(57)【要約】【課題】ＤＣ電圧とＡＣ電圧との重畳開始時における火花放電の発生を防止して、機械の誤動作や感光体ドラムの破損の要因を除去する。【解決手段】交流電圧を発生させるＡＣバイアス発生回路１１０と、このＡＣバイアス発生回路１１０から発生された交流電圧に重畳させる直流電圧を発生させるＤＣバイアス発生回路１２０とを備え、直流電圧と交流電圧を重畳した電圧を発生させる高圧電源装置１００において、ＡＣバイアス発生回路１１０は、発生させる交流電圧の振幅を制御するコントロール電圧出力部１１１１を有し、コントロール電圧出力部１１１１は、ＡＣバイアス発生回路１１０から交流電圧を発生させて、ＤＣバイアス発生回路１２０から発生する直流電圧との重畳を開始する時、当該発生させる交流電圧の振幅を、画像形成時に用いる振幅よりも小さくして、上記直流電圧が重畳された電圧のピーク値を、予め定められたリーク電圧値までに抑える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧を発生させる交流電圧発生手段と、この交流電圧発生手段から発生された交流電圧に重畳させる直流電圧を発生させる直流電圧発生手段とを備え、直流電圧と交流電圧を重畳した電圧を発生させる高圧電源装置であって、
前記交流電圧発生手段は、発生させる交流電圧の振幅を制御する振幅制御部を有し、
前記振幅制御部は、前記交流電圧発生手段から交流電圧を発生させて、前記直流電圧発生手段から発生する直流電圧との重畳を開始する時、当該発生させる交流電圧の振幅を、画像形成時に用いる振幅よりも小さい振幅であって、前記直流電圧が重畳された電圧のピーク値が、予め定められたリーク電圧値までに収まる振幅とする高圧電源装置。
【請求項２】
前記振幅制御部は、前記重畳の開始時には、前記交流電圧発生手段から発生させる交流電圧の振幅を、画像形成時に用いる振幅よりも小さくし、前記直流電圧の重畳された電圧が収束した時点で、前記直流電圧の重畳された電圧が、画像形成時に用いる理想の電圧値に近付く振幅まで、前記発生させる交流電圧の振幅を大きくする請求項１に記載の高圧電源装置。
【請求項３】
前記振幅制御部は、前記直流電圧の重畳された電圧が収束した時点で、発生させる交流電圧の振幅を、前記直流電圧が重畳された電圧の最大値及び最小値の各前記リーク電圧値との差のうち、小さい方の値に合わせて大きくする請求項２に記載の高圧電源装置。
【請求項４】
前記振幅制御部は、前記交流電圧発生手段による交流電圧の発生を終了させる直前に、当該交流電圧の振幅を、画像形成時に用いる振幅よりも小さい振幅であって、前記直流電圧が重畳された電圧のピーク値が予め定められたリーク電圧値までに収まる振幅とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の高圧電源装置。
【請求項５】
交流電圧を発生させる交流電圧発生手段と、この交流電圧発生手段から発生された交流電圧に重畳させる直流電圧を発生させる直流電圧発生手段とを備え、直流電圧と交流電圧を重畳した電圧を発生させる高圧電源装置であって、
前記交流電圧発生手段は、発生させる交流電圧のデューティ比を可変させるデューティ比制御部と、当該発生させる交流電圧を、前記直流電圧の重畳された電圧が予め定められたリーク電圧値までに収まる値に抑制するツェナー電圧からなるツェナーダイオードを有し、
前記デューティ比制御部は、前記交流電圧と直流電圧との重畳開始時における当該交流電圧のデューティ比を、画像形成時に用いるデューティ比よりも小さい値であって、前記重畳された電圧が、予め設定されたリーク電圧までに収まるデューティ比とする高圧電源装置。
【請求項６】
前記デューティ比制御部は、前記交流電圧と直流電圧との重畳開始時から予め定められた期間内に、当該交流電圧のデューティ比を、当該重畳後の電圧が前記予め設定されたリーク電圧までに収まるデューティ比から、前記画像形成時に用いるデューティ比に増幅させる請求項５に記載の高圧電源装置。
【請求項７】
前記ツェナーダイオードには、ダイオードが直列接続されている請求項５又は請求項６に記載の高圧電源装置。
【請求項８】
現像バイアス高圧の出力用に、前記請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の高圧電源装置が備えられている画像形成装置。
【請求項９】
帯電高圧の出力用に、前記請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の高圧電源装置が備えられている画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電圧に直流電圧を重畳した電圧を発生させる高圧電源装置、及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式が採用される画像形成装置では、像担持体の帯電用、或いは現像バイアス用等に高圧電源装置が設けられている。この高圧電源装置としては、ＡＣ（交流）電圧にＤＣ（直流）電圧を重畳した高圧を出力するものが用いられており、例えば、ＡＣ電圧を発生させるＡＣトランスの二次側巻線の低圧側とグランド間に、ＤＣ高圧を発生させるＤＣ電源を接続することで、ＡＣトランスの二次側巻線の高圧出力側に、ＡＣ電圧とＤＣ電圧が重畳された高圧を発生させるようになっている。この高圧電源装置は、ＡＣトランスの一次側はパワーオペアンプで駆動しており、パワーオペアンプに入力するパルス信号の周波数やデューティ比を調整することでＡＣトランスの二次側の周波数やデューティ比が調整される。下記特許文献１には、このような高圧電源装置が示されている。
【特許文献１】特開平６−２０２４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のようにＤＣ電圧とＡＣ電圧とを重畳すると、その出力電圧は、ＤＣ電源で発生した電圧を挟んでＡＣトランスの出力分だけ振幅を持つ。このとき、ＤＣ電圧とＡＣ電圧との重畳開始時には、電圧が不安定になって、重畳された出力電圧の最大値（又は最小値）がリーク電圧値を上回り（下回り）、火花放電が発生することがある。この放電が発生すると、機械の誤動作や感光体ドラムの破損（ピンホール）の要因となる。
【０００４】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、ＤＣ電圧とＡＣ電圧との重畳開始時における火花放電の発生を防止して、機械の誤動作や感光体ドラムの破損の要因を除去できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に記載の発明は、交流電圧を発生させる交流電圧発生手段と、この交流電圧発生手段から発生された交流電圧に重畳させる直流電圧を発生させる直流電圧発生手段とを備え、直流電圧と交流電圧を重畳した電圧を発生させる高圧電源装置であって、
前記交流電圧発生手段は、発生させる交流電圧の振幅を制御する振幅制御部を有し、
前記振幅制御部は、前記交流電圧発生手段から交流電圧を発生させて、前記直流電圧発生手段から発生する直流電圧との重畳を開始する時、当該発生させる交流電圧の振幅を、画像形成時に用いる振幅よりも小さい振幅であって、前記直流電圧が重畳された電圧のピーク値が、予め定められたリーク電圧値までに収まる振幅とするものである。
【０００６】
この構成では、振幅制御部が、交流電圧と直流電圧の重畳開始時には、交流電圧の振幅を、画像形成時の振幅よりも小さく、直流電圧が重畳された電圧のピーク値がリーク電圧値までに収まる振幅とすることで、重畳開始時における火花放電の発生を防止する。なお、本件出願に係る発明における交流電圧は、交流電圧又は交流成分のいずれも含み、直流電圧は、直流電圧又は直流成分のいずれも含む。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の高圧電源装置であって、前記振幅制御部は、前記重畳の開始時には、前記交流電圧発生手段から発生させる交流電圧の振幅を、画像形成時に用いる振幅よりも小さくし、前記直流電圧の重畳された電圧が収束した時点で、前記直流電圧の重畳された電圧が、画像形成時に用いる理想の電圧値に近付く振幅まで、前記発生させる交流電圧の振幅を大きくするものである。
【０００８】
この構成では、振幅制御部が、交流電圧と直流電圧の重畳開始時には、交流電圧の振幅を画像形成時の振幅よりも小さくしつつ、当該振幅の交流電圧に直流電圧を重畳した電圧が収束すれば、出力する交流電圧の振幅を大きくして、前記直流電圧が重畳された電圧を、画像形成時に用いる理想の電圧値に近付け、画像形成時に必要な電圧を確保する。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の高圧電源装置であって、前記振幅制御部は、前記直流電圧の重畳された電圧が収束した時点で、発生させる交流電圧の振幅を、前記直流電圧が重畳された電圧の最大値及び最小値の各前記リーク電圧値との差のうち、小さい方の値に合わせて大きくするものである。
【００１０】
この構成によれば、振幅制御部が、前記重畳された電圧の収束後において出力する交流電圧の振幅を、前記重畳された電圧の最大値及び最小値の各リーク電圧値との差のうち、小さい方の値に合わせて大きくするので、振幅制御部が交流電圧の振幅の幅を大きくしても、電圧値がリーク電圧値を超えることがない。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の高圧電源装置であって、前記振幅制御部は、前記交流電圧発生手段による交流電圧の発生を終了させる直前に、当該交流電圧の振幅を、画像形成時に用いる振幅よりも小さい振幅であって、前記直流電圧が重畳された電圧のピーク値が予め定められたリーク電圧値までに収まる振幅とするものである。
【００１２】
この構成によれば、振幅制御部が、交流電圧出力の終了直前に、交流電圧の振幅を、画像形成時に用いる振幅よりも小さい振幅であって、前記直流電圧が重畳された電圧のピーク値が予め定められたリーク電圧値までに収まる振幅とすることで、交流電圧終了時における火花放電の発生を防止する。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、交流電圧を発生させる交流電圧発生手段と、この交流電圧発生手段から発生された交流電圧に重畳させる直流電圧を発生させる直流電圧発生手段とを備え、直流電圧と交流電圧を重畳した電圧を発生させる高圧電源装置であって、
前記交流電圧発生手段は、発生させる交流電圧のデューティ比を可変させるデューティ比制御部と、当該発生させる交流電圧を、前記直流電圧の重畳された電圧が予め定められたリーク電圧値までに収まる値に抑制するツェナー電圧からなるツェナーダイオードを有し、
前記デューティ比制御部は、前記交流電圧と直流電圧との重畳開始時における当該交流電圧のデューティ比を、画像形成時に用いるデューティ比よりも小さい値であって、前記重畳された電圧が、予め設定されたリーク電圧までに収まるデューティ比とするものである。
【００１４】
この構成では、振幅制御部が、交流電圧と直流電圧との重畳開始時における当該交流電圧のデューティ比を、画像形成時に用いるデューティ比よりも小さい値であって、前記直流電圧の重畳された電圧がリーク電圧までに収まるデューティ比とすることで、マイナス側の電圧が当該リーク電圧までに至らないようにし、さらに、交流電圧発生手段の備えるツェナーダイオードが、交流電圧を、上記重畳後の電圧がリーク電圧までに収まる値に抑制することで、プラス側の電圧がリーク電圧までに至らないようにして、重畳開始時における火花放電の発生を防止する。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の高圧電源装置であって、前記デューティ比制御部は、前記交流電圧と直流電圧との重畳開始時から予め定められた期間内に、当該交流電圧のデューティ比を、当該重畳後の電圧が前記予め設定されたリーク電圧までに収まるデューティ比から、前記画像形成時に用いるデューティ比に増幅させるものである。
【００１６】
この構成では、振幅制御部が、交流電圧と直流電圧の重畳開始時から予め定められた期間内に、当該交流電圧のデューティ比を、前記重畳後の電圧が予め定められたリーク電圧までに収まるデューティ比から、前記画像形成時に用いるデューティ比に増幅させ、前記直流電圧が重畳された電圧を、画像形成時に用いる電圧値に近付け、画像形成時に必要な電圧を確保する。
【００１７】
また、請求項７に記載の発明は、請求項５又は請求項６に記載の高圧電源装置であって、前記ツェナーダイオードには、ダイオードが直列接続されている。
【００１８】
この構成では、上記ダイオードにより、ツェナーダイオードが接続されている回路部分に、逆向きの電圧が流れることを防止している。
【００１９】
また、請求項８に記載の発明は、現像バイアス高圧の出力用に、前記請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の高圧電源装置が備えられている画像形成装置である。
【００２０】
また、請求項９に記載の発明は、帯電高圧の出力用に、前記請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の高圧電源装置が備えられている画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載の発明によれば、火花放電の発生を防止でき、機械の誤動作や感光体ドラムの破損の要因を除去することができ、しかも、画像形成時に必要な電圧も確保することができる。また、リーク防止の高圧定電圧素子を入れることなく、重畳される電圧のピーク値をリーク電圧値までに抑えるので、消費電力を無駄に消費することもない。
【００２２】
請求項２に記載の発明によれば、交流電圧出力開始時における火花放電の発生を防止しつつ、画像形成時に必要な電圧を確保することができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明によれば、交流電圧の振幅を大きくした場合であっても、重畳された電圧がリーク電圧値を超えることを確実に防止することができる。
【００２４】
請求項４に記載の発明によれば、交流電圧の出力終了時におけるリークを防止して、火花放電の発生を防止できる。そのため、交流電圧の出力終了時における機械の誤動作や感光体ドラムの破損の要因を除去することができる。また、リーク防止の高圧定電圧素子を入れることなく、重畳される電圧のピーク値をリーク電圧値までに抑えるので、消費電力を無駄に消費することもない。
【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、火花放電の発生を防止でき、機械の誤動作や感光体ドラムの破損の要因を除去することができ、しかも、画像形成時に必要な電圧も確保することができる。また、請求項５に記載の発明は、交流電圧発生手段が発生させる交流電圧の振幅を可変させる場合よりも簡易な構成で安価に、これらの効果を得ることができる。
【００２６】
請求項６に記載の発明によれば、上記予め定められた期間を費やして、交流電圧のデューティ比を、前記重畳後の電圧が予め定められたリーク電圧までに収まるデューティ比から、前記画像形成時に用いるデューティ比に増幅させるので、重畳開始時から一定期間に亘って発生することが多いリーク電圧の発生を確実に防止することができる。
【００２７】
請求項７に記載の発明によれば、ツェナーダイオードが接続されている回路部分に、逆向きに電流が流れることが防止されるため、より確実に、火花放電の発生を防止でき、機械の誤動作や感光体ドラムの破損の要因を除去することができる。
【００２８】
請求項８及び請求項９に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載
の発明と同様の効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の一実施形態に係る高圧電源装置及び画像形成装置について図面を参照して説明する。図１は本発明に係る高圧電源装置が適用されたプリンタの一実施形態を示す正面断面視の説明図である。図１に示すように、プリンタ（本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例）１０は、印刷処理に供する用紙Ｐを貯留する用紙貯留部１２と、この用紙貯留部１２に貯留された用紙束Ｐ１から繰り出された１枚ずつの用紙Ｐに対して画像の転写処理を施す画像形成部１３と、この画像形成部１３で転写処理の施された用紙Ｐに対して定着処理を施す定着部１４とが装置本体１１に内装されると共に、定着部１４で定着処理の施された用紙Ｐが排紙される排紙部１５が装置本体１１の頂部に設けられることによって構成されている。
【００３０】
前記用紙貯留部１２には、所定数（本実施形態では１つ）の用紙カセット１２１が装置本体１１に対して挿脱自在に設けられている。用紙カセット１２１の上流端（図１の右方）には、用紙束Ｐ１から１枚ずつの用紙Ｐを繰り出させるピックアップローラ１２２が設けられている。このピックアップローラ１２２の駆動によって用紙カセット１２１から繰り出された用紙Ｐは、給紙搬送路１２３およびこの給紙搬送路１２３の下流端に設けられたレジストローラ対１２４を介して画像形成部１３に給紙されるようになっている。
【００３１】
前記画像形成部１３は、コンピュータ等から電送された画像情報に基づき用紙Ｐに転写処理を施すものであり、前後方向（図１の紙面と直交する方向）に延びるドラム軸回りに回転可能に設けられた感光体ドラム２０の周面に沿うように、当該感光体ドラム２０の直上位置から時計方向に向けて帯電装置３０、露光装置４０、現像装置５０、転写ローラ６０およびクリーニング装置７０が配設されることによって形成されている。
【００３２】
前記感光体ドラム２０は、周面に静電潜像を形成させた後にこの静電潜像に沿ったトナー像を形成させるためのものであり、周面にアモルファスシリコン層が積層され、これによってこれらの像を形成させるのに適したものになっている。かかる感光体ドラム２０は、装置本体１１の略中央部で前後方向（図１の紙面に直交する方向）に延びるドラム軸に同心で一体的に軸支され、図略の駆動手段の駆動によるドラム軸の時計方向に向かう駆動回転によって当該ドラム軸と一体回転し得るようになっている。
【００３３】
前記帯電装置３０は、ドラム心回り時計方向に回転している感光体ドラム２０の周面に一様な電荷を形成させるものである。帯電装置３０は、ワイヤからのコロナ放電により感光体ドラム２０の周面に電荷を付与するコロナ放電方式により帯電を行う。
【００３４】
前記露光装置４０は、コンピュータ等の外部の機器から電送されてきた画像データに基づき強弱の付与されたレーザー光を回転している感光体ドラム２０の周面に照射し、これによるレーザー光が照射された部分の電荷の消去によって当該周面に静電潜像を形成させるものである。
【００３５】
前記現像装置５０は、感光体ドラム２０の周面に現像剤であるトナーを供給することによって周面の静電潜像が形成された部分にトナーを付着させ、これによって感光体ドラム２０の周面にトナー像を形成させるものである。本実施形態においては、現像剤としてトナーのみからなる、いわゆる１成分系のものが採用されている。なお、本発明は、現像剤がトナーのみからなる１成分系のものであることに限定されるものではなく、現像剤がトナーとキャリアとからなる、いわゆる２成分系のものであってもよい。
【００３６】
前記転写ローラ６０は、感光体ドラム２０の直下位置に送り込まれた用紙Ｐに対して当該感光体ドラム２０の周面に形成されているプラスに帯電したトナー像を用紙Ｐに転写させるものであり、トナー像の電荷と逆極性であるマイナスの電荷を用紙Ｐに付与するようになっている。
【００３７】
従って、感光体ドラム２０の直下位置を越えた用紙Ｐは、転写ローラ６０と感光体ドラム２０とによって押圧挟持されつつ、プラスに帯電した感光体ドラム２０周面のトナー像がマイナスに帯電した用紙Ｐの表面に向けて引き剥がされ、これによって用紙Ｐに対し転写処理が施されることになる。
【００３８】
前記クリーニング装置７０は、転写処理後の感光体ドラム２０の周面に残留しているトナーを取り除いて清浄化するためのものである。このクリーニング装置７０によって清浄化された感光体ドラム２０の周面は、次の画像形成処理のために再び帯電装置３０へ向かうことになる。
【００３９】
前記定着部１４は、画像形成部１３によって転写処理の施された用紙Ｐのトナー像に加熱による定着処理を施すものであり、内部にハロゲンランプ等の通電発熱体が装着されたヒートローラ１４１と、このヒートローラ１４１の下部で周面が対向配置された加圧ローラ１４２とを備えて構成されている。そして、転写処理後の用紙Ｐは、ローラ心回りに時計方向に向けて駆動回転しているヒートローラ１４１と、ローラ心回りに反時計方向に向けて従動回転している加圧ローラ１４２との間のニップ部を通過することによって、ヒートローラ１４１からの熱を得て定着処理が施されるようになっている。定着処理の施された用紙Ｐは、排紙搬送路１４３を通って排紙部１５へ排出されることになる。
【００４０】
前記排紙部１５は、装置本体１１の頂部が凹没されることによって形成され、この凹没した凹部の底部に排紙された用紙Ｐを受ける排紙トレイ１５１が形成されている。
【００４１】
このプリンタ１０において、現像装置５０の現像バイアスの高圧出力用に、本発明の一実施形態に係る高圧電源装置が適用されている（後述）。なお、帯電装置３０の帯電高圧出力用に、本発明の一実施形態に係る高圧電源装置を適用してもよい（後述）。
【００４２】
図２は、現像装置５０の側断面図である。現像装置５０は、筐体５８内に、トナーカートリッジ５９から補給されたトナーを攪拌しながら後方に向かって搬送する第１スパイラルフィーダ５１と、この第１スパイラルフィーダ５１から受け渡されたトナーを前方に向かって搬送する第２スパイラルフィーダ５２と、この第２スパイラルフィーダ５２によって搬送されつつあるトナーを受け取って感光体ドラム２０の周面の潜像領域に供給する現像スリーブ５３とが装着されることによって構成されている。
【００４３】
前記筐体５８は、図２における左右方向の略中央位置から左方が先上がりに傾斜して左端部が感光体ドラム２０に対向した底板５８１と、上部でこの底板５８１に対向配置された天板５８２と、これら底板５８１および天板５８２の前後の端部間に架設された前後方向一対の側板５８３と、これら一対の側板５８３間に架設されたトナー受けトレイ５８４とを備えている。
【００４４】
前記天板５８２は、左方が１段高くなった階段状に形成され、右方の低位天板５８２ａと、左方の高位天板５８２ｂと、これら低位天板５８２ａの左端縁部と高位天板５８２ｂの右端縁部との間に架設された垂直天板５８２ｃとからなっている。低位天板５８２ａの前端部には、トナーカートリッジ５９からのトナーを受け入れるためのトナー受入れ口（図略）が設けられている。また、高位天板５８２ｂの左端縁部と、底板５８１の左端縁部との間には、感光体ドラム２０の周面に対向して筐体５８内のトナーを感光体ドラム２０の周面に供給するためのトナー供給口５８６が開口されている。
【００４５】
前記トナー受けトレイ５８４は、第１スパイラルフィーダ５１を収容する第１トレイ５８４ａと、第２スパイラルフィーダ５２を収容する第２トレイ５８４ｂと、下部で現像スリーブ５３と対向配置された第３トレイ５８４ｃとを備えている。第１〜第３トレイ５８４ａ，５８４ｂ，５８４ｃは、いずれも対応した第１および第２スパイラルフィーダ５１，５２並びに現像スリーブ５３に対応するように正面視で円弧状に形成されている。また、第１トレイ５８４ａの右端部には右側壁５８７が設けられ、この右側壁５８７が底板５８１および低位天板５８２ａの各右端部間に架設されることによって筐体５８内の右面側が閉止されている。
【００４６】
前記第１スパイラルフィーダ５１は、第１トレイ５８４ａの直上位置で一対の側板５８３間に貫通架設された第１フィーダ軸５１１と、この第１フィーダ軸５１１に同心で外嵌固定された第１スパイラルフィン５１２とを備えて構成されている。前記第１スパイラルフィン５１２は、左ねじ状態で螺旋状に形成され、第１フィーダ軸５１１が正面視で時計方向に回転することにより第１トレイ５８４ａ上のトナーを後方に向かって搬送するようになっている。
【００４７】
前記第２スパイラルフィーダ５２は、第２トレイ５８４ｂの直上位置で一対の側板５８３間に貫通架設された第２フィーダ軸５２１と、この第２フィーダ軸５２１に同心で外嵌固定された第２スパイラルフィン５２２とを備えて構成されている。前記第２スパイラルフィン５２２は、右ねじ状態で螺旋状に形成され、第２フィーダ軸５２１が正面視で時計方向に回転することにより第２トレイ５８４ｂ上のトナーを前方に向かって搬送するようになっている。
【００４８】
前記第１および第２トレイ５８４ａ，５８４ｂ間には仕切り壁５８５が設けられている。この仕切り壁５８５の前方位置には、前方流通口（図略）が開口されているとともに、同後方位置には後方流通口（図略）が開口されている。そして、トナーカートリッジ５９からトナー受入れ口を介して筐体５８内に導入されたトナーは、まず第１トレイ５８４ａ内において第１スパイラルフィーダ５１の駆動回転で後方に向けて搬送され、後方流通口５８５ｂを通って第２トレイ５８４ｂへ搬入され、第２トレイ５８４ｂ内において第２スパイラルフィーダ５２の駆動回転で前方に向けて搬送され、以後、第１および第２トレイ５８４ａ，５８４ｂ間を循環しながら一部が現像スリーブ５３へ供給されるようになっている。
【００４９】
前記現像スリーブ５３は、一対の側板５８３間に貫通架設されたスリーブ軸５３４と、このスリーブ軸５３４に同心で相対回転可能に外嵌されたスリーブ本体５３２とからなっている。かかる現像スリーブ５３は、前記第３トレイ５８４ｃの上方位置に置いてスリーブ本体５３２の周面がトナー供給口５８６を介して感光体ドラム２０の周面と対向するように設置位置が設定され、図略の駆動手段の駆動でスリーブ軸５３４回りに図２における反時計方向に向けて回転し、これによって第３トレイ５８４ｃ上に送り込まれたトナーを感光体ドラム２０の周面に向かわせるようになっている。
【００５０】
現像装置５０では、第１スパイラルフィーダ５１及び第２スパイラルフィーダ５２の撹拌作用でトナーが撹拌され、トナーが正（＋）に帯電される。現像スリーブ５３には後述する高圧電源装置により、ＤＣバイアスにＡＣバイアスが重畳されたバイアス電圧が印加される。感光体ドラム２０上に形成された正（＋）極性の静電潜像は、現像スリーブ５３の磁力により保持されて搬送されてきた現像剤によって反転現像され、感光体ドラム２０の表面上にはトナー像が形成される。
【００５１】
図３は、本発明の第１実施形態に係る高圧電源装置の概略構成を示す図である。高圧電源装置１００は、ＡＣ（交流）バイアス発生回路１１０と、ＤＣ（直流）バイアス発生回路１２０とを備える。
【００５２】
ＡＣバイアス発生回路（交流電圧発生手段）１１０は、高圧のＡＣ電圧（又はＡＣ成分。以下、同じ）を発生させる回路である。ＡＣバイアス発生回路１１０は、制御回路１１１と、オペアンプ１１２と、パワーオペアンプ１１３と、スイッチング素子１１４と、コンデンサ１１５と、トランス１１６とを備える。
【００５３】
制御回路１１１は、ＡＣ電圧の印加のオンオフと、ＡＣ電圧の振幅とを制御する。制御回路１１１は、コントロール電圧出力部１１１１と、パルス発振部１１１２とを備える。コントロール電圧出力部（振幅制御部）１１１１は、オペアンプ１１２がドライブする電流の値を調整するコントロール電圧を可変させて出力するものである。コントロール電圧出力部１１１１は、このコントロール電圧のレベルを変化させることで、オペアンプ１１２で増幅され、パワーオペアンプ１１３及びコンデンサ１１５を経てトランス１１６に向かう交流電圧の振幅を変化させる。すなわち、コントロール電圧出力部１１１１は、コントロール電圧のレベルを高くすることで当該交流電圧の振幅を大きくし、コントロール電圧のレベルを低くすることで当該交流電圧の振幅を小さくする。
【００５４】
オペアンプ１１２は、コントロール電圧出力部１１１１から出力されるコントロール電圧を増幅するものであり、これにより、コントロール電圧を現像装置５０の現像バイアスで必要とされる電圧レベルに近付ける。パルス発振部１１１２は、オペアンプ１１２によって増幅された電圧をパワーオペアンプ１１３に向けて出力するか否かを切換制御するためのパルスを発振する。
【００５５】
パルス発振部１１１２が発振するパルスによって、スイッチング素子１１４のオン／オフが切り換わることにより、オペアンプ１１２で増幅されたコントロール電圧が、パワーオペアンプ１１３に向けて出力するか否かが切り換わる。オペアンプ１１２で増幅されたコントロール電圧は、パワーオペアンプ１１３及びコンデンサ１１５を経てトランス１１６に向かう。すなわち、コントロール電圧出力部１１１１から出力されるコントロール電圧がオペアンプ１１２で増幅され、この増幅された電圧が、パルス発振部１１１２によって、一定の周期でパワーオペアンプ１１３に向けて出力されることによって、ＡＣ電圧が発生するようになっている。
【００５６】
ＤＣバイアス発生回路（直流電圧発生手段）１２０は、高圧のＤＣ電圧（又はＤＣ成分。以下、同じ）を発生させる回路である。ＤＣバイアス発生回路１２０は、ＡＣ電圧を発生させるトランス１１６の二次側巻線の低圧側とグランド間に接続されている。これにより、トランス１１６の二次側巻線の高圧出力側に、ＡＣ電圧とＤＣ電圧が重畳された高圧が発生する。このように重畳された電圧は、現像装置５０（現像スリーブ５３）に印加される。
【００５７】
上記構成でなる高圧電源装置１００による電圧印加制御について説明する。図４（ａ）はＡＣ電圧にＤＣ電圧を重畳した電圧波形を重畳開始時から示す図、（ｂ）はパルス発振部１１１２から出力されるパルス波形を示す図、（ｃ）はコントロール電圧出力部１１１１から出力されるコントロール電圧のレベルを重畳開始時から示す図である。この図４及び上述の図３を用いて高圧電源装置１００による電圧印加制御を説明する。
【００５８】
高圧電源装置１００では、制御回路１１１のコントロール電圧出力部１１１１から出力するコントロール電圧のレベルは、図４（ｃ）に示すように、ＡＣ電圧とＤＣ電圧との重畳開始時は低く設定され、時間経過と共に段階的に引き上げていき、画像形成時に用いるレベルまで引き上げる。
【００５９】
パルス発振部１１１２からのパルス出力が開始されてパルスＡＣ電圧とＤＣ電圧との重畳が開始される時は、図４（ａ）に示すように、ＤＣバイアス発生回路１２０のＤＣ電圧が重畳された後の電圧のピーク値が、リーク電圧（使用するＡＣ電圧、ＤＣ電圧、コントロール電圧、オペアンプ１１２及びパワーオペアンプ１１３等の条件に基づいて実測等により予め検出されて設定されている）に到達することがないレベルとされる。例えば、コントロール電圧出力部１１１１から出力されるコントロール電圧は、低いレベルａとされる（図４（ｃ））。
【００６０】
上記重畳開始時のレベルａによるコントロール電圧でＡＣ電圧が出力され、ＤＣバイアス発生回路１２０のＤＣ電圧が重畳された後、重畳された電圧が収束して安定するタイミングで、コントロール電圧出力部１１１１から出力される電圧は、図４（ｃ）に示すように、そのレベルがレベルｂまで引き上げられる。この時点におけるコントロール電圧レベルｂは、画像形成時に用いるコントロール電圧レベルｃと、上記重畳開始時のコントロール電圧レベルａの中間のレベルである。
【００６１】
なお、この時点におけるコントロール電圧の引き上げ量は、ＤＣ電圧が重畳された電圧の最大値及び最小値と、これらのそれぞれに対応する各リーク電圧値（コントロール電圧レベルｃを用いた場合における重畳電圧のリーク電圧として想定される値）との差のうち、小さい方の値に合わせて大きくすればよい。このようにすれば、コントロール電圧出力部１１１１がコントロール電圧のレベルを引き上げて、ＡＣバイアス発生部１１０から出力されるＡＣ電圧の振幅を大きくしても、ＤＣ電圧が重畳された電圧がリーク電圧値を超えてしまうことがない。
【００６２】
重畳開始時のコントロール電圧レベルａは、ＤＣ電圧重畳後の電圧が、リーク電圧に到達しない低いレベルに抑えられており、これではＤＣ電圧重畳後の電圧は、画像形成時の現像バイアス高圧の出力用に適した電圧にならない。そのため、図４（ｃ）に示すように当該コントロール電圧のレベルをレベルｂに引き上げ、これにより、図４（ａ）に示すように、ＤＣ電圧重畳後の電圧を、画像形成時の現像バイアス高圧出力に用いる理想値（電圧平均値が、重畳のために印加するＤＣ電圧の値に等しい）に近付ける。
【００６３】
上記のレベルまで引き上げられたコントロール電圧でＡＣ電圧が出力され、ＤＣ電圧が重畳された後、重畳された電圧が収束して安定するタイミングで、コントロール電圧出力部１１１１から出力される電圧は、図４（ｃ）に示すように、そのレベルが更にレベルｃまで引き上げられる。この時点におけるコントロール電圧レベルは、画像形成時に用いるコントロール電圧レベルである。これにより、図４（ａ）に示すように、ＤＣ電圧重畳後の電圧を、画像形成時の現像バイアス高圧出力に用いる理想値（電圧平均値が、重畳のために印加するＤＣ電圧の値に等しい）に到達させる。
【００６４】
なお、上記いずれのレベルのコントロール電圧を用いる場合であっても、重畳された電圧のピーク値は、リーク電圧よりも低い余裕を持ったレベルの電圧値（ｄ’〜ｄ）までに抑えることが好ましい。
【００６５】
上記では、重畳開始時に、コントロール電圧出力部１１１１から出力するコントロール電圧を、画像形成時に用いるレベルよりも低いレベルとして、重畳された電圧のピーク値がリーク電圧よりも低くなるように設定しているが、更に、重畳終了直前に、コントロール電圧出力部１１１１から出力するコントロール電圧を、画像形成時に用いるレベルよりも低いレベルまで落とし、重畳された電圧のピーク値がリーク電圧よりも低くなるようにしてから、重畳を終了するようにしてもよい。このようにすれば、重畳終了時に、重畳された電圧が不安定になり、当該電圧が急激に変化しても、火花放電等の不具合を防止でき、機械の誤動作や感光体ドラムの破損の要因を除去することができる。
【００６６】
上述したコントロール電圧出力部１１１１によるコントロール電圧のレベル制御は、制御回路１１１に備えられているＲＯＭ（図略）等に、当該コントロール電圧のレベル制御を行うためのプログラム（如何なるタイミングで、如何なるレベルのコントロール電圧を出力するか等がプログラムされている）を記憶させておき、制御回路１１１がこのプログラムに従って、コントロール電圧のレベル制御を行うようにすることが好ましい。但し、コントロール電圧のレベル制御の実行方法をこれに限定する趣旨ではない。
【００６７】
このように、コントロール電圧出力部１１１１から出力するコントロール電圧を、重畳開始時には、画像形成時に用いるレベルよりも低いレベルとして、重畳された電圧のピーク値がリーク電圧よりも低くなるように設定し、その後、徐々にコントロール電圧のレベルを上げ、重畳される電圧を画像形成時に用いる電圧とすることによって、重畳開始時に電圧が急激に変化しても火花放電等の不具合を防止でき、機械の誤動作や感光体ドラムの破損の要因を除去することができる。しかも、画像形成時に必要な電圧も確保することができる。また、リーク防止の高圧定電圧素子を入れることなく、重畳される電圧のピーク値をリーク電圧値までに抑えるので、消費電力を無駄に消費することもない。
【００６８】
また、重畳開始時に、リーク電圧を超えない電圧値からなるＡＣ電圧を用いて重畳を行うと、火花放電の発生は防止できるが、画像形成時に必要なレベルの値まで重畳電圧を上げることができないという不都合を生じる。しかし、本発明は、重畳開始時にはリーク電圧まで電圧値が上がらないように制御しつつ、画像形成時には必要な重畳電圧が得られるように制御するので、上記不具合は生じない。
【００６９】
なお、本発明は上記第１実施形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、上記第１実施形態では、制御回路１１１のコントロール電圧出力部１１１１によるコントロール電圧のレベル変化を３段階としているが（図４（ｃ））、これとは異なる複数段階を用いて変化させてもよいし、また、段階的に変化させるのではなく、図５に示すように、コントロール電圧のレベルを、無段階に上げていくようにしてもよい。
【００７０】
次に、本発明の第２実施形態に係る高圧電源装置を説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係る高圧電源装置の概略構成を示す図である。なお、図３に示した第１実施形態と同様の構成は、同符号を付して説明を省略する。
【００７１】
第２実施形態に係る高圧電源装置１００１は、ＡＣ（交流）バイアス発生回路１１０１と、ＤＣ（直流）バイアス発生回路１２０とを備える。
【００７２】
ＡＣバイアス発生回路（交流電圧発生手段）１１０１は、制御回路１１１０と、パワーオペアンプ１１３と、スイッチング素子１１４と、コンデンサ１１５，１１９と、トランス１１６とを備える。また、ＡＣバイアス発生回路１１０１は、例えば、プルアップ抵抗が接続されている。
【００７３】
制御回路１１１０は、ＡＣ電圧の印加のオンオフを制御するパルス発振部（デューティ比制御部）１１１２を備える。パルス発振部１１１２が発振するパルスによって、スイッチング素子１１４のオン／オフが切り換わり、スイッチング素子１１４がオンのときにパワーオペアンプ１１３にLowレベル電圧が出力され、スイッチング素子１１４がオフのときにパワーオペアンプ１１３にHighレベル電圧が出力されるようになっている。Lowレベル電圧及びHighレベル電圧はパワーオペアンプ１１３で増幅され、トランス１１６でＡＣ電圧が発生する。パルス発振部１１１２は、発信するパルスのデューティ比を可変させることが可能である。なお、第２実施形態に係る高圧電源装置１００１の制御回路１１１０は、コントロール電圧出力部１１１１を必要としない。
【００７４】
また、パワーオペアンプ１１３の出力側であって、コンデンサ１１５とトランス１１６との間には、ツェナーダイオード１１７が、図６に示す向きに接続されている。さらに、このツェナーダイオード１１７には、ツェナーダイオード１１７とは逆向きとされたダイオード１１８が直列に接続されている。ダイオード１１８は、パワーオペアンプ１１３の反転入力端子に接続されている。ツェナーダイオード１１７は、トランス１１６で発生されるＡＣ電圧を、トランス１１６で発生されるＡＣ電圧とＤＣバイアス発生回路１２０で発生されるＤＣ電圧とが重畳された後の電圧がリーク電圧値までに収まる値に抑制するツェナー電圧を有する。
【００７５】
上記構成でなる高圧電源装置１００１による電圧印加制御について説明する。図７（ａ）は従来の高圧電源装置でＡＣ電圧にＤＣ電圧を重畳した電圧波形を重畳開始時から示す図、（ｂ）は高圧電源装置１００１でＡＣ電圧にＤＣ電圧を重畳した電圧波形を重畳開始時から示す図である。この図７及び上述の図６を用いて高圧電源装置１００１による電圧印加制御を説明する。
【００７６】
高圧電源装置１００１において、パルス発振部１１１２は、出力するパルスのデューティ比を、ＡＣ電圧とＤＣ電圧との重畳開始時には、画像形成時に用いるデューティ比よりも小さくしておき、時間経過と共に徐々にデューティ比を大きくし、予め定められた期間内に、画像形成時に用いるレベルまで徐々に増幅させる。パルス発振部１１１２が、画像形成時に用いるレベルまでデューティ比を到達させるのは、上記重畳された電圧が収束して安定するタイミングとされる。例えば、画像形成時に用いるデューティ比が50％である場合、パルス発振部１１１２は、ＡＣ電圧とＤＣ電圧との重畳開始時には、デューティ比を5％としておき、5msec毎に5％ずつ増幅させる。すなわち、パルス発振部１１１２は、重畳開始時から45msecの期間に、デューティ比を5％から画像形成時のデューティ比50％まで増幅させるようにする。
【００７７】
当該パルス発振部１１１２によるデューティ比の制御は、制御回路１１１に備えられているＲＯＭ（図略）等に、当該デューティ比の制御を行うためのプログラム（如何なるタイミングで、如何なるデューティ比とするか等がプログラムされている）を記憶させておき、制御回路１１１がこのプログラムに従って、デューティ比の制御を行うようにすることが好ましい。但し、デューティ比の制御の実行方法をこれに限定する趣旨ではない。
【００７８】
また、パワーオペアンプ１１３からの出力側であって、コンデンサ１１５とトランス１１６との間には、上述したように、ツェナーダイオード１１７が接続されているため、パワーオペアンプ１１３から出力される電圧は、ツェナーダイオード１１７のツェナー電圧までに抑制される。ツェナーダイオード１１７のツェナー電圧は、使用するＡＣ電圧、ＤＣ電圧、及びパワーオペアンプ１１３等の条件に基づいた実測等により、ＡＣ電圧及びＤＣ電圧の重畳後の電圧のリーク電圧値を下回る値に設定される。
【００７９】
従来の高圧電源装置の場合、ＡＣ電圧にＤＣ電圧を重畳すると、図７（ａ）に示すように、重畳開始時から一定期間には、プラス側及びマイナス側のいずれの電圧も、電圧が不安定になって、重畳された出力電圧の最大値（又は最小値）がリーク電圧値を上回る（下回る）場合がある。しかし、高圧電源装置１００１では、パルス発振部１１１２が出力パルスのデューティ比を、上記のように可変制御することで、コンデンサ１１５による平滑化により、図７（ｂ）に示すように、重畳後の電圧は、マイナス側の電圧がリーク電圧（-1000Vとして示す）まで至らない。また、高圧電源装置１００１では、当該重畳後のプラス側の電圧も、ツェナーダイオード１１７により、図７（ｂ）に示すように、リーク電圧（1200Vとして示す）までは至らない。
【００８０】
また、第１実施形態に係る高圧電源装置１００の場合、制御回路１１１がコントロール電圧出力部１１１１を備える必要があるが、第２実施形態に係る高圧電源装置１００１では、コントロール電圧出力部１１１１を備える必要がなく、パルス発振部１１１２を備えるだけで足り、当該パルス発振部１１１２によるデューティ比の可変制御と、ツェナーダイオード１１７とにより、重畳電圧のプラス側及びマイナス側の両方の電圧がリーク電圧に及ばないようにすることができるので、重畳に用いるＡＣ電圧の振幅を可変させる制御を行う場合よりも簡易な構成で安価に、重畳電圧がリーク電圧まで至らないようにすることができる。
【００８１】
なお、上記第２実施形態では、ツェナーダイオード１１７が、パワーオペアンプ１１３の出力側であって、コンデンサ１１５とトランス１１６との間に接続され、パワーオペアンプ１１３の反転入力端子に接続されている形態を示したが、ＡＣバイアス発生回路１１０１の構成は、これに限定されない。例えば、パワーオペアンプ１１３の出力側であって、コンデンサ１１５とトランス１１６との間に接続されたツェナーダイオード１１７が、グランドに接続される構成としてもよい。
【００８２】
また、上記第２実施形態では、ＡＣバイアス発生回路１１０１に接続されたプルアップ抵抗により、パルス発振部１１１２が発振するパルスによるスイッチング素子１１４のオン／オフで、パワーオペアンプ１１３に出力されるLowレベル電圧又はHighレベル電圧が制御されるようにしているが、ＡＣバイアス発生回路１１０１の構成は、これに限定されず、他の構成により、パルス発振部１１１２が発振するパルスに基づいて、パワーオペアンプ１１３に出力されるLowレベル電圧又はHighレベル電圧が制御されるようにしてもよい。
【００８３】
また、上記第１及び第２実施形態では、現像装置５０の現像バイアスの高圧出力用に、本発明の一実施形態に係る高圧電源装置１００，１００１が適用される例を示したが、これに限られず、例えば、帯電装置３０の帯電高圧出力用に高圧電源装置１００を適用してもよい。
【００８４】
帯電装置３０の帯電高圧出力用に、第１実施形態に係る高圧電源装置１００を適用する場合、上記第１実施形態と同様に、コントロール電圧出力部１１１１は、(1)交流電圧と直流電圧との重畳を開始する時、当該発生させる交流電圧の振幅を、画像形成時に用いる振幅よりも小さくして、直流電圧が重畳された電圧のピーク値を、予め定められたリーク電圧値までに抑え、(2)直流電圧の重畳された電圧が収束した時点で、発生させる交流電圧の振幅を大きくして、当該重畳電圧を、画像形成時に用いる理想の電圧値に近付ける等の制御を行うようにすればよい。
【００８５】
また、帯電装置３０の帯電高圧出力用に、第２実施形態に係る高圧電源装置１００１を適用する場合、上記第２実施形態と同様に、パルス発信制御部１１１２は、(1)交流電圧と直流電圧との重畳を開始する時、出力パルスのデューティ比を、画像形成時に用いるデューティ比よりも小さくする制御を行い、(2)直流電圧の重畳された電圧が収束した時点で、出力パルスのデューティ比を、画像形成時に用いるデューティ比として、当該重畳電圧を、画像形成時に用いる理想の電圧値に近付ける等の制御を行うようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明に係る高圧電源装置が適用されたプリンタの一実施形態を示す正面断面視の説明図である。
【図２】現像装置の側断面図である。
【図３】本発明に係る高圧電源装置の概略構成を示す図である。
【図４】（ａ）はＡＣ電圧にＤＣ電圧を重畳した電圧波形を重畳開始時から示す図、（ｂ）はパルス発振部から出力されるパルス波形を示す図、（ｃ）はコントロール電圧出力部から出力されるコントロール電圧のレベルを重畳開始時から示す図である。
【図５】コントロール電圧出力部から出力されるコントロール電圧のレベルの他の実施形態を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る高圧電源装置の概略構成を示す図である。
【図７】（ａ）は従来の高圧電源装置でＡＣ電圧にＤＣ電圧を重畳した電圧波形を重畳開始時から示す図、（ｂ）は高圧電源装置でＡＣ電圧にＤＣ電圧を重畳した電圧波形を重畳開始時から示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０              プリンタ
５０              現像装置
５３              現像スリーブ
１００，１００１  高圧電源装置
１１０，１１０１  ＡＣバイアス発生回路
１１１，１１１０  制御回路
１１２，１１３    パワーオペアンプ
１１４            スイッチング素子
１１５            コンデンサ
１１６            トランス
１１７            ツェナーダイオード
１１８            ダイオード
１２０            ＤＣバイアス発生回路
１１１１          コントロール電圧出力部
１１１２          パルス発振部
【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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