(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング電源と、複数の電位センサを含む表面電位検出装置であって、
前記スイッチング電源は、スイッチ手段と、複数の変換トランスと、複数の整流平滑回路とを含み、
前記複数の変換トランスは、それぞれ、入力コイルと、１以上の出力コイルとを含み、前記入力コイルが互いに直列接続されており、
前記スイッチ手段は、前記入力コイルの各々に流れる電流を同時に断続させ、
前記複数の整流平滑回路は、個別に前記出力コイルの１つと接続され、前記出力コイルに生じる交流電流を整流平滑し、
前記複数の整流平滑回路の１つは、前記複数の電位センサに共通に高電圧を供給する高電圧発生回路を構成し、その他は、個別に前記複数の電位センサの１つに直流電圧を供給し、
前記複数の電位センサのそれぞれは、互いに独立し、センサ部と、電位検出回路と、電圧変換回路とを含んでおり、
前記センサ部は、被測定体の電位に対応する検出信号を生成し、
前記電位検出回路は、前記直流電圧が供給され、前記被測定体の電位に対応するコモングランド電位と、前記センサ部から供給された前記検出信号とを用いて電圧信号を生成し、
前記電圧変換回路は、前記電圧信号に基づいて、前記高電圧から前記コモングランド電位を生成し、
前記コモングランド電位は、前記電位検出回路にフィードバックされるとともに、表面電位検出信号として出力される、
表面電位検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載された表面電位検出装置であって、
前記整流平滑回路は、前記コモングランド電位に接続され、前記コモングランド電位を基準として前記直流電圧を生成し、
前記電位検出回路は、検波回路と、積分回路と、調整回路とを含み、
前記調整回路は、前記直流電圧を分圧することにより前記コモングランド電位を調整して、前記積分回路に信号を供給し、
前記検波回路は、前記センサ部から供給された前記検出信号を検波して、前記積分回路に信号を供給し、
前記積分回路は、前記調整回路から供給された信号と、前記検波回路から供給された信号とを用いて電圧信号を生成する、
表面電位検出装置。
【請求項３】
請求項１、または２に記載された表面電位検出装置であって、
前記電圧変換回路は、前記高電圧を前記コモングランド電位に変換するための降圧回路を含む、
表面電位検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載された表面電位検出装置であって、
前記複数の変換トランスは、それぞれ、同数の出力ピンを備えており、
前記入力コイル、及び前記出力コイルは、前記出力ピンの間に形成されている、
表面電位検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載された表面電位検出装置であって、
前記整流平滑回路は、第１及び第２コンデンサと、第１及び第２ダイオードとを含み、
前記第１コンデンサは、一端が前記第１ダイオードのカソードに接続され、他端が前記第２コンデンサの一端、前記出力コイルの一端、及び前記コモングランド電位に接続されており、
前記第２コンデンサは、他端が前記第２ダイオードのアノードに接続されており、
前記第１ダイオードは、アノードが前記第２ダイオードのカソード、及び前記出力コイルの他端に接続されており、
前記直流電圧は、前記第１コンデンサの前記一端の電位、及び前記第２コンデンサの前記他端の電位として供給される、
表面電位検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチング電源、及びスイッチング電源を用いた表面電位検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表面電位検出装置は、例えば、複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置において、被測定体である感光ドラムの表面電位を検出する手段として用いられる。この画像形成装置において、最近、４本（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）の感光ドラムを用いた、高速なタンデムタイプが提案され、実用に供されている。このようなタンデムタイプの画像形成装置に用いられる表面電位検出装置は、互いに独立した４つの電位センサを含み、電位センサのそれぞれが感光ドラムのそれぞれの表面電位を検出する。
【０００３】
この電位センサのそれぞれは、フレーム接地ＧＮＤからフローティングしたコモングランド電位を有し、このコモングランド電位が感光ドラムの電位とほぼ等しくなるようなフィードバック制御を行っている。そして、コモングランド電位を電位検出信号として出力することにより、表面電位を高精度に検出できる。このようなフィードバック制御を用いた表面電位の検出を行う電位センサのそれぞれには、オペアンプ等の回路要素が含まれ、これらの回路要素には、フレーム接地ＧＮＤからフローティングした電圧を供給する必要がある。このフローティングした電圧は、絶縁トランスを含むスイッチング電源により得られる。
【０００４】
したがって、従来の表面電位検出装置は、絶縁トランスを含むスイッチング電源を４つ備えることにより、４つ電位センサのそれぞれにフローティングした電圧を供給する必要があった。
【０００５】
しかし、スイッチング電源に含まれる絶縁トランスは、体積、質量が大きく、高コストな部品である。また、スイッチング電源には、スイッチングトランジスタ等の高コストな部品も含まれている。このため、スイッチング電源を複数、例えば４つ備えた場合には、体積、質量が大きく、高コストになるという問題があった。この問題は、感光ドラム等の被測定体の数が増加するほど、顕著になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、小型化が図れるスイッチング電源及び表面電位検出装置を提供することである。
【０００７】
本発明のもう１つの課題は、軽量化が図れるスイッチング電源及び表面電位検出装置を提供することである。
【０００８】
本発明の更にもう１つの課題は、低コスト化が図れるスイッチング電源及び表面電位検出装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係るスイッチング電源は、スイッチング電源であって、１つのスイッチ手段と、複数の変換トランスと、複数の整流平滑回路とを含む。変換トランスのそれぞれは、入力コイルと、出力コイルとを含み、変換トランスの少なくとも１つは、２以上の出力コイルを含む。
【００１０】
変換トランスのそれぞれの入力コイルは、互いに電気的に接続される。スイッチ手段は、変換トランスのそれぞれの入力コイルに流れる電流を同時に断続させる。整流平滑回路のそれぞれは、出力コイルのそれぞれに接続され、出力コイルに生じる交流電流を整流平滑する。
【００１１】
上述したように、本発明に係るスイッチング電源において、変換トランスのそれぞれは入力コイルを含み、変換トランスのそれぞれの入力コイルは、互いに電気的に接続されている。このため、変換トランスのそれぞれの入力コイルが一体となって動作することが可能となる。したがって、スイッチ手段が１つであっても入力コイル全部を動作させることが可能となり、この１つのスイッチ手段は、変換トランスのそれぞれの入力コイルに流れる電流を同時に断続させる。
【００１２】
また、変換トランスのそれぞれは、入力コイルと出力コイルを含み、変換トランスのそれぞれの入力コイルに流れる電流は断続される。このため、変換トランスのそれぞれの出力コイルには、入力コイルから絶縁された交流電流が生じる。
【００１３】
整流平滑回路のそれぞれは、出力コイルのそれぞれに接続されているので、出力コイルに生じる交流電流を整流平滑し、フレーム接地ＧＮＤからフローティングした電圧を出力する。このため、本発明に係るスイッチング電源は、フレーム接地ＧＮＤからフローティングした複数の電圧を出力することができる。
【００１４】
また、本発明に係るスイッチング電源は、フレーム接地ＧＮＤからフローティングした複数の電圧を出力できるので、例えば、表面電位検出装置に含まれる電位センサのそれぞれに、フレーム接地ＧＮＤからフローティングした電圧を供給できる。
【００１５】
また、本発明に係るスイッチング電源において、変換トランスの少なくとも１つは、２以上の出力コイルを含むので、出力コイルの数を変換トランスの数よりも多くできる。このため、変換トランスの数を増加させることなく、出力コイルの数を増加できるので、スイッチング電源に多数の出力コイルが必要とされる場合であっても、体積、質量及びコストの増大を抑えることができる。
【００１６】
本発明に係るスイッチング電源においては、スイッチ手段が１つであるため、回路構成が簡素化し、小型化、軽量化及び低コスト化が図れる。例えば、スイッチ手段を構成するスイッチングトランジスタ等の耐高圧部品の数が減少し、小型化、軽量化及び低コスト化が図れる。
【００１７】
また、本発明に係るスイッチング電源においては、変換トランスが単数ではなく、複数である。このため、変換トランスに発生する熱を複数の場所に分散させることができるので、放熱部品を減らすことができ、更に、コストを低減できる。
【００１８】
また、本発明に係るスイッチング電源においては、複数の変換トランスを用いることにより、電源に多数の出力コイルを用いる場合であっても、それぞれの変換トランスに必要な出力ピン数が少なくて済む。例えば、電源の出力コイルが５つ以上であっても、それぞれの変換トランスに必要な出力ピンの数は１０本以下で済む。したがって、出力ピンの数が少ない簡単な構造の汎用、安価な変換トランスを使用することができ、低コスト化が図れる。
【００１９】
また、本発明に係るスイッチング電源においては、入力コイルのそれぞれを直列に接続することにより、変換トランスのそれぞれの入力コイルのインダクタンスが小さい場合であっても、入力コイル全体としては、大きなインダクタンスを得ることが可能になる。したがって、それぞれの変換トランスの製造が容易になるので、低コスト化が図れる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るスイッチング電源の一実施例を概略的に示す回路図である。図において、スイッチング電源３４は、多出力のスイッチング電源であり、例えば、表面電位検出装置に用いられる。このスイッチング電源３４は、１つのスイッチ手段３９と、複数の変換トランスＴ１０、Ｔ２０、Ｔ３０と、複数の整流平滑回路３５、３８とを含む。
【００２１】
変換トランスＴ１０は、入力コイルＮｐ１と、出力コイルＮｓ１、Ｎｓ２と、帰還巻線Ｎｂ１とを含む。変換トランスＴ２０は、入力コイルＮｐ２と、出力コイルＮｓ３、Ｎｓ４とを含む。変換トランスＴ３０は、入力コイルＮｐ３と、出力コイルＮｈ１とを含む。この出力コイルＮｈ１は、高圧発生コイルであり、出力コイルＮｓ１〜Ｎｓ４よりも、コイル巻数を増してある。
【００２２】
スイッチ手段３９は、トランジスタＱ１と、コンデンサＣ２と、ダイオードＺＤ１、Ｄ２と、抵抗Ｒ１、Ｒ２とを含む。このスイッチ手段３９は、一体となってスイッチング動作するものであれば、２以上のトランジスタを用いてもよい。
【００２３】
入力コイルＮｐ１〜Ｎｐ３、帰還巻線Ｎｂ１及びスイッチ手段３９は、スイッチング電源３４の１次回路３４０を構成する。それぞれの入力コイルＮｐ１〜Ｎｐ３は、互いに直列に接続されている。直列に接続された入力コイルＮｐ１〜Ｎｐ３の一端は、電源端子Ｖｉｎから約２４Ｖの電圧が供給され、多端は、スイッチ手段３９を介して、フレーム接地ＧＮＤに接続される。また、入力コイルＮｐ１〜Ｎｐ３のそれぞれは、並列に接続してもよい。
【００２４】
出力コイルＮｓ１及び整流平滑回路３５は、スイッチング電源３４の２次回路３４１を構成し、出力コイルＮｓ２及び整流平滑回路３５は、スイッチング電源３４の２次回路３４２を構成し、出力コイルＮｓ３及び整流平滑回路３５は、スイッチング電源３４の２次回路３４３を構成し、出力コイルＮｓ４及び整流平滑回路３５は、スイッチング電源３４の２次回路３４４を構成する。
【００２５】
２次回路３４１〜３４４の整流平滑回路３５のそれぞれは、出力コイルＮｓ１〜Ｎｓ４のそれぞれに接続されると共に、コモングランド電位Ｖｃｏｍ１、Ｖｃｏｍ２、Ｖｃｏｍ３、Ｖｃｏｍ４に接続されている。
【００２６】
このコモングランド電位Ｖｃｏｍ１〜Ｖｃｏｍ４は、フレーム接地ＧＮＤからフローティングした任意の電位であり、例えば、表面電位検出装置に用いられるスイッチング電源においては、被測定体である感光体ドラムとほぼ等しい電位にすることができる。例えば、コモングランド電位Ｖｃｏｍ１は−２００Ｖであり、コモングランド電位Ｖｃｏｍ２は−４００Ｖであり、コモングランド電位Ｖｃｏｍ３は−６００Ｖであり、コモングランド電位Ｖｃｏｍ４は−８００Ｖである。
【００２７】
出力コイルＮｈ１及び整流平滑回路３８は、スイッチング電源３４の高圧発生回路５３を構成する。整流平滑回路３８は、出力コイルＮｈ１に接続されている。
【００２８】
スイッチング動作時においては、トランジスタＱ１がＯＮ／ＯＦＦすることにより、入力コイルＮｐ１〜Ｎｐ３に流れる電流が、同時に断続する。これにより、出力コイルＮｓ１〜Ｎｓ４、Ｎｈ１及び補助巻線Ｎｂ１には、交流電流が生じる。補助巻線Ｎｂ１に生じた交流電流は、帰還信号としてトランジスタＱ１に供給される。
【００２９】
整流平滑回路３５のそれぞれは、出力コイルＮｓ１〜Ｎｓ４に生じる交流電流を整流平滑することにより、コモングランド電位Ｖｃｏｍ１〜Ｖｃｏｍ４を基準として正の電位を有し、かつ、入力コイルＮｐ１、Ｎｐ２から絶縁された直流電圧＋Ｖｃｃ、及び、コモングランド電位Ｖｃｏｍ１〜Ｖｃｏｍ４を基準として負の電位を有し、かつ、入力コイルＮｐ１、Ｎｐ２から絶縁された直流電圧−Ｖｃｃを生成する。
【００３０】
例えば、２次回路３４１は、直流電圧＋Ｖｃｃ＝−１８８Ｖ及び−Ｖｃｃ＝−２１２Ｖを生成し、２次回路３４２は、直流電圧＋Ｖｃｃ＝−３８８Ｖ及び−Ｖｃｃ＝−４１２Ｖを生成し、２次回路３４３は、直流電圧＋Ｖｃｃ＝−５８８Ｖ及び−Ｖｃｃ＝−６１２Ｖを生成し、２次回路３４４は、直流電圧＋Ｖｃｃ＝−７８８Ｖ及び−Ｖｃｃ＝−８１２Ｖを生成する。
【００３１】
高圧発生回路５３の整流平滑回路３８は、出力コイルＮｈ１に生じる交流電流を整流平滑し、入力コイルＮｐ３から絶縁された高電圧Ｖｈを生成する。例えば、高電圧Ｖｈは−１０００Ｖである。
【００３２】
上述したように、本実施例に係るスイッチング電源において、変換トランスＴ１０〜Ｔ３０のそれぞれは入力コイルＮｐ１〜Ｎｐ３を含み、変換トランスＴ１０〜Ｔ３０のそれぞれの入力コイルＮｐ１〜Ｎｐ３は、互いに電気的に接続されている。このため、変換トランスＴ１０〜Ｔ３０のそれぞれの入力コイルＮｐ１〜Ｎｐ３が一体となって動作することが可能となる。したがって、スイッチ手段３９が１つであっても入力コイルＮｐ１〜Ｎｐ３全部を動作させることが可能となり、この１つのスイッチ手段３９は、変換トランスＴ１０〜Ｔ３０のそれぞれの入力コイルＮｐ１〜Ｎｐ３に流れる電流を同時に断続させる。
【００３３】
また、変換トランスＴ１０〜Ｔ３０のそれぞれは、入力コイルＮｐ１〜Ｎｐ３と出力コイルＮｓ１〜Ｎｓ４、Ｎｈ１を含み、変換トランスＴ１０〜Ｔ３０のそれぞれの入力コイルＮｐ１〜Ｎｐ３に流れる電流は断続される。このため、変換トランスＴ１０〜Ｔ３０のそれぞれの出力コイルＮｓ１〜Ｎｓ４、Ｎｈ１には、入力コイルＮｐ１〜Ｎｐ３から絶縁された交流電流が生じる。
【００３４】
整流平滑回路３５、３８のそれぞれは、出力コイルＮｓ１〜Ｎｓ４、Ｎｈ１のそれぞれに接続されているので、出力コイルＮｓ１〜Ｎｓ４、Ｎｈ１に生じる交流電流を整流平滑し、フレーム接地ＧＮＤからフローティングした電圧を出力する。このため、本実施例に係るスイッチング電源は、フレーム接地ＧＮＤからフローティングした複数の電圧を出力することができる。
【００３５】
また、本実施例に係るスイッチング電源は、フレーム接地ＧＮＤからフローティングした複数の電圧を出力できるので、例えば、表面電位検出装置に含まれる電位センサのそれぞれに、フレーム接地ＧＮＤからフローティングした電圧を供給できる。
【００３６】
また、本実施例に係るスイッチング電源において、変換トランスＴ１０〜Ｔ３０の少なくとも１つは、２以上の出力コイルＮｓ１〜Ｎｓ４、Ｎｈ１を含むので、出力コイルＮｓ１〜Ｎｓ４、Ｎｈ１の数を変換トランスＴ１０〜Ｔ３０の数よりも多くできる。このため、変換トランスＴ１０〜Ｔ３０の数を増加させることなく、出力コイルの数を増加できるので、スイッチング電源に多数の出力コイルが必要とされる場合であっても、体積、質量及びコストの増大を抑えることができる。
【００３７】
本実施例に係るスイッチング電源においては、スイッチ手段３９が１つであるため、回路構成が簡素化し、小型化、軽量化及び低コスト化が図れる。例えば、スイッチ手段３９を構成するスイッチングトランジスタ等の耐高圧部品の数が減少し、小型化、軽量化及び低コスト化が図れる。
【００３８】
また、本実施例に係るスイッチング電源においては、変換トランスＴ１０〜Ｔ３０が単数ではなく、複数である。このため、変換トランスＴ１０〜Ｔ３０に発生する熱を複数の場所に分散させることができるので、放熱部品を減らすことができ、更に、コストを低減できる。
【００３９】
また、本実施例に係るスイッチング電源においては、複数の変換トランスＴ１０〜Ｔ３０を用いることにより、電源に多数の出力コイルを用いる場合であっても、それぞれの変換トランスＴ１０〜Ｔ３０に必要な出力ピン数が少なくて済む。例えば、電源の出力コイルＮｓ１〜Ｎｓ４、Ｎｈ１が５つ以上であっても、それぞれの変換トランスＴ１０〜Ｔ３０に必要な出力ピンの数は１０本以下で済む。したがって、出力ピンの数が少ない簡単な構造の汎用、安価な変換トランスＴ１０〜Ｔ３０を使用することができ、低コスト化が図れる。
【００４０】
また、本実施例に係るスイッチング電源においては、入力コイルＮｐ１〜Ｎｐ３のそれぞれを直列に接続することにより、変換トランスＴ１０〜Ｔ３０のそれぞれの入力コイルＮｐ１〜Ｎｐ３のインダクタンスが小さい場合であっても、入力コイルＮｐ１〜Ｎｐ３全体としては、大きなインダクタンスを得ることが可能になる。したがって、それぞれの変換トランスＴ１０〜Ｔ３０の製造が容易になるので、低コスト化が図れる。
【００４１】
図２は本発明に係るスイッチング電源を用いた表面電位検出装置の構成を概略的に示すブロック図である。図において、表面電位検出装置１は、スイッチング電源３４と、複数の電位センサ１０、２０、３０、４０とを含む。
【００４２】
被測定体である４本の感光ドラムＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋは、タンデムに配置されている。感光ドラムＣはシアン用であり、表面電位Ｖｃ＝−２００Ｖである。感光ドラムＭはマゼンタ用であり、表面電位Ｖｍ＝−４００Ｖである。感光ドラムＹはイエロー用であり、表面電位Ｖｙ＝−６００Ｖである。感光ドラムＫはブラック用であり、表面電位Ｖｋ＝−８００Ｖである。
【００４３】
図示実施例は、タンデム配置された４本の感光ドラムＣ〜Ｋの表面電位を検出する場合を示しているので、電位センサ１０〜４０は４個であるが、その個数は被測定体の個数に応じて増減される。電位センサ１０〜４０のそれぞれは、感光ドラムＣ〜Ｋのそれぞれ毎に個別に備えられ、感光ドラムＣ〜Ｋの表面から、例えば、２．５ｍｍの距離をおいて、固定して配置されている。
【００４４】
複数の電位センサ１０〜４０のそれぞれは、互いに独立し、センサ部１１０、２１０、３１０、４１０と、電位検出回路１２０、２２０、３２０、４２０と、電圧変換回路１３０、２３０、３３０、４３０とを含む。
【００４５】
高圧発生回路５３は、４個の電位センサ１０〜４０に高電圧Ｖｈを共通に供給する。センサ部１１０〜４１０は、４本の感光ドラムＣ〜Ｋに対向して配置され、感光ドラムＣ〜Ｋの電位Ｖｃ〜Ｖｋに対応する検出信号Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ３１、Ｓ４１を生成する。検出信号Ｓ１１〜Ｓ４１は、同軸ケーブル等を介して、電位検出回路１２０〜４２０に送られる。
【００４６】
電位検出回路１２０〜４２０は、２次回路３４１〜３４４を含み、感光ドラムＣ〜Ｋの電位Ｖｃ〜Ｖｋに対応するコモングランド電位Ｖｃｏｍ１、Ｖｃｏｍ２、Ｖｃｏｍ３、Ｖｃｏｍ４と、センサ部１１０〜４１０から供給された検出信号Ｓ１１〜Ｓ４１とを用いて電圧信号Ｓ１２、Ｓ２２、Ｓ３２、Ｓ４２を生成する。このコモングランド電位Ｖｃｏｍ１〜Ｖｃｏｍ４は、表面電位Ｖｃ〜Ｖｋとほぼ等しい電位である。
【００４７】
電圧変換回路１３０〜４３０は、電圧信号Ｓ１２〜Ｓ４２に基づいて、高圧発生回路５３から共通に供給された高電圧Ｖｈから、コモングランド電位Ｖｃｏｍ１〜Ｖｃｏｍ４を生成する。
【００４８】
コモングランド電位Ｖｃｏｍ１〜Ｖｃｏｍ４は、電位検出回路１２０〜４２０にフィードバックされるとともに、表面電位検出信号Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、Ｖｏｕｔ３、Ｖｏｕｔ４として出力される。また、表面電位検出信号Ｖｏｕｔ１〜Ｖｏｕｔ４は、コモングランド電位Ｖｃｏｍ１〜Ｖｃｏｍ４を減圧したものであってもよい。
【００４９】
本実施例に係る表面電位検出装置は、複数の電位センサ１０〜４０を含み、それぞれが互いに独立している。このため、複数の被測定体を同時、かつ、連続的に検出することができる。例えば、図示実施例に示す如く、高速なタンデムタイプの複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置において、４つの電位センサ１０〜４０を４本（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）の感光ドラムＣ〜Ｋに対応させ、その表面電位を、個別的に検出できる。また、搬送されるフィルムの帯電を検出する場合のように、極めて多数の電位センサを、分散配置して備える場合も、フィルムの異なる箇所において、その表面電位を個別的に検出することができる。
【００５０】
また、本実施例に係る表面電位検出装置は、被測定体の電位とほぼ等しい電位をコモングランド電位Ｖｃｏｍ１〜Ｖｃｏｍ４として用いることにより、センサ部１１０〜４１０と被測定体との間の距離に、ほとんど依存しない電位を生成することができ、この電位を表面電位検出信号Ｖｏｕｔ１〜Ｖｏｕｔ４として出力することにより、高精度な表面電位の検出が可能となる。
【００５１】
また、本実施例に係る表面電位検出装置においては、上述したように、高圧発生回路５３がフレーム接地ＧＮＤから絶縁された高電圧Ｖｈを生成するので、電圧変換回路１３０〜４３０は、絶縁機能を有する必要がなく、供給された高電圧Ｖｈを所望の電圧値に変換して出力するだけでよい。したがって、電圧変換回路１３０〜４３０は、トランスを含まない簡単な構成の回路、例えば、チョッパ回路で構成することができるので、低コスト化を図ることができる。
【００５２】
また、本実施例に係る表面電位検出装置においては、上述したように、高圧発生回路５３が高電圧Ｖｈを生成するので、電圧変換回路１３０〜４３０は、昇圧をする必要がなく、供給された高電圧Ｖｈを所望の電圧値に変換して出力するだけでよい。したがって、電圧変換回路１３０〜４３０は、簡単な構成の降圧回路、例えば、ドロッパ回路とすることができるので、低コスト化を図ることができる。
【００５３】
また、高圧発生回路５３を共通に用いることにより、絶縁された高電圧を発生させるための回路を簡素化することが可能となる。このため、これらの回路に用いられる耐高圧部品、例えば、スイッチング用トランジスタを減らすことができ、コストが著しく低減される。そして、検出箇所が増えれば、上記利点は、更に顕著になる。
【００５４】
次に、図３乃至図９を用いて、図２に示した表面電位検出装置の構成を更に具体的に説明する。図３は、図２に示した表面電位検出装置のセンサ部及び電位検出回路を含む部分について、更に具体的に示すブロック図である。図において、センサ部１１０〜４１０のそれぞれは、検出電極１１１と、チョッパ１１２と、プリアンプ１１３とを含む。電位検出回路１２０〜４２０のそれぞれは、増幅回路１２１と、検波回路１２２と、積分回路１２３と、調整回路１２４と、駆動回路１２５と、２次回路３４１〜３４４とを含む。
【００５５】
センサ部１１０〜４１０の検出電極１１１、チョッパ１１２、プリアンプ１１３、及び調整回路１２４は、それぞれプローブ６１、６２、６３、６４に設けられている。センサ部１１０〜４１０の増幅回路１２１、検波回路１２２、積分回路１２３、駆動回路１２５、及び２次回路３４１〜３４４は、電圧変換回路１３０〜４３０及び高圧発生回路５３と共に、回路基板７０に設けられている。
【００５６】
図４は図２に示した表面電位検出装置のセンサ部及び電位検出回路を含む部分について、更に具体的に示す回路図である。図２に示した４個の電位センサ１０〜４０のそれぞれは、同様の構成になるので、ここでは、電位センサ１０に対応する部分について、代表的に説明する。
【００５７】
電位センサ１０のチョッパ１１２は、感光ドラムＣと、検出電極１１１との間の電界を周期的にチョッピングする。その具体的構造は既に知られている。例えば、チョッパ１１２は、音叉１６１の自由端側に圧電振動子１６２、１６３、及び金属片１１４を取付けて構成される。このチョッパ１１２は、金属片１１４が感光ドラムＣ（図３参照）の表面と検出電極１１１との間に配置されるように備えられる。
【００５８】
圧電振動子１６２は、所定の周波数の駆動信号が与えられ、音叉１６１を所定の周波数で励振する。音叉１６１の励振により、金属片１１４が振動すると、感光ドラムＣと検出電極１１１との間の静電容量が、無励振時の静電容量Ｃｏを中心に、略正弦波状に増減し、それに対応して、交流信号が出力される。また、音叉１６１の励振は、圧電振動子１６３によって検出される。
【００５９】
プリアンプ１１３は、検出電極１１１から出力された交流信号のインピーダンスを、ローインピーダンスに変換する回路である。更に具体的には、プリアンプ１１３は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｑ０、ゲート抵抗Ｒ１及びソース抵抗Ｒ２を含み、ＦＥＴＱ０のソースが、抵抗Ｒ２を通して、コモングランド電位Ｖｃｏｍ１に接続されている。
【００６０】
検出電極１１１に現れた交流信号は、ＦＥＴＱ０のゲートに加えられ、ＦＥＴＱ０が動作すると、ＦＥＴＱ０の入力側で見たハイインピーダンス信号が、ローインピーダンス信号にインピーダンス変換され、ＦＥＴＱ０のドレインＤに検出信号Ｓ１１が現れる。プリアンプ１１３から出力された検出信号Ｓ１１は、増幅回路１２１に供給される。
【００６１】
駆動回路１２５は、オペアンプＩＣ５、抵抗Ｒ１８、Ｒ１７、Ｒ１６及びコンデンサＣ１２を含み、圧電振動子１６２に駆動信号を与え、圧電振動子１６３から出力された信号を検出する。オペアンプＩＣ５は、この圧電振動子１６３から出力された信号により、正帰還がかけられ、次の駆動信号を圧電振動子１６２に印加する。この動作の繰り返しにより、音叉１６１が特定の周波数（例えば６８０Ｈｚ）で振動を継続する。
【００６２】
増幅回路１２１は、オペアンプＩＣ６、抵抗Ｒ８７、Ｒ８９、コンデンサＣ１０を含み、検出信号Ｓ１１を増幅する。増幅回路１２１によって増幅された信号は、検波回路１２２に供給される。
【００６３】
検波回路１２２はオペアンプＩＣ３、抵抗Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ８６及びスイッチ素子を構成するＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｑ５を含む。検波回路１２２は、駆動回路１２５から、抵抗Ｒ８６を介して、ＦＥＴＱ５のゲートに供給される駆動信号に基づき、増幅回路１２１を介して供給された検出信号Ｓ１１を同期検波する。同期検波された信号は、積分回路１２３に供給される。
【００６４】
積分回路１２３はオペアンプＩＣ２、コンデンサＣ６、ダイオードＤ３を含み、調整回路１２４から供給された信号と、検波回路１２２から供給された信号とを用いて直流の電圧信号Ｓ１２を生成する。
【００６５】
電圧変換回路１３０は、電圧信号Ｓ１２に基づいて、高圧トランス５０から共通に供給された高電圧Ｖｈ（図３参照）から、コモングランド電位Ｖｃｏｍ１を生成する。コモングランド電位Ｖｃｏｍ１は、２次回路３４１（図６参照）及び調整回路１２４を介して積分回路１２３に供給される。これにより、コモングランド電位Ｖｃｏｍ１が、感光ドラムＣの電位Ｖｃとほぼ等しくなるような帰還制御が加わる。
【００６６】
出力回路１４０はオペアンプＩＣ７、抵抗Ｒ４１、Ｒ４２を含み、コモングランド電位Ｖｃｏｍ１を減圧し、表面電位検出信号Ｖｏｕｔ１として出力する。例えば、出力回路１４０は、コモングランド電位Ｖｃｏｍ１を１／２００程度に減圧して出力することが好ましい。この出力回路１４０は、省略することも可能である。
【００６７】
図５は図２に示した表面電位検出装置の高圧発生回路を含む部分について、更に具体的に示す回路図、図６は図２に示した表面電位検出装置の２次回路を含む部分について、更に具体的に示す回路図、図７乃至９は、図２に示した変換トランスの構成の概略を示す底面図である。図６において、表面電位検出装置の２次回路３４１〜３４４は、同様の構成になるので、２次回路３４１について代表的に説明する
図５において、高圧発生回路５３の整流平滑回路３８は、コンデンサＣ７と、ダイオードＤ４とを含む。２次コイルＮｈ１に生じた交流電流は、コンデンサＣ７、ダイオードＤ４を介して整流平滑され、高電圧Ｖｈが生成される。この高電圧Ｖｈは、電圧変換回路１３０〜４３０に共通に供給される。
【００６８】
図６において、整流平滑回路３５は、ダイオードＤ１、Ｄ２と、コンデンサＣ４、Ｃ５とを含む。コンデンサＣ４の一端は、ダイオードＤ１のカソードに接続されると共に、直流電圧＋Ｖｃｃの出力端子となる。コンデンサＣ４の他端は、コンデンサＣ５の一端、出力コイルＮｓ１の他端、及びコモングランド電位Ｖｃｏｍ１に接続される。コンデンサＣ５の他端は、ダイオードＤ２のアノードに接続されると共に、直流電圧−Ｖｃｃの出力端子となる。ダイオードＤ１のアノードは、ダイオードＤ２のカソード及び出力コイルＮｓ１の一端に接続される。
【００６９】
この整流平滑回路３５は、出力コイルＮｓ１に生じる交流電流を、ダイオードＤ１、Ｄ２によって整流するとともに、コンデンサＣ４、Ｃ５によって平滑する。そして、コンデンサＣ４の一端には、直流電圧＋Ｖｃｃが生成され、コンデンサＣ５の他端には、直流電圧−Ｖｃｃが生成される。この直流電圧＋Ｖｃｃ及び−Ｖｃｃは、調整回路１２４や、電位センサ１０に含まれるオペアンプ等に供給される。
【００７０】
調整回路１２４は、抵抗Ｒ９０、Ｒ９１、Ｒ９２を含む。抵抗Ｒ９０の一端は、コンデンサＣ４の一端に接続されている。抵抗Ｒ９０の他端は、抵抗Ｒ９１の一端に接続されるとともに、積分回路１２３に接続されている。抵抗Ｒ９１の他端は、抵抗Ｒ９２の一端に接続され、抵抗Ｒ９２の他端は、コンデンサＣ５の他端に接続されている。
【００７１】
この調整回路１２４は、抵抗Ｒ９０の一端に直流電圧＋Ｖｃｃが供給され、抵抗Ｒ９２の他端に直流電圧−Ｖｃｃが供給される。そして、抵抗Ｒ９０の他端から、直流電圧＋Ｖｃｃと直流電圧−Ｖｃｃとの差電圧を分圧して出力する。このため、抵抗Ｒ９０、Ｒ９１、Ｒ９２を所定の抵抗値に設定することにより、コンデンサＣ４の他端に接続されたコモングランド電位Ｖｃｏｍ１を調整し、積分回路１２３に信号を供給できる。したがって、センサ部１１０の周辺がプラスまたはマイナスに帯電した場合であっても、積分回路１２３から出力される電圧信号Ｓ１２にオフセット電圧が生じるという問題が生じない。
【００７２】
図７乃至９において、変換トランスＴ１０〜Ｔ３０は、１０本の出力ピンからなるトランスである。図７において、変換トランスＴ１０は、出力ピンＰＮ１０１とＰＮ１０２との間に入力コイルＮｐ１が形成され、出力ピンＰＮ１０４とＰＮ１０５との間に帰還巻線Ｎｂ１が形成され、出力ピンＰＮ１０６とＰＮ１０７との間に出力コイルＮｓ１が形成され、出力ピンＰＮ１０９とＰＮ１１０との間に出力コイルＮｓ２が形成されている。出力ピンＰＮ１０３及びＰＮ１０８は、絶縁耐圧を確保するために設けられた出力ピンである。
【００７３】
図８において、変換トランスＴ２０は、出力ピンＰＮ２０１とＰＮ２０２との間に入力コイルＮｐ２が形成され、出力ピンＰＮ２０６とＰＮ２０７との間に出力コイルＮｓ３が形成され、出力ピンＰＮ２０９とＰＮ２１０との間に出力コイルＮｓ４が形成されている。ＰＮ２０８は、絶縁耐圧を確保するために設けられた出力ピンである。
【００７４】
図９において、変換トランスＴ３０は、出力ピンＰＮ３０１とＰＮ３０２との間に入力コイルＮｐ３が形成され、出力ピンＰＮ３０６とＰＮ３１０との間に出力コイルＮｈ１が形成されている。
【００７５】
ところで、絶縁トランスの個数を削減するという観点からは、１つの絶縁トランスのみを用いる構成も考えられる。しかし、この場合には、１つのボビンに、必要なピンの全てを巻設した構造の絶縁トランスが要求される。このような多数の出力ピンを備えた特殊な構造の絶縁トランスは、汎用されていないので、かえって高コストになる。
【００７６】
本実施例に係る表面電位検出装置に用いられているスイッチング電源は、入力コイルＮｐ１〜Ｎｐ３がそれぞれ別の変換トランスＴ１０〜Ｔ３０に形成されているので、それぞれの変換トランスＴ１０〜Ｔ３０に必要な出力ピン数が少なくて済む。したがって、出力ピンの数が少ない簡単な構造の汎用、安価な変換トランスＴ１０〜Ｔ３０を使用することができ、低コスト化が図れる。
【００７７】
図１０は本発明に係るスイッチング電源の別の実施例を概略的に示す回路図である。図において、図１乃至図９に示したスイッチング電源と同様の構成については、説明を省略する。
【００７８】
図１０に示したスイッチング電源は、１つのスイッチ手段３９と、複数の変換トランスＴ１０、Ｔ２０、Ｔ３０と、複数の整流平滑回路３５、３８とを含む。
【００７９】
入力コイルＮｐ１〜Ｎｐ３、帰還巻線Ｎｂ１及びスイッチ手段３９は、１次回路３４５を構成する。１次回路３４５のそれぞれの入力コイルＮｐ１〜Ｎｐ３は、互いに並列に接続されている。
【００８０】
入力コイルＮｐ１〜Ｎｐ３のそれぞれの一端は、電源端子Ｖｉｎから約２４Ｖの電圧が供給され、それぞれの多端は、スイッチ手段３９を介して、フレーム接地ＧＮＤに接続される。
【００８１】
そして、スイッチング動作時においては、トランジスタＱ１がＯＮ／ＯＦＦすることにより、入力コイルＮｐ１〜Ｎｐ３に流れる電流が、同時に断続する。これにより、出力コイルＮｓ１〜Ｎｓ４、Ｎｈ１及び補助巻線Ｎｂ１には、交流電流が生じる。補助巻線Ｎｂ１に生じた交流電流は、帰還信号としてトランジスタＱ１に供給される。
【００８２】
本実施例に係るスイッチング電源は、図１乃至図９に示したスイッチング電源と同様の構成を有するので、同様の作用効果を奏する。
【００８３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）小型化が図れるスイッチング電源及び表面電位検出装置を提供することができる。
（ｂ）軽量化が図れるスイッチング電源及び表面電位検出装置を提供することができる。
（ｃ）低コスト化が図れるスイッチング電源及び表面電位検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスイッチング電源の一実施例を概略的に示す回路図である。
【図２】本発明に係るスイッチング電源を用いた表面電位検出装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】図２に示した表面電位検出装置のセンサ部及び電位検出回路を含む部分について、更に具体的に示すブロック図である。
【図４】図２に示した表面電位検出装置のセンサ部及び電位検出回路を含む部分について、更に具体的に示す回路図である。
【図５】図２に示した表面電位検出装置の高圧発生回路を含む部分について、更に具体的に示す回路図である。
【図６】図２に示した表面電位検出装置の２次回路を含む部分について、更に具体的に示す回路図である。
【図７】図２に示した変換トランスの構成の概略を示す底面図である。
【図８】図２に示した変換トランスの構成の概略を示す別の底面図である。
【図９】図２に示した変換トランスの構成の概略を示す更に別の底面図である。
【図１０】本発明に係るスイッチング電源の別の実施例を概略的に示す回路図である。
【符号の説明】
３４                                      スイッチング電源
Ｔ１０、Ｔ２０、Ｔ３０                    変換トランス
Ｎｐ１、Ｎｐ２、Ｎｐ３                    入力コイル
Ｎｓ１，Ｎｓ２、Ｎｓ３，Ｎｓ４、Ｎｈ１    出力コイル
３５、３８                                整流平滑回路
３９                                      スイッチ手段
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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