JPH0297225A

JPH0297225A - 電源装置

Info

Publication number: JPH0297225A
Application number: JP24424588A
Authority: JP
Inventors: Koji Suzuki; 鈴木　孝二
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1990-04-09
Anticipated expiration: 2013-03-09
Also published as: JP2723264B2

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］本発明は電源装置、特に交流、直流の重畳された高圧を
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、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。特に、現像器に与えられる現像
バイアスは、交直重畳の高電圧で、従来では、現像バイ
アス用電源は低周波の交流出力用昇圧トランスと、この
トランスに結合され前記交流出力に直流電圧を重畳する
ためのＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃインバータによって構成されるこ
とが多かった。

［発明が解決しようとする課題］しかし、上記従来構成では、現像バイアスの交流成分を
発生させる低周波の交流用昇圧トランスが大型になるこ
と、またそのバイアスの交流成分の周波数が可聴帯域で
あるために少なからずノイズを発し、これを小さくする
ことが非常に難しいという問題があった。また、デユー
ティ比を５０％から大幅に変えようとしてもトランスの
偏磁のために不可能であるなどの欠点があった。

本発明の課題は、以上の問題に鑑み、低周波の交流封圧
トランスを除去し、低周波でしかも可変デユーティ比の
交流成分を重畳させた交直重畳の電源電圧を発生する電
源装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］以」二の課題を解決するために、本発明においては、交
流、直流の重畳された高圧を出力する電源装置において
、低周波発振器と、高周波発振器と、前記低周波発振器
の出力により高周波発振器の出力を変調する振幅変調器
と、この振幅変調器の出力に応じて一次側の低圧直流入
力を制御される変圧器と、この変圧器の出力を整流する
整流器と、この整流器の出力点と接地電位の間を前記低
周波発振器の出力信号に同期して断続するスイッチ手段
と、このスイッチ手段と前記整流器の接続点に発生する
交流電圧を所定の直流レベルにクランプした後負荷に給
電するクランプ回路と、変圧器２次側の出力交流成分の
振幅値を検出し、この検出値に基づき前記高周波発振器
の出力が前記振幅変調器を介して前記変圧器に伝達され
る期間の長さを制御することにより出力交流成分の振幅
を安定化する手段からなる構成を採用した。

［作用］以上の構成によれば、変圧器は高周波発振器の出力によ
って断続的に励振されるため、従来のような低周波用の
昇圧トランスを用いる必要がない。また、出力交流成分
の振幅値を検出し、これに応じて高周波発振器の出力が
前記振幅変調器を介して前記変圧器に伝達される期間の
長さを制御することにより出力交流成分の振幅を安定化
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図に本発明を採用した電源装置の回路構成の一例を
、第２図に第１図の回路の各部の信号波形を示す。

第１図において符号ｌ、２はそれぞれ矩形波の低圧交流
を発生する発振器で、発振器１は周波数１８００Ｈｚ、
デユーティ比２０％の矩形波（第２図（ａ））を、また
発振器２は周波数５０ｋＨｚ、デユーティ比′５０％の
矩形波（第２図（ｂ））の信号を発生する。

発振器２の出力は変調器３に入力され、発振器１の出力
信号によりほぼ１００％振幅変調される。変調器３は、
その出力信号によりトランジスタＱｌを介して昇圧トラ
ンスＴ１の一次巻線への低圧電源電圧＋Ｖｃｃの印加を
制御する。

昇圧トランスＴＩの２次側には、整流用のダイオードＤ
ｉ、放電用抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣＩ、ダイオー
ドＤ２、直流電源５からなる直流成分重畳のためのクラ
ンプ回路が接続されている。クランプ出力は端子ＰＩか
ら出力される。また、抵抗Ｒ１とクランプ用コンデンサ
ＣＩの接続点はリレー、アナログスイッチなどからなる
スイッチ４により接地できるようになっている。なお、
昇圧トランスＴ１、整流ダイオードＤｉの接続方式は図
示のようにフライバック方式である。

スイッチ４は第２図（Ｃ）に示されるように、発振器１
のローレベル出力、すなわち、トランジスタＱｌおよび
昇圧トランスＴ１の遮断に同期して導通する。

トランジスタＱｌが５０ｋＨｚで駆動している期間では
、クランプ用ダイオードＤ１のカソードには＋Ｖｌが得
られ、クランプ用コンデンサＣＩで平滑されるため、ス
イッチ４の出力は第２図（Ｃ）に示すようになる。ここ
で得られた出力はコンデンサＣ１で出力端子ＰＬに接続
されるが、ダイオードＤ２が正方向のピーク時に導通し
てＶＥの出力電圧を有するクランプ用の直流電源５にク
ランプされるため、端子Ｐ１には出力振幅■１、正方向
のピーク値が一■Ｅの出力が得られる。

この出力は、第２図（ｄ）に示すようにマイナスの直流
電圧−ＶＥと１８００Ｈｚ、電圧■１の矩形波交流を重
畳したもので、電子写真方式の現像バイアスとして使用
される。

以」二の構成によれば、コンバータトランスＴ１は高周
波駆動されるため、従来のように低周波駆動が可能な大
型なトランスを用いる必要がなく、電源部を小型軽量に
構成することができ、またノイズ対策も容易である。

第１図、第２図では最も基本的な構成を示したが、第３
図以降に示すような各種の変形例が可能である。以下、
第３図以降の実施例を説明するが、上記実施例と同一ま
たは相当する構成には同一符号を用い、その詳細な説明
は省略する。

第１図では、出力の安定化のための構成を示していない
が、第３図では、出力交流成分の振幅を所定値に安定化
するために、トランジスタＱｌのベースに印加される発
振器２の出力パルスの数を制御する構成を設けである。

すなわち、第３図では、スイッチ４の出力電圧（■１）
を抵抗Ｒ２、Ｒ３、ダイオードＤ３、Ｄ２によって分圧
や整流平滑して誤差増幅器６で端子Ｐ２に外部から入力
された所定の出力振幅に相当する基準電圧値と比較し、
その出力をコンパレータ１０の入力端子の１つに入力し
ている。

コンパレータｌＯのもう一方の入力端子にはＣＲフィル
タ回路、あるいはオペアンプなどを用いて積分回路９を
介して発振器１の出力が入力されている。発振器ｌの出
力は、スイッチ４を構成するトランジスタＱ２を制御す
るインバータ２０および変調器３の制御入力端子に接続
されている。

スイッチ４は高耐圧トランジスタあるいはＦＥＴにより
構成されるもので、バイアス抵抗Ｒ５、Ｒ５′を介して
インバータ２０によりそのベースを制御される。トラン
ジスタＱ２は、発振器１のローレベル出力により導通す
るよう制御される。

第４図に第３図の構成における動作時の波形図を示す。

発振器１．２は第４図（ａ）および（ｅ）に示すように
、前記実施例と同様に低周波（１８００Ｈｚ）、高周波
（５０ＫＨｚ）で発振する。スイッチ４を構成するトラ
ンジスタＱ４は第４図（ｂ）のように、前記実施例と同
様に発振器ｌの出力パルスに同期して断続される。

誤差増幅器６は端子Ｐ２から入力される所定の交流成分
振幅に相当する基準電圧と、抵抗Ｒ３から得られる実際
の振幅値に相当する電圧（第４図（ｃ）の符号ｇ）を比
較し、その偏差をコンパレータ１０に入力する。一方、
コンパレータ１０の他方の入力には発振器１の積分回路
９による積分波形（第４図（Ｃ）の符号ｆ）が入力され
ており、この結果コンパレータ１０は第４図（Ｃ）の波
形ｆ、ｇがｆ＞ｇとなる期間、すなわち第４図（ｄ）の
ようなタイミングをもつパルスを出力する。

コンパレータ１０の出力信号は、ローレベルの期間のみ
変調器３の変調動作を許可するように制御を行なう。

このようにして、交流成分の振幅値に応じて、トランジ
スタＱｌに入力される高周波パルスの数を制御し、従っ
て交流成分の振幅値を安定化することができる。

第５図では、第３図の場合と同様の方式で交流振幅の安
定化を図っているが、ここではクランプ用の直流電源５
をスイッチ４の出力点から作り出している。

第５図では、振幅検出回路の一部、すなわち抵抗Ｒ２、
ダイオードＤ３の接続点の電圧をダイオードＤ４、Ｄ５
、コンデンサＣ３、Ｃ４からなる倍電圧整流回路に入力
しクランプ用のをト電源電圧−ＶＥを得ている。このよ
うな構成により別電源を用いる必要なく簡単安価に電源
部を構成できる。また、すでに安定化された交流成分を
用いて直流成分を生成しているため、別の安定化回路を
用いる必要なく容易に交流および直流成分の安定化が可
能である。

第６図では、昇圧トランスＴ１の二次側の出力をコンデ
ンサＣ５、ダイオードＤＩ、Ｄ６により倍電圧整流して
交流成分の電圧ｖ１を発生させている。このような構成
によれば、昇圧トランスＴ１の耐圧を小さくすることが
できるため、より構成が簡単安価になる。この他の構成
は第３図と同じである。

低周波を発生させる発振器ｌとしては公知の回路構成を
用いることができるが、たとえば、第７図に示すような
構成を用いることもできる。第７図の発振器は帰還時定
数として抵抗Ｒ７、コンデンサＣ６を有するオペアンプ
７０により構成されており、オペアンプ７０の出力端子
の波形は図示のような矩形波であるが、抵抗Ｒ７、コン
デンサＣ６の接続点の信号は図示のような３角波である
。

この３角波信号を取り出し、コンパレータ８０により端
子Ｐ３から入力された基準電圧（直流）を比較すること
によりコンパレータ８０の出力に基準電圧に応じた任意
のデー−ティ比の矩形波を出力することができる。従っ
て、このような構成により、従来不可能であった電子写
真方式の画像形成装置の現像バイアスの交流成分のデユ
ーティ比を任意に制御することが可能となる。

［発明の効果］以」−から明らかなように、本発明によれば、交流、直
流の重畳された高圧を出力する電源装置において、低周
波発振器と、高周波発振器と、前記低周波発振器の出力
により高周波発振器の出力を変調する振幅変調器と、こ
の振幅変調器の出力に応じて一次側の低圧直流入力を制
御される変圧器と、この変圧器の出力を整流する整流器
と、この整流器の出力点と接地電位の間を前記低周波発
振器の出力信号に同期して断続するスイッチ手段と、こ
のスイッチ手段と前記整流器の接続点に発生する交流電
圧を所定の直流レベルにクランプした後負荷に給電する
クランプ回路と、変圧器２次側の出力交流成分の振幅値
を検出し、この検出値に基づき前記高周波発振器の出力
が前記振幅変調器を介して前記変圧器に伝達される期間
の長さを制御することにより出力交流成分の振幅を安定
化する手段からなる構成を採用しているので、変圧器は
高周波発振器の出力によって断続的に励振されるため、
従来のような低周波用の昇圧トランスを用いる必要がな
く、電源部の構成を簡単安価かつ小型軽量にでき信頼性
を向上できるとともに、輻射ノイズの対策も容易となり
、従来不可能であった低周波交流出力のデユーティ比の
任意の制御が行なえる、また、出力交流成分の振幅値を
検出し、これに応じて高周波発振器の出力が前記振幅変
調器を介して前記変圧器に伝達される期間の長さを制御
することにより複雑な安定化回路を用いることなく簡単
安価に出力交流成分の振幅を安定化することができるな
どの優れた利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用した電源装置の構成を示す回路図
、第２図（ａ）〜（ｄ）は第１図の装置の各部の電圧波
形を示す波形図、第３図以降は第１図の基本構成の変形
例を示す回路図で、第３図は出力振幅安定化例を示す回
路図、第４図（ａ）〜（ｅ）は第３図の構成の各部の電
圧波形を示した波形図、第５図はクランプ用電源の具体
例を示す回路図、第６図はコンバータトランスの二次側
出力回路の例を示す回路図、第７図は可変デユーティ比
の低周波発振器の具体例を示す回路図である。 ■・・・発振器　　　　　２・・・発振器３・・・変調
器　　　　　４・・・スイッチ５・・・電源　　　　　
　６・・・誤差増幅器７・・・ＰＷＭ回路　　　９・・
・積分回路１０．８０・・・コンパレータ

Claims

【特許請求の範囲】

１）交流、直流の重畳された高圧を出力する電源装置に
おいて、低周波発振器と、高周波発振器と、前記低周波
発振器の出力により高周波発振器の出力を変調する振幅
変調器と、この振幅変調器の出力に応じて一次側の低圧
直流入力を制御される変圧器と、この変圧器の出力を整
流する整流器と、この整流器の出力点と接地電位の間を
前記低周波発振器の出力信号に同期して断続するスイッ
チ手段と、このスイッチ手段と前記整流器の接続点に発
生する交流電圧を所定の直流レベルにクランプした後負
荷に給電するクランプ回路と、変圧器２次側の出力交流
成分の振幅値を検出し、この検出値に基づき前記高周波
発振器の出力が前記振幅変調器を介して前記変圧器に伝
達される期間の長さを制御することにより出力交流成分
の振幅を安定化する手段からなることを特徴とする電源
装置。