(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源装置であって、
制御部と、
前記制御部からの第１の制御指令に従うスイッチング動作によって、入力される直流電力の電圧を変換して出力する電圧変換部と、
前記制御部からの第２の制御指令に従うスイッチング動作によって、前記電圧変換部から出力される直流電力を当該スイッチング動作のスイッチング周波数に対応する交流電力に変換して出力する発振部と、
前記発振部の出力側に接続される１次巻線と、前記１次巻線と電磁気的に結合される第１および第２の２次巻線とを含む変圧器と、
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の電圧検出部とを備え、
前記制御部は、
前記第１および第２の電圧検出部のうち一方の電圧検出部の検出結果に基づいて、前記第１の制御指令を生成する第１の制御手段と、
前記第１および第２の電圧検出部のうち他方の電圧検出部の検出結果に基づいて、前記第２の制御指令を生成する第２の制御手段とを含み、
前記制御部は、前記第１の制御手段に用いる検出結果を、前記第１の電圧検出部の検出結果と前記第２の電圧検出部の検出結果との間で切り替え可能に構成される、電源装置。
【請求項２】
前記第１の制御手段は、前記一方の電圧検出部が検出する電圧が高くなるにしたがって、前記発振部に出力する電圧がより低くなるように前記第１の制御指令を生成する、請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記第２の制御手段は、前記他方の電圧検出部が検出する電圧が高くなるにしたがって、前記スイッチング周波数がより高くなるように前記第２の制御指令を生成する、請求項１または２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記制御部は、
第１のモードと、前記第１のモードよりも消費電力が少ない第２のモードとを含む動作モードを切り替え可能に構成され、
前記動作モードに応じて、前記第１の制御手段に用いる検出結果を、前記第１の電圧検出部の検出結果と前記第２の電圧検出部の検出結果との間で切り替える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項５】
前記第１の２次巻線に対応する負荷に供給される電圧は、前記第２の２次巻線に対応する負荷に供給される電圧よりも低く、
前記制御部は、前記第１のモードにおいて、前記第１の制御手段に用いる検出結果を、前記第１の電圧検出部の検出結果に切り替える、請求項４に記載の電源装置。
【請求項６】
前記第１の２次巻線に対応する負荷に供給される電圧は、前記第２の２次巻線に対応する負荷に供給される電圧よりも低く、
前記制御部は、前記第２のモードにおいて、前記第１の制御手段に用いる検出結果を、前記第２の電圧検出部の検出結果に切り替える、請求項４または５に記載の電源装置。
【請求項７】
前記電圧変換部は、入力される直流電力の電圧を昇圧可能に構成される力率改善回路である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項８】
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、
制御部と、
前記制御部からの第１の制御指令に従うスイッチング動作によって、入力される直流電力の電圧を変換して出力する電圧変換部と、
前記制御部からの第２の制御指令に従うスイッチング動作によって、前記電圧変換部から出力される直流電力を当該スイッチング動作のスイッチング周波数に対応する交流電力に変換して出力する発振部と、
前記発振部の出力側に接続される１次巻線と、前記１次巻線と電磁気的に結合される第１および第２の２次巻線とを含む変圧器と、
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の電圧検出部とを含み、
前記制御部は、
前記第１および第２の電圧検出部のうち一方の電圧検出部の検出結果に基づいて、前記第１の制御指令を生成する第１の制御手段と、
前記第１および第２の電圧検出部のうち他方の電圧検出部の検出結果に基づいて、前記第２の制御指令を生成する第２の制御手段とを有し、
前記制御部は、前記第１の制御手段に用いる検出結果を、前記第１の電圧検出部の検出結果と前記第２の電圧検出部の検出結果との間で切り替え可能に構成される、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、電源装置に関し、より特定的には、２次巻線を複数有するトランスを含むスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２次巻線を複数有するトランスを用いる複数出力型スイッチング電源には、簡易な構成を実現するために、特定の出力のみ一定電圧となるようにフィードバック制御を行なうものがある。しかしながら、定電圧制御されていない電源系統の出力電圧は、当該出力または他の電源系統の出力に接続される負荷の変動にともない、変動してしまうクロスレギュレーションが生じることが知られている。
【０００３】
特開平０９−０９３９２４号公報（特許文献１）は、クロスレギュレーションを抑制する技術に関し、リレーの接点を３端子レギュレータの入力端子、出力端子間に並列接続し、フィードバック制御されていない出力電圧が許容値を超えて低下したとき、３端子レギュレータを短絡することで、３端子レギュレータでの電圧降下量だけ出力電圧を回復させる構成を開示する。
【０００４】
特開平０７−０１１７９０号公報（特許文献２）は、フィードバック制御されるエンジン制御用電圧（５Ｖ）が、フィードバック制御されないエンジン駆動用電源（１２Ｖ）の負荷変動によって変動することを防ぐ技術に関し、画像記録制御手段からの制御信号に基づいて、多出力電源手段の電圧を切り換える電圧切換手段を有する構成を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−０９３９２４号公報
【特許文献２】特開平０７−０１１７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示される技術は、３端子レギュレータによる電圧降下を行なうか否かの制御しかできないため、フィードバック制御されない出力電圧の細やかな制御を行なうことはできない。
【０００７】
また、特許文献２に開示される技術は、そもそもフィードバック制御されない出力電圧の変動（クロスレギュレーション）を抑制する構成については何ら開示されていない。
【０００８】
本開示は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、複数出力型スイッチング電源装置において、従来よりも精度よくクロスレギュレーションを抑制することができる電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ある局面に従うと電源装置は、制御部と、制御部からの第１の制御指令に従うスイッチング動作によって、入力される直流電力の電圧を変換して出力する電圧変換部と、制御部からの第２の制御指令に従うスイッチング動作によって、電圧変換部から出力される直流電力を当該スイッチング動作のスイッチング周波数に対応する交流電力に変換して出力する発振部と、発振部の出力側に接続される１次巻線と、１次巻線と電磁気的に結合される第１および第２の２次巻線とを含む変圧器と、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の電圧検出部とを備える。制御部は、第１および第２の電圧検出部のうち一方の電圧検出部の検出結果に基づいて、第１の制御指令を生成する第１の制御手段と、第１および第２の電圧検出部のうち他方の電圧検出部の検出結果に基づいて、第２の制御指令を生成する第２の制御手段とを含む。
【００１０】
好ましくは、第１の制御手段は、一方の電圧検出部が検出する電圧が高くなるにしたがって、発振部に出力する電圧がより低くなるように第１の制御指令を生成する。
【００１１】
好ましくは、第２の制御手段は、他方の電圧検出部が検出する電圧が高くなるにしたがって、スイッチング周波数がより高くなるように第２の制御指令を生成する。
【００１２】
好ましくは、制御部は、第１の制御手段に用いる検出結果を、第１の電圧検出部の検出結果と第２の電圧検出部の検出結果との間で切り替え可能に構成される。
【００１３】
さらに好ましくは、制御部は、第１のモードと、第１のモードよりも消費電力が少ない第２のモードとを含む動作モードを切り替え可能に構成される。制御部は、動作モードに応じて、第１の制御手段に用いる検出結果を、第１の電圧検出部の検出結果と第２の電圧検出部の検出結果との間で切り替える。
【００１４】
さらに好ましくは、第１の２次巻線に対応する負荷に供給される電圧は、第２の２次巻線に対応する負荷に供給される電圧よりも低い。制御部は、第１のモードにおいて、第１の制御手段に用いる検出結果を、第１の電圧検出部の検出結果に切り替える。
【００１５】
さらに好ましくは、第１の２次巻線に対応する負荷に供給される電圧は、第２の２次巻線に対応する負荷に供給される電圧よりも低い。制御部は、第２のモードにおいて、第１の制御手段に用いる検出結果を、第２の電圧検出部の検出結果に切り替える。
【００１６】
好ましくは、電圧変換部は、入力される直流電力の電圧を昇圧可能に構成される力率改善回路である。
【００１７】
別の局面に従うと、画像形成装置は、電源装置を備える画像形成装置であって、電源装置は、制御部と、制御部からの第１の制御指令に従うスイッチング動作によって、入力される直流電力の電圧を変換して出力する電圧変換部と、制御部からの第２の制御指令に従うスイッチング動作によって、電圧変換部から出力される直流電力を当該スイッチング動作のスイッチング周波数に対応する交流電力に変換して出力する発振部と、
発振部の出力側に接続される１次巻線と、１次巻線と電磁気的に結合される第１および第２の２次巻線とを含む変圧器と、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の電圧検出部とを含む。制御部は、第１および第２の電圧検出部のうち一方の電圧検出部の検出結果に基づいて、第１の制御指令を生成する第１の制御手段と、第１および第２の電圧検出部のうち他方の電圧検出部の検出結果に基づいて、第２の制御指令を生成する第２の制御手段とを有する。
【発明の効果】
【００１８】
一実施形態に従う複数出力型スイッチング電源装置は、従来よりも精度よくクロスレギュレーションを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】関連技術に従う電源装置の構成を説明する図である。
【図２】実施形態に従う電源装置の概要を説明する図である。
【図３】実施形態に従う電源装置の安定化制御について説明する図である。
【図４】関連技術に従う電源装置の安定化制御と、実施形態に従う電源装置の安定化制御とを比較する図である。
【図５】実施形態に従う画像形成装置の構成例を説明する図である。
【図６】実施形態１に従う電源装置の構成例を説明する図である。
【図７】実施形態１に従う電源装置の安定化の一例を説明するフローチャートである。
【図８】ＰＦＣ電圧の制御方向と効率との関係について説明する図である。
【図９】実施形態２に従う電源装置の構成例を説明する図である。
【図１０】実施形態２に従う電源装置の、稼働モードにおける安定化制御について説明する図である。
【図１１】実施形態２に従う電源装置の、待機モードにおける安定化制御について説明する図である。
【図１２】実施形態２に従う電源装置の動作モードに従う出力電圧の安定化制御について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２１】
［Ａ．関連技術］
図１は、関連技術に従う電源装置１００Ｘの構成を説明する図である。図１（ａ）を参照して、電源装置１００Ｘ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７０に対応する２次巻線Ｗ２および５Ｖ系統負荷７２に対応する２次巻線Ｗ３を含む。１次巻線Ｗ１と２次巻線Ｗ２およびＷ３とは、電磁気的に結合される。
【００２２】
１次巻線Ｗ１には、スイッチング素子Ｑおよび電源１０１が接続される。スイッチング素子Ｑは、制御部１５０Ｘと電気的に接続される。制御部１５０Ｘは、スイッチング素子Ｑのオン／オフを行なうことで、１次巻線Ｗ１に断続的に電圧を印加する。
【００２３】
２次巻線Ｗ２、Ｗ３には、それぞれの巻線比に応じた交流電圧が誘起される。２次巻線Ｗ２、Ｗ３はそれぞれ、整流素子であるダイオードＤ６、Ｄ７が電気的に接続される。ダイオードＤ６、Ｄ７の後段にはそれぞれ、平滑用のコンデンサＣ３、Ｃ４が接続される。
【００２４】
５Ｖ系統の出力間には、抵抗Ｒ３およびＲ４が配置される。制御部１５０Ｘは、この抵抗Ｒ３およびＲ４によって分圧される、５Ｖ系統負荷７２に供給される電圧（以下、「５Ｖ出力電圧」とも称する。）の大きさに関する情報Ｖｏ５に基づいて、スイッチング素子Ｑのスイッチング周波数を調節する。これにより、５Ｖ出力電圧は、５Ｖ定電圧にフィードバック制御される。
【００２５】
一方、２４Ｖ系統負荷７０に供給される電圧（以下、「２４Ｖ出力電圧」とも称する。）は、次の（１）式で与えられる。
【００２６】
【数１】
0006610305.tif 000002
【００２７】
Ｒａｃは５Ｖ系統の２次巻線Ｗ３が有する抵抗値、Ｉｏ５は５Ｖ系統負荷７２に流れる電流（以下、「５Ｖ出力電流」とも称する。）、ＶｆはダイオードＤ７による順方向電圧降下量、Ｔは２次巻線Ｗ２とＷ３との巻線比を表す。この式にも示されるように、２４Ｖ出力電圧は、５Ｖ出力電流の変動の影響を受け、変動してしまう。また、２４Ｖ出力電圧は、２４Ｖ系統負荷７０に流れる電流（以下、「２４Ｖ出力電流」とも称する。）の変動に起因するダイオードＤ６の電圧降下量の変動によっても、変動してしまう。
【００２８】
図１（ｂ）は５Ｖ出力電流および２４Ｖ出力電流の変動に対する２４Ｖ出力電圧の変動を説明する図である。図１（ｂ）に示されるように、２４Ｖ出力電圧は、２４Ｖ出力電流が大きくなるにつれて小さくなる。また、２４Ｖ出力電圧は、５Ｖ出力電流が大きくなるにつれて、大きくなる。
【００２９】
図１（ｂ）に示されるように、関連技術に従う電源装置１００Ｘは、フィードバック制御されていない２４Ｖ出力電圧の変動が大きい。そのため、電源装置１００Ｘは、入力電圧許容範囲の広い２４Ｖ系統負荷７０を採用する必要があり、全体としてのコストが高くなるという問題がある。
【００３０】
また、他の関連技術に従う電源装置は、フィードバック制御されていない２４Ｖ系統に、入力された電圧が所定値より大きい場合に、出力する電圧を当該所定値に制限するアッパーリミッター回路をさらに有する。これにより、２４Ｖ出力電圧は、所定値（たとえば２５Ｖ以下）に保たれる。しかし、この他の関連技術に従う電源装置は、アッパーリミッター回路における消費電力が大きいといった問題に加え、当該回路が制限する電圧値以下で、２４Ｖ出力電圧が変動するという問題を有する。そこで、これら関連技術に従う電源装置が抱える問題を解消する、実施形態に従う電源装置について、以下に説明を行なう。
【００３１】
［Ｂ．概要］
図２は、実施形態に従う電源装置１００の概要を説明する図である。図２を参照して、実施形態に従う電源装置１００は、その主な構成要素として、電圧変換部１０７と発振部Ｑｏと、トランスＴ１と、制御部１５０とを有する。
【００３２】
制御部１５０は、電圧制御部１５２と、発振制御部１５４とを含む。電圧制御部１５２は、２４Ｖ出力電圧をモニタするとともに、当該２４Ｖ出力電圧が予め定められた基準電圧Ｖｓ２４（たとえば、２４Ｖ）となるように、電圧変換部１０７に含まれるスイッチング素子Ｑｐのスイッチング動作を制御する。電圧変換部１０７は、入力される直流電圧を当該スイッチング動作に応じた直流電圧に変換して発振部Ｑｏに出力する。
【００３３】
発振制御部１５４は、５Ｖ出力電圧をモニタするとともに、当該５Ｖ出力電圧が予め定められた基準電圧Ｖｓ５（たとえば、５Ｖ）となるように、発振部Ｑｏの発振周波数を制御する。発振部Ｑoは、入力される直流電力を当該発振周波数に対応する交流電力に変換してトランスＴ１の１次巻線Ｗ１に出力する。これにより、実施形態に従う電源装置１００は、５Ｖ出力電圧および２４Ｖ出力電圧をともに安定化することができる。次に、これら電圧制御部１５２および発振制御部１５４の具体的な制御を、図３を用いて説明する。
【００３４】
図３は、実施形態に従う電源装置１００の安定化制御について説明する図である。図３（ａ）は、関連技術に従う電源装置１００Ｘの安定化制御について説明する図である。関連技術に従う電源装置１００Ｘにおいて、スイッチング素子Ｑに入力される電圧の大きさは、略一定である。そのため、スイッチング素子Ｑの発振周波数ｆに対する５Ｖ出力電圧の特性曲線（ＣＵ５ｓｔ）も略一定である。制御部１５０Ｘは、５Ｖ出力電圧をモニタしながら、当該電圧が所定値（たとえば、５Ｖ）となるように、スイッチング素子Ｑの発振周波数ｆを制御する。このとき、スイッチング素子Ｑの発振周波数ｆは略一定に制御される。
【００３５】
一方、スイッチング素子Ｑの発振周波数ｆに対する２４Ｖ出力電圧の特性曲線は、５Ｖ出力電流（Ｉｏ５）が大きくなると、基準曲線ＣＵ２４ｓｔから曲線ＣＵ２４ｃｈのように、全体的に２４Ｖ出力電圧が大きくなる方向に変化する。これは、上記（１）式の（Ｒａｃ×Ｉｏ５）の値が大きくなるためである。なお、実際には５Ｖ出力電流が大きくなるとダイオードＤ７による順方向電圧降下量Ｖｆ、および巻線比Ｔも影響を受けるが、説明を分かりやすくするために無視できるものとする。
【００３６】
図３（ｂ）は、実施形態に従う電源装置１００の安定化制御について説明する図である。電圧制御部１５２は、５Ｖ出力電流の上昇に起因して２４Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ２４より大きいと判断すると、発振部Ｑｏに出力する電圧の大きさを小さくする。より具体的には、電圧制御部１５２は、２４Ｖ出力電圧が高くなるにしたがって、発振部Ｑｏに出力する電圧がより低くなるように、電圧変換部１０７を制御する。
【００３７】
その結果、図３（ｂ）に示されるように、発振部Ｑｏの発振周波数ｆに対する５Ｖ出力電圧の特性曲線は、基準曲線ＣＵ５ｓｔから曲線ＣＵ５ｃｈに、換言すれば全体的に５Ｖ出力電圧が下がる方向に変化する。発振制御部１５４は、この変化後の曲線ＣＵ５ｃｈに基づいて、５Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ５となるように、発振部Ｑｏの発振周波数ｆを下げる。なお、発振部Ｑｏの発振周波数は、出力電圧がピークとなる周波数より大きい周波数領域で制御される。そのため、発振制御部１５４は、５Ｖ出力電圧が高くなるほど、発振部Ｑｏの発振周波数がより高くなるように制御する。
【００３８】
発振部Ｑｏの発振周波数ｆが下がると、上記（１）式における２次巻線Ｗ３の抵抗Ｒａｃが下がる。これにより、発振部Ｑｏの発振周波数ｆに対する２４Ｖ出力電圧の特性曲線は、図３（ｂ）に示されるように、全体的に２４Ｖ出力電圧が下がる方向に変化する。その結果、２４Ｖ出力電圧は基準電圧Ｖｓ２４に安定化される。すなわち、実施形態に従う電源装置１００は、上記（１）式において、５Ｖ出力電流（Ｉｏ５）の上昇を打ち消すように、抵抗Ｒａｃの大きさを制御する。
【００３９】
実施形態に従う制御部１５０の安定化制御の流れを図３（ｃ）に示す。図３（ｃ）を参照して、電圧制御部１５２は、２４Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ２４より大きいと判断すると、電圧変換部１０７の出力電圧を下げる。この出力電圧が下がると、発振部Ｑｏの発振周波数ｆが下がる。この発振周波数ｆが下がると、２次巻線Ｗ３の抵抗Ｒａｃの大きさが下がる。これにより、２４Ｖ出力電圧は下がるとともに、基準電圧Ｖｓ２４に安定化される。
【００４０】
一方、電圧制御部１５２は、２４Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ２４より小さいと判断すると、電圧変換部１０７の出力電圧を上げる。この出力電圧が上がると、発振部Ｑｏの発振周波数ｆが上がる。この発振周波数ｆが上がると、２次巻線Ｗ３の抵抗Ｒａｃの大きさが上がる。これにより、２４Ｖ出力電圧は上がるとともに、基準電圧Ｖｓ２４に安定化される。
【００４１】
上記によれば、実施形態に従う電源装置１００は、５Ｖ出力電流の変動（５Ｖ系統負荷の変動）による２４Ｖ出力電圧の変動（クロスレギュレーション）を精度よく抑制することができる。これにより、２４Ｖ系統負荷の動作が安定する。さらに、電源装置１００は、２４Ｖ系統負荷として、入力電圧許容範囲が狭い、安い部品を用いることができる。
【００４２】
図４は、関連技術に従う電源装置１００Ｘの安定化制御と、実施形態に従う電源装置１００の安定化制御とを比較する図である。図４に示されるように、関連技術に従う電源装置１００Ｘは、トランスＴ１の１次巻線に入力される交流電圧の大きさが一定であって、スイッチング素子Ｑの発振周波数も略一定である。そのため、関連技術に従う電源装置１００Ｘは、フィードバック制御を行なう５Ｖ出力電圧を安定化することはできるが、２４Ｖ出力電圧を安定化することはできない。
【００４３】
一方、実施形態に従う電源装置１００は、トランスＴ１の１次巻線に入力される交流電圧の大きさを可変制御する。これに応じて、電源装置１００は、発振部Ｑｏの発振周波数も可変制御する。これにより、実施形態に従う電源装置１００は、５Ｖ出力電圧にくわえて、２４Ｖ出力電圧の変動も抑制することができる。以下に、これらの制御を実現するための電源装置１００の構成および制御について説明を行なう。
【００４４】
［Ｃ．実施形態１］
（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、内部の略中央部にベルト部材として中間転写ベルト１０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。
【００４５】
中間転写ベルト１０の中間転写ベルト駆動ローラ３で支持された部分には、２次転写ローラ４が圧接されており、当該領域で２次転写が行なわれる。２次転写領域後方の搬送経路Ｒｏ１の下流位置には、定着ローラ５および加圧ローラ６を有する定着加熱部７が配置されている。
【００４６】
画像形成装置１の下部には、給紙カセット８が着脱可能に配置されている。給紙カセット８内に積載収容された用紙Ｐは、給紙ローラ９の回転によって最上部のものから１枚ずつ搬送経路Ｒｏ１に送り出されることになる。
【００４７】
電源装置１００は、本実施形態において、一例として、２４Ｖ系統負荷７０と、５Ｖ系統負荷７２と接続される。２４Ｖ系統負荷７０は、モーターなどの駆動系などであって、一例として、給紙ローラ９を駆動させるモーターが挙げられる。５Ｖ系統負荷７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やセンサーなどであって、一例として、後述する制御部１５０が挙げられる。
【００４８】
なお、本実施形態において、画像形成装置１は、一例として、複数の作像ユニット（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ）を有する中間転写方式を採用しているがこれに限定されるものではない。画像形成装置は、単一の作像ユニットを備えていてもよいし、ロータリー方式であってもよい。また、他の局面において、画像形成装置は、いわゆるインクジェット方式により画像を形成するものであってもよい。
【００４９】
（ｃ２．画像形成装置１の概略動作）
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１の本体制御部３０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。
【００５０】
各色のトナー画像は、図１中の矢印Ｔｒ方向に移動する中間転写ベルト１０上に順次重ね合わせて１次転写される。中間転写ベルト１０上に形成されたトナー画像は、２次転写ローラ４の作用により、用紙Ｐに一括して２次転写される。
【００５１】
用紙Ｐに２次転写されたトナー画像は、定着加熱部７に達する。トナー画像は、加熱された定着ローラ５、および加圧ローラ６の作用により用紙Ｐに定着される。トナー画像が定着された用紙Ｐは、排紙ローラ５０を介して排紙トレイ６０に排出される。
【００５２】
本体制御部３０は、これら一連の画像形成動作を行なう稼働モードと、当該稼働モードよりも消費電力の少ない待機モードとを含む動作モードを切り替え可能に構成される。本体制御部３０は、電源装置１００と電気的に接続され、動作モードが切り替わると電源装置１００にその旨を知らせる制御信号を送信する。
【００５３】
（ｃ３．電源装置１００）
次に、実施形態１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。図６を参照して、電源装置１００は、その主な構成要素として、交流電源入力部１０２と、ＮＦ部１０４と、整流部１０６と、ＰＦＣ（Power Factor Correction）回路１０７と、発振部１０８と、トランスＴ１と、制御部１５０とを有する。
【００５４】
交流電源入力部１０２から出力される交流電力は、ＮＦ部１０４によって、ノイズをフィルタリングされる。ＮＦ部１０４から出力される交流電圧は、ダイオードＤ１〜Ｄ４で構成される整流部１０６によって全波整流される。
【００５５】
ＰＦＣ回路１０７は、整流部１０６から出力される直流波形が正弦波に近い滑らかな波形になるように制御して力率を改善する。そのために、ＰＦＣ回路１０７は、整流部１０６が出力する直流電圧を昇圧可能に構成される。すなわち、ＰＦＣ回路１０７は、電圧変換部として機能する。
【００５６】
ＰＦＣ回路１０７での昇圧動作について説明を行なう。スイッチング素子Ｑｐがオン状態のときにリアクトルＬ１はエネルギーを蓄える。スイッチング素子Ｑｐがオフ状態のときに、リアクトルＬ１に蓄えられたエネルギーはダイオードＤ５を介してコンデンサＣ１によって平滑されるとともに発振部１０８に入力される。ＰＦＣ回路１０７は、このスイッチング素子Ｑｐのオン／オフに関するデューティー比を調節することによって、入力された直流電圧を所望の電圧まで昇圧する。
【００５７】
制御部１５０は、ＰＦＣ制御部１５２と、発振制御部１５４とを有する。ＰＦＣ制御部１５２は、スイッチング素子Ｑｐとは電気的に接続され、当該スイッチング素子Ｑｐのスイッチング動作を制御する。
【００５８】
発振部１０８は、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２を含む。発振制御部１５４は、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２と電気的に接続され、当該スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のスイッチング動作を制御する。より具体的には、発振制御部１５４は、ＰＦＣ回路１０７が出力する直流電力を所望の交流電力に変換するようにスイッチング素子Ｑ１およびＱ２をスイッチングする。
【００５９】
トランスＴ１の１次巻線Ｗ１には、共振用のコンデンサＣ２が接続される。トランスＴ１は２４Ｖ系統負荷に対応する２次巻線Ｗ２と、５Ｖ系統負荷に対応する２次巻線Ｗ３とを含む。２次巻線Ｗ２およびＷ３には、それぞれ、整流用のダイオードＤ６、Ｄ７と、平滑用のコンデンサＣ３、Ｃ４が接続される。
【００６０】
２次巻線Ｗ２、Ｗ３に誘起された交流電力は、ダイオードＤ６、Ｄ７によって整流されるとともに、コンデンサＣ３、Ｃ４によって平滑化された後に、２４Ｖ系統負荷７０、５Ｖ系統負荷７２にそれぞれ供給される。
【００６１】
２４Ｖ系統の出力電圧間には、抵抗Ｒ１およびＲ２が接続される。５Ｖ系統の出力電圧間には、抵抗Ｒ３およびＲ４が接続される。ＰＦＣ制御部１５２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。発振制御部１５４は、抵抗Ｒ３およびＲ４によって分圧される５Ｖ出力電圧に関連付けられる情報Ｖｏ５を取得する。
【００６２】
（ｃ４．クロスレギュレーションを抑制する制御）
以下、一方の電源系統の負荷が変動することに起因する、他方の出力電圧の変動（クロスレギュレーション）を抑制する安定化制御について説明を行なう。図７は、実施形態１に従う電源装置１００の安定化の一例を説明するフローチャートである。図７に示される処理は、制御部１５０が図示しない記憶装置に格納される制御プログラムを実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子その他のハードウェアによって実行されてもよい。
【００６３】
ステップＳ１０において、ＰＦＣ制御部１５２は、２４Ｖ出力電圧に関連付けられる情報Ｖｏ２４を取得する。ステップＳ１２において、ＰＦＣ制御部１５２は、情報Ｖｏ２４に基づいて、２４Ｖ出力電圧が記憶装置に格納される基準電圧Ｖｓ２４よりも高いか否かを判断する。
【００６４】
ＰＦＣ制御部１５２は、２４Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ２４よりも高いと判断した場合（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、処理をステップＳ１４に進め、ＰＦＣ回路１０７が出力する電圧（以下、「ＰＦＣ電圧」とも称する。）の大きさを所定値（たとえば、５Ｖ）だけ下げるように、スイッチング素子Ｑｐのスイッチング動作を制御する。
【００６５】
ＰＦＣ電圧の低下にともない、発振部１０８の発振周波数ｆに対する５Ｖ出力電圧の特性曲線が、全体的に５Ｖ出力電圧が下がる方向に変化する。そのため、ステップＳ１６において、発振制御部１５４は、情報Ｖｏ５に基づいて、５Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ５と等しくなるように、発振部１０８の発振周波数ｆを下げる。発振周波数ｆの低下に応じて、２次巻線Ｗ３の抵抗Ｒａｃが低下し、２４Ｖ出力電圧が下がる。その後、制御部１５０は、処理をステップＳ１０に戻す。
【００６６】
一方、制御部１５０は、２４Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ２４以下であると判断した場合（ステップＳ１２においてＮＯ）、処理をステップＳ１３に進める。ステップＳ１３において、ＰＦＣ制御部１５２は、２４Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ２４よりも低いか否かを判断する。ＰＦＣ制御部１５２は、２４Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ２４よりも低いと判断した場合（ステップＳ１３においてＹＥＳ）、処理をステップＳ１５に進め、ＰＦＣ電圧の大きさを所定値（たとえば、５Ｖ）だけ上げるように、スイッチング素子Ｑｐのスイッチング動作を制御する。
【００６７】
ＰＦＣ電圧の上昇にともない、発振部１０８の発振周波数ｆに対する５Ｖ出力電圧の特性曲線が、全体的に５Ｖ出力電圧が上がる方向に変化する。そのため、ステップＳ１７において、発振制御部１５４は、情報Ｖｏ５に基づいて５Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ５と等しくなるように発振部１０８の発振周波数ｆを上げる。この発振周波数ｆの上昇に応じて、２次巻線Ｗ３の抵抗Ｒａｃが高くなり、２４Ｖ出力電圧が上がる。その後、制御部１５０は、処理をステップＳ１０に戻す。一方、制御部１５０は、２４Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ２４以上であると判断した場合（ステップＳ１３においてＮＯ）、言い換えれば、２４Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ２４と等しいと判断した場合、処理を終了する。
【００６８】
制御部１５０は、ステップＳ１３において、２４Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ２４と等しくなるまで、ステップＳ１０〜Ｓ１６を繰り返す。
【００６９】
上記によれば、実施形態１に従う電源装置１００は、５Ｖ系統負荷７２の変動による２４Ｖ出力電圧の変動（クロスレギュレーション）を精度よく抑制することができる。これにより、２４Ｖ系統負荷の動作が安定する。さらに、電源装置１００は、２４Ｖ系統負荷として、入力電圧許容範囲が狭い、安い部品を用いることができる。
【００７０】
なお、図７に示される例において、制御部１５０は、２４Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ２４と等しいか否かを判断しているが（ステップＳ１２およびＳ１３）、これに限られない。他の局面において、制御部１５０は、２４Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ２４を基準とする所定範囲内に入るか否かを判断してもよい。
【００７１】
［Ｄ．実施形態２］
（ｄ１．概要）
図８は、ＰＦＣ電圧の制御方向と効率との関係について説明する図である。図８に示されるように、ＰＦＣ電圧を上げる方向に制御すると、ＰＦＣ回路１０７における電力損失は増加する。また、上記の通り、ＰＦＣ電圧を上げると、発振部１０８における発振周波数が上がることにより、発振部１０８のスイッチングによる電力損失が増加する。すなわち、電源装置は、ＰＦＣ電圧を上げる方向に制御すると、電力損失が増加する。
【００７２】
実施形態１に従う電源装置１００は、ＰＦＣ制御部１５２が２４Ｖ出力電圧に関連付けられる情報Ｖｏ２４に基づいて、ＰＦＣ回路１０７に含まれるスイッチング素子Ｑｐのスイッチング動作を制御する構成であった。図１（ｂ）に示されるように、２４Ｖ系統負荷７０に流れる２４Ｖ出力電流が大きくなるにつれて、２４Ｖ出力電圧は小さくなる。そのため、２４Ｖ出力電流が大きい場合は、２４Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ２４を下回る。このとき、ＰＦＣ制御部１５２は、ＰＦＣ電圧を上げる方向にＰＦＣ回路１０７を制御するため、電力損失が増加する。そこで、実施形態２に従う電源装置１００Ａは、電源効率を向上させるために、なるべくＰＦＣ電圧を下げる方向に制御する。以下、その構成および制御について説明を行なう。
【００７３】
（ｄ２．電源装置１００Ａ）
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、図６と同一符号を付している部分については同じであるため、その部分についての説明は繰り返さない。
【００７４】
図９を参照して、電源装置１００Ａに含まれる制御部１５０Ａは、さらにフィードバック（Ｆ／Ｂ）出力切替部１５６を有する。本体制御部３０は、画像形成装置１の動作モードが切り替わると、その旨を知らせる切替信号をＦ／Ｂ出力切替部１５６に送信する。
【００７５】
（ｄ３．電力損失を抑制する制御）
Ｆ／Ｂ出力切替部１５６は、本体制御部３０から稼働モードに切り替わった旨の切替信号を受信すると、ＰＦＣ制御部１５２に５Ｖ出力電圧に関連付けられる情報Ｖｏ５を、発振制御部１５４に２４Ｖ出力電圧に関連付けられる情報Ｖｏ２４を出力する。稼働モードにおいて、ＰＦＣ制御部１５２は、５Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ５と等しくなるようにスイッチング素子Ｑｐのスイッチング動作を制御する。また、稼働モードにおいて、発振制御部１５４は、２４Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ２４と等しくなるように、発振部１０８の発振周波数を制御する。
【００７６】
以下に図１０を用いてその理由を説明する。図１０は、実施形態２に従う電源装置１００Ａの、稼働モードにおける安定化制御について説明する図である。稼働モードにおいて、画像形成装置１は、用紙Ｐへの印字処理を行なう。これにともない、搬送経路Ｒｏ１に配置されるモーター（不図示）など多くの２４Ｖ系統負荷７０に電流が流れる。そのため、稼働モードにおいて、２４Ｖ出力電流は高くなる。
【００７７】
上記の通り、２４Ｖ出力電流が大きい場合は、２４Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ２４を下回る可能性が高い。そのため、仮にＰＦＣ制御部１５２が、稼働モードにおいて２４Ｖ出力電圧を基準電圧Ｖｓ２４と等しくなるように制御すると、ＰＦＣ制御部１５２は、ＰＦＣ電圧を上げる方向、すなわち、電力損失を増加させる方向に制御することとなる。
【００７８】
一方、次の（２）式で与えられるように、２４Ｖ出力電流が上昇すると、５Ｖ出力電圧は増加する。
【００７９】
【数２】
0006610305.tif 000003
【００８０】
なお、Ｒａｃ２は２次巻線Ｗ２が有する抵抗値、Ｉｏ２４は２４Ｖ出力電流、Ｖｆ２はダイオードＤ６による順方向電圧降下量である。稼働モードにおいて、５Ｖ出力電圧は、２４Ｖ出力電流の上昇の影響を受け、基準電圧Ｖｓ５を上回る可能性が高い。
【００８１】
そのため、稼働モードにおいて、ＰＦＣ制御部１５２は、５Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ５と等しくなるように制御する。具体的には、ＰＦＣ制御部１５２は、５Ｖ出力電圧を下げるために、ＰＦＣ電圧を下げる。これにより、ＰＦＣ回路１０７の電力効率は向上する。
【００８２】
また、ＰＦＣ電圧が下がることにより、発振制御部１５４は、２４Ｖ出力電圧を上昇させるために、発振部１０８の発振周波数を下げる。これにより、発振部１０８のスイッチングによる電力損失を抑制することができる。
【００８３】
次に、待機モードにおける制御について説明する。Ｆ／Ｂ出力切替部１５６は、本体制御部３０から待機モードに切り替わった旨の切替信号を受信すると、ＰＦＣ制御部１５２に２４Ｖ出力電圧に関連付けられる情報Ｖｏ２４を、発振制御部１５４に５Ｖ出力電圧に関連付けられる情報Ｖｏ５を出力する。待機モードにおいて、ＰＦＣ制御部１５２は、２４Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ２４と等しくなるように制御する。また、待機モードにおいて、発振制御部１５４は、５Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ５と等しくなるように、発振部１０８の発振周波数を制御する。
【００８４】
図１１は、実施形態２に従う電源装置１００Ａの、待機モードにおける安定化制御について説明する図である。待機モードにおいて、本体制御部３０、制御部１５０など制御系デバイスである５Ｖ系統負荷７２に電流が流れる。そのため、待機モードにおいて、５Ｖ出力電流は高くなる。
【００８５】
５Ｖ出力電流が高くなると、ダイオードＤ７による順方向電圧降下量Ｖｆが大きくなるため、５Ｖ出力電圧は下がる。そのため、５Ｖ出力電流が大きくなると、５Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ５を下回る可能性が高い。そのため、仮にＰＦＣ制御部１５２が、待機モードにおいて５Ｖ出力電圧を基準電圧Ｖｓ５と等しくなるように制御すると、ＰＦＣ電圧を上げる方向、すなわち、電力損失を増加させる方向に制御することとなる。
【００８６】
一方、上記（１）式で与えられるように、５Ｖ出力電流が上昇すると、２４Ｖ出力電圧は増加する。そのため、待機モードにおいて、２４Ｖ出力電圧は、５Ｖ出力電流の上昇の影響を受け、基準電圧Ｖｓ２４を上回る可能性が高い。
【００８７】
そのため、待機モードにおいて、ＰＦＣ制御部１５２は、２４Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ２４と等しくなるように制御する。具体的には、ＰＦＣ制御部１５２は、２４Ｖ出力電圧を下げるために、ＰＦＣ電圧を下げる。これにより、ＰＦＣ回路１０７の電力効率は向上する。
【００８８】
また、ＰＦＣ電圧が下がることにより、発振制御部１５４は、５Ｖ出力電圧を上昇させるために、発振部１０８の発振周波数を下げる。これにより、発振部１０８のスイッチングによる電力損失を抑制することができる。
【００８９】
上記の一連の制御について、図１２を用いて説明する。図１２は、実施形態２に従う電源装置１００Ａの動作モードに従う出力電圧の安定化制御について説明する図である。なお、図７と同一符号を付している部分は同じであるため、その部分についての説明は繰り返さない。
【００９０】
図１２を参照して、制御部１５０は、本体制御部３０の動作モードが待機モードであるか否かを判断する。制御部１５０は、本体制御部３０の動作モードが待機モードであると判断する場合（ステップＳ１において待機モード）、処理をステップＳ１０に進める。一方、本体制御部３０の動作モードが稼働モードであると判断する場合（ステップＳ１において稼働モード）、制御部１５０は、処理をステップＳ２０に進める。
【００９１】
ステップＳ２０において、ＰＦＣ制御部１５２は、５Ｖ出力電圧に関連付けられる情報Ｖｏ５を取得する。ステップＳ２２において、ＰＦＣ制御部１５２は、５Ｖ出力電圧が記憶装置に格納される基準電圧Ｖｓ５よりも高いか否かを判断する。
【００９２】
ＰＦＣ制御部１５２は、５Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ５よりも高いと判断した場合（ステップＳ２２においてＹＥＳ）、処理をステップＳ２４に進め、ＰＦＣ電圧の大きさを所定値（たとえば、５Ｖ）だけ下げるように、スイッチング素子Ｑｐのスイッチング動作を制御する。
【００９３】
ＰＦＣ電圧の低下にともない、発振部１０８の発振周波数ｆに対する２４Ｖ出力電圧の特性曲線が、全体的に２４Ｖ出力電圧が下がる方向に変化する。そのため、ステップＳ２６において、発振制御部１５４は、２４Ｖ出力電圧に関連付けられる情報Ｖｏ５に基づいて、２４Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ２４と等しくなるように、発振部１０８の発振周波数ｆを下げる。発振周波数ｆの低下に応じて、２次巻線Ｗ２の抵抗Ｒａｃ２が低下し、２４Ｖ出力電圧が下がる。その後、制御部１５０は、処理をステップＳ２０に戻す。
【００９４】
一方、制御部１５０は、５Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ５以下であると判断した場合（ステップＳ２２においてＮＯ）、処理をステップＳ２３に進める。ステップＳ２３において、ＰＦＣ制御部１５２は、５Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ５よりも低いか否かを判断する。ＰＦＣ制御部１５２は、５Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ５よりも低いと判断した場合（ステップＳ２３においてＹＥＳ）、処理をステップＳ２５に進め、ＰＦＣ電圧の大きさを所定値（たとえば、５Ｖ）だけ上げるように、スイッチング素子Ｑｐのスイッチング動作を制御する。制御部１５０は、５Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ５以上であると判断した場合（ステップＳ２３においてＮＯ）、処理を終了する。
【００９５】
ＰＦＣ電圧の上昇にともない、発振部１０８の発振周波数ｆに対する２４Ｖ出力電圧の特性曲線は、全体的に２４Ｖ出力電圧が上がる方向に変化する。そのため、ステップＳ２７において、発振制御部１５４は、情報Ｖｏ２４に基づいて２４Ｖ出力電圧が基準電圧Ｖｓ２４と等しくなるように、発振部１０８の発振周波数ｆを上げる。この発振周波数ｆの上昇に応じて、２次巻線Ｗ２の抵抗Ｒａｃ２が高くなり、５Ｖ出力電圧が上がる。その後、制御部１５０は、処理をステップＳ２０に戻す。
【００９６】
上記によれば、実施形態２に従う電源装置１００Ａは、一方の電源系統の負荷が変動することに起因する、他方の出力電圧の変動（クロスレギュレーション）を抑制することができる。さらに、実施形態２に従う電源装置１００Ａは、画像形成装置１の動作モードに応じてＰＦＣ制御部１５２にフィードバックする出力電圧を変更できる。そのため、ＰＦＣ制御部１５２は、ＰＦＣ電圧を下げる方向に制御する割合を高められる。したがって、実施形態２に従う電源装置１００Ａは、電源効率を向上させることができる。
【００９７】
なお、上記の例において画像形成装置１の動作モードに応じてＰＦＣ制御部１５２にフィードバックする出力電圧を変更する構成であったが、これに限られない。他の局面において、電源装置１００Ａは、２４Ｖ出力電流を検出する電流計をさらに設ける。Ｆ／Ｂ出力切替部１５６は、当該電流計の値をモニタするとともに、２４Ｖ出力電流の値が所定値を上回るときにＰＦＣ制御部１５２に情報Ｖｏ５を、２４Ｖ出力電流の値が所定値以下のときにＰＦＣ制御部１５２に情報Ｖｏ２４を出力する構成であってもよい。
【００９８】
さらに他の局面において、電源装置１００Ａは、５Ｖ出力電流を検出する電流計をさらに設ける。Ｆ／Ｂ出力切替部１５６は、当該電流計の値をモニタするとともに、５Ｖ出力電流の値が所定値を上回るときにＰＦＣ制御部１５２に情報Ｖｏ２４を、５Ｖ出力電流の値が所定値以下のときにＰＦＣ制御部１５２に情報Ｖｏ５を出力する構成であってもよい。
【００９９】
今回開示された実施の形態はすべ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すべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１００】
１  画像形成装置、３０  本体制御部、１００，１００Ａ  電源装置、１０７  電圧変換部、１０８  発振部、１５０，１５０Ａ  制御部、１５２  電圧制御部、１５４  発振制御部、１５６  出力切替部。
【図１】
0006610305.tif 000004
【図２】
0006610305.tif 000005
【図３】
0006610305.tif 000006
【図４】
0006610305.tif 000007
【図５】
0006610305.tif 000008
【図６】
0006610305.tif 000009
【図７】
0006610305.tif 000010
【図８】
0006610305.tif 000011
【図９】
0006610305.tif 000012
【図１０】
0006610305.tif 000013
【図１１】
0006610305.tif 000014
【図１２】
0006610305.tif 000015