JP2003345187A - 電源装置及び基準電圧変更方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の電源回路を備えさせることなく、且つ
基準電圧を変更する手法として信号線に制御信号を送信
するといった手法を使用することなしに基準電圧を可変
とする電源装置及び基準電圧変更方法を提供する。 【解決手段】 負荷回路５に流れる電流波形を電流検出
手段３によって監視しておき、その電流波形の変化に応
じて基準電圧発生手段２から出力される基準電圧を変更
する。これにより、定電圧生成手段１から負荷回路５に
印加される電源電圧を変更させ、通常動作モード及び待
機モードに応じた基準電圧を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電動モータ
の電源回路等として適用される電源装置及びその電源装
置において基準電圧を変更するための方法に係る。特
に、本発明は、通常動作モードと待機モードといったよ
うに消費電力を変更するべく基準電圧を可変とするため
の手法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複写機等の装置においては、
ユーザによる外部操作が一定時間行なわれない場合に、
自動的に消費電力を抑制する待機モードに入る機能を備
えている。

【０００３】このように通常動作モードから待機モード
に移行することによって消費電力を抑制する手法を開示
するものとして、特開２００１−２８２０５９号公報の
電源装置がある。この公報には、待機モード時における
消費電力を削減する手段として以下の構成が開示されて
いる。つまり、通常動作モードと待機モードとを含む複
数のモードを有する電源回路において、装置各部に電力
を供給する主電源回路と、この主電源回路から電力が供
給され装置全体の動作を制御する制御部と、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、主電
源回路をＯＮ／ＯＦＦする切換手段とを設け、待機モー
ド時には主電源回路をＯＦＦにしている。つまり、待機
モード時における主電源回路の電力を零とすることによ
って待機モード時の消費電力の削減を図っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報に
開示されている方式では、通常動作モード時に使用する
主電源回路と、待機モード時に使用する副電源回路との
２種類の電源回路を備えさせる必要があり、装置の大型
化、発熱量の増大、製造コストの高騰を招いてしまうと
いった課題があった。

【０００５】また、使用する電源回路の切り換え動作
は、制御部からの制御信号に基づいて行われるようにな
っているため、制御部と電源回路とが離れた箇所に設置
されている場合には、この制御信号を送信するための信
号線が長くなる。この場合、制御信号にノイズが入り込
みやすくなって、このノイズの影響による誤動作が発生
して電源回路の切り換え動作に支障を招いたり、信号線
からの電波が輻射されてしまう不要輻射の課題を招く可
能性があった。

【０００６】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、複数の電源回路を備
えさせることなく、且つ基準電圧を変更する手法として
信号線に制御信号を送信するといった手法を使用するこ
となしに基準電圧を可変とする電源装置及び基準電圧変
更方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】−発明の概要− 上記の目的を達成するために、本発明は、負荷回路に流
れている電流の変化を監視することで、印加すべき基準
電圧を判別し、これに基づいて基準電圧を変更できるよ
うにしている。例えば、負荷回路に流れている電流の電
流波形や電流値により、負荷回路が通常動作モードにあ
るのか待機モードにあるのかを判別し、その判別結果に
応じて基準電圧を変更できるようにしている。

【０００８】−解決手段− 具体的には、電源装置として、図１に示すように、定電
圧生成手段１、基準電圧発生手段２、電流検出手段３、
電源制御手段４を備えさせている。定電圧生成手段１
は、負荷回路５に電源電圧を印加する。基準電圧発生手
段２は、定電圧生成手段１の出力電圧を決定する。電流
検出手段３は、負荷回路５に流れる電流波形を監視す
る。電源制御手段４は、電流検出手段３の出力を受け、
その出力に応じて基準電圧発生手段２から出力される基
準電圧を変更する。また、上記電流検出手段３として
は、負荷回路５に流れる電流波形に代えて、負荷回路５
に流れる電流値を監視するものとしてもよい。また、こ
の電源装置において実行される基準電圧変更方法も本発
明の技術的思想の範疇である。

【０００９】この特定事項により、負荷回路５に流れる
電流波形または電流値を監視することで基準電圧を適切
に設定することが可能になる。つまり、負荷回路５に流
れる電流波形または電流値を監視して、負荷回路５が通
常動作モードにあるのか待機モードにあるのかを判別す
ることができ、モードが切り換えられた場合に、それに
応じた基準電圧を設定することができる。従って、モー
ド切り換えに応じて電源回路を切り換えるといった従来
の手法で必要であった制御信号を不要としながらも、動
作モードに応じて基準電圧を変更することが可能であ
る。その結果、ノイズの影響を受け難く、誤動作が抑制
でき、不要輻射の発生も抑制することが可能な基準電圧
の変更動作を行うことができる。

【００１０】また、複数の電源回路を備えさせることな
しに基準電圧を変更することが可能であるので、装置の
小型化、発熱量の抑制、製造コストの削減を図ることも
できる。

【００１１】例えば、ＣＰＵやメモリの電源回路におい
ては、通常動作では５Ｖの電圧を必要とするが、待機時
には３．３Ｖで動作する（動作速度は低下する）。この
場合に本発明を適用すれば、基準電圧の適切な切り換え
動作を、負荷回路（ＣＰＵやメモリ）に流れる電流波形
または電流値を監視して、単一の電源回路で実現するこ
とが可能である。尚、モータやソレノイド等の電源回路
として適用した場合も同様である。

【００１２】また、本発明において、負荷回路５に流れ
る電流を電流波形のＤｕｔｙ制御によって決定する場
合、待機モード時に負荷回路５が電力を消費することに
伴って電源ライン上に現れる電流波形を、意図的に通常
動作モード時の電流波形と異ならせるようにしておく。
例えば、負荷回路５に備えられたＣＰＵのポートから出
力される制御信号（ＯＮ／ＯＦＦ制御信号）により負荷
（モータやソレノイド等）における電力消費に伴う電流
波形を、通常動作モード時の電流波形とは異なるものに
設定しておく。図２はその一例である。図２（ａ）は通
常動作モード時に電源ラインに現れる電流波形を示し、
図２（ｂ）は待機モード時に生成される電流波形を示し
ている。このように、待機モード時の電流波形を通常動
作モード時のものとは異なるように意図的に生成してお
くことで、待機モードであることの認識が正確に行え
る。また、この待機モード時の電力消費に伴う電流波形
を生成するための負荷としては、既存の負荷機器（モー
タやソレノイド等）に代えて、新たに専用の負荷（抵
抗）を設けてもよい。

【００１３】更に、この場合、待機モード時における電
力消費に伴う電流波形が、負荷回路５の状態を認識でき
る形態として得られるようにしておけば、この電流波形
を、通常動作モードであるか待機モードであるかの判別
以外に、負荷回路５の状態を認識できる情報信号として
も利用することが可能である。例えば、負荷回路５の一
部に故障発生要因が存在するなどの場合に、それに応じ
た電流波形を生成するようにしておくなどである。そし
て、電流波形の電流値（ｉ）、周波数、周期（ｔ）、Ｄ
ｕｔｙを互いに組み合わせることで複数種類の情報を伝
達することが可能になる。

【００１４】また、基準電圧発生手段として、少なくと
も２種類の基準電圧を発生可能に構成した場合には、例
えば、ＣＰＵ、メモリ等に対する電圧切り換え、モー
タ、ソレノイド等の駆動系機器のホールド電圧制御を装
置の状態に応じて切り換えることが可能になる。このた
め、これら制御を行うためのＤｕｔｙ制御等を行う専用
の回路が不要になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。本形態では、本発明を、画像形成
装置の電動モータ用電源回路に適用した場合について説
明する。

【００１６】−画像形成装置の全体構成の説明− 先ず、本発明の電源回路を適用する画像形成装置を、図
３を参照しつつ説明する。

【００１７】図３に示す画像形成装置（複写機）１００
は、上面に透明なガラス等からなる原稿台１０１を備え
ており、この原稿台１０１の下方に、スキャナー光学系
１０２が配置されている。

【００１８】スキャナー光学系１０２は、原稿台１０１
上に載置される原稿（図示せず）に光を照射する露光用
光源１２１と、原稿からの反射光を結像レンズ１２２を
通過させてＣＣＤ（光電変換素子）１２３に導く複数の
反射鏡１２４ａ，１２４ｂとを備えている。

【００１９】ＣＣＤ１２３によって読み取られた原稿画
像データは、画像処理が施された後にレーザースキャニ
ングユニット１０３（以下、ＬＳＵ１０３と称する）に
導かれる。

【００２０】ＬＳＵ１０３は、原稿画像データに応じた
レーザ光を出力するレーザダイオード１３１、その出力
レーザ光を等角速度偏向して感光体１０４上にレーザ光
を走査するポリゴンミラー１３２、及び反射鏡１０３
ａ、１０３ｂ等によって構成されており、このＬＳＵ１
０３からレーザ光をドラム形状の感光体１０４の表面に
照射することにより静電潜像が形成される。

【００２１】感光体１０４は図中矢印方向に回転駆動さ
れる。この感光体１０４の周囲には、レーザ光によって
露光された感光体１０４表面の静電潜像をトナーにより
可視像に現像する現像装置１０５、感光体１０４上のト
ナー像を用紙に転写する転写チャージャーローラ１０
６、及び、感光体１０４を所定の電位に帯電させる主帯
電器１０７等が、レーザ光照射点の下流側（感光体１０
４の回転方向の下流側）に順に配置されており、これら
感光体１０４、現像装置１０５、転写チャージャーロー
ラ１０６及び主帯電器１０７等によって画像形成部が構
成されている。

【００２２】転写紙Ｐは用紙トレイ１０８に収められ
る。用紙トレイ１０８の先端部には転写紙Ｐを給紙する
ためのピックアップローラ１０９が配置されている。

【００２３】ピックアップローラ１０９の下流側（転写
紙搬送方向の下流側）には、転写紙Ｐの通過を検知する
ための入紙センサスイッチ（図示せず）、入紙センサス
イッチの信号を基に感光体１０４上のトナー像と転写紙
Ｐとの位置合わせを行う機構（転写チャージャーローラ
１０６）、転写紙Ｐ上のトナー像を熱により定着させる
定着ローラ１１０、転写紙Ｐが通過したことを検知する
排紙検知スイッチ（図示せず）、転写紙Ｐを排出するた
めの排紙ローラ１１１が配置されている。

【００２４】そして、以上の画像形成装置１００は、一
定時間外部操作が行なわれない場合に、通常動作モード
から消費電力を低下させる待機モードに自動的に移行す
る機能を備えている。尚、この待機モードから通常動作
モードへの復帰動作は、例えば原稿台１０１上のカバー
オープンスイッチ１３によるカバーオープン検知や、操
作パネル上の手動スイッチ１４の操作検知によって実行
される。

【００２５】−電源回路の説明− 次に、上述の如く構成された画像形成装置１００の感光
体１０４及び各種ローラを回転駆動させるための図示し
ない電動モータの電源回路について、図４を用いて説明
する。

【００２６】この図４に示すように、電源回路は、交流
商用電源（ＡＣ電源）を入力とする電源回路であって、
定電圧生成手段を構成する定電圧生成部１、第１及び第
２の２個の基準電圧発生回路２１，２２を備えた基準電
圧発生手段２、電流検出手段を構成する電流検出回路
３、電源制御手段を構成する制御用マイコン４を備えて
いる。

【００２７】定電圧生成部１は、１個のトランジスタＴ
ｒ１を備えており、このトランジスタＴｒ１のＯＮ／Ｏ
ＦＦ動作（Ｄｕｔｙ制御動作）によって負荷回路（電動
モータ回路）５に所定の電源電圧を印加するようになっ
ている。このトランジスタＴｒ１のＯＮ／ＯＦＦ制御動
作については後述する。

【００２８】基準電圧発生手段２を構成する２個の基準
電圧発生回路２１，２２のうち第１基準電圧発生回路２
１は２４Ｖの基準電圧を発生し、第２基準電圧発生回路
２２は１０Ｖの基準電圧を発生するようになっている。
これら基準電圧発生回路２１，２２の一方が選択（トラ
ンジスタＴｒ２，Ｔｒ３の一方が作動）されることによ
り、その選択された基準電圧発生回路２１，２２の基準
電圧が定電圧生成部１の出力電圧として決定される。

【００２９】つまり、通常動作モード時にあっては、第
１基準電圧発生回路２１が選択されて定電圧生成部１の
出力電圧が２４Ｖに設定される一方、待機モード時にあ
っては、第２基準電圧発生回路２２が選択されて定電圧
生成部１の出力電圧が１０Ｖに設定される。また、各基
準電圧発生回路２１，２２に対して並列に、基準電圧を
発生させないラインＬ０が設けられている。このライン
Ｌ０にもトランジスタＴｒ４が設けられている。

【００３０】電流検出回路３は、負荷回路５に流れる電
流の電流波形（給電ライン上の電流波形に一致してい
る）を監視する。つまり、負荷回路５には、待機モード
時に負荷回路５内で消費される電流負荷が所定のパルス
信号となって給電ライン上に現れるように、抵抗などの
負荷に対する通電をＯＮ／ＯＦＦ制御する図示しないＣ
ＰＵが備えられており、このＣＰＵの一つのポートから
の制御信号によって負荷に対する通電のＯＮ／ＯＦＦが
切り換えられて、所定の電流パルス波形が電流検出回路
３によって監視されるようになっている。

【００３１】制御用マイコン４は、上記給電ライン上に
現れている電流パルス波形を監視している電流検出回路
３の監視出力をアンプ６を経て受け、その出力に応じて
基準電圧発生回路２１，２２の選択を切り換え、これに
よって基準電圧発生手段２から出力される基準電圧を変
更する。尚、図４におけるＲは抵抗である。

【００３２】以下、この電源回路の動作について説明す
る。通常動作モード時であって、制御用マイコン４によ
って第１基準電圧発生回路２１が選択されており、定電
圧生成部１の出力電圧が２４Ｖに設定される状態におい
て、一定時間外部操作が行なわれない場合には、制御用
マイコン４によって第２基準電圧発生回路２２に選択が
切り換わり、定電圧生成部１の出力電圧が１０Ｖに設定
されて待機モードに自動的に移行する。

【００３３】この移行の際の動作について以下に述べ
る。通常動作モードから待機モードに移行した時点で給
電ライン上の電流波形に変化が生じ、この変化した電流
波形に基づく電圧と基準電圧（２４Ｖ）とがコンパレー
タ７によって比較され、その比較結果に応じた出力がコ
ンパレータ７から電流検出回路３に出力される。この出
力を受けた電流検出回路３は、監視出力（待機モードへ
の移行を認識した出力）をアンプ６を経て制御用マイコ
ン４に送信し、この制御用マイコン４が、基準電圧発生
手段２の選択を、第１基準電圧発生回路２１から第２基
準電圧発生回路２２に切り換える。そして、第２基準電
圧発生回路２２からの出力電圧（基準電圧：１０Ｖ）
と、負荷回路５に繋がる給電ラインの電圧とがコンパレ
ータ７によって比較され、その比較結果に応じて、トラ
ンジスタＴｒ１のＯＮ／ＯＦＦ制御が行われる。基準電
圧に比べて給電ラインの電圧が高い場合に、給電ライン
の電圧を低下させるようにＤｕｔｙ制御を行って給電ラ
インの電圧を降下させる。具体的には、この給電ライン
の電圧を２４Ｖから１０Ｖに降下させて待機モードに移
行する。

【００３４】そして、外部操作が行われて待機モードか
ら通常動作モードに移行する場合には、負荷回路５の負
荷が変化し、電流検出回路３は、負荷回路５に流れる電
流波形の変化を認識する。そして、電流検出回路３の出
力はアンプ６を経て制御用マイコン４に送信される。こ
の出力を受けた制御用マイコン４は、基準電圧発生手段
２の選択を第１基準電圧発生回路２１に切り換え、定電
圧生成部１の出力電圧が２４Ｖに設定されて通常動作モ
ードに自動的に移行する。

【００３５】この移行の際の動作について以下に述べ
る。待機モードから通常動作モードに移行した時点で給
電ライン上の電流波形に変化が生じ、この変化した電流
波形に基づく電圧と基準電圧（１０Ｖ）とがコンパレー
タ７によって比較され、その比較結果に応じた出力がコ
ンパレータ７から電流検出回路３に出力される。この出
力を受けた電流検出回路３は、監視出力（通常動作モー
ドへの移行を認識した出力）をアンプ６を経て制御用マ
イコン４に送信し、この制御用マイコン４が、基準電圧
発生手段２の選択を、第２基準電圧発生回路２２から第
１基準電圧発生回路２１に切り換える。そして、第１基
準電圧発生回路２１からの出力電圧（基準電圧：２４
Ｖ）と、負荷回路５に繋がる給電ラインの電圧とがコン
パレータ７によって比較され、その比較結果に応じて、
トランジスタＴｒ１のＯＮ／ＯＦＦ制御が行われる。基
準電圧に比べて給電ラインの電圧が低い場合に、給電ラ
インの電圧を上昇させるようにＤｕｔｙ制御を行って給
電ラインの電圧を上昇させる。具体的には、この給電ラ
インの電圧を１０Ｖから２４Ｖに上昇させて通常動作モ
ードに移行する。

【００３６】以上、説明したように、本形態では、負荷
回路５に流れる電流波形を監視して、負荷回路５のモー
ドの移行状態を認識することができ、それに応じた基準
電圧を設定することができる。従って、上記公報に開示
されている手法において必要であった制御信号を不要と
しながらも、動作モードに応じて基準電圧を変更するこ
とが可能である。その結果、ノイズの影響を受け難く、
誤動作が抑制でき、不要輻射の発生も抑制することがで
きる。

【００３７】また、複数の電源回路を備えさせることな
しに基準電圧を変更することが可能であるので、装置の
小型化、発熱量の抑制、製造コストの削減を図ることも
できる。

【００３８】また、本形態の制御動作としては基準電圧
を変更するのみであるので、使用するトランジスタとし
ては小信号用のものが適用可能である。また、各基準電
圧発生回路２１，２２に対して並列に、基準電圧を発生
させないラインＬ０を設けているため、電圧を発生させ
ない動作も容易に実現可能である。

【００３９】更には、電流検出においては、電源の特性
上、大きな負荷を与える周期をマイコン４で認識する形
式を採用し、静電気等の過電圧に対しては電流の変化が
ないので、外乱に対して強い電源回路を構成することが
できる。

【００４０】（変形例）次に、本発明の変形例について
説明する。本形態は、上述した実施形態のものとは異な
るタイプの電源回路に本発明を適用したものである。従
って、ここでは上記実施形態と同一の構成部材に対して
は同符号を付して説明を省略し、上記実施形態と異なる
部分についてのみ説明する。

【００４１】図５は、本変形例に係る電源回路を示す図
である。この図に示すように、本電源回路は、上述した
実施形態における定電圧生成部１と電流検出回路３との
機能をフォトカプラ８によって果たすようにしたもので
ある。つまり、給電ライン上の電流波形の変化に伴って
変化するフォトカプラ８のＯＮ／ＯＦＦ動作によって基
準電圧を変更できるようにしている。即ち、フォトカプ
ラ８からの出力信号を制御用マイコン４が受け、この制
御用マイコン４の動作によって給電ラインの電流の一部
をトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６を経てアース側に流すこ
とで、電圧制御を行い、モードに応じた基準電圧が得ら
れるようにしている。

【００４２】（その他の実施形態）上述した実施形態で
は、本発明を画像形成装置の電動モータ用電源回路に適
用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、
画像形成装置の電磁ソレノイド用電源回路、メモリ用電
源回路等への適用も可能である。また、画像形成装置以
外の機器に対する電源回路への適用も可能である。

【００４３】また、通常動作モードと待機モードとを備
えた装置に適用するべく、基準電圧発生手段は第１及び
第２の２個の基準電圧発生回路２１，２２を備えたもの
としていた。本発明はこれに限らず、３個の基準電圧発
生回路を備えさせ、３個以上の基準電圧を選択できるよ
うにしてもよい。

【００４４】更に、上述した実施形態では、負荷回路５
に流れる電流を電流波形のＤｕｔｙ制御によって決定す
るものに本発明を適用した場合について説明した。本発
明はこれに限らず、Ｄｕｔｙ制御によらないもの、つま
り、パルス波形とせず一定電圧を印加するものに対して
適用し、負荷回路５に流れる電流値を電流検出回路３が
監視する構成としてもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上のように、本発明では、負荷回路に
流れている電流の変化を監視することで、印加すべき基
準電圧を判別し、これに基づいて基準電圧を変更できる
ようにしている。このため、通常動作モードと待機モー
ドとの間でモード切り換えが行われた際、それに応じて
電源回路を切り換えるといった従来の手法で必要であっ
た制御信号を不要としながらも、動作モードに応じて基
準電圧を変更することが可能である。その結果、ノイズ
の影響を受け難く、誤動作が抑制でき、不要輻射の発生
も抑制することができ、信頼性の高い電源装置を得るこ
とができる。また、複数の電源回路を備えさせることな
しに基準電圧を変更することが可能であるので、装置の
小型化、発熱量の抑制、製造コストの削減を図ることも
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概略構成を示すブロック図である。

【図２】（ａ）は通常動作モード時の電流波形の一例
を、（ｂ）は待機モード時の電流波形の一例をそれぞれ
示す図である。

【図３】実施形態に係る画像形成装置の内部構成の概略
を示す図である。

【図４】実施形態に係る電源回路を示す図である。

【図５】変形例に係る電源回路を示す図である。

【符号の説明】

１ 定電圧生成部（定電圧生成手段） ２ 基準電圧発生手段 ３ 電流検出回路（電流検出手段） ４ 制御用マイコン（電源制御手段） ５ 負荷回路

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Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷回路に電源電圧を印加する定電圧生
   成手段と、 上記定電圧生成手段の出力電圧を決定するための基準電
   圧発生手段と、 上記負荷回路に流れる電流波形を監視する電流検出手段
   と、 上記電流検出手段の出力を受け、その出力に応じて基準
   電圧発生手段から出力される基準電圧を変更する電源制
   御手段とを備えていることを特徴とする電源装置。
2. 【請求項２】 負荷回路に電源電圧を印加する定電圧生
   成手段と、 上記定電圧生成手段の出力電圧を決定するための基準電
   圧発生手段と、 上記負荷回路に流れる電流値を監視する電流検出手段
   と、 上記電流検出手段の出力を受け、その出力に応じて基準
   電圧発生手段から出力される基準電圧を変更する電源制
   御手段とを備えていることを特徴とする電源装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の電源装置におい
   て、 基準電圧発生手段は、少なくとも２種類の基準電圧を発
   生可能に構成されていることを特徴とする電源装置。
4. 【請求項４】 負荷回路に電源電圧を印加する定電圧生
   成手段、この定電圧生成手段の出力電圧を決定するため
   の基準電圧発生手段を備えた電源装置において基準電圧
   を変更するための方法であって、 上記負荷回路に流れる電流波形を監視しておき、その電
   流波形の変化に応じて基準電圧発生手段から出力される
   基準電圧を変更することを特徴とする電源装置の基準電
   圧変更方法。
5. 【請求項５】 負荷回路に電源電圧を印加する定電圧生
   成手段、この定電圧生成手段の出力電圧を決定するため
   の基準電圧発生手段を備えた電源装置において基準電圧
   を変更するための方法であって、 上記負荷回路に流れる電流値を監視しておき、その電流
   値の変化に応じて基準電圧発生手段から出力される基準
   電圧を変更することを特徴とする電源装置の基準電圧変
   更方法。