JPS634318B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、閃光放電灯、スポツト溶接機、着磁
機などのように、極めて短かい時間内に直流の大
電流が必要とされるような場合の電源として、複
数個のコンデンサを直列接続してなるコンデンサ
群に充電蓄積された蓄積電荷を負荷に供給するよ
うにした直流電源装置に関するものである。

従来、この種の直流電源装置は基本的には第１
図に示すように構成されている。まず、スイツチ
１が開放状態のときに整流回路２からの出力電流
が抵抗３を介してコンデンサ４，５，６，７の直
列接続回路よりなるコンデンサ群８の充電電流と
して流れ、各コンデンサ４，５，６，７を充電す
るとともに各コンデンサ４，５，６，７に個別に
並列接続された抵抗９，１０，１１，１２にも流
れる。そして、スイツチ１を閉じると、コンデン
サ群８に蓄積されていた電荷がスイツチ１と負荷
１３とを通して放電し負荷１３に直流電流が供給
されるが、同時に抵抗９，１０，１１，１２にも
各コンデンサ４，５，６，７の蓄積電荷による放
電電流が流れる。

そして、この第１図に示すように各コンデンサ
４，５，６，７に個別に抵抗９，１０，１１，１
２を並列接続することによる無駄な電力消費をな
くす手段やコンデンサ４，５，６，７への逆極性
の充電をなくす手段を講ずるようにしたものも提
案されている。いずれにしても、直流用コンデン
サの直列接続を可能としているものである。

しかしながら、コンデンサの経時劣化等により
リーク電流が増加すると、同じ充電電流を流して
も、その損失のために、その端子電圧は低くな
る。この場合、充電は所定の電圧になるまで行な
われるので、直列接続されたコンデンサのうちリ
ーク電圧が増加しないものに過電圧がかかるよう
になる。このように過電圧がかかると、絶縁破壊
を生じたり損失が増加して発熱したりし、コンデ
ンサケースの破壊や防爆弁の作動にいたる。その
結果、コンデンサ群の一つのコンデンサの劣化を
きつかけにして直列接続された多数のコンデンサ
が破壊し、その充填物の噴出で装置が汚れ、修復
が困難になることもある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもの
で、コンデンサ群を構成するコンデンサが劣化し
てリーク電流が増加するような場合、これに伴う
弊害を未然に防止することができる直流電源装置
を得ることを目的とするものである。

本発明は、コンデンサ群を構成する直列接続さ
れたコンデンサに個別にダイオードを所定の極性
で並列接続し、このダイオードに流れる順方向電
流を検出手段によつて検出し、この検出出力に基
づき充電禁止手段により充電を禁止させてコンデ
ンサケースの破壊等の弊害を未然に防止すること
ができるように構成したものである。

本発明の第一の実施例を第２図ないし第４図に
基づいて説明する。本実施例は、複写機のフラツ
シユ定着器の閃光放電灯用の直流電源として用い
たものであり、まず電力供給源１４が設けられて
いる。この電力供給源１４は交流電源１５、ソリ
ツドステートリレー１６、リーケツジトランス１
７および全波整流回路１８により構成されてい
る。ここで、前記ソリツドステートリレー１６は
それへの制御入力がＬレベルのときに導通状態と
なつて交流電源１５とリーケツジトランス１７と
を接続状態とし、制御入力がＨレベルのときに不
導通状態となつて交流電源１５とリーケツジトラ
ンス１７とを遮断するものである。そして、前記
全波整流回路１８の直流出力端子間にはコンデン
サ群１９が接続されている。このコンデンサ群１
９はコンデンサ１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ
を直列接続してなるものである。また、このコン
デンサ群１９の端子電圧が放電電極傾に加えられ
る閃光放電灯２０が設けられている。この閃光放
電灯２０はそのトリガ電極２１に対してトリガパ
ルス発生器（図示せず）からトリガパルスStが供
給されたときに前記コンデンサ群１９の蓄積電荷
を放電して発光するものである。

さらに、前記ソリツドステートリレー１６を制
御する充電制御手段・再充電制御手段２２が設け
られている。すなわち、コンデンサ群１９に並列
に接続されてその接続中点にコンデンサ群１９の
端子電圧を分圧した比較電圧として生ずる抵抗２
３，２４が設けられている。そして、この抵抗２
３，２４による比較電圧が抵抗２５を介して反転
入力端子に入力される差動増幅器２６が設けられ
ている。この差動増幅器２６の非反転入力端子は
抵抗２７を介して抵抗２８，２９および電源Vcc
による基準電圧発生回路における抵抗２８と抵抗
２９との接続中点に接続されている。ここで、こ
の差動増幅器２６は比較電圧が基準電圧より高く
なると出力信号Seを生ぜず、基準電圧より低い
と出力信号Seを出力するものである。そして、
それぞれ２個のNANDゲートにより構成された
フリツプフロツプ３０，３１が設けられている。
すなわち、差動増幅器２６からの出力信号Seが
Ｌレベルのときフリツプフロツプ３０がセツトさ
れてその出力信号SfがＬレベルとなり、このＬレ
ベルの出力信号Sfによりフリツプフロツプ３１が
リセツトされてその出力信号SgがＨレベルとな
るものである。この出力信号Sgは制御入力とし
てソリツドステートリレー１６に入力されてい
る。

しかして、前記各コンデンサ１９ａ，１９ｂ，
１９ｃ，１９ｄには個別にダイオード３２ａ，３
２ｂ，３２ｃ，３２ｄが並列に接続されている。
ここで、これらのダイオード３２ａ，３２ｂ，３
２ｃ，３２ｄの接続極性はコンデンサ群１９に対
する充電電流に対して不導通状態を示すようにさ
れている。そして、各ダイオード３２ａ，３２
ｂ，３２ｃ，３２ｄに直列に発光ダイオード３３
ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄが接続され、これら
の発光ダイオード３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３
ｄにはそれぞれ抵抗３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３
４ｄが並列に接続されている。また、各発光ダイ
オード３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの発光に
より動作して前記ダイオード３２ａ，３２ｂ，３
２ｃ，３２ｄの電流を検出するフオトトランジス
タ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄが設けられて
いる。このフオトトランジスタ３５ａ，３５ｂ，
３５ｃ，３５ｄは発光ダイオード３３ａ，３３
ｂ，３３ｃ，３３ｄとともに検出手段を構成する
もので、各エミツタは共通にOV端子に接続さ
れ、各コレクタは共通に出力端子３６に接続され
ている。

そして、この出力端子３６からの検出出力は充
電禁止手段３７に入力されている。すなわち、検
出出力を入力とする記憶素子３８と、この記憶素
子３８の出力により制御されるドライバー３９
と、このドライバー３９により駆動されるリレー
４０と、こののリレー４０により開閉されて交流
電源１５を遮断するリレー接点４１とよりなる。

このような構成において、閃光放電灯２０が繰
返して６回発光されるように、コンデンサ群１９
に対する充電動作とコンデンサ群１９からの放電
動作とが制御される場合について、第４図を参照
しつつ説明する。

まず、複写機のシーケンスコントローラから出
力される充電セツト信号SaがＬレベルになると、
フリツプフロツプ３１がセツトされてその出力信
号SgがＬレベルとなつてソリツドステートリレ
ー１６を導通状態とする。これにより、交流電源
１５とリーケツジトランス１７とが接続状態とな
り、全波整流回路１８からの出力電流によつてコ
ンデンサ群１９が充電されていく。そして、コン
デンサ群１９の端子電圧が所定の第１電圧に達す
ると、差動増幅器２６の出力信号SeがＬレベル
となつてフリツプフロツプ３０をセツトする。よ
つて、その出力信号SfがＬレベルとなつてフリツ
プフロツプ３１をリセツトし、出力信号SgがＨ
レベルとなるのでソリツドステートリレー１６が
不導通状態となりコンデンサ群１９に対する充電
動作が停止される。このことは、充電動作によつ
てコンデンサ群１９の端子電圧が常に所定の電圧
値となされるということを意味しているから、充
電動作が停止された後にコンデンサ群１９の放電
電流によつて発光動作を行なう閃光放電灯２０の
発光光量は安定化された状態となる。具体的に、
この充電動作時におけるコンデンサ群１９の端子
電圧Vcの変化は、第４図ｄに示すように、充電
曲線に沿つて上昇して行き、第１電圧に達したと
きの充電動作の停止によつて電圧値の上昇が停止
するという変化態様のものとなる。

そして、トリガパルスStがトリガ電極２１に印
加されると、閃光放電灯２０は放電状態となつて
コンデンサ群１９の蓄積電荷を放電して、コンマ
数ミリ秒ないし数ミリ秒の期間にわたつて発光す
る。ここで、たとえば閃光放電灯２０の発光出力
を光電変換素子によつて電気信号に変換して作ら
れたり、あるいは放電電流の検出によつて得られ
たり、もしくは放電電流によつて生ずる磁界を検
出して得られたりする発光信号Scが設定されて
おり（もつとも、発光動作がトリガパルスStの印
加で生ずることからトリガパルスStで代用しても
よい）、その反転発光信号がフリツプフロツプ
３０のリセツト端子に入力されている。そこで、
前述したように閃光放電灯２０が発光して発光信
号Scが生ずると、その反転発光信号によつて
フリツプフロツプ３０がリセツトされてその出力
信号SfがＨレベルに変化される。

このように、フリツプフロツプ３０は反転発光
信号によつてリセツトされるまではＬレベル
の状態を保持しているので、このＬレベル期間中
に充電セツト信号Saが入力されたとしても、こ
の充電セツト信号Saによつてコンデンサ群１９
に対する充電動作が再開されることはない。した
がつて、コンデンサ群１９に対する充電動作によ
つてコンデンサ群１９が一度充電されて所定の第
１電圧に達した後は、コンデンサ群１９が放電さ
れたことを示す反転発光信号によつてフリツ
プフロツプ３０がリセツトされてその出力信号Sf
がＨレベルとなるまでは、コンデンサ群１９に対
する再充電動作が阻止されることとなる。

このように、コンデンサ群１９の端子電圧が所
定の第１電圧に達するまでコンデンサ群１９が一
度充電された後に、コンデンサ群１９の蓄積電荷
が負荷に放電されてその端子電圧が第１電圧より
低い所定の第２電圧以下となるまではコンデンサ
群１９に対する再度の充電が阻止されているか
ら、コンデンサ群１９におけるコンデンサ１９
ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄの各端子電圧はそれ
ぞれの静電容量値に反比例した電圧値となる。す
なわち、コンデンサ群１９に対する動作におい
て、全波整流回路１８の出力電流を充電電流とし
て充電される直列接続されている各コンデンサ１
９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄには同一の電流値
の充電電流が流れるから、各コンデンサ１９ａ，
１９ｂ，１９ｃ，１９ｄにそれぞれ蓄積される電
荷量（充電電流の時間積分値）は各コンデンサ１
９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄについてすべて等
しくなる。よつて、各コンデンサ１９ａ，１９
ｂ，１９ｃ，１９ｄにおける端子電圧はそれぞれ
の静電容量値に反比例した電圧値となされ、この
結果、各コンデンサ１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１
９ｄの静電容量値のばらつきを所定範囲内に納め
ておけば、各コンデンサ１９ａ，１９ｂ，１９
ｃ，１９ｄの端子電圧のばらつきも所定の範囲内
におさえることができる。

なお、信号Srはフリツプフロツプ３０，３１
の初期状態を決めたり、あるいは装置が異常な動
作状態となつたときに装置を初期状態に復帰させ
たりするためのリセツト信号である。また、第４
図において期間はフラツシユ定着器の動作期間
であるが、期間、はフラツシユ定着器の機能
していない期間であつて、この期間、はリセ
ツト信号Srが印加されたとき、あるいはフラツ
シユ定着器の動作期間の終了によつて生ずる。

ところで、前述したように各コンデンサ１９
ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄに蓄えられる電荷は
すべて等しい。そして、所定電圧まで充電して、
充電停止後に閃光放電灯２０を発光させる場合に
も放電電流は各コンデンサ１９ａ，１９ｂ，１９
ｃ，１９ｄに共通に流れるので、各コンデンサ１
９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄの電荷は等量ずつ
減少し、閃光放電灯２０の電圧がその放電停止電
圧になると放電が停止する。このときのコンデン
サ１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄの電荷もそれ
ぞれ等しい。このようなコンデンサ１９ａ，１９
ｂ，１９ｃ，１９ｄの使い方では、それぞれに並
列に接続されているダイオード３２ａ，３２ｂ，
３２ｃ，３２ｄおよび発光ダイオード３３ａ，３
３ｂ，３３ｃ，３３ｄには順方向の電流は流れな
い。したがつて、発光ダイオード３３ａ，３３
ｂ，３３ｃ，３３ｄはいずれも発光せず、フオト
トランジスタ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄが
導通しないので出力端子３６が常にＬレベルとな
つており、充電禁止手段３７は動作しない。

ところが、コンデンサ１９ａ，１９ｂ，１９
ｃ，１９ｄのいずれかのリーク電流が増加する
と、充電開始から発光までの時間内でリーク電流
として失なうエネルギーが増加する。したがつ
て、発光開始時においてリーク電流の大きなコン
デンサに蓄えられている電荷は少ない。そして、
閃光放電灯２０の発光時にコンデンサ１９ａ，１
９ｂ，１９ｃ，１９ｄの放電電流は共通の電流と
して流れるので、各コンデンサ１９ａ，１９ｂ，
１９ｃ，１９ｄの電荷は等量ずつ減少し、コンデ
ンサ１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄのうち一番
少ない電荷を有していたものが一番早くその電荷
が零（よつて、その端子電圧も零）となる。この
とき、コンデンサ１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９
ｄのうち他のものはまだ電荷が残つているので、
放電を継続しこの電流が先に電荷を失なつたコン
デンサを逆極性に充電する電流となるが、各コン
デンサ１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄにはそれ
ぞれ並列にダイオード３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，
３２ｄが接続されていることから他のコンデンサ
からの放電電流が側路されて、コンデンサが逆極
性に充電されることはない。このようにして、い
ずれかのダイオード３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３
２ｄに電流が流れると、それに対応する発光ダイ
オード３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄにも電流
が流れて発光する。そして、発光した発光ダイオ
ード３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄに対応する
フオトトランジスタ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３
５ｄが導通して出力端子３６がＬレベルとなる。
この出力端子３６からのＬレベルの検出出力が記
憶素子３８に入力され、その記憶結果によりドラ
イバー３９、リレー４０を介してリレー接点４１
を開放し、交流電源１５の入力を遮断する。この
ように、いずれかのコンデンサ１９ａ，１９ｂ，
１９ｃ，１９ｄのリーク電流をそれに並列なダイ
オード３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄを流れる
電流として検出し、交流電源１５の入力を遮断し
てコンデンサ群１９に対する充電動作を禁止して
いるので、劣化したコンデンサに起因して絶縁破
壊やコンデンサケースの破壊、防爆弁の作動にい
たることはない。したがつて、コンデンサの破壊
で充填物が噴出して装置が汚れる等の事態を生ず
る前にコンデンサの交換等の措置を採ることがで
きる。

つづいて、本発明の第二の実施例を第５図に基
いて説明する。前記実施例で示した部分と同一部
分は同一符号を用い説明も省略する。本実施例は
バツテリー４２を電力供給源として用いたもので
あり、充電制御手段・再充電制御手段２２により
制御されるスイツチ４３、抵抗４４を介してコン
デンサ群１９が接続されている。また、発光ダイ
オード３３ａ，３３ｂ，３３ｃに対して１つのフ
オトトランジスタ３５のみ設けられ、ライトガイ
ド４５により光学的に接続されている。なお、図
中充電制御手段・再充電制御手段２２は省略して
ある。

このように、バツテリー４２を用いた場合でも
前記実施例と同様に動作制御することができるも
のである。

ところで、これらの実施例では出力端子３６の
検出出力により交流電源１５やバツテリー４２の
入力を遮断させているが、検出出力に基づき異常
発生を表示させたり、コンデンサの劣化を予告す
る信号としてシステムダウンのないメンテナンス
を可能とすることもできる。また、ダイオード３
２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄに流れる電流の検
出手段としては、実施例で示す他、カレントトラ
ンスで電流が流れ始めるときの変化をとり出す方
法、警報ヒユーズにより検出する方法、ホール素
子や磁気抵抗素子などにより電流で発生する磁界
を検出する方法等種々の手段を採りうる。いずれ
にしても、検出部のポテンシヤルがそれぞれ異な
るので絶縁型の検出手段の方が好ましい。さら
に、各発光ダイオード３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，
３３ｄの発光結果を論理和として出力端子３６に
出力させているが、個別に出力させて記憶素子３
８に導き、いずれのコンデンサ１９ａ，１９ｂ，
１９ｃ，１９ｄのリーク電流が増加したかを示さ
せ、その後の処置を容易に行なえるようにしても
よい。

また、充電制御手段・再充電制御手段２２とし
てフリツプフロツプ３０，３１を含んだ回路構成
を備えることにより再充電阻止機能を持たせてい
るが、コンデンサ群１９に対する充電動作が終了
した時点とコンデンサ群１９から閃光放電灯２０
への放電間始の時点との時間間隔が短くて、その
間における各種の要因による蓄積電荷の放電に伴
うコンデンサ群１９の端子電圧の低下が少ない場
合には、充電セツト信号SaとトリガパルスStと
の間におけるコンデンサ群１９に対する再充電阻
止の作用を、たとえば差動増幅器２６の検出レベ
ルのヒステリシス特性を用いて行なわせることも
できる。

さらに、コンデンサ群１９を構成するコンデン
サ１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ……の個数は
任意であることは勿論のこと、コンデンサ群１９
を構成する各コンデンサ１９ａ，１９ｂ，１９
ｃ，１９ｄにそれぞれ抵抗を並列接続してもよ
い。また、個々のコンデンサ１９ａ，１９ｂ，１
９ｃ，１９ｄが所定の耐圧および静電容量をもつ
ものとなるように、複数個の素子コンデンサを直
列または並列接続されたものであつてもよい。

また、実施例では複写機のフラツシユ定着器の
閃光放電灯２０用の直流電源として用いた場合に
ついて説明したが、複写機の露光用ランプの直流
電源、フアクシミリの定着器用の直流電源、溶接
機や着磁機などの直流電源としても有効に使用で
きる。たとえば、フアクシミリの直流電源装置に
適用される場合には、コンデンサ群として複数個
のコンデンサを単に直列接続した構成のものとす
ることもできる本発明の直流電源装置が有効に利
用できる。すなわち、一般にフアクシミリにおけ
る記録紙の送り速度は時間軸上での画信号の伝送
の状態の如何によつて異なつているから、フアク
シミリにおける定着器に用いられる閃光放電灯の
発光周期は一定でなく、そのために、直流電源装
置におけるコンデンサ群が充電し終つてから閃光
放電灯を発光させるまでの時間も一定ではない。
したがつて、充電が終了した時点から閃光放電灯
の発光までの時間が一定でなくても、閃光放電灯
からの発光光量を略一定とするためには、一定で
ない時間中においてコンデンサから放電される電
荷量が少ないことが必要とされるが、本発明の直
流電源装置においてはコンデンサ群の各コンデン
サが並列接続される抵抗を要することなく単純に
コンデンサを直列接続したコンデンサ群を使用で
きるため、一定でない時間中に失なわれる電荷量
が極めて少ないからである。

本発明は、上述したように直列接続してなるコ
ンデンサ群に対しダイオードを個別に並列接続す
るとともに、充電制御手段、再充電制御手段、ダ
イオードの電流を検出する検出手段および充電禁
止手段を設けたので、コンデンサの劣化に基づき
リーク電流が増大したときには確実に充電動作を
禁止させて、コンデンサケースの破壊、充填物の
噴出等の弊害を未然に防止することができる等の
効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す回路図、第２図は本発明
の第一の実施例を示す回路図、第３図はブロツク
図、第４図ａ〜ｇは説明用の波形図、第５図は本
発明の第二の実施例を示す回路図である。 １４……電力供給源、１９……コンデンサ群、
１９ａ〜１９ｄ……コンデンサ、２２……充電制
御手段・再充電制御手段、３２ａ〜３２ｄ……ダ
イオード、３５ａ〜３５ｄ……フオトトランジス
タ（検出手段）、３７……充電禁止手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 充電電流が共通に流れるように複数個のコン
   デンサを直列接続してなるコンデンサ群を電力供
   給源に接続し、前記各コンデンサに充電電流に対
   して不導通状態を示す接続極性のダイオードを個
   別に並列接続し、前記コンデンサ群をその端子電
   圧が所定の第１電圧となるまで充電させつつ端子
   電圧がこの第１電圧に達したときに充電を停止さ
   せる充電制御手段を設け、充電停止後に前記コン
   デンサ群の端子電圧が前記第１電圧より低く設定
   されている所定の第２電圧以下となるまではこの
   コンデンサ群に対する再充電を阻止させる再充電
   制御手段を設け、前記ダイオードに順方向電流が
   流れたときこの電流を検出する検出手段を設け、
   この検出手段の検出出力により前記コンデンサ群
   への充電を禁止させる充電禁止手段を設けたこと
   を特徴とする直流電源装置。