特許ウォッチ

公開番号2025070045
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-02
出願番号2023180076
出願日2023-10-19
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 20060101AFI20250424BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】部品コストの削減と、電源回路全体の基板占有面積を削減すること。
【解決手段】MOSFET Q101、トランスT101、ダイオードD101、コンパレータCP101、を有する、昇圧回路と、駆動信号を出力し、コンパレータCP101に目標電圧に応じたPWM信号を出力するCPU200と、を備える電源装置であって、昇圧回路を少なくとも2つ有し、複数の昇圧回路(100DEV、100TRP、100PR)は、それぞれが異なる高電圧(現像出力、転写出力、帯電出力)を出力することが可能であり、CPU200は、複数の昇圧回路(100DEV、100TRP、100PR)に共通の駆動信号(CommCLK)を出力する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
駆動信号によりオン又はオフするスイッチング素子とトランスとを有し、高電圧を発生させる発生手段と、前記発生手段により発生された高電圧を整流する整流手段と、前記整流手段により整流された高電圧の出力を検知する検知手段と、前記検知手段による検知結果と目標電圧とを比較する比較手段と、前記比較手段による比較結果に基づいて前記高電圧が一定の出力電圧となるように前記駆動信号をオン又はオフする制御を行う制御手段と、を有する昇圧回路と、
前記駆動信号を出力し、前記比較手段に前記目標電圧に応じたＰＷＭ信号を出力する出力手段と、
を備える電源装置であって、
前記昇圧回路を少なくとも２つ有し、
複数の前記昇圧回路は、それぞれが異なる高電圧を出力することが可能であり、
前記出力手段は、複数の前記昇圧回路に共通の前記駆動信号を出力することを特徴とする電源装置。
続きを表示（約 840 文字）【請求項２】
前記スイッチング素子は、ドレイン・ソース間耐圧が１００Ｖを超える電界効果トランジスタであり、
前記電界効果トランジスタは、オン抵抗がゲート・ソース間電圧４Ｖ以上で保証されているもの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３】
前記出力手段は、第１電圧で動作し、前記駆動信号を出力する１つのポートを有し、
前記１つのポートから出力された前記駆動信号のレベルを変換する変換手段を備え、
前記変換手段は、前記第１電圧を前記第１電圧よりも高い第２電圧以上のレベルの電圧に変換することを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記出力手段は、第１電圧で動作し、前記駆動信号を出力する１つのポートを有し、
前記１つのポートとそれぞれの前記昇圧回路が有するスイッチング素子との間に変換手段をそれぞれ備え、
それぞれの前記変換手段は、前記第１電圧を前記第１電圧よりも高い第２電圧以上のレベルの電圧に変換することを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項５】
前記変換手段は、ロジックＩＣであることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の電源装置。
【請求項６】
感光体を帯電する帯電手段と、
前記感光体上の潜像を現像剤により現像する現像手段と、
現像剤像を記録材に転写する転写手段と、
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の電源装置と、
を備え、
前記電源装置は、前記帯電手段に供給する帯電電圧、前記現像手段に供給する現像電圧又は前記転写手段に供給する転写電圧を生成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記出力手段は、電子写真プロセスにおいて、印刷シーケンスに応じて前記駆動信号の周波数及びオン時間を逐次変化させることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。

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、電子写真方式の画像形成装置において必要となる各種高電圧の生成に関する。ここで画像形成装置とは、例えば複写機、レーザプリンタ、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）プリンタ、及び電子写真ファクシミリなどが含まれる。
続きを表示（約 2,300 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ドラムに対し、複写したい画像に応じてレーザ等の光を投射し感光ドラム上に静電荷による潜像を作成する。そしてトナー等の現像剤を潜像が作られている部分に静電気力によって飛ばし、感光ドラム上に現像することで現像剤像を形成する。次に形成された現像剤像に記録紙を重ねて、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、記録紙に熱と圧力を与えることにより、転写された現像剤を記録紙上に定着させる。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、様々な高い電圧が必要となる。このような電圧に適用する高電圧電源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特許文献１が挙げられる。また、特許文献１の回路を使用して、制御方法を工夫することにより出力電圧のリップルを少なくする技術が特許文献２として公開されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平０９－１９１６４４号公報
特開２０１９－２１３４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば図５に示すように、従来の方式はＣＰＵの出力ポートを２つ（入力１、入力２）使う必要がある。図５では、１つの高電圧電源回路となっている。電子写真方式の画像形成装置では、一般に少なくとも３つの高電圧電源が必要となる。３つとは、転写・帯電・現像の３種類のことである。つまり、高電圧回路全体としてはそれぞれに入力１と入力２が必要であるため、少なくとも合計６個のＣＰＵポートを使用することになる。この様子をブロック図にしたものを図６に示す。また、図５のようにＣＰＵのポートからＱ１０１を直接駆動する場合、ＣＰＵの電源電圧は一般的に３．３Ｖ系であるため、Ｑ１０１は３．３Ｖで駆動できるものでなければならない。しかし、年々供給が減少しているため、「低電圧駆動・高耐圧ＦＥＴ」を使用することは、供給の安定性・将来性に対して課題があり、採用されることは少なくなっている。代わりに採用されているのは、４Ｖ駆動・高耐圧ＦＥＴである。これは、ドレイン・ソース間のＯＮ抵抗（オン抵抗）がゲート・ソース間電圧４Ｖ以上で保証されているＦＥＴであることを意味する。このため、３．３Ｖで動作するＣＰＵからこのＦＥＴを駆動するには、入力１とＱ１０１との間に３．３Ｖから４Ｖ以上に電圧レベルを変換する回路を追加する必要がある。電圧レベル変換回路の例を図７に示す。図７は図５に対し入力１とＱ１０１との間に電圧レベル変換回路を追加したものである。新たに追加された部品はＲ２０１～Ｒ２０３、Ｑ２０１、ＺＤ２０１である。これらの５個の部品が高電圧電源ごとに追加されるため、帯電・転写・現像の３種類の高電圧電源がある場合には、合計１５個の部品が追加されることになる。これは、コストも高くなり、基板上の面積を多く占有するため、好ましくない。
【０００５】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、部品コストの削減と、電源回路全体の基板占有面積を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
（１）駆動信号によりオン又はオフするスイッチング素子とトランスとを有し、高電圧を発生させる発生手段と、前記発生手段により発生された高電圧を整流する整流手段と、前記整流手段により整流された高電圧の出力を検知する検知手段と、前記検知手段による検知結果と目標電圧とを比較する比較手段と、前記比較手段による比較結果に基づいて前記高電圧が一定の出力電圧となるように前記駆動信号をオン又はオフする制御を行う制御手段と、を有する昇圧回路と、前記駆動信号を出力し、前記比較手段に前記目標電圧に応じたＰＷＭ信号を出力する出力手段と、を備える電源装置であって、前記昇圧回路を少なくとも２つ有し、複数の前記昇圧回路は、それぞれが異なる高電圧を出力することが可能であり、前記出力手段は、複数の前記昇圧回路に共通の前記駆動信号を出力することを特徴とする電源装置。
【０００８】
（２）感光体を帯電する帯電手段と、前記感光体上の潜像を現像剤により現像する現像手段と、現像剤像を記録材に転写する転写手段と、前記（１）に記載の電源装置と、を備え、前記電源装置は、前記帯電手段に供給する帯電電圧、前記現像手段に供給する現像電圧、前記転写手段に供給する転写電圧を生成することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、部品コストの削減と、電源回路全体の基板占有面積を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施例１～３の画像形成装置の説明図
実施例１の電圧制御を示すブロック図
実施例２の電圧制御を示すブロック図
実施例３の画像形成動作を示すシーケンス図
従来例の電源装置を示す図
従来例の電圧制御を示すブロック図
従来例の電源装置を示す図
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許