JP6620559B2 - 電源装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
(a1.低電圧電源をフィードバック制御、高電圧電源を無制御)
図1は、関連技術に従う電源装置100X1の構成を説明する図である。図1(a)を参照して、電源装置100X1は、トランスT1を有する。トランスT1は、1次巻線W1と、24V系統負荷に対応する2次巻線W2および5V系統負荷に対応する2次巻線W3を含む。
図2は、他の関連技術に従う電源装置100X2の構成を説明する図である。他の関連技術に従う電源装置100X2は、図2(a)に示されるように、電源装置100X1に比して、フィードバック制御されていない24V系統にアッパーリミッター回路120をさらに有する。
図3は、さらに他の関連技術に従う電源装置100X3の構成を説明する図である。電源装置100X3の制御部150X3は、高電圧電源である24V出力電圧を、抵抗R1およびR2によって分圧される電圧の情報に基づいて、フィードバック制御する。
図4は、実施形態に従う電源装置の概要を説明する図である。図4(a)を参照して、実施形態に従う電源装置100は、関連する電源装置100X1に比して、電圧変換部110をさらに有する。電圧変換部110は、平滑用のコンデンサC4と、フィードバック制御に用いる情報Vo5を取得する抵抗R3およびR4との間に配置される。
(c1.画像形成装置)
図5は、実施形態に従う画像形成装置1の構成例を説明する図である。画像形成装置1は、レーザプリンタやLEDプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置である。図5に示されるように、画像形成装置1は、内部のほぼ中央部にベルト部材として中間転写ベルト100を備えている。中間転写ベルト10の下部水平部の下には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色にそれぞれ対応する4つの作像ユニット2Y、2M、2C、2Kが中間転写ベルト10に沿って並んで配置される。
次に、以上の構成からなる画像形成装置1の概略動作について説明する。画像形成装置は、外部装置(たとえば、パソコン等)から画像信号が入力されると、この画像信号をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成し、入力されたデジタル信号に基づいて、各作像ユニット2Y、2M、2C、2Kでトナー像を形成する。
次に、実施形態に従う電源装置100について説明する。図6は、実施形態1に従う電源装置100の構成例を説明する図である。
電圧変換部110は、5V系統負荷72に直列に配置されるFET(Field Effect Transistor)素子Q3と、ドロッパー設定切替回路112とを含む。ドロッパー設定切替回路112は、抵抗R1およびR2によって分圧される24V出力電圧に関連付けられる情報Vo24を取得する。
また、上記の例において、ドロッパー設定切替回路112は、基準降下量を3.0Vに設定するが、これに限られない。他の局面において、ドロッパー設定切替回路112は、5V系統負荷72に基づいて、基準降下量を設定する構成であってもよい。この基準降下量は、大きくなればなるほどFET素子Q3における電力損失が大きくなるため、小さいほうが好ましい。しかし、基準降下量が小さすぎると、24V出力電圧が非常に大きい場合に、24Vに安定化させることができなくなる可能性がある。そのためこの基準降下量は、必要最小限に設定されることが好ましい。
実施形態1において、ドロッパー設定切替回路112は、トランスT1の1次側にフィードバック制御される5V系統の2次巻線W3に誘起される電圧を降圧することによって、24V出力電圧を制御する。実施形態2において、ドロッパー設定切替回路112は、1次側にフィードバック制御されない24V系統の2次巻線W2に誘起される電圧を調節することによって、24V出力電圧を制御する。以下、その構成および制御について説明する。
図9は、実施形態2に従う電源装置100Aの構成例を説明する図である。なお、電源装置100Aの基本構成は、実施形態1に従う電源装置100と略同じであるため、相違する点についてのみ説明を行なう。
図10は、電圧降下用のFET素子Q3を、1次側にフィードバック制御される5V系統に配置した場合(実施形態1)と、1次側にフィードバック制御されない24V系統に配置する場合(実施形態2)とを比較する図である。
図11は、実施形態3に従う電源装置100Bの構成例を説明する図である。なお、電源装置100Bの基本構成は、実施形態1に従う電源装置100と略同じであるため、相違する点についてのみ説明を行なう。
上記の実施形態に従う電圧変換部では、FET素子Q3のゲートに印加する電圧を調節することによって、FET素子Q3における電圧降下量を調節する構成であった。実施形態4に従う電圧変換部は、PWM(Pulse Width Modulation)制御を行なうことによって、入力電圧を連続的に降圧する制御を行なう。
上記の実施形態に従う電圧変換部は、入力される電圧を連続的に降圧する。一方、実施形態5に従う電圧変換部は、入力される電圧を連続的に昇圧することにより、トランスT1の1次側にフィードバック制御されない24V出力電圧の電圧変動を抑制する。
図1(b)などに示されるように、5V出力電流が大きくなるほど、24V出力電圧の変動(上昇量)も大きくなる。その結果、FET素子Q3における電圧降下量、すなわち発熱量が増える。そこで、実施形態6に従う電源装置100Eは、実施形態1に従う電源装置100に比して、トランスT1の1次側にフィードバック制御されない24V系統に、さらにアッパーリミッター回路を有する。これにより、FET素子Q3による発熱量を分散させる。
Claims (8)
- 電源装置であって、
1次巻線および第1および第2の2次巻線を含む変圧器と、
前記1次巻線と電気的に接続されるスイッチング素子を含むとともに、当該スイッチング素子のスイッチング動作により生じる交流電圧を前記1次巻線に印加する発振部と、
前記第1および第2の2次巻線のそれぞれに対応する負荷に供給される電圧の大きさに関連付けられた信号を検出する第1および第2の電圧検出部と、
前記第1の2次巻線と対応する出力端との間、および、前記第2の2次巻線と対応する出力端との間の少なくとも一方に設けられ、入力される電圧を連続的に昇圧または降圧可能に構成される電圧変換部と、
前記第1の電圧検出部の検出結果に基づいて、前記発振部における前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する第1の制御手段と、
前記第2の電圧検出部の検出結果に基づいて、前記電圧変換部による電圧の昇圧または降圧を制御する第2の制御手段とを備え、
前記電圧変換部は、電力を消費することで入力される電圧を降圧する第1の構成を含み、
前記第1の構成は、電界効果トランジスタを含み、
前記第2の2次巻線に対応する負荷に供給される電圧は、他の2次巻線に対応する負荷に供給される電圧以下であって、
前記電源装置は、前記第2の2次巻線に対応する負荷にのみ電力を供給する第1のモードを有し、
前記第2の制御手段は、前記第1のモードにおいて、前記電界効果トランジスタのゲートにしきい値電圧より大きい電圧を印加する、電源装置。 - 前記第1および第2の2次巻線とそれぞれ電気的に接続されるとともに、対応する2次巻線に誘起される交流電圧を整流するための第1および第2の整流部をさらに備え、
前記電圧変換部は、前記第1の整流部と前記第1の電圧検出部との間、および、前記第2の整流部と前記第2の電圧検出部との間の少なくとも一方に設けられる、請求項1に記載の電源装置。 - 前記第2の制御手段は、前記第2の電圧検出部の検出結果と、予め定められた値との差分に応じて、前記第1の構成で消費される電力を調節する、請求項1または2に記載の電源装置。
- 前記第2の制御手段は、前記電界効果トランジスタの線形領域において、前記第2の電圧検出部の検出結果と予め定められた値との差分に応じた電圧を前記電界効果トランジスタのゲートに印加する、請求項3に記載の電源装置。
- 前記第2の制御手段は、前記第2の2次巻線に接続される負荷に基づいて、前記第2の2次巻線に対応する負荷に流れる電流がゼロのときの、前記電界効果トランジスタのゲートに印加する電圧を設定する、請求項4に記載の電源装置。
- 前記電圧変換部は、第2のスイッチング素子を含み、
前記第2の制御手段は、前記第2の電圧検出部の検出結果と予め定められた値との差分に基づいて、前記第2のスイッチング素子のデューティー比を設定する、請求項1または2に記載の電源装置。 - 前記第1の2次巻線の出力電圧間に逆接続されるツェナーダイオードをさらに備える、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電源装置。
- 電源装置を備える画像形成装置であって、
前記電源装置は、
1次巻線および第1および第2の2次巻線を含む変圧器と、
前記1次巻線と電気的に接続されるスイッチング素子を含むとともに、当該スイッチング素子のスイッチング動作により生じる交流電圧を前記1次巻線に印加する発振部と、
前記第1および第2の2次巻線のそれぞれに対応する負荷に供給される電圧の大きさに関連付けられた信号を検出する第1および第2の電圧検出部と、
前記第1の2次巻線と対応する出力端との間、および、前記第2の2次巻線と対応する出力端との間の少なくとも一方に設けられ、入力される電圧を連続的に昇圧または降圧可能に構成される電圧変換部と、
前記第1の電圧検出部の検出結果に基づいて、前記発振部における前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する第1の制御手段と、
前記第2の電圧検出部の検出結果に基づいて、前記電圧変換部による電圧の昇圧または降圧を制御する第2の制御手段とを含み、
前記電圧変換部は、電力を消費することで入力される電圧を降圧する第1の構成を含み、
前記第1の構成は、電界効果トランジスタを含み、
前記第2の2次巻線に対応する負荷に供給される電圧は、他の2次巻線に対応する負荷に供給される電圧以下であって、
前記電源装置は、前記第2の2次巻線に対応する負荷にのみ電力を供給する第1のモードを有し、
前記第2の制御手段は、前記第1のモードにおいて、前記電界効果トランジスタのゲートにしきい値電圧より大きい電圧を印加する、画像形成装置。
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