JP7400636B2 - 電源装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は電源装置及び画像形成装置に関する。

電子機器が待機状態であるか又は稼働状態であるかに応じて、電子機器が備える電源装置の出力電圧を変える技術が知られている。待機状態において、電源装置の出力電圧を下げることで電力を低減できる。

特許文献１には、スイッチングレギュレータ及びマイクロコントローラを備えた機器であって、負荷の動作状態、待機状態、非動作状態等の状態において、スイッチングレギュレータを安価に電源変換効率良く制御することができる機器が記載されている。特許文献１には、省エネルギー状態に移行したときに、出力電圧を動作状態（稼働状態）より低くすることが記載されている。

従来の電源装置では、待機状態又は稼働状態の２つの状態に対応した出力電圧に、設定することしかできなかった。待機状態において、外部インターフェースとの接続など消費電流が大きくなる使用条件で使用すると、出力電圧が落ち込む可能性があった。したがって、デバイス供給能力不足を引き起こさないように、待機状態において、設定電圧を高めに設けなければならなかった。設定電圧を高めに設けると、消費電力が増加してしまい、電力削減と負荷変動対応がトレードオフになるという問題があった。

また、稼働状態においても、例えば、画像形成装置において、印刷動作のような消費電流が大きい状態と、待機動作のように比較的消費電流が小さい状態が含まれる。しかしながら、消費電流が大きい状態でも供給能力不足とならないように出力電圧を高く設定する必要があった。出力電圧を高く設定すると、電力削減が十分にできなかった。

さらに、電圧設定部を複数設けることで設定電圧を細分化することは可能であるが、細分化の程度に比例して部品点数や状態検知の信号数が増加し、回路が複雑化するという問題があった。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、装置の消費電流の増加による出力電圧の低下によって、電源装置の供給能力が不足することを防止することを目的とする。

本開示の一の態様によれば、外部の負荷に電力を供給する電源装置であって、出力する電圧の設定値を設定する電圧設定部を備え、前記電圧設定部は、直列に接続された第１抵抗素子及び第２抵抗素子と、前記第２抵抗素子に並列に接続される可変抵抗素子と、を備え、前記電圧設定部は、前記負荷に供給する負荷電流に基づいて、前記可変抵抗素子の抵抗値を制御し、前記電圧設定部は、前記第１抵抗素子と、前記第２抵抗素子及び前記可変抵抗素子との合成抵抗素子により、前記負荷に出力する電圧を分圧した分圧比により、前記負荷に供給する負荷電流に比例して、前記設定値を増加させる電源装置を提供する。

本開示によれば、装置の消費電流の増加による出力電圧の低下によって、電源装置の供給能力が不足することを防止することができる。

第１実施形態に係る電源装置の全体構成図である。 第１実施形態に係る電源装置の動作を説明する図である。 第１実施形態に係る電源装置の動作を説明する図である。 第１実施形態に係る電源装置の電流検出部の構成を説明する図である。 第１実施形態に係る電源装置の動作を説明する図である。 第１実施形態に係る電源装置の動作を説明する図である。 第２実施形態に係る電源装置の変形例を説明する図である。 第２実施形態に係る電源装置の動作を説明する図である。 本実施形態に係る電源装置を用いる画像形成装置の構成例を示す図である。 参考例の電源装置を説明する図である。 参考例の電源装置を説明する図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。下記、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

以下に添付図面を参照して、本実施形態に係る電源装置を詳細に説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。

≪第１実施形態≫
＜電源装置１＞
図１は、第１実施形態に係る電源装置１の全体構成図である。電源装置１は、所定の出力電圧で外部の負荷に電力を供給する装置である。所定の出力電圧は、例えば、＋５ボルト、＋１２ボルト、＋２４ボルト等である。電源装置１は、一次側回路部１０と、変圧部２０と、二次側回路部３０と、を備える。電源装置１は、例えば、画像形成装置に用いられる。画像形成装置では、例えば、画像形成（印刷）を行う稼働状態と画像形成（印刷）を行っていない省エネルギー状態のように、電力の供給状態が大きく異なる状態を有する。本実施形態に係る電源装置は、画像形成装置のように電力の供給状態が大きく異なる装置に適する電源装置である。

［一次側回路部１０］
一次側回路部１０は、商用電源から入力された交流電圧を整流して、整流後の直流電圧をパルス変調し、変圧部２０に一次側電圧として出力する。

一次側回路部１０は、整流回路１１と、トランジスタＱ１と、トランジスタＱ１を制御する電圧制御部１２と、を備える。

整流回路１１は、例えば、ダイオードブリッジである。整流回路１１は、端子ＡＣ１及び端子ＡＣ２から入力される交流電圧を整流して、直流電圧に変換する。

トランジスタＱ１は、整流回路１１で変換された直流電圧をスイッチングすることにより、パルス変調を行う。トランジスタＱ１は、例えば、電界効果型のトランジスタである。トランジスタＱ１のゲートは電圧制御部１２に接続される。トランジスタＱ１のドレインは、変圧部２０に接続される。トランジスタＱ１のソースは、整流回路１１のマイナス側端子に接続される。トランジスタＱ１は、電圧制御部１２からの制御信号に基づいて、スイッチングを行う。

電圧制御部１２は、トランジスタＱ１のスイッチングを制御する。電圧制御部１２は、後述する二次側回路部３０の電圧設定部３３からの電圧設定信号Ｓ１に基づいて、トランジスタＱ１を制御する。電圧制御部１２には、フォトトランジスタＰＴが接続される。フォトトランジスタＰＴと二次側回路部３０の電圧設定部３３の発光ダイオードＤとは、フォトカプラを構成する。電圧制御部１２は、フォトトランジスタＰＴを介して、電圧設定部３３からの電圧設定信号Ｓ１を受信する。電圧制御部１２は、フォトトランジスタＰＴから入力された電圧設定信号Ｓ１に基づいて、トランジスタＱ１を制御する。例えば、出力電圧を上昇させる場合は、電圧制御部１２は、トランジスタＱ１をオンする時間を長くするように制御する。一方、出力電圧を低下させる場合は、電圧制御部１２は、トランジスタＱ１をオンする時間を短くするように制御する。

整流回路１１のプラス側端子は、変圧部２０の一次側入力の一方に接続される。また、整流回路１１のマイナス側端子は、トランジスタＱ１を介して変圧部２０の一次側入力の他方に接続される。

なお、整流回路１１のプラス側端子とマイナス側端子の間には、整流回路１１の出力を平滑化するためにコンデンサを備えてもよい。

［変圧部２０］
変圧部２０は、一次側の電圧と二次側の電圧を変換する。変圧部２０は、いわゆるトランスである。

変圧部２０の一次側は、一次側回路部１０に接続される。変圧部２０の二次側は、二次側回路部３０に接続される。

［二次側回路部３０］
二次側回路部３０は、変圧部２０から出力された電圧を外部に出力する。また、二次側回路部３０は、一次側回路部１０が出力する電圧をフィードバックする。具体的には、二次側回路部３０は、電圧設定信号Ｓ１を一次側回路部１０に出力する。

二次側回路部３０は、出力配線３１と、接地配線３２と、電圧設定部３３と、を備える。

出力配線３１の一端は、変圧部２０の二次側出力の一方に接続される。具体的には、出力配線３１は、変圧部２０のプラス側の電圧の端子に接続される。出力配線３１の他端からは、電源装置１のプラス側の電圧が出力される。

接地配線３２の一端は、変圧部２０の二次側出力の他方に接続される。具体的には、接地配線３２は、変圧部２０のマイナス側の電圧の端子に接続される。接地配線３２の他端は、電源装置１のマイナス側の電圧（接地電圧）が出力される。

電圧設定部３３は、一次側回路部１０が出力する電圧を設定する。電圧設定部３３は、電流検出部３４と、レギュレータ３５と、を備える。

電流検出部３４は、出力配線３１を流れる電流、すなわち、負荷に供給する負荷電流Ｉ１を検出する。そして、電流検出部３４は、検出した検出結果に基づいて、出力配線３１を流れる負荷電流Ｉ１に基づく検出電圧を出力する。例えば、電流検出部３４は、負荷電流Ｉ１が増加すると、検出電圧を単調増加させる。例えば、電流検出部３４は、負荷電流Ｉ１に比例して検出電圧を出力させてもよい。電流検出部３４は、出力配線３１の途中に設けられる。電流検出部３４は、入力端子３４Ｉから出力端子３４Ｏの間を流れる電流の電流値を検出する。そして、電流検出部３４は、検出した電流値に比例して、電圧端子３４Ｖから電圧信号（検出電圧）を出力する。

レギュレータ３５は、出力される電圧を、リファレンス端子３５Ｒに入力された電圧と等しくなるように一定に保つように制御する素子である。レギュレータ３５は、カソード端子３５Ｋと、アノード端子３５Ａと、リファレンス端子３５Ｒと、を有する。レギュレータ３５は、アノード端子３５Ａの電圧に対するリファレンス端子３５Ｒに入力された電圧に基づいて、アノード端子３５Ａの電圧に対するカソード端子３５Ｋの電圧を制御する。

また、電圧設定部３３は、抵抗素子Ｒ１及び抵抗素子Ｒ２と、可変抵抗素子３６と、を備える。抵抗素子Ｒ１と、抵抗素子Ｒ２及び可変抵抗素子３６の合成抵抗によって、出力配線３１と接地配線３２との間の電圧が分圧される。抵抗素子Ｒ１の一端は、出力配線３１に接続される。抵抗素子Ｒ１の他端は、抵抗素子Ｒ２の一端に接続される。抵抗素子Ｒ２の他端は、接地配線３２に接続される。上述のように、抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２は、出力配線３１と接地配線３２の間に直列に接続されている。そして、電圧設定部３３は、抵抗素子Ｒ２の一端と接地配線３２との間に抵抗素子Ｒ２と並列して、可変抵抗素子３６を備える。

可変抵抗素子３６は、トランジスタＱ２により構成される。トランジスタＱ２は、例えば、バイポーラ型のトランジスタである。トランジスタＱ２のコレクタ端子、いいかえると、可変抵抗素子３６の一端、は、抵抗素子Ｒ２の一端に接続される。トランジスタＱ２のエミッタ端子、いいかえると、可変抵抗素子３６の他端、は、接地配線３２に接続される。トランジスタＱ２は、ベース端子のベース電圧に応じて、コレクタ－エミッタ間の抵抗値（端子間抵抗値）を可変にすることにより、可変抵抗素子として作用する。トランジスタＱ２のベース端子は、抵抗素子Ｒ３を介して、電流検出部３４の電圧端子３４Ｖに接続される。トランジスタＱ２のベース端子が電流検出部３４の電圧端子３４Ｖに接続されることにより、トランジスタＱ２のコレクタ－エミッタ間の抵抗値、すなわち、可変抵抗素子３６の抵抗値が制御される。

なお、トランジスタＱ２は、バイポーラ型のトランジスタに限らない。例えば、トランジスタＱ２は、電界効果型のトランジスタでもよい。また、可変抵抗素子３６としては、トランジスタに限らず、例えば、入力に応じて抵抗値を変更可能な可変抵抗素子であれば、可変抵抗素子３６として用いることができる。

抵抗素子Ｒ１の他端、抵抗素子Ｒ２の一端及びトランジスタＱ２のコレクタ端子（可変抵抗素子３６の一端）は、レギュレータ３５のリファレンス端子３５Ｒに接続される。したがって、レギュレータ３５のリファレンス端子３５Ｒに入力される電圧は、抵抗素子Ｒ１と、抵抗素子Ｒ２及び可変抵抗素子３６の合成抵抗とで、出力配線３１と接地配線３２との間の電圧が分圧された電圧となる。可変抵抗素子３６の抵抗値が無限大と見なせる程度に大きい場合は、レギュレータ３５のリファレンス端子３５Ｒに入力される電圧は、抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２により分圧される電圧に等しくなる。一方、可変抵抗素子３６の抵抗値が小さくなると、抵抗素子Ｒ２と可変抵抗素子３６と合成抵抗素子の合成抵抗が小さくなる。したがって、可変抵抗素子３６の抵抗値が小さくなると、レギュレータ３５のリファレンス端子３５Ｒに入力される電圧は、抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２により分圧される電圧より低くなる。

さらに、電圧設定部３３は、発光ダイオードＤを備える。発光ダイオードＤは、電圧設定信号Ｓ１を一次側回路部１０に伝送する。発光ダイオードＤは、一次側回路部１０のフォトトランジスタＰＴとフォトカプラを構成する。発光ダイオードＤは、抵抗素子Ｒ４を介して、レギュレータ３５のカソード端子３５Ｋに接続される。レギュレータ３５のカソード端子３５Ｋの電圧が低下すると、発光ダイオードＤを流れる電流が増加して、発光ダイオードＤの光量が増加する。発光ダイオードＤの光量が増加すると、フォトトランジスタＰＴでの受光量が増加する。

＜電源装置１の動作＞
図２は、第１実施形態に係る電源装置１の動作を説明する図である。

最初に、出力配線３１を流れる負荷電流Ｉ１が十分に小さい場合、例えば、省エネルギー状態の場合について説明する。出力配線３１を流れる負荷電流Ｉ１が十分に小さい時、例えば、省エネルギー状態の時、には、電流検出部３４の電圧端子３４Ｖからの電圧出力は、ほぼ零である。したがって、トランジスタＱ２のコレクタ－エミッタ間の抵抗値は無限大とみなせるほど大きい。よって、レギュレータ３５のリファレンス端子３５Ｒにかかるリファレンス電圧（ＲＥＦ電圧）ＶＲは、抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２の分圧比で定まる。抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２の分圧比は、省エネルギー状態の時は、出力電圧を低めになるように設定する。出力電圧が低めになることにより省エネ性を向上することができる。

次に、負荷電流Ｉ１が増加した場合について説明する。一方、負荷電流Ｉ１が増加する（図２のａ）と、電流検出部３４の電圧端子３４Ｖからの出力電圧が増加する。したがって、トランジスタＱ２のベース電圧Ｖｂが高くなる（図２のｂ）。トランジスタＱ２のベース電圧Ｖｂが高くなると、トランジスタＱ２はオンし始め、トランジスタＱ２のコレクタ－エミッタ間の抵抗値が減少する。すると、リファレンス電圧（ＲＥＦ電圧）ＶＲは、抵抗素子Ｒ１と、抵抗素子Ｒ２及び可変抵抗素子３６であるトランジスタＱ２との合成抵抗素子との分圧比で定まる。トランジスタＱ２のコレクタ－エミッタ間の抵抗値が減少することにより、抵抗素子Ｒ２とトランジスタＱ２のコレクタ－エミッタ間の抵抗の合成抵抗は低くなる。したがって、レギュレータ３５のリファレンス端子３５Ｒの端子電圧が低下する（図２のｃ）。レギュレータ３５のリファレンス端子３５Ｒの端子電圧が低下すると、カソード端子３５Ｋの引き込み電流量が増加する。カソード端子３５Ｋの引き込み電流量を増加すると、発光ダイオードＤを流れるカソード電流ＩＫが増加する（図２のｄ）。そして、発光ダイオードＤ及び一次側回路部１０のフォトトランジスタＰＴを介して、一次側回路部１０の電圧制御部１２へフィードバックされる。このフィードバック信号を受けて一次側回路部１０の電圧制御部１２は出力電圧を上げるように制御する。トランジスタＱ２が電圧制御部１２により出力電圧を上げるように制御されると、出力電圧Ｖｏｕｔが増加する（図２のｅ）。

ここで、比較のために、参考例について説明する。図１０及び図１１は、参考例の電源装置を説明する図である。具体的には、図１０及び図１１は、参考例の電源装置の二次側回路部３０ｚの構成図である。図１０は、参考例の電源装置が省エネルギーモードの時、図１１は、参考例の電源装置が稼働時、の図である。

参考例の電源装置の二次側回路部３０ｚは、第１実施形態の二次側回路部３０に対して、電流検出部３４、抵抗素子Ｒ３及びトランジスタＱ２に換えて、抵抗素子Ｒｚ及びスイッチＳＷ１を備える。なお、レギュレータ３５ｚは、第１実施形態のレギュレータ３５と同じレギュレータである。抵抗素子Ｒｚの一端はスイッチＳＷ１の一端に接続される。また、抵抗素子Ｒｚの他端は接地配線３２ｚに接続される。スイッチＳＷ１の他端は、抵抗素子Ｒ１の他端及び抵抗素子Ｒ２に一端に接続される。スイッチＳＷ１は、電力を供給する負荷の状態信号に応じて、省エネルギー時はオフ、稼働時はオンにする。スイッチＳＷ１をオフにした場合は、レギュレータ３５ｚのリファレンス端子３５ｚＲに入力される電圧は、出力配線３１ｚと接地配線３２ｚの電圧を抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２とで分圧した電圧になる。一方、スイッチＳＷ１をオンにした場合は、レギュレータ３５ｚのリファレンス端子３５ｚＲに入力される電圧は、出力配線３１ｚと接地配線３２ｚの電圧を抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２及び抵抗素子Ｒｚの合成抵抗とで分圧した電圧になる。したがって、レギュレータ３５ｚのリファレンス端子３５ｚＲに入力される電圧は、スイッチＳＷ１をオフにしたときがスイッチＳＷ１をオンにしたときより低くなる。よって、参考例の電源装置は、省エネルギー時に稼働時と比較して、出力電圧の値を小さくできる。

図３は、第１実施形態に係る電源装置１の動作を説明する図である。具体的には、電源装置の負荷電流Ｉ１が変動したときの出力電圧を示す図である。

図３の上段は、負荷を流れる電流、すなわち、負荷電流Ｉ１を表す。縦軸は電流、横軸は時間を表す。なお、中段、下段についても横軸は時間を表し、上段、中段及び下段は、時間について同じ時間軸で表す。図３の中段は、第１実施形態の電源装置１の電圧設定部３３で設定する出力電圧の設定値Ｖｓと、電源装置１の出力電圧Ｖｏｕｔと、参考例の電源装置の出力電圧Ｖｏｕｔｚと、を表す。縦軸は電圧である。出力電圧の設定値Ｖｓは、電圧設定部３３から電圧設定信号Ｓ１として出力される。図３の下段は、電源装置を備える電子機器の負荷状態を表す。「省」は、省エネルギー状態であることを表す。「稼働」は、稼働状態を表す。

省エネルギー状態では、第１実施形態の電源装置１と、参考例の電源装置では、抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２の分圧比で出力電圧が定まる。したがって、図３の省エネルギー状態では、出力電圧は同じになっている。一方、稼働状態になると、参考例の電源装置では、スイッチＳＷ１がオフからオンに切り替わる。すると、出力電圧Ｖｏｕｔｚは高くなる。そして、負荷電流Ｉ１が大きくなるにつれ、出力電圧Ｖｏｕｔｚは落ち込み、小さくなっていく。出力電圧Ｖｏｕｔｚが小さくなるのは、負荷電流Ｉ１の増加にともなって、電圧低下が発生するためである。第１実施形態の電源装置１は、負荷電流Ｉ１に比例して出力電圧の設定値Ｖｓを高くなるように制御する。そして、出力電圧Ｖｏｕｔの落ち込みを考慮して調整すると、図３の出力電圧Ｖｏｕｔのように、負荷電流Ｉ１の電流値にかかわらず、出力電圧Ｖｏｕｔを一定に保つことができる。したがって、出力電圧を低く抑えて省エネ性を維持しつつ、負荷増大での供給能力不足を防止できる。

＜電流検出部３４＞
図４は、第１実施形態に係る電源装置１の電流検出部３４の構成を説明する図である。電流検出部３４は、出力配線３１に設けられた抵抗素子Ｒ５と、抵抗素子Ｒ５の両端のそれぞれに接続された抵抗素子Ｒ６及び抵抗素子Ｒ７と、抵抗素子Ｒ８と、帰還抵抗である抵抗素子Ｒ９と、オペアンプＩＣ１と、を備える。

抵抗素子Ｒ６の一端は、抵抗素子Ｒ５の一端に接続される。抵抗素子Ｒ６の他端は、抵抗素子Ｒ８の一端に接続される。また、抵抗素子Ｒ７の一端は、抵抗素子Ｒ５の他端に接続される。抵抗素子Ｒ７の他端は、オペアンプＩＣ１の反転入力端子に接続される。抵抗素子Ｒ６の他端及び抵抗素子Ｒ８の一端は、オペアンプＩＣ１の非反転入力端子に接続される。抵抗素子Ｒ８の他端は、接地配線３８に接続され接地される。抵抗素子Ｒ９の一端は、オペアンプＩＣ１の反転入力端子に接続される。抵抗素子Ｒ９の他端は、オペアンプＩＣ１の出力端子に接続される。抵抗素子Ｒ９の他端及びオペアンプＩＣ１の出力端子は、抵抗素子Ｒ３に接続される。

電流検出部３４は、検出した負荷電流Ｉ１の電流値に基づく電圧（検出電圧）を、抵抗素子Ｒ３を介してトランジスタＱ２に出力する。検出した負荷電流Ｉ１の電流値と、その検出した負荷電流Ｉ１の電流値に対応する電流検出部３４が出力する電圧値との関係（例えば、検出した負荷電流Ｉ１の電流値に対する電流検出部３４が出力する電圧値の比率（以下、「検出感度」という。）を変えることで、出力電圧特性を調整することができる。

例えば、電流検出部３４は、抵抗素子Ｒ６と抵抗素子Ｒ７が等しく、抵抗素子Ｒ８と抵抗素子Ｒ９が等しいという条件において、抵抗素子Ｒ６と抵抗素子Ｒ８の比率を変えることにより、検出感度を調整することができる。

なお、電流検出部３４の構成は、上記に限らず、例えば、電流トランスや電流検出ＩＣ等使用して構成してもよい。また、それぞれの回路において、検出感度を変更する手段を備えるようにしてもよい。

図５、図６は、第１実施形態に係る電源装置の動作を説明する図である。具体的には、図５は、検出感度を変えたときの出力電圧設定値の影響を説明する図である。図６は、検出感度を変えたときの出力電圧の影響を説明する図である。

例えば、電圧の設定値Ｖｓを設定値Ｖｓ１にすると、負荷電流Ｉ１に対して出力電圧Ｖｏｕｔ１がほぼ一定になるとする。電圧の設定値Ｖｓを設定値Ｖｓ１より大きい設定値Ｖｓ２になるように、電流検出部３４の検出感度を調整することにより、図５の設定値Ｖｓ２のように設定を変更することができる。設定値Ｖｓ２のように設定することにより、図６の出力電圧Ｖｏｕｔ２のように、負荷電流が大きいときに、電源電圧を大きくすることができる。また、電圧の設定値Ｖｓを設定値Ｖｓ１より小さい設定値Ｖｓ３になるように、電流検出部３４の検出感度を調整することにより、図５の設定値Ｖｓ３のように設定を変更することができる。設定値Ｖｓ３のように設定することにより、図６の出力電圧Ｖｏｕｔ３のように、負荷電流が大きいときに、電源電圧を小さくすることができる。

検出感度を調整することにより、用途に応じて電圧落ち込みと省エネ性のどちらを優先するかが任意に決めることができる。

なお、抵抗素子Ｒ１は第１抵抗素子の一例である。また、抵抗素子Ｒ２は第２抵抗素子の一例である。

また、本実施形態に係る電源装置１では、可変抵抗素子３６を抵抗素子Ｒ２に並列させて設けているが、例えば、抵抗素子Ｒ１に並列さえてもよい。

≪第２実施形態≫
＜二次側回路部１３０＞
図７は、第２実施形態に係る電源装置の変形例を説明する図である。第２実施形態の電源装置の二次側回路部１３０は、第１実施形態の電源装置１の二次側回路部３０に対して、トランジスタＱ２のエミッタ端子と接地配線３２との間にツェナーダイオードＺＤ１を追加して備える。ツェナーダイオードＺＤ１により、トランジスタＱ２がオンし始める電流量を調整することができる。なお、レギュレータ１３５は、第１実施形態のレギュレータ３５と同じレギュレータである。

図８は、第２実施形態に係る電源装置の動作を説明する図である。ツェナーダイオードＺＤ１を備えることにより、第２実施形態に係る電源装置は、負荷電流Ｉ１が比較的少ない場合は出力電圧調整を行わずに省エネ性を維持することができる。そして、ある程度の負荷電流Ｉ１が増えたら（ベース電圧がツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧を超えたら）（図８のＰ）、第２実施形態に係る電源装置は、出力電圧調整により電圧の落ち込みを防止する。ツェナーダイオードＺＤ１を備えることにより、ある程度の負荷電流Ｉ１が流れるようになってから、出力電圧の設定値を高くするような使い方ができる。ある程度の負荷電流Ｉ１が流れるようになってから、出力電圧の設定値を高くすることにより、出力電圧Ｖｏｕｔ４のように、ある程度の負荷電流Ｉ１が流れるようになってから出力電圧を増やすことができる。

＜作用・効果＞
本実施形態の電源装置では、回路の複雑化を抑え、省エネ性を維持しつつ、負荷消費電流が増加しても出力電圧低下による供給能力不足になることを回避することができる。また、参考例と異なりマシンから動作状態信号をもらう必要が無いため、汎用性を高めることができる。

≪適用例≫
図９は、本実施形態に係る電源装置を用いる画像形成装置５００の構成例を示す図である。

画像形成装置５００は、ＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅａｒｌ／Ｐｒｉｎｔｅｒ）と称される複合機である。画像形成装置５００は、コピー機能、ＦＡＸ機能、プリント機能、スキャナ機能、また、入力画像（スキャナ機能による読み取り原稿や、プリンタ機能あるいはＦＡＸ機能により入力された画像）を保存や配信する機能等を複合して有する。

また、画像形成装置５００は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の外部装置とも通信可能であり、外部装置から受信した指示に応じた動作を行うこともできる。なお、実施形態において、画像形成装置５００で処理される「画像」には画像データだけでなく、画像データが含まれていないデータ、つまりテキスト情報のみのデータも含むものとする。

画像形成装置５００は、帯電された感光体表面が選択的に露光されることにより書き込まれた静電潜像に、トナーを付着させ、付着させたトナーを用紙等の記録媒体に転写する、いわゆる電子写真方式の画像形成装置である。

画像形成装置５００は、操作パネル５１０と、起動スイッチ５２０と、コントローラ５３０と、読取部５４０と、エンジン制御部５５０と、プリンタユニット５６０と、給紙カセット５７０Ａ、５７０Ｂと、搬送ユニット５８０と、を備える。

操作部である操作パネル５１０は、利用者の操作に応じた各種の入力を受け付けるとともに、各種の情報（例えば受け付けた操作を示す情報、画像形成装置５００の動作状況を示す情報、画像形成装置５００の設定状態を示す情報など）を表示する。操作パネル５１０は、一例としてタッチパネル機能を搭載した液晶表示装置（ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｉｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ））で構成されるが、これに限られるものではない。例えばタッチパネル機能が搭載された有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置で構成されてもよい。さらに、これに加えて又はこれに代えて、ハードウェアキー等の操作部やランプ等の表示部を設けることもできる。

起動スイッチ５２０は、画像形成装置５００の電源がオフの状態でユーザーによって押圧されると、画像形成装置５００を起動する。また、画像形成装置５００が起動した状態、つまり電源がオンの状態でユーザーによって押下されると、画像形成装置をオフ状態とする。このように起動スイッチ５２０は、ユーザーが押圧することによって画像形成装置５００をオン／オフしてもよいがこれに限られず、外部装置から受信した指示に基づき画像形成装置５００をオン／オフしてもよい。

コントローラ５３０は、操作パネル５１０の操作入力等に基づいて画像形成装置５００を統括的に制御する。一例として操作パネル５１０が受け付けた操作や情報に応じた動作を、画像形成装置５００に実行させる。その他の例として、ＰＣ等の外部機器から画像形成装置５００が受け付けた指示等を画像形成装置５００に実行させる。さらにその他の例として、特定の条件を検知した場合、例えば起動スイッチ５２０の押下を検知した場合、さらにその他の例として、画像形成装置５００に発生した異常を検知した場合等に、あらかじめ決められた動作を画像形成装置５００に実行させる。

コントローラ５３０の具体例としては、画像形成装置５００を統括的に制御する回路を搭載したコントローラボードである。画像形成装置５００を統括的に制御する回路には、一例としてＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄａｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）が搭載されている。コントローラ５３０は、ＣＰＵが、ＲＡＭを作業領域として、ＲＯＭやＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）に記憶されたプログラムを実行することによって、画像形成装置５００を制御する。

読取部５４０は、原稿を読み取る。読取部５４０は、ＡＤＦ（Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）５４１と、スキャナ部５４２と、を備える。ＡＤＦ５４１は、ＡＤＦ５４１上に置かれた原稿を順次し搬送し光学的に読み取り画像データを生成する。スキャナ部５４２は、透明な原稿台の上に原稿を固定し、固定された原稿を光学的に読み取り画像データを生成する。

エンジン制御部５５０は、読取部５４０により生成された画像データに基づき、プリンタユニット５６０や搬送ユニット５８０を制御する制御信号を生成する。エンジン制御部５５０の具体例としては、画像データに基づき制御信号を生成するための回路基板である。

プリンタユニット５６０は、用紙等の記録媒体上に画像を形成する画像形成部である。プリンタユニット５６０は、記録媒体上にトナー画像を形成する。プリンタユニット５６０は、感光体としての感光体ドラム５６１と、帯電部材５６２と、書込みユニット５６３と、現像部材５６４と、搬送ベルト５６５と、定着部５６６とを備える。帯電部材５６２は、感光体ドラム５６１の外表面を帯電させる。書き込みユニット５６３は、読取部５４０により読み取られた画像データに基づいて、帯電された感光体ドラム５６１上を露光して、感光体上に静電潜像を書き込む。現像部材５６４は、書き込まれた潜像をトナーで現像する。搬送ベルト５６５は、トナー画像を形成する記録媒体を搬送する。定着部５６６は、記録媒体上のトナーを記録媒体に定着させる。

給紙カセット５７０Ａ、５７０Ｂは画像形成前の記録媒体を収納する。図９においては一例として二つの給紙カセットを有し、それぞれにサイズの異なる記録媒体を収納しているが、一つであっても良いし、三つ以上であってもよい。

搬送ユニット５８０は、給紙搬送部として記録媒体の搬送を行う。搬送ユニット５８０は、各種ローラを備える。搬送ユニット５８０は、給紙カセット５７０Ａ、給紙カセット５７０Ｂに収納された記録媒体を矢印５００Ｃに沿ってプリンタユニット５６０に搬送する。

ここで、コピーモードを例として画像形成装置５００での画像形成の流れを説明する。まずユーザーが、操作パネル５１０で機能切替キー等をユーザーが操作することにより、画像形成装置５００のコピー機能、プリンタ機能、及びファクシミリ機能を順次に切り替えて選択し、各機能を動作させることが可能となる。コピー機能の選択時にはコピーモードとなり、プリンタ機能の選択時にはプリンタモードとなり、ファクシミリ機能選択時にはファクシミリモードとなる。

コピーモードでは、読取部５４０により、コピーする各原稿の画像情報が読み取られ、画像データが生成される。

感光体ドラム５６１の外周面は、暗中にて帯電部材５６２により一様に帯電された後、書込みユニット５６３からの照射光（図９中に点線矢印５００Ａで示す。）により露光され、その結果、感光体ドラム５６１の外周面上に静電潜像が形成される。現像部材５６４は、この静電潜像をトナーにより可視像化する。これにより、感光体ドラム５６１上にトナー画像が形成される。感光体ドラム５６１は矢印５００Ｂ方向に回転する。そして、感光体ドラム５６１上に形成されたトナー画像は、搬送ベルト５６５上の記録媒体に転写される。そして定着部５６６が記録媒体上のトナー画像のトナーを一例としてヒータで加熱溶融して、記録媒体にトナー画像を定着し、記録媒体を画像形成装置５００から排出する。

なお、プリンタユニット５６０がモノクロの電子写真方式によって画像を形成する場合を説明したが、カラーの電子写真方式やインクジェット方式などであってもよく、画像形成方式はこれらに限られない。

また、上述の操作パネル５１０は、コントローラ５３０によって制御されてもよいし、コントローラ５３０とは別に操作パネル５１０を制御するための制御回路を有し、制御されてもよい。その場合、コントローラ５３０の制御回路と操作パネル５１０の制御回路は、相互に通信可能に接続され、コントローラ５３０は操作パネル５１０を含む画像形成装置５００全体を制御する。

なお、コントローラ５３０と、エンジン制御部５５０と、プリンタユニット５６０と、給紙カセット５７０Ａ、５７０Ｂ、搬送ユニット５８０は画像形成装置５００の外装内に設けられているが図１においては内部を透視して示している。

なお、上記各実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

なお、上記各実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１ 電源装置
１０ 一次側回路部
１１ 整流回路
１２ 電圧制御部
２０ 変圧部
３０ 二次側回路部
３１ 出力配線
３２ 接地配線
３３ 電圧設定部
３４ 電流検出部
３５ レギュレータ
３６ 可変抵抗素子
１３０ 二次側回路部
１３５ レギュレータ
５００ 画像形成装置
Ｑ２ トランジスタ
Ｒ１ 抵抗素子
Ｒ２ 抵抗素子
Ｓ１ 電圧設定信号
ＺＤ１ ツェナーダイオード

特開２００６－３４０４２９号公報

Claims (5)

1. 外部の負荷に電力を供給する電源装置であって、
   出力する電圧の設定値を設定する電圧設定部を備え、
   前記電圧設定部は、直列に接続された第１抵抗素子及び第２抵抗素子と、前記第２抵抗素子に並列に接続される可変抵抗素子と、を備え、
   前記電圧設定部は、前記負荷に供給する負荷電流に基づいて、前記可変抵抗素子の抵抗値を制御し、
   前記電圧設定部は、前記第１抵抗素子と、前記第２抵抗素子及び前記可変抵抗素子との合成抵抗素子により、前記負荷に出力する電圧を分圧した分圧比により、前記負荷に供給する負荷電流に比例して、前記設定値を増加させる、
   電源装置。
2. 前記電圧設定部は、前記負荷電流を検出する電流検出部を備え、
   前記電圧設定部は、前記電流検出部が検出した前記負荷電流の検出結果に基づいて、前記可変抵抗素子の前記抵抗値を制御する、
   請求項１に記載の電源装置。
3. 前記可変抵抗素子は、トランジスタであって、
   前記トランジスタのコレクタ端子は、前記第２抵抗素子の一端に接続され、
   前記トランジスタのエミッタ端子は、前記第２抵抗素子の他端に接続され、
   前記トランジスタのベース端子には、前記電流検出部から前記検出結果に基づいて出力された検出電圧が入力され、前記検出電圧に基づいて、前記コレクタ端子と前記エミッタ端子の端子間抵抗値が制御されることにより前記抵抗値が制御される、
   請求項２に記載の電源装置。
4. 前記可変抵抗素子と接地配線との間にツェナーダイオードを備える、
   請求項２又は請求項３に記載の電源装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電源装置を備える、
   画像形成装置。

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