JP2016154432A - 電源装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施例1の電源装置の回路図である。図1の電源装置はスイッチング電源であり、例えば、出力1から正の電圧+300Vを、出力2から負の電圧−750Vを、それぞれ出力する回路である。本実施例の回路は、画像形成装置に使用される複数の電圧のうち、正電圧を必要とする負荷と負電圧を必要とする負荷のそれぞれに対し、一つのトランスから極性の異なる電圧と電流を供給する。特に、一方の負荷変動が他方の電圧生成に影響することが少ない構成であることを特徴としている。
(C102の電圧−(R106の抵抗値×R106を流れる電流))>300
という条件が成り立つ限り、所定の電圧である300Vの電圧を維持し続ける。このように、ツェナーダイオードZD101は、ダイオードD101の出力側に接続され、出力1の電圧をツェナー電圧により決定される所定の電圧に維持するための定電圧素子である。
一方、出力2については、フィードバック制御が行われている。コンパレータCP101は、出力2から出力される電圧に応じた電圧と基準電圧とを比較する比較手段(比較部)であり、スイッチング素子Q101は、コンパレータCP101による比較結果に基づいて制御される。
具体的な動作を説明する。入力2からPWM信号が入力されると、PWM信号のデューティに応じて、電圧V2以下の電圧がコンパレータCP101の反転入力端子に入力される。コンパレータCP101の非反転入力端子には、電圧V2の電圧と出力2の電圧の差を、抵抗R104と抵抗R105とで分圧した電圧が入力される。コンパレータCP101は、反転入力端子と非反転入力端子に入力された電圧を比較する。ここで、コンパレータCP101の反転入力端子に入力される電圧は、出力2の出力電圧の目標値となる電圧(以下、目標電圧)であり、基準電圧である。尚、上述したように、目標電圧は、入力2から入力されるPWM信号のデューティを変えることで変更することができる。
5.4×0.5=2.7(V)
となる。コンパレータCP101の非反転入力端子に入力される電圧は、出力2の電圧が0Vのときは、
5.4−((5.4−0)×(4/1123))=5.38(V)
である。このとき、コンパレータCP101の各端子に入力される電圧の関係は、
非反転入力端子(5.38V)>反転入力端子(2.7V)
となり、コンパレータCP101の出力はハイインピーダンスとなって、入力1の信号はコンパレータCP101の出力によってマスクされずにスイッチング素子Q101を駆動する。スイッチング素子Q101が駆動されることにより、出力2の電圧はGNDに対して下がっていく。
5.4−(5.4−(−750))×(4/1123)=2.7(V)
となる。更に、スイッチング素子Q101が発振し続けると、出力2の電圧は下がってゆき、コンパレータCP101の各端子に入力される電圧の関係は、
非反転入力端子<反転入力端子
という関係になる。このため、コンパレータCP101はローレベルの信号を出力する。コンパレータCP101の出力がローレベルとなると、入力1から入力されたパルス信号はコンパレータCP101の出力端子側に引き込まれ、スイッチング素子Q101を駆動することができなくなる。このように、トランスT101の二次側の出力2は、入力2から入力されるPWM信号のデューティによって決定される。また、出力2に接続される負荷が変動しても、コンパレータCP101によって出力2の電圧が変わらないように適宜制御される。
図2は、実施例2の電源装置の構成を示す回路図である。尚、実施例1で説明した図1と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。本実施例では、電源装置の二次側の出力2側の構成が実施例1と異なる。本実施例では、トランスT101の二次巻線101bに、抵抗R201の一端が接続され、抵抗R201の他端は、コンデンサC202の一端に接続されている。コンデンサC202の他端は、ダイオードD201のカソード端子に接続されている。また、コンデンサC202の他端は、ダイオードD202のアノード端子にも接続されている。ダイオードD201のアノード端子は、コンデンサC201の一端に接続されている。ダイオードD202のカソード端子はコンデンサC201の他端に接続され、その接続点はGNDに接続されている。
トランスT101の二次巻線101bに抵抗R201を接続すると、抵抗R201によって電圧が降下し、トランスT101のフライバック電圧によるコンデンサC201の充電電圧が増加しづらくなる。このため、抵抗R201は電圧降下手段として機能する。例えば、抵抗R201の抵抗値が0Ωである、即ち、抵抗R201が接続されていない場合、トランスT101の励磁周波数がAのとき、コンデンサC201の充電電圧をBとする。抵抗R201の抵抗値が100kΩの場合には、トランスT101の励磁周波数が同じAのとき、コンデンサC201の充電電圧はCになるとする。そうすると、コンデンサC201の充電電圧Cは、充電電圧Bよりも低い値となる。これは、言い換えれば、出力2に所定の電圧を出力しようとしたときには、抵抗R201が接続されていない場合よりも抵抗R201が接続されている場合の方が、トランスT101の励磁周波数がより高い励磁周波数でなければならないことを意味する。以上のことから、トランスT101の二次側に抵抗R201を接続することにより、出力2の負荷が軽負荷になったとしても、トランスT101の励磁周波数が高い周波数で駆動されることになる。これにより、出力1の負荷に対する電流供給能力も高い状態を維持できる。
上記実施例1乃至3の電源装置においては、一次巻線と二次巻線を備えた電磁トランスを用いた構成について説明したが、電磁トランスに限らず、例えば圧電トランスを用いて構成することも可能である。
以上、その他の実施例によれば、圧電トランスを用いた構成においても上記実施例1乃至3の構成と同様の効果を得ることができる。
画像形成装置の一例として、レーザビームプリンタを例にあげて説明する。図5に電子写真方式のプリンタの一例であるレーザビームプリンタの概略構成を示す。レーザビームプリンタ300は、静電潜像が形成される像担持体としての感光ドラム311、感光ドラム311を一様に帯電する帯電部317(帯電手段)、感光ドラム311に形成された静電潜像をトナーで現像する現像部312(現像手段)を備えている。そして、感光ドラム311に現像されたトナー像をカセット316から供給された記録材としてのシート(不図示)に転写部318(転写手段)によって転写して、シートに転写したトナー像を定着器(定着部)314で定着してトレイ315に排出する。この感光ドラム311、帯電部317、現像部312、転写部318が画像形成部である。また、レーザビームプリンタ300は、実施例1〜3で説明した電源装置400を備えている。尚、実施例1〜3の電源装置400を適用可能な画像形成装置は、図5に例示したものに限定されず、例えば複数の画像形成部を備える画像形成装置であってもよい。更に、感光ドラム311上のトナー像を中間転写ベルトに転写する一次転写部と、中間転写ベルト上のトナー像をシートに転写する二次転写部を備える画像形成装置であってもよい。
C201 コンデンサ
CP101 コンパレータ
D101 ダイオード
D102 ダイオード
Q101 FET
R106 抵抗
T101 トランス
Claims (12)
- トランスと、前記トランスの前記一次側に接続されたスイッチング素子とを備えた電源装置おいて、
前記トランスの二次側に接続され、第一の極性の電圧を出力するための第一ラインと、
前記トランスの二次側に接続され、前記第一の極性とは逆の第二の極性の電圧を出力するための第二ラインと、
前記第一ラインに所定の向きで接続された第一のダイオードと、
前記第一ラインにおいて前記第一のダイオードの出力側とグランドとの間に接続された第一のコンデンサと、
前記第二ラインにおいて前記第一のダイオードとは逆の向きに接続された第二のダイオードと、
前記第二ラインにおいて前記第二のダイオードの出力側とグランドとの間に接続された第二のコンデンサと、
前記第一ラインにおいて前記第一のダイオードの出力側に接続された抵抗と、
前記第二ラインから出力される電圧が一定になるように前記スイッチング素子の駆動周波数を制御する制御部と、
を有することを特徴とする電源装置。 - 前記制御部は、前記第二ラインから出力される前記第二の極性の電圧に応じた値と基準電圧とを比較する比較部を有し、前記比較部による比較結果に基づいて、前記スイッチング素子の前記駆動周波数を制御することを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
- 前記基準電圧を変更する変更部を備えることを特徴とする請求項3に記載の電源装置。
- 前記第二のダイオードを含み、前記トランスの前記二次巻線に誘起された電圧を倍電圧に整流する整流回路を備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記第一のダイオードの出力側に接続され、前記第一の極性の電圧を一定の電圧に維持するための定電圧素子を備えることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記第一の極性の電圧に基づき前記トランスの前記一次巻線に印加される電圧を変更する変更部を備えることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記トランスは、一次巻線と二次巻線を有するトランスであり、前記第一ラインと前記第二ラインは前記二次巻線に接続されることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記トランスは圧電トランスであり、前記第一ラインと前記第二ラインは前記圧電トランスの二次側に接続されることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電源装置。
- 画像を形成するための画像形成部を有する画像形成装置において、
前記画像形成部に電圧を供給する電源を有し、
前記電源は、トランスと、前記トランスの前記一次側に接続されたスイッチング素子とを備え、更に、
前記トランスの二次側に接続され、第一の極性の電圧を出力するための第一ラインと、
前記トランスの二次側に接続され、前記第一の極性とは逆の第二の極性の電圧を出力するための第二ラインと、
前記第一ラインに所定の向きで接続された第一のダイオードと、
前記第一ラインにおいて前記第一のダイオードの出力側とグランドとの間に接続された第一のコンデンサと、
前記第二ラインにおいて前記第一のダイオードとは逆の向きに接続された第二のダイオードと、
前記第二ラインにおいて前記第二のダイオードの出力側とグランドとの間に接続された第二のコンデンサと、
前記第一ラインにおいて前記第一のダイオードの出力側に接続された抵抗と、
前記第二ラインから出力される電圧が一定になるように前記スイッチング素子の駆動周波数を制御する制御部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記画像形成部は、像担持体と、前記像担持体を帯電するための帯電部と、前記像担持体に形成された潜像を現像するための現像部と、前記像担持体に形成された画像を転写するための転写部と、記録材に転写された画像を定着するための定着部を含み、前記電源は、前記帯電部、前記現像部、前記転写部、前記定着部のうちのすくなくとも1つに電圧を供給することを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
- 前記トランスは、一次巻線と二次巻線を有するトランスであり、前記第一ラインと前記第二ラインは前記二次巻線に接続されることを特徴とする請求項9または請求項10に記載の画像形成装置。
- 前記トランスは圧電トランスであり、前記第一ラインと前記第二ラインは前記圧電トランスの二次側に接続されることを特徴とする請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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