(57)【要約】【課題】  正電圧と負電圧とを出力可能な両極性の高圧電源装置の高効率化、小型化、省電力化を可能とする。【解決手段】  正電圧用圧電トランス３０２と、前記正電圧用圧電トランスの出力端に発生する交流電圧を正電圧に整流する正電圧用ダイオード３０３と、前記正電圧用圧電トランスとは別に設けられた負電圧用圧電トランス３１７と、前記負電圧用圧電トランスの出力端に発生する交流電圧を負電圧に整流する負電圧用ダイオード３１８と、前記正電圧用ダイオードの出力端と前記負電圧用ダイオードの出力端とに共通の出力端に接続したコンデンサ３０４と、を備えた高圧電源装置。【選択図】        図１
2006204016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正電圧用圧電トランスと、前記正電圧用圧電トランスの出力端に発生する交流電圧を正電圧に整流する正電圧用整流手段と、前記正電圧用圧電トランスとは別に設けられた負電圧用圧電トランスと、前記負電圧用圧電トランスの出力端に発生する交流電圧を負電圧に整流する負電圧用整流手段と、前記正電圧用整流手段の出力端と前記負電圧用整流手段の出力端とを接続した共通の出力端に接続したコンデンサと、を備えたことを特徴とする高圧電源装置。
【請求項２】
複数の正電圧用圧電トランスと、前記複数の正電圧用圧電トランスの出力端に発生するそれぞれの交流電圧を正電圧に整流する複数の正電圧用整流手段と、前記複数の正電圧用圧電トランスとは別に設けられた１個の負電圧用圧電トランスと、前記負電圧用圧電トランスの出力端に発生する交流電圧を負電圧に整流する、各出力端が前記複数の正電圧用整流手段の出力端にそれぞれ接続された複数の負電圧用整流手段と、を備えたことを特徴とする高圧電源装置。
【請求項３】
請求項１に記載の高電圧電源装置において、
前記正電圧用整流手段の出力を検出するための正電圧用抵抗分圧器と、前記負電圧用整流手段の出力を検出するための負電圧用抵抗分圧器と、前記正電圧用整流手段の出力端と前記正電圧用抵抗分圧器の入力端との間に接続され前記負電圧用整流手段の出力を阻止する負電圧阻止用ダイオードと、前記負電圧用整流手段の出力端と前記負電圧用抵抗分圧器の入力端との間に接続され前記正電圧用整流手段の出力を阻止する正電圧阻止用ダイオードと、を備えたことを特徴とする高圧電源装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の高圧電源装置と、転写手段とを備え、前記高圧電源装置により前記転写手段に高電圧を印加す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、電子写真プロセスを用いた画像形成装置に好適な高圧電源装置に関し、特に正電圧と負電圧を出力する両極性の高圧電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、感光体上に形成されたトナー像を被転写部材（中間転写体、記録媒体）に転写する転写プロセスでは、転写ローラ等の転写部材にトナーと逆極性の高電圧を印加する。一方転写部材は複数回の転写プロセスを繰り返すことによりトナーによる汚れが発生するため、転写部材上のトナーを感光体に戻し、転写部材のトナー汚れを軽減するクリーニングプロセスでは転写部材にトナーと同極性の高電圧を印加する。このため、転写部材への給電を行う高圧電源は正電圧と負電圧とが出力可能な両極性高圧電源が必要とされる。
【０００３】
従来、この両極性高圧電源として電磁トランスによる正電圧高圧電源と負電圧高圧電源を直列に接続したものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
図６を用いて両極性高圧電源の従来例を説明する。
図中７１３は負電圧高圧電源であり、電磁トランス７０１を具備している。電磁トランス７０１はスイッチング素子を有する一次駆動回路７０５により一次巻線に交流電力を供給されることによって二次巻線に交流高圧を発生させる。そして、二次巻線に発生した交流高圧は整流素子であるダイオード７０２と高圧コンデンサ７０３によって負の直流高圧として整流される。７０４は負電圧高圧電源のブリーダ抵抗である。
【０００５】
一方、図中７１２は正電圧高圧電源であり、負電圧高圧電源７１３と同様に、電磁トランス７０６を具備しており、一次駆動回路７１０により一次巻線に交流電力を供給されることによって二次巻線に交流高圧を発生させる。そして、発生した交流高圧はダイオード７０７と高圧コンデンサ７０８によって正の直流高圧として整流される。７０９は正電圧高圧電源のブリーダ抵抗である。
【０００６】
負電圧高圧電源７１３と正電圧高圧電源７１２は互いに直列に接続されており、各高圧電源で発生した直流高圧は、お互いのブリーダ抵抗７０４、７０９を介して、転写部材等の負荷７１１（図中は直流抵抗として記載）に給電される。
【特許文献１】特開平６−３０９０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら前述の従来例では、各高圧電源で発生した直流高圧は、お互いのブリーダ抵抗７０４、７０９を介して負荷７１１に給電されるため、負荷７１１へ給電される電圧は、負荷７１１とブリーダ抵抗７０４、７０９で分圧されてしまい、負荷７１１に所定の電圧を印加するには不要に高い電圧を各高圧電源で発生する必要があった。
【０００８】
また、巻線式の電磁トランスは高電圧による絶縁破壊を防ぐために低圧部と高圧部の間隔を離さなければならず、その結果として、一次側と二次側の結合を向上させることが困難となり、効率が悪化する要因となっていた。
【０００９】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、正電圧と負電圧とを出力可能な両極性の高圧電源装置の高効率化、小型化、省電力化を可能とすることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明では、高圧電源装置を次の（１）のとおりに構成する。
【００１１】
（１）正電圧用圧電トランスと、前記正電圧用圧電トランスの出力端に発生する交流電圧を正電圧に整流する正電圧用整流手段と、前記正電圧用圧電トランスとは別に設けられた負電圧用圧電トランスと、前記負電圧用圧電トランスの出力端に発生する交流電圧を負電圧に整流する負電圧用整流手段と、前記正電圧用整流手段の出力端と前記負電圧用整流手段の出力端とを接続した共通の出力端に接続したコンデンサと、を備えた高圧電源装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、正電圧と負電圧とを出力可能な両極性の高圧電源装置の高効率化、小型化、省電力化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明を実施するための最良の形態を、カラーレーザプリンタの実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００１４】
図２は実施例１である“カラーレーザプリンタ”の構成を示す図である。
レーザプリンタ４０１は記録紙３２を収納するデッキ４０２を有し、デッキ４０２内の記録紙３２の有無を検知するデッキ紙有無センサ４０３、デッキ４０２から記録紙３２を繰り出すピックアップローラ４０４、前記ピックアップローラ４０４によって繰り出された記録紙３２を搬送するデッキ給紙ローラ４０５、前記デッキ給紙ローラ４０５と対をなし、記録紙３２の重送を防止するためのリタードローラ４０６が設けられている。
【００１５】
そして、デッキ給紙ローラ４０５の下流には記録紙３２を同期搬送するレジストローラ対４０７、前記レジストローラ対４０７への記録紙Ｐの搬送状態を検知するレジ前センサ４０８が配設されている。またレジストローラ対４０７の下流には静電吸着搬送転写ベルト（以下ＥＴＢという）４０９が配設されており、前記ＥＴＢ上には、後述する４色（イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢ）分のプロセスカートリッジ４１０Ｙ、４１０Ｍ、４１０Ｃ、４１０Ｂとスキャナーユニット４２０Ｙ、４２０Ｍ、４２０Ｃ、４２０Ｂからなる画像形成部によって形成された画像が転写ローラ（請求項の転写手段に相当）４３０Ｙ、４３０Ｍ、４３０Ｃ、４３０Ｂによって順次重ね合わされてゆくことによりカラー画像が形成され記録紙３２上に転写搬送される。
【００１６】
さらに下流には記録紙３２上に転写されたトナー像を熱定着するために内部に加熱用のヒータ４３２を備えた定着ローラ４３３と加圧ローラ４３４対、定着ローラからの記録紙３２を搬送するための、定着排紙ローラ対４３５、定着部からの搬送状態を検知する定着排紙センサ４３６が配設されている。
【００１７】
また、前記各スキャナ部４２０には、ビデオコントローラ４４０から送出される各画像信号に基づいて変調されたレーザ光を発光するレーザユニット４２１、各レーザユニット４２１からのレーザ光を各感光ドラム１０５上に走査するためのポリゴンミラー４２２とスキャナモータ４２３、結像レンズ群４２４より構成されている。
【００１８】
そして、前記各プロセスカートリッジ４１０には公知の電子写真プロセスに必要な感光ドラム１０５、帯電ローラ１０３と現像ローラ１０２、トナー格納容器４１１を具備しており、レーザプリンタ４０１に対して着脱可能に構成されている。
【００１９】
さらに、前記ビデオコントローラ４４０はパーソナルコンピュータ等の外部装置４４１から送出される画像データを受け取ると前記画像データをビットマップデータに展開し、画像形成用の画像信号を生成する。
【００２０】
また、１１０はレーザプリンタ４０１の制御部であるＤＣコントローラであり、ＲＡＭ２０７ａ、ＲＯＭ２０７ｂ、タイマ２０７ｃ、デジタル入出力ポート２０７ｄ、Ｄ／Ａポート２０７ｅを具備したＭＰＵ（マイクロコンピュータ）２０７、及び各種入出力制御回路（不図示）等で構成されている。
【００２１】
さらに、１０６は高圧電源部であり、各プロセスカートリッジに対応した帯電高圧電源（不図示）、現像高圧電源（不図示）と、各転写ローラ４３０に対応した後述する正電圧と負電圧の両極性出力が可能な圧電トランスを使用した転写高圧電源とで構成されている。
【００２２】
次に本実施例で用いる両極性高圧電源である転写高圧電源を図１に基づいて説明する。なお、この転写高圧電源は各転写ローラ４３０Ｙ、４３０Ｍ、４３０Ｃ、４３０Ｂに対応し、４回路設けられているが、回路構成は各回路とも同じであるため、図１では１回路のみの説明を行う。
【００２３】
図中３０１は正電圧高圧電源であり、３０２は正電圧高圧電源の圧電トランス（圧電セラミックトランス）である。圧電トランス３０２の出力はダイオード３０３（請求項の整流手段に対応、複数のダイオードの直列接続，ブリッジ接続などであってもよい）と、後述する負電圧高圧電源３１６と共通の高圧コンデンサ３０４によって正電圧に整流平滑され、負荷である転写ローラ（不図示）に供給される。出力電圧は抵抗３０５、３０６、３０７によって分圧され、保護用抵抗３０８を介してオペアンプ３０９の反転入力端子（−端子）に入力される。他方オペアンプの非反転入力端子（＋端子）には抵抗３１３を介してＤＣコントローラ１１０からアナログ信号である正電圧高圧電源の制御信号（Ｖ＋ｃｏｎｔ）が入力される。
【００２４】
オペアンプ３０９の出力端は電圧制御発振器（ＶＣＯ）３１０に接続され、この電圧制御発振器３１０の出力端はトランジスタ３１１のベースに接続される。トランジスタ３１１のコレクタはインダクタ３１２を介して電源（＋２４Ｖ）に接続されていると同時に圧電トランス３０２の一次側の電極の一方に接続される。この一次側の電極の他方は接地される。また、トランジスタ３１１のエミッタも接地される。
【００２５】
図３は圧電トランス３０２の駆動周波数に対する出力電圧の特性を表した図である。同図に示すように、共振周波数ｆ０において出力電圧が最大になるため、周波数による出力電圧の制御が可能であることが判る。この特性を有した圧電トランス３０２の出力電圧が、たとえば上がり整流後の出力電圧が上がると、抵抗３０５を介してオペアンプ３０９の反転入力端子（−端子）の入力電圧も上がり、オペアンプ３０９の出力端子の電圧は下がる。この時、電圧制御発振器３１０は入力電圧が下がると出力周波数が上がり、入力電圧が上がると出力周波数が下がるような動作を行うものとすると、圧電トランス３０２の駆動周波数が上がる。従って、共振周波数ｆ０より、少し高い周波数で駆動し、駆動周波数が上がると出力電圧は下がるため、出力電圧を下げる方向に制御を行う。すなわち、負帰還制御回路を構成している。
【００２６】
よって、オペアンプ３０９の非反転入力端子（＋端子）に入力されるＤＣコントローラ１１０からの制御信号（Ｖ＋ｃｏｎｔ）の電圧で決定される電圧に等しくなるよう、出力電圧が定電圧制御される。
【００２７】
なお、圧電トランス３０２の出力端子と接地間に設けられた抵抗３１４は、ダイオード３０３の非導通時に圧電トランス３０２の出力端子に電荷を供給するためのものである。
【００２８】
次に図１の負電圧高圧電源３１６について説明する。
前述した正電圧高圧電源３０１と異なるのは、圧電トランス３１７の出力がダイオード３１８ダイオード（請求項の整流手段に対応、複数のダイオードの直列接続，ブリッジ接続などであってもよい）と、高圧コンデンサ３０４によって負電圧に整流平滑されている点と、出力電圧が負電圧でるために、抵抗３２６、３２７、３２８によって分圧された出力電圧は、保護用抵抗３２５を介してオペアンプ３３０の非反転入力端子（＋端子）に入力され、オペアンプの反転入力端子（−端子）に抵抗３２４を介してＤＣコントローラ１１０からアナログ信号である負電圧高圧電源の制御信号（Ｖ−ｃｏｎｔ）が入力されている点である。
【００２９】
この構成により、前述した正電圧高圧電源３０１と同様にオペアンプ３３０の反転入力端子（−端子）に入力されるＤＣコントローラからの制御信号（Ｖ−ｃｏｎｔ）の電圧で決定される電圧に等しくなるよう、出力電圧が定電圧制御される。
【００３０】
ここで、正電圧高圧電源３０１にて正電圧高圧出力時には負電圧高圧電源３１６のダイオード３１８を介して圧電トランス３１７の出力端子は約出力電圧と同じ正電圧が印加され、同様に負電圧高圧電源３１６にて負電圧高圧出力時には正電圧高圧電源３０１のダイオード３０３を介して圧電トランス３０２の出力端子は約出力電圧と同じ負電圧が印加される。しかし、圧電トランス３０２，３１７の出力端子と圧電トランスの各一次側入力端子は構造的に絶縁されているため、一次側入力端子は巻線トランスのように二次側によって接地される惧れは無い。
【００３１】
以上説明したように、本実施例によれば、正電圧と負電圧とを出力可能な両極性高圧電源装置の高効率化、小型化、省電力化が可能となる。
【実施例２】
【００３２】
実施例１では両極性高圧電源を４回路有し、各転写ローラへ各々独立に正電圧や負電圧を印加可能な転写高圧電源の実施例を説明した。
【００３３】
しかし、転写ローラへ正電圧を印加する転写プロセスと、負電圧を印加するクリーニングプロセスを各転写ローラ毎に別々に行うことはなく、さらにプロセス条件によってはクリーニング時の負電圧は、所定電圧以下（絶対値では所定電圧以上）であれば各転写ローラとも同じ電圧でもよい。
【００３４】
以上のことを鑑みて、実施例２では、実施例１の小型、低コスト化回路を説明する。
【００３５】
図４は実施例２である“カラーレーザプリンタ”で用いる転写高圧電源の構成を示す図である。
【００３６】
なお、実施例１と同様の構成に関しては実施例１の説明を援用し、ここでの説明を省略する。
【００３７】
実施例１との主たる相違点は、各転写ローラに対応する４回路の正電圧高圧電源５０１〜５０４と平滑用コンデンサ５１０〜５１３に対し、負電圧高圧電源は圧電トランス３１７を有する負電圧高圧電源５０５の１回路で共通化している点である。
【００３８】
この際、各転写ローラへの負電圧の給電はダイオード５０６〜５０９によって分離することにより、各電源回路が正電圧を出力している時に共通化された負電圧高圧電源を介して干渉するのを防止している。
【００３９】
以上説明したように、本実施例によれば、正電圧と負電圧とを出力可能な複数の両極性高圧電源装置の高効率化、小型化、省電力化が可能となる。
【実施例３】
【００４０】
実施例３である“カラーレーザプリンタ”について説明する。
図５は本実施例で用いる転写高圧電源の構成を示す図である。なお、実施例１と同様の構成に関しては実施例１の説明を援用しここでの説明を省略する。
【００４１】
実施例１との主たる相違点は、各高圧電源の出力電圧検知部に逆電圧阻止用のダイオード６０１、６０２を設けた点である。
【００４２】
前記ダイオード６０１、６０２を設けることにより、正電圧高圧電源３０１が正電圧出力時には負電圧高圧電源３１６の抵抗３２７が出力電圧に対して負荷になるのを防止し、同様に負電圧高圧電源３１６が負電圧出力時には正電圧高圧電源３０１の抵抗３０５が出力電圧に対して負荷になるのを防止する。このことにより、各高圧電源の負荷を軽減でき、圧電トランス３０２、３１７や圧電トランスの一次側駆動素子の電力損失を軽減可能となる。
【００４３】
以上説明したように、本実施例によれば、正電圧と負電圧とを出力可能な両極性高圧電源装置の高効率化、小型化、省電力化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施例１で用いる転写高圧電源の回路図
【図２】実施例１であるカラーレーザプリンタの構成を示す図
【図３】圧電トランスの駆動周波数に対する出力電圧の特性を表した図
【図４】実施例２で用いる転写高圧電源の回路図
【図５】実施例３で用いる転写高圧電源の回路図
【図６】従来の電磁トランスを使用した両極性高圧電源の回路図
【符号の説明】
【００４５】
３０２、３１７    圧電トランス
３０１      正電圧高圧電源
３１６      負電圧高圧電源
４３０      転写ローラ
【図１】
2006204016.tif 000003
【図２】
2006204016.tif 000004
【図３】
2006204016.tif 000005
【図４】
2006204016.tif 000006
【図５】
2006204016.tif 000007
【図６】
2006204016.tif 000008