(57)【要約】【課題】交流と直流とを重畳させた高圧電源を帯電器に印加する際に、直流出力を検出するフィードバック回路に混在する交流成分による直流回路駆動トランジスタの間欠動作の発生を防止して、バンディング画像の発生を防止するようにする。【解決手段】直流出力フィードバック回路１６３の抵抗Ｒ２、Ｒ３、およびコンデンサＣ２により構成されるローパスフィルタのカットオフ周波数を交流周波数より十分に小さくして、直流出力フィードバック回路１６３に混在する交流成分を小さくすることにより、出力制御ＩＣ１６５による直流回路駆動トランジスタＱ１のＯＮ／ＯＦＦ制御が交流成分の影響を受けなくなって、間欠動作が発生するのを防止することができ、それに伴うバンディングの発生を防止することができる。【選択図】図２
2010217724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流出力手段からの交流出力と、直流出力手段からの直流出力とを重畳させた高圧電源を帯電器に印加する電源装置であって、
前記直流出力手段からの直流出力をフィードバックさせるフィードバック手段と、
前記フィードバック手段からの直流出力の電圧値と制御目標電圧値との差分出力により、前記直流出力手段の直流回路駆動トランジスタの動作を制御して直流出力の電圧値を制御する制御手段と、
を備え、前記直流回路駆動トランジスタが間欠動作をしない程度に、前記フィードバック手段に含まれるローパスフィルタの時定数を大きくして、カットオフ周波数を交流周波数よりも小さく構成したことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記フィードバック手段に含まれるローパスフィルタのカットオフ周波数を交流周波数の１／５０以下としたことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記制御目標電圧値としてパルス幅変調信号を用い、該パルス幅変調信号を積分する積分回路をさらに備え、
前記フィードバック手段に含まれるローパスフィルタの時定数を大きくし、カットオフ周波数を交流周波数よりも小さく構成した場合でも、前記制御目標電圧値を変化させた時にオーバーシュートが発生しない程度に、前記積分回路の時定数を大きく構成することを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記直流出力手段から出力される直流出力に重畳した交流成分をコンデンサを介して検出する交流電流検出手段をさらに備え、
前記直流出力に重畳した交流成分が吸収可能な程度に、前記コンデンサの容量を大きく構成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の電源装置。
【請求項５】
前記交流出力手段から出力される交流波形が、三角波あるいは矩形波であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の電源装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一つに記載の電源装置を用いて感光体の帯電器に高圧電源を印加し、均一に帯電させることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流出力と直流出力とを重畳させた高圧電源を帯電器に印加する電源装置およびそれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真技術を用いた画像形成装置では、カラー化や高画質化に伴って、感光体をムラなく均一に帯電することが望まれている。そして、ローラ帯電方式の場合、感光体を一様に帯電させるため、高圧電源装置から直流と正弦波交流を重畳した高電圧を帯電器に印加するという方式が既に知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１の画像形成装置では、安定した感光体の帯電電位と放電量とを得るため、直流交流重畳式の高圧電源装置を帯電器に用いており、その交流電流値を正確に検出する回路構成が開示されている。
【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、このような従来の電源装置にあっては、正弦波交流出力が大きいと、直流出力を検出するフィードバック回路に混在する交流成分の影響が大きくなるため、直流出力検知回路は本来の直流出力よりも大きいか、あるいは逆に小さい出力が出ていると検知する。この直流出力検知回路が本来の直流出力よりも大きい値を検知した場合は、直流出力が小さくなるように制御し、直流回路駆動トランジスタの動作を停止させることから、直流回路駆動トランジスタが間欠動作を行うようになる。そして、この間欠動作時における直流回路駆動トランジスタは、トランジスタＯＦＦからＯＮへの急峻な立ち上がりによって高圧電源装置の出力に影響を与え、電子写真装置によって形成する画像にバンディングと呼ばれる横筋が発生するという問題があった。
【０００５】
上記特許文献１の場合も同様に、直流回路駆動用トランジスタの間欠動作によってバンディング画像が発生することから、上記課題を解決することができていない。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、交流と直流とを重畳させた高圧電源を帯電器に印加する際に、直流出力を検出するフィードバック回路に混在する交流成分による直流回路駆動トランジスタの間欠動作の発生を防止して、バンディング画像の発生を防止することができる電源装置およびそれを用いた画像形成装置を提供す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し、目的を達成するために、本発明は、交流出力手段からの交流出力と、直流出力手段からの直流出力とを重畳させた高圧電源を帯電器に印加する電源装置であって、前記直流出力手段からの直流出力をフィードバックさせるフィードバック手段と、前記フィードバック手段からの直流出力の電圧値と制御目標電圧値との差分出力により、前記直流出力手段の直流回路駆動トランジスタの動作を制御して直流出力の電圧値を制御する制御手段と、を備え、前記直流回路駆動トランジスタが間欠動作をしない程度に、前記フィードバック手段に含まれるローパスフィルタの時定数を大きくして、カットオフ周波数を交流周波数よりも小さく構成したことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、この電源装置を用いた画像形成装置であって、電源装置を用いて感光体の帯電器に高圧電源を印加し、均一に帯電させることを特徴としてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、フィードバック手段により直流出力手段からフィードバックされる直流出力の電圧値と、制御目標電圧値との差分を制御手段がとって、直流出力手段の直流回路駆動トランジスタの動作を制御する際に、直流回路駆動トランジスタが間欠動作を起こさないように、フィードバック手段に含まれるローパスフィルタの時定数を大きくして、カットオフ周波数を交流周波数より小さく構成したため、直流回路駆動トランジスタの間欠動作の発生を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１の実施の形態にかかる画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図２は、図１の画像形成装置内の高圧電源装置の回路構成図である。
【図３−１】図３−１は、図２の高圧電源装置を用いた場合の間欠動作の無い直流回路駆動トランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧波形を示す図である。
【図３−２】図３−２は、図３−１の比較例として間欠動作が発生している時の直流回路駆動トランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧波形を示す図である。
【図４】図４は、第２の実施の形態にかかる高圧電源装置の回路構成図である。
【図５】図５は、第３の実施の形態にかかる高圧電源装置の回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる電源装置およびそれを用いた画像形成装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態にかかる画像形成装置の概略構成図であり、図２は、図１の画像形成装置内の高圧電源装置の回路構成図であり、図３−１は、図２の高圧電源装置を用いた場合の間欠動作の無い直流回路駆動トランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧波形を示す図であり、図３−２は、図３−１の比較例として間欠動作が発生している時の直流回路駆動トランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧波形を示す図である。
【００１３】
図１に示すように、第１の実施の形態にかかる画像形成装置１０は、帯電器としての帯電ローラ１１、感光体１２、現像ローラ１３、中間転写ベルト１４、露光レーザ１５、および高圧電源装置１６などを備えている。この第１の実施の形態にかかる画像形成装置１０は、非接触帯電ローラ方式の電子写真装置を用いて説明するが、必ずしもこれに限定されず、接触ローラ帯電方式であっても同様に適用することが可能である。
【００１４】
まず、高圧電源装置１６は、帯電ローラ１１に対して正弦波交流と直流とを重畳した高圧電源を印加することによって、感光体１２を均一に帯電させる。このように、均一に帯電した感光体１２を露光レーザ１５で露光することにより、静電潜像を感光体１２上に作り、現像ローラ１３によってトナーを感光体１２の静電潜像上に付着させる。そして、この感光体１２上のトナーを中間転写ベルト１４を介して印刷媒体に転写することにより、電子写真が形成される。
【００１５】
第１の実施の形態にかかる画像形成装置の電源装置は、図２に示すように構成されている。高圧電源装置１６は、交流出力手段としてのＡＣ出力部１６１、直流出力手段としての直流高圧出力回路１６２、フィードバック手段としての直流出力フィードバック回路１６３、制御手段としての制御信号出力部１６４および出力制御ＩＣ１６５を備えている。
【００１６】
そして、図２に示す高圧電源装置１６のＡＣ出力部１６１と直流高圧出力回路１６２とは、交流高圧トランスＴ２を介して接続され、交流出力と直流出力とが重畳されて、帯電ローラ１１に対して高圧電源が出力される。
【００１７】
直流高圧出力回路１６２は、自励式であり、制御信号出力部１６４からの制御信号を出力制御ＩＣ１６５に入力することにより、目標電圧値が決定される。直流高圧出力回路１６２は、直流の電源電圧Ｖｃｃから直流高圧トランスＴ１、および直流回路駆動トランジスタＱ１のコレクタ・エミッタを介してグラウンドに接地されている。また、直流回路駆動トランジスタＱ１のベースは、後述する出力制御ＩＣ１６５の出力側に接続され、出力制御ＩＣ１６５の出力電圧によって、直流回路駆動トランジスタＱ１のコレクタ・エミッタ電流をＯＮ／ＯＦＦ制御する。また、直流高圧トランスＴ１の２次コイルの一方端は、ダイオードＤ１のアノードと接続され、２次コイルの他方端は、グラウンドに接地されると共に、ダイオードＤ１のカソードとの間でコンデンサＣ１が並列に接続され、ダイオードＤ１のカソードから抵抗Ｒ１を介して直流高圧が出力される。
【００１８】
直流出力フィードバック回路１６３は、直流高圧出力回路１６２からの直流出力をフィードバックし、抵抗Ｒ２、Ｒ３で分圧された直流出力を、コンデンサＣ２を経て、制御手段を構成する出力制御ＩＣ１６５の一方端に入力される。直流出力フィードバック回路１６３は、抵抗Ｒ２、Ｒ３、およびコンデンサＣ２によってローパスフィルタが構成されている。
【００１９】
制御手段を構成する出力制御ＩＣ１６５の他方端には、制御信号出力部１６４からの制御信号が入力されて、制御目標電圧値が決定される。直流出力フィードバック回路１６３からのフィードバック電圧により検出される直流高圧出力が制御目標電圧値より小さい時は、直流回路駆動トランジスタＱ１のＯＮ時間（Ｏｎ−ｄｕｔｙ）を大きくし、逆に、フィードバック電圧により検出される直流高圧出力が制御目標電圧値より大きい時は、高圧出力を小さくするように制御されるため、直流回路駆動トランジスタＱ１のＯＮ時間（Ｏｎ−ｄｕｔｙ）は小さくなる。このように、制御目標電圧値に制御された直流高圧出力を、交流高圧トランスＴ２に直列に接続することで、帯電ローラ１１に対して直流と交流が重畳された高圧電源が印加される。
【００２０】
図３−１は、直流回路駆動トランジスタＱ１の非間欠動作時におけるコレクタ・エミッタ間電圧Ｖｃｅ波形であり、図３−２は、図３−１の比較例としてあげた直流回路駆動トランジスタＱ１の間欠動作時におけるコレクタ・エミッタ間電圧Ｖｃｅ波形を示している。このように、直流回路駆動トランジスタＱ１が非間欠動作、あるいは間欠動作を行う場合の原理を以下に説明する。
【００２１】
図２に示した高圧電源装置１６の回路構成では、直流出力フィードバック回路１６３に交流成分が混在する。そのため、出力制御ＩＣ１６５は、本来の直流出力よりも大きいか、あるいは小さい電圧値を検出する。そして、本来の直流出力よりも一定以上大きい電圧値を検出すると、直流回路駆動トランジスタＱ１のＯＦＦ時間が大きくなって、直流回路駆動トランジスタＱ１が図３−２に示すような間欠動作を行う。このように、直流回路駆動トランジスタＱ１が間欠動作を行うと、急峻なＯＦＦからＯＮへの立ち上がりによって、直流高圧出力に影響を与えるため、帯電ローラが均一に帯電できなくなり、形成された画像にバンディングと呼ばれる横筋が発生する。
【００２２】
第１の実施の形態では、直流出力フィードバック回路１６３における抵抗Ｒ２、Ｒ３、およびコンデンサＣ２により構成されるローパスフィルタのカットオフ周波数を交流周波数より十分に小さくすることにより、直流出力フィードバック回路１６３に混在する交流成分を小さくすることが可能となり、交流成分の混在を原因とする間欠動作の発生を防止して、バンディングが発生しないようにしている。具体的には、直流出力フィードバック回路１６３に含まれるローパスフィルタのカットオフ周波数が、交流周波数の１／３以上になると間欠動作が発生するが、交流周波数の１／５０以下にすると、直流高圧出力回路１６２の直流出力を検出する直流回路駆動トランジスタＱ１に混在する交流成分を、間欠動作を発生させない程度まで小さくできることがわかった。ローパスフィルタのカットオフ周波数を変更する場合は、ローパスフィルタを構成する抵抗Ｒ２、Ｒ３、およびコンデンサＣ２の値を変えて行う。ここでは、抵抗Ｒ２、Ｒ３を固定し、コンデンサＣ２の値を変えることにより、カットオフ周波数を交流周波数の１／５０以下となるようにしたが、逆にコンデンサＣ２の値を固定し、抵抗Ｒ２、Ｒ３の値を変えることにより、カットオフ周波数を交流周波数の１／５０以下となるようにしても良い。
【００２３】
このように、第１の実施の形態によれば、高圧電源装置１６の直流フィードバック回路１６３のローパスフィルタの抵抗およびコンデンサの値を変えて、時定数を大きくし、カットオフ周波数を交流周波数より十分に小さく（１／５０以下に）することで、直流高圧出力回路１６２の直流回路駆動トランジスタＱ１が間欠動作するのを防止することが可能となり、帯電ローラ１１によって感光体１２を均一に帯電させることができるため、バンディング画像の発生を防止することができる。
【００２４】
（第２の実施の形態）
図４は、第２の実施の形態にかかる高圧電源装置の回路構成図である。図４に示す高圧電源装置１６の特徴的な構成は、制御信号出力部１６４から出力される制御信号をパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）とし、このパルス幅変調信号からなる制御信号を積分するための積分回路１６６が新たに設けられている点にある。
【００２５】
図４に示すように、積分回路１６６は、抵抗Ｒ４とコンデンサＣ３により構成されている。このため、制御信号出力部１６４から出力される制御信号は、積分回路１６６によってＯＮ時間（Ｏｎ−ｄｕｔｙ）に応じた定電圧となり、出力制御ＩＣ１６５のリファレンス電圧として用いることができる。
【００２６】
上記第１の実施の形態では、間欠動作を防止する対策として直流出力フィードバック回路１６３のローパスフィルタの時定数を大きくしている。このことは、フィードバック出力の変化の追従性が悪くなることを意味し、制御信号出力部１６４からの制御信号によって制御目標電圧値を変化させた場合に、オーバーシュートが発生し易くなるという新たな問題が生じる。
【００２７】
そこで、第２の実施の形態では、抵抗Ｒ４とコンデンサＣ３で構成される積分回路の時定数を大きくすることで、出力制御ＩＣ１６５のリファレンス電圧の変化をフィードバック出力の変化に合わせて緩やかにすることが可能となり、オーバーシュートの発生を抑えることができるようにしたものである。
【００２８】
このように、第２の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態によって直流出力フィードバック回路１６３のローパスフィルタの時定数を大きくした場合は、パルス幅変調信号からなる制御信号を積分する積分回路の時定数も、それに合わせて大きくする。これにより、フィードバック出力の変化と制御目標電圧値の変化とが共に緩やかに変化するため、制御目標電圧値を変化させた場合でもオーバーシュートの発生を抑えることができる。
【００２９】
（第３の実施の形態）
図５は、第３の実施の形態にかかる高圧電源装置の回路構成図である。図５に示す高圧電源装置１６の特徴的な構成は、図４の高圧電源装置１６に、直流高圧出力回路１６２の直流出力と、ＡＣ出力部１６１の交流出力とを重畳させた高圧出力からＡＣ電流を検出するためのカップリングコンデンサＣ４とＡＣ電流検出部１６７とが新たに設けられている点にある。
【００３０】
第３の実施の形態における帯電制御では、帯電ローラ１１の放電量を一定にするため、図５に示すようなカップリングコンデンサＣ４を介してＡＣ電流検出部１６７が設けられた回路構成を採用している。このような回路構成をとる場合に、カップリングコンデンサＣ４の容量を大きくすると、ＡＣ電流検出部１６７の交流に対するインピーダンスが小さくなり、直流出力フィードバック回路１６３に混入する交流成分を小さくすることができるため、直流高圧出力回路１６２の直流回路駆動トランジスタＱ１の間欠動作を抑えることができる。
【００３１】
このように、第３の実施の形態によれば、直流高圧出力回路１６２の出力部近傍に、カップリングコンデンサＣ４を介してＡＣ電流検出部１６７が設けられている場合、カップリングコンデンサＣ４の容量を大きくすることによって、直流出力フィードバック回路１６３に混入する交流成分が小さくなり、直流高圧出力回路１６２の直流回路駆動トランジスタＱ１の間欠動作を抑えることができる。このため、第３の実施の形態にかかる高圧電源装置を用いた画像形成装置とすることにより、バンディングの発生しない画像形成を行うことができる。
【００３２】
また、上記第１〜第３の実施の形態では、ＡＣ出力部１６１から出力する交流波形を正弦波として説明したが、本発明はこれに限定されず、三角波や矩形波からなる交流波形を用いて実施することも可能である。例えば、三角波を用いて実施した場合の利点としては、正弦波を用いた場合と比較すると、消費電力を低減することができる点にある。さらに、矩形波を用いて実施した場合の利点としては、正弦波を用いた場合と比較すると、ピーク電圧の制御を容易に行うことができる点にある。
【符号の説明】
【００３３】
１０  画像形成装置
１１  帯電ローラ
１２  感光体
１３  現像ローラ
１４  中間転写ベルト
１５  露光レーザ
１６  高圧電源装置
１６１  ＡＣ出力部
１６２  直流高圧出力回路
１６３  直流出力フィードバック回路
１６４  制御信号出力部
１６５  出力制御ＩＣ
１６６  積分回路
１６７  ＡＣ電流検出部
Ｔ１  直流高圧トランス
Ｔ２  交流高圧トランス
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４  抵抗
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３  コンデンサ
Ｃ４  カップリングコンデンサ
Ｑ１  直流回路駆動トランジスタ
Ｄ１  ダイオード
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３４】
【特許文献１】特開２００６−３５００１０号公報
【図１】
2010217724.tif 000003
【図２】
2010217724.tif 000004
【図３−１】
2010217724.tif 000005
【図３−２】
2010217724.tif 000006
【図４】
2010217724.tif 000007
【図５】
2010217724.tif 000008