JP6617674B2

JP6617674B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP6617674B2
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Inventors: 眞一郎山田
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Description

本発明は、電源装置を備える画像形成装置に関する。

プリンターなどの画像形成装置としては、全ての機能がスタンバイ状態とされた通常動作モードに加え、一部の機能のみスタンバイ状態とされた軽負荷動作モードを有するものがある。軽負荷動作モードでは、電源装置からの出力電圧の目標値が通常動作モードに比べ低く設定されるため、電源装置のスイッチング周波数が通常動作モードに比べ小さい。一方、スイッチング周波数を小さくすると、人間の可聴域（一般に２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ）で電源装置のトランスが共振し、トランスの振動に起因する音鳴りが発生することがある。そのため、軽負荷動作モードにおいて、トランスの共振周波数を避け、スイッチング動作を行う期間と、スイッチング動作を休止する期間とを有する間欠スイッチング動作を行い、スイッチング周波数を調整することが行われている（例えば特許文献１及び２参照）。

特開２０１３−１８８０８３号公報特開２０１２−１０４３９公報

しかしながら、スイッチング周波数を調整しても、基本周波数のピークが高い場合、基本周波数の逓倍の高調波がトランスの振動と共振するなどし、音鳴りの発生が十分に抑制されるとは言い難い。

本発明は、電源装置におけるトランスの振動に起因する音鳴りの発生を適切に抑制できる画像処理装置を提供することを目的とする。

本発明の一の局面に係る画像形成装置は、電源装置及び前記電源装置を制御する電源制御部を備える。前記電源装置は、トランス、スイッチング部、スイッチング制御部及びフィードバック部を有する。前記スイッチング部は、前記トランスに電圧が供給される状態と電圧が供給されない状態とを切り替える。前記スイッチング制御部は、前記スイッチング部の切り替えを制御する。前記フィードバック部は、前記スイッチング制御部による前記スイッチング部の切り替え制御のために、前記電源装置からの出力電圧に基づく出力を前記スイッチング制御部に対して行う。前記電源制御部は、電圧検出部及び出力調整部を有する。前記電圧検出部は、前記電源装置からの出力電圧を検出する。前記出力調整部は、前記電源装置からの前記出力電圧を、予め定められた下限値と予め定められた上限値との間に調整するための補正信号を前記フィードバック部に出力する。前記出力調整部は、前記電圧検出部によって検出される前記出力電圧が予め定められた下限値以下になったときに、前記電圧検出部によって検出される前記出力電圧が予め定められた上限値以上になるまで、前記補正信号として予め定められた電圧値のハイレベル信号を出力し、前記電圧検出部によって検出される前記出力電圧が前記上限値以上になったときに、前記電圧検出部によって検出される前記出力電圧が前記下限値以下になるまで、前記補正信号として前記ハイレベル信号よりも低い値に予め定められた電圧値のローレベル信号を出力する。前記フィードバック部は、前記電源装置からの前記出力電圧及び前記補正信号に基づく出力を行う。

本発明によれば、電源装置におけるトランスの振動に起因する音鳴りの発生を適切に抑制できる画像処理装置を提供できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。図２は、画像形成装置の電源ユニットの概略構成を示す模式図である。図３は、電源ユニットのＡＣ／ＤＣコンバーターの回路図である。図４は、ＡＣ／ＤＣコンバーターの回路図と共に画像形成装置の電源制御部の構成を示すブロック図である。図５は、軽負荷動作モードにおける補正信号、駆動信号、磁気エネルギー及び出力電圧の波形例を示すタイムチャートである。図６は、画像形成装置の制御部により実行される軽負荷動作モード制御処理の手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して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であり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

まず、図１を参照して本発明の一実施形態に係る画像形成装置１０として、スキャナー機能を有するプリンターを例にとって説明する。なお、本発明に係る画像形成装置は、プリンターに限らず、例えばファクシミリ装置、複写機にも適用できる。

図１に示される画像形成装置１０は、通常動作モード及び軽負荷動作モードによる動作が可能である。この画像形成装置１０は、画像読取部１１、画像形成部１２、操作表示部１３、給紙部１４、ＮＩＣ（ネットワークインターフェースカード）１５、主制御部２０、電源ユニット３０、及び電源制御部４０を備える。なお、通常動作モード及び軽負荷動作モードの説明は後述する。

画像読取部１１、画像形成部１２、操作表示部１３及び給紙部１４各々は、電力を消費して駆動する駆動部を有するものであり、画像形成装置１０において負荷になる部分である。前記駆動部としては、例えば、モーター、液晶ディスプレイ、光源、受光センサーが挙げられる。以下、説明の便宜上、画像読取部１１、画像形成部１２、操作表示部１３及び給紙部１４を総称して負荷部１６と称する。

画像読取部１１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などを備える。画像読取部１１は、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。

画像形成部１２は、電子写真方式に基づいてシートに画像を形成する画像形成処理を実行する。具体的には、画像形成部１２は、画像読取部１１で読み取られた画像データ、外部のパーソナルコンピューターなどの情報処理装置からＮＩＣ１５を介して入力される画像データなどに基づいて画像形成処理を実行する。画像形成部１２は、感光体ドラム、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置、定着装置などを備える。なお、画像形成部１２は、電子写真方式以外の方式、例えばインクジェット記録方式により、シートに画像を形成するものであってもよい。

主制御部２０は、画像形成装置１０を統括的に制御する。主制御部２０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの電子デバイスを主な構成要素とするマイクロコンピューターが実装された制御基板として構成される。主制御部２０は、内部バス２５によって負荷部１６及びＮＩＣ１５と相互に通信可能に接続されている。また、主制御部２０は、動作モードの切り替え制御を行い、動作モードの切り換えを行った場合に切り替え後の動作モードを示す信号を電源制御部４０に出力する。

操作表示部１３は、押しボタンスイッチなどの操作部、及び液晶パネルなどの表示部を備える。

給紙部１４は、画像形成部１２で画像が形成されるシートを収容するものである。また、給紙部１４は、図示しない給送機構を備えており、この給送機構は、給紙部１４に収容されているシートを画像形成部１２へ向けて給送する。前記給送機構は、給送ローラーや、この給送ローラーを回転駆動させる駆動モーターなどにより構成されており、必要に応じて駆動モーターが回転駆動されることにより、給送ローラーによって印刷用紙が給送される。

電源ユニット３０は、予め定められた電圧値の電圧を負荷部１６、ＮＩＣ１５、主制御部２０、電源制御部４０などの各構成部に供給する。図２に示されるように、電源ユニット３０は、ＡＣ／ＤＣコンバーター３１（本発明の電源装置の一例）及びＤＣ／ＤＣコンバーター３２を有している。

ＡＣ／ＤＣコンバーター３１は、商用電源８０の交流電圧Ｖ０から予め定められた第１目標電圧値又は第２目標電圧値の直流の出力電圧Ｖ１を生成し、負荷部１６などに供給する。第１目標電圧値は、通常動作モードのときに設定され、例えば２４ＶＤＣである。第２目標電圧値は、軽負荷動作モードのときに設定され、第１目標電圧値よりも低い値である。前記第２目標電圧値は、予め定められた下限値Ｖ_Lと上限値Ｖ_Uとによって規定される特定範囲であり（図５の出力電圧Ｖ１参照）、軽負荷動作モードのときに使用可能にする負荷部１６の駆動電圧に応じて決定される。また、上限値Ｖ_Uと下限値Ｖ_Lとの電位差ΔＶは、例えば０．３Ｖ以下、典型的には０．１Ｖである。なお、ＡＣ／ＤＣコンバーター３１の詳細は後述する。

ここで、通常動作モードは、画像形成装置１０の主制御部２０、電源制御部４０及び全ての負荷部１６の駆動を正常に行うことが可能なモードであり、前記第１目標電圧値に出力電圧Ｖ１が制御される。一方、軽負荷動作モードは、軽負荷で駆動する主制御部２０、電源制御部４０及び一部の負荷部１６の駆動を正常に行うことが可能なモードであり、前記第１目標電圧値よりも低い値である前記第２目標電圧値に出力電圧Ｖ１が制御される。

軽負荷動作モードでは、例えば画像読取機能、省電力機能などの使用が可能である。省電力機能は、ＮＩＣ１５などを介しての印刷の受け付けを可能としつつ、負荷部１６の消費電力を抑える機能である。また、軽負荷動作モードでは、ＡＣ／ＤＣコンバーター３１が通常動作モードよりも低い電圧を出力する。画像読取機能や省電力機能などは、比較的小さな負荷で駆動させることができる制御部、光源、受光センサーなどの駆動で実現できる。なお、軽負荷動作モードにおいて使用可能な機能は、画像読取機能や省電力機能には限定されず、画像形成装置１０の構成、仕様などにより変更可能である。

ＤＣ／ＤＣコンバーター３２は、ＡＣ／ＤＣコンバーター３１によって生成された出力電圧Ｖ１から予め定められた目標電圧値（例えば５Ｖ）の直流電圧Ｖ２を生成し、主制御部２０及び電源制御部４０に供給する。

以下、図３を参照してＡＣ／ＤＣコンバーター３１の構成について説明する。図３に示されるＡＣ／ＤＣコンバーター３１は、高周波タイプのトランス５０を備えている。ＡＣ／ＤＣコンバーター３１におけるトランス５０の一次側には、整流回路５１、平滑コンデンサ５２、スイッチング部５３及び制御ＩＣ５４（本発明のスイッチング制御部の一例）が設けられている。ＡＣ／ＤＣコンバーター３１におけるトランス５０の二次側には、整流ダイオード５５、平滑コンデンサ５６及びフィードバック部５７が設けられている。このＡＣ／ＤＣコンバーター３１は、スイッチング方式を採用したものである。

整流回路５１は、４つのダイオード５１１〜５１４からなるダイオードブリッジ回路である。整流回路５１は、商用電源８０から入力された交流電圧（例えば１００ＶＡＣ）を全波整流して直流電圧にする。

平滑コンデンサ５２は、整流回路５１で整流された直流電圧を平滑化し、リップル状の直流電圧に変換する。

スイッチング部５３は、制御ＩＣ５４からの駆動信号によりオンオフ制御される。スイッチング部５３のオン状態では、トランス５０に直流電圧が供給される状態になる。一方、スイッチング部５３のオフ状態では、トランス５０に直流電圧が供給されない状態になる。本実施形態では、スイッチング部５３は、パワーＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子によって構成される。なお、スイッチング部５３としては、例えば通常のＭＯＳＦＥＴ、通常のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、パワートランジスタ、通常のトランジスタを適用することも可能である。

制御ＩＣ５４は、スイッチング部５３に対して駆動信号を出力し、スイッチング部５３の切り替えを制御する。制御ＩＣ５４は、ＰＷＭコントローラー７１（図４参照）を有しており、スイッチング部５３に対する駆動信号をＰＷＭ制御する。即ち、制御ＩＣ５４は、ハイレベルの駆動信号又はローレベルの駆動信号をＰＷＭコントローラー７１によって規定されるデューティー比で出力する。ここで、ハイレベルの駆動信号はスイッチング部５３をオン状態にする信号であり、ローレベルの駆動信号はスイッチング部５３をオフ状態にする信号である。なお、制御ＩＣ５４の具体的な構成は後述する。

トランス５０は、一次側巻線５０１及び二次側巻線５０２を有し、整流回路５１及び平滑コンデンサ５２によって整流及び平滑化された直流電圧をパルス波からなる交流電圧に変調する。トランス５０では、スイッチング部５３がオン状態になることで、一次側巻線５０１に電流が流れ、一次側巻線５０１に磁気エネルギーが蓄えられる。一方、スイッチング部５３がオフ状態になることで、一次側巻線５０１に蓄えられた磁気エネルギーが二次側巻線５０２に出力される。そのため、スイッチング部５３に対する駆動信号のデューティー比に応じてスイッチング部５３のオン状態とオフ状態とを繰り返し切り替えることで、トランス５０に供給される直流電圧がチョッピングされてパルス波からなる交流電圧がトランス５０から出力される。

整流ダイオード５５は、トランス５０から出力された交流電圧を半波整流して直流電圧にする。平滑コンデンサ５６は、整流ダイオード５５で整流された直流電圧を平滑化し、降圧されたリップル状の直流電圧に変換する。以下、トランス５０から出力された交流電圧を整流ダイオード５５で半波整流した後に平滑コンデンサ５６で平滑化した直流電圧を、「変換電圧」と称する。この変換電圧は、ＡＣ／ＤＣコンバーター３１からの出力電圧Ｖ１に相当する。

フィードバック部５７は、通常動作モードにおいて、制御ＩＣ５４によるスイッチング部５３の切り替え制御のためにＡＣ／ＤＣコンバーター３１からの出力電圧Ｖ１に基づく出力を制御ＩＣ５４に行う。また、フィードバック部５７は、軽負荷動作モードにおいて、制御ＩＣ５４によるスイッチング部５３の切り替え制御のためにＡＣ／ＤＣコンバーター３１からの出力電圧Ｖ１及び後述の電源制御部４０の出力調整部４５からの補正信号に基づく出力を制御ＩＣ５４に行う。フィードバック部５７は、抵抗器５７１，５７２、オペアンプ５７３及びスイッチング部５７４を備える。

抵抗器５７１，５７２は、前記変換電圧を分圧する。抵抗器５７１及び抵抗器５７２は、前記変換電圧の出力ライン５８とグランドとの間に直列に接続されており、抵抗器５７１と抵抗器５７２との間においてオペアンプ５７３のプラス入力部に接続されている。

オペアンプ５７３のプラス入力部には、前記変換電圧が抵抗器５７１，５７２によって分圧された分圧電圧が入力される。一方、オペアンプ５７３の前記マイナス入力部には基準電圧が入力される。また、オペアンプ５７３の出力部は、スイッチング部５７４のソースに接続されており、前記分圧電圧と前記基準電圧との差分に応じた誤差信号をスイッチング部５７４のソースに出力する。即ち、オペアンプ５７３は、前記変換電圧が前記第１目標電圧値を超えている場合に、前記第１目標電圧値に対する前記変換電圧のずれ量に対応した誤差信号を出力するエラーアンプとして機能する。

スイッチング部５７４は、ＮＰＮ型トランジスタであり、オペアンプ５７３からの信号に応じて、オンオフ制御される。スイッチング部５７４は、ソースがオペアンプ５７３の出力部に接続され、エミッタがグランドに接続され、コレクタがフォトカプラ５９の発光ダイオード５９１を介して出力ライン５８に接続されている。スイッチング部５７４は、ソースにオペアンプ５７３から所定値以上の電圧値の誤差信号が入力されたときに発光ダイオード５９１がグランドに接続されるオン状態になる。このオン状態では、発光ダイオード５９１が誤差信号の電圧値に応じた輝度で発光する。一方、スイッチング部５７４は、ソースにオペアンプ５７３から所定値未満の電圧値の誤差信号が入力されたときに発光ダイオード５９１がグランドに接続されないオフ状態になる。このオフ状態では、発光ダイオード５９１が発光しない。

フィードバック部５７からの出力は、フォトカプラ５９を介して制御ＩＣ５４に帰還される。フォトカプラ５９は発光ダイオード５９１に加え、この発光ダイオード５９１に対向配置されたフォトトランジスタ５９２を有する。フォトトランジスタ５９２は、発光ダイオード５９１からの光を受光し、発光ダイオード５９１の発光量に応じた出力を行う。フォトトランジスタ５９２は、制御ＩＣ５４及びグランドに接続されており、フォトトランジスタ５９２からの出力は制御ＩＣ５４に入力される。

また、フォトカプラ５９と制御ＩＣ５４との間には、位相補償フィルター６０が設けられている。位相補償フィルター６０は、フォトカプラ５９のフォトトランジスタ５９２からの出力波形の位相ずれを一定範囲に抑え、制御ＩＣ５４のＰＷＭコントローラー７１（図４参照）に入力させる電圧の位相を安定化させる。

以下、図４を参照して制御ＩＣ５４を説明する。図４に示される制御ＩＣ５４は、ＰＷＭコントローラー７１、セット信号発振部７２、軽負荷動作モード制御部７３、最小幅パルス発振部７４及びコントロールロジック部７５を備える。

ＰＷＭコントローラー７１は、オペアンプ５７３からの誤差信号に応じたパルス幅のＰＷＭ信号を出力する。このＰＷＭコントローラー７１は、ランプ電圧発生部７１１及びコンパレータ７１２を備える。

ランプ電圧発生部７１１は、予め定められた周期のランプ波を出力する。ランプ電圧発生部７１１は、コンパレータ７１２のプラス入力部に接続されており、前記プラス入力部に前記ランプ波が入力される。これにより、コンパレータ７１２によってＰＷＭ信号を出力させることができる。

コンパレータ７１２のマイナス入力部は、フォトカプラ５９のフォトトランジスタ５９２に接続されており、前記マイナス入力部にオペアンプ５７３からの誤差信号が入力される。そして、コンパレータ７１２の出力部からは、オペアンプ５７３の誤差信号とランプ波との比較結果に応じたパルス幅のリセット信号（ＰＷＭ信号）が間欠的に出力される。即ち、コンパレータ７１２は、前記変換電圧（出力電圧Ｖ１）を小さくするときに、前記第１目標電圧値に対する前記変換電圧（出力電圧Ｖ１）のずれ量に対応したパルス幅のリセット信号を出力する。なお、リセット信号は、スイッチング部５３をオフ状態にする信号である。

セット信号発振部７２は、予め定められた周波数でスイッチング部５３をオン状態にするセット信号をコントロールロジック部７５に出力する。セット信号の発振周波数は、例えば通常動作モードでは６０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであり、軽負荷動作モードでは２０ｋＨｚ〜３０ｋＨｚ、典型的には２５ｋＨｚに設定される。

軽負荷動作モード制御部７３は、セット信号発振部７２から発振されるセット信号の周波数を制御する。具体的には、軽負荷動作モード制御部７３は、後述の電源制御部４０の動作モード判定部４４によって軽負荷動作モードであると判定された場合に、セット信号発振部７２から発振されるセット信号の発周波数を軽負荷動作モードのために設定された値に制御する。

最小幅パルス発振部７４は、予め定められた最小幅のパルスを一定間隔（例えばセット信号の発振周期）でコントロールロジック部７５に出力する。前記最小幅のパルスは、後述のようにコントロールロジック部７５がコンパレータ７１２からリセット信号を受信した場合に参照される。

コントロールロジック部７５は、コンパレータ７１２からのリセット信号、セット信号発振部７２からのセット信号、及び最小幅パルス発振部７４から発振された前記最小幅のパルスに基づいてスイッチング部５３をオンオフ制御するための信号を出力する。コントロールロジック部７５は、前記セット信号が入力された場合にスイッチング部５３にハイレベルの駆動信号を出力し、スイッチング部５３をオン状態にする。一方、コントロールロジック部７５は、前記リセット信号が入力された場合に、前記リセット信号のパルス幅と、最小幅パルス発振部７４から発振されたパルスの最小幅とを比較する。そして、コントロールロジック部７５は、前記リセット信号のパルス幅が前記最小幅に到達した段階でスイッチング部５３にローレベル信号の駆動信号を出力し、スイッチング部５３をオフ状態にする。

電源制御部４０は、ＡＣ／ＤＣコンバーター３１を統括的に制御する。一例において、電源制御部４０は、軽負荷動作モードのときにＡＣ／ＤＣコンバーター３１からの出力電圧Ｖ１を下限値Ｖ_Lと上限値Ｖ_Uとを基準に制御する。この電源制御部４０は、演算処理部４１、電圧検出部４２、周波数検出部４３、動作モード判定部４４及び出力調整部４５を備えており、例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）により構成されている。電源制御部４０をＡＳＩＣにより構成した場合、電源制御部４０を安価かつ簡易な構成により実現できる。なお、電源制御部４０は、ＤＳＰなどのＡＳＩＣ以外の集積回路、マイクロコンピューターによって構成してもよい。

演算処理部４１は、電圧検出部４２及び周波数検出部４３での検出結果や動作モード判定部４４での判定結果に基づいて、ＡＣ／ＤＣコンバーター３１の制御に必要な演算処理を実行する。また、演算処理部４１は、出力調整部４５及び動作モード判定部４４からの信号の出力を制御する。演算処理部４１は、例えばＣＰＵである。

電圧検出部４２は、例えばＡ／Ｄ変換器を有し、ＡＣ／ＤＣコンバーター３１からの出力電圧Ｖ１を検出する。電圧検出部４２の検出結果は、軽負荷動作モードのときに、出力電圧Ｖ１が前記第２目標電圧値の下限値Ｖ_L以下であるか、前記第２目標電圧値の上限値Ｖ_U以上であるかを判定するために利用される。

周波数検出部４３は、トランス５０の二次側において、トランス５０と整流ダイオード５５との間に接続されており、スイッチング部５３のスイッチング周波数を検出する。即ち、周波数検出部４３は、トランス５０においてチョッピングされた交流電圧をモニタリングすることで、スイッチング部５３のスイッチング周波数を検出する。ここで、トランス５０においてチョッピングされた交流電圧の周波数は、スイッチング部５３のスイッチング周波数と一致するため、前記交流電圧の周波数を検出することで前記スイッチング周波数を検出できる。

動作モード判定部４４は、通常動作モードであるか、軽負荷動作モードであるかを判定する。この動作モード判定部４４は、例えば主制御部２０からの動作モードが切り替えられたことを示す信号に基づいて動作モードを判定する。

出力調整部４５は、例えばＤ／Ａ変換器を有し、ＡＣ／ＤＣコンバーター３１からの出力電圧Ｖ１の調整を行うための補正信号をフィードバック部５７に出力する。出力調整部４５は、電圧検出部４２によって検出される出力電圧Ｖ１が前記第２目標電圧値の下限値Ｖ_L以下になった場合に、電圧検出部４２によって検出される出力電圧Ｖ１が前記第２目標電圧値の上限値Ｖ_U以上になるまで、前記補正信号としてハイレベル信号を出力する。一方、出力調整部４５は、電圧検出部４２によって検出される出力電圧Ｖ１が前記第２目標電圧値の上限値Ｖ_U以上になった場合に、電圧検出部４２によって検出される出力電圧Ｖ１が前記第２目標電圧値の下限値Ｖ_L以下になるまで、前記補正信号としてローレベル信号を出力する。

このような出力調整部４５は、周波数検出部４３によって検出される前記スイッチング周波数が予め定められた基準周波数以下である場合に、前記補正信号を出力する。前記基準周波数は、例えばトランス５０の共振周波数よりも大きく、軽負荷動作モードのときに制御ＩＣ５４のセット信号発振部７２から発振されるセット信号の周波数以下の周波数に設定される。一例において、トランス５０の共振周波数が１０ｋＨｚ付近、前記セット信号の周波数が２５ｋＨｚである場合、前記基準周波数は２０ｋＨｚである。これにより、前記スイッチング周波数がトランス５０の共振周波数付近になることが抑制され、トランス５０の共振に起因する音鳴りの発生を抑制できる。

また、本実施形態では、動作モード判定部４４によって軽負荷動作モードであると判定されることを条件に、出力調整部４５が前記補正信号を出力する。これにより、通常動作モードでの出力電圧Ｖ１が、前記第１目標電圧値よりも小さい値に制御されることを防止しつつ、軽負荷動作モードにおける出力電圧Ｖ１を目的範囲に維持できる。

出力調整部４５とフィードバック部５７との間には、抵抗器６１が設けられている。抵抗器６１は、出力調整部４５からの補正信号の電圧値を調整する。なお、抵抗器６１は、本発明の調整部の一例である。

ここで、図５は、軽負荷動作モードにおける前記補正信号、前記駆動信号、トランス５０の磁気エネルギー及び出力電圧Ｖ１の波形例を示すタイムチャートである。なお、図５における「Ｈ」及び「Ｌ」なる記載は、「ハイレベル（信号）」及び「ローレベル（信号）」である。

図５に示されるように、軽負荷動作モードにおいて、電源制御部４０の出力調整部４５は、ＡＣ／ＤＣコンバーター３１からの出力電圧Ｖ１を下限値Ｖ_Lと上限値Ｖ_Uとを基準に制御するための補正信号を出力する。出力調整部４５は、出力電圧Ｖ１が下限値Ｖ_L以下になった場合に出力電圧Ｖ１が上限値Ｖ_U以上になるまで、補正信号としてハイレベル信号を出力する。出力調整部４５がハイレベル信号を出力している間は、抵抗器５７１の分圧電圧が小さくなり、制御ＩＣ５４のコンパレータ７１２からのリセット信号の出力が制限される。一方、セット信号発振部７２からは、軽負荷動作モードのために設定された周波数でセット信号が発振される。そのため、コントロールロジック部７５からは、軽負荷動作モードのために設定された周波数のセット信号に同期した周波数でハイレベルの駆動信号が出力される。これにより、出力調整部４５からハイレベル信号が出力されている間は、軽負荷動作モードのために設定されたセット信号の周波数に同期して、スイッチング部５３が周期的にオン状態になる。

一方、出力調整部４５は、出力電圧Ｖ１が上限値Ｖ_U以上になった場合に出力電圧Ｖ１が下限値Ｖ_L以下になるまで、補正信号としてローレベル信号を出力する。出力調整部４５がローレベル信号を出力している間は、補正信号としてハイレベル信号が出力される場合に比べて抵抗器５７１の分圧電圧が大きくなる。そのため、コンパレータ７１２からはリセット信号が出力され、コントロールロジック部７５からローレベルの駆動信号が出力される。これにより、出力調整部４５からローレベル信号が出力されている間は、スイッチング部５３のオフ状態が継続される。

このように、コントロールロジック部７５からのハイレベルの駆動信号は、補正信号としてハイレベル信号が出力されている間に出力され、補正信号としてローレベル信号が出力されている間は出力されない。即ち、電源制御部４０は、出力電圧Ｖ１の下限値Ｖ_Lと上限値Ｖ_Uを補正信号のレベルを切り替える基準とし、スイッチング部５３を連続的に動作させる動作期間と、スイッチング部５３の動作を休止する休止期間とが繰り返される間欠スイッチング動作を実行する。

スイッチング部５３がオン状態の場合、一次側巻線５０１に電流が流れ、一次側巻線５０１には電流の流れる時間に比例した磁気エネルギーが一次側巻線５０１に蓄えられる。これに対して、スイッチング部５３がオフ状態になると、磁気エネルギーが一次側巻線５０１から二次側巻線５０２に出力され、一次側巻線５０１に蓄えられる磁気エネルギーが線形的に減少する。出力電圧Ｖ１は、前記動作期間では一次側巻線５０１における磁気エネルギーの蓄積及び出力に応じて変動するが、繰り返し行われるスイッチング部５３のオンオフ制御によって全体として増加する。一方、前記休止期間では、一次側巻線５０１に磁気エネルギーが蓄えられないため出力電圧Ｖ１が減少する。

ところで、間欠スイッチング動作の周波数は、前記第２目標電圧値の上限値Ｖ_Uと下限値Ｖ_Lとの電位差ΔＶ、ＡＣ／ＤＣコンバーター３１に接続された負荷部１６に流れる負荷電流値Ｉ、出力コンデンサ（不図示）の静電容量Ｃ、出力調整部４５から出力されるハイレベル信号の時間Ｔ_Hによって決定される。電位差ΔＶ及び静電容量Ｃは予め設定される固定値であり、負荷電流値Ｉ及びハイレベル信号の時間Ｔ_Hは負荷部１６の消費電力により変動する変数である。また、ハイレベル信号の時間Ｔ_Hは負荷電流値Ｉに依存する。そのため、間欠スイッチング動作の周波数は、負荷電流値Ｉ（負荷部１６などの消費電力）により変動する。そして、本実施形態のような上限値Ｖ_Uと下限値Ｖ_Lとの間で出力電圧Ｖ１を制御する場合、間欠スイッチング動作の周波数は、以下に計算例を示すようにトランス５０の共振周波数よりも極めて小さな値になる。

例えば、コンデンサ放電時間Ｔｃは、ΔＶ＝０．１Ｖ、Ｃ＝１００μＦ、Ｉ＝５ｍＡの場合、以下のように０．００２ｓｅｃになる。
電気量Ｑ＝Ｉ×Ｔｃ＝Ｃ×ΔＶ
Ｔｃ＝（０．０００１００Ｆ×０．１Ｖ）／０．００５Ａ＝０．００２ｓｅｃ

そして、ハイレベル信号の時間Ｔ_Hが０．１ｍｓｅｃの場合、間欠スイッチング動作の周波数は以下のように約０．４７６ｋＨｚになる。
周波数＝１／（Ｔｃ＋Ｔ_H）
＝１／（０．００２＋０．０００１）
＝０．４７６ｋＨｚ

このように、画像形成装置１０では、先の計算例を示すように間欠スイッチング動作の周波数をトランス５０の共振周波数よりも極めて小さな値できるため、トランス５０の共振に起因する音鳴りの発生を抑制できる。また、間欠スイッチング動作の周波数は、前記電位差ΔＶの設定値により調整することができる。そのため、画像形成装置１０では、電位差ΔＶの設定値を調整することで、間欠スイッチング動作の周波数の高調波がトランス５０の共振周波数付近になることを避けることが可能になる。このことによっても、トランス５０の共振に起因する音鳴りの発生が容易に抑制される。

次に、図６のフローチャートを参照して、電源制御部４０によって実行される軽負荷動作モード制御処理について説明する。図中のＳ１、Ｓ２、・・・は処理手順（ステップ）の番号を表している。

＜ステップＳ１＞
図６に示されるように、ステップＳ１において、電源制御部４０は、主制御部２０からの動作モードの切り替えを示す信号に基づいて、動作モードが通常動作モードから軽負荷動作モードに切り替えられたか否かを判定する。

電源制御部４０は、通常動作モードから軽負荷動作モードに切り替えられた場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、ステップＳ２に処理を移行させる。一方、電源制御部４０は、通常動作モードから軽負荷動作モードに切り替えられていない場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、軽負荷動作モード制御処理を終了する。

＜ステップＳ２＞
ステップＳ２において、電源制御部４０は、制御ＩＣ５４の軽負荷動作モード制御部７３の駆動を開始する。これにより、制御ＩＣ５４のセット信号発振部７２が軽負荷動作モード制御部７３によって制御され、軽負荷動作モードのために設定された周波数でセット信号が発振される。

＜ステップＳ３＞
ステップＳ３において、電源制御部４０は、周波数検出部４３によって検出されるスイッチング周波数が前記基準周波数以下であるか否かを判定する。即ち、電源制御部４０は、前記スイッチング周波数がトランス５０の共振周波数に近いものになっているか否かを判定する。

電源制御部４０は、スイッチング周波数が前記基準周波数以下の場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、ステップＳ４に処理を移行させる。一方、電源制御部４０は、スイッチング周波数が前記基準周波数以下でない場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、ステップＳ８に処理を移行させる。

＜ステップＳ４＞
ステップＳ４において、電源制御部４０の出力調整部４５は、フィードバック部５７に対して、補正信号としてハイレベル信号を出力する。一方、ハイレベル信号を受信したフィードバック部５７では、オペアンプ５７３のプラス入力部に、前記変換電圧の分圧電圧値に対して前記ハイレベル信号の電圧値を加算した値の電圧が入力される。そのため、オペアンプ５７３の出力部からは、前記変換電圧の分圧電圧のみを入力した場合よりも大きな電圧値の誤差信号が出力される。これにより、制御ＩＣ５４のコンパレータ７１２のマイナス入力部に入力される電圧値が大きくなりコンパレータ７１２からのリセット信号の出力が制限される。そして、制御ＩＣ５４のセット信号発振部７２からのセット信号に同期してコントロールロジック部７５からハイレベルの駆動信号が出力され、ハイレベルの駆動信号に対応してスイッチング部５３がオン状態になる（図５参照）。その結果、スイッチング部５３がオン状態になるたびにＡＣ／ＤＣコンバーター３１からの出力電圧Ｖ１が大きくなる。

＜ステップＳ５＞
ステップＳ５において、電源制御部４０は、電圧検出部４２によって検出されるＡＣ／ＤＣコンバーター３１の出力電圧Ｖ１が上限値Ｖ_U以上であるか否かを判定する。

電源制御部４０は、出力電圧Ｖ１が上限値Ｖ_U以上である場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、ステップＳ６に処理を移行させる。一方、電源制御部４０は、出力電圧Ｖ１が上限値Ｖ_U以上でない場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、出力電圧Ｖ１が上限値Ｖ_U以上であると判定するまで（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、ステップＳ４及びＳ５の処理を繰り返し行う。

＜ステップＳ６＞
ステップＳ６において、電源制御部４０の出力調整部４５は、フィードバック部５７に対して、補正信号としてローレベル信号を出力する。一方、ローレベル信号を受信したフィードバック部５７では、オペアンプ５７３のプラス入力部に、前記変換電圧の分圧電圧に対して、前記ハイレベル信号よりも小さい電圧値の前記ローレベル信号を加算した値の電圧が入力される。そのため、オペアンプ５７３の出力部からは、ハイレベル信号が加算された場合に比べて小さな電圧値の誤差信号が出力される。これにより、制御ＩＣ５４のコンパレータ７１２のマイナス入力部に対する入力が小さくなりコンパレータ７１２からリセット信号の出力が制限される。そして、制御ＩＣ５４のコントロールロジック部７５からはローレベルの駆動信号が出力され、スイッチング部５３がオフ状態に維持される（図５参照）。その結果、スイッチング部５３がオフ状態である間にＡＣ／ＤＣコンバーター３１からの出力電圧Ｖ１が小さくなる。

＜ステップＳ７＞
ステップＳ７において、電源制御部４０は、電圧検出部４２によって検出されるＡＣ／ＤＣコンバーター３１の出力電圧Ｖ１が下限値Ｖ_L以下であるか否かを判定する。

電源制御部４０は、出力電圧Ｖ１が下限値Ｖ_L以下である場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、ステップＳ８に処理を移行させる。一方、電源制御部４０は、出力電圧Ｖ１が下限値Ｖ_L以下でない場合（ステップＳ７：Ｎｏ）、出力電圧Ｖ１が下限値Ｖ_L以下であると判定するまで（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、ステップＳ６及びＳ７の処理を繰り返し行う。

＜ステップＳ８及びＳ９＞
ステップＳ８において、電源制御部４０は、主制御部２０からの動作モードを示す信号に基づいて、軽負荷動作モードから通常動作モードに切り替えられたか否かを判定する。

電源制御部４０は、軽負荷動作モードから通常動作モードに切り替えられた場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、制御ＩＣ５４の軽負荷動作モード制御部７３の駆動を停止する（ステップＳ９）。これにより、制御ＩＣ５４のセット信号発振部７２は、通常動作モードのために設定された周波数でセット信号を発振する。

一方、電源制御部４０は、軽負荷動作モードから通常動作モードに切り替えられていない場合（ステップＳ８：Ｎｏ）、ステップＳ３に処理を移行させ、ＡＣ／ＤＣコンバーター３１の出力電圧Ｖ１を下限値Ｖ_L及び上限値Ｖ_Uの範囲に制御する。

このように画像形成装置１０では、出力電圧Ｖ１が下限値Ｖ_L及び上限値Ｖ_Uを基準とし、出力電圧Ｖ１が一定範囲に制御される。そのため、画像形成装置１０では、ＡＣ／ＤＣコンバーター３１の後段の集積回路などに安定した電圧を供給できる。これにより、画像形成装置１０では、ＡＣ／ＤＣコンバーター３１の後段の集積回路などに定格電圧を超える電圧が供給されることを抑制でき、集積回路などの誤動作を抑制できる。

１０画像形成装置
３０電源ユニット
３１ＡＣ／ＤＣコンバーター
４０電源制御部
４２電圧検出部
４３周波数検出部
４４動作モード判定部
４５出力調整部
５０トランス
５３スイッチング部
５４制御ＩＣ

Claims

電源装置及び前記電源装置を制御する電源制御部を備える画像形成装置であって、
前記電源装置は、
トランスと、
前記トランスに電圧が供給される状態と電圧が供給されない状態とを切り替えるスイッチング部と、
前記スイッチング部の切り替えを制御するスイッチング制御部と、
前記スイッチング制御部による前記スイッチング部の切り替え制御のために、前記電源装置からの出力電圧に基づく出力を前記スイッチング制御部に対して行うフィードバック部と、
を有し、
前記電源制御部は、
前記電源装置からの前記出力電圧を検出する電圧検出部と、
前記スイッチング部のスイッチング周波数を検出する周波数検出部と、
前記周波数検出部によって検出される前記スイッチング周波数が予め定められた基準周波数以下である場合に、前記電源装置からの前記出力電圧を、予め定められた下限値と予め定められた上限値との間に調整するための補正信号を前記フィードバック部に出力する出力調整部と、
を有し、
前記出力調整部は、
前記電圧検出部によって検出される前記出力電圧の検出値が前記下限値以下になったときに、前記電圧検出部によって検出される前記検出値が前記上限値以上になるまで、前記補正信号として予め定められた電圧値のハイレベル信号を出力し、
前記電圧検出部によって検出される前記検出値が前記上限値以上になったときに、前記電圧検出部によって検出される前記検出値が前記下限値以下になるまで、前記補正信号として前記ハイレベル信号よりも低い値に予め定められた電圧値のローレベル信号を出力し、
前記フィードバック部は、前記電源装置からの前記出力電圧及び前記補正信号に基づく出力を行う、
画像形成装置。
前記電源制御部は、予め定められた第１目標電圧値に前記出力電圧が制御される通常動作モード、及び前記第１目標電圧値よりも低い値に予め定められた第２目標電圧値に前記出力電圧が制御される軽負荷動作モードのいずれであるかを判定する動作モード判定部を有し、
前記出力調整部は、前記動作モード判定部によって前記軽負荷動作モードであると判定されることを条件に前記補正信号を出力する、
請求項１に記載の画像形成装置。
前記出力調整部と前記フィードバック部との間に設けられ、前記出力調整部からの出力された前記補正信号の電圧値を調整する調整部を備える、
請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
前記電源制御部は、特定用途向け集積回路により構成される、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。