高圧供給装置および画像形成装置
【課題】顔料系のインクで印刷された用紙などが高圧印加対象の負荷となる場合にも安全性を確保できるようにする。
【解決手段】高圧供給装置を、高電圧を生成する高圧生成部と生成された高電圧を負荷部へ供給する高圧出力部から構成し、且つその高圧出力部を構成する整流平滑部２０およびフィルタ２１を２つずつ備え、負荷部である対向する電極のうちの一方であって２個から構成された電極のそれぞれへ、２つの高圧出力部の出力インタフェース２４ａ、２４ｂからそれぞれ高電圧を供給する。また、１つの高圧生成部を構成するトランス部１７が出力する高電圧を前記２つの整流平滑部２０へ供給する。
【解決手段】高圧供給装置を、高電圧を生成する高圧生成部と生成された高電圧を負荷部へ供給する高圧出力部から構成し、且つその高圧出力部を構成する整流平滑部２０およびフィルタ２１を２つずつ備え、負荷部である対向する電極のうちの一方であって２個から構成された電極のそれぞれへ、２つの高圧出力部の出力インタフェース２４ａ、２４ｂからそれぞれ高電圧を供給する。また、１つの高圧生成部を構成するトランス部１７が出力する高電圧を前記２つの整流平滑部２０へ供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷の際に顔料系のインクを使用した用紙などを負荷として高電圧を印加する過程を持つ画像形成装置などに係り、特に、高電圧が印加される負荷側の安全性を向上させることができる高圧供給技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧電源装置（高圧供給装置）を備え、用紙上に画像を形成する過程でその高圧電源装置からの高電圧を印加する画像形成装置などでは、高電圧の印加される負荷が発火の恐れのある部材などである場合、高圧供給系に安全性が求められる。そのような安全性は、インクジェットプリンタで印刷された用紙の裏紙が静電写真プロセスの画像形成装置に使用される場合にも考慮されねばならない。というのは、そのような用紙は静電写真プロセスの画像形成装置の転写部において高圧電源装置の負荷になり、さらに、用紙が感光体ドラムに巻き込まれれば帯電部においても高圧電源装置の負荷になるからである。インクジェットプリンタのインクとして使用される顔料系の素材の一部には導電性の特性のものがあり、そのため、そのような顔料系のインクで印刷された用紙が高圧電源装置の負荷になると、高圧電源装置に対する負荷インピーダンスが低くなり、そのためリーク電流が増加する。そのようなことから、インクジェットプリンタで印刷された用紙を裏紙として用いる場合には、発火発煙の安全性を確保する技術が特に要求されるのである。
【０００３】
以下、負荷側の安全性を図った高圧電源装置に関する特許文献について説明する。
特許文献１に示されたスコロトロン型帯電装置はこのような高圧電源装置の１つで、この帯電装置では、図１２に示したように、コロナ放電電極６１とその対電極６２の間にグリッド電極６３を備え、そのグリッド電極６３と対電極６２の間に高圧負荷となる被帯電体６４を置く。グリッド電極６３にはそのグリッド電極６３に直接接続された並列型安定化直流電源６５から電圧を供給するとともにその並列型安定化直流電源６５を介して直列型安定化電源６６から電圧を供給する構成になっている。
また、これら２つの高圧安定化電源６５、６６を制御する制御部６７を備えている。そして、コロナ放電時、並列型安定化直流電源６５の電圧（グリッド電極６３の電圧）がグリッド電極６３の設定電圧より小さい場合には直列型安定化電源６６からグリッド電極６３への出力を遮断して被帯電体６４にリーク電流が流れるのを防止する。
【特許文献１】実開平３−２３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
顔料系のインクで印刷されている用紙では、用紙内の位置による導電性のばらつきからインピーダンスが大きくばらつく。しかしながら、特許文献１に示された帯電装置を含めた従来の高圧電源装置では、負荷（高圧印加対象）のインピーダンスが低いことを検出して前記したように出力を停止したり出力電力を制限したりする制御機能は備えているが、正常でも負荷インピーダンスが低い用紙などが負荷となる場合、所定のインピーダンスを持ちながら電流がリークする現象に対しては機能しないという問題があった。例えば顔料系のインクを使用した用紙が負荷となる場合には安全性を確保できないという問題である。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題を解決しようとするものであり、具体的には、顔料系のインクで印刷された用紙などが高圧印加対象の負荷となる場合にも安全性を確保できる高圧供給装置などを提供することを目的とする。また、併せて、その実現のために高圧出力部を複数系列に分割してもシステム制御側からは１つの高圧供給装置として制御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】
【０００６】
前記した課題を解決するために、請求項１記載の高圧供給装置は、高電圧を生成する高圧生成部と生成された高電圧を負荷部へ供給する高圧出力部から成る高圧供給装置において、高電圧が印加される対向する電極のうちの一方であって複数から成っている電極のそれぞれに対して、それぞれ高電圧を供給する複数の高圧出力部を備える。
請求項２記載の高圧供給装置は、請求項１記載の高圧供給装置において、１つの高圧生成部が生成した高電圧を前記複数の高圧出力部へ供給する。
請求項３記載の高圧供給装置は、請求項２記載の高圧供給装置において、前記高圧生成部は、周期的なスイッチングを行うスイッチング素子と、該スイッチング素子により駆動される昇圧トランスとを備え、該昇圧トランスの２次側１端から前記複数の高圧出力部へ高電圧を供給する。
【０００７】
請求項４記載の高圧供給装置は、請求項１記載の高圧供給装置において、前記高圧生成部は、周期的なスイッチングを行う１つのスイッチング素子と、該１つのスイッチング素子により駆動される複数の昇圧トランスとを備え、該複数の昇圧トランスのそれぞれから前記複数の高圧出力部のそれぞれへ高電圧を供給する構成にする。
請求項５記載の高圧供給装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の高圧供給装置において、前記高圧生成部は前記複数の高圧出力部のそれぞれからのフィードバック情報に基づいたフィードバック制御を行う構成にする。
請求項６記載の画像形成装置は、高電圧を生成する高圧生成部と生成された高電圧を負荷部へ供給する高圧出力部から成る高圧供給装置を備えた画像形成装置において、高電圧が印加される対向する電極のうちの一方であって複数から成る電極と、それぞれ前記電極のそれぞれに高電圧を供給する複数の高圧出力部を有する高圧供給装置とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数の高圧出力部を備え、高電圧が印加される対向する２つの電極のうちの少なくとも一方が複数に分割されて成ったそれぞれの電極に対して前記複数の高圧出力部のそれぞれから高電圧を供給することができるので、負荷インピーダンスを高くすることができ、したがって、顔料系のインクが使用された用紙が高圧印加対象の負荷となるような場合でも安全性を確保できる。
また、１つの高圧生成部が生成した高電圧を前記複数の高圧出力部へ供給するので、高圧出力部を複数系列に分割してもシステム制御側からは１つの高圧供給装置として制御でき、したがって、システム制御部からの制御が複雑になることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対位置などは特定的な記載がない限りこの説明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は、本発明の一実施形態として電子写真方式画像形成装置の要部を示す説明図である。図示したように、この画像形成装置は、回転する感光体ドラム４１を備え、その周面には、感光体ドラム４１の感光面を帯電させる帯電部４２、帯電した感光面を露光させて感光面に静電潜像を形成する露光部４３、トナーを供給して静電潜像をトナー像にする現像部４４、そのトナー像を用紙上に転写する転写部４５などを備えている。なお、帯電部４２は高電圧が供給されるコロナ放電電極を感光体ドラム４１の面上の位置に備えている。また、転写部４５では、トナー像を感光体ドラム４１の表面から転写紙へ転写するためにその転写紙Ｐを挟んで高圧が供給される。
【００１０】
図２は前記した画像形成装置などに用いる一般的な高圧電源装置（高圧供給装置）の構成を示す概略回路図である。図示したように、この高圧電源装置５０は、昇圧トランス５１を備え、その１次側（図示の例では右側）に鋸歯状の電圧を発生させるためのスイッチングトランジスタＴｒ、抵抗Ｒ、コンデンサＣ、パルス幅変調回路５２などを備える。昇圧トランス５１は２次側を高圧にするために２次側の巻き数を１次側の巻き数に対して極端に大きくしている。負荷部２は図１の例で言えば感光体表面を帯電させる帯電部４２や転写紙を挟んで高電圧をかける転写部４５などである。
図３は図２に示した高圧電源装置の２次側を倍電圧回路にしたものである。また、図４では、図２に示したパルス幅変調回路５２を、その出力パルスのパルス幅がフィードバック電圧Ｖｅに応じて変化する定電圧回路で構成している。
【００１１】
図５は負荷部２の例で、（ａ）は帯電装置である。この帯電装置では、ワイヤ５３で構成された放電電極とグリッド５４が電磁的にケーシングされ、そのワイヤ５３とグリッド５４はそれぞれ放電端子５５とグリッド端子５６に接続され、両端子には２つの高圧電源装置５０から異なった値の高電圧が供給される。（ｂ）は転写部４５を構成している転写ローラ５７で、その導電性の軸５８が高電圧のかかる２電極中の一方を構成し、軸５８は接触する端子５９を介して高圧電源装置５０に接続されている。
なお、この他にブレードやブラシなども高圧電源装置５０の負荷部２として可能である。
【００１２】
図６は画像形成装置を高圧供給という視点からモデル化した概略ブロック図である。（ａ）図に示したように、この画像形成装置は、高圧供給装置１、その負荷となる負荷部２、高圧供給装置１に各種信号を与えるとともにこの画像形成装置の全体を制御するシステム制御部３を備えている。また、高圧供給装置１は、昇圧トランスを有する昇圧部１１、昇圧部１１の出力電圧を検出する検出部１２、システム制御部３および検出部１２からの信号に応じて昇圧部１１の１次側にあるトランジスタをスイッチング（駆動）させる制御部１３を備え、システム制御部３はＣＰＵ３１を備える。
【００１３】
図６において、（ａ）〜（ｇ）は各種変形であり、主としてシステム制御部・高圧供給装置間のインタフェースが異なる。（ａ）では、システム制御部３から高圧供給装置１へトリガ信号が与えられる。このトリガ信号は高圧供給装置１の出力開始および出力停止を指示する信号であり、例えばＴＴＬレベルのハイ（Ｈｉｇｈ）およびロー（Ｌｏｗ）の信号を用いる。それに対して（ｂ）では、出力開始（オン）および出力停止（オフ）をシリアル信号によるコマンドで指示する。
（ｃ）は高圧供給装置１の出力値が可変の場合であり、出力値を基準信号で与える。基準信号は直接基準電圧を供給するか、ＰＷＭ信号を供給し受け側で平滑して基準電圧に変換するか、切換え信号を供給して受け側で基準電圧を生成する。（ｄ）に示したようにトリガ信号の省略も可能である。
【００１４】
（ｅ）に示した検出信号はシステム制御部側が高圧出力を監視したり異常状態を監視したりするための信号であり、電圧値または電流値を監視する。この検出信号は、アナログの電圧や電流そのものでもよいし、その電圧や電流を所定のスレッシュレベルと比較した結果としてのＴＴＬレベルでもよい。ＴＴＬレベルの代わりにオープンコレクタで出力してもよいし、電圧や電流の変動を検出してその結果をラッチした状態で出力してもよい。（ｆ）や（ｇ）は検出信号がアナログ電圧の例であり、この例では、システム制御部３内のＡ／Ｄ変換器がアナログ電圧として渡された検出信号をデジタル値に変換する。なお、（ｆ）では、Ｄ／Ａ変換器によりアナログ化された基準信号を高圧供給装置１に与える。
以下、本発明の各実施例を説明する。
【実施例１】
【００１５】
図７はこの実施例の高圧供給装置１の構成を示すブロック図である。この高圧供給装置１は高圧生成部と高圧出力部から成り、高圧生成部は、トリガ信号やフィルタ１４を介した基準信号などをシステム制御部３から受けるとともに出力側からのフィードバック信号も受けてパルス信号列を生成するスイッチングレギュレータ部１５、そのパルス信号列で昇圧トランスの１次側を駆動するスイッチングドライブ部１６、前記昇圧トランスを有するトランス部１７、昇圧トランスの１次側を流れる入力電流の値を検出する入力電流検出部１８、その入力電流の値や高圧出力部側で検出された出力電圧の値を検出信号としてシステム制御部３に渡すドライブ回路１９などを備える。
また高圧出力部は、トランス部１７の２次側から出力された鋸歯状の電圧を平滑化する２つの整流平滑部２０、それぞれその出力側に設けられた２つのフィルタ２１、整流平滑部２０から出力される出力電流の値を検出する出力電流検出部２２、整流平滑部２０から出力される出力電圧の値を検出する電圧検出部２３などを備える。
【００１６】
次に、高圧供給装置１が高電圧を供給する負荷の構成例などを帯電装置の放電電極の場合で説明する。
１つの例としては、図５（ａ）に示したような形状でワイヤ５３については平行に２本並べる。そして、高圧供給装置１の２つの出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）２４ａ、２４ｂ（図７）のそれぞれを２つの放電端子５５のそれぞれに接続する。これにより、出力インタフェース１つ当たりの出力電流の設定を小さくでき、出力電流が小さくなることにより負荷インピーダンスが見かけ上、高くなる。
出力インタフェース１つ当たりの出力電流を小さくできるということは、これまで１つの高圧出力部のみから高電圧を供給していた場合に比べて異常とする出力電流の値を小さくできるということであり、例えば顔料系のインクを裏面に使用した用紙が感光体ドラム４１に巻き込まれ帯電部４２の放電電極間にまで入り込み、出力電流が大きくなりつつあるような場合、出力電流検出部２２はそのような異常状態を早めに検出でき、スイッチングレギュレータ部１５は大事に至る前に電力供給を遮断できる。
【００１７】
前記したように２本のワイヤ５３を平行に並べる代わりに、１本のワイヤをその長手方向の中央で分断した状態に２本のワイヤを配置してもよい。このような電極構成では、１本の電極当たりの負荷の実効的な断面積（負荷電流の方向とほぼ直行する断面）が約半分になり、したがって、負荷のインピーダンスは約２倍になる。これにより、このような電極構成では負荷電流が少なくなるようにスイッチングレギュレータなどにより設定しなくても１つの出力インタフェース当たりの出力電流は小さくなる。
【００１８】
また、負荷が図５（ｂ）に示したような転写ローラ５７を備えた転写部４５である場合、例えば一方の電極となる転写ローラ５７の軸を中央部で分断することにより電極を２つにし、高圧出力部の２つの出力インタフェース２４ａ、２４ｂ（図７）のそれぞれを２つの端子５９のそれぞれに接続する。この場合も１つの電極当たりの負荷の実効的な断面積が約半分になり、したがって、負荷のインピーダンスは約２倍になり、１つの出力インタフェース当たりの出力電流は小さくなる。
但し、負荷が帯電部４２や転写部４５である場合、電極を長手方向の所定の位置で分断する方法では、分断部において印刷画質の低下が生じるので、当業者には公知の方法でその対策を施す。
【００１９】
次に、図７に示した高圧供給装置１の動作を説明する。この高圧供給装置１の高圧生成部では、トリガ信号によりスイッチングレギュレータ部１５内のスイッチング素子をオンオフさせ、基準信号を制御目標値として所定の出力電圧・出力電流に安定させる。そして、共通のスイッチングドライブ部１６とトランス部１７により２つの整流平滑回路２０に電力を供給し、２つの出力インタフェース２４ａ、２４ｂから負荷部２の２つの電極（例えば２つの放電電極）へ高電圧を出力する。
また、２つの高圧出力部のそれぞれの出力電流を出力電流検出部２２により検出し、スイッチングレギュレータ部１５へフィードバックする定電流電源とするとともに、異常電流を検出したとき、スイッチングレギュレータ部１５により高圧出力を遮断する。さらに、電圧検出部２３や入力電流検出部１８も異常検出を行う。なお、定電圧電源の場合は電圧検出部２３からの信号をスイッチングレギュレータ部１５へフィードバックする。
【００２０】
前記したように、異常時にはスイッチングレギュレータ部１５へ入力して出力を停止させるが、それとともに、停止結果を異常検出信号としてシステム制御部３へ出力する。なお、図８は基準信号をＰＷＭ信号から変換する変換回路例、図９は異常検出信号をラッチした状態でシステム制御部３へ出力する場合の回路例である。
こうして、この実施例によれば、２つの高圧出力部からの出力（出力インタフェース２４ａ、２４ｂ）として出力でき、これにより、１高圧出力部当たりの出力電流を小さくすることができ、負荷インピーダンスは高くなり、異常検出をすみやかに行うことができる。また、トランス部１７までは１つで、整流平滑部２０以降を２つに分離したので、システム制御部３からは１つの高圧生成部として制御できる。また、２つの高圧出力部からのフィードバック制御を行って定電流電源とする構成では、出力インタフェース２４ａ、２４ｂの出力総電流を安定した状態で制御でき、特に、負荷側の電極構成が実効的な負荷断面積を小さくできない場合でも見かけの負荷インピーダンスを高くすることができる。
【実施例２】
【００２１】
図１０は実施例２の高圧供給装置の構成を示すブロック図である。図１０に示したように、この実施例では２つの昇圧トランス１７を備え、１つのスイッチングドライブ部１６が２つの昇圧トランス１７を駆動する。そして、それぞれの昇圧トランス１７からの出力を２つの整流平滑部２０のそれぞれに与える。
こうして、この実施例においても実施例１と同様の効果を得ることができる。なお、実施例２は実施例１に比べて昇圧トランスの数が増えるが、個々の昇圧トランスを流れる電流を少なくすることができる。
【実施例３】
【００２２】
図１１は実施例３の高圧供給装置の構成を示すブロック図である。図示したように、この高圧供給装置はスイッチングレギュレータ部を持たず、共通のドライブ信号（例えばＰＷＭ信号）により１つのドライブ部２５が２つの（１つでもよい）のスイッチングドライブ部１６を駆動し、２つの（１つでもよい）のトランス部１７からの出力を２つの整流平滑部２０により整流平滑し、２つのフィルタ２１を通して出力する。一方、その出力を電圧検出部２３や電流検出部２２により検出し、システム制御部３へフィードバックすることでＰＷＭ信号の周期を制御して安定した出力を実現する。なお、図示したように、電流検出部２２からのフィードバック信号はドライブ部２５にも入力され、出力電流が異常なとき、ドライブ部２５は出力を停止させる。
【００２３】
この実施例では、ドライブ部２５を設けたことで、ＰＷＭ信号によりスイッチングを実施する際に複数のスイッチングドライブ部１６を共通のＰＷＭ信号で駆動することを可能にしており、これにより、システム制御部３から見かけ上１つの高圧生成部として制御することが可能である。２つの出力Ｉ／Ｆ系の一方のみを監視することにより他方の制御を行うことも可能である。また、電圧検出部２３は必要に応じて備えてもよい。
こうして、この実施例においても実施例１と同様の効果を得ることができる。また、スイッチングレギュレータを持たない分だけ回路が簡単になる。しかし、システム制御部側のＣＰＵの処理量が増えるので、ＣＰＵの処理量に余裕がある場合に有効になる。また、スイッチングドライブ部を２つにした場合、その分、部品点数は増えるが、スイッチングドライブの駆動電流は小さくできる。
なお、実施例１に示したような、スイッチングレギュレータを持たなくても出力電流が小さくなる負荷電極構成の場合には、システム制御部３へフィードバックしない構成も可能である。
【００２４】
以上、高圧出力部などを２系列にして２つの出力インタフェースを持てるようにした場合について説明したが、高圧出力部などを３系列以上にして３つ以上の出力インタフェースを持てるようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態として画像形成装置の要部を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態として画像形成装置に用いる一般的な高圧電源装置の構成を示す概略回路図である。
【図３】本発明の一実施形態として画像形成装置に用いる一般的な高圧電源装置の構成を示す他の概略回路図である。
【図４】本発明の一実施形態として画像形成装置に用いる一般的な高圧電源装置の構成を示す他の概略回路図である。
【図５】本発明の一実施形態として前記高圧電源装置の負荷となる負荷部を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態として画像形成装置をモデル化して示す概略ブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施例として高圧供給装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第１の実施例として高圧供給装置要部の構成を示す回路図である。
【図９】本発明の第１の実施例として高圧供給装置要部の構成を示す他の回路図である。
【図１０】本発明の第２の実施例として高圧供給装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施例として高圧供給装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】従来技術の一例としてスコロトロン型帯電装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２６】
１ 高圧供給装置、２ 負荷部、３ システム制御部、１１ 昇圧部、１２ 検出部、１３ 制御部、１５ スイッチングレギュレータ部、１６ スイッチングドライブ部、１７ トランス部、１８ 入力電流検出部、２０ 整流平滑部、２１ フィルタ、２２ 出力電流検出部、２３ 電圧検出部、２４ 出力インタフェース、２５ ドライブ部、３１ ＣＰＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷の際に顔料系のインクを使用した用紙などを負荷として高電圧を印加する過程を持つ画像形成装置などに係り、特に、高電圧が印加される負荷側の安全性を向上させることができる高圧供給技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧電源装置（高圧供給装置）を備え、用紙上に画像を形成する過程でその高圧電源装置からの高電圧を印加する画像形成装置などでは、高電圧の印加される負荷が発火の恐れのある部材などである場合、高圧供給系に安全性が求められる。そのような安全性は、インクジェットプリンタで印刷された用紙の裏紙が静電写真プロセスの画像形成装置に使用される場合にも考慮されねばならない。というのは、そのような用紙は静電写真プロセスの画像形成装置の転写部において高圧電源装置の負荷になり、さらに、用紙が感光体ドラムに巻き込まれれば帯電部においても高圧電源装置の負荷になるからである。インクジェットプリンタのインクとして使用される顔料系の素材の一部には導電性の特性のものがあり、そのため、そのような顔料系のインクで印刷された用紙が高圧電源装置の負荷になると、高圧電源装置に対する負荷インピーダンスが低くなり、そのためリーク電流が増加する。そのようなことから、インクジェットプリンタで印刷された用紙を裏紙として用いる場合には、発火発煙の安全性を確保する技術が特に要求されるのである。
【０００３】
以下、負荷側の安全性を図った高圧電源装置に関する特許文献について説明する。
特許文献１に示されたスコロトロン型帯電装置はこのような高圧電源装置の１つで、この帯電装置では、図１２に示したように、コロナ放電電極６１とその対電極６２の間にグリッド電極６３を備え、そのグリッド電極６３と対電極６２の間に高圧負荷となる被帯電体６４を置く。グリッド電極６３にはそのグリッド電極６３に直接接続された並列型安定化直流電源６５から電圧を供給するとともにその並列型安定化直流電源６５を介して直列型安定化電源６６から電圧を供給する構成になっている。
また、これら２つの高圧安定化電源６５、６６を制御する制御部６７を備えている。そして、コロナ放電時、並列型安定化直流電源６５の電圧（グリッド電極６３の電圧）がグリッド電極６３の設定電圧より小さい場合には直列型安定化電源６６からグリッド電極６３への出力を遮断して被帯電体６４にリーク電流が流れるのを防止する。
【特許文献１】実開平３−２３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
顔料系のインクで印刷されている用紙では、用紙内の位置による導電性のばらつきからインピーダンスが大きくばらつく。しかしながら、特許文献１に示された帯電装置を含めた従来の高圧電源装置では、負荷（高圧印加対象）のインピーダンスが低いことを検出して前記したように出力を停止したり出力電力を制限したりする制御機能は備えているが、正常でも負荷インピーダンスが低い用紙などが負荷となる場合、所定のインピーダンスを持ちながら電流がリークする現象に対しては機能しないという問題があった。例えば顔料系のインクを使用した用紙が負荷となる場合には安全性を確保できないという問題である。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題を解決しようとするものであり、具体的には、顔料系のインクで印刷された用紙などが高圧印加対象の負荷となる場合にも安全性を確保できる高圧供給装置などを提供することを目的とする。また、併せて、その実現のために高圧出力部を複数系列に分割してもシステム制御側からは１つの高圧供給装置として制御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】
【０００６】
前記した課題を解決するために、請求項１記載の高圧供給装置は、高電圧を生成する高圧生成部と生成された高電圧を負荷部へ供給する高圧出力部から成る高圧供給装置において、高電圧が印加される対向する電極のうちの一方であって複数から成っている電極のそれぞれに対して、それぞれ高電圧を供給する複数の高圧出力部を備える。
請求項２記載の高圧供給装置は、請求項１記載の高圧供給装置において、１つの高圧生成部が生成した高電圧を前記複数の高圧出力部へ供給する。
請求項３記載の高圧供給装置は、請求項２記載の高圧供給装置において、前記高圧生成部は、周期的なスイッチングを行うスイッチング素子と、該スイッチング素子により駆動される昇圧トランスとを備え、該昇圧トランスの２次側１端から前記複数の高圧出力部へ高電圧を供給する。
【０００７】
請求項４記載の高圧供給装置は、請求項１記載の高圧供給装置において、前記高圧生成部は、周期的なスイッチングを行う１つのスイッチング素子と、該１つのスイッチング素子により駆動される複数の昇圧トランスとを備え、該複数の昇圧トランスのそれぞれから前記複数の高圧出力部のそれぞれへ高電圧を供給する構成にする。
請求項５記載の高圧供給装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の高圧供給装置において、前記高圧生成部は前記複数の高圧出力部のそれぞれからのフィードバック情報に基づいたフィードバック制御を行う構成にする。
請求項６記載の画像形成装置は、高電圧を生成する高圧生成部と生成された高電圧を負荷部へ供給する高圧出力部から成る高圧供給装置を備えた画像形成装置において、高電圧が印加される対向する電極のうちの一方であって複数から成る電極と、それぞれ前記電極のそれぞれに高電圧を供給する複数の高圧出力部を有する高圧供給装置とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数の高圧出力部を備え、高電圧が印加される対向する２つの電極のうちの少なくとも一方が複数に分割されて成ったそれぞれの電極に対して前記複数の高圧出力部のそれぞれから高電圧を供給することができるので、負荷インピーダンスを高くすることができ、したがって、顔料系のインクが使用された用紙が高圧印加対象の負荷となるような場合でも安全性を確保できる。
また、１つの高圧生成部が生成した高電圧を前記複数の高圧出力部へ供給するので、高圧出力部を複数系列に分割してもシステム制御側からは１つの高圧供給装置として制御でき、したがって、システム制御部からの制御が複雑になることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対位置などは特定的な記載がない限りこの説明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は、本発明の一実施形態として電子写真方式画像形成装置の要部を示す説明図である。図示したように、この画像形成装置は、回転する感光体ドラム４１を備え、その周面には、感光体ドラム４１の感光面を帯電させる帯電部４２、帯電した感光面を露光させて感光面に静電潜像を形成する露光部４３、トナーを供給して静電潜像をトナー像にする現像部４４、そのトナー像を用紙上に転写する転写部４５などを備えている。なお、帯電部４２は高電圧が供給されるコロナ放電電極を感光体ドラム４１の面上の位置に備えている。また、転写部４５では、トナー像を感光体ドラム４１の表面から転写紙へ転写するためにその転写紙Ｐを挟んで高圧が供給される。
【００１０】
図２は前記した画像形成装置などに用いる一般的な高圧電源装置（高圧供給装置）の構成を示す概略回路図である。図示したように、この高圧電源装置５０は、昇圧トランス５１を備え、その１次側（図示の例では右側）に鋸歯状の電圧を発生させるためのスイッチングトランジスタＴｒ、抵抗Ｒ、コンデンサＣ、パルス幅変調回路５２などを備える。昇圧トランス５１は２次側を高圧にするために２次側の巻き数を１次側の巻き数に対して極端に大きくしている。負荷部２は図１の例で言えば感光体表面を帯電させる帯電部４２や転写紙を挟んで高電圧をかける転写部４５などである。
図３は図２に示した高圧電源装置の２次側を倍電圧回路にしたものである。また、図４では、図２に示したパルス幅変調回路５２を、その出力パルスのパルス幅がフィードバック電圧Ｖｅに応じて変化する定電圧回路で構成している。
【００１１】
図５は負荷部２の例で、（ａ）は帯電装置である。この帯電装置では、ワイヤ５３で構成された放電電極とグリッド５４が電磁的にケーシングされ、そのワイヤ５３とグリッド５４はそれぞれ放電端子５５とグリッド端子５６に接続され、両端子には２つの高圧電源装置５０から異なった値の高電圧が供給される。（ｂ）は転写部４５を構成している転写ローラ５７で、その導電性の軸５８が高電圧のかかる２電極中の一方を構成し、軸５８は接触する端子５９を介して高圧電源装置５０に接続されている。
なお、この他にブレードやブラシなども高圧電源装置５０の負荷部２として可能である。
【００１２】
図６は画像形成装置を高圧供給という視点からモデル化した概略ブロック図である。（ａ）図に示したように、この画像形成装置は、高圧供給装置１、その負荷となる負荷部２、高圧供給装置１に各種信号を与えるとともにこの画像形成装置の全体を制御するシステム制御部３を備えている。また、高圧供給装置１は、昇圧トランスを有する昇圧部１１、昇圧部１１の出力電圧を検出する検出部１２、システム制御部３および検出部１２からの信号に応じて昇圧部１１の１次側にあるトランジスタをスイッチング（駆動）させる制御部１３を備え、システム制御部３はＣＰＵ３１を備える。
【００１３】
図６において、（ａ）〜（ｇ）は各種変形であり、主としてシステム制御部・高圧供給装置間のインタフェースが異なる。（ａ）では、システム制御部３から高圧供給装置１へトリガ信号が与えられる。このトリガ信号は高圧供給装置１の出力開始および出力停止を指示する信号であり、例えばＴＴＬレベルのハイ（Ｈｉｇｈ）およびロー（Ｌｏｗ）の信号を用いる。それに対して（ｂ）では、出力開始（オン）および出力停止（オフ）をシリアル信号によるコマンドで指示する。
（ｃ）は高圧供給装置１の出力値が可変の場合であり、出力値を基準信号で与える。基準信号は直接基準電圧を供給するか、ＰＷＭ信号を供給し受け側で平滑して基準電圧に変換するか、切換え信号を供給して受け側で基準電圧を生成する。（ｄ）に示したようにトリガ信号の省略も可能である。
【００１４】
（ｅ）に示した検出信号はシステム制御部側が高圧出力を監視したり異常状態を監視したりするための信号であり、電圧値または電流値を監視する。この検出信号は、アナログの電圧や電流そのものでもよいし、その電圧や電流を所定のスレッシュレベルと比較した結果としてのＴＴＬレベルでもよい。ＴＴＬレベルの代わりにオープンコレクタで出力してもよいし、電圧や電流の変動を検出してその結果をラッチした状態で出力してもよい。（ｆ）や（ｇ）は検出信号がアナログ電圧の例であり、この例では、システム制御部３内のＡ／Ｄ変換器がアナログ電圧として渡された検出信号をデジタル値に変換する。なお、（ｆ）では、Ｄ／Ａ変換器によりアナログ化された基準信号を高圧供給装置１に与える。
以下、本発明の各実施例を説明する。
【実施例１】
【００１５】
図７はこの実施例の高圧供給装置１の構成を示すブロック図である。この高圧供給装置１は高圧生成部と高圧出力部から成り、高圧生成部は、トリガ信号やフィルタ１４を介した基準信号などをシステム制御部３から受けるとともに出力側からのフィードバック信号も受けてパルス信号列を生成するスイッチングレギュレータ部１５、そのパルス信号列で昇圧トランスの１次側を駆動するスイッチングドライブ部１６、前記昇圧トランスを有するトランス部１７、昇圧トランスの１次側を流れる入力電流の値を検出する入力電流検出部１８、その入力電流の値や高圧出力部側で検出された出力電圧の値を検出信号としてシステム制御部３に渡すドライブ回路１９などを備える。
また高圧出力部は、トランス部１７の２次側から出力された鋸歯状の電圧を平滑化する２つの整流平滑部２０、それぞれその出力側に設けられた２つのフィルタ２１、整流平滑部２０から出力される出力電流の値を検出する出力電流検出部２２、整流平滑部２０から出力される出力電圧の値を検出する電圧検出部２３などを備える。
【００１６】
次に、高圧供給装置１が高電圧を供給する負荷の構成例などを帯電装置の放電電極の場合で説明する。
１つの例としては、図５（ａ）に示したような形状でワイヤ５３については平行に２本並べる。そして、高圧供給装置１の２つの出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）２４ａ、２４ｂ（図７）のそれぞれを２つの放電端子５５のそれぞれに接続する。これにより、出力インタフェース１つ当たりの出力電流の設定を小さくでき、出力電流が小さくなることにより負荷インピーダンスが見かけ上、高くなる。
出力インタフェース１つ当たりの出力電流を小さくできるということは、これまで１つの高圧出力部のみから高電圧を供給していた場合に比べて異常とする出力電流の値を小さくできるということであり、例えば顔料系のインクを裏面に使用した用紙が感光体ドラム４１に巻き込まれ帯電部４２の放電電極間にまで入り込み、出力電流が大きくなりつつあるような場合、出力電流検出部２２はそのような異常状態を早めに検出でき、スイッチングレギュレータ部１５は大事に至る前に電力供給を遮断できる。
【００１７】
前記したように２本のワイヤ５３を平行に並べる代わりに、１本のワイヤをその長手方向の中央で分断した状態に２本のワイヤを配置してもよい。このような電極構成では、１本の電極当たりの負荷の実効的な断面積（負荷電流の方向とほぼ直行する断面）が約半分になり、したがって、負荷のインピーダンスは約２倍になる。これにより、このような電極構成では負荷電流が少なくなるようにスイッチングレギュレータなどにより設定しなくても１つの出力インタフェース当たりの出力電流は小さくなる。
【００１８】
また、負荷が図５（ｂ）に示したような転写ローラ５７を備えた転写部４５である場合、例えば一方の電極となる転写ローラ５７の軸を中央部で分断することにより電極を２つにし、高圧出力部の２つの出力インタフェース２４ａ、２４ｂ（図７）のそれぞれを２つの端子５９のそれぞれに接続する。この場合も１つの電極当たりの負荷の実効的な断面積が約半分になり、したがって、負荷のインピーダンスは約２倍になり、１つの出力インタフェース当たりの出力電流は小さくなる。
但し、負荷が帯電部４２や転写部４５である場合、電極を長手方向の所定の位置で分断する方法では、分断部において印刷画質の低下が生じるので、当業者には公知の方法でその対策を施す。
【００１９】
次に、図７に示した高圧供給装置１の動作を説明する。この高圧供給装置１の高圧生成部では、トリガ信号によりスイッチングレギュレータ部１５内のスイッチング素子をオンオフさせ、基準信号を制御目標値として所定の出力電圧・出力電流に安定させる。そして、共通のスイッチングドライブ部１６とトランス部１７により２つの整流平滑回路２０に電力を供給し、２つの出力インタフェース２４ａ、２４ｂから負荷部２の２つの電極（例えば２つの放電電極）へ高電圧を出力する。
また、２つの高圧出力部のそれぞれの出力電流を出力電流検出部２２により検出し、スイッチングレギュレータ部１５へフィードバックする定電流電源とするとともに、異常電流を検出したとき、スイッチングレギュレータ部１５により高圧出力を遮断する。さらに、電圧検出部２３や入力電流検出部１８も異常検出を行う。なお、定電圧電源の場合は電圧検出部２３からの信号をスイッチングレギュレータ部１５へフィードバックする。
【００２０】
前記したように、異常時にはスイッチングレギュレータ部１５へ入力して出力を停止させるが、それとともに、停止結果を異常検出信号としてシステム制御部３へ出力する。なお、図８は基準信号をＰＷＭ信号から変換する変換回路例、図９は異常検出信号をラッチした状態でシステム制御部３へ出力する場合の回路例である。
こうして、この実施例によれば、２つの高圧出力部からの出力（出力インタフェース２４ａ、２４ｂ）として出力でき、これにより、１高圧出力部当たりの出力電流を小さくすることができ、負荷インピーダンスは高くなり、異常検出をすみやかに行うことができる。また、トランス部１７までは１つで、整流平滑部２０以降を２つに分離したので、システム制御部３からは１つの高圧生成部として制御できる。また、２つの高圧出力部からのフィードバック制御を行って定電流電源とする構成では、出力インタフェース２４ａ、２４ｂの出力総電流を安定した状態で制御でき、特に、負荷側の電極構成が実効的な負荷断面積を小さくできない場合でも見かけの負荷インピーダンスを高くすることができる。
【実施例２】
【００２１】
図１０は実施例２の高圧供給装置の構成を示すブロック図である。図１０に示したように、この実施例では２つの昇圧トランス１７を備え、１つのスイッチングドライブ部１６が２つの昇圧トランス１７を駆動する。そして、それぞれの昇圧トランス１７からの出力を２つの整流平滑部２０のそれぞれに与える。
こうして、この実施例においても実施例１と同様の効果を得ることができる。なお、実施例２は実施例１に比べて昇圧トランスの数が増えるが、個々の昇圧トランスを流れる電流を少なくすることができる。
【実施例３】
【００２２】
図１１は実施例３の高圧供給装置の構成を示すブロック図である。図示したように、この高圧供給装置はスイッチングレギュレータ部を持たず、共通のドライブ信号（例えばＰＷＭ信号）により１つのドライブ部２５が２つの（１つでもよい）のスイッチングドライブ部１６を駆動し、２つの（１つでもよい）のトランス部１７からの出力を２つの整流平滑部２０により整流平滑し、２つのフィルタ２１を通して出力する。一方、その出力を電圧検出部２３や電流検出部２２により検出し、システム制御部３へフィードバックすることでＰＷＭ信号の周期を制御して安定した出力を実現する。なお、図示したように、電流検出部２２からのフィードバック信号はドライブ部２５にも入力され、出力電流が異常なとき、ドライブ部２５は出力を停止させる。
【００２３】
この実施例では、ドライブ部２５を設けたことで、ＰＷＭ信号によりスイッチングを実施する際に複数のスイッチングドライブ部１６を共通のＰＷＭ信号で駆動することを可能にしており、これにより、システム制御部３から見かけ上１つの高圧生成部として制御することが可能である。２つの出力Ｉ／Ｆ系の一方のみを監視することにより他方の制御を行うことも可能である。また、電圧検出部２３は必要に応じて備えてもよい。
こうして、この実施例においても実施例１と同様の効果を得ることができる。また、スイッチングレギュレータを持たない分だけ回路が簡単になる。しかし、システム制御部側のＣＰＵの処理量が増えるので、ＣＰＵの処理量に余裕がある場合に有効になる。また、スイッチングドライブ部を２つにした場合、その分、部品点数は増えるが、スイッチングドライブの駆動電流は小さくできる。
なお、実施例１に示したような、スイッチングレギュレータを持たなくても出力電流が小さくなる負荷電極構成の場合には、システム制御部３へフィードバックしない構成も可能である。
【００２４】
以上、高圧出力部などを２系列にして２つの出力インタフェースを持てるようにした場合について説明したが、高圧出力部などを３系列以上にして３つ以上の出力インタフェースを持てるようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態として画像形成装置の要部を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態として画像形成装置に用いる一般的な高圧電源装置の構成を示す概略回路図である。
【図３】本発明の一実施形態として画像形成装置に用いる一般的な高圧電源装置の構成を示す他の概略回路図である。
【図４】本発明の一実施形態として画像形成装置に用いる一般的な高圧電源装置の構成を示す他の概略回路図である。
【図５】本発明の一実施形態として前記高圧電源装置の負荷となる負荷部を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態として画像形成装置をモデル化して示す概略ブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施例として高圧供給装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第１の実施例として高圧供給装置要部の構成を示す回路図である。
【図９】本発明の第１の実施例として高圧供給装置要部の構成を示す他の回路図である。
【図１０】本発明の第２の実施例として高圧供給装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施例として高圧供給装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】従来技術の一例としてスコロトロン型帯電装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２６】
１ 高圧供給装置、２ 負荷部、３ システム制御部、１１ 昇圧部、１２ 検出部、１３ 制御部、１５ スイッチングレギュレータ部、１６ スイッチングドライブ部、１７ トランス部、１８ 入力電流検出部、２０ 整流平滑部、２１ フィルタ、２２ 出力電流検出部、２３ 電圧検出部、２４ 出力インタフェース、２５ ドライブ部、３１ ＣＰＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧を生成する高圧生成部と、生成された高電圧を負荷部へ供給する高圧出力部とを備えた高圧供給装置において、高電圧が印加される対向する電極のうちの一方であって複数から成っている電極のそれぞれに対して、それぞれ高電圧を供給する複数の高圧出力部を備えたことを特徴とする高圧供給装置。
【請求項２】
請求項１記載の高圧供給装置において、１つの高圧生成部が生成した高電圧を前記複数の高圧出力部へ供給することを特徴とする高圧供給装置。
【請求項３】
請求項２記載の高圧供給装置において、前記高圧生成部は、周期的なスイッチングを行うスイッチング素子と、該スイッチング素子により駆動される昇圧トランスとを備え、該昇圧トランスの２次側１端から前記複数の高圧出力部へ高電圧を供給することを特徴とする高圧供給装置。
【請求項４】
請求項１記載の高圧供給装置において、前記高圧生成部は、周期的なスイッチングを行う１つのスイッチング素子と、該１つのスイッチング素子により駆動される複数の昇圧トランスとを備え、該複数の昇圧トランスのそれぞれから前記複数の高圧出力部のそれぞれへ高電圧を供給することを特徴とする高圧供給装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の高圧供給装置において、前記高圧生成部は前記複数の高圧出力部のそれぞれからのフィードバック情報に基づいたフィードバック制御を行うことを特徴とする高圧供給装置。
【請求項６】
高電圧を生成する高圧生成部と生成された高電圧を負荷部へ供給する高圧出力部から成る高圧供給装置を備えた画像形成装置において、高電圧が印加される対向する電極のうちの一方であって複数から成る電極と、それぞれ前記電極のそれぞれに高電圧を供給する複数の高圧出力部を有する高圧供給装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
高電圧を生成する高圧生成部と、生成された高電圧を負荷部へ供給する高圧出力部とを備えた高圧供給装置において、高電圧が印加される対向する電極のうちの一方であって複数から成っている電極のそれぞれに対して、それぞれ高電圧を供給する複数の高圧出力部を備えたことを特徴とする高圧供給装置。
【請求項２】
請求項１記載の高圧供給装置において、１つの高圧生成部が生成した高電圧を前記複数の高圧出力部へ供給することを特徴とする高圧供給装置。
【請求項３】
請求項２記載の高圧供給装置において、前記高圧生成部は、周期的なスイッチングを行うスイッチング素子と、該スイッチング素子により駆動される昇圧トランスとを備え、該昇圧トランスの２次側１端から前記複数の高圧出力部へ高電圧を供給することを特徴とする高圧供給装置。
【請求項４】
請求項１記載の高圧供給装置において、前記高圧生成部は、周期的なスイッチングを行う１つのスイッチング素子と、該１つのスイッチング素子により駆動される複数の昇圧トランスとを備え、該複数の昇圧トランスのそれぞれから前記複数の高圧出力部のそれぞれへ高電圧を供給することを特徴とする高圧供給装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の高圧供給装置において、前記高圧生成部は前記複数の高圧出力部のそれぞれからのフィードバック情報に基づいたフィードバック制御を行うことを特徴とする高圧供給装置。
【請求項６】
高電圧を生成する高圧生成部と生成された高電圧を負荷部へ供給する高圧出力部から成る高圧供給装置を備えた画像形成装置において、高電圧が印加される対向する電極のうちの一方であって複数から成る電極と、それぞれ前記電極のそれぞれに高電圧を供給する複数の高圧出力部を有する高圧供給装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−２４４０４７（Ｐ２００７−２４４０４７Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６０３７６（Ｐ２００６−６０３７６）
【出願日】平成１８年３月６日（２００６．３．６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月６日（２００６．３．６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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