JPS5833729A

JPS5833729A - 交流高圧電源装置

Info

Publication number: JPS5833729A
Application number: JP56130785A
Authority: JP
Inventors: Masahide Nakatani; 正秀中谷
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1981-08-20
Filing date: 1981-08-20
Publication date: 1983-02-28

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】本発明は、複写機等において使用する高圧電源装置に係
り、特に、直流を重畳した交流を出力する交流高圧電源
装置の改良に関する。

第１図は、複写機等に使用する従来の交流高圧電源装置
の一例を説明するための概略構成図で、図中、１は高圧
交流発生回路、２は高圧直流回路、３はコロナ放電器、
４は感光体、５は入力端子で、該入力端子５は交流高圧
電源駆動用の直流電源ＤＣに接続されておシ、高圧交流
発生回路１は第２図（ａ）に示すような正負対称な高圧
交流（通常４．０〜６．５ｋｖｒｍｓ　）　’ｆｔ：出
力し、高圧直流回路２は第２図１ｂ）に示すような高圧
直流（通常０〜１．２ｋＶ　）を出力する。高圧交流発
生（出力）回路１の高圧出力端子１ａはコロナ放電器３
に接続され、また、該高圧交流出力回路１の低圧出力端
子１ｂは高圧直流回路２の高圧出力端子２ａに接続され
、更に、該高圧直流回路２の低圧出力端子２ｂは感光体
４に接続されている。従って、コロナ放電器３及び感光
体４には一１第２図（ａ）及び（ｂ）の電圧が合成され
た第２図（ｃ）に示す波形の電圧が印加されるが、これ
は、高圧交流を感光体の除電や転写紙の除電分離に用い
るのに適した波形である。

第３図は、上述のごとき波形の高圧交流を得るための従
来の交流高圧電源装置の一例を説明するための電気回路
図で、図中、第１図と同様の作用をする部分には同一の
参照番号を付しである。この第３図に示した従来例は、
自励発振によるインバータで高圧を得るようにしたもの
で、１１はドロッパー回路、１２．２２は自動スイッチ
ング回路、１９．２３は昇圧トランスで、ドロッパー回
路１１は昇圧トランス１３．２３の１次巻線１３１゜２
３１に加わる電圧を制御する。自動スイッチング回路１
２．２２は、ベース巻線１３４，２３４に起動電圧が加
わると、トランジスタ１２１゜１２２及び２２１がスイ
ッチングを開始し、昇圧トランス１３．２３の２次巻線
１３２，２３２には１次巻線１３１，２３１に加わる電
圧に比例した電圧が出力される。１３３．２３３は３次
巻線で、該３次巻線には各々２次巻線１３２，２３２に
比例した低い電圧が発生され、この電圧が出力検出回路
１５．２５によって各々整流、平滑された後、出力制御
回路１６．２６に供給され、該出力制御回路１６．２６
において、基準電圧１６１゜２６１と比較され、出力検
出回路１５．２５からの検出信号が基準信号と同じにな
るような制御信号を作る。ここで、出力制御回路１６は
、ｒロッノ４−回路１１へ制御信号を送って１次巻線１
３１に加わる電圧を制御するとともに、１次巻線２３１
に加わる電圧を制御して交流高圧電源の交流分出力を制
御し、一方、出力制御回路２６は、トランジスタ２２１
に加わるベース信号を制御して前記交流高圧電源の直流
分出力を制御する。しかし、上述のごとき自励発振型イ
ンバータを使用する交流高圧電源装置は、トランジスタ
１２１，１２２及び２２１０ペースに加わる駆動用信号
が、各々昇圧トランス１３．２３に巻かれた４次巻線１
３４゜２３４で作られるので、トランスの構成が複雑に
なる欠点があった。また、上記の交流高圧電源装置は、
出力電圧を安°定化するために、１次巻線１３１に加わ
る電圧を制御しているので、出力設定値を変化させた場
合や、負荷変動時に１次巻線１３１に加わる電圧が変化
した場合に、交互にスイッチングするトランジスタ１２
１．１２２のスイッチング周期が変るため、交流出力の
周波数が変化する等の欠点があった。なお、第４図は、
上記交流高圧電源装置において、出力電圧？上げた場合
の出力電圧波形を示す図で、出力電圧を上げると、出力
電圧波形は第４図（ａ）から第４図（ｂ）に示すように
変化し、周波数が変化するが、複写機等においては、第
１図に示すように、この交流高圧電源の負荷であるコロ
ナ放電器３と感光体４に電圧■。が加わった場合に、コ
ロナ放電器３での無効電力Ｉ８と感光体４に流れるドラ
ム電流■９との比が、印加電圧の周波数によｐ変化する
ため、交流高圧電源の出力電圧Ｖ。は一定の周波数であ
ることが必要である。また、上記交流高圧電源装置にお
いては、トランジスタで損失させることにより電圧を制
御するドロッ・ぐ−回路１１によシ、１次巻線１３１に
加わる電圧を制御しているので、トランジスタでの発熱
を発散させるために、大きな放熱器を必要とし、最終的
に高圧電源装置が大きくなるという欠点もあった。

第５図は、従来の交流高圧電源装置の他の例を説明する
ための電気回路図で、図中、第１図及び第３図と同様の
作用をする部分には同一の参照番号全村しである。この
第５図に示した従来例は、他励型イン・ｆ−夕で高圧を
得るようにしたもので、発振器１７，２７；ノぐルス幅
変調回路１８．２８；ドライバー１９．２９等で構成し
た他励スイッチング回路１２０．２２０によシ各々電圧
を発生する。また、高圧交流出力回路１のｉＪ？ルス幅
制御変調（制御）回路１８は、出力制御回路１６からの
信号と発振器１７からの信号を比較してトランジスタ１
２１．１２２の駆動信号を作っているが、この駆動信号
は、周期は一定であるが、出力電圧の設定値を変化させ
た場合、或いは、入力電圧変動や負荷変動時に・ぐルス
幅が変化し、出力を安定化させるようにしている。この
ため、交流出力の周波数は一定になる−が、出力波形は
各条件により変化し、例えば、出力電圧を下げた場合、
出力電圧波形は、第６図（ａ）から第６図（ｂ）に示す
ように変化する。このように、従来の他励インバータを
使用した交流高圧電源装置においては、出力電圧波形が
変化するため、出力検出回路１５で整流、平滑する時に
誤差が含まれ、２次巻線１３２に発生する出力電圧と検
出信号Ｖ８との比が変ｐ、１．．出力電圧の安定度が悪
くなる欠点があった。

本発明は、上述のごとき従来技術の欠点を解消するため
になされたもので、入力電圧の変動、負荷の変動、或い
は、出方電圧の変化等によって、交流出力の周波数や波
形が変化せず、人出方変換効率がよくしかも構成が簡単
な交流高圧電源装置を提供しようとするものである。

第７図は、本発明による交流高圧電源装置の一実施例を
説明するための電気回路図で、図示のように、高圧交流
出力回路１は、１次巻ａ１３１に加わる電圧を制御する
スイッチングレギーレータ６．１次巻線１３１に交流を
発生させる他励スイッチング回路７、及び２次巻線１３
２に発生する電圧に比例した電圧を検出する出力検出回
路１５等より構成されており、また、高圧直流出力回路
２は、出力制御回路５１を介して発振器１７に接続され
たスイッチング用トランジスタ２２１、昇圧トランス２
３、及び出力検出回路２５等よＱ構成され゛ており、高
圧交流出力回路１と高圧直流出力回路２の接続は、第１
図の場合と同様、出力端本交流高圧電源装置の出力端子
になっている。

第７図において、今、入力端子５に電圧が加わると、出
力制御回路１６では、出力検出回路１５から供給された
検出信号ｖ８と基準電源１６１の基準電圧ｖＪ１が比較
され、Ｖｌｌ＞ｖＡの場合は、発振器１７で作られる・
母ルスの量が少なくなシ、ｖｓ＜ｖＡの場合は、・母ル
スの量が多くなるような制御信号が作られ、該制御信号
が発振器１７へ供給される。

発振器１７は、前記制御信号のレベルに応じた・ぐルス
を作り、ドライバー３５を介してチョッパ用トランジス
タ３αに駆動信号を供給する。すなわち、出力制御回路
１′６と発振器１７により所謂周波数変調を行っている
。チョッパ用トランジスタ３１は前記駆動信号を受けて
入力端子５に加わった電圧をオン・オフし、フライホイ
ールダイオード３３、チョークコイル３２、及び、コン
デンサ３４等で構成されている平滑回路を介して１次巻
線１３１に電圧を供給している。また、入力端子５に電
圧が加わると、他励スイッチン、イ刷路７の発振器４０
が発振を始め、ドライバー１９１に介してトランジスタ
１２１と１２２に駆動信号を送る。

これにより、トランジスタ１２１と１２２は、１次巻線
１３１の中点に加わった電圧を交互にスイッチングし、
１次巻線１３１に正負が等しい交流電圧を発生する。こ
のようにして１次巻線１３１に発生した交流電圧は、昇
圧トランス１３によって昇圧され、２次巻線１３２に高
圧交流を発生する。この場合、発振器４０は、発振周波
数が一定なので、２次巻線１３２に発生する高圧交流の
周波数は一定となる。次に、２次巻線１３２に発生する
高圧交流を安定化するために、３次巻＃１３３で２次巻
線１３２に比例した低い電圧を検出し、出力検出回路１
５全通して検出信号ｖ８を出力制御回路１６に供給する
。出力制御回路１６は、前述のように、検出信号ｖ８と
基準電圧ＶＡ７ｆ：比較し、検出信号ｖｓが基準電圧ｖ
Ａと同じになるように周波数変調を行っている。また、
２次巻線１３２に発生する高圧交流の電圧を変える場合
は、基準電源１６１の基準電圧ｖＡヲ変化することによ
り発振器１７で作られるパルスの量が変るので、スイッ
チングレギュレータ６から１次巻線１３１に供給する電
圧が変化し、２次巻線１３２に発生する高圧交流の振幅
すなわち電圧が変る。

このように、本実施例によると、基準電圧ｖＡヲ変える
ことにより周波数が一定な任意の安定した高圧交流電圧
を得ることができる。また、スイッチングレギーレータ
６は、１次巻線１３１に加わる電圧をトランジスタ３１
のオン・オフで制御しているので、第３図に示したトラ
ンジスタをインピーダンス素子として使うドロッ・や−
回路１１に比べて効率を大幅に向上させることができる
。

次に、高圧直流出力回路２について説明すると、この高
圧直流出力回路２の１次巻線２３１の一端は、入力端子
５に接続され、また、スイッチング用トランジスタ２２
１は、出力制御回路５１を介してスイッチングレギュレ
ータ６の発振器１７に接続されているので入力端子５に
電圧が加わると、１次巻線２３１に電圧が加わるととも
に、トランジスタ２２１には、発振器１７から周波数変
調された・ぐルスが出力制御回路５１を介し、テ俳給さ
れ、該トランジスタ２２１はスイッチングを開始する。

これにより、２次巻線２３２に電圧が発生し、整流・平
滑回路２４全通して抵抗２４１の両端に高圧直流電圧を
発生する。なお、２次巻線２３２に発生する電圧を安定
化するために、３次巻線２３３で？次巻線２３２に比例
した低い電圧を検出し、出力検出回路２５を介して検出
信号ｙ、／として出力制御回路５１に送っている。また
、この出力制御回路５１Ｆｉ、基準電源２６１の基準電
圧■、と検出信号Ｖ、／が同じ電位になるように、ＶＢ
＞ｖ８′の場合はオンし、ＶＢ＜ｖ、′の場合はオフと
なるスイッチとして動作する。

上述のように、上記実施例によると、交流出力の制御を
チョッｔ４型スイッチングレギエレータで行い、その発
振器の出力を直流出力回路の駆動信号に共用するように
したので、交流出力の周波数が一定で、入出力変換効率
がよく、シかも、交流高圧電源の回路及びトランスの構
成が簡素化された交流高圧電源装置を提供することがで
きる。

第８図は、本発明の他の実施例を説明するための電気回
路図で、この一実施例と第７図に示した実施例との違い
は、交流出力を制御しているチ冒ッ”型スイッチングレ
ギ瓢レータを／やルス幅変調トした点で、この実施例に
よると、チ田ッ／４型スイッチングレギーレータの発振
器の出力周波数カ一定になるので、この発振器の出力を
周波数変換し、これを他励スイッチング回路へ共用する
ようにしている。第８図において、第７図に示した実施
例との相違点を説明すると、一定の周波数（約２０ｋＨ
ｚ　）で発振する発振器１７の出力の１つは、交流出力
回路１の出力制御回路１６に接続されているパルス幅変
調回路１８とドライバー３５を介してチョッｉ４用のト
ランジスタ３１に供給され、他の出力は、周波数変換を
行って４００　Ｈｚ〜６００Ｈｚの低い周波数の／臂ル
スを作る分周回路であるカウンタ４１に供給されている
。また、直流出力回路２へは、出力制御回路１６の出力
によってノ４ルス幅変調された信号を作るパルス幅変調
回路１８の出力がオン・オフスイッチを行１う此方制御
回路５１を介してトランジスタ２２１に供給されている
。

Ｉ　ＩＩ　　９７従って、この実施例によると、高い精度の部品を必要と
する発振器を１つにすることができ、第７図に示した実
施例の回路構成を更に簡素化し、より低コストの交流高
圧電源を供給することができる。なお、以上に、３次巻
線にて出力電圧を検出して安定化する定電圧方式の交流
高圧電源装置について説明したが、本発明は、上記実施
例に限定されるものではなく、例えば２次巻線に直列に
抵抗又はカーレン））ランス等を接続して出力電流を、
検出して安定化する定電流方式の交流高圧電源装置にも
適用できることゆ容易に理解できよう。

以上の説明から明らかなように、本発明によると、交流
出力の制御にスイッチングレギエレータを使用し、その
スイッチングレギエレータの発振器の出力を、直流出力
回路の駆動信号及び交流出力回路の他励スイッチング回
路に共用するようにしたので・、出力全変化した場合、
入力電圧が変化した場合、或いは、負荷が変動したよう
な場合等においても、交流出力の周波数が一定で、かつ
、入出力変換効率の良い交流高圧電源装置を構成するこ
とかでき、しかも、該交流高圧電源装置の構成を簡素化
して低コストで提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、複写機等において使用する交流高圧電源装置
の一例を示す概略構成図、第２図は、第１図の回路の動
作説明をするための電気信号波形図、第３図は、従来の
交流高圧電源装置の一例を示す電気回路図、第４図は、
第３図の回路の動作説明をするための電気信号波形図、
第５図は、従来の交流高圧電源装置の一例を示す電気回
路図、第６図は、第５図の回路の動作説明をするための
電気信号波形図、第７図及び第８図は、それぞれ本発明
による交流高圧電源装置の実施例を示す電気回路図であ
る。１・・・高圧交流発生（出力）回路、２・・・高圧直流
（出力）回路、３・・・コロナ放電器、４・・・感光体
、５・・・入力端子、６・・・スイッチングレギエレー
タ、７・・・他励スイッチング回路、１３．２３・・・
昇圧トランス、１５．．２５・・・出力検出回路、１６
．２６・・・出力制御回路、１７・・・発振器、１８．
・・りやルス幅変調回路、１９．３５・・・ドライバー
、４０・・・発振器、４１・・・カウンタ、５１・・・
出力制御回路。

Claims

【特許請求の範囲】

負荷に対して直流出力回路と交流出力回路を直列に接続
して直流を重畳した交流を出力する交流高圧電源装置に
おいて、前記交流出力回路の昇圧トランスの１次巻線に
加わる電圧を制御するスイッチングレギュレータを有し
、該スイッチングレギュレータの゛駆動用発振器の出力
を前記直流出力回路の昇圧トランス駆動用トランジスタ
の駆動信号に供用するようにしたことを特徴とする交流
高圧電源装置。