JPS63284568A - 電源装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電源装置、特に電子写真方式の画像形成装置の
帯電器および現像器に給電を行なう電源装置に関する。

［従来の技術］ 現在のところ、感熱方式などの記録方式を用いた複写機
、プリンタは、電池により駆動でき、それにより携帯も
可能な装置が知られているが、電子写真方式の複写機、
あるいはプリンタの電池による駆動はほとんど例を見ず
、したがって携帯可能な装置も実現していない。

Ｎｉ−Ｃｄ電池、鉛電池などの蓄電池により電子写真方
式の記録機構を制御することを考えると、この種の電源
では出力電圧の変動が大きく、電池から直接給電できる
負荷は少なく、いったん昇圧回路や、安定化回路を通し
て各種の負荷に給電しなければならないと考えられる。

電子写真方式では、各種の帯電器を用いるため、これら
の電源として高圧電源が必要であり、しかも画像形成条
件に応じて帯電電流は所定の値に安定化する必要がある
。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来方式では、主電源が何であるにせよ、高圧電源、帯
電器電源の両方に安定化回路を有していたので、２重の
安定化制御を行なうことにより電力の使用効率が著しく
低いという問題がある。このため、装置が複雑化し、大
型になるとともに、製造コストの面でも問題が生じてい
た。

したがって、従来と同一の給電方式で主電源を電池に置
き換えるのは困難である。また、主電源を電池により構
成しない場合でも、従来方式では上記のように電力の使
用効率が低く、また装置が複雑、大型で、製造コストが
高いという問題がある。

また、従来方式では、現像器の現像バイアスに低周波の
交流と、直流を重畳した出力が必要であるため、交流、
直流をそれぞれ別の昇圧トランスにより形成していた。

特に、交流昇圧用のトランスでは、現像プロセスにおい
て周波数が４００〜２ＫＨｚと低周波で、また必要な振
幅が１０００〜２０００Ｖｐ−ｐと高Ｅ１４’アルカラ
。

トランスの大型化は必至であり、またその電源効率を向
上させるのが困難であった。

［問題点を解決するための手段］ 以上の問題点を解決するために、本発明においては、電
子写真方式の画像形成装置の帯電器および現像器に給電
を行なう電源装置において、主電源と、主電源から制御
系に安定化した電力を供給する安定化電源と、主電源の
出力を昇圧し帯電器に供給するとともに、その供給電流
を安定化する帰還ループを有する帯電器電源と、前記安
定化電源の出力を昇圧するトランスの複数の２次巻線の
出力を整流して得た高圧直流を断続して高圧交流を発生
させるとともに、この高圧交流と前記トランスのいずれ
かの２次巻線から得た高圧の直流を重畳して現像器に供
給するシリーズレギュレータを設けた構成を採用した。

［作　用］ 以上の構成によれば、帯電器、現像器に給電する各電源
系に複数の安定化回路が挿入されないので、電力の使用
効率を向上させることができる。

［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図は電源に電池を使用する電子写真方式の複写機、
あるいはプリンタの電源部の構造を示している。

図において、符号７で示されるものは感光ドラムで、原
稿の反射光、あるいは画像データによって変調された感
光光９の照射を受ける。この感光に先立ち、感光ドラム
７は除電ランプ１４により除電され、１次帯電器８によ
り一様に帯電される。

感光後、感光ドラム７は矢印の方向に回転し、その周囲
に配置された以下の各部材により画像形成の各工程にお
ける処理を受ける。

まず現像器１０は感光ドラム７の表面に形成された静電
潜像をトナー現像する。現像器１０の現像ローラには所
定の現像バイアス電位が印加される。この現像バイアス
は現像バイアス発生回路２により形成される。

感光ドラム７表面の顕像化されたトナー像は転写帯電器
１１により紙などの記録媒体１２に転写される。転写を
受けた記録媒体１２は不図示の定着器に搬送される。

感光ドラム７表面に残ったトナーはクリーニングブレー
ド１３によりかき落される。

１次帯電器８．転写帯電器１１は図の右側に示された電
源部により給電を受ける。図の右側の電源部はターミナ
ルＴｌｌから電池ｌの出力電圧を入力する。電池１の起
電力は抵抗Ｒ１１、コンデンサＣ１ｌからなるローパス
フィルタを介して昇圧用のトランス３の１次巻線の一端
に加えられる。

トランス３の１次巻線の他端〜接地間には共振用のコン
デンサＣ１３、保護用ダイオードＤＩ２とともにトラン
ジスタＴｒｌｌのコレクタ、エミッタが接続され、この
トランジスタＴｒｌｌによりトランス３に対する給電が
制御される。トランジスタＴｒｌｌのベースにはＰＷＭ
回路４により発生されたパルスが印加され、したがって
、トランス３の１次巻線には電池１の起電力が断続して
印加される。

ＰＷＭ回路４の出力パルスのデユーティ比は後述のよう
なフィードバックループにより制御される。

トランス３の２次側には、ダイオードＤｌｌ、コンデン
サＣ１２からなる整流、平滑回路が接続され、これによ
り２次側出力は直流に変換される。直流出力は負荷抵抗
Ｒ１２、放電用抵抗Ｒ１３を介してターミナルＴ１２か
ら帯電器８．１１に印加される。

トランス３の２次側に流れる電流は検出抵抗Ｒ１４の端
子電圧として検出され、オペアンプ５に入力され、ター
ミナルＴ１３から入力される所定の基準電圧と比較され
る。比較の結果形成された誤差電圧はＰＷＭ回路１４に
入力され、トランジスタＴｒｌｌの駆動信号制御に用い
られる。ターミナルＴ１３に印加する基準電圧を制御す
ることにより、帯電器の帯電電流を一定値、あるいは所
望の値に制御することができる。

ＰＷＭ回路４、オペアンプ５の電源には現像バイアス発
生回路２内の安定化出力を用いる。現像バイアス発生回
路２内の安定化電源は他の制御回路にも給電を行なう。

また、電池ｌの電源は感光ドラム駆動用のモータ、露光
用の光源などにも供給される。

第２図は第１図の現像バイアス発生回路２の構造を示し
ている。

ターミナルＴＩから入力される電池の起電力はスイッチ
ングレギュレータ２１により所定電圧、たとえば２４Ｖ
に安定化される。このときの電圧誤差は±１％程度とす
る。この安定化出力は、前記のＰＷＭ回路４、オペアン
プ５の電源などとして用いられるとともに、トランス２
２の１次側巻線のタップに供給される。この１次巻線に
対する給電はトランジスタＴｒｉにより制御される。ト
ランジスタＴｒｉのベースには発振器などから構成され
た駆動回路２３が接続される。

トランス２２の２次巻線は約ＩＫＶの電圧を出力するよ
う、１次側との巻線比が定められており、２次側に発生
した高圧の交流はダイオードＤ１、コンデンサＣ１から
なる整流、平滑回路を介して直流に変換される。

この高圧直流出力は高耐圧のトランジスタＴｒ２、Ｔｒ
３によるシリーズレギュレータに抵抗Ｒ１、Ｒ６を介し
て入力される。トランジスタＴｒ２のエミッタは接地さ
れ、ベースには発振回路２４が接続される。発振回路２
４の発振周波数は４００〜２ＫＨｚ程度、発振波形は矩
形波とする。ただし、発振波形は正弦波など他の波形で
あってもよい。

この結果、トランジスタＴｒ２のコレクタには約ＩＫＶ
Ｐ−Ｐの矩形波出力が得られる。

一方、トランジスタＴｒ３は、現像バイアスの直流重畳
成分を制御するためのもので、そのエミッタは抵抗Ｒ８
により接地されている。また、コし・クタ電圧は抵抗Ｒ
４、Ｒ５により分圧され、オペアンプ２５に入力され、
ターミナルＴ４から入力される制御電圧と比較される。

オペアンプ２５の出力はトランジスタＴｒ３のベースに
入力されている。

トランジスタＴｒ３の導通度はオペアンプ２５での比較
結果により制御されるので、ターミナルＴ４に入力する
制御電圧に応じて現像バイアスの直流重畳成分を所望に
制御できる。ここでは、抵抗Ｒ６、Ｒ８、およびトラン
ジスタＴｒ３の選択により＋３０〜＋５００Ｖの範囲で
トランジスタＴｒ３のコレクタ電圧を制御できるように
しである。

トランジスタＴｒ２のコレクタに発生される高圧の交流
は結合コンデンサＣ２を介してトランジスタＴｒ３のコ
レクタに発生される高圧の直流に重畳され、ターミナル
Ｔ５を介して現像器１０に供給される。

以上の回路により、電池１の低圧出力を昇圧して帯電器
、現像器に供給することができる。以上の構成によれば
、帯電器用の高圧、現像バイアスはともに１段の安定化
回路のみを介して出力されるので、電力の使用効率が高
いという利点がある。したがって、主電源に電池を用い
ても充分な電池寿命を得ることができるとともに、電池
の容量を小さくできる。

とくに現像バイアスは、第２図に示すようにシリーズレ
ギュレータを用いて発生され、従来のように４００〜２
ＫＨｚの低周波昇圧トランスを用いないから、高効率で
、回路を小型軽量にし、また製造コストを低減できる。

また、第２図のトランジスタＴｒ２による交流発生回路
はスイッチングモードで駆動されるので、この段におけ
る損失を小さくできる。

第２図の現像バイアス発生回路では、トランジスタＴｒ
３のコレクタ電圧を直接オペアンプ２５に入力して比較
している。この場合、結合抵抗Ｒ７の電圧降下が考慮さ
れていないから、現像バイアスの直流成分の精度が要求
される場合には、ターミナルＴ５の端子電圧を分圧して
オペアンプ２５に入力するようにしてもよい。

また、第１図の構成では、トランスの一端に検出抵抗Ｒ
１４を接続し、１次帯電器と転写帯電器の両方の印加電
流を検出し、これに基づいて定電流制御を行なっている
が、いずれかの帯電器の印加電流に基づき出力制御を行
なってもよい。１つの帯電器の印加電流を検出するには
、帯電器のシールドと、接地電位の間に検出抵抗を挿入
し、この抵抗の端子電圧を検出値として用いることがで
きる。

また、上記実施例の構成の変形例として以下に示すよう
な構成を用いることができる。

まず、第３図に第２図の交流発生用のトランジスタＴｒ
２の耐圧が不足している場合に適用できる現像バイアス
発生回路の構成を示す。

第３図で第２図と異なっている部分は破線内の回路であ
る。

第３図ではトランス２２には２次巻線Ｌ３１、Ｌ３２が
２つ設けられている。各２次巻線の出力はダイオードＤ
３１．Ｄ３２、コンデンサＣ３１、Ｃ３２により整流、
平滑される。このときの直流電圧は６００Ｖとする。

直流出力は抵抗Ｒ３１〜Ｒ３４、トランジスタＴｒ３１
．抵抗Ｒ３５〜Ｒ３８、トランジスタＴｒ３２により構
成されたスイッチング回路に供給される。ここで抵抗Ｒ
３２、Ｒ３４、およびＲ３６、Ｒ３７は各トランジスタ
Ｔｒ３１、Ｔｒ３２のバイアスを設定する。

トランジスタＴｒ３２のベースには第２図と同様に構成
された発振回路２４の出力が抵抗Ｒ３３、Ｒ３８を介し
て印加される。トランジスタＴｒ３２のエミッタ回路は
接地されるが、トランジスタＴ　ｒ　３１側のエミッタ
回路、すなわち共通電位はターミナルＴ３２、Ｔａ２を
介してトランジスタＴ　ｒ　３２のコレクタに接続され
ている。そしてトランジスタＴｒ３１のベースは抵抗Ｒ
３３を介して接地されている。

以上の構成において、発振回路２４からトランジスタＴ
ｒ３２に交流信号を印加し、まずトランジスタＴ　ｒ　
３２が導通すると、そのコレクタの電位はＯＶになり、
したがって、巻線Ｌ３１のトランジスタＴｒ３１のエミ
ッタ側もＯＶになる。

このため、抵抗Ｒ３２、Ｒ３３を介して流れ込むダイオ
ードＤ３１の整流出力による電流は小さくなり、トラン
ジスタＴｒ３１のベース電圧が上昇してトランジスタ１
丁３１は導通し、トラツクスタＴｒ３１のコレクタ電圧
はＯになる。

次に発振器２４がトランジスタＴｒ３２を遮断すると、
トランジスタＴ　ｒ　３２のコレクタ電圧はダイオード
Ｄ３２の整流出力、すなわち６００Ｖまで上昇する。こ
の上昇過程において、トランジスタＴｒ３１のエミッタ
電圧、およびベース電圧が上昇して抵抗Ｒ３３に流れる
電流が増加してトランジスタＴｒ３１のベース、エミッ
タ間電圧が減少してトランジスタＴ　ｒ　３１も遮断さ
れる。

以上のようにして、トランジスタＴｒ３１、Ｔｒ３２は
ほぼ同相で駆動される。

トランジスタＴｒ３１．Ｔｒ３２のコレフタルエミッタ
に発生する電圧はターミナルＴ３１、Ｔａ２、Ｔａ２、
Ｔ３４に出力されるが、ここでターミナルＴ３２、Ｔａ
２は直列に接続されており、それぞれのトランジスタの
発生電圧は直列になり、結局ターミナルＴ３１、Ｔ３４
（接地されている）にはそれぞれ同相で駆動されるトラ
ンジスタＴｒ３１、Ｔｒ３２の出力電圧の和、約１２０
０Ｖが出力される。

ターミナルＴ３１、Ｔａ２に形成された高圧の交流は結
合コンデンサＣ２を介してトランジスタＴｒ３により形
成された高圧直流に印加され、ターミナルＴ５から現像
器に出力される。

以上のようにして現像器に現像バイアスを供給できる。

この場合でも、トランス２２の発振周波数は現像バイア
スの周波数と無関係で、現像バイアスの交流会の周波数
は発振器２４により決定されるから、トランス２２に低
周波トランスを用いる必要がない。

トランジスタに印加される電圧は第２図の約半分ですむ
から、入手が容易な低圧のトランジスタを用いることが
でき、部品選定が容易になる。

第４図は、第３図の構成をさらに変形して、低圧の制御
回路用の電源を構成した例である。第４図において、破
線内のトランス２２の２次側の回路は第３図とまったく
同じである。

トランス２２の１次巻線Ｌｌはスイッチングトランジス
タＴｒ４１により励振される。１次巻線の電源にはター
ミナルＴｌｌを介して入力した電池ｌの出力が用いられ
る。１次側回路は抵抗Ｒ４１・、コンデンサＣ４１，Ｃ
４３、ダイオードＤ４２などから構成されるが、これら
の接続は第１図のトランス３の１次側と同様である。

トランジスタＴ　ｒ　４１のベースにはＰＷＭ回路４４
により発生されたパルス幅変調された交流信号が入力さ
れる。このＰＷＭ回路４４が発生する交流信号のパルス
幅はオペアンプ４１により決定される。

オペアンプ４１は、トランス２２に設けられた低圧の出
力巻線Ｌ３４で発生した電圧をダイオードＤ２１、コン
デンサＣ２１で整流、平滑した電圧を抵抗Ｒ２１，Ｒ２
２で分圧して得た電圧と、基準電圧４９を比較する。そ
の結果得られた誤差電圧によりＰＷＭ回路４４が制御さ
れる。基準電圧４９はツェナーダイオードなどにより発
生すればよい。

ダイオードＤ２１の整流出力はターミナルＴ２１を介し
て他の制御回路に供給される。この制御回路には第１図
のＰＷＭ回路４、オペアンプ５、第４図のＰＷＭ回路４
４、オペアンプ４１などが含まれる。

このような構成によっても低圧の制御電源と、現像バイ
アスを発生できる。現像バイアスのオン、オフは発振回
路２４の出力をターミナルＴ２３により制御することに
より、他の電源と独立して制御できる。

第３図、第４図において、トランス２２の２次側に２つ
の２次巻線Ｌ３１、Ｌ３２を設け、これらの出力をトラ
ンジスタＴｒ３１、Ｔｒ３２のスイッチング回路に入力
しているが、第５図のように巻線１つで同一の回路を構
成することもできる。

第５図では、第４図の２次巻線Ｌ３１を省略し、ダイオ
ードＤ３１、コンデンサＣ３１以降の整流、平滑回路、
およびトランジスタＴｒ３１によるスイッチング回路に
はコンデンサＣ５０を介して交流成分のみを印加する。

それ以降の回路は第３図、第４図と全く同様であり、こ
のような構成によっても２次巻線Ｌ３２から約２倍の出
力型る。

第３図〜第５図では２段のシリーズレギュレータにより
高圧の交流を得ているが、これを３段以上に構成しても
よいのはもちろんである。この場合には、スイッチング
トランジスタの耐圧はより低くすることができる。

以上では、主電源として電池を用いる構成を例示したが
、主電源が他の電源により構成される場合でも、上記と
同様に電源部の小型化、軽量化、コストダウンなどの効
果を得ることができる。

［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明によれば、電子写真方
式の画像形成装置の帯電器および現像器に給電を行なう
電源装置において、主電源と、主電源から制御系に安定
化した電力を供給する安定化電源と、主電源の出力を昇
圧し帯電器に供給するとともに、その供給電流を安定化
する帰遷ループを有する帯電器電源と、前記安定化電源
の出方を昇圧するトランスの複数の２次巻線の出力を整
流して得た高圧直流を断続して高圧交流を発生させると
ともに、この高圧交流と前記トランスのいずれかの２次
巻線から得た高圧の直流を重畳して現像器に供給するシ
リーズレギュレータを設けた構成を採用しているので、
帯電器、現像器に給電する各電源系に複数の安定化回路
が挿入されないので、電力の使用効率を向上させること
ができ、電源部の構成を簡略化し、小型軽量化するとと
もに、製造コストを低減できるという優れた効果がある
。

【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造を示した回路
図、第２図は第１図の現像バイアス発生回路の構造を示
した回路図、第３図から第５図は第２図の現像バイアス
発生回路の異なる変形例をそれぞれ示した回路図である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電子写真方式の画像形成装置の帯電器および現像器に給
   電を行なう電源装置において、主電源と、主電源から制
   御系に安定化した電力を供給する安定化電源と、主電源
   の出力を昇圧し帯電器に供給するとともに、その供給電
   流を安定化する帰還ループを有する帯電器電源と、前記
   安定化電源の出力を昇圧するトランスの複数の２次巻線
   の出力を整流して得た高圧直流を断続して高圧交流を発
   生させるとともに、この高圧交流と前記トランスのいず
   れかの２次巻線から得た高圧の直流を重畳して現像器に
   供給するシリーズレギュレータを設けたことを特徴とす
   る電源装置。