JP3452727B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、定電流又は定電圧
が要求される負荷に給電する電源装置に関し、特に、出
力電流又は電圧を検出してそれが目標値に合致するよう
に、昇圧トランスの一次巻線に接続したスイッチング回
路の断続（オフ／オン）の続（オン）幅を制御するスイ
ッチング電源に関する。これは例えば、複写機，プリン
タ，ＦＡＸの荷電装置の高圧電源や高圧放電型空気浄化
機の高圧電源に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プロセスにおける除帯電装置
は、コロトロン，スコロトロンなどの放電による除帯電
装置と、近年の環境問題から放電時に発生するオゾンを
減少させるための、接触式の除帯電装置により構成され
るようになった。また、電子写真プロセスにおける除帯
電装置に電圧及び電流を供給する電源は、近年のプロセ
ス制御の要求から、出力コントロールの細分化により、
自由度の高い出力可変装置の備わった電源装置となって
おり、制御をマイコンで行うことにより多様性のある電
源装置が主流となっている。

【０００３】定電流制御型のこの種の電源装置の１つの
ハ−ドウェア構成を図１に、定電圧制御型の１つのハ−
ドウェア構成を図６に示す。

【０００４】まず定電流制御型のものの従来の電流制御
を図１を参照して説明する。ここでは、図１に示す負荷
８が、複写機の感光体を均一に荷電する帯電器（帯電チ
ャ−ジャ）である場合を説明する。複写機の画像形成各
要素の動作タイミングを制御するシ−ケンスコントロ−
ラＳＣＲが与える信号ＣＴＳが、出力（チャ−ジャオ
ン）を指示する高レベルＨになると、ＣＰＵ（マイクロ
プロセッサ）を主体とするマイクロコンピュ−タ（以下
マイコンと称す）ＭＰＵが、それに設定されている電流
目標値Ｉtagに対応付けられているパルス幅Ｗiを表わす
デ−タＲＢをＰＷＭタイマ１０に出力し、タイマスタ−
トを指令する。ＰＷＭタイマ１０は、タイマスタ−ト指
令を受けると、まずトランジスタ回路２のオン（導通）
を指示する高レベルＨをスイッチングドライバ３に出力
し、ＲＢ（Ｗi)の計時と周期Ｔ（タイマ１０に設定され
た固定値）の計時を開始し、ＲＢの計時が完了するとす
なわちＲＢ時限のタイマがタイムオ−バすると、スイッ
チングドライバ３に与えているスイッチング信号をＨか
ら低レベルＬに反転する。そしてその後周期Ｔの計時が
完了すると、すなわちＴ時限のタイマがタイムオ−バす
ると、スイッチング信号をＬからＨに反転し、再度ＲＢ
の計時と周期Ｔの計時を開始する。この動作をＰＷＭタ
イマ１０が繰返すことにより、Ｈ区間がＲＢ、周期がＴ
のパルス（スイッチング信号）がスイッチングドライバ
３に与えられ、該パルスに同期して、そのＨ区間にトラ
ンジスタ回路２がオンに、Ｌ区間にオフになる。マイコ
ンＭＰＵが与えるデ−タＲＢが変更されると、該パルス
のデュ−ティ比（Ｈ区間幅ＲＢ／周期Ｔ）がかわる。

【０００５】上述のパルスがＨのとき昇圧トランス１の
１次巻線に電流が流れ、２次巻線に１次巻線に加わる電
圧より高い電圧が発生し、この電圧がダイオ−ド４とコ
ンデンサ５で整流および平滑化され、出力端（過電圧抑
制用の抵抗６の両端間）に直流高電圧が得られる。この
直流高電圧は、過電流抑制用の抵抗７を介して、負荷８
（感光体を均一に荷電する帯電チャ−ジャ）に印加され
る。

【０００６】マイコンＭＰＵは所定周期で、負荷電流検
出用の抵抗９の電圧（負荷電流に比例）をデジタル変換
して読込み、読込みの度に、検出電流値（読込み値）Ｉ
fbが目標値Ｉtagと等しくなるように、目標値Ｉtagより
検出値Ｉfbが小さいときはパルス幅（ＲＢ）を拡げ、大
きいときは狭めるという制御すなわちＰＷＭ制御を行
う。

【０００７】このアルゴリズムとしては比例制御方式を
用いた場合、(1)式に示す計算式の演算結果により定電
流出力のためのパルス幅ＲＢが算出され、ＰＷＭタイマ
１０に出力される： ＲＢn＝ＲＢn-1＋Ｇi・（Ｉtag−Ｉfb） ・・・(1) ＲＢn：今回出力すべきパルス幅 ＲＢn-1：前回出力したパルス幅 Ｇｉ：制御ゲイン Ｉtag：電流目標値 Ｉfb ：検出電流値。

【０００８】上述のＰＷＭ制御に加えて、負荷開放（断
線），負荷短絡，ア−ク放電等の異常判定を、検出電流
値Ｉfbに基づいてマイコンＭＰＵが行ない、異常と判定
すると、ＰＷＭタイマ１０をクリアしてその出力をＬ
（オフ）に拘束する。すなわち電源出力を停止する。更
に、異常をシ−ケンスコントロ−ラＳＣＲに報知する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高圧電源の
場合、特に負荷８が荷電装置（チャ−ジャ）など、高圧
放電を行なうものである場合には、感光体に対して局所
的に負荷電流が増大又は減少することがあり、電流値の
変動を生じ易い。異常判定を、安全側に強く設定する
と、画像形成が可能であるにもかかわらず、画像形成プ
ロセス中にチャ−ジャ停止により画像形成が中断される
という確率が高くなる。そこで異常判定を、画像形成の
中断を少くするように緩く設定すると、実際の重度の異
常のときにも出力停止が遅れて、電源装置の素子の破壊
などの不具合が発生する。

【００１０】本発明は、出力中断を可及的に回避しかつ
短絡，開放といった異常状態による素子の破壊や安全性
の確保においても信頼性の高いスイッチング電源装置を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】（１）本発明は、パルス
幅可変なパルス発信器(10)と、出力レベルを検出する出
力検出回路(9/61,62)と、該出力検出回路が検出したレ
ベル(Ifb/Vfb)に対応して該パルス発信器のパルス幅(R
B)を可変する制御手段(MPU)を備えるスイッチング電源
装置において、前記出力検出回路(9/61,62)が検出した
レベル(Ifb/Vfb)および前記パルス幅(RB)から出力(I/V)
の異常を判定し、異常の時は、更新するパルス幅(RB)を
所定の狭いパルス幅(Wa)に固定しその後正常を判定する
と前記出力検出回路が検出したレベルに対応して前記パ
ルス発信器のパルス幅を可変する制御に復帰する制御手
段(MPU)を備えることを特徴とする。

【００１２】なお、理解を容易にするためにカッコ内に
は、図面に示し後述する実施例の対応要素又は対応事項
の記号を、参考までに付記した。

【００１３】これによれば、異常と判定したときに狭い
パルス幅(Wa)に固定するので、出力が継続し、更に異常
判定を継続することができる。そして正常に復帰すれば
自動的にパルス幅制御が再開され、出力の中断を生ずる
確率が低減し、電源装置の信頼性が高い。

【００１４】

【発明の実施の形態】（２）制御手段(MPU)は、一定周
期(A・T)で、前記出力検出回路(9/61,62)が検出したレベ
ル(Ifb/Vfb)および前記パルス幅(RB)をそれぞれ所定の
値(Ia,Ib,Wb,Wc/Va,Vb,Wb,Wc)と比較して異常を判定す
る(図2の12〜14/図7の62〜64)。

【００１５】これによれば、簡素なアルゴリズムで異常
を判定でき、判定処理が簡単で迅速かつ、判定の安定性
が高い。 （３）制御手段(MPU)は、正常と判定したときの前記出
力検出回路(9/61,62)が検出したレベル(Ifb/Vfb)および
前記パルス幅(RB)をメモリ（電流テ−ブル／電圧テ−ブ
ル，幅テ−ブル）に書込み、一定周期(A・T)で、前記出
力検出回路が検出したレベルおよび前記パルス幅をそれ
ぞれメモリに書込んでいるデ−タ(Im/Vm,RBm)と比較し
て異常を判定する(図5の52〜54/図10の82〜84)。

【００１６】これによれば、出力(I/V)およびパルス幅
(RB)の可変範囲が広い時も、判定のための参照値(Im/V
m,RBm)が自動的に出力(I/V)およびパルス幅(RB)に対応
して定まるので、異常判定の安定性および信頼性が高
い。 （４）上記（３）において制御手段(MPU)は、異常と判
定しなかったとき、そのときの検出レベル(Ifb/Vfb)お
よびパルス幅(RB)を、メモリに書込む(図4の34〜37/図9
の74〜37)。

【００１７】これによれば、出力(I/V)およびパルス幅
(RB)の可変範囲が広い時も、判定のための参照値(Im/V
m,RBm)が自動的に、正常時の出力(I/V)およびパルス幅
(RB)に対応して定まるので、異常判定の安定性および信
頼性がより高い。 （５）上記（４）において制御手段(MPU)は、メモリに
過去複数回(8回)のデ−タを直近のものから保持し、そ
れらの平均値(im/Vm,RBm)のそれぞれと前記出力検出回
路が検出したレベル(Ifb/Vfb)および前記パルス幅(RB)
とを比較して、両比較結果の組合せに従って異常を判定
する(図4の41,42&図5の52〜54/図9の71,42&図10の82〜8
4)。

【００１８】これによれば、出力(I/V)およびパルス幅
(RB)の可変範囲が広い時も、判定のための参照値(Im/V
m,RBm)が自動的に、正常時の出力(I/V)およびパルス幅
(RB)に対応して定まるのに加えて、直近デ−タの平均値
(Im/Vm,RBm)を参照値にするので、出力検出値に含まれ
るノイズや動揺が抑制され、異常判定の安定性および信
頼性が更に向上する。 （６）制御手段(MPU)は、異常と判定して狭いパルス幅
(Wa)に固定した後に再度異常と判定すると前記スイッチ
ング回路(2,3)を断とする(図2/図7の24,28〜30)。

【００１９】これによれば、一度異常と判定した後に、
また異常と判定すると出力が停止する。これにより、異
常状態による素子の破壊が回避され、電源装置の信頼性
および安全性が確保される。 （７）制御手段(MPU)は、給電指示を受けると前記パル
ス発信器に目標値に対応つけられている基準パルス幅(W
i)のパルス出力を指示して給電を開始し、出力の異常を
判定してパルス幅を所定の狭いパルス幅(Wa)に固定した
後正常を判定すると、前記基準パルス幅(Wi)のパルス出
力を前記パルス発信器に指示してから、前記出力検出回
路が検出したレベル(Ifb/Vfb)に対応してパルス発信器
のパルス幅(RB)を可変する制御に復帰する(図2の12〜1
5,27,17/図7の62〜64,15,27,17)。

【００２０】これによれば、正常に復帰すると自動的に
パルス幅制御が再開され、出力の中断を生ずる確率が低
減し、電源装置の信頼性が高い。 （８）異常の判定に従って定める狭いパルス幅は、正常
時のパルス幅可変制御のパルス幅範囲(Wb〜Wc)の下限値
(Wb)より更に狭い所定幅(Wa)である。

【００２１】これによれば、異常と判定したときに狭い
パルス幅(Wa)に固定するので、出力が継続し、更に異常
判定を継続することができる。この間、パルス幅(Wa)が
狭いので、異常状態による電源回路素子の破壊が回避さ
れる。 （９）制御手段(MPU)は、出力の異常を複数回(2回)検出
した後、前記スイッチング回路(2,3)を断に保持する(図
3の31,30)。

【００２２】これによれば、異常の継続による電源回路
素子の破壊が回避される。 （１０）制御手段(MPU)は、出力の異常を検出した回数
(ＲＡＮ)を計数して保持し、該回数が設定値(2)以上で
あるときに給電指示(ＣＴＳ＝Ｈ)を受けても前記スイッ
チング回路(2,3)の断(ＲＡ＝Ｌ)を継続する(図3の2,3,3
2,30)。

【００２３】これによれば、異常を検出した回数(ＲＡ
Ｎ)が設定値に達するまでは、給電指示(ＣＴＳ＝Ｈ)に
応答して負荷(8)に給電するので、負荷動作の安定性,信
頼性が向上する。異常検出回数が増えると、給電指示
(ＣＴＳ＝Ｈ)を受けても給電を開始しないので、異常の
継続による電源回路素子の破壊が回避される。

【００２４】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００２５】

【実施例】−第１実施例− 図１に、第１実施例のハ−ドウェア構成を示す。この第
１実施例は、感光体を均一に荷電するための荷電装置
（帯電チャ−ジャ）を負荷８とするものであり、ハ−ド
ウェア構成およびＰＷＭ制御の概要は、本書の「従来の
技術」で説明した通りのものであるので、ここでの再度
の説明は省略し、第１実施例のマイコンＭＰＵの、その
内部のＲＯＭに格納されたプログラムに従った制御動作
の詳細を、図２を参照して以下に説明する。

【００２６】電源が投入されるとマイコンＭＰＵは、そ
の内部のレジスタ，タイマ，カウンタおよび入出力ポ−
トを待機時の状態に設定する（ステップ１）。なお、以
下においては、カッコ内には、ステップという語を省略
して、ステップＮｏ．数字のみを記す。この「初期化」
（１）で、マイコンＭＰＵは、ＰＷＭタイマ１０に、パ
ルス幅ＲＢ＝０を示すデ−タＲＢを与えかつＰＷＭタイ
マ１０をクリア状態（スイッチングドライバ３への出
力：Ｌ）に保持させる。そしてマイコンＭＰＵは、シ−
ケンスコントロ−ラＳＣＲのからの信号ＣＴＳが、チャ
−ジャオン指令を示すＨになるのを待つ（２）。

【００２７】信号ＣＴＳがＬ（チャ−ジャオフ指令）か
らＨ（チャ−ジャオン指令）に切換わるとマイコンＭＰ
Ｕは、高圧出力中を示すＨをレジスタＲＡに書込み
（３，４）、マイコンＭＰＵに設定されている目標電流
値Ｉtagに対応けられているパルス幅Ｗi（Ｉtag対応の
基準値）をレジスタＲＢに書込み、これを表わすデ−タ
をＰＷＭタイマ１０に出力してそれにスタ−トを指令す
る（クリアを解除する）。そして、パルス発生数をカウ
ントするためのレジスタＲＣをクリアして（７）、外部
割込を許可する（８）。

【００２８】これによりＰＷＭタイマ１０が、ＲＢ＝Ｗ
ｉの間Ｈ、それを経過して周期Ｔ経過まではＬのパルス
を繰返し発生してスイッチングドライバ３に与える。こ
のパルスはマイコンＭＰＵの外部割込ポ−トにも与えら
れ、マイコンＭＰＵは、１パルスが到来する毎に外部割
込処理により、レジスタＲＣのデ−タを１インクレメン
トする。すなわち発生パルス数をカウントする。そして
カウント値が設定値Ａになるのを待つ（９）。

【００２９】カウント値が設定値ＡになるとマイコンＭ
ＰＵは、レジスタＲＣをクリアする（１０）。すなわち
そこまでのパルスカウント数をクリアしてカウント値を
０に初期化して、再度パルスのカウントを開始する。こ
の設定を終えるとマイコンＭＰＵは、負荷電流検出用の
抵抗９の電圧（負荷電流に比例）をデジタル変換して読
込む（１１）。以下において、このデジタルデ−タが表
わす負荷電流値（検出値）をＩfbと記す。

【００３０】マイコンＭＰＵは次に、検出値Ｉfbとこの
とき発生しているパルスのＨ幅ＲＢに基づいて、異常判
定を行なう（１２〜１４）。

【００３１】負荷開放（断線）の異常１のときは、電流
値Ｉfbが小さく、後述のＰ（比例）制御のＰＷＭフィ−
ドバック演算（１６）によりパルス幅ＲＢを拡げること
になる。そこで、マイコンＭＰＵは、パルス幅ＲＢ（レ
ジスタＲＢのデ−タ）が、設定値Ｗｃ（目標値Ｉtagに
対応付けられているパルス幅範囲の上限値)を越えるか
をチェックして（１２）、越えていると異常１と判定し
てそれを示すデ−タをレジスタＲＥに書込む（２１）。

【００３２】負荷短絡の異常２の時は、電流値Ｉfbが大
きく、後述のフィ−ドバック演算（１６）によりパルス
幅ＲＢを狭くすることになる。そこで、マイコンＭＰＵ
は、電流値Ｉfbが目標値Ｉtagに対応付けられている上
限値Ｉbを越え、かつ、パルス幅ＲＢが目標値Ｉtagに対
応付けられているパルス幅範囲の下限値Ｗb未満、かを
チェックして（１３）、それが成立していると異常２と
判定してそれを示すデ−タをレジスタＲＥに書込む（２
２）。

【００３３】アーク放電の異常３の時は、電流値が大き
くなる。そこで、マイコンＭＰＵは、電流値Ｉfbが目標
値Ｉtagに対応付けられている上限値Ｉbを越えるかをチ
ェックして（１４）、越えていると異常３と判定してそ
れを示すデ−タをレジスタＲＥに書込む（２３）。

【００３４】上述の異常１〜３のいずれも検出しなかっ
たときにはマイコンＭＰＵは、前述の(1)式に従って、
検出電流値Ｉfbを目標値Ｉtagに合致させるためのパル
ス幅ＲＢを算出してレジスタＲＢに書込み（１６）、こ
のレジスタＲＢのデ−タをＰＷＭタイマ１０に出力す
る。これにより、ＰＷＭタイマ１０が発生するパルスの
Ｈ幅が、ステップ１６で算出した値に変わる。これがマ
イコンＭＰＵのＰＷＭ制御である。

【００３５】上述の異常１〜３のいずれも検出しない間
は、ＰＷＭタイマ１０がパルスをＡ個発生する毎に、電
流値Ｉfbの読込み（１０），異常判定（１１〜１４）お
よび上述のＰＷＭ制御（１６，１７）を行なう。これに
より、パルスがＡ個発生する毎にパルス幅ＲＢが、電流
値Ｉfbが目標値Ｉtagに合致するように更新されるが、
電流値ＩfbはＩb以下、パルス幅ＲＢは下限値Ｗb以上上
限値Ｗc以下に留まる。シ−ケンスコントロ−ラＳＣＲ
が与える信号ＣＴＳがＨ（チャ−ジャオン指令）からＬ
（チャ−ジャオフ指令）に切換わると、マイコンＭＰＵ
はこれをステップ２で認識して、ＰＷＭタイマ１０にＲ
Ｂ＝０を与えて該タイマ１０をクリア（その出力：Ｌ）
に保持させ（１８，１９）、レジスタＲＡのデ−タをＬ
（出力停止中）に書替えて（２０）、チャ−ジャオン指
令（ＣＴＳ＝Ｈ）が到来するのを待つ（２）。

【００３６】ところで、上述の異常１〜３のいずれかを
検出したときには、レジスタＲＤにＨ（異常を検知し
た）を書込み（２５）、レジスタＲＢに、パルス幅下限
値Ｗｂより小さいＷa（所定の狭いパルス幅）を書込み
（２６）、このレジスタＲＢのデ−タをＰＷＭタイマ１
０に出力する。これにより、ＰＷＭタイマ１０が発生す
るパルスのＨ幅がＷaとなり、仮に、異常１と判定する
状態が継続しているときには出力電圧が低下し、異常２
又は異常３と判定する状態が継続しているときには出力
電流が低下する。

【００３７】このようにパルス幅を狭い所定値Ｗaに固
定した、Ａ個のパルスを発生後の異常判定（１２〜１
４）で異常１〜３のいずれも検出しないと、レジスタＲ
Ｄのデ−タがＨ（異常を検知した）であるので、定常の
ＰＷＭ制御に復帰するために、まずレジスタＲＢにＷｉ
を書込む（２７Ａ）。これは、電源出力開始時にステッ
プ５で設定する値と同じ（目標値Ｉtag対応の基準値）
である。そしてレジスタＲＤのデータをＬ（異常検知な
し）に更新し（２７Ｂ）、そしてレジスタＲＢのデ−タ
をＰＷＭタイマ１０に与える（１７）。その後も異常１
〜３のいずれも検出しないと、ステップ１６のＰＷＭフ
ィ−ドバック演算により、パルス幅ＲＢが、電流値Ｉfb
が目標値Ｉtagに合致するように更新される。

【００３８】前述のようにパルス幅を狭い所定値Ｗaに
固定した直後に（つまりレジスタＲＤにＨがある状態
で）、再度（続けて）異常１〜３のいずれかを判定する
と、マイコンＭＰＵは、ＰＷＭタイマ１０にＲＢ＝０を
与えて該タイマ１０をクリア（その出力：Ｌ）に保持さ
せ（２４，２８）、つまり電源出力を停止し、レジスタ
ＲＡのデ−タをＬ（出力停止中）に書替えて（２９）、
レジスタＲＥのデ−タをシ−ケンスコントロ−ラＳＣＲ
に与える（３０）。すなわちシ−ケンスコントロ−ラＳ
ＣＲに、チャ−ジャ異常を報知する。

【００３９】シ−ケンスコントロ−ラＳＣＲは、この異
常報知を受けると、信号ＣＴＳをＬ（チャ−ジャオフ指
令）に切換える。そして画像形成シ−ケンスがどこまで
進んでいるかをチェックして、他の画像形成要素に対す
る制御をそのまま進行する（１枚の画像形成を完了す
る）か、あるいは一部の画像形成要素の動作を中断して
（画像形成を中止して）処理中の記録紙を排出するか、
を選択して、それを実行し、記録紙の排出を終了する
と、操作表示盤（図示せず）に異常を表示する。

【００４０】マイコンＭＰＵは、上述のようにシ−ケン
スコントロ−ラＳＣＲにチャ−ジャ異常を報知するとそ
こで動作を停止する。この停止中にシ−ケンスコントロ
−ラＳＣＲがリセット信号をマイコンＭＰＵに与える
と、「初期化」（１）に戻り、そこから処理を再開す
る。

【００４１】１回異常と検出した後、狭いパルス幅ＲＢ
＝Ｗaに固定しこのとき異常を検出しないと、一過性(感
光体に対しては局所的な)の出力電圧又は電流の動揺
（もしくはノイズ）であるので、上述のように定常のＰ
ＷＭ制御に復帰しても電源回路および画像形成に格別に
大きな問題を生じない。むしろ画像形成を中断しないの
で、電源回路の安定性および信頼性が高い。１回異常と
検出した後、狭いパルス幅ＲＢ＝Ｗaに固定しこのとき
異常を検出すると、すなわち異常を連続して検出する
と、異常１〜３の可能性がきわめて高く、上述のように
電源回路をオフとすることにより、異常の拡大およびそ
れによる電源回路，帯電器８又は感光体の破壊又は損傷
が回避され、これらの保護の安定性および信頼性が高
い。

【００４２】−第２実施例− 第２実施例も、感光体を均一に荷電するための荷電装置
（帯電チャ−ジャ）を負荷８とするものであり、ハ−ド
ウェア構成およびＰＷＭ制御の概要は、上述の第１実施
例と同様である。第２実施例のマイコンＭＰＵの、その
内部のＲＯＭに格納されたプログラムに従った制御動作
を図３に示す。図３を参照して、第２実施例の、第１実
施例の動作と異なる点を以下に説明する。

【００４３】第２実施例では、１回のチャ−ジャオン指
令期間（ＣＴＳがＬからＨに切換わってからＬに戻るま
での、感光体上に１枚の画像を形成する領域分の荷電期
間）の間、異常と判定した回数をカウントする（３
１）。そして、チャ−ジャオン指令が発生したとき（Ｃ
ＴＳがＬからＨに切換わったとき）にカウント値ＲＡＮ
をチェックして、それが２以上（前回の１画像領域分の
荷電の間に２回以上異常を検出した）であると、電源回
路をオフ（出力停止）に維持したまま、シ−ケンスコン
トロ−ラＳＣＲに、チャ−ジャ異常を報知する（３２，
３０）。シ−ケンスコントロ−ラＳＣＲは、この異常報
知を受けると、信号ＣＴＳをＬ（チャ−ジャオフ指令）
に切換える。そして、操作表示盤（図示せず）に異常を
表示する。

【００４４】チャ−ジャオン指令が発生したときにカウ
ント値が１以下であると、カウント値ＲＡＮをクリアし
て（７）、電源回路をオン（出力開始）にする。その他
の制御動作は第１実施例と同様である。

【００４５】この第２実施例によれば、１画像領域分の
荷電の間は、異常を検出しても電源回路をオンに維持
し、この１画像領域分の荷電の間に２回以上異常を検出
すると、次の１画像領域分の荷電のためにチャ−ジャオ
ン指令が発っせられたときに、異常報知が発生し、電源
回路は待機（オフ）を維持する。帯電チャ−ジャの場
合、突発的に、電源回路，帯電器８又は感光体の破壊又
は損傷をもたらすほどの重度異常を発生することは少
く、このような重度異常に至る前に、負荷電流又は電圧
の一時的な動揺（先行現象）が現われるようになり、そ
の頻度が高くなっていく。第２実施例ではこの先行現象
を捉えて異常報知と電源回路の待機（オフ）維持を行な
うので、一画像形成途中で荷電を中断する不具合はな
く、しかも、電源回路，帯電器８又は感光体の破壊又は
損傷が実質上回避され、これらの保護の安定性および信
頼性が高い。

【００４６】−第３実施例− 第３実施例も、感光体を均一に荷電するための荷電装置
（帯電チャ−ジャ）を負荷８とするものであり、ハ−ド
ウェア構成およびＰＷＭ制御の概要は、上述の第１実施
例と同様である。第３実施例のマイコンＭＰＵの、その
内部のＲＯＭに格納されたプログラムに従った制御動作
を図４および図５に示す。これらの図面を参照して、第
３実施例の、第１実施例の動作と異なる点を以下に説明
する。

【００４７】第３実施例では、異常と判定しない期間
（すなわち正常期間）の電流値Ifbおよびパルス幅ＲＢ
を比較参照値として異常の判定を行なう（５２〜５
４）。比較参照値の信頼性を高くするために、直近過去
８回の、異常と判定しなかったときの電流検出値Ｉfbの
平均値Ｉｍおよびパルス幅ＲＢの平均値ＲＢｍを比較参
照値に設定する（３４〜３７，４１，４２）。なお、電
源装置をオン（出力開始）してから、８回分のデ−タが
整うまでは、異常判定をせず（３３〜３９−１５−１
７），デ−タ収集（３４〜３７）のみを行なう。８回分
のデ−タが整った第９回のデ−タ読込み（１１）から、
平均値の算出（４１，４２），異常の判定（５２〜５
４）および異常を検出しなかった場合の収集デ−タの更
新（５４−３４〜３７）を行なう。レジスタＲＦは、電
源装置をオン（出力開始）してからのデ−タ収集回数
（ステップ１１の実行回数）をカウントするためのもの
であり、電源装置をオン（出力開始）してからカウント
アップ（ステップ３８）を開始し、８までカウントアッ
プした後は、カウント値ＲＦを８に留める（３９，４
０）。ステップ３４〜３７および４１，４２のブロック
中に表記した「電流テ−ブル」は、８回の検出値Ｉｆｂ
を格納するレジスタ（メモリ）であり、「幅テ−ブル」
は、８回のパルス幅ＲＢを格納するレジスタ（メモリ）
であり、１回のデ−タ収集の度に、テ−ブルの最も古い
デ−タを捨てて、最新のデ−タを追加書込みする（３４
〜３７）。

【００４８】負荷開放（断線）の異常１のときは、ＰＷ
Ｍフィ−ドバック演算（１６）でパルス幅ＲＢが拡がる
ため、正常時のパルス幅と異常１のときのパルス幅の関
係は、 ＲＢ［異常］／ＲＢ［正常］＝Ｋ１， Ｋ１＞１ となる。そこで第３実施例のマイコンＭＰＵは、ＰＷＭ
フィ−ドバック演算（１６）で算出したパルス幅ＲＢ
が、直近過去８回の正常時の平均値ＲＢｍに設定値（係
数）Ｋ１を乗算した積Ｋ１・ＲＢｍより大きいかをチェ
ックして（５２）、大きいと異常１と判定してそれを示
すデ−タをレジスタＲＥに書込む（２１）。この実施例
では、Ｋ１を１．５前後の値としている。

【００４９】負荷短絡の異常２のときは、電流値Ｉfbが
大きくなり、ＰＷＭフィ−ドバック演算（１６）でパル
ス幅ＲＢが狭くなるため、正常時のパルス幅と異常２の
パルス幅の関係は、 ＲＢ［異常］／ＲＢ［正常］＝Ｋ２， Ｋ２＜１ となる。また、正常時の電流値と異常２の電流値の関係
は、 Ｉfb［異常］／Ｉfb［正常］＝Ｋ３， Ｋ３＞１ となる。そこで第３実施例のマイコンＭＰＵは、ＰＷＭ
フィ−ドバック演算（１６）で算出したパルス幅ＲＢ
が、平均値ＲＢｍに設定値（係数）Ｋ２を乗算した積Ｋ
２・ＲＢｍより小さく、かつ、検出電流値Ｉfbが、直近
過去８回の正常時の平均値Ｉｍに設定値（係数）Ｋ３を
乗算した積Ｋ３・Ｉｍより大きいかをチェックして（５
３）、そうであると異常２と判定してそれを示すデ−タ
をレジスタＲＥに書込む（２２）。この実施例では、Ｋ
２を０．５前後の値とし、Ｋ３を１．５前後の値として
いる。

【００５０】アーク放電の異常３の時は、アーク時に電
流値が大きくなるため、通常の出力で使用する電流値と
異常３の電流値の関係は、 Ｉfb［異常］／Ｉfb［正常］＝Ｋ４， Ｋ４＞１ となる。そこで第３実施例のマイコンＭＰＵは、検出電
流値Ｉfbが、平均値Ｉｍに設定値（係数）Ｋ４を乗算し
た積Ｋ４・Ｉｍより大きいかをチェックして（５４）、
そうであると異常３と判定してそれを示すデ−タをレジ
スタＲＥに書込む（２３）。この実施例では、Ｋ４を
１．５前後の値としている。

【００５１】第３実施例のマイコンＭＰＵのその他の処
理動作は、第１実施例のものと同様である。この第３実
施例によれば、異常判定のための比較参照値が、直近過
去の正常時の電流値およびパルス幅に基づいて設定され
るので、負荷電流およびパルス幅の変動範囲が広いとき
の異常判定の安定性および信頼性が高い。

【００５２】−第４実施例− 図６に第４実施例のハ−ドウェア構成を示す。この実施
例は、負荷８に印加する電圧をＰＷＭフィ−ドバック制
御するために、すなわち定電圧制御するために、負荷８
に並列に、電圧検出用の分圧抵抗６１，６２の直列回路
が接続されている。この第４実施例は、前述の第１実施
例の定電流制御を定電圧制御に変更したものである。第
４実施例のマイコンＭＰＵの制御動作を図７に示す。こ
の図７を参照して、第４実施例の、第１実施例の動作と
異なる点を以下に説明する。

【００５３】第４実施例では、抵抗６２の電圧（負荷８
に印加する電圧に比例）をデジタル変換して読込む（６
１）。電圧検出値（負荷８の電圧）をＶfbで表わす。

【００５４】負荷開放（断線）の異常１の時は、電圧値
Ｖfbが大きくなるため、ＰＷＭフィ−ドバック演算（６
６）で算出するパルス幅ＲＢが小さくなる。そこで第４
実施例のマイコンＭＰＵは、電圧値Ｖfbが目標値Ｖtag
に対応付けられている上限値Ｖbを越え、かつ、パルス
幅ＲＢが目標値Ｖtagに対応付けられているパルス幅範
囲の下限値Ｗb未満、かをチェックして（６２）、それ
が成立していると異常１と判定してそれを示すデ−タを
レジスタＲＥに書込む（２１）。

【００５５】負荷短絡の異常２のときは、電圧値Ｖfbが
小さくなるため、ＰＷＭフィ−ドバック演算（６６）で
算出するパルス幅ＲＢが拡がる。そこで第４実施例のマ
イコンＭＰＵは、電圧値Ｖfbが目標値Ｖtagに対応付け
られている下限値Ｖa未満、かつ、パルス幅ＲＢが、設
定値Ｗｃ（目標値Ｖtagに対応付けられているパルス幅
範囲の上限値)を越えるかをチェックして（６３）、こ
れが成立していると異常２と判定してそれを示すデ−タ
をレジスタＲＥに書込む（２２）。

【００５６】アーク放電の異常３のとき、アーク時の電
圧値が小さくなる。そこで第4実施例のマイコンＭＰＵ
は、電圧値Ｖfbが目標値Ｖtagに対応付けられている下
限値Ｖa未満かをチェックして（６４）、そうであると
異常３と判定してそれを示すデ−タをレジスタＲＥに書
込む（２３）。その他の処理は、第１実施例と同様であ
る。

【００５７】−第５実施例− 図８に、第５実施例のマイコンＭＰＵの制御動作を示
す。第５実施例は、第４実施例と同様に、定電流制御を
定電圧制御に変更したものである（６１〜６４，６
６）。しかも第２実施例と同様に、１画像形成領域の荷
電の間の異常判定回数をカウントして（３１）、それが
２以上であると、該領域分の荷電を終了した後、電源装
置をオフにし異常警報を発生して電源装置のオフに維持
する（３２，３０）。異常判定の内容（６１〜６４）は
第４実施例と同じである。

【００５８】−第６実施例− 図９および図１０に、第６実施例のマイコンＭＰＵの制
御動作を示す。第６実施例は、第４実施例と同様に、定
電流制御を定電圧制御に変更したものである（６１，６
６）。しかも第３実施例と同様に、検出値Ｖfbとパルス
幅ＲＢのそれぞれの平均値Ｖｍ，ＲＢｍを異常判定のた
めの比較参照値に設定するものである（７４，７５，３
６〜３８，７１，４２，８２〜８４）。

【００５９】負荷開放（断線）の異常１では、電圧値Ｖ
fbが大きくなりこれに従ってＰＷＭフィ−ドバック演算
（６６）で算出するパルス幅ＲＢが狭いものとなる。正
常時のパルス幅と異常１のパルス幅の関係は、 ＲＢ［異常］／ＲＢ［正常］＝Ｋ５， Ｋ５＜１ となる。また、正常時の電圧値と異常１の電圧値との関
係は、 Ｖfb［異常］／Ｖfb［正常］＝Ｋ６， Ｋ６＞１ となる。そこで第６実施例のマイコンＭＰＵは、ＰＷＭ
フィ−ドバック演算（６６）で算出したパルス幅ＲＢ
が、直近過去８回の正常時のパルス幅の平均値ＲＢｍに
設定値（係数）Ｋ５を乗算した積Ｋ５・ＲＢｍより小さ
く、かつ、検出電圧値Ｖfbが、直近過去８回の正常時の
検出電圧値の平均値Ｖｍに設定値（係数）Ｋ６を乗算し
た積Ｋ６・Ｖｍより大きいかをチェックして（８２）、
そうであると異常１と判定してそれを示すデ−タをレジ
スタＲＥに書込む（２１）。この実施例では、Ｋ５を
０．５前後の値とし、Ｋ６を１．５前後の値としてい
る。

【００６０】負荷短絡の異常２のときは、電圧値が低下
しこれに伴ってＰＷＭフィ−ドバック演算（６６）で算
出したパルス幅ＲＢが増大するので、正常時のパルス幅
と異常２のパルス幅の関係は、 ＲＢ［異常］／ＲＢ［正常］＝Ｋ７， Ｋ７＞１ となる。そこで第６実施例のマイコンＭＰＵは、ＰＷＭ
フィ−ドバック演算（６６）で算出したパルス幅ＲＢ
が、平均値ＲＢｍに設定値（係数）Ｋ７を乗算した積Ｋ
７・ＲＢｍより大きいかをチェックして（８３）、大き
いと異常２と判定してそれを示すデ−タをレジスタＲＥ
に書込む（２２）。

【００６１】アーク放電の異常３のときは、アーク時に
電圧値が小さくなるため、正常時の電圧値と異常３の電
圧値の関係は、 Ｖfb［異常］／Ｖfb［正常］＝Ｋ８， Ｋ８＜１ となる。そこで第６実施例のマイコンＭＰＵは、電圧検
出値Ｖfbが、平均値Ｖｍに設定値（係数）Ｋ８を乗算し
た積Ｋ８・Ｖｍより小さいかをチェックして（８４）、
小さいと異常３と判定してそれを示すデ−タをレジスタ
ＲＥに書込む（２３）。

【００６２】第６実施例のマイコンＭＰＵのその他の制
御動作は、第３実施例および第４実施例と同様である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例のハ−ドウェア構成を示
すブロック図である。

【図２】 図１に示すマイコンＭＰＵの制御動作を示す
フロ−チャ−トである。

【図３】 第２実施例のマイコンＭＰＵの制御動作を示
すフロ−チャ−トである。

【図４】 第３実施例のマイコンＭＰＵの制御動作の一
部を示すフロ−チャ−トである。

【図５】 第３実施例のマイコンＭＰＵの制御動作の残
部を示すフロ−チャ−トである。

【図６】 本発明の第４実施例のハ−ドウェア構成を示
すブロック図である。

【図７】 図６に示すマイコンＭＰＵの制御動作を示す
フロ−チャ−トである。

【図８】 第５実施例のマイコンＭＰＵの制御動作を示
すフロ−チャ−トである。

【図９】 第６実施例のマイコンＭＰＵの制御動作の一
部を示すフロ−チャ−トである。

【図１０】 第６実施例のマイコンＭＰＵの制御動作の
残部を示すフロ−チャ−トである。

【符号の説明】

１：昇圧トランス ２：スイッチング回路 ３：スイッチングドライバ ４：ダイオ−ド ５：コンデンサ ６，７：抵抗 ８：負荷 ９：負荷電流検出用の抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 3/28 H02H 7/00 H02H 7/12 H02M 3/335

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルス幅可変なパルス発信器と、出力レ
   ベルを検出する出力検出回路とを備えたスイッチング電
   源装置において、前記出力検出回路が検出したレベルお
   よび前記パルス幅から出力の異常を判定し、異常の時
   は、更新するパルス幅を所定の狭いパルス幅に固定しそ
   の後正常を判定すると前記出力検出回路が検出したレベ
   ルに対応して前記パルス発信器のパルス幅を可変する制
   御に復帰する制御手段を備えることを特徴とするスイッ
   チング電源装置。
2. 【請求項２】 制御手段は、一定周期で、前記出力検出
   回路が検出したレベルおよび前記パルス幅をそれぞれ所
   定の値と比較して異常を判定する、請求項１記載のスイ
   ッチング電源装置。
3. 【請求項３】 制御手段は、正常と判定したときの前記
   出力検出回路が検出したレベルおよび前記パルス幅をメ
   モリに書込み、一定周期で、前記出力検出回路が検出し
   たレベルおよび前記パルス幅をそれぞれメモリに書込ん
   でいるデ−タと比較して異常を判定する、請求項１記載
   のスイッチング電源装置。
4. 【請求項４】 制御手段は、異常と判定しなかったと
   き、そのときの検出レベルおよびパルス幅を、メモリに
   書込む、請求項３記載のスイッチング電源装置。
5. 【請求項５】 制御手段は、メモリに過去複数回のデ−
   タを直近のものから保持し、それらの平均値のそれぞれ
   と前記出力検出回路が検出したレベルおよび前記パルス
   幅とを比較して異常を判定する、請求項４記載のスイッ
   チング電源装置。
6. 【請求項６】 制御手段は、異常と判定して狭いパルス
   幅に固定した後に再度異常と判定すると前記スイッチン
   グ回路を断とする、請求項１記載のスイッチング電源装
   置。
7. 【請求項７】 制御手段は、給電指示を受けると前記パ
   ルス発信器に目標値に対応つけられている基準パルス幅
   のパルス出力を指示して給電を開始し、出力の異常を判
   定してパルス幅を所定の狭いパルス幅に固定した後正常
   を判定すると、前記基準パルス幅のパルス出力を前記パ
   ルス発信器に指示してから、前記出力検出回路が検出し
   たレベルに対応してパルス発信器のパルス幅を可変する
   制御に復帰する、請求項１記載のスイッチング電源装
   置。
8. 【請求項８】 異常の判定に従って定める狭いパルス幅
   は、正常時のパルス幅可変制御のパルス幅範囲の下限値
   より更に狭い所定幅である、請求項１記載のスイッチン
   グ電源装置。
9. 【請求項９】 制御手段は、出力の異常を複数回検出し
   た後、前記スイッチング回路を断に保持する、請求項１
   記載のスイッチング電源装置。
10. 【請求項１０】 制御手段は、出力の異常を検出した回
    数を計数して保持し、該回数が設定値以上であるときに
    給電指示を受けても前記スイッチング回路の断を継続す
    る、請求項１記載のスイッチング電源装置。