JP2802121B2 - 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、特に動作シーケンスに応じて負荷
インピーダンスが変動する負荷に対して電源供給を行な
う電源装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、各種の電子写真方式の画像形成装置がプリ
ンタ、あるいは複写機の画像形成機構として用いられて
いる。

電子写真方式の画像形成装置では、感光体に静電潜像
を形成する前段階で、あるいは転写工程などにおいて帯
電器が使用されている。この帯電器の構造としては、コ
ロナ放電を利用したものと接触帯電ローラを使用するも
のが知られている。

とくに、トナー現像されたトナー像を記録紙に転写す
る場合転写ローラが使用されるが、この転写ローラも一
種の帯電ローラとして考えることができる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の接触帯電ローラは感光体あるいは記録紙に直接
接触するため、帯電のためのバイアス電源の供給につい
て安定して行なうのが困難であった。特に転写ローラの
インピーダンスは紙の吸湿の度合によって大きく変化
し、バイアス電源の供給について定電流あるいは定電圧
制御のいずれか一方のみでは安定したバイアス電源供給
が不可能であり、その結果、安定したトナー像の転写が
行なえな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、接触帯電器へ
のバイアス電源供給を安定して行なえるようにすること
にある。

［課題を解決するための手段］ 以上の課題を解決するために、本発明においては、動
作シーケンスに応じて負荷インピーダンスが変動する負
荷に対して電源供給を行なう電源装置において、入力電
圧に応じて出力電圧を変化させる電源回路と、電源供給
動作全体を制御する電源供給制御手段と、前記電源回路
の入力電圧を制御する手段と、前記電源回路の出力電流
を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路の出力と
前記電源供給制御手段が出力する第１の基準電圧の差電
圧を出力する第１の差動増幅器と、前記電源回路の入力
電圧に相当する値と前記電源供給制御手段が出力する第
２の基準電圧の差電圧を出力する第２の差動増幅器と、
前記第１、第２の差動増幅器の出力のうち、これらの出
力電圧に応じて一方を選択して前記入力電圧制御手段に
入力する選択回路と、前記電源回路の入力電圧に相当す
る値を検出し、前記電源供給制御手段に入力する手段
と、前記電源供給制御手段に接続され前記入力手段から
所定の負荷の動作シーケンスにおいて入力した検出値を
記憶する手段を設け、第１の負荷動作シーケンスにおい
て、前記電源供給制御手段は第１、第２の基準電圧を制
御することによって第１の差動増幅器を選択して負荷を
定電流制御するとともにその際の電源回路の入力電圧に
相当する値を前記入力手段を介して入力し前記記憶手段
に記憶し、一方、第２の負荷動作シーケンスにおいて、
電源供給制御手段は前記第２の差動増幅器を選択し前記
記憶手段に記憶された値を用いて前記電源回路の入力を
制御することにより負荷の定電圧制御を行なう構成を採
用した。

［作 用］ 以上の構成によれば、動作シーケンスに応じて負荷イ
ンピーダンスが変動する負荷に対して電源供給を行なう
場合、動作シーケンスに応じて定電流または定電圧制御
により負荷への給電を制御できる。

［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図に本発明を採用した画像形成装置の接触帯電ロ
ーラ（たとえば転写ローラ）Ｒに対するバイアス電源の
制御系の構造を示す。

第１図において符号１は発振回路で、トランジスタQ1
のベースを駆動する。トランジスタQ1はコンバータトラ
ンスT1の一次側の巻線の電源供給を制御するものであ
る。

トランスT1の一次側の中点にはトランジスタQ2のコレ
クタ〜エミッタを介して、電源電圧VCCが供給される。
トランジスタQ2およびトランスT1の間には抵抗R10およ
びコンデンサC2からなるフィルタ回路が接続されてい
る。トランスT1の二次側にはダイオードD2およびコンデ
ンサC1からなる整流回路が接続されており、この整流出
力は端子P1を介して転写ローラＲに供給される。

接触帯電ローラＲに対するバイアス電流は上記整流平
滑回路および接地電位間に接続された抵抗R2によって検
出され、差動増幅器２の−入力に導かれる。このバイア
ス電流検出信号には、トランスT1一次側の入力電流が、
位相補正のための抵抗R8、R9およびコンデンサC3からな
る負帰還回路を介して重畳されている。

差動増幅器２のトランス側の入力には、D/Aコンバー
タ４の出力電圧V1が接続されている。

一方、トランジスタQ2のエミッタおよび接地電位間に
はそれぞれ直列接続された抵抗R5とR4、R6とR7が並列に
接続されている。抵抗R5、R4の分圧は差動増幅器の−入
力に導かれている。また、抵抗R6、R7の分圧比はｍであ
り、この分圧はA/Dコンバータ６に入力される。

なお、抵抗R4、R5の値は抵抗R6、R7の分圧比に応じて
ｍ＝（R4＋R5）/R4となるように決定する。差動増幅器
３の（＋）入力端子にはA/Dコンバータ６の出力電圧V2
が導かれている。

差動増幅器２、３の出力はダイオードD3、D4をそれぞ
れ介して結合され、トランジスタQ2のベースに導かれ
る。すなわち、差動増幅器２、３のうちいずれか高電圧
の出力電圧がトランジスタQ2のベースに入力される。

CPU7は画像形成装置全体の動作を制御するもので、前
記のD/Aコンバータ４、５およびA/Dコンバータ６を介し
て接触帯電ローラＲのバイアス電源供給を制御する。CP
U7にはRAMなどからなるメモリ7aが接続されており、後
述のバイアス制御においてCPU7は所定のシーケンスにお
いてA/Dコンバータ６から取り込んだ検出電圧値をメモ
リ7aに記憶し、この記憶された値に基づいて異なるシー
ケンスの動作を制御する。

第１図の差動増幅器２、３による２系統の制御系は、
それぞれ後述のように定電流および定電圧制御系を構成
し、CPU7の制御により画像形成工程に応じていずれかが
選択され、使用される。

また、第１図のトランスT1によるコンバータは、一次
側の供給電圧v0に応じて出力電圧が制御される。１次側
供給電圧はトランジスタQ2の電圧降下を上記制御系でコ
ントロールすることにより調節される。

次に、以上の構成における動作につきさらに詳細に説
明する。

スタンバイ時、すなわち画像形成動作開始前の待機時
（このとき記録紙は接触帯電ローラＲと不図示の感光ド
ラムの間に介在しない）には、CPU7はD/Aコンバータ
４、５を介して差動増幅器２、３の入力電圧V1、V2を制
御する。

この時V2は０に、またV1は接触帯電ローラＲに対する
所定の負荷電流に相当した正の値に制御される。この結
果差動増幅器２の出力電圧の方が高くなるため、ダイオ
ードD3が導通、D4が遮断し、したがって、差動増幅器２
を誤差増幅器とする制御系が成立する。

この時、トランジスタQ2の出力電圧v0は抵抗R6、R7に
よって分圧され、したがって、v0/mという値がA/Dコン
バータ６を介してCPU7に入力される。CPU7はA/Dコンバ
ータ６を介して取り込んだ検出値v0/mをメモリ7aに記憶
する。

不図示の感光ドラムに対して休止を行なった後のコピ
ータイミングでは、CPU7はD/Aコンバータ４を介して電
圧v1を０に、D/Aコンバータ５を介してv2を前記スタン
バイ中の所定タイミングでメモリ7aに記憶したv0/m（あ
るいはＡ・v0/m＋B;A、Ｂは定数）が入力される。これ
によりダイオードD3が遮断、D4が導通となり、差動増幅
器３を誤差増幅器とするサーボ系が成立する。

以上の構成によれば、休止前のまだ感光ドラムおよび
転写ローラに記録紙が接触していない段階で、差動増幅
器２を用いて接触帯電ローラＲに対する負荷電流が所定
の値となるように制御（定電流モード）を行ない、この
時の制御電圧v1に対応したデータをA/Dコンバータ６を
介して読み取っていったん記憶する。その後感光ドラム
および接触帯電ローラＲに対して記録紙が接触するコピ
ータイミングではメモリ7aに記憶した値を用いて差動増
幅器３を介して接触帯電ローラＲに対する負荷電圧（定
電圧モード）を制御するようになっている。

このため、接触帯電ローラＲのインピーダンスが感光
ドラムないし接触帯電ローラＲに対して接触するコピー
タイミングにおいてもローラのインピーダンス変化に影
響されることなく、接触帯電ローラＲのバイアスを転写
に最適な値に正確に制御でき、所望の転写特性を得るこ
とができる。

以上の構成においては、アナログスイッチなどのハー
ドウェアによる切換回路を設ける必要がなく、CPU7の制
御値のレベルを切り換えるだけで上記の切換が可能であ
る。

なお、付言すれば、コピータイミングにおいては負荷
電流に関係なくあらかじめ記憶した制御値に基づいてト
ランスT1の一次側の供給電圧が一定となるように制御が
行なわれ、したがって、負荷に対する給電は定電圧モー
ドとなる。

第２図に異なる実施例を示す。第２図の回路は第１図
の発振器１の代りにPWM（パルス幅変調）回路１′を用
いたもので、第２図ではPWM回路１′の入力に差動増幅
器２、３の出力がフィードバックされている。その他の
構成は第１図と同じである。

第１図の回路ではトランジスタQ2の電圧降下によって
一次側の入力電圧を調節しているので、出力電流が大き
い装置では回路の発熱が問題になることがある。この場
合には第２図に示すようにPWM回路を用いてトランジス
タT1の一次側の給電を制御すれば、上記の問題を回避で
きる。

第３図に第２図の回路の変形例を示す。第３図の場
合、A/Dコンバータ６で取り込む検出電圧は抵抗R6、R7
によるコンバータトランス二次側の出力電圧である。ま
た、抵抗R6、R7の出力電圧は差動増幅器３の＋入力端子
に接続されている。第３図の構成では、スタンバイ時に
はA/Dコンバータ６を介してトランスT1の出力電圧を取
り込んでメモリ7aに記憶する。

この時は、前述の実施例と同様に制御電圧v2を０と
し、差動増幅器２の制御系を使用する。また、コピータ
イミングでは制御電圧v1を０とし、CPU7はメモリ7aに記
憶した値によって差動増幅器３を用いて出力制御を行な
う。なお、抵抗R31、R32およびR31からなる差動増幅器
３の帰還回路は位相補正回路である。

さらに、第４図は第３図の回路における抵抗R2による
電流検出電圧V f1をオペアンプ41、42を用いて相殺した
例である。オペアンプ41はボルテージフォロワで、電流
検出電圧V f1をマイナス側に反転する。オペアンプ42は
オペアンプ41の出力−V f1とD/Aコンバータ５の出力V2
を反転して加算する加算器である。したがって、各オペ
アンプ41、42のゲイン制御抵抗は、R41＝R42、R43＝R44
＝R45と設定する。

この結果、オペアンプ41の出力には−V f1、オペアン
プ42の出力にはV f1−v2が得られ、差動増幅器３の＋入
力、すなわちV f1＋v0/m中のV f1成分（つまり定電流制
御のファクター）を完全に相殺することができ、完全な
定電圧制御を行なうことができる。

以上では、負荷として画像形成装置の帯電ローラを考
えたが、他の負荷であっても同様の制御構造を実施でき
るのはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明によれば、動作シー
ケンスに応じて負荷インピーダンスが変動する負荷に対
して電源供給を行なう電源装置において、入力電圧に応
じて出力電圧を変化させる電源回路と、電源供給動作全
体を制御する電源供給制御手段と、前記電源回路の入力
電圧を制御する手段と、前記電源回路の出力電流を検出
する電流検出回路と、前記電流検出回路の出力と前記電
源供給制御手段が出力する第１の基準電圧の差電圧を出
力する第１の差動増幅器と、前記電源回路の入力電圧に
相当する値と前記電源供給制御手段が出力する第２の基
準電圧の差電圧を出力する第２の差動増幅器と、前記第
１、第２の差動増幅器の出力のうち、これらの出力電圧
に応じて一方を選択して前記入力電圧制御手段に入力す
る選択回路と、前記電源回路の入力電圧に相当する値を
検出し、前記電源供給制御手段に入力する手段と、前記
電源供給制御手段に接続され前記入力手段から所定の負
荷の動作シーケンスにおいて入力した検出値を記憶する
手段を設け、第１の負荷動作シーケンスにおいて、前記
電源供給制御手段は第１、第２の基準電圧を制御するこ
とによって第１の差動増幅器を選択して負荷を定電流制
御するとともにその際の電源回路の入力電圧に相当する
値を前記入力手段を介して入力し前記記憶手段に記憶
し、一方、第２の負荷動作シーケンスにおいて、電源供
給制御手段は前記第２の差動増幅器を選択し前記記憶手
段に記憶された値を用いて前記電源回路の入力を制御す
ることにより負荷の定電圧制御を行なう構成を採用して
いるので、動作シーケンスに応じて負荷インピーダンス
が変動する負荷に対して電源供給を行なう場合、動作シ
ーケンスに応じて定電流または定電圧制御により負荷へ
の給電を安定して制御でき、その場合、アナログスイッ
チなどのハードウェアによる切換回路を設ける必要がな
く、電源供給制御回路が第１、第２の基準値のレベルを
切り換えるだけで、制御方式の切換が可能であり、構成
が簡単安価で済むという優れた効果がある。

【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造を示した回路
図、第２図から第４図は第１図の装置の変形例を示した
回路図である。 １……発振器 ２、３……差動増幅器 ４、５……D/Aコンバータ ６……A/Dコンバータ ７……CPU、7a……メモリ 41、42……オペアンプ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】動作シーケンスに応じて負荷インピーダン
   スが変動する負荷に対して電源供給を行なう電源装置に
   おいて、 入力電圧に応じて出力電圧を変化させる電源回路と、 電源供給動作全体を制御する電源供給制御手段と、 前記電源回路の入力電圧を制御する手段と、 前記電源回路の出力電流を検出する電流検出回路と、 前記電流検出回路の出力と前記電源供給制御手段が出力
   する第１の基準電圧の差電圧を出力する第１の差動増幅
   器と、 前記電源回路の入力電圧に相当する値と前記電源供給制
   御手段が出力する第２の基準電圧の差電圧を出力する第
   ２の差動増幅器と、 前記第１、第２の差動増幅器の出力のうち、これらの出
   力電圧に応じて一方を選択して前記入力電圧制御手段に
   入力する選択回路と、 前記電源回路の入力電圧に相当する値を検出し、前記電
   源供給制御手段に入力する手段と、 前記電源供給制御手段に接続され前記入力手段から所定
   の負荷の動作シーケンスにおいて入力した検出値を記憶
   する手段を設け、 第１の負荷動作シーケンスにおいて、前記電源供給制御
   手段は第１、第２の基準電圧を制御することによって第
   １の差動増幅器を選択して負荷を定電流制御するととも
   にその際の電源回路の入力電圧に相当する値を前記入力
   手段を介して入力し前記記憶手段に記憶し、 一方、第２の負荷動作シーケンスにおいて、電源供給制
   御手段は前記第２の差動増幅器を選択し前記記憶手段に
   記憶された値を用いて前記電源回路の入力を制御するこ
   とにより負荷の定電圧制御を行なうことを特徴とする電
   源装置。