JPS5866534A - 高圧電源装置 - 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】 本発明は、複写機等に用いられる高圧電源装置に関する
ものである。

一般に複写機においては、感光体ドラムの帯電、除電お
よび感光体ドラムから転写紙を剥離するための高電圧電
源は不可欠のものであり、複写機は小型、軽量化がすす
められているため、高圧電源も小型、軽量化が求められ
ている。そして、一台の複写機に高電圧ＤＣ出力が２〜
３個、高電圧ＡＣ出力が１個は必要でア如、小型化のた
めにこれらを１個の筐体内に収納することが考えられて
いる。

しかしながら、全部をまとめると電源装置が大型化して
複写機内でのセットスペースの点で自由度がなくなる。

そのため、感光体ドラムの周辺に分散配置する方法がと
られている。具体的には除電用ＤＣ電源と剥離用ＡＣ電
源とが同一の筐体に納められ、帯電用ＤＣ電源は別の筐
体に納められている。

そして、前述の二電源のものにおいては、電源入力を共
通にしただけでＡＣ出力とＤＣ出力とを全く別個の回路
により得るようにしているものが存する。

これは、ＡＣ出力どしては、複写機側において４００〜
５００Ｈｚの周波数で剥離動作が可能になったことから
、従来の鉄共振型高圧トランスより小型、軽量化が可能
になり、また、ＤＣ出力も高圧絶縁、回路技術の改良に
よりＤＣ７ＫＶ程度では２００９以下の小型、軽量化が
可能になったため、従来の商用周波数のＡＣ１出力の鉄
共振型高圧トランスと同じ体積でＡＣ士ＤＣの複合型高
圧電源が作られている。この方式はその特性や信頼性の
上で安定しており、比較的無理のないものであるが、よ
り小型化すると云う点では限界のあるものである。

このようなことから、従来は第１図に示すようなものが
用いられている。まず、直流電源（１）に対して発振ト
ランジスタ（２）を含む制御回路部（３）とトランス（
４）とが接続され、このトランス（４）の二次側には帰
還回路（５）が接続されているとともに可変抵抗（６）
と抵抗（７）とを介してＡＣ出力が求められるＡＣ端子
（８）が接続されている。また、前記トランス（４）の
二次側にはダイオード（９）とコンデンサα１との直列
回路が接続され、これらの接続中点に可変抵抗０］）と
抵抗（６）とを介してＤＣ出力が求められるＤＣＣ端子
環が接続されている。

したがって、トランス（４）の二次巻線出力がそのまま
ＡＣ出力とされ、これを整流してＤＣ出力としているも
のである。そのため、トランス（４）と制御回路部（３
）とは一つでよく、小型化が可能である。しかしながら
、このような構成においては、トランス（４）が１個で
あるため、ＡＣ，ＤＣおのおのと負荷変動に対しては制
御回路部（３）で同時に制御することができず、制御回
路部（３）は入力電圧変動に対してのみ対処することに
なる。そして、各出力の負荷変動に対してはトランス（
４）の結合率を良くし、内部インピーダンスを低下させ
ることにより負荷変動に対するトランス（４）の電圧降
下分をなくするようにする。まだ、出力の可変は、可変
抵抗（６）α■で高圧側で行なわなければならない。し
かし、この抵抗分の電圧降下による負荷変動率の増大を
避けるため、負荷電流以上のダミー電流を抵抗（７）　
Ｈに流し込んで可変抵抗（６）αめのインピーダンスの
増加分を補償する必要がある。このため、負荷変動分に
対する対策を可能にしても、つぎのような欠点が生じる
。

まず、第一に可変抵抗（６）αめ、抵抗（７）（６）に
流れ込む電流のため、消費電力が犬になる。第二には入
出力変換効率が低下する。第三にはＤＣ出力では、出力
負荷電流に加えてダミー電流が加わるため、出力インピ
ーダンスの低下にょろりプル電圧の増大を補償するため
、コンデンサαりの容量を大きくしなければならず、小
型化に逆行する。第四には、可変抵抗（６）　（１１）
、抵抗（７）（６）は高電圧、高電力用の抵抗であるた
め、高価になる。第五には可変抵抗（６）はＡＣ（４０
０〜５００Ｈ２）の高電圧の可変であるため、高電圧コ
ロナによる寿命の点と雑音の大きさにおいて余程慎重に
設計しないと技術的、信頼性の上で問題が生じる。これ
は、この種のボリュウムが通常メタルグレーズ抵抗体で
あり、ガラス絶縁体とルテニウム等の導体を混合焼結し
て抵抗体としであるが、高電圧の交流でしかも４００〜
５００Ｈ２と比較的周波数が高いと接触子と抵抗体間の
通電部とは別に接触子から空間を通して接触子周辺のル
テニウム導体にコロナが発生し、接触子、抵抗体の寿命
を短かくし、多大な雑音を発生させるものである。

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、技術的な
無理を伴うことなく確実に小型軽量化をはかった高圧電
源装置を得ることを目的とするものでおる。

本発明は、同一筐体内に設けられたＡＣトランスとＤＣ
）ランスとにおいて、ＡＣｌ・ランスによりＡＣ出力と
ＤＣ出力とのほとんどを担当させ、ＤＣ出力はＡＣ出力
からの整流分と別個のＤＣトランスで発生したＤＣ出力
整流分とをプラスしたものとし、ＤＣトランスによるＤ
Ｃ出力分は全ＤＣ出力の出力電圧調整分のみを担当させ
、これにより、きわめて小型のＤＣトランスを付加する
のみでＡＣ出力とＤＣ出力を別個のトランスから得てい
る場合と同様な動作の安定性を得るとともに全体の小型
、軽量化を行なわせうるように構成したものである。

本発明の一実施例を第２図ないし第４図に基いて説明す
る。まず、直流電源α→には発振トランジスタα時を含
む制御回路部０・とＡＣ）ランス０′Ｉ）とが接続され
ているとともに発振トランジスタα樟を含む制御回路部
αつときわめて小型のＤＣトランス（１）とが接続され
ている。ここで制御回路部（１Ｏは１石式正弦波インバ
ータである。前記ＡＣトランス０りにはＡＣ出力が取り
出されるＡＣ端子い）が接続されているとともに前記制
御回路部α→に接続された帰還回路（ハ）が接続されて
いる。また、前記ＡＣ）ランス０カには、ダイオード＠
、コンデンサいや（ハ）の直列回路が接地間に接続され
、ダイオード（ハ）とコンデンサ（ハ）との接続中点に
ＤＣ出力を取り出すＤＣ端子（ハ）が接続され、前記コ
ンデンサ（ハ）（ハ）の接続中点に前記ＤＣト２ンス（
ハ）がダイオード（イ）を介して接続されている。また
、前記コンデンサ（ハ）（ハ）のそれそえに抵抗（ホ）
（ホ）が並列に接続され、これらの抵抗（ハ）（ハ）に
対しては抵抗（ト）と可変抵抗０１）との直列回路が接
続されている。この口ｊ゛変抵抗（３心と前記制御回路
部α）との間には帰還回路０■が接続されている。

このような構成において、ＡＣ）ランスα力は４００〜
５００　Ｈｚで発振するものであり、５．５　ＫＶＲＭ
ＳＯ値を持つＡＣ出力が得られる。この出力ラインから
ダイオード＠で整流し、コンデンサ（ハ）（ハ）に充電
平滑されてＡＣ）ランス（１カからの整流されたＤＣ分
（Ｖ（：ｘ）ｌが得［られる。ここで、放電用かつ分割
用の抵抗（財）（ハ）の値をＲ，＞　Ｒ２としておく。

この動作と同タイミングでＤＣ）ランス翰側の動作も行
なわれる。この発振周波数は２０〜３０ＫＨｚ程度の高
周波であり、二次電圧ハダイオード（財）を通ってコン
デンサ（ハ）に充電される。この場合、ＡＣトランス０
り側からコンデンサ（ハ）に充電されようとする電圧よ
ｐＤｃ）ランス（ホ）で発生しダイオード（ロ）で整流
された電圧の方が高くなるように抵抗（ハ）に）の定数
を決めておくことは勿論でおる。このようにしてＤＣ出
力は合成されるが、この状態は第３図に示すとおりであ
る。すなわち、ＶＣｌがＡＣ出力より整流された電圧で
あり、ＶＯ２がＤＣトランス（ホ）側で発生整流された
ＤＣ出力電圧分である。そして、定格のＤＣ出力に対し
て出力可変範囲ＶＣ２はその定格ＤＣ出力を中心として
変動幅を有するが、この出力可変範囲ＶＣ２は、入力電
圧変動分、負荷変動分、ＡＣ出力側変動分を総合した変
動分ＶＣ３の範囲よシ大きいように設定されている。

しかして、出力可変範囲ＶＣ２はＤＣ出力の可変用であ
ると同時にＤＣ出力の変動に対する補償用としている。

通常、この種のトランスのＤＣ出力は、複写状態のバラ
ツキを補償するため出力電圧の可変を行ないつるような
設計になっている。実際のこの可変電圧の範囲は定格出
力５．５　ＫＶ　（ＤＣ）の場合、±１０％、すなわち
、１０００〜１１００．Ｖ程度である。これはＶＯ２と
しては１０００〜１１００　Ｖあればよいことであり、
ＤＣトランス（イ）の二次巻線は７５０〜８ｏｏｖ、８
を発生させればよいことを意味する。また、入力電圧や
負荷が変動した。９　、ＡＣ出力を可変したりして生じ
るＤＣ出力の変動に対しては、通常この種のトランスの
前記変動分はＶＯ２に充分納まる範囲でらり、ＶＯ２の
幅よシ狭い。

また、ＤＣ出力を抵抗（ト）と出力可変も兼ねる可変抵
抗０■として分割し、負帰還信号として得、これをＤＣ
）ランス（ホ）側の制御回路部αつに帰還回路０′４で
帰還させているので、ＡＣ出力変動によるＤＣ出力変動
要因も含めた全ての出力変動分をＤＣトランス翰側で対
処できる。このような動作をするＤＣ）ランス翰側の装
置は、全ＤＣ出力を別系統のＤＣトランスで得ている従
来の装置に較べると大幅に小型化することが可能でおる
。すなわち、発振トランスのコアが従来はＫＩ　４０型
フエライトコア（コアの幅寸法が４０ｔｒａｎＯもの）
であるものがＥＩ　１９型フエライトコアでよくなり、
発振トランジスタの出力容量も従来のものの５分の１以
下にすることができて小型化しうるものである。また、
出力整流回路も従来はダイオード、平滑コンデンサが高
圧用であったが、第２図に示すものは中圧以下の仕様の
もので済むため小型部品を使える。したがって、従来、
ＤＣ出力のすべてを別個のＤＣトランスから得ているも
。に較べ７体ｉ。％程度にアきたも。アある。

なお、装置全体で考えた場合、コンデンサ（ハ）は従来
のものより若干容量が大きくなるものの、電圧が従来の
ものが８〜ｌ０ＫＶ程度であったものが、５〜６ＫＶに
低下させることができるため、トータルとしては寸法を
大きくする要因にはならない。

つぎに、第３図に基いて説明する。まず、ＡＣトランス
α°／ｌ側において、１石式正弦波インバータが用いら
れていることからＤＣ出力がな（ＡＣ出力のみでみた場
合、その波形はほぼ正弦波になる。しかし、波形には１
石式の宿命とも云える正負のアンバランスが生じる。す
なわち、＋側のＶｅｏ　ｐと一側のＶｅＯＰとで差が生
じる。これは発振回路のＱにより左右されるものである
が、出力が５ＫｖｗＬ８の場合、５０〜１００ｖ程度生
じている。このアンバランスは一次巻線、二次巻線の接
続方法を変えることにより正負動かすことは簡単にでき
る。そして、ＤＣ出力に供給される極性側にアンバラン
スの高い波形側を接続する。こうするとＤＣ出力にアン
バランスの高い部分が喰われ、ＡＣ出力のアンバランス
がなくなり、正負対称波形となって複写機にとつてはよ
シ好ましい動作を得ることができる。すなわち、感光体
ドラムからの紙の剥離がスムーズに行なえ、かつ、波形
アンバランスによる感光体ドラムに対する残留電荷がな
くなり、コピープロセス動作の向上になる。

また、従来は出力波形にアンバランスがあったものであ
るが、−次側にはその差分は直流分となって入力電圧を
上げ効率の低下をきたす。しかしながら、前述の如き手
段で正負対称波形になれば、これがなくなり、　ＤＣ出
力の増加ＶＡは最少限におさえられ、全体の効率は上昇
する。

つぎに、第５図および第６図に基いて本発明の変形タリ
を説明する。第２図について説明した部分と同一部分は
同一符号を用い説明も省略する。本実施例においては、
ＡＣトランスαカの二次巻線のＡＣ端子９１）と逆側の
極にＤＣ）ランス（イ）側のダイオード（財）を経たコ
ンデンサ（ハ）を接続したものである。そして、このコ
ンデンサ０→と並列に抵抗（ロ）、可変抵抗（ハ）、抵
抗ＯＱの直列回路が接続され、可変抵抗（至）からは制
御回路部α時に帰還されている。また、ＡＣ端子？め側
には、抵抗０η（ロ）が接続され、これらの接続中点に
ダイオード（イ）とコンデンサ■とが接続され、前記コ
ンデンサαりに抵抗Ｋｌ）と可変抵抗（６）とが接続さ
れ、この可変抵抗（６）から制御回路部α→に帰還され
ている。

このような構成のものは、ＡＣ出力波形にＤＣノドイア
スを印加する場合でおる。複写機の種類によってはプロ
セス上、ＡＣ出力にＤＣバイアスを印加して感光体ドラ
ムからコピー用紙剥離をよりスムースに行なうようにし
たものがある。本回路はこれに対応したものであり、第
６図に示すＡＣ出力の波形図のＶＯＰΦ−ＶｏｐｅがＤ
Ｃトランスによる直流バイアスである。

本発明は、上述のように発振回路部を含む制御回路部が
それぞれ接続されたＡＣ）ランスとＤＣトランスとを同
一筐体内に設け、ＡＣ）ランスの出力をＡＣ出力とする
とともにこのＡＣ出力を整流したものとＤＣトランスの
出力とを合成してＤＣ出力とするようにしたので、消費
電力が少なく、入出力変換効率が高く、整流用その他の
部品も小型でよく、とくに可変抵抗の耐久性が高い状態
での使用を行なうことができ、このように設計上の無理
のない信頼性の高い装置をきわめて小型に形成すること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の一例を示す回路図、第２図は本発明の一
実施例を示す回路図、第３図はＤＣ出力の内容を示すグ
ラフ、第４図はＡＣ出力の波形図、第５図は変形例を示
す回路図、第６図はＡＣ出力の波形図でおる。 １６・・・制御回路部、１７・・・ＡＣ）ランス、１９
・・・制御回路部、２０・・・ＤＣトランス、３２・・
・帰還回路用　願　人　　　東京電気株式会社 −素、、３図 ■ ノも５醜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発振回路を含む制御回路部がそれぞれ接続されたＡ
   ＣトランスとＤＣトランスとを同−筺体内に設け、前記
   ＡＣ）ランスの出力をＡＣ出力とするとともに、このＡ
   Ｃ出力を整流したものと前記ＤＣトランスの出力とを合
   成してＤＣ出力としたことを特徴とする高圧電源装置。 ２．１石式正弦波インバータをＡＣトランスに接続して
   ＡＣ出力を得るようにしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の高圧電源装置。 ３、発振回路を含む制御回路部がそれぞれ接続されたＡ
   Ｃ）ランスとＤＣトランスとを同−筺体内に設け、前記
   ＡＣ）ランスの出力をＡ（Ｕ出力とするとともに、この
   ＡＣ出力を整流したものと前記ＤＣトランスの出力とを
   合成してＤＣ出力とし、前記ＤＣトランスの出力は前記
   ＤＣ出力の出力電圧可変範囲を担当し、この出力電圧可
   変範囲は入力電圧変動分、負荷変動分、ＡＣ出力側変動
   分を総合した変動分よシ大きな範囲の値を持つように設
   定したことを特徴とする高圧電源装置。 ４、　発振回路を含む制御回路部がそれぞれ接続された
   ＡＣ）ランスとＤＣトランスとを同一筐体内に設け、前
   記ＡＣトランスの出力をＡＣ出力とするとともに、この
   ＡＣ出力を整流したものと前記ＤＣトランスの出力とを
   合成してＤＣ出力とし、ＡＣ出力を整流した値も含めた
   帰還信号をＤＣトランス側の制御回路部に与えて発振ト
   ランジスタを制御してＤＣ出力を安定化させる帰還回路
   を設けたことを特徴とする高圧電源装置。 ５、　発振回路を含む制御回路部がそれぞれ接続された
   ＡＣ）ランスとＤＣ）ランスとを同一筐体内に設け、前
   記ＡＣ）ランスの出力をＡＣ出力とするとともに、この
   ＡＣ出力を整流したものと前記ＤＣトランスの出力とを
   合成してＤＣ出力とし、ＡＣ出力波形バランスはＶＯＰ
   の高い方の極性がＤＣ出力の負荷供給側となるように設
   定したことを％徴とする高圧電源装置。 ６、発振回路を含む制御回路部がそれぞれ接続されたＡ
   Ｃ）ランスとＤＣトランスとを同−筺体内に設け、前記
   ＡＣ）ランスの出力をＡＣ出力とするとともに、このＡ
   Ｃ出力を整流したものと前記ＤＣトランスの出力とを合
   成してＤＣ出力とし、ＡＣ出力波形にＤＣ出力波形を加
   えてＤＣバイアスが加わったＡＣ波形を得るようにした
   ことを特徴とする高圧電源装置。