(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次巻線と二次巻線とを有する一つのトランスと、前記トランスの前記一次巻線に接続されたスイッチング素子とを備えた電源装置において、
前記トランスの二次巻線は一端がグランドに接続されており、他端が、正極性の電圧を出力するための第一ライン及び負極性の電圧を出力するための第二ラインに接続されており、
前記第一ラインにおいて前記二次巻線の他端側にアノード端子が接続された第一のダイオードと、
前記第一ラインにおいて、前記第一のダイオードのカソード端子側とグランドとの間に接続された第一のコンデンサと、
前記第二ラインにおいて前記二次巻線の他端側にカソード端子が接続された第二のダイオードと、
前記第二ラインにおいて前記第二のダイオードのアノード端子側とグランドとの間に接続された第二のコンデンサと、
前記第一ラインにおいて前記第一のダイオードのカソード端子側に接続された抵抗と、
前記第二ラインから出力される負極性の電圧に応じた値と基準電圧とを比較する比較部と、
前記正極性の電圧に基づき前記トランスの前記一次巻線に印加される電圧を変更する第１の変更部と、
を有し、
前記比較部による比較結果に基づいて、前記スイッチング素子の駆動状態を制御することにより前記負極性の電圧が制御され、
前記基準電圧を変更する第２の変更部を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記第二のダイオードを含み、前記トランスの前記二次巻線に誘起された電圧を倍電圧に整流する整流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３】
前記第一のダイオードの前記カソード端子側に接続され、前記正極性の電圧を一定の電圧に維持するための定電圧素子を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源装置。
【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、特に、トランスを使用したスイッチング電源の二次側整流回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真技術を用いた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。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、画像データに基づくレーザ等の光を出射し、感光ドラム上に静電荷による潜像を形成する。そして、トナー等の現像剤を感光ドラム上の潜像に静電気力によって飛ばし、感光ドラム上に現像する。次に、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、記録紙に熱と圧力を与え、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、様々な高電圧を生成する電源が必要となる。
【０００３】
例えば、特許文献１には画像形成装置の詳細が説明されている。この画像形成装置は、現像剤が負に帯電しているため、現像剤を記録紙に転写する転写電圧として正の電圧を出力する正電源を有している。また、特許文献１の画像形成装置は、感光ドラムを帯電させる帯電電圧、現像剤を感光ドラムに飛ばす現像電圧及び転写ローラをクリーニングする転写負電圧を生成するための負電源を有している。これらの電圧は数百〜数千Ｖの高電圧であり、高電圧を生成するためにトランス等を使った昇圧回路が必要になる。そのため、本来は、転写正電圧、転写負電圧、帯電電圧、現像電圧の４つの電圧に対して４つのトランスが必要になる。例えば特許文献１では、正と負の両方の極性が必要となる転写ローラに対しては転写正電圧を専用のトランスで生成し、転写負電圧は帯電電圧を生成しているトランスと共用する構成としている。これにより、全体として３つのトランスで昇圧回路を構成し、コストダウンを達成している。
【０００４】
ところで、このように出力の種類の数に対してトランスの数を減らすという観点では、スイッチング電源の一般的な技術として多出力トランスという構成が存在する。多出力トランスは、一つのコアに一つの一次巻線と、巻き数がそれぞれ異なる複数の二次巻線を巻いたトランスであり、各二次巻線から異なる電圧を生成することができる。多出力トランスの各二次巻線に接続する整流素子の向きを逆にすれば、一つのトランスで異なる極性の電圧を生成することも可能であり、極性も電圧も異なるいくつもの電圧を、電圧の種類数よりも少ない数のトランスで生成することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２０６４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、多出力トランスの場合、特に高電圧を出力するためには一次巻線と二次巻線の巻き数の比を大きくしなければならず、その上で複数の二次巻線を巻き重ねると、二次巻線の合計巻き数が多くなり、大型のトランスになってしまう。また、出力電圧に合わせた巻き数比にするため専用品となり、出力仕様の変更に対応できない汎用性の低いトランスになってしまう。更に、一つの二次巻線の出力電流の変動が他の二次巻線の出力電圧に影響を与えるという課題があり、精度が低く制御も難しい。また、従来例の転写正電圧、転写負電圧、帯電電圧、現像電圧は、それぞれ独立して電圧を変化させたりオン、オフしたりする必要がある。このため、柔軟な制御ができない多出力トランスを、従来例のような画像形成装置の電源として使用するのは現実的ではない。従来例では複数の電圧を生成しているトランスのうち、いくつかをまとめてトランスの数を減らすことはできた。しかし、正電圧を生成するためには正電圧生成用のトランスを、負電圧を生成するためには負電圧生成用のトランスを設ける必要があり、例えば正の電圧と負の電圧が一組必要であれば、トランスは最低２つ必要になっていた。
【０００７】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、汎用性を低下させることなく、一つのトランスで極性の異なる電圧を生成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
（１）一次巻線と二次巻線とを有する一つのトランスと、前記トランスの前記一次巻線に接続されたスイッチング素子とを備えた電源装置において、前記トランスの二次巻線は一端がグランドに接続されており、他端が、正極性の電圧を出力するための第一ライン及び負極性の電圧を出力するための第二ラインに接続されており、前記第一ラインにおいて前記二次巻線の他端側にアノード端子が接続された第一のダイオードと、前記第一ラインにおいて、前記第一のダイオードのカソード端子側とグランドとの間に接続された第一のコンデンサと、前記第二ラインにおいて前記二次巻線の他端側にカソード端子が接続された第二のダイオードと、前記第二ラインにおいて前記第二のダイオードのアノード端子側とグランドとの間に接続された第二のコンデンサと、前記第一ラインにおいて前記第一のダイオードのカソード端子側に接続された抵抗と、前記第二ラインから出力される負極性の電圧に応じた値と基準電圧とを比較する比較部と、前記正極性の電圧に基づき前記トランスの前記一次巻線に印加される電圧を変更する第１の変更部と、を有し、前記比較部による比較結果に基づいて、前記スイッチング素子の駆動状態を制御することにより前記負極性の電圧が制御され、前記基準電圧を変更する第２の変更部を備えることを特徴とする電源装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、汎用性を低下させることなく、一つのトランスで極性の異なる電圧を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１の電源装置の回路図
【図２】実施例２の電源装置の回路図
【図３】実施例３の電源装置の回路図
【図４】その他の実施例の電源装置の回路図
【図５】実施例４の画像形成装置を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態を、実施例により図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明する電源装置は、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の高電圧を生成する電源である。ここで、画像形成装置には、例えば、複写機、レーザプリンタ、ＬＥＤプリンタ及び電子写真ファクシミリ等が含まれる。
【実施例１】
【００１４】
［電源装置］
図１は、実施例１の電源装置の回路図である。図１の電源装置はスイッチング電源であり、例えば、出力１から正の電圧＋３００Ｖを、出力２から負の電圧−７５０Ｖを、それぞれ出力する回路である。本実施例の回路は、画像形成装置に使用される複数の電圧のうち、正電圧を必要とする負荷と負電圧を必要とする負荷のそれぞれに対し、一つのトランスから極性の異なる電圧と電流を供給する。特に、一方の負荷変動が他方の電圧生成に影響することが少ない構成であることを特徴としている。
【００１５】
電源装置の一次側には、トランスＴ１０１の一次巻線１０１ａに流れる一次電流を生成する電圧Ｖ１を生成する電源が接続されており、このＶ１は例えば２４Ｖ等で大きな電力を供給するための直流電源である。また、電源装置の一次側には、制御回路に電圧Ｖ２を供給する電源が接続されており、このＶ２は例えば３．３Ｖや５Ｖなどを供給するための高精度な直流電源である。
【００１６】
トランスＴ１０１は、一次巻線１０１ａと二次巻線１０１ｂを有するトランスであり、その巻線比は昇圧のために例えば８４：２７００としている。トランスＴ１０１の一次巻線１０１ａの一端には、スイッチング動作を行うためのスイッチング素子であるＱ１０１が接続されている。スイッチング素子Ｑ１０１にはＭＯＳＦＥＴが用いられている。スイッチング素子Ｑ１０１のゲート端子には、電源装置が搭載される機器の制御部からの信号が入力される入力１が接続され、入力１に入力される信号によって、スイッチング素子Ｑ１０１のオンオフ動作、即ち、スイッチング動作（発振動作）が制御される。スイッチング素子Ｑ１０１のゲート端子とソース端子の間には抵抗Ｒ１０２が接続されている。
【００１７】
トランスＴ１０１の一次巻線１０１ａの他端には、ダイオードＤ１０３のカソード端子が接続され、ダイオードＤ１０３のアノード端子はグランド（以下、ＧＮＤ）に接続されている。トランスＴ１０１の一次巻線１０１ａは、中間タップを有しており、一次巻線１０１ａのタップされた箇所とダイオードＤ１０３のアノード端子との間には、コンデンサＣ１０４が接続されている。また、トランスＴ１０１のタップされた箇所には、抵抗Ｒ１０７を介して電圧Ｖ１が供給されている。トランスＴ１０１の一次巻線１０１ａを流れる電流は、スイッチング素子Ｑ１０１がオンのとき、Ｖ１→Ｒ１０７→Ｔ１０１→Ｑ１０１の順で流れ、スイッチング素子Ｑ１０１がオフのとき、Ｔ１０１→Ｃ１０４→Ｄ１０３の順で流れる。スイッチング素子Ｑ１０１がオフのときに流れる電流は回生電流である。尚、本実施例では、トランスＴ１０１の一次巻線１０１ａをタップしている構成であるが、この構成に限定されない。
【００１８】
トランスＴ１０１の二次巻線１０１ｂには正極性の電圧を出力するための第一ラインと負極性の電圧を出力するための第二ラインが接続されている。具体的には、二次巻線１０１ｂの一端には、ダイオードＤ１０１のアノード端子とダイオードＤ１０２のカソード端子が接続されている。即ち、トランスＴ１０１の二次巻線１０１ｂの一端には、ダイオードの極性を異に接続したダイオードＤ１０１とダイオードＤ１０２が共に接続されている。ダイオードＤ１０１は、トランスＴ１０１の二次巻線１０１ｂに所定の向きで接続され、第一の極性の電圧である正極性の電圧を出力するための第一の整流素子である。ダイオードＤ１０２は、トランスＴ１０１の二次巻線１０１ｂに所定の向きとは逆の向きでダイオードＤ１０１に並列に接続され、第一の極性とは逆の第二の極性の負極性の電圧を出力するための第二の整流素子である。
【００１９】
ダイオードＤ１０１のカソード端子にはコンデンサＣ１０２の一端が接続され、コンデンサＣ１０２の他端はＧＮＤに接続されている。また、ダイオードＤ１０１のカソード端子には、抵抗Ｒ１０６を介してツェナーダイオードＺＤ１０１のカソード端子が接続され、電源装置の出力１として負荷に供給される。尚、ツェナーダイオードＺＤ１０１のアノード端子はＧＮＤに接続されている。また、ダイオードＤ１０２のアノード端子にはコンデンサＣ１０３の一端が接続され、電源装置の出力２として負荷に供給される。尚、コンデンサＣ１０３の他端はＧＮＤに接続されている。トランスＴ１０１の二次巻線１０１ｂの他端はＧＮＤに接続されている。
【００２０】
トランスＴ１０１の二次側の動作としては、スイッチング素子Ｑ１０１がオンのとき、ダイオードＤ１０１がオンし、ダイオードＤ１０２がオフする。トランスＴ１０１の二次側には、Ｔ１０１→Ｄ１０１→Ｃ１０２の順で電流が流れる。コンデンサＣ１０２は、ＧＮＤに対して正の電圧が充電される。一方、スイッチング素子Ｑ１０１がオフのとき、ダイオードＤ１０１がオフし、ダイオードＤ１０２がオンする。トランスＴ１０１の二次側には、ＧＮＤ→Ｃ１０３→Ｄ１０２→Ｔ１０１の順で電流が流れる。コンデンサＣ１０３には、ＧＮＤに対して負の電圧が充電される。これは、ダイオードＤ１０１とダイオードＤ１０２の向き（極性）が逆に接続されていることで、ダイオードＤ１０１がトランスＴ１０１のフォワード動作で導通し、ダイオードＤ１０２がトランスＴ１０１のフライバック動作で導通するためである。
【００２１】
そして、コンデンサＣ１０２に充電された電圧（正）は抵抗Ｒ１０６、ツェナーダイオードＺＤ１０１を介してＧＮＤに流れこむ。ツェナーダイオードＺＤ１０１はツェナー電圧が３００Ｖである。このため、出力１は、負荷が変動しても、
（Ｃ１０２の電圧−（Ｒ１０６の抵抗値×Ｒ１０６を流れる電流））＞３００
という条件が成り立つ限り、所定の電圧である３００Ｖの電圧を維持し続ける。このように、ツェナーダイオードＺＤ１０１は、ダイオードＤ１０１の出力側に接続され、出力１の電圧をツェナー電圧により決定される所定の電圧に維持するための定電圧素子である。
【００２２】
（出力２のフィードバック制御）
一方、出力２については、フィードバック制御が行われている。コンパレータＣＰ１０１は、出力２から出力される電圧に応じた電圧と基準電圧とを比較する比較手段（比較部）であり、スイッチング素子Ｑ１０１は、コンパレータＣＰ１０１による比較結果に基づいて制御される。
【００２３】
出力２は抵抗Ｒ１０５の一端に接続され、抵抗Ｒ１０５の他端は抵抗Ｒ１０４の一端に接続されている。抵抗Ｒ１０４の他端は電圧Ｖ２を供給する電源に接続されている。また、抵抗Ｒ１０４と抵抗Ｒ１０５の接続点はコンパレータＣＰ１０１の非反転入力端子に接続されている。即ち、電圧Ｖ２と出力２の電圧の差を抵抗Ｒ１０４と抵抗Ｒ１０５で分圧した電圧が、コンパレータＣＰ１０１の非反転入力端子に入力される。また、電圧Ｖ２を供給する電源には抵抗Ｒ１０３の一端が接続され、抵抗Ｒ１０３の他端は抵抗Ｒ１０８の一端に接続されている。抵抗Ｒ１０８の他端はコンパレータＣＰ１０１の反転入力端子に入力されている。また、抵抗Ｒ１０８の他端はコンデンサＣ１０１の一端に接続され、コンデンサＣ１０１の他端はＧＮＤに接続されている。抵抗Ｒ１０８とコンデンサＣ１０１は、積分回路を構成している。更に、コンパレータＣＰ１０１の反転入力端子には、入力２から信号が入力されるようになっている。コンパレータＣＰ１０１の出力端子は、スイッチング素子Ｑ１０１のゲート端子に接続されている。
【００２４】
以下に、出力２のフィードバック制御の仕組みを説明する。入力１からは、抵抗Ｒ１０１を介してスイッチング素子Ｑ１０１を駆動するためのクロックパルスが入力される。例えば、入力１に入力される信号は、周波数が１６．６ｋＨｚ、オンデューティが１０％、３．３Ｖｐｐの信号であり、不図示の発振回路や不図示の制御部であるＣＰＵ等から入力される。尚、発振回路や制御部は、電源装置が有する構成としてもよいし、電源装置が搭載される機器が有する構成としてもよい。電源装置が搭載される機器の一例としては、画像形成装置等が挙げられる。
【００２５】
入力２には、出力２の出力電圧を決定するためのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号が入力される。入力２には、図示しない部分にトランジスタやオープンドレイン構造のＣＰＵの汎用ポートなどが接続され、ハイインピーダンス（Ｈｉｇｈ−Ｚ）とローレベル（Ｌｏｗ）の２値によるＰＷＭ信号が入力される。例えば、入力２に入力されるＰＷＭ信号としてオフデューティ（ハイインピーダンス状態）１００％としたときに、出力２の出力電圧が−１５００Ｖとなるように構成する。このように構成すると、入力２に入力されるＰＷＭ信号のオフデューティが５０％のときには、出力２の電圧が−７５０Ｖとなる。入力２に接続されているＣＰＵ等は、コンパレータＣＰ１０１の反転入力端子に入力される電圧を変更する変更手段（変更部）として機能する。
【００２６】
［電源装置の動作］
具体的な動作を説明する。入力２からＰＷＭ信号が入力されると、ＰＷＭ信号のデューティに応じて、電圧Ｖ２以下の電圧がコンパレータＣＰ１０１の反転入力端子に入力される。コンパレータＣＰ１０１の非反転入力端子には、電圧Ｖ２の電圧と出力２の電圧の差を、抵抗Ｒ１０４と抵抗Ｒ１０５とで分圧した電圧が入力される。コンパレータＣＰ１０１は、反転入力端子と非反転入力端子に入力された電圧を比較する。ここで、コンパレータＣＰ１０１の反転入力端子に入力される電圧は、出力２の出力電圧の目標値となる電圧（以下、目標電圧）であり、基準電圧である。尚、上述したように、目標電圧は、入力２から入力されるＰＷＭ信号のデューティを変えることで変更することができる。
【００２７】
一方、コンパレータＣＰ１０１の非反転入力端子に入力される電圧は、出力２のフィードバック電圧である。コンパレータＣＰ１０１は、反転入力端子に入力された目標電圧が、非反転入力端子に入力されたフィードバック電圧より高ければローレベルの信号を出力し、スイッチング素子Ｑ１０１のゲート端子に入力される入力１の信号を引き込む。そのため、コンパレータＣＰ１０１から出力される信号がローレベルである間、スイッチング素子Ｑ１０１のゲート端子には電圧が印加されなくなる。このため、入力１からスイッチング素子Ｑ１０１のゲート端子に入力される信号（クロックパルス）によるスイッチング素子Ｑ１０１の発振動作が停止する。
【００２８】
具体的な数値を使用して例を挙げる。入力１に入力される信号として、周波数１６．６ｋＨｚ、ハイデューティ１０％のパルス信号を、入力２に入力される信号として、周波数３２ｋＨｚ、オフデューティ５０％のＰＷＭ信号を選定する。また、電圧Ｖ２として５．４Ｖ、抵抗Ｒ１０４と抵抗Ｒ１０５の比を４：１１１９となるように、それぞれ定数を選定する。そうすると、コンパレータＣＰ１０１の反転入力端子に入力される電圧は、
５．４×０．５＝２．７（Ｖ）
となる。コンパレータＣＰ１０１の非反転入力端子に入力される電圧は、出力２の電圧が０Ｖのときは、
５．４−（（５．４−０）×（４／１１２３））＝５．３８（Ｖ）
である。このとき、コンパレータＣＰ１０１の各端子に入力される電圧の関係は、
非反転入力端子（５．３８Ｖ）＞反転入力端子（２．７Ｖ）
となり、コンパレータＣＰ１０１の出力はハイインピーダンスとなって、入力１の信号はコンパレータＣＰ１０１の出力によってマスクされずにスイッチング素子Ｑ１０１を駆動する。スイッチング素子Ｑ１０１が駆動されることにより、出力２の電圧はＧＮＤに対して下がっていく。
【００２９】
出力２の電圧が−７５０Ｖとなったとき、コンパレータＣＰ１０１の非反転入力端子に入力される電圧は、
５．４−（５．４−（−７５０））×（４／１１２３）＝２．７（Ｖ）
となる。更に、スイッチング素子Ｑ１０１が発振し続けると、出力２の電圧は下がってゆき、コンパレータＣＰ１０１の各端子に入力される電圧の関係は、
非反転入力端子＜反転入力端子
という関係になる。このため、コンパレータＣＰ１０１はローレベルの信号を出力する。コンパレータＣＰ１０１の出力がローレベルとなると、入力１から入力されたパルス信号はコンパレータＣＰ１０１の出力端子側に引き込まれ、スイッチング素子Ｑ１０１を駆動することができなくなる。このように、トランスＴ１０１の二次側の出力２は、入力２から入力されるＰＷＭ信号のデューティによって決定される。また、出力２に接続される負荷が変動しても、コンパレータＣＰ１０１によって出力２の電圧が変わらないように適宜制御される。
【００３０】
以上、本実施例によれば、汎用性をほとんど低下させることなく、一つのトランスで極性の異なる電圧を生成することができる。特に、一つのトランスとして、多出力トランスのような専用品ではなく、汎用品のトランスを使用することができ、更に、得られる正と負の出力は、互いにほとんど干渉することなく高精度で安定した電源として使用可能である。
【実施例２】
【００３１】
［電源装置］
図２は、実施例２の電源装置の構成を示す回路図である。尚、実施例１で説明した図１と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。本実施例では、電源装置の二次側の出力２側の構成が実施例１と異なる。本実施例では、トランスＴ１０１の二次巻線１０１ｂに、抵抗Ｒ２０１の一端が接続され、抵抗Ｒ２０１の他端は、コンデンサＣ２０２の一端に接続されている。コンデンサＣ２０２の他端は、ダイオードＤ２０１のカソード端子に接続されている。また、コンデンサＣ２０２の他端は、ダイオードＤ２０２のアノード端子にも接続されている。ダイオードＤ２０１のアノード端子は、コンデンサＣ２０１の一端に接続されている。ダイオードＤ２０２のカソード端子はコンデンサＣ２０１の他端に接続され、その接続点はＧＮＤに接続されている。
【００３２】
実施例１では、トランスＴ１０１の二次側に発生するフライバック電圧を整流してそのまま出力２としていた。本実施例では、第二の整流素子であるダイオードＤ２０１を含み、ダイオードＤ２０２、コンデンサＣ２０１、Ｃ２０２から成る倍電圧整流回路を形成して出力２とする。尚、トランスＴ１０１の二次巻線１０１ｂに誘起された電圧を倍電圧に整流する倍電圧整流回路の構成は一般的な技術であり、説明を省略する。本実施例では、倍電圧整流回路を備えることにより、出力２として生成される電圧が、実施例１の電源装置に比較してより高くなる。具体的な数値を用いて例を示す。実施例１では、入力２のＰＷＭ信号がデューティ１００％のとき、出力２の電圧は−１５００Ｖである。一方、本実施例では、入力２のＰＷＭ信号がデューティ１００％のとき、出力２の電圧は−１５００Ｖより更に低い電位の電圧を生成することができる。
【００３３】
実施例１では、出力１と出力２の負荷変動が互いにほとんど影響しないように構成されている。しかし、負荷変動の範囲には制限がある。具体的には、出力２の負荷が軽負荷になると、出力１の電流供給能力が低下し、出力１の電圧が低下する可能性がある。これは、出力１と出力２がトランスＴ１０１を共有しており、トランスＴ１０１が励磁される周期、即ち、スイッチング素子Ｑ１０１の駆動周波数が出力２のフィードバックにより行われているためである。このため、出力２が軽負荷になると、トランスＴ１０１の励磁周波数が低下し、トランスＴ１０１のフォワード出力を利用している出力１への電流供給も低下してしまう。本実施例では、このように出力２が軽負荷となった場合にも対応可能とするため、抵抗Ｒ２０１をトランスＴ１０１の二次巻線１０１ｂと倍電圧整流回路の間に設けている。
【００３４】
（抵抗Ｒ２０１の機能）
トランスＴ１０１の二次巻線１０１ｂに抵抗Ｒ２０１を接続すると、抵抗Ｒ２０１によって電圧が降下し、トランスＴ１０１のフライバック電圧によるコンデンサＣ２０１の充電電圧が増加しづらくなる。このため、抵抗Ｒ２０１は電圧降下手段として機能する。例えば、抵抗Ｒ２０１の抵抗値が０Ωである、即ち、抵抗Ｒ２０１が接続されていない場合、トランスＴ１０１の励磁周波数がＡのとき、コンデンサＣ２０１の充電電圧をＢとする。抵抗Ｒ２０１の抵抗値が１００ｋΩの場合には、トランスＴ１０１の励磁周波数が同じＡのとき、コンデンサＣ２０１の充電電圧はＣになるとする。そうすると、コンデンサＣ２０１の充電電圧Ｃは、充電電圧Ｂよりも低い値となる。これは、言い換えれば、出力２に所定の電圧を出力しようとしたときには、抵抗Ｒ２０１が接続されていない場合よりも抵抗Ｒ２０１が接続されている場合の方が、トランスＴ１０１の励磁周波数がより高い励磁周波数でなければならないことを意味する。以上のことから、トランスＴ１０１の二次側に抵抗Ｒ２０１を接続することにより、出力２の負荷が軽負荷になったとしても、トランスＴ１０１の励磁周波数が高い周波数で駆動されることになる。これにより、出力１の負荷に対する電流供給能力も高い状態を維持できる。
【００３５】
抵抗Ｒ２０１の値には、出力２に接続される負荷について想定される最も軽い負荷で、且つ、出力１に想定される最も重い負荷のときに、出力１の電圧低下が起こらないという条件を満たす値が設定される。また、抵抗Ｒ２０１が接続されることによって、出力２の最大出力能力は低下する。このため、抵抗Ｒ２０１の抵抗値について設定された定数で、出力２について想定される最も重い負荷に対しても所定の電圧を供給することができるかを確認することが必要である。
【００３６】
ところで、上述した原理を利用すれば、出力２とＧＮＤ間に疑似負荷として抵抗等を接続しておく構成によっても、出力２の負荷が軽負荷となったときに生じる課題を解決することは可能である。本実施例で、抵抗Ｒ２０１を図示する位置に接続した理由は、本実施例が倍電圧整流回路を採用しており、実施例１よりも高い出力電圧を出すことが可能なためである。このため、本実施例では、抵抗Ｒ２０１を倍電圧整流回路の前段（上流側）に接続している。仮に、出力２の電圧として−３０００Ｖを出力した場合、疑似負荷として抵抗等を出力２部分に接続する場合には、疑似負荷として接続される抵抗は、３０００Ｖ以上の耐圧を持つ部品が必要であり、耐圧の高い抵抗器は、面積は大きくなりコストは高くなる。一方、本実施例のように、倍電圧整流回路を備える場合には、抵抗Ｒ２０１は、倍電圧整流回路の入力側に接続される。このため、３０００Ｖの半分の１５００Ｖ以下の耐圧の部品で済み、比較的面積が小さくコストが低い部品を使用することが可能である。
【００３７】
以上、本実施例によれば、汎用性をほとんど低下させることなく、一つのトランスで極性の異なる電圧を生成することができる。
【実施例３】
【００３８】
図３は、実施例３の電源回路の構成を示す回路図である。尚、図１で説明した構成と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。本実施例では、トランスＴ１０１の一次側の電圧Ｖ１を生成する電源とコンデンサＣ１０４との間に、トランジスタＱ３０１が接続されている。より詳細には、トランジスタＱ３０１のエミッタ端子に電圧Ｖ１が供給され、トランジスタＱ３０１のコレクタ端子にコンデンサＣ１０４の一端が接続されている。トランジスタＱ３０１のベース端子には、抵抗Ｒ３０４を介して入力３からの信号が接続されている。また、トランジスタＱ３０１のベース端子とエミッタ端子の間には抵抗Ｒ３０３が接続されている。また、本実施例では、トランスＴ１０１の二次側のダイオードＤ１０１のカソード端子と出力１との間に、抵抗Ｒ３０２の一端が接続され、抵抗Ｒ３０２の他端には抵抗Ｒ３０１の一端が接続されている。抵抗Ｒ３０１の他端はＧＮＤに接続され、抵抗Ｒ３０１と抵抗Ｒ３０２の接続点は出力３に接続されている。
【００３９】
実施例１、実施例２では、出力１はツェナーダイオードＺＤ１０１により定電圧に制御されている。一方、本実施例では、出力１の出力電圧を可変としている。図３に示すように、出力１の出力電圧を抵抗Ｒ３０１と抵抗Ｒ３０２で分圧した電圧である出力３の電圧を、図示しないＣＰＵ等の制御回路にフィードバックする。一方、トランスＴ１０１の一次側は、実施例１、実施例２では電源から電圧Ｖ１を直接供給しているが、本実施例ではトランジスタＱ３０１によってトランスＴ１０１に印加される電圧を可変とする。トランジスタＱ３０１は、出力１の電圧を制御する制御手段として機能し、また、トランスＴ１０１の一次巻線１０１ａに印加される電圧を変更する変更手段として機能する。例えば、図示しないＣＰＵ等の制御回路によって制御されるＤ／Ａ変換器や駆動回路などに入力３を接続しておく。そして、出力１の電圧が所定の電圧になるように、出力１の電圧が分圧された出力３の電圧に基づいて、トランジスタＱ３０１のエミッタ端子とコレクタ端子の間の電圧を制御すればよい。
【００４０】
例えば、出力１の出力電圧が所定の値より高かった場合、出力３から得られる電圧も高くなる。この場合、出力３が入力された制御回路は、入力３から引き込む電流を少なくして、トランジスタＱ３０１のコレクタ端子とエミッタ端子の間の電位差を大きくしていく。これにより、トランスＴ１０１に供給される電圧を下げる。トランスＴ１０１に供給される電圧が下がると、トランスＴ１０１の励磁電流が少なくなり、トランスＴ１０１のフォワード電圧によって生成されている出力１の電圧が低下する。
【００４１】
一方、出力１の出力電圧が所定の値より低い場合は、出力３から得られる電圧も低くなる。この場合、出力３が入力された制御回路は、入力３から引き込む電流を多くして、トランジスタＱ３０１のコレクタ端子とエミッタ端子の間の電位差を小さくしていく。これにより、トランスＴ１０１に供給される電圧を上げる。トランスＴ１０１に供給される電圧が上がると、トランスＴ１０１の励磁電流が多くなり、トランスＴ１０１のフォワード電圧によって生成されている出力１の電圧が上昇する。このように、これらの動作を繰り返すことによって、出力１は一定の電圧に制御される。
【００４２】
このとき、トランスＴ１０１に供給される電圧が変化すると、トランスＴ１０１のフライバック電圧も変化するため、スイッチング素子Ｑ１０１を一定の周波数で駆動している場合には、出力２の出力電圧も影響を受ける。しかし、上述したように、出力２の出力電圧は、コンパレータＣＰ１０１によって入力２から指定される目標電圧になるように、自動的に制御されている。このため、出力２の出力電圧は、所定の電圧を維持することができる。このようにして、一つのトランスで、極性が異なる出力１と出力２を、それぞれ所定の電圧となるように制御することができる。所定の電圧は、制御回路等で決定される値である。尚、本実施例の出力１の構成を、実施例２の出力１の構成に適用してもよい。
【００４３】
以上、本実施例によれば、汎用性をほとんど低下させることなく、一つのトランスで極性の異なる電圧を生成することができる。
【００４４】
（その他の実施例）
上記実施例１乃至３の電源装置においては、一次巻線と二次巻線を備えた電磁トランスを用いた構成について説明したが、電磁トランスに限らず、例えば圧電トランスを用いて構成することも可能である。
【００４５】
図４に圧電トランスを用いた構成を示す。尚、図１等で説明した構成と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。図４の電源装置は、圧電トランスＰ１０１（圧電セラミックトランス）を備えている。圧電トランスＰ１０１の交流出力は、実施例１と同様の回路構成によって正極性と負極性の電圧（出力１、２）が出力される。尚、負極性の出力電圧（出力２）は抵抗１０５、１０６、１０７によって分圧され、保護用抵抗１０８を介してオペアンプ１０９の非反転入力端子（＋端子）に入力される。他方、オペアンプ１０９の反転入力端子（−端子）には、抵抗１１４を介して不図示のＤＣコントローラからアナログ信号である高圧電源の制御信号（Ｖｃｏｎｔ）が接続端子１１８に入力される。
【００４６】
オペアンプ１０９と抵抗１１４とコンデンサ１１３を図４のように接続して、積分回路を構成する。これにより、抵抗１１４とコンデンサ１１３の定数によって決まる積分時定数で平滑化した制御信号Ｖｃｏｎｔがオペアンプ１０９に入力される。オペアンプ１０９の出力端子は、電圧制御発振器（以下、ＶＣＯという）１１０に接続される。ＶＣＯ１１０の出力端子が、コレクタ端子にインダクタ１１２が接続されたトランジスタ１１１のベース端子に接続され、トランジスタ１１１を駆動することで、圧電トランスＰ１０１の一次側に電源電圧（＋２４Ｖ）が供給される。
【００４７】
尚、本実施例の圧電トランスＰ１０１を用いた構成において、交流出力を実施例２（図２）、実施例３（図３）で説明した回路構成にすることも可能である。
以上、その他の実施例によれば、圧電トランスを用いた構成においても上記実施例１乃至３の構成と同様の効果を得ることができる。
【実施例４】
【００４８】
上記の複数の実施例で説明した電源装置は、例えば画像形成装置の電源として適用可能である。以下に、上記の複数の実施例の電源装置が適用される画像形成装置の構成を説明する。
【００４９】
［画像形成装置の構成］
画像形成装置の一例として、レーザビームプリンタを例にあげて説明する。図５に電子写真方式のプリンタの一例であるレーザビームプリンタの概略構成を示す。レーザビームプリンタ３００は、静電潜像が形成される像担持体としての感光ドラム３１１、感光ドラム３１１を一様に帯電する帯電部３１７（帯電手段）、感光ドラム３１１に形成された静電潜像をトナーで現像する現像部３１２（現像手段）を備えている。そして、感光ドラム３１１に現像されたトナー像をカセット３１６から供給された記録材としてのシート（不図示）に転写部３１８（転写手段）によって転写して、シートに転写したトナー像を定着器（定着部）３１４で定着してトレイ３１５に排出する。この感光ドラム３１１、帯電部３１７、現像部３１２、転写部３１８が画像形成部である。また、レーザビームプリンタ３００は、実施例１〜３で説明した電源装置４００を備えている。尚、実施例１〜３の電源装置４００を適用可能な画像形成装置は、図５に例示したものに限定されず、例えば複数の画像形成部を備える画像形成装置であってもよい。更に、感光ドラム３１１上のトナー像を中間転写ベルトに転写する一次転写部と、中間転写ベルト上のトナー像をシートに転写する二次転写部を備える画像形成装置であってもよい。
【００５０】
レーザビームプリンタ３００は、画像形成部による画像形成動作や、シートの搬送動作を制御するコントローラ３２０を備えている。実施例１、実施例２の電源装置を有するレーザビームプリンタ３００では、コントローラ３２０は、電源装置４００の入力１にスイッチング素子Ｑ１０１のスイッチング動作を行うためのパルス信号を出力する。また、コントローラ３２０は、電源装置４００の入力２に、出力２からの出力電圧を所定の電圧に制御するためのＰＷＭ信号を出力する。電源装置４００は、レーザビームプリンタ３００の正の電圧を要する部材に、出力１から正の電圧を出力する。また、電源装置４００は、レーザビームプリンタ３００の負の電圧を要する部材に、出力２から負の電圧を出力する。例えば、電源装置４００は、出力２から、転写部３１８にクリーニング時に必要となる負電圧を、帯電部３１７には帯電電圧を、それぞれ出力する。
【００５１】
また、実施例３の電源装置を有するレーザビームプリンタ３００では、コントローラ３２０は、出力１から出力される電圧を所定の電圧に制御するために、電源装置４００の出力３から入力された信号に基づき、電源装置４００の入力３に信号を出力する。
【００５２】
以上、本実施例によれば、汎用性をほとんど低下させることなく、一つのトランスで極性の異なる電圧を生成することができる。
【符号の説明】
【００５３】
Ｃ１０２      コンデンサ
Ｃ２０１      コンデンサ
ＣＰ１０１    コンパレータ
Ｄ１０１      ダイオード
Ｄ１０２      ダイオード
Ｑ１０１      ＦＥＴ
Ｒ１０６      抵抗
Ｔ１０１      トランス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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