JP2014147259A

JP2014147259A - 電源装置及びこれを備えた画像形成装置

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Publication number: JP2014147259A
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Inventors: Yoshiaki Tamura; 嘉章田村
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Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2014-08-14
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Abstract

【課題】負荷機器の負荷変動に伴う出力電圧の変動を抑制することが可能な電源装置及びこれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】複合機Ｘが省電力モードにあるときに、印刷ジョブがＮＩＣ１８に入力されると、その入力を示す受信信号が制御ＩＣ４１に入力される。このとき、制御ＩＣ４１は、負荷変動前に、低周波数ｆ１のＰＷＭ信号を高周波数ｆ２のＰＷＭ信号に変更して、出力を増加させる。その後、動作モードが通常動作モードに変更される。
【選択図】図５

Description

本発明は、スイッチング素子をオンオフ制御することにより負荷機器への給電電路に電力を供給する電源装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

従来、複写機やプリンター、ファクシミリなどの画像形成装置では、印刷指示が入力されたときにすぐに動作可能な状態で待機させておく通常動作モードと、一部の負荷機器だけに電力を供給して装置の消費電力を抑えた状態で待機させておく省電力モード（スリープモードともいう。）と、を有している。例えば、電源投入後から印刷指示が入力されるまでの待機時間が所定時間以内の場合は、画像形成装置は全ての負荷機器に電力を供給する前記通常動作モードで動作する。一方、前記待機時間が前記所定時間を超えた場合は、前記所定時間の経過後に前記通常動作モードから前記省電力モードに移行して、一部の負荷機器だけに電力を供給するように制御される。このような画像形成装置に用いられる電源として、オンオフ制御されることによって負荷機器の給電電路に電力を供給するスイッチング電源が公知である（特許文献１参照）。特許文献１に記載のスイッチング電源は、画像形成装置の動作モードが消費電力を低減させる省電力モードに移行したときに、スイッチング電源の発信周波数を下げることにより、スイッチング電源自体の消費電力を少なくしている。

特開２００２−２０４３２１号公報

ところで、画像形成装置が前記省電力モードから前記通常動作モードに移行されたときに、負荷の増加に伴い負荷電流が急激に増加することによって電圧降下が生じ、負荷機器の動作を不安定にする場合がある。例えば、前記電圧降下によって出力電圧が負荷機器の定格電圧を下回ると、負荷機器が動作しなくなる場合がある。そのため、従来、画像形成装置の電源装置には、負荷機器の給電電路への出力電圧を検知して、その電圧と予め定められた基準電圧との差を減少させるように電力供給量を制御するフィードバック制御が行われている。

しかしながら、前記フィードバック制御が行われているとはいえ、フィードバック制御には若干の制御遅延が生じる。具体的には、図６に示されるように、Ｔ００時点で前記省電力モードから前記通常動作モードに移行された場合は、負荷電流の増加に伴い出力電圧が低下したことを受けてフィードバック制御が行われるため、Ｔ００時点からΔＴ遅れたＴ１０時点でスイッチング電源のスイッチング制御信号（ＳＷ制御信号）のオン時間が増加される。この場合、図６に示されるように、出力電圧が瞬時的に低下してアンダーシュートが発生する。特に、特許文献１に記載のように、省電力モードにおいてスイッチング電源の発信周波数を下げるように制御している場合は、出力電圧の変動に対するフィードバック制御の追従性が悪くなるため、瞬時的とはいえ極めて大きいアンダーシュートが発生して、出力電圧が負荷機器の定格電圧を大幅に下回り、負荷機器の動作を不安定にするだけでなく、場合によっては負荷機器が故障するという問題がある。かかる問題は、画像形成装置の電源だけでなく、あらゆる装置の電源にも生じうる。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、負荷機器の負荷変動に伴う出力電圧の変動を抑制することが可能な電源装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

本発明は、オンオフされることにより負荷機器への給電電路に電力を供給するスイッチング素子と、前記負荷機器の負荷を増加させる指示信号に基づいて前記負荷機器に流れる負荷電流が増加する前に、前記指示信号を取得する取得手段と、前記取得手段によって取得された前記指示信号に応じて前記スイッチング素子のオン時間を増加させるスイッチング制御手段と、を備えた電源装置として構成されている。
これにより、前記指示信号によって前記負荷機器の負荷が増加する前に、前記指示信号を取得して、その指示信号に応じてスイッチング素子のオン時間が増やされるので、負荷機器の負荷変動に起因して生じる出力電圧のアンダーシュートを抑制することができる。

また、本発明の電源装置は、前記スイッチング制御手段による前記オン時間の増加後に、一部の負荷機器だけに電力を供給する省電力モードから複数の負荷機器に電力を供給する通常動作モードに切り替えて各負荷機器に電力を供給する電力供給切替手段を更に備えている。この場合、前記指示信号としては、前記省電力モードから前記通常動作モードに切り替えるための切替コマンド信号が該当する。このように負荷機器への電力供給量が異なる２種類のモードを切り替えつつ電力が供給される場合は、モードの切替時に大きな負荷変動が生じるため、このような電力供給切替手段を備えた電源装置に本発明は好適である。

前記スイッチング制御手段は、具体的には、前記スイッチング素子をオンさせる複数のパルス信号からなる周期性を有する矩形波信号を前記スイッチング素子に出力して前記スイッチング素子のオンオフを制御するものであり、前記矩形波信号の周波数を変更することにより前記スイッチング素子のオン時間を増加するものである。

また、前記スイッチング制御手段は、前記省電力モードにあるときに前記取得手段によって前記指示信号が取得されるまで前記通常動作モード時における周波数よりも低い周波数の前記矩形波信号を前記スイッチング素子に出力するものである。
これにより、省電力モードにおいて前記スイッチング素子のオンオフ回数が減少するため、電源装置におけるスイッチングロスが軽減する。

また、本発明の電源装置は、前記給電電路への出力電圧と予め定められた基準電圧との誤差を検知して前記出力電圧が前記基準電圧となるように制御するフィードバック制御手段と、可変容量素子又は可変抵抗素子を有し、前記フィードバック制御手段の制御遅延に起因して生じる前記矩形波信号の周波数に対する位相遅れを減少させる位相補償手段と、前記矩形波信号の周波数に応じて前記可変容量素子又は前記可変抵抗素子の時定数を変更する時定数変更手段と、を更に備える。
これにより、スイッチング素子に出力される矩形波信号の周波数が変えられても、変化後の周波数に応じて前記可変容量素子又は前記可変抵抗素子の時定数が調整されるため、矩形波信号の周波数の変化に関わらず、前記位相補償手段による位相遅れを適切に減少することができる。

また、本発明は、上述に記載の電源装置を具備する画像形成装置として捉えることもできる。

本発明によれば、負荷機器の負荷変動に伴う出力電圧の変動を抑制することが可能である。

本発明の実施形態に係る複合機Ｘの概略構成を示すブロック図である。本発明の実施形態に係る電源装置３０の構成を示すブロック図である。電源装置３０の電源回路３１の構成を示す回路図である。電源回路３１のＤＣ／ＤＣコンバーター４５の構成を示す回路図である。ＤＣ／ＤＣコンバーター４５の動作状態の一例を示す波形図である。従来のスイッチング電源における動作状態の一例を示す波形図である。

以下、適宜図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

［複合機Ｘの概略構成］
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る電源装置３０（本発明の電源装置の一例）及びこの電源装置３０を備えた複合機Ｘ（本発明の画像形成装置の一例）の概略構成について説明する。

図１に示されるように、複合機Ｘは、画像読取部１０、画像形成部１２、ＡＤＦ（自動原稿送り装置）１４、操作表示部１６、標準規格ＩＥＥＥ８０２．３に準拠した通信インターフェースカード等のＮＩＣ（ネットワークインターフェースカード）１８、及びこれらを制御する主制御部２０を備えている。また、複合機Ｘは、画像読取部１０や、画像形成部１２、操作表示部１６、ＮＩＣ１８、主制御部２０などに必要な電力を供給する電源装置３０を備えている。なお、本実施形態では、本発明の画像形成装置の一例として複合機Ｘを例示して説明するが、これに限られず、例えばプリンター、ファクシミリ装置、複写機も本発明の画像形成装置に該当する。また、本実施形態では、画像形成装置に用いられる電源装置３０を例示しているが、電源装置３０は、画像形成装置以外の情報処理装置などの様々なタイプの装置にも適用可能である。

画像読取部１０は、コンタクトガラス、読取ユニット、ミラー、光学レンズ、及びＣＣＤなどを備えた所謂スキャナーであり、所定の位置にセットされた原稿から画像データを読み取る画像読取処理を実行するものである。具体的には、原稿が前記コンタクトガラス上に載置され、その後、操作表示部１６から画像読取指示が入力されると、読取ユニットが副走査方向へ移動され、その移動中に前記読取ユニットから連続して順次１ライン分の光が照射させる。そして、原稿からの反射光が前記ミラー及び前記光学レンズを経て前記ＣＣＤに導かれ、このＣＣＤにて受光した光量に応じた光量データが主制御部２０に出力される。主制御部２０では、前記光学データに基づいて原稿の画像データが生成される。

画像形成部１２は、画像読取部１０で読み取られた画像データ、又は外部のパーソナルコンピュータ等の情報処理装置からＮＩＣ１８を通じて入力された印刷ジョブに基づいて画像形成処理（印刷処理）を実行する電子写真方式の画像形成手段である。画像形成部１２は、感光体ドラム、帯電装置、現像装置、転写装置、定着装置、レーザスキャナユニットなどを備えている。ＮＩＣ１８を通じて印刷ジョブが入力されると、前記帯電装置によって前記感光体ドラムが所定の電位に一様に帯電される。次に、前記レーザスキャナユニットにより前記感光体ドラムの表面に前記印刷ジョブに含まれる画像データに基づく光が照射される。これにより、前記感光体ドラムの表面に静電潜像が形成される。そして、前記感光体ドラム上の静電潜像は前記現像装置によってトナー像として現像（可視像化）される。続いて、前記感光体ドラムに形成されたトナー像は前記転写装置によって印刷用紙に転写され、その後、前記定着装置によって印刷用紙に溶融定着される。なお、本実施形態では、電子写真方式の画像形成部１２を例にして説明するが、画像形成部１２は電子写真方式のものに限られず、インクジェット記録方式のものであっても、或いはそれ以外の記録方式又は印刷方式のものであってもかまわない。

ＮＩＣ１８は、例えば標準規格ＩＥＥＥ８０２．３に準拠したＬＡＮ及びインターネット等からなるネットワークを通じて、外部の情報処理装置との間で印刷ジョブの入力を受け付ける通信インターフェースカードである。ＮＩＣ１８は、前記情報処理装置から有線又は無線などのデータ伝送媒体を介して印刷ジョブを受信すると、受信したことを示す受信信号を電源装置６０の電源回路３１に出力する。なお、この受信信号は、本発明の指示信号の一例である。

主制御部２０は、複合機Ｘの動作を制御するものである。主制御部２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭを主な構成要素とするマイクロコンピュータが実装された制御基板として構成されている。また、主制御部２０には、図示しないモータードライバーや液晶コントローラーなどの制御デバイスも搭載されている。図１に示されるように、主制御部２０には、画像読取部１０、画像形成部１２、操作表示部１６、ＮＩＣ１８などが内部バス２１を介して電気的に接続されている。主制御部２０は、前記ＲＯＭに記憶された所定の制御プログラムを前記ＣＰＵが実行することにより、複合機Ｘを統括的に制御する。なお、主制御部２０は集積回路（ＡＳＩＣ、ＤＳＰ）などの電子回路で構成されたものであってもよい。

［電源装置３０の構成］
電源装置３０は、複合機Ｘの構成要素である主制御部２０、画像読取部１０、ＡＤＦ１４、画像形成部１２、操作表示部１６、ＮＩＣ１８などに対して、これらの構成要素が必要としている電力を供給するものである。図１に示されるように、電源装置３０は、主制御部２０、画像読取部１０、ＡＤＦ１４、画像形成部１２、操作表示部１６、ＮＩＣ１８それぞれと電源ケーブル（図１の波線参照）で接続されており、電源装置３０から各構成要素それぞれに電力を供給できるように構成されている。なお、以下においては、説明の簡便化のため、主制御部２０、画像読取部１０、ＡＤＦ１４、画像形成部１２、操作表示部１６を駆動部２４と総称する。

図２に示されるように、電源装置３０は、電源回路３１と、電源制御部６２（本発明の電力供給切替手段の一例）と、トランジスタ６４と、を備えている。

電源回路３１は、商用電源であるＡＣ１００Ｖを整流してＤＣ２４Ｖに変換し、それを更にスイッチング制御して、主制御部２０や画像形成部１２等の各構成要素に供給するものである。なお、電源回路３１の構成につては後述する。

電源制御部６２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭなどを主な構成要素とするマイクロコンピュータが実装された制御基板として構成されている。電源制御部６２は、後述のスイッチング制御部４６の制御ＩＣ４１からモード切替信号を受けると、前記ＲＯＭに記憶された所定の制御プログラムを前記ＣＰＵが実行することにより、複合機Ｘの動作モードを、後述の通常動作モードと省電力モードのいずれかのモードに切り替える。なお、電源制御部６２は、集積回路（ＡＳＩＣ、ＤＳＰ）などの電子回路で構成されたものであってもよい。

電源制御部６２は、電源回路３１からＮＩＣ１８や駆動部２４へ出力される電力の供給を制御する。具体的には、複合機Ｘの動作モードを、通常動作モードと省電力動作モードのいずれかに切り替える制御を行う。ここで、前記通常動作モードとは、電源回路３１からＮＩＣ１８及び駆動部２４に電力を供給してＮＩＣ１８及び駆動部２４を動作させる動作モードのことである。また、前記省電力動作モードとは、電源回路３１からＮＩＣ１８だけに電力を供給してＮＩＣ１８を動作させる動作モードのことであり、前記通常動作モードよりも省電力効果が高い動作モードである。本実施形態では、省電力モードのときに電源制御部６２に後述のモード切替信号が入力されると、動作モードが通常動作モードに変更される。また、通常動作モードのときに一定時間操作されなかったり、一定時間印刷ジョブが入力されなかった場合は、省電力モードへの移行条件が成立したと判断されて、直ちに省電力モードに変更される。

複合機Ｘが前記通常動作モードで動作しているときは、ＮＩＣ１８や駆動部２４に常時電力が供給されている。そのため、印刷ジョブや原稿読取指示が入力されると、直ちに画像形成処理又は画像読取処理が実行される。一方、複合機Ｘが前記省電力モードで動作しているときは、印刷ジョブや原稿読取指示が入力されてから、駆動部２４に電力が供給される。そのため、画像形成部１２や画像読取部１０が動作可能な状態になるまでの待機時間が必要であり、この待機時間の経過後に画像形成処理又は画像読取処理が実行される。

トランジスタ６４は、電源回路３１から駆動部２４に電力を供給するための給電経路７１（図２の波線参照）を導通又は遮断するものである。トランジスタ６４のコレクタは電源回路３１の出力端子３１Ａに接続されており、エミッタは駆動部２４の入力端子２４Ａに接続されており、ベースは電源制御部６２の信号出力端子６２Ａに接続されている。電源制御部６２によって信号出力端子６２ＡからＨＩＧＨレベルの制御信号が出力されると、その信号がトランジスタ６４のベースに入力されて、トランジスタ６４のコレクタとエミッタとが導通する。これにより、電源回路３１から駆動部２４に電力が供給される。一方、信号出力端子６２Ａからの前記制御信号が無くなると、トランジスタ６４のコレクタとエミッタとの間が遮断される。これにより、電源回路３１から駆動部２４への電力供給が停止される。本実施形態では、複合機Ｘが前記通常動作モードにあるときはトランジスタ６４が導通され、前記省電力モードにあるときはトランジスタ６４が遮断にされる。なお、電源回路３１は、給電経路７２を介してＮＩＣ１８に接続されており、そのため、ＮＩＣ１８には、電源回路３１から常時電力が供給されている。

本実施形態では、ＮＩＣ１８に印刷ジョブが入力されると、印刷ジョブを受信したことを示す受信信号が電源回路３１に出力される。その後、前記受信信号がモード切替信号として、電源回路３１から電源制御部６２に出力される。電源制御部６２では、複合機Ｘが前記省電力モードにあるときに前記モード切替信号を受け取ると、トランジスタ６４に前記制御信号を出力して、トランジスタ６４を遮断から導通に切り替えて、前記通常動作モードに移行させる。

［電源回路３１の概略構成］
以下、図３及び図４を参照して、電源回路３１の概略構成について説明する。図３に示されるように、電源回路３１は、整流回路３３と、電解コンデンサ３５と、ＤＣ／ＤＣコンバーター４５と、を備えている。また、ＤＣ／ＤＣコンバーター４５は、スイッチング制御部４６と、トランス４０と、二次側整流平滑回路４３と、を備えている。

図３に示されるように、整流回路３３は、４つのダイオード３３Ａ〜３３Ｄからなるダイオードブリッジ回路であり、商用電源として外部から入力された交流（例えばＡＣ１００Ｖ）を一方向の脈流に整流する。整流回路３３で整流された直流は、電解コンデンサ３５によって平滑化されて、より安定した直流に変換される。スイッチング制御部４６は、電解コンデンサ３５によって平滑化された直流を、交流成分を有する所定の周波数の交流に変換するものである。トランス４０は、負荷に対応した電圧となるように、スイッチング制御部４６から出力された交流を降圧する電圧変換器である。トランス４０によって降圧された交流は、二次側整流平滑回路４３によって整流され、更に平滑化されることによって、負荷に応じた電圧の直流に変換される。なお、二次側整流平滑回路４３において、二つのダイオード４３Ａ，４３Ｂとコイル４３Ｃによって交流の整流が行われ、電解コンデンサ４３Ｄによって平滑化が行われる。ここで平滑化された電圧が駆動部２４やＮＩＣ１８に出力される。

［スイッチング制御部４６］
図４に示されるように、スイッチング制御部４６は、制御ＩＣ４１と、ドライバー４２と、スイッチング回路３７と、エラーアンプ４４と、位相補償回路４８（本発明の位相補償手段の一例）と、ＰＷＭ回路５０と、を備えている。なお、本実施形態においては、制御ＩＣ４１によって本発明の取得手段が実現されている。また、制御ＩＣ４１及びＰＷＭ回路５０によって本発明のスイッチング制御手段が実現されている。また、エラーアンプ４４及びＰＷＭ回路５０によって本発明のフィードバック制御手段が実現されている。また、制御ＩＣ４１及び可変容量コンデンサ４８Ｃ，４８Ｅによって本発明の時定数変更手段が実現されている。

スイッチング回路３７は、スイッチング素子３８（本発明のスイッチング素子の一例）と、スイッチング素子３９（本発明のスイッチング素子の一例）とを備えている。スイッチング素子３８，３９は、オンオフ制御されることによって、電解コンデンサ３５によって平滑化された直流の電路を断続的に開閉して、負荷機器へ向けて電力を出力するものである。スイッチング素子３８及びスイッチング素子３９は、具体的には、電圧駆動形素子であるパワーＭＯＳＦＥＴであり、それぞれに、ゲート端子、ドレイン端子、及びソース端子の３つの端子が設けられている。

スイッチング回路３７は、所謂ハーフ・ブリッジ出力回路であり、スイッチング素子３９は、スイッチング素子３８に並列に接続されている。詳細には、スイッチング回路３７は、スイッチング素子３８，３９それぞれのドレイン端子同士が電気的に接続されており、ゲート端子がドライバー４２に接続されている。また、スイッチング素子３９のソース端子は接地接続されており、スイッチング素子３８のソース端子は入力端子Ｖｉｎを介して電解コンデンサ３５によって平滑化された直流の電路に接続されている。スイッチング素子３８，３９のドレイン端子は、インダクタ４７を介して出力端子Ｖｏｕｔに接続されている。これら２つのスイッチング素子３８，３９がドライバー４２によって交互に導通されることによって、出力電圧が制御された交流の電力が生成される。なお、本実施形態では、２つのスイッチング素子３８，３９を用いたスイッチング回路３７を例示しているが、１つのスイッチング素子のオンオフを切り替えて電力を出力する構成であってもよい。

制御ＩＣ４１は、スイッチング制御部４６における各電子デバイスを制御するものである。具体的には、制御ＩＣ４１は、ＰＷＭ回路５０から出力されたＰＷＭ信号（本発明の矩形波信号に相当）を受信して、そのＰＷＭ信号をドライバー４２に出力する。また、制御ＩＣ４１は、ＰＷＭ回路５０の発振器５０Ｂに周波数選択信号を出力して、発振器５０Ｂから前記周波数選択信号に応じた周波数の三角波を出力させる。ドライバー４２は、前記ＰＷＭ信号に基づいてスイッチング素子３８又はスイッチング素子３９を駆動させる。具体的には、ドライバー４２は、ＰＷＭ信号をスイッチング素子３８，３９のゲート端子に出力する。

また、制御ＩＣ４１には、ＮＩＣ１８からの前記受信信号が入力される。つまり、制御ＩＣ４１は、前記受信信号をＮＩＣ１８から取得する。制御ＩＣ４１は、入力端子Ｓｉｎに前記受信信号が入力されると、制御ＩＣ４１内の図示しない遅延回路を経て、出力端子Ｓｏｕｔからモード切替信号として電源制御部６２へ向けて出力する。前記受信信号が前記遅延回路を経ることによって、前記モード切替信号が電源制御部６２に到達するまでの間に遅延時間が生じることになる。本実施形態では、複合機Ｘが省電力モードにある場合には、前記モード切替信号が電源制御部６２に入力する前に、高い周波数の前記ＰＷＭ信号をＰＷＭ回路５０から出力させて、ドライバー４２によってスイッチング回路３７を駆動させている。

位相補償回路４８は、フィードバック制御に用いられるエラーアンプ４４を含む増幅回路において、フィードバック制御の制御遅延に起因して生じる前記ＰＷＭ信号の周波数に対する位相遅れを減少させるものであり、複数の抵抗と複数のコンデンサとから構成されている。具体的には、出力端子Ｖｏｕｔとグランド端子ＧＮＤとの間に設けられた電圧設定用の抵抗４８Ａと、この抵抗４８Ａに並列に設けられた進み補償用の抵抗４８Ｂ及び進み補償用の可変容量コンデンサ４８Ｃと、エラーアンプ４４に並列に設けられた遅れ補償用の抵抗４８Ｄ及び遅れ補償用の可変容量コンデンサ４８Ｅと、更に並列に設けられたコンデンサ４８Ｆとを備えている。ここに、可変容量コンデンサ４８Ｃ，４８Ｅは、容量を変更することが可能な可変容量素子であって、この等価回路は、容量の異なる２つのコンデンサと、容量選択用のスイッチと、を有し、前記スイッチに駆動信号が入力された場合にいずれか一方のコンデンサが接続され、前記駆動信号が入力されていない場合は他方のコンデンサと接続されるように構成されたものである。本実施形態では、ＰＷＭ信号の周波数に応じて、制御ＩＣ４１が前記駆動信号を可変容量コンデンサ４８Ｃ，４８Ｅに出力することによって、前記ＰＷＭ信号の周波数に適した時定数となるように調整される。これにより、位相補償回路４８は前記ＰＷＭ信号の周波数が変えられても、その周波数に応じて、位相遅れを適切に減少することができる。

エラーアンプ４４は、出力端子Ｖｏｕｔにおける出力電圧と、予め定められた基準電圧Ｖｒｅｆとを比較して、その誤差を検知し、前記出力電圧が前記基準電圧Ｖｒｅｆとなるようにフィードバック制御するためのものである。エラーアンプ４４には、分圧抵抗５２によって分圧された電圧信号と、基準電圧Ｖｒｅｆとが入力されている。

ＰＷＭ回路５０は、入力電圧の振幅を一定のパルス幅に変換（変調）するものであり、ＰＷＭコンパレーター５０Ａと、所定の周波数の三角波信号を出力する発振器５０Ｂとを有する。エラーアンプ４４から出力された電圧信号は、位相補償回路４８によって進角補正された後に、ＰＷＭコンパレーター５０Ａに入力される。また、ＰＷＭコンパレーター５０Ａには、発振器５０Ｂから出力される三角波信号が入力されている。発振器５０Ｂは、周波数ｆ１の三角波信号と、周波数ｆ１よりも低い周波数ｆ２の三角波信号とのいずれかを出力するものであり、例えば、二つの発振素子と、これらのいずれかを選択するためのスイッチとを備えている。ＰＷＭ回路５０は、エラーアンプ４４から入力された電圧信号と前記三角波信号の振幅とを比較して、パワーＭＯＳＦＥＴを駆動するＰＷＭ信号を生成して出力する。このＰＷＭ信号によってスイッチング回路３７のオンオフが制御されて、出力電圧が制御される。ＰＷＭ信号の周期は、発振器５０Ｂから出力される三角波信号の周波数と同じであり、つまり、発振器５０Ｂから出力される三角波信号の周波数が変われば、ＰＷＭ信号の周波数も変わる。本実施形態では、制御ＩＣ４１が周波数を選択するための周波数選択信号を発振器５０Ｂに出力することによって、発振器５０Ｂは、前記周波数選択信号に応じた周波数の三角波信号を出力する。具体的には、制御ＩＣ４１は、前記通常動作モードのときは高周波数ｆ１の三角波信号を発信器５０Ｂに出力させる。これにより、スイッチング素子３８，３９のオン時間が長くなる。一方、前記省電力モードのときは低周波数ｆ２の三角波信号を発信器５０Ｂに出力させる。これにより、スイッチング素子３８，３９のオン時間が高周波数ｆ１の場合に比べて短くなる。

［ＤＣ／ＤＣコンバーター４５の動作］
次に、図５を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバーター４５の動作について説明する。なお、以下においては、複合機Ｘが前記省電力モードにあるものとして説明する。ここで、図５は、ＤＣ／ＤＣコンバーター４５の動作状態を示す波形図であって、図５（Ａ）は制御ＩＣ４１に入力される受信信号の入力タイミングを示す波形図、図５（Ｂ）は制御ＩＣ４１から電源制御部６２に出力されるモード切替信号の出力タイミングを示す波形図、図５（Ｃ）は出力電圧の波形図、図５（Ｄ）は負荷電流の波形図、図５（Ｅ）はＰＷＭ回路５０から出力されるＰＷＭ信号の波形図である。

複合機Ｘが前記省電力モードで動作しているときに、ＮＩＣ１８に印刷ジョブが入力されると、図５（Ａ）に示されるように、印刷ジョブを受信したことを示す受信信号がＮＩＣ１８から制御ＩＣ４１に入力される（Ｔ１１時点）。このとき、制御IＣ４１から発信器５０Ｂに向けて前記周波数選択信号が出力されて、前記省電力モード時に発信器５０Ｂから出力されている三角波の周波数ｆ２が周波数ｆ１に変更される（Ｔ１１時点）。つまり、ＮＩＣ１８から前記受信信号が制御ＩＣ４１に入力されるまでは、周波数ｆ１よりも低い周波数ｆ２の三角波信号が出力されていたが、前記受信信号が制御部ＩＣに入力された後は、周波数ｆ２よりも高い周波数ｆ１の三角波信号が出力される。すなわち、Ｔ１１時点において、発信器５０Ｂから出力されている三角波が、周波数ｆ２の三角波から周波数ｆ２よりも高い周波数ｆ１の三角波に変更される。これにより、図５（Ｅ）に示されるように、ＰＷＭ回路５０から周波数ｆ１のＰＷＭ信号が出力される。

一方、前記受信信号は、制御ＩＣ４１内の遅延回路を通って出力端子Ｓｏｕｔからモード切替信号として電源制御部６２に出力される。このとき、モード切替信号は、Ｔ１１時点からΔＴ遅れたＴ１２時点に出力される。なお、この遅れ時間ΔＴが経過するまでに、ＰＷＭ回路５０から出力されるＰＷＭ信号は、周波数ｆ２のＰＷＭ信号から周波数ｆ１のＰＷＭ信号に切り替わっており、周波数ｆ１のＰＷＭ信号によってスイッチング回路３７が駆動している。モード切替信号を受信した電源制御部６２は、前記省電力モードから前記通常動作モードに移行させるために、トランジスタ６４に制御信号を出力して、トランジスタ６４を導通して、駆動部２４及びＮＩＣ１８を含む全ての負荷機器に電力を供給する。これにより、図５（Ｄ）に示されるように、負荷電流が急激に増加する。しかしながら、負荷電流の急激な増加の前に前記ＰＷＭ信号の周波数が低周波数ｆ２から高周波数ｆ１に変更されているので、出力電圧の電圧降下がほとんど生じることはない（図５（Ｃ）参照）。つまり、本発明の電源装置３０であれば、前記省電力モードから前記通常動作モードに移行されたとしても大きなアンダーシュートが生じることはなく、出力電圧の変動を小さくすることができる。

また、前記省電力モードのときは、低周波数ｆ２のＰＷＭ信号がＰＷＭ回路５０から出力されて、それに基づいてスイッチング回路３７が動作されるので、スイッチング回路３７におけるスイッチングロスを小さくすることができ、高い省電力効果を得ることができる。

なお、上述の実施形態では、ＮＩＣ１８が備えられた例について説明したが、ＮＩＣ１８が搭載されていないタイプの複合機においては、操作表示部２４から複写指示が入力された場合に、その複写指示が入力されたことを示す信号を前記受信信号に代えて制御ＩＣ４１に入力させればよい。

また、上述の実施形態では、可変容量コンデンサ４８Ｃ，４８Ｅを備えた位相補償回路４８を例示して説明したが、可変抵抗を組み合わせた位相補償回路４８であってもよい。また、可変容量コンデンサ４８Ｃ，４８Ｅを通常のコンデンサに代えて、更に抵抗４８Ｂ，４８Ｄを可変抵抗に代えて、この可変抵抗の抵抗値を変更することにより、前記ＰＷＭ信号の周波数に適した時定数となるように調整する構成であってもよい。また、時定数のことなる二つの位相補償回路を設け、これらをＰＷＭ信号の周波数に応じて切り替えることができる構成であってもかまわない。

Ｘ：複合機
１０：画像読取部
１４：ＡＤＦ
１２：画像形成部
１６：操作表示部
１８：ＮＩＣ
２０：主制御部
２４：駆動部
３０：電源装置
３１：電源回路
３７：スイッチング回路
３８，３９：スイッチング素子
４１：制御ＩＣ
４２：ドライバー
４５：ＤＣ／ＤＣコンバーター
４６：スイッチング制御部
４８：位相補償回路
５０：ＰＷＭ回路
６２：電源制御部

Claims

オンオフされることにより負荷機器への給電電路に電力を供給するスイッチング素子と、
前記負荷機器の負荷を増加させる指示信号に基づいて前記負荷機器に流れる負荷電流が増加する前に、前記指示信号を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記指示信号に応じて前記スイッチング素子のオン時間を増加させるスイッチング制御手段と、
を備えた電源装置。
前記スイッチング制御手段による前記オン時間の増加後に、一部の負荷機器だけに電力を供給する省電力モードから複数の負荷機器に電力を供給する通常動作モードに切り替えて各負荷機器に電力を供給する電力供給切替手段を更に備える請求項１に記載の電源装置。
前記スイッチング制御手段は、前記スイッチング素子をオンさせる複数のパルス信号からなる周期性を有する矩形波信号を前記スイッチング素子に出力して前記スイッチング素子のオンオフを制御するものであり、前記矩形波信号の周波数を変更することにより前記スイッチング素子のオン時間を増加するものである請求項１又は２に記載の電源装置。
前記給電電路への出力電圧と予め定められた基準電圧との誤差を検知して前記出力電圧が前記基準電圧となるように制御するフィードバック制御手段と、
可変容量素子又は可変抵抗素子を有し、前記フィードバック制御手段の制御遅延に起因して生じる前記矩形波信号の周波数に対する位相遅れを減少させる位相補償手段と、
前記矩形波信号の周波数に応じて前記可変容量素子又は前記可変抵抗素子の時定数を変更する時定数変更手段と、を更に備える請求項３に記載の電源装置。
請求項１から４のいずれかに記載の電源装置を備えた画像形成装置。