(57)【要約】【課題】第２の基板の許容入力電圧範囲に応じて、第１の基板に設けられたスイッチング電源のスイッチング周波数を変えることができる技術を提供する。【解決手段】コントローラー側制御部２２は、記憶部２３に予め記憶されたｆｓｗ設定値を取得してエンジン側制御部１２に出力する。ｆｓｗ設定値は、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１の出力電圧がコントローラー側ＤＣ−ＤＣコンバーター２１の許容入力電圧範囲内に収まる最も低いスイッチング周波数となるように設定されている。エンジン側制御部１２は、取得したｆｓｗ設定値に基づいてＰＷＭ信号を生成し、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１がｆｓｗ設定値に対応するスイッチング周波数で動作するように制御する。そのため、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１の出力電圧は、コントローラー側ＤＣ−ＤＣコンバーター２１の許容入力電圧範囲内で、かつ、高効率に生成されたものとなる。【選択図】図１
2014072934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第２の基板に出力電圧を出力するスイッチング電源を有する第１の基板と、前記第２の基板とを備えた画像形成装置であって、
前記第２の基板は、搭載されたＩＣの許容入力電圧範囲に前記スイッチング電源の前記出力電圧が収まる最も低いスイッチング周波数で前記スイッチング電源を動作させる
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第２の基板は、
前記スイッチング電源を動作させる前記スイッチング周波数の設定値を記憶する記憶部と、
前記記憶部から前記設定値を取得して前記第１の基板に出力する第２基板側制御部とを備え、
前記第１の基板は、
前記第２基板側制御部から取得した前記設定値に対応する前記スイッチング周波数で前記スイッチング電源が動作するように制御する第１基板側制御部を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第１基板側制御部は、前記スイッチング電源を識別可能な識別値を前記第２基板側制御部に出力し、
前記記憶部は、スイッチング電源別に対応した設定値を複数記憶し、
前記第２基板側制御部は、第１基板側制御部から取得した前記識別値に対応する前記設定値を前記記憶部から取得して、前記第１基板側制御部に出力する
ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記記憶部は、前記設定値として前記ＩＣの許容入力電圧範囲を記憶し、
前記第２基板側制御部は、前記許容入力電圧範囲を前記第１基板側制御部に通知し、
前記第１基板側制御部は、前記第２基板側制御部から取得した前記許容入力電圧範囲に基づいて前記スイッチング周波数を算出して、算出した前記スイッチング周波数で前記スイッチング電源が動作するように制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第２の基板は、
所定の電源電圧を前記スイッチング周波数の設定値となるように分圧した出力電圧を前記スイッチング電源に出力する分圧回路を備え、
前記第１の基板は、
前記分圧回路の前記出力電圧に対応する前記スイッチング周波数で動作する前記スイッチング電源を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第２の基板は、外部インターフェイスを備えたコントローラー基板であり、
前記第１の基板は、電子写真プロセスに基づいて印刷処理を制御するエンジン基板である
ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コントローラー基板に電源電圧を供給するスイッチング電源を有するエンジン基板を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンターやＭＦＰ（複合機）等の画像形成装置で用いられる基板の一つにコントローラー基板がある。コントローラー基板は、ネットワークやＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の外部インターフェイスを有し、外部機器の接続制御や画像処理等を行っている。
【０００３】
コントローラー基板は、電源電圧をエンジン基板から供給されることがある。エンジン基板は、スイッチング電源としてＤＣ−ＤＣコンバーターを備えており、入力されるＤＣ電圧をスイッチングして、コントローラー基板に適したＤＣ電圧に変換し、コントローラー基板に出力している。
【０００４】
このとき、ＤＣ−ＤＣコンバーターの出力電圧は、リップルと呼ばれる電圧変動を生じている。つまり、エンジン基板の出力電圧は、最小値と最大値との間で周期的に変動する。
【０００５】
図３は、ＤＣ−ＤＣコンバーターのスイッチング周波数に対する出力電圧変動（リップル）を示した図である。図３（ａ）では、スイッチング周波数ｆｓｗ（ａ）における出力電圧を示しており、図３（ｂ）では、スイッチング周波数ｆｓｗ（ｂ）における出力電圧を示している。ここで、スイッチング周波数ｆｓｗ（ａ）は、スイッチング周波数ｆｓｗ（ｂ）より高いものとする。
【０００６】
図３に示すように、スイッチング周波数ｆｓｗ（ｂ）における出力電圧変動は、スイッチング周波数ｆｓｗ（ａ）における出力電圧変動に比べて、大きくなっている。つまり、出力電圧の変動範囲は、スイッチング周波数が高いときに小さくなり、低いときに大きくなる。
【０００７】
一方、ＤＣ−ＤＣコンバーターの電力変換効率は、スイッチング周波数が低いほど効率が良く消費電力を削減できる。つまり、スイッチング周波数が低いと電力変換効率が良くなるのに対してリップルが大きくなり、スイッチング周波数が高いと電力変換効率が悪くなるのに対してリップルが小さくなる。
【０００８】
このことから、スイッチング周波数を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１の技術では、スイッチング電源回路の入力電力が待機状態等で小さい場合、スイッチング周波数を低くして電力変換効率を上げ、スイッチング電源回路の入力電力が大きい場合、スイッチング周波数を高くして出力電圧のリップルを減少させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−０４７０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、コントローラー基板に搭載される外部インターフェイスは、技術進歩のスピードが速い。そのため、画像形成装置の製品寿命である５〜１０年の間に、次々に新しい外部インターフェイスの技術が登場する。
【００１１】
一方、コントローラー基板に電源電圧を供給するエンジン基板は、電子写真プロセスに基づいて、レーザーやドラム等を制御して印刷処理を行っている。このエンジン基板に搭載されている技術は、比較的成熟しており、画像形成装置の製品寿命が来る前に新しくなる可能性が低い。
【００１２】
このことから、画像形成装置が製品寿命になる前に、コントローラー基板を新しく交換して最新の外部インターフェイスに対応させる一方で、エンジン基板を継続使用することが検討されている。
【００１３】
コントローラー基板が新しくなることにより、コントローラー基板に搭載されるＩＣ（集積回路）が最新になることがある。一般的に、ＩＣが新しくなると、ＩＣの許容入力電圧範囲は大きくなる傾向にある。そのため、コントローラー基板の許容入力電圧範囲に合わせて、エンジン基板のＤＣ−ＤＣコンバーターのスイッチング周波数を下げることができれば、エンジン基板のＤＣ−ＤＣコンバーターの電力変換効率を上げることができる。
【００１４】
しかしながら、特許文献１の技術では、新しく交換されたコントローラー基板の許容入力電圧範囲に応じてエンジン基板のＤＣ−ＤＣコンバーターのスイッチング周波数を変えることができなかった。
【００１５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、第２の基板の許容入力電圧範囲に応じて、第１の基板に設けられたスイッチング電源のスイッチング周波数を変えることができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の画像形成装置は、第２の基板に出力電圧を出力するスイッチング電源を有する第１の基板と、前記第２の基板とを備えた画像形成装置であって、前記第２の基板は、搭載されたＩＣの許容入力電圧範囲に前記スイッチング電源の前記出力電圧が収まる最も低いスイッチング周波数で前記スイッチング電源を動作させることを特徴とする。
また、前記第２の基板は、前記スイッチング電源を動作させる前記スイッチング周波数の設定値を記憶する記憶部と、前記記憶部から前記設定値を取得して前記第１の基板に出力する第２基板側制御部とを備え、前記第１の基板は、前記第２基板側制御部から取得した前記設定値に対応する前記スイッチング周波数で前記スイッチング電源が動作するように制御する第１基板側制御部を備えてもよい。
また、前記第１基板側制御部は、前記スイッチング電源を識別可能な識別値を前記第２基板側制御部に出力し、前記記憶部は、スイッチング電源別に対応した設定値を複数記憶し、前記第２基板側制御部は、第１基板側制御部から取得した前記識別値に対応する前記設定値を前記記憶部から取得して、前記第１基板側制御部に出力してもよい。
また、前記記憶部は、前記設定値として前記ＩＣの許容入力電圧範囲を記憶し、前記第２基板側制御部は、前記許容入力電圧範囲を前記第１基板側制御部に通知し、前記第１基板側制御部は、前記第２基板側制御部から取得した前記許容入力電圧範囲に基づいて前記スイッチング周波数を算出して、算出した前記スイッチング周波数で前記スイッチング電源が動作するように制御してもよい。
また、前記第２の基板は、所定の電源電圧を前記スイッチング周波数の設定値となるように分圧した出力電圧を前記スイッチング電源に出力する分圧回路を備え、前記第１の基板は、前記分圧回路の前記出力電圧に対応する前記スイッチング周波数で動作する前記スイッチング電源を備えてもよい。
また、前記第２の基板は、外部インターフェイスを備えたコントローラー基板であり、前記第１の基板は、電子写真プロセスに基づいて印刷処理を制御するエンジン基板であってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、第２の基板の許容入力電圧範囲に応じて、第１の基板に設けられたスイッチング電源のスイッチング周波数を変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る実施形態１の画像形成装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明に係る実施形態２の画像形成装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】ＤＣ−ＤＣコンバーターのスイッチング周波数に対する出力電圧変動（リップル）を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下では、本発明に関する主要部を説明し、画像形成装置を構成する給紙部、画像形成部、及び転写部等を省略して説明する。また、以下の実施形態において、同様の機能を示す構成には、同一の符号を付してその説明を省略している。
【００２０】
＜実施形態１＞
図１に示すように、本実施形態の画像形成装置１００は、コントローラー基板２Ａと、コントローラー基板２Ａに電源電圧を出力するエンジン基板１Ａとを備えている。コントローラー基板２Ａは、エンジン基板１Ａとケーブルやハーネス等を介して接続されており、交換可能に構成されている。以下では、コントローラー基板２Ａが新しく交換されたものとして説明する。
【００２１】
コントローラー基板２Ａは、コントローラー側ＤＣ−ＤＣコンバーター２１と、コントローラー側制御部２２と、記憶部２３とを備えている。また、図示していないが、コントローラー基板２Ａは、ネットワークやＵＳＢ等の外部周辺装置と接続する外部インターフェイスを備えているものとする。
【００２２】
コントローラー側ＤＣ−ＤＣコンバーター２１は、エンジン基板１Ａから出力される出力電圧によって動作するＩＣの一例である。コントローラー側ＤＣ−ＤＣコンバーター２１は、エンジン基板１Ａから取得した入力電圧（Ｖ２又はＶ２´）を所定電圧（Ｖ３）に変換して出力する。このとき、エンジン基板１Ａから出力される出力電圧（Ｖ２又はＶ２´）は、コントローラー側ＤＣ−ＤＣコンバーター２１の許容入力電圧範囲内である必要がある。
【００２３】
記憶部２３は、ＲＯＭ等で構成されており、コントローラー基板２Ａと接続するエンジン基板１Ａのエンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１を動作させるスイッチング周波数の設定値（ｆｓｗ設定値）を予め記憶している。ｆｓｗ設定値は、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１の出力電圧がコントローラー側ＤＣ−ＤＣコンバーター２１の許容入力電圧範囲内に安全に収まる最も低いスイッチング周波数となるように設定されている。なお、この記憶部２３は、コントローラー側制御部２２に内蔵されていてもよい。
【００２４】
コントローラー側制御部２２は、ＣＰＵ等で構成されており、電源起動時に記憶部２３からｆｓｗ設定値を取得して、エンジン側制御部１２に出力する。
【００２５】
エンジン基板１Ａは、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１と、エンジン側制御部１２とを備えている。エンジン基板１Ａは、電子写真プロセスに基づいて印刷処理を行う不図示の機能を有するとともに、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１により出力電圧をコントローラー基板２Ａの電源電圧として供給する電源供給基板として機能する。
【００２６】
エンジン側制御部１２は、コントローラー側制御部２２から取得するｆｓｗ設定値に基づいて、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１にＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を出力する。なお、エンジン側制御部１２には、予めエンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１を動作させるスイッチング周波数の初期値が設定されている。このスイッチング周波数の初期値は、どのようなバージョンのＩＣを搭載したコントローラー基板２Ａが接続されてもいいように、比較的高い周波数に設定されている。
【００２７】
エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１は、動作中にスイッチング周波数を動的に変更可能に構成されている。電源起動時には、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１は、エンジン側制御部１２を介して、予め設定された初期値のスイッチング周波数で動作し、入力電圧（Ｖ１）を変換して出力電圧（Ｖ２）をコントローラー側ＤＣ−ＤＣコンバーター２１に出力する。
【００２８】
そして、コントローラー側ＤＣ−ＤＣコンバーター２１は、入力電圧（Ｖ２）を変換した出力電圧（Ｖ３）を出力する。これにより、コントローラー側制御部２２は、電源起動して、記憶部２３に記憶されたｆｓｗ設定値を読み出し、エンジン側制御部１２に出力する。エンジン側制御部１２は、コントローラー側制御部２２から取得したｆｓｗ設定値に基づいてＰＷＭ信号を生成し、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１に出力する。
【００２９】
その後、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１は、エンジン側制御部１２からｆｓｗ設定値に基づくＰＷＭ信号が出力されると、ＰＷＭ信号に応じてスイッチングを行い、入力電圧（Ｖ１）を変換した電圧（Ｖ２´）をコントローラー基板２Ａに出力する。つまり、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１は、エンジン側制御部１２を介して、コントローラー側制御部２２から出力されたｆｓｗ設定値に対応するスイッチング周波数で動作するようになる。そのため、このときにエンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１から出力される出力電圧（Ｖ２´）は、コントローラー側ＤＣ−ＤＣコンバーター２１の許容入力電圧範囲内に収まる電圧であり、高効率で変換された電圧となる。
【００３０】
このように、本実施形態では、コントローラー基板２Ａは、予めエンジン基板１Ａのエンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１を動作させるスイッチング周波数の設定値を記憶した記憶部２３を有し、電源起動時にコントローラー側制御部２２が記憶部２３からスイッチング周波数の設定値を取得して、エンジン基板１Ａに出力している。そして、エンジン側制御部１２は、コントローラー側制御部２２から取得したスイッチング周波数の設定値に基づいてＰＷＭ信号を生成し、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１をＰＷＭ制御している。そのため、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１は、交換されたコントローラー基板２Ａのコントローラー側ＤＣ−ＤＣコンバーター２１の許容入力電圧範囲に適した電圧を出力でき、かつ、電力変換効率を向上させることができる。
【００３１】
なお、記憶部２３には、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１別に対応したｆｓｗ設定値が複数記憶されていてもよい。この場合、電源起動時に、エンジン側制御部１２は、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１を識別可能な識別値（例えば、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１の型番等）をコントローラー側制御部２２に通知する。そして、コントローラー側制御部２２は、取得した識別値に対応するｆｓｗ設定値を記憶部２３から読み出して、エンジン側制御部１２に出力してもよい。これによれば、コントローラー基板２Ａの汎用性を高めることができる。
【００３２】
なお、エンジン側制御部１２がコントローラー側制御部２２に通知する識別値は、記憶部２３に記憶されたエンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１のｆｓｗ設定値を特定できる内容であればよい。そのため、例えば、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１のｆｓｗ設定値が、そのエンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１が搭載されたエンジン基板１Ａの型番等と関連付けられて記憶されていれば、識別値としてエンジン基板１Ａの型番が通知されてもよいことは言うまでもない。
【００３３】
また、記憶部２３には、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１のｆｓｗ設定値として、コントローラー側ＤＣ−ＤＣコンバーター２１の許容入力電圧範囲が記憶されていてもよい。この場合、電源起動時に、コントローラー側制御部２２が、コントローラー側ＤＣ−ＤＣコンバーター２１の許容入力電圧範囲をエンジン側制御部１２に通知する。エンジン側制御部１２は、通知された許容入力電圧範囲内にエンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１の出力電圧が安全に収まる最も低いスイッチング周波数を算出して、算出したスイッチング周波数でエンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１が動作するように制御してもよい。なお、エンジン側制御部１２は、スイッチング周波数の算出にあたり、予めエンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１の仕様を取得しているものとする。
【００３４】
＜実施形態２＞
実施形態１では、記憶部２３に記憶させたｆｓｗ設定値に基づいたスイッチング周波数でエンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１を動作させる例を説明したが、実施形態２では、コントローラー基板２Ｂに設けた分圧回路２４から出力するｆｓｗ設定値に基づいたスイッチング周波数でエンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１３を動作させる例を説明する。なお、図２に示す実施形態２では、図１に示す実施形態１の記憶部２３、コントローラー側制御部２２、エンジン側制御部１２、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１１のスイッチング周波数設定機能部に替えて、分圧回路２４、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１３が設けられている。
【００３５】
図２に示すように、コントローラー基板２Ｂは、電源電圧Ｖ０とＧＮＤとの間を抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とで分圧する分圧回路２４を備えている。ここでは、分圧回路２４で分圧されたアナログ電圧値が、ｆｓｗ設定値となる。抵抗Ｒ１の抵抗値と抵抗Ｒ２の抵抗値とは、予めコントローラー基板２Ｂ毎に設定されている。つまり、分圧回路２４のｆｓｗ設定値は、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１３の出力電圧がコントローラー側ＤＣ−ＤＣコンバーター２１の許容入力電圧範囲内に安全に収まる最も低いスイッチング周波数で、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１３を動作させるように設定される。
【００３６】
電源起動時、コントローラー基板２Ｂの分圧回路２４の電源電圧Ｖ０が立ち上がると、電源電圧Ｖ０が抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とによって分圧され、ｆｓｗ設定値が生成される。生成されたｆｓｗ設定値は、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１３に出力される。
【００３７】
エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１３は、分圧回路２４からのｆｓｗ設定値に対応するスイッチング周波数で動作するように構成されている。例えば、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１３は、分圧回路２４から出力されたアナログ電圧であるｆｓｗ設定値をパルス信号に変換するＶ／Ｆコンバーター等の機能を備えていればよい。これにより、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１３は、分圧回路２４から出力されたｆｓｗ設定値に基づいて所定のスイッチングを行い、入力電圧（Ｖ１）を変換した電圧（Ｖ２´）をコントローラー側ＤＣ−ＤＣコンバーター２１に出力する。
【００３８】
このように、本実施形態では、コントローラー基板２Ｂは、予めエンジン基板１Ｂのエンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１３に設定するスイッチング周波数の設定値を出力する分圧回路２４を有している。そして、エンジン基板１Ｂのエンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１３は、分圧回路２４から出力されるスイッチング周波数の設定値に対応するスイッチング周波数で動作する。そのため、本実施形態においても実施形態１と同様に、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１３は、コントローラー基板２Ｂのコントローラー側ＤＣ−ＤＣコンバーター２１の許容入力電圧範囲に適した電圧を出力でき、かつ、電力変換効率を向上させることができる。
【００３９】
なお、分圧回路２４の電源電圧（Ｖ０）は、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１３が出力電圧（Ｖ２）を生成する前に既に立ち上がっていてもよい。この場合、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１３は、起動時には、既に分圧回路２４から出力されたｆｓｗ設定値に対応するスイッチング周波数で動作する。そのため、エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター１３は、初めから出力電圧（Ｖ２´）を出力するので、スイッチング周波数を動的に変化させる機能を有さなくてもよい。
【００４０】
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々様々に変更が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４１】
１Ａ、１Ｂ：エンジン基板
２Ａ、２Ｂ：コントローラー基板
１１、１３：エンジン側ＤＣ−ＤＣコンバーター
１２：エンジン側制御部
２１：コントローラー側ＤＣ−ＤＣコンバーター
２２：コントローラー側制御部
２３：記憶部
２４：分圧回路
Ｒ１、Ｒ２：抵抗
１００、１０１：画像形成装置
【図１】
2014072934.tif 000003
【図２】
2014072934.tif 000004
【図３】
2014072934.tif 000005