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公開番号2024168930
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-05
出願番号2023085997
出願日2023-05-25
発明の名称電源装置及び画像形成装置
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人
主分類H02M 3/28 20060101AFI20241128BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】安価な構成で出力電圧のフィードバック制御を可能とし、出力電圧の直流成分を安定させること。
【解決手段】トランスT201、駆動部250、CPU151、整流部、直流電圧生成部、抵抗R210、を備え、2次巻線T201bに発生する交流電圧に直流電圧生成部により生成された直流電圧Vdcを重畳して出力する現像電圧回路200であって、一端が抵抗R210の他端に接続され、他端が接地された抵抗R301を備え、抵抗R301の抵抗値は、抵抗R210の抵抗値よりも小さく、CPU151は、抵抗R210と抵抗R301との接続点が接続され、抵抗R301に発生した電圧に基づいて、直流電圧Vdcを制御する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
１次巻線及び２次巻線を有するトランスと、
前記１次巻線に接続され、前記トランスを駆動する駆動部と、
前記駆動部にパルス信号を出力し、前記駆動部を制御する制御部と、
直列に接続された第１コンデンサとダイオードとを有し、前記２次巻線に接続された整流部と、
並列に接続された第２コンデンサと第１抵抗とを有し、前記第１抵抗の一端が前記２次巻線と前記第１コンデンサとの接続点に接続され、前記第１抵抗の他端が接地され、直流電圧を生成する直流電圧生成部と、
前記第１コンデンサと前記ダイオードとの接続点に一端が接続された第２抵抗と、
を備え、前記２次巻線に発生する交流電圧に前記直流電圧生成部により生成された直流電圧を重畳して出力する電源装置であって、
一端が前記第２抵抗の他端に接続され、他端が接地された第３抵抗を備え、
前記第３抵抗の抵抗値は、前記第２抵抗の抵抗値よりも小さく、
前記制御部は、前記第２抵抗と前記第３抵抗との接続点が接続され、前記第３抵抗に発生した電圧に基づいて、前記直流電圧を制御することを特徴とする電源装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記駆動部は、前記パルス信号に応じてオン又はオフし、前記トランスへ電流を供給する又は電流の供給を遮断するスイッチ素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第３抵抗に発生した電圧に基づいて前記パルス信号のデューティを制御することで、前記直流電圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項４】
前記制御部は、アナログ－デジタル変換ポートを有し、
前記第３抵抗に発生した電圧は、前記アナログ－デジタル変換ポートに入力され、
前記制御部は、前記パルス信号の立ち上がりのタイミング及び立ち下がりのタイミングを避けた所定区間において前記アナログ－デジタル変換ポートに入力された電圧を変換することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記所定区間で複数回変換を行い、変換後の複数の値を平均した結果に基づいて前記直流電圧を制御することを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記パルス信号がハイレベルの区間の中央で前記アナログ－デジタル変換ポートに入力された電圧を変換することを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
【請求項７】
前記制御部は、アナログ－デジタル変換ポートを有し、
第４抵抗と第３コンデンサとを有し、一端が前記第２抵抗と前記第３抵抗との接続点に接続され、他端が前記アナログ－デジタル変換ポートに接続された積分回路を備えることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項８】
前記積分回路と前記アナログ－デジタル変換ポートとの間に接続された保護回路を備えることを特徴とする請求項７に記載の電源装置。
【請求項９】
前記制御部に電源電圧を供給する電源部を備え、
前記ダイオードを第１ダイオードとしたとき、前記保護回路は、第２ダイオードを有し、
前記第２ダイオードは、アノード端子が前記アナログ－デジタル変換ポートに接続され、カソード端子が前記電源部に接続され、前記アナログ－デジタル変換ポートに入力される電圧が前記電源電圧よりも高い電圧となったときに前記電源部へ電流を流すことを特徴とする請求項８に記載の電源装置。
【請求項１０】
前記第１抵抗及び前記第２抵抗は、前記第３抵抗よりも耐圧の高い抵抗であることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置及び画像形成装置に関し、例えば、その高電圧電源の回路に特徴を有する画像形成装置に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から電子写真技術を用いて記録紙に画像を複写する電子写真方式の画像形成装置が普及している。この画像形成装置は正又は負の高電位に一様に帯電した感光体に対し、レーザー等の光を複写したい画像に応じて投射し感光体上に静電荷による潜像（以下、静電潜像という。）を形成する。そしてトナー等の現像剤を静電潜像が形成されている部分に静電気力によって飛ばし、感光体上に現像する。現像された現像剤に記録紙を重ねて、記録紙の裏面から現像剤の保持する電荷と逆極性の電荷を与え、静電気力によって現像剤を記録紙表面に吸着させて転写する。その後、転写紙に熱と圧力を与え転写された現像剤を定着させる。このように電子写真方式では各プロセスにおいて静電気力を利用した現像剤の移動が行われるため、様々な極性、様々な高い電圧印加が必要となる。このような高電圧を出力する高電圧電源には様々な方式があるが、特に部品点数も少なく低コストで構成できる回路を説明したものとして、例えば特許文献１が挙げられる。
【０００３】
特許文献１に記載されているように、電子写真方式の現像電圧回路は、交流電圧と直流電圧とを重畳して生成した現像電圧を現像ローラに印加することで、感光体上の静電潜像に効率よくトナーを付着させる。交流電圧によってトナーは感光体と現像ローラとの間を往復運動する。これにより静電潜像に対してトナーが付着し、それ以外の部分に付着したトナーは現像ローラに引き戻される。直流電圧は感光体に対して飛翔するトナーの量を制御し、画像の濃度を調整する。そのため現像電圧には数百ボルトの交流波形を印加することが必要で、そのための交流高電圧生成回路（以降、交流現像回路という。）が必要となる。また、直流電圧（交流成分を平均した値であり、これをＶｄｃともいう。）と交流電圧とを合わせた波形を生成するにあたり、特に昨今の画像形成装置においてはコストを抑えるため、できるだけシンプルで部品点数の少ない回路とする必要がある。このため、フィードバック回路を持たない回路が採用されている（例えば、特許文献１の図３参照）。従来の回路方式では、フィードバック回路を有していないために、安価に作ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１６－０８５２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば環境温度の変化や、回路の電源電圧が基板によって違ったりすると、出力波形も変化してしまう。実際に実物の回路を作り、安定化電源や恒温槽を使用して実験した結果がある。まず、直流電圧Ｖｄｃの出力電圧の目標値を、電源電圧が２４Ｖのときに－３２６Ｖになる条件で、安定化電源を使い電源電圧を２３．５Ｖから２５．５Ｖまで変化させる。そうすると、交流現像回路の出力電圧の直流成分である直流電圧Ｖｄｃは、－３１２Ｖから－３４０Ｖの間で変化する。また、直流電圧Ｖｄｃの出力電圧の目標値を－４５８Ｖとし、電源電圧を２４Ｖで一定とし環境温度を０℃から６０℃まで変化させる。この場合には、直流電圧Ｖｄｃは、－４５５Ｖから－４６１Ｖの間で変化する。前者のような電源電圧の変動に起因する出力電圧の変動は、単純にトランスの１次側に印加される電圧が変わることで、それに比例して２次側に現れる電圧も変わるためである。一方、後者のような環境温度の変動に起因する出力電圧の変動は、回路内にあるトランジスタのｈｆｅ（電流増幅率（ベース電流とコレクタ電流との比率））など諸特性が変わるためと考えられる。両者の変化は共にフィードバック回路を有していないから生じるものであり、フィードバック回路を有していないのはコストを抑えるためである。もし、コストをほとんど変えずにフィードバック回路を有することができれば、電源電圧や環境温度の変動に応じて交流現像回路に与える駆動パルス信号のデューティを変えることで出力電圧の波形の直流成分である直流電圧Ｖｄｃを安定させることができる。
【０００６】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、安価な構成で出力電圧のフィードバック制御を可能とし、出力電圧の直流成分を安定させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。
【０００８】
（１）１次巻線及び２次巻線を有するトランスと、前記１次巻線に接続され、前記トランスを駆動する駆動部と、前記駆動部にパルス信号を出力し、前記駆動部を制御する制御部と、直列に接続された第１コンデンサとダイオードとを有し、前記２次巻線に接続された整流部と、並列に接続された第２コンデンサと第１抵抗とを有し、前記第１抵抗の一端が前記２次巻線と前記第１コンデンサとの接続点に接続され、前記第１抵抗の他端が接地され、直流電圧を生成する直流電圧生成部と、前記第１コンデンサと前記ダイオードとの接続点に一端が接続された第２抵抗と、を備え、前記２次巻線に発生する交流電圧に前記直流電圧生成部により生成された直流電圧を重畳して出力する電源装置であって、一端が前記第２抵抗の他端に接続され、他端が接地された第３抵抗を備え、前記第３抵抗の抵抗値は、前記第２抵抗の抵抗値よりも小さく、前記制御部は、前記第２抵抗と前記第３抵抗との接続点が接続され、前記第３抵抗に発生した電圧に基づいて、前記直流電圧を制御することを特徴とする電源装置。
【０００９】
（２）感光体と、前記感光体を一様に帯電する帯電部と、前記帯電部により一様に帯電された前記感光体に静電潜像を形成する露光部と、前記露光部により形成された前記静電潜像をトナーにより現像しトナー像を形成する現像部と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写部と、前記（１）に記載の電源装置と、を備え、前記電源装置は、前記現像部に現像電圧を供給することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、安価な構成で出力電圧のフィードバック制御を可能とし、出力電圧の直流成分を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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