(57)【要約】【課題】小型かつ低コストで、２次側の突入電流を抑制することができる突入電流抑制装置の提供。【解決手段】突入電流抑制装置１は、電源部１４３からの電力が電源配線２を通じて供給されるユニット１４１ａ〜１４１ｃと、電源配線２に並列に接続されたコンデンサ１４２ａ〜１４２ｃとを備えた画像形成装置１０１等の電気機器において、コンデンサ１４２ａ〜１４２ｃに流れる電流を抑制するためのものであって、インターロックスイッチ３、抵抗素子４及びサイリスタ５を含む。インターロックスイッチ３は、電源部１４３とコンデンサ１４２ａ〜１４２ｃとの間に設けられ、電源部１４３のユニット１４１ａ〜１４１ｃに対する所定の電圧の印加をオンまたはオフさせる。抵抗素子４は、電源部１４３とインターロックスイッチ３との間に直列に設けられている。サイリスタ５は、抵抗素子４に並列に接続され、抵抗素子４を短絡することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源からの電力が電源配線を通じて供給されるユニットと、前記電源配線に並列に接続されたコンデンサと、を備えた電気機器の突入電流抑制装置であって、
前記電源と前記コンデンサとの間に設けられ、前記電源の前記ユニットに対する所定の電圧の印加をオン及びオフするインターロックスイッチと、
前記電源と前記インターロックスイッチとの間に直列に設けられた抵抗素子と、
前記抵抗素子に並列に接続され、前記抵抗素子を短絡可能な抵抗短絡素子と、
を含む、突入電流抑制装置。
【請求項２】
前記抵抗短絡素子はサイリスタであって、
前記インターロックスイッチがオンすると、前記サイリスタが前記抵抗素子を短絡させるように前記サイリスタを制御する制御手段を更に含む、請求項１に記載の突入電流抑制装置。
【請求項３】
前記抵抗短絡素子の下流側の電圧を前記電源にフィードバックするためのフィードバック配線を更に含み、
前記電源は、前記フィードバック配線を通じてフィードバックされた電圧に基づいて、前記所定の電圧を調整して出力する、請求項１または２に記載の突入電流抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、突入電流抑制装置、特に、電源からの電力が電源配線を通じて供給されるユニットと、電源配線に並列に接続されたコンデンサと、を備えた電気機器の突入電流抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタや複合機等の画像形成装置は、その本体内部に画像を形成するための様々なユニットを備えており、本体内部はカバー部材で覆われている。ユニットとしては、画像形成を行う画像形成部や用紙を画像形成部に搬送する用紙搬送路、これらの各ユニットに電力を供給する中高電圧の電源装置等が挙げられる。
【０００３】
また、電源装置としては、例えばスイッチング電源が挙げられる。スイッチング電源は、主に整流平滑部、スイッチング部及びトランス部を含み、交流電圧を整流及び平滑した後に高周波数でスイッチングして絶縁及び降圧を行うと、これを再度整流して出力する。しかし、このようなスイッチング電源の整流平滑部は、主にコンデンサを用いた構成であるため、スイッチング電源が電力の生成を開始すると、このコンデンサには突入電流が流れてしまう。
【０００４】
そこで、突入電流を防止するための電源装置として、突入電流の抑制を開始する時間を適宜に設定可能な装置や（特許文献１）、電源装置内に設けられた昇圧回路に複巻線のチョークコイルを用い、このチョークコイルの１巻線からサイリスタの駆動電圧を供給する装置が知られている（特許文献２）。
【特許文献１】特開平５−５６６３１号公報
【特許文献２】特開２００１−１７８１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、画像形成装置には、画像を形成している動作中にカバー部材が開けられた場合でもユーザの安全性を確保するために、カバー部材が開けられる動作に連動して各ユニットに電源からの電力を供給する電源配線を切断し、各ユニットに動作を停止させるためのインターロックスイッチが設けられたものがある。しかし、電源配線には、安定した電圧を各ユニットに供給するためのコンデンサが並列に接続されている。そのため、カバー部材が開いた状態から閉じた状態となり、インターロックスイッチがオンして各ユニットに電力が供給されるように電源と各ユニットとの間を接続すると、この各コンデンサには一斉に例えば数十アンペアもの突入電流が流れてしまう。すると、各ユニットに供給される電力における電圧が急峻に降下する電圧降下や、一斉に流れた突入電流がＧＮＤに流れ込むことでＧＮＤが揺らされユニットが誤動作する現象等が生じてしまう。
【０００６】
このような画像形成装置に特許文献１及び２の電源装置を用いたとしても、特許文献１及び２はトランス部より前段、即ち電源内部におけるいわゆる１次側の突入電流を防止するための手段を備えたものであるため、トランス部より後段、即ち電源外部のインターロックスイッチのオンに伴い流れるいわゆる２次側の突入電流を防止することはできない。
【０００７】
また、２次側の突入電流を抑制する一般的な方法としては、電源配線に直列に抵抗素子を挿入する方法が知られている。しかし、抵抗素子自体には各コンデンサへの全突入電流が連続して流れるため、この抵抗素子には定格電力の大きいものを用いる必要がある。このような抵抗素子は、一般的にコストが高く、またその素子自体の形状が大きい。
【０００８】
そこで、本発明は、小型かつ低コストで、２次側の突入電流を抑制することができる突入電流抑制装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、発明１は、電源からの電力が電源配線を通じて供給されるユニットと、前記電源配線に並列に接続されたコンデンサと、を備えた電気機器の突入電流抑制装置であって、インターロックスイッチと、抵抗素子と、抵抗短絡素子とを含む。インターロックスイッチは、前記電源と前記コンデンサとの間に設けられ、前記電源の前記ユニットに対する所定の電圧の印加をオン及びオフする。抵抗素子は、前記電源と前記インターロックスイッチとの間に直列に設けられている。抵抗短絡素子は、前記抵抗素子に並列に接続され、前記抵抗素子を短絡可能である。
【００１０】
以下より、抵抗短絡素子がサイリスタであって、開いた状態にある電気機器のカバー部材が閉じられる際に、カバー部材の動作に連動してインターロックスイッチがオンする場合を例にとる。インターロックスイッチがオンする瞬間に電源から各コンデンサに流れる突入電流は、抵抗素子に流れる。尚、この突入電流はこの抵抗素子のインピーダンスにより抑制されている。その後、インターロックスイッチ後段の電圧によりサイリスタがオンし、電源と抵抗素子との間はサイリスタによりバイパスされる。これにより、定格電力の小さい小型の抵抗素子を用いて電源からの電力を損失が軽減された状態でユニットに供給できると共に、電源内の絶縁トランス後段のいわゆる２次側における突入電流を、突入電流対策を行わない場合に比して抑えることができる。従って、突入電流が起因して生じる急峻な電圧降下等を抑制することができる。
【００１１】
発明２は、前記発明１において、前記抵抗短絡素子はサイリスタであって、前記インターロックスイッチがオンすると、前記サイリスタが前記抵抗素子を短絡させるように前記サイリスタを制御する制御手段を更に含む突入電流抑制装置を提供する。
【００１２】
発明３は、前記発明１または２において、前記抵抗短絡素子の下流側の電圧を前記電源にフィードバックするためのフィードバック配線を更に含み、前記電源は、前記フィードバック配線を通じてフィードバックされた電圧に基づいて、前記所定の電圧を調整して出力する突入電流抑制装置を提供する。
【００１３】
サイリスタがオンすることによりサイリスタのオン電圧が発生し、ユニットには、電源からの電圧がオン電圧分降下した電圧が与えられる。しかし、この装置は、オン電圧分降下した電源からの電圧、即ちサイリスタの下流側における電圧を電源にフィードバックする。電源は、このフィードバックされた電圧に基づいて例えばＰＷＭ制御を行い、サイリスタの下流部分の電圧が所定の電圧となるように調節する。これにより、ユニットには、所定の電圧が印加される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の突入電流抑制装置によると、小型かつ低コストで、２次側の突入電流を抑制することができる。従って、各ユニットに供給される電圧の電圧降下やユニットが誤動作する現象を防止することができる。また、電圧降下を防止できるため、安定した電圧を各ユニットに供給するためのコンデンサには小容量のものを用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
＜実施形態＞
（１）画像形成装置の構成
図１は、本実施形態に係る突入電流抑制装置が採用された画像形成装置１０１の外観図である。この画像形成装置１０１は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置及びスキャナ装置としての機能を併せ持つ複合機の機種である。図１の画像形成装置１０１は、原稿カバー１０２、カバー部材１０３、本体部１０４及び給紙カセット１０５を含む。
【００１６】
原稿カバー１０２は、原稿カバー１０２と対向する本体部１０４の部分に設けられた原稿載置台（図示せず）に載置された原稿を押さえるためのものであって、原稿載置台に対し開閉自在に本体部１０４に装着されている。
【００１７】
カバー部材１０３は、本体部１０４の前部に、本体部１０４に対しカバー部材１０３の端部１０３ａを回動軸として回動可能に装着されており、本体部１０４の内部を露出させる開姿勢と、本体部１０４の内部を外部から隔てる閉姿勢とを採り得る。
【００１８】
また、カバー部材１０３には、突出部材１３１が設けられている。より具体的には、突出部材１３１は、図２に示すように、カバー部材１０３に対し本体部１０４の内部の方向に突出しており、カバー部材１０３が閉姿勢を採る場合にインターロックスイッチ３（後述）の位置に対応するように、カバー部材１０３に設けられている。
【００１９】
本体部１０４は、図３に示すように、ユニット１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ、コンデンサ１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ、電源部１４３及び突入電流抑制装置１を含む。
【００２０】
ユニット１４１ａ〜１４１ｃは、電源部１４３からの所定の電圧が電源配線２（後述）を通じて供給されるものであって、例えば他の端末と通信を行う通信部や画像を用紙に印刷する画像形成部等である。
【００２１】
コンデンサ１４２ａ〜１４２ｃは、電源部１４３から各ユニット１４１ａ〜１４１ｃに供給される所定の電圧を安定させるためのものであって、各ユニット１４１ａ〜１４１ｃ付近に、かつ電源配線２の分岐配線２ａ，２ｂ，２ｃ（後述）それぞれに並列に接続されている。コンデンサ１４２ａ〜１４２ｃの種類としては、図３に示すように、例えば電解コンデンサが挙げられる。
【００２２】
電源部１４３は、主に整流平滑部１４４、ＳＷ制御部１４５及びトランス１４６を含み、各ユニット１４１ａ〜１４１ｃに供給するための所定の電圧を生成する。整流平滑部１４４は、例えば画像形成装置１０１外部から供給された交流電圧を整流及び平滑する。ＳＷ制御部１４５は、整流平滑部１４４により整流及び平滑された後の電圧をフィードバック配線７（後述）を通じて入力された電圧に基づいてＰＷＭ制御した後、高周波数でスイッチングする。トランス１４６は、ＳＷ制御部１４５でスイッチングされた電圧を降圧及び絶縁する。
【００２３】
突入電流抑制装置１は、電源部１４３により生成された所定の電圧が電源配線２を通じて各ユニット１４１ａ〜１４１ｃに供給開始された瞬間に、各コンデンサ１４２ａ〜１４２ｃに流れる突入電流を抑制するための装置であって、電源部１４３の後段に設けられている。突入電流抑制装置１については、後述する。
【００２４】
給紙カセット１０５は、用紙を収納可能であって、図１に示すように本体部１０４の下部に２段設けられている。
【００２５】
（２）突入電流抑制装置の構成
次に、突入電流抑制装置１の構成について説明する。突入電流抑制装置１は、図３に示すように、電源配線２、インターロックスイッチ３、抵抗素子４、サイリスタ５、サイリスタ駆動部６（制御手段に相当）及びフィードバック配線７を含む。
【００２６】
電源配線２は、電源部１４３が生成した所定の電圧を各ユニット１４１ａ〜１４１ｃに供給するためのものであって、電源部１４３と各ユニット１４１ａ〜１４１ｃとの間を接続している。具体的には、電源部１４３との接続側からのびた１本の電源配線２は、分岐点Ａで分岐して分岐配線２ａ〜２ｃとなり、各ユニット１４１ａ〜１４１ｃに接続されている。
【００２７】
インターロックスイッチ３は、電源配線２の途中であって電源部１４３と電源配線２の分岐点Ａとの間に設けられ、カバー部材１０３の採り得る姿勢の変化に連動してオン及びオフする。具体的には、インターロックスイッチ３は、電源部１４３の各ユニット１４１ａ〜１４１ｃに対する所定の電圧の印加をオン及びオフする。尚、インターロックスイッチ３の種類としては、例えばアクチュエータ及びソレノイドで構成される電磁ロック式やセンサでマグネットの磁場を検知するとオンするマグネット式、直接押下されることでオンする押下式等が挙げられるが、本実施形態では、押下式のインターロックスイッチを用いた場合を例に取る。即ち、本実施形態では、カバー部材１０３が開いた状態から閉じる状態となると、カバー部材１０３の突出部材１３１はインターロックスイッチ３を押下する。これにより、押下されたインターロックスイッチ３はオンし、各ユニット１４１ａ〜１４１ｃには電源部１４３からの所定の電圧が供給される。
【００２８】
抵抗素子４は、電源配線２の途中であって、かつ電源部１４３とインターロックスイッチ３との間に直列に設けられている。
【００２９】
サイリスタ５は、抵抗素子４に並列に接続されており、抵抗素子４を短絡することが可能となっている。
【００３０】
サイリスタ駆動部６は、インターロックスイッチ３がオンした瞬間、サイリスタ５がオンして抵抗素子４を短絡させるようにサイリスタ５を制御するためのものであって、インターロックスイッチ３の下流側における電源配線２上の接続点Ｂからの電圧を利用してサイリスタを駆動させる。
【００３１】
フィードバック配線７は、サイリスタ５の下流側の電圧を電源部１４３内のＳＷ制御部１４５にフィードバックさせるためのものであって、電源配線２のうち、抵抗素子４及びサイリスタ５とインターロックスイッチ３との間の接続点ＣとＳＷ制御部１４５とを接続している。
【００３２】
（３）突入電流抑制装置の動作
次に、突入電流抑制装置１の動作について説明する。
【００３３】
先ず、画像形成装置１０１には既に電源が投入されており、図２に示すように画像形成装置１０１のカバー部材１０３が開いた状態であるとする。この場合、電源部１４３は所定の電圧を生成しているが、突出部材１３１はインターロックスイッチ３と離れているため、インターロックスイッチ３はオフしている。そのため、各ユニット１４１ａ〜１４１ｃは電源部１４３からの所定の電圧が供給されていない状態にある。このような状態の画像形成装置１０１において、ユーザは、カバー部材１０３をカバー部材１０３の端部１０３ａを回動軸として矢印Ａの方向に回動させるとする。
【００３４】
すると、インターロックスイッチ３はカバー部材１０３の突出部材１３１により押下され、オンする。この瞬間、電源部１４３からの所定の電圧は電源配線２に印加される。サイリスタ駆動部６は、電源配線２の接続点Ｂに所定の電圧が印加されたのに伴い、サイリスタ５のゲート端子に例えば電流を流すなどしてサイリスタ５をオンさせる。
【００３５】
このとき、各コンデンサ１４２ａ〜１４２ｃには、電源部１４３から電源配線２及びこれの分岐配線２ａ〜２ｃを経て突入電流が流れるが、この突入電流は、インターロックスイッチ３がオンした瞬間は抵抗素子４のインピーダンスにより抑制される。そして、サイリスタ駆動部６によりサイリスタ５がオンした後は、突入電流は抵抗素子４よりもインピーダンスの低いサイリスタ５側に流れる。これにより、抵抗素子４に突入電流が流れる期間は、インターロックスイッチ３がオンしてからサイリスタ５がオンするまでの短い間となる。そのため、抵抗素子４による電力損失は、突入電流抑制装置１が設けられていない場合に比して小さくなる。
【００３６】
一方、オンしたサイリスタ５には、各コンデンサ１４２ａ〜１４２ｃに突入電流が流れた後、更に電流が連続して流れるため、いわゆるオン電圧が発生する。そのため、電源部１４３から出力された所定の電圧はサイリスタ５のオン電圧分降下してしまう。
【００３７】
しかし、このオン電圧分降下した電圧は電源配線２上の接続点Ｃからフィードバック配線７を通じて電源部１４３のＳＷ制御部１４５にフィードバックされる。電源部１４３のＳＷ制御部１４５は、このフィードバックされた電圧に基づいて電源部１４３が出力する所定の電圧を調整する。例えば、ＳＷ制御部１４５は、フィードバックされた電圧の値が所定の電圧値未満であることから、電源部１４３の出力する電圧の値を所定値からサイリスタ５のオン電圧分高くなるように、ＰＷＭ制御を行う。これにより、電源部１４３からは所定の電圧の値からサイリスタ５のオン電圧分だけ高い電圧が出力されるが、この電圧はサイリスタ５を通じてオン電圧分降下するため、各ユニット１４１ａ〜１４１ｃには所定の値を有する電圧が供給されるようになる。
【００３８】
尚、この所定の値を有する電圧は、再度電源配線２上の接続点Ｃからフィードバック配線７を通じて電源部１４３のＳＷ制御部１４５に供給される。しかし、この電圧は所定値未満ではないため、ＳＷ制御部１４５は現在行っている制御を維持する。
【００３９】
（４）効果
この突入電流抑制装置１によると、インターロックスイッチ３がオンする瞬間に電源部１４３から各コンデンサ１４２ａ〜１４２ｃに流れる突入電流は、抵抗素子４のインピーダンスにより抑制される。そして、サイリスタ５がインターロックスイッチ３の下流側の電圧に基づいてオンした後は、抵抗素子４よりもインピーダンスの低いサイリスタ５に電流が流れるようになる。このことから、抵抗素子４に電流が流れる期間は、インターロックスイッチ３がオンしてからサイリスタ５がオンするまでの間であるため、抵抗素子４での電力損失は小さくなる。これにより、抵抗素子４には定格電力の小さい小型の素子を用いることができると共に、電源部１４３外部のいわゆる２次側における突入電流の総量を、突入電流対策を行わない場合に比して抑えることができる。従って、突入電流に起因して生じる急峻な電圧降下等を抑制することができる他、インターロックスイッチには定格電流の低い小型のものを用いることができる。また、電圧降下が抑制されることから、各コンデンサ１４２ａ〜１４２ｃには小容量のものを用いることができる。
【００４０】
更に、この突入電流抑制装置１は、サイリスタ５のオン電圧分降下した電圧を電源部１４３にフィードバックする。電源部１４３は、このフィードバックされた電圧に基づいて例えばＰＷＭ制御を行い、サイリスタ５の下流側の電圧が所定の電圧となるように調節するこれにより、各ユニット１４１ａ〜１４１ｃには所定の電圧が印加される。
【００４１】
＜その他の実施形態＞
（ａ）上記実施形態では、押下式のインターロックスイッチを用いた場合について記載したが、電磁ロック式やマグネット式等の他の方式のインターロックスイッチを用いてもよい。
【００４２】
（ｂ）上記実施形態では、画像形成装置の本体部の前部におけるカバー部材を例に取り説明したが、これに限定されない。例えば本体部の側部におけるカバー部材においても、本発明を適用することができる。
【００４３】
（ｃ）上記実施形態では、抵抗素子を短絡する素子としてサイリスタを用いた場合について記載したが、抵抗素子を短絡する素子はサイリスタに限定されない。抵抗素子を短絡する素子としては、サイリスタ以外にはダイオード等が挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る突入電流抑制装置は、複写機、プリンタ及びファクシミリ装置の各機種や、これらの機能に更にスキャナ機能を併せ持つ複合機の画像形成装置の他、フィニッシャー等の電気機器に採用することができる。即ち、本発明の突入電流抑制装置は、本体内部を覆うカバー部材を備えていると共に、ユーザの安全性を確保するためにインターロックスイッチが設けられた電気機器であれば、どのような電気機器にも採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施形態に係る突入電流抑制装置が採用された画像形成装置の外観図。
【図２】画像形成装置を上から見た図。
【図３】突入電流抑制装置の構成と、突入電流抑制装置の周辺の機能部との接続を示した図。
【符号の説明】
【００４６】
１  突入電流抑制装置
２  電源配線
３  インターロックスイッチ
４  抵抗素子
５  サイリスタ
６  サイリスタ駆動部
７  フィードバック配線
１４１ａ〜１４１ｃ  ユニット
１４２ａ〜１４２ｃ  コンデンサ
１４３  電源部
【図１】
2008054460.tif 000003
【図２】
2008054460.tif 000004
【図３】
2008054460.tif 000005