(57)【要約】【課題】電子写真プロセスを用いた画像形成装置で用いる、複数の出力端を持つ高圧電源装置において、いずれかの出力にかかる負荷の急激な変動によって出力電圧が変動した場合に、他の出力端の出力電圧に影響を与えない高圧電源装置を実現する。【解決手段】変圧手段と全波整流手段とを備え、全波整流手段を、変圧手段の出力を平滑化せず交流電圧を出力する第１整流手段と、第１整流手段の出力を平滑化して直流電圧を出力する第２整流手段とに分離し、第１整流手段に、複数の第２整流手段を接続する。【選択図】        図１
2006115606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真プロセスを用いた画像形成装置であって、変圧手段と、複数の整流素子によって構成される全波整流手段とを備え、前記全波整流手段は、前記変圧手段の出力を平滑化せずに交流電圧を出力する第１整流手段と、前記第１整流手段の出力を平滑化して直流電圧を出力する第２整流手段とによって構成される高圧電源装置において、前記第１整流手段の出力に、複数の前記第２整流手段を接続したことを特徴とする高圧電源装置。
【請求項２】
電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の検出結果を基に前記変圧手段の入力電圧を制御する制御手段とを備え、前記電圧検出手段は、いずれか１つの前記第２整流手段の出力電圧を検出するよう構成したことを特徴とする請求項１に記載の高圧電源装置。
【請求項３】
電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の検出結果を基に前記変圧手段の入力電圧を制御する制御手段とを備え、前記電圧検出手段は、前記第１整流手段の電圧を検出するよう構成したことを特徴とする請求項１に記載の高圧電源装置。
【請求項４】
カラーの画像形成装置において、複数の前記第２整流手段の出力を、各色用の転写逆バイアスとして用いたことを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の高圧電源装置。
【請求項５】
カラーの画像形成装置において、複数の前記第２整流手段の出力を、各色用の帯電バイアスとして用いたことを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の高圧電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真プロセスを用いた画像形成装置の高圧電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の高圧電源装置の例として、画像形成装置の構成と、そこで使用される高圧電源装置の構成、さらに高圧電源装置の回路構成を順に説明する。
【０００３】
図６は従来例を示す画像形成装置である４ドラム系カラーレーザプリンタの構成図である。ここで先ず、ピックアップローラ１１１によって繰り出される記録媒体１１０は、レジストセンサ１１２によって先端位置が検出され、搬送ローラ対１１３、１１４および搬送ベルト１０５によって搬送される。また前記レジストセンサ１１２の検出タイミングに従い、スキャナユニット１００ａ〜１００ｄは順次感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄにレーザ光を照射する。この時、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄは帯電ローラ１０４ａ〜１０４ｄによって帯電されており、前記レーザ光の照射によって静電潜像を形成し、さらに現像器１０２ａ〜１０２ｄおよび現像スリーブ１０３ａ〜１０３ｄによってトナー像を形成する。そして転写ローラ１０６ａ〜１０６ｄによって、搬送ベルト１０５上に搬送された記録媒体１１０にトナー像が転写される。その後、記録媒体１１０は定着器１０７に搬送され、画像が形成された後、出力される。ここで、各符号の英文字ａは黒、ｂはシアン、ｃはマゼンタ、ｄはイエローの構成／ユニットを示す。
【０００４】
次に、図７を用いて図６の画像形成装置における高圧電源装置の構成を説明する。高圧電源装置は、帯電バイアスＨＶＰｒｉ３０、現像バイアスＨＶＤｅｖ３１ａ〜３１ｄ、転写バイアスＨＶＴｒ３２ａ〜３２ｄ、転写逆バイアスＨＶＴｒｎ３３の４種類が備えられている。帯電バイアスＨＶＰｒｉ３０は、帯電ローラ１０４ａ〜１０４ｄに印加することで感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの表面にバックグラウンド電位を形成し、レーザ光の照射により静電潜像が形成可能な状態にする。現像バイアスＨＶＤｅｖ３１ａ〜３１ｄは、現像スリーブ１０３ｂに印加することで、静電潜像にトナーを載せ、トナー像を形成する。転写バイアスＨＶＴｒ３２ａ〜３２ｄは、転写ローラ１０６ａ〜１０６ｄに印加することで、トナー像を記録媒体１００に転写する。また、転写逆バイアスＨＶＴｒｎ３３は、転写ローラ１０６ａ〜１０６ｄに印加することで、搬送ベルト１０５上の廃トナーを感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに戻し、搬送ベルト１０５のクリーニング動作を行う。この時、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに戻された廃トナーは、クリーニングブレード１１５ａ〜１１５ｄによって掻き落とされ、廃トナー容器１１６ａ〜１１６ｄに収納される。ここで、帯電バイアスＨＶＰｒｉ３０および、転写逆バイアスＨＶＴｒｎ３３は、省スペース化および低コスト化の為、色毎に高圧電源装置を設けず、１つの高圧電源装置から複数の出力端に接続している。
【０００５】
次に、図８〜図９を用いて、図７の高圧電源装置における回路構成を説明する。図８は帯電バイアスＨＶＰｒｉ３０の回路構成例である。図９は図８の回路の電圧波形であり、図９の波形３００〜３０２は、それぞれ図８のノード４００〜４０２の電圧波形を示す。ここで、電圧源２００によって生成される交流電圧は、変圧器２０１によって数十倍の振幅を持つ電圧３００に昇圧された後、全波整流回路２０６によって２倍の電圧を持つ直流電圧に３０２に平滑化される。ここで、全波整流回路２０６を、図８に示す様に第１整流回路２０７と、第２整流回路２０８とに分けて考えると、第１整流回路２０７は、変圧器２０１の出力波形３００から、直流電圧レベルを自身の尖頭電圧分だけシフトした交流波形３０１を出力する。第２整流回路２０８は、第１整流回路２０７の出力波形３０１から、ピーク電圧で平滑した出力波形３０２を出力する。全波整流回路２０６の直流電圧出力３０２は、複数の出力端２１１ａ〜２１１ｄに接続され、各出力端２１１ａ〜２１１ｄは、図７に示す帯電ローラ１０４ａ〜１０４ｄにそれぞれ接続される。また、検出手段２０９は、全波整流回路２０６の出力電圧を検出し、この検出結果を基に制御手段２１０を通じて電圧源２００の出力電圧を制御する。
【０００６】
ここで、図８の回路構成の問題点として、複数の出力端２１１ａ〜２１１ｄが同一のノード４０２に直接接続されているため、いずれかの出力端の負荷に流れる電流が急激に大きくなり、全波整流回路２０６の出力電圧を一時的に低下させてしまった場合、他の全出力端の電圧も同様に低下してしまうといった問題がある。この問題を解決する従来技術として、定電圧回路と負荷との間に整流素子と蓄電素子とを挿入するといった構成がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
以下、図１０を用いてこの構成を説明する。図１０が図８と異なる所は、定電圧回路たる全波整流回路２０６と、負荷が接続される各出力端２１１ａ〜２１１ｄとの間に、整流素子たるダイオード２１３ａ〜２１３ｄおよび、蓄電素子たるコンデンサ２１４ａ〜２１４ｄによって構成されるホールド回路２１２ａ〜２１２ｄを接続したことである。これにより、例えば出力端２１１ｄの負荷に流れる電流が急激に大きくなり、全波整流回路２０６の出力電圧を一時的に低下させてしまった場合、ダイオード２１３ａ〜２１３ｃによって、他の出力端２１１ａ〜２１１ｃを全波整流回路２０６と電気的に切り離し、電流が逆に流れ込んでしまうのを防止するとともに、コンデンサ２１４ａ〜２１４ｃによって他の出力端２１１ａ〜２１１ｃの出力電圧を安定化するといった効果を有する。
【特許文献１】特開平７−２１０２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記従来例では、出力電圧の安定化のため平滑回路を追加することから、高耐圧素子の数が増し、基板サイズの増大やコストアップなどの問題があった。
【０００９】
そこで本出願に係る第１の発明の目的は、複数の出力端における出力電圧の安定化を図りつつ、高耐圧素子の数を最小限に抑えた高圧電源装置の実現を目的とする。
【００１０】
また、本出願に係る第２の発明の目的は、第１の発明において、いずれか１つ出力端における電圧を、高い精度で制御する高圧電源装置の実現を目的としている。
【００１１】
さらに、本出願に係る第３の発明の目的は、第１の発明において、出力電圧検出回路に必要な耐圧を低く抑えた高圧電源装置の実現を目的としている。
【００１２】
また、本出願に係る第４の発明の目的は、第１の発明によって、画像形成装置の転写逆バイアス出力を安定させることを目的としている。
【００１３】
また、本出願に係る第五の発明の目的は、第１の発明によって、画像形成装置の帯電バイアス出力を安定させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、変圧手段と、複数の整流素子によって構成される全波整流手段とを備え、前記全波整流手段は、平滑化を行わず交流電圧を出力する第１整流手段の出力に、複数の前記第１整流手段の出力を平滑化して直流電圧を出力する第２整流手段を接続するといった構成を特徴とする。
【００１５】
また、上記目的を達成するため、本出願に係る第２の発明は、第１の発明において電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の検出結果を基に前記変圧手段の入力電圧を制御する制御手段とを備え、前記電圧検出手段は、前記第２整流手段のいずれか１つの出力電圧を検出するといった構成を特徴とする。
【００１６】
また、上記目的を達成するため、本出願に係る第３の発明は、第１の発明において電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の検出結果を基に前記変圧手段の入力電圧を制御する制御手段とを備え、前記電圧検出手段は、前記第１整流手段の電圧を検出するといった構成を特徴とする。
【００１７】
また、上記目的を達成するため、本出願に係る第４の発明は、カラーの画像形成装置において、第１の発明乃至第３の発明のいずれか１項に記載の高圧電源装置を、各色用の転写逆バイアスとして用いたことを特徴とする。
【００１８】
また、上記目的を達成するため、本出願に係る第５の発明は、カラーの画像形成装置において、第１の発明乃至第３の発明のいずれか１項に記載の高圧電源装置を、各色用の帯電バイアスとして用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本出願に係る第１の発明によれば、従来の構成と比べて出力の安定化を図りつつ、高耐圧素子の増加を最小限に押えることができるので、装置の小型化と共に、コストダウンを図ることが出来る。
【００２０】
また、本出願に係る第２の発明によれば、第１の発明において、いずれか１つの出力端における電圧をより高い精度で制御することが出来る。
【００２１】
また、本出願に係る第３の発明によれば、第１の発明において、出力電圧検出手段の耐圧を低く抑えることが出来、コストダウンを図ることが出来る。
【００２２】
また、本出願に係る第４の発明によれば、第１の発明によって、画像形成装置の転写逆バイアス出力を安定化することが出来る。
【００２３】
また、本出願に係る第５の発明によれば、第１の発明によって、画像形成装置の帯電バイアス出力を安定化することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明の第１実施形態に係る高圧電源装置を示す構成図であり、本発明を帯電バイアスＨＶＰｒｉ３０に適用した例である。従来構成である図８または図１０と共通の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。従来構成である図１０との違いは、従来構成における全波整流回路２０６を第１整流回路２０７と第２整流回路２０８とに分け、各出力端２１１ａ〜２１１ｄそれぞれに独立して第２整流回路２０８ａ〜２０８ｄを設けたことであり、第２整流回路２０８ａ〜２０８ｄは、図１０の従来構成における第２整流回路２０８と、ホールド回路２１２ａ〜２１２ｄの効果を兼ね備える。ここで本構成では、第１整流回路２０７と第２整流回路２０８ａ〜２０８ｄそれぞれの組み合わせによって、定電圧回路たる全波整流回路を構成する。
【００２６】
以下、図２の波形を用いて図１の回路構成を説明する。図２の波形３１０〜３１２は、図１のノード４１０〜４１２の電圧波形を示すものである。第１整流回路２０７は、変圧器２０１の交流出力電圧３１０から、自身の尖頭電圧分だけ直流的にシフトした交流電圧３１１を出力する。また第２整流回路２０８ａ〜２０８ｄは、第１整流回路２０７の交流出力電圧３１１から、これを平滑化した直流電圧３１２を出力する。さらに、電圧検出回路２０９は、第２整流回路２０８ａの出力電圧を検出し、制御回路２１０は電圧検出回路２０９の検出結果をもとに電圧源２００の出力電圧を制御する。ここで、第２整流回路２０８ａ〜２０８ｄは、図１０の従来構成におけるホールド回路２１２ａ〜２１２ｄと同様の効果を持つ。これにより、例えば従来例と同様に出力端２１１ｄの負荷に流れる電流が急激に大きくなった場合、第１整流回路２０７の出力電圧は一時的に低下するものの、第２整流回路２０８ａ〜２０８ｄを構成するダイオード２０４ａ〜２０４ｄによって、他の出力端２１１ａ〜２１１ｃから電流が逆に流れ込んでしまうのを防止するとともに、コンデンサ２０５ａ〜２０５ｄによって出力電圧を安定化するといった効果を有する。
【００２７】
本実施形態によれば、負荷変動による出力電圧の相互干渉を抑えつつ、図１０の従来構成と比べ、ダイオードとコンデンサを１組減らす事が出来る。これら素子はサイズが大きくコスト高な高耐圧素子であり、装置の小型化および低コスト化を図ることが出来る。また、本実施例では、電圧検出回路２０９が接続される出力端２１２ａの出力電圧を、特に精度良く制御することが出来る。
【実施例２】
【００２８】
図３は、本発明に係る高圧電源装置の第２実施形態を示す構成図であり、本発明を転写逆バイアスＨＶＴｒｎ３３に適用した回路例である。従来構成である図８または図１０、実施例１である図１と共通の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。実施例１である図１との違いは、出力電圧の極性が逆であることと、４倍整流回路によって構成されていること、また各出力端には極性の違う転写バイアスＨＶＴｒ３２ａ〜３２ｄが接続され、正負両バイアスを出力可能な構成になっている事である。４倍整流回路によって構成する場合、変圧器２０１側に配置される３組のダイオード２３０〜２３２およびコンデンサ２４０〜２４２を、第１整流回路２２０とみなし、最も出力端２２２ａ〜２２２ｄ側に配置されるダイオード２３３ａ〜２３３ｄおよびコンデンサ２４３ａ〜２４３ｄを、第２整流回路２２１ａ〜２２１ｄとみなす。第１整流回路２２０に、複数の第２整流回路２２１ａ〜２２１ｄを接続することで、第２整流回路２２１ａ〜２２１ｄは、図１０の従来構成における第２整流回路２０８とホールド回路２１２ａ〜２１２ｄの効果を兼ね備えることは、実施例１と同様である。
【００２９】
また、転写逆バイアスＨＶＴｒｎ３３の各出力端２２２ａ〜２２２ｄには、極性の違う転写バイアスＨＶＴｒ３２ａ〜３２ｄが、ブリーダー抵抗２５１ａ〜２５１ｄ、２５２ａ〜２５２ｄと共に接続されることで、出力端２５０ａ〜２５０ｄは正負両バイアスを出力可能に構成されている。
【００３０】
以下、図４の波形を用いて図３の回路構成を説明する。図４の波形３２０、３２２〜３２４は、図３のノード４２０、４２２〜４２４の電圧波形を示すものである。第１整流回路２２０は、変圧器２０１の交流出力電圧３１０から、実施例１と逆極性で、自身の尖頭電圧の３倍分だけ直流的にシフトした交流電圧３２３を出力する。その他、第２整流回路２２１ａ〜２２１ｄの動作や効果等は、極性が逆になっていることを除き、実施例１と同様である。
【００３１】
本実施形態によれば、極性が逆の４倍整流回路によって構成される高圧電源装置においても、実施例１と同様、負荷変動による出力電圧の相互干渉を抑えつつ、従来と比べ装置の小型化および低コスト化を図ることが出来る。
【実施例３】
【００３２】
図５は、本発明に係る高圧電源装置の第３実施形態を示す構成図であり、実施例２と同様に本発明を転写逆バイアスＨＶＴｒｎ３３に適用した回路例である。また、電圧波形は、図４に示す実施例２の波形と同様である。実施例２である図３と共通の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。実施例２である図３との違いは、電圧検出回路２０９が、第２整流回路２２１ａの出力端４２４ではなく、第１整流回路２２０中のノード４２２の電圧を検出するよう構成したことである。本構成によれば、ノード４２２には４倍整流回路の出力端であるノード４２４の半分の電圧を持つ直流電圧が掛かっているので、電圧検出手段２０９の検出結果を２倍に換算して、制御手段２１０を通じて電圧源２００の出力電圧を制御する。
【００３３】
本実施形態によれば、第１整流手段から出力電圧の検出を行うので、出力端から出力電圧の検出を行う構成と比べ、電圧検出回路２０９に必要な耐圧を低く抑えることが出来、低コスト化を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る高圧電源装置の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】図１に示す高圧電源装置の動作電圧波形を示す図である。
【図３】本発明に係る高圧電源装置の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図４】図３に示す高圧電源装置の動作電圧波形を示す図である。
【図５】本発明に係る高圧電源装置の第３の実施の形態を示す構成図である。
【図６】従来例を示す画像形成装置の構成図である。
【図７】図６の画像形成装置における高圧電源装置の構成図である。
【図８】図７の高圧電源装置における帯電バイアスの回路構成図である。
【図９】図８の高圧電源装置における電圧波形である。
【図１０】従来例を示す帯電バイアスの回路構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
３０  帯電バイアス
３３  転写逆バイアス
３２ａ〜ｄ  転写バイアス
２００  電圧源
２０１  変圧器
２０９  電圧検出手段
２１０  制御手段
２０７  第１整流手段
２０８ａ〜ｄ  第２整流手段
２２０  第１整流手段
２２１ａ〜ｄ  第２整流手段
【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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