JPS63161868A - 高圧電源 - 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】 （技術分野） 本発明はセンタータップを有する１次巻線の一端に第１
のスイッチ素子を接続し、他端に第２のスイッチ素子を
接続し、第１と第２のスイッチ素子を交互に導通させ２
次巻線から交流電圧を出力するプッシュプル方式の高圧
電源に関し、特に電子写真装置の除帯電装置に利用し得
る高圧電源に関する。

（従来技術） 電子写真装置では、感光体や転写紙を所望の電位に除帯
電するために交流のコロナ放電器が用いられている。

これは第６図に示すように、交流の高電圧を発生する電
源■、とバイアス電源ＶＯＣを直列に接続した高圧電源
で、直流バイアスされた交流電圧をコロナ放電器ＣＨに
印加し、コロナ放電を行うものである。

この方式は、直流バイアスを可変することで、任意の電
位に除帯電できる利点があるが、高圧電源は少なくとも
２系統の出力（トランスＴ１のＡＣ出力とトランスＴ２
゛のＤＣ出力）が必要である。

更に被帯電体をＯｖ付近に除帯電する場合、コロナ放電
器ＣＨの整流性によるセルフバイアス分を打ち消す逆バ
イアス回路が必要となり、高圧電源の構成が複雑で高価
なものとなる欠点があった。

これを改良した第７図の提案がなされている〔第７図（
ａｌは回路図、（ｂ）は波形図である〕。

これは、（′ｂ）に示すようにスイッチ素子Ｑ１とＱ２
の導通時間Ｔ＋　、Ｔ！が異なるように駆動し、直流バ
イアスを得るようにしたものである。

しかしこの方式では、昇圧トランスＴＨを駆動する磁化
電流ＩＣが正負アンバランスとなるため、鉄芯が偏磁し
、過電流によりスイッチ素子が破壊するおそれがあった
。

（目的） 本発明はこの様な背景に基づいてなされたものであり、
交流のコロナ放電を行うための直流バイアスされた交流
高電圧を発生する高圧電源を安価に擾供することを目的
とする。

（構成） そのために本発明は所定時間の待機後重畳する直流分を
定電流または定電圧に制御し始める遅延手段を設けた事
を特徴とするものである。

以下、図面に基づき実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例であり、（ａｌに高圧電源の
回路図を、また（ｂｌに出力波形を示す。

（ａｌに於いて、ＶＩＮは高圧電源の駆動用電源の入力
端子、Ａは比較器、ＯＳＣはパルス発生器、Ｑｌおよび
Ｑ２はスイッチ素子、ＴＨは昇圧トランス、Ｒｓは出力
電流検出器、Ｖｏは高圧出力端子、ＣＨは負荷となるコ
ロナ放電器である。

このような構成で、入力端子ＶＩＨに電圧が加わると、
パルス発生器Ｏ８Ｃが始動し、スイッチ素子Ｑ＋および
Ｑ２が所定のタイミングで交互に導通ずる。

これにより、昇圧トランスＴＨの１次巻線Ｎ＋に電流が
流れ、２次巻線Ｎ２に交流の高電圧が誘起する。この高
電圧は出力端子Ｖ０を介してコロナ放電器ＣＨに出力さ
れ、コロナ放電器ＣＨ内で交流のコロナ放電が起こり、
被帯電体を除帯電する。負荷のコロナ放電器ＣＨを流れ
た電流は、接地を介して出力端子Ｖ０の低圧側に帰還し
、出力電流検出器Ｒｓで出力電流の直流分が検出される
。

次に出力電流検出器Ｒｓでの検出信号は、比較器Ａの一
方の入力端子にフィードバックされ、出力電流の直流分
が所定の値に保たれるように、スイッチ素子Ｑ、および
Ｑ２の導通時間が制御される。このループにより出力電
流が定電流制御される。

次に、第１図（ｂ）を参照し、スイッチ素子Ｑ１および
Ｑ２の導通状態と出力波形の関連について説明する。

スイッチ素子Ｑ、がｉ４通しているＴｌ＋期間は、正極
性の出力電圧が発生し、スイッチ素子Ｑ２が導通してい
る’ｒ’ｚ＋期間には負極性の出力電圧が発生する。こ
の導通期間に昇圧トランスＴＨの鉄芯に蓄積された磁気
エネルギーは、各々、次のＴ’＋ｚまたはＴ２□期間に
放出（リセット）シ、温通時と逆極性の出力電圧を発生
する。

リセットの期間は導通期間と同じ＜　Ｔ　＋　＋　＝　
Ｔ　ｌｚおよびＴ　ｚ　＋　＝　Ｔ　ｚ□としてあり、
一対の正・負の駆動期間Ｔを一周期として動作する。こ
のためスイッチ素子Ｑ１およびＱｚは、昇圧トランスＴ
Ｈの鉄芯がリセットされた初期状態で毎回導通ずるので
前歴に左右されない。従って、周期Ｔを固定し、Ｔｌｌ
”Ｔｌ！ｌ及びＴ　ｔ　＋　＝　Ｔ　ｚ□の条件で、Ｔ
、とＴ！を任意に設定でき、例えば第２図の（ａ）のよ
うに、’ｒ、　　：　’ｒ、　−０，８：　０．２とし
て十のバイアスを加えたり、（ｂ）のようにＴ−Ｔ、と
じて−のバイアスを加えることができる。

このように、スイッチ素子Ｑ、とＱ２をリセット時間設
けて交互に導通させることにより、昇圧トランスＴ　Ｈ
の鉄芯の偏磁を起こさずに、正貨の任意の値に直流バイ
アスされた交流のコロナ放電を行うことができ、更に、
出力電流の検出信号に応じて、正負の動作時間Ｔ、とＴ
２を制御することにより、コロナ放電電流の「ｆｒｖＬ
分を定電流化できる。

第３〜第５図は他の実施例である。

これは、制御素子として、マイクロコンピュータを用い
て交流出力の正負電圧をパルス幅変調し、直流分を定電
流制御している。また、起動時は交流分が安定してから
直流分の制御を開始し７でいる。

以下、図を参照して説明する。

第３図において、ＰＳＵは駆動用の電源であり、制御部
用のＶｃｃと、インバータ用のＶｌ）ｌ）を出力してい
る。ＩＣＩはマイクロコンピュータであり、ＩＣ２のプ
ログラマブル、インターバル、タイマと共にインバータ
の制御を行っている６　１Ｃ３はゲート、ＩＣ４はバッ
ファである。

Ｑｌ、（１２，ＴＨからなるインバータ部の出力の低圧
側に、Ｃ＋　、Ｃｚ　、Ｒ４、ＲＳからなる出力電流の
直流分の検出回路が設けてあり、マイコンＩＣ，のアナ
ログ端子ＡＮＯにフィードバックしている。

タイマＩＣ２（以下ＰＷＭクイマと称すン例えばインテ
ル社製８２５３は、３つのタイマ、＃０゜＃１．＃２を
内蔵しており、各々、ＧＡＴＥ端子へのゲート入力によ
り、予め設定されたパルス幅のワンショットパルスをＯ
ＵＴ端子に出カスる。

ＤＯ〜７の端子はデータバスであり、マイコンＴＣＩの
ＰＤＯ〜７に接続しである。ＲＤ、Ｗ下。

でＩ端子は、データの読み込み、および書き込み信号用
の端子であり、それぞれ、マイコンＩＣＩのＲＤ、ＷＲ
１ＰＦ４に接続しである。

ＡＯ，ＡＩは、３つの内蔵タイマの選択用端子であり、
マイコンＩＣＩのＰＦＯ，ＰＦＩに接続しである。各タ
イマのクロック端子ＣＬＫは、ＩＣ１のＰＯ２に接続し
である。タイマ＃０のＯＵＴは、ゲートとバッファを介
して−の出力電圧を発生するスイッチ素子Ｑｌに接続し
てあり、タイマ＃１のＯＵＴはタイマ＃２のゲート入力
としてＧ　ｔ’、　Ｔ　Ｅ　端子に接続しである。タイ
マ＃２のＯＵＴは十の出力電圧を発生するスイッチ素子
Ｑ２に接続しである。マイコンＩＣＩのＰ　Ａ　Ｏハ、
本高圧電源の出力オン、オフのトリガ出力であり、ゲー
トＩＣ３に接続しである。

次に動作に付いて説明する。

第５図（Ａ）のフローチャートで、電源がオンするとボ
ート、ＲＡＭ、タイマ等のクリアおよびモード設定を行
う。次に電池電源Ｖｌｌ１）によりバックアップされて
いる内蔵メモリから出力設定値（目標値）を読みだし、
ＰＷＭタイマの初期データ（固定データ）を設定する。

次に電子写真装置本体の異常および来電源の出力異常で
セットされる異常フラグをチェックし、異常があれば出
力をオフし、再度、異常をチェックする。異常がなけれ
ば電子写真装置本体からの出力オン信号をチェックし、
オンでなければ出力をオフし、オンになるまで上記ルー
プを繰り返す。

出力オンの指示がある場合は、出力立ち上がりの処理中
であるかどうか判断し、立ち上がり中でな（更にインバ
ータが起動していない場合は、起動時に交流針が安定す
るまで直流分の制御を待つ立ち上がりカウンタをスター
トさせてから出力をオンにしインバータを起動する。

既にインバータが、起動し、し７かも立ち上がり中でな
い場合は、同図山）に示すサンプリングカウンタによる
サンプリングインターバル内でＰＷＭが行われたかチェ
ックする。既にＰＷＭが終了している場合はサンプリン
グカウンタのカウントアツプによりｐ　ｗ　Ｎｑ　Ｐ了
フラグがリセットされるまで上記フローを繰り返す。

才だ、ＰＷＭが終了していない場合、サブルーチンＰＷ
ＭＩで・インバータ出力を検出し、夕・イマデータの更
新を行う。

次に、ＰＷＭのサブルーチンについて説明する。

交流出力の５周期毎にカウントアツプするサンプリング
カウンタをスタートさせた後、Ａ／Ｄ変換を行い、出力
電流の直流分を検出する。

この検出値（Ｄ　Ｄ　ＣＤ）が予め設定した範囲内にあ
るか確認し、所定値内であれば、検出値と目標値の偏差
を求め、偏差に比例定数を掛けてこれを検出値に加え、
負電圧のタイマ値（Ｄ　Ｎ　Ｔ）を？き替える。次に昇
圧トランスのリセット時間および正電圧の出力タ１°ミ
ングを設定するタイマ値（ＤＮＴ２）、によび正電圧の
タイマ値（Ｄ　Ｐ　Ｔ）を書き替える。尚、出力タイミ
ングおよびタイマ値は、後述する第４図で説明する。

前述の検出値（ＤＤＣＤ）か所定の範囲以外の場合は異
常カウンタに１を加え、カウントか所定値以内ならば再
度出力を検出し所定値内かチェックする。また、異常カ
ウンタが所定値に達した場合は異常フラグをセットし、
インバータの出力をオフにする。

この異常フラグのセットにより、本電源が搭載されてい
る電子写真装置は装置全体の動作を停止させる。

次に各部のタイミングを第４図にて説明する。

（ａｌにＰＷＭタイマの各部信号とインバータの出力電
圧波形を示す。

ＰＷＭタイマのクロックＣＬＫとして、マイコンＩＣＩ
のイベントタイマで生成したｃｏｏを使う。内蔵のタイ
マ＃０と＃１のゲート信号ＧＡＴＥ＃０．＃１として、
マイコンのＲＡＭ上に使ったカウンタＣＴＤＡＣを使い
、ＣＴＤＡＣはマイコンの内部割り込みＩ　ＮＴＴＯ毎
（１ｍｓ）に反転させる。各タイマ＃０．　＃１．　＃
２にマイコンＩＣＩからカウント数をロード後（（ＯＷ
Ｔ）＝１６、　　（ＤＮＴ２）＝３１．　　（ＤＰＴ）
−１６）、ゲート信号ＧＡＴＥ＃０．＃１が入力すると
、タイマ＃０と＃１がカウントを開始し、出力のＯＵＴ
＃０とＯＵＴ＃１がＬとなる。

これにより、インバータのスイッチ素子Ｑ、がオンし、
インバータの出力ＨＶＯＵＴには、負の矩形波の電圧が
出力する（　Ｔ　＋　＋期間）。タイマ＃０が（ＤＮＴ
）−１６をカウントするとスイッチ素子Ｑ、がオフとな
り、昇圧トランスＴＨのリセットによる正の電圧が出力
する（Ｔ、□期間）。このリセットの時間をＴＩ！期間
と略同じくするために、タイマ＃０と同時にスタートす
るタイマ＃１の出力ＯＵＴ＃１をタイマ＃２のゲート信
号ＧＡＴＥ＃２として用いている。タイマ＃ｌが（ＤＮ
Ｔ２）”　（ＤＮＴ）Ｘ２−１＝３１をカウント後、タ
イマ＃２がカウントを開始すると共に、スイッチ素子Ｑ
２がオンし、正の矩形波電圧が出力ＨＶＯＵＴから出力
する（　’ｒ　ｚ　ｒ　ＷＡ間）。次にタイマ＃２が（
ＤＰＴ）−３２−＜ＤＮＴ）＝１６をカウントすると、
スイッチ素子Ｑ２はオフし、昇圧トランスＴＨのリセッ
トによる負の電圧が出力する（　Ｔ　ｔ　を期間）。

以上の様に、各部のタイミングを設定することにより、
正負出力ともにスイッチ素子のオン時間とほぼ同じオフ
時間を設けることで、昇圧トランスＴＨの偏磁を起こさ
ずに駆動することができる。

次に、インバータ出力のフィードバック制御のタイミン
グを同図（ｂ）に基づき説明する。制御は全てマイコン
の内蔵タイマによる１ｍｓ毎の割り込みＩ　ＮＴＴＯに
同期して行われる。まず、装置本体からの出力オン信号
を受信すると、インバータの出力ＨＶＯＵＴが安定する
までＰＷＭを待機する立ち上がりカウンタがスタートし
、インバータが起動する。立ち上がりカウンタが３０回
（１５周期）カウントを行うと、ＰＷＭの周期と設定す
るサンプリングカウンタがスタートすると共に、インバ
ータ出力の取り込み（Ａ／Ｄ）が行われ、ＰＷＭタイマ
のタイマデータが更新される。その後、サンプリングカ
ウンタが１０回カウント（５周期）する毎にタイマデー
タの更新が行われ、インバータ出力ＨＶＯＵＴの直流分
の定電流制御が行われる。

（効果） 本発明は以上述べた通りであり、本発明によれば交互に
導通するスイッチ素子の導通後に、昇圧トランスのリセ
ット期間を設けたので昇圧トランスの偏磁を発生させず
に任意の直流分を重畳することができ、さらに交流電圧
の立ち上がり後所定時間後に直流分の制御を開始してい
るので安定に出力できる。また直流分を重畳するための
直流出力用の電源を用いなくても良いため安価に提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示し、（ａｌはその回路図
、（ｂ）はその出力波形図、第２図（ａ）、　（ｂｌは
第１図（ｂ）に示す出力波形の同期の具体例を示す図、
第３図乃至第５図は他の実施例を示し、第３図はその回
路図、第４図（ａ）、　（ｂ）はその出力波形図、第５
図（ａ）、　ｌ１）１）はその動作フローチャート、第
６図は従来例に係る回路図、第７図は他の従来例を示し
、（ａ）はその回路図、（ｂ）はその出力波形図である
。 第１図 （Ｑ） （ｂ） 第２図 （Ｑ）　　　　　　　（ｂ） 第５図 第５図 （ｂ） 第６図 （Ｏ）゛

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電圧を入力し、直流分を重畳する交流電圧を
   出力する電子写真用の高圧電源において、起動時に、交
   流電圧を出力した後所定時間の待機後交流電圧に重畳す
   る直流分を定電流または定電圧に制御し始める遅延手段
   を設けるようにした事を特徴とする高圧電源。
2. （２）遅延手段は交流電圧の出力開始時に交流電圧に同
   期して、作動するカウンタを始動させ所定値に達したら
   直流分の制御を有効とする事を特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項記載の高圧電源。