(57)【要約】【課題】誤動作を未然に防止することができる集積回路、帯電用高圧ＡＣ電源装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】集積回路１００は、スイッチトキャパシタフィルタを用いて正弦波のＡＣ信号を生成するＡＣ信号生成部１０３と、スイッチトキャパシタフィルタのサンプリングクロックを生成するＳＣクロック生成部１０４と、ＡＣ信号を三角波と比較して、比較結果に応じたＰＷＭ信号を出力する比較器１０６と、ＰＷＭ信号に基づいてスイッチング動作を行い、ＰＷＭ信号を増幅して出力するスイッチング駆動部１０８と、ＳＣクロック生成部１０４を構成するＰＬＬ回路の異常を検知してスイッチング駆動部１０８の動作を停止させる異常検知部１１０と、を備える。【選択図】図４
2013143869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電用高圧ＡＣ電源装置に搭載される集積回路であって、
スイッチトキャパシタフィルタを用いて正弦波の第１信号を生成する正弦波生成回路と、
前記スイッチトキャパシタフィルタのサンプリングクロックを生成するＰＬＬ回路と、
前記第１信号を三角波と比較して、比較結果に応じたＰＷＭ信号である第２信号を出力する比較回路と、
前記第２信号に基づいてスイッチング動作を行い、前記第２信号を増幅して高圧トランスを駆動するための第３信号を出力するスイッチング増幅回路と、
前記ＰＬＬ回路の異常を検知して前記スイッチング増幅回路の動作を停止させる異常検知回路と、を備えることを特徴とする集積回路。
【請求項２】
前記異常検知回路は、前記ＰＬＬ回路のフィルタ端子の電圧を検出し、検出した電圧が基準電圧よりも低い場合に、前記スイッチング増幅回路の動作を停止させることを特徴とする請求項１に記載の集積回路。
【請求項３】
前記異常検知回路は、前記ＰＬＬ回路が出力するサンプリングクロックの周波数を検出し、検出した周波数が予め定めた所定の周波数以下の場合に、前記スイッチング増幅回路の動作を停止させることを特徴とする請求項１に記載の集積回路。
【請求項４】
前記異常検知回路は、前記正弦波生成回路が生成した前記第１信号の電圧を検出し、検出した電圧が前記三角波の振幅を超えている場合に、前記スイッチング増幅回路の動作を停止させることを特徴とする請求項１に記載の集積回路。
【請求項５】
前記正弦波生成回路は、前記高圧トランスの出力が整流された出力帰還信号に基づく帰還制御により、前記高圧トランスの出力が所望の振幅になるように前記第１信号を生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の集積回路。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の集積回路と、
前記集積回路から出力される前記第３信号を正弦波の第４信号に変換するローパスフィルタと、
前記第４信号により駆動される高圧トランスと、を備えることを特徴とする帯電用高圧ＡＣ電源装置。
【請求項７】
請求項６に記載の帯電用高圧ＡＣ電源装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路、帯電用高圧ＡＣ電源装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、帯電した感光ドラムに書込光を照射して潜像の形成を行う。感光ドラムの帯電プロセスの一例として、ＡＣ帯電が知られている。ＡＣ帯電で必要となる電圧は、例えば１〜３ｋＶｐ−ｐと高圧である。このような高圧ＡＣ電源は、通常、高圧トランスを用いた帯電用高圧ＡＣ電源装置により供給される。
【０００３】
特許文献１には、電子写真方式の画像形成装置に用いられる帯電用高圧ＡＣ電源装置の一例が開示されている。この帯電用高圧ＡＣ電源装置では、スイッチトキャパシタフィルタを用いて正弦波形状のＡＣ信号を生成し、このＡＣ信号と三角波とを入力する比較器によりＰＷＭ信号を生成する。スイッチトキャパシタフィルタのサンプリングクロックは、ＰＬＬ回路により生成する。そして、比較器により生成されたＰＷＭ信号をスイッチング増幅回路により増幅し、ＬＰＦによって正弦波に変換して高圧トランスの一次側に入力する。高圧トランスは、一次側から入力された入力信号の電圧を一次側と二次側の巻き線比に応じて増幅し、高圧ＡＣ電源として二次側から出力する。
【０００４】
この特許文献１に開示される帯電用高圧ＡＣ電源装置では、ＰＷＭ信号の生成や増幅に関わる回路を高集積化した集積回路を用いることによって、部品点数の削減、製品の安定性向上およびコスト削減を実現している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示される帯電用高圧ＡＣ電源装置は、スイッチトキャパシタフィルタのサンプリングクロックを生成するＰＬＬ回路の異常、例えば、ＰＬＬ回路のフィルタ端子（ループフィルタの接続端子）がグランドにショートするなどの異常により、スイッチング増幅回路が誤動作し、集積回路に不具合が発生するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、不具合の発生を未然に防止することができる集積回路、帯電用高圧ＡＣ電源装置および画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る集積回路は、帯電用高圧ＡＣ電源装置に搭載される集積回路であって、スイッチトキャパシタフィルタを用いて正弦波の第１信号を生成する正弦波生成回路と、前記スイッチトキャパシタフィルタのサンプリングクロックを生成するＰＬＬ回路と、前記第１信号を三角波と比較して、比較結果に応じたＰＷＭ信号である第２信号を出力する比較回路と、前記第２信号に基づいてスイッチング動作を行い、前記第２信号を増幅して高圧トランスを駆動するための第３信号を出力するスイッチング増幅回路と、前記ＰＬＬ回路の異常を検知して前記スイッチング増幅回路の動作を停止させる異常検知回路と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る帯電用高圧ＡＣ電源装置は、本発明に係る集積回路と、前記集積回路から出力される前記第３信号を正弦波の第４信号に変換するローパスフィルタと、前記第４信号により駆動される高圧トランスと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る帯電用高圧ＡＣ電源装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、異常検知回路がＰＬＬ回路の異常を検知してスイッチング増幅回路の動作を停止させるので、不具合の発生を未然に防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図２は、カラー画像形成装置の概略構成図である。
【図３】図３は、帯電用高圧ＡＣ電源装置の概要を説明する説明図である。
【図４】図４は、第１実施形態の帯電用高圧ＡＣ電源装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、第１実施形態の帯電用高圧ＡＣ電源装置における各部の出力波形の一例を示す波形図である。
【図６】図６は、ＡＣ信号生成部の構成例を示す回路図である。
【図７】図７は、スイッチング駆動部とＬＰＦおよび高圧トランスの具体例を説明する図である。
【図８】図８は、異常検知部の具体例を説明する図である。
【図９】図９は、スイッチング駆動部の回路構成と動作時の電流の流れを説明する図である。
【図１０】図１０は、スイッチング駆動部の回路構成と動作時の電流の流れを説明する図である。
【図１１】図１１は、正常動作時における比較器の入力およびスイッチング駆動部の出力と電流波形との関係を説明する波形図である。
【図１２】図１２は、ＳＣクロック生成部を構成するＰＬＬ回路のフィルタ端子がグランドにショートした場合の波形図である。
【図１３】図１３は、ＳＣクロック生成部を構成するＰＬＬ回路の異常を検知してスイッチング駆動部を停止させた場合の波形図である。
【図１４】図１４は、第２実施形態の帯電用高圧ＡＣ電源装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】図１５は、第３実施形態の帯電用高圧ＡＣ電源装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る集積回路、帯電用高圧ＡＣ電源装置および画像形成装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
＜画像形成装置＞
図１は、電子写真方式の画像形成装置の一構成例を説明する概略構成図である。この画像形成装置は、図１に示すように、帯電用高圧ＡＣ電源装置１、帯電ローラ２、感光体ドラム３、露光装置４、現像ローラ５、トナーカートリッジ６、転写ローラ７、クリーニングケース８、および定着装置９を備える。帯電ローラ２、露光装置４、現像ローラ５、転写ローラ７、およびクリーニングケース８は、感光体ドラム３の周囲に配置されている。帯電用高圧ＡＣ電源装置１は、帯電ローラ２に接続されている。トナーカートリッジ６は、現像ローラ５に接続されている。画像形成媒体である用紙Ｐは、感光体ドラム３と転写ローラ７との間を通るように搬送される。用紙Ｐの搬送経路の下流側に、定着装置９が配置されている。
【００１４】
帯電用高圧ＡＣ電源装置１は、帯電ローラ２に高圧ＡＣ電源を供給する。帯電ローラ２は、帯電用高圧ＡＣ電源装置１からの電源供給を受けて、図中矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム３を高圧に帯電する。
【００１５】
露光装置４は、帯電した感光体ドラム３の周面に、画像データに応じて変調された書込光Ｌを照射する。これにより、感光体ドラム３の周面に、画像データに応じた静電潜像が形成される。
【００１６】
トナーカートリッジ６は、現像ローラ５にトナーを供給する。現像ローラ５は、感光体ドラム３の周面に形成された静電潜像をトナーにより現像する。これにより、感光体ドラム３の周面に、画像データに応じたトナー像が形成される。
【００１７】
転写ローラ７は、図中矢印Ｂ方向に搬送されて当該転写ローラ７と感光体ドラム３との間を通過する用紙Ｐに対して、高電圧の作用により、感光体ドラム３の周面に形成されたトナー像を転写させる。定着装置９は、トナー像が転写された用紙Ｐに対して熱および圧力を加えることにより、用紙Ｐにトナー像を定着させる。また、クリーニングケース８は、用紙Ｐに転写されずに感光体ドラム３の周面に残存するトナーを回収する。
【００１８】
＜カラー画像形成装置＞
図２は、カラー画像形成装置の一構成例を説明する概略構成図である。この図２に示すカラー画像形成装置は、シアン，マゼンダ，イエロー，ブラックの各色に対応した４つの感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを直列に並べたタンデム型のカラー画像形成装置であり、感光体ドラム３ａ〜３ｄの周面に各々形成した各色のトナー像を中間転写ベルト１０に一次転写した後、用紙Ｐに二次転写する中間転写方式のカラー画像形成装置である。
【００１９】
感光体ドラム３ａ〜３ｄは、帯電用高圧ＡＣ電源装置１ａ〜１ｄから高圧ＡＣ電源が供給される帯電ローラ２ａ〜２ｄにより、それぞれ高圧に帯電される。図２においては図示を省略するが、感光体ドラム３ａ〜３ｄの周囲には、図１に示した画像形成装置と同様に、感光体ドラム３ａ〜３ｄの周面に静電潜像を形成するための露光装置や、静電潜像を現像してトナー像を形成するための現像ローラなどが配置されている。感光体ドラム３ａ〜３ｄの周面には、図１に示した画像形成装置と同様のプロセスにより、シアン，マゼンダ，イエロー，ブラックの各色のトナー像が形成される。
【００２０】
中間転写ベルト１０を挟んで感光体ドラム３ａ〜３ｄと対向する位置には、一次転写ローラ１１ａ〜１１ｄがそれぞれ配置されている。感光体ドラム３ａ〜３ｄの周面に各々形成された各色のトナー像は、これら一次転写ローラ１１ａ〜１１ｄに印加された高電圧の作用により、中間転写ベルト１０上に重ね合わされるように一次転写される。これにより、中間転写ベルト１０上にフルカラーのトナー像が形成される。
【００２１】
図中矢印Ｂ方向に搬送される用紙Ｐの搬送経路を挟んで中間転写ベルト１０の周面と対向する位置には、二次転写ローラ１２が配置されている。中間転写ベルト１０上に形成されたフルカラーのトナー像は、二次転写ローラ１２に印加された高電圧の作用により、該二次転写ローラ１２と中間転写ベルト１０との間を通過する用紙Ｐに二次転写される。用紙Ｐに二次転写されたフルカラーのトナー像は、定着装置９によって熱と圧力が加えられることにより、用紙Ｐに定着される。
【００２２】
＜帯電用高圧ＡＣ電源装置の概要＞
図３は、図１に示した画像形成装置や図２に示したカラー画像形成装置に用いられる帯電用高圧ＡＣ電源装置１（１ａ〜１ｄ）の概要を説明する説明図である。帯電用高圧ＡＣ電源装置１は、図３に示すように、ＤＣ電圧生成部２０と、ＡＣ電圧生成部３０とを備える。ＤＣ電圧生成部２０は、ＤＣ用トランス駆動部２１によりトランス２２を駆動して、感光体ドラム３に帯電させる目標となるＤＣ電圧を生成する。一方、ＡＣ電圧生成部３０は、ＡＣ用トランス駆動部３１によりトランス３２を駆動して、画像形成装置の印刷条件（印刷速度など）に応じた周波数のＡＣ電圧を生成する。そして、帯電用高圧ＡＣ電源装置１は、ＤＣ電圧生成部２０で生成したＤＣ電圧に、ＡＣ電圧生成部３０で生成したＡＣ電圧を重畳した出力を、高圧ＡＣ電源として帯電ローラ２に供給し、感光体ドラム３を帯電させる。
【００２３】
＜第１実施形態＞
図４は、第１実施形態の帯電用高圧ＡＣ電源装置１の構成を示すブロック図である。第１実施形態の帯電用高圧ＡＣ電源装置１は、図４に示すように、集積回路１００と、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）２００と、高圧トランス３００と、整流回路４００と、を備える。集積回路１００、ＬＰＦ２００、および整流回路４００は、図３に示したＤＣ用トランス駆動部２１およびＡＣ用トランス駆動部３１に相当する。また、高圧トランス３００は、図３に示したトランス２２およびトランス３２に相当する。
【００２４】
集積回路１００は、ＰＷＭフィルタ１０１、差分積分器１０２、ＡＣ信号生成部（正弦波生成回路）１０３、ＳＣクロック生成部（ＰＬＬ回路）１０４、三角波生成部１０５、比較器（比較回路）１０６、デッドタイム生成部１０７、スイッチング駆動部（スイッチング増幅回路）１０８、および異常検知部（異常検知回路）１１０を備える。
【００２５】
ＰＷＭフィルタ１０１は、上位装置から出力振幅設定用信号ＡＣ＿ＰＷＭを入力し、設定電圧を生成する。
【００２６】
差分積分器１０２は、ＰＷＭフィルタ１０１が生成した設定電圧と出力帰還信号との差分を積分する。出力帰還信号は、高圧トランス３００の出力を整流回路４００により整流することで得られる信号である。出力帰還信号の波形の一例を図５に示す。
【００２７】
ＡＣ信号生成部１０３は、差分積分器１０２から出力される積分値と、上位装置から供給される周波数設定クロックＡＣ＿ＣＬＫを入力し、積分値に従って振幅が制御され、周波数設定クロックＡＣ＿ＣＬＫに従って周波数が制御された正弦波であるＡＣ信号（第１信号）を生成する。つまり、ＡＣ信号生成部１０３は、出力帰還信号に基づく帰還制御により、高圧トランス３００の出力が所望の振幅になるようにＡＣ信号を生成している。ここで、ＡＣ信号生成部１０３は、正弦波を生成するためのローパスフィルタとしてスイッチトキャパシタフィルタを用いる。ＡＣ信号の波形の一例を図５に示す。
【００２８】
図６は、ＡＣ信号生成部１０３の構成例を示す回路図である。ＡＣ信号生成部１０３は、図６に示すスイッチトキャパシタフィルタを用いて、正弦波のＡＣ信号を生成する。スイッチトキャパシタフィルタは、スイッチｓ１とスイッチｓ２とを交互にオン、オフさせることで、ローパスフィルタとして動作する。スイッチｓ１およびスイッチｓ２に供給するサンプリングクロックは、ＳＣクロック生成部１０４から供給される。
【００２９】
ＳＣクロック生成部１０４は、周波数設定クロックＡＣ＿ＣＬＫを基準クロックとするＰＬＬ回路により構成される。ＳＣクロック生成部１０４は、周波数設定クロックＡＣ＿ＣＬＫに同期したスイッチトキャパシタフィルタのサンプリングクロック（ＳＣクロック）を生成して、ＡＣ信号生成部１０３に供給する。
【００３０】
三角波生成部１０５は、ＡＣ信号の比較対象となる三角波を生成する。三角波の波形の一例を図５に示す。
【００３１】
比較器１０６は、ＡＣ信号生成部１０３により生成された正弦波のＡＣ信号を、三角波生成部１０５により生成された三角波と比較して、比較結果に応じたＰＷＭ信号（第２信号）を生成する。比較器１０６は、一般的な差動コンパレータなどにより構成される。ＰＷＭ信号の波形の一例を図５に示す。
【００３２】
デッドタイム生成部１０７は、比較器１０６により生成されたＰＷＭ信号にデッドタイムを付加する。
【００３３】
スイッチング駆動部１０８は、ＰＷＭ信号に基づいてスイッチング動作を行い、ＰＷＭ信号を増幅して集積回路１００の外部に出力する。増幅されたＰＷＭ信号（第３信号）の波形の一例を図５に示す。
【００３４】
集積回路１００から出力された増幅されたＰＷＭ信号は、ＬＰＦ２００により正弦波（第４信号）に変換される。この正弦波により、高圧トランス３００が駆動される。高圧トランス３００は、正弦波の振幅を増幅し、周波数設定クロックＡＣ＿ＣＬＫに従った周波数を持つ高圧ＡＣ電源を出力する。ＬＰＦ２００が出力する正弦波の波形、および高圧トランス３００が出力する高圧ＡＣ電源の波形の一例を図５に示す。
【００３５】
図７は、スイッチング駆動部１０８とＬＰＦ２００および高圧トランス３００の具体例を説明する図である。スイッチング駆動部１０８は差動出力となっており、比較器１０６が出力するＰＷＭ信号をそのまま入力するスイッチング駆動部１０８ａと、比較器１０６が出力するＰＷＭ信号をインバータ１２０で反転した信号を入力するスイッチング駆動部１０８ｂとを組み合わせて構成される。スイッチング駆動部１０８（１０８ａ，１０８ｂ）の差動出力は、インダクタとキャパシタから構成されるＬＰＦ２００によって高周波成分が除去された後、高圧トランス３００で昇圧される。
【００３６】
高圧トランス３００では、巻き線比によって電圧が増幅される。このため、高圧トランス３００での増幅率を高めると巻き線の巻き数が増加し、結果的に部品が大きくなって、帯電用高圧ＡＣ電源装置１のボード面積が大きくなってしまう。そこで、本実施形態の帯電用高圧ＡＣ電源装置１では、高圧トランス３００を駆動するための信号を集積回路１００の内部でできるだけ高い電圧に増幅してから出力することによって、高圧トランス３００の大きさを抑えるようにしている。これにより、帯電用高圧ＡＣ電源装置１の小型化を実現することができる。
【００３７】
また、集積回路１００の内部では、高い電源電圧で動作するブロックが多くなるとそれだけ消費電力が高くなる。そこで、本実施形態の帯電用高圧ＡＣ電源装置１では、スイッチング駆動部１０８以外は低い電源電圧で動作させるようにしている。これにより、低消費電力化を実現することができる。
【００３８】
本実施形態の帯電用高圧ＡＣ電源装置１では、ＡＣ信号生成部１０３がスイッチトキャパシタフィルタを用いて正弦波のＡＣ信号を生成する。そして、スイッチトキャパシタフィルタのサンプリングクロック（ＳＣクロック）を、ＰＬＬ回路で構成されるＳＣクロック生成部１０４により生成している。ここで、例えば、ＰＬＬ回路のループフィルタの接続端子であるＦＩＬＴＥＲ（フィルタ）端子がグランドにショートするなど、何らかの異常によりＰＬＬ回路が動作停止した状態でスイッチング駆動部１０８の動作が継続されると、スイッチング駆動部１０８が誤動作して集積回路１００全体に不具合が発生する。
【００３９】
そこで、本実施形態の帯電用高圧ＡＣ電源装置１では、集積回路１００に、ＰＬＬ回路の異常を検知してスイッチング駆動部１０８の動作を停止させる異常検知部１１０を設けている。異常検知部１１０は、例えば、ＰＬＬ回路のＦＩＬＴＥＲ端子の電圧を検出し、検出した電圧が基準電圧よりも低い場合（０Ｖに近い場合）に、ＳＬＰ（スリープ）信号をスイッチング駆動部１０８に出力し、スイッチング駆動部１０８の動作を停止させる。これにより、ＳＣクロック生成部１０４のＰＬＬ回路が何らかの異常により動作停止した場合でも、スイッチング駆動部１０８が誤動作することを防止して、集積回路１００の不具合を未然に防止することができる。
【００４０】
図８は、異常検知部１１０の具体例を説明する図である。異常検知部１１０は、例えば図８に示すように、ＰＬＬ回路のフィルタ端子の電圧（ＦＩＬＴＥＲ電圧）を基準電圧と比較し、ＦＩＬＴＥＲ電圧が基準電圧よりも低い場合にＳＬＰ信号を出力する比較器により構成することができる。基準電圧は、集積回路１００の内部で抵抗分圧やハンドギャップリファレンス回路により生成してもよいし、集積回路１００の外部から入力してもよい。
【００４１】
この構成例では、異常検知部１１０がＰＬＬ回路のＦＩＬＴＥＲ電圧を直接検知して、ＦＩＬＴＥＲ電圧が０Ｖに近い場合にスイッチング駆動部１０８に対してＳＬＰ信号を出力し、スイッチング駆動部１０８の動作を停止させることができる。したがって、例えばＰＬＬ回路のフィルタ端子がグランドにショートしている場合など、ＰＬＬ回路に異常が生じている場合に、スイッチング駆動部１０８が誤動作することを防止して、集積回路１００の不具合を未然に防止することができる。
【００４２】
なお、ＰＬＬ回路のＦＩＬＴＥＲ電圧が０Ｖになっていなくても、０Ｖに近い低い電圧となっている場合には、ＡＣ信号生成部１０３に供給されるＳＣクロックが遅くなってＡＣ信号生成部１０３が誤動作し、スイッチング駆動部１０８の誤動作に繋がる虞がある。したがって、異常検知部１１０は、ＰＬＬ回路のＦＩＬＴＥＲ電圧がある程度上昇して基準電圧を超えるまでは、スイッチング駆動部１０８の動作を停止させておくことが望ましい。
【００４３】
ここで、ＳＣクロック生成部１０４を構成するＰＬＬ回路のフィルタ端子がグランドにショートした場合に集積回路１００全体に不具合が発生するメカニズムについて説明する。
【００４４】
ＰＬＬ回路のフィルタ端子がグランドにショートしてＰＬＬ回路が停止すると、図６に示したＡＣ信号生成部１０３を構成するスイッチトキャパシタフィルタは、スイッチｓ１がオンでスイッチｓ２がオフ、あるいはスイッチｓ１がオフでスイッチｓ２がオンのいずれかの状態にスイッチが固定され、Ｖｏｕｔ端子がＨｉ−Ｚ（ハイインピーダンス）状態となる。Ｖｏｕｔ端子がＨｉ−Ｚ状態になると、電源またはグランドからのリーク電流によってＶｏｕｔ端子の電圧は電源電圧またはグランドレベルになる。その状態では、ＡＣ信号生成部１０３が生成するＡＣ信号が三角波の振幅を超えてしまって、比較器１０６の出力がＨｉ固定、またはＬｏｗ固定になる。
【００４５】
比較器１０６の出力がＨｉ固定、またはＬｏｗ固定になると、スイッチング駆動部１０８でスイッチング動作が行われないため、一方のスイッチング駆動部１０８ａの出力はＨｉまたはＬｏｗ固定、他方のスイッチング駆動部１０８ｂの出力は逆にＬｏｗまたはＨｉ固定となる。その場合、スイッチング駆動部１０８ａからスイッチング駆動部１０８ｂに対して、またはスイッチング駆動部１０８ｂからスイッチング駆動部１０８ａに対して大きな電流が流れつづけることになる。その結果、集積回路１００の発熱が大きくなって、集積回路１００に不具合が発生する。
【００４６】
なお、以上の説明では、ＰＬＬ回路の異常としてフィルタ端子がグランドにショートした場合を例示したが、そのほかにも、例えば、部品の半田付け不良や部品自体の不良などに起因する異常も考えられる。これらフィルタ端子のグランドショート以外の要因によるＰＬＬ回路の異常が発生した場合にも、スイッチング駆動部１０８が動作を継続すると、発熱量が大きくなって集積回路１００の不具合に繋がる虞がある。異常検知部１１０は、フィルタ端子のグランドショート以外の要因によるＰＬＬ回路の異常が発生した場合にも、その異常を検知してスイッチング駆動部１０８にＳＬＰ信号を供給することで、スイッチング駆動部１０８の動作を停止させて集積回路１００全体の不具合発生を未然に防止することができる。
【００４７】
図９および図１０は、スイッチング駆動部１０８の回路構成と動作時の電流の流れを説明する図である。図９は、電流がスイッチング駆動部１０８ａからスイッチング駆動部１０８ｂに向かって流れている状態を示し、図１０は、電流がスイッチング駆動部１０８ｂからスイッチング駆動部１０８ａに流れている状態を示している。
【００４８】
２つのスイッチング駆動部１０８ａ，１０８ｂには、図７に示したように互いに反転した信号が入力されるので、スイッチング駆動部１０８ａ，１０８ｂの一方の入力がＨｉであれば他方の入力はＬｏｗとなる。そして、２つのスイッチング駆動部１０８ａ，１０８ｂのうち、入力がＨｉとなっているスイッチング駆動部はＰｃｈトランジスタがオフ、Ｎｃｈトランジスタがオンとなり、入力がＬｏｗとなっているスイッチング駆動部はＰｃｈトランジスタがオン、Ｎｃｈトランジスタがオフとなる。スイッチング駆動部１０８が正常に動作している場合、図９の状態と図１０の状態とがスイッチング周波数に応じて交互に切り替えられる。
【００４９】
図１１は、正常動作時における比較器１０６の入力およびスイッチング駆動部１０８の出力と電流波形との関係を説明する波形図である。図１１の上段の波形は、比較器１０６に入力されるＡＣ信号および三角波の波形を示している。図１１の中段の波形は、スイッチング駆動部１０８の出力電圧波形（増幅したＰＷＭ信号の波形）を示している。図１１の下段の波形は、スイッチング駆動部１０８に流れる電流波形（破線矢印は０Ａレベル）を示している。正常動作時では、スイッチング駆動部１０８に流れる電流が極端に大きくなることはない。
【００５０】
図１２は、ＳＣクロック生成部１０４を構成するＰＬＬ回路のフィルタ端子がグランドにショートした場合の波形図である。図１２は、図中の（１）のタイミングでＰＬＬ回路のフィルタ端子がグランドにショートして、ＰＬＬ回路の動作が停止した場合の例を示している。ＰＬＬ回路のフィルタ端子がグランドにショートしたため、（１）のタイミング以降は、ＦＩＬＴＥＲ電圧が０Ｖになっている。
【００５１】
（１）のタイミングでＰＬＬ回路の動作が停止すると、（１）のタイミング以降は、ＳＣクロック生成部１０４からＡＣ信号生成部１０３に対するＳＣクロックの供給が停止する。このため、ＡＣ信号生成部１０３を構成するスイッチトキャパシタフィルタの出力がＨｉ−Ｚ状態になり、リーク電流によって、比較器１０６に入力されるＡＣ信号のレベルが電源（またはグランド）レベルまで時間をかけて上昇する。
【００５２】
比較器１０６に入力されるＡＣ信号のレベルが上昇する過程で、図中の（２）のタイミングで、ＡＣ信号のレベルが、三角波生成部１０５が生成する三角波の振幅（三角波生成部１０５の出力範囲）を超える。このため、（２）のタイミング以降は、比較器１０６が常にＨｉを出力し、スイッチング駆動部１０８が図９に示した状態のままとなる。その結果、スイッチング駆動部１０８に流れる電流が上がり続け、スイッチング駆動部１０８が発熱することによって集積回路１００全体に不具合が発生する。
【００５３】
なお、（２）のタイミングからある時間が経過するとスイッチング駆動部１０８に流れる電流が飽和するが、これは、スイッチング駆動部１０８のトランジスタのオン抵抗と電源電圧によって電流の最大値が決められるからである。スイッチング駆動部１０８に流れる電流は、通常動作時では、スイッチングごとに上がり下がりして最大でも１Ａ程度である。これに対して、飽和する電流値は通常動作時の１０倍程度と非常に高い値であり、ＰＬＬ回路のフィルタ端子がグランドにショートすると、この高い電流がスイッチング駆動部１０８に流れ続けるために、スイッチング駆動部１０８の発熱量が大きくなり、集積回路１００全体の不具合に繋がる。
【００５４】
図１３は、ＳＣクロック生成部１０４を構成するＰＬＬ回路の異常を検知してスイッチング駆動部１０８を停止させた場合の波形図である。図１３は、図１２と同様に、図中の（１）のタイミングでＰＬＬ回路のフィルタ端子がグランドにショートして、ＰＬＬ回路の動作が停止した場合の例を示している。
【００５５】
（１）のタイミング以降は、ＳＣクロック生成部１０４からのＳＣクロックの供給が停止するため、図１２の例と同様に、比較器１０６に入力されるＡＣ信号のレベルが上昇して、図中の（２）のタイミングで、ＡＣ信号のレベルが三角波の振幅（三角波生成部１０５の出力範囲）を超える。
【００５６】
ただし、図１３の例では、（１）のタイミングでＦＩＬＴＥＲ電圧が０Ｖになると、異常検知部１１０がスイッチング駆動部１０８に対してＳＬＰ信号を供給し、スイッチング駆動部１０８の動作が停止（スリープ）する。このため、（２）のタイミング以降で比較器１０６が常にＨｉを出力しても、スイッチング駆動部１０８に電流は流れず、スイッチング駆動部１０８が発熱することはない。その結果、集積回路１００全体の不具合の発生が防止される。
【００５７】
また、帯電用高圧ＡＣ電源装置１のスタートアップ時に、ＳＣクロック生成部１０４を構成するＰＬＬ回路がロックするまでの間は、ＦＩＬＴＥＲ電圧が基準電圧よりも低い値となり、異常検知部１１０からスイッチング駆動部１０８に対してＳＬＰ信号が供給されるため、スイッチング駆動部１０８は動作しない。このように、スタートアップ時のＳＣクロックが安定するまでの間はスイッチング駆動部１０８を停止させておくことができるので、スタートアップ時のスイッチング駆動部１０８の誤動作を防止することもできる。
【００５８】
以上、具体的な例を挙げながら詳細に説明したように、本実施形態の帯電用高圧ＡＣ電源装置１によれば、ＳＣクロック生成部１０４を構成するＰＬＬ回路のフィルタ端子がグランドにショートするなどの異常が生じた場合に、異常検知部１１０がこのＰＬＬ回路の異常を検知してスイッチング駆動部１０８の動作を停止させるようにしているので、スイッチング駆動部１０８の誤動作によって集積回路１００全体に不具合が発生することを未然に防止することができる。
【００５９】
また、異常検知部１１０は、ＰＬＬ回路のフィルタ端子の電圧（ＦＩＬＴＥＲ電圧）を直接検知して、ＦＩＬＴＥＲ電圧が基準電圧よりも低い場合にＳＬＰ信号を出力し、スイッチング駆動部１０８の動作を停止させるようにしているので、ＰＬＬ回路のフィルタ端子がグランドにショートしている異常を確実に検知することができる。
【００６０】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、ＰＬＬ回路の異常を検知する異常検知部の構成が第１実施形態と異なる。第２実施形態の他の構成は第１実施形態と同様であるため、以下、第１実施形態と同様の構成については図中同一の符号を付して重複した説明を省略し、本実施形態に特徴的な異常検知部についてのみ説明する。
【００６１】
図１４は、第２実施形態の帯電用高圧ＡＣ電源装置１Ａの構成を示すブロック図である。第２実施形形態の帯電用高圧ＡＣ電源装置１Ａは、第１実施形態の集積回路１００に代えて集積回路１００Ａを備える。集積回路１００Ａは、第１実施形態の異常検知部１１０に代えて異常検知部１１０Ａを備える。
【００６２】
異常検知部１１０Ａは、ＳＣクロック生成部１０４を構成するＰＬＬ回路からＳＣクロックを入力し、ＳＣクロックの周波数を検出する。そして、異常検知部１１０Ａは、ＳＣクロックの周波数を予め定めた所定周波数と比較し、ＳＣクロックの周波数が所定周波数以下の場合に、スイッチング駆動部１０８に対してＳＬＰ信号を供給し、スイッチング駆動部１０８の動作を停止（スリープ）させる。
【００６３】
以上のように、本実施形態の帯電用高圧ＡＣ電源装置１Ａによれば、第１実施形態と同様に、ＳＣクロック生成部１０４を構成するＰＬＬ回路に異常が発生した場合に、この異常を異常検知部１１０Ａが検知してスイッチング駆動部１０８の動作を停止させるので、スイッチング駆動部１０８の誤動作によって集積回路１００Ａ全体に不具合が発生することを未然に防止することができる。
【００６４】
また、異常検知部１１０Ａは、ＰＬＬ回路が出力するＳＣクロックの周波数を検出して、ＳＣクロックの周波数が所定周波数以下の場合にＳＬＰ信号を出力し、スイッチング駆動部１０８の動作を停止させるようにしているので、ＡＣ信号生成部１０３の誤動作の要因となるＳＣクロックの異常を確実に検知することができる。
【００６５】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態は、ＰＬＬ回路の異常を検知する異常検知部の構成が第１実施形態および第２実施形態と異なる。第３実施形態の他の構成は第１実施形態および第２実施形態と同様であるため、以下、第１実施形態および第２実施形態と同様の構成については図中同一の符号を付して重複した説明を省略し、本実施形態に特徴的な異常検知部についてのみ説明する。
【００６６】
図１５は、第３実施形態の帯電用高圧ＡＣ電源装置１Ｂの構成を示すブロック図である。第３実施形形態の帯電用高圧ＡＣ電源装置１Ｂは、第１実施形態の集積回路１００に代えて集積回路１００Ｂを備える。集積回路１００Ｂは、第１実施形態の異常検知部１１０に代えて異常検知部１１０Ｂを備える。
【００６７】
異常検知部１１０Ｂは、ＡＣ信号生成部１０３から出力されるＡＣ信号を入力し、ＡＣ信号の電圧を検出する。そして、異常検知部１１０Ｂは、ＡＣ信号の電圧が、三角波生成部１０５が生成する三角波の振幅（三角波生成部１０５の出力範囲）を超えている場合に、スイッチング駆動部１０８に対してＳＬＰ信号を供給し、スイッチング駆動部１０８の動作を停止（スリープ）させる。
【００６８】
以上のように、本実施形態の帯電用高圧ＡＣ電源装置１Ｂによれば、第１実施形態や第２実施形態と同様に、ＳＣクロック生成部１０４を構成するＰＬＬ回路に異常が発生した場合に、この異常を異常検知部１１０Ｂが検知してスイッチング駆動部１０８の動作を停止させるので、スイッチング駆動部１０８の誤動作によって集積回路１００Ｂ全体に不具合が発生することを未然に防止することができる。
【００６９】
また、異常検知部１１０Ｂは、ＡＣ信号生成部１０３が出力するＡＣ信号の電圧を検出して、ＡＣ信号の電圧が三角波の振幅を超えている場合にＳＬＰ信号を出力し、スイッチング駆動部１０８の動作を停止させるようにしているので、スイッチング駆動部１０８の誤動作の要因となるＡＣ信号の異常を確実に検知することができる。
【００７０】
以上、本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上述した実施形態に係る画像形成装置、帯電用高圧ＡＣ電源装置、および集積回路の具体的な構成や動作はあくまで一例であり、用途や目的に応じて様々な変形が可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１，１Ａ，１Ｂ  帯電用高圧ＡＣ電源装置
１００，１００Ａ，１００Ｂ  集積回路
１０３  ＡＣ信号生成部
１０６  比較器
１０８  スイッチング駆動部
１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ  異常検知部
２００  ＬＰＦ
３００  高圧トランス
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７２】
【特許文献１】特開２０１０−１２４６７７号公報（第１０−１１頁、図１８、図１９）
【図１】
2013143869.tif 000003
【図２】
2013143869.tif 000004
【図３】
2013143869.tif 000005
【図４】
2013143869.tif 000006
【図５】
2013143869.tif 000007
【図６】
2013143869.tif 000008
【図７】
2013143869.tif 000009
【図８】
2013143869.tif 000010
【図９】
2013143869.tif 000011
【図１０】
2013143869.tif 000012
【図１１】
2013143869.tif 000013
【図１２】
2013143869.tif 000014
【図１３】
2013143869.tif 000015
【図１４】
2013143869.tif 000016
【図１５】
2013143869.tif 000017