JP2000134922A - 高圧電源装置 - Google Patents

高圧電源装置

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JP2000134922A
JP2000134922A JP10304237A JP30423798A JP2000134922A JP 2000134922 A JP2000134922 A JP 2000134922A JP 10304237 A JP10304237 A JP 10304237A JP 30423798 A JP30423798 A JP 30423798A JP 2000134922 A JP2000134922 A JP 2000134922A
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voltage
power supply
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signal
winding
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Koji Doi
浩嗣 土井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単安価かつ小型軽量な構成により、精度の
高い高圧電源の作動状態の検知を行なえるようにする。 【解決手段】 トランスTの駆動巻線を発振器1が出力
するパルスによってトランジスタTrを介して駆動し、
2次側の出力巻線に得られる高圧出力をダイオードD1
およびコンデンサC1で整流、平滑して負荷に供給す
る。その際、トランスTの2次側の負荷電流を検出する
電流検出回路2の出力電圧と基準電圧Vcontをエラ
ーアンプ3で比較し、その結果得られる誤差信号により
トランスTを駆動する駆動電圧VBをトランジスタTr
aを介して制御することにより、高圧出力を調整する。
駆動電圧VBはコンパレータ4に入力され、基準値Vr
efと比較することにより、コンパレータ4の出力に高
圧電源装置の作動状態を示す検知信号DT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、作動状態の検知信
号を出力可能な高圧電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の電子写真方式の複写機やプリンタ
においてはその制御を司どるCPUの高速化により従来
なかったような複雑な制御が可能になってきている。た
とえば、画像形成プロセスに用いられる種々の制御情
報、特に、高圧電源の作動の有無を装置内外のCPUに
通知して、それに応じて種々の制御を行なうことが考え
られる。したがって、このような制御を行なう場合に
は、高圧電源の作動の有無を正確に検知できる手段が必
要になりつつある。
【0003】図5〜図7に従来の高圧電源の作動検知方
式を示す。図5〜図7の基本構成は、トランスTの1次
側(駆動巻線)に抵抗R1を介して低圧電源Vsを供給
し、その通電をPWM回路51およびトランジスタTr
により制御し、トランスTの2次(出力巻線)側に得ら
れた昇圧出力をダイオードD1およびコンデンサーC1
により整流して高圧出力HVを得るものである。
【0004】このうち、図5は高圧出力を直接モニタす
る方式であり、図5では高圧出力を直接モニタするため
に高圧出力端子HVに抵抗RH、RLから成る分圧回路
が接続されている。この構成では、高圧電源の作動の有
無は高圧出力の分圧値として検知される(検知信号D
T)。
【0005】また、図6は、高圧電源の負荷電流を直接
モニタする方式であり、トランスTの出力巻線の低圧端
子〜グランド間に抵抗Riが接続されている。この構成
では、高圧電源の作動の有無は抵抗Riを介して出力電
流に相当する電圧値として検出される(検知信号D
T)。
【0006】また、図7は、高圧トランスTの駆動巻線
に発生するフライバック電圧を分圧、ピークホールドし
て検知する方式であり、この分圧のための抵抗Ra、R
b、ピークホールドするためのダイオードDa、コンデ
ンサCa、負荷抵抗R2が接続されている。この構成で
は、高圧電源の作動の有無は高圧出力時に駆動巻線に発
生するフライバック電圧のピークを分圧した値として検
知される(検知信号DT)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の高
圧電源の作動検知手段においては、以下のような問題が
あった。
【0008】図5の構成は、高圧出力を直接分圧するた
めに抵抗RH、RLとして高耐圧の特殊抵抗が必要であ
り、コスト高になり、また、前記抵抗を実装するために
はリーク回避のための沿面距離の確保が必要であり、回
路基板の大型化が避けられない問題がある。
【0009】また、図6の回路は2次側の電流を検出す
るものであり、たとえば電子写真方式のプリンタなどで
用いられる高圧電源などの場合は、2次側の出力は高電
圧、低電流という特徴があるため、このように負荷電流
をモニタする方法では高精度の作動検知を行なうことが
できない問題がある。
【0010】また、図7の回路はフライバック電圧のピ
ーク値を検出するものであるが、通常、フライバック電
圧のピーク値は数100Vに至るため、分圧のための抵
抗Ra、Rbとして比較的大型かつ高コストのものが必
要となる問題がある。また、フライバック電圧のピーク
の高い時から低い時までの範囲が広いために、ピークの
低い部分での検知精度が悪い問題がある。
【0011】本発明の課題は、高圧電源装置の作動状態
を示す検知信号を装置内外に通知し、これを基準として
様々な制御をローコストに、且つ、高精度に実現できる
ようにすることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するために以下の手段を用いる。
【0013】1)駆動巻線と出力巻線とを有し、該駆動
巻線の両端に入力された信号を該出力巻線の両端に増幅
して発生させる高圧トランスと、該高圧トランスの駆動
巻線を駆動するためのスイッチング手段と、前記高圧ト
ランスの駆動巻線に電力を供給するとともに、前記高圧
トランスの出力を調整するために供給する電圧値を可変
とする電圧源と、前記高圧トランスに入力される電圧と
予め定められた基準電圧値とを比較する比較手段とを有
し、前記比較手段の出力信号を高圧電源装置の作動状態
の検知信号として出力する構成を採用することにより、
前記電圧源からの供給電圧がわずかに発生した時点で高
圧電源の作動を検出できる。
【0014】2)駆動巻線と出力巻線とを有し、該駆動
巻線の両端に入力された信号を該出力巻線の両端に増幅
して発生させる高圧トランスと、該高圧トランスの駆動
巻線に電力を供給する電源手段と、該高圧トランスの駆
動巻線を駆動するためのスイッチング手段と、前記高圧
トランスの出力を調整するために前記スイッチング手段
を駆動するパルス信号のパルス幅を制御するPWM信号
供給手段と、前記スイッチング手段の動作信号の交流成
分を検出する交流成分検出手段と、検出した交流信号を
ピークホールド、または平滑して直流化する直流化手段
と、前記直流化された信号と予め定められた電圧値とを
比較する比較手段とを有し、前記比較手段の出力信号を
高圧電源装置の作動状態の検知信号として出力する構成
を採用することにより、高圧電源の作動と同時に比較的
大きい検出信号を得ることができ、高精度で高圧電源の
作動を検出できる。
【0015】3)上記2)において、前記スイッチング
手段にトランジスタを使用するとともに、前記交流成分
検出手段が前記トランジスタのコレクタ電圧を前記スイ
ッチング手段の動作信号の交流成分として検出する構成
を採用することにより、高圧電源の作動と同時に比較的
大きい検出信号を得ることができ、高精度で高圧電源の
作動を検出できる。
【0016】4)上記2)において、前記交流成分検出
手段が、前記PWM信号供給手段からのPWM信号を前
記スイッチング手段の動作信号の交流成分として検出す
る構成を採用することにより、高圧電源の作動と同時に
比較的大きい検出信号を得ることができ、高精度で高圧
電源の作動を検出できる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施形態に基づ
き本発明を詳細に説明する。
【0018】[実施形態1]図1に本発明を採用した高
圧電源装置の構成の一例を示す。図1は、本発明を定電
流方式の高圧電源に用いた場合の構成を示している。
【0019】図1において符号1は、固定の周波数信号
を発生する発振器、Trは発振器1からの信号に従って
ON/OFF動作を行うスイッチングトランジスタであ
る。TはトランジスタTrの動作に基づいて1次側の駆
動巻線を駆動され、その出力巻線に高圧信号を発生する
高圧トランスである。CはトランスTに供給する電力を
蓄積するコンデンサ、VsはコンデンサCおよびトラン
スTに電力を供給する電源である。
【0020】また、符号TraはトランスTを駆動する
電圧値を調整するトランジスタ、2は抵抗などから構成
された高圧負荷電流を検出する電流検出回路である。符
号3は前記電流検出回路2からの出力と基準電圧Vco
ntを比較してその差分を増幅してトランジスタTra
の動作を制御するエラーアンプである。基準電圧Vco
ntは固定、もしくは、可変に設定される電圧源から供
給される。
【0021】符号4はトランスTに入力される電圧値V
Bと予め設定された基準電圧値Vrefを比較して電圧
VBが基準電圧Vref以上となった時に出力を反転す
るコンパレータである。トランスTの2次側の出力は、
ダイオードD1およびコンデンサC1により整流、平滑
され、高圧出力端子HVから出力される。
【0022】以上の構成において、トランスTはトラン
ジスタTrによって発振器1が発生する固定周波数で常
時駆動される。
【0023】一方、トランスTの駆動電圧となる電圧V
Bは電流検出回路2からの信号と基準電圧Vcontと
の差分を増幅するエラーアンプ3の信号によって、トラ
ンジスタTraを制御する事で加減され、基準電圧Vc
ontと電流検出回路2からの出力電圧が等しくなるよ
うに調整される。すなわち、この構成によって、負荷電
流が基準電圧Vcontにより定まる所定の値となるよ
うに負荷電流制御が行われる。
【0024】この結果、トランスTは駆動電圧VBで所
定の駆動周波数で駆動され、基準電圧Vcontで設定
される所望の電流値の高圧出力を発生する。また、コン
パレータ4は予め設定される電圧VrefとトランスT
の駆動電圧VBとを比較して高圧電源の作動状態を示す
検知信号DTを発生する。このコンパレータ4の基準電
圧Vrefをノイズによる誤動作を回避できる程度の極
く低い値に設定しておけば、電圧VBのわずかな上昇で
高圧電源の作動状態を検知することができる。
【0025】コンパレータ4から得られる作動状態の検
知信号DTは、当該電源装置が実装される複写機、プリ
ンタなどのCPU、あるいはコンピュータなどの外部装
置などに高圧電源の作動検知信号として出力することが
できる。
【0026】以上のように、本実施形態によれば、トラ
ンスTの駆動電圧VBを可変として出力電流が所望の値
となるように調整する構成とする一方で、トランスTの
駆動電圧VBを高圧電源の作動検知に用いるようにして
いるので、簡単な構成により精度の高い高圧電源の作動
検知を実現でき、低圧側で検出を行なうために高耐圧の
抵抗その他の部品が不要であり、リーク防止のために回
路基板が大型化するような問題も回避できる。
【0027】[実施形態2]図2に本発明の第2の実施
形態を示す。図2の構成は高圧を発生するトランスTに
インバータトランスを用いた場合の例であり、実施形態
1と同様、定電流タイプの高圧電源を構成したものであ
る。なお、以下の説明では、図2中図1と同一ないし相
当する部材には同一符号を付し、その詳細な説明は省略
するものとする。
【0028】図2において、符号21は基準電圧Vco
ntと電流検出回路2の検出結果との比較結果に基づい
たパルス幅のPWM信号を出力するPWM回路、C2
1,C22はコンデンサ、R21〜R23は抵抗、D2
1はダイオードである。
【0029】図2において、PWM回路21は基準電圧
Vcontと電流検出回路2からの検出信号を比較し
て、比較結果に基づいたパルス幅のPWM信号を出力す
る。スイッチングトランジスタTrは前記PWM信号に
従ってON/OFF駆動され、これによりトランスTの
1次側が電源電圧Vsからの電力供給によって駆動され
る。
【0030】この時、トランジスタTrのコレクタ電圧
は、例えば図3の様な交流波形となる。コンデンサC2
1は前記コレクタ電圧の交流信号をカップリングして抵
抗R21に伝達し、そのピーク値を抵抗R22、ダイオ
ードD21を介してコンデンサC22に充電する。これ
によって保持されたピーク電圧は、コンパレータ4に入
力され予め設定された電圧Vrefと比較する事によっ
て検知信号を出力する。
【0031】また、抵抗R23はコンデンサC22に充
電された電圧を比較的長い周期で放電するために設定さ
れている。これによって、コンパレータ4が一端反転し
て高圧作動状態を検出しても、高圧電源の作動が停止し
た時には、検知信号リセット状態に戻す事が可能とな
る。
【0032】ところで、PWM回路21からのPWM信
号は高圧電源の出力や負荷などに応じて様々なパルス幅
を出力する。従って、トランジスタTrのコレクタ端子
に発生する電圧は、前述の図3に示すような比較的振幅
の大きい交流信号となる場合ばかりではなく、たとえば
PWMパルス幅の狭い場合は図4のような電圧信号とな
る。
【0033】図4のようにPWMパルス幅の狭い場合
は、トランジスタTrに表れる電圧信号のピーク電圧V
pがトランジスタTrのOFF時の電圧Vsと大差がな
いため、たとえば図7の従来構成におけるようにトラン
ジスタTrのコレクタ電圧の電圧値で高圧電源の作動を
正確に検知することは非常に困難である。
【0034】しかしながら、本実施形態によればコレク
タ電圧の交流成分をカップリングして検出し、そのピー
ク電圧Vpをホールドして検知するため、高圧電源作動
時の検出電圧はPWMパルス幅の狭い状態においても比
較的大きな値として捕えることが可能であり、より正確
に高圧電源の作動検知を行うことができる。
【0035】以上の説明では高圧電源の作動検出のため
にトランジスタTrのコレクタ電圧のスイッチング波形
をカップリングコンデンサーC21を介して検出し、利
用する方法について説明したが、本発明はこれに限られ
るものではなく、たとえばPWM回路21のPWM信号
そのものを利用しても良い。また、同様にトランジスタ
Trのコレクタ電圧の交流波形のピーク電圧を高圧電源
の作動検出のために用いる場合を説明したが、これに限
られるものではなく、平滑して直流化した電圧を用いて
も良い。
【0036】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、高圧電源の作動をスイッチングトランジスタTrの
コレクタ電圧をカップリングしてその交流成分のピーク
電圧によって検知するように構成したので、簡単な構成
で、精度の高い高圧作動検知を実現でき、本実施形態に
おいても低圧側で検出を行なうために高耐圧の抵抗その
他の部品が不要であり、リーク防止のために回路基板を
大型化するような問題を回避できる。
【0037】なお、以上に示した2つの実施形態では高
圧電源として定電流制御型の電源を例に説明したが、本
発明はこの点に関して限定されるものではなく、定電圧
制御型の高圧電源においても同様にして実施可能であ
る。たとえば、電流検出回路2をトランスTの2次側の
出力電圧を検出する回路に置換すれば、装置は定電圧制
御型の高圧電源となり、上記と同様の構成でその作動検
知を行なうことができる。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば、トランスを駆動する駆
動電圧を制御する事によって高圧出力を調整する方式の
高圧電源装置において、前記のごとく調整される駆動電
圧を検出して、該電圧値を基準値と比較することにより
高圧電源の作動状態を示す検知信号として出力するよう
にしたので、高耐圧の回路素子を必要とせず、また回路
基板を大型化することなく、簡単安価かつ小型軽量な構
成により、精度の高い高圧電源の作動状態の検知を行な
うことができる。
【0039】また、本発明によれば、スイッチング方式
の高圧電源装置において、スイッチングトランジスタの
駆動波形(例えばコレクタ電圧波形、または、PWM信
号など)の交流成分のピーク値を検出して基準値と比較
することで高圧電源の作動状態を示す検知信号として出
力するようにしたので、高耐圧の回路素子を必要とせ
ず、また回路基板を大型化することなく、簡単安価かつ
小型軽量な構成により、精度の高い高圧電源の作動状態
の検知を行なうことができる。
【0040】また、本発明では、以上のようにして、高
圧電源装置の作動状態を示す検知信号を装置内外に通知
し、これを基準として様々な制御をローコストに、且
つ、高精度に実現できる優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を採用した電源装置の第1の実施形態を
示したブロック回路図である。
【図2】本発明を採用した電源装置の第2の実施形態を
示したブロック回路図である。
【図3】図2の装置の動作を説明する波形図である。
【図4】図2の装置の動作を説明する波形図である。
【図5】従来の電源装置における作動検知方式を示した
ブロック回路図である。
【図6】従来の電源装置における作動検知方式を示した
ブロック回路図である。
【図7】従来の電源装置における作動検知方式を示した
ブロック図回路である。
【符号の説明】
1 発振器 2 電流検出回路 3 エラーアンプ 4 コンパレータ 21 PWM回路 Tr スイッチングトランジスタ Tra 電圧調整用トランジスタ T トランス C、C1、C21,C22 コンデンサ R21,R22,R23 抵抗 D1、D21 ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02M 7/48 H02M 7/48 Fターム(参考) 5G065 AA00 AA08 DA07 EA01 GA06 HA01 HA07 JA01 LA01 LA02 MA03 MA09 MA10 NA04 NA09 5H007 AA05 CA01 CB07 CC12 CC32 DA05 DA06 DB01 DC02 DC05 EA02 FA08 FA12 FA14 5H410 BB01 BB02 BB04 BB05 CC02 DD02 DD06 EA10 EA32 EB09 EB14 EB16 EB37 EB39 FF03 FF05 FF22 FF23 FF26 LL01 LL19 LL20 5H420 BB02 BB03 BB12 CC02 DD02 EA11 EA27 EA39 EA49 EB01 EB15 EB26 EB37 FF03 FF04 FF23 FF25 LL10 NB02 NB16 NC26 5H730 AA12 AS04 BB43 BB57 BB83 CC22 DD02 EE02 EE07 FD01 FD21 FD26 FD31 FF01 FG05 XX03 XX04 XX25

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動巻線と出力巻線とを有し、該駆動巻
    線の両端に入力された信号を該出力巻線の両端に増幅し
    て発生させる高圧トランスと、 該高圧トランスの駆動巻線を駆動するためのスイッチン
    グ手段と、 前記高圧トランスの駆動巻線に電力を供給するととも
    に、前記高圧トランスの出力を調整するために供給する
    電圧値を可変とする電圧源と、 前記高圧トランスに入力される電圧と予め定められた基
    準電圧値とを比較する比較手段とを有し、 前記比較手段の出力信号を高圧電源装置の作動状態の検
    知信号として出力することを特徴とする高圧電源装置。
  2. 【請求項2】 駆動巻線と出力巻線とを有し、該駆動巻
    線の両端に入力された信号を該出力巻線の両端に増幅し
    て発生させる高圧トランスと、 該高圧トランスの駆動巻線に電力を供給する電源手段
    と、 該高圧トランスの駆動巻線を駆動するためのスイッチン
    グ手段と、 前記高圧トランスの出力を調整するために前記スイッチ
    ング手段を駆動するパルス信号のパルス幅を制御するP
    WM信号供給手段と、 前記スイッチング手段の動作信号の交流成分を検出する
    交流成分検出手段と、 検出した交流信号をピークホールド、または平滑して直
    流化する直流化手段と、 前記直流化された信号と予め定められた電圧値とを比較
    する比較手段とを有し、 前記比較手段の出力信号を高圧電源装置の作動状態の検
    知信号として出力することを特徴とする高圧電源装置。
  3. 【請求項3】 前記スイッチング手段にトランジスタを
    使用するとともに、前記交流成分検出手段が前記トラン
    ジスタのコレクタ電圧を前記スイッチング手段の動作信
    号の交流成分として検出することを特徴とする請求項2
    に記載の高圧電源装置。
  4. 【請求項4】 前記交流成分検出手段が、前記PWM信
    号供給手段からのPWM信号を前記スイッチング手段の
    動作信号の交流成分として検出することを特徴とする請
    求項2に記載の高圧電源装置。
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