を含む電源トランス１００４に電力を供給する。本画像形成装置の例では、３つの電圧を出力する電源部と、各電源から電力の供給を受ける負荷１０１２，１０１１，１０１０から構成される。電源トランスからの出力は、１０１５，１０１４，１０１３から電圧情報がとりだされ、１００９の動作モード検出手段にて、現在の装置の動作状態によって、１００８のフィードバックゲインの調整手段により各電圧出力情報の重みが決定されてフィードバック部１００５に送られる。フィードバック部１００５は、フィードバックゲインと基準電圧とを比較し、１００３のスイッチング手段へフィードバックすることによって、出力電圧を安定化させる構成となっている。

図８は、図１０をより詳しく記述したものである。本電源は、３．３Ｖと２４Ｖ電源を有する２電圧出力の場合を示すものである。８０１は画像形成装置で８０２外部より電力の供給を受ける。入力された電力は、電源トランス８０４とスイッチング素子含む電源制御部とによって、電力を調整している。電力は、負荷１の８１５と負荷２の８１６での消費電力に応じて調整され、出力電圧を所定の範囲に収める。ここで、８１５負荷１は、３．３Ｖ系の電圧を必要とするＣＰＵ、ロジック用ＩＣ、ＬＥＤ、レーザなどであり、８１６負荷２は用紙搬送用モータ、ソレノイド、ポリゴンミラー用モータ、電子写真プロセス用の高圧電源、ＦＡＮモータ等である。８０８は動作モードを検出するブロックであり、本実施例では、各負荷に供給される電流値を検出することで動作モードを検出している例を示している。８０９は８０８からの検出した動作モードに応じて、各出力電圧の情報量に重み付けし８０６のエラーアンプで、基準電圧８１０と比較して８０５のフォトカプラを介して電源制御部８０３に伝達し、８０３は電力を制御する。

図９は、図８の電源制御の概念を説明するものである。横軸９０２は、装置の制御を行うＣＰＵ等のロジック部の電源と使用される３．３Ｖ電源の消費電流である。縦軸９０１は、主にモータ、ソレノイド、原稿読み取り用光源の２４Ｖ電源の消費電流である。楕円形で示した９１６，９１７，９２１，９２２，９２３は、各動作モードで消費される３．３Ｖ消費電流と２４Ｖ消費電流を示している。例えば、ＡＤＦコピーモード９１６では、３．３Ｖ電流も２４Ｖ電流も最大の消費電流となっており、スリープモード９２３では、２４Ｖ電流はほぼ０Ａで、３．３Ｖのみ消費される。図３の従来例では、電源装置としては、３２０のラインで引かれる消費電流条件を電源電圧精度のセンタ値として設計され、３２０のラインから離れるほど電源電圧精度が悪くっていた。本実施例に拠れば、図９のＡＤＦコピー９１６とプリント動作９１７時は、９１３のラインで示される値をセンタ値として制御を行い、スキャン動作９２１とスタンバイ動作９２２とスリープ動作９２３は、９１８のラインで示される値をセンタ値として制御を行うことにより、各動作モードにおいて、十分な電源精度を確保することが出来ることが分かる。

図１１は、３．３Ｖの消費電流と３．３Ｖ電圧と２４Ｖ電圧の関係を説明するグラフである。縦軸１１０１は３．３Ｖの消費電流であり、横軸１１０２は３．３Ｖの電圧であり、横軸１１０３は２４Ｖの電圧である。縦軸１１０１において、スリープ時の３．３Ｖ消費電流は１１１３で示し、スタンバイ時の３．３Ｖ消費電流は１１１２で示し、スキャン時の３．３Ｖ消費電流は１１１１で示し、プリント時の３．３Ｖ消費電流は１１１０で示し、ＡＤＦコピー時の３．３Ｖ消費電流は１１０９で示している。直線１１０５と１１０６は、３．３Ｖ電流と３．３Ｖ電圧の関係を示すものであり、１１０８と１１０７は３．３Ｖ消費電流と２４Ｖ電圧の関係を示すものである。

例えば、ＡＤＦコピー時は、直線１１０５と１１０８で制御されており、３．３Ｖ電圧は１１１８となり、２４Ｖ電圧は１１２２の電圧となる。ここで、３．３Ｖと２４Ｖの関係を示す直線１１０８と１１０７は、２４Ｖ系の消費電流によるパターンドロップ分も含めた値を示している。スタンバイ時は直線１１０６と１１０７の関係になるように制御されており、１１１２の３．３Ｖ電流で１１１６の３．３Ｖ電圧と１１２１の２４Ｖ電圧が得られる。これからわかるように、もし、ひとつの制御だったならば、直線１１０５と直線１１０８で制御することになり、３．３Ｖも２４Ｖも電圧範囲が広くなってしまうことがわかる。

以上、説明したように、第１の実施例では、各負荷に流れる電流値から動作モードを検出し、検出した動作モードに応じて、各電圧の変動をフィードバック量の重みを変更することによって、各動作モードの消費電流条件に合わせた電源電圧精度とすることを可能にしたものである。

第１の実施例では、各動作モードを各負荷で消費される電流によって検出した場合を示した。第二の実施例では、画像形成装置の制御を行うＣＰＵによって動作モードの指定と電源の調整を行う場合を示す。

図１、図２、図４、図５、図６、図７は第二の実施例を示すものである。

図１は、電気的な概念図であり、ここでは３出力電圧の電源を例にとっている。図２は単純化するため２出力の電気回路図を用いており、図４は各出力電流と各モードの消費電流の関係を説明する図であり、図５は、出力電流と出力電圧精度を説明する図である。図６は制御のフローチャートを説明するものであり、図７は制御のテーブルである。

図１において、１０１は画像形成装置であり、１０２は外部の商用電源である。画像形成装置１０１は、１０３のスイッチング手段によって、外部から供給される電源電圧をＯＮ，ＯＦＦして、平滑回路を含む電源トランス１０４に電力を供給する。本画像形成装置の例では、３つの電圧を出力する電源部と、各電源から電力の供給を受ける負荷１１２，１１１，１１０から構成される。電源トランスからの出力は、１１５，１１４，１１３から電圧情報がとりだされ、１０９のフィードバックゲイン調整手段に入力される。また、動作モード検出手段１０８で動作モードが解析され、解析された動作モードに応じて１０７で電源フィードバック量と電源基準電圧が所定のテーブルを参照して設定される。設定された両パラメータは、フィードバックゲイン調整手段を介して、エラーアンプ含むフィードバック部１０５に入力される。フィードバック部１０５はフィードバックゲイン調整手段１０９からの重み付けされた各電圧情報と、調整された基準電圧を比較しスイッチング手段１０３へ入力することにより、出力電圧を制御する。

図２は、図１をより詳しく記述したものである。本電源は、３．３Ｖと２４Ｖ電源を有する２電圧出力の場合を示すものである。２０１は画像形成装置で２０２外部より電力の供給を受ける。入力された電力は、電源トランス２０４とスイッチング素子含む電源制御部とによって、電力を調整している。電力は、負荷１の２１５と負荷２の２１６での消費電力に応じて調整され、出力電圧を所定の範囲に収める。ここで、２１５負荷１は、３．３Ｖ系の電圧を必要とするＣＰＵ、ロジック用ＩＣ、ＬＥＤ、レーザなどであり、２１６負荷２は用紙搬送用モータ、ソレノイド、ポリゴンミラー用モータ、電子写真プロセス用の高圧電源、ＦＡＮモータ等である。負荷２１５には、制御部２１０は、各アクチュエータを制御しており、今どのモードで動作しているかを把握している。２１０の制御部には、２１３動作モード設定部と２１１の各動作モードに応じた値を記憶したテーブル２１１があり、２１２にて電源フィードバック量と基準電圧調整と設定を行う。ここではフィードバック量を調整するために電子ボリューム２０９と２０８を使用した例を示している。２１２の電源フィードバック量調整部によって、電子ボリューム２０９と２０８を調整することで、フィードバック量を変更することが出来る。また、２１２の基準電圧調整手段からの値によって基準電圧２０６が調整され、エラーアンプ２０７はフォトカプラ２０５を介して電源制御部２０３に信号が送られて電力の調整を行う。

図４は、図２の電源制御の概念を説明するものである。横軸４０２は、装置の制御を行うＣＰＵ等のロジック部の電源と使用される３．３Ｖ電源の消費電流である。縦軸４０１は、主にモータ、ソレノイド、原稿読み取り用光源の２４Ｖ電源の消費電流である。楕円形で示した４１６，４１７，４２１，４２２，４２３は、各動作モードで消費される３．３Ｖ消費電流と２４Ｖ消費電流を示している。これらは、従来例の図３と第１の実施例の図９とで比較される。第１の実施例では、各出力電圧のフィードバック量の割合を制御していたために、図９に示したようにセンタ値を表すラインの傾きのみを調整するだけだった。本第２の実施例では、基準電圧をも調整可能とすることにより、より自由にセンタ値を各モードに合わせこむことが出来る。この例では制御する直線を２本から構成しているが、多くすることも可能である。

図５は、３．３Ｖの消費電流と３．３Ｖ電圧と２４Ｖ電圧の関係を説明するグラフである。縦軸５０１は３．３Ｖの消費電流であり、横軸５０２は３．３Ｖの電圧であり、横軸５０３は２４Ｖの電圧である。縦軸５０１において、スリープ時の３．３Ｖ消費電流は５１３で示し、スタンバイ時の３．３Ｖ消費電流は５１２で示し、スキャン時の３．３Ｖ消費電流は５１１で示し、プリント時の３．３Ｖ消費電流は５１０で示し、ＡＤＦコピー時の３．３Ｖ消費電流は５０９で示している。直線５０５と５０６は、３．３Ｖ電流と３．３Ｖ電圧の関係を示すものであり、５０８と５０７は３．３Ｖ消費電流と２４Ｖ電圧の関係を示すものである。

例えば、ＡＤＦコピー時は、直線５０６と５０７で制御されており、３．３Ｖ電圧は５１８となり、２４Ｖ電圧は５２２の電圧となる。ここで、３．３Ｖと２４Ｖの関係を示す直線５０８と５０７は、図１１同様に２４Ｖ系の消費電流によるパターンドロップ分も含めた値を示している。スタンバイ時は直線５０５と５０８の関係になるように制御されており、５１２の３．３Ｖ電流で５１８の３．３Ｖ電圧と５２１の２４Ｖ電圧が得られる。

図６は、図２の制御部２１０の制御をフローチャートで説明するものである。６０１は電源部を監視するタスクであり、６０２において電源が起動した場合は、制御部はイニシャライズ中であったりするために、デフォルトの条件がロードされて、電源電圧が安定して制御部が動作してから６０４に移行する。また制御部２１０が動作開始する前は、回路的にデフォルト条件になるように構成することで、電源の立ち上り時、立ち下がり時、ノイズにより制御部が誤作動した時に電圧が不安定になることを防ぐことが出来る。６０４で装置の動作モードを設定するとともに、６０５から６１１、６１２から６１７によって、各モードのフラグをセットする。６１８では、モードによって図７に示す所定のテーブルから電源フィードバック定数と基準電圧等のパラメータがセットされ、６１９で電源を調整する。

図７は、各動作状態７０１における電源フィードバック量の割合７１５と電源基準電圧７１６の関係をまとめた表である。例えば、プリント時７０９の場合は、電源フィードバック量は、３．３Ｖと２４Ｖとは０．５：０．５の割合で制御され、基準電圧は、Ｖｒ１で制御される。一方、スタンバイ時７０５の場合は、電源フィードバック量は、３．３Ｖと２４Ｖとは０．６：０．４の割合で制御され、基準電圧は、Ｖｒ１よりも高いＶｒ０で制御される。

以上、説明したように、第２の実施例では、制御部により、電源フィードバック量の調整と基準電圧を調整する手段を有することによって、第１の実施例よりも各動作モードに併せて電源制御を行うことが出来るため、電圧精度を上げることが出来る。

第２の実施例を説明する電気ブロック図第２の実施例を説明する電気回路図従来例を説明する各消費電流の関係図第２の実施例を説明する各消費電流の関係図第２の実施例を説明する電流と電圧の関係図第２の実施例を説明するフローチャート第２の実施例を説明するパラメータ表第１の実施例を説明する電気回路図第１の実施例を説明する各消費電流の関係図第１の実施例を説明する電気ブロック図第１の実施例を説明する各消費電流の関係図

符号の説明

１０１，１００１，２０１，８０１画像形成装置
１０４，１００４，２０４，８０４電源トランス
１０９，１００８、８０９フィードバックゲイン調整手段
１０５，１００５フィードバック部
１０７、２１２電源フィードバック調整と電源基準電圧調整手段

Claims

画像形成装置に搭載され、外部より入力された電源電圧から、複数の安定した直流電圧を出力する電源装置において、
前記電源装置は、前記出力電圧情報を電源制御部にフィードバックすることによって出力電圧を安定化させる構成であり、
かつ、前記画像形成装置の動作状態によって、フィードバックする前記複数の出力電圧情報に重み付けを調整するフィードバック量調整手段を有することを特徴とする画像形成装置に搭載される電源電源。
前記電源装置は、基準電圧調整手段を有し、前記画像形成装置の動作状態によって、前記フィードバック量調整手段の他に、前記基準電圧調整手段によって基準電圧をも調整することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置に搭載される電源装置。