JP2022028201A - 電源制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源部で生成された所定の電圧をＤＣ／ＤＣコンバータを介して負荷に出力する省電力モードから、電源部の出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータで所定の電圧に変換してから負荷に出力する通常モードに移行するときに発生しうる負荷の不正動作を防止する。【解決手段】電源制御装置は、画像形成装置の通常モード時には２４Ｖを、省電力モード時には５Ｖを出力する電源生成部と、接続されている制御系負荷に対し、通常モード時には電源生成部からの出力電圧を５Ｖに変換して供給し、省電力モード時には電源生成部からの出力電圧５Ｖをそのまま供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、を有する。画像形成装置に搭載されているプロセッサは、省電力モードから通常モードへの復帰イベントが発生しても、ＤＣ／ＤＣコンバータからの出力電圧が安定する期間Ｔ２が経過するまで省電力モードでの動作時において実施を禁止していた処理の実施禁止を継続する。【選択図】図１

Description

本発明は、電源制御装置に関する。

特許文献1には、商用交流電源からの電圧が第一のＤＣ／ＤＣコンバータを介して駆動系の負荷に供給され、商用交流電源からの電圧が第一のＤＣ／ＤＣコンバータ及び第二のＤＣ／ＤＣコンバータを介して駆動系の負荷に供給される電源装置が記載されている。特許文献１において、通常モードでは、商用交流電源からの電圧を第一のＤＣ／ＤＣコンバータにて第一の直流電圧に変換して駆動系の負荷に供給し、第二のＤＣ／ＤＣコンバータは、第一のＤＣ／ＤＣコンバータからの出力電圧を第一の直流電圧より低い第二の直流電圧に変換して制御系の負荷に供給する。待機モードでは、第一のＤＣ／ＤＣコンバータは、第二の直流電圧より低い第三の直流電圧に変換し、駆動系の負荷の駆動に必要な出力電圧を駆動系の負荷に供給しない。第二のＤＣ／ＤＣコンバータは、第一のＤＣ／ＤＣコンバータからの出力電圧をそのまま制御系の負荷に供給する。

端的に言うと、通常モード時には、駆動系の負荷に第一の直流電圧が、制御系の負荷に第三の直流電圧がそれぞれ供給される。待機モード時には、駆動系の負荷には電圧が供給されずに、制御系の負荷のみ電圧の供給が継続される。

特開２０１９－１１１７４１号公報 特開２０１０－１４２０７１号公報

しかしながら、従来技術のように電源と負荷(上記例でいう「制御系の負荷」に相当)が物理的に離れている場合、負荷応答性が劣化すると言われている。このため、負荷が不正動作をする可能性が生じてくる。

本発明は、電源部で生成された所定の電圧をＤＣ／ＤＣコンバータを介して負荷に出力する省電力モードから、電源部の出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータで所定の電圧に変換してから負荷に出力する通常モードに移行するときに発生しうる負荷の不正動作を防止することを目的とする。

本発明に係る電源制御装置は、プロセッサと、通常モード時には第１電圧を出力し、省電力モード時には第１電圧より小さい第２電圧を出力する電源部と、接続された負荷に対して、通常モード時には前記電源部からの第１電圧を第２電圧に変換してから出力し、省電力モード時には前記電源部からの出力された第２電圧をそのまま供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、前記プロセッサは、省電力モードから通常モードへの移行指示から前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの出力電圧が安定するのに要する所定の期間が経過するまでの間、前記負荷において処理の実施を禁止させるよう制御することを特徴とする。

また、前記プロセッサは、前記所定の期間が経過する前であっても、前記負荷において処理の実施により発生する電流の変動が所定の閾値未満の場合、当該処理の実施を許容することを特徴とする。

また、前記所定の期間の終期は、前記電源部からの出力電圧が第１電圧になった時点であることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、電源部で生成された所定の電圧をＤＣ／ＤＣコンバータを介して負荷に出力する省電力モードから、電源部の出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータで所定の電圧に変換してから負荷に出力する通常モードに移行するときに発生しうる負荷の不正動作を防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータからの出力電圧が安定しない状態であっても、負荷の不正動作を生じさせないと推測される処理であれば、実施させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、電源部からの出力電圧が第１電圧になることに伴いＤＣ／ＤＣコンバータからの出力電圧が安定してから、負荷において電流の変動が発生する処理を実施させることができる。

本発明に係る電源制御装置の一実施の形態を示す概略構成図である。 本実施の形態における電源モードと制御系負荷の制御との関係を示す図である。 本実施の形態におけるモード移行処理を示すフローチャートである。

以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施の形態について説明する。本実施の形態では、電源制御装置を、プリンタやスキャナ等を搭載した画像形成装置に適用する場合を例にして説明する。

図１は、本発明に係る電源制御装置１０の一実施の形態を示す概略構成図である。

図１には、入力部１１、電源生成部１２、スイッチ１３、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４、制御系負荷１５及び駆動系負荷１６が示されている。

入力部１１は、商用交流電源と、商用交流電源からのＡＣ電圧を整流し、平滑する整流平滑回路とを含み、ＡＣ電圧を出力する。電源生成部１２は、入力部からのＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するＡＣＤＣコンバータ及び、ＡＣ電圧を負荷から要求されるＤＣ電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータを有しており、駆動系負荷及びＤＣ／ＤＣコンバータにＤＣ電圧を供給する。本実施の形態では、入力部及び電源生成部により電源部を形成する。電源部は、通常モード時には第１電圧を出力し、省電力モード時には第１電圧より小さい第２電圧を出力する。

スイッチ１３は、プロセッサからの指示に応じて開閉するスイッチである。スイッチ１３は、閉制御されると駆動系負荷１６に電圧を供給し、開制御されると駆動系負荷１６への電圧の供給を遮断する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、接続された制御系負荷１５に対し、通常モード時には電源部からの第１電圧を第２電圧に変換してから出力し、省電力モード時には電源部からの出力された第２電圧をそのまま供給する。

負荷１５，１６は、電圧の供給を受けて動作するが、駆動系負荷１６は、上記第１電圧に相当する相対的に高い電圧を必要として駆動する。本実施の形態では、２４Ｖを想定して説明する。画像形成装置に搭載されている本実施の形態の電源制御装置の場合、駆動系負荷１６は、プリンタや用紙トレイを動作させるモータ等が該当する。一方、制御系負荷１５は、上記第２電圧に相当する相対的に低い電圧を必要として駆動する。本実施の形態では、５Ｖを想定して説明する。画像形成装置に搭載されている本実施の形態の電源制御装置の場合、制御系負荷１５は、プロセッサ、メモリ、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等である。スイッチ１３の開閉制御するプロセッサは、制御系負荷１５に含まれる。従って、制御系負荷１５に含まれるプロセッサは、少なくとも電源制御装置１０の構成要素に含まれる。

ここで、本実施の形態における電源制御装置１０は、通常モードと省電力モードの２種類の電源モードで動作する。「通常モード」というのは、電源制御装置１０が搭載された画像形成装置が、印刷機能やファクシミリ機能等、画像形成装置に搭載された機能を通常通りに発揮できるように各負荷１５，１６に所定の電圧（制御系負荷１５の場合は５Ｖ、駆動系負荷１６の場合は２４Ｖ）が供給されている状態で動作するモードである。一方、「省電力モード」というのは、省エネモードや待機モードとも呼ばれ、電源制御装置１０が搭載された画像形成装置を、駆動系負荷１６の動作ができないようにすることで電力の消費を抑制した状態にするとともに、制御系負荷１５を所定の動作ができる状態で動作させるモードである。なお、ここでいう「所定の動作」というのは、制御系負荷１５を省電力モードの仕様にて動作させることである。例えば、ＣＰＵのクロック数を落として動作させたり、ＲＡＭを部分的に使用可能としたりするなどである。

ところで、本実施の形態における電源制御装置１０は、以上説明したように、省電力モード時には電源生成部１２に含まれるＤＣ／ＤＣコンバータが第１電圧から第２電圧に変換する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、電源生成部１２のＤＣ／ＤＣコンバータからの第２電圧をそのまま制御系負荷１５に供給する。このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が電圧変換しないで出力するよう動作する状態は、「スルーモード」とも呼ばれるが、スルーモードを実現するためには、商用電源からの電圧を電圧変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータを電源生成部１２に含めておく必要がある。つまり、電源(上記「商用交流電源」に相当)と制御系負荷１５は、電源生成部１２のＤＣ／ＤＣコンバータを介して電気的に接続されることになるので、物理的に離れて接続されることになる。この場合、負荷変動に対する制御系負荷１５の負荷応答性が悪くなると言われる。従って、省電力モードか通常モードに移行する際、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に供給される電流は、電圧を５Ｖから２４Ｖに増加させるために急激に増加するが、これに伴い、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４から制御系負荷１５に出力される電圧は不安定になる。例えば、オーバーシュートの発生により制御系負荷１５における動作が保証できなくなる。

そこで、本実施の形態におけるプロセッサは、省電力モードから通常モードへの移行指示からＤＣ／ＤＣコンバータ１４からの出力電圧が安定するのに要する所定の期間が経過するまでの間、制御系負荷１５において処理の実施を禁止させるよう制御することを特徴とする。つまり、本実施の形態によれば、制御系負荷１５に供給される電圧の不安定を要因とする、省電力モードから通常モードに移行するときに発生しうる制御系負荷１５の不正動作、いわゆるスペックアウトを防止することができる。

図２は、本実施の形態における電源モードと制御系負荷１５の制御との関係を示す図である。図２において、横方向は時間を示しており、縦方向に電源モードと制御系負荷１５の制御を並べて示している。また、図３は、本実施の形態におけるモード移行処理を示すフローチャートである。以下、これらの図を用いて本実施の形態において、電源モードの移行に伴い実施される処理について説明する。

本実施の形態における画像形成装置は、ユーザが利用している間は通常モードで動作している（ステップ１０１でＮ）。このとき、制御系負荷１５には、正常に動作するために必要な５Ｖの電圧が安定して供給されている。従って、図２に示すように、制御系負荷１５において実施される処理の実施には、何の制限も設ける必要はない。

そして、画像形成装置がユーザにより所定時間以上、操作されなかったなどの理由で、プロセッサが省電力モードへの移行を指示すると（ステップ１０１でＹ）、電源制御装置１０は、省電力モードに移行する（ステップ１０２）。電源生成部１２は、通常モードから省電力モードへの移行が実施される際、出力電圧を２４Ｖから５Ｖへと小さくするための電流の変動を伴う。なお、電源生成部１２による電圧の出力制御は、従前と同じでよい。

図２に示すように、プロセッサは、省電力モードへの移行指示をすると、制御系負荷１５において処理の実施を禁止させる。もちろん、省電力モードにおいても継続して実施させる処理は、対象外である。本実施の形態では、制御系負荷１５において電流の変動が発生する処理の実施を禁止する期間を「負荷変動禁止期間」と称する。負荷変動禁止期間は、図２に示すように、省電力モードへの移行が指示されてから、通常モードへの移行が指示されるまでの期間Ｔ１及び後述する所定の期間Ｔ２は、省電力モードにおいて実施可能とする処理以外の処理の実施は禁止される。そして、電源制御装置１０は、電源生成部１２からの出力電圧が２４Ｖから５Ｖに切り替わり、出力電圧が安定した時点で省電力モードに入る。図２に示すように、省電力モードへの移行指示に対して、電源モードが省電力モードに実際に移行するまでの間、タイムラグが発生する。

続いて、画像形成装置が省電力モードで動作している間、復帰イベントが発生しない間（ステップ１０３でＮ）、画像形成装置は、省電力モードで動作を続ける。そして、画像形成装置がユーザにより操作されるなどによって通常モードへの復帰イベントが発生すると（ステップ１０３でＹ）、プロセッサは、省電力モードから通常モードへの移行を電源制御装置１０に指示する。電源制御装置１０は、この指示に応じて通常モードへの移行を開始する（ステップ１０４）。プロセッサは、通常モードへの移行が開始された後でも所定の期間（図２に示す期間Ｔ２）が経過するまで負荷変動禁止期間を維持する（ステップ１０５でＮ）。所定の期間Ｔ２が経過するまでに実施されるステップ１０７～１０９に示す処理については、後述する。

所定の期間Ｔ２は、省電力モードから通常モードへの移行指示（つまり、通常モードへの復帰イベントの発生時）からＤＣ／ＤＣコンバータ１４からの出力電圧が安定するのに要する期間である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４からの出力電圧が安定するには、電源生成部１２に含まれるＤＣ／ＤＣコンバータからの出力電圧が２４Ｖに安定する必要がある。従って、所定の期間Ｔ２の終期は、電源生成部１２からの出力電圧が２４Ｖに安定し、電源生成部１２に含まれるＤＣ／ＤＣコンバータが通常モードにおける通常の動作に戻った時点である。これに伴い、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４における動作も安定する。

この所定の期間Ｔ２における終期は、例えば、電源制御装置１０の仕様やテスト運用等により予め設定することが可能である。あるいは、２４Vに安定したことを検知する構成を電源生成部１２に持たせ、電源生成部１２は、安定したことを検知すると、その旨をプロセッサに通知するようにすれば、所定の期間Ｔ２を動的に設定することも可能となる。

そして、通常モードへの復帰イベントの発生から所定の期間Ｔ２が経過すると（ステップ１０５でＹ）、プロセッサは、ステップ１０２において実施が禁止されていた処理の実施禁止を解除する（ステップ１０６）。

その後、画像形成装置は、通常モードとして動作する。ここで、ステップ１０７～１０９に示す処理について説明する。

通常モードへの復帰イベントが発生した場合（ステップ１０３でＹ）、電源モードが通常モードに切り替わったとしても、所定の期間Ｔ２が経過し、電源生成部１２に含まれるＤＣ／ＤＣコンバータの動作が安定し、そしてＤＣ／ＤＣコンバータ１４における動作が安定してから実施が禁止されていた処理の実施の禁止を解除することは前述した通りである。

但し、相対的に大きい電流の変動が発生する処理は、供給される電圧が十分でなければ、誤動作する可能性があるが、そうでない処理であれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４からの出力電圧が十分でなく、また安定していなくても、制御系負荷１５には、５Ｖ以上の電圧は供給されているので誤動作は発生しにくい。従って、本実施の形態においては、所定の期間Ｔ２が経過する前であっても、制御系負荷１５において処理の実施により発生しうる電流の変動が所定の閾値未満の場合、当該処理の実施を許容するようにした。図３に示す基準値は、ここでいう所定の閾値に該当する。基準値は、予め設定されている。

例えば、画像形成装置の仕様に依存するが、制御系負荷１５に該当するスキャナのＬＥＤを点灯させる処理が１Ａを超える電流を必要とする場合において、基準値が１Ａと設定されていた場合、スキャナのＬＥＤは、通常モードへの復帰イベントが発生した後も所定の期間Ｔ２が経過しなければ、点灯されない。一方、ネットワークインタフェースを動作させる処理や時刻を参照する処理などは、必要とする電流が１Ａに満たないので、所定の期間Ｔ２内においても実施可能である。

すなわち、プロセッサは、処理の実施により発生する電流の変動が基準値未満の場合（ステップ１０７でＮ）、当該処理の実施を許容する（ステップ１０８）。一方、処理の実施により発生する電流の変動が基準値以上の場合（ステップ１０７でＹ）、プロセッサは、省電力モードの移行時に設定された当該処理の実施の禁止を継続する（ステップ１０９）。

本実施の形態においては、電源制御装置１０を画像形成装置に適用した場合を例にして説明したが、画像形成装置に限定する必要はなく、電圧を制御する構成が必要となるあらゆる機器に電源制御装置１０を適用することは可能である。そして、２４Ｖと５Ｖをそれぞれ第１電圧と第２電圧の具体例として説明したが、第１電圧と第２電圧は、電源制御装置１０を搭載する機器の仕様によって適宜設定すればよい。

上記実施の形態において、プロセッサとは広義的なプロセッサを指し、汎用的なプロセッサ（例えばＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ等）や、専用のプロセッサ（例えばＧＰＵ：Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、プログラマブル論理デバイス等）を含むものである。

また上記実施の形態におけるプロセッサの動作は、１つのプロセッサによって成すのみでなく、物理的に離れた位置に存在する複数のプロセッサが協働して成すものであってもよい。また、プロセッサの各動作の順序は上記各実施の形態において記載した順序のみに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。

１０ 電源制御装置、１１ 入力部、１２ 電源生成部、１３ スイッチ、１４ ＤＣ／ＤＣコンバータ、１５ 制御系負荷、１６ 駆動系負荷。

Claims (3)

1. プロセッサと、
   通常モード時には第１電圧を出力し、省電力モード時には第１電圧より小さい第２電圧を出力する電源部と、
   接続された負荷に対して、通常モード時には前記電源部からの第１電圧を第２電圧に変換してから出力し、省電力モード時には前記電源部からの出力された第２電圧をそのまま供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   を備え、
   前記プロセッサは、省電力モードから通常モードへの移行指示から前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの出力電圧が安定するのに要する所定の期間が経過するまでの間、前記負荷において処理の実施を禁止させるよう制御することを特徴とする電源制御装置。
2. 前記プロセッサは、前記所定の期間が経過する前であっても、前記負荷において処理の実施により発生する電流の変動が所定の閾値未満の場合、当該処理の実施を許容することを特徴とする請求項１に記載の電源制御装置。
3. 前記所定の期間の終期は、前記電源部からの出力電圧が第１電圧になった時点であることを特徴とする請求項１に記載の電源制御装置。

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