(57)【要約】【課題】  回路規模を増大させることなく簡易な回路で、負荷への電力供給が遮断された場合の電源部から出力される直流電圧の出力設定の切換を行い、負荷への電源供給が復帰する際に発生する突入電流を抑制する。【解決手段】  電源装置にＰＷＭ制御により変圧器を駆動する方式を用いて直流電圧を出力する電源部１００と、電源部１００から負荷への電圧供給を遮断する外部スイッチ６００と、外部スイッチ６００の開閉状況を検出する検出手段を備え、外部スイッチ６００が開いている場合には電圧供給を遮断し、その後外部スイッチ６００が閉じた場合にＰＭＷ制御手段を用いて負荷への電圧供給を開始するように制御を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス幅変調制御により変圧器を駆動する方式を用いて直流電圧を出力する電源部と、
前記電源部による負荷への電圧供給を遮断するためのスイッチ手段と、
前記スイッチ手段の開閉状態を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて前記電源部から出力される直流電圧を切り換える切換手段とを有し、
前記切換手段は、前記検出手段により前記スイッチ手段が開いた状態であることを検出した場合と、その後前記スイッチ手段が閉じた状態であることを検出した場合に、前記電源部から出力される直流電圧を切り換えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記切換手段は、
前記スイッチ手段が開いた場合に電源供給を遮断し、
その後前記スイッチ手段が閉じた場合には前記電源部のパルス幅変調制御信号を用いて負荷への電圧供給を開始することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
パルス幅変調制御により変圧器を駆動する回路と、定電圧制御回路を配置して直流電圧を出力する電源部と、
前期電源部から負荷への電圧供給を遮断するためのスイッチ手段と、
前記スイッチ手段の開閉状態を検出する検出手段と、
前記電源部から負荷への電源供給を制御する制御手段とを有し、
前記検出手段により前記スイッチ手段が開いた状態であることを検出した場合に、前記制御手段によって前記電源部より出力される直流電圧を制御することを特徴とする電源装置。
【請求項４】
前記制御手段は、抵抗とトランジスタを有し、前記定電圧制御回路に並列に設けられることを特徴とする請求項３記載の電源装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記抵抗の抵抗値を変更することにより前記電源部より出力される直流電圧を制御することを特徴とする請求項４記載の電源装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記抵抗と前記トランジスタを複数配置することにより前記電源より出力される直接電圧を制御することを特徴とする請求項４または５記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に備えられ、突入電流の抑制をする電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタや複写機等の画像形成装置は、用紙に画像の出力（印刷）を行う。この出力の際に画像形成装置内部で紙詰まり等の不具合が発生する場合がある。このような不具合発生時の回復作業のために、画像形成装置は通常、外装カバーの一部が開閉できるように構成されている。
【０００３】
このような外装カバーの開閉可能な画像形成装置には、作業者の安全を確保するため外装カバーが開かれたときに作業者が接触する可能性のある箇所のすべての機能を停止させる安全機構が設けられている。具体的には、回復作業のために外装カバーが開かれたときには、内部装置に供給される電源ラインにスイッチやリレーなどで関連する部品への電源の供給を遮断し装置の機能を停止させ、外装カバーが所定の位置（安全な位置）へ戻されたときに、関連する部品への電源供給を復帰させる。
【０００４】
しかし、安全装置を用いて負荷への電力供給を遮断させ、その後電力供給復帰させる際には、電源装置から画像形成装置内部の制御基板等のコンデンサに突入電流と呼ばれる充電電流が流れてしまう。この突入電流が大きい場合や連続して発生する場合には、ヒューズの溶断、開閉用スイッチの溶着、ノイズの発生等の不具合が生じる。
【０００５】
上記の問題に鑑み、外装カバーが開けられたときに、これを検出して電源装置内部の突入電流制限部に信号を送り、該信号を受けた突入電流制限部が駆動回路に出力電圧の設定電圧を低い値へ切り替えさせる命令を出すことによって、電力供給の復帰に伴う突入電流を抑制する電源装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−２７４６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１記載の発明は、電源装置の一次側の回路が複雑化し、一次二次間での通信信号及びフォトカプラを追加する必要があることから回路規模が増大してしまう。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたものであり、回路規模を複雑化、増大させることなく、出力の遮断動作後の復帰動作に伴う外部装置への突入電流を抑制する電源装置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】
【０００８】
請求項１記載の発明は、パルス幅変調制御により変圧器を駆動する方式を用いて直流電圧を出力する電源部と、前記電源部による負荷への電圧供給を遮断するためのスイッチ手段と、前記スイッチ手段の開閉状態を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて前記電源部から出力される直流電圧を切り換える切換手段とを有し、前記切換手段は、前記検出手段により前記スイッチ手段が開いた状態であることを検出した場合と、その後前記スイッチ手段が閉じた状態であることを検出した場合に、前記電源部から出力される直流電圧を切り換えることを特徴とする電源装置である。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記切換手段は、前記スイッチ手段が開いた場合に電源供給を遮断し、その後前記スイッチ手段が閉じた場合には前記電源部のパルス幅変調制御信号を用いて負荷への電圧供給を開始することを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、パルス幅変調制御により変圧器を駆動する回路と、定電圧制御回路を配置して直流電圧を出力する電源部と、前期電源部から負荷への電圧供給を遮断するためのスイッチ手段と、前記スイッチ手段の開閉状態を検出する検出手段と、前記電源部から負荷への電源供給を制御する制御手段とを有し、前記検出手段により前記スイッチ手段が開いた状態であることを検出した場合に、前記制御手段によって前記電源部より出力される直流電圧を制御することを特徴とする電源装置である。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記制御手段は、抵抗とトランジスタを有し、前記定電圧制御回路に並列に設けられることを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記制御手段は、前記抵抗の抵抗値を変更することにより前記電源部より出力される直流電圧を制御することを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の発明において、前記制御手段は、前記抵抗と前記トランジスタを複数配置することにより前記電源部より出力される直接電圧を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、回路規模を複雑化、増大させることなく、負荷への電力供給が遮断された場合の電源部から出力される直流電圧の出力設定の切り換えを行い、負荷への電力供給が復帰する際に生じる突入電力を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の第一の実施形態に係る電源装置の構成を、図１を用いて説明する。図１は、画像形成装置に内蔵され、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御により変圧器を駆動する方式を用いて直流電圧を出力する電源部の回路構成を示すブロック図である。
【００１６】
本実施形態における電源装置は、スイッチング電源部１００と、セレクタ回路５００と、外部スイッチ６００と、外部装置７００とを有する。
【００１７】
スイッチング電源部１００は、整流平滑回路２００と、第一のコンバータ部３００と、第二のコンバータ部４００とを有する。
【００１８】
整流平滑回路２００は、ダイオードブリッジ２０１と、平滑用コンデンサ２０２とを有する。ダイオードブリッジ２０１は、電源装置に供給された交流電圧の整流化を行い、平滑用コンデンサ２０２は、整流化された電圧の平滑化を行う。
【００１９】
第一のコンバータ部３００は、トランス３０４の一次コイル側に、スイッチング素子３０１と、ＰＷＭ制御回路（パルス幅変調制御回路）３０２と、フォトカプラ３０３とを有する。また、トランス３０４の二次コイル側に、整流平滑回路３０５と、出力電圧検出回路３０９とを有する。整流平滑回路３０５は、整流平回路整流用ダイオード３０６と、チョークコイル３０７と、コンデンサ３０８とから構成される。出力電圧検出回路３０９は、抵抗３１０と、フォトカプラ３１１とから構成される。
【００２０】
整流平滑回路２００で整流平滑され直流となった直流電圧が第一のコンバータ部３００に供給されると、ＰＷＭ制御回路３０２から駆動信号であるＰＷＭ信号がスイッチング素子３０１のゲートに供給される。スイッチング素子３０１のスイッチ動作により交流化された電圧がトランス３０４の一次コイルを通ることで、トランス３０４は励磁されトランス３０４の二次コイルに交流電圧が誘起される。この交流電圧が、整流平滑回路３０５で直流電圧になり、Ｖ１（制御系５Ｖ）の出力として外部装置７００に供給される。また、出力電圧検出回路３０９は出力電圧の検出を行う。検出された検出信号は、二次側のフォトカプラ３１１から一次側のフォトカプラ３０３を経由してPWM制御回路３０２へ入力される。この検出信号に基づいてパルス幅を制御することで出力電圧の制御を行う。
【００２１】
第二のコンバータ部４００は、トランス４０４の一次コイル側に、スイッチング素子４０１と、PWM制御４０２、フォトカプラ４０３とを有する。また、トランス４０４の二次コイル側に、整流平滑回路４０５と、出力電圧検出回路４０９とを有する。整流平滑回路４０５は、整流用ダイオード４０６と、チョークコイル４０７と、コンデンサ４０８とから構成される。出力電圧検出回路４０９は、抵抗４１０と、フォトカプラ４１１とから構成される。また、第二のコンバータ部４００の出力段にはＭＯＳトランジスタ４１２が設けられている。
【００２２】
整流平滑回路２００で整流平滑され直流となった直流電圧が第二のコンバータ部４００に供給されると、ＰＷＭ制御回路４０２から駆動信号であるＰＷＭ信号がスイッチング素子４０１のゲートに供給される。スイッチング素子４０１のスイッチ動作により交流化された電圧がトランス４０４の一次コイルを通ることで、トランス４０４は励磁されトランス４０４の二次コイルに交流電圧が誘起される。この交流電圧が、整流平滑回路４０５で直流電圧になり、Ｖ２（駆動系２４Ｖ）の出力として外部装置７００に供給される。また、出力電圧検出回路４０９は出力電圧の検出を行う。検出された検出信号は、二次側のフォトカプラ４１１から一次側のフォトカプラ４０３を経由してPWM制御回路４０２へ入力される。この検出信号に基づいてパルス幅を制御することで出力電圧の制御を行う。ＭＯＳトランジスタ４１２は、Ｖ２出力の出力制御を行う。
【００２３】
外部スイッチ６００は、画像形成装置の外装カバー等に配置され、カバーの開閉に連動して機械的に接点が開閉するように構成される。画像形成装置のカバーを開閉したときに作業者が触れるおそれのある箇所へのＶ２の出力は、外部スイッチ６００を介して外部装置７００に供給される。外装カバーが開いているときは、外部スイッチ６００はＯＦＦであり、外部装置７００への電力供給は行われない。外装カバーが閉じている時は、外部スイッチ６００はＯＮであり、外部装置７００への電源供給が行われる。
【００２４】
外部装置７００は、外装カバー状態検知部７０１を有する。外装カバー状態検知部７０１は、外装カバー６００の開閉状況の検知を行い、検知結果をＣ−ＯＰＮ信号としてセレクタ回路５００へ送信する。Ｃ−ＯＰＮ信号が“Ｈ”論理のときには、外部スイッチ６００は閉じた状態にあり、“Ｌ”論理のときには外部スイッチ６００は開いた状態にある。
【００２５】
セレクタ回路５００は、ＭＯＳトランジスタ４１２の制御を行う制御信号の入力選択を行う。ＭＯＳトランジスタ４１２の制御信号として、Ｃ−ＯＰＮ信号、ＰＷＭ信号が利用される。入力される信号が“Ｈ”論理のときは、ＭＯＳトランジスタ４１２は導通状態（ＯＮ状態）であり、“Ｌ”論理のときは、ＭＯＳトランジスタ４１２は非導通状態（ＯＦＦ状態）である。
【００２６】
ここで、どちらの制御信号が利用されるかは、信号合成回路５０１から入力される合成信号Ｓによって決定される。信号合成回路５０１の一例を図２に示す。信号合成回路５０１は、遅延回路５１０と、ＮＯＴ回路５１１と、ＡＮＤ回路５１２とを有する。Ｃ−ＯＰＮ信号と、Ｃ−ＯＰＮ信号の遅延信号のＮＯＴ論理信号の、二つの信号のＡＮＤ論理が、信号合成回路５０１で合成される信号である。Ｃ−ＯＰＮ信号が“Ｈ”で、Ｃ−ＯＰＮ遅延信号が“Ｌ”のときに、この合成信号Ｓは“Ｈ”論理であり、これ以外のときはこの合成信号Ｓは“Ｌ”論理となる。合成信号Ｓが“Ｈ”論理のときは、ＭＯＳトランジスタ４１２の制御信号としてＰＷＭ信号が入力され、合成信号Ｓが“Ｌ”論理のときは、ＭＯＳトランジスタ４１２の制御信号としてＣ−ＯＰＮ信号が入力される。
【００２７】
次に、第一の実施形態における信号制御について、図３に示すタイミングチャートを参照して説明する。
【００２８】
画像形成装置が通常制御されている状態、すなわち外装カバーが閉じ、外部スイッチ６００がＯＮの状態では（図３、Ｔ１）、セレクタ回路５００に入力される合成信号Ｓは、“Ｌ”論理であり、ＭＯＳトランジスタ４１２制御信号としてＣ−ＯＰＮ信号が選択される。このとき、外部装置７００の外装カバー状態検知部７０１の発信するＣ−ＯＰＮ信号は“Ｈ”論理であり、よって、出力段にあるＭＯＳトランジスタ４１２は導通状態となり、定電圧制御された直流電圧がＶ２の出力から外部装置７００に出力される。
【００２９】
外装カバーが開けられると（図３、Ｔ２）、連動して外部スイッチ６００の接点が開き、第二のコンバータ部４００から外部装置７００への電圧供給は遮断される。Ｔ２の状態では、外部装置７００の外装カバー状態検知部７０１から送信されるＣ−ＯＰＮ信号は論理が反転して“Ｌ"論理となる。合成信号Ｓは、“Ｌ”論理のままなので、セレクタ回路５００はＣ−ＯＰＮ信号を選択し、ＭＯＳトランジスタ４１２のゲートに入力する。この入力信号を受けてＭＯＳトランジスタ４１２は非導通状態となる。このとき、ＰＷＭ制御回路４０２の出力信号は、第二コンバータ部４００の出力が遮断されているためオン時間のパルス幅が短いものとなっている。
【００３０】
その後、外装カバーが閉じられると（図３、Ｔ３）、連動して外部スイッチ６００は閉じ、Ｃ−ＯＰＮ信号は“Ｈ"論理となる。これに伴い合成信号Ｓは所定の一定時間“Ｈ"論理となるので、ＰＷＭ制御回路４０２のＰＷＭ信号がＭＯＳトランジスタ４１２制御信号として選択される。Ｔ３は、外装カバーが閉じられて、出力が遮断状態から導通状態に変わる期間であり、ＰＷＭ制御回路４０２の出力信号は、オン時間のパルス幅が徐々に長くなっていく。このＰＷＭ信号によりＭＯＳトランジスタ４１２がオンオフ制御されるので、第二のコンバータ部４００から供給される出力電圧は徐々に立ち上がるものとなり、突入電流が抑制されることになる。
【００３１】
そして外装カバーが閉じられて一定時間が過ぎた後（図３、Ｔ４）は、合成信号Ｓは“Ｌ"論理となり、ＭＯＳトランジスタ４１２の制御信号としてＣ−ＯＰＮ信号が選択される。Ｔ４では、Ｃ−ＯＰＮ信号は“Ｈ"論理であるから、ＭＯＳトランジスタ４１２は導通状態となり、定電圧制御された直流電圧が外部装置６００に出力される。
【００３２】
ＰＷＭ制御回路４０２から出力されるＰＷＭ制御信号の周波数は通常、数十ｋＨｚから１００ｋＨｚ程度である。したがって、遅延時間が数十パルス分の遅延をとったとしても、その遅延時間は数ｍｓから数十ｍｓ程度である。駆動系出力のカバークローズ時の立ち上がり時間は一般的に１秒以内であれば支障ないものであるため、この程度の遅延時間は問題ないレベルとなる。
【００３３】
本実施形態により、負荷への電源出力が遮断された場合に電源部から出力される直流電圧の出力設定を切り換えることにより、負荷への電源供給が復帰する際に生じる突入電流を抑制することができる。また、本実施形態で用いるＰＷＭ信号は、スイッチング電源部１００で定電圧制御に用いられる制御回路を利用しているので、従来技術のように新たに独立して設ける必要がなく、電源装置の回路規模の増大を抑えることが可能となる。
【００３４】
本発明の第二の実施形態を図４、図５を参照に説明する。図４は、第一の実施形態と同様に画像形成装置に内蔵されているＰＷＭ制御により変圧器を駆動する方式を用いて直流電圧を出力する電源装置の回路構成を示した図である。なお、図１と同一の部材には同一の符号を付して説明を省略する。図５は、タイミングチャートである。
【００３５】
本実施形態に係る電源装置では、第二コンバータ部４００のＶ２の出力に、出力電圧検出回路４０９が接続され、この出力電圧検出回路４０９に抵抗４１５とトランジスタ４１６が並列に接続される。
【００３６】
トランジスタ４１６は、Ｃ−ＯＰＮ信号に連動してオンオフ制御される。Ｃ−ＯＰＮ信号が“Ｈ”論理のときにはオフ制御、“Ｌ”論理のときにはオン制御される。この回路構成において、電源装置が起動し外装カバーが閉じている状態では（図５、Ｔ１）、Ｃ−ＯＰＮ信号は“Ｈ"論理であるから、トランジスタ４１６はオフとなる。このとき出力電圧検出回路４０９は通常に機能する。具体的には、出力電圧が過電圧であるときは一定電流が抵抗４１０に流れ、フォトカプラ４１１が電流を検知し、フォトカプラ４０３を経由してＰＷＭ制御回路４０２へ送信される。ＰＷＭ制御回路４０２は、これを受けてスイッチング素子４０１の制御を行い、定電圧制御を行う。
【００３７】
外装カバーが開けられると（図５、Ｔ２）、Ｃ−ＯＰＮ信号の論理は“Ｌ"となり、トランジスタ４１６はオンとなる。これにより抵抗４１５への経路ができ、抵抗４１０と抵抗４１５が並列接続される回路構成となる。よって抵抗成分が低下し、フォトカプラ４１１に流れる電流量が大きくなる。これに伴いＰＷＭ制御回路４０２の出力信号のパルス幅は小さくなり、電圧設定値が低く設定される。言い換えれば、外装カバーが開けられた状態では、ＰＭＷ制御によって出力電圧が低い値となる。その後、外装カバーが閉じられると（図５、Ｔ３）、Ｃ−ＯＰＮ信号は再び“Ｈ"論理となり、トランジスタ４１６はオフとなるので、本来の定電圧制御が行われる。
【００３８】
外装カバーに連動する外部スイッチ６００が開いたときに設定電圧を下げることにより、外部スイッチ６００が閉じた瞬間に外部装置７００に印加される電圧が定常時より低くなるので、カバークローズ時に発生する突入電流の値も低く抑制される。ＰＷＭ制御信号の周波数は通常、数十ｋＨｚから１００ｋＨｚ程度であるため、カバークローズ時の出力電圧の応答時間に数ｍｓ程度かかる。突入電流は数百μｓ程度で収束するため、カバークローズ時と定電圧制御後に発生する突入電流は分散されて低く抑制されるのである。
【００３９】
また、本実施形態においては、抵抗４１５の抵抗値を変更することで、流れる電流量を変更することができる。これによりＰＷＭ制御回路４０２のＰＷＭ信号のパルス幅を制御することが可能となるから、負荷への電源供給が復帰する際の設定電圧値を低く制御し、カバークローズ時に発生する突入電流を小さく抑制することが容易となる。
【００４０】
また、図６では、抵抗４１５とトランジスタ４１６に、さらに抵抗４１７とトランジスタ４１８を図のように並列に配置し、遅延回路５１０によってトランジスタ４１８に入力されるＣ−ＯＰＮ信号に遅延を持たせている。このように回路構成することによりカバークローズ時に遅延を持たせて電圧設定値を変更することが可能となる。これにより負荷への電源供給が復帰する際の電圧立ち上がり時間を制御することができ、カバークローズ時に発生する突入電流を小さく抑制することが可能となる。なお、図６では抵抗４１７、トランジスタ４１８しか図示していないが、抵抗、トランジスタは複数設けてもよい。
【００４１】
本実施形態により、最小の回路変更で突入電流の抑制が可能となる。また、負荷への電源供給が復帰する際の設定電圧値の制御、電圧立ち上がり時間の制御を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第一の実施形態に係る電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第一の実施形態に係る信号合成回路の構成を示すブロック図である。
【図３】第一の実施形態に係るタイミングチャートである。
【図４】第二の実施形態に係る電源装置の構成を示すブロック図である。
【図５】第二の実施形態に係る電源装置の各信号のタイミングチャートである。
【図６】第二の実施形態に係る電源装置において、抵抗、トランジスタの別構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１００    スイッチング電源部
２００    整流平滑回路
３００    第一コンバータ
３０１    スイッチング素子
３０２    ＰＷＭ制御回路
３０３    フォトカプラ
３０４    トランス
３０５    整流平滑回路
３０９    出力電圧検出回路
４００    第二コンバータ
４０１    スイッチング素子
４０２    ＰＷＭ制御回路
４０５    整流平滑回路
４０９    出力電圧検出回路
４１２    ＭＯＳトランジスタ
５００    セレクタ回路
５０１    信号合成回路
６００    外部スイッチ
７００    外部装置
【図１】
2006121848.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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