JPH059189U - 切換回路付き高電圧発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】多出力端子を持つインバータ式電源装置におい
て、フィードバック制御されない電源端子の電圧を安定
化すると共にこれら電源端子の出力を独自にオン・オフ
制御できるようにすること。 【構成】インバータ式高圧電源装置を１台用いて最も安
定化が要求される帯電用出力を得るとともに、出力トラ
ンスＴ₁ の出力巻線に中間のタップを設けその出力を整
流平滑して夫々、転写、除電出力を得、その直流出力に
直列に半導体スイッチを接続して帯電用出力とは無関係
に出力電圧をオンオフすることができるようにした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、レーザビームプリンタ等に使用する高電圧発生装置に関し、特に切 換回路付き高電圧発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

最近のＯＡ化の急速な進歩で、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）がコンピュー タやワープロのプリンタとして使用されるようになった。該ＬＢＰは、プリント 出力をレーザ高で光導電体ドラム上に書き込み、電子写真方式で印刷する。この ように、ＬＢＰは、電子写真方式を採用しているため、帯電、転写、および除電 用としてそれぞれ数ＫＶ〜数１００Ｖ、数１０μＡの高圧直流出力を供給する電 源装置を備えている。これらの出力は画像の均一性および安定性の面から電圧な いし電流を安定化することが望ましい。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

従来このような目的に使用される高圧電源装置としては例えば出力を安定化し たインバータ式高圧電源装置を３台用い、帯電、転写、および除電用とし、前記 各用途用の出力をそれぞれ独立に得るものが知られている。しかしこのような装 置は高価であるばかりか３台の電源装置を配置したＬＢＰ内部の回路構成が複雑 になるという不都合があった。また電子写真技術の要求により帯電、転写、除電 の各出力を定められたシーケンスによりオン・オフすることが求められ、このた め回路構成は更に複雑となる欠点がある。

【０００４】 本考案は、上述のような従来の欠点を改善するものであり、その目的は、多出 力端子を持つインバータ式電源装置において、フィードバック制御されない電源 端子の電圧を安定化すると共にこれら電源端子の出力を独自にオン・オフ制御で きるような高圧発生装置を得ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上述のような本考案の目的を達成するために、本考案は、出力トランスの１次 側巻線を流れる直流電源をスイッチング素子によりオン・オフせしめ、出力トラ ンスの２次側巻線に発生する電圧を１次側のスイッチング素子の制御回路に帰還 させて該２次側巻線から得られる電圧を安定化する高電圧発生装置において、該 ２次側巻線の中途から中間のタップを引き出すとともに該中間のタップと負荷と の間に回路接断用のスイッチ回路を設けたことを特徴とする切換回路付き高電圧 発生装置を提供する。

【０００６】

【作用】

本考案は、出力トランスの１次側巻線を流れる直流電源をスイッチング素子に よりオン・オフせしめ、出力トランスの２次側巻線に発生する電圧を１次側のス イッチング素子の制御回路に帰還させて該２次側巻線から得られる電圧を安定化 するインバータ式高圧電源装置を１台用いて最も安定化が要求される１つの出力 を得るとともに、出力トランスの出力巻線から引き出した中間のタップからも出 力を取り出し、かつその出力をスイッチ回路で自由にオン・オフできるようにし て負荷に電源を供給する。

【０００７】

【実施例】

以下図面を参照しながら本考案の一実施例を詳細に説明する。 Ｔ₁ は出力トランスであり、１次側巻線を流れる電流を断続して交流化し、２ 次側巻線に交流電圧を発生させる。Ｑ₁ は出力トランスの１次側巻線を流れる電 流を断続せしめる出力トランジスタ、Ｑ₂ は起動用及び定電圧制御用のトランジ スタ、Ｑ₃ は帯電、転写、除電出力のオン・オフ制御用のトランジスタである。 Ｑ₄ 、Ｑ₅ は夫々転写、除電出力オン・オフ制御用のトランジスタである。ＮＰ は出力トランスＴ₁ の入力巻線、ＮＣは出力トランスＴ₁ の帰還巻線、ＮＳは出 力トランスＴ₁ の出力巻線である。該出力トランスＴ₁ の出力巻線ＮＳの端子９ には、直列にダイオードＤ₄ 、並列にコンデンサＣ₆ を接続して整流回路を構成 し、整流された直流は帯電出力端子から出力される。出力トランスＴ₁ の出力巻 線ＮＳの途中から引き出された中間のタップ８には、直列にダイオードＤ₅ 、並 列にコンデンサＣ₈ を接続して整流回路を構成し、整流された直流は転写出力端 子から出力される。出力トランスＴ₁ の出力巻線ＮＳの途中から引き出された中 間のタップ７には直列にダイオードＤ₆ 、並列にコンデンサＣ₁₀を接続して整流 回路を構成し、整流された直流は除電出力端子から出力される。Ｍ₂ は帯電出力 電圧を検出して定電圧制御を行なう演算増幅器である。

【０００８】 Ｍ₁ は、端子板２の端子ＴＭ₁ から入力される２４Ｖのインバータ用直流入力 電圧の変動抑圧用の三端子レギュレータである。Ｑ₆ 、Ｑ₇ は夫々転写、除電出 力のオン、オフ制御を行なうＭＯＳＦＥＴである。Ｐ₁₁、Ｐ₁₂はそれぞれＭＯＳ ＦＥＴＱ₆ 、Ｑ₇ のオン、オフ制御用のフォトカプラーの受光用トランジスタで あって、転写、除電出力オン、オフ制御用のトランジスタＱ₄ 、Ｑ₅ のオン・オ フにより点滅する発光ダイオードＰ₂₁、Ｐ₂₂と対をなし、これらフォトダイオー ドＰ₂₁、Ｐ₂₂の点滅によりＭＯＳＦＥＴＱ₆ 、Ｑ₇ をオン・オフ制御する。Ｄ₃ は演算増幅器Ｍ₂ の演算基準電圧発生用ツェナダイオードである。

【０００９】 次に上述のように構成された高圧電源装置の動作を説明する。まず、帯電出力 を得るために端子板２の端子ＴＭ₃ をローレベルに保持した状態で端子板２の端 子ＴＭ₁ 、ＴＭ₂ 間に直流電源が印加される。電圧は２４ボルトである。端子Ｔ Ｍ₁ 、ＴＭ₂ 間に電圧を印加した瞬間、帯電出力３の電圧は２４ボルトであるか ら演算増幅器Ｍ₂ の逆相入力電圧（−端子）は２４ボルトとなり、その出力端子 電圧は０ボルトとなり、トランジスタＱ₂ はオンする。端子板２の端子ＴＭ₃ が ローレベルに保持した状態であるのでトランジスタＱ₃ はオンとなっている。こ の結果出力トランジスタＱ₁ にベース電流が流れる。ベース電流ΔＩB1が流れる と、前記出力トランジスタＱ₁ にコレクタ電流ＩＣ₁ が流れてコレクタ電圧ＶCE が低下し、前記出力トランスＴ₁ の入力巻線ＮＰにその低下分に応じたΔＣＥの 電圧が生じる。その結果、前記出力トランスＴ₁ の帰還巻線ＮＣには入力巻線Ｎ Ｐと帰還巻線ＮＣとの巻数比ｎ₁ に応じた電圧ＶＦ＝ｎ₁ ＊ΔＶCEが発生する。 この電圧ＶＦはコンデンサＣ₄ 、抵抗Ｒ₅ を通って出力トランジスタＱ₁ のベー ス端子に正帰還されるから、ベース電流ＩB1がますます増大し、コレクタ電圧Ｖ CEがさらに低下する。この正帰還作用によって前記出力トランジスタＱ₁ が飽和 領域に入り前記出力トランスＴ₁ の入力巻線ＮＰに入力された直流電源の全電圧 が加わる。前記出力トランジスタＱ₁ が起動してから飽和領域に入るまでの間、 前記出力トランスＴ₁ の出力巻線ＮＳには入力巻線ＮＰと出力巻線ＮＳとの巻数 比ｎ₂ に応じた電圧ｅ₂ ＝ｎ₂ ＊ΔＶCEが発生するがこの電圧ｅ₂ は前記ダイオ ードＤ₄ に対して逆極性となるから二次電流は流れることができず、前記出力巻 線ＮＳにエネルギーとして蓄積される。一方、出力トランジスタＱ₁ のコレクタ 電流ＩＣ₁ は、ベース電流ＩB1に対し前記出力トランジスタＱ₁ の電流増幅率ｈ ｆｅ倍以上に増加することができないからＩＣ₁ ＝ｈｆｅ＊ＩB1になると正帰還 作用が減少し、ベース電流ＩB1が減少する。このためコレクタ電圧ＶCEが上昇し 始め正帰還作用が更に減少する。このような動作の繰り返しにより前記出力トラ ンジスタＱ₁ は瞬時に導通から遮断状態に反転する。これと同時に前記出力トラ ンスＴ₁ の出力巻線ＮＳに逆極性のフライバック電圧ｅ₂₂が発生し前記ダイオー ドＤ₄ が導通して二次電流が流れ、帯電出力３とグランド端子４間から帯電出力 を得、図示されないＬＢＰの帯電回路の負荷に対して負荷電流Ｉ₀ が供給される 。負荷変動により該負荷の抵抗値ＲL が大きくなると帯電出力電圧が負の方向に 増加するので、抵抗Ｒ11と可変抵抗ＶR1の接続点の電位は下がる。従って演算増 幅器Ｍ₁ の出力電圧は上昇する。よってトランジスタＱ₂ のベース電流は減少し 、トランジスタＱ₂ のコレクタ電流が減少する。従って出力トランジスタＱ₁ の ベース電流は減少するので出力トランジスタＱ₁ のオン時間が減少し帯電出力電 圧を一定にするように動作する。

【００１０】 出力トランスＴ₁ の中間のタップ６、７の電圧を整流、平滑して得られる転写 、除電出力を考察する。帯電出力電圧は安定化されているため、出力巻線ＮＳの 端子６−９間の巻数Ｎｓ₀ と、端子６−中間のタップ８間の巻数Ｎｓ₁ または端 子６−中間のタップ７間の巻線Ｎｓ₂ との比である、 Ｎ₁ ＝Ｎｓ₁ ／Ｎｓ₀ 及びＮ₂ ＝Ｎｓ₂ ／Ｎｓ₀ に帯電出力電圧Ｖ₀ を乗じた形で表される。すなわち 転写出力＝Ｖ₀ ×Ｎｓ₁ ／Ｎｓ₀ 除電出力＝Ｖ₀ ×Ｎｓ₂ ／Ｎｓ₀ 一般に負荷電流は１０μＡ程度なので転写、除電出力の負荷電流による変動は 小さく抑えることができる。また転写、除電出力の負荷電流による帯電出力Ｖ₀ の変動はＶ₀ が安定化されているためほとんど無視できる。

【００１１】 転写出力をオン・オフさせるには、端子板２の端子ＴＭ₄ をローレベルあるい はハイレベルとする。たとえば転写出力をオンさせるには端子板２の端子ＴＭ₄ をローレベルとする。するとトランジスタＱ₄ はオフとなり発光ダイオードＰ₂₁ には電流は流れず、したがって受光用トランジスタＰ₁₁はオフとなり、結果的に ＭＯＳＦＥＴＱ₆ のゲートとソース間にはコンデンサＣ₈ の端子間電圧を抵抗Ｒ ₃₁ とＲ₃₀で分圧した電圧が印加されＭＯＳＦＥＴＱ₆ はオンとなる。ＴＭ₅ はプ ルアップ用の端子で通常＋５ボルトに接続される。

【００１２】 また、転写出力をオフさせるには端子板２の端子ＴＭ₄ をハイレベルとする。 するとトランジスタＱ₄ はオンとなり発光ダイオードＰ₂₁に電流が流れて、受光 用トランジスタＰ₁₁はオンとなり、結果的にＭＯＳＦＥＴＱ₆ のゲートとソース 間にはコンデンサＣ₈ の端子間電圧を抵抗Ｒ₃₁とＲ₃₀で分圧した電圧が印加され なくなり、ＭＯＳＦＥＴＱ₆ はオフとなる。

【００１３】 除電出力をオン・オフさせるには、端子板２の端子ＴＭ₆ をローレベルあるい はハイレベルとする。たとえば除電出力をオンさせるには端子板２の端子ＴＭ₆ をローレベルとする。するとトランジスタＱ₅ はオフとなり発光ダイオードＰ₂₂ には電流は流れず、したがって受光用トランジスタＰ₁₂はオフとなり、結果的に ＭＯＳＦＥＴＱ₇ のゲートとソース間にはコンデンサＣ₁₀の端子間電圧を抵抗Ｒ ₄₆ とＲ₄₇で分圧した電圧が印加されＭＯＳＦＥＴＱ₇ はオンとなる。

【００１４】 また、除電出力をオフさせるには端子板２の端子ＴＭ₆ をハイレベルとする。 するとトランジスタＱ₅ はオンとなり発光ダイオードＰ₂₂に電流が流れて、受光 用トランジスタＰ₁₂はオンとなり、結果的にＭＯＳＦＥＴＱ₇ のゲートとソース 間にはコンデンサＣ₁₀の端子間電圧を抵抗Ｒ₄₆とＲ₄₇で分圧した電圧が印加され なくなり、ＭＯＳＦＥＴＱ₇ はオフとなる。

【００１５】

【考案の効果】

本考案は、出力トランスの１次側巻線を流れる直流電源をスイッチング素子に よりオン・オフせしめ、出力トランスの２次側巻線に発生する電圧を１次側のス イッチング素子の制御回路に帰還させて該２次側巻線から安定した交流出力を取 り出すことができる外、該２次側巻線の所望の位置から中間のタップを引き出し て所望の電圧を持った所謂フローティング出力を取り出すことができる。そして 、フローティング出力をフィードバック制御される出力巻線の中間より引き出す ことによりフローティング出力の定電圧性能を向上させることができる。またフ ローティング出力に直列に半導体スイッチを入れることによりフローティング出 力をフィードバック制御される出力と無関係にオンオフできる。したがって、Ｌ ＢＰの電源のように、異なったタイミングで複数の電源をオン・オフ制御する必 要がある場合でも、１個の電源装置を用意すれば良く、この点でも従来の装置に 比較して安価に電源を提供できるしまた回路構成も簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す回路図。

【符号の説明】

Ｔ₁ …出力トランス Ｑ₁ …出力トランジスタ Ｑ₂ 〜Ｑ₅ …トランジスタ ＮＰ…入力巻線 ＮＣ…帰還巻線 ＮＳ…出力巻線 Ｄ₄ ，Ｄ₅ …ダイオード Ｃ₆ ，Ｃ₈ …コンデンサ Ｍ₁ …３端子レギュレータ Ｍ₂ …演算増幅器

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】出力トランスの１次側巻線を流れる直流電
   源をスイッチング素子によりオン・オフせしめ、出力ト
   ランスの２次側巻線に発生する電圧を１次側のスイッチ
   ング素子の制御回路に帰還させて該２次側巻線から得ら
   れる電圧を安定化する高電圧発生装置において、該２次
   側巻線の中途から中間のタップを引き出すとともに該中
   間のタップと負荷との間に回路接断用のスイッチ回路を
   設けたことを特徴とする切換回路付き高電圧発生装置。
2. 【請求項２】該２次側巻線の中途から複数個の中間のタ
   ップを引き出すとともにこれら中間のタップと負荷との
   間にそれぞれ回路接断用のスイッチ回路を設けたことを
   特徴とする請求項１記載の切換回路付き高電圧発生装
   置。
3. 【請求項３】該２次側巻線から得られる出力を整流器を
   介して負荷に印加することを特徴とする請求項１又は請
   求項２記載の切換回路付き高電圧発生装置。