高圧電源装置及び画像形成装置
【課題】画像形成装置の現像バイアス用等として、交流電圧に直流電圧を重畳した重畳電圧を生成する場合に、当該重畳電圧がリーク電圧を超える事態を防止する。
【解決手段】高圧電源装置１００は、交流電圧の波形形成に用いられるパルス信号を出力するパルス発振部８１１と、当該パルス信号に応じたレベルの交流電圧を生成するレベルシフト回路８２、ＡＣ増幅回路８３及びトランス回路８４と、当該生成された交流電圧を増幅させるＡＣ増幅回路８３と、当該増幅された交流電圧に直流電圧を重畳させるＤＣバイアス発生回路９０と、ＡＣ増幅回路８３の基準電圧を、0(V)と予め定められた電圧値とに変更する基準電圧変更部８３３と、パルス発振部８１１によるパルス信号の出力開始時に、基準電圧変更部８３３に基準電圧を0(V)に変更させ、ＡＣ増幅回路８３により増幅された交流電圧の波形が0(V)を下回らないものとするスイッチ制御部８１２とを備える。
【解決手段】高圧電源装置１００は、交流電圧の波形形成に用いられるパルス信号を出力するパルス発振部８１１と、当該パルス信号に応じたレベルの交流電圧を生成するレベルシフト回路８２、ＡＣ増幅回路８３及びトランス回路８４と、当該生成された交流電圧を増幅させるＡＣ増幅回路８３と、当該増幅された交流電圧に直流電圧を重畳させるＤＣバイアス発生回路９０と、ＡＣ増幅回路８３の基準電圧を、0(V)と予め定められた電圧値とに変更する基準電圧変更部８３３と、パルス発振部８１１によるパルス信号の出力開始時に、基準電圧変更部８３３に基準電圧を0(V)に変更させ、ＡＣ増幅回路８３により増幅された交流電圧の波形が0(V)を下回らないものとするスイッチ制御部８１２とを備える。
【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生成する高圧電源装置、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、現像バイアス用或いは帯電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、交流電圧に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、交流電圧を生成させるＡＣトランスの二次側巻線の低圧側とグランド間に、直流電圧を生成させる直流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、交流電圧と直流電圧が重畳された高圧を生成させるようになっている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、交流高圧電源と直流高圧電源の出力電圧を重畳した重畳電圧の正のピーク電圧を検出する正ピーク検出回路と、当該重畳電圧の負のピーク電圧を検出する負ピーク検出回路とを備え、当該両検出回路からの検出結果を基に直流高圧電源の平均電圧と交流高圧電源の電圧振幅を調整することによって、現像装置に印加する現像バイアスとしての出力電圧を精度良く制御する高圧電源装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２６６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に示されるような高圧電源装置では、交流電圧と直流電圧が重畳された重畳電圧は、直流電源で生成した電圧を挟んでＡＣトランスの出力分だけ振幅を持つため、直流電圧と交流電圧との重畳開始時や交流電圧の変更時に電圧が不安定になる。このため、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虞があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高圧電源装置が、例えば画像形成装置の現像バイアス用等として、交流電圧に直流電圧を重畳した重畳電圧を生成する場合に、当該重畳電圧がリーク電圧を超える事態を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、交流電圧の波形形成に用いられるパルス信号を出力するパルス発振部と、
前記パルス発振部から出力されたパルス信号に応じて、予め定められたレベルの交流電圧を生成する交流電圧生成部と、
前記交流電圧生成部で生成された前記交流電圧を増幅させる交流電圧増幅部と、
前記交流電圧増幅部で増幅された前記交流電圧に直流電圧を重畳させる直流電圧重畳部と、
前記交流電圧増幅部の基準電圧を、少なくとも0(V)と、前記直流電圧重畳部によって直流電圧が重畳された重畳電圧を負荷に対して印加する時に用いる予め定められた電圧値とに変更可能な基準電圧変更部と、
前記パルス発振部による前記パルス信号の出力開始時において、前記基準電圧変更部に前記基準電圧を0(V)に変更させ、前記交流電圧増幅部により増幅された交流電圧の波形が0(V)を下回らないものとする制御部と
を備える高圧電源装置である。
【０００８】
この発明では、制御部が、パルス発振部によるパルス信号の出力開始時において、基準電圧変更部に交流電圧増幅部の基準電圧を0(V)に変更させ、当該交流電圧増幅部により増幅された交流電圧の波形が0(V)を下回らないものとするので、すなわち、上記パルス信号の出力に基づいて行われる交流電圧増幅部による増幅の開始時における交流電圧の波形は、例えば本来0(V)以下で出力されるべき波形が0(V)に引き上げられて交流電圧増幅部から出力される。このため、交流電圧増幅部に入力される交流電圧の値が急激に変化した場合であっても、交流電圧増幅部から出力される交流電圧の波形は、その出力初期時には0(V)付近に寄ったものとなり、上記出力開始の前後で電圧平均値が急激に変化していないものとなる。これにより、当該交流電圧増幅部から出力される交流電圧に直流電圧重畳部が直流電圧を重畳しても、当該重畳された重畳電圧がリーク電圧を超えることが防止される。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、記録媒体上に画像を形成する画像形成部を備え、
前記画像形成部に備えられて画像形成行程における現像処理を行う現像部で用いる現像バイアスの出力用、又は、前記画像形成部に備えられて画像形成行程における帯電処理を行う帯電部で用いる帯電バイアスの出力用の少なくともいずれか一方として、請求項１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。
【００１０】
この発明では、画像形成装置において、請求項１に記載の高圧電源装置により生成される重畳電圧を現像バイアス又は帯電バイアスの出力に用いるため、請求項１に記載の発明と同様の効果を得て、現像バイアス又は帯電バイアスの出力電圧がリーク電圧を超える事態を防止できる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、記録媒体上に画像を形成する画像形成部を備え、
前記画像形成部に備えられて画像形成行程における現像処理を行う現像部で用いる現像バイアスの出力用として、請求項１に記載の高圧電源装置が備えられ、
前記制御部は、前記画像形成部による画像形成が実行される場合であって、前記直流電圧重畳部による前記重畳電圧を前記現像部に現像バイアスとして印加する時に、前記基準電圧変更部に前記基準電圧を0(V)から前記予め定められた電圧値に変更させる画像形成装置である。
【００１２】
この発明では、制御部は、画像形成部による画像形成が実行される場合であって、上記重畳電圧を現像部に現像バイアスとして印加する時に、基準電圧変更部に基準電圧を0(V)から上記予め定められた電圧値に変更させるので、現像部による現像処理時には、当該基準電圧に基づいた電圧増幅により生成される当該現像処理に適した波形からなる重畳電圧を、現像部に印加することが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高圧電源装置が、例えば画像形成装置の現像バイアス用等として、交流電圧に直流電圧を重畳した重畳電圧を出力する場合に、当該重畳電圧がリーク電圧を超える事態を防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る高圧電源装置が適用された画像形成装置の一例としてのプリンターを示す説明図である。
【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図である。
【図４】（ａ）は、従来の高圧電源装置の制御回路におけるポイントＰ１〜Ｐ５における電圧レベルを示す波形の時系列変化を示す図、（ｂ）は、本実施形態に係る高圧電源装置１００の制御回路におけるポイントＰ１〜Ｐ５における電圧レベルを示す波形の時系列変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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に示すように、本発明に係る画像形成装置の一例としてのプリンター１０は、印刷処理に供する用紙Ｓ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Ｓ１から繰り出された１枚ずつの用紙Ｓ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Ｓ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、更に、定着部１４で定着処理の施された用紙Ｓ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。
【００１６】
また、プリンター１０には、印刷対象の画像データを入力操作する等の各種操作指示を入力するための図略の操作部や、外部のコンピューター等の外部装置との間でデータ通信するための図略のネットワークインターフェイス部が備えられている。
【００１７】
用紙貯留部１２には、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Ｓ１から１枚ずつの用紙Ｓを繰り出させるピックアップローラー１２２が設けられている。このピックアップローラー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Ｓは、給紙搬送路１２３及びこの給紙搬送路１２３の下流端に設けられたレジストローラー対１２４を介して画像形成部１３に給紙される。
【００１８】
画像形成部１３は、外部のコンピューター等から入力された画像情報に基づき用紙Ｓ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周り方向に帯電装置３０、露光装置４０、現像装置５０、転写ローラー６０、及びクリーニング装置７０が設けられてなる。
【００１９】
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ている。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周り方向への駆動回転によって当該ドラム軸と一体回転するように構成されている。
【００２０】
帯電装置（特許請求の範囲における帯電部の一例）３０は、ドラム軸の時計周り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、ワイヤー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。
【００２１】
露光装置４０は、外部のコンピューター等から入力され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。
【００２２】
現像装置（特許請求の範囲における現像部の一例）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。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所謂１成分系のものが採用されている。尚、現像剤を当該トナーのみからなる１成分系のものに限定する趣旨ではなく、現像剤として、トナーとキャリアとからなる所謂２成分系のものを採用してもよい。
【００２３】
転写ローラー６０は、感光体ドラム２０の直下位置に送り込まれた用紙Ｓ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Ｓ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Ｓに付与する。したがって、感光体ドラム２０の直下位置を越えた用紙Ｓは、転写ローラー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Ｓの表面に向けて引き剥がされ、これによって用紙Ｓに対し転写処理が施される。
【００２４】
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。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。
【００２５】
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Ｓ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ー１４１と、このヒートローラー１４１の下部で周面が対向配置された加圧ローラー１４２とを備えて構成されている。
【００２６】
そして、転写処理後の用紙Ｓは、ローラー心回りに時計周り方向に駆動回転しているヒートローラー１４１と、ローラー心回りに反時計周り方向に従動回転している加圧ローラー１４２との間のニップ部を通過することによって、ヒートローラー１４１からの熱を得て定着処理が施される。定着処理の施された用紙Ｓは、排紙搬送路１４３を通って排紙部１５へ排出される。
【００２７】
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Ｓを受ける排紙トレイ１５１が形成されている。
【００２８】
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。
【００２９】
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及び天板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。
【００３０】
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とから構成されている。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。
【００３１】
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、それぞれ第１及び第２スパイラルフィーダ５１，５２並びに現像スリーブ５３に対応して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及び低位天板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。
【００３２】
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。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が正面視で時計周り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。
【００３３】
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が正面視で時計周り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。
【００３４】
第１及び第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及び第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。
【００３５】
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とを備えて構成されている。現像スリーブ５３は、第３トレイ５８４ｃの上方位置においてスリーブ本体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における反時計周り方向に回転し、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。
【００３６】
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、直流電圧に交流電圧が重畳されたバイアス電圧（現像バイアス）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。
【００３７】
図３は、本発明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８０と、ＤＣ（直流）バイアス発生回路９０と、を備えている。
【００３８】
ＡＣバイアス発生回路８０は、交流電圧を発生させる回路である。ＡＣバイアス発生回路８０は、制御回路８１と、レベルシフト回路８２と、ＡＣ増幅回路８３と、トランス回路８４と、を備えている。
【００３９】
制御回路８１は、パルス発振部８１１と、スイッチ制御部８１２とを備えている。パルス発振部８１１は、交流電圧の波形形成に用いられるパルス信号を発振する。
【００４０】
スイッチ制御部８１２は、パルス発振部８１１によるパルス信号の出力開始時に、後述する基準電圧変更部８３３にＡＣ増幅回路８３の基準電圧を0(V)に変更させ、ＡＣ増幅回路８３により増幅された交流電圧の波形が0(V)を下回らないようにする。また、スイッチ制御部８１２は、画像形成部１３により画像形成が実行される場合であって、後述するトランス回路８４及びＤＣバイアス発生回路９０により生成する重畳電圧を現像装置５０に対して現像バイアスとして印加する時期が到来すると、この時点で、基準電圧変更部８３３に上記基準電圧を0(V)から予め定められた電圧値に変更させる。当該予め定められた値としての基準電圧としては、ＡＣ増幅回路８３から出力される交流電圧の値を、上記重畳電圧が現像バイアスとして適用可能な値とする電圧値を用いる。図３に示すように、本実施形態においてＡＣ増幅回路８３は+24(V)駆動であるため、この場合、基準電圧値としての当該予め定められた電圧値は、例えば中間電圧となる+12(V)に設定される。なお、抵抗定数の変更により、この予め定められた電圧値は適宜変更が可能である。
【００４１】
レベルシフト回路８２は、反転回路８２１とスイッチング素子８２２とを備えている。反転回路８２１は、パルス発振部８１１から出力されたパルス信号を反転させ、当該反転されたパルス信号をスイッチング素子８２２に向けて出力する。
【００４２】
スイッチング素子８２２は、入力されたパルス信号が示すオン／オフに応じてスイッチングのオン／オフを切り換える。スイッチング素子８２２は、入力されたパルス信号によりオンに切り替えられると、予め定められたＬｏｗレベルの電圧（例えば、0(V)）を、コンデンサ８３１を介してパワーオペアンプ８３２に出力する。一方、スイッチング素子８２２は、オフに切り替えられると、予め定められたＨｉｇｈレベルの電圧（例えば、6(V)）を、コンデンサ８３１を介してパワーオペアンプ８３２に出力する。尚、当該Ｌｏｗレベル及びＨｉｇｈレベルが示す電圧レベルは、レベルシフト回路８２に設けられた抵抗素子であって、電源電圧Ｖｃｃに接続された抵抗素子による抵抗値の大きさによって予め調整されている。
【００４３】
ＡＣ増幅回路８３は、コンデンサ８３１とパワーオペアンプ８３２とを備えている。コンデンサ８３１は、レベルシフト回路８２とパワーオペアンプ８３２の間に設けられており、ノイズ除去フィルタとして機能する。パワーオペアンプ８３２は、例えば反転増幅回路である。パワーオペアンプ８３２は、コンデンサ８３１を介してレベルシフト回路８２から入力される上記Ｌｏｗレベル電圧及びＨｉｇｈレベル電圧でなる交流電圧が−入力端子に入力され、一方、＋入力端子には基準電圧が入力される。パワーオペアンプ８３２は、当該レベルシフト回路８２から入力される交流電圧と基準電圧の差を増幅して反転した交流電圧を、コンデンサ８４２を介してトランス回路８４に供給する。
【００４４】
基準電圧変更部８３３は、スイッチ制御部８１２からの指示信号に応じて、ＡＣ増幅回路８３の基準電圧を、(1)少なくとも0(V)と、(2)トランス回路８４及びＤＣバイアス発生回路９０により生成された重畳電圧を現像バイアスとして現像装置５０に印加する時に用いる上記予め定められた電圧値と、に変更する。例えば、基準電圧変更部８３３は、トランジスタからなり、＋入力端子に基準電圧を入力する基準電圧入力部８３４に対して並列に接続されている。当該トランジスタは、そのエミッタ側が接地され、コレクタ側がパワーオペアンプ８３２への基準電圧の入力ラインに接続されている。また、当該トランジスタのベースはスイッチ制御部８１２と接続している。当該スイッチ制御部８１２からのスイッチング信号に従って当該トランジスタがスイッチングのオン／オフを行う。スイッチ制御部８１２からのスイッチング信号により、基準電圧変更部８３３としての当該トランジスタがスイッチオンになると、パワーオペアンプ８３２には基準電圧変更部８３３側からの電圧が基準電圧として入力され、基準電圧変更部８３３は接地されているために、当該パワーオペアンプ８３２に入力される基準電圧が0(V)となる。また、基準電圧変更部８３３がスイッチオフになると、パワーオペアンプ８３２には、基準電圧入力部８３４から基準電圧（本実施形態では12(V)に設定されている）が入力される。
【００４５】
トランス回路８４は、トランス８４１とコンデンサ８４２とを備えている。尚、各回路８１〜８４には、その他、図中に示すプルアップ抵抗やダイオード等の回路素子が接続されている。
【００４６】
コンデンサ８４２は、ＡＣ増幅回路８３とトランス８４１の間に設けられている。トランス８４１は、コンデンサ８４２を介してＡＣ増幅回路８３から一次側巻線側に供給された交流電圧を変圧し、変圧した交流電圧をトランス８４１の二次側巻線側に発生させる。
【００４７】
ＤＣバイアス発生回路９０は、直流電圧を発生させる回路であり、トランス８４１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、ＤＣバイアス発生回路９０は、トランス８４１の二次側巻線の高圧出力側に交流電圧と直流電圧とが重畳された電圧を発生させる。このように重畳された電圧は、例えば現像装置５０（現像スリーブ５３）に印加される。
【００４８】
レベルシフト回路８２、ＡＣ増幅回路８３及びトランス回路８４は、特許請求の範囲における交流電圧生成部の一部となり、ＤＣバイアス発生回路９０は、特許請求の範囲における直流電圧重畳部の一例である。
【００４９】
本構成における高圧電源装置１００による電圧印加制御について、図４を用いて説明する。図４（ａ）は、従来の高圧電源装置の制御回路におけるポイントＰ１〜Ｐ５における電圧レベルを示す波形の時系列変化を示す図、（ｂ）は、本実施形態に係る高圧電源装置１００の制御回路におけるポイントＰ１〜Ｐ５における電圧レベルを示す波形の時系列変化を示す図である。
【００５０】
また、図４（ａ）（ｂ）の点線部に示す波形の時系列変化は、ポイントＰ３〜Ｐ５における各電圧のレベルの発振開始時刻ｔ０からの平均値を示すものであり、実際には細かな起伏を持って変化するが、説明のため、図中においては細かな起伏を簡略化して表記している。
【００５１】
以下では、具体例として、パルス発振部８１１に発振を開始させるパルス信号は、周期の９０％の期間オンを示し、１０％の期間オフを示す、デューティ比が９０％であるものを用いて説明する。尚、パルス発振部８１１に発振を開始させるパルス信号のデューティ比をこれに限定する趣旨ではない。また、パルス発振部８１１に発振を開始させるパルス信号のデューティ比は、操作部やネットワークインターフェイス部等から入力される。
【００５２】
高圧電源装置１００による電圧印加制御の開始時、スイッチ制御部８１２は、基準電圧変更部８３３に対してスイッチオンを指示するスイッチ信号を出力する。当該スイッチ制御部８１２からのスイッチング信号により、基準電圧変更部８３３としての上述したトランジスタがスイッチオン状態になると、パワーオペアンプ８３２には、接地されている当該基準電圧変更部８３３側からの電圧が基準電圧として入力されて、当該パワーオペアンプ８３２に入力される基準電圧が0(V)となる。
【００５３】
パルス発振部８１１は、デューティ比が９０％のパルス信号を出力する場合、図４（ｂ）のＰ１欄に示すように、パルス信号の未発振時にはオフを示すレベルの信号を出力し、発振開始時刻である時刻ｔ０からは交流電圧印加のオンを開始するパルス信号を出力する。パルス発振部８１１から出力された当該パルス信号は、図４（ｂ）のＰ２欄に示すように、反転回路８２１によってオンオフが反転されて出力される。
【００５４】
反転回路８２１から出力された当該パルス信号は、スイッチング素子８２２に入力される。そして、スイッチング素子８２２がオフに切り替えられると、図４（ｂ）のＰ３欄の実線部に示すように、予め定められたＨｉｇｈレベルの電圧である6(V)の電圧がコンデンサ８３１を介してパワーオペアンプ８３２の−入力端子側に入力し、一方、スイッチング素子８２２がオンに切り替えられると、予め定められたＬｏｗレベルである0(V)の電圧がコンデンサ８３１を介してパワーオペアンプ８３２の−入力端子側に入力する。
【００５５】
このとき、パワーオペアンプ８３２からは、当該Ｌｏｗレベル（0(V)）及びＨｉｇｈレベル（6(V)）の交流電圧が反転増幅されて出力されるが、パワーオペアンプ８３２の＋入力端子側には、上述したように、基準電圧変更部８３３による接地で基準電圧0(V)が入力されているため、この場合のパワーオペアンプ８３２の出力は、ポイントＰ４において、図４（ｂ）のＰ４欄に二点鎖線及び実線で示すように、基準電圧+12(V)である場合のパワーオペアンプ８３２の出力よりも、当該両基準電圧の電圧差となる12(V)だけパワーオペアンプ８２３の波形が全体的に引き下げられる。
【００５６】
ここで、基準電圧0(V)である場合のパワーオペアンプ８３２の出力は、ポイントＰ４において、図４（ｂ）のＰ４欄に破線及び実線で示すように、その波形が0(V)を下回ることがない。
【００５７】
これにより、ポイントＰ４においては、発振開始時刻ｔ０からの電圧平均値は、図４（ｂ）のＰ４欄の点線部に示すように、0(V)から緩やかに増加する程度となる。
【００５８】
そして、パワーオペアンプ８３２から出力された交流電圧はトランス８４１により変圧された後、ＤＣバイアス発生回路９０により直流電圧が重畳され、図４（ｂ）のＰ５欄に示すように、約-1.2(kV)から約0.8(kV)の範囲の電圧としてポイントＰ５に入力される。また、ポイントＰ５における発振開始時刻ｔ０からの電圧平均値は、図４（ｂ）のＰ５欄の点線部に示すように、Ｐ４欄の点線部と同様に緩やかに増加する。
【００５９】
そして、スイッチ制御部８１２は、プリンター１０の操作部を操作者が操作して当該プリンター１０に画像形成の実行指示が入力されることに基づいた判断等により、画像形成部１３により画像形成が実行される場合であって、上記重畳電圧を現像装置５０に対して現像バイアスとして印加する時期が到来したと判断すると、基準電圧変更部８３３に対してスイッチオフを指示するスイッチ信号を出力する。基準電圧変更部８３３がスイッチオフになると、パワーオペアンプ８３２には、基準電圧入力部８３４から上述した基準電圧（本実施形態では+12(V)）が入力される。このため、当該スイッチ制御部８１２によるスイッチオフを指示するスイッチ信号の出力時以降は、図４（ａ）のＰ４欄に示す波形の交流電圧がパワーオペアンプ８３２から出力され、図４（ａ）のＰ５欄に示す波形からなる重畳電圧が現像バイアスとして印加される。
【００６０】
なお、従来は、基準電圧変更部８３３を有していないＡＣ増幅回路８３による場合、高圧電源装置１００による電圧印加制御の開始時において、図４（ａ）のＰ３欄の点線部に示すように、ポイントＰ３における発振開始時刻ｔ０からの電圧平均値は、0(V)から当該デューティ比90％が示す比率を6(V)に乗じた約5.4(V)のレベルに向けて、予め定められたＨｉｇｈレベルの電圧値と予め定められたＬｏｗレベルの電圧値との平均値（3(V)）よりも大きい、約5.4(V)のレベル分だけ急激に増加し、図４（ａ）のＰ４欄に示すように、当該急激に増加する電圧がパワーオペアンプ８３２で反転増幅され、この場合、上記発振開始時刻ｔ０からの平均電圧レベルが更に変動幅を大きくして急激に減少することになる。このため、ポイントＰ４における電圧レベルの交流電圧に、トランス８４１を介してＤＣバイアス発生回路９０により直流電圧が重畳されると、図４（ａ）のＰ５欄に示すように、当該重畳電圧及びその平均電圧値（図４（ａ）のＰ５欄の破線）は、当該電圧印加制御開始当初には大きく低減してリーク電圧を下回る虞がある。
【００６１】
しかし、上記に示した本実施形態では、高圧電源装置１００による電圧印加制御の開始時、スイッチ制御部８１２は、基準電圧変更部８３３に対してスイッチオンを指示するスイッチ信号を出力して、基準電圧変更部８３３をスイッチオン状態とし、パワーオペアンプ８３２には基準電圧変更部８３３側からの電圧が基準電圧0(V)として入力されるため、当該電圧印加制御の開始時点では、図４（ｂ）のＰ４欄の実線部に示すように、パワーオペアンプ８３２により増幅されて出力される交流電圧の波形は0(V)を下回らないため、当該ポイントＰ４から出力される電圧がトランス８４１を介してＤＣバイアス発生回路９０により直流電圧が重畳された場合に、図４（ｂ）のＰ５欄に示すように、当該重畳された電圧及びその平均電圧値（図４（ｂ）のＰ５欄の破線）が急激に減少してリーク電圧を下回る事態が生じない。
【００６２】
また、上記の実施形態では、現像装置５０の現像バイアスの出力用に、本発明に係る高圧電源装置１００が適用される例を示したが、これに限らず、例えば、帯電装置３０のワイヤーに印加する電圧（帯電バイアス）の出力用に、高圧電源装置１００を適用してもよい。
【００６３】
尚、上記実施形態において、本発明に係る画像形成装置の一例としてプリンターを例に説明したが、これに限定する趣旨ではなく、本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る画像読取装置を備えたプリンター、コピー機、スキャナー、又はＦＡＸ等の画像形成装置であってもよい。
【００６４】
また、本発明は、上述の実施形態の構成に限られず種々の変形が可能である。前記図１乃至図４に示した構成及び処理は、本発明に係る実施形態の例示に過ぎず、本発明を前記実施形態に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【００６５】
１０ プリンター
１００ 高圧電源装置
１３ 画像形成部
３０ 帯電装置
５０ 現像装置
８０ ＡＣバイアス発生回路
８１ 制御回路
８１１ パルス発振部
８１２ スイッチ制御部
８２ レベルシフト回路
８２１ 反転回路
８２２ スイッチング素子
８３ ＡＣ増幅回路
８３１ コンデンサ
８３２ パワーオペアンプ
８３３ 基準電圧変更部
８３４ 基準電圧入力部
８４ トランス回路
８４１ トランス
９０ ＤＣバイアス発生回路
【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生成する高圧電源装置、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、現像バイアス用或いは帯電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、交流電圧に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、交流電圧を生成させるＡＣトランスの二次側巻線の低圧側とグランド間に、直流電圧を生成させる直流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、交流電圧と直流電圧が重畳された高圧を生成させるようになっている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、交流高圧電源と直流高圧電源の出力電圧を重畳した重畳電圧の正のピーク電圧を検出する正ピーク検出回路と、当該重畳電圧の負のピーク電圧を検出する負ピーク検出回路とを備え、当該両検出回路からの検出結果を基に直流高圧電源の平均電圧と交流高圧電源の電圧振幅を調整することによって、現像装置に印加する現像バイアスとしての出力電圧を精度良く制御する高圧電源装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２６６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に示されるような高圧電源装置では、交流電圧と直流電圧が重畳された重畳電圧は、直流電源で生成した電圧を挟んでＡＣトランスの出力分だけ振幅を持つため、直流電圧と交流電圧との重畳開始時や交流電圧の変更時に電圧が不安定になる。このため、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虞があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高圧電源装置が、例えば画像形成装置の現像バイアス用等として、交流電圧に直流電圧を重畳した重畳電圧を生成する場合に、当該重畳電圧がリーク電圧を超える事態を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、交流電圧の波形形成に用いられるパルス信号を出力するパルス発振部と、
前記パルス発振部から出力されたパルス信号に応じて、予め定められたレベルの交流電圧を生成する交流電圧生成部と、
前記交流電圧生成部で生成された前記交流電圧を増幅させる交流電圧増幅部と、
前記交流電圧増幅部で増幅された前記交流電圧に直流電圧を重畳させる直流電圧重畳部と、
前記交流電圧増幅部の基準電圧を、少なくとも0(V)と、前記直流電圧重畳部によって直流電圧が重畳された重畳電圧を負荷に対して印加する時に用いる予め定められた電圧値とに変更可能な基準電圧変更部と、
前記パルス発振部による前記パルス信号の出力開始時において、前記基準電圧変更部に前記基準電圧を0(V)に変更させ、前記交流電圧増幅部により増幅された交流電圧の波形が0(V)を下回らないものとする制御部と
を備える高圧電源装置である。
【０００８】
この発明では、制御部が、パルス発振部によるパルス信号の出力開始時において、基準電圧変更部に交流電圧増幅部の基準電圧を0(V)に変更させ、当該交流電圧増幅部により増幅された交流電圧の波形が0(V)を下回らないものとするので、すなわち、上記パルス信号の出力に基づいて行われる交流電圧増幅部による増幅の開始時における交流電圧の波形は、例えば本来0(V)以下で出力されるべき波形が0(V)に引き上げられて交流電圧増幅部から出力される。このため、交流電圧増幅部に入力される交流電圧の値が急激に変化した場合であっても、交流電圧増幅部から出力される交流電圧の波形は、その出力初期時には0(V)付近に寄ったものとなり、上記出力開始の前後で電圧平均値が急激に変化していないものとなる。これにより、当該交流電圧増幅部から出力される交流電圧に直流電圧重畳部が直流電圧を重畳しても、当該重畳された重畳電圧がリーク電圧を超えることが防止される。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、記録媒体上に画像を形成する画像形成部を備え、
前記画像形成部に備えられて画像形成行程における現像処理を行う現像部で用いる現像バイアスの出力用、又は、前記画像形成部に備えられて画像形成行程における帯電処理を行う帯電部で用いる帯電バイアスの出力用の少なくともいずれか一方として、請求項１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。
【００１０】
この発明では、画像形成装置において、請求項１に記載の高圧電源装置により生成される重畳電圧を現像バイアス又は帯電バイアスの出力に用いるため、請求項１に記載の発明と同様の効果を得て、現像バイアス又は帯電バイアスの出力電圧がリーク電圧を超える事態を防止できる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、記録媒体上に画像を形成する画像形成部を備え、
前記画像形成部に備えられて画像形成行程における現像処理を行う現像部で用いる現像バイアスの出力用として、請求項１に記載の高圧電源装置が備えられ、
前記制御部は、前記画像形成部による画像形成が実行される場合であって、前記直流電圧重畳部による前記重畳電圧を前記現像部に現像バイアスとして印加する時に、前記基準電圧変更部に前記基準電圧を0(V)から前記予め定められた電圧値に変更させる画像形成装置である。
【００１２】
この発明では、制御部は、画像形成部による画像形成が実行される場合であって、上記重畳電圧を現像部に現像バイアスとして印加する時に、基準電圧変更部に基準電圧を0(V)から上記予め定められた電圧値に変更させるので、現像部による現像処理時には、当該基準電圧に基づいた電圧増幅により生成される当該現像処理に適した波形からなる重畳電圧を、現像部に印加することが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高圧電源装置が、例えば画像形成装置の現像バイアス用等として、交流電圧に直流電圧を重畳した重畳電圧を出力する場合に、当該重畳電圧がリーク電圧を超える事態を防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る高圧電源装置が適用された画像形成装置の一例としてのプリンターを示す説明図である。
【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図である。
【図４】（ａ）は、従来の高圧電源装置の制御回路におけるポイントＰ１〜Ｐ５における電圧レベルを示す波形の時系列変化を示す図、（ｂ）は、本実施形態に係る高圧電源装置１００の制御回路におけるポイントＰ１〜Ｐ５における電圧レベルを示す波形の時系列変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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に示すように、本発明に係る画像形成装置の一例としてのプリンター１０は、印刷処理に供する用紙Ｓ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Ｓ１から繰り出された１枚ずつの用紙Ｓ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Ｓ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、更に、定着部１４で定着処理の施された用紙Ｓ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。
【００１６】
また、プリンター１０には、印刷対象の画像データを入力操作する等の各種操作指示を入力するための図略の操作部や、外部のコンピューター等の外部装置との間でデータ通信するための図略のネットワークインターフェイス部が備えられている。
【００１７】
用紙貯留部１２には、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Ｓ１から１枚ずつの用紙Ｓを繰り出させるピックアップローラー１２２が設けられている。このピックアップローラー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Ｓは、給紙搬送路１２３及びこの給紙搬送路１２３の下流端に設けられたレジストローラー対１２４を介して画像形成部１３に給紙される。
【００１８】
画像形成部１３は、外部のコンピューター等から入力された画像情報に基づき用紙Ｓ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周り方向に帯電装置３０、露光装置４０、現像装置５０、転写ローラー６０、及びクリーニング装置７０が設けられてなる。
【００１９】
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ている。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周り方向への駆動回転によって当該ドラム軸と一体回転するように構成されている。
【００２０】
帯電装置（特許請求の範囲における帯電部の一例）３０は、ドラム軸の時計周り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、ワイヤー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。
【００２１】
露光装置４０は、外部のコンピューター等から入力され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。
【００２２】
現像装置（特許請求の範囲における現像部の一例）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。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所謂１成分系のものが採用されている。尚、現像剤を当該トナーのみからなる１成分系のものに限定する趣旨ではなく、現像剤として、トナーとキャリアとからなる所謂２成分系のものを採用してもよい。
【００２３】
転写ローラー６０は、感光体ドラム２０の直下位置に送り込まれた用紙Ｓ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Ｓ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Ｓに付与する。したがって、感光体ドラム２０の直下位置を越えた用紙Ｓは、転写ローラー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Ｓの表面に向けて引き剥がされ、これによって用紙Ｓに対し転写処理が施される。
【００２４】
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。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。
【００２５】
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Ｓ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ー１４１と、このヒートローラー１４１の下部で周面が対向配置された加圧ローラー１４２とを備えて構成されている。
【００２６】
そして、転写処理後の用紙Ｓは、ローラー心回りに時計周り方向に駆動回転しているヒートローラー１４１と、ローラー心回りに反時計周り方向に従動回転している加圧ローラー１４２との間のニップ部を通過することによって、ヒートローラー１４１からの熱を得て定着処理が施される。定着処理の施された用紙Ｓは、排紙搬送路１４３を通って排紙部１５へ排出される。
【００２７】
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Ｓを受ける排紙トレイ１５１が形成されている。
【００２８】
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。
【００２９】
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及び天板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。
【００３０】
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とから構成されている。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。
【００３１】
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、それぞれ第１及び第２スパイラルフィーダ５１，５２並びに現像スリーブ５３に対応して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及び低位天板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。
【００３２】
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。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が正面視で時計周り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。
【００３３】
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が正面視で時計周り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。
【００３４】
第１及び第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及び第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。
【００３５】
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とを備えて構成されている。現像スリーブ５３は、第３トレイ５８４ｃの上方位置においてスリーブ本体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における反時計周り方向に回転し、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。
【００３６】
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、直流電圧に交流電圧が重畳されたバイアス電圧（現像バイアス）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。
【００３７】
図３は、本発明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８０と、ＤＣ（直流）バイアス発生回路９０と、を備えている。
【００３８】
ＡＣバイアス発生回路８０は、交流電圧を発生させる回路である。ＡＣバイアス発生回路８０は、制御回路８１と、レベルシフト回路８２と、ＡＣ増幅回路８３と、トランス回路８４と、を備えている。
【００３９】
制御回路８１は、パルス発振部８１１と、スイッチ制御部８１２とを備えている。パルス発振部８１１は、交流電圧の波形形成に用いられるパルス信号を発振する。
【００４０】
スイッチ制御部８１２は、パルス発振部８１１によるパルス信号の出力開始時に、後述する基準電圧変更部８３３にＡＣ増幅回路８３の基準電圧を0(V)に変更させ、ＡＣ増幅回路８３により増幅された交流電圧の波形が0(V)を下回らないようにする。また、スイッチ制御部８１２は、画像形成部１３により画像形成が実行される場合であって、後述するトランス回路８４及びＤＣバイアス発生回路９０により生成する重畳電圧を現像装置５０に対して現像バイアスとして印加する時期が到来すると、この時点で、基準電圧変更部８３３に上記基準電圧を0(V)から予め定められた電圧値に変更させる。当該予め定められた値としての基準電圧としては、ＡＣ増幅回路８３から出力される交流電圧の値を、上記重畳電圧が現像バイアスとして適用可能な値とする電圧値を用いる。図３に示すように、本実施形態においてＡＣ増幅回路８３は+24(V)駆動であるため、この場合、基準電圧値としての当該予め定められた電圧値は、例えば中間電圧となる+12(V)に設定される。なお、抵抗定数の変更により、この予め定められた電圧値は適宜変更が可能である。
【００４１】
レベルシフト回路８２は、反転回路８２１とスイッチング素子８２２とを備えている。反転回路８２１は、パルス発振部８１１から出力されたパルス信号を反転させ、当該反転されたパルス信号をスイッチング素子８２２に向けて出力する。
【００４２】
スイッチング素子８２２は、入力されたパルス信号が示すオン／オフに応じてスイッチングのオン／オフを切り換える。スイッチング素子８２２は、入力されたパルス信号によりオンに切り替えられると、予め定められたＬｏｗレベルの電圧（例えば、0(V)）を、コンデンサ８３１を介してパワーオペアンプ８３２に出力する。一方、スイッチング素子８２２は、オフに切り替えられると、予め定められたＨｉｇｈレベルの電圧（例えば、6(V)）を、コンデンサ８３１を介してパワーオペアンプ８３２に出力する。尚、当該Ｌｏｗレベル及びＨｉｇｈレベルが示す電圧レベルは、レベルシフト回路８２に設けられた抵抗素子であって、電源電圧Ｖｃｃに接続された抵抗素子による抵抗値の大きさによって予め調整されている。
【００４３】
ＡＣ増幅回路８３は、コンデンサ８３１とパワーオペアンプ８３２とを備えている。コンデンサ８３１は、レベルシフト回路８２とパワーオペアンプ８３２の間に設けられており、ノイズ除去フィルタとして機能する。パワーオペアンプ８３２は、例えば反転増幅回路である。パワーオペアンプ８３２は、コンデンサ８３１を介してレベルシフト回路８２から入力される上記Ｌｏｗレベル電圧及びＨｉｇｈレベル電圧でなる交流電圧が−入力端子に入力され、一方、＋入力端子には基準電圧が入力される。パワーオペアンプ８３２は、当該レベルシフト回路８２から入力される交流電圧と基準電圧の差を増幅して反転した交流電圧を、コンデンサ８４２を介してトランス回路８４に供給する。
【００４４】
基準電圧変更部８３３は、スイッチ制御部８１２からの指示信号に応じて、ＡＣ増幅回路８３の基準電圧を、(1)少なくとも0(V)と、(2)トランス回路８４及びＤＣバイアス発生回路９０により生成された重畳電圧を現像バイアスとして現像装置５０に印加する時に用いる上記予め定められた電圧値と、に変更する。例えば、基準電圧変更部８３３は、トランジスタからなり、＋入力端子に基準電圧を入力する基準電圧入力部８３４に対して並列に接続されている。当該トランジスタは、そのエミッタ側が接地され、コレクタ側がパワーオペアンプ８３２への基準電圧の入力ラインに接続されている。また、当該トランジスタのベースはスイッチ制御部８１２と接続している。当該スイッチ制御部８１２からのスイッチング信号に従って当該トランジスタがスイッチングのオン／オフを行う。スイッチ制御部８１２からのスイッチング信号により、基準電圧変更部８３３としての当該トランジスタがスイッチオンになると、パワーオペアンプ８３２には基準電圧変更部８３３側からの電圧が基準電圧として入力され、基準電圧変更部８３３は接地されているために、当該パワーオペアンプ８３２に入力される基準電圧が0(V)となる。また、基準電圧変更部８３３がスイッチオフになると、パワーオペアンプ８３２には、基準電圧入力部８３４から基準電圧（本実施形態では12(V)に設定されている）が入力される。
【００４５】
トランス回路８４は、トランス８４１とコンデンサ８４２とを備えている。尚、各回路８１〜８４には、その他、図中に示すプルアップ抵抗やダイオード等の回路素子が接続されている。
【００４６】
コンデンサ８４２は、ＡＣ増幅回路８３とトランス８４１の間に設けられている。トランス８４１は、コンデンサ８４２を介してＡＣ増幅回路８３から一次側巻線側に供給された交流電圧を変圧し、変圧した交流電圧をトランス８４１の二次側巻線側に発生させる。
【００４７】
ＤＣバイアス発生回路９０は、直流電圧を発生させる回路であり、トランス８４１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、ＤＣバイアス発生回路９０は、トランス８４１の二次側巻線の高圧出力側に交流電圧と直流電圧とが重畳された電圧を発生させる。このように重畳された電圧は、例えば現像装置５０（現像スリーブ５３）に印加される。
【００４８】
レベルシフト回路８２、ＡＣ増幅回路８３及びトランス回路８４は、特許請求の範囲における交流電圧生成部の一部となり、ＤＣバイアス発生回路９０は、特許請求の範囲における直流電圧重畳部の一例である。
【００４９】
本構成における高圧電源装置１００による電圧印加制御について、図４を用いて説明する。図４（ａ）は、従来の高圧電源装置の制御回路におけるポイントＰ１〜Ｐ５における電圧レベルを示す波形の時系列変化を示す図、（ｂ）は、本実施形態に係る高圧電源装置１００の制御回路におけるポイントＰ１〜Ｐ５における電圧レベルを示す波形の時系列変化を示す図である。
【００５０】
また、図４（ａ）（ｂ）の点線部に示す波形の時系列変化は、ポイントＰ３〜Ｐ５における各電圧のレベルの発振開始時刻ｔ０からの平均値を示すものであり、実際には細かな起伏を持って変化するが、説明のため、図中においては細かな起伏を簡略化して表記している。
【００５１】
以下では、具体例として、パルス発振部８１１に発振を開始させるパルス信号は、周期の９０％の期間オンを示し、１０％の期間オフを示す、デューティ比が９０％であるものを用いて説明する。尚、パルス発振部８１１に発振を開始させるパルス信号のデューティ比をこれに限定する趣旨ではない。また、パルス発振部８１１に発振を開始させるパルス信号のデューティ比は、操作部やネットワークインターフェイス部等から入力される。
【００５２】
高圧電源装置１００による電圧印加制御の開始時、スイッチ制御部８１２は、基準電圧変更部８３３に対してスイッチオンを指示するスイッチ信号を出力する。当該スイッチ制御部８１２からのスイッチング信号により、基準電圧変更部８３３としての上述したトランジスタがスイッチオン状態になると、パワーオペアンプ８３２には、接地されている当該基準電圧変更部８３３側からの電圧が基準電圧として入力されて、当該パワーオペアンプ８３２に入力される基準電圧が0(V)となる。
【００５３】
パルス発振部８１１は、デューティ比が９０％のパルス信号を出力する場合、図４（ｂ）のＰ１欄に示すように、パルス信号の未発振時にはオフを示すレベルの信号を出力し、発振開始時刻である時刻ｔ０からは交流電圧印加のオンを開始するパルス信号を出力する。パルス発振部８１１から出力された当該パルス信号は、図４（ｂ）のＰ２欄に示すように、反転回路８２１によってオンオフが反転されて出力される。
【００５４】
反転回路８２１から出力された当該パルス信号は、スイッチング素子８２２に入力される。そして、スイッチング素子８２２がオフに切り替えられると、図４（ｂ）のＰ３欄の実線部に示すように、予め定められたＨｉｇｈレベルの電圧である6(V)の電圧がコンデンサ８３１を介してパワーオペアンプ８３２の−入力端子側に入力し、一方、スイッチング素子８２２がオンに切り替えられると、予め定められたＬｏｗレベルである0(V)の電圧がコンデンサ８３１を介してパワーオペアンプ８３２の−入力端子側に入力する。
【００５５】
このとき、パワーオペアンプ８３２からは、当該Ｌｏｗレベル（0(V)）及びＨｉｇｈレベル（6(V)）の交流電圧が反転増幅されて出力されるが、パワーオペアンプ８３２の＋入力端子側には、上述したように、基準電圧変更部８３３による接地で基準電圧0(V)が入力されているため、この場合のパワーオペアンプ８３２の出力は、ポイントＰ４において、図４（ｂ）のＰ４欄に二点鎖線及び実線で示すように、基準電圧+12(V)である場合のパワーオペアンプ８３２の出力よりも、当該両基準電圧の電圧差となる12(V)だけパワーオペアンプ８２３の波形が全体的に引き下げられる。
【００５６】
ここで、基準電圧0(V)である場合のパワーオペアンプ８３２の出力は、ポイントＰ４において、図４（ｂ）のＰ４欄に破線及び実線で示すように、その波形が0(V)を下回ることがない。
【００５７】
これにより、ポイントＰ４においては、発振開始時刻ｔ０からの電圧平均値は、図４（ｂ）のＰ４欄の点線部に示すように、0(V)から緩やかに増加する程度となる。
【００５８】
そして、パワーオペアンプ８３２から出力された交流電圧はトランス８４１により変圧された後、ＤＣバイアス発生回路９０により直流電圧が重畳され、図４（ｂ）のＰ５欄に示すように、約-1.2(kV)から約0.8(kV)の範囲の電圧としてポイントＰ５に入力される。また、ポイントＰ５における発振開始時刻ｔ０からの電圧平均値は、図４（ｂ）のＰ５欄の点線部に示すように、Ｐ４欄の点線部と同様に緩やかに増加する。
【００５９】
そして、スイッチ制御部８１２は、プリンター１０の操作部を操作者が操作して当該プリンター１０に画像形成の実行指示が入力されることに基づいた判断等により、画像形成部１３により画像形成が実行される場合であって、上記重畳電圧を現像装置５０に対して現像バイアスとして印加する時期が到来したと判断すると、基準電圧変更部８３３に対してスイッチオフを指示するスイッチ信号を出力する。基準電圧変更部８３３がスイッチオフになると、パワーオペアンプ８３２には、基準電圧入力部８３４から上述した基準電圧（本実施形態では+12(V)）が入力される。このため、当該スイッチ制御部８１２によるスイッチオフを指示するスイッチ信号の出力時以降は、図４（ａ）のＰ４欄に示す波形の交流電圧がパワーオペアンプ８３２から出力され、図４（ａ）のＰ５欄に示す波形からなる重畳電圧が現像バイアスとして印加される。
【００６０】
なお、従来は、基準電圧変更部８３３を有していないＡＣ増幅回路８３による場合、高圧電源装置１００による電圧印加制御の開始時において、図４（ａ）のＰ３欄の点線部に示すように、ポイントＰ３における発振開始時刻ｔ０からの電圧平均値は、0(V)から当該デューティ比90％が示す比率を6(V)に乗じた約5.4(V)のレベルに向けて、予め定められたＨｉｇｈレベルの電圧値と予め定められたＬｏｗレベルの電圧値との平均値（3(V)）よりも大きい、約5.4(V)のレベル分だけ急激に増加し、図４（ａ）のＰ４欄に示すように、当該急激に増加する電圧がパワーオペアンプ８３２で反転増幅され、この場合、上記発振開始時刻ｔ０からの平均電圧レベルが更に変動幅を大きくして急激に減少することになる。このため、ポイントＰ４における電圧レベルの交流電圧に、トランス８４１を介してＤＣバイアス発生回路９０により直流電圧が重畳されると、図４（ａ）のＰ５欄に示すように、当該重畳電圧及びその平均電圧値（図４（ａ）のＰ５欄の破線）は、当該電圧印加制御開始当初には大きく低減してリーク電圧を下回る虞がある。
【００６１】
しかし、上記に示した本実施形態では、高圧電源装置１００による電圧印加制御の開始時、スイッチ制御部８１２は、基準電圧変更部８３３に対してスイッチオンを指示するスイッチ信号を出力して、基準電圧変更部８３３をスイッチオン状態とし、パワーオペアンプ８３２には基準電圧変更部８３３側からの電圧が基準電圧0(V)として入力されるため、当該電圧印加制御の開始時点では、図４（ｂ）のＰ４欄の実線部に示すように、パワーオペアンプ８３２により増幅されて出力される交流電圧の波形は0(V)を下回らないため、当該ポイントＰ４から出力される電圧がトランス８４１を介してＤＣバイアス発生回路９０により直流電圧が重畳された場合に、図４（ｂ）のＰ５欄に示すように、当該重畳された電圧及びその平均電圧値（図４（ｂ）のＰ５欄の破線）が急激に減少してリーク電圧を下回る事態が生じない。
【００６２】
また、上記の実施形態では、現像装置５０の現像バイアスの出力用に、本発明に係る高圧電源装置１００が適用される例を示したが、これに限らず、例えば、帯電装置３０のワイヤーに印加する電圧（帯電バイアス）の出力用に、高圧電源装置１００を適用してもよい。
【００６３】
尚、上記実施形態において、本発明に係る画像形成装置の一例としてプリンターを例に説明したが、これに限定する趣旨ではなく、本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る画像読取装置を備えたプリンター、コピー機、スキャナー、又はＦＡＸ等の画像形成装置であってもよい。
【００６４】
また、本発明は、上述の実施形態の構成に限られず種々の変形が可能である。前記図１乃至図４に示した構成及び処理は、本発明に係る実施形態の例示に過ぎず、本発明を前記実施形態に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【００６５】
１０ プリンター
１００ 高圧電源装置
１３ 画像形成部
３０ 帯電装置
５０ 現像装置
８０ ＡＣバイアス発生回路
８１ 制御回路
８１１ パルス発振部
８１２ スイッチ制御部
８２ レベルシフト回路
８２１ 反転回路
８２２ スイッチング素子
８３ ＡＣ増幅回路
８３１ コンデンサ
８３２ パワーオペアンプ
８３３ 基準電圧変更部
８３４ 基準電圧入力部
８４ トランス回路
８４１ トランス
９０ ＤＣバイアス発生回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧の波形形成に用いられるパルス信号を出力するパルス発振部と、
前記パルス発振部から出力されたパルス信号に応じて、予め定められたレベルの交流電圧を生成する交流電圧生成部と、
前記交流電圧生成部で生成された前記交流電圧を増幅させる交流電圧増幅部と、
前記交流電圧増幅部で増幅された前記交流電圧に直流電圧を重畳させる直流電圧重畳部と、
前記交流電圧増幅部の基準電圧を、少なくとも0(V)と、前記直流電圧重畳部によって直流電圧が重畳された重畳電圧を負荷に対して印加する時に用いる予め定められた電圧値とに変更可能な基準電圧変更部と、
前記パルス発振部による前記パルス信号の出力開始時において、前記基準電圧変更部に前記基準電圧を0(V)に変更させ、前記交流電圧増幅部により増幅された交流電圧の波形が0(V)を下回らないものとする制御部と
を備える高圧電源装置。
【請求項２】
記録媒体上に画像を形成する画像形成部を備え、
前記画像形成部に備えられて画像形成行程における現像処理を行う現像部で用いる現像バイアスの出力用、又は、前記画像形成部に備えられて画像形成行程における帯電処理を行う帯電部で用いる帯電バイアスの出力用の少なくともいずれか一方として、請求項１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３】
記録媒体上に画像を形成する画像形成部を備え、
前記画像形成部に備えられて画像形成行程における現像処理を行う現像部で用いる現像バイアスの出力用として、請求項１に記載の高圧電源装置が備えられ、
前記制御部は、前記画像形成部による画像形成が実行される場合であって、前記直流電圧重畳部による前記重畳電圧を前記現像部に現像バイアスとして印加する時に、前記基準電圧変更部に前記基準電圧を0(V)から前記予め定められた電圧値に変更させる画像形成装置。
【請求項１】
交流電圧の波形形成に用いられるパルス信号を出力するパルス発振部と、
前記パルス発振部から出力されたパルス信号に応じて、予め定められたレベルの交流電圧を生成する交流電圧生成部と、
前記交流電圧生成部で生成された前記交流電圧を増幅させる交流電圧増幅部と、
前記交流電圧増幅部で増幅された前記交流電圧に直流電圧を重畳させる直流電圧重畳部と、
前記交流電圧増幅部の基準電圧を、少なくとも0(V)と、前記直流電圧重畳部によって直流電圧が重畳された重畳電圧を負荷に対して印加する時に用いる予め定められた電圧値とに変更可能な基準電圧変更部と、
前記パルス発振部による前記パルス信号の出力開始時において、前記基準電圧変更部に前記基準電圧を0(V)に変更させ、前記交流電圧増幅部により増幅された交流電圧の波形が0(V)を下回らないものとする制御部と
を備える高圧電源装置。
【請求項２】
記録媒体上に画像を形成する画像形成部を備え、
前記画像形成部に備えられて画像形成行程における現像処理を行う現像部で用いる現像バイアスの出力用、又は、前記画像形成部に備えられて画像形成行程における帯電処理を行う帯電部で用いる帯電バイアスの出力用の少なくともいずれか一方として、請求項１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３】
記録媒体上に画像を形成する画像形成部を備え、
前記画像形成部に備えられて画像形成行程における現像処理を行う現像部で用いる現像バイアスの出力用として、請求項１に記載の高圧電源装置が備えられ、
前記制御部は、前記画像形成部による画像形成が実行される場合であって、前記直流電圧重畳部による前記重畳電圧を前記現像部に現像バイアスとして印加する時に、前記基準電圧変更部に前記基準電圧を0(V)から前記予め定められた電圧値に変更させる画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２１２０５８（Ｐ２０１２−２１２０５８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７８２１７（Ｐ２０１１−７８２１７）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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