JPH01147557A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 木発、明は画像形成装置、特に電源部を改善した電子写
真方式の画像形成装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、電子写真方式の画像形成装置では、商用電源から
低圧電源電圧、例えば２４Ｖ、５ｖなどの電源電圧を生
成し、機器内各部に電力供給するとともにこの電圧から
必要な高圧電源電圧を形成し、帯電、転写、現像などの
各画像形成部に給電を行なう構成になっている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記の従来例においては、商用電源→低圧電源、また低
圧電源→各種高圧電源という変換において複数のトラン
スを用いているため、コストアップ、装置の大型化、配
線の複雑化など種々の問題があった。

［問題点を解決するための手段］ 以上の問題点を解決するために、本発明においては、感
光体に帯電を行なう帯電手段と、前記感光体上に感光プ
ロセスにより形成された静電画像を可視像とする現像手
段と、該感光体から前記可視像を紙に転写する転写手段
を含む画像形成装置において、前記帯電手段、前記現像
手段、前記転写手段および低圧負荷に電源を供給する同
一の変圧手段と、前記変圧手段の１次側に商用交流電源
の出力を直接整流しトランスレス方式で給電する手段と
、この給電手段から前記変圧手段への直流供給を前記帯
電手段ないし現像手段に供給する交流成分に対応した周
波数で断続制御する制御手段とを設けた構成を採用した
。

［作　用］ 以上の構成によれば、電子写真方式の画像形成装置にお
ける各負荷に供給される電力をトランスレス方式で給電
を受ける同一の変圧手段により形成することができる。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基づき、本発明の詳細な説明
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
、たとえば複写機の電源部の構造を示している。本実施
例ではできるかぎり電源部の構造を簡略化するため、主
電源にトランスレス方式を採用し、また高圧給電用のト
ランスを単一化している。

図において符号Ｃで示されるものは商用交流電源でたと
えば実効値１００Ｖの交流電圧を出力する。この交流電
圧は端子Ｃ１を介して装置に入力される。端子ＣＩから
入力された交流は過電流保護用のヒユーズｌおよび電源
ノイズ低減用のチョークコイル２、コンデンサ３〜５を
介して直接ブリッジ接続されたダイオード６に入力され
る。チョークコイル２はそれぞれ２つのラインに直列に
挿入され、コンデンサ３、および直列接続されたコンデ
ンサ４．５はライン間に挿入される。コンデンサ４．５
の中点は装置のケースなどに接地される。

ダイオード６の整流出力はコンデンサ８により平滑され
、この両端に入力交流電位のピーク値に相当する直流電
圧が発生される。コンデンサ８の片側には起動時のラッ
シュカレント低減用の充電抵抗７が接続されるとともに
、またその両端には放電用ダミー抵抗９、ｌＯが接続さ
れる。

コンデンサ８の、両端に出力される直流は、トラ、笈 ンス４４の１待巻線４４１の中点に供給されるとともに
、抵抗１１．１３．ツェナーダイオード１２、トランジ
スタ１４から構成される電源回路に入力される。この電
源回路は起動時に制御用ＩＣ２１に安定化した電圧を供
給するために用いられる。

制御用ＩＣ２１には、起動時に上記の符号１１−１４の
素子からなる電源回路により形成された直流がダイオー
ド２０を介して供給される。電源が起動後は、トランス
４４の２次巻線４４２の出力がダイオード１５、コンデ
ンサ１６で整流、平滑され、抵抗１７．１８で分割した
電圧がダイオード１９を介して制御用ＩＣ２１に供給さ
れる。

ダイオード１９．２０は上記２つの電源供給路を選択す
るもので、ダイオード１９．２０の接続点および制御用
ＩＣ２１の電源端子（ｌ　ｌ）の間には電流制限用の抵
抗２２が挿入されている。

制御用ＩＣ２１は公知のスイッチング電源制御用のもの
で、内部にスイッチングトランジスタ駆動用のパルス発
生回路、そのパルス幅制御回路、また出力制御用の誤差
増幅器などを含む。内部構造についてはここでは詳細な
説明を省略する。

トランス４４の１次巻線４４１に対する直流印加は、巻
線４４１の両端にコレクタを接続されたトランジスタ３
２．３７により制御される。

トランジスタ３２．３７のエミッタは電流制限のための
抵抗３３．３８を介してコンデンサ８の共通側ラインに
接続されている。ベースには制御用ＩＣ２１の端子（１
０，７）から供給される駆動パルスが抵抗３０．３５を
介して印加される。

また、各トランジスタ３２．３７のベース〜上記共通電
位間にはバイアス用の抵抗３１．３６が挿入されている
。

抵抗３３．３８はトランス４４の一次側への供給電流を
制御するためのもので、その端子電圧はそれぞれダイオ
ード４１．３０を介して整流され、コンデンサ４２によ
り平滑される。コンデンサ４２と並列な抵抗４３は放電
用のダミー抵抗である。

この過電流検出信号は制御用ＩＣ２１の入力端子（１６
）にフィードバックされる。

制御用ＩＣ２１は公知の定電圧回路を含んでおり、安定
化された基準電圧を端子（１３，１４）に出力する。こ
の基準電圧を抵抗２３．２４および２５．２６によりそ
れぞれ分割することにより得た所定電位の基準電圧は端
子（２，１５）に入力される。

また制御用ＩＣ２１の端子（３）は、内蔵されたトラン
ジスタ３３．３７を制御するための誤差増幅器の位相補
償端子で、この端子と前記端子（２）の間には位相補償
用術コンデンサ２７が接続されている。

さらに制御用ＩＣ２１の端子（５，６）にはトランジス
タ３３．３７のスイッチング周波数を決定する時定数を
構成するコンデンサ４２、抵抗４３が接続されている。

これらのコンデンサ、抵抗の他端は共通電位に接続され
ている。トランジスタ３３．３７のスイッチング周波数
はこれらのコンデンサ、抵抗により定まる時定数により
５００Ｈｚ〜２ｋＨｚの所望の周波数に設定される。

トランス４４の構造の概要を第２図に示す。

符号１０１は磁性材料であるコア部、符号４４１〜４４
６は第１図の各巻線に対応している。これらの巻線はコ
ア１０１の内部に形成された空間部に巻装されている。

符号１０２〜１０４は磁性材コア内の磁力線（リーケー
ジパス）を示す。

第３図に装置の画像形成部の構造を示す。

図において符号１１２は感光体ドラムであり、画像形成
工程の進行に従って不図示の駆動手段により回転駆動さ
れる。

画像形成工程において、感光体ドラム１１２は、まずそ
の表面に当接した帯電器Ｉ’ｌｌによって所定の電位に
帯電される。

次に、感光体ドラム１１２は帯電器１１１と現像器１１
３との間で、レーザ光（レーザービームプリンタの場合
）あるいは原稿からの反射光（複写機などの場合）など
の光情報（不図示）が感光体ドラム１１２上に照射され
、静電潜像が形成される。

さらに現像器１１３内のトナーが感光体ドラム１１２上
の画像部に付着して静電画像が顕像化される０次に転写
器１１４によって、ドラム１１２上のトナー像は矢印の
方向に搬送される紙に転写される。

再び第１図において、トランス４４の２次側の回路につ
き説明する。

トランス４４は前記の２次巻線４４２の他符号４４３〜
４４６で示される２次巻線を有する。

２次巻線４４３は上記帯電器１１１および転写ローラ１
１４に給電する電力を、２次巻線４４４は現像器１１３
に給電する電力を、２次巻線４４５は２４Ｖおよび５ｖ
の制御系に給電する電力を、２次巻線４４６は原稿照明
用の蛍光灯１００に給電するための電力をそれぞれ発生
する。各巻線の巻線比は必要な電圧に応じて設定される
のはいうまでもない。

帯電器ｌｉｔは交直重畳の電力を、また転写ローラ１１
４は負の直流電力を必要とする。これらの電力は１つの
２次巻線４４３から形成される。現像器１１３も交直重
畳の電力を必要とするが、この電力は２次巻線４４４か
ら供給される。

まず２次巻線４４３に接続される制御回路につき説明す
る。

符号４５〜４７は負荷短絡などの対策として働く保護回
路、符号４８〜５４（符号５１は欠番）は巻ｔｌＪａ４
４３から負電圧を引き出す整流平滑回路である。

また、符号５５は共振用コンデンサ、符号５６〜６０は
巻線４４３の出力を整流平滑する整流平滑回路、符号６
１〜６３はｖｌの電位を検出している抵抗網、符号６４
．６５は基準電圧回路、符号６６．６７は誤差増幅回路
、符号７０は高耐圧のトランジスタであり、遮断時のコ
レフタルエミッタ耐圧が１０００〜１５００Ｖ程度のも
のである。この程度の耐圧の品種は＃広く市販されてい
る。符号７１．７２はトランジスタ７０のエミッタ電位
を決定する分圧抵抗である。

２次巻線４４４には上記と同様の回路が接続されている
。これらの素子は符号７４〜９２で示されている。これ
らの素子は前述とおなしものであるのでここでは説明は
省略する。

２次巻線４４５には２４Ｖ系（モータ用など）、５ｖ系
（制御回路用など）の電源を発生する回路が接続される
。２次巻線４４２の出力はダイオード９３で整流され、
コンデンサ９４で平滑された後、そのまま２４Ｖ系へ出
力される。

さらにこの２４Ｖの直流は３端子レギユレータ９６に入
力され５ｖ化されて５ｖ系に出力される。コンデンサ９
５〜９７はレギュレータ９６の発振防止用のものである
。

２次巻線４４６には安定器９９を介して蛍光灯１００が
接続されている。チョークコイル９９は、蛍光灯１００
の、点灯開始の立ち上がり時インピーダンスが高く点灯
後はそれが低くなるという特性を補正するためのもので
ある。

次に、以上の構成における動作につき詳細に説明する。

商用交流電源Ｃを端子ＣＩに接続すると、トランスの駆
動が安定するまでの量制御用ＩＣ２１は抵抗１１．　　
ｌ　３、トランジスタ１４．ツェナーダイオード１２か
らなる起動電源により給電され、トランジスタ３３．３
７のスイッチングを開始する。

トランス４４の励振が安定すると、制御用ＩＣ２１はト
ランス４４の２次巻線４４２から給電を受ける。

第４図は安定動作時のトランス４４の各部の波形を示し
ている。

１次側巻線４４１はトランジスタ３２および３７でプッ
シュプル駆動される。トランジスタ３２．３７のベース
およびコレクタの波形は符号１０５〜１０８に示すよう
に制御用ＩＣ２１により制御される。

本実施例では出力電圧を定電圧制御する手段として、制
御用ＩＣ２１によってパルス幅制御（ＰＷＭ）を行なっ
ている。すなわち、波形１０５〜１０８で（７）オフ時
間Ｔｗが０−１／２Ｔｏ（Ｔ。

は波長）の間で可変となる。

なお、ここでコレクタ波形１０７および１０８は、実際
はダイオード３４．３９の影響などによってもっと複雑
になるが、簡略化のため単に方形波形状により示した。

トランス４４の駆動状態では、１次巻線４４１に電流を
流すことによってコア１０１中に発生する磁力線１０２
〜１０４は２次巻線４４２〜４４６にエネルギーを供給
する。

しかし、コア１０１中のキリ−ケージパスＬＰを通って
他巻線に寄与しない符号１０２のような磁束経路も存在
する。そのため、１次巻線と地券線間に発生する電圧波
形は相似形ではなく、第２図に示すとおり１次巻線４４
１にはほぼ矩形波が印加されるのに対し、他巻線は第２
図の符号１０４や１１０に示す正弦波に近い波形が現れ
る。

特に巻線４４３の両端電圧は、トランスのもつインダク
タンスとコンデンサ５５の容量によって共振が生じるの
で、符号１０９に示すようにきれいな正弦波になる。実
際の波形の歪率を測定すると４〜５％程度になる。

一方、他の２次巻線４４４〜４４６はそれぞれ共振点が
ずれるため、符号１１０に示すように高調油分を多く含
んだ波形となる。実際の測定データでは、歪率が１０％
あまりとなる。

ここで、交流波形を直接負荷に印加する対象としては、
第３図のとおり帯電器１１１．現像器１１３および蛍光
灯１００（不図示）の３つがある。この中で、帯電器１
１１は直接帯電のため、感光体ドラム１１２に当接して
いる。電界の急変は感光体１１２の絶縁耐圧上好ましく
ないので、きれいな、すなわち歪率の低い波形が要求さ
れる。

そのため、上述のように２次巻線４４３には共振用コン
デンサ５５を挿入し、符号１０９のような歪率の低い波
形を得ている。また、現像器１１３、蛍光灯１００には
それほどきびしい波形上の要求はないので、共振回路を
省略し符号１１０のような波形で給電を行なう。

なお、各巻線にそれぞれ共振コンデンサを付加するとい
う方法は当然考えられるが、実験の結果、それぞれの巻
線での共振周波数が異なるため、波形の改善には至らな
かった。

次に、各負荷すなわち帯電器１１１．現像器１１３およ
び転写ローラ１１４に対する出力制御について説明する
。

第１図の端子Ｐ、Ｔ、Ｄは、第４図の端子Ｐ、Ｔ、Ｄに
相当し、２４Ｖ、５ｖ系は前述のように原稿搬送系ある
いは制御系の電気回路に供給される。端子Ｐの電圧は荏
第３図符号１０９に示すような波形になるが、直流電位
ｖ１に交流を重畳させた形になる。

交流波形の周波数は、制御ＩＣ２１の駆動周波数によっ
て決定され、機器によっても異なるが、５００Ｈｚ〜２
ｋＨｚの間にあると考えてよい。

また、２次巻線４４３に接続された制御回路により直流
重畳分の電位Ｖｌは定電圧制御特性を付与しである。以
下に巻線４４３に接続された制御回路の動作につき説明
する。

直流電位ｖ１は抵抗６１〜６３の分割で検出され、誤差
増幅器６６の十に入力される。この電位は また、−人力は となり、例えば十入力端子の電圧の方が高いと誤差増幅
器６６の出力は低レベルになり、高耐圧トランジスタ７
０のベース電流が増えるため、トランジスタ７０のＩ　
Ｃ，（コレクタ電流）も増加し、抵抗６１．６２におけ
る電位降下が大きくなって十入力端子の電圧も低下する
。　′ そして、上記■、■の電圧が等しい時この系は安定とな
り、 Ｒ′ となる、ここで Ｒ６１＋　Ｒ８２＋　ＲＥｉ３ Ｒ”麿□ Ｒ８４÷Ｒ６５ である。

このようにして、端子Ｐに重畳される直流成分の電圧Ｖ
ｌは定電圧制御される。

端子Ｔから転写ローラＴに出力される電圧は端子Ｐに向
かう電圧を負の半波整流することにより形成される。

端子３から現像器１１３に出力される電力の直流重畳分
は上記と同様の動作により誤差増幅器８７により制御さ
れる。ただし、ダイオード７６の向きは巻線４４３と逆
なので、直流重畳分は負の電圧となる。

次に、第１図の電圧制御ＩＣ２１に対する電力供給につ
いてさらに詳細に説明する。

電源投入時、抵抗１３、トランジスタ１４、ダイオード
２０を介してＩＣ２１の端子（１２）に電力供給される
が、トランス４４が作動を始めると巻線４４２で発生し
た電圧がダイオード１５゜１９を介してＩＣ２１に供給
される。

同時に２次巻線４４２の出力電圧は平滑・整流された後
に抵抗１７．１８で分割され、高圧出力電圧の検出とし
てＩＣ２１の端子（１）に入力される。すなわち、巻！
ｌ！４４２はＩＣへの電力供給と電圧検出の両方を兼ね
、制御用ＩＣ２１は端子（１）の入力電圧が一定になる
ようにトランジスタ３３．３７を制御する。また、制御
用ＩＣ２１は抵抗３３．３８で検出され、端子（１６）
に入力された１次巻！１４４１の駆動電流検出値に応じ
て過電流時の保護を行なう。

以上の実施例によれば、トランスの１次側に供給する直
流を直接トランスレス方式により商用交流電源から供給
し、トランスの各巻線から低圧および高圧の負荷に給電
するようにしているので、従来多数必要であったトラン
スの数を１個にすることができ、電源部および電源部が
採用される装置全体のコストダウン、小型軽量化が可能
になる。

第１図の実施例ではり一ケージトランスを例示したが、
通常のトランスでもよい。ただし、その時はコンデンサ
５５は不要であり、その代り充放電カーブなどの波形整
形手段が必要となる。

また、蛍光灯はレーザビームプリンタなどでは必要ない
ので、その場合は２次巻線４４６を省略することができ
る。

さらに、上記実施例では、画像形成制御時の電９０のオ
ン、オフで行なえるし、高圧交流出力はリレーなどを介
する方法、１次側で出力を止める方法などを用いること
ができる。

［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明によれば、感光体に帯
電を行なう帯電手段と、前記感光体上に感光プロセスに
より形成された静電画像を可視像とする現像手段と、該
感光体から前記可視像を紙に転写する転写手段を含む画
像形成装置において、前記帯電手段、前記現像手段、前
記転写手段および低圧負荷に電源を供給する同一の変圧
手段と、前記変圧手段の１次側に商用交流電源の出力を
直接整流しトランスレス方式で給電する手段と、この給
電手段から前記高圧手段への直流供給を前記帯電手段な
いし現像手段に供給する交流成分に対応した周波数で断
続制御する制御手段とを設けた構成を採用しているので
、多出力高圧、低圧全てに電力供給が可能で、変圧手段
の個数を低減し、電源部および装置全体の小型化、コス
トダウンを図ることができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による画像形成装置電源部の構成を示し
た回路図、第２図はり一ケージトランスの構造を示した
説明図、第３図は給電を受ける画像形成部の説明図、第
４図は第１図のトランス各部の波形図である。 Ｐ、Ｔ、Ｄ・・・　端子　　　Ｃ・・・商用交流電源６
．１５．１９．２０．５Ｂ、７Ｂ、９３・・・ダイオー
ド９．１Ｏ１１３，２２，３３，３８、・・・抵抗５８
〜６５．７１．７２・・・抵抗　２１・・・制御用ＩＣ
１４，３３，３７，７０，８０・・・トランジスタ４４
・・・トランス　　　　４４１・・・１次巻線４４２〜
４４６・・・２次巻線 １００・・・蛍光灯　　　　１１１・・・帯電器１１２
・・・感光体ドラム　１１３・・・現像器１１４・・・
転写ローラ 第４図 因 τ 認区

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）感光体に帯電を行なう帯電手段と、前記感光体上に
   感光プロセスにより形成された静電画像を可視像とする
   現像手段と、該感光体から前記可視像を紙に転写する転
   写手段を含む画像形成装置において、前記帯電手段、前
   記現像手段、前記転写手段および低圧負荷に電源を供給
   する同一の変圧手段と、前記変圧手段の１次側に商用交
   流電源の出力を直接整流しトランスレス方式で給電する
   手段と、この給電手段から前記変圧手段への直流供給を
   前記帯電手段ないし現像手段に供給する交流成分に対応
   した周波数で断続制御する制御手段とを設けたことを特
   徴とする画像形成装置。 ２）前記変圧手段をリーケージトランスから構成すると
   ともに、帯電手段に交流電圧を供給する巻線の両端間に
   共振用コンデンサを付加することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の画像形成装置。 ３）前記変圧手段に出力電圧検出巻線を設け、各出力を
   定電圧制御するとともに、該出力電圧検出巻線から前記
   制御手段に電源を供給することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第２項に記載の画像形成装置。