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JP2004205700A - Image forming apparatus and high voltage power source device - Google Patents

Image forming apparatus and high voltage power source device Download PDF

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JP2004205700A
JP2004205700A JP2002373038A JP2002373038A JP2004205700A JP 2004205700 A JP2004205700 A JP 2004205700A JP 2002373038 A JP2002373038 A JP 2002373038A JP 2002373038 A JP2002373038 A JP 2002373038A JP 2004205700 A JP2004205700 A JP 2004205700A
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JP
Japan
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voltage
output
bias
high voltage
power supply
Prior art date
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Application number
JP2002373038A
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Japanese (ja)
Inventor
Teruhiko Namiki
輝彦 並木
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the occurrence of a failure of a high voltage power source device in the case of turning on the high voltage bias of one polarity before that of the other polarity is sufficiently lowered in switching the polarity of output bias and in the case of simultaneously turning on the high voltage bias of both polarities by a malfunction of a CPU. <P>SOLUTION: In an image forming apparatus and the high voltage power source device possessing a load current detecting means having a plurality of high voltage generating parts and to detect an electric current made to flow in a load by the application of DC output voltage and an overcurrent protective means to stop the operation of the high voltage generating parts in the case that the load current detecting means detects an abnormal electric current, a protective means to stop the operation of one high voltage generating part until the DC output voltage generated by another high voltage generating part becomes equal to or lower than specified voltage is constituted by using the overcurrent protective means. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、画像形成装置に用いられる高電圧電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式を採用する画像形成装置には高圧電源装置が備えられており、紙などに対する画像形成プロセスには欠かせない存在となっている。この高圧電源装置としては、例えば、帯電バイアスを出力する帯電高圧電源、現像バイアスを出力する現像高圧電源、転写バイアスを出力する転写高圧電源、定着バイアスを出力する定着高圧電源等、各種モジュール化された電源が存在する。これらの各高圧モジュールは、画像形成装置の構成に応じて異なった仕様を有しており、例えば直流電源に交流電源を重畳したものや、直流マイナス電源に直流プラス電源を重畳したもの等様々に構成されている。また、規定電圧や規定電流、定電流制御方式や定電圧制御方式、単一値出力や多段階値制御出力、負荷条件等についても様々な仕様がある。
【0003】
この中でも、様々な条件下において一定の電圧や電流を出力できるように定電圧制御回路や定電流制御回路を用いることは必要不可欠となっている。
【0004】
通常、定電圧制御回路には電圧検出回路が、定電流制御回路には電流検出回路が設けられている。
【0005】
一方、定電圧制御回路に電圧検出回路及び電流検出回路の双方を設け、電流値を検出しながら定電圧制御を行う場合がある。また、定電圧制御回路に電圧検出回路及び電流検出回路の双方を設け、まず初めに電流が一定となるよう制御動作を行い、そのときの出力電圧値を検出し、前記検出電圧値を用いて演算処理を施して定電圧制御動作を行うという手法もある。
【0006】
これは、例えば転写バイアスの場合、転写ローラ等の抵抗値は環境条件、特に湿度によって大きく変化する為、定電圧制御のみでバイアス印加を行うと、転写電流が変動し転写不良が生じやすくなるためである。また、定電流制御のみでバイアス印加を行うと、例えば転写ローラ上を通過する転写材の幅が小さい場合、「転写材の存在しない領域」が「転写材の存在する領域」よりもインピーダンスが低くなるため、「転写材の存在しない領域」に電流が流れ、「転写材の存在する領域」は電流不足により転写不良を生じやすいという問題が発生するためである。
【0007】
また、高圧電源装置には、直流マイナス電源に直流プラス電源を重畳する手法がある。
これは、例えば転写バイアスの場合、画像形成装置のクリーニング動作時に、転写ローラに付着したトナーを除去する為、通常の転写時に使用するバイアスとは逆極性のバイアスを印加する必要があるためである。
【0008】
さらに、前記電流検出回路の検出値により、負荷に過電流が流れたことを検知しバイアス印加を停止する過電流保護回路を設ける手法がある。
これは、過電流により画像形成装置や高圧電源装置が損傷することを防止するためである。
【0009】
【従来例1】
図4は、直流マイナス電源に直流プラス電源を重畳する構成でプラスバイアスとマイナスバイアスの両極性のバイアスを出力し、プラスバイアスは電圧検出回路及び電流検出回路の双方を設けて定電圧制御を行い、さらに過電流保護回路を設けた従来の画像形成装置のブロック図である。
【0010】
1は画像形成装置、2はCPU、3は高圧トランス、4は前記高圧トランス3をスイッチングするトランス駆動回路、5はヒューズ抵抗、6は高圧トランス3への供給電力を制御するトランジスタ、7は電解コンデンサ、8は定電圧制御回路、9はスナバダイオード、10は高圧ダイオード、11は高圧コンデンサ、12はブリーダ抵抗、13は高圧トランス、14は高圧トランス13をスイッチングするトランス駆動回路、15はヒューズ抵抗、16は高圧トランス13への供給電力を制御するトランジスタ、17は電解コンデンサ、18は定電圧制御回路、19はスナバダイオード、20は高圧ダイオード、21は高圧コンデンサ、22はブリーダ抵抗、23、24は出力電圧検出抵抗、25は交流接地用コンデンサ、26は負荷電流検出用オペアンプ、27は負荷電流検出抵抗、28は位相補償用コンデンサ、29は直流電源、30は電流制限用抵抗、32、33は過電流動作閾値電圧VTHを決定する抵抗、34は比較回路、35はラッチ用ダイオード、36、37はプルアップ抵抗、38、39FET、40、41は抵抗、42,43はダイオード、44,45は抵抗、51は負荷である。
【0011】
次に、動作を説明する。
初めに、プラスバイアスの出力動作について説明する。
図5はD/Aポート1の出力電圧と高圧出力電圧(HVout)の関係である。
まず、CPU2が所定の周波数/DutyのCLK1を出力する。前記CLK1はトランス駆動回路4に送られ、トランス駆動回路4は、高圧トランス3をスイッチングする。高圧トランス3は、入力電圧を昇圧し、所定の脈流波形の高圧を発生する。高圧トランス3によって発生した所定の脈流波形の高圧は、高圧ダイオード10及び高圧コンデンサ11により整流され、プラス極性の高圧DCバイアスが生成される。次に、CPU2は、所望の高圧出力電圧に対応した電圧を、D/Aポート1から抵抗40を経由して定電圧制御回路8に出力する(D/Aポート1の出力がVa以上になると、プラスバイアスが発生する)。一方、高圧出力電圧は検出抵抗23、24の分圧により検出される。定電圧制御回路8は、前記出力検出電圧と、CPU2のD/Aポート1からの電圧値とが等しくなるようにトランジスタ6を制御し、高圧出力電圧を所望の電圧に保つ。
一方、CPU2のON/OFFポート及びCLK2の少なくともどちらかはOFFし、マイナスバイアスの出力動作を停止しておく。
【0012】
次に、負荷電流検出動作について説明する。
負荷51に流れた負荷電流I負荷のDC成分は、オペアンプ26のグランドから電流制限抵抗30、及び負荷電流検出抵抗27、ブリーダ抵抗22を介して高圧トランス3に戻る。オペアンプ26の非反転入力端子には直流電源29により電圧値Vaが入力されており、反転入力端子の電圧値もVaに制御される。よって、前記負荷電流I負荷のDC成分は、検出抵抗27の抵抗値をR27とすると以下の式で電圧変換され、CPU2はA/Dポートを介して負荷電流値を検出する。
負荷電流検出電圧VI = 負荷電流I負荷 × R27 + Va
一方、AC成分は、高圧コンデンサ21、及び交流接地用コンデンサ25からブリーダ抵抗22を通り高圧トランス3に戻る。
【0013】
次に過電流保護回路の動作について説明する。
前記負荷電流検出動作によって検出された負荷電流検出電圧VIは比較回路34にも入力され、比較回路34は抵抗32、33によって設定された過電流動作閾値電圧VTHと前記負荷電流検出電圧VIとを比較する。過電流動作閾値電圧VTH>負荷電流検出電圧VIの場合は比較回路34の出力はオープンドレインとなりプルアップ抵抗36によりFET38のゲートにHレベルが入力される。その結果、FET39のゲート電圧はLとなりFET39は動作しない為、プラスバイアスは正常に出力される。一方、過電流動作閾値電圧VTH<負荷電流検出電圧VIの場合は比較回路34の出力はLとなりFET38のゲートにLレベルが入力される。その結果、FET39のゲート電圧はHとなり、FET39が動作してD/Aポート1から定電圧制御回路8への入力電圧Va以下にし、プラスバイアスの出力動作を停止する。また、比較回路34の出力がLとなると、ダイオード35が導通して過電流動作閾値電圧VTHがダイオード35のVF(約0.6V)まで低下する。よって、負荷電流検出電圧VIが低下後の閾値電圧VTHL以下となるまでプラスバイアスの出力動作を停止し続ける。
【0014】
次に、マイナスバイアスの出力動作について説明する。
CPU2が所定の周波数/DutyのCLK2を出力する。前記CLK2はトランス駆動回路14に送られ、トランス駆動回路14は、高圧トランス31をスイッチングする。次に、CPU2はON/OFFポートをHレベルにし、定電圧制御回路18を動作させる。定電圧制御回路18は、抵抗44と抵抗45との分圧により電解コンデンサ17の正極の電圧を検出し、高圧トランス31への入力電圧が所定の電圧となるようにトランジスタ16を制御する。高圧トランス31は、入力電圧を昇圧し、所定の脈流波形の高圧を発生する。高圧トランス31によって発生した所定の脈流波形の高圧は、高圧ダイオード20及び高圧コンデンサ21により整流され、マイナス極性の高圧DCバイアスが生成される。生成された高圧バイアスは、ブリーダ抵抗12を介して負荷51に印加される。
一方、CPU2のD/Aポート1及びCLK1の少なくともどちらかはOFFし、プラスバイアスの出力動作を停止しておく。
また、抵抗41及びダイオード42、43は、マイナスバイアス出力時に抵抗23と抵抗24との間の電圧が0V以下になることを防ぎ、プラスバイアスが出力してしまうことを防止する。
【0015】
【従来例2】
図6は、直流プラス電源に直流マイナス電源を重畳する構成でプラスバイアスとマイナスバイアスの両極性のバイアスを出力し、マイナスバイアスは電圧検出回路及び電流検出回路の双方を設けて定電圧制御を行い、さらに過電流保護回路を設けた従来の画像形成装置のブロック図である。
従来例1に記載済のものは同じ符号を付し、説明を省略する。
81、82はダイオード、83、84、85は抵抗、86はダイオード、87はFETである。
【0016】
次に、動作を説明する。
初めに、マイナスバイアスの出力動作について説明する。
図7はD/Aポート1の出力電圧と高圧出力電圧(HVout)の関係である。
まず、CPU2が所定の周波数/DutyのCLK1を出力する。前記CLK1はトランス駆動回路4に送られ、トランス駆動回路4は、高圧トランス3をスイッチングする。高圧トランス3は、入力電圧を昇圧し、所定の脈流波形の高圧を発生する。高圧トランス3によって発生した所定の脈流波形の高圧は、高圧ダイオード81及び高圧コンデンサ11により整流され、マイナス極性の高圧DCバイアスが生成される。次に、CPU2は、所望の高圧出力電圧に対応した電圧を、D/Aポート1から抵抗40を経由して定電圧制御回路8に出力する(D/Aポート1の出力がVa以下になると、マイナスバイアスが発生する)。一方、高圧出力電圧は検出抵抗23、24の分圧により検出される。定電圧制御回路8は、前記出力検出電圧と、CPU2のD/Aポート1からの電圧値とが等しくなるようにトランジスタ6を制御し、高圧出力電圧を所望の電圧に保持する。
一方、CPU2のON/OFFポート及びCLK2の少なくともどちらかはOFFし、プラスバイアスの出力動作を停止しておく。
【0017】
次に、負荷電流検出動作について説明する。
負荷51に流れた負荷電流I負荷のDC成分は、オペアンプ26のグランドから電流制限抵抗30、及び負荷電流検出抵抗27、ブリーダ抵抗22を介して高圧トランス3に戻る。オペアンプ26の非反転入力端子には直流電源29により電圧値Vaが入力されており、反転入力端子の電圧値もVaに制御される。よって、前記負荷電流I負荷のDC成分は、検出抵抗27の抵抗値をR27とすると以下の式で電圧変換され、CPU2はA/Dポートを介して負荷電流を検出する。
負荷電流検出電圧VI = Va - (負荷電流I負荷 × R27)
一方、AC成分は、高圧コンデンサ21、及び交流接地用コンデンサ25からブリーダ抵抗22を通り高圧トランス3に戻る。
【0018】
次に過電流保護回路の動作について説明する。
前記負荷電流検出動作によって検出された負荷電流検出電圧VIは比較回路34にも入力される。比較回路34は過電流動作閾値電圧VTHと前記負荷電流検出電圧VIとを比較する。過電流動作閾値電圧VTH<負荷電流検出電圧VIの場合は比較回路34の出力はLとなりFET38のゲートにLレベルが入力される。その結果、FET87のゲートにはHが入力されFET87は動作しない為、マイナスバイアスは正常に出力される。なお、比較回路34の出力がLの場合、ダイオード35が導通状態となり、過電流動作閾値電圧VTHは抵抗32と、抵抗33及びダイオード35、抵抗83との合成抵抗との分圧によって設定される。一方、過電流動作閾値電圧VTH>負荷電流検出電圧VIの場合は比較回路34の出力はオープンドレインとなりFET38のゲートにHレベルが入力される。その結果、FET87のゲート電圧はLとなり、FET87が動作してD/Aポート1から定電圧制御回路8への入力電圧をVa以上にし、マイナスバイアスの出力動作を停止する。また、比較回路34の出力がHとなると、ダイオード35が非導通状態となり、過電流動作閾値電圧VTHが抵抗32と抵抗33の分圧まで上昇する。負荷電流検出電圧が上昇後の閾値電圧VTH 以上となるまでマイナスバイアスの出力動作を停止し続ける。
【0019】
次に、プラスバイアスの出力動作について説明する。
CPU2が所定の周波数/DutyのCLK2を出力する。前記CLK2はトランス駆動回路14に送られ、トランス駆動回路14は、高圧トランス31をスイッチングする。次に、CPU2はON/OFFポートをHレベルにし、定電圧制御回路18を動作させる。定電圧制御回路18は、抵抗44と抵抗45との分圧により電解コンデンサ17の正極の電圧を検出し、高圧トランス31への入力電圧が所定の電圧となるようにトランジスタ16を制御する。高圧トランス31は、入力電圧を昇圧し、所定の脈流波形の高圧を発生する。高圧トランス31によって発生した所定の脈流波形の高圧は、高圧ダイオード82及び高圧コンデンサ21により整流され、プラス極性の高圧DCバイアスが生成される。生成された高圧バイアスは、ブリーダ抵抗12を介して負荷51に印加される。
一方、CPU2のD/Aポート1及びCLK1の少なくともどちらかはOFFし、マイナスバイアスの出力動作を停止しておく。
また、抵抗84、抵抗85及びダイオード86が、プラスバイアス出力時に抵抗23と抵抗24との間の電圧が5V以上になることを防ぎ、マイナスバイアスが出力してしまうことを防止する。
【0020】
上記、従来例1及び従来例2に記載の方法により、CPU2は、所定の画像形成動作に応じて、バイアスOFFやプラスバイアスもしくはマイナスバイアスの出力を制御する。例えば、画像形成時はプラスバイアスを出力し、記録紙が存在しない紙間はマイナスバイアスを出力するような制御を行う。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
前述した様に、従来の画像形成装置においては、1つの高圧電源装置から、プラスバイアスとマイナスバイアスを交互に出力するような制御が行われている。しかしながら、一方の高圧電源をOFFしてから実際にバイアスが低下するまでにはディレイが生じる。例えば従来例1において、CPUがマイナスバイアスのOFFとプラスバイアスのONを同時に切り換えた場合、高圧電源装置内にマイナスバイアスが残留した状態でプラスバイアスの出力動作が開始される。プラスバイアスが定電圧制御を行っている場合、高圧電源装置は残留したマイナスバイアスを打ち消した上で所定のプラスバイアスを出力するため、一時的に過負荷状態となり高圧電源装置の故障を招く恐れがある。上記不具合を解消する為、マイナスバイアスのOFFからプラスバイアスのONの間に両極性のバイアスをOFFする所定のブランク期間を設ける制御が行われている。しかしながら、実際にバイアスが低下するまでのディレイ時間は負荷の状態にも依存する為、マージンをもったブランク期間の設定となってしまう。その結果、画像形成が高速化した場合や画像形成中の極性切換などのスピードが求められる場合において、画像上の不具合が生じる場合がある。また、CPUの制御が複雑となってしまう欠点がある。更には、CPUの誤動作により、プラスバイアスとマイナスバイアスを同時に出力する制御を行った場合は高圧電源装置の故障を招く恐れがある。
【0022】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、出力バイアスの極性切換時に一方の高圧バイアスが充分に低下する前に他方の高圧バイアスをONさせた場合や、CPUの誤動作により両方の極性の高圧バイアスを同時にONさせてしまった場合において、高圧電源装置の故障を防止することを目的とする。また、出力バイアスの極性切換時間を高圧電源装置に過負荷を与えない範囲で最短にすることを目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段および作用】
上記目的を達成するために、本発明の請求項1に係わる画像形成装置及び高圧電源装置は、昇圧トランスと、前記昇圧トランスを駆動する駆動手段と、前記昇圧トランスにより出力される脈流電圧を整流及び平滑して直流出力電圧を生成する平滑手段とを含む高圧生成部を複数有し、前記直流出力電圧の印加により負荷に流れる電流を検出する負荷電流検出手段と、前記負荷電流検出手段が異常電流を検出した場合に前記高圧生成部の動作を停止する過電流保護手段とを有する画像形成装置及び高圧電源装置において、一方の高圧生成部より生成される直流出力電圧が所定の電圧以下になるまでは、他方の高圧生成部の動作を停止する保護手段を前記過電流保護手段を用いて構成することを特徴とする。
【0024】
本発明の請求項2に係わる画像形成装置及び高圧電源装置は、請求項1に記載の画像形成装置及び高圧電源装置において、前記複数の高圧生成部は、各々極性の異なる直流出力電圧を生成することを特徴とする。
【0025】
本発明の請求項3に係わる画像形成装置及び高圧電源装置は、請求項1〜2に記載の画像形成装置及び高圧電源装置において、前記複数の高圧生成部のうち、少なくとも1つ以上の高圧生成部は定電圧制御回路であることを特徴とする。
本発明の請求項4に係わる画像形成装置及び高圧電源装置は、請求項1〜3に記載の画像形成装置及び高圧電源装置において、前記保護手段、及び前記過電流保護手段は電気回路で構成されていること特徴とする。
【0026】
【実施例】
(第1の実施例)
図1は、本発明の実施例における画像形成装置のブロック図である。
従来例1と同様に、直流マイナス電源に直流プラス電源を重畳する構成でプラスバイアスとマイナスバイアスの両極性のバイアスを出力し、プラスバイアスは電圧検出回路及び電流検出回路の双方を設けて定電圧制御を行い、さらに過電流保護回路を設けている。
従来例1の図4で記載済のものは同じ符号を付すとともに説明を省略する。
また、バイアス出力動作、負荷電流検出動作、及び過電流保護回路動作は、従来例1と同様であるため説明を省略する。
101はFETであり、FET101のゲートはCPU2のON/OFFポートに接続されている。
【0027】
次に、動作を説明する。
初めに、マイナスバイアス出力時の動作について説明する。
従来例1で説明した通り、CPU2が所定の周波数/DutyのCLK2を出力し、ON/OFFポートをHレベルにすることで、抵抗22と抵抗12の間にマイナスバイアス V-が発生する。また、抵抗12、22、23、24の抵抗値をR12、R22、R23、R24とすると、図1に示す実線の経路で下記式の電流I-が流れる。
I- = {(Va - V-) / R22}
+{(Va - V-) / (R12+R23+R24)}
【0028】
一方、負荷51に流れる負荷電流I負荷は図1に示す破線の経路を通る。
その結果、CPU2のA/Dポート及び比較回路34には以下の電圧が入力される。
VI = I- * R27 + Va
【0029】
次に、ON/OFFポートをHレベルにするとFET101がONし、過電流動作閾値電圧VTHを0Vにする。その結果、比較回路34の出力はLとなり、FET39が動作してD/Aポート1から定電圧制御回路8への入力電圧をLにする。その後、ON/OFFポートをOFF、すなわちマイナスバイアスをOFFしてもダイオード35が導通して過電流動作閾値電圧VTHがダイオード35のVF(約0.6V)まで低下しているため、D/Aポート1から定電圧制御回路8への入力電圧はLのままとなる。この状態でD/Aポート1から電圧を出力しプラスバイアスをONさせたとしても、プラスバイアスの出力動作は停止したままとなる。その後、V-の電圧が自然放電により減少し、それに伴いI-及び負荷電流検出電圧VIも減少する。そしてV-が充分に低下し、過電流動作閾値電圧VTHL>負荷電流検出電圧VIとなると、比較回路34の出力がHとなり、プラスバイアスの出力動作が開始される。
【0030】
すなわち、マイナスバイアスからプラスバイアスに出力極性を切り換えたとしても、マイナスバイアスが充分に低下した後でないとプラスバイアスの出力動作を開始しない為、高圧電源装置が過負荷状態になることを防止できる。また、CPU2は出力極性の切換を同時に設定可能となり、制御を複雑にすることなく、高圧電源装置に過負荷を与えない範囲での最短時間で出力極性の切換が可能となる。更に、CPU2が誤動作し、プラスバイアスとマイナスバイアスを同時に動作させても、プラスバイアスは生成されない為、高圧電源装置が過負荷状態になることを防止できる。
【0031】
なお、本実施例ではFET101を追加した。しかしながら、マイナスバイアス出力時に過電流動作閾値電圧VTH<負荷電流検出電圧VIとなるよう定数設定を行えばFET101は不要となる。
【0032】
(第2の実施例)
図2は、本発明の実施例における画像形成装置のブロック図である。
従来例2と同様に、直流プラス電源に直流マイナス電源を重畳する構成でプラスバイアスとマイナスバイアスの両極性のバイアスを出力し、マイナスバイアスは電圧検出回路及び電流検出回路の双方を設けて定電圧制御を行い、さらに過電流保護回路を設けている。
従来例2の図6で記載済のものは同じ符号を付すとともに説明を省略する。
また、バイアス出力動作、負荷電流検出動作、及び過電流保護回路動作は、従来例2と同様であるため説明を省略する。
151は抵抗、152はFETである。
【0033】
次に、動作を説明する。
初めに、プラスバイアス出力時の動作について説明する。
CPU2が所定の周波数/DutyのCLK2を出力し、ON/OFFポートをHレベルにすることで、抵抗22と抵抗12の間にプラスバイアス V+が発生する。また、抵抗12、22、23、24の抵抗値をR12、R22、R23、R24とすると、図2に示す実線の経路で下記式の電流I+が流れる。
I+ = {(V+ -Va) / R22}
+{(V+ -Va) / (R12+R23+R24)}
【0034】
一方、負荷51に流れる負荷電流I負荷は図2に示す破線の経路を通る。
その結果、CPU2のA/Dポート及び比較回路34には以下の電圧が入力される。
VI = Va - (I+ * R27)
【0035】
次に、ON/OFFポートをHレベルにするとFET101及びFET152がONし、過電流動作閾値電圧VTHをH(Va以上)にする。その結果、比較回路34の出力はHとなり、FET38及びFET157が動作してD/Aポート1から定電圧制御回路8への入力電圧をH(Va以上)にする。その後、ON/OFFポートをOFF、すなわちプラスバイアスをOFFしても抵抗32及び抵抗33の分圧で設定される過電流動作閾値電圧VTHは負荷電流検出電圧VIよりも大きいため、比較回路34の出力はHのままとなり、D/Aポート1から定電圧制御回路8への入力電圧はHのままとなる。この状態でD/Aポート1から電圧を出力しマイナスバイアスをONさせたとしても、マイナスバイアスの出力動作は停止したままとなる。その後、V+の電圧が自然放電により減少し、それに伴いI+も減少し、負荷電流検出電圧VIが上昇する。そしてV+が充分に低下し、過電流動作閾値電圧VTH<負荷電流検出電圧VIとなると、比較回路34の出力がLとなり、FET157が非動作となってマイナスバイアスの出力動作が開始される。
【0036】
すなわち、プラスバイアスからマイナスバイアスに出力極性を切り換えたとしても、プラスバイアスが充分に低下した後でないとマイナスバイアスの出力動作を開始しない為、高圧電源装置が過負荷状態になることを防止できる。また、CPU2は出力極性の切換を同時に設定可能となり、制御を複雑にすることなく、高圧電源装置に過負荷を与えない範囲での最短時間で出力極性の切換が可能となる。更に、CPU2が誤動作し、プラスバイアスとマイナスバイアスを同時に動作させても、マイナスバイアスは生成されない為、高圧電源装置が過負荷状態になることを防止できる。
【0037】
なお、本実施例では抵抗151とFET101と152を追加した。しかしながら、プラスバイアス出力時に過電流動作閾値電圧VTH>負荷電流検出電圧VIとなるよう定数設定を行えば抵抗151とFET010と152は不要となる。
【0038】
(第3の実施例)
図3は、本発明の実施例における画像形成装置のブロック図である。
直流マイナス電源に直流プラス電源を重畳する構成でプラスバイアスとマイナスバイアスの両極性のバイアスを出力し、マイナスバイアスは電圧検出回路及び電流検出回路の双方を設けて定電圧制御を行い、さらに過電流保護回路を設けている。
従来例1、及び従来例2に記載済のものは同じ符号を付すとともに説明を省略する。
また、バイアス出力動作、負荷電流検出動作、及び過電流保護回路動作は、従来例1及び従来例2と同様であるため説明を省略する。
なお、マイナスバイアスの出力動作における、D/Aポート1の出力電圧と高圧出力電圧(HVout)の関係は図7と同じである。
201、202は高圧ダイオード、203、204、205は抵抗、206はFETである。
【0039】
次に、動作を説明する。
初めに、プラスバイアス出力時の動作について説明する。
CPU2が所定の周波数/DutyのCLK1を出力し、ON/OFFポートをHレベルにすることで、出力にプラスバイアス V+が発生する。また、抵抗12、23、24の抵抗値をR12、R23、R24とすると、図3に示す実線の経路で下記式の電流I+が流れる。
I+ = {(V+ -Va) / R12}
+{(V+ -Va) / (R23+R24)}
一方、負荷51に流れる負荷電流I負荷は図3に示す破線の経路を通る。
その結果、CPU2のA/Dポート及び比較回路34には以下の電圧が入力される。
VI = Va - (I+ * R27)
【0040】
次に、ON/OFFポートをHレベルにするとFET101及びFET152がONし、過電流動作閾値電圧VTHをH(Va以上)にする。その結果、比較回路34の出力はHとなり、FET38及びFET206が動作してD/Aポート1から定電圧制御回路18への入力電圧をH(Va以上)にする。その後、ON/OFFポートをOFF、すなわちプラスバイアスをOFFしても抵抗32及び抵抗33の分圧で設定される過電流動作閾値電圧VTHは負荷電流検出電圧VIよりも大きいため、比較回路34の出力はHのままとなり、D/Aポート1から定電圧制御回路18への入力電圧はHのままとなる。この状態でD/Aポート1から電圧を出力しマイナスバイアスをONさせたとしても、マイナスバイアスの出力動作は停止したままとなる。その後、V+の電圧が自然放電により減少し、それに伴いI+も減少、その結果負荷電流検出電圧VIが上昇する。そしてV+が充分に低下し、過電流動作閾値電圧VTH<負荷電流検出電圧VIとなると、比較回路34の出力がLとなり、FET206が非動作となってマイナスバイアスの出力動作が開始される。
【0041】
すなわち、プラスバイアスからマイナスバイアスに出力極性を切り換えたとしても、プラスバイアスが充分に低下した後でないとマイナスバイアスの出力動作を開始しない為、高圧電源装置が過負荷状態になることを防止できる。また、CPU2は出力極性の切換を同時に設定可能となり、制御を複雑にすることなく、高圧電源装置に過負荷を与えない範囲での最短時間で出力極性の切換が可能となる。更に、CPU2が誤動作し、プラスバイアスとマイナスバイアスを同時に動作させても、マイナスバイアスは生成されない為、高圧電源装置が過負荷状態になることを防止できる。
なお、本実施例では抵抗151とFET101と152を追加した。しかしながら、プラスバイアス出力時に過電流動作閾値電圧VTH>負荷電流検出電圧VIとなるよう定数設定を行えば抵抗151とFET101と152は不要となる。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、出力バイアスの極性切換時に一方の高圧バイアスが充分に低下する前に他方の高圧バイアスをONさせた場合や、CPUの誤動作により両方の極性の高圧バイアスを同時にONさせてしまった場合において、高圧電源装置の故障を防止することが可能となる。また、出力バイアスの極性切換時間を高圧電源装置に過負荷を与えない範囲で最短にすることが可能となる。
さらに、回路構成を過電流保護回路と兼用することで、少ないコストで上記機能が達成可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1における画像形成装置のブロック図
【図2】実施例2における画像形成装置のブロック図
【図3】実施例3における画像形成装置のブロック図
【図4】従来例1における画像形成装置のブロック図
【図5】従来例1におけるプラスバイアス高圧テーブル
【図6】従来例2における画像形成装置のブロック図
【図7】従来例2におけるプラスバイアス高圧テーブル
【符号の説明】
1:画像形成装置、2:CPU、3:高圧トランス、4:トランス駆動回路、5:ヒューズ抵抗、6:トランジスタ、7:電解コンデンサ、8:定電圧制御回路、9:スナバダイオード、10:高圧ダイオード、11:高圧コンデンサ、12:ブリーダ抵抗、13:高圧トランス、14:トランス駆動回路、15:ヒューズ抵抗、16:トランジスタ、17:電解コンデンサ、18:定電圧制御回路、19:スナバダイオード、20:高圧ダイオード、21:高圧コンデンサ、22:ブリーダ抵抗、23、24:出力電圧検出抵抗、25:コンデンサ、26:オペアンプ、27:負荷電流検出抵抗、28:位相補償用コンデンサ、29:直流電源、30:電流制限用抵抗、32、33:抵抗、34:比較回路、35:ダイオード、36、37:プルアップ抵抗、38、39:FET、40、41:抵抗、42,43:ダイオード、44,45:抵抗、51:負荷、81、82:ダイオード、83、84、85:抵抗、86:ダイオード、87:FET、101:FET、151:抵抗、152:FET、201、202:高圧ダイオード、203、204、205:抵抗、206:FETである。
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a high-voltage power supply used for an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A high-voltage power supply device is provided in an image forming apparatus employing an electrophotographic method, and is indispensable for an image forming process on paper or the like. As the high-voltage power supply device, various types of modules such as a charging high-voltage power supply for outputting a charging bias, a development high-voltage power supply for outputting a developing bias, a transfer high-voltage power supply for outputting a transfer bias, and a fixing high-voltage power supply for outputting a fixing bias are provided. Power is present. Each of these high-voltage modules has different specifications depending on the configuration of the image forming apparatus, such as a DC power supply with an AC power supply superimposed thereon and a DC minus power supply with a DC positive power supply superimposed thereon. It is configured. Also, there are various specifications for a specified voltage, a specified current, a constant current control method, a constant voltage control method, a single value output, a multi-step value control output, a load condition, and the like.
[0003]
Among them, it is indispensable to use a constant voltage control circuit or a constant current control circuit so that a constant voltage or current can be output under various conditions.
[0004]
Normally, the constant voltage control circuit is provided with a voltage detection circuit, and the constant current control circuit is provided with a current detection circuit.
[0005]
On the other hand, there is a case where both the voltage detection circuit and the current detection circuit are provided in the constant voltage control circuit, and the constant voltage control is performed while detecting the current value. Further, both the voltage detection circuit and the current detection circuit are provided in the constant voltage control circuit, and a control operation is first performed so that the current becomes constant, and an output voltage value at that time is detected, and the detected voltage value is used. There is also a method of performing a constant voltage control operation by performing arithmetic processing.
[0006]
This is because, for example, in the case of a transfer bias, the resistance value of the transfer roller or the like greatly changes depending on environmental conditions, particularly humidity, so that when a bias is applied only with a constant voltage control, the transfer current fluctuates and transfer failure easily occurs. It is. When the bias is applied only by the constant current control, for example, when the width of the transfer material passing over the transfer roller is small, the “region where no transfer material exists” has a lower impedance than the “region where the transfer material exists”. Therefore, a current flows in the “region where the transfer material does not exist”, and a problem arises in that the “region where the transfer material exists” easily causes transfer failure due to insufficient current.
[0007]
In addition, there is a method of superimposing a DC plus power supply on a DC minus power supply in the high-voltage power supply device.
This is because, for example, in the case of a transfer bias, in order to remove the toner attached to the transfer roller at the time of the cleaning operation of the image forming apparatus, it is necessary to apply a bias having a polarity opposite to the bias used at the time of normal transfer. .
[0008]
Furthermore, there is a method of providing an overcurrent protection circuit that detects that an overcurrent has flown into the load based on a detection value of the current detection circuit and stops applying a bias.
This is to prevent the image forming apparatus and the high voltage power supply from being damaged by the overcurrent.
[0009]
Conventional example 1
FIG. 4 shows a configuration in which a DC plus power supply is superimposed on a DC minus power supply, and outputs a bias having both a positive bias and a negative bias. The positive bias is provided with both a voltage detection circuit and a current detection circuit to perform constant voltage control. FIG. 10 is a block diagram of a conventional image forming apparatus further provided with an overcurrent protection circuit.
[0010]
1 is an image forming apparatus, 2 is a CPU, 3 is a high-voltage transformer, 4 is a transformer driving circuit for switching the high-voltage transformer 3, 5 is a fuse resistor, 6 is a transistor for controlling power supplied to the high-voltage transformer 3, and 7 is an electrolytic cell. Capacitor 8; constant voltage control circuit 9; snubber diode 9; high voltage diode 10; high voltage capacitor 11; , 16 are transistors for controlling the power supplied to the high voltage transformer 13, 17 is an electrolytic capacitor, 18 is a constant voltage control circuit, 19 is a snubber diode, 20 is a high voltage diode, 21 is a high voltage capacitor, 22 is a bleeder resistor, and 23 and 24. Is an output voltage detection resistor, 25 is an AC grounding capacitor, and 26 is a load current detection. Use the operational amplifier, the load current detection resistor 28 is a phase compensating capacitor 27, 29 denotes a DC power source, 30 is a current limiting resistor, 32 and 33 the overcurrent operation threshold voltage VTH, 34 is a comparison circuit, 35 is a latch diode, 36 and 37 are pull-up resistors, 38 and 39 FETs, 40 and 41 are resistors, 42 and 43 are diodes, 44 and 45 are resistors, and 51 is a load. is there.
[0011]
Next, the operation will be described.
First, the output operation of the positive bias will be described.
FIG. 5 shows the relationship between the output voltage of the D / A port 1 and the high output voltage (HVout).
First, the CPU 2 outputs CLK1 having a predetermined frequency / Duty. The CLK1 is sent to the transformer drive circuit 4, which switches the high-voltage transformer 3. The high-voltage transformer 3 boosts the input voltage and generates a high voltage having a predetermined pulsating waveform. The high voltage having a predetermined pulsating waveform generated by the high voltage transformer 3 is rectified by the high voltage diode 10 and the high voltage capacitor 11, and a high voltage DC bias having a positive polarity is generated. Next, the CPU 2 outputs a voltage corresponding to the desired high-voltage output voltage from the D / A port 1 to the constant voltage control circuit 8 via the resistor 40 (when the output of the D / A port 1 becomes Va or more). , Plus bias occurs). On the other hand, the high output voltage is detected by the divided voltages of the detection resistors 23 and 24. The constant voltage control circuit 8 controls the transistor 6 so that the output detection voltage is equal to the voltage value from the D / A port 1 of the CPU 2, and maintains the high output voltage at a desired voltage.
On the other hand, at least one of the ON / OFF port of the CPU 2 and CLK2 is turned off, and the output operation of the negative bias is stopped.
[0012]
Next, the load current detection operation will be described.
Load current I flowing to load 51loadReturns from the ground of the operational amplifier 26 to the high voltage transformer 3 via the current limiting resistor 30, the load current detecting resistor 27, and the bleeder resistor 22. The voltage value Va is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 26 by the DC power supply 29, and the voltage value of the inverting input terminal is also controlled to Va. Therefore, the load current IloadThe DC component is converted into a voltage by the following equation, where the resistance value of the detection resistor 27 is R27, and the CPU 2 detects the load current value via the A / D port.
Load current detection voltage VI = load current Iload  × R27 + Va
On the other hand, the AC component returns from the high voltage capacitor 21 and the AC grounding capacitor 25 to the high voltage transformer 3 through the bleeder resistor 22.
[0013]
Next, the operation of the overcurrent protection circuit will be described.
The load current detection voltage VI detected by the load current detection operation is also input to the comparison circuit 34, and the comparison circuit 34 outputs the overcurrent operation threshold voltage V set by the resistors 32 and 33.THAnd the load current detection voltage VI. Overcurrent operation threshold voltage VTHIn the case of the load current detection voltage VI, the output of the comparison circuit 34 becomes an open drain, and the H level is input to the gate of the FET 38 by the pull-up resistor 36. As a result, the gate voltage of the FET 39 becomes L and the FET 39 does not operate, so that the plus bias is output normally. On the other hand, the overcurrent operation threshold voltage VTH<In the case of the load current detection voltage VI, the output of the comparison circuit 34 becomes L, and the L level is input to the gate of the FET 38. As a result, the gate voltage of the FET 39 becomes H, the FET 39 operates to reduce the input voltage Va from the D / A port 1 to the constant voltage control circuit 8 or less, and stops the output operation of the positive bias. When the output of the comparison circuit 34 becomes L, the diode 35 conducts and the overcurrent operation threshold voltage VTHDrops to the VF of the diode 35 (about 0.6 V). Therefore, the threshold voltage V after the load current detection voltage VI decreasesTHLThe output operation of the plus bias is stopped until the value becomes below.
[0014]
Next, a negative bias output operation will be described.
The CPU 2 outputs CLK2 of a predetermined frequency / Duty. The CLK2 is sent to the transformer drive circuit 14, which switches the high-voltage transformer 31. Next, the CPU 2 sets the ON / OFF port to the H level, and operates the constant voltage control circuit 18. The constant voltage control circuit 18 detects the positive voltage of the electrolytic capacitor 17 based on the voltage division of the resistors 44 and 45, and controls the transistor 16 so that the input voltage to the high-voltage transformer 31 becomes a predetermined voltage. The high voltage transformer 31 boosts the input voltage and generates a high voltage having a predetermined pulsating waveform. The high voltage having a predetermined pulsating waveform generated by the high voltage transformer 31 is rectified by the high voltage diode 20 and the high voltage capacitor 21 to generate a negative high voltage DC bias. The generated high-voltage bias is applied to the load 51 via the bleeder resistor 12.
On the other hand, at least one of the D / A port 1 and CLK1 of the CPU 2 is turned off, and the output operation of the positive bias is stopped.
Further, the resistor 41 and the diodes 42 and 43 prevent the voltage between the resistor 23 and the resistor 24 from becoming 0 V or less when a negative bias is output, and prevent a positive bias from being output.
[0015]
[Conventional example 2]
FIG. 6 shows a configuration in which a DC minus power supply is superimposed on a DC plus power supply, and outputs a bias having both a positive bias and a negative bias. The negative bias is provided with both a voltage detection circuit and a current detection circuit to perform constant voltage control. FIG. 10 is a block diagram of a conventional image forming apparatus further provided with an overcurrent protection circuit.
Components already described in Conventional Example 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
81 and 82 are diodes, 83, 84 and 85 are resistors, 86 is a diode, and 87 is a FET.
[0016]
Next, the operation will be described.
First, a negative bias output operation will be described.
FIG. 7 shows the relationship between the output voltage of the D / A port 1 and the high output voltage (HVout).
First, the CPU 2 outputs CLK1 having a predetermined frequency / Duty. The CLK1 is sent to the transformer drive circuit 4, which switches the high-voltage transformer 3. The high-voltage transformer 3 boosts the input voltage and generates a high voltage having a predetermined pulsating waveform. The high voltage having a predetermined pulsating waveform generated by the high voltage transformer 3 is rectified by the high voltage diode 81 and the high voltage capacitor 11, and a high voltage DC bias having a negative polarity is generated. Next, the CPU 2 outputs a voltage corresponding to a desired high-voltage output voltage from the D / A port 1 to the constant voltage control circuit 8 via the resistor 40 (when the output of the D / A port 1 becomes Va or less). , And a negative bias occurs). On the other hand, the high output voltage is detected by the divided voltages of the detection resistors 23 and 24. The constant voltage control circuit 8 controls the transistor 6 so that the output detection voltage is equal to the voltage value from the D / A port 1 of the CPU 2, and holds the high output voltage at a desired voltage.
On the other hand, at least one of the ON / OFF port of the CPU 2 and CLK2 is turned off, and the output operation of the positive bias is stopped.
[0017]
Next, the load current detection operation will be described.
Load current I flowing to load 51loadReturns from the ground of the operational amplifier 26 to the high voltage transformer 3 via the current limiting resistor 30, the load current detecting resistor 27, and the bleeder resistor 22. The voltage value Va is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 26 by the DC power supply 29, and the voltage value of the inverting input terminal is also controlled to Va. Therefore, the load current IloadThe DC component is subjected to voltage conversion by the following equation, where the resistance value of the detection resistor 27 is R27, and the CPU 2 detects the load current via the A / D port.
Load current detection voltage VI = Va− (load current Iload  × R27)
On the other hand, the AC component returns from the high voltage capacitor 21 and the AC grounding capacitor 25 to the high voltage transformer 3 through the bleeder resistor 22.
[0018]
Next, the operation of the overcurrent protection circuit will be described.
The load current detection voltage VI detected by the load current detection operation is also input to the comparison circuit 34. The comparison circuit 34 has an overcurrent operation threshold voltage VTHAnd the load current detection voltage VI. Overcurrent operation threshold voltage VTH<In the case of the load current detection voltage VI, the output of the comparison circuit 34 becomes L, and the L level is input to the gate of the FET 38. As a result, H is input to the gate of the FET 87 and the FET 87 does not operate, so that the minus bias is output normally. When the output of the comparison circuit 34 is L, the diode 35 is turned on and the overcurrent operation threshold voltage VTHIs set by the voltage division of the resistor 32 and the combined resistance of the resistor 33, the diode 35, and the resistor 83. On the other hand, the overcurrent operation threshold voltage VTHIn the case of> the load current detection voltage VI, the output of the comparison circuit 34 becomes an open drain, and the H level is input to the gate of the FET 38. As a result, the gate voltage of the FET 87 becomes L, the FET 87 operates, the input voltage from the D / A port 1 to the constant voltage control circuit 8 becomes equal to or higher than Va, and the output operation of the negative bias is stopped. When the output of the comparison circuit 34 becomes H, the diode 35 becomes non-conductive, and the overcurrent operation threshold voltage VTHRises to the partial pressure of the resistor 32 and the resistor 33. Threshold voltage V after load current detection voltage risesTH HUntil the above, the output operation of the negative bias is stopped.
[0019]
Next, the output operation of the positive bias will be described.
The CPU 2 outputs CLK2 of a predetermined frequency / Duty. The CLK2 is sent to the transformer drive circuit 14, which switches the high-voltage transformer 31. Next, the CPU 2 sets the ON / OFF port to the H level, and operates the constant voltage control circuit 18. The constant voltage control circuit 18 detects the positive voltage of the electrolytic capacitor 17 based on the voltage division of the resistors 44 and 45, and controls the transistor 16 so that the input voltage to the high-voltage transformer 31 becomes a predetermined voltage. The high voltage transformer 31 boosts the input voltage and generates a high voltage having a predetermined pulsating waveform. The high voltage having a predetermined pulsating waveform generated by the high voltage transformer 31 is rectified by the high voltage diode 82 and the high voltage capacitor 21 to generate a high voltage DC bias having a positive polarity. The generated high-voltage bias is applied to the load 51 via the bleeder resistor 12.
On the other hand, at least one of the D / A port 1 and CLK1 of the CPU 2 is turned off, and the output operation of the negative bias is stopped.
Further, the resistance 84, the resistance 85, and the diode 86 prevent the voltage between the resistance 23 and the resistance 24 from becoming 5 V or more at the time of the positive bias output, and prevent the negative bias from being output.
[0020]
According to the methods described in Conventional Example 1 and Conventional Example 2, the CPU 2 controls the output of the bias OFF and the positive bias or the negative bias in accordance with a predetermined image forming operation. For example, control is performed such that a positive bias is output during image formation, and a negative bias is output during a sheet interval where no recording paper exists.
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in a conventional image forming apparatus, control is performed such that one high-voltage power supply device outputs a positive bias and a negative bias alternately. However, there is a delay from when one high-voltage power supply is turned off to when the bias actually decreases. For example, in the first conventional example, when the CPU simultaneously switches the negative bias OFF and the positive bias ON, the positive bias output operation is started with the negative bias remaining in the high-voltage power supply device. When the positive bias performs constant voltage control, the high voltage power supply outputs a predetermined positive bias after canceling out the remaining negative bias.Therefore, the high voltage power supply may be temporarily overloaded and cause a failure of the high voltage power supply. is there. In order to solve the above problem, a control is performed in which a predetermined blank period for turning off the bipolar bias is provided between the time when the negative bias is turned off and the time when the plus bias is turned on. However, since the delay time until the bias actually decreases also depends on the load state, a blank period having a margin is set. As a result, when the image formation speeds up or when a speed such as the polarity switching during the image formation is required, an image defect may occur. Further, there is a disadvantage that control of the CPU becomes complicated. Furthermore, if the control for simultaneously outputting the plus bias and the minus bias is performed due to a malfunction of the CPU, there is a possibility that the high-voltage power supply device may fail.
[0022]
The present invention has been made in view of such a conventional problem. When the polarity of the output bias is switched, the other high voltage bias is turned on before the other high voltage bias is sufficiently reduced. It is an object of the present invention to prevent a failure of a high-voltage power supply when a high-voltage bias of both polarities is simultaneously turned on due to a malfunction. It is another object of the present invention to minimize the output bias polarity switching time within a range that does not overload the high-voltage power supply.
[0023]
Means and action for solving the problem
In order to achieve the above object, an image forming apparatus and a high-voltage power supply according to claim 1 of the present invention include a step-up transformer, a driving unit that drives the step-up transformer, and a pulsating voltage output by the step-up transformer. A plurality of high voltage generating units including a rectifying and smoothing means for generating a DC output voltage, the load current detecting means detecting a current flowing to a load by applying the DC output voltage; and In an image forming apparatus and a high-voltage power supply having an overcurrent protection unit that stops the operation of the high-voltage generation unit when an abnormal current is detected, the DC output voltage generated by one of the high-voltage generation units is reduced to a predetermined voltage or less. Until the above, the protection means for stopping the operation of the other high-voltage generation unit is configured using the overcurrent protection means.
[0024]
An image forming apparatus and a high-voltage power supply according to a second aspect of the present invention are the image forming apparatus and the high-voltage power supply according to the first aspect, wherein the plurality of high-voltage generating units generate DC output voltages having different polarities. It is characterized by the following.
[0025]
An image forming apparatus and a high-voltage power supply according to a third aspect of the present invention are the image forming apparatus and the high-voltage power supply according to the first and second aspects, wherein at least one or more high-voltage generators among the plurality of high-voltage generators are provided. The unit is a constant voltage control circuit.
An image forming apparatus and a high-voltage power supply according to a fourth aspect of the present invention are the image forming apparatus and the high-voltage power supply according to the first to third aspects, wherein the protection unit and the overcurrent protection unit are configured by an electric circuit. The feature is that.
[0026]
【Example】
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
In the same manner as in the conventional example 1, a DC plus power supply is superimposed on a DC minus power supply to output a bias having both a positive bias and a negative bias, and the positive bias is provided by providing both a voltage detection circuit and a current detection circuit and a constant voltage. The control is performed and an overcurrent protection circuit is provided.
The components already described in FIG. 4 of the first conventional example are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
Further, the bias output operation, the load current detection operation, and the overcurrent protection circuit operation are the same as those in the first conventional example, and thus description thereof is omitted.
Reference numeral 101 denotes an FET, and the gate of the FET 101 is connected to the ON / OFF port of the CPU 2.
[0027]
Next, the operation will be described.
First, the operation at the time of negative bias output will be described.
As described in the first conventional example, the CPU 2 outputs the CLK2 of the predetermined frequency / Duty and sets the ON / OFF port to the H level, so that the minus bias V− is generated between the resistor 22 and the resistor 12. Further, assuming that the resistance values of the resistors 12, 22, 23, and 24 are R12, R22, R23, and R24, a current I- expressed by the following equation flows through a path indicated by a solid line in FIG.
I − = {(Va−V −) / R22}
+ {(Va-V-) / (R12 + R23 + R24)}
[0028]
On the other hand, the load current I flowing through the load 51loadPasses through the path indicated by the broken line in FIG.
As a result, the following voltages are input to the A / D port and the comparison circuit 34 of the CPU 2.
VI = I- * R27 + Va
[0029]
Next, when the ON / OFF port is set to the H level, the FET 101 is turned on, and the overcurrent operation threshold voltage VTHTo 0V. As a result, the output of the comparison circuit 34 becomes L, and the FET 39 operates to make the input voltage from the D / A port 1 to the constant voltage control circuit 8 L. Thereafter, even if the ON / OFF port is turned off, that is, the minus bias is turned off, the diode 35 conducts and the overcurrent operation threshold voltage VTHHas dropped to the VF (about 0.6 V) of the diode 35, the input voltage from the D / A port 1 to the constant voltage control circuit 8 remains at L. In this state, even if a voltage is output from the D / A port 1 and the plus bias is turned on, the output operation of the plus bias remains stopped. Thereafter, the voltage of V− decreases due to spontaneous discharge, and the I− and load current detection voltage VI also decrease. Then, V- is sufficiently reduced, and the overcurrent operation threshold voltage VTHLWhen the load current detection voltage VI is reached, the output of the comparison circuit 34 becomes H, and a positive bias output operation is started.
[0030]
That is, even if the output polarity is switched from the minus bias to the plus bias, the output operation of the plus bias does not start until the minus bias has sufficiently decreased, so that the overload state of the high-voltage power supply device can be prevented. Further, the CPU 2 can simultaneously set the switching of the output polarity, so that the switching of the output polarity can be performed in the shortest time within a range that does not overload the high-voltage power supply device without complicating the control. Further, even if the CPU 2 malfunctions and the plus bias and the minus bias are simultaneously operated, no plus bias is generated, so that it is possible to prevent the high voltage power supply from being overloaded.
[0031]
In this embodiment, the FET 101 is added. However, at the time of the negative bias output, the overcurrent operation threshold voltage VTH<If the constant is set so as to be the load current detection voltage VI, the FET 101 becomes unnecessary.
[0032]
(Second embodiment)
FIG. 2 is a block diagram of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention.
As in the second conventional example, a configuration in which a DC minus power supply is superimposed on a DC plus power supply outputs a bias having both a positive bias and a negative bias. The control is performed and an overcurrent protection circuit is provided.
The components already described in FIG. 6 of the conventional example 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
Further, the bias output operation, the load current detection operation, and the overcurrent protection circuit operation are the same as those of the second conventional example, and thus the description is omitted.
151 is a resistor, and 152 is an FET.
[0033]
Next, the operation will be described.
First, the operation at the time of positive bias output will be described.
When the CPU 2 outputs CLK2 of a predetermined frequency / Duty and sets the ON / OFF port to the H level, a positive bias V + is generated between the resistor 22 and the resistor 12. Assuming that the resistance values of the resistors 12, 22, 23, and 24 are R12, R22, R23, and R24, a current I + represented by the following equation flows through a path indicated by a solid line in FIG.
I + = {(V + -Va) / R22}
+ {(V + -Va) / (R12 + R23 + R24)}
[0034]
On the other hand, the load current I flowing through the load 51loadPasses through the path indicated by the broken line in FIG.
As a result, the following voltages are input to the A / D port and the comparison circuit 34 of the CPU 2.
VI = Va- (I + * R27)
[0035]
Next, when the ON / OFF port is set to the H level, the FET 101 and the FET 152 are turned on, and the overcurrent operation threshold voltage VTHTo H (Va or more). As a result, the output of the comparison circuit 34 becomes H, and the FET 38 and the FET 157 operate to set the input voltage from the D / A port 1 to the constant voltage control circuit 8 to H (Va or more). Then, even if the ON / OFF port is turned off, that is, the plus bias is turned off, the overcurrent operation threshold voltage V set by the voltage division of the resistor 32 and the resistor 33 is set.THIs higher than the load current detection voltage VI, the output of the comparison circuit 34 remains H, and the input voltage from the D / A port 1 to the constant voltage control circuit 8 remains H. In this state, even if a voltage is output from the D / A port 1 and the negative bias is turned on, the output operation of the negative bias remains stopped. Thereafter, the voltage of V + decreases due to spontaneous discharge, and accordingly, I + decreases, and the load current detection voltage VI increases. Then, V + drops sufficiently, and the overcurrent operation threshold voltage VTHWhen the load current detection voltage VI is reached, the output of the comparison circuit 34 becomes L, the FET 157 becomes inactive, and a negative bias output operation is started.
[0036]
That is, even if the output polarity is switched from the positive bias to the negative bias, the output operation of the negative bias does not start until the positive bias has sufficiently decreased, so that the overload state of the high-voltage power supply device can be prevented. Further, the CPU 2 can simultaneously set the switching of the output polarity, so that the switching of the output polarity can be performed in the shortest time within a range that does not overload the high-voltage power supply device without complicating the control. Further, even if the CPU 2 malfunctions and operates the plus bias and the minus bias at the same time, no minus bias is generated, so that the overload state of the high-voltage power supply can be prevented.
[0037]
In this embodiment, a resistor 151 and FETs 101 and 152 are added. However, at the time of the plus bias output, the overcurrent operation threshold voltage VTHIf the constant is set so as to satisfy the load current detection voltage VI, the resistor 151 and the FETs 010 and 152 become unnecessary.
[0038]
(Third embodiment)
FIG. 3 is a block diagram of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention.
A configuration in which a DC plus power supply is superimposed on a DC minus power supply outputs biases of both positive and negative biases.The negative bias is provided with both a voltage detection circuit and a current detection circuit to perform constant voltage control. A protection circuit is provided.
Those described in Conventional Example 1 and Conventional Example 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
Further, the bias output operation, the load current detection operation, and the overcurrent protection circuit operation are the same as those of the first and second prior arts, and thus the description is omitted.
Note that the relationship between the output voltage of the D / A port 1 and the high output voltage (HVout) in the negative bias output operation is the same as in FIG.
201 and 202 are high voltage diodes, 203, 204 and 205 are resistors, and 206 is an FET.
[0039]
Next, the operation will be described.
First, the operation at the time of positive bias output will be described.
When the CPU 2 outputs CLK1 of a predetermined frequency / Duty and sets the ON / OFF port to H level, a positive bias V + is generated at the output. Further, assuming that the resistance values of the resistors 12, 23, and 24 are R12, R23, and R24, a current I + of the following equation flows through a path indicated by a solid line shown in FIG.
I + = {(V + -Va) / R12}
+ {(V + -Va) / (R23 + R24)}
On the other hand, the load current I flowing through the load 51loadPasses through the path indicated by the broken line in FIG.
As a result, the following voltages are input to the A / D port and the comparison circuit 34 of the CPU 2.
VI = Va- (I + * R27)
[0040]
Next, when the ON / OFF port is set to the H level, the FET 101 and the FET 152 are turned on, and the overcurrent operation threshold voltage VTHTo H (Va or more). As a result, the output of the comparison circuit 34 becomes H, and the FET 38 and the FET 206 operate to make the input voltage from the D / A port 1 to the constant voltage control circuit 18 H (Va or more). Then, even if the ON / OFF port is turned off, that is, the plus bias is turned off, the overcurrent operation threshold voltage V set by the voltage division of the resistor 32 and the resistor 33 is set.THIs higher than the load current detection voltage VI, the output of the comparison circuit 34 remains at H, and the input voltage from the D / A port 1 to the constant voltage control circuit 18 remains at H. In this state, even if the voltage is output from the D / A port 1 and the negative bias is turned on, the output operation of the negative bias remains stopped. Thereafter, the voltage of V + decreases due to spontaneous discharge, and I + also decreases accordingly. As a result, the load current detection voltage VI increases. Then, V + drops sufficiently, and the overcurrent operation threshold voltage VTH<When the load current detection voltage VI is reached, the output of the comparison circuit 34 becomes L, the FET 206 becomes inactive, and the output operation of the negative bias is started.
[0041]
That is, even if the output polarity is switched from the positive bias to the negative bias, the output operation of the negative bias does not start until the positive bias has sufficiently decreased, so that the overload state of the high-voltage power supply device can be prevented. Further, the CPU 2 can simultaneously set the switching of the output polarity, so that the switching of the output polarity can be performed in the shortest time within a range that does not overload the high-voltage power supply device without complicating the control. Further, even if the CPU 2 malfunctions and operates the plus bias and the minus bias at the same time, no minus bias is generated, so that the overload state of the high-voltage power supply can be prevented.
In this embodiment, a resistor 151 and FETs 101 and 152 are added. However, at the time of the plus bias output, the overcurrent operation threshold voltage VTHIf the constant is set so as to satisfy the load current detection voltage VI, the resistor 151 and the FETs 101 and 152 become unnecessary.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when one of the high-voltage biases is turned on before the other high-voltage bias is sufficiently reduced at the time of switching the polarity of the output bias, or when the high-voltage bias of both polarities is turned on due to malfunction of the CPU. Are turned on at the same time, it is possible to prevent the breakdown of the high-voltage power supply device. Further, the polarity switching time of the output bias can be minimized within a range that does not overload the high-voltage power supply device.
Further, by using the circuit configuration also as the overcurrent protection circuit, the above function can be achieved at a low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an image forming apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a block diagram illustrating an image forming apparatus according to a second exemplary embodiment.
FIG. 3 is a block diagram of an image forming apparatus according to a third embodiment.
FIG. 4 is a block diagram of an image forming apparatus according to Conventional Example 1.
FIG. 5 shows a positive bias high-voltage table in Conventional Example 1.
FIG. 6 is a block diagram of an image forming apparatus according to Conventional Example 2.
FIG. 7 shows a plus bias high voltage table in Conventional Example 2.
[Explanation of symbols]
1: image forming apparatus, 2: CPU, 3: high-voltage transformer, 4: transformer drive circuit, 5: fuse resistor, 6: transistor, 7: electrolytic capacitor, 8: constant voltage control circuit, 9: snubber diode, 10: high voltage Diode, 11: high voltage capacitor, 12: bleeder resistance, 13: high voltage transformer, 14: transformer drive circuit, 15: fuse resistance, 16: transistor, 17: electrolytic capacitor, 18: constant voltage control circuit, 19: snubber diode, 20 : High voltage diode, 21: high voltage capacitor, 22: bleeder resistor, 23, 24: output voltage detection resistor, 25: capacitor, 26: operational amplifier, 27: load current detection resistor, 28: phase compensation capacitor, 29: DC power supply, 30: current limiting resistor, 32, 33: resistor, 34: comparison circuit, 35: diode, 36, 37 Pull-up resistors, 38, 39: FET, 40, 41: resistor, 42, 43: diode, 44, 45: resistor, 51: load, 81, 82: diode, 83, 84, 85: resistor, 86: diode, 87: FET, 101: FET, 151: resistance, 152: FET, 201, 202: high voltage diode, 203, 204, 205: resistance, 206: FET.

Claims (4)

昇圧トランスと、
前記昇圧トランスを駆動する駆動手段と、
前記昇圧トランスにより出力される脈流電圧を整流及び平滑して直流出力電圧を生成する平滑手段と
を含む高圧生成部を複数有し、
前記直流出力電圧の印加により負荷に流れる電流を検出する負荷電流検出手段と、
前記負荷電流検出手段が異常電流を検出した場合に前記高圧生成部の動作を停止する過電流保護手段とを有する画像形成装置及び高圧電源装置において、
一方の高圧生成部より生成される直流出力電圧が所定の電圧以下になるまでは、他方の高圧生成部の動作を停止する保護手段を前記過電流保護手段を用いて構成すること
を特徴とする画像形成装置及び高圧電源装置
A step-up transformer,
Driving means for driving the step-up transformer;
A plurality of high voltage generators including a rectifying and smoothing pulsating voltage output by the step-up transformer to generate a DC output voltage;
Load current detection means for detecting a current flowing to a load by applying the DC output voltage,
An image forming apparatus and a high-voltage power supply device having an overcurrent protection unit that stops operation of the high-voltage generation unit when the load current detection unit detects an abnormal current;
The protection means for stopping the operation of the other high-voltage generation unit is configured using the overcurrent protection means until the DC output voltage generated by one of the high-voltage generation units becomes equal to or lower than a predetermined voltage. Image forming apparatus and high voltage power supply
前記複数の高圧生成部は、各々極性の異なる直流出力電圧を生成すること
を特徴とする請求項1に記載の画像形成装置及び高圧電源装置
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the plurality of high-voltage generating units generate DC output voltages having different polarities.
前記複数の高圧生成部のうち、少なくとも1つ以上の高圧生成部は定電圧制御回路であること
を特徴とする請求項1〜2に記載の画像形成装置及び高圧電源装置
The image forming apparatus and the high-voltage power supply according to claim 1, wherein at least one high-voltage generator among the plurality of high-voltage generators is a constant voltage control circuit.
前記保護手段、及び前記過電流保護手段は電気回路で構成されていること
を特徴とする請求項1〜3に記載の画像形成装置及び高圧電源装置
The image forming apparatus and the high-voltage power supply according to claim 1, wherein the protection unit and the overcurrent protection unit are configured by an electric circuit.
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JP2011128471A (en) * 2009-12-18 2011-06-30 Canon Inc Image forming apparatus

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