JP2003324843A - 電源供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 省エネルギー待機モードから通常の待機モー
ドへの移行時の突入電流を抑制できる電源供給装置を提
供する。 【解決手段】 電流の供給により動作を行う負荷回路４
に対して電流を供給する電流供給源３１と、電流供給源
３１と負荷回路４の間に電流の通電制御を行う電源スイ
ッチ部３２を設けた電源供給装置３において、電源スイ
ッチ部３２が、開閉素子３２１と、開閉素子３２１に並
列に接続されたスイッチング素子３２３を備え、開閉素
子３２１の動作を制御する開閉素子制御部３１と、スイ
ッチング素子３２３の動作を制御するスイッチング素子
制御部３２とを有する供給電力制御部３３と、負荷回路
４の端子電圧を検出する電圧検出部３４とを備え、負荷
回路への電源供給に先だってスイッチング素子を導通さ
せるよう制御し、負荷回路の端子電圧が供給電源の電圧
とほぼ同等となった時点で開閉素子を閉路する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電源供給装置であ
る入力電源と電源が供給される装置内部の回路（負荷回
路）との間に設けられる、接点（スイッチ）における突
入電流による影響を抑えるための突入電流防止手段を備
えた電源供給回路に関する。

【０００２】

【従来技術】電子写真プロセスを搭載した複写機などの
画像形成装置においては、記録用紙上に再現されたトナ
ー像を定着させるために加熱定着装置が搭載されてい
る。この加熱定着装置は通常、ヒータ等の熱源が内蔵さ
れており、このヒータに電流を通電させて定着温度が所
定の温度となるように通電制御を行っている。

【０００３】図７を用いて、電源供給回路を備えたデジ
タル複写機本体およびオプションの構成を説明する。デ
ジタル複写機１は、自動原稿搬送装置１１２と、原稿読
取部１１０と、画像形成部２１０と、定着ユニット２１
７と、搬送手段２５０と、両面ユニット２５５と、後処
理装置２６０と、多段給紙部２７０とを有して構成され
る。

【０００４】デジタル複写機１の上面の透明ガラスから
なる原稿台１１１上には、自動原稿搬送装置１１２（周
辺機器）が備えられている。自動原稿搬送装置１１２
は、原稿セットトレイ上にセットされた複数枚の原稿を
１枚ずつ自動的に原稿台１１１上へ給送する装置であ
る。

【０００５】原稿読取部１１０は、原稿台１１１の下部
に配置され、原稿台１１１上に載置された原稿の画像を
走査して読取るもので、第１の走査ユニット１１３、第
２の走査ユニット１１４、光学レンズ１１５と光電変換
素子であるＣＣＤラインセンサ１１６とを有している。
第１の走査ユニット１１３は、原稿面上を露光する露光
ランプユニットと、原稿からの反射光像を所定の方向に
反射させる第１ミラー等から構成されている。第２の走
査ユニット１１４は、第１ミラーから反射されてくる原
稿からの反射光を光電変換素子であるＣＣＤラインセン
サ１１６に導く第２ミラーおよび第３ミラーより構成さ
れている。光学レンズ１１５は、原稿からの反射光をＣ
ＣＤラインセンサ１１６上に結像させるものである。

【０００６】また、原稿読取部１１０は、自動原稿搬送
装置１１２との関連した動作により、自動原稿搬送装置
１１２にて自動搬送される原稿の画像を、所定の露光位
置にて読取るようになっている。

【０００７】この読取部１１０にて読取られた原稿画像
は、画像データとして図示しない画像データ入力部へと
送られ、画像データに対して所定の画像処理が施された
後、画像処理部のメモリに一旦記憶され、出力指示に応
じてメモリ内の画像を読出して画像形成部２１０の光書
込み装置であるレーザ書込みユニット２２７に転送され
る。

【０００８】レーザ書込みユニット２２７は、メモリか
ら読出した画像データ、または外部の装置から転送され
てきた画像データに応じてレーザ光を出射する半導体レ
ーザ光源、レーザ光を等角速度偏向するポリゴンミラ
ー、等角速度で偏向されたレーザ光が感光体ドラム２２
２上において等角速度で偏向されるように補正するｆ−
θレンズなどをから構成されている。なお、本実施例で
は、書込み装置としてレーザ書込みユニットを用いてい
るが、ＬＥＤやＥＬ等の発光素子アレイを用いた固体走
査型の光書込みヘッドユニットを用いてもよい。

【０００９】画像形成部２１０にはその他、感光体ドラ
ム２２２の周囲に、感光体ドラム２２２を所定の電位に
帯電させる帯電器２２３、感光体ドラム２２２上に形成
された静電潜像にトナーを供給して顕像化する現像器２
２４、感光体ドラム２２２表面に形成されたトナー像を
記録紙に転写する転写器（転写チャージャ等）２２５、
余分なトナーを回収するクリーニング器２２６、除電器
（除電チャージャ等）２２９を備えている。

【００１０】画像形成部２１０で、画像が転写された記
録紙はその後、熱源を有する定着ユニット２１７に送ら
れ画像が記録紙に定着される。

【００１１】画像形成部２１０の排出側には、上記定着
ユニット２１７の他に、記録紙の裏面に再度画像を形成
するために記録紙の前後を反転させるスイッチバック路
２２１、画像が形成された記録紙に対してステープル処
理等を行うとともに昇降トレイ２６１を有する後処理装
置２６０を備えている。定着ユニット２１７にてトナー
像が定着された記録紙は、必要に応じてスイッチバック
路２２１を経て排紙ローラ２１９にて後処理装置２６０
（周辺機器）へと導かれ、ここで所定の後処理が施され
た後、排出される。

【００１２】給紙部は、上記画像形成部２１０の下方に
配設されており、本体に備えられた手差トレイ２５４，
両面ユニット２５５，用紙トレイ２５１、多段給紙部２
７０（周辺機器）に備えられた給紙トレイ２５２，２５
３で構成されている。また、これらトレイ２５１，２５
２，２５３，２５４から給紙した用紙を画像形成部２１
０における転写器が配置された転写位置へと搬送する搬
送手段２５０を備えている。両面ユニット２５５は、記
録紙を反転させるスイッチバック路２２１に通じてお
り、記録紙の両面に画像形成を行う時に用いられる。な
お両面ユニット２５５は通常の用紙カセットと交換可能
な構成となっており、両面ユニット２５５を通常の用紙
カセットに置き換えた構成とすることも可能となってい
る。

【００１３】以上が画像記録部（プリンタ部）を基本と
して、その周辺機器として複数の機器を組み合わせた画
像形成システムの説明である。しかし、ここに記載され
ていない、ソーター、ステープルフィニッシャなどの後
処理装置、両面原稿に対応した自動原稿送り装置、その
他（３段、４段など）の多段給紙ユニット、大容量給紙
ユニット、外部機器との画像通信を可能とする画像通信
ユニットなどの周辺機器がユニットとして組み合わせ装
着可能となっている。

【００１４】このような、デジタル複写機１は、原稿読
取部１１０と、画像形成部２１０と、定着ユニット２１
７と、搬送手段２５０とを基本構成とする本体として構
成し、ユーザの要望によって、自動原稿搬送装置１１
２、両面ユニット２５５、後処理装置２６０、多段給紙
部２７０などを周辺機器（オプション）として追加する
ようにしている。

【００１５】このようなデジタル複写機においては、機
器本体や周辺機器が動作している動作モードと、機器本
体のみ即動作可能なにある待機モードと、定着装置など
大きな負荷回路への待機電力の供給を停止する省エネル
ギー待機（省エネルギー待機：節電）モードを備えてい
る。

【００１６】この装置が一定期間使用されずに待機して
いる場合は、自動的に消費電力を抑制して省エネルギー
待機（低消費電力）モードに移行するように構成されて
いる。

【００１７】さらに、最近の複写機では、通常の待機モ
ードから省エネルギー待機モードに移行する際に、制御
部のＣＰＵによりＣＰＵ自体が休止状態に入り、通常の
待機モードへの回復に必要な一部の回路のみを動作させ
ることで、さらなる低消費電力化を図っている。

【００１８】消費電力を抑制するために、特開２００１
‐２８２０５９号公報に提案される電源回路は、通常の
コピー／待機動作を行うための通常動作モードと、消費
電力を低下させて電源投入指示を待つ省エネルギー待機
モードとを含む複数の動作モードを有する装置の電源回
路であって、通常のコピーモードおよび待機動作モード
で装置の各部に電力を供給する主電源回路と、省エネル
ギー待機モード時に最小限の電力を装置に供給する副電
源回路とを備え、主電源回路をＯＮ／ＯＦＦする切替手
段を設け、省エネルギー待機モード時において主電源回
路をＯＦＦにする電源回路が提案されている。

【００１９】しかし、この環境下で省エネルギー待機モ
ードから通常の待機モードへと復帰させる際に、負荷に
対して電源回路スイッチがＯＮされ電流の供給が始まる
と、電源回路スイッチがＯＮした瞬間に負荷のコンデン
サー容量によって過電流（突入電流）が生じ、この過電
流が回路スイッチの接点に対してかなりのダメージを与
え、接点（スイッチ）の劣化が進む。さらに、この劣化
が進むと接点（スイッチ）の破損／溶着につながるおそ
れがある。

【００２０】そこで、特開平１０‐２４３５５５号公報
などには、電源回路から負荷回路に対して電流が段階的
に供給されるように考慮した過電流防止回路が考えられ
ている。この公報に提案されている過電流防止回路は、
入力電源（電池）と内部回路（負荷回路）の間に複数の
電流制限抵抗を設け、該電流制限抵抗に並列に接続され
たスイッチ素子を制御して、抵抗値を段階的に変化させ
て内部回路への突入電流の発生を防止している。

【００２１】また、特開２０００‐２５３５７０号公報
には、モータへの通電を行うリレー接点と並列にＦＥＴ
で構成されるチャージポンプ回路を備え、モータに通電
する電流量を制御することにより、モータに加わる突入
電流の防止回路を用いた電気自動車が提案されている。

【００２２】一方、最近の複写機は、デジタル化や複合
化が進み、コピー機能以外に、プリンタ機能、ネットワ
ークプリンタ機能、ファックス機能、インターネットフ
ァックス機能、ネットワークスキャナ機能などさまざま
な機能が盛り込まれた多機能のマルチファンクションモ
デルとした装置が市場に投入されている。マルチファン
クションモデルの登場により、さまざまな市場（ユー
ザ）の要望に対応できるようになり、設置先における使
用環境に応じた必要なユニットを組み合わせてシステム
を構成できるようにもなっている。

【００２３】そのために、このような組み合わせが多様
なシステムで装置を構成すると、電源側には、それぞれ
のユニットに対応できるよう、電源容量に余裕をもって
設定することが要求される。さらに、複数の電源ユニッ
トを装着して、装置の動作モードによって電源を切り分
け、動作モードに応じた電力を供給することが行われて
いる。このように、複数の電源ユニットを搭載すること
は、当然コストアップの要因となり、かつ装置が大型化
することを避けられない。

【００２４】また、このような多くの周辺機器が付加さ
れた環境の中で装置電源の節電を行うとなると、動作モ
ード毎に負荷の大きさも変化することとなり、電源投入
時の突入電流も変化することとなる。

【００２５】このような状況を考慮して従来の技術をそ
れぞれ確認すると、特開平１０‐２４３５５５号公報の
技術は、複数の抵抗により段階的に負荷回路に対する突
入電流を防止するものではあるが、オプションの装着な
ど負荷変動が生じた場合には、その都度、回路を変更す
る必要があり、負荷容量の変化に対しては何ら考慮がな
されていない。また、特開２０００‐２５３５７号にお
いても、負荷容量の変化に応じて、スイッチング素子に
対する制御を可変とする点については示唆されていな
い。さらに、この技術は、電気自動車に関するものであ
って電気自動車という負荷単体に電源を供給する回路で
あって、本発明のような複数のユニットの組み合わせか
らなる装置構成に対する電源装置でもない。

【００２６】最近の画像形成装置は、多彩な機能、オプ
ション機器（周辺機器）を備え便利なシステムとして提
案されている一方で、省エネルギーを考慮した電源シス
テムとなると、多彩な周辺機器を考慮した電源システム
とする必要がある。

【００２７】熱源（特に定着装置）を有する電子写真複
写機などの画像形成装置においては、コピーなどを行う
動作モードと、通常時の待機モード、長時間画像形成が
行われない状態で低消費電力に移行する省エネルギー待
機モード、更には消費電力を限りなく零に近づける為の
スリープモードを備えている。

【００２８】この省エネルギーモードにおいては、省エ
ネルギーの観点から電力の消費を極力抑えるような構成
が取り入れられ、例えば動作モード時の電源装置とは別
に省エネルギーモード用の電源装置を備え、省エネルギ
ーモード時の低消費電力を実現した製品が実用化されて
いる。

【００２９】しかしながら、このように動作モード用の
電源装置と、省エネルギーモードの電源装置を個別に備
えるとなると、コストアップや装置が大型化すると言う
問題があった。

【００３０】図８のブロック図を用いて、従来の複写機
本体の回路構成を説明する。複写機の回路３は、メイン
電源ユニット３１、コントロール基板３５、サブ電源ユ
ニット３７、負荷回路４−１、４−２、４−３…４−ｎ
から構成される。

【００３１】メイン電源ユニット３１は、本体動作用の
電源ユニットである。コントロール基板３５は、本体コ
ピー動作制御用の回路を搭載した基板である。サブ電源
ユニット３７は、省エネルギー待機モードに移行した時
に必要最小限の電源を出力させている電源ユニットであ
る。負荷回路４−１、４−２、４−３…４−ｎは、いず
れも複写機本体に装着されるオプション機器におけるモ
ータなどの負荷であり、ユーザの要望に合わせてオプシ
ョンを組み合わせてシステムを構成するので、色々な組
み合わせとなる。そのために負荷装置としても様々であ
る。

【００３２】メイン電源ユニット３１は、通常のコピー
動作時および待機時に出力される電源を有しており、本
体制御用の電源、オプション装置の駆動用電源を供給し
ている。また、サブ電源ユニット３７は、省エネルギー
待機モードに移行した時に出力される電源を有してお
り、省エネルギー時に駆動される必要最小限の負荷に電
源を供給している。

【００３３】従来はこのように、複写機の動作が複数パ
ターンあることから、省エネルギーの観点からも必要最
小限の消費電力で制御を行うために、構成は多少異なる
ものの複数の電源ユニットを使い分けて必要最小限の電
力を供給しながら待機消費電力を抑えていた。そのため
に、負荷の電力に合わせて電源ユニットの数が増え、結
果として製品のコストアップ、電源ユニットの大型化、
その結果として複写機本体の大型化、重量アップ、輸送
コストのアップなどが、解決すべき課題として存在す
る。

【００３４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の問題
点に着目し、複数の負荷を有する電源供給装置におい
て、省エネルギー待機モードから通常の待機モードへの
移行時の突入電流を抑制することができ、省エネルギー
待機モードなど低消費電力モードと通常の動作モードな
どの大消費電力モードの二つのモードに１つの電源回路
で対応できる電源供給装置を提供することを課題とす
る。

【００３５】すなわち、本発明は、オプション装着等の
２次側の負荷回路の増設などによる電流容量やコンデン
サー容量の変化に応じて省エネルギー待機モードから動
作モードまたは待機モードへの移行時の突入電流の発生
を抑制し、リレー接点などで構成される開閉素子の接点
に対するダメージを低減した電源供給装置を提供するこ
とを課題とする。

【００３６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、電流の供給により動作を行う負荷回路に
対して電流を供給する電流供給源と、該電流供給源と前
記負荷回路の間に電流の通電制御を行うリレー接点など
の開閉素子を備えた電源供給装置において、開閉素子と
並列にＦＥＴ（電界効果トランジスタ）などのスイッチ
ング素子を備えるとともに、スイッチング素子をデュー
ティ制御するようにした。

【００３７】このスイッチング素子のデューティ制御
は、負荷回路の負荷容量の変化に応じてスイッチング素
子のＯＮデューティ比を調整する制御であり、負荷回路
における電位が安定してきた頃に、当初のパルス幅より
も広いパルス幅の信号を供給する。さらに、スイッチン
グ素子は、開閉素子を閉とする負荷回路への電力供給開
始時においても所定の期間導通動作させるようにした。

【００３８】上記課題を解決するために、本発明は、電
流の供給により動作を行う負荷回路に対して電流を供給
する電流供給源と、該電流供給源と前記負荷回路の間に
電流の通電制御を行う電源スイッチ部を設けた電源供給
装置において、前記電源スイッチ部がリレー接点などの
開閉素子と該開閉素子に並列に接続されたＦＥＴなどの
スイッチング素子を備えるとともに、開閉素子の動作を
制御する開閉素子制御部と、スイッチング素子の動作を
制御するスイッチング素子制御部とを有する供給電力制
御部と、負荷回路の端子電圧を検出する電圧検出部とを
備え、前記負荷回路への電源供給に先だってスイッチン
グ素子を導通させるよう制御し、負荷回路の端子電圧が
供給電源の電圧とほぼ同等となった時点で開閉素子を閉
路するようにした。

【００３９】

【発明の実施の形態】本発明は、情報処理機器などの省
エネルギー要請に寄与するもので、例えば、通常のコピ
ー動作、待機動作、更には一定の時間にオペレータによ
る操作が行われないド場合に移行する省エネルギー待機
モードなどを有する複写機において、省エネルギー待機
モーから負荷回路に電源を供給するときの電源回路の制
御に特徴を有している。

【００４０】本発明にかかる電源供給装置の機能構成
を、図１を用いて説明する。本発明にかかる電源供給装
置(省エネルギー電源回路)３は、メイン電源ユニット３
１と、電源スイッチ部３２と、供給電力制御部３３と、
電圧検出部３４とを有して構成される。電源スイッチ部
３２の出力は、機器本体や周辺機器の負荷回路４−１〜
４−ｎに供給される。

【００４１】メイン電源ユニット３１は、機器本体や周
辺機器に電力を供給する通常の電源ユニットとして構成
され、少なくとも機器本体および機器本体と同時に動作
する全ての周辺機器の負荷に電力を供給できる能力を有
している。このメイン電源ユニット３１を単位ユニット
として構成し、周辺機器の増設に併せて単位ユニットを
増設して一つの電源ユニットとして構成してもよい。

【００４２】電源スイッチ部３２は、各負荷への電力供
給路を開閉するスイッチ手段であり、例えばリレーの接
点からなる開閉素子３２１とこれに並列に接続された例
えばＦＥＴ(電界効果トランジスタ)からなるスイッチン
グ素子３２３とからなるスイッチ手段３２０が、各負荷
回路４−１〜４−ｎに対応して複数個並列に設置されて
構成されている。

【００４３】供給電力制御部３３は、負荷起動指令に基
づいてスイッチ手段３２０を構成する開閉素子３２１と
スイッチング素子３２３の動作を制御する手段である。
供給電力制御部３３は、開閉素子制御部３３１と、スイ
ッチング素子制御部３３２と、負荷起動制御部３３３
と、負荷容量設定記憶部３３４とを有している。

【００４４】開閉素子制御部３３１は、負荷起動制御部
３３３からの起動指令によって指定された負荷回路４−
１〜４−ｎの端子電圧が所定の電圧に上昇したことを条
件にして、対応する開閉素子３２１―１〜３２１−ｎを
閉路させるように制御する手段である。

【００４５】スイッチング素子制御部３３２は、パルス
幅を変更可能なパルス発生機能を有しており、負荷起動
制御部３３３からの起動指令によって指定された負荷回
路４−１〜４−ｎに対応するスイッチ素子３２３―１〜
３２３−ｎを所定のパルス幅でオン動作させるように制
御するとともに、負荷回路４−１〜４−ｎの端子電圧が
所定の電圧に上昇すると大きなパルス幅でオン動作する
ように制御する手段である。スイッチング素子制御部３
３２は、負荷容量設定記憶部３３４に設定された各負荷
の容量に対応して前記パルス幅を設定する。

【００４６】開閉素子制御部３３１とスイッチング素子
制御部３３２は、スイッチング素子３２１がオン動作し
ているときに開閉素子３２１が閉路するように動作す
る。

【００４７】負荷起動制御部３３３は、装置の起動時に
所定の負荷を起動させる負荷起動指令を発生するととも
に、省エネルギー待機モードにあるときに装置の機能を
使用する指令があったときに所定のスイッチ手段３２０
−１〜３２０−ｎを動作させる負荷起動指令を出力す
る。

【００４８】負荷容量設定記憶部３３４は、各負荷回路
４−１〜４−ｎの容量を記憶する手段であり、機器本体
の負荷は製造時に、周辺機器の負荷は増設時に設定され
る。

【００４９】電圧検出部３４は、電源スイッチ部３２の
スイッチ手段３２０の出力電圧、すなわち負荷回路４−
１〜４−ｎを構成する容量の端子電圧を検出する手段で
ある。

【００５０】図２のブロック図を用いて、本発明におけ
る省エネルギー電源回路のハードウエア構成を説明す
る。本発明の省エネルギー電源回路３は、メイン電源ユ
ニット３１と、コントロール基板３５と、電源駆動制御
基板３６と、負荷回路４−１，４−２，４−３，４−ｎ
を有して構成される。本発明の省エネルギー電源回路３
が、図８に示した従来の電源回路と異なる点は、コント
ロール基板３５が前記電力供給制御部３３を搭載してい
る点と、サブ電源ユニット３７に変えて前記電源スイッ
チ部３２と電圧検出部３４を搭載した電源駆動制御基板
３６を設けている点である。この電源駆動制御基板３６
の中の電源スイッチ部３２を詳細な回路図として表した
ものが図３さらには図５である。

【００５１】まず、図３を用いて本発明における省エネ
ルギー電源回路３の具体的な構成および基本的な動作に
ついて説明する。電源駆動制御基板３６に搭載される電
源スイッチ部３２は、複数(この例では２個)のスイッチ
手段３２０−１，３２０−２を有している。スイッチ手
段３２０は、それぞれリレー接点である開閉素子３２１
と、リレー巻線３２２と、リレー駆動トランジスタ３２
５とを有している。通常コピー動作時および待機時に
は、リレー駆動信号を“Ｈ”にしてリレー駆動トランジ
スタ３２５をオン動作させてリレー巻線３２２へ電力を
供給し、リレー接点３２１を“ＯＮ”させて負荷回路４
にメイン電源ユニット３１からの電源供給を行い、シス
テムを構成する各部が動作可能な電力環境を提供してい
る。

【００５２】一方、省エネルギー待機モード時の制御と
しては、リレー駆動信号を“Ｌ”にすることによって、
リレー接点３２１を選択的に“ＯＦＦ”することにより
メイン電源ユニット３１からの電力供給を遮断して、シ
ステムとして必要最小限の負荷に選択的に電源を供給さ
せている。

【００５３】操作パネル表示ユニット３３５は、オペレ
ータに対してシステムの状態を報知する表示能力を備え
ると共に、システムに対して動作指示を行うための手段
である。この操作パネル表示ユニット３３５に常時供給
される電源は、リレー接点３２１の前段から取ること
で、常時電源の供給を行っている。そして、コントロー
ル基板３５に搭載された供給電力制御部３３と操作パネ
ル表示ユニット３３５を相互通信可能な環境としておく
ことで、システムの状態表示から、システムに対する新
たな動作の指示を行えるようになっている。

【００５４】以上が、本発明における省エネルギー電源
回路３の基本的な動作説明である。しかし、このような
構成のスイッチ手段３２０を備えたときに問題になって
くる懸念事項としては、リレー接点３２１の後段に接続
されている負荷回路４のコンデンサー容量、配線インピ
ーダンス容量により、リレー接点３２１が閉じた瞬間、
つまりはシステムが省エネルギー待機モード状態から通
常の動作可能な状態復帰したときに、負荷回路４への瞬
間突入電流（突入電流）が大きいため、リレー接点３２
１に与える影響として、接点部分が溶着してしまうこと
が考えられる。そのために、溶着した接点が開放されな
くなり電源が切れないなどの問題が発生し、最悪の場合
は、システムを構成する機器の破壊、事故にも繋がって
いく恐れが十分に考えられる。

【００５５】また、負荷回路４の容量は複写機に装着さ
れる負荷の大小、つまりオプションの装着組み合わせに
より変動があり、さまざまなレベルの電流の突入は必ず
発生してしまう。

【００５６】図４を用いて、突入電流の波形を説明す
る。図４は、突入電流の波形を表しており、縦軸に電流
値、横軸に時間をとってある。図示のように、電源投入
時には、負荷の定格電流の数十倍の突入電流が生じる。
この突入電流は、負荷の変動により波形も変化する。そ
こで、システムを構成する各ユニットの負荷および突入
電流に合わせてリレー接点３２１の電流容量を事前に設
定しておくことも考えられるが、システムとして組み合
わせが可能な周辺機器に合わせて複数の電流容量の異な
るリレー接点を準備しておくことも、電源ユニットのコ
スト、電源ユニットの大きさの面から問題がある。

【００５７】この問題を解決するために、本発明は、電
源駆動制御基板３６に搭載される電源スイッチ部３２
を、図５に図示する構成とした。すなわち、電源スイッ
チ部３２は、負荷に対応したスイッチ手段３２０−１，
３２０−２を有している。各スイッチ手段３２０は、そ
れぞれ、リレー接点である開閉素子３２１と、リレー巻
線３２２と、開閉素子３２１に並列に接続されたスイッ
チング素子(ＦＥＴ)３２３と、ＦＥＴ駆動トランジスタ
３２４と、リレー駆動トランジスタ３２５とを有してい
る。

【００５８】ＦＥＴ駆動トランジスタ３２４は、ＦＥＴ
のゲートと接地の間に接続され、ベースにはスイッチン
グ素子制御部３３２から出力されるＦＥＴ駆動信号が入
力される。リレー駆動トランジスタ３２５は、リレー巻
線３２２と設置との間に接続され、ベースには開閉素子
制御部３３１から出力されるリレー駆動信号が入力され
る。

【００５９】リレー接点３２１が“ＯＮ”する前段にお
いて、負荷回路４のレベルに応じたタイミングでもって
選択的にＦＥＴ３２３を“ＯＮ”させ、負荷回路４のコ
ンデンサーに予め電圧を印加して電荷をプレ充電させて
おくようにする。そして、有る程度の電荷が充電された
段階でリレー接点３２１を“ＯＮ”させることにより、
リレー接点３２１および負荷回路４に対する突入電流を
抑制することができる。さらに、リレー接点３２１を
“ＯＮ”の後、所定のタイミングでもって今度はＦＥＴ
３２３を“ＯＦＦ”させる。

【００６０】このような回路方式および制御を行うこと
で、リレー接点３２１および負荷回路４に対してストレ
スとならない電流を流すことができ、結果として接点ダ
メージ、負荷の駆動開始ダメージが殆ど無くなり、シス
テムを構成する各ユニットにおける動作信頼性も十分に
確保されることとなる。

【００６１】ここで、ＦＥＴ駆動トランジスタ３２４に
供給されるゲート信号をパルス幅制御することでＦＥＴ
３２３の出力（ドレイン端子の出力）の電圧を徐々に上
げていくよう制御する。実際の動作としては、ＦＥＴ駆
動トランジスタ３２４−１、３２４−２に所定のパルス
幅のＦＥＴ駆動信号１，２を送り、ＦＥＴ駆動トランジ
スタ３２４−１、３２４−２のベースをパルス状に“Ｏ
Ｎ／ＯＦＦ”させると、ＦＥＴ３２３−１、３２３−２
のゲートもパルス状に“ＯＮ／ＯＦＦ”する。これによ
りＦＥＴ３２３−１、３２３−２のソース−ドレイン間
も“ＯＮ／ＯＦＦ”され、この間に負荷回路４側の回路
内にある程度の電荷が蓄えられる。そして、スイッチ手
段３２０の出力電圧すなわち負荷回路４の端子電圧が所
定の電圧に達すると、最終的にはデューティ比１００％
で“ＯＮ”させ、ＦＥＴ３２３−１，３２３−２のソー
ス−ドレイン間を“ＯＮ”する。これによって、負荷回
路４側の回路内に電荷が蓄えられ、その後、リレー接点
３２１−１、３２１−２が“ＯＮ”され、負荷回路４−
１，４−２に対する電力の供給がスムーズに行われる。
リレー接点３２１が“ＯＮ”となり、チャタリングなど
が消滅してからＦＥＴ３２３を“ＯＦＦ”にする。

【００６２】この動作によって、リレー接点３２１を突
入電流から保護することができ、ＦＥＴ３２３そのもの
も突入電流によるストレスを回避することが可能とな
る。

【００６３】また、負荷に応じてＦＥＴ駆動トランジス
タ３２４−１、３２４−２に供給されるＦＥＴ駆動信号
（ゲート信号１、２）のパルス幅を制御することができ
るので、さまざまなレベルの電力の供給を必要とする周
辺機器が複数あって、その中の何れかのユニットかを選
択してシステムを構成したとしても、ユニットの装着状
況に応じたＦＥＴ駆動信号（ゲート信号１、２）のパル
ス幅を制御するだけで適切な動作環境を提供することが
可能となる。

【００６４】実際の動作として説明すると、装置に装着
される負荷回路４−１〜４−２（オプション）の大小に
より上記ＦＥＴ駆動信号１、２のパルス幅を制御してデ
ューティ比を変えることで、ＦＥＴ３２３を最適に“Ｏ
Ｎ”制御することが可能になる。

【００６５】図６に以上の説明の、負荷回路４−１，４
−２の組み合わせによるゲート信号のパルス幅制御のデ
ューティ比、および、ＦＥＴ３２３のソース−ドレイン
間における電圧波形の一連の関係を一例として示す。

【００６６】例１：負荷回路４−１単独が接続されてい
る場合 負荷回路４−１を動作させるよりも事前に、ＦＥＴ駆動
トランジスタ３２４に対してパルス信号（ＦＥＴ駆動信
号Ａ）を供給する。このときＦＥＴ駆動トランジスタ３
２４に供給されるＦＥＴ駆動信号Ａは、負荷回路４−１
単独の容量に合わせて供給される。負荷回路４−１の容
量が小さい場合には、事前に供給されるＦＥＴ駆動信号
Ａのデューティ比（ＯＮ時間／ＯＮ時間＋ＯＦＦ時間）
０．５のパルス周期は比較的小さい（周期Ｔ１）状態か
ら比較的大きい（周期Ｔ２）へと可変制御される。これ
により、負荷側４−１のコンデンサへの突入電流は小さ
な段階から徐々に大きくなり、電流の増加につれて負荷
回路４−１のコンデンサに徐々に電荷が蓄積される。負
荷回路４−１のコンデンサのＡ点における電位の変化を
Ａポイント電位として図示する。そして、Ａポイント電
位が電源側からの供給電位レベルＶＢと同等となる頃に
は、ＦＥＴ駆動トランジスタ３２４に供給される信号の
デュティー比が最初の頃よりも大きなパルス信号を供給
してＡポイントにおける電位を安定させることも可能で
ある。

【００６７】負荷回路４−１のＡポイントの電圧が供給
電位レベルＶＢと同等となった状態で、負荷回路４−１
を動作させるためにリレー接点３２１を閉とするリレー
駆動信号がリレー駆動トランジスタ３２２のベースに供
給される。このとき、リレー接点３２１の“ＯＮ”状態
がチャタリングなどによって最初（一瞬）不安定になる
ので、ＦＥＴ３２３が“ＯＦＦで”あれば、あわせてＦ
ＥＴ３２３を“ＯＮ”させる。また、ＦＥＴ３２３が
“ＯＮ”されていれば引き続きＦＥＴ３２３を“ＯＮ”
させておく。これにより、リレー接点３２１のチャタリ
ングなどの影響を受けることなく負荷回路４−１に対し
て安定した電源を供給することが可能となる。

【００６８】例２：負荷回路４−１と負荷回路４−２が
接続されている場合 負荷回路４−１単独の場合と同様に、負荷回路４−１お
よび負荷回路４−２を動作させるよりも事前にＦＥＴ駆
動トランジスタ３２４に対してパルス状のＦＥＴ駆動信
号Ｂを供給する。このときＦＥＴ駆動トランジスタ３２
４に供給されるＦＥＴ駆動信号Ｂのパルス幅は、負荷回
路４−１と負荷回路４−２の負荷容量に合わせて供給さ
れるので、単独の場合よりも比較的幅が広い状態のパル
ス信号が段階的に供給される。これにより、負荷回路４
−１，４−２側のコンデンサに徐々に電荷が蓄積され
る。Ａポイント電位として図示したＡ点における電位が
電源側からの供給電位レベルＶＢと同等となるには、単
独負荷のときよりも負荷容量が大きいのでちょっと時間
を要する。そして、電源側からの供給電位レベルＶＢと
同等となる頃には、ＦＥＴ駆動トランジスタ３２４に供
給される信号のパルス幅を最初の頃よりも広い幅のパル
ス信号を供給してＡポイントにおける電位を安定させ
る。ここでも負荷容量に合わせて幅の広いパルスを供給
して電位を確実に安定させる。

【００６９】この状態で、負荷回路４−１，４−２を動
作させるためにリレー接点３２１を閉とするリレー駆動
信号が供給される。このとき、リレー接点３２１の“Ｏ
Ｎ”状態が最初（一瞬）不安定になるので、ＦＥＴ３２
３が“ＯＦＦ”であれば、あわせてＦＥＴ３２３を“Ｏ
Ｎ”させる。また、ＦＥＴ３２３が“ＯＮ”されていれ
ば、引き続きＦＥＴ３２３を“ＯＮ”させておく。これ
により単独の時よりも大きな負荷に対しても安定した電
源の供給が可能となる。

【００７０】

【発明の効果】以上が本発明により、サブ電源の代わり
に電源供給をリレー接点によるＯＮ／ＯＦＦ制御回路を
採用することで、装置全体のコストダウン／小型化が可
能となった。また、電源の供給方法として、リレー接点
と並行にＦＥＴを組み込むことによりリレー接点および
負荷装置に流れる突入電流を防止することとなって、装
置の動作信頼性の向上へと繋がっていく。さらに、ＦＥ
Ｔの動作をデューティ制御することにより、ＦＥＴその
ものの信頼性を確保することができ、且つ、負荷容量の
変動に応じてデューティ比を可変することで最適な電源
供給を行うことができる。

【００７１】本発明は、電流の供給により動作を行う負
荷回路に対して電流を供給する電流供給源と、該電流供
給源と前記負荷回路の間に電流の通電制御を行う開閉素
子を備えた電源供給装置において、開閉素子と並列にス
イッチング素子を備えたことにより、負荷に対して電流
の供給を開始する際の突入電流による開閉素子の劣化も
しくは破損を防止することとなり、開閉素子の寿命を延
ばし、動作補償が確実なものとなる。その結果、負荷回
路に対する安定した電源の供給、および負荷の安定した
動作が補償される。

【００７２】本発明は、電流の供給により動作を行う負
荷回路に対して電流を供給する電流供給源と、該電流供
給源と前記負荷回路の間に電流の通電制御を行うリレー
接点からなる開閉素子を備えた電源供給装置において、
開閉素子と並列にＦＥＴからなるスイッチング素子を備
えたことにより、簡単な構成で、負荷に対して電流の供
給を開始する際の突入電流を無くすことができ、開閉素
子の接点が劣化もしくは破損することを防止でき、開閉
素子の接点の寿命を延ばし、負荷に対する安定した電源
の供給を補償することができる。

【００７３】本発明は、上記電源供給装置において、前
記スイッチング素子をデューティ制御することにより、
開閉素子を閉じた際に予測される突入電流のレベルに応
じて、スイッチング素子に供給される動作信号のデュー
ティを設定することができるので、負荷に応じたスイッ
チング素子の動作が可能となり開閉素子の寿命および安
定した動作が補償される。さらに、スイッチング素子
を、負荷回路の負荷容量の変化に応じてスイッチング素
子のＯＮデューティ比を調整すことにより、負荷回路の
構成に伴い変化する開閉素子を閉じた際の突入電流のレ
ベルに応じて、スイッチング素子に供給される動作信号
のデューティを設定することができるので、負荷に応じ
たスイッチング素子の動作が可能となり開閉素子の寿命
および安定した動作が補償される。また、スイッチング
素子に、負荷回路における電位が安定してきた頃に、当
初のパルス幅よりも広いパルス幅の信号を供給すること
により、電源側からの供給電位レベルと同等となる頃に
は、トランジスタに供給される信号のパルス幅を最初の
頃よりも広い幅のパルス信号を供給して負荷回路におけ
る電位を安定させることとなり、負荷に対する電源の供
給を開始した際の、安定した電源の供給が補償されるこ
ととなり装置としての動作も安定する。加えて、スイッ
チング素子を、負荷回路への電力供給開始時においても
所定の期間導通動作させることにより、リレー接点がＯ
Ｎされたときに、最初（一瞬）リレー接点の動作が不安
定になるので、ＦＥＴがＯＦＦであれば、あわせてＦＥ
ＴをＯＮ、あるいは、ＦＥＴがＯＮであれば、引き続き
ＦＥＴをＯＮさせることができるので、負荷に対する電
源の供給を開始した際に、安定した電源の供給が補償さ
れることとなり装置としての動作も安定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる省エネルギー電源回路の機能構
成を説明する機能ブロック図。

【図２】本発明にかかる省エネルギー電源回路のハード
ウエア構成を説明するブロック図。

【図３】本発明にかかる電源スイッチ部の構成を説明す
る図。

【図４】電源投入時の電流波形を説明する図。

【図５】本発明にかかる突入電流を防止した電源スイッ
チ部の構成を説明する図。

【図６】本発明にかかる電源供給装置の動作を説明する
図。

【図７】本発明が適用されるデジタル複写機に構成を説
明する図。

【図８】従来の電源回路のハードウエア構成を説明する
ブロック図。

【符号の説明】

１ デジタル複写機 ３ 省エネルギー電源回路 ３１ メイン電源ユニット ３２ 電源スイッチ部 ３２０ スイッチ手段 ３２１ リレー接点 ３２２ リレー巻線 ３２３ ＦＥＴ ３２４ ＦＥＴ駆動トランジスタ ３２５ リレー駆動トランジスタ ３３ 供給電力制御部 ３３１ 開閉素子制御部 ３３２ スイッチング素子制御部 ３３３ 負荷容量設定記憶部 ３３４ 負荷起動制御部 ３３５ 操作パネル表示ユニット ３４ 電圧検出部 ４ 負荷回路

フロントページの続き (72)発明者 梶原 準一 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 堀内 孝郎 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 角田 浩一 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 玉垣 光 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 谷口 明彦 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 甲斐 裕基 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 5G013 AA02 AA04 BA01 CA09 CA10 5G065 BA04 DA06 EA06 FA01 GA04 JA02 KA02 KA05 LA01 MA10 NA05 NA10 5H730 AA16 AA20 BB57 BB82 BB98 DD04 DD10 EE19 EE37 EE65 FG01 FG05 XC09

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電流の供給により動作を行う負荷回路に
   対して電流を供給する電流供給源と、該電流供給源と前
   記負荷回路の間に電流の通電制御を行う開閉素子を備え
   た電源供給装置において、前記開閉素子と並列にスイッ
   チング素子を備えたことを特徴とする電源供給装置。
2. 【請求項２】 電流の供給により動作を行う負荷回路に
   対して電流を供給する電流供給源と、該電流供給源と前
   記負荷回路の間に電流の通電制御を行うリレー接点から
   なる開閉素子を備えた電源供給装置において、前記開閉
   素子と並列にＦＥＴからなるスイッチング素子を備えた
   ことを特徴とする電源供給装置。
3. 【請求項３】 前記スイッチング素子をデューティ制御
   することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
   電源供給装置。
4. 【請求項４】 前記スイッチング素子を、前記負荷回路
   の負荷容量の変化に応じてスイッチング素子のＯＮデュ
   ーティ比を調整することを特徴とする請求項１または請
   求項２に記載の電源回路。
5. 【請求項５】 前記スイッチング素子に、前記負荷回路
   における電位が安定してきた頃に、当初のパルス幅より
   も広いパルス幅の信号を供給することを特徴とする請求
   項１または請求項２に記載の電源供給装置。
6. 【請求項６】 前記スイッチング素子は、前記負荷回路
   への電力供給開始時においても所定の期間動作している
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電源
   供給装置。
7. 【請求項７】 電流の供給により動作を行う負荷回路に
   対して電流を供給する電流供給源と、該電流供給源と前
   記負荷回路の間に電流の通電制御を行う電源スイッチ部
   を設けた電源供給装置において、前記電源スイッチ部
   が、開閉素子と該開閉素子に並列に接続されたスイッチ
   ング素子を備え、開閉素子の動作を制御する開閉素子制
   御部と、スイッチング素子の動作を制御するスイッチン
   グ素子制御部とを有する供給電力制御部と、負荷回路の
   端子電圧を検出する電圧検出部とを備え、前記負荷回路
   への電源供給に先だってスイッチング素子を導通させる
   よう制御し、負荷回路の端子電圧が供給電源の電圧とほ
   ぼ同等となった時点で開閉素子を閉路することを特徴と
   する電源供給装置。