JPH04222A - 交流高圧電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、直流電圧を発振回路と昇圧トランスによっ
て交流高電圧に変換して出力する交流高圧電源装置に関
し、特に電子写真複写機等の電子写真方式の画像形成装
置における分離チャージャ等に交流の高電圧を印加する
のに適した交流高圧電源装置に関する。

〔従来の技術〕

電子写真複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置では
、帯電、露光、現像、転写２分離等の一連の電子写真プ
ロセスを実行して画像形成を行なうが、そのうち帯電、
転写２分離の各工程では、それらの各チャージャに所定
のタイミングで高圧電源装置から高電圧を印加してコロ
ナ放電を行なわせる。

これらの各チャージャのうち、分離チャージャには交流
高電圧を印加して記録紙の帯電を弱めるが、像形成中に
分離チャージャに短絡や絶縁低下等が発生して異常電流
が流れると、記録紙の分離が不能になるばかりか、アー
ク放電の発生によってその記録紙が発煙あるいは発火す
る恐れもあった。

そこで、このような問題に対処するため、従来から上記
チャージャ（負荷）に流れる異常電流を検出して、異常
発生時には高圧高力を遮断するような保護回路を具備し
た交流高圧電源装置が用いられていた。

第５図は、分離チャージャ等に交流高電圧を印加するた
めの従来の交流高圧電源装置の一例を示すブロック図で
ある。

この交流高圧電源装置において、通常時は出力制御手段
１の制御信号によって、所定のタイミングでトランジス
タＴｒをオン・オフ制御し、入力電圧（ＤＣ２４Ｖ）を
このトランジスタＴｒのエミッタ・コレクタ聞及びリッ
プルフィルタ２を通して発振回路３に供給してそれを発
振させ、その発振出力を昇圧トランスＴの一次側に印加
して二次側に交流高電圧を発生させる。

それを出力抵抗ＲＯを介して出力端子４から図示しない
分離チャージャ等の負荷に供給する。

また、出力電流を抵抗Ｒ１によって電圧に変換して、異
常電流検出回路５でそれを監視しているが、通常は負荷
である分離チャージャではコロナ放電が発生しており、
その電流値は極めて小さい。

ところが、何等かの原因でチャージャと感光体あるいは
チャージャケース等との間で短絡あるいは絶縁不良が発
生すると異常な大電流が流れるので、そのレベルを異常
電流検出回路５で検出し、その検出値が比較電圧発生回
路６による比較電圧（基準値）を越えると、コンパレー
タ７の出力がローレベルからハイレベルに反転し、ホー
ルド回路８がそれをホールドしてハイレベルＩｔ　ＨＰ
Ｉを出力し続け、トランジスタＴｒをオフにして発振回
路３の発振を停止させ、高圧出力動作を停止させる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような従来の交流高圧電源装置においては、異常電
流検出口１５が常時負荷に流れる出力電流を検出してお
り、その検出値をコンパレータ７で基準値と比較して異
常電流か否を判別していた。

しかしながら、正常時においても交流出力電圧の各サイ
クルの立上り時には、第２図に実線イで示す波形のよう
に瞬時ピーク電流が流れる。

そしてこの瞬時ピーク電流の大きさは電流出力期間の全
電流の大きさに大きく寄与するため、電流波形全体のレ
ベルを異常レベルの判断に用いると、異常電流かどうか
否かを決定するのは困難となる。

そのため、出力電流の検出値を積分して基準値と比較す
ることによって異常か否かの判断をするようにするよう
にしているが、そのようにしても、瞬時ピーク電流の大
きさが出力電流の積分値の大きさにも大きく寄与するの
で、同図に破線口で示すような波形の異常電流であるか
どうかを判別するための基準値Ｖｒの大きさを最適に設
定するのが極めて難かしかった。

すなわち、この基準値が高過ぎると検出が遅れたり異常
電流を確実に検出できなくなる恐れがあり、低過ぎると
正常時にも異常とみなして誤検出してしまう恐れがある
という問題があった。

この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、負荷
の短絡や絶縁不良等によって出力電流に異常が発生した
時にはそれを直ちに検出して、その電流を抑制したり高
圧出力動作を停止する等の対応を速やかに行なえるよう
にすると共に、誤検出によって無駄に高圧出力が停止さ
れるようなことを防止することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は上記の目的を達成するため、直流電圧を発振
回路と昇圧トランスによって交流高電圧に変換して出力
する交流高圧電源装置において、出力電流波形の特定期
間のみ又は特定期間を除く電流値を検出して、所定の基
準値との比較によつて異常を検出する異常電流検出手段
を設けたものである。

また、異常電流検出手段が電流値を検出するための上記
出力電流波形の特定期間を決定する手段は、上記発振回
路の発振パルスに完全に同期して指定期間分の幅を持っ
たパルスを発生する同期パルス発生手段であるのが望ま
しい。

さらに、異常電流検出手段による異常電流の検出値に応
じて出力電流を低下させるように制御する出力電流制御
手段と、該手段による出力電流を低下させる制御の繰り
返しが連続して一定時間継続した時に高電圧出力動作を
停止する手段とを備えるとよい。

〔作　用〕

このように構成したこの発明による交流高圧電源装置は
、異常電流検出手段が、例えば第２図に示したような出
力電流波形のｔ２〜ｔ３のような特定期間のみ又はｔ１
〜ｔ２のような瞬時ピーク電流が流れる特定期間を除い
て、同図に斜線を施して示すような検出領域の電流値を
検出して、それを所定の基準値と比較して異常を検出す
るのでその基準値の設定が容易であり、同図に破線口で
示すような波形の異常電流が流れた時には確実にそれを
検出でき、且つ実線イで示すような波形の正常時の電流
を異常電流として誤検呂するようなことはなくなる。

また、直流／交流変換用の発振回路の発振パルスに完全
に同期して指定期間分の幅を持ったパルスを発生する同
期パルス発生手段によって上記出力電流波形の特定期間
を決定するようにすれば、第２図に示した瞬時ピーク電
流が流れる期間を除去すべき特定期間として決定したり
、斜線を施して示す検出領域の期間を検出すべき特定期
間として決定することが容易である。

さらに、上記異常電流検出手段による異常電流の検出値
に応じて出力電流を低下させるように制御し、その制御
の繰り返しが連続して一定時間継続した時には高電圧出
力動作を停止するようにすれば、異常電流の発生が継続
することを抑制して正常状態に回復させることができ、
回復不能な完全な異常時にのみ高電圧の出力を停止して
安全性を確保することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明
する。

第１図はこの発明の一実施例である交流高圧電源装置の
ブロック回路図であり、従来例として説明した第５図と
対応する部分には同一の符号を付しである。

この交流高圧電源装置においても、通常時は例えば複写
機のシーケンス制御等を司るマイクロコンピュータ（Ｃ
ＰＵ）１０からの制御信号によってＰＷＭコントローラ
１１を所定のタイミングで制御して入力電圧（ＤＣ２４
Ｖ）をパルス幅変調し、リップルフィルタ２を通して発
振回路３に供給してそれを発振させ、その発振出力を昇
圧トランスＴの一次側に印加して二次側に交流高電圧を
発生させる。

それを出力抵抗ＲＯを介して出力端子４から図示しない
分離チャージャ等の負荷に供給する。

また、負荷に流れる出力電流を抵抗Ｒ１によって電圧に
変換して、その電圧を異常電流検出回路９に入力してそ
の電流レベルを検出するが、その際第２に示したような
出力電流波形の特定期間（ｔｚ〜ｔ３）のみ又は特定期
間（１１〜ｔｚ）を除く電流値を検出する。

この特定期間は、同期パルス発生手段８によって発振回
路３の発振パルスに完全に同期して発生される指定期間
分の幅を持ったパルスによって決定される。

そして、異常レベル検出回路１３において、この異常電
流検出回路９によって検出された電流値を比較電圧発生
回路１２による第２図に一点鎖線で示す異常レベルの基
準値Ｖｒに相当するような比較電圧Ｖｒｌと比較して、
それを越えると異常電流としてその大きさを検出し、そ
の検出値に応じて（例えば検出値に応じた時間だけ）Ｐ
ＷＭコントローラに１１に制御信号を出力して、発振回
路３に入力するパルス幅変調電圧のデユーティを小さく
して一時的に発振出力を低下させる。

それによって出力電流を低下させ、その後異常電流が流
れなくなった場合には正常状態に回復させることを可能
にする。

このように異常電流の検出値に応じて出力電流を低下さ
せる制御を行なった後も異常電流が継続的に流れるよう
であれば、このような制御を繰り返し実行するが、その
継続時間を電流制御時間検出回路（一種のタイマ）１４
によって計測し、その継続時間に比例する電圧をコンパ
レータ１６に出力する。

コンパレータ１６は、その電圧を比較電圧発生回路１５
からの予め設定した一定時間に相当する比較電圧Ｖｒ２
と比較して、それを越えた時に出力をローレベルからハ
イレベルに反転し、ホールド回路１７がそれをホールド
してハイレベル“Ｈ”の信号を出力し続ける。

その信号をＰＷＭコントローラ１１が入力するとパルス
幅変調出力をゼロにし、発振回路３の発振動作を停止さ
せて高圧出力動作を停止する。

また、この時ホールド回路１７からのハイレベル“Ｈ１
１の信号をＣＰＵｌ０にも入力させて、複写機であれば
即時に複写工程の実行を中断して、異常の発生を操作パ
ネルに表示させるようにするとよい。

このように、この実施例の高圧電源装置によれば、交流
出力電圧の各サイクル毎の異常検出に適した期間のみの
電流値を検出することによって、負荷に異常電流が流れ
た時にのみそれを確実に検出することができる。

また、その検出結果によって瞬時に出力電流を低下させ
る制御を行なうので、連続的に大きな異常電流が流れる
ことは殆どなくなるが、それでも継続的に一定時間異常
電流が流れるような場合についてのみ高圧出力を停止さ
せて、発煙や発火が発生するのを防止することができる
。

こうすることにより、異常電流の検出時間を必要異常に
短くすることはなく、誤検知によって高圧出力を停止さ
せてしまう可能性は極めて薄くなる。

なお、第１図における同期パルス発生手段８゜異常電流
検出回路９．比較電圧発生回路１２．及び異常レベル検
出回路１３によって異常電流検出手段を構成し、ＰＷＭ
コントローラ１１が出力電流制御手段の役目も果たして
いる。

次に、この実施例のさらに具体的な回路例を第３図に示
し、その作用を第４図に示す各部の波形のタイミングチ
ャートも参照して説明する。

なお、第３図において、第１図と対応する部分には同一
の符号を付しである。

同期パルス発生手段８は、パルス発生回路２０とトラン
ジスタＴｒ２．インバータ２１．ナンド回路２２．抵抗
Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，及びコンデンサＣ１によって構成さ
れている。

そして、パルス発生回路２０が発振回路の発振パルスに
完全に同期した第４図（ｂ）に示すような矩形波パルス
ｂを発生し、トランジスタＴｒ２によって反転してナン
ド回路２２の一方の入力にすると共に、それを反転した
矩形波パルスをインバータ２１で再度反転し、抵抗Ｒ３
とコンデンサＣＩによる積分回路を通した積分波形のパ
ルスをナンド回路２２の他方の入力とする６ したがって、ナンド回路２２からは面入力がハイレベル
（（Ｈｔ＋の時（第２図のｔ１〜ｔ２に相当する期間）
にのみローレベル“Ｌ”になる第４図（ｃ）に示すよう
な、特定区間を決定する矩形波パルスＣを出力し、これ
を抵抗Ｒ４を介し異常電流検出回路９へ出力する。

異常電流検出回路９は、トランジスタＴＲ３゜ＴＲ４，
ＴＲ５と、ダイオードＤ１〜Ｄ３と、抵抗Ｒ５〜Ｒ１１
及びコンデンサＣ２とによって構成され、抵抗Ｒ５の一
端とトランジスタＴｒ４のエミッタとの接続点に１図示
しない分離チャージャ等の負荷に流れる出力電流を抵抗
Ｒ１によって電圧に変換した、例えば第４図（ａ）に示
すような波形の電流／電圧変換信号ａをダイオードＤ２
を介して入力する。

そして、トランジスタＴｒ３のベースに入力される矩形
波パルスＣがハイレベルＩＩＨ”の期間のみ、このトラ
ンジスタＴｒ３がＯＮになり、それによってトランジス
タＴｒ４もＯＮになって、電流／電圧変換信号ａを入力
させ、抵抗Ｒ７とＲ８のによって分圧した第４図（ｄ）
に示すような波形の検出信号ｄをトランジスタＴ’ｒ５
のベースに印加するに の検出信号ｄは、出力電流の各サイクルの瞬時ピーク電
流発生期間を除く期間で大きな電流が流れた場合に検出
される。

そして、この検出信号ｄによってトランジスタＴｒ５を
０Ｎ１０ＦＦさせ、０Ｎ（７）時は５ｖの電源からコン
デンサＣ２，ダイオードＤ３．抵抗Ｒ１０及びトランジ
スタＴｒ５を介してアースに通じる充電回路が形成され
てコンデンサＣ２が充電され、ＯＦＦの時はコンデンサ
Ｃ２の充電電荷が。

抵抗Ｒ９，ＲＩＯによる放電回路を通して放電される。

それによって、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ１１との接続点
からの出力信号ｅは、第４図（ｅ）に実線で示すように
、検出信号ｄが出力されると、その大きさに応じて電源
電圧５ｖから一旦レベル低下した後、略直線的傾斜で電
源電圧に復帰する波形になる。

比較電圧発生回路１２は、電源電圧５ｖを抵抗Ｒ１２と
Ｒ１３によって分圧して、第４図（ｅ）に破線で示すよ
うな比較電圧（異常レベルの基準値）Ｖｒｌを発生する
。

異常レベル検出回路１３は、オペアンプ２３と入力抵抗
Ｒ１４及び帰還抵抗Ｒ１５とによって構成され、異常電
流検出回路９の出力信号ｅを入力抵抗Ｒ１４を介し反転
入力端子に入力すると共に、非反転入力端子に比較電圧
Ｖ　ｒ　１を入力して、その差に応じた第４図（ｆ）に
示すような三角波形の信号ｆを出力する。

この信号ｆをＰＷＭコントローラに１１に制御信号とし
て入力して、その入力期間中は発振回路３に出力するパ
ルス幅変調電圧のデユーティを信号ｆの大きさに応じて
小さくするように制御して、発振回路３の発振出力を一
時的に低下させる。

それによって出力電流を低下させ、その後異常電流が流
れなくなった場合には正常状態に回復させることを可能
にする。

さらに、電流制御時間検出回路１４は、コンパレータ２
４と、ダイオードＤ４．Ｄ５と、抵抗Ｒ１６，Ｒ１７及
びコンデンサＣ３とによって構成され、異常レベル検出
回路１３の出力信号ｆをコンパレータ２４によって、第
４図（ｇ）に示すような矩形波の信号ｇに整形し、この
信号ｇによってダイオードＤ４及び抵抗Ｒ１６を介して
コンデンサＣ３を充電し、この信号ｇがない時はコンデ
ンサＣ３の充電電荷をダイオードＤ５及び抵抗Ｒ１７を
通して放電させる。

それによって、コンデンサＣ３の端子電圧である電流制
御時間検出信号りは、第４図（ｈ）に実線で示すように
変化する。

一方、比較電圧発生回路１５は、電源電圧５ｖを抵抗Ｒ
１８とＲ１９によって分圧して、予め設定した一定時間
に相当する比較電圧Ｖ　ｒ　２を発生する。

コンパレータ１６は、電流制御時間検出信号りを比較電
圧Ｖｒ２と比較して、それを越えた時に出力信号ｉを第
４図（ｉ）に示すようにローレベル“Ｌ”からハイレベ
ル“Ｈ”に反転する。

ホールド回路１７は、コンパレータ２５と、トランジス
タＴｒ６と、ダイオードＤ６及び抵抗Ｒ２０−Ｒ２３と
によって構成されている。

そして、コンパレータ１６の出力信号ｉを抵抗Ｒ２０を
介してコンパレータ２５の反転入力端子に入力し、それ
を電源電圧５ｖを抵抗Ｒ２１とＲ２２によって分圧した
比較電圧Ｖｒ３と比較して。

第４図（ｊ）に示すような２値信号ｊ（信号ｉの反転信
号）をトランジスタＴｒ６のベースに出力する。

トランジスタＴｒ６は、２値信号ｊがローレベル“Ｌ”
の時にのみＯＮになり、抵抗Ｒ２３の端子電圧として出
力される制御信号ｋを、第４図（ｋ）に示すようにハイ
レベル“Ｈ”にする。

制御信号ｋが一旦、ハイレベル“Ｈ′１になると、それ
がダイオードＤ６を通してコンパレータ２５の反転入力
端子に入力されるので、コンパレータ１６からの信号ｉ
がその後ローレベルＲＬ″になってしまっても、コンパ
レータ２５の出力２値信号Ｊはローレベル“Ｌ　Ｐ＋に
自己保持され、それによって制御信号にもハイレベル１
１　ＨＰＩを保持する。

この制御帯をＰＷＭコントローラ１１に入力させてパル
ス幅変調出力をゼロにし、発振回路３の発振動作を停止
させることにより、高圧出力動作を停止する。

同時に、この制御信号をＣＰＵｌ０にも入力させて、複
写機であれば即時に全ての複写工程を中断して、異常の
発生を操作パネルに表示させる。

リップルフィルタ２は、チュークコイルＬと、ダイオー
ドＤ７及びコンデンサＣ４とによって構成されている。

なお、この発明による交流高圧電源装置は、複写機やレ
ーザプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置の分離チ
ャージャ用高圧電源装置に適しているが、他の機器の交
流高圧電源装置としても使用できることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明による交流高圧電源
装置は、負荷の短絡や絶縁不良等によって出力電流に異
常が発生した時にはそれを直ちに検出することができ、
しかも正常時に誤検畠によって無駄に高圧出力が停止さ
れるようなことを防止すること さらに、異常電流の検出値に応じて出力電流を低下させ
るように制御し、その制御の繰り返しが連続して一定時
間継続した時には高電圧出力動作を停止するようにすれ
ば、異常電流の発生が継続することを抑制して正常状態
に回復させることができ、回復不能な完全な異常時にの
み高電圧の出力を停止して安全性を確保することができ
る。

したがって、極めて安全性が高く、しかも異常電流発生
時に迅速に対処することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す交流高圧電源装置の
ブロック回路図、 第２図はその作用説明に供する出力電流の波形図、第３
図はこの発明のより具体的な実施例を示す回路図、 第４図は第３図の実施例の作用説明に供する各部の波形
のタイミングヤード図。 第５図は従来の交流高圧電源装置の一例を示すブロック
回路図である。 ３・・・発振回路　　　　　４・・・出力端子８・・・
同期パルス発生手段 ９・・・異常電流検出回路 １０・・・マイクロコンピュータ（ＣＰ　Ｕ）１１・・
・ＰＷＭコントローラ １３・・・異常レベル検出回路 １４・・・電流制御時間検出回路 １６・・・コンパレータ　　１７・・・ホールド回路第
１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　直流電圧を発振回路と昇圧トランスによつて交流高
   電圧に変換して出力する交流高圧電源装置において、 出力電流波形の特定期間のみの電流値を検出して、所定
   の基準値との比較によつて異常を検出する異常電流検出
   手段を設けたことを特徴とする交流高圧電源装置。 ２　請求項１記載の交流高圧電源装置において、異常電
   流検出手段が電流値を検出する出力電流波形の特定期間
   を決定する手段が、上記発振回路の発振パルスに完全に
   同期して指定期間分の幅を持つたパルスを発生する同期
   パルス発生手段であることを特徴とする交流高圧電源装
   置。 ３　請求項１又は２記載の交流高圧電源装置において、 異常電流検出手段による異常電流の検出値に応じて出力
   電流を低下させるように制御する出力電流制御手段と、 該手段による出力電流を低下させる制御の繰り返しが連
   続して一定時間継続した時に高電圧出力動作を停止する
   手段とを備えたことを特徴とする高圧電源装置。