JP2000324686A - トランス駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチング回路部を複数個設置した場合に
おいても、各スイッチング回路部を構成する電解コンデ
ンサに流れるリプル電流値の合計が、スイッチング回路
部が１個の場合と比較して増大しないようにするととも
に、必要最低限の電解コンデンサ容量でまかなえるよう
にする。 【解決手段】 クロック発生器１４により発生されたク
ロック信号を基に、タイミング発生器１５が、互いに異
なる位相の複数のクロック信号を生成し、スイッチング
トランジスタＱ１〜Ｑｎにそれぞれ供給する。スイッチ
ングトランジスタＱ１〜Ｑｎは、各クロック信号に基づ
きそれぞれオンオフを行い、トランスＴ１〜Ｔｎを励磁
する。電解コンデンサＣ１〜Ｃｎには平均化されたリプ
ル電流が供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、他励方式のトラン
ス駆動回路に関し、特に、電子写真プロセス方式を採用
するレーザプリンタ、複写装置、ファクシミリ装置等の
画像形成装置に用いられる他励方式のトランス駆動回路
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真方式を採用した画像形
成装置は高電圧発生装置を備えており、この高電圧発生
装置が、画像形成装置において必要となる一次帯電バイ
アス、現像バイアス、転写バイアス、定着バイアス等を
基本的に提供する。

【０００３】ところで、画像形成装置のカラー化等に伴
い、必要となる高電圧バイアスが複雑化し、多種多様な
バイアスが複数必要となってきている。例えば、転写ド
ラムや転写ベルトに紙等の転写材を吸着させて、トナー
の転写後に分離定着を行う構成のカラーレーザープリン
タでは、吸着バイアスや分離除電バイアス等が必要とさ
れる。

【０００４】また、中間転写体が含まれるカラーレーザ
ープリンタでは、像坦持体上に現像されたトナー像をイ
エロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色ごとに順次
転写し、その後、一括して転写材に二次転写する。この
ため、転写バイアスは、像坦持体から中間転写体に転写
する一次転写バイアスと、中間転写体から転写材に再度
転写する二次転写バイアスとが必要となる。

【０００５】さらに、高速のカラーレーザープリンタで
は、４個の潜像形成プロセス、４個の現像プロセスをそ
れぞれ各色ごとに独立して構成する場合があり、この場
合、一次帯電バイアス、現像バイアスもそれぞれ独立に
４個必要となることが多い。このように、画像形成装置
のカラー化等に伴い、高電圧バイアス構成は複雑化・多
様化している。

【０００６】ここで、高電圧発生装置に使用される従来
のトランス駆動回路の構成を説明する。

【０００７】図５は、従来の画像形成装置に於けるトラ
ンス駆動回路を示すブロック図である。

【０００８】図中、複数のスイッチング回路部（１〜
ｎ）５１〜５３が互いに独立に設けられ、同一のクロッ
ク発生器５４によってそれぞれ他励駆動される。ｎは２
以上の整数である。クロック発生器５４は、所定の周波
数・デューテイのクロック信号を生成し、生成されたク
ロック信号は、スイッチング回路部（１）５１からスイ
ッチング回路部（ｎ）５３までの全てのスイッチング回
路部に共通に供給され、各スイッチング回路部は、各ト
ランスＴ１〜Ｔｎを励磁駆動する。

【０００９】各トランスＴ１〜Ｔｎは、入力巻線側がバ
イファイラ巻となっており、ダイオードＤ１〜Ｄｎと巻
線ａ１〜ａｎとによりスナバ回路をそれぞれ形成してい
る。入力巻線の各共通端子は、電源＋２４Ｖ及び電解コ
ンデンサＣ１〜Ｃｎにそれぞれ接続されており、トラン
スＴ１〜Ｔｎへ供給する電流の整流・平滑が行われる電
解コンデンサＣ１〜Ｃｎに流れる電流波形を図６に示
す。また、リプル電流経路を図７に示す。なお、図７で
は、ｎ＝２の例を示している。

【００１０】図７に示すスイッチング回路部５１におい
て、スイッチングトランジスタＱ１のＯＮ時は、電流ｉ
ｂ１がトランスＴ１の巻線ｂ１に流れる。スイッチング
トランジスタＱ１のＯＦＦ時は、電流ｉａ１がトランス
Ｔ１の巻線ａ１に流れる。電流ｉａ１は、スナバ回路で
吸収したエネルギを電源に戻す充電電流である。また、
上述のスナバ回路が動作することにより、スイッチング
トランジスタＱ１のコレクタ電圧は、電源＋２４Ｖの約
２倍となる電圧でクランプされる。

【００１１】電解コンデンサＣ１には、上述の電流ｉａ
１と電流ｉｂ１以外に、電流ｉｃ１がトランスＴ１出力
側で消費される電力の供給用として流れる。しかし、電
流ｉｃ１は、上記電流ｉａ１や電流ｉｂ１と比較して非
常に小さく、リプル電流の大半は電流ｉａ１と電流ｉｂ
１とで占められている。

【００１２】以上は、スイッチング回路部５１を例にし
て説明したが、スイッチング回路部５２においても、さ
らには他のスイッチング回路部においても同様である。

【００１３】各電解コンデンサＣ１〜Ｃｎに流れる各リ
プル電流波形を図６（Ａ）に示し、ｎ＝２における各リ
プル電流の合計波形を図６（Ｂ）に示す。各電解コンデ
ンサＣ１〜Ｃｎには、同位相、同周期のリプル電流が流
れているため、ｎ＝２における合計リプル電流値［図６
（ｂ）］は、ｎ＝１における単独のリプル電流値［図６
（Ａ）］の約２倍に増加する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示した従来のトランス駆動回路では、同一のクロック信
号を基に複数のトランスを駆動するため、電流ｉａ１〜
ｉａｎと電流ｉｂ１〜ｉｂｎとが各電解コンデンサＣ１
〜Ｃｎに同一の周期及び位相でそれぞれ流れ、各電解コ
ンデンサＣ１〜Ｃｎにそれぞれ合計されて流れるリプル
電流値を増大させていた。

【００１５】つまり、従来のトランス駆動回路において
は、基本的に、リプル電流値がスイッチング回路部５１
〜５３の設置数倍となるため、スイッチング回路部５１
〜５３のそれぞれに比較的大きな容量値の電解コンデン
サを備えなければならなかった。

【００１６】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、スイッチング回路部を複数個設置した
場合においても、各スイッチング回路部を構成する電解
コンデンサに流れるリプル電流値の合計が、スイッチン
グ回路部が１個の場合と比較して増大しないようにする
とともに、必要最低限の電解コンデンサ容量でまかなえ
るようにしたトランス駆動回路を提供することを目的と
する。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明によれば、複数のトランスを励
磁駆動する、他励方式のトランス駆動回路において、同
一の電源に接続された複数のトランスと、前記複数のト
ランスに対応してそれぞれ設けられ、対応のトランスヘ
入力される電圧の整流・平滑を行い、且つ該トランスヘ
のエネルギの供給及び該トランスからのエネルギ蓄積を
行う複数のコンデンサと、前記複数のトランスに対応し
てそれぞれ設けられ、対応のトランスを駆動するスイッ
チングトランジスタと、少なくとも１つのクロック信号
を発生するクロック発生手段と、前記クロック発生手段
により発生されたクロック信号を基に、互いに異なる位
相の複数のクロック信号を生成し、対応のスイッチング
トランジスタにそれぞれ供給するタイミング制御手段と
を有することを特徴とする。

【００１８】また、請求項２記載の発明によれば、前記
クロック発生手段は１つのクロック信号を発生し、前記
タイミング制御手段は、前記複数のトランスの数量ｎに
応じて、トランス駆動の周期Ｔをｎ等分して時間Ｔ／ｎ
を得、前記クロック信号を時間Ｔ／ｎずつ遅延させてｎ
個のクロック信号を作成して、対応のスイッチングトラ
ンジスタにそれぞれ供給することを特徴とする。

【００１９】請求項３記載の発明によれば、前記クロッ
ク発生手段は、位相の異なる複数のクロック信号を発生
することを特徴とする。

【００２０】さらに、請求項４記載の発明によれば、前
記複数のトランスが発生する各高電圧が画像形成装置に
供給されることを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。

【００２２】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施形態に係るトランス駆動回路の概略構成を示す
回路図である。このトランス駆動回路は、画像形成装置
に高電圧を供給するものである。

【００２３】同図において、トランス駆動回路は、他励
駆動される互いに独立に設けられたｎ個のスイッチング
回路部（１〜ｎ）１１〜１３（ｎは２以上の整数）と、
クロック発生器１４と、タイミング発生器１５とから構
成される。

【００２４】スイッチング回路部（１）１１はトランス
Ｔ１、ダイオードＤ１、電解コンデンサＣ１、スイッチ
ングトランジスタＱ１等から構成される。スイッチング
トランジスタＱ１は、ベースに入力されるクロック信号
に応じてオン・オフを行い、電源からトランスＴ１へ供
給される電流の導通遮断を行う。トランスＴ１は入力巻
線側がバイファイラ巻となっており、ダイオードＤ１と
巻線ａ１とによりスナバ回路を形成している。入力巻線
の共通端子は、電源＋２４Ｖ及び電解コンデンサＣ１に
それぞれ接続されており、電解コンデンサＣ１はトラン
スＴ１へ供給される電流の整流・平滑を行い、トランス
Ｔ１へのエネルギの供給及びトランスＴ１からのエネル
ギの蓄積を行う。

【００２５】スイッチング回路部（２〜ｎ）１２〜１３
もスイッチング回路部（１）１１とそれぞれ同じ構成で
あり、同じ動作を行う。

【００２６】クロック発生器１４は、所定の周波数及び
デューティのクロック信号を生成する。タイミング発生
器１５は、スイッチング回路部１１〜１３の数量ｎに応
じて、トランス駆動周期Ｔをｎ分割して得られる時間を
周期にしてディレイ信号を発生し、このディレイ信号の
タイミング毎に同一位相位置から始まるクロック信号を
スイッチング回路部１１〜１３に順に出力する。言い換
えれば、タイミング発生器１５は、クロック発生器１４
で生成されたクロック信号をＴ／ｎ周期づつ遅延させて
ｎ個のクロック信号を生成し、スイッチング回路部１１
〜１３の対応する回路にそれぞれ出力する。このとき、
スイッチング回路部（ｍ）に供給されるクロックの位相
は、｛φ＋３６０°×（ｍ−１）／ｎ｝で表される。な
おｍは、１≦ｍ≦ｎを満たす任意の整数である。以下、
ｍを同様に使用して説明する。

【００２７】図２は、位相｛φ＋３６０°×（ｍ−１）
／ｎ｝のクロック信号によりスイッチング回路（ｍ）が
単独で駆動されたときの電解コンデンサＣｍに流れるリ
プル電流波形を示す図である。ただし、便宜上、コンデ
ンサＣｍ以外は接続されていないものとする。

【００２８】リプル電流の周期はＴである。スイッチン
グ回路部（ｍ）に入力されるクロック信号のタイミング
発生器１５での遅延時間は、スイッチング回路部（１）
１１に入力されるクロック信号を基準として、（ｍ−
１）×Ｔ／ｎと表すことができる。

【００２９】図３は、ｎ＝２、３、４における各電解コ
ンデンサＣｍに流れるリプル電流の合計波形を示す図で
ある。図２、図３は同一スケールで示される。

【００３０】従来のトランス駆動回路においては、ｎ＝
２における合計リプル電流［図６（Ｂ）］は、ｎ＝１に
おけるリプル電流［図６（Ａ）］の約２倍になってい
た。しかし、本実施の形態では、ｎ＝２におけるリプル
電流値［図３（Ａ）］は、リプル電流の流れる周期がＴ
／２に変化するが、ｎ＝１のときのリプル電流値（図
２）と比較してほとんど変化がない。ｎ＝３におけるリ
プル電流値［図３（Ｂ）］は、リプル電流の流れる周期
がＴ／３となり、リプル電流は逆に減少する。ｎ＝４に
おけるリプル電流値［図３（Ｃ）］は、リプル電流の流
れる周期がＴ／４となり、さらにリプル電流は減少す
る。

【００３１】つまり、本実施の形態によれば、スイッチ
ング回路部をｎ個で構成した場合において、電解コンデ
ンサＣｍに流れるリプル電流値の合計は、周期がＴ／ｎ
となり、電流値がｎ＝１におけるリプル電流値以下とす
ることができる。しかも、このリプル電流値は、ｎを大
きくするほど減少する。

【００３２】ここで、リプル電流の合計が減少する理由
について説明する。

【００３３】ｎ＝２の場合について、各トランスＴｍ、
各電解コンデンサＣｍ（ｍは、１≦ｍ≦ｎ、任意の整
数）に流れる電流を図４に示す。各スイッチング回路部
（ｍ）に供給されるクロック信号の位相は、｛φ＋３６
０°×（ｍ−１）／ｎ｝で表されるので、スイッチング
回路部（１）１１とスイッチング回路部（２）１２に供
給される各クロック信号は、位相φと位相（φ＋１８０
°）となり、位相が１８０°ずれている。

【００３４】従って、各スイッチング回路部（ｍ）を構
成する各スイッチングトランジスタＱｍは、相互に異な
るタイミングでＯＮ・ＯＦＦを繰り返し、スイッチング
トランジスタＱ１のＯＮ時に流れる電流ｉｂ１は、その
一部をスイッチングトランジスタＱ２がＯＦＦ時に流れ
る電流ｉａ２により供給されるようになる。また、スイ
ッチングトランジスタＱ１のＯＦＦ時に流れる電流ｉａ
１は、その一部をスイッチングトランジスタＱ２がＯＮ
時に流れる電流ｉｂ２に供給するようになる。

【００３５】すなわち、従来、各電解コンデンサＣｍに
同位相、同周期で流れていた各リプル電流に時間差（位
相）を設けることにより、電解コンデンサ全体でリプル
電流の平均化を行うことを可能とした。

【００３６】（第２の実施の形態）図８は、第２の実施
の形態に係るトランス駆動回路の概略構成を示す回路図
である。

【００３７】第２の実施の形態でも第１の実施の形態と
同様に、トランス駆動回路は、スイッチング回路部（１
〜ｎ）５１〜５３（ｎは２以上の整数）と、クロック発
生器５４と、タイミング発生器５５とから構成される。

【００３８】クロック発生器５４は、互いに異なる周波
数及びデューティをそれぞれが有したｋ個クロック信号
を生成する（ｋは任意の自然数）。タイミング発生器５
５は、トランス駆動周期ＴｊをＬ（Ｌは２以上の整数）
分割して得られる周期毎にディレイ信号を発生し、この
ディレイ信号のタイミングで各クロック信号を各スイッ
チング回路部に出力する。このとき、各スイッチング回
路部（ｍ）（ｍは、１≦ｍ≦ｎ、任意の整数）に供給さ
れるクロックの位相は、｛φ＋（０°〜３６０°）｝の
何れかで表される。リプル電流の周期はＴｊと表される
（ｊは、１≦ｊ≦ｋ、任意の整数）。

【００３９】従来の高電圧発生装置においては、ｎ＝２
における合計リプル電流［図６（Ｂ）］は、ｎ＝１にお
けるリプル電流［図６（Ａ）］の約２倍になっていた。
しかし、本実施の形態によれば、各電解コンデンサＣｍ
に流れるリプル電流値の位相を任意に設定できる。従っ
て、電解コンデンサＣｍに流れるリプル電流値の合計が
ｎ＝１のときのリプル電流値以下となるように自在に各
周期Ｔｊ及び位相を設定することができる。また、同一
の位相をもつリプル電流を複数所有することを可能と
し、リプル電流の周期が早くなりすぎることを回避する
こともできる。

【００４０】すなわち、従来、各電解コンデンサＣｍに
同位相、同周期で流れていた各リプル電流に時間差（位
相）を設けることにより、電解コンデンサ全体でリプル
電流の平均化を行うことを可能とした。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ト
ランス駆動回路をｎ個のスイッチング回路部（１〜ｎ）
で構成した場合において、スイッチング回路部（ｍ）内
の電解コンデンサＣｍ（１≦ｍ≦ｎ）に流れるリプル電
流値の合計を、ｎ＝１における電解コンデンサＣ１に流
れるリプル電流よりも小さくすることができ、しかも、
このリプル電流値の合計を、ｎを大きくすることによっ
て、より減少させることができる。

【００４２】つまり、従来、各電解コンデンサに同位
相、同周期で流れていた各リプル電流に時間差（位相）
を設けることにより、電解コンデンサ全体に流れるリプ
ル電流は平均化され、したがって、必要となる電解コン
デンサ容量を減少でき、コストダウンを可能とした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るトランス駆動回
路の概略構成を示す回路図である。

【図２】位相｛φ＋３６０°×（ｍ−１）／ｎ｝のクロ
ック信号によりスイッチング回路（ｍ）が単独で駆動さ
れたときの電解コンデンサＣｍに流れるリプル電流波形
を示す図である。

【図３】ｎ＝２、３、４における各電解コンデンサＣｍ
に流れるリプル電流の合計波形を示す図である。

【図４】電界コンデンサに流れる電流の経路を示す図で
ある。

【図５】従来の画像形成装置に於けるトランス駆動回路
を示すブロック図である。

【図６】図５の各スイッチング回路部を独立に動作させ
たときのコンデンサに流れる電流波形、及び各コンデン
サに流れる電流の合計波形を示す図である。

【図７】図５の各コンデンサに流れる電流の経路を示す
図である。

【図８】第２の実施の形態に係るトランス駆動回路の概
略構成を示す回路図である。

【符号の説明】

１１〜１３ スイッチング回路部（１〜ｎ） １４ クロック発生器（クロック発生手段） １５ タイミング発生器（タイミング制御手段） Ｃ１〜Ｃｎ 電解コンデンサ Ｑ１〜Ｑｎ スイッチングトランジスタ Ｔ１〜Ｔｎ トランス

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のトランスを励磁駆動する、他励方
   式のトランス駆動回路において、 同一の電源に接続された複数のトランスと、 前記複数のトランスに対応してそれぞれ設けられ、対応
   のトランスヘ入力される電圧の整流・平滑を行い、且つ
   該トランスヘのエネルギの供給及び該トランスからのエ
   ネルギ蓄積を行う複数のコンデンサと、 前記複数のトランスに対応してそれぞれ設けられ、対応
   のトランスを駆動するスイッチングトランジスタと、 少なくとも１つのクロック信号を発生するクロック発生
   手段と、 前記クロック発生手段により発生されたクロック信号を
   基に、互いに異なる位相の複数のクロック信号を生成
   し、対応のスイッチングトランジスタにそれぞれ供給す
   るタイミング制御手段とを有することを特徴とするトラ
   ンス駆動回路。
2. 【請求項２】 前記クロック発生手段は１つのクロック
   信号を発生し、 前記タイミング制御手段は、前記複数のトランスの数量
   ｎに応じて、トランス駆動の周期Ｔをｎ等分して時間Ｔ
   ／ｎを得、前記クロック信号を時間Ｔ／ｎずつ遅延させ
   てｎ個のクロック信号を作成して、対応のスイッチング
   トランジスタにそれぞれ供給することを特徴とする請求
   項１記載のトランス駆動回路。
3. 【請求項３】 前記クロック発生手段は、位相の異なる
   複数のクロック信号を発生することを特徴とする請求項
   １記載のトランス駆動回路。
4. 【請求項４】 前記複数のトランスが発生する各高電圧
   が画像形成装置に供給されることを特徴とする請求項１
   乃至請求項３のいずれかに記載のトランス駆動回路。