JP6679318B2

JP6679318B2 - 電源装置、画像形成装置及びトランス

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Publication number: JP6679318B2
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Description

本発明は、電流共振トランスを有する電源装置、その電源装置を備える画像形成装置、及びトランスに関し、特に二次巻線がセンタータップ構造の電流共振用トランスに関する。

電力変換効率が高く、低ノイズのスイッチング電源として、電流共振方式を用いた電源装置が一般に知られている。電流共振方式の電源装置では、回路動作上、トランスの所定の漏れインダクタンスを回路要素として利用し、トランスの一次側から二次側へ電力を供給している。電流共振方式の電源装置では、一次巻線と二次巻線の巻線領域を分離した分割型トランスを使用する構成と、汎用的な積層型トランスを使用する構成が存在し、用途に応じて２つの構成が使い分けられている。例えば、分割型トランスは電力変換効率を優先したい場合に使用される。分割型トランスでは、一次巻線領域と二次巻線領域が物理的に分かれているため、それら巻線の結合度が必然的に下がり、大きな漏れインダクタンスを得ることができる。この場合、トランスの駆動周波数も低下することになるので、スイッチングロスが減少し、効率向上に有利なトランス形状と考えられる。一方、積層型トランスは小型化を優先した場合に使用される。積層型トランスでは、同じ領域に一次巻線と二次巻線の両方を巻くことになる。そのため、層間テープ等で結合を弱めようとしても限界があり、大きな漏れインダクタンスを得ることが難しくなり、逆に分割型トランスでは得ることのできない小さな漏れインダクタンスを特性として得ることができる。そのため、トランスの駆動周波数を高くすることができ、トランスを小型化しやすくなる反面、駆動周波数が高くなることによりスイッチングロスが増加し、電力変換効率を下げてしまう。例えば、特許文献１では、電流共振電源用のトランスとして、積層型トランスを用いた構成が提案されている。

特開２００９−３８２４４号公報

上述した電流共振電源用トランスの二次巻線には、巻き方向が互いに逆方向に構成された２つの巻線が存在する。２つの二次巻線が一次巻線と結合するときの結合バランスが同等になるようにしないと、それぞれの二次巻線に流れる電流の差が一次側の２つのスイッチング素子に流れる電流差を生じさせることとなる。その結果、より多くの電流が流れる側のスイッチング素子の電流定格を大きくする必要が生じる。

前述した電流共振電源用トランスが横型の構成の場合は、巻線を引き出すリードピンがボビンの両側に設けられた構成である。この場合、２つの二次巻線はトランスのリードピンまで略等しい長さで構成されるため、結合度の差が生じにくい構成となっている。一方、縦型の構成の場合は、２つの二次巻線の巻き位置により、トランスのリードピンまでの距離に差が生じやすい構成である。特に積層型トランスで小型化を図る場合、二次巻線の巻数を必然的に少なく構成するため、リードピンまでの距離の差が一次巻線と二次巻線との結合度のアンバランスとしてより顕著に現れる。そのため、センタータップ型トランスを縦型の積層型トランスで構成し、小型化するためには、一次巻線に対する二次巻線の結合度（結合係数ともいう）を同等に近付けることが課題となっている。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、電流共振用のトランスにおける一次巻線に対する二次巻線の結合度を同等に近付けることを目的とする。

前述の課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。

（１）一次巻線と二つの二次巻線を有するトランスと、直列に接続された第一のスイッチング手段及び第二のスイッチング手段と、前記トランスの一次巻線に直列に接続された共振コンデンサと、を備え、前記第二のスイッチング手段の一端は、前記一次巻線の前記共振コンデンサと接続された端部とは異なる端部に接続され、前記第二のスイッチング手段の他端は、前記共振コンデンサの前記一次巻線と接続された端部とは異なる端部に接続され、前記第一のスイッチング手段及び前記第二のスイッチング手段を交互に動作させることにより、前記一次巻線と前記共振コンデンサを共振させて前記トランスの二次巻線に接続された負荷に電力を供給する電源装置であって、前記トランスは、積層型のトランスであって、ボビンと前記ボビンに挿入されて固定されたコアと、を有し、前記ボビンに対して内側から前記一次巻線が巻かれている第一層と、前記第一層の上に、前記一次巻線と巻き方向が同一の第一の二次巻線と前記一次巻線とは巻き方向が反対の第二の二次巻線とが巻かれた第二層と、前記第一の二次巻線及び前記第二の二次巻線を電気的に接続するために、前記第一の二次巻線及び前記第二の二次巻線から引き出された引き出し線が接続されたピンと、を有し、前記第一の二次巻線から引き出された前記引き出し線は、前記第二の二次巻線と隣接して配置されており、前記一次巻線と前記第一の二次巻線との間と、前記第一の二次巻線と前記第二の二次巻線との間と、前記引き出し線と前記第二の二次巻線との間には層間テープが挟まれていることを特徴とする電源装置。
（２）記録材に画像形成を行う画像形成手段と、前記（１）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。
（３）一次巻線、第一の二次巻線、及び第二の二次巻線が巻き付けられたボビンと、前記ボビンに挿入されて固定されたコアと、を有し、前記ボビンに対して内側から前記一次巻線が巻かれている第一層と、前記第一層の上に、前記一次巻線と巻き方向が同一の前記第一の二次巻線と前記一次巻線とは巻き方向が反対の前記第二の二次巻線とが巻かれた第二層と、前記第一の二次巻線及び前記第二の二次巻線を電気的に接続するために、前記第一の二次巻線及び前記第二の二次巻線から引き出された引き出し線が接続されたピンと、を有する積層型のトランスであって、前記第一の二次巻線から引き出された前記引き出し線は、前記第二の二次巻線と隣接して配置されており、前記一次巻線と前記第一の二次巻線との間と、前記第一の二次巻線と前記第二の二次巻線との間と、前記引き出し線と前記第二の二次巻線との間には層間テープが挟まれていることを特徴とするトランス。

本発明によれば、電流共振用のトランスにおける一次巻線に対する二次巻線の結合度を同等に近付けることができる。

実施例１〜３の電流共振電源装置の回路構成を示す図実施例１〜３のトランスに流れる電流を説明する模式図実施例１のＦＥＴ及びトランスに流れる電流波形を示す図実施例１のトランスの内部構成を説明する断面図実施例２のトランスの内部構成を説明する断面図実施例３のトランスの内部構成を説明する断面図実施例４のレーザビームプリンタの概略断面図

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

［電流共振回路の構成］
図１は、実施例１の電流共振回路を有する電源装置１２９（電流共振電源装置）の回路構成を示す図である。図１において、電源プラグ１０１を交流電源のコンセントに接続することにより、交流電圧が電源装置１２９に供給される。供給される交流電圧は、ノイズ低減用のラインフィルタ（不図示）を介してダイオードブリッジ１０２で全波整流され、平滑コンデンサ１０３により直流電圧に平滑される。第一のスイッチング手段であるハイサイドＦＥＴ１０４（以下、ＦＥＴ１０４という）、第二のスイッチング手段であるローサイドＦＥＴ１０５（以下、ＦＥＴ１０５という）は直列に接続されると共に、平滑コンデンサ１０３に並列に接続されている。そして、ＦＥＴ１０５と並列に、トランス１０６の一次巻線１０６ａと共振コンデンサ１０７が直列に接続されている。即ち、ＦＥＴ１０５のドレイン端子は、トランス１０６の一次巻線１０６ａの端部である一端と接続され、ＦＥＴ１０５のソース端子は、共振コンデンサ１０７のトランス１０６の一次巻線１０６ａと接続されている端子の他端と接続されている。平滑コンデンサ１０３で平滑された直流電圧は、ＦＥＴ１０４とＦＥＴ１０５をおおよそ５０％のデューティで交互に駆動することで、共振コンデンサ１０７とトランス１０６のＬＣ回路に方形波電圧を印加する。これにより、一次側と二次側とが絶縁された変圧素子であるトランス１０６の一次巻線１０６ａに電流を流すと共に、容量素子である共振コンデンサ１０７に電荷を蓄積する。

トランス１０６の二次巻線には、巻数が略同一で、巻き方向が互いに逆方向に構成された２つの二次巻線１０６ｂ、１０６ｃが存在する。二次巻線１０６ｂには、ＦＥＴ１０４の駆動時に電流が流れ、ダイオード１０８を介して二次側負荷に電力が供給される。一方、二次巻線１０６ｃには、ＦＥＴ１０５の駆動時に電流が流れ、ダイオード１０９を介して二次側負荷に電力が供給される。二次側の出力電圧Ｖｏは、二次側の平滑コンデンサ１１０により平滑される。ＦＥＴ１０４とＦＥＴ１０５の駆動制御では、所定期間、ＦＥＴ１０４、１０５が共に非導通状態となるデッドタイムを設定し、ＦＥＴ１０４、１０５が同時に導通状態になって大きな貫通電流が流れることを防いでいる。また、デッドタイムの期間中に、ＦＥＴ１０４、１０５に並列に接続されたコンデンサ（不図示）を充放電することで、ＦＥＴ１０４、１０５のオフ時における電圧上昇速度を遅くし、スイッチングロスを低減している。このように、ソフトスイッチング動作を行うことで、低ノイズのスイッチング動作を実現している。また、二次側負荷に対して、ＦＥＴ１０４、１０５の駆動周波数を制御することで、出力電圧Ｖｏを一定に保っている。なお、図１では、ＦＥＴ１０４、１０５の各々のゲート端子に接続され、ＦＥＴ１０４、１０５の駆動を制御する制御回路は省略している。

［電流共振回路の動作］
図２は、図１のトランス１０６を等価回路で表した電源装置１２９の電流共振回路周辺の回路図である。図２では、図１と同じ回路要素については同じ符号を使用し、図１の一部の回路構成を省略している。図２（ａ）において、トランス１０６の一次側は、漏れインダクタンス２０１、２０２、励磁インダクタンス２０３、直流抵抗２０４から構成されている。なお、漏れインダクタンスは、リーケージインダクタンス、又は漏れ磁束ともいう。漏れインダクタンス２０１は、トランス１０６における一次側の漏れインダクタンスであり、ダイオード１０８とダイオード１０９各々の導通状態で、異なる値を示す。小電力用途で一般的なフライバック電源や、中電力及び大電力用途で一般的なフォワード電源では、この一次側の漏れインダクタンス２０１は、回路動作に関わらない要素である。ところが、電流共振回路を有する電源装置１２９では、一次側の漏れインダクタンス２０１を回路動作に使用しているため、必要な要素である。漏れインダクタンス２０２は、二次側の漏れインダクタンスを一次側に換算した漏れインダクタンスである。

一方、トランス１０６の二次側は、直流抵抗２０５、２０６から構成されている。直流抵抗２０５は、正側出力用の二次巻線の直流抵抗であり、直流抵抗２０６は、負側出力用の二次巻線の直流抵抗である。図２（ａ）に示す等価回路の場合には、二次巻線１０６ｂ、１０６ｃの漏れインダクタンスは一次側に換算して表しているため、二次側には漏れインダクタンスを表していない。ここで、正側出力とは、トランス１０６の一次側電流をＦＥＴ１０４、１０５の中間点から一次巻線を介して共振コンデンサ１０７に流した場合の出力である。一方、負側出力とは、トランス１０６の一次側電流を、共振コンデンサ１０７から一次巻線を介して、ＦＥＴ１０４、１０５の中間点に流した場合の出力である。

図２（ｂ）は、ＦＥＴ１０４駆動時（導通時）のトランス１０６の正側出力における、トランス１０６の一次側と二次側それぞれの電流の流れを説明した図である。ＦＥＴ１０４が導通状態になると、平滑コンデンサ１０３を電圧源とする電流Ｉｄｈが、ＦＥＴ１０４、トランス１０６の一次側を介して、共振コンデンサ１０７に流れ、所定の電荷が共振コンデンサ１０７に蓄積される。これにより、ダイオード１０８のアノード端子側に電圧が生成され、ダイオード１０８を介して二次側負荷に電力が供給される。このときの一次側に換算した二次巻線１０６ｃの漏れインダクタンス２０２ｂは、一次巻線１０６ａと二次巻線１０６ｂの巻数比の二乗倍に換算されて、トランス１０６の一次側に存在している。

次に、図２（ｃ）は、ＦＥＴ１０５駆動時（導通時）のトランス１０６の負側出力における、トランス１０６の一次側と二次側それぞれに流れる電流の流れを説明した図である。ＦＥＴ１０５が導通状態になると、図２（ｂ）で共振コンデンサ１０７に充電された電圧を電圧源として、図２（ｂ）とは逆方向の電流Ｉｄｌがトランス１０６の一次側に流れる。即ち、共振コンデンサ１０７のトランス１０６側の端子から、トランス１０６の一次側、ＦＥＴ１０５を介して、共振コンデンサ１０７に戻るルートで電流が流れる。これにより、ダイオード１０９のアノード端子側に電圧が生成され、ダイオード１０９を介して二次側負荷に電力が供給される。このときの一次側に換算した二次巻線１０６ｃの漏れインダクタンス２０２ｃは、一次巻線１０６ａと二次巻線１０６ｃの巻数比の二乗倍に換算されて、トランス１０６の一次側に存在する。なお、漏れインダクタンス２０２ｃは、図２（ｂ）で表したハイサイドＦＥＴ１０４オン時における二次側の漏れインダクタンスの一次側換算値である漏れインダクタンス２０２ｂとは、厳密には異なる値となっている。

［２つのＦＥＴに流れる電流波形］
図３（ａ）は、トランス１０６の二次側に所定の負荷が接続されたときのＦＥＴ１０４、１０５に流れる電流波形Ｉｄｈ、Ｉｄｌを示した図であり、横軸は時間（ｔ）を、縦軸は電流（Ｉ）を示す。図３（ｂ）、図３（ｃ）についても同様である。図３（ａ）は、図１のＦＥＴ１０４とＦＥＴ１０５の電流波形であり、電流ＩｄｈはＦＥＴ１０４が導通時の期間３０１に流れる電流であり、電流ＩｄｌはＦＥＴ１０５が導通時の期間３０２に流れる電流である。ここで、図２で説明した漏れインダクタンス２０１、および、二次巻線１０６ｂの一次側に換算した漏れインダクタンス２０２ｂの値と、二次巻線１０６ｃの一次側に換算した漏れインダクタンス２０２ｃの値が略同等な場合の電流波形を、図３（ａ）に示す。電流波形Ｉｄｈ、Ｉｄｌは、図３（ａ）のように略同じ電流波形を示す。この場合の電流波形は、一次巻線１０６ａと二次巻線１０６ｂ、及び一次巻線１０６ａと二次巻線１０６ｃの各結合度（結合係数ともいう）が略同等であることを示している。

一方、一次巻線１０６ａと二次巻線１０６ｂ、及び一次巻線１０６ａと二次巻線１０６ｃの各結合度が異なる場合には、漏れインダクタンス２０１、および、一次側に換算した漏れインダクタンス２０２ｂ、２０２ｃの値も異なる。この場合のＦＥＴ１０４、１０５に流れる電流波形Ｉｄｈ、Ｉｄｌを示した図が図３（ｂ）であり、図３（ｂ）に示すように、ＦＥＴ１０４とＦＥＴ１０５の電流波形に差が生じることになる。図３（ｂ）において、電流ＩｄｈはＦＥＴ１０４導通時の期間３０３に流れる電流であり、電流ＩｄｌはＦＥＴ１０５導通時の期間３０４に流れる電流である。図３（ｂ）は、ダイオード１０８導通時の漏れインダクタンス（２０１と２０２ｂ）よりも、ダイオード１０９導通時の漏れインダクタンス（２０１と２０２ｃ）の方が大きい状態の場合の電流波形の一例である。

図３（ｃ）は、図３（ｂ）のＦＥＴ１０４及びＦＥＴ１０５に流れる電流に対応したトランス１０６の電流波形、即ちトランス１０６の一次巻線１０６ａと共に共振コンデンサ１０７にも流れる電流波形を示している。図３（ｃ）では、一次巻線１０６ａから共振コンデンサ１０７を介して、ＦＥＴ１０５のソース端子方向に流れる電流を正側（＋側）の電流として示している。トランス１０６の一次巻線に流れる電流の方向は、ＦＥＴ１０４の導通時と、ＦＥＴ１０５の導通時では逆方向となる。そのため、図３（ｃ）の電流波形は、期間３０３と期間３０４では、電流の正負が逆の波形となり、図３（ｂ）の期間３０４の電流Ｉｄｌの電流波形の上下（正負）を反転した波形となっている。このように、漏れインダクタンス２０１、および、各二次巻線１０６ｂ、１０６ｃの一次側に換算した漏れインダクタンス２０２ｂ、２０２ｃの値に大きな差が生じると、トランス１０６に流れる正側出力の電流Ｉｄｈと負側出力の電流Ｉｄｌのピーク値が異なる。その結果、電流波形Ｉｄｈ、Ｉｄｌのバランスが狂ってしまうことになる。トランス１０６としては、ピーク値の大きい方の電流値（図３（ｃ）の場合にはＦＥＴ１０５に流れる電流Ｉｄｌの電流値）に合わせた直流重畳特性が必要となり、トランス１０６のサイズが必要以上に大きくなることがある。

［トランスの内部構成］
図４は、本実施例の電源装置１２９の電流共振回路に使用されるセンタータップ型で、かつ、積層型トランスの一例であるトランス１０６の内部構造の断面を示した模式図である。本実施例では、一次巻線と二次巻線の巻線領域を分離する分離部を有する分割型トランスではなく、汎用的な積層型トランスを用いる。図４において、ボビン４０２は、巻線、即ち、図１の一次巻線１０６ａ、及び二次巻線１０６ｂ、１０６ｃの巻線領域を形成し、ボビン４０２に挿入し且つ固定するコア４０１は磁性材料で作られている。本実施例の構成の場合は、図中、上下方向から同じ形状のコア４０１をボビン４０２に通す（挿入する）トランス１０６を表しており、コア４０１の図中、左右方向に対する中央部分に対して、線対称の関係で、各巻線が巻かれている。図４に示すトランス１０６は、からげピン４０８（二次巻線が巻かれるピン４０８）を介して電源装置１２９の不図示のプリント基板にハンダ付けされる縦型トランスであり、縦型トランスは、ボビン４０２の片側だけにからげピンを有している。

二次巻線４０３は、図１の正側出力の二次巻線１０６ｂであり、ボビン４０２に一層構造で巻かれている。更に、図４下方向に向かって、二次巻線４０３とからげピン４０８を接続する引き出し線４０３ａが延びている。一次巻線４０４は、図１の一次巻線１０６ａであり、本実施例の場合はボビン４０２に二層構造で巻かれている。また、二次巻線４０３の図中、下側に巻かれた二次巻線４０５は、図１の負側出力の二次巻線１０６ｃであり、二次巻線４０３と同様に、ボビン４０２に一層構造で巻かれている。なお、一次巻線４０４、及び二次巻線４０５にも、二次巻線４０３と同様にからげピン４０８と接続するための引き出し線が存在するが、その長さは二次巻線４０３の引き出し線４０３ａに比べて短く、本実施例での回路動作には殆ど影響を与えない。そのため、図４では、一次巻線４０４、二次巻線４０５の引き出し線の記載を省略している。

層間テープ４０６は、巻線と巻線との間の絶縁を確保するために巻かれている。本来、層間テープ４０６は、一次巻線４０４と二次巻線４０３、４０５の間、及び、二次巻線４０３、４０５の外側（ボビン４０２から遠い側）にも巻くのが一般的であるが、本実施例の説明に必要な部分を除き、省略している。また、バリアテープ４０７は、一次巻線４０４に対する二次巻線４０３、及び一次巻線４０４に対する二次巻線４０５の沿面距離を確保するために設けられている。からげピン４０８は、上述した引き出し線を介して各巻線を電気的に接続し、プリント基板（不図示）にはんだ付けするために設けられているピンであり、リードピンとも呼ばれる。

ここで、図４に示された層間テープ４０６が存在しない場合、即ち、層間テープ４０６を巻かなかった場合について考えてみる。図４に示すように、二次巻線４０３は、二次巻線４０５に比べ、引き出し線４０３ａの長さ分だけ長くなっており、この長さ分だけ、二次巻線４０３と一次巻線４０４との結合係数（結合度）は大きくなる。そのため、一次巻線４０４との結合係数は、図中、ボビン４０２の上側に巻かれた二次巻線４０３の方が、下側に巻かれた二次巻線４０５よりも大きくなる（高くなる）傾向にある。そして、この傾向は、二次巻線４０３、４０５の巻数が少ない程、顕著となって現れる。その結果、一次巻線４０４に対する、二次巻線４０３と二次巻線４０５の漏れインダクタンスに大きなアンバランスが生じてしまい、上述したＦＥＴ１０４、１０５に流れる電流波形のピーク値の違いとなって現れる。

次に、図４に示す本実施例のトランス１０６の内部構成を考えてみる。二次巻線４０３、二次巻線４０５は、一次巻線４０４の外側（ボビン４０２の中央部から遠い側）面に隣接して、図中、上下方向に分けられた領域にそれぞれ独立して巻かれている。更に、二次巻線４０３、二次巻線４０５は、一次巻線４０４の外側（ボビン４０２の中央部から遠い側）面に隣接して、図中、左右方向の同一層に巻かれている。更に、層間テープ４０６は、二次巻線４０３の内側、即ち隣り合う（隣接する）二次巻線４０３と一次巻線４０４の間を通るように巻くと共に、二次巻線４０５の外側、即ち隣り合う二次巻線４０３と二次巻線４０５の間を通るように巻いている。その結果、図中、ボビン４０２の上側に巻かれた二次巻線４０３と一次巻線４０４の結合度は弱くなり、一方、図中、下側に巻かれた二次巻線４０５と一次巻線４０４の結合度は強いままとなる。このように構成することで、層間テープ４０６を巻かない場合と比べて、一次巻線４０４に対する二次巻線４０３、４０５の漏れインダクタンスのアンバランスを改善することができる。更に、層間テープ４０６の厚みやターン数を調整することで、二次巻線４０３と一次巻線４０４の結合係数を調整することができるため、層間テープ４０６がない場合に生じていた漏れインダクタンスのアンバランスを改善することができる。その結果、ＦＥＴ１０４、１０５に流れる電流波形のアンバランスを改善することができ、トランス１０６の一次側に流れる正側電流のピーク値と、負側電流のピーク値を同等に近付けることができる。

なお、本実施例では、層間テープ４０６の幅（図４の上下方向の長さ）がボビン４０２の縦方向寸法（図４の上下方向の長さ）と同じ長さのものを使用した場合で説明した。例えば、上下に巻かれた二次巻線４０３、４０５の結合係数の差に最も影響を与える引き出し線４０３ａと二次巻線４０５との間（内側）にだけ、層間テープ４０６を巻いても、同様の効果が得られる。また、層間テープ４０６を使用せず、代わりとなる他の絶縁物を使用しても、同様の効果が得られる。なお、本実施例では、二次巻線４０３を正側出力の二次巻線１０６ｂ、二次巻線４０５を負側出力の二次巻線１０６ｃとして説明してきたが、その構成が逆であっても同様の効果が得られる。

以上説明したように、本実施例によれば、電流共振用のトランスにおける一次巻線に対する二次巻線の結合度を同等に近付けることができる。

実施例１のトランスでは、一次巻線の外側面に、２つの二次巻線を上下方向の独立した領域にそれぞれ巻き、かつ、層間テープ４０６を一次巻線、二次巻線の間を通るように巻いた実施例について説明した。これにより、一次巻線に対する２つの二次巻線の漏れインダクタンスのアンバランスを改善している。本実施例では、実施例１とは、一次巻線、二次巻線のボビンに対する位置関係を入れ替えたトランスの実施例について説明する。

［トランスの内部構成］
図５は、本実施例の電源装置１２９の電流共振回路に使用されるセンタータップ型で、かつ、積層型トランスの一例であるトランス１０６の内部構造の断面を示した模式図である。図５では、図４の構成と同じ要素については、同じ符号を付しており、ここでの説明を省略する。なお、図５においても、実施例１と同様に、一次巻線４０４、二次巻線４０５にもからげピン４０８への引き出し線が存在する。その長さは、二次巻線４０３の引き出し線４０３ａに比べて短く、本実施例で注目している回路動作には殆ど影響を与えないため、図５ではその記載を省略している。また、本実施例においても、層間テープ４０６は、一次巻線４０４と二次巻線４０３、４０５の間、及び、一次巻線４０４の外側（ボビン４０２から遠い側）にも巻くのが一般的であるが、本実施例の説明に必要な部分を除き、省略している。

図５において、二次巻線４０３、４０５は、ボビン４０２の最も内側に（ボビン４０２に当接して）、図中上下方向の領域、即ち二次巻線４０３は上側、二次巻線４０５は下側に分かれて、それぞれ独立して巻かれている。また、一次巻線４０４は、二次巻線４０３、４０５の外側（ボビン４０２から遠い側）に巻かれている。そして、層間テープ４０６は、二次巻線４０３の外側（ボビン４０２から遠い側）を通るように巻かれると共に、二次巻線４０５の内側（ボビン４０２と接する側）を通るように巻かれている。このようなトランス１０６の内部構成により、実施例１と同様に、二次巻線４０３の一次巻線４０４に対する結合係数を下げる方向に調整することができる。その結果、一次巻線４０４に対する二次巻線４０３、４０５の漏れインダクタンスのアンバランスを改善することができ、トランス１０６の一次側に流れる正側電流のピーク値と、負側電流のピーク値を同等に近づけることができる。

実施例１、２では、一次巻線４０４の外側面（実施例１）あるいは内側面（実施例２）に、二次巻線４０３と二次巻線４０５を上下の独立した領域に各々巻き、かつ、一次巻線４０４と二次巻線４０３の間に層間テープ４０６を巻いた実施例について説明した。層間テープ４０６を、一次巻線４０４と二次巻線４０５の結合を妨げない位置に巻き付けることにより、実施例１、２では、一次巻線４０４に対する二次巻線４０３、４０５の漏れインダクタンスのアンバランスを改善している。実施例３では、一次巻線４０４の外側に巻く二次巻線４０３、４０５を、各々１本ずつ交互に巻くことで、引き出し線の長さの差により生じる、一次巻線と二次巻線との結合係数の差を殆どなくすようにした実施例について説明する。

［トランスの内部構成］
図６は、本実施例の電源装置１２９の電流共振回路に使用されるセンタータップ型で、かつ、積層型トランスの一例であるトランス１０６の内部構造の断面を示した模式図である。図６では、図４、図５の構成と同じ要素については、同じ符号を付しており、ここでの説明を省略する。

図６では、実施例１の図４、実施例２の図５で示されていた、一次巻線４０４と二次巻線４０３の結合度を下げるための層間テープ４０６は巻かれていない。本実施例では、一次巻線４０４の外側に、一次巻線４０４に隣接して二次巻線４０３、４０５を、各々１本ずつ交互に巻くことにより、各二次巻線４０３、４０５の高さ位置に対する一次巻線４０４との結合係数を同等に近付けることができる。また、からげピン４０８にからげるための二次巻線４０３、４０５から、からげピン４０８への各引き出し線の長さも同等に近付けることができる。これにより、一次巻線４０４に対する二次巻線４０３、４０５の結合係数も同等に近付けることができる。その結果、一次巻線４０４に対する二次巻線４０３、４０５の漏れインダクタンスのアンバランスを改善することができる。なお、各引き出し線の長さの違いによって生じる僅かな漏れインダクタンスのアンバランスが支障となる場合がある。その場合には、長さが短い方の引き出し線と比べて、長さが長い方の引き出し線のうちの長くなっている部分と、短い方の引き出し線との間に層間テープのような絶縁物を挟むことで、アンバランスを更に解消することもできる。また、本実施例では、一次巻線４０４の外側面に、二次巻線４０３、４０５を巻く構成について説明してきたが、一次巻線４０４の内側に二次巻線４０３、４０５を巻く構成であっても、同様の効果が得られる。更に、本実施例では、二次巻線４０３を最上位に巻く構成、即ち二次巻線４０３をからげピン４０８から最も離れた位置から巻く構成を用いて説明したが、二次巻線４０５を最上位に巻く構成においても、同様の効果が得られる。

なお、実施例１〜３で説明した積層型トランス１０６は、トランス１０６を不図示のプリント基板にハンダ付けするためのからげピンがボビンの片側にしか設けられていない縦型構造のトランスを前提に説明した。上述した実施例１〜３は、からげピンがボビンの両側に設けられた横型構造の積層型トランスに対しても、同様の巻線構成を適用でき、同様の効果が得られる。
以上説明したように、本実施例によれば、電流共振用のトランスにおける一次巻線に対する二次巻線の結合度を同等に近付けることができる。

実施例１〜３で説明した電源装置は、例えば画像形成装置の低圧電源、即ちコントローラ（制御部）やモータ等の駆動部へ電力を供給する電源として適用可能である。以下に、実施例１〜３の電源装置が適用される画像形成装置の構成を説明する。

［画像形成装置の構成］
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７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５００は、静電潜像が形成される像担持体としての感光ドラム５１１、感光ドラム５１１を一様に帯電する帯電部５１７（帯電手段）、感光ドラム５１１に形成された静電潜像をトナーで現像する現像部５１２（現像手段）を備えている。そして、感光ドラム５１１に現像されたトナー像をカセット５１６から供給された記録材としてのシート（不図示）に転写部５１８（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５１４で定着してトレイ５１５に排出する。この感光ドラム５１１、帯電部５１７、現像部５１２、転写部５１８が画像形成部である。また、レーザビームプリンタ５００は、実施例１〜３で説明した電源装置５５０を備えている。電源装置５５０は、実施例１〜３で説明した電流共振回路を有する電源装置１２９に相当する。なお、実施例１〜３の電源装置５５０を適用可能な画像形成装置は、図７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５１１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。

レーザビームプリンタ５００は、画像形成部による画像形成動作や、シートの搬送動作を制御するコントローラ５２０を備えており、上述した実施例１〜３に記載の電源装置５５０は、例えばコントローラ５２０に電力を供給する。また、電源装置５５０は、感光ドラム５１１を回転するため、又はシートを搬送する各種ローラ等を駆動するためのモータ等の駆動部に電力を供給する。実施例１、２で説明したように層間テープを巻く構成により、実施例３で説明したように二次巻線４０３、４０５を各々１本ずつ交互に巻く構成により、一次巻線に対する各二次巻線の漏れインダクタンスのアンバランスを改善することができる。

１０６トランス
４０２ボビン
４０３、４０５二次巻線
４０３ａ引き出し線
４０６層間テープ
４０８からげピン

Claims

一次巻線と二つの二次巻線を有するトランスと、直列に接続された第一のスイッチング手段及び第二のスイッチング手段と、前記トランスの一次巻線に直列に接続された共振コンデンサと、を備え、
前記第二のスイッチング手段の一端は、前記一次巻線の前記共振コンデンサと接続された端部とは異なる端部に接続され、前記第二のスイッチング手段の他端は、前記共振コンデンサの前記一次巻線と接続された端部とは異なる端部に接続され、前記第一のスイッチング手段及び前記第二のスイッチング手段を交互に動作させることにより、前記一次巻線と前記共振コンデンサを共振させて前記トランスの二次巻線に接続された負荷に電力を供給する電源装置であって、
前記トランスは、
積層型のトランスであって、ボビンと前記ボビンに挿入されて固定されたコアと、を有し、
前記ボビンに対して内側から前記一次巻線が巻かれている第一層と、
前記第一層の上に、前記一次巻線と巻き方向が同一の第一の二次巻線と前記一次巻線とは巻き方向が反対の第二の二次巻線とが巻かれた第二層と、
前記第一の二次巻線及び前記第二の二次巻線を電気的に接続するために、前記第一の二次巻線及び前記第二の二次巻線から引き出された引き出し線が接続されたピンと、
を有し、
前記第一の二次巻線から引き出された前記引き出し線は、前記第二の二次巻線と隣接して配置されており、
前記一次巻線と前記第一の二次巻線との間と、前記第一の二次巻線と前記第二の二次巻線との間と、前記引き出し線と前記第二の二次巻線との間には層間テープが挟まれていることを特徴とする電源装置。
前記第一の二次巻線と前記第二の二次巻線の巻数は、略同一であることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
前記第一の二次巻線と前記ピンとを接続する引き出し線は、前記第二の二次巻線と前記ピンとを接続する引き出し線よりも長いことを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
前記ボビンは、前記一次巻線が巻かれる領域と、前記第一の二次巻線及び前記第二の二次巻線が巻かれる領域とを分ける分離部を有しないことを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
前記第一の二次巻線及び前記第二の二次巻線は、前記ピンからの距離が異なる、前記一次巻線に隣接した２つの独立した領域に各々巻かれ、
前記第一の二次巻線は、前記２つの独立した領域のうち前記ピンからの距離が大きい方の領域に巻かれていることを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
前記トランスは、前記ボビンの片側に前記ピンを有する縦型の構成を有することを特徴する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電源装置。
記録材に画像形成を行う画像形成手段と、
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。
一次巻線、第一の二次巻線、及び第二の二次巻線が巻き付けられたボビンと、前記ボビンに挿入されて固定されたコアと、を有し、
前記ボビンに対して内側から前記一次巻線が巻かれている第一層と、
前記第一層の上に、前記一次巻線と巻き方向が同一の前記第一の二次巻線と前記一次巻線とは巻き方向が反対の前記第二の二次巻線とが巻かれた第二層と、
前記第一の二次巻線及び前記第二の二次巻線を電気的に接続するために、前記第一の二次巻線及び前記第二の二次巻線から引き出された引き出し線が接続されたピンと、
を有する積層型のトランスであって、
前記第一の二次巻線から引き出された前記引き出し線は、前記第二の二次巻線と隣接して配置されており、
前記一次巻線と前記第一の二次巻線との間と、前記第一の二次巻線と前記第二の二次巻線との間と、前記引き出し線と前記第二の二次巻線との間には層間テープが挟まれていることを特徴とするトランス。
前記第一の二次巻線と前記第二の二次巻線の巻数は、略同一であることを特徴とする請求項８に記載のトランス。
前記第一の二次巻線と前記ピンとを接続する引き出し線は、前記第二の二次巻線と前記ピンとを接続する引き出し線よりも長いことを特徴とする請求項９に記載のトランス。
前記ボビンは、前記一次巻線が巻かれる領域と、前記第一の二次巻線及び前記第二の二次巻線が巻かれる領域とを分ける分離部を有しないことを特徴とする請求項１０に記載のトランス。
前記第一の二次巻線及び前記第二の二次巻線は、前記ピンからの距離が異なる、前記一次巻線に隣接した２つの独立した領域に各々巻かれ、
前記第一の二次巻線は、前記２つの独立した領域のうち前記ピンからの距離が大きい方の領域に巻かれていることを特徴とする請求項１１に記載のトランス。
前記トランスは、前記ボビンの片側に前記ピンを有する縦型の構成を有することを特徴する請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載のトランス。