(57)【要約】【課題】誘導性負荷に第１の電圧を出力する第１出力ラインと、上記第１の電圧よりも低い第２の電圧を出力する第２出力ラインとを備えた電源装置において、モータ等の誘導性負荷の駆動停止前後で出力電圧を正確に制御可能とすること。【解決手段】第１出力ライン３３の電圧が高くなって基準電圧４２の電圧を上回ると、発光ダイオード１６が点灯し、制御回路１５によってトランス２０の２次側の電圧が下がる方向にフォトカプラ１８によってフィードバック制御がなされる。ＣＰＵ９０からＤＣモータ８０にモータの駆動停止が指示される前後には、ＣＰＵ９０からトランジスタ９２に「Ｈ」レベルの信号が出力され、トランジスタ４４がＯＮしてフォトカプラ１８の感度が鈍らされる。このため、ＤＣモータ８０の駆動停止により逆起電力が発生しても、その影響が上記フィードバック制御に反映されるのを抑制することができる。【選択図】図１
2011019325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスと、
上記トランスの２次側において、第１の電圧を誘導性負荷に出力する第１出力ラインと、
上記トランスの２次側において、上記第１の電圧よりも低い第２の電圧を出力する第２出力ラインと、
上記第１出力ラインが出力する上記第１の電圧を検出する検出手段と、
上記検出手段が検出した上記第１の電圧に基づき、その第１の電圧が一定となるように上記トランスの１次側における通電状態を制御する制御手段と、
上記誘導性負荷が駆動停止する前に感度制御信号を出力する感度制御信号出力手段と、
上記感度制御信号が出力されたとき、上記検出手段の感度を鈍らせる感度制御手段と、
を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
上記検出手段は、上記第１の電圧の増減に応じて増減する電流に基づいて上記第１の電圧を検出し、
上記感度制御手段は、上記感度制御信号が出力されたときには上記電流をバイパスして上記検出手段に供給される電流を低減させ、上記感度制御信号が出力されないときは上記電流をバイパスしないバイパス回路であることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
上記第１の電圧またはその第１の電圧を分圧して得られた電圧を基準電圧と比較して増幅した電圧を出力する比較増幅手段を、
更に備え、
上記検出手段は、上記比較増幅手段が出力する電圧を検出し、
上記感度制御手段は、上記感度制御信号が出力されたときには上記比較増幅手段の増幅率を上記感度制御信号が出力されないときに比べて小さくすることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関し、詳しくは、誘導性負荷に第１の電圧を出力する第１出力ラインと、上記第１の電圧よりも低い第２の電圧を出力する第２出力ラインとを備えた電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置等の各種機器では、モータやソレノイド等の誘導性負荷を駆動するための比較的高電圧の直流電圧と、ＣＰＵ等を駆動するための比較的低電圧の直流電圧とが必要となる場合がある。そこで、トランスの２次側に、誘導性負荷に第１の電圧を出力する第１出力ラインと、上記第１の電圧よりも低い第２の電圧を出力する第２出力ラインとを設けた電源装置がある。この種の電源装置では、第１の電圧は、所定の範囲に収まるように制御されるが、第２の電圧は、第１の電圧から中間タップを利用して、非安定の出力として出力される。
【０００３】
その際、この種の電源装置では、モータ等の誘導性負荷の駆動停止時に発生する逆起電力によって、トランスの２次側の第１の電圧が上昇し、その第１の電圧を所定の範囲に収めるため１次側の通電状態が制御される。その際、１次側の通電状態が制御されることによって、非安定の出力である第２出力ラインの出力が一瞬低下する。すると、第２出力ラインに接続されている電圧制御回路（レギュレータ）の最低入力電圧を下回り、その電圧制御回路から出力される電圧が低下し、その電圧で駆動されるＣＰＵがリセットされるという問題があった。
【０００４】
特許文献１では、この種の電源装置においてモータの駆動停止時にトランスの２次側の第１の電圧が上昇するのを防止するために、逆流阻止ダイオードを設けることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１９９７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１のように逆流阻止ダイオードを設けると、逆流阻止ダイオードより下流側（モータ側）の電圧は大きく上昇してしまい、モータの駆動回路の耐圧を超えると、モータの駆動回路を破壊する恐れがある。そこで本発明は、誘導性負荷に第１の電圧を出力する第１出力ラインと、上記第１の電圧よりも低い第２の電圧を出力する第２出力ラインとを備えた電源装置において、モータ等の誘導性負荷の駆動停止前後で第２出力ラインの出力電圧の変動を抑制することを目的としてなされた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達するためになされた本発明の電源装置は、トランスと、上記トランスの２次側において、第１の電圧を誘導性負荷に出力する第１出力ラインと、上記トランスの２次側において、上記第１の電圧よりも低い第２の電圧を出力する第２出力ラインと、上記第１出力ラインが出力する上記第１の電圧を検出する検出手段と、上記検出手段が検出した上記第１の電圧に基づき、その第１の電圧が一定となるように上記トランスの１次側における通電状態を制御する制御手段と、上記誘導性負荷が駆動停止する前に感度制御信号を出力する感度制御信号出力手段と、上記感度制御信号が出力されたとき、上記検出手段の感度を鈍らせる感度制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
このように構成された本発明の電源装置は、トランスの２次側に、第１の電圧を誘導性負荷に出力する第１出力ラインと、上記第１の電圧よりも低い第２の電圧を出力する第２出力ラインとを有している。そして、上記第１出力ラインが出力する上記第１の電圧を検出手段が検出し、その検出された第１の電圧に基づいて、制御手段が、その第１の電圧が一定となるように上記トランスの１次側における通電状態を制御する。
【０００９】
また、上記誘導性負荷が駆動停止する前に、感度制御信号出力手段が感度制御信号を出力し、その感度制御信号が出力されたとき、感度制御手段は上記検出手段の感度を鈍らせる。このため、モータ等の誘導性負荷が駆動停止する前に検出手段の感度が鈍らされ、逆起電力の影響が第２の電圧に反映され難くなり、延いては、誘導性負荷の駆動停止前後で第２の電圧の変動を抑制することができる。また、本発明では、上記特許文献１のように逆流阻止ダイオードを設けた場合のように誘導性負荷に印加される電圧が上昇するのも、良好に抑制することができる。
【００１０】
なお、本発明は以下の構成に限定されるものではないが、上記検出手段は、上記第１の電圧の増減に応じて増減する電流に基づいて上記第１の電圧を検出し、上記感度制御手段は、上記感度制御信号が出力されたときには上記電流をバイパスして上記検出手段に供給される電流を低減させ、上記感度制御信号が出力されないときは上記電流をバイパスしないバイパス回路であってもよい。この場合、バイパス回路が上記第１の電圧の増減に応じて増減する電流をバイパスして上記検出手段に供給される電流を低減させることで、その検出手段の感度を鈍らせることができる。また、この場合、バイパス回路を設けた簡単な構成により、製造コストを低減することができる。
【００１１】
また、上記第１の電圧またはその第１の電圧を分圧して得られた電圧を基準電圧と比較して増幅した電圧を出力する比較増幅手段を、更に備え、上記検出手段は、上記比較増幅手段が出力する電圧を検出し、上記感度制御手段は、上記感度制御信号が出力されたときには上記比較増幅手段の増幅率を上記感度制御信号が出力されないときに比べて小さくしてもよい。この場合、比較増幅手段の増幅率を小さくすることで、検出手段の感度を鈍らせることができる。また、この場合、第１の電圧またはその電圧を分圧して得られた電圧を比較増幅手段によって基準電圧と比較することにより、第１の電圧を一層正確に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明が適用された電源装置の構成を表す回路図である。
【図２】その電源装置で実行される処理を表すフローチャートである。
【図３】その処理の効果を表すタイムチャートである。
【図４】本発明が適用された他の電源装置の構成を表す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［電源装置の構成］
次に、本発明の実施の形態を、図面と共に説明する。図１は、本発明が適用された電源装置１の構成を表す回路図である。なお、この電源装置１は、画像形成装置の一例としてのレーザプリンタに内蔵され、ローラ等の各部を駆動する誘導性負荷の一例としてのＤＣモータ８０（いわゆるメインモータ）に第１の電圧としての２４Ｖの直流電圧を出力すると共に、ＣＰＵ９０（感度制御信号出力手段の一例）等からなる制御系に第２の電圧としての８Ｖの直流電圧を出力するものである。
【００１４】
図１に示すように、この電源装置１は、トランス２０の１次側に、商用電源１１（ＡＣ１００Ｖ）から供給される電流を整流して通電する整流回路１２，平滑用コンデンサ１３の他に、トランス２０の１次側コイルへの通電をスイッチングするトランジスタ１４、トランジスタ１４のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御手段の一例としての制御回路１５を備えている。
【００１５】
制御回路１５には、後述する２次側の発光ダイオード１６と共にフォトカプラ１８（検出手段の一例）を構成し、発光ダイオード１６の発光を受けてＯＮ／ＯＦＦが切り替わるフォトトランジスタ１７が接続されている。本実施の形態では、制御回路１５は、フォトトランジスタ１７がＯＮであるかＯＦＦであるかにより規定される発振周波数にてトランジスタ１４に発振を起こさせる自励式の構成を想定しているが、ＰＷＭ−ＩＣ等を用いてトランス２０の１次側への通電時間を制御する他励式の構成であってもよい。なお、本実施の形態では、１次側のトランジスタ１４がＯＮとなったときにトランス２０にエネルギが蓄積され、トランジスタ１４がＯＦＦとなったときに２次側に起電力が生じるフライバック方式の構成を採用した。
【００１６】
トランス２０の２次側には、整流素子３１及び平滑用コンデンサ３２を介して２４Ｖの電圧を出力する第１出力ライン３３と、整流素子３４及び平滑用コンデンサ３５を介して３．３Ｖの電圧を出力する第２出力ライン３６とが設けられている。なお、第２出力ライン３６はトランス２０の２次側に設けられたいわゆる中間タップの出力を整流、平滑しているのみであって、第１出力ライン３３の出力と異なり、所定の範囲になるように安定制御されていない。
【００１７】
第１出力ライン３３に出力される２４Ｖの電圧は、ＤＣモータ８０に供給されており、安定化する必要がある。そこで、電源装置１では、発光ダイオード１６とォトトランジスタ１７とから構成されているフォトカプラ１８を備えている。そのフォトカプラ１８において、第１出力ライン３３とグランドライン３９との間に発光ダイオード１６が接続され、この発光ダイオード１６とフォトカプラ１８を構成するフォトトランジスタ１７によって第１出力ライン３３の出力電圧が１次側にフィードバックされる。
【００１８】
発光ダイオード１６のアノードは抵抗器４１を介して第１出力ライン３３に接続され、カソードは、−極がグランドライン３９に接続された基準電圧４２の＋極に接続されている。このため、発光ダイオード１６が点灯するのは、第１出力ライン３３の電圧が高くなって基準電圧４２の電圧を上回り、発光ダイオード１６に所定量の電流が流れた場合である。本実施の形態のように自励式の場合、発光ダイオード１６が点灯することによりトランジスタ１４の発振周波数が下がり、トランス２０の２次側の電圧が下がる方向にフォトカプラ１８によってフィードバック制御される。逆に、第１出力ライン３３の電圧が低くなると、発光ダイオード１６が消灯し、２次側の電圧が上がる。
【００１９】
また、発光ダイオード１６のアノード−カソード間には、抵抗器４３とトランジスタ４４とを直列に接続してなる感度制御手段の一例としてのバイパス回路４５が並列に接続されている。このため、トランジスタ４４がＯＮとなって、第１出力ライン３３からグランドライン３９に流れる電流の一部がバイパス回路４５にも流れるようになると、発光ダイオード１６に流れる電流が低減される。すると、フォトトランジスタ１７が受光する光が減少することにより、結果としてフォトカプラ１８の感度が鈍る。
【００２０】
トランジスタ４４のベースには、ベースが抵抗器９１を介してＣＰＵ９０に接続されたトランジスタ９２のコレクタが、抵抗器９３を介して接続されている。また、トランジスタ９２のエミッタは接地されている。このため、ＣＰＵ９０から抵抗器９１に向けて「Ｈ」レベルの信号（以下、感度制御信号という）が出力されると、トランジスタ９２がＯＮとなってトランジスタ４４もＯＮとなる。また、ＣＰＵ９０からＤＣモータ８０へは、ＤＣモータ８０のＯＮ／ＯＦＦを切り替える切り替え信号が出力されている。
【００２１】
［電源装置における制御及びその効果］
次に、ＣＰＵ９０が実行する制御について説明する。図２は、ＣＰＵ９０が実行する処理を表すフローチャートである。なお、この処理は、上記レーザプリンタにおける一般的な画像形成処理においてＤＣモータ８０の駆動命令が発行されると、ＣＰＵ９０に内蔵されたＲＯＭに記憶されたプログラムに基づいて実行される。
【００２２】
図２に示すように、処理が開始されると、先ず、Ｓ１（Ｓはステップを表す：以下同様）にて、ＤＣモータ８０に上記切り替え信号が出力されることによってＤＣモータ８０がＯＮ（駆動）され、続くＳ２では、ＤＣモータ８０の停止タイミングの所定時間前であるか否かが判断される。すなわち、本ルーチンのメインルーチンとなる上記画像形成処理では、ＤＣモータ８０の停止タイミングが設定されるので、その停止タイミングの所定時間前であるか否かがＳ２にて判断されるのである。また、この所定時間は、上記感度制御信号が出力されてから発光ダイオード１６に流れる電流が低減されるのに十分な時間に設定されている。
【００２３】
上記停止タイミングの所定時間前でない場合は（Ｓ２：Ｎ）、処理はＳ２にてそのまま待機し、上記停止タイミングの所定時間前となると（Ｓ２：Ｙ）、処理は感度制御信号出力手段の一例としてのＳ４へ移行する。Ｓ４では、上記感度制御信号が出力されることにより、フォトカプラ１８の感度を鈍らせる（すなわち、ゲインを小に切り替える）制御がなされる。続くＳ５では、処理は上記所定時間待機し、更に続くＳ６では、ＤＣモータ８０に上記切り替え信号が出力されることによってＤＣモータ８０がＯＦＦ（駆動停止）される。
【００２４】
Ｓ６に続くＳ７では、処理は所定時間待機し、更に続くＳ８では、上記感度制御信号の出力が停止され、トランジスタ４４がＯＦＦされることによってゲイン（すなわち上記感度）が通常に切り替えられて、処理が一旦終了する。なお、Ｓ７における所定時間は、ＤＣモータ８０が確実に停止するのに十分な時間に設定されており、Ｓ２，Ｓ５における所定時間と同一であってもよく、異なってもよい。
【００２５】
このため、上記制御では、図３のタイムチャートに示すように、時刻ｔ１にて制御が開始されるとＤＣモータ８０がＯＮされ、ＤＣモータ８０がＯＦＦされる時刻ｔ２の前後に上記所定時間を置いた期間で、ゲインが小、すなわち上記感度制御信号によりフォトカプラ１８の感度が鈍らされる。従って、ＤＣモータ８０の駆動停止により逆起電力が発生しても、その影響が制御回路１５の制御に反映され難くなり、延いては、第２出力ライン３６の電圧の変動を抑制することができる。
【００２６】
すなわち、上記逆起電力によって第１出力ライン３３の電圧が一時的に上昇し、発光ダイオード１６が点灯すると、トランジスタ１４の発振周波数が下がり、トランス２０の２次側の電圧が下がる方向に制御がなされる。その場合、第２出力ライン３６の電圧が異常に低下する可能性がある。これに対して、本実施の形態では、ＤＣモータ８０の駆動停止前後にフォトカプラ１８の感度を鈍らせているので、そのような事態の発生を抑制することができる。また、本実施の形態では、上記特許文献１のように逆流阻止ダイオードを設けた場合のようにＤＣモータ８０に印加される電圧が上昇するのも、良好に抑制することができる。また、本実施の形態の電源装置１では、抵抗器４３とトランジスタ４４とからなる簡単な構成のバイパス回路４５を用いてフォトカプラ１８の感度を鈍らせているので、製造コストも良好に低減することができる。
［本発明の他の実施の形態］
なお、本発明は上記実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、フォトカプラ１８の感度を鈍らせるための回路構成としては、種々の構成が考えられる。図４は、第１出力ライン３３の電圧を分圧して基準電圧と比較する比較回路１５０を備えた電源装置１０１の構成を表す回路図である。なお、この電源装置１０１は、前述の電源装置１と同様に構成された箇所も多いので、同様に構成された箇所には図１で使用した符号を付して詳細な説明を省略する。以下、電源装置１との相違点について説明する。
【００２７】
図４に示すように、電源装置１０１の発光ダイオード１６は、アノードが抵抗器１４１を介して第１出力ライン３３に接続され、カソードはグランドライン３９に直接接続されている。また、発光ダイオード１６のアノードとグランドライン３９との間には、トランジスタ１４４が発光ダイオード１６と並列に接続されている。このため、トランジスタ１４４がＯＦＦすると発光ダイオード１６が点灯し、トランジスタ１４４がＯＮすると発光ダイオード１６が消灯する。
【００２８】
比較回路１５０は、比較増幅手段の一例としてのオペアンプ１５１を備えており、オペアンプ１５１の反転入力端子には、抵抗器１５２，１５３で分圧された第１出力ライン３３の電圧（以下、検出電圧ともいう）が、抵抗器１５４を介して入力されている。また、オペアンプ１５１の非反転入力端子は、−極がグランドライン３９に接続された基準電圧１５５の＋極に接続されている。また、オペアンプ１５１の出力端子は、抵抗器１５６を介してトランジスタ１４４のベースに接続されている。このため、上記検出電圧が基準電圧１５５が発生する基準電圧を下回ると、トランジスタ１４４がＯＮして発光ダイオード１６が消灯し、上記検出電圧が上記基準電圧を上回ると、トランジスタ１４４がＯＦＦして発光ダイオード１６が点灯する。これによって、電源装置１と同様のフィードバック制御が可能となる。
【００２９】
また、オペアンプ１５１には、抵抗器１６１，１６２からなる負帰還回路が設けられており、更に、抵抗器１６２には感度制御手段の一例としてのスイッチ１６３が並列接続されている。このため、ＣＰＵ９０から感度制御信号としてスイッチ１６３のＯＮ／ＯＦＦを切り替える信号を出力すれば、オペアンプ１５１の増幅率を変更して電源装置１と同様の制御を実行することができる。すなわち、通常はスイッチ１６３をＯＦＦにしておき、ＤＣモータ８０が駆動停止される前後の所定期間でスイッチ１６３をＯＮにしてオペアンプ１５１の増幅率を小さくして、フォトカプラ１８の感度を鈍らせるのである。この場合も、上記実施の形態の電源装置１と同様の効果が生じる。また、本実施の形態の電源装置１０１では、上記基準電圧と上記検出電圧とを比較して発光ダイオード１６の点灯／消灯を制御しているので、第１出力ライン３３の電圧を一層正確に制御することができる。
【００３０】
また更に、本発明における誘導性負荷はモータに限定されるものではなく、例えばソレノイド等であってもよい。また、本発明の電源装置は、画像形成装置以外の各種機器にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１，１０１…電源装置                            １１…商用電源
１２…整流回路                              １３，３２，３５…平滑用コンデンサ
１４，４４，９２，１４４…トランジスタ          １５…制御回路
１６…発光ダイオード                            １７…フォトトランジスタ
１８…フォトカプラ                              ２０…トランス
３１，３４…整流素子                            ３３…第１出力ライン
３６…第２出力ライン              ４３，１５２，１５３，１６１，１６２…抵抗器
４２，１５５…基準電圧                          ４５…バイパス回路
８０…ＤＣモータ                                １５１…オペアンプ
１６３…スイッチ
【図１】
2011019325.tif 000003
【図２】
2011019325.tif 000004
【図３】
2011019325.tif 000005
【図４】
2011019325.tif 000006