JP2020018113A - 電源装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】安価な構成でユーザの安全を確保しす画像形成装置用の電源装置を提供する。【解決手段】電源装置301は、トランス110と、FET101と、CPU100と、2次巻線110bに流れる電流を検知する電流検知部149と、当該電流検知部149の検知結果に基づいて過電流を検知し、トランス110の1次側に作用することにより前記トランス110からの出力を停止させる過電流検知部169と、1次巻線110aに流れる電流に基づいて過電流を検知し、前記トランス110の1次側に作用することにより前記トランス110からの出力を停止させる過電流検知部179と、を備える。過電流検知部149がトランス110からの出力を停止させるための作用点と、過電流検知部179がトランス110からの出力を停止させるための作用点とは異なる。【選択図】図2
Description
本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置と、画像形成装置に用いられる電源装置に関する。
電子写真方式を用いた画像形成装置には、画像形成プロセスのため、帯電電源、現像電源、転写電源等の電源が存在する。これらの電源が印加される高電圧部にはユーザに対し安全であることが求められる。用紙に印加される転写電源の接点は、紙詰まり等(以下、ジャムという)を処理する(以下、ジャム処理という)ときに、画像形成装置が有するドアを開けて用紙にアクセスするユーザの指に対し、その近傍に配置せざるを得ない。ユーザの安全を確保するためには、ユーザが接点に触れないように部材を追加する等して装置を大型化する必要がある。また他の方法として、インターロックスイッチを用いてドアオープン時における電源からの電圧供給を遮断し、ユーザが接点に触れても安全を確保する構成を採る必要がある。前者のような装置の大型化は製品競争力の低下に繋がるため、後者のようなインターロックスイッチを用いた構成が採られることが多い。インターロックスイッチを用いたドアオープン時における電源遮断方法に関して、例えば特許文献1等に記載された構成がある。
しかしながら、従来構成のインターロックスイッチは高価である。このため、安価な構成でユーザの安全を確保することが求められている。
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、安価な構成でユーザの安全を確保することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。
(1)第1のトランスと、前記第1のトランスの1次側に接続され、スイッチング動作を行うスイッチング素子と、前記第1のトランスの2次側の出力端から所定の出力電圧を出力させるために、前記スイッチング素子に第1の信号を出力し前記スイッチング動作を制御する制御手段と、前記2次側に流れる電流を検知する電流検知手段と、前記第1のトランスの2次側に設けられ、前記電流検知手段の検知結果に基づいて過電流を検知し、前記第1のトランスの1次側に作用することにより前記第1のトランスからの出力を停止させる第1の過電流検知手段と、前記第1のトランスの1次側に設けられ、前記1次側に流れる電流に基づいて過電流を検知し、前記第1のトランスの1次側に作用することにより前記第1のトランスからの出力を停止させる第2の過電流検知手段と、を備え、前記第1の過電流検知手段が前記第1のトランスからの出力を停止させるための作用点と、前記第2の過電流検知手段が前記第1のトランスからの出力を停止させるための作用点とが異なることを特徴とする電源装置。
(2)記録材に画像を形成する画像形成手段と、前記(1)に記載の電源装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
本発明によれば、安価な構成でユーザの安全を確保することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。なお、以下に示す実施例は一例であって、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
[画像形成装置]
図1は実施例1の画像形成装置であるカラーレーザビームプリンタの構成を示す断面概略図である。画像形成装置は、4色(Y:イエロー,M:マゼンタ,C:シアン,Bk:ブラック)の画像を重ね合わせてカラー画像を形成するために、4色の画像形成部を備えている。
図1は実施例1の画像形成装置であるカラーレーザビームプリンタの構成を示す断面概略図である。画像形成装置は、4色(Y:イエロー,M:マゼンタ,C:シアン,Bk:ブラック)の画像を重ね合わせてカラー画像を形成するために、4色の画像形成部を備えている。
画像形成装置であるカラーレーザビームプリンタ(以下、プリンタとする)201は、ホストコンピュータ202から画像データ203を受信すると、コントローラ204で画像データを所定のビデオ信号形式データに展開する。コントローラ204は、展開したビデオ信号形式データから画像形成用のビデオ信号205を生成する。エンジン制御部206は、CPU105等の演算処理手段を有している。コントローラ204はビデオ信号205をエンジン制御部206に出力する。コントローラ204によって生成されたビデオ信号205は、エンジン制御部206からスキャナユニット210に出力される。スキャナユニット210は、発光素子である複数のレーザダイオード211をビデオ信号205に応じて駆動する。これにより、レーザダイオード211からビデオ信号205に応じたレーザビーム212y、212m、212c、212kが出射される。添え字y、m、c、kは上述した4色に対応しており、以下、特定の色について説明する場合を除き、添え字を省略する。
レーザダイオード211から出射されたレーザビーム212は、回転多面鏡207、レンズ213、折り返しミラー214を介して感光体である感光ドラム215上に照射される。感光ドラム215は帯電手段である帯電器216によって所定の電荷量に帯電される。このため、レーザビーム212を感光ドラム215上に照射させて表面電位を部分的に下げることにより、感光ドラム215表面に静電潜像が形成される。レーザビーム212を照射して形成した静電潜像を可視化すべく、現像手段である現像器217により感光ドラム215上に静電潜像に応じたトナー画像が形成される。
感光ドラム215上に形成されたトナー画像は、1次転写部材218に所定の電圧を印加することにより、像担持体である無端状ベルト(以下、中間転写ベルト)219上に転写される。以下、この転写を1次転写という。1次転写は最初にイエローの画像が中間転写ベルト219に転写され、その上にマゼンタ、シアン、ブラックと各色のトナー画像が順次転写され、カラー画像が形成される。なお、中間転写ベルト219は駆動ローラ226により搬送制御される。カセット220内の記録材である記録紙221は、給紙ローラ222によって給紙されたのち、中間転写ベルト219上に1次転写されたトナー画像に同期するように2次転写ローラ223へと搬送されて転写が行われる。これにより、記録紙221上に画像が転写される。以下、この転写を2次転写という。このとき、2次転写ローラ223に所定の電圧を印加して転写効率を高めている。2次転写された未定着のトナー画像を担持した記録紙221は、定着器224によって熱と圧力により定着処理が行なわれ、記録紙221上に安定したカラー画像が定着されたのちに排出部より排出される。
[電源装置]
図2は実施例1の電源装置301の回路構成を示す図であり、例えば、2次転写ローラ223に印加する電圧を生成するための回路である。電源装置301は、トナーを記録紙221に転写するための正極性の直流電圧と、2次転写後に2次転写ローラ223に付着したトナー(以下、残トナーという)をクリーニングするための負極性の直流電圧を出力することが可能である。出力端子Toutが2次転写ローラ223に接続され、出力電圧Voutが2次転写ローラ223に出力される。電源装置301の負荷は、2次転写ローラ223及び2次転写ローラ223に接する記録紙221や他のプリンタ201の構成部材である。これらの負荷や漏れ電流は温度や湿度の変動、画像形成条件によって大きく変化する。負荷の変動やばらつきに対応するため、電源装置301には広範囲な出力電圧や出力電流が要求される。図2及び以下において、電源装置301の負荷は一般化して負荷LOADとする。
図2は実施例1の電源装置301の回路構成を示す図であり、例えば、2次転写ローラ223に印加する電圧を生成するための回路である。電源装置301は、トナーを記録紙221に転写するための正極性の直流電圧と、2次転写後に2次転写ローラ223に付着したトナー(以下、残トナーという)をクリーニングするための負極性の直流電圧を出力することが可能である。出力端子Toutが2次転写ローラ223に接続され、出力電圧Voutが2次転写ローラ223に出力される。電源装置301の負荷は、2次転写ローラ223及び2次転写ローラ223に接する記録紙221や他のプリンタ201の構成部材である。これらの負荷や漏れ電流は温度や湿度の変動、画像形成条件によって大きく変化する。負荷の変動やばらつきに対応するため、電源装置301には広範囲な出力電圧や出力電流が要求される。図2及び以下において、電源装置301の負荷は一般化して負荷LOADとする。
(正極性の直流電圧の出力)
始めに正極性の直流電圧を出力するための構成について述べる。電源装置301は、電源装置301の制御手段である中央演算処理装置(以下、CPU100と記す)を有する。高電圧を出力するための第1のトランスであるトランス110には、入力電圧の変更手段である入力電圧変更部139が接続されており、トランス110に電圧が供給される。トランス110は、1次側のコイルである1次巻線110aと2次側のコイルである2次巻線110bとを有する。トランス110をスイッチング駆動するためのトランス駆動信号として、駆動信号出力手段でもあるCPU100からクロック信号CLKPが出力される。CPU100は制御手段であり、かつ、駆動信号出力手段でもある。トランス110の駆動のためのクロック信号CLKPに基づいて、トランス駆動手段でありスイッチング素子である電界効果トランジスタ(以下、FETとする)101が導通又は非導通になるスイッチング動作を行う。FET101のスイッチング動作により、トランス110の1次巻線110aに交流電圧が印加される。
始めに正極性の直流電圧を出力するための構成について述べる。電源装置301は、電源装置301の制御手段である中央演算処理装置(以下、CPU100と記す)を有する。高電圧を出力するための第1のトランスであるトランス110には、入力電圧の変更手段である入力電圧変更部139が接続されており、トランス110に電圧が供給される。トランス110は、1次側のコイルである1次巻線110aと2次側のコイルである2次巻線110bとを有する。トランス110をスイッチング駆動するためのトランス駆動信号として、駆動信号出力手段でもあるCPU100からクロック信号CLKPが出力される。CPU100は制御手段であり、かつ、駆動信号出力手段でもある。トランス110の駆動のためのクロック信号CLKPに基づいて、トランス駆動手段でありスイッチング素子である電界効果トランジスタ(以下、FETとする)101が導通又は非導通になるスイッチング動作を行う。FET101のスイッチング動作により、トランス110の1次巻線110aに交流電圧が印加される。
クロック信号CLKPは電圧のハイレベルとローレベルが交互に現れる信号である。クロック信号CLKPがハイレベルのときにFET101が導通し、ローレベルのときにFET101が非導通となる。FET101と並列に、整流平滑手段であるダイオード102及びコンデンサ103が接続されている。ダイオード102のアノード端子は、抵抗171を介してグランドに接続され、カソード端子はトランス110の1次巻線110aに接続されている。ここで、トランス110の1次巻線110aに流れる電流I1は、図2の矢印を正の向きとする。FET101が導通状態のとき、又はコンデンサ103に電荷が蓄えられるときに、電流I1は正の向きに流れる。FET101が非導通状態で、コンデンサ103の電荷が放電するときに、電流I1は負の向きに流れる。電流I1は、コンデンサ103が放電された後もダイオード102を介して負の向きに流れることができる。
整流平滑部119は、トランス110及び、ダイオード111、112、コンデンサ113、114、抵抗115、116により構成される。出力端子Toutには抵抗116を介して正極性の直流電圧が出力される。
(入力電圧変更部)
電源装置301の出力端子Toutから負荷LOADに出力される出力電圧Voutは、抵抗117及び抵抗118で分圧され、抵抗126を介して入力電圧変更部139のオペアンプ120の反転入力端子(−端子)に入力される。一方、CPU100のアナログポートから出力されるトランス110を制御するためのアナログ信号ANPが、抵抗121を介して入力電圧変更部139のオペアンプ120の非反転入力端子(+端子)に入力される。オペアンプ120は、出力端子が抵抗122を介してトランジスタ130のベース端子に接続されており、トランジスタ130がトランス110への入力電圧Vtrを制限し、出力電圧Voutを制御する。トランジスタ130のコレクタ端子には、抵抗132を介して電源Vccが接続される。トランジスタ130のエミッタ端子とグランドの間にはコンデンサ131が接続され、トランス110への入力電圧Vtrを安定化している。トランジスタ130のベース端子とエミッタ端子間には、ダイオード133が接続される。CPU100がクロック信号CLKPの発振を停止し、アナログ信号ANPの電圧を0Vにすると、コンデンサ131に蓄えられた電荷がダイオード133を通って抜け、出力端子Toutに電圧が出力されなくなる。以上述べた構成により、アナログ信号ANPの電圧レベルに対応した出力電圧Voutが得られるように制御される。
電源装置301の出力端子Toutから負荷LOADに出力される出力電圧Voutは、抵抗117及び抵抗118で分圧され、抵抗126を介して入力電圧変更部139のオペアンプ120の反転入力端子(−端子)に入力される。一方、CPU100のアナログポートから出力されるトランス110を制御するためのアナログ信号ANPが、抵抗121を介して入力電圧変更部139のオペアンプ120の非反転入力端子(+端子)に入力される。オペアンプ120は、出力端子が抵抗122を介してトランジスタ130のベース端子に接続されており、トランジスタ130がトランス110への入力電圧Vtrを制限し、出力電圧Voutを制御する。トランジスタ130のコレクタ端子には、抵抗132を介して電源Vccが接続される。トランジスタ130のエミッタ端子とグランドの間にはコンデンサ131が接続され、トランス110への入力電圧Vtrを安定化している。トランジスタ130のベース端子とエミッタ端子間には、ダイオード133が接続される。CPU100がクロック信号CLKPの発振を停止し、アナログ信号ANPの電圧を0Vにすると、コンデンサ131に蓄えられた電荷がダイオード133を通って抜け、出力端子Toutに電圧が出力されなくなる。以上述べた構成により、アナログ信号ANPの電圧レベルに対応した出力電圧Voutが得られるように制御される。
(電流検知部)
出力端子Toutから出力される電流Ioutを検知する電流検知手段である電流検知部149の構成について述べる。出力電流Ioutは、出力端子Toutに接続された負荷LOADを通ってグランドに流れ、グランドからオペアンプ140の出力端子、抵抗141、抵抗142、抵抗143を通って流れる。抵抗141と抵抗142との接続点は、抵抗144を介してオペアンプ140の反転入力端子(−端子)に接続される。抵抗142と抵抗143との接続点にはコンデンサ145が接続され、電圧が安定化される。オペアンプ140の非反転入力端子(+端子)には、抵抗147を介して基準電圧146が入力される。オペアンプ140の出力電圧は、抵抗148を介して電流検知信号ANCとしてCPU100のアナログポートに入力される。出力電流Ioutは、基準電圧146と抵抗141とオペアンプ140の出力電圧、すなわち電流検知信号ANCとの関係によりCPU100によって算出することができる。
出力端子Toutから出力される電流Ioutを検知する電流検知手段である電流検知部149の構成について述べる。出力電流Ioutは、出力端子Toutに接続された負荷LOADを通ってグランドに流れ、グランドからオペアンプ140の出力端子、抵抗141、抵抗142、抵抗143を通って流れる。抵抗141と抵抗142との接続点は、抵抗144を介してオペアンプ140の反転入力端子(−端子)に接続される。抵抗142と抵抗143との接続点にはコンデンサ145が接続され、電圧が安定化される。オペアンプ140の非反転入力端子(+端子)には、抵抗147を介して基準電圧146が入力される。オペアンプ140の出力電圧は、抵抗148を介して電流検知信号ANCとしてCPU100のアナログポートに入力される。出力電流Ioutは、基準電圧146と抵抗141とオペアンプ140の出力電圧、すなわち電流検知信号ANCとの関係によりCPU100によって算出することができる。
以上のように、CPU100は、電源装置301の出力電圧Voutが所定の電圧に近づくように、又は、出力電流Iout(電流検知信号ANC)が所定の電流(所定のANCの値)に近づくように、アナログ信号ANPを変更(制御)する。
(負極性の直流電圧の出力)
次に、負極性の直流電圧を出力する構成を以下で述べる。第2のトランスであるトランス150には電源Vccから電圧が供給される。トランス150は、1次側のコイルである1次巻線150aと、2次側のコイルである2次巻線150bと、を有する。CPU100から出力される負極性の直流電圧用のクロック信号CLKNはFET151のゲート端子に入力される。クロック信号CLKNによって駆動されるFET151によってトランス150がスイッチング駆動され、1次巻線150aに交流電圧が印加される。2次巻線150bにはダイオード154及びコンデンサ155で構成された整流平滑回路が接続されている。トランス150の2次側の出力端子Toutには、ブリーダ抵抗である抵抗115及び抵抗116を介して負極性の直流電圧が出力される。トランス150は、2次転写ローラ223をクリーニングするための清掃手段としても機能する。FET151と並列に、ダイオード152及びコンデンサ153が接続されており、その動作はダイオード102及びコンデンサ103と同じであるため説明を省略する。
次に、負極性の直流電圧を出力する構成を以下で述べる。第2のトランスであるトランス150には電源Vccから電圧が供給される。トランス150は、1次側のコイルである1次巻線150aと、2次側のコイルである2次巻線150bと、を有する。CPU100から出力される負極性の直流電圧用のクロック信号CLKNはFET151のゲート端子に入力される。クロック信号CLKNによって駆動されるFET151によってトランス150がスイッチング駆動され、1次巻線150aに交流電圧が印加される。2次巻線150bにはダイオード154及びコンデンサ155で構成された整流平滑回路が接続されている。トランス150の2次側の出力端子Toutには、ブリーダ抵抗である抵抗115及び抵抗116を介して負極性の直流電圧が出力される。トランス150は、2次転写ローラ223をクリーニングするための清掃手段としても機能する。FET151と並列に、ダイオード152及びコンデンサ153が接続されており、その動作はダイオード102及びコンデンサ103と同じであるため説明を省略する。
負極性の直流電圧を出力するときは、正極性の直流電圧を出力するためのクロック信号CLKP及びアナログ信号ANPの電圧をローレベルにしておく。同様に、正極性の直流電圧を出力するときは、負極性の直流電圧を出力するためのクロック信号CLKNの電圧をローレベルにしておく。
出力端子Toutに要求される高電圧は画像形成条件や温度や湿度等の条件によって変わり、正極性の電圧であれば例えば百Vから数千Vになる。要求される電流は例えば10分の1μAから数十μAになる。負極性の電圧に要求される電圧は、例えばマイナス数千Vになる。
(出力側の過電流検知部)
出力側の第1の過電流検知手段である過電流検知部169の構成について述べる。これは図2の負荷LOADにおいて過電流を検知した場合に、出力電圧Voutを安全な電圧に抑える回路である。過電流とは画像形成時に流れる最大電流より大きい電流のことで、例えば、低い抵抗値の記録紙221が使用された場合や、ユーザの指がジャム処理時に出力端子Toutに触れた場合等に発生する。ユーザの指は一般的な記録紙221の抵抗値よりも小さいため過電流が流れる。このような場合に備え、過電流検知部169を電源装置301に有することで、ユーザが出力端子Toutに触れたとしても、すぐに出力電圧Voutを安全な電圧に抑え、ユーザの安全性を高めることが可能となる。なお、過電流検知部169は、正極性の直流電圧が出力されているときの過電流保護を目的とし、負極性の直流電圧が出力されているときの過電流に対しては保護しない。これは次のような理由による。負極性の直流電圧はブリーダ抵抗115を介して負荷LOADに接続されるため、負荷LOADに負極性の直流電圧の過電流が流れた場合、ブリーダ抵抗115によって出力電圧Voutが安全な電圧に制限される。すなわち、ブリーダ抵抗115は、負極性の直流電圧が出力されているときの過電流に対して保護する機能を有している。このため、負極性の直流電圧が出力されているときには、別途の過電流保護が不要なためである。以下に述べる過電流検知部179も同様に正極性の直流電圧の過電流保護を目的としている。なお、負極性の直流電圧が出力されているときに過電流を保護する保護回路を有していてもよい。
出力側の第1の過電流検知手段である過電流検知部169の構成について述べる。これは図2の負荷LOADにおいて過電流を検知した場合に、出力電圧Voutを安全な電圧に抑える回路である。過電流とは画像形成時に流れる最大電流より大きい電流のことで、例えば、低い抵抗値の記録紙221が使用された場合や、ユーザの指がジャム処理時に出力端子Toutに触れた場合等に発生する。ユーザの指は一般的な記録紙221の抵抗値よりも小さいため過電流が流れる。このような場合に備え、過電流検知部169を電源装置301に有することで、ユーザが出力端子Toutに触れたとしても、すぐに出力電圧Voutを安全な電圧に抑え、ユーザの安全性を高めることが可能となる。なお、過電流検知部169は、正極性の直流電圧が出力されているときの過電流保護を目的とし、負極性の直流電圧が出力されているときの過電流に対しては保護しない。これは次のような理由による。負極性の直流電圧はブリーダ抵抗115を介して負荷LOADに接続されるため、負荷LOADに負極性の直流電圧の過電流が流れた場合、ブリーダ抵抗115によって出力電圧Voutが安全な電圧に制限される。すなわち、ブリーダ抵抗115は、負極性の直流電圧が出力されているときの過電流に対して保護する機能を有している。このため、負極性の直流電圧が出力されているときには、別途の過電流保護が不要なためである。以下に述べる過電流検知部179も同様に正極性の直流電圧の過電流保護を目的としている。なお、負極性の直流電圧が出力されているときに過電流を保護する保護回路を有していてもよい。
過電流検知部169の動作について説明する。過電流検知部169は、トランジスタ162、抵抗160、161を有する。トランジスタ162は、ベース端子に抵抗160を介して電流検知部149のオペアンプ140の出力端子が接続され、エミッタ端子が接地されている。トランジスタ162のコレクタ端子は、入力電圧変更部139のオペアンプ120の非反転入力端子に接続されている。すなわち、過電流検知部169は、CPU100から出力されるアナログ信号ANPに作用するように接続されている。
まず、オペアンプ140の出力端子の電圧をVとする。出力端子の電圧Vは、出力電流Iout、抵抗141の抵抗値R1、基準電圧146の電圧値V1を用いて、オペアンプ140のバーチャルショートにより式(1)のように表される。
V=V1+R1×Iout・・・(1)
V=V1+R1×Iout・・・(1)
式(1)に示すように、出力電流Ioutが増加するとオペアンプ140の出力端子の電圧Vは増加する。過電流検知部169の動作条件として、出力電流Ioutが過電流状態となる電流値に対応した出力端子の電圧Vのときに、初めてトランジスタ162がオンするように、抵抗160によってトランジスタ162のベース電流を設定する。抵抗161は、トランジスタ162のベース端子とエミッタ端子間に接続され、トランジスタ162のベース電流安定化のために用いられる。
トランジスタ162がオンすることでオペアンプ120の非反転入力端子をグランド電位に近い電位(トランジスタ162のコレクタ−エミッタ間電圧Vce)まで引き込む。これにより出力電圧Voutを分圧した値であるオペアンプ120の反転入力端子がグランド電位に近い電位に制御されるため、出力電圧Voutがほぼ停止状態となる。
過電流検知部169の特徴について説明する。過電流検知部169は、画像形成用の電流検知部149のオペアンプ140の出力端子の電圧Vを検知することで過電流の検知を行っており、過電流検知用の電流増幅素子を新たに用いる必要がないため安価な構成となっている。過電流検知部169は、電流検知部149の検知結果に基づいて過電流の検知を行う。また、過電流時に出力電圧Voutを停止するための作用点を、低電圧のトランス110の入力側(1次側)とすることで、高耐圧の部品を用いる必要がなく、安価な構成となっている。過電流検知部169は、入力電圧変更部139に接続される、トランス110を制御するためのアナログ信号ANPに作用することで、出力電圧Voutを安全な電圧に低下させている。言い換えれば、過電流検知部169は、トランス110への入力電圧Vtrに作用することで、出力電圧Voutを安全な電圧に低下させているともいえる。
以上説明したように、過電流検知部169により、負荷LOADに過電流が流れた場合に、すぐに出力電圧Voutを安全な電圧に抑えることで、安価な構成でユーザの安全性を高めることが可能となる。
(入力側の過電流検知部)
次に入力側の第2の過電流検知手段である過電流検知部179の構成について述べる。過電流検知部179の目的は、過電流検知部169と同様であり、負荷LOADの過電流を検知した場合、出力電圧Voutを安全な電圧に抑えることによりユーザの安全性を高めることである。
次に入力側の第2の過電流検知手段である過電流検知部179の構成について述べる。過電流検知部179の目的は、過電流検知部169と同様であり、負荷LOADの過電流を検知した場合、出力電圧Voutを安全な電圧に抑えることによりユーザの安全性を高めることである。
上述した過電流検知部169とは別に過電流検知部(第2の過電流検知手段)を設けることで、次のような効果が得られる。すなわち、仮に一方の過電流検知部が故障した場合でも、他方の過電流検知部によって過電流時の出力電圧Voutを安全な電圧に抑えて二重の安全を確保し、より安全性を高めることができる。また、過電流検知部179は、次の理由によってトランス110の出力側に接続するよりも入力側に接続する方がコストアップを抑えることができる。まず、第2の過電流検知手段をトランス110の出力側に接続する場合、二重の安全を確保するためには、電流検知部149に対し、過電流検知部169と並列又は直列に第2の過電流検知部を接続することができない。これは、オペアンプ140が故障した場合、その故障状態によっては2つの過電流検知部が同時に働かなくなるためである。次に、トランス110は高電圧生成用のトランスであるため、出力電流IoutはμAオーダーの微小な電流である。このため、第2の過電流検知部をトランス110の出力側に接続する場合、電流検知部149と同様にオペアンプ140のような増幅素子で出力電流Ioutを増幅し、かつ、コンデンサ145のようなノイズ対策部品も必要となる。その上で、過電流検知部169と同等の回路が必要となるため、電流増幅を必要としない入力側よりもコストアップが大きくなる。
これらの理由により、トランス110の入力側で過電流検知を行う過電流検知部179を接続し、その作用点は高耐圧部品を必要としない低電圧部、かつ過電流検知部169の作用点と異なる箇所とする。これにより、過電流検知部169が故障した場合でも過電流時の電圧を抑え、さらにコストアップを抑えた構成でユーザの安全性を高めることが可能となる。
過電流検知部179の動作について説明する。過電流検知部179は、コンパレータ170、抵抗171、172、基準電圧173を有する。過電流検知部179のコンパレータ170は、反転入力端子(−端子)にFET101を介してトランス110の1次巻線110aが接続され、非反転入力端子(+端子)に抵抗172を介して基準電圧173が接続されている。コンパレータ170は、出力端子がFET101のゲート端子に接続されている。すなわち、過電流検知部179は、CPU100から出力されるクロック信号CLKPに作用するように接続されている。出力電流Ioutが増加するとトランス110の入力電流I1も増加し、コンパレータ170の反転入力端子に入力される電圧も増加する。ここで、コンパレータ170の反転入力端子に入力される電圧は、入力電流I1と抵抗171の抵抗値R171から求めることができる(I1×R171)。入力電流I1が過電流状態となるときに初めてコンパレータ170の出力が負電源側(グランド)に反転するように、基準電圧173の値を設定する。これにより入力電流I1が過電流状態になるとFET101がオフし、出力電圧Voutが停止される。抵抗172はコンパレータ170の入力インピーダンス調整用の抵抗である。過電流検知部179は、FET101のゲート端子に入力される、トランス110の駆動のためのクロック信号CLKPに作用することで、出力電圧Voutを安全な電圧に低下させている。
以上述べたように、実施例1における電源装置301によって、インターロックスイッチを用いない安価な構成でユーザの安全を確保することが可能となる。実施例1では、電源装置301の正極性の電圧に過電流検知部を適用したが、他の電源装置にも適用可能である。
以上、実施例1によれば、安価な構成でユーザの安全を確保することができる。
以上、実施例1によれば、安価な構成でユーザの安全を確保することができる。
図3は、実施例2の電源装置401の回路構成を示す図である。実施例1である図2と同じ構成については、同じ符号を付しその説明を省略する。実施例1との相違点は、実施例1の入力側の過電流検知部179に代わり、第2の過電流検知手段として過電流検知部189を接続している点である。これにより負荷LOADの過電流時にトランス110の入力電圧変更部139への電源供給を遮断し、出力電圧Voutを安全な電圧に抑えることが可能である。
[過電流検知部]
過電流検知部189の動作について説明する。過電流検知部189は、トランジスタ181、183、抵抗171、182を有する。トランス110の1次巻線110aには、FET101を介してトランジスタ181のベース端子が接続されている。トランジスタ183は、コレクタ端子が電源Vccに接続され、ベース端子が抵抗182を介して電源Vccに接続され、エミッタ端子が抵抗132を介してトランジスタ130のコレクタ端子に接続されている。すなわち、過電流検知部189は、電源Vccから入力電圧変更部139に電圧が供給される経路に接続され、電源Vccの供給/遮断に作用するように接続されている。
過電流検知部189の動作について説明する。過電流検知部189は、トランジスタ181、183、抵抗171、182を有する。トランス110の1次巻線110aには、FET101を介してトランジスタ181のベース端子が接続されている。トランジスタ183は、コレクタ端子が電源Vccに接続され、ベース端子が抵抗182を介して電源Vccに接続され、エミッタ端子が抵抗132を介してトランジスタ130のコレクタ端子に接続されている。すなわち、過電流検知部189は、電源Vccから入力電圧変更部139に電圧が供給される経路に接続され、電源Vccの供給/遮断に作用するように接続されている。
出力電流Ioutが増加するとトランス110の入力電流I1も増加し、トランジスタ181のベース電圧(I1×R171)も増加する。出力電流I1が過電流状態となるときにトランジスタ181がオンするように抵抗171の値を設定する。トランジスタ183は通常時(過電流状態ではない状態のとき)は電源Vccから抵抗182を介してベース電流が流れるためオンしており、電源Vccから入力電圧変更部139への電源電圧の供給が行われている。ここで、入力電流I1が過電流状態になると、トランジスタ181がオンし、電源Vccから抵抗182を介して電流を引き込む。このため、トランジスタ183のベース電圧がほぼ0Vとなってトランジスタ183がオフし、電源Vccから入力電圧変更部139への電源供給が遮断される。
以上の動作により、負荷LOADの過電流時にトランス110の入力電圧変更部139への電源供給が遮断され、出力電圧Voutを安全な電圧に抑える。このように、入力側の過電流検知部を作用させるために、入力電圧変更部139への電源Vccの供給を直接遮断してもよい。
また、実施例1、実施例2に限らず、出力側の過電流検知手段と入力側の過電流検知手段とが異なる点に作用し、かつ、ともにトランスの入力側に作用していれば、本発明の適用範囲となる。
以上、実施例2によれば、安価な構成でユーザの安全を確保することができる。
以上、実施例2によれば、安価な構成でユーザの安全を確保することができる。
上記、実施例1,2においてトランスとして1次巻線と2時巻線とを有する電磁トランスを用いた回路について説明したが、トランスとしては、電磁トランスに限らず、例えば圧電トランスを用いることも可能である。圧電トランスを用いた場合は、圧電トランスに対して電圧の入力側(1次側)に圧電トランスを駆動するための駆動回路としてのスイッチング素子を有し、圧電トランスの電圧の出力側(2次側)から高電圧が出力される構成になる。圧電トランスを用いた場合でも、電磁トランスを用いた場合と同様の効果を奏する。
100 CPU
101 FET
110 トランス
139 入力電圧変更部
149 電流検知部
169 過電流検知部
179 過電流検知部
101 FET
110 トランス
139 入力電圧変更部
149 電流検知部
169 過電流検知部
179 過電流検知部
Claims (10)
- 第1のトランスと、
前記第1のトランスの1次側に接続され、スイッチング動作を行うスイッチング素子と、
前記第1のトランスの2次側の出力端から所定の出力電圧を出力させるために、前記スイッチング素子に第1の信号を出力し前記スイッチング動作を制御する制御手段と、
前記2次側に流れる電流を検知する電流検知手段と、
前記第1のトランスの2次側に設けられ、前記電流検知手段の検知結果に基づいて過電流を検知し、前記第1のトランスの1次側に作用することにより前記第1のトランスからの出力を停止させる第1の過電流検知手段と、
前記第1のトランスの1次側に設けられ、前記1次側に流れる電流に基づいて過電流を検知し、前記第1のトランスの1次側に作用することにより前記第1のトランスからの出力を停止させる第2の過電流検知手段と、
を備え、
前記第1の過電流検知手段が前記第1のトランスからの出力を停止させるための作用点と、前記第2の過電流検知手段が前記第1のトランスからの出力を停止させるための作用点とが異なることを特徴とする電源装置。 - 前記制御手段から入力された第2の信号と前記出力端から出力された前記出力電圧とに基づいて、前記出力電圧を変更する変更手段を備え、
前記第1の過電流検知手段は、前記制御手段から前記変更手段に入力される前記第2の信号に作用することにより前記第1のトランスからの出力を停止させることを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 - 前記第1の過電流検知手段は、トランジスタを有することを特徴とする請求項2に記載の電源装置。
- 前記第2の過電流検知手段は、前記制御手段から前記スイッチング素子に出力される前記第1の信号に作用することにより前記第1のトランスからの出力を停止させることを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
- 前記第2の過電流検知手段は、コンパレータを有することを特徴とする請求項4に記載の電源装置。
- 前記変更手段に電圧を供給する電源を備え、
前記第2の過電流検知手段は、前記電源から前記変更手段への電圧の供給を遮断することにより前記第1のトランスからの出力を停止させることを特徴とする請求項2に記載の電源装置。 - 前記第2の過電流検知手段は、トランジスタを備えることを特徴とする請求項6に記載の電源装置。
- 前記第1のトランスは、1次巻線と2次巻線とを有し、正極性の電圧を前記2次巻線の出力端に出力し、
1次巻線と2次巻線とを有し、負極性の電圧を前記出力端に出力する第2のトランスと、
前記第2のトランスの前記2次巻線と前記出力端との間に接続されたブリーダ抵抗と、
を備え、
前記第1の過電流検知手段及び前記第2の過電流検知手段は、前記出力端から前記正極性の電圧が出力されているときの過電流を検知することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電源装置。 - 記録材に画像を形成する画像形成手段と、
請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の電源装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - トナー画像が形成される像担持体と、
前記像担持体に形成されたトナー画像を転写する転写手段と、
請求項8に記載の電源装置と、
を備え、
前記転写手段は、前記第1のトランスから出力された前記正極性の電圧を印加されることにより前記トナー画像を転写し、前記第2のトランスから出力された前記負極性の電圧が印加されることにより清掃されることを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018140042A JP2020018113A (ja) | 2018-07-26 | 2018-07-26 | 電源装置及び画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018140042A JP2020018113A (ja) | 2018-07-26 | 2018-07-26 | 電源装置及び画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020018113A true JP2020018113A (ja) | 2020-01-30 |
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ID=69580953
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2018140042A Pending JP2020018113A (ja) | 2018-07-26 | 2018-07-26 | 電源装置及び画像形成装置 |
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Country | Link |
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-
2018
- 2018-07-26 JP JP2018140042A patent/JP2020018113A/ja active Pending
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