JP6885163B2 - 電源装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本開示は、電源装置に関し、特に、画像形成装置における電源装置に関する。

従来から、電源装置としては、例えば、入力電圧をスイッチングし、その入力電圧を所定の出力電圧に変換するスイッチング型ＤＣ−ＤＣコンバータが広く使用されている。

このＤＣ−ＤＣコンバータは、自己の消費電流が比較的大きいが電力の変換効率が高いので、ある程度以上の負荷時（重負荷時）にはその高い電力の変換効率が有効となる。

ただ、負荷がある程度より少ない場合（軽負荷時）には自己の消費電流が比較的大きなために、全体として電力の変換効率が低下してしまう。

この点で、軽負荷時の電力の変換効率を改善する方式が種々提案されている（特許文献１〜３）。

例えば、特許文献１では、入力端子に交流電圧を印加すると、メインコンバータ出力より高電圧を出力し、サブコンバータ出力より低電圧の直流電圧を出力する構成となっている。

そして、軽負荷時においては、メイン出力の電圧を低下させて、サブ出力とすることで、電力の変換効率を改善する方式が提案されている。

特開２０１０−１４２０７１号公報 特開２００６−０６７７０３号公報 特開２００５−１９８４８４号公報

一方で、上記構成においては、軽負荷時のモード切替の際にフィードバック回路の切替に従ってメインコンバータ出力を変更する方式が示されているが、モード切替時に瞬間的にアンダーシュート、オーバーシュートの電圧変動が生じる可能性がある。

当該電圧変動を伴う電圧の供給は、負荷となる制御系回路の停止や部品破損等を引き起こす可能性がある。

本開示は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、簡易な構成で安定的な電圧供給が可能な電源装置および画像形成装置を提供することである。

ある局面に従う電源装置は、交流電圧を直流電圧に変換する電源回路と、電源回路を制御する制御回路とを備える。電源回路は、交流電圧を整流および平滑する整流平滑回路と、整流平滑回路により整流および平滑された電圧を変換して第１の直流電圧を出力する第１の電圧変換回路と、第１の直流電圧を、スイッチング回路によりスイッチングすることにより第１の直流電圧よりも低い第２の直流電圧を出力する第２の電圧変換回路と、第１の電圧変換回路の出力電圧を検出してフィードバックするフィードバック回路と、第１の電圧変換回路の第１の直流電圧を第３の直流電圧に低下させるために、フィードバック回路の基準電圧を切り替える切替回路とを含む。制御回路は、通常モードから省電力モードへの移行の際に、スイッチング回路を連続導通状態に設定し、通常モードから省電力モードへの移行の際に、フィードバック回路の基準電圧を徐々に切り替える。

好ましくは、切替回路は、第１基準電圧を生成する第１電流経路と、第２基準電圧を生成する第２電流経路と、切替信号に応じて第１電流経路から第２電流経路に電流経路を切り替える切替スイッチとを有する。制御回路は、切替信号の信号変化を遅延させる。

好ましくは、切替回路は、切替信号の入力を受け、切替スイッチのゲートと接続された抵抗素子と、抵抗素子と並列接続されたコンデンサとをさらに含む。

好ましくは、切替回路は、第１の電圧変換回路の出力と接続され、第１基準電圧を生成する第１電流経路と、第２の電圧変換回路の出力と接続され、第２基準電圧を生成する第２電流経路と、第１電流経路に設けられた第１切替スイッチと、第２電流経路に設けられた第２切替スイッチとを有する。制御回路は、通常モードから省電力モードへの移行の際に第１切替スイッチを徐々にオフし、第２切替スイッチを徐々にオンする。

好ましくは、切替回路は、第１切替信号の入力を受け、第１切替スイッチのゲートと接続された第１抵抗素子と、第１抵抗素子と並列接続された第１コンデンサと、第２切替信号の入力を受け、第２切替スイッチのゲートと接続された第２抵抗素子と、第２抵抗素子と並列接続された第２コンデンサとをさらに含む。

好ましくは、省電力モードへの移行後、第２の電圧変換回路の出力電圧が第３の直流電圧となるように、バースト制御するバースト制御回路をさらに備える。

好ましくは、制御回路は、指示に従って通常モードから省電力モードへ移行する。
ある局面に従う画像形成装置は、上記に記載の電源装置と、電源装置により駆動される画像形成部とを備える。

本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

本発明の電源装置および画像形成装置は、簡易な構成で安定的な電圧供給が可能である。

実施形態に基づく画像形成装置１００の内部構造の一例を示す図である。 画像形成装置１００の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。 比較例１として説明する電源装置の構成を説明する図である。 比較例１の電源装置における通常モードから省電力モードへの移行について説明する図である。 本発明の実施の形態に基づく電源装置５０の構成を説明する図である。 本発明の実施の形態に基づく電源装置５０における通常モードから省電力モードへの移行について説明する図である。 比較例２として説明する電源装置の構成を説明する図である。 本発明の実施の形態に基づく電源装置５０＃の構成を説明する図である。 本発明のフィードバック回路ＦＢＢの抵抗の切替を模式的に説明する図である。 電源装置における通常モードから省電力モードへの移行について説明する図である。 実施形態の変形例に基づく電源装置５０Ａの構成を説明する図である。 実施形態の変形例に基づく電源装置における通常モードから省電力モードへの移行について説明する図である。

以下、図面を参照しつつ、各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。

以下の実施の形態では、電源装置が画像形成装置に搭載されている場合について説明する。画像形成装置としては、たとえばＭＦＰ、プリンター、複写機、またはファクシミリなどが挙げられる。

［画像形成装置の内部構成］
図１は、実施形態に基づく画像形成装置１００の内部構造の一例を示す図である。

図１を参照して、電源装置５０を搭載する画像形成装置１００について説明する。
図１には、カラープリンタとしての画像形成装置１００が示されている。以下では、カラープリンタとしての画像形成装置１００について説明するが、画像形成装置１００は、カラープリンタに限定されない。たとえば、画像形成装置１００は、複合機（ＭＦＰ：Multi-Functional Peripheral）であってもよい。

画像形成装置１００は、ブラックのみを用いて画像形成を行なうモノクロ印刷モードと、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックを用いて画像形成を行なうカラー印刷モードとを有する。

画像形成装置１００は、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、中間転写ベルト３０と、一次転写ローラー３１と、二次転写ローラー３３と、カセット３７と、従動ローラー３８と、駆動ローラー３９と、タイミングローラー４０と、定着装置４３と、電源装置５０とを含む。

画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、中間転写ベルト３０に沿って順に並べられている。画像形成ユニット１Ｙは、トナーボトル１５Ｙからトナーの供給を受けてイエロー（Ｙ）のトナー像を形成する。画像形成ユニット１Ｍは、トナーボトル１５Ｍからトナーの供給を受けてマゼンタ（Ｍ）のトナー像を形成する。画像形成ユニット１Ｃは、トナーボトル１５Ｃからトナーの供給を受けてシアン（Ｃ）のトナー像を形成する。画像形成ユニット１Ｋは、トナーボトル１５Ｋからトナーの供給を受けてブラック（ＢＫ）のトナー像を形成する。

画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト３０に沿って中間転写ベルト３０の回転方向の順に配置されている。画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、それぞれ、感光体１０と、帯電装置１１と、露光装置１２と、現像装置１３と、除電装置１６と、クリーニング装置１７とを備える。

帯電装置１１は、感光体１０の表面を一様に帯電する。露光装置１２は、後述する本体制御装置５１からの制御信号に応じて感光体１０にレーザー光を照射し、入力された画像パターンに従って感光体１０の表面を露光する。これにより、入力画像に応じた静電潜像が感光体１０上に形成される。

現像装置１３は、現像ローラー１４を回転させながら、現像ローラー１４に現像バイアスを印加し、現像ローラー１４の表面にトナーを付着させる。これにより、トナーが現像ローラー１４から感光体１０に転写され、静電潜像に応じたトナー像が感光体１０の表面に現像される。

感光体１０と中間転写ベルト３０とは、一次転写ローラー３１を設けている部分で互いに接触している。一次転写ローラー３１は、回転可能に構成されている。トナー像と反対極性の転写電圧が一次転写ローラー３１に印加されることによって、トナー像が感光体１０から中間転写ベルト３０に転写される。

カラー印刷モードの場合、イエロー（Ｙ）のトナー像、マゼンタ（Ｍ）のトナー像、シアン（Ｃ）のトナー像、およびブラック（ＢＫ）のトナー像が順に重ねられて感光体１０から中間転写ベルト３０に転写される。これにより、カラーのトナー像が中間転写ベルト３０上に形成される。一方、モノクロ印刷モードの場合、ブラック（ＢＫ）のトナー像が感光体１０から中間転写ベルト３０に転写される。

中間転写ベルト３０は、従動ローラー３８および駆動ローラー３９に張架されている。駆動ローラー３９は、たとえばモーター（図示しない）によって回転駆動される。中間転写ベルト３０および従動ローラー３８は、駆動ローラー３９に連動して回転する。これにより、中間転写ベルト３０上のトナー像が二次転写ローラー３３に搬送される。

除電装置１６は、感光体１０の表面に付着した帯電されたトナーを除電する。帯電されたトナーの電荷を除電することにより後述するクリーニング装置１７でのトナーの回収が容易となる。

クリーニング装置１７は、感光体１０に圧接されている。クリーニング装置１７は、トナー像の転写後に感光体１０の表面に残留するトナーを回収する。

カセット３７には、用紙Ｓがセットされる。用紙Ｓは、カセット３７から１枚ずつタイミングローラー４０によって搬送経路４１に沿って二次転写ローラー３３に送られる。二次転写ローラー３３は、トナー像と反対極性の転写電圧を搬送中の用紙Ｓに印加する。これにより、トナー像は、中間転写ベルト３０から二次転写ローラー３３に引き付けられ、中間転写ベルト３０上のトナー像が用紙Ｓに転写される。二次転写ローラー３３への用紙Ｓの搬送タイミングは、中間転写ベルト３０上のトナー像の位置に合わせてタイミングローラー４０によって調整される。タイミングローラー４０により、中間転写ベルト３０上のトナー像は、用紙Ｓの適切な位置に転写される。

定着装置４３は、自身を通過する用紙Ｓを加圧および加熱する。これにより、用紙Ｓ上に形成されているトナー像が用紙Ｓに定着する。その後、用紙Ｓは、トレー４８に排紙される。

電源装置５０は、たとえば、画像形成装置１００内の各装置に対して必要な各種の電圧を供給する。電源装置５０の詳細については後述する。本例においては、電源装置５０は、画像形成装置１００内の駆動系の装置に対して一例として２４Ｖの電圧を供給する。また、電源装置５０は、画像形成装置１００内の制御系の装置に対して一例として５Ｖの電圧を供給する。

［画像形成装置のハードウェア構成］
図２は、画像形成装置１００の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。図２を参照して、画像形成装置１００のハードウェア構成の一例について説明する。

図２に示されるように、画像形成装置１００は、電源装置５０と、本体制御装置５１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、ネットワークインターフェイス１０４と、操作パネル１０７と、記憶装置１２０とを含む。

本体制御装置５１は、たとえば、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ、少なくとも１つのＤＳＰ、少なくとも１つのＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、少なくとも１つのＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはそれらの組み合わせなどによって構成される。

本体制御装置５１は、電源装置５０と画像形成装置１００との両方を制御する。すなわち、本体制御装置５１は、電源装置５０と画像形成装置１００とで共用される。なお、本体制御装置５１は、電源装置５０と別個に構成されてもよいし、電源装置５０と一体的に構成されてもよい。本体制御装置５１が電源装置５０と別個に構成されると、電源装置５０の構成がシンプルになる。

本体制御装置５１は、操作パネル１０７に入力された情報に従って、モノクロ印刷モードとカラー印刷モードとのいずれかを選択し、選択したモードに従って、電源装置５０と画像形成装置１００とを制御する。本体制御装置５１は、選択したモードを示す選択モード識別信号を電源装置５０に出力する。

本体制御装置５１は、電源装置５０や画像形成装置１００の制御プログラムを実行することで画像形成装置１００の動作を制御する。

本体制御装置５１は、制御プログラムの実行命令を受け付けたことに基づいて、記憶装置１２０からＲＯＭ１０２に制御プログラムを読み出す。ＲＡＭ１０３は、ワーキングメモリとして機能し、制御プログラムの実行に必要な各種データを一時的に格納する。

本体制御装置５１は、制御プログラムの実行命令に基づいて電源装置５０に対して、所定の処理を実行する。一例として、本体制御装置５１は、ユーザから操作パネル１０７を介する省電力モードの切替の指示に従って通常モードから省電力モードに切り替える制御を実行する。

本体制御装置５１は、電源装置５０に対して、通常モードから省電力モードに移行するように指示する。具体的には、本体制御装置５１は、電源装置５０に対して切替信号を出力する。なお、本例においては、ユーザから操作パネル１０７を介する省電力モードの切替の指示に従って通常モードから省電力モードに切り替える方式について説明するが、これに限られず、ユーザの無操作期間が所定期間継続した場合に通常モードから省電力モードに自動的に切り替える制御を実行してもよい。

ネットワークインターフェイス１０４には、アンテナ（図示しない）などが接続される。画像形成装置１００は、アンテナを介して、外部の通信機器との間でデータをやり取りする。外部の通信機器は、たとえば、スマートフォンなどの携帯通信端末、サーバーなどを含む。画像形成装置１００は、アンテナを介して制御プログラムをサーバーからダウンロードできるように構成されてもよい。

操作パネル１０７は、ディスプレイとタッチパネルとで構成されている。ディスプレイおよびタッチパネルは互いに重ねられており、操作パネル１０７は、たとえば、画像形成装置１００に対する印刷操作やスキャン操作などを受け付ける。

記憶装置１２０は、たとえば、ハードディスクや外付けの記憶装置などの記憶媒体である。記憶装置１２０は、画像形成装置１００の制御プログラムなどを格納する。制御プログラムの格納場所は記憶装置１２０に限定されず、制御プログラムは、電源装置５０の記憶領域、本体制御装置５１の記憶領域（たとえば、キャッシュなど）、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されていてもよい。制御プログラムは、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、本実施の形態に従う制御処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う制御プログラムの趣旨を逸脱するものではない。さらに、制御プログラムによって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバーが制御プログラムの処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態で画像形成装置１００が構成されてもよい。

［電源装置］
図３は、比較例１として説明する電源装置の構成を説明する図である。

図３を参照して、電源装置は、搭載される機器の状態に従って通常モードと省電力モードの２つの状態を備えており、この２つの状態を切り換え可能に設けられている。

本体制御装置５１は、機器の状態を制御するとともに電源装置の動作モード、即ち通常モードと省電力モードの各モード時の動作を制御している。

本体制御装置５１は、機器の状態を制御するとともに電源装置の動作モード、即ち通常モードと省電力モードの各モード時の動作を制御している。具体的には、本体制御装置５１は、省電力モードに移行する際の切替信号を出力する。

本例においては、駆動系への電源電圧を供給する第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡと、制御系への電源電圧を供給する第２のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＢとが設けられている。

第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡは、商用交流電源７００と接続されて直流電圧を出力する。

第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡは、一次側において、商用交流電源７００と接続される整流器７０２と、平滑コンデンサ７０３と、抵抗７０５，７０６と、スイッチング素子（ＦＥＴ）７０７と、電源制御用ＩＣ７１０と、トランス７１１と、ダイオード７１２と、コンデンサ７１３と、フォトカプラ７１４の受光側７１４Ａとを含む。

さらに、第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡは、二次側において、二次整流ダイオード７２０と、二次平滑コンデンサ７２１と、抵抗７２２〜７２６と、シャントレギュレータ７５０と、フォトカプラ７１４の発光側７１４Ｂと、トランジスタ７２７と、コンデンサ７２８とを含む。

第２のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＢは、第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡの出力と接続され、第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡの出力（第１の直流電圧）から第２の直流電圧を生成するスイッチング手段である駆動トランジスタ７３３，７３５と、ゲート抵抗７３４と、制御用ＩＣ７３８と、インダクタ７３９と、ダイオード７４０と、コンデンサ７４１と、抵抗７４２，７４３とを含む。

第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡは、第１の直流電圧の負荷（駆動系）７３１と接続されている。

第２のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＢは、第２の直流電圧の負荷として、本体制御装置５１（ＣＰＵ（制御系））と接続されている。

第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡの動作について説明する。
商用交流電源７００から交流電圧（ＡＣ電圧）が印加されると、整流器７０２により整流された電圧によって平滑コンデンサ７０３の充電を行う。整流器７０２と平滑コンデンサ７０３は、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して機能する。

平滑コンデンサ７０３の電圧が上昇すると抵抗７０５を介して電源制御用ＩＣ７１０に電源が供給される。電源制御用ＩＣ７１０は、ＦＥＴ７０７をオンする。ＦＥＴ７０７のオンに伴い、トランス７１１の一次巻線Ｎｐに電流が流れる。トランス７１１のＮｐ巻線に印加された電圧によってＮｓ，Ｎｂ各巻線にも電圧が現れる。

Ｎｂ巻線に現れる電圧はダイオード７１２によって電流が流れないよう阻止され、Ｎｓ巻線の電圧も同じく二次整流ダイオード７２０によって電流が流れないようになっている。

電源制御用ＩＣ７１０の内部回路により定められる所定の時間経過後にＦＥＴ７０７はオフする。

これに伴い、Ｎｐ巻線のＦＥＴ７０７のドレイン側の電圧が上昇する。またＮｓ巻線には二次整流ダイオード７２０を通じて二次平滑コンデンサ７２１を充電する方向に電流が流れて二次平滑コンデンサ７２１が充電され、二次平滑コンデンサ７２１の電圧が上昇する。

電源制御用ＩＣ７１０の内部回路により定まる所定の時間経過後、ＦＥＴ７０７はオンとなり、平滑コンデンサ７０３から再びトランス７１１に電流が供給される。

電源制御用ＩＣ７１０により所定時間経過後にＦＥＴ７０７がオフすると再びＮｓ巻線電圧により二次整流ダイオード７２０を通じて二次平滑コンデンサ７２１が充電される。

二次平滑コンデンサ７２１の電圧は抵抗７２３，７２４により分圧されており、抵抗７２４の電圧がシャントレギュレータ７５０の制御端子に印加される。シャントレギュレータ７５０のカソード電流は、フォトカプラ７１４を介して電源制御用ＩＣ７１０に伝達される。

抵抗７２３〜７２６と、トランジスタ７２７とはフィードバック回路を形成する。
シャントレギュレータ７５０は、フィードバック回路から出力される抵抗７２３、７２４により分圧された抵抗７２４の電圧と、内部の基準電圧とを比較する。シャントレギュレータ７５０は、抵抗７２４の電圧が基準電圧よりも高ければＦＥＴ７０７のオン幅またはオンデューティを減少して出力電圧を下げるように動作する。抵抗７２４の電圧がシャントレギュレータ７５０の基準電圧よりも低ければＦＥＴ７０７のオン時間またはオンデューティを増加して出力電圧を上昇するようなフィードバック動作をする。

次に、第２のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＢの動作について説明する。
第２のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＢは、第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡの出力電圧から第２の直流電圧を生成している。

通常モード時、第２のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＢの制御用ＩＣ７３８は、駆動トランジスタ７３３、７３５、ゲート抵抗７３４を介してＦＥＴ７３２を断続的に駆動する。

抵抗７４２、７４３は、第２のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＢの出力電圧を分圧している。制御用ＩＣ７３８には、出力電圧を分圧した抵抗７４３の電圧が入力される。

制御用ＩＣ７３８は、内部に基準電圧Ｖｒｅｆ２を有しており、Ｖｒｅｆ２と抵抗７４３の電圧とが等しくなるようにＦＥＴ７３２のオンデューティを制御することにより安定した第２の直流電圧を生成する。

この構成において、省電力モード時の電力を低下させるために駆動系の電源電圧を出力する出力側に図示しないロードスイッチを設け、ロードスイッチをオフする構成としてもよい。

（１）通常モード
本体制御装置５１は、通常モード時においてトランジスタ７２７をオンする。これに伴い、シャントレギュレータ７５０の制御端子−アノード間には、抵抗７２４と抵抗７２５とが並列接続される。シャントレギュレータ７５０は、制御端子−アノード間の電圧をあらかじめ定められた基準電圧値にするようにカソード−アノード間の電流を流す。このため第１のＤＣＤＣコンバータの出力電圧Ｖｏｕｔ（第１の出力電圧）は、抵抗７２３と制御端子−アノード間の抵抗で分圧した結果が基準電圧値Ｖｒｅｆとなるような電圧になるようにＦＥＴ７０７を制御する。出力電圧Ｖｏｕｔは以下の式によって示される。

Ｖｏｕｔ＝［（抵抗７２３＋Ｒ）／Ｒ］×Ｖｒｅｆ
ここでＲは抵抗７２４と抵抗１２５の並列接続による抵抗値であり、以下の式で示される。

Ｒ＝抵抗７２４×抵抗７２５／（抵抗７２４＋抵抗７２５）
（２）省電力モード
本体制御装置５１は、省エネルギー状態である省電力モード時においてトランジスタ１２７をオフする。トランジスタ１２７がオフするとシャントレギュレータ７５０の制御端子−アノード間の抵抗は抵抗７２４のみとなる。シャントレギュレータ７５０は制御端子−アノード間電圧を予め定められた基準電圧値とするよう動作するため、出力電圧Ｖｏｕｔ３（第３の直流電圧）は以下の式によって示される。

Ｖｏｕｔ３＝［（抵抗７２３＋抵抗７２４）／抵抗７２４］×Ｖｒｅｆ
シャントレギュレータの制御端子−アノード間の抵抗が通常モード時より高くなるため、出力電圧は低下する。

省電力モード時において、第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡの出力電圧が低下するとＦＥＴ７３２のオン時間を長く（オンデューティを大きく）して出力電圧を一定に維持するように動作する。

具体的には、第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡの出力電圧が第３の直流電圧以下になると、第２のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＢのＦＥＴ２３２はオン状態に固定となる（オンデューティ１００％状態）。第２のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＢのＦＥＴ２３２は連続導通状態になる。

第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡの出力電圧（第３の直流電圧）が、第２のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＢのＦＥＴ２３２を介して、本体制御装置５１に供給される。

（３）省電力モード移行時の動作の説明
次に通常モードから省電力モードへの移行について説明する。

本例においては、一例として第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡは、通常モードにおいて２４Ｖを出力し、省電力モードにおいて５Ｖを出力する場合について説明する。

図４は、比較例１の電源装置における通常モードから省電力モードへの移行について説明する図である。

図４に示されるように、通常モードから省電力モードに移行する場合、本体制御装置５１は、トランジスタ７２７を制御する切替信号を「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変化させる。これに伴いトランジスタ７２７はオフする。

したがって、抵抗７２３〜７２５の分圧抵抗値は、２４Ｖを生成するための抵抗値から５Ｖを生成するための抵抗値に切り替わる。

これにより、省電力モードにおいて５Ｖを出力する際、負荷電流に応じた傾きで全速で２４Ｖから５Ｖに切り替わる。

したがって、図４に示されるように瞬間的にアンダーシュート、オーバーシュートの電圧変動が生じる可能性がある。

［電源装置５０］
図５は、本発明の実施の形態に基づく電源装置５０の構成を説明する図である。

図５を参照して、本例においては、図３の電源装置の回路構成のうちの主要部分について図示している。

電源装置５０は、図３の比較例１となる電源装置と比較してフィードバック回路ＦＢの構成を変更した点が異なる。その他の構成については図３の比較例１となる電源装置と同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。

フィードバック回路ＦＢは、抵抗７２３〜７２６と、トランジスタ７２７と、コンデンサ８００とを含む。

コンデンサ８００は、抵抗７２６と並列に接続される。
切替信号に従ってシャントレギュレータ７５０に入力する電圧を生成する電流経路が切り替えられる。

当該構成により、トランジスタ７２７に入力される本体制御装置５１から出力される切替信号は、コンデンサ８００を抵抗７２６と並列接続したことにより、抵抗７２６の抵抗値およびコンデンサ８００の容量に基づく時定数に従って徐々に変化する。

すなわち、トランジスタ７２７の切替が徐々に実行されることにより、フィードバック回路ＦＢの分圧抵抗値の切替が徐々に行なわれる。

図６は、本発明の実施の形態に基づく電源装置５０における通常モードから省電力モードへの移行について説明する図である。

図６に示されるように、通常モードから省電力モードに移行する場合、本体制御装置５１は、トランジスタ７２７を制御する切替信号を「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変化させる。これに伴いトランジスタ７２７はオフする。

その際、上記したようにトランジスタ７２７は、徐々にオフする。
したがって、抵抗７２３〜７２５の分圧抵抗値は、２４Ｖを生成するための抵抗値から５Ｖを生成するための抵抗値に徐々に切り替わる。

これにより、省電力モードにおいて５Ｖを出力する際、抵抗値の切替に従って徐々に５Ｖに低下する。

したがって、図６に示されるようにアンダーシュート、オーバーシュートの電圧変動を抑制することが可能であり、簡易な構成で安定的な電圧供給が可能である。

［電源装置］
図７は、比較例２として説明する電源装置の構成を説明する図である。

図７を参照して、電源装置は、特に、ＲＣＣ方式や周波数制御方式のような、省電力モード時（軽負荷時）にスイッチング周波数が上昇する制御、および制御用ＩＣを用いた構成を前提としている。なお、ＲＣＣ（Ｒｉｎｇｉｎｇ Ｃｈｏｋｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）方式とは、フライバック型コンバータの一種で、自励発振によってスイッチング動作を行うコンバータのことである。

当該構成においては、省電力モード時において、フィードバック地点を切り替える方式となっている。具体的には、省電力モード時において、フィードバック地点が第１のＤＣＤＣコンバータ回路の出力直後から第２のＤＣＤＣコンバータ回路の出力側に地点が切り替えられる。

省電力モードにおける負荷電流が増大すると、ＤＣＤＣコンバータ回路内のＦＥＴやコイルの抵抗成分による電圧ドロップが発生してしまう可能性があるが、フィードバック地点を第２のＤＣＤＣコンバータ回路の出力側に切り替えることで、上記電圧ドロップ分を含めて安定化制御させることが可能である。すなわち、出力負荷変動に対する追従性を高めることが可能である。

本例においては、駆動系への電源電圧を供給する第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡＡと、制御系への電源電圧を供給する第２のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＢＢとが設けられている。

また、第２のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＢＢは、本体制御装置５１＃に電圧を供給する場合が示されている。本体制御装置５１＃は、省電力モードに移行する際の切替信号を出力する。

第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡＡは、商用交流電源７００と接続されて直流電圧を出力する。

第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡＡの一次側の構成は、図３で説明した第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡと同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。

第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡＡの二次側の構成は、省電力モード時の分圧抵抗の切替に係る構成が異なる。具体的には、抵抗７２５，７２６と、トランジスタ７２７とが削除された構成である。その他の構成については、図３で説明した第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡと同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。

第２のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＢＢは、第２のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＢと比較して、抵抗７５１，７５２，７５７，７５８，７５９と、コンパレータ７６０と、シャントレギュレータ７４９と、トランジスタ７５３，７５４とをさらに含む。

通常モード時、本体制御装置５１＃は、トランジスタ７５３をオンする。
トランジスタ７５３がオンするとトランジスタ７５４はオフとなる。

したがって、第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡＡは、コンパレータ７６０の動作に関わらずシャントレギュレータ７５０の動作によって第１の直流電圧を出力する。

また、第２のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＢＢは、制御用ＩＣ７３８によりＦＥＴ７３２を断続的に駆動して第２の直流電圧を出力する。

省電力モード時において、本体制御装置５１＃は、トランジスタ７５３をオフする。
トランジスタ７５３がオフすると、トランジスタ７５４はコンパレータ７６０の出力によって動作する。

具体的には、トランジスタ７５４がオンすることにより、フォトカプラ７１４が動作する。これに伴い、電源制御用ＩＣ７１０は、ＦＥＴ７０７をオンする。

省電力モード時において、電源制御用ＩＣ７１０は、コンパレータ７６０の出力に従って、第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡＡの出力が第３の直流電圧となるように制御する。

省電力モード時において、第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡＡの出力電圧が低下するとＦＥＴ７３２のオン時間を長く（オンデューティを大きく）して出力電圧を一定に維持するように動作する。

具体的には、第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡＡの出力電圧が第３の直流電圧以下になると、第２のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＢＢのＦＥＴ２３２はオン状態に固定となる（オンデューティ１００％状態）。第２のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＢＢのＦＥＴ２３２は連続導通状態になる。

第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡＡの出力電圧（第３の直流電圧）が、第２のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＢＢのＦＥＴ２３２を介して、本体制御装置５１＃に供給される。

一方で、比較例２の電源装置における通常モードから省電力モードへの移行においても比較例１の電源装置と同様に、通常モードから省電力モードに移行する場合、本体制御装置５１＃は、トランジスタ７５３を制御する切替信号を「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変化させる。これに伴いトランジスタ７５３はオフする。

したがって、電源制御用ＩＣ７１０は、コンパレータ７６０の出力に従って、第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡＡの出力が第３の直流電圧となるように制御するが、上記で説明したように負荷電流に応じた傾きで全速で２４Ｖから５Ｖに切り替わるため、瞬間的にアンダーシュート、オーバーシュートの電圧変動が生じる可能性がある。

［電源装置５０＃］
図８は、本発明の実施の形態に基づく電源装置５０＃の構成を説明する図である。

図８を参照して、本例においては、図７の電源装置の回路構成のうちの主要部分について図示している。

電源装置５０＃は、図７の比較例２となる電源装置と比較してフィードバック回路ＦＢＢの構成を変更した点が異なる。その他の構成については図７の比較例２となる電源装置と同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。

フィードバック回路ＦＢＢは、抵抗７２３，７２４と、８０２，８０４，８０６，８０７，８０９と、トランジスタ８０１，８０５，８１０と、コンデンサ８０３，８０８とを含む。

トランジスタ８０１は、抵抗７２３，７２４との間に接続される。
トランジスタ８０１のゲートは、抵抗８０２と接続される。コンデンサ８０３は、抵抗８０２と並列に接続される。抵抗８０４は、一端側が抵抗８０２と接続され、他端側が第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡＡの出力側と接続される。また、抵抗８０２，８０４の接続ノードに対して本体制御装置５１＃から切替信号が伝達される。

トランジスタ８０５の一端側は抵抗８０６と接続される。トランジスタ８０５の他端側は、トランジスタ８０１と抵抗７２４との接続ノードと接続される。抵抗８０６は、第２のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＢＢの出力側と接続される。トランジスタ８０５のゲートは、抵抗８０７と接続される。抵抗８０７は、コンデンサ８０８と並列に接続される。抵抗８０９は、一端側が抵抗８０７と接続され、他端側が第２のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＢＢの出力側と接続される。トランジスタ８１０は、抵抗８０９と抵抗８０７との接続ノードと、接地電圧との間に接続される。トランジスタ８１０のゲートは切替信号の入力を受ける。

通常モードにおいて、切替信号は「Ｈ」レベルに設定される。これに伴い、トランジスタ８１０はオンしている。したがって、トランジスタ８０５はオフしている。

一方、切替信号は「Ｈ」レベルに設定されるためトランジスタ８０１はオンしている。したがって、抵抗７２３，７２４による分圧抵抗に基づく電圧がシャントレギュレータ７５０の制御端子に入力される。

省電力モードにおいて、切替信号は「Ｌ」レベルに設定される。これに伴い、トランジスタ８０１はオフする。また、トランジスタ８１０がオフするためトランジスタ８０５がオンする。したがって、抵抗８０５，７２４による分圧抵抗に基づく電圧がシャントレギュレータ７５０の制御端子に入力される。

図９は、本発明のフィードバック回路ＦＢＢの抵抗の切替を模式的に説明する図である。

図９に示されるように、通常モードにおいては、トランジスタ８０１がオンすることにより抵抗７２３，７２４による分圧抵抗に基づく電圧がシャントレギュレータ７５０の制御端子に入力される。一方、省電力モードにおいては、トランジスタ８０５がオンする。したがって、抵抗８０６，７２４による分圧抵抗に基づく電圧がシャントレギュレータ７５０の制御端子に入力される。

切替信号に従ってシャントレギュレータ７５０に入力する電圧を生成する電流経路が切り替えられる。

図１０は、電源装置における通常モードから省電力モードへの移行について説明する図である。

図１０（Ａ）は、比較例としてコンデンサ８０３，８０８をフィードバック回路ＦＢＢに設けない場合の移行が示されている。

通常モードから省電力モードに移行する場合、本体制御装置５１＃は、切替信号を「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変化させる。

これに伴いトランジスタ８０１はオフする。また、トランジスタ８１０がオフし、トランジスタ８０５がオンする。

その際、当該切替信号に従ってフィードバック回路ＦＢＢが瞬間的に全てオフあるいは全てオン状態となる。

これにより２４Ｖを生成するための抵抗値から５Ｖを生成するための抵抗値への抵抗変化が大幅に変動する。

この変動により瞬間的に２４Ｖよりもさらに高い電圧が出力される可能性がある。
また、５Ｖ付近においてもアンダーシュート、オーバーシュートの電圧変動が生じる可能性がある。

図１０（Ｂ）は、コンデンサ８０３，８０８をフィードバック回路ＦＢＢに設けた場合の移行が示されている。

通常モードから省電力モードに移行する場合、本体制御装置５１＃は、切替信号を「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変化させる。

これに伴いトランジスタ８０１はオフする。その際、上記したようにトランジスタ８０１は徐々にオフする。また、トランジスタ８１０がオフし、トランジスタ８０５は徐々にオンする。

したがって、２４Ｖを生成するための抵抗値は徐々に低下し、５Ｖを生成するための抵抗値は徐々に増加する。すなわち、２４Ｖを生成する抵抗値から５Ｖを生成する抵抗値に徐々に切り替わる。

これにより、アンダーシュート、オーバーシュートの電圧変動を抑制することが可能であり、簡易な構成で安定的な電圧供給が可能である。

（変形例）
図１１は、実施形態の変形例に基づく電源装置５０Ａの構成を説明する図である。

図１１に示される電源装置５０Ａは、図５で説明した電源装置５０と比較して、さらにバースト制御回路ＢＴを設けた点が異なる。

バースト制御回路ＢＴは、第２のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＢの出力側と接続され、省電力モード時において第１のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＡのＦＥＴ７０７のスイッチングを制御する。

具体的には、バースト制御回路ＢＴは、一例として５Ｖを基準に所定電圧高い電圧に上側のスレッショルドおよび所定電圧低い側に下側のスレッショルドを有する。

省電力モード時において、第２のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＢの出力が上側のスレッショルドに達すると、バースト制御回路ＢＴは、電源制御用ＩＣ７１０に対してＦＥＴ７０７をオフするように指示する。第２のＤＣＤＣコンバータ回路ＣＢの出力が下側のスレッショルドに達すると、バースト制御回路ＢＴは、電源制御用ＩＣ７１０に対してＦＥＴ７０７をスイッチングするように指示する。すなわち、ＦＥＴ７０７のスイッチング動作期間と非動作期間とを設けることにより消費電力をさらに低減することが可能である。

図１２は、実施形態の変形例に基づく電源装置における通常モードから省電力モードへの移行について説明する図である。

本例においては、省電力モードに移行した後、本体制御装置５１は、バースト制御回路ＢＴに対して上記バースト制御を実行するように指示する。これにより、省電力モードに移行した後に、バースト制御を実行することにより出力リップルを抑制しつつ、消費電力を低減することが可能である。

なお、本例においては、主に電源装置が画像形成装置に用いられる場合について説明したが、特に画像形成装置に限られず、他の用途にも汎用的に当該方式を利用することが可能である。

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１Ｃ，１Ｋ，１Ｍ，１Ｙ 画像形成ユニット、１０ 感光体、１１ 帯電装置、１２ 露光装置、１３ 現像装置、１４ 現像ローラー、１５Ｃ，１５Ｋ，１５Ｍ，１５Ｙ トナーボトル、１６ 除電装置、１７ クリーニング装置、３０ 中間転写ベルト、３１ 一次転写ローラー、３３ 二次転写ローラー、３７ カセット、３８ 従動ローラー、３９ 駆動ローラー、４０ タイミングローラー、４１ 搬送経路、４３ 定着装置、４８ トレー、５０，５０Ａ 電源装置、５１ 本体制御装置、１００ 画像形成装置、１０２ ＲＯＭ、１０３ ＲＡＭ、１０４ ネットワークインターフェイス、１０７ 操作パネル、１２０ 記憶装置。

Claims (5)

1. 交流電圧を直流電圧に変換する電源回路と、
   前記電源回路を制御する制御回路とを備え、
   前記電源回路は、
   前記交流電圧を整流および平滑する整流平滑回路と、
   前記整流平滑回路により整流および平滑された電圧を変換して第１の直流電圧を出力する第１の電圧変換回路と、
   前記第１の直流電圧を、スイッチング回路によりスイッチングすることにより前記第１の直流電圧よりも低い第２の直流電圧を出力する第２の電圧変換回路と、
   前記第１の電圧変換回路の出力電圧を検出してフィードバックするフィードバック回路と、
   前記第１の電圧変換回路の前記第１の直流電圧を第３の直流電圧に低下させるために、前記フィードバック回路の基準電圧を切り替える切替回路とを含み、
   前記制御回路は、
   通常モードから省電力モードへの移行の際に、前記スイッチング回路を連続導通状態に設定し、
   前記通常モードから前記省電力モードへの移行の際に、前記フィードバック回路の前記基準電圧を徐々に切り替え、
   前記切替回路は、
   前記第１の電圧変換回路の出力と接続され、第１基準電圧を生成する第１電流経路と、
   前記第２の電圧変換回路の出力と接続され、第２基準電圧を生成する第２電流経路と、
   前記第１電流経路に設けられた第１切替スイッチと、
   前記第２電流経路に設けられた第２切替スイッチとを有し、
   前記制御回路は、前記通常モードから前記省電力モードへの移行の際に前記第１切替スイッチを徐々にオフし、前記第２切替スイッチを徐々にオンする、電源装置。
2. 前記切替回路は、
   第１切替信号の入力を受け、前記第１切替スイッチのゲートと接続された第１抵抗素子と、
   前記第１抵抗素子と並列接続された第１コンデンサと、
   第２切替信号の入力を受け、前記第２切替スイッチのゲートと接続された第２抵抗素子と、
   前記第２抵抗素子と並列接続された第２コンデンサとをさらに含む、請求項１記載の電源装置。
3. 前記省電力モードへの移行後、前記第２の電圧変換回路の出力電圧が前記第３の直流電圧となるように、バースト制御するバースト制御回路をさらに備える、請求項１記載の電源装置。
4. 前記制御回路は、指示に従って前記通常モードから前記省電力モードへ移行する、請求項１記載の電源装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源装置と、
   前記電源装置により駆動される画像形成部とを備える、画像形成装置。

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