JP2018196259A - 電源装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
実施例1の電源装置の回路図を図1に示す。図1に示す回路は、多段式整流回路であり、コンデンサへの充電と電圧の加算を繰り返すことで昇圧する。多段式整流回路は、抵抗R1〜抵抗R3、コイルL1、電界効果トランジスタの一種であるMOSFET(以下、FETとする)Q1、コンデンサC1〜コンデンサC9、ダイオードD1〜ダイオードD8を備えている。なお、Q1としてトランジスタを用いてもよい。また、Vccは直流電圧であり、例えば24Vである。
ところで、図2は、入力1に1発のパルス信号を入力した場合の波形であるが、実際は連続発振させないと出力1の高電圧状態を維持できないため、FETQ1のゲート端子には連続するパルス信号(以下、連続パルスともいう)を入力する必要がある。入力1に2発目のパルス信号を入力するタイミングとそのときのコイルLiの状態との関係によって、出力1で得られる電圧が大きく変わることがわかっている。
A:電流Liの値がA〜Dの中で最も低く、電流の変化がなくなっている点
B:電流Liが正の方向に増加している途中
なお、電流Liの正の方向とは、電流がFETQ1の反対方向(L1からVccへの方向)に向かって増加する方向
C:電流Liの値がA〜Dの中で最も高く、電流の変化がなくなっている点
D:電流Liが負の方向に増加している途中
なお、電流Liの負の方向とは、電流がFETQ1に向かって(L1からQ1への方向)増加する方向
次に電流Liの自由振動の波形の第2波〜第6波、又はそれ以上のどの波でFETQ1を再度オンするのがよいかを考える。図1の構成の場合、周波数が高いほど電源回路としての供給能力が高くなる。しかし周波数を高くすると放射ノイズや伝導ノイズが増加する。そのため、発振周波数は、電源回路として必要な供給能力を満足できる最低限の周波数に抑えておくことが望ましい。しかし、発振周波数を低くすると部品のばらつきによる出力電圧のばらつきが大きくなるという課題が発生する。図3(C)を用いてこの課題について説明を行う。
そのため実施例1では、図4(A)に示すパルス信号によりFETQ1を駆動する。上述したように、コイルL1に流れる電流の自由振動は、FETQ1のターンオフから時間が経過するほど位相のずれが大きくなる。このため実施例1では、FETQ1には1発目のパルス信号が入力された後、部品のばらつきによる位相のずれが略ない波、例えば、第2波や第3波において2発目のパルス信号が入力される。図4(A)のt1は1発目のパルス信号の立上りから2発目のパルス信号の立上りまでの時間を示し、t2は2発目のパルス信号の立上りから次の周期の1発目のパルス信号の立上りまでの時間を示す。なお、図4(A)に示すように、パルス信号がFETQ1に等間隔入力されないため、1発目のパルス信号の立上りから次の周期の1発目のパルス信号の立上りまでの時間を発振周期とする。発振周期はt1とt2との和となる。図4(A)では、1発目のパルス信号も2発目のパルス信号も、オン時間は例えば1μsec(マイクロ秒)であり、発振周期は20μsec、発振周波数は50kHzとなっている。
実際に各素子の値は同じ値としたまま、入力1に図4(A)と図4(B)のパルス信号を入力した場合に、出力1で観測された出力電圧を表2に示す。
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6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。
C1〜C8 コンデンサ
L1 インダクタンス
Q1 FET
Claims (7)
- インダクタと、前記インダクタに直列に接続され、入力されたパルス信号に応じて駆動するスイッチング素子と、前記インダクタの両端に接続されダイオードとコンデンサを有する整流部を複数備えた昇圧回路を有する電源装置において、
前記パルス信号に応じて前記スイッチング素子を連続して駆動し、前記連続して駆動する動作を、前記スイッチング素子を連続して駆動する周期よりも長い周期で繰り返すことを特徴とする電源装置。 - 前記スイッチング素子を駆動するための制御信号として、Nを1以上の整数とし、N回目と(N+1)回目の前記制御信号の間隔は、前記スイッチング素子のターンオフ後に発生するドレイン・ソース間電圧の振動波形について、(N+1)回目以降の振幅の最大値が、N回目のターンオフ直後の最初の前記振動波形の上昇時における最大値より高くなるような周期であること特徴とする請求項1に記載の電源装置。
- 前記スイッチング素子は、前記スイッチング素子の最初のターンオフ後の前記インダクタの自由振動の波の第2波のタイミングで前記スイッチング素子がターンオンするように駆動することを特徴とする請求項2に記載の電源装置。
- 前記スイッチング素子のオンタイミングは、前記インダクタを流れる電流が、前記スイッチング素子をオンした場合に流れる電流の向きと同じ方向に流れているタイミングであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電源装置。
- 複数のパルス信号のうち最後のパルス信号が入力された後、前記スイッチング素子がターンオフしてから前記インダクタに流れる電流の自由振動が収束する時間に応じて前記スイッチング素子の発振を停止させた後、前記スイッチング素子に次の前記複数のパルス信号が入力され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。
- 前記スイッチング素子の発振周波数は、前記複数のパルス信号により前記スイッチング素子が発振しているときの第1の周波数と、前記スイッチング素子の発振が停止しているときの前記第1の周波数よりも低い第2の周波数と、に拡散されることを特徴とする請求項5に記載の電源装置。
- 記録材に画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段を制御するコントローラと、
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と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
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