JPS6152162A

JPS6152162A - 電源装置

Info

Publication number: JPS6152162A
Application number: JP17249284A
Authority: JP
Inventors: Koji Suzuki; 鈴木　孝二
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-08-21
Filing date: 1984-08-21
Publication date: 1986-03-14

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】［従来分野〕本発明は電源装置に係り、更に詳しくは圧電セラミック
トランスを用いた高圧の電源装置に関するものである。

［従来技術〕従来においては複写装置などの高圧発生用の電源装置と
しては巻線トランスを用いたものがは、とんどであった
。

一方、巻線トランスとは全く構造の異なったトランスと
しては圧電セラミックトランスが知られている。

圧電セラミックトランスのよく知られた構造例を第１図
に示す。

第１図において符号１で示すものはセラミックの誘電体
で、その一端側には上下に７ｒＬ極２．３が固定されて
おり、両者間に一次側の交流電圧４が印加される。

この−次側の交流電圧が印加される電極２．３の部分は
駆動部５と呼ばれている。

一方、駆動部５以外の部分は発電部６と呼ばれ、その一
端である誘電体１の端部には電極７が固定されており、
この電極が出力電極となってｌ、）る。

この電極７と駆動部５側の電極３との間から出力８が取
り出される。

以上のような構造のもとに電極２，３側に一次側の交流
電圧が印加されると誘電体１は機械的振動を発生する。

この結果、圧電素子であるセラミックの誘電体１の圧電
性の横効果により誘電体１が第１図におりて左右方向に
振動され電極５．７間に高電圧が発生する。

このような構造を有する圧電セラミックトランスは巻線
を必要とせず小型で高電圧を取り出すことができ、複写
装置等の高圧電源としては大きなメリットがある。

しかし、入力側である駆動部５と出力側である発電部６
との間を絶縁することができず、電気の専門家ではない
複写装置の利用者にとっては安全上問題がある。

また、構造が簡単であるだけに種々の高圧出力を得るた
めの制御が困難である。

［目的］本発明は以上のような従来の欠点を除去するためになさ
れたもので安全で、かつ種々の出力電圧を安定して得る
ことできるように構成した電源装置を提供することを目
的としている。

［実施例］以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

［第１実施例コ第２図及び第３図は本発明の一実施例を説明するもので
第２図には圧電セラミックトランスの概略構成が示され
ている。

第２図において符号１０で示すものはセラミックの誘電
体で、その上下にセラミックからなる駆動部１１と発電
部１２とが接着剤などによって固定されている。

駆動部１１はセラミック基板１１ａの上下に電極１４．
１５が形成されている。

そして、下側の電極１４の一部は分離されて帰還用電極
１６を構成している。

帰還用電極１６は電力増幅器１７の入力側に接続され、
電力増幅器１７の出力側は電［１４側へ接続されている
。

発電部１２側のセラミック基板１３の両端部には電極１
８．１９が固定されている。

一方、入力電圧２０は前記電力増幅器１７に入力され、
出力電圧２１は電極１８．１９間から取り出される。

以上のような構成のもとに電力増幅器１７に交流の入力
電圧２０を引火すると電力増幅器１７が励振し、その高
圧の出力励振は発電部１１の電極１４を介してセラミッ
ク基板１１ａの機械的励振に変換される。

セラミック基板１１ａが振動すると電極１５．１６間に
電圧が生じ、帰還用電極１６を介してこの電圧が電力増
幅器１８に帰還され電力増幅器１８は自動発振するよう
になる。

この結果、駆動部１８も自動発振するようになる。

一方、駆動部１８のセラミック基板１１ａは第２図に矢
印Ｙで示す方向へ分極しており、前記自動発振によりＹ
方向に交流電界が印加されると圧電性の横効果により第
２図に矢印Ｘで示す方向にセラミック基板が振動される
。

このＸ方向の振動は誘電体１０を介して、発電部１２の
セラミック基板１３に伝達される。

発電部１２のセラミック基板１３はＸ方向に分極処理が
なされており、Ｘ方向に残留分極を有する。

従って、圧電性の縦効果により電極１８．１９間に高電
圧が発生する。

駆動部１１側の周波数は自動作用により駆動部１１、誘
電体１０、発電部１２を含めた系の機械的固有振動数に
自動的に一致するため、系全体は機械的共振を生じ、大
振幅は振動する。

この結果、発電部１２の電極１８．１８間には高電界が
発生する。

一方、駆動部１１の電極１４．１５間のインピーダンス
は最小となるため、−次側、二次側の電圧比として極め
て大きな値が得られる。

ところで、以上のように構成された電圧セラミックトラ
ンスを複写装置に適用した例を第３図に示す。

ｆＪｔＪ３図において第２図と同一部分または相当する
部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

第３図に示す例にあっては電力増幅器を１７ａ〜１７ｃ
の３個有し、圧電セラミックトランスを２２ａ〜２２ｂ
の３個有する構造のものとして例示しである。

符号２３で示すものは発振回路である。

一方、符号２４で示すものは感光ドラムで、その周囲に
は一次帯電器２５、現像器２６、転写帯る。

符号２９で示すものはトナーをかき落すブレード、符号
３０で示すものは記録紙、符号３１で示す矢印は原稿か
ら反射されてきた反射光を示す。

一次帯電器２５と転写帯電器２７には圧電セラミックト
ランス２２の出力が高圧ダイオードＤ１によって整流さ
れて印加されている。

また、現像器２６には圧電セラミックトランス２２ｂの
出力が高圧ダイオードＤ２により整流されて印加されて
いる。

又、クリーナー除電器２８には圧電セラミックトランス
２２ｃの出力が印加されている。

以上のような構成のもとに感光ドラム２４は矢印で示す
ように第３図中時計方向に回転されると、−成帯電器２
５により感光ドラム２４の表面は一様に帯電され、さら
に原稿からの反射光３１により露光部分の電荷を取り除
き、静電潜像が形成される。

続いて、現像器２６により感光ドラム２４上の静電潜像
により逆極性の電荷をもつトナーと結合され粉像となる
。

この粉像は記録紙３０に対し転写帯電器２７により発生
されるコロナ（トナーとは逆極性）により転写される。

粉像を転写された転写紙は図示していない定着器で定着
された後、外部に排出される。

感光ドラム２４上に残ったトナーはブレード２９によっ
てかき落され、残留電荷はクリーナ帯電器２８によって
取り除かれる。

なお、第３図において圧電セラミックトランス２２ａ〜
２２ｃ内に示された矢印は誘電体１０による駆動部から
発電部への機械的エネルギーの伝達状態を示している。

［第２実施例］第４図は本発明の第２の実施例で図中第２図と同一部分
または相当する部分には同一符号を付し７、その説明は
省略する第４図において符号３１で示すものは圧電セラミックト
ランスで駆動部１１の帰還電極１６の出力は帯域フィル
タ３２を介して差動増幅器３３に入力される。

帯域フィルタ３２は圧電セラミックトランス３１−全体
の機械的固有振動数ｆＯを中心周波数とするフィルタで
ある。この帯域フィルタ３２によりｆＯ以外のスプリア
ス部分を除去して安定して発振を行なう。

ところで、発電部１２側の電極１９の一部は分離されて
出力検出用の電極１９ａとなっている。

この電極１９ａは電極１９に発生する出力電圧の所定の
分圧比の電圧が発生するような位置に設けられている。

電極１９ａに発生した電圧は整流回路３６によって整流
された後、差動増幅器３７に導かれる。

差動増幅器３７は端子３８に印加される基準電圧と、整
流された電圧とを比較し、差動増幅器３３と入力側との
間に挿入されている抵抗可変素子３９の抵抗値を制御す
る出力を出す。

抵抗可変素子３９の抵抗値により差動増幅器３３、電力
増幅器１７の出力が変化し、発電部１２の出力は一定に
保たれる。

ところで、帯域フィルタ３２、差動増幅器３３、電力増
幅器１７は圧電セラミックトランス３１と閉ループを形
成した時発振条件が最良になるような位相関係を満足す
るようにそれぞれの定数が選ばれている。

いま、第４図に示すように抵抗可変素子３９と、差動増
幅器３゛３の出力との間に挿入された抵抗器Ｒ１の抵抗
値をＲ１抵抗可変素子３９の抵抗値をＲＸとすると差動
増幅器３３の利得Ａは次式％式％このような回路構成を採用すれば発電部１２の出力を定
電圧化することができる。

なお、第４図に示した実施例にあっては定電圧制御のた
めの電圧検出用の電極１９ａを設けた例を示したがこの
電極１９ａを設けず、出力電圧を抵抗分割し、検出用の
電圧を取り出してもよい。

また、定電圧制御のための検出電圧は駆動部側から取り
出してもよい。

また、１個の駆動回路で複数個の圧電セラミックトラン
スを駆動するようにしてもよい。

なお、発電部側で出力電圧の検出を行なうと一次側だけ
で処理でき、構造が簡略化される。

［効　果］以上の説明から明らかなように、本発明によれば、誘電
体を挟んで駆動部と発電部とが分離され絶縁された構造
となっているため極めて安全である。

圧電セラミックトランスの出力の一部を整流し、この整
流出力を基準電圧と比較して駆動部の発振強度を制御す
ることができるように構成しであるため発電部の出力電
圧を一定値に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の圧電セラミックトランスを説明する斜視
図、第２図は本発明の一実施例を説明する斜視図、第３
図は第２図に示した圧電セラミックトランスを用いた複
写機用電源回路のブロック図、第４図は本発明の他の実
施例を説明するブロック回路図である。１０・・・誘電体　　　　１１・・・駆動部１１ａ、１
３・・・セラミック基板１２・・・発電部１４．１５，１８．１９・・・電極１６・・・帰還用電極　　Ｌ９ａ・・・出力検出用電極
２２ａ〜２２ｃ　、３１・・・圧電セラミックトランス
３２・・・帯域フィルタ３３．３７・・・差動増幅器　　３６・・・整流器３９
・・・抵抗可変素子第１図第２図フ１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入力側に接続される駆動部と、出力側に接続され
る発電部とを有する圧電セラミツクトランスを備えた電
源装置おいて、圧電セラミツクトランスの駆動部と発電
部とを誘電体を挟んで分離して配置し、駆動部の電極の
一部を分離して帰還用電極とし、電力増幅器の入力側と
帰還用電極とを接続し、電力増幅器の出力側と駆動部の
残つた電極とを接続し、駆動部を自励発振させるように
構成したことを特徴とする電源装置。
（２）圧電セラミツクトランスの出力の一部を整流し、
この整流出力と基準電圧とを比較し、駆動部の発振強度
を制御するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の電源装置。
（３）圧電セラミツクトランスの出力を抵抗分解し、出
力検出用信号を取り出すことを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載の電源装置。
（４）圧電セラミツクトランスの発電部に出力検出用の
電極を用い、この電極からの出力を整流することを特徴
とする特許請求の範囲第２項に記載の電源装置。