JP2021168578A - 電源装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】スリープモードからプリントモードへの切替制御をより短い時間で行うこと。【解決手段】第1の電圧モードと第2の電圧モードとの切替えを報知する切替報知部306と、第2の電圧を出力するためのFET1の目標オンデューティを予測する予測手段(S601)と、整流平滑された電圧が目標オンデューティに応じた電圧に到達したことを検知する検知手段(S608)と、を備え、電源制御部301は、切替報知部306により第1の電圧モードから第2の電圧モードへの切替えが報知された場合には、FET1のオンデューティを目標オンデューティに向けて徐々に大きくするように制御する切替えモード(S603〜S606)に移行し、FET1のオンデューティが目標オンデューティに到達した後に(S607)、検知手段(S608)により整流平滑された電圧が目標オンデューティに応じた電圧に到達したことが検知されると第2の電圧モードに移行する。【選択図】図6
Description
本発明は、電源装置、及び電源装置を備える画像形成装置に関する。
商用電源等の交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換するスイッチング電源は、軽負荷時には出力電圧の小さいスリープモードで、重負荷時には出力電圧の大きいスタンバイモードで動作することで、電源効率を改善している(例えば特許文献1参照)。また、例えば特許文献2では、スリープモードからスタンバイモードへ動作モードを切り替える際に、スイッチング電源のスイッチング素子のオンDutyを徐々に大きくする制御方法が提案されている。このような制御方法により、出力電圧のオーバーシュートが防止され、出力電圧の切替が行われる。
画像形成装置では、スイッチング電源がスリープモードの状態から、1ページ目のシートが出力されるまでの時間であるSleep First Page Out Time(以下、SFPOTと記載する)を短くすることが求められている。SFPOTを短縮するため、スイッチング電源に対し、スリープモードからシートへの画像形成を行うプリントモードへの復帰時間の短縮化の強い要求があり、スリープモードからプリントモードへの切替制御の高速化が求められている。しかしながら、スイッチング電源では、出力電圧の状態をフィードバックするフィードバック回路における応答遅延により、切替制御をこれ以上高速化できないという課題がある。
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、スリープモードからプリントモードへの切替制御をより短い時間で行うことを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明では、以下の構成を備える。
(1)1次巻線及び2次巻線を有し、1次側と2次側が絶縁されたトランスと、前記トランスの前記1次巻線に直列に接続された第1のスイッチング素子と、前記トランスの前記2次巻線に誘起された電圧を整流平滑する整流平滑手段と、前記整流平滑手段により整流平滑された電圧に応じた信号を出力するフィードバック手段と、前記フィードバック手段から出力された前記信号に基づいて、前記整流平滑手段により整流平滑された電圧が所定の電圧となるように前記第1のスイッチング素子のオン又はオフを制御する制御手段と、を備え、前記所定の電圧が第1の電圧となるように制御される第1の電圧状態と、前記所定の電圧が前記第1の電圧よりも大きい第2の電圧となるように制御される第2の電圧状態とで動作することが可能な電源装置であって、前記第1の電圧状態と前記第2の電圧状態との切替えを前記制御手段に報知する報知手段と、前記第2の電圧を出力するための前記第1のスイッチング素子の目標オンデューティを予測する予測手段と、前記整流平滑手段により整流平滑された電圧が前記目標オンデューティに応じた電圧に到達したことを検知する検知手段と、を備え、前記制御手段は、前記報知手段により前記第1の電圧状態から前記第2の電圧状態に切り替えられることが報知された場合には、前記第1のスイッチング素子のオンデューティを前記目標オンデューティに向かって徐々に大きくするように制御する切替え状態に移行し、前記第1のスイッチング素子のオンデューティが前記目標オンデューティに到達した後に、前記検知手段により前記整流平滑された電圧が前記目標オンデューティに応じた電圧に到達したことが検知されると、前記第2の電圧状態に移行することを特徴とする電源装置。
(2)記録材に画像形成を行う画像形成手段と、前記(1)に記載の電源装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
本発明によれば、スリープモードからプリントモードへの切替制御をより短い時間で行うことができる。
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[画像形成装置の構成]
図1は、画像形成装置の一例として、レーザビームプリンタの構成を示す断面図である。レーザビームプリンタ100(以下、プリンタ100という)は、静電潜像が形成される感光ドラム101、感光ドラム101を一様に帯電する帯電部102、感光ドラム101に形成された静電潜像を現像し、トナー像を形成する現像部103を備えている。また、プリンタ100は、感光ドラム101にレーザ光を照射して、感光ドラム101の表面に静電潜像を形成する露光装置111を備えている。プリンタ100では、感光ドラム101上に形成されたトナー像は、転写部105によって、カセット104から給送された記録材であるシート(不図示)に転写される。トナー像が転写されたシートは、定着器106に搬送され、トナー像は定着器106でシートに定着され、トナー像が定着されたシートはトレイ107に排出される。この感光ドラム101、帯電部102、現像部103、転写部105が画像形成部である。また、プリンタ100は、電源装置108を備え、電源装置108はモータ等の駆動部とエンジン制御部500へ電力を供給している。エンジン制御部500は、CPU(不図示)を有しており、画像形成部による画像形成動作やシートの搬送動作等を制御している。エンジン制御部500は、シートに画像形成を行うプリント状態であるプリント動作が終了すると、プリント状態に遷移可能な待機状態であるスタンバイ状態に移行する。更に、エンジン制御部500は、スタンバイ状態に移行した後、所定時間が経過すると、プリンタ100の待機時の消費電力を低減するため、省エネルギーモードであるスリープ状態に遷移する。このように、プリンタ100はスリープ状態、スタンバイ状態、プリント状態の3つの状態を有し、エンジン制御部500がプリンタ100をそれぞれの状態に切り替える。
図1は、画像形成装置の一例として、レーザビームプリンタの構成を示す断面図である。レーザビームプリンタ100(以下、プリンタ100という)は、静電潜像が形成される感光ドラム101、感光ドラム101を一様に帯電する帯電部102、感光ドラム101に形成された静電潜像を現像し、トナー像を形成する現像部103を備えている。また、プリンタ100は、感光ドラム101にレーザ光を照射して、感光ドラム101の表面に静電潜像を形成する露光装置111を備えている。プリンタ100では、感光ドラム101上に形成されたトナー像は、転写部105によって、カセット104から給送された記録材であるシート(不図示)に転写される。トナー像が転写されたシートは、定着器106に搬送され、トナー像は定着器106でシートに定着され、トナー像が定着されたシートはトレイ107に排出される。この感光ドラム101、帯電部102、現像部103、転写部105が画像形成部である。また、プリンタ100は、電源装置108を備え、電源装置108はモータ等の駆動部とエンジン制御部500へ電力を供給している。エンジン制御部500は、CPU(不図示)を有しており、画像形成部による画像形成動作やシートの搬送動作等を制御している。エンジン制御部500は、シートに画像形成を行うプリント状態であるプリント動作が終了すると、プリント状態に遷移可能な待機状態であるスタンバイ状態に移行する。更に、エンジン制御部500は、スタンバイ状態に移行した後、所定時間が経過すると、プリンタ100の待機時の消費電力を低減するため、省エネルギーモードであるスリープ状態に遷移する。このように、プリンタ100はスリープ状態、スタンバイ状態、プリント状態の3つの状態を有し、エンジン制御部500がプリンタ100をそれぞれの状態に切り替える。
[電源装置の構成]
図2は、図1の電源装置108の概略構成を示す図である。図2に示すように、電源装置108は、商用交流電源110から入力される交流電圧を整流平滑する整流平滑部、スイッチング電源200、及びDC/DCコンバータ250を有している。
図2は、図1の電源装置108の概略構成を示す図である。図2に示すように、電源装置108は、商用交流電源110から入力される交流電圧を整流平滑する整流平滑部、スイッチング電源200、及びDC/DCコンバータ250を有している。
整流平滑部は、ダイオードブリッジ204、及び平滑コンデンサ205から構成されている。商用交流電源110から入力された交流電圧は、回路保護用の電流ヒューズ203とダイオードブリッジ204を介して全波整流され、平滑コンデンサ205により平滑化され、直流電圧Vinが生成される。平滑コンデンサ205の低い側の電位を電位DCL、高い側の電位を電位DCHとする。
直流電圧Vinはスイッチング電源200に入力され、スイッチング電源200において入力された直流電圧Vinは降圧され、直流の電圧218が出力される。そして、スイッチング電源200から出力された電圧218は、DC/DCコンバータ250に入力され、DC/DCコンバータ250において入力された電圧218は降圧され、直流の電圧268が出力される。
スイッチング電源200から出力される直流の電圧218は、ロードSW(不図示)を介して、モータ等の駆動部や画像形成部である感光ドラム101、帯電部102、現像部103、転写部105に供給される。ロードSWは、プリンタ100がプリント状態のときにはオン状態となり、モータ等の駆動部や画像形成部に電力供給が行われ、スリープ状態のときにはオフ状態となり、駆動部や画像形成部への電力供給は停止される。また、DC/DCコンバータ250が出力する電圧268は、エンジン制御部500の電源電圧として使用される。
エンジン制御部500は、出力電圧切替信号201を用いて、スイッチング電源200が出力する電圧218の電圧値を、スリープ状態に必要な電圧(第1の電圧)、又はスタンバイ状態及びプリント状態に必要な電圧(第2の電圧)に切り替える。スリープ状態では、モータ等の駆動部や画像形成部を駆動させる必要がなく、エンジン制御部500を駆動するための電圧268のみが出力できればよい。そのため、スイッチング電源200が出力する電圧218の電圧値をできるだけ電圧268に近い電圧値に設定することにより、電源装置108の電源効率を向上させている。本実施例では、第1の電圧の電圧値を5V、第2の電圧の電圧値を24Vとしている。
また、エンジン制御部500は、電圧218の電圧値の検知を行っている。具体的には、エンジン制御部500では、スイッチング電源200から出力される電圧218を分圧抵抗R220、R221によって分圧した電圧が、電圧検知端子219に入力される。エンジン制御部500は、電圧検知端子219に入力された電圧のA/D変換(アナログ−デジタル変換)を行い、変換されたデジタル値に基づいて、電圧218の電圧値の検知を行う。
[スイッチング電源の構成]
図3は、スイッチング電源200の回路構成を示す回路図である。図3において、スイッチング電源200は、1次側に1次巻線P1、補助巻線P2を有し、2次側に2次巻線S1を有する絶縁型のトランスT1を備えている。トランスT1の1次巻線P1から、2次巻線S1には、後述する図5で説明するスイッチング制御によってエネルギーが供給される。トランスT1の補助巻線P2には、1次巻線P1に印加された電圧Vinのフォワード電圧が誘起され、誘起された電圧をダイオードD4及びコンデンサC4で整流平滑して、電源電圧V1が生成される。
図3は、スイッチング電源200の回路構成を示す回路図である。図3において、スイッチング電源200は、1次側に1次巻線P1、補助巻線P2を有し、2次側に2次巻線S1を有する絶縁型のトランスT1を備えている。トランスT1の1次巻線P1から、2次巻線S1には、後述する図5で説明するスイッチング制御によってエネルギーが供給される。トランスT1の補助巻線P2には、1次巻線P1に印加された電圧Vinのフォワード電圧が誘起され、誘起された電圧をダイオードD4及びコンデンサC4で整流平滑して、電源電圧V1が生成される。
スイッチング電源200の1次側は、1次巻線P1に直列接続された電界効果トランジスタ(以下、FETという)1と、1次巻線P1に並列に接続された、電圧クランプ用のコンデンサC2とFET2とが直列に接続された直列回路と、を有している。FET1と並列接続された電圧共振用のコンデンサC1は、FET1(第1のスイッチング素子)及びFET2(第2のスイッチング素子)のスイッチオフ時の損失を低減するために設けられている。電圧共振用のコンデンサC1を設けずに、FET1のドレイン端子とソース端子間の容量を用いてもよい。なお、ダイオードD1、D2は、それぞれFET1、FET2のボディーダイオードである。一方、スイッチング電源200の2次側には、2次巻線S1に生じるフライバック電圧の2次側の整流平滑手段として、ダイオードD11及びコンデンサC11が設けられている。
(フィードバック部)
また、スイッチング電源200は、2次側に接続された負荷に出力される出力電圧Vout(図2の電圧218に対応)の電圧情報をトランスT1の1次側にフィードバックするフィードバック手段であるフィードバック部305を有している。フィードバック部305は、目標電圧と出力電圧Voutに基づいて、電源制御部301のFB端子に入力される電圧信号(以下、FB端子電圧という)を生成する。フィードバック部305は、シャントレギュレータIC5、フォトカプラPC5、FET51、抵抗R51、R52、R54、R55、R56を有している。出力電圧Voutの目標電圧は、シャントレギュレータIC5のリファレンス端子REFの基準電圧、抵抗R52、抵抗R54、抵抗R55によって設定される。
また、スイッチング電源200は、2次側に接続された負荷に出力される出力電圧Vout(図2の電圧218に対応)の電圧情報をトランスT1の1次側にフィードバックするフィードバック手段であるフィードバック部305を有している。フィードバック部305は、目標電圧と出力電圧Voutに基づいて、電源制御部301のFB端子に入力される電圧信号(以下、FB端子電圧という)を生成する。フィードバック部305は、シャントレギュレータIC5、フォトカプラPC5、FET51、抵抗R51、R52、R54、R55、R56を有している。出力電圧Voutの目標電圧は、シャントレギュレータIC5のリファレンス端子REFの基準電圧、抵抗R52、抵抗R54、抵抗R55によって設定される。
FB端子電圧は、出力電圧Voutが目標電圧と同一電圧値の場合には、所定の電圧値となる。本実施例では、所定の電圧値を、後述する電源電圧V2の電圧値3.3Vの半分の電圧値である1.65Vとした。出力電圧Voutが目標電圧よりも高くなると、シャントレギュレータIC5のカソード端子Kの電流が増加するため、フォトカプラPC5の2次側発光ダイオードに流れる電流が増加する。すると、フォトカプラPC5の1次側フォトトランジスタがオンし、フォトトランジスタに並列に接続されているコンデンサC6から電荷が放電される。その結果、電源制御部301のFB端子電圧が低下する。一方、出力電圧Voutが目標電圧よりも低くなると、シャントレギュレータIC5のカソード端子Kの電流が減少するため、フォトカプラPC5の2次側発光ダイオードに流れる電流も減少する。すると、フォトカプラPC5の1次側フォトトランジスタがオフし、コンデンサC6は、電源電圧V2から抵抗R2を介してコンデンサC6に流れる電流によって充電される。その結果、電源制御部301のFB端子電圧が上昇する。そして、電源制御部301は入力されるFB端子電圧に基づいて、出力電圧Voutが目標電圧と同じ電圧値になるように、FET1、FET2のスイッチングを行うフィードバック制御を行っている。詳細は後述する。
また、エンジン制御部500は、フィードバック部305に出力する出力電圧切替信号201を切り替えることにより、出力電圧Voutの目標電圧を切り替えることができる。プリンタ100がスタンバイ状態及びプリント状態の場合には、エンジン制御部500は出力電圧切替信号201をHigh(ハイ)レベル(以下、ハイレベルと記載する)に設定する。すると、フィードバック部305のFET51がオン状態となり、抵抗R54を流れる電流がFET51に流れ、抵抗R55には殆ど電流が流れない状態となる。ここで、シャントレギュレータIC5のREF電圧をVref、抵抗R52の抵抗値をR52、抵抗R54の抵抗値をR54、抵抗R55の抵抗値をR55、計算の簡略化のためFET51のオン抵抗は無視できる程、小さいものとする。プリンタ100のスタンバイ状態及びプリント状態における出力電圧Voutの目標電圧V24Vは、次の(式1)で表される。
V24V=Vref×(R52+R54)/R54・・・(式1)
本実施例では、具体的な目標電圧の設定値として、目標電圧V24Vは24Vとする。
本実施例では、具体的な目標電圧の設定値として、目標電圧V24Vは24Vとする。
一方、プリンタ100がスリープ状態の場合には、エンジン制御部500は、出力電圧切替信号201をLow(ロー)レベル(以下、ローレベルと記載する)に設定する。すると、フィードバック部305のFET51がオフ状態となり、抵抗R54を流れる電流が抵抗R55を流れる状態となる。計算の簡略化のためにFET51のオフ状態時に流れる電流を0Aとすると、プリンタ100のスリープ状態における出力電圧Voutの目標電圧V5Vは、次の(式2)で表される。
V5V=Vref×(R52+R54+R55)/(R54+R55)・・・(式2)
本実施例では、具体的な目標電圧の設定値として、目標電圧V5Vは5Vとする。
本実施例では、具体的な目標電圧の設定値として、目標電圧V5Vは5Vとする。
(切替報知部)
報知手段である切替報知部306は、エンジン制御部500から出力される出力電圧切替信号201に基づいて、目標電圧V24Vと目標電圧V5Vの切替えタイミングを電源制御部301に報知する。切替報知部306は、フォトカプラPC8、FET81、抵抗R81、R82を有している。切替報知部306では、出力電圧切替信号201がハイレベルに設定されると、FET81がオン状態となり、フォトカプラPC8の2次側ダイオードが導通状態となり、抵抗R81を介して電流が流れる。これにより、フォトカプラPC8の1次側フォトトランジスタがオンし、フォトトランジスタに並列に接続されたコンデンサC8から電荷が放電され、電源制御部301のSL端子に入力される電圧は、ローレベルとなる。一方、出力電圧切替信号201がローレベルに設定されると、FET81がオフ状態となり、フォトカプラPC8の2次側ダイオードは非導通状態となって、電流が流れなくなる。これにより、フォトカプラPC8の1次側フォトトランジスタもオフ状態となる。その結果、電源電圧V2から、抵抗R1を介してコンデンサC8に電流が流れて、コンデンサC8は充電され、電源制御部301のSL端子に入力される電圧は、ハイレベルとなる。
報知手段である切替報知部306は、エンジン制御部500から出力される出力電圧切替信号201に基づいて、目標電圧V24Vと目標電圧V5Vの切替えタイミングを電源制御部301に報知する。切替報知部306は、フォトカプラPC8、FET81、抵抗R81、R82を有している。切替報知部306では、出力電圧切替信号201がハイレベルに設定されると、FET81がオン状態となり、フォトカプラPC8の2次側ダイオードが導通状態となり、抵抗R81を介して電流が流れる。これにより、フォトカプラPC8の1次側フォトトランジスタがオンし、フォトトランジスタに並列に接続されたコンデンサC8から電荷が放電され、電源制御部301のSL端子に入力される電圧は、ローレベルとなる。一方、出力電圧切替信号201がローレベルに設定されると、FET81がオフ状態となり、フォトカプラPC8の2次側ダイオードは非導通状態となって、電流が流れなくなる。これにより、フォトカプラPC8の1次側フォトトランジスタもオフ状態となる。その結果、電源電圧V2から、抵抗R1を介してコンデンサC8に電流が流れて、コンデンサC8は充電され、電源制御部301のSL端子に入力される電圧は、ハイレベルとなる。
電源制御部301は、SL端子の入力電圧に基づいて、出力電圧Voutとして5Vを出力する第1の電圧モードと、出力電圧Voutとして24Vを出力する第2の電圧モードとの出力電圧Voutの切替えを行う。第1の電圧モードでは、SL端子の入力電圧はハイレベルであり、第2の電圧モードでは、SL端子の入力電圧はローレベルである。
(電源制御部)
本実施例では、電源制御部301には、発振器などからのクロック信号で動作する演算制御手段(例えばCPU、ASICなど)を用いており、電源制御部301は時間を計測するタイマ(不図示)や、データ等を記憶するメモリ(不図示)を有している。電源制御部301のVC端子には、DC/DCコンバータ304によって生成された電源電圧V2が供給される。電源制御部301は、FB端子電圧に基づき、FET1を駆動する制御信号DS1、及び、FET2を駆動する制御信号DS2を出力する。そして、FET駆動部302は、電源制御部301から出力された制御信号DS1、DS2に応じてFET1、FET2の制御を行う。また、電源制御部301のVS端子には、トランスT1の補助巻線P2に生じたフォワード電圧を整流平滑した電源電圧V1を、抵抗R3、R4で分圧した電圧が入力される。電源制御部301は、VS端子に入力される電圧に基づいて、スイッチング電源200に入力される電圧Vinの電圧を検知する。なお、SL端子、FB端子についての詳細な説明は後述する。
本実施例では、電源制御部301には、発振器などからのクロック信号で動作する演算制御手段(例えばCPU、ASICなど)を用いており、電源制御部301は時間を計測するタイマ(不図示)や、データ等を記憶するメモリ(不図示)を有している。電源制御部301のVC端子には、DC/DCコンバータ304によって生成された電源電圧V2が供給される。電源制御部301は、FB端子電圧に基づき、FET1を駆動する制御信号DS1、及び、FET2を駆動する制御信号DS2を出力する。そして、FET駆動部302は、電源制御部301から出力された制御信号DS1、DS2に応じてFET1、FET2の制御を行う。また、電源制御部301のVS端子には、トランスT1の補助巻線P2に生じたフォワード電圧を整流平滑した電源電圧V1を、抵抗R3、R4で分圧した電圧が入力される。電源制御部301は、VS端子に入力される電圧に基づいて、スイッチング電源200に入力される電圧Vinの電圧を検知する。なお、SL端子、FB端子についての詳細な説明は後述する。
(FET駆動部)
FET駆動部302は、電源制御部301から出力された制御信号DS1、DS2に応じて、FET1、FET2のゲート端子に入力される駆動信号DL、DHを生成する。FET駆動部302のVC端子には、電源電圧V1が供給される。また、FET2を駆動するため、FET駆動部302のVH端子には、コンデンサC5及びダイオードD5で構成されるチャージポンプ回路によって、電源電圧が供給される。FET駆動部302は、制御信号DS1がハイレベルに設定されると、FET1のゲート端子に出力される駆動信号DLをハイレベルに設定し、これによりFET1はオン状態となる。一方、FET駆動部302は、制御信号DS2がハイレベルに設定されると、FET2のゲート端子に出力される駆動信号DHをハイレベルに設定し、これによりFET2はオン状態となる。
FET駆動部302は、電源制御部301から出力された制御信号DS1、DS2に応じて、FET1、FET2のゲート端子に入力される駆動信号DL、DHを生成する。FET駆動部302のVC端子には、電源電圧V1が供給される。また、FET2を駆動するため、FET駆動部302のVH端子には、コンデンサC5及びダイオードD5で構成されるチャージポンプ回路によって、電源電圧が供給される。FET駆動部302は、制御信号DS1がハイレベルに設定されると、FET1のゲート端子に出力される駆動信号DLをハイレベルに設定し、これによりFET1はオン状態となる。一方、FET駆動部302は、制御信号DS2がハイレベルに設定されると、FET2のゲート端子に出力される駆動信号DHをハイレベルに設定し、これによりFET2はオン状態となる。
DC/DCコンバータ304は、3端子レギュレータ、又は降圧型スイッチング電源であり、VC端子に入力された電源電圧V1から電源電圧V2を生成し、生成した電源電圧V2をOUT端子から出力する。起動回路303は、3端子レギュレータ、又は降圧型スイッチング電源であり、VC端子に入力された電源電圧Vinから電源電圧V1を生成し、生成した電源電圧V1をOUT端子から出力する。なお、起動回路303は、補助巻線P2に誘起される電圧から生成される電源電圧V1が所定の電圧値以下の場合のみ動作する回路であり、スイッチング電源200の起動時に電源電圧V1を供給するために用いられる。
上述したように、電源制御部301は、FB端子電圧を監視することにより出力電圧Voutが供給される負荷の状態を把握することができるため、負荷の状態に応じた出力電圧Voutの適切な制御を行うことができる。なお、電源制御部301が、出力電圧Voutが供給される負荷の状態をより正確に判断するために、例えばFET1や、プリンタ100の負荷に電力を供給する経路に、電流検出手段(不図示)を設けてもよい。
[電源制御部の制御シーケンス]
図4は、電源制御部301の制御シーケンスを示すフローチャートである。図4に示す処理は、スイッチング電源200に電圧Vinが供給され、電源制御部301が起動されると、電源制御部301により実行される。
図4は、電源制御部301の制御シーケンスを示すフローチャートである。図4に示す処理は、スイッチング電源200に電圧Vinが供給され、電源制御部301が起動されると、電源制御部301により実行される。
ステップ(以下、Sとする)101では、電源制御部301は、第1の電圧モード(第1の電圧状態)で動作し、出力電圧Voutが目標電圧V5Vになるように制御する。なお、第1の電圧モードの詳細は後述する。このとき、プリンタ100はスリープ状態であり、エンジン制御部500は、出力電圧切替信号201をローレベルに設定している。S102では、電源制御部301は、SL端子に入力される電圧に基づいて、エンジン制御部500が出力している出力電圧切替信号201がハイレベルかどうか判断する。電源制御部301は、出力電圧切替信号201がハイレベルであると判断した場合には処理をS103に進め、出力電圧切替信号201がローレベルであると判断した場合には処理をS101に戻し、第1の電圧モードを継続する。S103では、電源制御部301は、切替制御モードで動作し、切替制御モードでの処理が終了すると、処理をS104に進める。なお、切替制御モードの詳細は後述する。
S104では、電源制御部301は、第2の電圧モード(第2の電圧状態)で動作し、出力電圧Voutが目標電圧V24Vになるように制御する。なお、第2の電圧モードの詳細は後述する。このとき、プリンタ100はスタンバイ状態又はプリント状態であり、エンジン制御部500は、出力電圧切替信号201をハイレベルに設定している。S105では、電源制御部301は、SL端子に入力される電圧に基づいて、エンジン制御部500が出力している出力電圧切替信号201がローレベルかどうか判断する。電源制御部301は、出力電圧切替信号201がローレベルであると判断した場合には処理をS106に進め、出力電圧切替信号201がハイレベルであると判断した場合には処理をS104に戻し、第2の電圧モードを継続する。
S106では、電源制御部301は、FB端子電圧によらず、FET1を駆動する制御信号DS1において、前回設定したFET1のオンDuty(オンデューティ)の値よりも小さいオンDutyの値を設定する。なお、FET1がオン状態となる期間を示すオンDutyは、出力電圧Voutがアンダーシュートしないよう、徐々に小さくする。S107では、電源制御部301は、S106で設定したFET1のオンDutyを設定した制御信号DS1をFET駆動部302に出力してFET1を駆動する。なお、電源制御部301は、FET1がオフすると、FET1、FET2が共にオフ状態となるデッドタイム後に、FET2がオン状態となるように制御信号DS2を出力する。S108では、電源制御部301は、FET1、FET2がそれぞれ1回オン状態となる1周期が経過したかどうか判断し、1周期が経過したと判断した場合には処理をS109に進め、1周期が経過していないと判断した場合には処理をS108に戻す。S109では、電源制御部301は、FB端子電圧が所定範囲内の電圧値であるかどうか判断する。電源制御部301は、FB端子電圧が所定範囲内の電圧値であると判断した場合には処理をS101に戻して、第1の電圧モードに切り替える。一方、電源制御部301は、FB端子電圧が所定範囲内の電圧値ではない(所定範囲内の電圧まで降下していない)と判断した場合には処理をS106に戻し、更に制御信号DS1に設定するFET1のオンDutyを小さくする。
[FET1、FET2の制御]
図5は、第1の電圧モード及び第2の電圧モードにおける、電源制御部301によるFET1、FET2の制御を説明する図である。図5(A)は、第1の電圧モード(5V出力時、破線で記載)と、第2の電圧モード(24V出力時、実線で記載)における、FB端子電圧と、FET1のオンDutyの関係を説明する図である。図5(A)において、縦軸はFET1のオンDutyの値を示し、横軸はFB端子電圧の電圧値を示している。また、破線で示すグラフは、出力電圧Voutが5VのときのFB端子電圧とFET1のオンDutyとの対応関係を示している。なお、破線で示すグラフは2つあり、一方のグラフは商用交流電源110から入力される交流電圧の電圧値Vacが110Vrms(そのときの入力電圧Vinが155V)の場合のグラフである。他方のグラフは、商用交流電源110から入力される交流電圧の電圧値Vacが120Vrms(そのときの入力電圧Vinが170V)の場合のグラフである。
図5は、第1の電圧モード及び第2の電圧モードにおける、電源制御部301によるFET1、FET2の制御を説明する図である。図5(A)は、第1の電圧モード(5V出力時、破線で記載)と、第2の電圧モード(24V出力時、実線で記載)における、FB端子電圧と、FET1のオンDutyの関係を説明する図である。図5(A)において、縦軸はFET1のオンDutyの値を示し、横軸はFB端子電圧の電圧値を示している。また、破線で示すグラフは、出力電圧Voutが5VのときのFB端子電圧とFET1のオンDutyとの対応関係を示している。なお、破線で示すグラフは2つあり、一方のグラフは商用交流電源110から入力される交流電圧の電圧値Vacが110Vrms(そのときの入力電圧Vinが155V)の場合のグラフである。他方のグラフは、商用交流電源110から入力される交流電圧の電圧値Vacが120Vrms(そのときの入力電圧Vinが170V)の場合のグラフである。
一方、実線で示すグラフは、出力電圧Voutが24VのときのFB端子電圧とFET1のオンDutyとの対応関係を示している。なお、実線で示すグラフは2つあり、一方のグラフは商用交流電源110から入力される交流電圧の電圧値Vacが110Vrms(そのときの入力電圧Vinが155V)の場合のグラフである。他方のグラフは、商用交流電源110から入力される交流電圧の電圧値Vacが120Vrms(そのときの入力電圧Vinが170V)の場合のグラフである。
電源制御部301は、第1の電圧モード、第2の電圧モードのどちらにおいても、FB端子電圧が増加すると、FET1のオンDutyの値を増加させ、FET1のオン状態の時間が長くなるように制御している。また、第1の電圧モード(出力電圧Voutは5V)と、第2の電圧モード(出力電圧Voutは24V)では、目標電圧が大きく異なる。そのため、電源制御部301は、FB端子電圧が同一の電圧値でも、第2の電圧モードでは、第1の電圧モードと比べて、FET1のオンDutyを大きくして、FET1のオン状態の時間がより長くなるように制御している。すなわち、電源制御部301は、FET1のオンDutyを、出力電圧Voutに応じて制御している。このように、第1の電圧モードと第2の電圧モードにおいて、それぞれ、FB端子電圧とFET1のオンDutyの関係が最適になるように設定することで、FB端子電圧の出力電圧Voutに対する分解能を高くすることができる。
また、電源制御部301は、第1の電圧モードと第2の電圧モードそれぞれにおいて、VS端子に入力される電圧に基づいて検出した電圧Vinの電圧値に応じて、FB端子電圧とFET1のオンDutyの対応関係を設定している。これにより、電圧Vinが異なる場合においても、FET1のオンDutyを最適に制御することができる。
上述したように、図5(A)には、商用交流電源110から入力される交流電圧が110Vrms、及び120Vrmsの場合における、FB端子電圧と、FET1のオンDutyの関係を示している。具体的には、商用交流電源110からの交流電圧の電圧値が高い場合には、入力電圧Vinも高くなるため、電源制御部301は、出力電圧Voutが高くならないように、FET1のオン時間を短く設定する。すなわち、電源制御部301は、商用交流電源110からの交流電圧の電圧値が高い場合には、低い場合に比べてFET1のオンDutyが小さくなるように制御している。図5(A)の直線520は、目標電圧V24V、商用交流電源110の交流電圧が120Vrmsの場合の、FB端子電圧とFET1のオンDutyの対応関係を示している。
また、電源制御部301は、図5に示す第1の電圧モード、第2の電圧モードの処理において、出力電圧Voutを一定に保つ制御を行うため、FET1のオンDutyが急激に変化しないよう、1回のオンDutyの変更量に上限を設けている。これにより、FB端子電圧やVS端子の電圧に単発ノイズが乗った場合でも、電源制御部301の制御が不安定になることを防止している。
続いて、FET1とFET2を用いたスイッチング動作について説明する。図5(B)は、本実施例のFET1とFET2のスイッチング動作を説明するタイミングチャートである。図5(B)において、(a)はFET1のゲート端子を駆動する駆動信号DLの電圧波形、(b)はFET2のゲート端子を駆動する駆動信号DHの電圧波形、(c)はFET1のドレイン端子電流の電流波形を示している。また、図5(B)の(d)はFET1のドレイン端子とソース端子間の電圧波形を示している。なお、図中の「周期」は、FET1、FET2が起動される1周期の期間を示しており、「デッドタイム」は、FET1を駆動する駆動信号DL、FET2を駆動する駆動信号DHが共にローレベルとなっている期間を示している。また、「FET1のオン時間」は、駆動信号DLがハイレベルの期間を示しており、駆動信号DLがハイレベルの期間では、FET1がオン状態となる。同様に、「FET2のオン時間」は、駆動信号DHがハイレベルの期間を示しており、駆動信号DHがハイレベルの期間では、FET2がオン状態となる。図5(B)に示すように、電源制御部301は、FET1とFET2をともにオフさせるデッドタイムを挟んでFET1とFET2を交互にオン又はオフさせるスイッチング動作を行う。
図5(B)の(c)に示すように、FET1のオン時間には、FET1のドレイン端子にドレイン電流が流れ、トランスT1にエネルギーが供給される。出力電圧Voutが供給される負荷が重くなるほど、FET1のオン時間を長くして、トランスT1に供給するエネルギーを大きくする必要がある。
一方、FET2のオン時間には、トランスT1の2次側の巻線S1から2次側の回路へエネルギーが供給される。それと共に、図5(B)の(d)に示すように、電圧クランプ用のコンデンサC2とトランスT1の共振動作によって、FET1のドレイン端子とソース端子間には、共振電圧波形が示す電圧が印加される。FET2のオン時間は、出力電圧Voutの電圧値と出力電圧Voutが供給される負荷の状態に応じて、適切なオン時間を設定するのが望ましい。出力電圧Voutが供給される負荷が重くなるほど、トランスT1の2次側の巻線S1から、2次側の回路へエネルギーを供給するのに必要な時間が長くなるため、FET2のオン時間を長く設定する必要がある。また、出力電圧Voutの電圧値が低い場合には、2次側の巻線S1に生じる電圧が小さくなり、2次側の回路へエネルギーを供給するのに必要な時間が長くなるため、FET2のオン時間は長く設定する必要がある。そのため、電源制御部301は、出力電圧Voutが供給される負荷が重い場合や、出力電圧Voutの電圧値が低い場合には、FET2のオン時間を長くする制御を行う。
ところで、出力電圧Voutの目標電圧を目標電圧V5Vから目標電圧V24Vに切り替えるとき、フィードバック部305には応答遅延が発生する。シャントレギュレータIC5は、出力電圧切替信号201がハイレベルに設定されると、REF端子の電圧が急激に低下するため、電流IREFが流れ、REF端子の電圧を上昇させる。このとき、抵抗R52とシャントレギュレータIC5のREF端子の寄生容量によって、REF端子の電圧を基準電圧Vrefに上昇させるまでに、遅れが発生する。
また、電流IREFの電流値が無視できないほど大きい場合には、出力電圧Voutが目標電圧V24Vとなった場合であっても、(抵抗R52の抵抗値)×(電流IREF)による電圧だけ出力電圧Voutが高くなるように、フォトカプラPC5が動作する。その結果、FB端子電圧は、本来の入力電圧よりも低い電圧値となる。そのため、電源制御部301がFB端子電圧に基づいてFET1、FET2のスイッチング制御を行うと、出力電圧Voutの電圧は上がり続け、スイッチング電源200が故障するおそれがある。一方、電流IREFを大きくしないように、電源制御部301がFET1のオンDutyの値を増加させる速度を制限すると、出力電圧Voutが目標電圧になるまでの時間が長くなり、SFPOTが長くなってしまうことになる。
[切替制御モードの制御シーケンス]
本実施例では、図4のS103に示す出力電圧Voutの切替制御モードを実行することにより、スイッチング電源200を故障させることなく、SFPOTの短縮を行う。以下では、切替制御モードにおける処理について、図6、図7を用いて説明する。
本実施例では、図4のS103に示す出力電圧Voutの切替制御モードを実行することにより、スイッチング電源200を故障させることなく、SFPOTの短縮を行う。以下では、切替制御モードにおける処理について、図6、図7を用いて説明する。
図6は、電源制御部301の切替制御モードにおける制御シーケンスを示すフローチャートであり、図4のS103の処理を詳細に示すフローチャートである。図6の処理は、図4のS102において、電源制御部301が出力電圧切替信号201がハイレベルであることを検知すると、電源制御部301により実行される。なお、電源制御部301は、データを記憶するメモリ(不図示)を有しており、メモリには上述した図5(A)に示す出力電圧Voutと入力電圧Vinに応じた、FET1のオンDutyの値とFB端子電圧とを対応付けた情報が予め記憶されているものとする。
S600では、電源制御部301は、出力電圧切替信号201がハイレベルに切り替わってからの経過時間を計測するため、タイマをリセットし、スタートさせる。S601では、電源制御部301は、VS端子に入力される電圧に基づいて検出した電圧Vinの電圧検出値に基づき、出力電圧Voutが目標電圧V24VとなるFET1のオンDutyを予測し、予測値を決定する。出力電圧Voutが目標電圧V24VとなるときのFET1のオンDutyは、図5(A)に示すFB端子電圧とFET1のオンDutyの関係から予測することができる。すなわち、電源制御部301は、上述したメモリに格納されているFET1のオンDutyとFB端子電圧とを対応付けた情報に基づいて、出力電圧Voutが目標電圧V24VとなるときのFB端子電圧に対応するFET1のオンDutyを取得する。例えば、目標電圧(V24V)が24V、検出した入力電圧Vinが170Vであった場合には、上述したメモリに記憶されている、図5(A)の直線520が示す比例関係を用いる。本実施例では、出力電圧Voutが24VのときのFB端子電圧は1.65Vになるように設計されている。そのため、電源制御部301は、FB端子電圧が1.65VとなるときのFET1のオンDutyを予測値として使用する。S602では、電源制御部301は、S601で予測したFET1のオンDutyの予測値に基づいて、FET1の目標オンDuty(目標オンデューティ)の値を決定する。本実施例では、目標オンDutyの値として、S601で予測したオンDutyの予測値をそのまま使用する。
S603では、電源制御部301は、FB端子電圧を参照せずに、現時点でのFET1のオンDutyにオンDutyの値を増加させる一定の値を加算することにより、オンDutyの値を大きくする。S604では、電源制御部301は、S603で決定したFET1のオンDutyの値を用いてFET1を駆動する。なお、電源制御部301は、FET1がオフすると、FET1、FET2が共にオフ状態となるデッドタイム後に、FET2がオン状態となるように制御する。S605では、電源制御部301は、FET1、FET2がそれぞれ1回オン状態となる1周期が経過したかどうか判断し、1周期が経過したと判断した場合には処理をS606に進め、1周期が経過していないと判断した場合には処理をS605に戻す。S606では、電源制御部301は、今回のFET1のオンDutyの値がS602で決定した目標オンDutyの値以上かどうか(オンDuty≧目標オンDuty?)判断する。電源制御部301は、今回のFET1のオンDutyの値が目標オンDutyの値以上であると判断した場合には、処理をS607に進める。一方、電源制御部301は、今回のFET1のオンDutyの値が目標オンDutyの値未満であると判断した場合には、処理をS603に戻し、更にFET1のオンDutyを大きくする。
S607では、電源制御部301は、FET1のオンDutyを目標オンDutyの値に保持した状態で、FET1とFET2を駆動する。FET1のオンDutyの値を目標オンDutyの値に設定して制御することにより、出力電圧Voutの電圧値が目標電圧V24Vよりも高い電圧に上昇し続けることを防ぎ、これによりスイッチング電源200の故障発生を防止している。S608では、電源制御部301は、タイマを参照して、出力電圧切替信号201がハイレベルに設定されてから所定時間(第1の所定時間)が経過したかどうか判断する。電源制御部301は、所定時間が経過したと判断した場合には図6に示す切替制御モードの処理を終了し、処理を図4のS104に進める。一方、電源制御部301は、所定時間が経過していないと判断した場合には、処理をS608に戻す。「所定時間」は、出力電圧切替信号201がハイレベルに切り替わってから、シャントレギュレータIC5の電流IREFが十分小さくなるまでに要する時間とし、メモリ(不図示)に格納されているものとする。電流IREFが十分小さくなるまでの所要時間は、抵抗R52の抵抗値やシャントレギュレータIC5のREF端子の寄生容量から算出し、素子ばらつき等を考慮して決定し、予めメモリに設定しておく。これにより、電源制御部301は、スイッチング電源200を不安定な動作をさせることなく、第2の電圧モードに移行させることができる。
なお、本実施例では、目標電圧(V24V)におけるFET1のオンDutyの予測手段として、VS端子に入力される電圧に基づいて検出した電圧Vinと、FB端子電圧とFET1のオンDutyの比例関係を用いた手法を説明した。しかしながら、予測手段はこれに限らず、例えば、第1の電圧モードにおけるFET1のオンDutyの値を用いて予測してもよい。具体的には、電源制御部301は、第1の電圧モードにおけるFET1のオンDutyの値をメモリに記憶しておく。出力電圧切替信号201に応じて、出力電圧Voutを5Vから24Vに切り替えると、出力電圧Voutの電圧値を4.8倍になる。そのため、電源制御部301は、第1の電圧モードにおけるFET1のオンDutyの値を4.8倍した値をFET1のオンDutyの予測値として使用する。この手法では、電圧Vinを検出しなくても、目標電圧(V24V)におけるFET1のオンDutyの値を予測することができる。そのため、電圧Vinを検出するために電源電圧V1を抵抗分圧してVS端子に入力する回路が不要となり、コストダウンが可能となる。
また、本実施例では、制御を簡易にするため、オンDutyの値を一定量増加させる制御としているが、この制御方法に限定されるものではなく、FB端子電圧を参照しない方法であればよい。例えばオーバーシュートを低減するため、FET1のオンDutyの値が目標オンDutyに近づいたら、オンDutyの値に加算する増加量を減少させて、出力電圧Voutをゆっくり上昇させるように制御してもよい。
また、本実施例では、S608で、電源制御部301は所定時間が経過したことを判断し第2の電圧モードへ移行しているが、この判断方法に限定されるものではなく、フィードバック部305が応答していることを判断できればよい。例えば、後述する実施例2、3のように、FB端子電圧が所定範囲内であると判断した場合に第2の電圧状態へ移行する方法でもよい。更に、所定時間が経過したこと、又はFB端子電圧が所定範囲内であることのどちら一方が満たされた場合に、第2の電圧モードへ移行する方法でもよい。
[第1の電圧モードから第2の電圧モードへの移行]
図7は、本実施例におけるスイッチング電源200が第1の電圧モードから第2の電圧モードに移行するときのタイミングチャートである。図7において、(a)はエンジン制御部500によるプリンタ100の制御状態、(b)は出力電圧切替信号201の状態、(c)は電源制御部301のFB端子電圧の状態、(d)は電源制御部301によるスイッチング電源200の状態を示している。更に、図7(e)は、スイッチング電源200のFET1のオンDutyの状態、図7(f)はスイッチング電源200の出力電圧Voutの電圧値を示している。また、図7の横軸方向は、時間を示し、t1、t2、t3は時間(タイミング)を示している。なお、以下の説明において、括弧内の(a)〜(f)は、図7の(a)〜(f)を指している。
図7は、本実施例におけるスイッチング電源200が第1の電圧モードから第2の電圧モードに移行するときのタイミングチャートである。図7において、(a)はエンジン制御部500によるプリンタ100の制御状態、(b)は出力電圧切替信号201の状態、(c)は電源制御部301のFB端子電圧の状態、(d)は電源制御部301によるスイッチング電源200の状態を示している。更に、図7(e)は、スイッチング電源200のFET1のオンDutyの状態、図7(f)はスイッチング電源200の出力電圧Voutの電圧値を示している。また、図7の横軸方向は、時間を示し、t1、t2、t3は時間(タイミング)を示している。なお、以下の説明において、括弧内の(a)〜(f)は、図7の(a)〜(f)を指している。
エンジン制御部500は、出力電圧切替信号201をロー(Low)レベルからハイ(High)レベルに切り替えるまでは、プリンタ100をスリープ状態に設定し((a))、出力電圧切替信号201はローレベルの状態に設定している((b))。そして、スイッチング電源200において、電源制御部301のFB端子電圧は1.65Vであり((c))、電源制御部301はスイッチング電源200を第1の電圧モードに設定している((d))。また、スイッチング電源200は、電源制御部301によって第1の電圧モードで制御されているため((d))、FET1のオンDutyの値は一定のオンDutyが設定され((e))、出力電圧Voutの電圧値は5Vを保持している((f))。
エンジン制御部500は、外部装置(不図示)からプリント指示を受信すると((a))、プリンタ100をスリープ状態からプリント状態へ遷移させるため、時間t1で、出力電圧切替信号201をローレベル状態からハイレベル状態に切り替える((b))。出力電圧切替信号201によって、出力電圧Voutの目標電圧が5Vから24Vに切り替えられるため、電源制御部301のFB端子電圧は上限値である3.3Vまで上昇する((c))。そして、電源制御部301は、SL端子に入力された電圧に基づいて、出力電圧切替信号201がハイレベルに設定されたと判断すると、スイッチング電源200を第1の電圧モードから切替制御モードに切り替える((d))。
電源制御部301は、切替制御モードでは、FET1のオンDutyの値を目標オンDutyの値まで上昇させ、時間t2において、目標オンDutyの値まで上昇させた後は、FET1のオンDutyの値を目標オンDutyの値に保持する((e))。このとき、出力電圧Voutの電圧値は5Vから24Vに上昇する((f))。
そして、電源制御部301が、FET1のオンDutyの値を目標オンDutyの値に設定したタイミング(FET1のオンDutyの値が目標オンDutyの値に到達した時間t2)で、エンジン制御部500は、プリンタ100をプリント状態に移行する。本実施例では、エンジン制御部500は、電圧検知端子219に入力された電圧に基づいて検知した出力電圧Voutが所定の電圧以上である((f))と判断すると、プリンタ100の状態をスリープ状態からプリント状態へ移行させる((a))。本実施例では、所定の電圧の閾値は、出力電圧Voutが供給される負荷を起動可能な電圧値である20Vに設定している。なお、プリンタ100のプリント状態への移行タイミングの判断手法は、上述した手法に限定されるものではない。例えば、出力電圧Voutが一定期間変わらないことでプリント状態への移行タイミングを判断する手法でもよい。また、エンジン制御部500が電源制御部301との通信によって、電源制御部301からFET1のオンDutyが目標オンDutyに到達したタイミングを取得する方法でもよい。
エンジン制御部500は、プリンタ100をプリント状態に移行するとプリント動作を開始する。電源制御部301のFB端子電圧は、シャントレギュレータIC5のREF端子の入力電圧が安定すると、出力電圧Voutが24Vを出力しているときのFB端子電圧の電圧値である1.65Vに下降する((c))。電源制御部301は、切替制御モードに移行してから所定の時間が経過した後の時間t3に、第2の電圧モードに移行する((d))。ここで、FET1のオンDutyが目標オンDutyに到達してから、電源制御部301がスイッチング電源200を第2の電圧モードに切り替えるまでの時間は約50msec(ミリ秒)である。この間にプリンタ100が行う動作は、ロードSW(不図示)の切替や定着器106のリレー駆動(不図示)である。そのため、出力電圧Voutが供給される負荷の変動は小さく、出力電圧Voutを一定の電圧に保持することができる。一方、出力電圧Voutが供給される負荷変動の大きい感光ドラム101の駆動や、記録材(シート)の搬送駆動、定着器106の回転駆動は、電源制御部301がスイッチング電源200を第2の電圧モードに切り替えてから駆動が開始される。そのため、出力電圧Voutが供給される負荷の変動が大きくなるときには、電源制御部301は出力電圧VoutをFB端子電圧に基づいて制御しており、負荷変動による出力電圧Voutの電圧値の変動を小さく抑えることができる。したがって、フィードバック部が応答するよりも早くプリントを開始できるため、SFPOTを短縮することができる。なお、図7のタイミングチャートでは、エンジン制御部500が、プリンタ100をスリープ状態からプリント状態へ遷移させる場合のタイミングチャートを示している。エンジン制御部500が、プリンタ100をスリープ状態からスタンバイ状態へ切り替える場合も、図7に示すタイミングチャートと同様の制御が行われる。
以上説明したように、本実施例では、電源制御部301は、第1の電圧モードから第2の電圧モードに切り替える切替制御モードにおいて、第2の電圧モードのFET1のオンDutyの値を目標オンDutyの予測値に基づいて決定する。また、電源制御部301はFET1のオンDutyを目標オンDutyまで短い期間で到達させることで、出力電圧Voutの電圧を、短い時間で5Vから24Vに切り替えることができる。このような制御を行う電源制御部301を有するスイッチング電源200を備えた電源装置108をプリンタ100に備えることで、プリンタ100のSFPOTを短縮することができる。
以上説明したように、本実施例によれば、スリープモードからプリントモードへの切替制御をより短い時間で行うことができる。
実施例2では、切替制御モードにおけるFET1のオンDutyの値が実施例1よりも大きい目標オンDutyを設定する実施例について説明する。なお、本実施例では、プリンタ100、電源装置108、及びスイッチング電源200の構成は、実施例1と同様であり、ここでの説明を省略する。また、切替制御モードにおける制御方法は実施例1と異なるが、電源制御部301によるスイッチング電源200の制御や、電源制御部301による第1の電圧モード及び第2の電圧モードにおける制御は実施例1と同様であるため、ここでの説明を省略する。
[切替制御モードの制御シーケンス]
図8は、本実施例の電源制御部301の切替制御モードにおける制御シーケンスを示すフローチャートであり、実施例1の図4のS103の処理を詳細に示すフローチャートである。図8の処理は、図4のS102において、電源制御部301は出力電圧切替信号201がハイレベルであることを検知すると、電源制御部301により実行される。
図8は、本実施例の電源制御部301の切替制御モードにおける制御シーケンスを示すフローチャートであり、実施例1の図4のS103の処理を詳細に示すフローチャートである。図8の処理は、図4のS102において、電源制御部301は出力電圧切替信号201がハイレベルであることを検知すると、電源制御部301により実行される。
S801の処理は、実施例1の図6に示すS601の処理と同様の処理であり、ここでの説明を省略する。なお、実施例1で説明したように、電源制御部301は、第1の電圧モードにおけるFET1のオンDutyの値を4.8倍した値をFET1のオンDutyの予測値として使用してもよい。S802では、電源制御部301は、出力電圧Voutが電圧V24Vよりも高くなるように、FET1の目標オンDutyを、S801で予測したFET1のオンDutyの予測値よりも大きな値に決定する。本実施例では、素子バラつきを考慮しても出力電圧Voutの電圧値が24Vを超えるように、出力電圧Voutの電圧値が26Vとなるような目標オンDutyの値に決定する。具体的には、FET1のオンDutyと出力電圧Voutとは比例関係を有することから、S801で予測したオンDutyの予測値を26/24した値、すなわち1.08倍した値を、FET1の目標オンDutyの値として決定する。
S803〜S807の処理は、実施例1の図6に示すS603〜S607の処理と同様の処理であるため、ここでの説明を省略する。
S808では、電源制御部301は、FB端子電圧が所定範囲内の電圧であるかどうか(FB端子電圧が所定範囲内?)判断する。電源制御部301は、FB端子電圧が所定範囲内の電圧であると判断した場合には、図8に示す切替制御モードの処理を終了し、処理を実施例1の図4のS104に進める。これにより、電源制御部301は、スイッチング電源200を第2の電圧モードに移行する。一方、電源制御部301は、FB端子電圧が所定範囲内の電圧ではないと判断した場合には処理をS808に戻す。
実施例1で説明したように、フィードバック部305では、出力電圧Voutの電圧値に対して応答遅延が生じる。そのため、FB端子電圧は、出力電圧Voutが目標電圧V24Vに到達しても、上限値3.3Vを示した状態のままで、すぐには下降しない。そして、フィードバック部305が応答すると、FB端子電圧は出力電圧Voutに応じた電圧に下降する。本実施例では、電源制御部301は、出力電圧Voutが24Vより少し高い電圧になるような目標オンDutyでFET1を駆動している。そのため、出力電圧Voutは24Vよりも高くなり、FB端子電圧は中央値1.65Vよりも低い電圧まで降下するため、電源制御部301は、確実にFB端子電圧が所定範囲内の電圧値であるかどうか判断することができる。実際には、電源制御部301は、FB端子電圧が2Vになると所定範囲内の電圧であると判断し、スイッチング電源200を第2の電圧モードに移行させる。
[第1の電圧モードから第2の電圧モードへの移行]
図9は、本実施例におけるスイッチング電源200が第1の電圧モードから第2の電圧モードに移行するときのタイミングチャートである。図9において、(a)はエンジン制御部500によるプリンタ100の制御状態、(b)は出力電圧切替信号201の状態、(c)は電源制御部301のFB端子電圧の状態、(d)は電源制御部301によるスイッチング電源200の状態を示している。更に、図9(e)は、スイッチング電源200のFET1のオンDutyの状態、図9(f)はスイッチング電源200の出力電圧Voutの電圧値を示している。また、図9の横軸方向は、時間を示し、t11、t12、t13は時間(タイミング)を示している。なお、以下の説明において、括弧内の(a)〜(f)は、図9の(a)〜(f)を指している。
図9は、本実施例におけるスイッチング電源200が第1の電圧モードから第2の電圧モードに移行するときのタイミングチャートである。図9において、(a)はエンジン制御部500によるプリンタ100の制御状態、(b)は出力電圧切替信号201の状態、(c)は電源制御部301のFB端子電圧の状態、(d)は電源制御部301によるスイッチング電源200の状態を示している。更に、図9(e)は、スイッチング電源200のFET1のオンDutyの状態、図9(f)はスイッチング電源200の出力電圧Voutの電圧値を示している。また、図9の横軸方向は、時間を示し、t11、t12、t13は時間(タイミング)を示している。なお、以下の説明において、括弧内の(a)〜(f)は、図9の(a)〜(f)を指している。
図9において、時間t11で、出力電圧切替信号201がロー(Low)レベルからハイ(High)レベルに設定される。これにより、電源制御部301がスイッチング電源200を第1の電圧モードから切替制御モードに移行させるまでの動作は、実施例1の図7と同様であるため、ここでの説明は省略する。
電源制御部301は、切替制御モードにおいて、FET1のオンDutyを出力電圧Voutが26Vとなるような目標オンDutyの値まで上昇させ、時間t12において、FET1のオンDutyを目標オンDutyの値のままで保持する((e))。このとき、出力電圧Voutは第1の電圧モードのときの5Vから26Vに上昇する((f))。
一方、エンジン制御部500は、電源制御部301がFET1のオンDutyを目標オンDutyに設定したことにより、出力電圧Voutが26Vに到達したタイミング(時間t12)で、プリンタ100をプリント状態に移行させる((a))。本実施例では、エンジン制御部500は、電圧検知端子219に入力される電圧に基づいて検知した出力電圧Voutの電圧値が所定電圧以上であると判断し、プリンタ100のプリント状態への移行を決定する。本実施例では、エンジン制御部500がプリンタ100のプリント状態への移行が可能と判断する出力電圧Voutの所定電圧は、出力電圧Voutが供給される負荷を起動可能な電圧値である20Vに設定した。なお、プリンタ100のプリント状態への移行タイミングの判断手法は、これに限定されず、実施例1で示した手法でもよい。そして、エンジン制御部500が、プリンタ100をスリープ状態からプリント状態に移行させると、プリンタ100はプリント動作を開始する((a))。
電源制御部301に入力されるFB端子電圧は、シャントレギュレータIC5のREF端子の入力電圧が安定すると、出力電圧Voutが26V出力のときのFB端子電圧値である0Vに向けて下降を始める。時間t13において、FB端子電圧の電圧値が2V以下となると、電源制御部301は、FB端子電圧は所定範囲内の電圧値であると判断し、スイッチング電源200を切替制御モードから第2の電圧モードに切り替える((d))。電源制御部301は、第2の電圧モードでは、FB端子電圧に基づいて出力電圧Voutの制御を行う。そのため、FET1のオンDutyの値は、出力電圧Voutの電圧が24Vのときの値となり、出力電圧Voutは目標電圧24Vとなるように制御され、FB端子電圧は1.65Vとなる。
本実施例では、実施例1と同様に、FET1のオンDutyが目標オンDutyに到達してから((e))、電源制御部301がスイッチング電源200を切替制御モードから第2の電圧モードに切り替えるまでの負荷変動は小さい。そのため、電源制御部301は、出力電圧Voutを一定の電圧に保持することができる。一方、スイッチング電源200が第2の電圧モードに切り替わってからは、電源制御部301は、出力電圧VoutをFB端子電圧に基づいて制御している。そのため、出力電圧Voutが供給される負荷の変動が大きくても、出力電圧Voutの電圧変動を抑えることができる。したがって、フィードバック部が応答するよりも早くプリントを開始できるため、SFPOTを短縮することができる。
また、例えばフィードバック部305の故障などによって、FB端子電圧が所定範囲内の電圧に収束しない場合には、電源制御部301は、出力電圧Voutの出力を停止させる。そして、エンジン制御部500も、プリンタ100のプリント動作を停止し、故障であることを外部装置(不図示)に報知するようにしてもよい。なお、図9のタイミングチャートでは、エンジン制御部500が、プリンタ100をスリープ状態からプリント状態へ遷移させる場合のタイミングチャートを示した。エンジン制御部500が、プリンタ100をスリープ状態からスタンバイ状態へ切り替える場合も、図9に示すタイミングチャートと同様の制御が行われる。
また、本実施例では、S808で、電源制御部301はFB端子電圧が所定範囲内であることを判断し、第2の電圧モードへ移行しているが、この判断方法に限定されるものではなく、フィードバック部305が応答していることを判断できればよい。例えば、実施例1の図6のS608に記載の方法のように、所定時間が経過したことによって第2の電圧モードへの移行を判断する方法でもよい。更に、所定時間が経過したこと、又はFB端子電圧が所定範囲内であることのどちら一方が満たされた場合に、第2の電圧モードへ移行する方法でもよい。
以上説明したように、本実施例では、電源制御部301は、第1の電圧モードから第2の電圧モードに切り替える切替制御モードにおいて、第2の電圧モードのFET1のオンDutyの値を目標オンDutyの予測値よりも大きい値に決定する。また、電源制御部301は、目標オンDutyを予測したオンDutyよりも大きい値とすることで、確実にFB端子電圧が下降し、所定範囲内であることを判断できる。そのため、電源制御部301は、安全に第2の電圧モードに切り替えることができる。このような制御を行う電源制御部301を有するスイッチング電源200を備えた電源装置108をプリンタ100に備えることで、プリンタ100のSFPOTを短縮することができる。
以上説明したように、本実施例によれば、スリープモードからプリントモードへの切替制御をより短い時間で行うことができる。
実施例3では、切替制御モードにおけるFET1のオンDutyに実施例1よりも小さい目標オンDutyの値を設定する実施例について説明する。なお、本実施例では、プリンタ100、電源装置108、及びスイッチング電源200の構成は、実施例1と同様であり、ここでの説明を省略する。また、切替制御モードにおける制御方法は実施例1と異なるが、電源制御部301によるスイッチング電源200の制御や、電源制御部301による第1の電圧モード及び第2の電圧モードにおける制御は実施例1と同様であるため、ここでの説明を省略する。
[切替制御モードの制御シーケンス]
図10は、本実施例の電源制御部301の切替制御モードにおける制御シーケンスを示すフローチャートであり、実施例1の図4のS103の処理を詳細に示すフローチャートである。図10の処理は、図4のS102において、電源制御部301が出力電圧切替信号201がハイレベルであることを検知すると、電源制御部301により実行される。
図10は、本実施例の電源制御部301の切替制御モードにおける制御シーケンスを示すフローチャートであり、実施例1の図4のS103の処理を詳細に示すフローチャートである。図10の処理は、図4のS102において、電源制御部301が出力電圧切替信号201がハイレベルであることを検知すると、電源制御部301により実行される。
S1001の処理は、実施例1の図6に示すS601の処理と同様の処理であり、ここでの説明を省略する。なお、実施例1で説明したように、電源制御部301は、第1の電圧モードにおけるFET1のオンDutyの値を4.8倍した値をFET1のオンDutyの予測値として使用してもよい。S1002では、電源制御部301は、出力電圧Voutが電圧V24Vよりも低くなるように、FET1の目標オンDutyを、S1001で予測したFET1のオンDutyの予測値よりも小さな値に決定する。そして、電源制御部301は、決定したFET1の目標オンDutyをメモリ(不図示)に格納する。本実施例では、素子バラつきを考慮しても出力電圧Voutの電圧値が24Vよりも低く、かつ、出力電圧Voutが供給される負荷を起動可能な電圧値である22Vになるよう、目標オンDutyの値に決定する。具体的には、FET1のオンDutyと出力電圧Voutとは比例関係を有することから、S1001で予測したオンDutyの予測値を22/24した値、すなわち0.92倍した値を、FET1の目標オンDutyの値として決定する。本実施例の目標オンDutyは、第2の電圧モードにおけるFET1のオンDutyよりも低い値に設定されているため、切替制御モードにおいて、出力電圧Voutは第2の電圧モードの電圧値である24Vを超えない。S1003〜S1006の処理は、実施例1の図6に示すS603〜S606の処理と同様の処理であり、ここでの説明を省略する。
S1007の処理は、実施例1の図6に示すS607の処理と同様の処理であり、ここでの説明を省略する。S1008では、電源制御部301は、FET1のオンDutyが目標オンDutyの値に到達してからの経過時間を計測するために、タイマをリセットし、スタートさせる。
S1009では、電源制御部301は、FB端子電圧が所定範囲内の電圧であるかどうか(FB端子電圧が所定範囲内?)判断する。電源制御部301は、FB端子電圧が所定範囲内の電圧であると判断した場合には、図10に示す切替制御モードの処理を終了し、処理を実施例1の図4のS104に進める。これにより、電源制御部301は、スイッチング電源200を第2の電圧モードに移行する。一方、電源制御部301は、FB端子電圧が所定範囲内の電圧ではないと判断した場合には、処理をS1010に進める。なお、本実施例では、FB端子電圧が上下限値のときにノイズで誤動作しないよう、所定範囲を2V以下としている。
S1010では、電源制御部301は、タイマを参照して、FET1のオンDutyが目標オンDutyに到達してから所定時間(第2の所定時間)が経過したかどうか判断する。電源制御部301は、所定時間が経過していないと判断した場合には処理をS1009に戻し、所定時間が経過していると判断した場合には処理をS1011に進める。ここで、「所定時間」とは、フィードバック部305の応答遅延時間のことであり、本実施例では、予めフィードバック部305の応答遅延時間を計測し、計測した時間をメモリ(不図示)に格納しておき、所定時間として用いる。
S1011では、電源制御部301は、目標オンDutyを再設定する。本実施例では、電源制御部301は、S1002でメモリ(不図示)に格納した前回の目標オンDutyを取得し、前回の目標オンDutyの値よりも大きい値を新たなFET1の目標オンDutyとして再設定し、処理をS1003に戻す。目標オンDutyは、S1002において本来の出力電圧Voutの電圧値である24Vよりも低い電圧に対応する値としている。そのため、例えばFB端子電圧の分解能を高くした場合、出力電圧Voutの電圧値が22Vに到達しても、FB端子電圧が上限値3.3Vのままで、下降しない可能性がある。そこで、電源制御部301は、FB端子電圧が、上述した所定時間であるフィードバック部305の応答遅延時間を超えても所定電圧範囲内の電圧に降下しない場合には、目標オンDutyの値を少しずつ上げて、出力電圧Voutの電圧値を上げる制御を行う。これにより、電源制御部301に入力されるFB端子電圧は、確実に、所定範囲内の電圧まで降下することが可能になる。なお、初回の目標オンDutyは、出力電圧Voutの電圧値が22Vに対応するオンDutyであるため、少なくとも1回は、S1011の処理が実行される。
[第1の電圧モードから第2の電圧モードへの移行]
図11は、本実施例におけるスイッチング電源200が第1の電圧モードから第2の電圧モードに移行するときのタイミングチャートである。図11において、(a)はエンジン制御部500によるプリンタ100の制御状態、(b)は出力電圧切替信号201の状態、(c)は電源制御部301のFB端子電圧の状態、(d)は電源制御部301によるスイッチング電源200の状態を示している。更に、図11(e)は、スイッチング電源200のFET1のオンDutyの状態、図11(f)はスイッチング電源200の出力電圧Voutの電圧値を示している。また、図11の横軸方向は、時間を示し、時間t21、t22、t23、t24は時間(タイミング)を示している。なお、以下の説明において、括弧内の(a)〜(f)は、図11の(a)〜(f)を指している。
図11は、本実施例におけるスイッチング電源200が第1の電圧モードから第2の電圧モードに移行するときのタイミングチャートである。図11において、(a)はエンジン制御部500によるプリンタ100の制御状態、(b)は出力電圧切替信号201の状態、(c)は電源制御部301のFB端子電圧の状態、(d)は電源制御部301によるスイッチング電源200の状態を示している。更に、図11(e)は、スイッチング電源200のFET1のオンDutyの状態、図11(f)はスイッチング電源200の出力電圧Voutの電圧値を示している。また、図11の横軸方向は、時間を示し、時間t21、t22、t23、t24は時間(タイミング)を示している。なお、以下の説明において、括弧内の(a)〜(f)は、図11の(a)〜(f)を指している。
図11において、時間t21で、出力電圧切替信号201がロー(Low)レベルからハイ(High)レベルに設定される。これにより、電源制御部301がスイッチング電源200を第1の電圧モードから切替制御モードに移行させるまでの動作は、実施例1の図7と同様であるため、ここでの説明は省略する。
電源制御部301は、切替制御モードにおいて、FET1のオンDutyを出力電圧Voutが22Vとなるような目標オンDutyの値まで上昇させ、時間t22において、FET1のオンDutyを目標オンDutyの値のままで保持する((e))。このとき、出力電圧Voutは第1の電圧モードのときの5Vから22Vに上昇する((f))。
一方、エンジン制御部500は、電源制御部301がFET1のオンDutyを目標オンDutyに設定したことにより、出力電圧Voutが22Vに到達したタイミング(時間t22)で、プリンタ100をプリント状態に移行させる((a))。本実施例では、エンジン制御部500は、電圧検知端子219に入力される電圧に基づいて検知した出力電圧Voutの電圧値が所定電圧以上であると判断し、プリンタ100のプリント状態への移行を決定する。本実施例では、エンジン制御部500がプリンタ100のプリント状態への移行が可能と判断する出力電圧Voutの所定電圧は、出力電圧Voutが供給される負荷を起動可能な電圧値である20Vに設定した。なお、プリンタ100のプリント状態への移行タイミングの判断手法は、これに限定されず、実施例1で示した手法でもよい。そして、エンジン制御部500が、プリンタ100をスリープ状態からプリント状態に移行させると、プリンタ100はプリント動作を開始する((a))。
電源制御部301に入力されるFB端子電圧は、シャントレギュレータIC5のREF端子の入力電圧が安定すると、出力電圧Voutが22V出力のときのFB端子電圧値となる。本実施例では、出力電圧Voutの電圧値が22Vのときは、FB端子電圧は上限値3.3Vを示すため、電源制御部301に入力されるFB端子電圧の電圧値は3.3Vのままである((c))。
電源制御部301は、FET1のオンDutyが目標オンDutyの値に到達してから、時間t23になるまでは、FB端子電圧が所定範囲内の電圧に加工するかどうかを監視する。そして、時間t23になり、所定時間(フィードバック部305の応答遅延時間)が経過しても、FB端子電圧が所定範囲内の電圧にならない場合には、電源制御部301は、目標オンDutyの値を大きくする((e))。その後、FET1のオンDutyを新たに設定した目標オンDutyの値に応じて大きくすることにより、出力電圧Voutの電圧値も上昇する((f))。この処理が、FB端子電圧が所定電圧範囲内に降下するまで繰り返される。目標オンDutyの値を再設定するタイミングでは、既にフィードバック部305の応答遅延時間である所定時間を超えている(経過している)ため、出力電圧Voutの電圧が高くなると、FB端子電圧は徐々に下降する。したがって、出力電圧Voutの電圧値が24Vであるかどうかは、FB端子電圧の電圧が所定範囲内の電圧であるかどうかに基づいて判断することができる。電源制御部301は、時間t24において、FB端子電圧が所定範囲内の電圧であると判断すると、スイッチング電源200を第2の電圧モードに移行する。
電源制御部301は、第2の電圧モードでは、FB端子電圧に基づいて出力電圧Voutを制御する。そのため、FET1のオンDutyの値は、出力電圧Voutの電圧が24Vのときの値となり、出力電圧Voutは目標電圧24Vに制御される((f))。その結果、FB端子電圧は1.65Vとなる((c))。
本実施例では、実施例1と同様に、FET1のオンDutyが目標オンDutyに到達してから((e))、電源制御部301がスイッチング電源200を切替制御モードから第2の電圧モードに切り替えるまでの負荷変動は小さい。そのため、電源制御部301は、出力電圧Voutを一定の電圧に保持することができる。一方、スイッチング電源200が第2の電圧モードに切り替わってからは、電源制御部301は、出力電圧VoutをFB端子電圧に基づいて制御している。そのため、出力電圧Voutが供給される負荷の変動が大きくても、出力電圧Voutの電圧変動を抑えることができる。したがって、フィードバック部が応答するよりも早くプリントを開始できるため、SFPOTを短縮することができる。
また、例えばフィードバック部305の故障などによって、FB端子電圧が所定範囲内の電圧に収束しない場合には、電源制御部301は、出力電圧Voutの出力を停止する。そして、エンジン制御部500も、プリンタ100のプリント動作を停止し、故障であることを外部装置(不図示)に報知するようにしてもよい。なお、図11のタイミングチャートでは、エンジン制御部500が、プリンタ100をスリープ状態からプリント状態へ遷移させる場合のタイミングチャートを示した。エンジン制御部500が、プリンタ100をスリープ状態からスタンバイ状態へ切り替える場合も、図9に示すタイミングチャートと同様の制御が行われる。
また、本実施例では、S1009で電源制御部301は、FB端子電圧が所定範囲内であることを判断し、第2の電圧モードへ移行しているが、この判断方法に限定されるものではなく、フィードバック部305が応答していることを判断できればよい。例えば、実施例1の図6のS608に記載の方法のように、所定時間が経過したことによって第2の電圧モードへの移行を判断する方法でもよい。更に、所定時間が経過したこと、又はFB端子電圧が所定範囲内であることのどちら一方が満たされた場合に、第2の電圧モードへ移行する方法でもよい。
上述した実施例では、スイッチング電源200は、2つのスイッチング素子(FET1、FET2)を有するアクティブクランプ方式の電源装置を例として説明した。上述した実施例は、例えば、FETのオンDutyに応じて出力電圧が決定されるタイプのスイッチング電源(例えば、フォワード電源)である場合には、スイッチング素子(FET)が1つの電源にも適応可能である。
以上説明したように、本実施例では、電源制御部301は、第1の電圧モードから第2の電圧モードに切り替える切替制御モードにおいて、第2の電圧モードのFET1のオンDutyの値を目標オンDutyの予測値よりも小さい値に決定する。これにより、電源制御部301は、出力電圧は第2の電圧モードの電圧よりも高くならないため、安全に第2の電圧モードに切り替えることができる。このような制御を行う電源制御部301を有するスイッチング電源200を備えた電源装置108をプリンタ100に備えることで、プリンタ100のSFPOTを短縮することができる。
以上説明したように、本実施例によれば、スリープモードからプリントモードへの切替制御をより短い時間で行うことができる。
301 電源制御部
305 フィードバック部
306 切替報知部
FET1 電界効果トランジスタ
305 フィードバック部
306 切替報知部
FET1 電界効果トランジスタ
Claims (19)
- 1次巻線及び2次巻線を有し、1次側と2次側が絶縁されたトランスと、
前記トランスの前記1次巻線に直列に接続された第1のスイッチング素子と、
前記トランスの前記2次巻線に誘起された電圧を整流平滑する整流平滑手段と、
前記整流平滑手段により整流平滑された電圧に応じた信号を出力するフィードバック手段と、
前記フィードバック手段から出力された前記信号に基づいて、前記整流平滑手段により整流平滑された電圧が所定の電圧となるように前記第1のスイッチング素子のオン又はオフを制御する制御手段と、
を備え、前記所定の電圧が第1の電圧となるように制御される第1の電圧状態と、前記所定の電圧が前記第1の電圧よりも大きい第2の電圧となるように制御される第2の電圧状態とで動作することが可能な電源装置であって、
前記第1の電圧状態と前記第2の電圧状態との切替えを前記制御手段に報知する報知手段と、
前記第2の電圧を出力するための前記第1のスイッチング素子の目標オンデューティを予測する予測手段と、
前記整流平滑手段により整流平滑された電圧が前記目標オンデューティに応じた電圧に到達したことを検知する検知手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記報知手段により前記第1の電圧状態から前記第2の電圧状態に切り替えられることが報知された場合には、前記第1のスイッチング素子のオンデューティを前記目標オンデューティに向かって徐々に大きくするように制御する切替え状態に移行し、前記第1のスイッチング素子のオンデューティが前記目標オンデューティに到達した後に、前記検知手段により前記整流平滑された電圧が前記目標オンデューティに応じた電圧に到達したことが検知されると、前記第2の電圧状態に移行することを特徴とする電源装置。 - 前記1次巻線に印加される入力電圧を検出する電圧検出手段を有し、
前記予測手段は、前記電圧検出手段により検出された前記入力電圧に基づいて、前記目標オンデューティを予測することを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 - 前記予測手段は、前記第1の電圧状態のときの前記第1のスイッチング素子のオンデューティに基づいて、前記目標オンデューティを予測することを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
- 前記目標オンデューティは、前記整流平滑された電圧が前記第2の電圧のときの前記第1のスイッチング素子のオンデューティであることを特徴とする請求項2又は請求項3の電源装置。
- 前記目標オンデューティは、前記整流平滑された電圧が前記第2の電圧よりも高い電圧のときの前記第1のスイッチング素子のオンデューティであることを特徴とする請求項2又は請求項3の電源装置。
- 前記目標オンデューティは、前記整流平滑された電圧が前記第2の電圧よりも低い電圧のときの前記第1のスイッチング素子のオンデューティであることを特徴とする請求項2又は請求項3の電源装置。
- 前記検知手段は、第1の所定時間が経過したことにより、前記整流平滑された電圧が前記目標オンデューティに応じた電圧に到達したことを検知することを特徴とする請求項4から請求項6のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記検知手段は、第1の所定時間が経過したことにより、又は前記フィードバック手段が前記第2の電圧に応じた信号を出力することにより、前記整流平滑された電圧が前記目標オンデューティに応じた電圧に到達したことを検知することを特徴とする請求項4から請求項6のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記第1の所定時間は、前記制御手段が前記報知手段により前記第1の電圧状態と前記第2の電圧状態との切替えを報知されたタイミングから、前記フィードバック手段が前記第2の電圧に応じた信号を出力するまでの予め決められた時間であることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の電源装置。
- 前記制御手段は、前記第1のスイッチング素子のオンデューティが前記目標オンデューティに到達した後、第2の所定時間が経過しても、前記検知手段が前記整流平滑された電圧が前記目標オンデューティに応じた電圧に到達したことを検知しない場合には、前記目標オンデューティよりも大きい目標オンデューティを再設定し、前記第1のスイッチング素子のオンデューティを前記再設定した目標オンデューティに向かって徐々に大きくするように制御することを特徴とする請求項6に記載の電源装置。
- 前記第2の所定時間は、前記整流平滑された電圧が前記第2の電圧に到達してから、前記フィードバック手段が前記第2の電圧に応じた信号を出力するまでの予め決められた時間であることを特徴とする請求項10に記載の電源装置。
- 前記制御手段は、前記目標オンデューティの再設定を少なくとも1回、行うことを特徴とする請求項10又は請求項11に記載の電源装置。
- 前記検知手段は、前記フィードバック手段が出力する前記信号に基づいて、前記整流平滑された電圧が前記目標オンデューティに応じた電圧に到達したことを検知することを特徴とする請求項4、請求項5、請求項10から請求項12のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記制御手段は、前記第1のスイッチング素子のオンデューティを前記目標オンデューティに向かって一定量ずつ増加させることを特徴とする請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記制御手段は、前記第1のスイッチング素子のオンデューティを前記目標オンデューティに向かって大きく増加させ、前記第1のスイッチング素子のオンデューティが前記目標オンデューティに近くなると増加量を減少させることを特徴とする請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記トランスの前記1次巻線に並列に接続された第2のスイッチング素子と、
前記第2のスイッチング素子に直列に接続され、前記第2のスイッチング素子とともに前記トランスの前記1次巻線に並列に接続されたコンデンサと、
を備えることを特徴とする請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の電源装置。 - 前記制御手段は、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子をともにオフさせるデッドタイムを挟んで前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子を交互にオン又はオフさせるスイッチング動作を行うことを特徴とする請求項16に記載の電源装置。
- 記録材に画像形成を行う画像形成手段と、
請求項1から請求項17のいずれか1項に記載の電源装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 記録材に画像形成を行う画像形成部と、
前記画像形成部を制御する制御部と、
請求項1から請求項17のいずれか1項に記載の電源装置と、
を備える画像形成装置であって、
前記制御部は、消費電力を低減させるときには前記電源装置を前記第1の電圧状態に設定し、記録材に画像形成を行う場合に前記電源装置を前記第2の電圧状態に設定することを特徴とする画像形成装置。
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JP2020071599A JP2021168578A (ja) | 2020-04-13 | 2020-04-13 | 電源装置及び画像形成装置 |
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JP2020071599A JP2021168578A (ja) | 2020-04-13 | 2020-04-13 | 電源装置及び画像形成装置 |
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- 2020-04-13 JP JP2020071599A patent/JP2021168578A/ja active Pending
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