JP2706468B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電源装置、特に複数の負荷に対して出力タイ
ミングが異なる高圧を出力する電源装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来より、レーザビームプリンタ、複写機その他の電
子写真方式の画像形成装置では、帯電、転写その他の工
程のために高電圧が必要になる。これら各種工程で必要
な高電圧は、独立したタイミングでオン／オフされる必
要がある。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の画像形成装置では、高電圧を発生するため、昇
圧トランスを用いたスイッチング電源を用いるのが普通
であり、このような電源では、トランス１次側で出力オ
ン／オフを制御していた。このような構成では、独立し
て制御すべき高圧出力は別々のスイッチング電源により
形成しなければならず、トランスおよびその駆動回路の
数が増加し、低コスト化、小型軽量化を妨げるという問
題があった。

高圧側を制御するスイッチング素子を昇圧トランスの
２次側に設け、全ての高圧を１つのトランスから供給す
る構造も考えられないではないが、高耐圧の素子（たと
えば高耐圧のPNPパワートランジスタ）の入手が難しい
という問題があった。

本発明の課題は以上の問題を解決し、１個のトランス
から出力タイミングの異なる複数の高圧出力を得るよう
にすることである。

［課題を解決するための手段］ 以上の課題を解決するため、本発明においては、 複数の負荷に対して出力タイミングが異なる高圧を出
力する電源装置において、 １次側に所定の交流を印加される単一の昇圧トランス
と、 前記昇圧トランスの２次側の１つの巻線にそれぞれ並
列に接続され、負荷に直流を供給するための複数の整流
回路と、 前記複数の整流回路と前記昇圧トランスの２次側の１
つの巻線との間にそれぞれ接続され、独立に入力される
タイミング信号により前記整流回路に入力される２次巻
線出力を制御する複数の出力制御回路と、 前記出力制御回路を前記負荷に供給される直流に応じ
て制御し、前記整流回路の出力を安定化させる安定化回
路と、を有する構成を採用した。

［作用］ 以上の構成によれば、複数の整流回路と昇圧トランス
の２次側の１つの巻線との間にそれぞれ接続された複数
の出力制御回路を有し、この複数の出力制御回路によ
り、複数の整流回路の出力を独立したタイミングで制御
して負荷へ供給できるとともに、安定化回路により出力
制御回路を負荷に供給される直流に応じて制御して整流
回路の出力を安定化させることができる。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基づき、本発明を詳細に説
明する。

第１図は本発明を採用した電子写真方式の画像形成装
置の高圧電源の構造を示している。図示した電源装置
は、転写ローラ、帯電ローラ、現像ローラに供給するた
め、出力端子J1に高圧直流を、また端子J2、J3に交直重
畳の高圧を発生させるためのものである。これらの高圧
は図示のように、単一の昇圧トランスT1を用いて発生さ
せる。

図において符号１は発振器で、400〜2500Hzの範囲内
の所定周波数の正弦波を発生する。発信周波数はトナー
の帯電特性その他の画像形成上の諸プロセスから決定さ
れる。また、波形も正弦波だけでなく、矩形波やその他
の波形を必要に応じて選択してもよい。

発振器１の出力は電力増幅器２で電力増幅され、昇圧
トランスT1の一次側を駆動する。昇圧トランスT1の一
次、二次の昇圧比は1:100で、入力18vp−ｐに対して出
力に1800vp−ｐの正弦波を発生させるようになってい
る。

符号３、４、５は多段の整流回路で、各々の出力J1、
J2、J3はそれぞれ転写ローラ、帯電ローラ、現像ローラ
に給電される。

３系統の２次側回路の直流回路はほぼ同様の構成を有
する。

すなわち、直流的に３つの系統を遮断するコンデンサ
C2、C8、C12、および抵抗R2、R6、R9の後段に、出力制
御用の高耐圧のNPNトランジスタQ2、Q3、Q4をクランプ
ダイオードD1、D2、D3とともに接続し、さらにその後段
に整流回路３、４、５を接続したものである。

整流回路４、５はコンデンサC9、C10およびC13、C14
と、ダイオードD8、D9およびD10、D11からなる倍電圧整
流回路を構成する。たとえば、整流回路４はコンデンサ
C9およびC10にそれぞれ交流の半サイクルごとに一方の
極性で帯電を行わせ、それらの電圧を加算して出力す
る。

また、整流回路３は、整流回路４、５と同じ回路を構
成するコンデンサC3、C5およびダイオードD4、D5の後段
に、さらに電圧を倍加するコンデンサC4、C6、ダイオー
ドD6、D7を接続したものである。

整流回路３の出力端には、出力安定化のためのブリー
ダ抵抗R4が接続されるとともに、直流出力は抵抗R3を介
して出力端子J1に導かれる。

整流回路４、５の出力にはブリーダ抵抗R8、R12が接
続されるとともに、直流出力は抵抗R7、R11を介して出
力端子J2、J3に導かれる。さらに、出力端子J2、J3には
昇圧トランスT1の交流出力が電圧調整および、直流カッ
ト用のコンデンサC7、C11を介して重畳されている。

以上の構成において、抵抗R2、R6、R10、トランジス
タQ2、Q3、Q4、およびダイオードD1、D2、D3はクランプ
回路を構成する。NPNトランジスタからなるトランジス
タQ2〜Q3のベースが正にバイアスされている状態でのみ
クランプ動作が行われる。

端子J1〜J3に出力される直流成分の出力タイミング
は、入力端子P2、P3、P4に接続されるタイミング信号に
よってトランジスタQ2〜Q3のバイアス制御を行う、すな
わち上記クランプ動作を制御することにより決定され
る。

次に以上の構成における動作につき説明する。

まず、第２図を参照して整流回路の動作を説明する。
各整流回路の動作は同じなので、ここでは、整流回路４
の動作を例示する。

第２図（ａ）は昇圧トランスT1の二次巻線の出力波形
を示している。前記のように電圧はピーク〜ピークで18
00vp−ｐである。

端子P3を介してトランジスタQ3を非導通に制御する
と、トランジスタＱのコレクタの波形は第２図（ｂ）に
示すようにダイオードD2によって負ピークになる。

第２図（ｂ）で実線で示した波形は、コンデンサC8、
抵抗R6に電流が流れない時の電圧波形であるが、実際に
は負荷電流および出力電圧安定化のために挿入されたブ
リータ抵抗R8を流れるブリーダ電流のために、破線のよ
うに減衰する。ブリーダ抵抗R4、R8、R12は、出力電圧
を対負荷変動に対して安定化するために、直流負荷電流
10μＡに対して50〜100μＡ程度をブリータ電流として
流す。

また、トランジスタQ3がオフの期間では、コンデンサ
C9が充電されるのみで、倍電圧整流は行われず、端子J2
には直流成分は出力されない。

一方、トランジスタQ3が入力端子P3に加えられたタイ
ミング信号によって正バイアスされ導通状態に制御され
ると、コンデンサC8、トランジスタQ3およびダイオード
D2からなるクランプ回路によりクランプ動作が行われ
る。これにより、コレクタ電圧の最大値は0Vとなり、コ
レクタの出力は第２図（ｃ）の実線のように直流レベル
シフトした波形となる。

この交流信号を整流すると、ダイオードD9のアノード
に第２図（ｃ）に破線で示すような直流出力（本実施例
においては−700V）が得られる。この出力電圧は抵抗R
6、R8、負荷により決まる。

本実施例では、上記同様の動作により、出力端子J1に
−2.5kV、J3に−500V、AC1200vp−ｐが得られる。これ
らの各電圧は、電源ラインに直列に挿入された抵抗（た
とえば抵抗R6、R7など）および負荷によって決まる。

以上のように、昇圧トランスと倍電圧整流回路との間
に、トランジスタをクランプ抵抗として用いたクランプ
回路を挿入し、トランジスタのバイアスを制御すること
により、出力タイミングを制御できる。

従って、１つの昇圧トランスから直流成分を独立制御
が可能な高圧出力を多数得ることができるので、電源部
を小型、軽量化し、コストダウンが可能となる。

また、倍電圧整流の前段にクランプダイオードととも
にスイッチングトランジスタを挿入する構成であるか
ら、倍電圧整流される前の低電圧の段階で、出力制御を
行うことができ、低耐圧の素子でそれを越える出力の制
御が可能となる。このため、スイッチングトランジスタ
の耐圧が低くて済み、容易に回路を構成できる。また、
出力極性に応じてNPNとPNPトランジスタの使い分けをす
る必要がなく、全てNPN（もしくはPNP）で構成すること
が可能である。一般的にPNPのトランジスタの耐圧は低
く、しかも高価であるので、本効果は非常に重要であ
る。

なお、第１図において符号Q1は交流出力を含めた出力
全体のオン・オフ制御のためのトランジスタで、入力端
子P1に接続されるタイミング信号によってトランジスタ
Q1が導通すると発振器出力は遮断され、電力増幅器の出
力は０となり、全電源の出力が遮断される。

第３図は出力端子J1から出力される転写電源の極性を
正にした例で、ダイオードD4〜D7の極性を第１図と逆に
してある。その他の構成は第１図と同じである。このよ
うに出力極性が異なっていても、出力制御用のトランジ
スタQ2の極性は上記と同じでよい。

以上では、直流高圧出力は非安定の状態で供給してい
るが、第４図、第５図に示すような構成によりこれを安
定化することもできる。

第４図は現像ローラ印加の直流高圧を安定化した例
で、整流回路５の出力は抵抗R12、R13で所定比に分圧さ
れる。この分圧出力は入力端子P4に印加された基準電圧
と誤差増幅回路６により比較され、トランジスタQ4のコ
レクタ電流を制御する。

入力端子P4に印加する基準電圧レベルをタイミング信
号によって切り換えることにより、0V〜1kVくらいまで
の任意の電圧を、タイミング信号に応じて出力すること
が可能となる。その他の構成は第１図と同様である。

第５図は、第３図の実施例でシリーズレギュレータと
してのトランジスタQ5を出力側に接続した例である。こ
の場合には出力極性が第３図と逆になっており、ダイオ
ードD10、D11の極性が第３図の場合と逆になっている。
整流出力はダイオードD10、コンデンサC13の接続点から
出力され、トランジスタQ5はこの接続点の電位を制御す
る。誤差増幅回路６の検出電圧は抵抗R12、R13によりコ
ンデンサC14の端子電圧を分圧することにより得てい
る。この場合、第３図の例とは逆に、コレクタ電流を増
すと出力電圧は大きくなる。

［発明の効果］ 以上から明かなように、本発明によれば複数の整流回
路と昇圧トランスの２次側の１つの巻線との間にそれぞ
れ接続された複数の出力制御回路を設けており、この複
数の出力制御回路により、複数の整流回路の出力を独立
したタイミングで制御して負荷へ供給できるとともに、
安定化回路により出力制御回路を負荷に供給される直流
に応じて制御して整流回路の出力を安定化させることが
でき、昇圧トランスの数、およびその２次巻線の数を増
加させることなく、複数の負荷へ独立して任意のタイミ
ングで高圧を出力することができる電源装置を小型軽量
かつ簡単安価に製造でき、さらに、複数の整流回路と昇
圧トランスの２次側の１つの巻線との間にそれぞれ複数
の出力制御回路を接続し、低電圧の段階で出力制御を行
なうため、出力制御回路の素子の耐圧が低くて済む、な
どの優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用した電源装置の構成を示した回路
図、第２図（ａ）〜（ｃ）は第１図の回路の動作を示し
た波形図、第３図〜第５図はそれぞれ異なる電源装置の
構成を示した回路図である。 １……発振器、２……電力増幅器 ３……整流回路、４……整流回路 ５……整流回路、６……誤差増幅回路 T1……昇圧トランス Q1〜Q5……トランジスタ D1〜D11……ダイオード C1〜C14……コンデンサ R1〜R13……抵抗

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の負荷に対して出力タイミングが異な
   る高圧を出力する電源装置において、 １次側に所定の交流を印加される単一の昇圧トランス
   と、 前記昇圧トランスの２次側の１つの巻線にそれぞれ並列
   に接続され、負荷に直流を供給するための複数の整流回
   路と、 前記複数の整流回路と前記昇圧トランスの２次側の１つ
   の巻線との間にそれぞれ接続され、独立に入力されるタ
   イミング信号により前記整流回路に入力される２次巻線
   出力を制御する複数の出力制御回路と、 前記出力制御回路を前記負荷に供給される直流に応じて
   制御し、前記整流回路の出力を安定化させる安定化回路
   と、を有することを特徴とする電源装置。