JP2017108608A - 電子回路、保護装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で電流を流して電力を消費することができる。【解決手段】異常動作時において第１電圧を超える電圧を発生する対象装置と、対象装置を保護する保護回路とを備え、保護回路は、対象装置から第１電圧を超える電圧が発生した場合に、対象装置から出力される電流を流して電力を消費する第１消費部と、第１消費部と並列に設けられ、対象装置から出力される電流を流して電力を消費する第２消費部と、第１消費部に流れる電流に応じた電流を、第２消費部に流すカレントミラー回路と、を有する保護装置を提供する。【選択図】図４

Description

本発明は、電子回路、保護装置および画像形成装置に関する。

過電圧に対する保護回路として、ツェナーダイオードを用いた回路が知られている。

特許文献１には、ツェナーダイオードとＦＥＴ（電界効果トランジスタ）とを備える保護回路が記載されている。特許文献１に記載の保護回路は、ツェナーダイオードが降伏した場合に、ＦＥＴにも電流が流れる。

ところで、保護対象の装置から大電流が出力される場合、保護回路は、許容損失が大きいツェナーダイオードを備えなければならなかった。しかし、許容損失の大きいツェナーダイオードは、コストが高かった。

また、複数のツェナーダイオードを並列に接続しても、降伏電圧（ツェナー電圧）のばらつきにより、何れか１つのツェナーダイオードしか降伏しない。従って、複数のツェナーダイオードを並列に接続しても、許容損失は大きくならず、大きな電流を流すことはできなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で電流を流して電力を消費することができる電子回路、保護装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電子回路は、第１電圧を超える電圧が印加された場合に、電流を流して電力を消費する第１消費部と、前記第１消費部と並列に設けられ、電流を流して電力を消費する第２消費部と、前記第１消費部に流れる電流に応じた電流を、前記第２消費部に流すカレントミラー回路と、を備える。

本発明によれば、簡易な構成で電流を流して電力を消費することができる。

図１は、実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。 図２は、装置本体部から引出ユニットを引き出した状態の画像形成装置の斜視図である。 図３は、実施形態に係るモータ駆動システムの構成を示す図である。 図４は、保護回路の構成を示す図である。 図５は、保護回路の状態の遷移を模式的に示した状態遷移図である。 図６は、駆動回路に電源電圧が印加されていない場合の電圧変化およびトランジスタのスイッチング状態を示す図である。 図７は、駆動回路に電源電圧が印加されている場合の電圧変化およびトランジスタのスイッチング状態を示す図である。 図８は、画像形成装置に搭載されたモータ駆動システムの構成の一例を示す図である。 図９は、装置本体部から引出ユニットを引き出した状態のモータ駆動システムの構成の一例を示す図である。 図１０は、第１変形例に係る保護回路の構成を示す図である。 図１１は、第２変形例に係る保護回路の構成を示す図である。 図１２は、第３変形例に係る保護回路の構成を示す図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置１００の構成を示す図である。画像形成装置１００は、用紙（記録媒体）に画像を形成する。画像形成装置１００は、自動原稿搬送部１１２と、画像読取部１１４と、カセット給紙部１１６と、手差給紙部１１８と、排紙トレイ１２０と、装置本体部１２２とを備える。

自動原稿搬送部１１２は、画像読取部１１４の上部に設けられる。自動原稿搬送部１１２は、原稿トレイに載置された原稿束から１枚ずつ原稿を取り出して、画像読取部１１４へと送り出す。

画像読取部１１４は、装置本体部１２２の上部に設けられる。画像読取部１１４は、コンタクトガラス１４２と、走査光学ユニット１４４とを有する。コンタクトガラス１４２は、筐体の上面部を構成する。コンタクトガラス１４２は、自動原稿搬送部１１２またはユーザによる手動で原稿が載置される。走査光学ユニット１４４は、コンタクトガラス１４２に載置された原稿の表面の画像を読み取り、画像データを生成する。

カセット給紙部１１６は、装置本体部１２２の下部に設けられる。カセット給紙部１１６は、少なくとも１つのカセット１５２と、給紙機構１５４とを有する。カセット１５２は、画像が形成される前の状態の用紙を収容する。給紙機構１５４は、カセット１５２に収納された用紙を装置本体部１２２へと搬送する。

手差給紙部１１８は、装置本体部１２２の側面に設けられる。手差給紙部１１８は、装置本体部１２２に対して開閉可能に取り付けられている。手差給紙部１１８は、装置本体部１２２に対して開いた状態において、画像が形成される前の状態の用紙がユーザにより載置される。手差給紙部１１８は、ユーザにより載置された用紙を、装置本体部１２２へと搬送する。

排紙トレイ１２０は、装置本体部１２２の側面に設けられる。排紙トレイ１２０は、装置本体部１２２から排出された、画像が形成された後の状態の用紙を載置する。

装置本体部１２２は、カセット給紙部１１６または手差給紙部１１８から用紙を受け取る。装置本体部１２２は、受け取った用紙に、画像読取部１１４により読み取られた画像データに応じた画像を形成する。そして、装置本体部１２２は、画像を形成した後の用紙を排紙トレイ１２０へと排出する。

装置本体部１２２は、中間転写ベルト１６２と、第１ローラ１６４と、第２ローラ１６６と、第３ローラ１６８と、タンデム画像形成部１７０と、露光ユニット１７２と、主搬送路１７４と、二次転写部１７６と、中間搬送路１７８と、定着部１８０と、排紙路１８２と、反転搬送路１８４とを有する。

中間転写ベルト１６２は、第１ローラ１６４、第２ローラ１６６および第３ローラ１６８に架け渡される。第１ローラ１６４は、モータ等により駆動され、中間転写ベルト１６２を所定の方向（図１中の矢印方向）に走行させる。第２ローラ１６６および第３ローラ１６８は、中間転写ベルト１６２の走行に従って回転する。

タンデム画像形成部１７０は、４つの感光体ユニット１９２を含む。４つの感光体ユニット１９２は、それぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（Ｋ）の４色に対応する。それぞれの感光体ユニット１９２は、ドラム状の感光体ドラム１９４、帯電装置、現像装置、感光体クリーニング装置および除電装置等を含む。

露光ユニット１７２は、それぞれの色に対応する感光体ユニット１９２に含まれる感光体ドラム１９４を、画像読取部１１４により読み取られた画像データにおける対応する色データに応じて露光させる。それぞれの感光体ドラム１９４は、露光ユニット１７２により露光されることにより、側面にトナー画像が形成される。

それぞれの感光体ドラム１９４は、中間転写ベルト１６２の走行方向に沿って配置されている。中間転写ベルト１６２は、それぞれの感光体ドラム１９４の側面と接触しながら走行する。従って、中間転写ベルト１６２の走行に従って、それぞれの感光体ドラム１９４に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト１６２の一方の面に転写される。

また、それぞれの感光体ドラム１９４には、同一の画像データに基づく各色のトナー画像が、中間転写ベルト１６２の同一の位置に転写されるように、トナー画像の露光タイミングが調整される。従って、中間転写ベルト１６２には、同一の画像データに基づく各色のトナー画像が同一の位置に転写される。これにより、４つの感光体ドラム１９４を通過した後、中間転写ベルト１６２には、画像データに応じたフルカラーのトナー画像が形成される。

主搬送路１７４は、カセット給紙部１１６から送り出された用紙を取り込む。また、主搬送路１７４は、手差給紙部１１８から送り出された用紙を取り込む。主搬送路１７４は、取り込んだ用紙を、所定のタイミングで二次転写部１７６に送り出す。

二次転写部１７６は、二次転写ローラ２０２を有する。二次転写ローラ２０２は、第３ローラ１６８に対して、中間転写ベルト１６２を挟んで側面が突き当てられた状態で配置される。そして、二次転写ローラ２０２は、第３ローラ１６８とは逆方向に回転する。これにより、第３ローラ１６８と二次転写ローラ２０２とは、突き当てられた隙間の領域（ニップ）に、中間転写ベルト１６２を挟み込むことができる。

また、主搬送路１７４により取り込まれた用紙は、第３ローラ１６８と二次転写ローラ２０２との間に形成されたニップへと送り出される。用紙は、先端側からニップに突入する。第３ローラ１６８および二次転写ローラ２０２は、ニップに、中間転写ベルト１６２および用紙を挟み込みながら回転する。これにより、用紙は、中間転写ベルト１６２と接触しながら、ニップを通過する。

ここで、中間転写ベルト１６２における用紙が接触する側の面には、ニップの突入前において、トナー画像が付着している。用紙は、中間転写ベルト１６２に付着しているトナー画像がニップに突入するタイミングに同期して、ニップへと先端から突入する。従って、中間転写ベルト１６２に付着しているトナー画像は、用紙の表面に接触しながら、ニップを通過する。用紙およびトナー画像は、ニップの通過時において、第３ローラ１６８と二次転写ローラ２０２とにより所定の圧力が加えられる。これにより、ニップ通過時に、中間転写ベルト１６２の表面に付着しているトナー画像は、用紙へと転写される。

二次転写部１７６から排出された、トナー画像が転写された用紙は、中間搬送路１７８へと送り出される。中間搬送路１７８は、二次転写部１７６から排出された、トナー画像が転写された用紙を、定着部１８０へと送り出す。

定着部１８０は、無端ベルトである定着ベルト２１２と、加圧ローラ２１４とを含む。加圧ローラ２１４は、定着ベルト２１２に対して押し当てられており、トナー画像が転写された用紙を定着ベルト２１２との間で所定の圧力で挟み込みながら回転する。また、加圧ローラ２１４は、挟み込んだ用紙に対して熱を加える。このような定着部１８０は、用紙に熱と圧力を加えることにより、用紙に転写されたトナー画像のトナーを溶融して、用紙にカラー画像を定着させる。

定着部１８０によりカラー画像が定着された用紙は、排紙路１８２に送り出される。排紙路１８２は、定着部１８０から排出された用紙を、排紙トレイ１２０に載置させる。

カラー画像が定着された用紙の裏面に、再度、他のカラー画像を定着させる場合、定着部１８０によりカラー画像が定着された用紙は、反転搬送路１８４に送り出される。反転搬送路１８４は、定着部１８０から排出された用紙の表裏を反転させて、再度、主搬送路１７４へ送り出す。

このような装置本体部１２２は、用紙、ベルト、ローラまたはドラム等を駆動するための多数のモータを有する。例えば、主搬送路１７４、中間搬送路１７８および反転搬送路１８４等は、用紙を搬送させるためのモータを有する。装置本体部１２２は、搬送途中において用紙が詰まったことを検知するためのセンサも有する。

なお、画像形成装置１００は、タンデム型のカラー複写機に限定されるものではなく、モノクロの画像を形成してもよいい。また、画像形成装置１００は、電子写真方式の印刷装置または複合機（ＭＦＰ：Multifunction Peripheral）等であってもよい。なお、複合機とは、印刷機能、複写機能、スキャナ機能、及びファクシミリ機能のうち少なくとも２つの機能を有する装置である。

図２は、装置本体部１２２から引出ユニット２３０を引き出した状態の画像形成装置１００の斜視図である。画像形成装置１００は、引出ユニット２３０を備える。引出ユニット２３０は、主搬送路１７４、二次転写部１７６、中間搬送路１７８、定着部１８０、排紙路１８２および反転搬送路１８４等を保持する。

また、引出ユニット２３０は、キャリア２３２と、前カバー２３４とを含む。装置本体部１２２には、レール２３６が設けられている。キャリア２３２は、主搬送路１７４、二次転写部１７６、中間搬送路１７８、定着部１８０、排紙路１８２および反転搬送路１８４等を保持する。キャリア２３２は、レール２３６により移動可能に支持されている。レール２３６は、引出ユニット２３０を装置本体部１２２に対して引き出し可能に支持する。引出ユニット２３０は、図２中のＲとＦの方向に移動する。引出ユニット２３０は、Ｒ方向に移動した場合に、装置本体部１２２に収納された状態となる。また、引出ユニット２３０は、Ｆ方向に移動した場合、装置本体部１２２から引き出された状態となる。

前カバー２３４は、引出ユニット２３０が装置本体部１２２に収納された状態において、装置本体部１２２の側壁として機能する。また、前カバー２３４には、取手部２３８が形成されている。ユーザは、取手部２３８を握って引き出す方向に力を加えることにより、引出ユニット２３０を装置本体部１２２から引き出すことができる。

引出ユニット２３０は、装置本体部１２２から引き出された状態において、内部に取り付けられた主搬送路１７４、二次転写部１７６、中間搬送路１７８、定着部１８０、排紙路１８２および反転搬送路１８４等を露出させることができる。

これにより、ユーザは、主搬送路１７４、二次転写部１７６、中間搬送路１７８、定着部１８０、排紙路１８２および反転搬送路１８４等のメンテナンスをすることができる。例えば、主搬送路１７４、二次転写部１７６、中間搬送路１７８、定着部１８０、排紙路１８２および反転搬送路１８４等の何れかの箇所において、用紙詰まりが発生した場合、ユーザは、詰まっている用紙を取り出すことができる。

また、引出ユニット２３０は、装置本体部１２２から供給される電力を受け取って、主搬送路１７４、二次転写部１７６、中間搬送路１７８、定着部１８０、排紙路１８２および反転搬送路１８４等に供給する。例えば、引出ユニット２３０は、装置本体部１２２から供給される電力を、用紙を搬送させるためのモータに供給する。また、装置本体部１２２からモータに電力を供給するための電源線は、装置本体部１２２と引出ユニット２３０との間において、コネクタにより接続されている。このコネクタは、引出ユニット２３０が装置本体部１２２に収納された状態において接続し、引出ユニット２３０が装置本体部１２２から引き出された状態において、切断する。従って、引出ユニット２３０に設けられたモータ等は、引出ユニット２３０が装置本体部１２２に収納されている状態において、電力供給を受け、引出ユニット２３０が装置本体部１２２から引き出されている状態において、電力供給が停止される。

図３は、実施形態に係るモータ駆動システム１０の構成を示す図である。モータ駆動システム１０は、例えば、図１および図２に示した画像形成装置１００に搭載される。モータ駆動システム１０は、例えば、画像形成装置１００における用紙の搬送用のモータシステムに適用される。モータ駆動システム１０は、モータ１２と、駆動回路１４と、直流電源１６と、スイッチ１８と、デカップリングコンデンサ２０と、保護回路４０（保護装置）とを備える。

モータ１２は、例えば直流モータである。駆動回路１４は、モータ１２を駆動する。直流電源１６は、駆動回路１４に対して、モータ１２を駆動するための電源電圧を発生する。スイッチ１８は、直流電源１６から発生された電源電圧を駆動回路１４に与えるか、与えないかを切り替える。

駆動回路１４は、直流電源１６からプラス側の電源電圧が印加されるプラス電源端３２と、直流電源１６からマイナス側の電源電圧が印加されるマイナス電源端３４とを有する。プラス側の電源電圧は、例えば、＋３０ボルト等の電圧である。また、マイナス側の電源電圧は、例えばグランド電位である。

デカップリングコンデンサ２０は、キャパシタであって、プラス電源端３２とマイナス電源端３４との間に設けられる。デカップリングコンデンサ２０は、例えば直流電源１６から発生される電源雑音等を抑制する。

保護回路４０は、プラス電圧端４２とマイナス電圧端４４との間に、第１電圧を超える電圧が印加された場合に、電流を流して電力を消費する電子回路である。なお、保護回路４０は、プラス電圧端４２とマイナス電圧端４４との間に、第１電圧以下の電圧が印加されている場合には、電流を流さず、電力を消費しない。プラス電圧端４２には、マイナス電圧端４４よりプラス側の電圧が印加される。

本実施形態においては、保護回路４０は、保護の対象装置である駆動回路１４を過電圧から保護する。保護回路４０は、プラス電圧端４２が駆動回路１４のプラス電源端３２に接続され、マイナス電圧端４４が駆動回路１４のマイナス電源端３４に接続される。駆動回路１４は、通常動作時において、第１電圧以下の電圧を発生し、異常動作時において第１電圧を超える電圧を発生する。そして、保護回路４０は、駆動回路１４のプラス電源端３２とマイナス電源端３４との間に、第１電圧を超える電圧が発生した場合に、電流を流して電力を消費する。これにより、保護回路４０は、駆動回路１４を過電圧から保護することができる。

このようなモータ駆動システム１０は、例えば、複合機等の画像形成装置１００の紙送り用に適用される。画像形成装置１００の紙送り用に適用された場合、例えば、電源オフ時においては、モータ１２が空回りすることにより起電力が発生する。保護回路４０は、モータ１２の空回りによって駆動回路１４が第１電圧を超える電圧を発生した場合、駆動回路１４から出力された電流を流して、電力を消費する。これにより、保護回路４０は、モータ１２の空回り等を原因にする過電圧から駆動回路１４を保護することができる。

また、例えば、電源オン時において、電源ライン（プラス電源端３２とマイナス電源端３４との間）にノイズが発生する場合がある。保護回路４０は、電源ラインのノイズにより駆動回路１４が第１電圧を超える電圧を発生した場合、駆動回路１４から出力される電流を流して電力を消費する。これにより、保護回路４０は、電源ラインのノイズ等を原因とする過電圧から駆動回路１４を保護することができる。

図４は、保護回路４０の構成を示す図である。保護回路４０は、第１消費部５１と、第２消費部５２と、カレントミラー回路５３とを有する。

第１消費部５１は、プラス電圧端４２とマイナス電圧端４４との間に、第１電圧を超える電圧が印加された場合に、電流を流して電力を消費する。本実施形態においては、第１消費部５１は、駆動回路１４から第１電圧を超える電圧が発生した場合に、駆動回路１４から出力される電流を流して電力を消費する。

例えば、第１消費部５１は、第１ツェナーダイオード６１を含む。第１ツェナーダイオード６１は、逆方向バイアスの電圧が印加される。すなわち、第１ツェナーダイオード６１は、カソードがプラス電圧端４２側、アノードがマイナス電圧端４４側となるように配置される。そして、第１ツェナーダイオード６１は、プラス電圧端４２とマイナス電圧端４４との間に印加された電圧が、第１電圧を超えた場合に降伏する。これにより、第１ツェナーダイオード６１は、プラス電圧端４２とマイナス電圧端４４との間に、第１電圧を超える電圧が印加された場合に、電流を流して電力を消費することができる。

第２消費部５２は、プラス電圧端４２とマイナス電圧端４４との間に、第１消費部５１と並列に設けられ、電流を流して電力を消費する。本実施形態においては、第２消費部５２は、駆動回路１４から出力される電流を流して電力を消費する。

例えば、第２消費部５２は、第２ツェナーダイオード６２を含む。第２ツェナーダイオード６２は、逆方向バイアスの電圧が印加される。すなわち、第２ツェナーダイオード６２は、カソードがプラス電圧端４２側、アノードがマイナス電圧端４４側となるように配置される。そして、第２ツェナーダイオード６２は、プラス電圧端４２とマイナス電圧端４４との間に印加された電圧が、第１電圧以下の第２電圧を超えた場合に降伏する。これにより、第２ツェナーダイオード６２は、プラス電圧端４２とマイナス電圧端４４との間に、第２電圧を超える電圧が印加された場合に、電流を流して電力を消費することが可能な状態となる。

もっとも、第２ツェナーダイオード６２は、降伏したとしても、カレントミラー回路５３に電流が流れなければ、電流を流さない。すなわち、第２ツェナーダイオード６２は、プラス電圧端４２とマイナス電圧端４４との間に、第２電圧を超える電圧が印加されていても、カレントミラー回路５３が電流を流さなければ、電流を流さない。つまり、第２ツェナーダイオード６２は、第２電圧を超える電圧が印加されたことにより降伏し、且つ、カレントミラー回路５３に電流が流れることを条件として、電流を流す。

カレントミラー回路５３は、第１消費部５１に流れる電流に応じた電流を、第２消費部５２に流す。第１消費部５１は、第１電圧を超える電圧が印加された場合、例えば、駆動回路１４から第１電圧を超える電圧が発生した場合、電流を流す。従って、カレントミラー回路５３は、プラス電圧端４２とマイナス電圧端４４との間に第１電圧を超える電圧が印加された場合、例えば、駆動回路１４から第１電圧を超える電圧が発生した場合、第２消費部５２に電流を流す。

例えば、カレントミラー回路５３は、バイポーラトランジスタを用いた回路である。本実施形態においては、カレントミラー回路５３は、参照トランジスタ６５と、参照側エミッタ抵抗６６と、出力トランジスタ６７と、出力側エミッタ抵抗６８とを含む。

参照トランジスタ６５は、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタである。参照トランジスタ６５は、コレクタおよびベースが第１ツェナーダイオード６１のアノードに接続される。なお、第１ツェナーダイオード６１は、カソードがプラス電圧端４２に接続される。

参照側エミッタ抵抗６６は、一方の端が参照トランジスタ６５のエミッタに接続される。参照側エミッタ抵抗６６は、他方の端がマイナス電圧端４４に接続される。

出力トランジスタ６７は、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタである。出力トランジスタ６７は、コレクタが第２ツェナーダイオード６２のアノードに接続され、ベースが参照トランジスタ６５のベースに接続される。なお、第２ツェナーダイオード６２は、カソードがプラス電圧端４２に接続される。

出力側エミッタ抵抗６８は、一方の端が出力トランジスタ６７のエミッタに接続される。出力側エミッタ抵抗６８は、他方の端がマイナス電圧端４４に接続される。

このようなカレントミラー回路５３は、プラス電圧端４２とマイナス電圧端４４との間に第１電圧を超えた電圧が印加された場合、第１ツェナーダイオード６１が降伏して、電流が流れる。第１ツェナーダイオード６１に電流が流れた場合、カレントミラー回路５３は、参照トランジスタ６５のコレクタ−エミッタ間に電流を流す。そして、カレントミラー回路５３は、参照トランジスタ６５のコレクタ−エミッタ間に電流が流れると、その電流量に応じた電流（例えば、同一の電流または所定倍された電流）を、出力トランジスタ６７のコレクタ−エミッタ間に流す。

ここで、第２ツェナーダイオード６２は、第２電圧を超えた場合に降伏する。第２電圧は、第１電圧以下である。第１ツェナーダイオード６１は、プラス電圧端４２とマイナス電圧端４４との間に第１電圧を超えた電圧が印加された場合に降伏する。つまり、第２ツェナーダイオード６２は、第１ツェナーダイオード６１が降伏する電圧が印加された場合には、既に降伏しており、電流を流すことが可能な状態となっている。従って、カレントミラー回路５３は、参照トランジスタ６５のコレクタ−エミッタ間に電流が流れたと同時に、出力トランジスタ６７のコレクタ−エミッタ間に電流を流すことができる。

このことから、保護回路４０は、プラス電圧端４２とマイナス電圧端４４との間に第１電圧を超える電圧が印加された場合、第１消費部５１および第２消費部５２の両者に、同時に、電流を流して電力を消費させることができる。例えば、保護回路４０は、駆動回路１４から第１電圧を超える電圧が発生した場合、第１消費部５１および第２消費部５２の両者に、同時に、駆動回路１４から出力された電流を流して電力を消費させることができる。これにより、保護回路４０は、簡単な構成により、何れか１つの電流消費部（例えばツェナーダイオード）に電流が流れるが、他の電流消費部（例えばツェナーダイオード）には電流が流れないような状態を無くすことができる。よって、保護回路４０によれば、簡易な構成で大きな電流を流して電力を消費することができる。

なお、ツェナーダイオードは、単位体積当たりの電力消費量が大きい。従って、第１ツェナーダイオード６１および第２ツェナーダイオード６２は、比較的に小さいサイズで大きな電力を消費することができる。

また、参照トランジスタ６５および出力トランジスタ６７は、ベース−エミッタ間電圧が略同一であることが好ましい。これにより、参照トランジスタ６５および出力トランジスタ６７は、一方がオン、他方がオフとなるような状態を無くすことができる。

また、例えば、参照トランジスタ６５のベース−エミッタ間電圧と、出力トランジスタ６７のベース−エミッタ間電圧との差の仕様上の最大値をＶｅｒｒとする。また、第１ツェナーダイオード６１に流れる電流をＩ_１とし、参照側エミッタ抵抗６６の抵抗値をＲ_１とした場合、下記の式（１）の関係を満たすように、抵抗値Ｒ_１を設定してもよい。
Ｖｅｒｒ＜Ｉ_１×Ｒ_１…（１）

これにより、カレントミラー回路５３は、ベース−エミッタ間に、参照側エミッタ抵抗６６による負帰還をかけることができるので、ベース−エミッタ間電圧のばらつきを吸収して、一方がオン、他方がオフとなるような状態を無くすことができる。

また、カレントミラー回路５３は、バイポーラトランジスタを用いた回路ではなく、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いた回路であってもよい。これにより、カレントミラー回路５３は、バイポーラトランジスタと比較して第１消費部５１および第２消費部５２に大きな電流を流すことができる。また、カレントミラー回路５３は、演算増幅器（ＯＰアンプ）等の他のデバイスを用いた回路であってもよい。また、保護回路４０が過電圧を保護する対象装置は、モータ１２の駆動回路１４に限らず他の装置であってもよい。

図５は、保護回路４０の状態の遷移を模式的に示した状態遷移図である。保護回路４０は、図５に示すような遷移をすることにより、駆動回路１４を過電圧から保護する。まず、駆動回路１４が通常状態であり、駆動回路１４から第１電圧以下の電圧が発生されている。

この場合、第１ツェナーダイオード６１は、降伏していない。従って、第１ツェナーダイオード６１には、電流が流れない（Ｓ１１）。第１ツェナーダイオード６１に電流が流れないので、参照トランジスタ６５には、電流が流れない（Ｓ１２）。参照トランジスタ６５に電流が流れないので、出力トランジスタ６７には、電流が流れない（Ｓ１３）。そして、出力トランジスタ６７に電流が流れないので、第２ツェナーダイオード６２には、電流が流れない（Ｓ１４）。

従って、駆動回路１４から第１電圧以下の電圧が発生されている場合、保護回路４０は、駆動回路１４から出力された電流を流さず、電力を消費しない。保護回路４０は、駆動回路１４から第１電圧を超えた電圧が発生されるまで、Ｓ１１からＳ１４までの状態を維持する（Ｓ１５のＮｏ）。

一方、ノイズが発生したりモータ１２が空回りしたりしたことにより、駆動回路１４が異常状態となり、駆動回路１４から第１電圧を超えた過電圧が発生される（Ｓ１５のＹｅｓ）。

この場合、第１ツェナーダイオード６１が降伏する（Ｓ１６）。なお、第２ツェナーダイオード６２は、降伏電圧が第１ツェナーダイオード６１よりも低い。従って、第１ツェナーダイオード６１が降伏した場合には、第２ツェナーダイオード６２も既に降伏している。

第１ツェナーダイオード６１が降伏すると、第１ツェナーダイオード６１に、電流が流れる（Ｓ１７）。第１ツェナーダイオード６１に電流が流れると、参照トランジスタ６５のベースエミッタ間に電流が流れ、参照トランジスタ６５がオンする（Ｓ１８）。また、出力トランジスタ６７のベースエミッタ間に電流が流れ、出力トランジスタ６７がオンする（Ｓ１９）。第２ツェナーダイオード６２の降伏電圧よりも高い電圧が第２ツェナーダイオード６２に印加された状態で、出力トランジスタ６７がオンするので、第２ツェナーダイオード６２に電流が流れる（Ｓ２０）。

従って、駆動回路１４から第１電圧を超えた電圧が発生されている場合、保護回路４０は、駆動回路１４から出力された電流を流して電力を消費することができる。この場合において、保護回路４０は、２つのツェナーダイオードにより並列に電流を流すので、大きな電力を消費することができる。

保護回路４０は、駆動回路１４から発生される電圧が第１電圧以下となるまで、Ｓ１６からＳ２０までの状態を維持する（Ｓ２１のＮｏ）。そして、保護回路４０は、駆動回路１４から発生される電圧が第１電圧以下となった場合（Ｓ２１のＹｅｓ）、第１ツェナーダイオード６１の降伏が終了し（Ｓ２２）、第１ツェナーダイオード６１に電流が流れない状態（Ｓ１１）に戻る。

図６は、駆動回路１４に電源電圧が印加されていない場合であって、モータの空回りが起きた場合の電圧変化およびトランジスタのスイッチング状態を示す図である。駆動回路１４に、直流電源１６から発生される電源電圧Ｖ_ＤＤが印加されていない場合、デカップリングコンデンサ２０には、電荷が蓄積されていない。従って、図６の時刻ｔ_１に示すように、電源ラインの電圧（プラス電源端３２とマイナス電源端３４との間の電圧）は、０である。

時刻ｔ_１において、モータ１２が空回りを開始すると、駆動回路１４から起電力が発生し、デカップリングコンデンサ２０に電荷が蓄積される。従って、時刻ｔ_１以後、電源ラインの電圧（デカップリングコンデンサ２０の電圧）は、上昇する。

電源ラインの電圧が上昇を続け、ある時刻ｔ_２において、第２電圧Ｖ_２を超える。電源ラインの電圧が第２電圧Ｖ_２を超えた場合、第２ツェナーダイオード６２は、降伏する。しかし、第２電圧Ｖ_２を超えても第１電圧Ｖ_１を超えるまでは、カレントミラー回路５３はオフである。従って、第２ツェナーダイオード６２には電流が流れない。よって、時刻ｔ_２以後も、電源ラインの電圧は、上昇を続ける。

続いて、電源ラインの電圧が上昇を続け、ある時刻ｔ_３において、第１電圧Ｖ_１を超える。電源ラインの電圧が第１電圧Ｖ_１を超えた場合、第１ツェナーダイオード６１は、降伏する。第１ツェナーダイオード６１が降伏すると、第１ツェナーダイオード６１に電流が流れる。第１ツェナーダイオード６１に電流が流れたことにより、参照トランジスタ６５および出力トランジスタ６７のベースに電圧が印加される。時刻ｔ_４において、ベース−エミッタ間の電圧がオン電圧を越えてベース−エミッタ間に電流が流れると、カレントミラー回路５３（参照トランジスタ６５および出力トランジスタ６７）がオンとなる。そして、カレントミラー回路５３がオンとなると、第２ツェナーダイオード６２にも電流が流れる。従って、時刻ｔ_４以後、参照側エミッタ抵抗６６および出力側エミッタ抵抗６８が負荷となり電力を消費するので、電源ラインの電圧は、上昇しない。なお、第１ツェナーダイオード６１が降伏する時刻ｔ_３から電源ラインの電圧の上昇が停止する時刻ｔ_４までの期間は、非常に短いが図６では模式的に一定の時間幅を示している。

時刻ｔ_５において、モータ１２の空回りが停止すると、デカップリングコンデンサ２０は、自然放電を開始する。自然放電を開始すると、参照トランジスタ６５と出力トランジス６７タのベース−エミッタ間の電流が小さくなるため、カレントミラー回路５３がオフとなる。その後、自然放電が続き、時刻ｔ_６において、電源ラインの電圧が第１電圧Ｖ_１以下となると、第１ツェナーダイオード６１の降伏状態が終了し、第１ツェナーダイオード６１および第２ツェナーダイオード６２は電流を流さなくなる。従って、時刻ｔ_６以後、電源ラインの電圧は、デカップリングコンデンサ２０の自然放電に伴って、徐々に低下して０に近づく。

図７は、駆動回路１４に電源電圧が印加されている場合であって、ノイズ等が発生した場合の電圧変化およびトランジスタのスイッチング状態を示す図である。直流電源１６から発生される電源電圧Ｖ_ＤＤが印加されている場合、デカップリングコンデンサ２０には、電荷が蓄積されている。従って、図７の時刻ｔ_１１に示すように、電源ラインの電圧（プラス電源端３２とマイナス電源端３４との間の電圧）は、Ｖ_ＤＤである。

時刻ｔ_１１において、ノイズが発生すると、デカップリングコンデンサ２０に電荷が蓄積される。従って、時刻ｔ_１１以後、電源ラインの電圧（デカップリングコンデンサ２０の電圧）は、上昇する。

電源ラインの電圧が上昇を続け、ある時刻ｔ_１２において、第２電圧Ｖ_２を超えて、第２ツェナーダイオード６２は、降伏する。しかし、第２ツェナーダイオード６２には電流が流れないので、時刻ｔ_１２以後も、電源ラインの電圧は、上昇を続ける。

続いて、電源ラインの電圧が上昇を続け、ある時刻ｔ_１３において、第１電圧Ｖ_１を超える。電源ラインの電圧が第１電圧Ｖ_１を超えた場合、第１ツェナーダイオード６１は、降伏する。第１ツェナーダイオード６１が降伏すると、第１ツェナーダイオード６１に電流が流れる。第１ツェナーダイオード６１に電流が流れたことにより、参照トランジスタ６５および出力トランジスタ６７のベースに電圧が印加される。時刻ｔ_４において、ベース−エミッタ間の電圧がオン電圧を越えてベース−エミッタ間に電流が流れると、カレントミラー回路５３（参照トランジスタ６５および出力トランジスタ６７）がオンとなる。そして、カレントミラー回路５３がオンとなると、第２ツェナーダイオード６２にも電流が流れる。従って、時刻ｔ_１４以後、参照側エミッタ抵抗６６および出力側エミッタ抵抗６８が負荷となり電力を消費するので、電源ラインの電圧は、上昇しない。なお、第１ツェナーダイオード６１が降伏する時刻ｔ_１３から電源ラインの電圧の上昇が停止する時刻ｔ_１４までの期間は、非常に短いが図７では模式的に一定の時間幅を示している。

時刻ｔ_１５において、ノイズが停止すると、デカップリングコンデンサ２０は、自然放電を開始する。自然放電を開始すると、参照トランジスタ６５と出力トランジス６７タのベース−エミッタ間の電流が小さくなるため、カレントミラー回路５３がオフとなる。その後、自然放電が続き、時刻ｔ_１６において、電源ラインの電圧が第１電圧Ｖ_１以下となると、第１ツェナーダイオード６１の降伏状態が終了し、第１ツェナーダイオード６１および第２ツェナーダイオード６２は電流を流さなくなる。従って、時刻ｔ_１６以後、電源ラインの電圧は、デカップリングコンデンサ２０の自然放電に伴って、徐々に低下する。そして、時刻ｔ_１７において、電源ラインの電圧は、Ｖ_ＤＤに達すると、低下を停止する。

以上のように、保護回路４０は、電源ラインの電圧が第１電圧を超える場合にも、並列に設けられた第１ツェナーダイオード６１および第２ツェナーダイオード６２の両者に、同時に、駆動回路１４から出力される電流を流すことができる。従って、保護回路４０によれば、簡易な構成で大きな電流を流して電力を消費することができる。

図８は、画像形成装置１００に搭載されたモータ駆動システム１０の一例を示す図である。モータ駆動システム１０が画像形成装置１００の用紙の搬送用に搭載された場合、例えば、直流電源１６およびスイッチ１８は、装置本体部１２２に搭載される。また、この場合、モータ１２、駆動回路１４、デカップリングコンデンサ２０および保護回路４０は、引出ユニット２３０に搭載される。

図９は、装置本体部１２２から引出ユニット２３０を引き出した状態のモータ駆動システム１０の構成の一例を示す図である。引出ユニット２３０が装置本体部１２２から引き出された場合、コネクタが切断される。このため、装置本体部１２２から駆動回路１４に電力を供給するための電源線は、装置本体部１２２と引出ユニット２３０との間において切断され、駆動回路１４への電力の供給は停止される。

ここで、ユーザは、引出ユニット２３０を装置本体部１２２から引き出した状態において、搬送路に詰まっている用紙を取り除くと、用紙の取り除きに伴い、用紙の搬送用のモータ１２が空回りする可能性がある。電力が供給されていない状態でモータ１２が空回りすると、起電力が発生して駆動回路１４に異常電圧が印加されてしまう。

しかし、保護回路４０は、駆動回路１４のプラス電源端３２とマイナス電源端３４との間に、第１電圧を超える電圧が発生した場合、電流を流して消費することができる。従って、このような画像形成装置１００は、引出ユニット２３０を装置本体部１２２から引き出した状態において、モータ１２が空回りしても、駆動回路１４を保護することができる。

図１０は、第１変形例に係る保護回路４０の構成を示す図である。第１変形例に係る第１消費部５１は、直列に接続された複数の第１ツェナーダイオード６１を含む。これにより、保護回路４０は、第１電圧を容易に調整することができる。また、保護回路４０は、第１消費部５１の全体の許容損失を大きくすることができる。

また、第１変形例に係る第２消費部５２は、直列に接続された複数の第２ツェナーダイオード６２を含む。これにより、保護回路４０は、第２消費部５２の全体の許容損失を大きくすることができる。なお、第２消費部５２は、第１消費部５１と異なる数の第２ツェナーダイオード６２を含んでもよい。これにより、第２消費部５２は、第２電圧を確実に第１電圧以下に設定することができる。

図１１は、第２変形例に係る保護回路４０の構成を示す図である。第２変形例に係る第２消費部５２は、第２ツェナーダイオード６２に代えて、抵抗７２を含んでもよい。抵抗７２は、一例として、一端がプラス電圧端４２に接続され、他方の端が出力トランジスタ６７のコレクタに接続される。なお、この場合、抵抗７２は、第１電圧を印加した場合にも電流を流すことが可能な定格を有する。このような保護回路４０は、抵抗７２により流れる電流を熱に変換することができるので、駆動回路１４から出力された電流を流して電力を消費することができる。

図１２は、第３変形例に係る保護回路４０の構成を示す図である。第３変形例に係る保護回路４０は、複数の第２消費部５２を有する。例えば、図１２に示す例であれば、保護回路４０は、第２消費部５２−１および第２消費部５２−２を有する。

この場合、カレントミラー回路５３は、第１消費部５１に流れる電流に応じた電流を、複数の第２消費部５２のそれぞれに流す。また、カレントミラー回路５３は、第１消費部５１に電流が流れると同時に、それぞれの第２消費部５２に電流を流す。

例えば、カレントミラー回路５３は、複数の第２消費部５２のそれぞれに対応した、複数の出力トランジスタ６７および複数の出力側エミッタ抵抗６８を有する。それぞれの出力トランジスタ６７は、コレクタが、対応する第２消費部５２が含む第２ツェナーダイオード６２のアノードに接続される。

それぞれの出力側エミッタ抵抗６８は、一方の端が、対応する出力トランジスタ６７のエミッタに接続される。また、それぞれの出力側エミッタ抵抗６８は、他方の端が、マイナス電圧端４４に接続される。

このような第３変形例に係る保護回路４０は、駆動回路１４から出力される電流量を大きくすることができる。従って、第３変形例に係る保護回路４０は、駆動回路１４が第１電圧を超えた電圧を発生した場合に高速に電圧を低下させることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能である。

１０ モータ駆動システム
１２ モータ
１４ 駆動回路
１６ 直流電源
１８ スイッチ
２０ デカップリングコンデンサ
３２ プラス電源端
３４ マイナス電源端
４０ 保護回路
４２ プラス電圧端
４４ マイナス電圧端
５１ 第１消費部
５２ 第２消費部
５３ カレントミラー回路
６１ 第１ツェナーダイオード
６２ 第２ツェナーダイオード
６５ 参照トランジスタ
６６ 参照側エミッタ抵抗
６７ 出力トランジスタ
６８ 出力側エミッタ抵抗
７２ 抵抗
１００ 画像形成装置
１１２ 自動原稿搬送部
１１４ 画像読取部
１１６ カセット給紙部
１１８ 手差給紙部
１２０ 排紙トレイ
１２２ 装置本体部
１４２ コンタクトガラス
１４４ 走査光学ユニット
１５２ カセット
１５４ 給紙機構
１６２ 中間転写ベルト
１６４ 第１ローラ
１６６ 第２ローラ
１６８ 第３ローラ
１７０ タンデム画像形成部
１７２ 露光ユニット
１７４ 主搬送路
１７６ 二次転写部
１７８ 中間搬送路
１８０ 定着部
１８２ 排紙路
１８４ 反転搬送路
１９２ 感光体ユニット
１９４ 感光体ドラム
２０２ 二次転写ローラ
２１２ 定着ベルト
２１４ 加圧ローラ
２３０ 引出ユニット
２３２ キャリア
２３４ 前カバー
２３６ レール
２３８ 取手部

特開２００９−１７７８６５号公報

Claims (15)

1. 第１電圧を超える電圧が印加された場合に、電流を流して電力を消費する第１消費部と、
   前記第１消費部と並列に設けられ、電流を流して電力を消費する第２消費部と、
   前記第１消費部に流れる電流に応じた電流を、前記第２消費部に流すカレントミラー回路と、
   を備える電子回路。
2. 複数の前記第２消費部を備える請求項１に記載の電子回路。
3. 前記第１消費部は、第１ツェナーダイオードを含み、
   前記第１ツェナーダイオードは、逆方向バイアスの電圧が印加され、印加された電圧が前記第１電圧を超えた場合に降伏する
   請求項１または２に記載の電子回路。
4. 前記第２消費部は、第２ツェナーダイオードを含み、
   前記第２ツェナーダイオードは、逆方向バイアスの電圧が印加され、印加された電圧が前記第１電圧以下の第２電圧を超えた場合に降伏する
   請求項３に記載の電子回路。
5. 前記カレントミラー回路は、バイポーラトランジスタを用いた回路である
   請求項４に記載の電子回路。
6. 前記カレントミラー回路は、
   参照トランジスタと、
   参照側エミッタ抵抗と、
   出力トランジスタと、
   出力側エミッタ抵抗と、
   を含み、
   前記第１ツェナーダイオードは、カソードがプラス電圧端側、アノードがマイナス電圧端側となるように配置され、
   前記第２ツェナーダイオードは、カソードがプラス電圧端側、アノードがマイナス電圧端側となるように配置され、
   前記参照トランジスタは、ｎｐｎ型であり、コレクタおよびベースが前記第１ツェナーダイオードのアノードに接続され、
   前記参照側エミッタ抵抗は、一方の端が前記参照トランジスタのエミッタに接続され、他方の端がマイナス電圧端に接続され、
   前記出力トランジスタは、ｎｐｎ型であり、コレクタが前記第２ツェナーダイオードのアノードに接続され、ベースが前記参照トランジスタのベースに接続され、
   前記出力側エミッタ抵抗は、一方の端が前記出力トランジスタのエミッタに接続され、他方の端がマイナス電圧端に接続される
   請求項５に記載の電子回路。
7. 前記参照トランジスタのベース−エミッタ間電圧と、前記出力トランジスタのベース−エミッタ間電圧との差の仕様上の最大値をＶｅｒｒとし、
   前記第１ツェナーダイオードに流れる電流をＩ_１とし、
   前記参照側エミッタ抵抗の抵抗値をＲ_１とした場合、下記の式（１）の関係を満たす
   Ｖｅｒｒ＜Ｉ_１×Ｒ_１…（１）
   請求項６に記載の電子回路。
8. 前記第２消費部は、抵抗を含む
   請求項１から３の何れか１項に記載の電子回路。
9. 前記カレントミラー回路は、電界効果トランジスタを用いた回路である
   請求項３から５の何れか１項に記載の電子回路。
10. 異常動作時において第１電圧を超える電圧を発生する対象装置と、
    前記対象装置を保護する保護回路とを備え、
    前記保護回路は、
    前記対象装置から第１電圧を超える電圧が発生した場合に、前記対象装置から出力される電流を流して電力を消費する第１消費部と、
    前記第１消費部と並列に設けられ、前記対象装置から出力される電流を流して電力を消費する第２消費部と、
    前記第１消費部に流れる電流に応じた電流を、前記第２消費部に流すカレントミラー回路と、
    を有する保護装置。
11. 前記対象装置は、モータを駆動する駆動回路である
    請求項１０に記載の保護装置。
12. 前記モータは、画像形成装置の紙送り用に適用され、前記画像形成装置が電源オフ時において前記第１電圧を超える電圧を発生する
    請求項１１に記載の保護装置。
13. 記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
    異常動作時において第１電圧を超える電圧を発生する対象装置と、
    前記対象装置を保護する保護回路とを備え、
    前記保護回路は、
    前記対象装置から第１電圧を超える電圧が発生した場合に、前記対象装置から出力される電流を流して電力を消費する第１消費部と、
    前記第１消費部と並列に設けられ、前記対象装置から出力される電流を流して電力を消費する第２消費部と、
    前記第１消費部に流れる電流に応じた電流を、前記第２消費部に流すカレントミラー回路と、
    を有する画像形成装置。
14. 装置本体部と、
    前記装置本体部に対して引き出し可能に設けられる引出ユニットと、
    を備え、
    前記対象装置は、
    前記引出ユニットに設けられ、
    前記引出ユニットが前記装置本体部に収納されている場合に、前記装置本体部から電力供給を受け、
    前記引出ユニットが前記装置本体部から引き出された状態で異常動作をした場合に、前記第１電圧を超える電圧を発生する
    請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 前記対象装置は、前記記録媒体を搬送するモータであり、前記引出ユニットが前記装置本体部から引き出された状態において空回りすることにより前記第１電圧を超える電圧を発生する
    請求項１４に記載の画像形成装置。

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