JPH02100069A - 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］ 本発明は画像形成装置、特に感光体の帯電させる帯電器
と、高電圧領域において負荷電流が急速に増大する負荷
特性を有する帯電器に高圧交流を印加する電源回路を有
する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］ 従来より、電子写真方式のプリンタ、複写機など各種の
画像形成装置が知られている。この種の装置では、帯電
工程、現像工程などに、直流、交流、あるいは交直重畳
の高電圧が必要である。この高電圧を発生する電源装置
は多くの場合スイッチング電源が用いられている。

従来では、特にＡＣ高圧の負荷電流を所定の値に制御す
るため、第７図、第８図に示すような構成が用いられて
いる。

第７図において、ＡＣ高圧を発生させる昇圧トランスＴ
１の１次側はトランジスタＱ１、Ｑ２によりプッシュプ
ル駆動されている。トランジスタＱ１、およびインバー
タ７２を介してトランジスタＱ１と逆の位相で駆動され
るトランジスタＱ２のスイッチングタイミングは発振回
路７１により決定される。

昇圧トランスＴ１の２次巻線の低圧側と、接地電位の間
には第７図の下部に示した直流オフセット制御用の電源
と、負荷電流検出回路７６が直列に接続されている。こ
の電源は昇圧トランスＴ２を有し、その１次側への電源
供給はトランジスタ７４によりスイッチングされる。ト
ランジスタ７４のスイッチングデユーティ比はＰＷＭ回
路７３により制御される。

昇圧トランスＴ２の２次側にはダイオード７７、コンデ
ンサ７８による整流、平滑回路が接続され、直流化出力
は負荷抵抗７９の両端に発生される。この抵抗７９の両
端の電圧だけ、出力端子の交流出力はマイナス側にオフ
セットされる。

また、昇圧トランスＴ２の２次側および接地電位間に設
けられた抵抗、コンデンサからなる負荷電流検出回路７
６は、負荷電流に応じた電圧値を発生し、この負荷電流
検出値は誤差増幅器７５で所定の基！に！電圧と比較さ
れ、その誤差信号に応じてＰＷＭ　（パルス幅制御）回
路７３のパルスデューティ比が決定される。

この構成によれば、負荷電流と基準値との誤差に応じて
出力の直流オフセット分が調節され、負荷電流が安定化
される。

また、第８図の構成では昇圧トランスＴ１廻りの構成は
第７図と同じであるが、誤差増幅器７５の出力は昇圧ト
ランスＴ１に設けられたもう１つの２次巻線８０の負荷
を制御する。すなわち、２次巻線８０にはダイオード７
７、負荷抵抗７９、トランジスタ８１の直列回路が接続
されており、検出された負荷電流に応じて、ダイオード
７７により設定される極性の出力タイミングのみにおい
て抵抗７９に流れる電流をトランジスタ８１により制御
し、出力端子から出力される負荷電流を制御する。

また、フィードバック制御を必要としない場合には、第
９図に示すように昇圧トランスＴ１の出力巻線の低電圧
側に並列接続の抵抗、ダイオードからなる固定インピー
ダンスの偏倚回路を設ける構成も知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、以上に示した従来構成のうち、第９図の方式は
制御不可能であるので、高精度な電源制御を必要とする
高画質の画像形成装置などには用いることはできないし
、第８図の例では、トランスの過負荷状態を利用して制
御を行なうので不必要にパワーロスが大きくなり、昇圧
トランスが大形化して発熱、コスト高となる問題がある
。第７図の方式は上記問題に関しては比較的良好な結果
を得られるが、別に高圧出力のＤ　Ｃ７０Ｃインバータ
が必要となってコスト高、大型化を招くなど、種々の不
都合があった。

本発明の課題は、以上の問題を解決し、小型軽量かつ簡
単安価な構成により交流出力を行なう電源装置の負荷電
流を安定化することにある。

［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、感光
体を帯電させる帯電器と、高電圧領域において負荷電流
が急速に増大する負荷特性を有する帯電器に高圧交流を
印加する電源回路を有する電子写真方式の画像形成装置
において、前記電源回路を、変圧器と、この変圧器の１
次側の直流給電を断続するスイッチング手段と、変圧器
の２次側に接続された帯電器の負荷電流を検出する手段
と、この検出手段の出力に応じて前記スイッチング手段
のデユーティ比を調節する制御手段から構成することに
した。

［作　用］ 以上の構成によれば、高電圧領域において電流が増大す
る負荷特性を有する帯電器の場合、変圧器の入力側のス
イッチングデユーティ比を１：１からずらした場合、正
ないし負側への電圧偏倚が生じるので、この電圧アンバ
ランスにより所定極性の負荷電流の直流成分が前記検出
回路に生じる。この検出回路の検出した直流成分に応じ
て変圧器の１次側を制御することにより、負荷電流を安
定化することができる。

［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画像形成装置の帯電器に給電
を行なう電源部の構成を示している。第１図において、
昇圧トランスＴ１の１次側の一端は接地され、他端は抵
抗Ｒ１、コンデンサＣ１を介してトランジスタＱ１〜Ｑ
３、抵抗からなる電力増幅器５に接続されている。電力
増幅器５の終段のトランジスタＱ２、Ｑ３はトランジス
タＱ１のスイッチングにより交互に導通する。

昇圧トランスＴ１の２次側は、１次側と逆の位相の高圧
交流出力を端子Ｐ１を介して帯電器に供給するよう結線
されている。２次巻線の低圧側および接地電位間には並
列接続された抵抗Ｒ２、コンデンサＣ２からなる負荷電
流検出回路が接続されている。

抵抗Ｒ２、コンデンナＣ２の両端に発生する負荷電流に
応じた電圧値はオペアンプなどからなる誤差増幅器３の
子端子に入力され、−人力に与えられる端子Ｐ２から人
力された所定の負荷電流に対応した基′！＄電圧と比較
される。誤差増幅器３が出力する誤差信号はオペアンプ
などからなるコンパレータ４の十人力に導かれる。

コンパレータ４の一入力端子には、発振回路１が発生す
る矩形波の積分回路２による積分出力である３角波が人
力されるため、コンパレータ４の出力には誤差増幅器３
の誤差信号の電圧に応じたデユーティ比を有する矩形波
パルスが出力される。すなわち符号１．２．４の回路素
子はＰＷＭ回路を構成する。

コンパレータ４の出力は電力増幅器５により増幅され、
昇圧トランスＴ１の１次側に人力される。

次に以上の構成における動作につき説明する。

負荷電流が増大し、誤差増幅器３の誤差信号が減少する
と、コンパレータ４の出力パルスの負の期間が長くなる
。これにより、昇圧トランスＴ１の２次側のデユーティ
は正の期間の方が長くなる。

第２図（Ａ）、（Ｂ）は、昇圧トランスＴ１の出力の電
圧波形図で、第２図（Ａ）はデユーティ比が１：１で正
負対称の波形を、また第２図（Ｂ）は誤差増幅器３の誤
差出力が減少し、デユーティ比が１；１からずれ、正側
のパルス幅が広くなった波形を示している。第１図のよ
うな回路では、２次側の負の出力電位は１次側人力パル
スの正の期間の比率に依存しており、１次側入力の正の
期間が増大すると第２図（Ｂ）のように負側の電位が増
大する。また、２次側の正、負のそれぞれの出力期間の
積分値は等しくなる。

したがって、−ａに負荷が純抵抗である場合、第１図の
ような交流７４．源回路では負荷電流の直流成分は０と
なり、誤差増幅器３を介してフィードバックを行なって
も制御不可能になる。しかし、本実施例では、負荷は電
子写真方式の画像形成装置における帯電器であり、その
負荷（電流／電圧）特性は第３図に示すように非直線性
を有し、正負の高電圧領域で負荷電流増大の割合が大き
くなるため、第２図（Ｂ）のような波形が帯電器に印加
された場合には、正電流は減少、負電流が増大すること
になり、負荷電流の直流成分としては負７Ｍ、流が発生
する。実際に抵抗Ｒ２を介して検出される負荷電流値は
この負電流であり、従って、第１図の回路は負荷電流の
直流成分を１次側のデユーティ比を調節することにより
安定化することになる。

第４図の構成は、第１図の回路に出力交流の振幅制御系
を追加したものである。第４図ではコンパレータ４の出
力はトランジスタＱ１のベース電位を制御するトランジ
スタＱ４のベースを抵抗Ｒ５、Ｒ６を介して制御してい
る。また、トランジスタＱ４のコレクタ電位は誤差増幅
器６により抵抗Ｒ７を介して決定される。すなわち、誤
差増幅器６の出力は昇圧トランスＴＩの１次側の入力電
圧を制御する。

一方、誤差増幅器６の十人力端子には端子Ｐ３から所望
の出力交流振幅に相当する基準電圧が入力され、−入力
端子には昇圧トランスＴ１に追加されたもう１つの２次
巻線４０の整流出力電圧の抵抗Ｒ３、Ｒ４による分圧値
が印加される。整流回路はコンデンサＣ３、Ｃ４、ダイ
オードＤ１、Ｄ２による倍電圧整流回路である。

このような構成によれば、２次巻線４０の整流出力は交
流出力の振幅に対応して変化するため、この振幅の検出
値と端子Ｐ３の基準値の誤差を誤差増幅器６を介して昇
圧トランスＴ１の１次側にフィードバックすることによ
り出力交流振幅の安定化を行なうことができる。また、
２次巻線４゜は、単に電圧検出が行なえればよく、誤差
増幅器６をオペアンプなどから構成すれば大きな電流容
量を必要とせず、また倍電圧整流を行なうため巻数も少
なくてよいので、昇圧トランスＴ１を大型化する恐れが
なく、また電力損失も小さい。

第５図の構成では、第４図と同様の振幅制御系を用いて
いるが、昇圧トランスＴ１の１次側へのフィードバック
を電力増幅器５の電源電圧を調節することにより行なっ
ている。

すなわち、誤差増幅器６の出力はＰＷＭ回路７に入力さ
れ、ＰＷＭ回路７の出力デユーティ比は電力増幅器５の
終段に対して給電を行なうスイッチングレギュレータ８
の出力電圧を制御する。スイッチングレギュレータは降
圧型のもので、トランジスタＱ５、π型に接続されたチ
ョークコイル、ダイオードＤ３、コンデンサｃ５からな
る。

電力増幅器５はスイッチングレギュレータ８の出力がコ
ンパレータ４の出力より小さくなった期間においてスイ
ッチング動作を開始し、負荷に給電を行なう。このよう
な構成によれば、第４図の構成に比して電力損失を低減
することができる。

第６図では、出力交流の振幅を抵抗Ｒ８、Ｒ９の分圧に
より取り出して誤差増幅器６に入力している。誤差増幅
器６以降のフィードバック系の構造は第４図と同じであ
る。このような簡単な構成によフても容易に出力交流の
振幅制御を行なうことができる。

［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明によれば、感光体を帯
電させる帯電器と、高電圧領域において負荷電流が急速
に増大する負荷特性を有する帯電器に高圧交流を印加す
る電源回路を有する電子写真方式の画像形成装置におい
て、前記電源回路を、変圧器と、この変圧器の１次側の
直流給電を断続するスイッチング手段と、変圧器の２次
側に接続された帯電器の負荷電流を検出する手段と、こ
の検出手段の出力に応じて前記スイッチング手段のデユ
ーティ比を調節する制御手段から構成するようにしたの
で、高電圧領域において電流が増大する負荷特性を有す
る帯電器の場合、変圧器の入力側のスイッチングデユー
ティ比を１：１からずらした場合、正ないし負側への電
圧偏倚が生じるので、この電圧アンバランスにより所定
極性の負荷電流の直流成分が前記検出回路に生じる。こ
の検出回路の検出した直流成分に応じて変圧器の１次側
を制御することにより、負荷電流を安定化することがで
きるので、従来のように、複雑かつ低効率の制御系を用
いなくても精度のよい帯電器の負荷電流の安定化が可能
であるという優れた利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用した画像形成装置の電源部の構造
を示した回路図、第２図（Ａ）、（Ｂ）は第１図の回路
の出力電圧波形を示した波形図、第３図は帯電器の負荷
特性を示した線図、第４図〜第６図は第１図の回路の変
形例を示した回路図、第７図〜第９図はそれぞれ異なる
従来の電源回路の構成を示した回路図である。 １・・・発振回路　　　　　２・・・積分回路３．６・
・・誤差増幅器　　４・・・コンパレータ５・・・電力
増幅器　　　　６・・・誤差増幅器７・・・ＰＷＭ回路 ８・・・スイッチングレギュレータ 電ｐ、卸め口語幻 第１図 ６８先噌帽器 ピｙＪうｑｐ距ｊの路面 第４図 會加繁時の出０雪圧」釦杉詔 第２図 峯電器の負街特・庄の轢閲 ６誘先糟幅器 裏づｂ電源部内口語面 ＃ｆ−ハ劉兇部のＥ届ｍ 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）感光体を帯電させる帯電器と、高電圧領域において
   負荷電流が急速に増大する負荷特性を有する帯電器に高
   圧交流を印加する電源回路を有する電子写真方式の画像
   形成装置において、前記電源回路を、変圧器と、この変
   圧器の１次側の直流給電を断続するスイッチング手段と
   、変圧器の２次側に接続された帯電器の負荷電流を検出
   する手段と、この検出手段の出力に応じて前記スイッチ
   ング手段のデューティ比を調節する制御手段から構成し
   たことを特徴とする画像形成装置。