JP3610830B2

JP3610830B2 - Power supply

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Publication number: JP3610830B2
Application number: JP16946499A
Authority: JP
Inventors: 順子小川; 忠志岡田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-06-16
Filing date: 1999-06-16
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2019-06-16
Also published as: JP2001008446A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置に係り、特に、入力された制御信号に基づいて電源入力をスイッチングすることにより制御信号に応じた大きさの電源出力を得る電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式のプリンタや複写機では、感光体の表面を高電圧が印加されたコロトロン等の帯電器によって所定の電圧に帯電した後、画像データに応じて感光体を露光して静電潜像を形成し、現像器により現像してトナー像を形成する。形成されたトナー像は転写器により記録用紙に転写されると共に感光体から剥離され、記録用紙上に画像が形成される。
【０００３】
この時、感光体、帯電器、現像器等の負荷に傷がついていたり、又は導電性物質が付着していたりした場合や、コロトロンワイヤが切れてしまった場合には、異常負荷状態となり、帯電器には高電圧が印加されているため、急激なエネルギーの放出（所謂アーク放電）が発生する。このような場合、負荷及び電源装置を破損する恐れがある。
【０００４】
このような電源装置のうち、アナログ制御方式の電源装置の例を図２０に示す。図２０に示すように、電源装置５００は、制御部５０２、スイッチング素子５０４、トランス５０８、整流平滑回路５１０、電圧検出回路５１２、及び電流検出回路５１４等を備えている。制御部５０２からスイッチング素子５０４に対して制御信号が出力されると、制御信号に応じてトランス５０８の１次巻線側に印加される電圧がスイッチングされ、トランス５０８の２次巻線側に交流電圧が誘起される。誘起された交流電圧は整流平滑回路５１０により整流平滑され、直流電圧が負荷側へ出力される。
【０００５】
制御部５０２では、例えば電圧検出回路５１２により検出される電圧を常時モニタし、所望の出力電圧が得られるように定電圧制御を行う。異常負荷状態となってアーク放電が発生した場合には出力電流は増大するのに対して出力電圧は垂下するため、アーク放電を抑制する制御が行われるまでは電圧を高くする方向に制御されてしまい、さらに出力を増大させてしまう。このため、アナログ制御方式の電源装置では、電流検出回路５１４をツェナ―ダイオード５１６を介して制御部５０２に接続し、アーク放電が発生した場合にツェナ―ダイオード５１６が導通することで制御部７０により異常を瞬時に検出し、スイッチング素子５０４への制御信号の出力を停止又は抑制することでアーク放電を抑制している。
【０００６】
アーク放電が発生した場合の図２０のＡ点における電圧Ｖｂの波形を図２１に示す。図２１に示すように、ｔ１の時点においてアーク放電が発生すると、電圧Ｖｂがツェナ―ダイオード５１６が導通する電圧Ｖｚを超えるため、制御部５０２において異常が検出される。これにより、制御部５０２では、スイッチング素子５０４への制御信号の出力を停止してアーク放電を瞬時に抑制する。
【０００７】
このようなアナログ制御方式の電源装置の他に、特開昭６２−２７９３６６号公報に記載されているように、出力をモニタしてＣＰＵにフィードバックし、モニタ値が目標値と一致するように、スイッチング素子に出力するＰＷＭ信号のデューティを制御するデジタル制御方式の電源装置が知られている。
【０００８】
また、特開平１−１１１２１８号公報には、出力電流をモニタしてＣＰＵにフィードバックし、モニタ値が目標値と一致するように演算されたＰＷＭ信号の操作量（デューティ値）が、入力変動及び負荷変動を考慮して設定された正常負荷時の設定範囲外の値となった場合に異常であると判断する技術が開示されている。
【０００９】
また、特開平８−１８７９１８号公報には、画像形成装置の制御開始前、例えばウォームアップ時にＰＷＭ信号のデューティをステップ状に変化させ、このときの出力との関係を記憶する。また、ウォームアップ時にアーク放電が発生した場合には、そのときのデューティ値を記憶し、通常の制御中にはこの記憶したデューティ値以下で制御することによりアーク放電が発生するのを防ぐ技術が開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１−１１１２１８号公報に記載された技術では、モニタ値が目標値と一致するように演算されたＰＷＭ信号のデューティ値から異常であるか否かを判断しているため、異常が発生してから異常を判断して処理するまでに時間がかかるという問題がある。また、デジタル制御方式では、アナログ制御方式のようにリアルタイムに出力電流をモニタすることができず、出力電流を所定間隔でサンプリングしてモニタするため、サンプリングしてから次のサンプリングまでの間に発生した異常を検出することができないという問題がある。
【００１１】
例えば、図２２に示すように、出力電流の正常範囲が定格時の電流値Ｉｍｎから異常負荷時の電流値Ｉｍｅまでの範囲とした場合、アナログ制御方式の場合ではｔ１の時点ですぐに異常を検出できるのに対し、デジタル制御方式では、異常が発生しているにも関わらずｔ２、ｔ３、ｔ４のサンプリング時点においては検出した電流値が正常範囲内にあるため異常を検出することができず、ｔ５の時点で初めて異常が検出されることになる。
【００１２】
また、特開平８−１８７９１８号公報に記載された技術では、ウォームアップ時にアーク放電が発生しなかった場合には、通常の制御動作中にアーク放電の要因が発生した場合のアーク放電を抑制することができず、負荷や電源装置が破損する恐れがあるという問題があった。
【００１３】
また、デジタル制御方式の電源装置において、例えば図２３に示すように、ＰＷＭ信号に応じてスイッチ手段５２０によりトランス５２２の一次巻線側に印加される電圧がスイッチングされることで誘起された交流電圧を、整流平滑手段５２４により整流平滑して出力された電圧を電圧検出回路５２６により検出し、この検出した電圧モニタ値Ｖｍｏｎに基づいてアーク放電を抑制することも考えられる。
【００１４】
しかしながら、このようなデジタル制御方式の電源装置において、定電流制御で制御する場合には、定電流制御用の電流検出回路５２８と異常状態検出用の電圧検出回路５２６が必要となり、負荷５３０に直接流れる電流（Ｉｚ）と電流検出回路５２８に流れる電流（Ｉｚ’）に差異が生じ、正確な定電流制御ができなくなるという問題があった。
【００１５】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、デジタル制御方式の電源装置において、異常負荷状態の検出漏れを簡単な構成で防止することができる電源装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明の電源装置は、トランスと、入力されたＰＷＭ信号のデューティに応じて前記トランスの１次巻線への電力の印加をスイッチングする第１のスイッチ手段と、前記トランスの２次巻線側に接続された負荷に対する出力値を検出する検出手段と、目標値に対応するデューティを第１の演算により算出し、該算出されたデューティのＰＷＭ信号を生成して前記スイッチ手段に出力するように制御する制御手段と、を備えた電源装置において、前記トランスの２次巻線側に接続された負荷に対する出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の検出値が所定値よりも小さく、かつ前記検出値が前回の検出値よりも小さい場合が１回又は複数回連続して検出された場合を前記出力電圧が垂下している異常負荷状態として検出し、該異常負荷状態が検出された場合には、前記デューティを第２の演算により算出し、該算出されたデューティのＰＷＭ信号を生成して前記スイッチ手段に出力するように制御して異常処理を行う異常処理手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１７】
請求項１記載の発明によれば、スイッチ手段にはＰＷＭ信号が入力され、このＰＷＭ信号のデューティに応じてトランスの１次巻線への電力の印加がスイッチングされる。これにより、トランスの２次巻線側に例えば昇圧された電圧が誘起され、負荷に供給される。この負荷に供給される電圧は、例えばＰＷＭ信号のデューティが大きくなるに従って高くなり、デューティが小さくなるに従って低くなる。また、検出手段により負荷に対する出力値（電圧又は電流）が検出される。そして、制御手段は、検出された出力値に基づき、目標値に対応するデューティを第１の演算により算出し、該算出されたデューティのＰＷＭ信号を生成してスイッチ手段に出力するように制御する。第１の演算は、例えば検出した出力電圧値が目標値よりも小さい場合にはデューティを大きくし、検出した出力電圧値が目標値よりも大きい場合にはデューティを小さくする。これにより、出力電圧が目標値に一致するようにフィードバック制御される。
【００１８】
このような電源装置において、異常処理手段は、電圧検出手段の検出値を所定間隔で取り込み、取り込んだ検出値が所定値よりも小さく、かつ取り込んだ検出値が前回取り込んだ検出値よりも小さい場合を検出する。そして、このような場合が１回又は複数回連続して検出された場合を前記出力電圧が垂下している異常負荷状態として検出する。ここで、所定値は異常負荷状態が発生している状態を示す値に設定される。なお、検出手段において電圧を検出して第１の演算を行うような場合には、該検出手段と電圧検出手段とを共用することができる。
【００１９】
このように、所定値よりも検出値が小さい場合をすぐに異常負荷状態として検出せず、さらに前回取り込んだ検出値よりも小さい場合、すなわち、出力電圧が垂下している場合を検出することができるのでより確実に異常負荷状態を検出することができ、検出漏れを防ぐことができる。また、異常負荷状態から復帰する過程において検出値が所定値よりも小さい場合を誤って異常負荷状態として検出してしまうことがない。
【００２０】
また、複数回連続して検出された場合を異常負荷状態として検出する場合、例えば、負荷に一時的に埃が付着した場合等、突発的に異常負荷状態が発生し、すぐに正常負荷状態に戻るような場合でも異常負荷状態として検出してしまうことがない。従って、必要以上に異常負荷状態であると判断してしまうのを防ぐことができる。
【００２１】
そして、異常負荷状態が検出された場合にはデューティを第２の演算により算出し、該算出されたデューティのＰＷＭ信号を生成してスイッチ手段に出力するように制御して異常処理を行う。第２の演算は、異常負荷状態を回避することができるようなデューティ値となるように演算される。これにより、異常負荷状態が回避される。また、第２の演算を負荷の種類に応じて最適に行ってもよい。
【００２２】
また、異常処理手段は、請求項４にも記載したように、作成手段により、異常処理手段が異常負荷状態を検出した場合、該検出結果を検出履歴として記憶し、該記憶した検出履歴に基づいて前記負荷の状態を示す情報を作成することができる。例えば、異常負荷状態が発生した回数や時間等を検出履歴として記憶しておき、この検出履歴に基づいて、例えば負荷の劣化具合等の情報を作成することができる。
【００２３】
そして、作成手段により作成された情報は、請求項５にも記載したように、出力手段により出力することができる。この出力手段には、例えば負荷の劣化具合等を警告メッセージや警告音等で警告する表示装置や音声出力装置を用いることができる。また、警告メッセージ等を通信回線を介して外部へ出力するようにしてもよい。
【００２４】
請求項２記載の発明は、トランスと、入力されたＰＷＭ信号のデューティに応じて前記トランスの１次巻線への電力の印加をスイッチングする第１のスイッチ手段と、前記トランスの２次巻線側に接続された負荷に対する出力値を検出する検出手段と、目標値に対応するデューティを第１の演算により算出し、該算出されたデューティのＰＷＭ信号を生成して前記スイッチ手段に出力するように制御する制御手段と、を備えた電源装置において、前記トランスの２次巻線側に接続された負荷に対する出力電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段からの検出結果に基づいてオンオフする第２のスイッチ手段と、前記第２のスイッチ手段の出力に基づいて前記第２のスイッチ手段の出力を保持する保持手段と、前記保持手段からの出力に基づいて異常負荷状態を検出し、該異常負荷状態が複数回連続して検出された場合には、前記デューティを第２の演算により算出し、該算出されたデューティのＰＷＭ信号を生成して前記スイッチ手段に出力するように制御して異常処理を行う異常処理手段と、を備えたことを特徴としている。
【００２５】
請求項２記載の発明によれば、第２のスイッチ手段は、電流検出手段により検出された負荷に対する出力電流に基づいてオンオフする。例えば出力電流が異常負荷状態を示す所定値以上の場合にオンし、出力電流が異常負荷状態を示す所定値以下の場合にオフする。このような場合に保持手段は、例えば第２のスイッチング手段の出力がオンしたときの出力電位を保持する。このため、異常処理手段は、より確実に異常負荷状態を検出することができる。なお、検出手段において電流を検出して第１の演算を行うような場合には、該検出手段と電流検出手段とを共用することができる。
【００２６】
この保持手段は、請求項３にも記載したように、第２のスイッチ手段の出力を充放電する充放電手段とすることができる。この充放電手段には、例えばコンデンサなどを用いることができる。従って、電源装置を安価に構成することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２８】
〔第１実施形態〕
第１実施形態では、本発明に係る電源装置を直流高圧電源装置として構成した場合について説明する。まず、図１を参照して、本第１実施形態に係る直流高圧電源装置１０の構成について説明する。
【００２９】
第１実施形態に係る直流高圧電源装置１０は、負荷２４に供給するための高圧電力を生成する高圧電源部（ＨＶＰＳ）１２、及び装置全体の動作を司る制御手段としてのＣＰＵ２２を含んで構成されている。
【００３０】
高圧電源部１２は、昇圧トランス１４、入力された信号を整流平滑する整流平滑手段１６、入力されているＰＷＭ信号のデューティに応じてスイッチング動作を行うスイッチ手段１８、及び検出手段２０を含んで構成されており、昇圧トランス１４の１次巻線の一方の端子には図示しない外部の低圧安定化電源が接続されており、所定電圧値の直流電圧Ｖｉｎが印加される。
【００３１】
また、昇圧トランス１４の１次巻線の他方の端子にはスイッチ手段１８の出力端が接続されており、昇圧トランス１４の２次巻線の端子には整流手段１６の入力端が接続されており、更に整流平滑手段１６の一方の出力端には検出手段２０の入力端が接続されている。なお、整流平滑手段１６の他方の出力端は負荷２４に接続される。
【００３２】
一方、ＣＰＵ２２の入力端には検出手段２０の出力端が、ＣＰＵ２２の出力端にはスイッチ手段１８の入力端が、各々接続されている。
【００３３】
検出手段２０は、昇圧トランス１４の２次巻線側に接続された負荷２４に対する出力値を検出して、出力電圧の電圧値又は出力電流の電流値をＣＰＵ２２で判断可能な範囲の状態値とし、その値を示すモニタ信号Ｍｏｎを出力するものであり、ＣＰＵ２２は入力されたモニタ信号Ｍｏｎをデジタル値に変換することによって昇圧トランス１４の２次巻線側の出力値を検知することができると共に、該モニタ値に応じたデューティのＰＷＭ信号をスイッチ手段１８に入力する。なお、本直流高圧電源装置１０が定電圧制御型である場合は検出手段２０は出力電圧を検出するものとされ、定電流制御型である場合は検出手段２０は出力電流を検出するものとされる。
【００３４】
また、ＣＰＵ２２には、表示操作装置２６が接続されており、異常時にエラーメッセージを表示したり、負荷２４へ供給する出力電圧の出力目標値を設定したりすることができる。
【００３５】
次に、第１実施形態の作用として、図２に示すフローチャートを参照して、直流高圧電源装置１０のＣＰＵ２２で実行される制御について説明する。また、本第１実施形態に係る直流高圧電源装置１０の稼動時には、上記図示しない外部の低圧安定化電源によって昇圧トランス１４の１次巻線の一方の端子には、所定電圧値（例えば＋２４Ｖ）の直流電圧Ｖｉｎが印加されている。また、本実施形態に係るＣＰＵ２２では、ＰＷＭ信号のデューティ設定用のレジスタが内部に設けられており、該レジスタの記憶値は本制御プログラムの実行開始時にリセットされる。該レジスタに設定された値のデューティのＰＷＭ信号がスイッチ手段１８に入力される。
【００３６】
図２に示すステップ１００では、直流高圧電源装置１０の出力（定電圧制御の場合は出力電圧で、定電流制御の場合は出力電流）の最終的な目標値（以下、出力目標値という）を設定する。なお、本実施の形態における出力目標値の設定は、表示操作装置２６を介してオペレータによって行われるが、この出力目標値の設定方法は一例であり、出力目標値の設定が実現可能な方法であれば如何なるものでも適用することができる。
【００３７】
次のステップ１０２では、ステップ１００において設定された出力目標値に対応する目標モニタ値を決定する。なお、目標モニタ値の決定は、例えば、直流高圧電源装置１０における各種出力値に対するモニタ値のテーブルを予め実験等によって取得しておき、このテーブルを参照することによって行うことができる。
【００３８】
次のステップ１０４では、検出手段２０から入力されているモニタ信号Ｍｏｎをデジタル値に変換したモニタ値とした後にＣＰＵ２２に設けられた図示しない記憶部に格納する。次のステップ１０６では、該記憶部に記憶したモニタ値に基づいて異常負荷状態か否かを判断し、異常負荷状態だった場合にはステップ１０８へ移行し、異常負荷状態でなかった場合にはステップ１１０へ移行する。ここで、異常負荷状態とはコロトロンワイヤが切断された場合等、アーク放電が発生した場合であり、この場合の出力電圧は垂下する。
【００３９】
ステップ１０８では、異常負荷状態時の処理を行う。例えば、ＰＷＭ信号のデューティ値を予め設定した値（例えば、最小値）に設定すると共に出力をモニタするサンプリング周期を予め設定した退避動作時間に設定する。従って、出力電力が略一定に保たれるため、アーク放電を抑制することができる。
【００４０】
一方、ステップ１１０では、正常状態時の処理を行う。すなわち、例えば記憶部に記憶したモニタ値が目標モニタ値よりも小さければＰＷＭ信号のデューティ値を高くするように設定し、記憶部に記憶したモニタ値が目標モニタ値よりも大きければＰＷＭ信号のデューティ値を低くするように設定して、モニタ値が目標モニタ値と一致するように制御する。
【００４１】
そして、次のステップ１１２では、図３に示すような検出履歴処理を行う。図３に示すステップ２００では、ステップ１０８で異常負荷状態時の処理を行った回数をカウント（インクリメント）する。そして、次のステップ２０２で表示操作装置２６に表示されるダイアグ（自己診断）画面に表示してリターンする。これにより、サービスエンジニア等が異常処理が発生している回数を把握でき、異常処理が発生している回数が多い場合には、装置を止めて異常箇所を点検して部品を交換する等の措置をとることができる。なお、例えば異常処理が発生している回数が所定回数以上になった場合に警告メッセージを表示するようにしたり、図４に示すように、直流高圧電源装置１０が用いられる複写機２８等の装置とサービスセンター３０とを電話回線等の通信回線３２で接続し、異常処理が発生している回数が所定回数以上になった場合にサービスセンターに通知するようにしてもよい。
【００４２】
そして、ステップ１１４では、ステップ１０８又はステップ１１０で設定したデューティ値でＰＷＭ信号をスイッチ手段１８に出力する。これにより、昇圧トランス１４の１次巻線側に印加される直流電圧がスイッチングされ、２次巻線側に昇圧された交流電圧が誘起される。この交流電圧は整流平滑手段１６により整流平滑され、負荷２４へ供給される。
【００４３】
次のステップ１１６では、高圧電源部１２がオフされているか否かを判定し、オフされていないと判定された場合（否定判定）にはステップ１０４へ戻り、上述したステップ１０４乃至ステップ１１６の処理を繰り返し、高圧電源部１２がオフされていると判定された場合（肯定判定）に本制御プログラムを終了する。
【００４４】
図５に通常制御時と異常負荷制御時の出力電圧の波形及びＰＷＭ信号の波形を示す。図５に示すように、立ち上がり時には、モニタ値が目標モニタ値と一致するようにＰＷＭ信号のデューティ値を徐々に増加させる。そして、モニタ値が目標モニタ値と略一致している定常状態では、ＰＷＭ信号のデューティ値は略一定値となる。そして、異常負荷状態となると、ＰＷＭ信号のデューティ値が最小値に設定され、アーク放電が抑制される。
（回路構成例）
次に、本第１実施形態に係る直流高圧電源装置１０における高圧電源部１２の回路構成例について説明する。
【００４５】
まず、図６を参照して、直流定電圧制御型の高圧電源部１２の回路構成例について説明する。
【００４６】
同図に示す高圧電源部１２は、昇圧トランス１４、整流平滑手段１６、スイッチング手段１８、検出手段２０を含んで構成されている。
【００４７】
整流平滑手段１６は、ダイオード３４及びコンデンサ３６で構成されており、ダイオード３４のアノード端子は、他方の端子が接地されたトランス１４の２次巻線の一方の端子に接続されている。ダイオード３４のカソード端子はコンデンサ３６の一方の端子に接続されており、コンデンサ３６の他方の端子は接地されている。
【００４８】
このように構成された整流平滑回路１６では、昇圧トランス１４の２次巻線側に誘起された交流電圧を整流平滑して負荷２４へ出力する
検出手段２０は、抵抗３８〜４４及びオペアンプ４６で構成され、オペアンプ４６の非反転入力端子には他方の端子が抵抗３８及び抵抗４０の一方の端子に接続された抵抗４２の一方の端子が接続されている。抵抗３８の他方の端子は清流平滑回路１６の出力端に接続され、抵抗４０の他方の端子は接地されている。
【００４９】
一方、オペアンプ４６の反転入力端子には、抵抗４４の一方の端子が接続されたオペアンプ４６の出力端子が接続されている、抵抗４４の他方の端子はＣＰＵ２２に接続されている。
【００５０】
このように構成された検出手段２０は、負荷２４へ出力される高圧出力電圧をＣＰＵ２２で検出可能な範囲（ここでは、０Ｖから５Ｖまでの範囲）となるように抵抗３８、４０によって分圧してＣＰＵ２２へ出力する。
【００５１】
スイッチング手段１８は、トランジスタ４８、抵抗５０、５２で構成されており、トランジスタ４８のコレクタ端子は、他方の端子が図示しない直流電源に接続された昇圧トランス１４の１次巻線の一方の端子に接続されている。トランジスタ４８のベース端子には、一方の端子が接地された抵抗５０の他方の端子及び他方の端子がＣＰＵ２２に接続された抵抗５２の一方の端子が接続されている。
【００５２】
このように構成されたスイッチング素子１８では、ＣＰＵ２２から出力されるＰＷＭ信号のデューティに応じて昇圧トランス１４の１次巻線側に印加される直流電圧をスイッチングする。
【００５３】
次に、図７を参照して、直流定電流制御型の高圧電源部１２の回路構成例について説明する。
【００５４】
同図に示す高圧電源部１２は、昇圧トランス１４、整流平滑手段１６、スイッチ手段１８、検出手段２０、２１を含んで構成されている。なお、図６に示す高圧電源部１２と同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【００５５】
検出手段２０は、抵抗３８、４２、４４及びオペアンプ４６で構成され、オペアンプ４６の非反転入力端子は接地されており、反転入力端子には、抵抗４２を介してオペアンプ４６の出力端子が接続されている。
【００５６】
検出手段２１は、出力電流を検出するための回路であり、図７に示すように、オペアンプ５４、抵抗５６〜６２で構成されている。オペアンプ５４の非反転入力端子は、他方の端子が抵抗５６及び抵抗５８の一方の端子が接続された抵抗６０の一方の端子が接続されている。また、抵抗５６は、コンデンサ３６と並列に接続されている。抵抗５８の他方の端子は接続されている。
【００５７】
オペアンプ５４の反転入力端子は、抵抗６２の一方の端子が接続されたオペアンプ５４の出力端子が接続されている。抵抗６２の他方の端子はＣＰＵ２２に接続されている。
【００５８】
このように構成された検出手段２１は、負荷２４へ出力される出力電流をＣＰＵ２２で検出可能な範囲（ここでは、０Ｖ〜５Ｖまでの範囲）となるようにしてＣＰＵ２２へ出力する。
【００５９】
なお、本第１実施形態において図６に示した回路構成は一例であり、各部の機能を実現することができる回路構成であれば如何なるものでも適用することができる。
【００６０】
〔第２実施形態〕
第２実施形態では、本発明に係る電源装置を定電圧制御を行う直流高圧電源装置として構成した場合について説明する。なお、装置構成は図１及び図６に示す直流高圧電源装置１０と同一であるので、説明を省略し、図８に示すフローチャートを参照してＣＰＵ２２において実行される制御について説明する。
【００６１】
図８に示すステップ３００では、直流高圧電源装置１０の出力電圧の最終的な目標値（以下、出力目標値という）を設定する。なお、本実施の形態における出力目標値の設定は、表示操作装置２６を介してオペレータによって行われるが、この出力目標値の設定方法は一例であり、出力目標値の設定が実現可能な方法であれば如何なるものでも適用することができる。
【００６２】
次のステップ３０２では、ステップ３００において設定された出力目標値に対応する目標モニタ値Ｖｇを決定する。なお、目標モニタ値Ｖｇの決定は、例えば、直流高圧電源装置１０における各種出力値に対するモニタ値のテーブルを予め実験等によって取得しておき、このテーブルを参照することによって行うことができる。
【００６３】
次のステップ３０４では、検出手段２０から入力されているモニタ信号Ｖｍｏｎをデジタル値に変換したモニタ値とした後にＣＰＵ２２に設けられた図示しない記憶部に格納する。次のステップ３０６では、当該記憶部に記憶されたモニタ値Ｖ_ｍ（ｎ）が、前回入力され、記憶部に記憶されているモニタ値Ｖ_{ｍ（ｎ−１）}よりも小さく、かつモニタ値Ｖ_ｍ（ｎ）が図９に示すモニタ値の正常範囲の下限値である所定閾値Ｖｓよりも小さいか否かを判断する。モニタ値Ｖ_ｍ（ｎ）がモニタ値Ｖ_{ｍ（ｎ−１）}よりも小さく、かつモニタ値Ｖ_ｍ（ｎ）が所定閾値Ｖｓよりも小さい場合にはステップ３０８へ移行し、それ以外の場合にはステップ３１０へ移行する。すなわち、ステップ３０６では、出力電圧が垂下する傾向にあり、かつ所定閾値以下の場合をアーク放電が発生する異常負荷状態として判断している。
【００６４】
ステップ３０８では、異常負荷状態が２回連続して発生したか否かの判断をする。異常負荷状態が２回連続して発生した場合には、ステップ３１２へ移行し、ＰＷＭ信号のデューティ値Ｄ（ｎ）をＤ（ｎ）＝ｋ×Ｄ（ｎ−１）に設定する。ここで、ｋは、直流高圧電源装置１０が転写・剥離用の負荷に接続される電源装置の場合には、動作の信頼性上、零又は限りなく零に近い値に設定される。また、直流高圧電源装置１０が帯電器・現像器等の負荷に接続される電源装置の場合には、必要とされる復帰時間と出力電力との関係により０．１〜０．５の間の値に設定される。
【００６５】
そして、次のステップ３１４でサンプリング周期を予め定めた退避動作時間Ｔａに設定し、ステップ３１６で検出履歴処理を行ってステップ３２２へ移行する。この検出履歴処理は、図３に示す制御と同様であるので、説明を省略する。
【００６６】
また、異常負荷状態が２回連続して発生していない場合には、ステップ３１８へ移行し、ＰＷＭ信号のデューティ値Ｄ（ｎ）を前回のＣＰＵ２２の図示しない記憶部に記憶されたデューティ値Ｄ（ｎ−１）に設定する。そして、次のステップ３２０でサンプリング周期を通常制御時と同じ時間Ｔに設定してステップ３２２へ移行する。
【００６７】
一方、ステップ３１０では、正常状態時の処理を行う。すなわち、例えば記憶部に記憶したモニタ値Ｖ_ｍ（ｎ）が目標モニタ値Ｖｇよりも小さければＰＷＭ信号のデューティ値を高くするように設定し、記憶部に記憶したモニタ値Ｖ_ｍ（ｎ）が目標モニタ値Ｖｇよりも大きければＰＷＭ信号のデューティ値を低くするように設定し、モニタ値Ｖ_ｍ（ｎ）が目標モニタ値Ｖｇと一致するようにデューティ値を設定してステップ３２２へ移行する。
【００６８】
そして、ステップ３２２では、設定されたデューティ値でＰＷＭ信号をスイッチ手段１８に出力する。これにより、昇圧トランス１４の１次巻線側に印加される直流電圧がスイッチングされ、２次巻線側に昇圧された交流電圧が誘起される。この交流電圧は整流平滑手段１６により整流平滑され、負荷２４へ供給される。
【００６９】
次のステップ３２４では、現在のモニタ値Ｖ_ｍ（ｎ）をモニタ値Ｖ_{ｍ（ｎ−１）}に、デューティ値Ｄ（ｎ）をデューティ値（ｎ−１）にそれぞれ代入し、ステップ３２６で高圧電源部１２がオフされているか否かを判定する。オフされていないと判定された場合（否定判定）にはステップ３０４へ戻り、上述したステップ３０４乃至ステップ３２６の処理を繰り返し、高圧電源部１２がオフされていると判定された場合（肯定判定）に本制御プログラムを終了する。
【００７０】
このように、本実施の形態では、２回連続して異常負荷状態が検出された場合を異常として判断する。このため、例えば図１０に示すようにモニタ値Ｖｍが１回だけ異常負荷状態の値となったような場合（サンプリング周期以内で異常負荷状態が解除された場合）、例えばコロトロンワイヤに一瞬ほこりが付着したよう場合には異常と判断しないため、不必要に異常動作が行われてしまうのを防ぐことができる。
【００７１】
また、例えば図９に示すようにモニタ値Ｖｍが変化した場合には、ｔ１の時点まではモニタ値Ｖｍが正常範囲内にあるためステップ３１０において通常制御を行う。そして、ｔ２の時点でモニタ値Ｖｍが所定閾値Ｖｓ以下となり、ステップ３０６で肯定された場合でも、異常負荷状態となったのが１回目であるので、ステップ３０８で否定されてステップ３１８へ移行して出力が維持される。そして、ｔ３の時点で異常負荷状態と判断されると、ステップ３０８で肯定されてステップ３１２へ移行してアーク放電を抑制するように退避動作を行う。
【００７２】
この退避動作時間中に、例えば図１１に示すように異常負荷状態が解除された場合には、退避動作時間（サンプリング周期）Ｔａ時間経過後に出力電圧は自動的に復帰する。なお、図１１に示すように、退避動作時間Ｔａ経過後の立ち上がり時におけるモニタ値Ｖｍは、所定閾値Ｖｓ以下であるが、前回のモニタ値よりも大きいのでステップ３０６で否定され、異常負荷状態と判断されることはない。また、退避動作時間Ｔａは、立ち上がり時間を考慮して設定され、自動復帰時間≧退避動作時間＋立ち上がり時間となるように設定される。例えば、立ち上がり時間が３００ｍｓｅｃの場合に自動復帰時間を１ｓｅｃとして設定した場合には退避動作時間が７００ｍｓｅｃ以下となるように設定する。
【００７３】
なお、本実施の形態では、２回連続して異常負荷状態が検出された場合を異常として判断するようにしているが、これに限らず、３回以上連続して異常負荷状態が検出された場合を異常として判断するようにしてもよい。これにより、負荷の特性等に応じて適正に異常負荷状態を判断することができる。
【００７４】
また、本実施の形態では、定電圧制御を行う場合について説明したが、高圧電源部１２を図７に示すような回路構成とすれば、定電流制御にも適用可能である。
【００７５】
〔第３実施形態〕
本第３実施形態では、本発明に係る電源装置を定電流制御を行う直流高圧電源装置として構成した場合について図１２を参照して説明する。なお、図１に示す直流高圧電源装置１０と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７６】
第３実施形態に係る直流高圧電源装置１０は、異常検出用電流検出手段７０を備えており、整流平滑手段１６からの出力電流が所定閾値以上となった場合に異常として一定時間オンするＩｅ信号をＣＰＵ２２に出力する。
【００７７】
異常検出用電流検出手段７０は、図１３に示すように、電流電圧変換回路７２、スイッチ手段７４、充放電回路７６で構成されており、整流平滑手段１６からの出力電流を電圧に変換しスイッチ手段７４へ出力する。スイッチ手段７４は、電流電圧変換回路７２から出力される電圧が所定閾値以上の場合にオンする。充放電回路７６は、このスイッチ手段７４のオン信号を一定時間保持した図１３に示すようなＩｅ信号をＣＰＵ２２に出力する。
【００７８】
図１４に異常検出用電流検出手段の回路構成を示す。図１４に示すように電流電圧変換回路７２は、抵抗７８で構成されている。スイッチ手段７４は、ツェナーダイオード８０、トランジスタ８２、及び抵抗８４、８６で構成されている。充放電回路７６は、コンデンサ８８及び抵抗８５、９０で構成されている。
【００７９】
充放電回路７６から出力されるＩｅ信号は、Ａ／Ｄ変換器９２でデジタル値に変換されてＣＰＵ２２に入力される。また、検出手段２０では、検出した出力電流をＡ／Ｄ変換器９４へ出力し、Ａ／Ｄ変換機９４ではこれをデジタル値に変換してＣＰＵ２２へ出力する。ＣＰＵ２２では検出した電流値に基づいてＰＷＭ信号のデューティ値を演算してＰＷＭ回路９６へ出力する。これによりＰＷＭ回路９６よりＰＷＭ信号が出力される。
【００８０】
整流平滑回路１６から出力される出力電流の波形を図１５（Ａ）に示す。この図１５（Ａ）に示す出力電流は、抵抗７８により図１５（Ｂ）に示すような波形の電圧値に変換される。そして、電圧値が異常負荷状態電圧値を超えるとツェナ―ダイオード８０が導通してトランジスタ８２をオンする。このため、スイッチ手段７４は、図１５（Ｃ）に示すようなオンオフ動作を行う。このオンオフ信号は、抵抗８３、８５、９０により所定の電圧値に変換され、充放電回路７６では、コンデンサ８８が充放電される。そして、充放電回路７６は図１５（Ｄ）に示すような波形のＩｅ信号を出力する。
【００８１】
次に、第３実施形態の作用としてＣＰＵ２２において実行される制御について図１６に示すフローチャートを参照して説明する。
【００８２】
図１６に示すステップ４００では、直流高圧電源装置１０の出力電圧の最終的な目標値（以下、出力目標値という）を設定する。なお、本実施の形態における出力目標値の設定は、表示操作装置２６を介してオペレータによって行われるが、この出力目標値の設定方法は一例であり、出力目標値の設定が実現可能な方法であれば如何なるものでも適用することができる。
【００８３】
次のステップ４０２では、ステップ４００において設定された出力目標値に対応する目標モニタ値Ｍｇを設定する。なお、目標モニタ値Ｍｇの決定は、例えば、直流高圧電源装置１０における各種出力値に対するモニタ値のテーブルを予め実験等によって取得しておき、このテーブルを参照することによって行うことができる。
【００８４】
次のステップ４０４では、検出手段２０から入力されているモニタ信号ＩｍｏｎがＡ／Ｄ変換器９４によりデジタル値に変換されたモニタ値Ｍ_（ｎ）、及び異常検出用電流検出手段７０から入力されているモニタ信号ＩｅがＡ／Ｄ変換器９４によりデジタル値に変換されたモニタ値Ｍ_ａ（ｎ）をＣＰＵ２２に設けられた図示しない記憶部に格納する。
【００８５】
次のステップ４０６では、当該記憶部に記憶されたモニタ値Ｍ_ａ（ｎ）が、予め定めた異常負荷状態閾値Ｖｍｅよりも大きいか否かを判断する。モニタ値Ｍ_ａ（ｎ）が異常負荷状態閾値Ｖｍｅよりも大きい場合にはステップ４０８へ移行し、モニタ値Ｍ_ａ（ｎ）が異常負荷状態閾値Ｖｍｅ以下の場合にはステップ４１０へ移行する。
【００８６】
ステップ４０８では、異常負荷状態が２回連続して発生したか否かの判断をする。異常負荷状態が２回連続して発生した場合には、ステップ４１２へ移行し、ＰＷＭ信号のデューティ値Ｄ（ｎ）をＤ（ｎ）＝ｋ×Ｄ（ｎ−１）に設定する。ここで、ｋは、直流高圧電源装置１０が転写・剥離用の負荷に接続される電源装置の場合には、動作の信頼性上、零又は限りなく零に近い値に設定される。また、直流高圧電源装置１０が帯電器・現像器等の負荷に接続される電源装置の場合には、必要とされる復帰時間と出力電力との関係により０．１〜０．５の間の値に設定される。
【００８７】
そして、次のステップ４１４でサンプリング周期を予め定めた退避動作時間Ｔａに設定し、ステップ４１６で検出履歴処理を行ってステップ４２２へ移行する。この検出履歴処理は、図３に示す制御と同様であるので、説明を省略する。
【００８８】
また、異常負荷状態が２回連続して発生していない場合には、ステップ４１８へ移行し、ＰＷＭ信号のデューティ値Ｄ（ｎ）を前回のＣＰＵ２２の図示しない記憶部に記憶されたデューティ値Ｄ（ｎ−１）に設定する。そして、次のステップ４２０でサンプリング周期を通常制御時と同じ時間Ｔに設定してステップ４２２へ移行する。
【００８９】
一方、ステップ４１０では、正常状態時の処理を行う。すなわち、例えば記憶部に記憶したモニタ値Ｍ_（ｎ）が目標モニタ値Ｍｇよりも小さければＰＷＭ信号のデューティ値を高くするように設定し、記憶部に記憶したモニタ値Ｍ_（ｎ）が目標モニタ値Ｍｇよりも大きければＰＷＭ信号のデューティ値を低くするように設定し、モニタ値Ｍ_（ｎ）が目標モニタ値Ｍｇと一致するようにデューティ値を設定してステップ４２２へ移行する。
【００９０】
そして、ステップ４２２では、設定されたデューティ値でＰＷＭ信号をスイッチ手段１８に出力する。これにより、昇圧トランス１４の１次巻線側に印加される直流電圧がスイッチングされ、２次巻線側に昇圧された交流電圧が誘起される。この交流電圧は整流平滑手段１６により整流平滑され、負荷２４へ供給される。
【００９１】
次のステップ４２４では、現在のデューティ値Ｄ（ｎ）をデューティ値（ｎ−１）に代入し、ステップ４２６で高圧電源部１２がオフされているか否かを判定する。オフされていないと判定された場合（否定判定）にはステップ４０４へ戻り、上述したステップ４０４乃至ステップ４２６の処理を繰り返し、高圧電源部１２がオフされていると判定された場合（肯定判定）に本制御プログラムを終了する。
【００９２】
このように、本実施の形態では、２回連続して異常負荷状態が検出された場合を異常として判断する。このため、例えば図１７に示すようにモニタ値Ｍ_（ｎ）が１回だけｔ１の時点において異常負荷状態閾値Ｖｍｅ以上の値となったような場合（サンプリング周期以内で異常負荷状態が解除された場合）、例えばコロトロンワイヤに一瞬ほこりが付着したよう場合には異常と判断しないため、不必要に異常動作が行われてしまうのを防ぐことができる。
【００９３】
また、例えば図１８に示すようにモニタ値Ｍ_（ｎ）が変化した場合には、ｔ１の時点まではモニタ値Ｍ_（ｎ）が正常範囲内にあるためステップ４１０において通常制御を行う。そして、ｔ２の時点でモニタ値Ｍ_（ｎ）が異常負荷状態閾値Ｖｍｅ以上となり、ステップ４０６で肯定された場合でも、異常負荷状態となったのが１回目であるので、ステップ４０８で否定されてステップ４１８へ移行して出力が維持される。そして、ｔ３の時点で異常負荷状態と判断されると、ステップ４０８で肯定されてステップ４１２へ移行してアーク放電を抑制するように退避動作を行う。
【００９４】
この退避動作時間中に、異常負荷状態が解除された場合には、退避動作時間（サンプリング周期）Ｔａ時間経過後に出力電圧は自動的に復帰する。また、退避動作時間Ｔａは、立ち上がり時間を考慮して設定され、自動復帰時間≧退避動作時間＋立ち上がり時間となるように設定される。例えば、立ち上がり時間が３００ｍｓｅｃの場合に自動復帰時間を１ｓｅｃとして設定した場合には退避動作時間が７００ｍｓｅｃ以下となるように設定する。
【００９５】
なお、本実施の形態では、２回連続して異常負荷状態が検出された場合を異常として判断するようにしているが、これに限らず、３回以上連続して異常負荷状態が検出された場合を異常として判断するようにしてもよい。これにより、負荷の特性等に応じて適正に異常負荷状態を判断することができる。
【００９６】
また、本実施の形態では、定電流制御を行う場合について説明したが、高圧電源部１２の検出手段２０を、図１９に示すようなオペアンプおよび抵抗により電圧検出回路として構成し、この検出手段２０から出力される定電圧制御用モニタ値により定電圧制御する場合にも本発明を適用可能である。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、より確実に異常負荷状態を検出することができ、検出漏れを防ぐことができると共に、突発的に異常負荷状態が発生し、すぐに正常負荷状態に戻るような場合でも異常負荷状態として誤って検出するのを防ぐことができる、という効果を有する。
【００９８】
請求項２記載の発明によれば、検出手段により検出された負荷に対する出力電流に基づいてオンオフ第２のスイッチング手段の出力を保持する保持手段を備えたので、より確実に異常負荷状態を検出することができる、という効果を有する。
【００９９】
請求項３記載の発明によれば、保持手段を、第２のスイッチ手段の出力を充放電する充放電手段としたので、電源装置を安価に構成することができる、という効果を有する。
【０１００】
請求項４記載の発明によれば、作成手段により、異常処理手段が異常負荷状態を検出した場合、該検出結果を検出履歴として記憶するので、負荷の劣化具合等を把握することができる、という効果を有する。
【０１０１】
請求項５記載の発明によれば、作成手段により作成された情報を、出力手段により出力することができるので、負荷の劣化具合等を外部へ報知することができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における電源装置の概略構成図である。
【図２】第１実施形態におけるＣＰＵで実行される制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図３】検出履歴処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図４】異常負荷状態の場合の制御について説明するための図である。
【図５】通常制御時及び異常負荷制御時における出力電圧及びＰＷＭ信号の波形を示す線図である。
【図６】定電圧制御を行う場合における高圧電源部の回路構成の一例を示す回路図である。
【図７】定電流制御を行う場合における高圧電源部の回路構成の一例を示す回路図である。
【図８】第２実施形態におけるＣＰＵで実行される制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図９】異常負荷状態の場合の制御について説明するための線図である。
【図１０】異常負荷状態の場合の制御について説明するための線図である。
【図１１】異常負荷状態の場合の制御について説明するための線図である。
【図１２】第３実施形態における電源装置の概略構成図である。
【図１３】高圧電源部の概略構成図である。
【図１４】異常検出用電流検出手段の回路図である。
【図１５】異常負荷状態が発生した場合の各部の波形を示す波形図である。
【図１６】第３実施形態におけるＣＰＵで実行される制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図１７】異常負荷状態の場合の制御について説明するための線図である。
【図１８】異常負荷状態の場合の制御について説明するための線図である。
【図１９】高圧電源部の他の例を示す回路図である。
【図２０】従来における電源回路の概略構成を示す回路図である。
【図２１】図２０のＡ点における電圧波形を示す波形図である。
【図２２】アナログ制御方式及びデジタル制御方式の電源装置における異常負荷状態の制御について説明するための図である。
【図２３】定電流制御時の異常負荷状態について説明するための回路図である。
【符号の説明】
１０直流高圧電源装置
１２高圧電源部
１４昇圧トランス
１６整流平滑手段
１８スイッチ手段
２０検出手段
２２ＣＰＵ
２４負荷
２６表示操作装置
２８複写機
３０サービスセンター
３２通信回線
７０異常検出用電流検出回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device, and more particularly, to a power supply device that obtains a power output having a magnitude corresponding to a control signal by switching the power supply input based on the input control signal.
[0002]
[Prior art]
In electrophotographic printers and copiers, the surface of a photoconductor is charged to a predetermined voltage by a charger such as a corotron to which a high voltage is applied, and then the photoconductor is exposed according to image data to form an electrostatic latent image. And is developed by a developing device to form a toner image. The formed toner image is transferred onto a recording sheet by a transfer device and is peeled off from the photosensitive member to form an image on the recording sheet.
[0003]
At this time, if the load on the photoconductor, charger, developer, etc. is damaged, or if a conductive substance is attached, or if the corotron wire is broken, it becomes an abnormal load state, Since a high voltage is applied to the charger, sudden energy release (so-called arc discharge) occurs. In such a case, the load and the power supply device may be damaged.
[0004]
Among such power supply devices, an example of an analog control power supply device is shown in FIG. As shown in FIG. 20, the power supply device 500 includes a control unit 502, a switching element 504, a transformer 508, a rectifying / smoothing circuit 510, a voltage detection circuit 512, a current detection circuit 514, and the like. When the control signal is output from the control unit 502 to the switching element 504, the voltage applied to the primary winding side of the transformer 508 is switched according to the control signal, and the AC is applied to the secondary winding side of the transformer 508. A voltage is induced. The induced AC voltage is rectified and smoothed by the rectifying and smoothing circuit 510, and the DC voltage is output to the load side.
[0005]
In the control unit 502, for example, the voltage detected by the voltage detection circuit 512 is constantly monitored, and constant voltage control is performed so as to obtain a desired output voltage. When an arc discharge occurs due to an abnormal load condition, the output current increases while the output voltage droops. Therefore, until the control to suppress the arc discharge is performed, the voltage is controlled to increase. As a result, the output is further increased. For this reason, in the analog control type power supply device, the current detection circuit 514 is connected to the control unit 502 via the Zener diode 516, and when the arc discharge occurs, the Zener diode 516 is turned on by the control unit 70. Abnormality is detected instantaneously, and the arc discharge is suppressed by stopping or suppressing the output of the control signal to the switching element 504.
[0006]
FIG. 21 shows the waveform of the voltage Vb at point A in FIG. 20 when arc discharge occurs. As shown in FIG. 21, when arc discharge occurs at the time t1, the voltage Vb exceeds the voltage Vz at which the Zener diode 516 is conducted, so that an abnormality is detected in the control unit 502. Thereby, in the control part 502, the output of the control signal to the switching element 504 is stopped, and arc discharge is suppressed instantaneously.
[0007]
In addition to such an analog control type power supply device, as described in JP-A-62-279366, the output is monitored and fed back to the CPU so that the monitor value matches the target value. There is known a digital control type power supply apparatus that controls the duty of a PWM signal output to a switching element.
[0008]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-111218 discloses that an output current is monitored and fed back to a CPU, and an operation amount (duty value) of a PWM signal calculated so that the monitor value coincides with a target value is represented by input fluctuation and A technique is disclosed in which it is determined to be abnormal when a value outside the set range at normal load set in consideration of load fluctuations is obtained.
[0009]
In Japanese Patent Laid-Open No. 8-187918, the duty of the PWM signal is changed stepwise before the start of the control of the image forming apparatus, for example, during warm-up, and the relationship with the output at this time is stored. In addition, when arc discharge occurs during warm-up, the duty value at that time is stored, and during normal control, a technique for preventing arc discharge from occurring by controlling below the stored duty value. It is disclosed.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-111218, it is determined whether or not there is an abnormality from the duty value of the PWM signal calculated so that the monitor value matches the target value. There is a problem that it takes time to determine and process an abnormality after it occurs. In addition, in the digital control method, the output current cannot be monitored in real time as in the analog control method, and the output current is sampled and monitored at a predetermined interval. There is a problem that it is impossible to detect abnormalities.
[0011]
For example, as shown in FIG. 22, when the normal range of the output current is the range from the current value Imn at the rated time to the current value Ime at the abnormal load, in the case of the analog control method, the abnormality is immediately detected at the time t1. On the other hand, in the digital control method, the abnormality cannot be detected because the detected current value is within the normal range at the sampling times t2, t3, and t4 even though the abnormality has occurred. The abnormality is detected for the first time at t5.
[0012]
Further, in the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-187918, when arc discharge does not occur during warm-up, arc discharge is suppressed when an arc discharge factor occurs during normal control operation. There is a problem that the load and the power supply device may be damaged.
[0013]
Further, in the digital control type power supply apparatus, for example, as shown in FIG. 23, an AC voltage induced by switching the voltage applied to the primary winding side of the transformer 522 by the switch means 520 according to the PWM signal. It is also conceivable that the voltage detected by the rectifying / smoothing means 524 is output by the voltage detection circuit 526 and arc discharge is suppressed based on the detected voltage monitor value Vmon.
[0014]
However, in such a digital control type power supply device, when controlling by constant current control, a current detection circuit 528 for constant current control and a voltage detection circuit 526 for detecting an abnormal state are required, and the load 530 is directly connected. There is a difference between the current (Iz) that flows and the current (Iz ′) that flows in the current detection circuit 528, and there is a problem that accurate constant current control cannot be performed.
[0015]
The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a power supply apparatus that can prevent a detection failure of an abnormal load state with a simple configuration in a digitally controlled power supply apparatus. To do.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a power supply apparatus according to claim 1 is a first power supply that switches application of power to a transformer and a primary winding of the transformer in accordance with a duty of an input PWM signal. The switch means, the detection means for detecting the output value for the load connected to the secondary winding side of the transformer, the duty corresponding to the target value is calculated by the first calculation, and the PWM signal of the calculated duty Control means for controlling to generate and output to the switch means, and a voltage detection means for detecting an output voltage for a load connected to the secondary winding side of the transformer, The case where the detection value of the voltage detection means is smaller than a predetermined value and the detection value is smaller than the previous detection value is detected once or a plurality of times continuously. The output voltage is drooping When detected as an abnormal load state and the abnormal load state is detected, the duty is calculated by a second calculation, and a PWM signal having the calculated duty is generated and output to the switch means. And an abnormality processing means for performing abnormality processing under control.
[0017]
According to the first aspect of the present invention, the PWM signal is input to the switch means, and the application of power to the primary winding of the transformer is switched according to the duty of the PWM signal. As a result, a boosted voltage, for example, is induced on the secondary winding side of the transformer and supplied to the load. For example, the voltage supplied to the load increases as the duty of the PWM signal increases, and decreases as the duty decreases. Further, an output value (voltage or current) for the load is detected by the detecting means. Then, the control means calculates the duty corresponding to the target value based on the detected output value by the first calculation, and controls to generate a PWM signal of the calculated duty and output it to the switch means. . In the first calculation, for example, when the detected output voltage value is smaller than the target value, the duty is increased, and when the detected output voltage value is larger than the target value, the duty is decreased. As a result, feedback control is performed so that the output voltage matches the target value.
[0018]
In such a power supply apparatus, the abnormality processing means captures the detection value of the voltage detection means at a predetermined interval, the captured detection value is smaller than the predetermined value, and the captured detection value is smaller than the previously captured detection value. Is detected. And when such a case is detected once or several times continuously The output voltage is drooping Detect as an abnormal load condition. Here, the predetermined value is set to a value indicating a state where an abnormal load state is occurring. In the case where the detection means detects the voltage and performs the first calculation, the detection means and the voltage detection means can be shared.
[0019]
In this way, the case where the detected value is smaller than the predetermined value is not immediately detected as an abnormal load state, and the case where the detected value is smaller than the previously acquired detected value, that is, the case where the output voltage is drooping can be detected. As a result, the abnormal load state can be detected more reliably, and detection omission can be prevented. Further, in the process of returning from the abnormal load state, a case where the detected value is smaller than the predetermined value is not erroneously detected as an abnormal load state.
[0020]
Also, when detecting an abnormal load state that is detected multiple times in succession, for example, when dust is temporarily attached to the load, an abnormal load state occurs suddenly and immediately becomes a normal load state. Even when returning, it is not detected as an abnormal load state. Therefore, it can be prevented that the abnormal load state is judged to be more than necessary.
[0021]
Then, when an abnormal load state is detected, the duty is calculated by the second calculation, and a PWM signal having the calculated duty is generated and controlled so as to be output to the switch means to perform the abnormal process. The second calculation is performed so that the duty value is such that an abnormal load state can be avoided. Thereby, an abnormal load state is avoided. Further, the second calculation may be optimally performed according to the type of load.
[0022]
Further, as described in claim 4, the abnormality processing means stores the detection result as a detection history when the abnormality processing means detects an abnormal load state by the creating means, and based on the stored detection history. Thus, information indicating the state of the load can be created. For example, the number of times or time when an abnormal load state has occurred is stored as a detection history, and information such as the degree of load deterioration can be created based on the detection history.
[0023]
The information created by the creation means can be output by the output means as described in claim 5. As this output means, for example, a display device or a sound output device that warns the deterioration of the load by a warning message or a warning sound can be used. Further, a warning message or the like may be output to the outside via a communication line.
[0024]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a transformer, first switch means for switching application of electric power to the primary winding of the transformer in accordance with the duty of the input PWM signal, and the secondary winding of the transformer. Detecting means for detecting an output value for a load connected to the side, and a duty corresponding to the target value is calculated by a first calculation, and a PWM signal of the calculated duty is generated and output to the switch means And a control means for controlling the current on the basis of a detection result from the current detection means and a current detection means for detecting an output current to a load connected to the secondary winding side of the transformer. Second switch means, holding means for holding the output of the second switch means based on the output of the second switch means, and output from the holding means Based detects an abnormal load condition, is the abnormal load condition Several times in succession An abnormality processing means for performing abnormality processing by controlling the duty to be calculated by a second calculation, generating a PWM signal of the calculated duty and outputting it to the switch means, if detected, It is characterized by having.
[0025]
According to the second aspect of the present invention, the second switch means turns on and off based on the output current for the load detected by the current detection means. For example, it is turned on when the output current is not less than a predetermined value indicating an abnormal load state, and is turned off when the output current is not more than a predetermined value indicating the abnormal load state. In such a case, the holding means holds the output potential when the output of the second switching means is turned on, for example. For this reason, the abnormality processing means can detect the abnormal load state more reliably. When the detection means detects the current and performs the first calculation, the detection means and the current detection means can be shared.
[0026]
As described in claim 3, the holding means can be a charge / discharge means for charging / discharging the output of the second switch means. For example, a capacitor can be used as the charging / discharging means. Therefore, the power supply device can be configured at low cost.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0028]
[First Embodiment]
1st Embodiment demonstrates the case where the power supply device which concerns on this invention is comprised as a DC high voltage power supply device. First, the configuration of the DC high-voltage power supply device 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
[0029]
The DC high-voltage power supply device 10 according to the first embodiment includes a high-voltage power supply unit (HVPS) 12 that generates high-voltage power to be supplied to a load 24, and a CPU 22 as a control unit that controls the operation of the entire device. ing.
[0030]
The high-voltage power supply unit 12 includes a step-up transformer 14, a rectifying / smoothing unit 16 that rectifies and smoothes an input signal, a switch unit 18 that performs a switching operation according to the duty of the input PWM signal, and a detection unit 20. An external low-voltage stabilized power source (not shown) is connected to one terminal of the primary winding of the step-up transformer 14, and a DC voltage Vin having a predetermined voltage value is applied.
[0031]
The output terminal of the switch means 18 is connected to the other terminal of the primary winding of the step-up transformer 14, and the input terminal of the rectifying means 16 is connected to the terminal of the secondary winding of the step-up transformer 14. Further, the input terminal of the detecting means 20 is connected to one output terminal of the rectifying and smoothing means 16. The other output end of the rectifying / smoothing means 16 is connected to the load 24.
[0032]
On the other hand, the output end of the detection means 20 is connected to the input end of the CPU 22, and the input end of the switch means 18 is connected to the output end of the CPU 22.
[0033]
The detecting means 20 detects the output value for the load 24 connected to the secondary winding side of the step-up transformer 14 and sets the voltage value of the output voltage or the current value of the output current to a state value in a range that can be determined by the CPU 22. The monitor signal Mon indicating the value is output, and the CPU 22 can detect the output value on the secondary winding side of the step-up transformer 14 by converting the input monitor signal Mon into a digital value. The PWM signal having a duty corresponding to the monitor value is input to the switch means 18. When the DC high-voltage power supply apparatus 10 is a constant voltage control type, the detection means 20 detects an output voltage. When the DC high voltage power supply apparatus 10 is a constant current control type, the detection means 20 detects an output current. The
[0034]
Further, the CPU 22 is connected to a display / operation device 26, so that an error message can be displayed when an abnormality occurs, and an output target value of an output voltage supplied to the load 24 can be set.
[0035]
Next, as an operation of the first embodiment, control executed by the CPU 22 of the DC high-voltage power supply apparatus 10 will be described with reference to a flowchart shown in FIG. When the DC high-voltage power supply device 10 according to the first embodiment is in operation, a predetermined voltage value (for example, +24 V) is applied to one terminal of the primary winding of the step-up transformer 14 by the external low-voltage stabilized power supply (not shown). The direct current voltage Vin is applied. In the CPU 22 according to the present embodiment, a PWM signal duty setting register is provided therein, and the stored value of the register is reset at the start of execution of the control program. A PWM signal having a value set in the register is input to the switch means 18.
[0036]
In step 100 shown in FIG. 2, the final target value (hereinafter referred to as output target value) of the output of the DC high-voltage power supply apparatus 10 (the output voltage in the case of constant voltage control and the output current in the case of constant current control) is obtained. Set. Note that the setting of the output target value in the present embodiment is performed by the operator via the display operation device 26, but this setting method of the output target value is an example, and the method of setting the output target value is a method that can be realized. Anything can be applied.
[0037]
In the next step 102, a target monitor value corresponding to the output target value set in step 100 is determined. The target monitor value can be determined by, for example, obtaining a table of monitor values for various output values in the DC high-voltage power supply apparatus 10 in advance by experiments and referring to this table.
[0038]
In the next step 104, the monitor signal Mon input from the detection means 20 is converted into a digital value and then stored in a storage unit (not shown) provided in the CPU 22. In the next step 106, it is determined whether or not there is an abnormal load state based on the monitor value stored in the storage unit. If it is an abnormal load state, the process proceeds to step 108, and if it is not an abnormal load state, The process proceeds to step 110. Here, the abnormal load state is a case where arc discharge occurs, such as when the corotron wire is cut, and the output voltage in this case drops.
[0039]
In step 108, processing in an abnormal load state is performed. For example, the duty value of the PWM signal is set to a preset value (for example, the minimum value), and the sampling period for monitoring the output is set to a preset save operation time. Therefore, since the output power is kept substantially constant, arc discharge can be suppressed.
[0040]
On the other hand, in step 110, processing in a normal state is performed. That is, for example, if the monitor value stored in the storage unit is smaller than the target monitor value, the duty value of the PWM signal is set to be high. If the monitor value stored in the storage unit is larger than the target monitor value, the duty of the PWM signal is set. The value is set to be low, and control is performed so that the monitor value matches the target monitor value.
[0041]
In the next step 112, detection history processing as shown in FIG. 3 is performed. In step 200 shown in FIG. 3, the number of times the process in the abnormal load state is performed in step 108 is counted (incremented). Then, in the next step 202, it is displayed on a diagnostic (self-diagnosis) screen displayed on the display / operation device 26, and the process returns. As a result, service engineers can grasp the number of times abnormal processing has occurred, and if there are many abnormal processing times, stop the device, check the abnormal location, and replace parts. Can be taken. For example, a warning message is displayed when the number of occurrences of abnormal processing exceeds a predetermined number, or as shown in FIG. 4, a device such as a copying machine 28 using the DC high-voltage power supply device 10 is used. And the service center 30 may be connected to each other via a communication line 32 such as a telephone line, and the service center may be notified when the number of times abnormal processing has occurred exceeds a predetermined number.
[0042]
In step 114, the PWM signal is output to the switch means 18 with the duty value set in step 108 or step 110. Thereby, the DC voltage applied to the primary winding side of the step-up transformer 14 is switched, and the boosted AC voltage is induced to the secondary winding side. This AC voltage is rectified and smoothed by the rectifying and smoothing means 16 and supplied to the load 24.
[0043]
In the next step 116, it is determined whether or not the high-voltage power supply unit 12 is turned off. If it is determined that the high-voltage power supply unit 12 is not turned off (negative determination), the process returns to step 104, and the processing of steps 104 to 116 described above is performed. The control program is terminated when it is determined that the high-voltage power supply unit 12 is turned off (positive determination).
[0044]
FIG. 5 shows the waveform of the output voltage and the waveform of the PWM signal during normal control and abnormal load control. As shown in FIG. 5, at the time of rising, the duty value of the PWM signal is gradually increased so that the monitor value matches the target monitor value. In a steady state where the monitor value substantially matches the target monitor value, the duty value of the PWM signal becomes a substantially constant value. When an abnormal load state occurs, the duty value of the PWM signal is set to the minimum value, and arc discharge is suppressed.
(Circuit configuration example)
Next, a circuit configuration example of the high-voltage power supply unit 12 in the DC high-voltage power supply device 10 according to the first embodiment will be described.
[0045]
First, a circuit configuration example of the DC constant voltage control type high-voltage power supply unit 12 will be described with reference to FIG.
[0046]
The high voltage power supply unit 12 shown in the figure includes a step-up transformer 14, a rectifying / smoothing means 16, a switching means 18, and a detection means 20.
[0047]
The rectifying / smoothing means 16 is composed of a diode 34 and a capacitor 36, and the anode terminal of the diode 34 is connected to one terminal of the secondary winding of the transformer 14 whose other terminal is grounded. The cathode terminal of the diode 34 is connected to one terminal of the capacitor 36, and the other terminal of the capacitor 36 is grounded.
[0048]
In the rectifying / smoothing circuit 16 configured as described above, the AC voltage induced on the secondary winding side of the step-up transformer 14 is rectified and smoothed and output to the load 24.
The detection means 20 is composed of resistors 38 to 44 and an operational amplifier 46, and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 46 is connected to one terminal of a resistor 42 whose other terminal is connected to one terminal of the resistor 38 and the resistor 40. Has been. The other terminal of the resistor 38 is connected to the output terminal of the clear current smoothing circuit 16, and the other terminal of the resistor 40 is grounded.
[0049]
On the other hand, the inverting input terminal of the operational amplifier 46 is connected to the output terminal of the operational amplifier 46 to which one terminal of the resistor 44 is connected. The other terminal of the resistor 44 is connected to the CPU 22.
[0050]
The detection means 20 configured as described above divides the high voltage output voltage output to the load 24 by the resistors 38 and 40 so that the high voltage output voltage is within a range that can be detected by the CPU 22 (here, a range from 0V to 5V). It outputs to CPU22.
[0051]
The switching means 18 includes a transistor 48 and resistors 50 and 52, and the collector terminal of the transistor 48 is connected to one terminal of the primary winding of the step-up transformer 14 whose other terminal is connected to a DC power source (not shown). It is connected. The base terminal of the transistor 48 is connected to the other terminal of the resistor 50 whose one terminal is grounded and one terminal of the resistor 52 whose other terminal is connected to the CPU 22.
[0052]
In the switching element 18 configured as described above, the DC voltage applied to the primary winding side of the step-up transformer 14 is switched according to the duty of the PWM signal output from the CPU 22.
[0053]
Next, a circuit configuration example of the DC constant current control type high-voltage power supply unit 12 will be described with reference to FIG.
[0054]
The high-voltage power supply unit 12 shown in the figure includes a step-up transformer 14, a rectifying / smoothing unit 16, a switch unit 18, and detection units 20 and 21. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the high voltage power supply part 12 shown in FIG. 6, and description is abbreviate | omitted.
[0055]
The detection means 20 includes resistors 38, 42, and 44 and an operational amplifier 46. The non-inverting input terminal of the operational amplifier 46 is grounded, and the output terminal of the operational amplifier 46 is connected to the inverting input terminal via the resistor 42. ing.
[0056]
The detection means 21 is a circuit for detecting an output current, and includes an operational amplifier 54 and resistors 56 to 62 as shown in FIG. The non-inverting input terminal of the operational amplifier 54 is connected to one terminal of the resistor 60 to which the other terminal is connected to one terminal of the resistor 56 and the resistor 58. The resistor 56 is connected in parallel with the capacitor 36. The other terminal of the resistor 58 is connected.
[0057]
The inverting input terminal of the operational amplifier 54 is connected to the output terminal of the operational amplifier 54 to which one terminal of the resistor 62 is connected. The other terminal of the resistor 62 is connected to the CPU 22.
[0058]
The detection means 21 configured in this manner outputs the output current output to the load 24 to the CPU 22 in a range that can be detected by the CPU 22 (here, a range from 0 V to 5 V).
[0059]
In the first embodiment, the circuit configuration illustrated in FIG. 6 is an example, and any circuit configuration that can realize the functions of the respective units can be applied.
[0060]
[Second Embodiment]
2nd Embodiment demonstrates the case where the power supply device which concerns on this invention is comprised as a DC high voltage power supply device which performs constant voltage control. Since the apparatus configuration is the same as that of the DC high-voltage power supply apparatus 10 shown in FIGS. 1 and 6, the description will be omitted and the control executed by the CPU 22 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0061]
In step 300 shown in FIG. 8, a final target value of the output voltage of the DC high-voltage power supply device 10 (hereinafter referred to as an output target value) is set. Note that the setting of the output target value in the present embodiment is performed by the operator via the display operation device 26, but this setting method of the output target value is an example, and the method of setting the output target value is a method that can be realized. Anything can be applied.
[0062]
In the next step 302, a target monitor value Vg corresponding to the output target value set in step 300 is determined. The target monitor value Vg can be determined, for example, by obtaining a table of monitor values for various output values in the DC high-voltage power supply device 10 in advance through experiments and referring to this table.
[0063]
In the next step 304, the monitor signal Vmon input from the detection means 20 is converted into a digital value and then stored in a storage unit (not shown) provided in the CPU 22. In the next step 306, the monitor value V stored in the storage unit. _{m (n)} Is the monitor value V previously input and stored in the storage unit. _{m (n-1)} Smaller than the monitor value V _{m (n)} Is smaller than a predetermined threshold value Vs which is the lower limit value of the normal range of the monitor value shown in FIG. Monitor value V _{m (n)} Is the monitor value V _{m (n-1)} Smaller than the monitor value V _{m (n)} Is smaller than the predetermined threshold value Vs, the process proceeds to step 308. Otherwise, the process proceeds to step 310. That is, in step 306, the case where the output voltage tends to drop and is equal to or less than a predetermined threshold is determined as an abnormal load state in which arc discharge occurs.
[0064]
In step 308, it is determined whether or not an abnormal load condition has occurred twice in succession. When the abnormal load state occurs twice consecutively, the process proceeds to step 312 and the duty value D (n) of the PWM signal is set to D (n) = k × D (n−1). Here, in the case of a power supply device in which the DC high-voltage power supply device 10 is connected to a transfer / separation load, k is set to zero or a value close to zero as much as possible in terms of operation reliability. Further, in the case where the DC high-voltage power supply device 10 is a power supply device connected to a load such as a charger / developer, it is between 0.1 and 0.5 depending on the relationship between the required recovery time and output power Set to a value.
[0065]
Then, in the next step 314, the sampling cycle is set to a predetermined saving operation time Ta, and in step 316, detection history processing is performed, and the process proceeds to step 322. Since this detection history process is the same as the control shown in FIG.
[0066]
On the other hand, if the abnormal load state has not occurred twice in succession, the process proceeds to step 318, where the duty value D (n) of the PWM signal is stored in the storage unit (not shown) of the previous CPU 22. Set to (n-1). In the next step 320, the sampling cycle is set to the same time T as in the normal control, and the process proceeds to step 322.
[0067]
On the other hand, in step 310, processing in a normal state is performed. That is, for example, the monitor value V stored in the storage unit _{m (n)} Is set to increase the duty value of the PWM signal if the value is smaller than the target monitor value Vg, and the monitor value V stored in the storage unit is set. _{m (n)} Is set to decrease the duty value of the PWM signal if the value is larger than the target monitor value Vg. _{m (n)} The duty value is set so as to match the target monitor value Vg, and the routine proceeds to step 322.
[0068]
In step 322, the PWM signal is output to the switch means 18 with the set duty value. Thereby, the DC voltage applied to the primary winding side of the step-up transformer 14 is switched, and the boosted AC voltage is induced to the secondary winding side. This AC voltage is rectified and smoothed by the rectifying and smoothing means 16 and supplied to the load 24.
[0069]
In the next step 324, the current monitor value V _{m (n)} Monitor value V _{m (n-1)} Then, the duty value D (n) is assigned to the duty value (n−1), respectively, and it is determined in step 326 whether or not the high-voltage power supply unit 12 is turned off. When it is determined that the power supply unit 12 is not turned off (negative determination), the process returns to step 304, and the processing of steps 304 to 326 described above is repeated to determine that the high-voltage power supply unit 12 is turned off (positive determination). This control program ends.
[0070]
Thus, in this embodiment, a case where an abnormal load state is detected twice consecutively is determined as abnormal. For this reason, for example, as shown in FIG. 10, when the monitor value Vm becomes a value of the abnormal load state only once (when the abnormal load state is canceled within the sampling period), for example, dust is momentarily collected on the corotron wire. If it is attached, it is not judged as abnormal, so that abnormal operation can be prevented from being performed unnecessarily.
[0071]
For example, as shown in FIG. 9, when the monitor value Vm changes, the monitor value Vm is within the normal range until time t1, and thus normal control is performed in step 310. Even when the monitor value Vm becomes equal to or less than the predetermined threshold value Vs at time t2 and the result in step 306 is affirmative, it is the first time that an abnormal load state has occurred. Output is maintained. When it is determined that the load is abnormal at the time t3, the result is affirmative in step 308 and the process proceeds to step 312 to perform a retreat operation so as to suppress arc discharge.
[0072]
For example, when the abnormal load state is canceled as shown in FIG. 11 during the evacuation operation time, the output voltage is automatically restored after the evacuation operation time (sampling period) Ta has elapsed. As shown in FIG. 11, the monitor value Vm at the time of rising after the evacuation operation time Ta has elapsed is equal to or less than the predetermined threshold value Vs, but is larger than the previous monitor value, so that it is denied in step 306 and It will not be judged. The evacuation operation time Ta is set in consideration of the rise time, and is set so that the automatic return time ≧ the evacuation operation time + the rise time. For example, when the rising time is 300 msec and the automatic return time is set to 1 sec, the save operation time is set to 700 msec or less.
[0073]
In this embodiment, it is determined that an abnormal load state is detected twice consecutively as an abnormality, but the present invention is not limited to this, and an abnormal load state is detected three or more times continuously. The case may be determined as abnormal. As a result, the abnormal load state can be appropriately determined according to the load characteristics and the like.
[0074]
Further, in the present embodiment, the case where constant voltage control is performed has been described. However, if the high voltage power supply unit 12 has a circuit configuration as shown in FIG. 7, it can also be applied to constant current control.
[0075]
[Third Embodiment]
In the third embodiment, a case where the power supply device according to the present invention is configured as a DC high-voltage power supply device that performs constant current control will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the DC high voltage power supply device 10 shown in FIG.
[0076]
The DC high-voltage power supply device 10 according to the third embodiment includes the abnormality detection current detection means 70, and an Ie signal that is turned on for a certain period of time as an abnormality when the output current from the rectifying and smoothing means 16 exceeds a predetermined threshold value. Is output to the CPU 22.
[0077]
As shown in FIG. 13, the abnormality detection current detection means 70 is composed of a current-voltage conversion circuit 72, a switch means 74, and a charge / discharge circuit 76, which converts the output current from the rectifying and smoothing means 16 into a voltage and switches it. Output to means 74. The switch means 74 is turned on when the voltage output from the current-voltage conversion circuit 72 is equal to or greater than a predetermined threshold value. The charging / discharging circuit 76 outputs to the CPU 22 an Ie signal as shown in FIG.
[0078]
FIG. 14 shows a circuit configuration of the abnormality detection current detection means. As shown in FIG. 14, the current-voltage conversion circuit 72 includes a resistor 78. The switch means 74 includes a Zener diode 80, a transistor 82, and resistors 84 and 86. The charge / discharge circuit 76 includes a capacitor 88 and resistors 85 and 90.
[0079]
The Ie signal output from the charge / discharge circuit 76 is converted into a digital value by the A / D converter 92 and input to the CPU 22. Further, the detection means 20 outputs the detected output current to the A / D converter 94, and the A / D converter 94 converts it into a digital value and outputs it to the CPU 22. The CPU 22 calculates the duty value of the PWM signal based on the detected current value and outputs it to the PWM circuit 96. As a result, a PWM signal is output from the PWM circuit 96.
[0080]
The waveform of the output current output from the rectifying / smoothing circuit 16 is shown in FIG. The output current shown in FIG. 15A is converted into a voltage value having a waveform as shown in FIG. When the voltage value exceeds the abnormal load state voltage value, the Zener diode 80 is turned on and the transistor 82 is turned on. For this reason, the switch means 74 performs an on / off operation as shown in FIG. This on / off signal is converted into a predetermined voltage value by the resistors 83, 85, 90, and the capacitor 88 is charged / discharged in the charge / discharge circuit 76. Then, the charge / discharge circuit 76 outputs an Ie signal having a waveform as shown in FIG.
[0081]
Next, control executed by the CPU 22 as an operation of the third embodiment will be described with reference to a flowchart shown in FIG.
[0082]
In step 400 shown in FIG. 16, a final target value of the output voltage of the DC high-voltage power supply device 10 (hereinafter referred to as an output target value) is set. Note that the setting of the output target value in the present embodiment is performed by the operator via the display operation device 26, but this setting method of the output target value is an example, and the method of setting the output target value is a method that can be realized. Anything can be applied.
[0083]
In the next step 402, a target monitor value Mg corresponding to the output target value set in step 400 is set. The target monitor value Mg can be determined, for example, by obtaining a table of monitor values for various output values in the DC high-voltage power supply device 10 in advance through experiments and referring to this table.
[0084]
In the next step 404, the monitor value Imon converted from the monitor signal Imon input from the detection means 20 into a digital value by the A / D converter 94 is displayed. _(N) , And the monitor value M obtained by converting the monitor signal Ie input from the abnormality detection current detection means 70 into a digital value by the A / D converter 94. _{a (n)} Is stored in a storage unit (not shown) provided in the CPU 22.
[0085]
In the next step 406, the monitor value M stored in the storage unit. _{a (n)} Is larger than a predetermined abnormal load state threshold value Vme. Monitor value M _{a (n)} Is greater than the abnormal load state threshold value Vme, the process proceeds to step 408 and the monitor value M _{a (n)} If the value is equal to or less than the abnormal load state threshold Vme, the process proceeds to step 410.
[0086]
In step 408, it is determined whether or not an abnormal load condition has occurred twice in succession. When the abnormal load state occurs twice consecutively, the process proceeds to step 412 and the duty value D (n) of the PWM signal is set to D (n) = k × D (n−1). Here, in the case of a power supply device in which the DC high-voltage power supply device 10 is connected to a transfer / separation load, k is set to zero or a value close to zero as much as possible in terms of operation reliability. Further, in the case where the DC high-voltage power supply device 10 is a power supply device connected to a load such as a charger / developer, it is between 0.1 and 0.5 depending on the relationship between the required recovery time and output power Set to a value.
[0087]
In step 414, the sampling period is set to a predetermined save operation time Ta. In step 416, detection history processing is performed, and the process proceeds to step 422. Since this detection history process is the same as the control shown in FIG.
[0088]
If the abnormal load state has not occurred twice in succession, the process proceeds to step 418, where the duty value D (n) of the PWM signal is stored in the storage unit (not shown) of the previous CPU 22. Set to (n-1). Then, in the next step 420, the sampling cycle is set to the same time T as in the normal control, and the process proceeds to step 422.
[0089]
On the other hand, in step 410, processing in a normal state is performed. That is, for example, the monitor value M stored in the storage unit _(N) Is set to increase the duty value of the PWM signal if the value is smaller than the target monitor value Mg, and the monitor value M stored in the storage unit is set. _(N) Is set so as to reduce the duty value of the PWM signal if the value is larger than the target monitor value Mg. _(N) The duty value is set so as to match the target monitor value Mg, and the routine proceeds to step 422.
[0090]
In step 422, the PWM signal is output to the switch means 18 with the set duty value. Thereby, the DC voltage applied to the primary winding side of the step-up transformer 14 is switched, and the boosted AC voltage is induced to the secondary winding side. This AC voltage is rectified and smoothed by the rectifying and smoothing means 16 and supplied to the load 24.
[0091]
In the next step 424, the current duty value D (n) is substituted into the duty value (n-1), and in step 426, it is determined whether or not the high-voltage power supply unit 12 is turned off. When it is determined that the power supply unit 12 is not turned off (negative determination), the process returns to step 404, and the above-described steps 404 to 426 are repeated to determine that the high-voltage power supply unit 12 is turned off (positive determination). This control program ends.
[0092]
Thus, in this embodiment, a case where an abnormal load state is detected twice consecutively is determined as abnormal. For this reason, for example, as shown in FIG. _(N) When the value becomes equal to or greater than the abnormal load state threshold Vme at the time of t1 (when the abnormal load state is canceled within the sampling period), for example, when dust adheres to the corotron wire for a moment. Therefore, it is possible to prevent the abnormal operation from being performed unnecessarily.
[0093]
Further, for example, as shown in FIG. _(N) Changes to the monitor value M until the time t1. _(N) Is within the normal range, normal control is performed in step 410. At the time t2, the monitor value M _(N) Even if the value is equal to or greater than the abnormal load state threshold Vme and the result is affirmative in step 406, the abnormal load state is entered for the first time, so the result is negative in step 408, the process proceeds to step 418, and the output is maintained. If it is determined that the load is abnormal at time t3, an affirmative decision is made in step 408 and the process moves to step 412 to perform a retreat operation so as to suppress arc discharge.
[0094]
If the abnormal load state is canceled during the evacuation operation time, the output voltage is automatically restored after the evacuation operation time (sampling period) Ta has elapsed. The evacuation operation time Ta is set in consideration of the rise time, and is set so that the automatic return time ≧ the evacuation operation time + rise time. For example, when the rising time is 300 msec and the automatic return time is set to 1 sec, the save operation time is set to 700 msec or less.
[0095]
In this embodiment, it is determined that an abnormal load state is detected twice consecutively as an abnormality. However, the present invention is not limited to this, and an abnormal load state is detected continuously three times or more. The case may be determined as abnormal. Thereby, the abnormal load state can be appropriately determined according to the characteristics of the load.
[0096]
In the present embodiment, the case where constant current control is performed has been described. However, the detection means 20 of the high-voltage power supply unit 12 is configured as a voltage detection circuit using an operational amplifier and a resistor as shown in FIG. The present invention can also be applied to the case where the constant voltage control is performed using the constant voltage control monitor value output from.
[0097]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the abnormal load state can be detected more reliably, the detection failure can be prevented, and the abnormal load state occurs suddenly and immediately. Even when returning to the normal load state, it is possible to prevent erroneous detection as an abnormal load state.
[0098]
According to the second aspect of the present invention, since the holding means for holding the output of the on / off second switching means based on the output current to the load detected by the detecting means is provided, the abnormal load state can be detected more reliably. Has the effect of being able to.
[0099]
According to the third aspect of the present invention, since the holding means is the charging / discharging means for charging / discharging the output of the second switch means, there is an effect that the power supply device can be configured at low cost.
[0100]
According to the invention of claim 4, when the abnormality processing means detects an abnormal load state by the creating means, the detection result is stored as a detection history, so that it is possible to grasp the degree of deterioration of the load, etc. Has an effect.
[0101]
According to the fifth aspect of the present invention, since the information created by the creating means can be output by the output means, it is possible to notify the outside of the degree of load degradation or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power supply device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of a control routine executed by a CPU in the first embodiment.
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of a detection history processing routine.
FIG. 4 is a diagram for explaining control in the case of an abnormal load state.
FIG. 5 is a diagram showing waveforms of an output voltage and a PWM signal during normal control and abnormal load control.
FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of a high-voltage power supply unit when performing constant voltage control.
FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of a high-voltage power supply unit when performing constant current control.
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of a control routine executed by a CPU in the second embodiment.
FIG. 9 is a diagram for explaining control in an abnormal load state.
FIG. 10 is a diagram for explaining control in an abnormal load state.
FIG. 11 is a diagram for explaining control in an abnormal load state.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a power supply device according to a third embodiment.
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a high-voltage power supply unit.
FIG. 14 is a circuit diagram of abnormality detection current detection means;
FIG. 15 is a waveform diagram showing waveforms at various parts when an abnormal load condition occurs.
FIG. 16 is a flowchart showing a flow of a control routine executed by a CPU in the third embodiment.
FIG. 17 is a diagram for explaining control in an abnormal load state.
FIG. 18 is a diagram for explaining control in an abnormal load state.
FIG. 19 is a circuit diagram showing another example of the high-voltage power supply unit.
FIG. 20 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a conventional power supply circuit.
21 is a waveform diagram showing a voltage waveform at point A in FIG.
FIG. 22 is a diagram for explaining control of an abnormal load state in an analog control type and digital control type power supply device;
FIG. 23 is a circuit diagram for explaining an abnormal load state during constant current control.
[Explanation of symbols]
10 DC high-voltage power supply
12 High voltage power supply
14 Step-up transformer
16 Rectification smoothing means
18 Switch means
20 Detection means
22 CPU
24 Load
26 Display operation device
28 Copying machine
30 Service Center
32 Communication line
70 Current detection circuit for abnormality detection

Claims

A transformer, first switch means for switching application of power to the primary winding of the transformer in accordance with the duty of the input PWM signal, and an output for a load connected to the secondary winding side of the transformer Detection means for detecting a value, and control means for calculating a duty corresponding to the target value by a first calculation, and generating and outputting a PWM signal of the calculated duty to the switch means, In the power supply provided,
Voltage detection means for detecting an output voltage for a load connected to the secondary winding side of the transformer;
Abnormality in which the output voltage droops when the detection value of the voltage detection means is smaller than a predetermined value and the detection value is smaller than the previous detection value once or continuously detected Detected as a load state, and when the abnormal load state is detected, control is performed so that the duty is calculated by a second calculation, and a PWM signal having the calculated duty is generated and output to the switch means An abnormality processing means for performing abnormality processing,
A power supply device comprising:

A transformer, first switch means for switching application of power to the primary winding of the transformer in accordance with the duty of the input PWM signal, and an output for a load connected to the secondary winding side of the transformer Detection means for detecting a value, and control means for calculating a duty corresponding to the target value by a first calculation, and generating and outputting a PWM signal of the calculated duty to the switch means, In the power supply provided,
Current detection means for detecting an output current for a load connected to the secondary winding side of the transformer;
Second switch means for turning on and off based on a detection result from the current detection means;
Holding means for holding the output of the second switch means based on the output of the second switch means;
An abnormal load state is detected based on the output from the holding means, and when the abnormal load state is detected continuously a plurality of times , the duty is calculated by a second calculation, and the calculated duty is Abnormality processing means for performing abnormality processing by controlling to generate and output a PWM signal to the switch means;
A power supply device comprising:

3. The power supply device according to claim 2, wherein the holding unit is a charge / discharge unit that charges / discharges an output of the second switch unit.

When the abnormal processing unit detects an abnormal load state, the detection unit further includes a creation unit that stores the detection result as a detection history and creates information indicating the load state based on the stored detection history. The power supply device according to any one of claims 1 to 3.

5. The power supply apparatus according to claim 4, further comprising output means for outputting information created by the creating means.