JP2540861Y2 - 高圧電源装置 - Google Patents

高圧電源装置

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JP2540861Y2 JP1988045357U JP4535788U JP2540861Y2 JP 2540861 Y2 JP2540861 Y2 JP 2540861Y2 JP 1988045357 U JP1988045357 U JP 1988045357U JP 4535788 U JP4535788 U JP 4535788U JP 2540861 Y2 JP2540861 Y2 JP 2540861Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 この考案は、複写機やフアクシミリ装置のような静電
記録を行なう装置に使用する高圧電源装置に関する。
従来技術 従来、複写機やフアクシミリ装置のような静電記録を
行なう装置に使用する高圧電源装置としては、例えば特
開昭57−141727号公報に見られるような複写機の現像バ
イアス電源として用いられる高圧電源装置がある。
この高圧電源装置は、変圧器(昇圧用トランス)の1
次側通電回路をスイツチングすることにより、その変圧
器の2次側に発生する高電圧を整流及び平滑して出力す
ると共に、その出力線間に出力電圧検出手段として2個
の直列に接続した抵抗を接続し、その検出電圧を制御回
路に入力して上記1次側通電回路のスイツチング手段を
制御し、出力電圧の安定化制御を行なつている。
そして、この高圧電源装置の出力電圧検出用抵抗は、
出力インピーダンス制限用を兼ねている。
ところで、現像バイアス電源の出力インピーダンスは
比較的大きく50MΩ近辺で良く、出力電圧も最大600〜70
0Vであるから、消費電力は10mW程度と極めて小さく、出
力電圧検出回路の熱的問題は全く無かつた。
しかし、このような高圧電源装置を例えば電子写真複
写機のスコロトロンチヤージヤ用のグリツド電源として
使用するため、低出力インピーダンスにしようとする
と、出力電圧検出回路における発熱と、それによる出力
ドリフトが発生するという問題点があつた。
また、例えば特開昭60−153061号公報には、デジタル
制御方式の高圧電源装置が開示されており、その昇圧ト
ランスの2次側の出力線に電流制限用抵抗を介挿して、
短絡電流を制限するようにしている。
そこで、この高圧電源装置を現像バイアス電源として
使用する場合には、正常な動作時にその出力線に流れる
電流が極めて少ないので、電流制限用抵抗による電圧降
下は小さく、短絡電流を有効に制限するために電流制限
用抵抗の抵抗値を大きな値にしても、それによる負荷変
動は無視できた。
しかしながら、これをストロコロンチヤージヤのグリ
ツド用電源として使用しようとすると、出力線に流れる
電流が大きくなるので電流制限用抵抗による電圧降下が
大きくなり、負荷変動を所定の値以下にするためには、
電流制限用抵抗の値を大きくできず、短絡電流が大きく
なるという問題点があつた。
目的 この考案は上記の点に鑑みてなされたものであり、第
1の目的は低出力インピーダンスを要する高圧電源にお
いて出力電圧検出回路の発熱とそれにともなう出力ドリ
フトを防ぎ、出力精度を向上させることである。
また第2の目的は、低出力インピーダンスを要する高
圧電源において、出力の短絡電流を有効に制限し、且つ
負荷変動を少なくして出力精度を向上させることであ
る。
構成 この考案は、電流供給源を持つ負荷に接続される高圧
電源装置であり、変圧器の1次側通電回路を断続するス
イツチング手段と、その変圧器の2次側に発生する高電
圧を整流及び平滑して出力する手段と、その出力線間に
接続した複数の直列に接続した抵抗による出力電圧検出
手段と、それによつて検出される電圧に応じて上記スイ
ツチング手段を制御して出力電圧の安定化制御を行なう
制御回路とを備えた高圧電源装置において、上記の目的
を達成するため、上記出力線間の回路に負荷の電流供給
源から流れ込む電流によって発生する電圧が、出力しよ
うとする電圧より小さくなるようにするために、上記出
力線間に上記出力電圧検出手段と並列にその出力電圧検
出手段の総抵抗値より小さい抵抗値の抵抗を接続したも
のである。
この高圧電源装置において、上記小さい抵抗値の抵抗
を上記出力線間の変圧器側に、出力電圧検出手段を出力
端子側に設け、その間の上記出力線に電流制限用抵抗を
直列に介挿するとよい。
実施例 以下、これらの考案の一実施例に基づいて具体的に説
明する。
先ず、この考案による高圧電源装置をグリツド電源と
して使用した電子写真複写機のスコロトロンチヤージヤ
について、第2図によつて説明する。
第2図において、5は感光体ドラム、6はスコロトロ
ンチヤージヤで、負極性コロナ放電の不均一性を改良す
るためにコロナ放電ワイヤ7と感光体ドラム5との間に
グリツド8を設けている。
そして、この感光体ドラム5とスコロトロンチヤージ
ヤ6のコロナ放電ワイヤ7との間に定電流源9の出力
を、グリツド8との間にグリツド電源(高圧電源装置)
10の出力をそれぞれ印加している。
定電流源9からの高電圧がコロナ放電ワイヤ7に印加
されて、コロナ放電により定電流ICが流れると、グリツ
ド8と感光体ドラム5との間にも電流が流れ、その時の
グリツド電流をIG、感光体ドラム5に流れ込む電流をID
とすると、 IC=IG+ID となる。
ここで、IG/ICは0.5〜0.8であり、定電流源9から半
分以上がグリツド電源10に流れる。最適画像を得るため
にグリツド電圧VGは、原稿の種類,環境等により−180V
〜−800Vの範囲で可変される。
定電流源9からはIC〔−〕700μAが供給され、例え
ば、IG=700μA×0.8=560μAがグリツド8に流れ
る。これによつてグリツド電源10の出力インピーダンス
ZGに誘起電圧ZG×IGを生じる。これがグリツド電圧VG
最小値である−180V以下でなくてはならないので、 ZG≦321KΩ …(1) となる。
第1図は、このグリツド電源10として使用する第1の
考案の実施例である高圧電源装置の回路図である。
1は変圧器(昇圧トランス)であり、その1次側通電
回路をスイツチング手段であるパワーMOSトランジスタ
2によつて断続し、その2次側に発生する高圧をダイオ
ードD1,D2及びコンデンサC1,C2によつて倍圧整流及び
平滑して、出力線11,12を介して負の高電圧を出力す
る。これが前述した第2図のグリツド電圧VGとなる。
出力線11と12の間には、電圧検出手段13を構成する2
個の直列に接続した抵抗R5,R6を接続し、抵抗R6に並列
にコンデンサC3を接続している。
また、この電圧検出手段13と並列に、電圧検出用の抵
抗R5,R6より小さい抵抗値の抵抗R4を接続している。
そして、電圧検出用の抵抗R5,R6によつて出力高電圧
を分圧(降圧)して検出し、それを入力抵抗R1を介して
帰還抵抗R2を接続した演算増幅器3に入力して正極性に
して、マイクロコンピユータ(CPU)4のA/D端子ANに入
力する。
CPU4では、その入力をA/D変換した後、それを目標値
と比較してスイツチング操作量、すなわちスイツチング
制御用パルスのデユーテイを演算によつて求め、ポート
PCよりそのデユーテイのスイツチング制御用パルスを出
力して、パワーMOSトランジスタ2のオン・オフをパル
ス幅制御する。それによつて、出力電圧の安定化制御を
行なう。なお、D3はパワーMOSトランジスタ2の保護用
のダイオードである。
演算増幅器3は負極性入力できるよう±電源を用い、
抵抗R1=R2=100KΩ,増幅度1で使用する。
ところで、この実施例に対応する従来の高圧電源装置
は、第4図に示すように抵抗R4を接続していなかつた。
そのため、前述の(1)式による低出力インピーダン
スとしての条件を満たすには、 ZG=R5+R6≦321KΩ にする必要があるから、ZG=300KΩとすると、グリツド
電圧VGが−800Vの時にここで消費する電力は2Wとなり、
抵抗R5,R6に流れる電流が大きくなるため発熱した。
一般の大電力用抵抗は温度特性が悪いので、この抵抗
R5,R6による分圧比が時間とともに変化(ドリフト)
し、出力電圧の変動を生じる。これを低減するためには
特別に温度特性の良い抵抗を使用する必要が有り非常に
高価な電源となつた。
この実施例では、前述の「ZG≦321KΩ」の条件を満た
すため、電圧検出用抵抗R5,R6の抵抗値を例えばそれぞ
れ、R5=5.6MΩ,R6=40.5KΩにして、この抵抗R5,R6
を直列に接続した電圧検出手段13に並列に、それより抵
抗値が小さい(例えばR4=330KΩ)抵抗R4を設けてい
る。
なお、演算増幅器3の入力はイマジナルシヨートであ
るから、抵抗R6と抵抗R1が並列に接続されていることに
なり、その抵抗値が28.8KΩとなる。
よつて、この電圧電源装置の出力インピーダンスZG
312KΩとなり、「ZG≦321KΩ」の条件を満たす。
この場合、抵抗R4は最大2W消費するが、温度特性を無
視できるので安価な部品で良い。また、電圧検出手段13
の抵抗R5,R6に流れる電流は極めて少なくなり、その消
費電力は、0.1W以下になるので発熱の問題は全く無視で
きるので、同様に安価な部品が使用できる。
電圧検出手段13の抵抗R5,R6は、出力電圧が−800Vの
時にCPU4のA/D変換入力が4.1Vになる抵抗値とした。
なお、マイクロコンピユータを用いて電源を制御する
方法については特開昭60−153061号公報にも記載されて
いるように公知であるので、その詳細な説明は省略す
る。
次に、第3図を参照して第2の考案の実施例を説明す
る。
この実施例も、第2図のこのグリツド電源10として使
用する高圧電源装置であり、第1図の実施例と同じ部分
には同一の符号を付してそれらの説明は省略する。
この実施例では、出力線11,と12の間に小さい抵抗値
の抵抗R4を変圧器1側に、出力電圧検出手段13を構成る
抵抗抵抗R5と抵抗R6の直列回路を出力端子側にそれぞれ
並列に設け、その間の出力線11に電流制限用抵抗R7を直
列に介挿したものである。
ところで、この実施例に対応する従来の高圧電源装置
は、第5図に示すように出力インピーダンス制限用抵抗
R4を設けておらず、電流制限用抵抗R7を電圧検出手段13
と出力端子の間に介挿していた。
そのため、前述の(1)式による低出力インピーダン
スとしての条件を満たすには、 ZG=R5+R6≦321KΩ にする必要があるから、ZG=300KΩとすると、出力短絡
時に流れる電流を制限するための電流制限用抵抗R7の抵
抗値は36KΩである。
したがつて、この従来の回路においては、電流制限用
抵抗R7による電圧降下560μA×36KΩ≒20Vを生じる。
これを無くすために、第6図に示す様に電圧検出抵抗
R5,R6変圧器1側に電流制限抵抗R7を介挿することが考
えられるが、グリツド電源は前記のごとく低出力インピ
ーダンスであるから、電流制限用抵抗R7による損失がVG
2/(R7+ZG)≒2Wと大きく実用できない。
また、負荷変動特性を20Vより悪くできないので、電
流制限用抵抗R7の抵抗値をこれ以上大きくはできず、短
絡電流を3mAに制限するのが限界であつた。
これに対し、第3図の実施例によれば、出力インピー
ダンスZG≦321KΩの条件を満たすために、電圧検出用抵
抗R5,R6の抵抗値を例えばそれぞれ、R5=5.6MΩ,R6
40.5KΩにして、これに並列に例えばR4=330KΩの抵抗R
4を設けている。
そして、その間の出力線11に介挿した電流制限用抵抗
R7の抵抗値を100KΩにすれば、出力短絡電流は1mA以下
に制限される。この電流制限用抵抗R7は電圧検出手段13
の前段にあるから、この抵抗による電圧降下によつて負
荷変動を生じることはない。
また、電圧検出手段13のインピーダンスは、R5+R6
5.64MΩと大きく、電流制限用抵抗R7での損失は VG 2/(R7+R5+R6)=0.1W と小さいので、不具合を全く生じない。
このように、抵抗R4を1本追加し、電流制限用抵抗R7
の挿入場所を変更するだけで、第5図の従来例に比例し
て負荷変動は20Vが0Vに、短絡電流は3mAが1mAに低減さ
れ、簡素で安価な構成で短絡電流が小さく高精度な高圧
電源装置を提供できる。
以上の実施例は、電子写真複写機のストロコロンチヤ
ージヤのグリツド電源にこの発明を適用した例について
説明したが、他の低出力インピーダンスを要する高圧電
源にも同様に適用できる。
効果 以上説明したように、この第1の考案によれば、低出
力インピーダンスを要する高圧電源装置において出力回
路の電圧検出用抵抗の発熱に伴う出力ドリフトを簡素安
価な構成で無くすことができ、出力精度を向上させるこ
とができる。
また、第2の考案によれば、低出力インピーダンスを
要する高圧電源装置において、出力短絡電流を有効に制
限することができ、且つ負荷変動をなくして出力精度を
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1の考案の実施例を示すグリツド電源の回路
図、 第2図は電子写真複写機のスコロトロンチヤージヤと感
光体ドラムとの間に電圧を印加する回路の説明図、 第3図は第2の考案の実施例を示すグリツド電源の回路
図、 第4図及び第5図は従来のグリツド電源の異なる例を示
す回路図、 第6図は従来の第5図のグリツド電源の改良例を示す部
分的な回路図である。 1…変圧器(昇圧トランス) 2…パワーMOSトランジスタ (スイツチング手段) 3…演算増幅器 4…マイクロコンピユータ(CPU) 5…感光体ドラム 6…ストロコロンチヤージヤ 7…コロナ放電ワイヤ、8…グリツド 9…定電流源、10…グリツド電源 11,12…出力線、13…電圧検出手段 R4…小さい抵抗値の抵抗 R5,R6…出力電圧検出用抵抗 R7…電流制限用抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−3525(JP,A) 特開 昭62−263517(JP,A) 特開 昭60−170462(JP,A) 実開 昭63−33384(JP,U) 実開 昭62−104583(JP,U) 実開 昭61−27489(JP,U)

Claims (2)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】電流供給源を持つ負荷に接続される高圧電
    源装置であり、変圧器の1次側通電回路を断続するスイ
    ツチング手段と、該変圧器の2次側に発生する高電圧を
    整流及び平滑して出力する手段と、その出力線間に接続
    した複数の直列に接続した抵抗による出力電圧検出手段
    と、該手段によつて検出される電圧に応じて上記スイツ
    チング手段を制御して出力電圧の安定化制御を行なう制
    御回路とを備えた高圧電源装置において、 上記出力線間の回路に前記負荷の電流供給源から流れ込
    む電流によって発生する電圧が、出力しようとする電圧
    より小さくなるようにするために、上記出力線間に上記
    出力電圧検出手段と並列にその出力電圧検出手段の総抵
    抗値より小さい抵抗値の抵抗を接続したことを特徴とす
    る高圧電源装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の高圧電源装置において、前
    記小さい抵抗値の抵抗を前記出力線間の変圧器側に、出
    力電圧検出手段を出力端子側に設け、その間の上記出力
    線に電流制限用抵抗を直列に介挿したことを特徴とする
    高圧電源装置。
JP1988045357U 1988-04-04 1988-04-04 高圧電源装置 Expired - Lifetime JP2540861Y2 (ja)

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