JP2009050120A

JP2009050120A - 電源装置

Info

Publication number: JP2009050120A
Application number: JP2007215601A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Ueno; 哲也上野
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2007-08-22
Filing date: 2007-08-22
Publication date: 2009-03-05
Anticipated expiration: 2027-08-22
Also published as: JP5164474B2

Abstract

【課題】突入電流が発生することでクロスレギュレーションが悪化しても、ＣＰＵに不要なリセット動作を実行させることのない電源装置を提供する。
【解決手段】電源電圧Ｖ１が所定の閾値電圧Ｖｓより低下するときにリセット信号を出力するリセット回路１９０を備えたＣＰＵ１９１を有する制御部１９に給電する第一直流安定化電源回路２０と、前記制御部１９により駆動される負荷群に給電し、前記第一直流安定化電源回路２０の出力電圧Ｖ１より高い出力電圧Ｖ２で給電する第二直流安定化電源回路２１と、前記第二直流安定化電源回路２１からの前記負荷群への給電状態を切り替える安全スイッチ２２を備えて構成される電源装置２に、前記安全スイッチ２２が閉成された時に所定時間τだけ前記閾値電圧Ｖｓを低下させる電圧調整部２３を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源電圧が所定の閾値電圧より低下するときにリセット信号を出力するリセット回路を備えたＣＰＵを有する制御部に給電する第一直流安定化電源回路と、前記制御部により駆動される負荷群に給電し、前記第一直流安定化電源回路の出力電圧より高い出力電圧で給電する第二直流安定化電源回路と、前記第二直流安定化電源回路からの前記負荷群への給電状態を切り替える安全スイッチを備えて構成される電源装置に関する。

高電圧の給電を受けて駆動するモータやヒータ等の負荷群と、低電圧の給電を受けて前記負荷群を制御するマイクロコンピュータ等の制御部とを備えた機器には、一台で２以上の電圧を出力する多出力電源装置が備えられることが多い。

更に、前記制御部は、給電される電圧が不安定になると動作が不安定になるため、前記機器には、一般的に、給電される電圧が所定の閾値電圧より低下するとリセット信号を出力し、前記制御部にリセット動作を実行させるリセット回路が備えられる。

前記多出力電源装置では、給電を停止していた負荷群に給電を再開すると、クロスレギュレーションが悪化する、つまり、高圧側からの給電を受ける負荷群への突入電流が発生して低圧側の電圧が低下することがある。クロスレギュレーションの悪化は、前記突入電流のリターン電流により接地の電圧レベルが変動することで、前記高圧側と共通に接地された前記低圧側の電圧が変動するために生じるものである。

高圧側から負荷群への給電を再開するときに生じるクロスレギュレーションの悪化は予め想定されるものであり、当然、制御部も当該クロスレギュレーションの悪化により動作が不安定になることがないように構成される。しかし、クロスレギュレーションが悪化したとき、低圧側から給電される電圧が、前記リセット回路の閾値電圧より低下すると、リセット回路は制御部のリセット動作が不要であるにも関わらず、制御部にリセット信号を出力してしまう。

クロスレギュレーションの悪化を防止して制御部に不要なリセット動作を実行させないためには突入電流を小さくすればよく、特許文献１には、スイッチングレギュレータの一次側にＦＥＴ素子を備え、トランスの一次側巻線に生じるリセット電圧を分圧抵抗により分圧して前記ＦＥＴ素子のゲートに入力することで、突入電流を小さくする電源装置が提案されている。
実公平５−２１９８８号公報

しかし、特許文献１で提案された電源装置は、一次側に設置したＦＥＴ素子により、一次側の抵抗値を変化させることで突入電流を小さくするものであり、一次側を共通として、二つの異なる電圧を出力する多出力電源装置に当該技術を適用することは難しい。

また、クロスレギュレーションの悪化は、発生した突入電流のリターン電流を負荷群に直列に接続したコイルにより減少させることでも防止することができるが、この場合、前記コイルを設置するための大きなスペースが必要であり、また、部品増加によるコスト増加や重量増加の問題が発生する。

本発明の目的は、上述の問題に鑑み、突入電流が発生することでクロスレギュレーションが悪化しても、ＣＰＵに不要なリセット動作を実行させることのない電源装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による電源装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、電源電圧が所定の閾値電圧より低下するときにリセット信号を出力するリセット回路を備えたＣＰＵを有する制御部に給電する第一直流安定化電源回路と、前記制御部により駆動される負荷群に給電し、前記第一直流安定化電源回路の出力電圧より高い出力電圧で給電する第二直流安定化電源回路と、前記第二直流安定化電源回路からの前記負荷群への給電状態を切り替える安全スイッチを備えて構成される電源装置であって、前記安全スイッチが閉成された時に所定時間だけ前記閾値電圧を低下させる電圧調整部を備えている点にある。

電源装置が第一直流安定化電源回路と第二直流安定化電源回路を備えてなり、安全スイッチにより第二直流安定化電源回路からの給電が停止されているときに、安全スイッチが閉成されて第二直流安定化電源回路からの給電が開始されると、負荷群への突入電流の発生によりクロスレギュレーションが悪化して第一直流安定化電源回路の出力電圧が一次的に低下するが、上述の構成によれば、少なくともクロスレギュレーションが悪化する時間よりも長い前記所定時間だけ、電圧調整部によりリセット回路の閾値電圧を低下させることで、クロスレギュレーションの悪化によるＣＰＵの不要なリセット動作を防止することができる。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記電圧調整部は、前記リセット回路の閾値電圧を変更設定可能な抵抗分圧回路と、前記第二直流安定化電源回路の出力電圧が印加されたときに所定時間だけ前記抵抗分圧回路の分圧比を変更設定するフォトカプラを備えて構成される点にある。

上述の構成によれば、電圧調整部は、フォトカプラにより、負荷群へ給電される第二直流安定化電源回路の出力電圧に基づいて閾値電圧を決定する抵抗分圧回路の分圧比を変更設定するものであり、回路を簡素に構成することができ、大きな設置スペースを必要としない。

以上説明した通り、本発明によれば、突入電流が発生することでクロスレギュレーションが悪化しても、ＣＰＵに不要なリセット動作を実行させることのない電源装置を提供することができるようになった。

本発明の電源装置について、当該電源装置が搭載された画像形成装置の一例である複写機を用いて説明する。

電子写真方式が採用された複写機１は、図２に示すように、液晶画面でなる表示部や複写動作等を起動するスタートキー等が配置された操作部１０と、原稿給紙台１１に載置された原稿を順次給紙して原稿画像を光電変換して画像データとして読み取る画像読取部１２と、画像読取部１２で読み取られた画像データを出力画像データに変換する画像処理部１３と、前記出力画像データに基づいてトナー像を形成し、用紙に転写する画像形成部１４と、用紙上に転写されたトナー像を加熱して定着させる熱定着部１５と、画像形成部１４でトナー像が転写される用紙を収容した用紙収容部１６と、前記用紙を搬送する搬送機構１７と、前記用紙が排出される排紙部１８と、これらの機能ブロックを制御して複写機１としての処理を実行させるための制御部１９と、本発明の電源装置であり、各部に電力を供給する電源部２を備えて構成される。

電源部２は、商用電源を入力源とする多出力電源装置でなり、図１に示すように、制御部１９に給電する第一直流安定化電源回路２０と、第一直流安定化電源回路２０の出力電圧Ｖ１より高い出力電圧Ｖ２でランプ、クラッチ、モータ等の負荷群に給電する第二直流安定化電源回路２１と、第二直流安定化電源回路２１の負荷群への給電状態を切り替える安全スイッチ２２とを備える。

第一直流安定化電源回路２０と第二直流安定化電源回路２１とは、図３に示すように、トランスＴにより商用電源から給電される交流電圧を夫々降圧し、降圧された交流電圧をダイオードにより整流してコンデンサにより平滑化する整流平滑回路２００、２１０と、スイッチングレギュレータ２０１、２１１を介して所定の直流電圧Ｖ１、Ｖ２を出力するように構成される。

安全スイッチ２２は、複写機１の前面や側面に設置され、本体カバーの開閉操作により接点が開閉作動されるマイクロスイッチ等を用いたインターロックスイッチで構成され、前記本体カバーの開閉と連動してインターロックスイッチの接点状態を信号線を介して電源部２に入力して、第二直流安定化電源回路２１の作動状態、即ち、第二直流安定化電源回路２１から前記負荷群への給電状態を切り替えるように構成される。前記本体カバーが開かれると安全スイッチ２２は開成され、第二直流安定化電源回路２１から前記負荷群への給電が停止される。前記本体カバーが閉じられると安全スイッチ２２は閉成され、第二直流安定化電源回路２１から前記負荷群に給電される。

制御部１９は、図１に示すように、ＣＰＵ１９１と、ＣＰＵ１９１の動作プログラムを格納するＲＯＭと、作業領域となるＲＡＭと、各部に設置したセンサ等からの信号が入力される入力ポートと、前記負荷群に制御信号などを出力する出力ポートと、ＣＰＵ１９１にリセット信号を出力するリセット回路１９０を備える。ここで、ＣＰＵ１９１はリセット回路１９０から出力されるローレベルのリセット信号が入力されるとリセット動作を実行するように構成される。

リセット回路１９０は、図４（ａ）に示すように、コンパレータＣＭＰと、コンパレータＣＭＰから出力される信号がベースに入力されるトランジスタＱ１と、トランジスタＱ１のコレクタと接続されるコンデンサＣ１と、コンデンサＣ１の電圧が入力されるシュミットトリガ回路ＳＴと、シュミットトリガ回路ＳＴから出力される信号がベースに入力されるトランジスタＱ２等を備える。

ところで、電源部２では、開かれていた本体カバーが閉じられて安全スイッチ２２が閉成され、第二直流安定化電源回路２１から前記負荷群に出力電圧Ｖ２が給電されると、前記負荷群への突入電流により第一直流安定化電源回路２０の出力電圧Ｖ１に短時間の電圧ドロップが生じる。

リセット回路１９０は、図４（ｂ）に示すように、出力電圧Ｖ１が当該電圧ドロップによって所定の閾値電圧Ｖｓより低下すると、コンパレータＣＭＰはハイレベルの信号を出力し、後段のトランジスタＱ１がオン状態となってノードＢの電圧Ｖｂが低下するため、電圧Ｖｂの低下後、当該電圧ドロップが回復して電圧Ｖｂが、シュミットトリガ回路ＳＴがハイレベルの信号を出力する閾値電圧Ｖｓｔとなるまで、シュミットトリガ回路ＳＴからローレベルの信号が出力されて後段のトランジスタＱ２がオフ状態となり、ＣＰＵ１９１にローレベルのリセット信号を出力する。そして、当該リセット信号を受けたＣＰＵ１９１は、本来リセット動作が不要であるにも関わらず、リセット動作を実行することになる。ここで、閾値電圧Ｖｓは、抵抗Ｒ１、Ｒ２の分圧比から算出され、〔数１〕で示される。

そこで、ＣＰＵ１９１の不要なリセット動作を防止するため、電源部２は、安全スイッチ２２が閉成された時に所定時間だけ閾値電圧Ｖｓを低下させる電圧調整部２３を備え、当該電圧調整部２３により当該電圧ドロップによる不要なＣＰＵ１９１のリセット動作を防止するように構成される。

電圧調整部２３は、図５（ａ）に示すように、リセット回路１９０の抵抗Ｒ１、Ｒ２が接続されるノードＡに接続されたフォトカプラＰｈＣと、フォトカプラＰｈＣと直列に接続され、夫々が並列に接続された抵抗Ｒ６とコンデンサＣ２等で構成される。また、フォトカプラＰｈＣは発光ダイオードとフォトトランジスタから構成される。

電圧調整部２３では、安全スイッチ２２が閉成されて第二直流安定化電源回路２１から出力電圧Ｖ２が給電されると、前記発光ダイオードが発光してフォトトランジスタがオン状態となり、抵抗Ｒ６とコンデンサＣ２とがリセット回路１９０の抵抗Ｒ２と並列に接続される。よって、閾値電圧Ｖｓは、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ６とコンデンサＣ２の分圧比により決定される。即ち、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ６とコンデンサＣ２により本発明の抵抗分圧回路が構成される。

抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ６とコンデンサＣ２とによる並列抵抗Ｒ’２と閾値電圧Ｖｓとは、出力電圧Ｖ２の変化に伴って、図５（ｂ）に示すように変化する。ここで、並列抵抗Ｒ’２の値が、安全スイッチ２２の開成時における抵抗Ｒ２のみの値から、安全スイッチ２２が閉成されてからコンデンサＣ２の充電が完了して抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ６の並列抵抗値に安定するまでの時間は、抵抗とコンデンサＣ２との時定数τにより決定されるものである。

時定数τは、抵抗値及びコンデンサＣ２容量を適切に設定することで調整可能であり、前記抵抗値及びコンデンサＣ２容量は、安全スイッチ２２が閉成されたときに発生する突入電流により出力電圧Ｖ１に電圧ドロップが生じる時間Ｔｄｒｐより時定数τが長い時間となるように調整される。更に、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ６の抵抗値とコンデンサＣ２容量は、安全スイッチ２２が閉成されてから少なくとも電圧ドロップ発生時間Ｔｄｒｐの間は、出力電圧Ｖ１が閾値電圧Ｖｓよりも小さくならないように調整される。

即ち、フォトカプラＰｈＣは、安全スイッチ２２が閉成されて第二直流安定化電源回路２１の出力電圧Ｖ２が印加されたときに所定時間τだけ前記抵抗分圧回路の分圧比を変更設定するように構成され、電圧調整部２３は、安全スイッチ２２が閉成されてから、少なくとも電圧ドロップ発生時間Ｔｄｒｐよりも長い所定時間τだけ閾値電圧Ｖｓを低下させる。よって、安全スイッチ２２が閉成されて前記負荷群への突入電流が発生してもＣＰＵ１９１は不要なリセット動作を実行することがない。

安全スイッチ２２が閉成されてから所定時間τが経過すると、低下されていた閾値電圧Ｖｓは通常の値に戻るため、リセット回路１９０は、通常の値に戻った閾値電圧Ｖｓより出力電圧Ｖ１が何らかの要因により低下したときには、ローレベルのリセット信号を出力してＣＰＵ１９１にリセット動作を実行させる。

以下に、電圧調整部２３による閾値電圧Ｖｓの変更動作について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。

本体カバーが開かれて安全スイッチ２２が開成されると（Ｓ１）、第二直流安定化電源回路２１からの給電が停止されて、フォトカプラＰｈＣがオフ状態となるため（Ｓ２）、閾値電圧Ｖｓは〔数１〕で示されるように、抵抗Ｒ１、Ｒ２の分圧比により決定される値となる（Ｓ３）。尚、フォトカプラＰｈＣがオフ状態となることで、コンデンサＣ２に蓄えられた電荷は抵抗Ｒ６を介して放電される。

安全スイッチ２２が閉成されると（Ｓ４）、第二直流安定化電源回路２１からの給電を受けて、フォトカプラＰｈＣがオン状態となるため（Ｓ５）、閾値電圧Ｖｓは〔数２〕で示されるように、抵抗Ｒ２、Ｒ６、コンデンサＣ２で構成される並列抵抗Ｒ’２と抵抗Ｒ１との分圧比により決定される値となり（Ｓ６）、また、コンデンサＣ２の充電が開始される（Ｓ７）。

安全スイッチ２２が閉成されてから所定時間τが経過すると（Ｓ８）、コンデンサＣ２の充電が完了するため、閾値電圧Ｖｓは、〔数３〕で示されるように、抵抗Ｒ２、Ｒ６で構成される並列抵抗と抵抗Ｒ１との分圧比により決定された値となる（Ｓ９）。

以下に、別実施形態について説明する。

上述の実施形態では、本発明の電源装置が搭載された複写機について説明したが、当該電源装置は複写機のみに搭載されるものではなく、複合機やプリンタなどの他の画像形成装置、または、画像形成装置以外の機器に搭載されるものであっても良い。

上述の実施形態では、電源調整部２３は、フォトカプラＰｈＣを備えて構成されるものとしたが、フォトカプラＰｈＣにかえて、例えば、第二直流安定化電源回路２１からの出力電圧Ｖ２がベースに入力されるトランジスタを備え、当該トランジスタにより抵抗分圧回路の分圧比を調整するものであってもよい。この場合、当該トランジスタのベースに入力する出力電圧Ｖ２は、抵抗などを挿入することにより前記ベースの仕様に合わせて降圧すべきであることは言うまでもない。

尚、上述した実施形態は何れも本発明の一実施例に過ぎず、当該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計することができることは言うまでもない。

電源部と制御部の説明図複写機の外観図第一直流安定化電源回路と第二直流安定化電源回路の説明図（ａ）はリセット回路の説明図、（ｂ）はリセット回路によるリセット信号出力の説明図（ａ）はリセット回路と電圧調整部の説明図、（ｂ）は安全スイッチの閉成前後における第一直流安定化電源回路の出力電圧の閾値電圧変化の説明図電圧調整部による第一直流安定化電源回路の出力電圧の閾値電圧変更動作を説明するフローチャート

符号の説明

２：電源装置（電源部）
１９：制御部
２０：第一直流安定化電源回路
２１：第二直流安定化電源回路
２２：安全スイッチ（インターロックスイッチ）
２３：電圧調整部
１９０：リセット回路
１９１：ＣＰＵ

Claims

電源電圧が所定の閾値電圧より低下するときにリセット信号を出力するリセット回路を備えたＣＰＵを有する制御部に給電する第一直流安定化電源回路と、前記制御部により駆動される負荷群に給電し、前記第一直流安定化電源回路の出力電圧より高い出力電圧で給電する第二直流安定化電源回路と、前記第二直流安定化電源回路からの前記負荷群への給電状態を切り替える安全スイッチを備えて構成される電源装置であって、
前記安全スイッチが閉成された時に所定時間だけ前記閾値電圧を低下させる電圧調整部を備えている電源装置。
前記電圧調整部は、前記リセット回路の閾値電圧を変更設定可能な抵抗分圧回路と、前記第二直流安定化電源回路の出力電圧が印加されたときに所定時間だけ前記抵抗分圧回路の分圧比を変更設定するフォトカプラを備えて構成される請求項１記載の電源装置。