高圧電源装置及び画像形成装置
【課題】画像形成装置の高圧供給の機能を維持しつつ、高圧電源の数を削減して、高圧電源を小型化する。
【解決手段】所定の極性の高電圧を出力する第１の高圧出力部と、前記第１の高圧出力部の出力部に接続された複数の整流部と、前記複数の整流部のうちの１つに接続され、前記所定の極性とは逆極性の高電圧を出力する第２の高圧出力部と、前記複数の整流部のうちの他の１つに接続され、前記所定の極性とは逆極性の高電圧を出力する第３の高圧出力部と、を有し、前記複数の整流部は、前記第２の高圧出力部に流れる電流経路と前記第３の高圧出力部に流れる電流経路を分離する。
【解決手段】所定の極性の高電圧を出力する第１の高圧出力部と、前記第１の高圧出力部の出力部に接続された複数の整流部と、前記複数の整流部のうちの１つに接続され、前記所定の極性とは逆極性の高電圧を出力する第２の高圧出力部と、前記複数の整流部のうちの他の１つに接続され、前記所定の極性とは逆極性の高電圧を出力する第３の高圧出力部と、を有し、前記複数の整流部は、前記第２の高圧出力部に流れる電流経路と前記第３の高圧出力部に流れる電流経路を分離する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置等に用いられる高圧電源装置、及びそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用する画像形成装置には、各種高圧電源装置が備えられており、記録材などに対する画像形成プロセスには欠かせない存在となっている。この高圧電源装置としては、例えば、帯電装置用高圧電源、現像装置用高圧電源、転写装置用高圧電源等、各種モジュール化された電源装置が存在する。これらモジュール化された電源装置は、画像形成装置の構成に応じて異なった仕様を有しており、例えば直流高圧電源の出力に交流高圧電源の出力を重畳したものや、直流の負極性高圧電源の出力に直流の正極性高圧電源の出力を重畳したもの等の仕様がある。更に、規定電圧や規定電流、定電流制御方式や定電圧制御方式、単一値出力や多段階値制御出力、負荷条件等についても様々な仕様がある。
【０００３】
例えば転写電圧の場合、画像形成装置のクリーニング動作時に転写ローラに付着したトナーを除去するためには、通常の転写時に印加する電圧とは逆極性の電圧を転写ローラに印加する必要がある。一般的に、トナー自体は負極性を持つため、画像形成を行う転写プロセス時には、正極性を有する高圧電源（以下、「正電源」という）からの電圧印加により、感光ドラムから中間転写ベルトに、及び中間転写ベルトから記録材にトナーが転写される。逆に、クリーニングプロセス時には、負極性を有する高圧電源（以下、「負電源」という）からの電圧印加により、転写部材から中間転写ベルトへのトナー吐き出しや、中間転写ベルト上の除去トナーの感光ドラムを経由した廃トナー容器への搬送が行われる。例えば特許文献１では、記録材に転写されずに中間転写ベルト上に残ったトナーを、感光ドラムに転写して回収する画像形成装置が提案されている。
【０００４】
図８は、中間転写ベルト（以下、「ＩＴＢ」という）９００を有する画像形成装置における、従来の二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源を模式的に示したものである。図８において、ＭＰＵ９０１は、二次転写ローラ９０６やＩＴＢクリーニングブラシ９１６を流れる負荷電流の検知や、検知された負荷電流値に基づいて、二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源からの出力を制御するマイクロプロセッサである。二次転写正電源９０２、二次転写負電源９０３は、Ｄ／Ａポートを介したＭＰＵ９０１からの制御信号（アナログ信号）により、二次転写ローラ９０６にそれぞれ正電圧、負電圧を印加する。ＩＴＢクリーニング正電源９１２、ＩＴＢクリーニング負電源９１３は、Ｄ／Ａポートを介したＭＰＵ９０１からの制御信号（アナログ信号）により、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６にそれぞれ正電圧、負電圧を印加する。抵抗９０４、９０５、９１４、９１５はブリーダ抵抗である。
【０００５】
画像形成時には、一次転写電源（不図示）から一次転写パッド９０９に印加された転写電圧により、感光ドラム９０８上のトナー像がＩＴＢ９００に転写される。その後、ＭＰＵ９０１からの制御により、二次転写正電源９０２から二次転写ローラ９０６に正極性の転写電圧が印加され、ＩＴＢ９００上のトナー像が記録材９２０に転写される。記録材９２０に転写されず、ＩＴＢ９００に残ったトナーは、ＭＰＵ９０１がＩＴＢクリーニング正電源９１２から正極性の電圧をＩＴＢクリーニングブラシ９１６に印加されることにより、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６に一時的に回収される。このとき、二次転写ローラ９０６に流れた二次転写電流は、感光ドラム９０８のグランド（以下、「ＧＮＤ」という）に流れ、負荷電流検知回路９０７のＧＮＤから負荷電流検知回路９０７、ブリーダ抵抗９０５を経由して二次転写正電源９０２に戻る。そのため、二次転写電流の電流値は、負荷電流検知回路９０７によって検知することができ、検知された負荷電流値は、負荷電流検知回路９０７から出力されたアナログ信号により、Ａ／Ｄポートを介して、ＭＰＵ９０１に入力される。同様に、ＩＴＢクリーニング電流は、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６から感光ドラム９０８のＧＮＤに流れ、負荷電流検知回路９１７のＧＮＤから負荷電流検知回路９１７、ブリーダ抵抗９１５を経由してＩＴＢクリーニング正電源９１２に戻る。そのため、ＩＴＢクリーニング電流の電流値は、負荷電流検知回路９１７によって検知することができ、検知された負荷電流値は、負荷電流検知回路９１７から出力されたアナログ信号により、Ａ／Ｄポートを介して、ＭＰＵ９０１に入力される。
【０００６】
一方、クリーニングプロセス時において、ＭＰＵ９０１は、二次転写負電源９０３及びＩＴＢクリーニング負電源９１３をオンする。そして、それぞれの負電源から供給された負電圧は、ブリーダ抵抗９０４、９１４を経由して、二次転写ローラ９０６、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６に印加される。二次転写ローラ９０６に印加された負電圧により、二次転写ローラ９０６に付着したトナーはＩＴＢ９００に転写され、二次転写ローラ９０６から除去される。また、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６に印加された負電圧により、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６に一時的に回収され、溜まったトナーがＩＴＢ９００に吐き出され、感光ドラム９０８に逆転写され、感光ドラム内のクリーナー容器に回収される。
【０００７】
図８に示した負電源に正電源を重畳した電源構成では、負電圧がブリーダ抵抗を介して出力されるため、出力電圧・出力電流の出力精度が落ちる。しかし、一般的にトナー除去を目的に印加される負電圧は、画像形成時に印加される正電圧に比べ、電圧・電流精度がそれほど要求されないので、所定以上の電圧が印加されれば、必要なクリーニング性能を満たすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−３０９９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、画像形成装置の更なる小型化、低コスト化が求められている。前述したように、従来の画像形成装置に備えられた高圧電源装置では、画像形成プロセスに必要な帯電電圧、現像電圧、転写電圧等の印加電圧毎に独立した電源回路を設けていたため、部品点数増加によるコスト増加や回路基板の面積増加という課題があった。そのため、高圧電源装置においても、小型化、低コスト化を図る必要があった。
【００１０】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、画像形成装置の高圧供給の機能を維持しつつ、高圧電源の数を削減して、高圧電源を小型化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述の課題を解決するために、本発明は以下の構成を備える。
【００１２】
（１）所定の極性の高電圧を出力する第１の高圧出力部と、前記第１の高圧出力部の出力部に接続された複数の整流部と、前記複数の整流部のうちの１つに接続され、前記所定の極性とは逆極性の高電圧を出力する第２の高圧出力部と、前記複数の整流部のうちの他の１つに接続され、前記所定の極性とは逆極性の高電圧を出力する第３の高圧出力部と、を有し、前記複数の整流部は、前記第２の高圧出力部に流れる電流経路と前記第３の高圧出力部に流れる電流経路を分離することを特徴とする高圧電源装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、画像形成装置の高圧供給の機能を維持しつつ、高圧電源を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１の二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源の構成を示す図
【図２】実施例１の二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源からの電流経路を示す図
【図３】実施例１の二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源からの電流経路を示す図
【図４】実施例１の二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源のシーケンス図
【図５】実施例１と従来例の電源構成の比較を説明する図
【図６】実施例２の二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源の構成を示す図
【図７】実施例３の一次転写電源の構成を示す図
【図８】従来例の二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
［二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源の概要］
図１は、本実施例の画像形成装置の二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源の構成を示す概略図である。図１では、前述した従来例の図６と同じ構成箇所については、同一符号を付し、説明を省略する。本実施例の図１と従来例の図８との主たる相違点は、１つの負電源の出力に、二次転写正電源、ＩＴＢクリーニング正電源の出力を重畳させると共に、各正電源が負電源に影響しないよう、ダイオード１１２、１４２を用いて負電源を分離している点である。
【００１７】
図１において、ＭＰＵ１０１は、二次転写ローラ９０６やＩＴＢクリーニングブラシ９１６を流れる負荷電流の検知や、二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源の制御を行うマイクロプロセッサである。第１の高圧電源である負電源は、電圧共振回路と電圧生成手段である多段倍電圧整流回路１７４から構成されている。電圧共振回路は、クロック発振器１５１、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１５２、インダクタ１５３、コンデンサ１７３で構成されている。クロック発振器１５１は、Ｄ／Ａポートを介したＭＰＵ１０１からの制御信号（アナログ信号）により、周波数、又はデューティ（ＤＵＴＹ）の可変制御を行う。多段倍電圧整流回路１７４は、電圧共振回路で発生した電圧を倍電圧整流して高電圧化する回路であり、コンデンサ１６１、１６４、１６７、１６９、１７１、ダイオード１６３、１６５、１６６、１６８、１７０、１７２から構成されている。第２の高圧電源の電圧出力部である二次転写正電源１０２、ＩＴＢクリーニング正電源１３２は、不図示の、ＭＰＵ１０１からの制御信号によりトランスを駆動するトランス駆動回路、出力電圧を生成するトランス、トランスの出力電圧を整流する整流回路を有する。
【００１８】
電圧検知回路１０８、１３８は、それぞれ二次転写ローラ９０６への正電圧、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６への正電圧を抵抗分圧して、二次転写正電源１０２、ＩＴＢクリーニング正電源１３２にフィードバック（不図示）し、定電圧制御を行う。電圧検知回路１５８は、ダイオード１４２のアノード電圧を抵抗分圧し、クロック発振器１５１にフィードバック（不図示）し、負電源の定電圧制御を行う。また、ダイオード１１２のアノード電圧は、ブリーダ抵抗１０４を介して二次転写ローラ９０６への負電圧に、ダイオード１４２のアノード電圧は、ブリーダ抵抗１３４を介して、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６への負電圧となる。電流検知回路１０７、１３７は、それぞれ二次転写ローラ９０６、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６に流れる負荷電流を検知し、検知された負荷電流の電流値は、ＭＰＵ１０１のＡ／Ｄポートへ、アナログ信号として出力される。
【００１９】
［二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源の電流経路］
図２は、図１の回路において、二次転写電源、ＩＴＢクリーニング電源からの電流経路を示した図である。図２において、二次転写電源からの電流経路については、中間転写ベルト９００上のトナーを記録材９２０に二次転写させるために、二次転写ローラ９０６に正電圧を印加した場合に流れる電流（以下、二次転写正電流という）の経路を示している。ＩＴＢクリーニング電源からの電流経路については、記録材に転写されずにＩＴＢ９００上に残留したトナーを吸着させるために、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６に正電圧を印加した場合に流れる電流（以下、ＩＴＢクリーニング正電流という）の経路を示している。このとき、二次転写正電源１０２とＩＴＢクリーニング正電源１３２がオン状態で、多段倍電圧整流回路１７４を含む負電源はオフ状態である。なお、図２において、多段倍電圧整流回路１７４は電流経路とは直接関係しないので、簡単化のため、多段倍電圧整流回路１７４の内部回路は、コンデンサ１７５のみの等価的な表記にしている。
【００２０】
ＩＴＢクリーニング正電源１３２から正電圧をＩＴＢクリーニングブラシ９１６に印加した場合に流れるＩＴＢクリーニング正電流の電流経路は、経路２０１、２０３から構成されている。経路２０１は、ＩＴＢクリーニング正電源１３２からの正電流がＩＴＢクリーニングブラシ９１６、中間転写ベルトであるＩＴＢ９００、感光ドラム９０８を経由して、感光ドラム９０８のＧＮＤに流れる経路である。経路２０３は、ＩＴＢクリーニング正電源１３２からの正電流が電流検知回路１３７のＧＮＤから電流検知回路１３７、ブリーダ抵抗１３５を経由してＩＴＢクリーニング正電源１３２に戻る経路である。
【００２１】
一方、二次転写正電源１０２から正電圧を二次転写ローラ９０６に印加した場合に流れる二次転写正電流の電流経路は、経路２８１，２８３から構成されている。経路２８１は、二次転写正電源１０２からの正電流が二次転写ローラ９０６、記録材９２０、中間転写ベルトであるＩＴＢ９００、感光ドラム９０８を経由して、感光ドラム９０８のＧＮＤに流れる経路である。経路２８３は、二次転写正電源１０２からの正電流が電流検知回路１０７のＧＮＤから電流検知回路１０７、ブリーダ抵抗１０５を経由して二次転写正電源１０２に戻る経路である。
【００２２】
また、プロセス部材に流れない電流の経路として、ＩＴＢクリーニング正電流の場合には、ＩＴＢクリーニング正電源１３２から、ブリーダ抵抗１３４を経由してＩＴＢクリーニング正電源１３２に戻る経路２０９がある。一方、二次転写正電流の場合には、二次転写正電源１０２から、ブリーダ抵抗１０４を経由して二次転写正電源１０２に戻る経路２８２がある。
【００２３】
電流検知回路１３７、１０７の接地されていない側の電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２は、基準電圧として、一般的にオペアンプ（不図示）等で一定電圧になるように制御される。クロック発振器１５１、ＦＥＴ１５２、インダクタ１５３、コンデンサ１７３による電圧共振回路が、電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２に影響しないように、電圧共振回路と電圧Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ１とは、抵抗１１０、１４０により分離されている。これにより、電圧Ｖｒｅｆ１とＶｒｅｆ２を異なる電圧に設定し、電流検知精度を調整することが可能となる。
【００２４】
経路２０３を流れるＩＴＢクリーニング正電流の電流値をｉ１とすると、ダイオード１４２のアノード側電圧Ｖａは、ブリーダ抵抗１３５の抵抗値Ｒ１を用いて、
Ｖａ＝Ｖｒｅｆ１−ｉ１×Ｒ１
となる。一方、経路２８３を流れる二次転写正電流の電流値をｉ２とすると、ダイオード１１２のアノード側電圧Ｖｂは、ブリーダ抵抗１０５の抵抗値Ｒ２を用いて、
Ｖｂ＝Ｖｒｅｆ２−ｉ２×Ｒ２
となる。電圧Ｖａと電圧Ｖｂが異なる場合でも、正しく電流検知が行えるよう、ダイオード１１２、１４２により電圧Ｖａと電圧Ｖｂを分離することにより、二次転写正電源１０２、ＩＴＢクリーニング正電源１３２の電流経路を確保している。
【００２５】
図３は、図２と同様に、二次転写電源、ＩＴＢクリーニング電源からの電流経路を示した図である。二次転写電源からの電流経路については、二次転写ローラ９０６に付着したトナーを除去するために、二次転写ローラ９０６に負電圧を印加した場合に流れる電流（以下、二次転写負電流という）の経路を破線で示している。ＩＴＢクリーニング正電流については図２と同様の電流経路であり、経路２０１、２０３で構成されている。このとき、ＩＴＢクリーニング正電源１３２と多段倍電圧整流回路１７４を含む負電源がオン状態で、二次転写正電源１０２はオフ状態である。
【００２６】
二次転写負電源である多段倍電圧整流回路のコンデンサ１７５からの負電圧を二次転写ローラ９０６に印加した場合に流れる二次転写負電流の電流経路は、経路２２１、２２２で構成されている。経路２２２は、多段倍電圧整流回路のコンデンサ１７５からの負電流が、抵抗１１０、電流検知回路１０７を経由して、電流検知回路１０７のＧＮＤに流れる経路である。経路２２１は、コンデンサ１７５からの負電流が、感光ドラム９０８のＧＮＤから、感光ドラム９０８、ＩＴＢ９００、二次転写ローラ９０６を経由し、ブリーダ抵抗１０４、ダイオード１１２を介してコンデンサ１７５に戻る経路である。
【００２７】
また、プロセス部材に流れない電流の経路として、二次転写負電流は経路２２４、および経路２２３から経路２２６、さらに経路２２３から経路２２５に電流が流れる。経路２２４は抵抗１１０、ブリーダ抵抗１０５、ダイオード１１２を流れる経路である。経路２２３から経路２２６は抵抗１４０、ブリーダ抵抗１３５、ダイオード１４２を流れる経路である。経路２２３から経路２２５は抵抗１４０、電流検知回路１３７を流れる経路である。このとき、経路２２５を流れる負電流と経路２０３を流れるＩＴＢクリーニング正電流が共に電流検知回路１３７を流れようとするため、ＭＰＵ１０１は経路２０３を流れるＩＴＢクリーニング正電流を正しく検知できなくなる。しかし、この場合も、電流検知回路１３７の接地されていない側の電圧Ｖｒｅｆ１は、基準電圧として、一般的にオペアンプ（不図示）等で一定電圧になるように制御されるため、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６へは定電圧を出力することができる。以上のように、二次転写電源とＩＴＢクリーニング電源で異なる極性の電圧を出力する場合は、電流検知をする必要が無い場合に限り適用可能である。それは例えば、各種クリーニング用途など、ある電圧以上出ていれば電流検知をしなくても画像形成装置としての機能が出せる場合である。
【００２８】
［二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源の電流検知］
また、図３のように、二次転写正電源１０２はオフ状態で、ＩＴＢクリーニング正電源１３２と、多段倍電圧整流回路１７４を含む二次転写負電源から出力されていた場合、電圧Ｖａは電圧検知回路１５８により定電圧制御が行われる。そのため、電圧検知回路１５８による制御電圧値が前述した式（Ｖｒｅｆ１−ｉ１×Ｒ１）により算出される電圧値より大きい場合は、電圧Ｖａは制御電圧値となる。逆に、制御電圧値が前述した式（Ｖｒｅｆ１−ｉ１×Ｒ１）により算出される電圧値より小さい場合には、電圧Ｖａは、式（Ｖｒｅｆ１−ｉ１×Ｒ１）により算出された電圧値となるように、定電圧制御される。この場合、ＩＴＢクリーニング正電源１３２の両端の電位差は、ＩＴＢクリーニング正電源がオフ状態で、電圧Ｖａの電圧制御を行わない場合に比べて、増加するため、ＩＴＢクリーニング正電源の負荷も増加することになる。そのため、ＩＴＢクリーニング正電源１３２内に設けられたトランスの出力をパワーアップしたり、特に図３のように正と負の電圧を印加する場合のようなクリーニングシーケンスにおいて、電圧を制限するなどの対応が必要になる場合がある。
【００２９】
更に、二次転写電圧、ＩＴＢクリーニング電圧が共に負極性の場合は、多段倍電圧整流回路１７４を含む負電源はオン状態に、二次転写正電源１０２、及びＩＴＢクリーニング正電源１３２はオフ状態になる。二次転写負電流は、多段倍電圧整流回路のコンデンサ１７５から流れ、抵抗１１０、電流検知回路１０７を経由して、電流検知回路１０７のＧＮＤに流れる。そして、感光ドラム９０８のＧＮＤから、感光ドラム９０８、ＩＴＢ９００、二次転写ローラ９０６を経由し、二次転写負電流は、ブリーダ抵抗１０４、ダイオード１１２を介してコンデンサ１７５に戻る。一方、ＩＴＢクリーニング負電流は、多段倍電圧整流回路のコンデンサ１７５から流れ、抵抗１４０、電流検知回路１３７を経由して、電流検知回路１３７のＧＮＤに流れる。そして、感光ドラム９０８のＧＮＤから、感光ドラム９０８、ＩＴＢ９００、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６を経由し、ＩＴＢクリーニング負電流は、ブリーダ抵抗１３４、ダイオード１４２を介してコンデンサ１７５に戻る。この場合には、回路構成上、負電源が１つしかないため、二次転写負電圧とＩＴＢクリーニング負電圧は異なる電圧に設定できない制約がある。しかし、前述したように、一般的にトナー除去を目的とした負電圧印加では、画像形成時の正電圧印加に比べ、印加する電圧の精度（流れる電流の精度）がそれほど要求されないため、所定以上の電圧が印加されれば、クリーニング性能を満たすことができる。
【００３０】
図４は、プリント時、およびプリント後の後回転における二次転写電圧、二次転写電流、ＩＴＢクリーニング電圧、ＩＴＢクリーニング電流のシーケンスの例である。プリント時は二次転写正電源１０２とＩＴＢクリーニング正電源１３２をオンし、定電流制御を行う。プリント後、二次転写正電源１０２とＩＴＢクリーニング正電源１３２をオフし、多段倍電圧整流回路１７４を含む負電源をオンする。これにより二次転写ローラ９０６のトナー除去およびＩＴＢクリーニングブラシ９１６のトナー除去を行う。ＩＴＢクリーニングブラシ９１６のトナー除去は、実際には図４の２９１、２９２のように、ＩＴＢクリーニング電圧を正負に交互に出力して行う。図４の２９１は二次転写電圧とＩＴＢクリーニング電圧が共に負電圧の場合、２９２は二次転写電圧が負電圧でＩＴＢクリーニング電圧が正電圧の場合である。この理由は、ＩＴＢクリーニング電圧は、直流負電圧よりも正負交互に電圧を出力させて電圧の傾き（ｄＶ／ｄｔ）を出した方が、効率良くトナーを吐き出せるというＩＴＢクリーニングブラシ９１６の特性によるものである。詳細は割愛する。
【００３１】
図４のシーケンスには無いものの、電圧の極性が図３とは逆極性である、二次転写電圧が正極性、ＩＴＢクリーニング電圧が負極性の場合は、二次転写正電源１０２がオン、ＩＴＢクリーニング正電源１３２がオフ、多段倍電圧整流回路１７４を含む二次転写負電源がオンの状態となる。二次転写正電流は、二次転写正電源１０２から流れ、二次転写ローラ９０６、ＩＴＢ９００、感光ドラム９０８を経由して、感光ドラム９０８のＧＮＤに流れる。そして、電流検知回路１０７のＧＮＤから、電流検知回路１０７、ブリーダ抵抗１０５を経由して、二次転写正電流は二次転写正電源１０２に戻る。一方、ＩＴＢクリーニング負電流は、多段倍電圧整流回路のコンデンサ１７５からの負電流が、抵抗１４０、電流検知回路１３７を経由して、電流検知回路１３７のＧＮＤに流れる。そして、感光ドラム９０８のＧＮＤから、感光ドラム９０８、ＩＴＢ９００、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６を経由し、ＩＴＢクリーニング負電流は、ブリーダ抵抗１３４、ダイオード１４２を介してコンデンサ１７５に戻る。この場合、二次転写正電源１０２の両端の電位差は、二次転写正電源がオフ状態の場合と比べて増加するため、二次転写正電源１０２の負荷も増加することになる。そして、図３と同様、二次転写正電源１０２内に設けられたトランスの出力をパワーアップしたり、クリーニングシーケンスでの電圧を制限するなどの対応が必要となる場合がある。また、この場合、ＭＰＵ１０１は二次転写正電流を電流検知回路１０７によって正しく検知できなくなる。ＩＴＢクリーニング負電流が電流検知回路１０７を流れようとするためである。よって上述の二次転写電圧が正極性、ＩＴＢクリーニング電圧が負極性の場合は、二次転写電流の電流検知をする必要が無い場合に限り適用可能である。
【００３２】
図５は、従来例と本実施例の電源構成について、コスト、基板面積、電源の出力電圧、電流検知の性能、正負電圧出力の面から比較を行い、その比較結果を２種類の記号○（他方より優れているか、同等）、△（他方より劣る）により示した図である。コスト、基板面積については、従来の電源では、二次転写電源、ＩＴＢクリーニング電源は共に正電源、負電源を有していた。一方、本実施例では、負電源を二次転写電源、ＩＴＢクリーニング電源に共有の多段倍電圧整流回路とその駆動回路である電圧共振回路にすることにより、コスト、基板面積の削減が可能になっている。また、負電源に対するＤ／Ａポートを１ポート削減できたので、コストダウンとなっている。なお、電源の出力電圧については、前述したように、正電源の最大電圧が下がる。そのため、最大電圧をより高い電圧とするには、本実施例の構成では、正電源用トランスの出力を上昇させる必要がある。本実施例ではトランスの出力を上昇させる場合、多段倍電圧整流回路の段数を増やすことで対応できるため、コストアップや基板面積への影響は小さい。また、電流検知の性能については、二次転写電圧とＩＴＢクリーニング電圧の極性が異なる場合、電流検知ができなくなるものの、クリーニングシーケンス上は特に問題ない。そして、電流検知精度については、前述したように、従来と同様である。また、負電源を二次転写電源、ＩＴＢクリーニング電源に共有にしたために、電源毎に個別の電圧設定ができなくなったが、クリーニングシーケンス上は、特に問題はない。
【００３３】
以上説明したように、本実施例によれば、画像形成装置の高圧供給の機能を維持しつつ、高圧電源の共通化により、高圧電源の数を削減し、高圧電源を小型化することができる。本実施例では、１つの負電源に二次転写正電源、ＩＴＢクリーニング正電源の２つを重畳し、ダイオードを用いて負電源に各々の正電源が影響しないよう、電流経路を分離している。これにより、多段倍電圧整流回路及びその駆動回路による負電源の削減、負電源制御用信号ポートの削減ができ、回路のコストダウン、基板のサイズダウンが可能となる。なお、本実施例では、負電源を図１に示すように、ダイオード、コンデンサによる段倍電圧整流回路で構成しているが、巻線トランスや圧電トランスで構成した場合にも、本実施例と同様の効果を得ることができる。その場合は、巻線トランスや圧電トランスのサイズがアップする可能性があるが、その場合でも、電源数の削減などによるコストダウン、基板サイズダウンの効果がある。また、本実施例では電圧検知回路１０８、１３８をそれぞれ正電源１０２、１３２へフィードバック、電圧検知回路１５８をクロック発振器１５１へフィードバックして定電圧制御を行っているが、電圧検知回路の信号をＭＰＵ１０１へフィードバックして定電圧制御を行ってもよい。
【実施例２】
【００３４】
［二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源の概要］
図６は、本実施例の画像形成装置の二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源の構成を示す概略図である。図６では、実施例１の図１と同じ構成箇所については、同一符号を付し、説明は省略する。本実施例の図６と実施例１の図１との相違点は、負電源用圧電トランス２０４の出力を並列接続された２つの整流回路２７１、２７２を介することにより、二次転写ローラへの電流経路とＩＴＢクリーニングブラシへの電流経路を分離している点である。この構成により、電流検知回路１３７、１０７の接地されていない側の基準電圧Ｖｒｅｆ１とＶｒｅｆ２の分離も同時に行っている。本実施例においても、実施例１と同様に、二次転写電源とＩＴＢクリーニング電源における電流経路を分離するという考え方は同じである。
【００３５】
図６において、二次転写正電源のトランス駆動部２５１は、フライバックトランス２０２を駆動する駆動部であり、ＭＰＵ１０１のＤ／Ａポートから入力されるアナログ信号（例えば、ＰＷＭ信号）に従って、所定の周波数で駆動される。このトランス駆動部２５１には、電圧を制御するための制御信号（ＰＷＭ信号）と、周波数を指示するクロック信号が入力される。フライバックトランス２０２は、内部にコンデンサ２５４とブリーダ抵抗２０６を有し、トランス駆動部２５１の制御によりオン状態となり、二次転写ローラ９０６に正電圧を印加する。
【００３６】
また、トランス駆動部２５２、２５３は、それぞれ圧電トランス２１０、２０４を駆動する駆動部であり、ＭＰＵ１０１のＤ／Ａポートから入力される制御信号（周波数設定信号）に基づく周波数で、圧電トランスを駆動して所定の電圧を出力させる。圧電トランス２１０は、トランス駆動部２５２の制御によりオン状態となり、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６へ正電圧を印加する。ダイオード２６１、２６２、コンデンサ２６３は、圧電トランス２１０の出力を整流する整流回路を構成する。抵抗２０５は、ブリーダ抵抗である。
【００３７】
圧電トランス２０４は、トランス駆動部２５３の制御によりオン状態となり、整流回路２７１を介してＩＴＢクリーニングブラシ９１６への負電圧の印加や、整流回路２７２を介して二次転写ローラ９０６への負電圧の印加を行う。整流回路２７１は、ダイオード２７３、２７４、コンデンサ２７５から構成され、整流回路２７２は、ダイオード２７６、２７７、コンデンサ２７８から構成され、それぞれ圧電トランス２０４からの出力を整流する。抵抗２３４、２３５はブリーダ抵抗である。
【００３８】
［二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源の電流経路と電流検知］
二次転写正電流は、フライバックトランス２０２内のコンデンサ２５４のチャージポンプにより二次転写ローラ９０６、ＩＴＢ９００、感光ドラム９０８を経由して、感光ドラム９０８のＧＮＤに流れ込む。そして、感光ドラム９０８のＧＮＤに流れ込んだ二次転写正電流は、電流検知回路１０７のＧＮＤから電流検知回路１０７、ブリーダ抵抗２３５を通り、フライバックトランス２０２内のコンデンサ２５４に戻る。
【００３９】
ＩＴＢクリーニング正電流は、コンデンサ２６３のチャージポンプにより、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６、ＩＴＢ９００、感光ドラム９０８を経由して、感光ドラム９０８のＧＮＤに流れ込む。そして、感光ドラム９０８のＧＮＤに流れ込んだＩＴＢクリーニング正電流は、電流検知回路１３７のＧＮＤから、電流検知回路１３７、ブリーダ抵抗２３４を通り、コンデンサ２６３に戻る。
【００４０】
二次転写負電流は、コンデンサ２７８のチャージポンプにより電流検知回路１０７、電流検知回路１０７のＧＮＤに流れ込む。そして、電流検知回路１０７のＧＮＤに流れ込んだ二次転写負電流は、感光ドラム９０８のＧＮＤから、感光ドラム９０８、ＩＴＢ９００、二次転写ローラ９０６、フライバックトランス２０２内のブリーダ抵抗２０６を経由して、コンデンサ２７８に戻る。
【００４１】
同様に、ＩＴＢクリーニング負電流は、コンデンサ２７５のチャージポンプにより、電流検知回路１３７、電流検知回路１３７のＧＮＤに流れ込む。そして、電流検知回路２３７のＧＮＤに流れ込んだＩＴＢクリーニング負電流は、感光ドラム９０８のＧＮＤから、感光ドラム９０８、ＩＴＢ９００、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６、ブリーダ抵抗２０５を経由して、コンデンサ２７５に戻る。
【００４２】
本実施例においても、ダイオード２７３、２７７により、二次転写電源、ＩＴＢクリーニング電源の電流経路が分かれている。ところで、本実施例においても、実施例１での電源と同様の制約、すなわち正電源の最大電圧が下がる点や回路構成上、負電源が１つしかないため、二次転写負電圧とＩＴＢクリーニング負電圧に異なる電圧設定ができないという制約は存在する。また、二次転写電圧とＩＴＢクリーニング電圧が異なる極性の場合、電流検知ができなくなるという制約も存在する。この点に関しては、クリーニングシーケンス上、二次転写電圧とＩＴＢクリーニング電圧が異なる極性の場合、電流検知が必要ないこと、また、負電圧の使用用途がクリーニングであり、負電圧の電圧精度は、画像形成に用いる正電圧に比べ、それほど厳しくないという点も実施例１と同様である。
【００４３】
以上説明したように、本実施例によれば、画像形成装置の高圧電源の出力の機能を維持しつつ、高圧電源の共通化により、高圧電源の数を削減し、高圧電源を小型化することができる。本実施例では、１つの負電源に並列接続された２つの整流回路を介して、負電源出力を二次転写正電源とＩＴＢクリーニング正電源と重畳させると共に、二次転写電流及びＩＴＢクリーニング電流経路を分離させている。これにより、負電源の削減、負電源制御用信号ポートの削減ができ、回路のコストダウン、基板のサイズダウンが可能となる。
【００４４】
また、本実施例では、二次転写正電圧用にフライバックトランス（巻線トランス）、ＩＴＢクリーニング正電源用及び負電源用に圧電トランスを使用している。これにより、多段倍電圧整流回路を用いた実施例１よりもサイズアップにはなるが、その反面、電源出力を大きくすることができるため、高い電圧が必要な高速画像形成装置には、より好適な構成となっている。
【実施例３】
【００４５】
［一次転写電源の概要］
図７は、本実施例の複数のカラー画像形成部（ステーション）が並置されたインライン方式の画像形成装置における一次転写電源の構成を示す概略図である。本実施例は、正電源に対し、負電源を共通化した構成を一次転写電源に適用し、かつ、３つの一次転写正電源の出力に対し、１つの共通の負電源からの出力を重畳している点が、実施例１、２と異なっている。
【００４６】
図７において、画像形成装置は、中間転写ベルトＩＴＢ８００の下流方向に順に配置された４個の画像形成部（ステーションともいう）の第１ステーション５０１、第２ステーション５０２、第３ステーション５０３、第４ステーション５０４から構成されている。各ステーションの像担持体である感光ドラム１９１〜１９４は、不図示の駆動手段により、矢印方向（反時計回り方向）に回転駆動される。各ステーションは、感光ドラム１９１〜１９４の周囲に帯電装置（不図示）、露光装置（不図示）、現像装置（不図示）、廃トナーボトル４０１〜４０４、クリーニングブレード４１１〜４１４を有する。帯電装置、露光装置、現像装置により感光ドラム１９１〜１９４上に形成されたトナー像は、一次転写パッド１８１〜１８４に印加された電圧により、ＩＴＢ８００に転写される。その後、ＩＴＢ８００と二次転写ローラ５１２との当接部に記録材５１３を搬送すると同時に、二次転写ローラ５１２に電圧印加することにより、ＩＴＢ８００上のトナー像は、記録材５１３に転写される。そして、記録材５１３に転写されず、ＩＴＢ８００上に残ったトナーは、ＩＴＢクリーニング装置５１１により、ＩＴＢ８００から一旦回収される。
【００４７】
一次転写正電源３１５、３２５、３３５、２０８は、内部（不図示）に、ＭＰＵ１０１からの制御信号によりトランスを駆動するトランス駆動回路、出力電圧を生成するトランス、トランスの出力電圧を整流する整流回路を有している。一次転写正電源３１５、３２５、３３５、２０８は、Ｄ／Ａポートを介したＭＰＵ１０１からの制御信号（アナログ信号）により、１対１対応に接続された、各ステーションの一次転写パッド１８３、１８２、１８１、１８４に正電圧を印加する。抵抗３１８、３２８、３３８はブリーダ抵抗である。
【００４８】
トランス駆動部３５３は、圧電トランス３０４を駆動する駆動部であり、ＭＰＵ１０１のＤ／Ａポートから入力される制御信号（周波数設定信号）に基づく周波数で、圧電トランス３０４を駆動して所定の電圧を出力させる。圧電トランス３０４は、トランス駆動部３５３の制御によりオン状態となり、一次転写パッド１８１〜１８３へ負電圧を印加する。圧電トランス３０４は、トランス駆動部３５３の制御によりオン状態となり、整流回路３６１、３６２、３６３を介して、第１、第２、第３ステーションに対応した一次転写パッド１８１、１８２、１８３への負電圧の印加を行う。整流回路３６１は、ダイオード３７１、３７２、コンデンサ３７３から構成され、整流回路３６２は、ダイオード３７４、３７５、コンデンサ３７６から構成され、整流回路３６３は、ダイオード３７７、３７８、コンデンサ３７９から構成されている。そして、整流回路３６１、３６２、３６３は、それぞれ圧電トランス３０４からの出力を整流し、第１、第２、第３ステーションに対応した一次転写パッド１８１、１８２、１８３への負電圧の印加を行う。抵抗３１４、３２４、３３４はブリーダ抵抗である。
【００４９】
電圧検知回路３１３、３２３、３３３は、それぞれ第１、第２、第３ステーションの一次転写パッド１８１、１８２、１８３への正電圧を抵抗分圧して、対応する一次転写正電源３３５、３２５、３１５にフィードバック（不図示）し、定電圧制御を行う。電圧検知回路３４３は、ダイオード３７８のアノード電圧を抵抗分圧し、トランス駆動部３５３にフィードバック（不図示）し、定電圧制御を行う。
【００５０】
電流検知回路３１７、３２７、３３７、２０７は、それぞれ第１〜第４ステーションの一次転写パッド１８１〜１８４に流れる負荷電流を検知し、検知された負荷電流の電流値は、ＭＰＵ１０１のＡ／Ｄポート（不図示）へアナログ信号として出力される。基準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ３は、それぞれ電流検知回路３１７、３２７、３３７の接地されていない側の電圧である。
【００５１】
なお、本実施例において、電流経路や電源の制約、プロセス上、負電圧の精度が厳しくない点については実施例１、２と同様であり、正電源の数及び負電源の整流回路の数が２つから３つになった点のみ、実施例１、２とは異なる。このため、詳細説明を省略する。
【００５２】
［一次転写電圧の印加制御］
次に、本実施例の一次転写電圧の印加制御について説明する。画像形成時においては、一次転写パッドに正電圧を印加することにより、感光ドラム１９１〜１９４上に形成されたトナー像がＩＴＢ８００に転写される。一方、クリーニングシーケンス時においては、一次転写パッドに正電圧を印加することにより、ＩＴＢ８００上の正極性を有した廃トナーを感光ドラム１９１〜１９４に移動させて、廃トナーボトル４０１〜４０４に廃トナーの回収を行う。逆に、一次転写パッドに負電圧を印加することにより、廃トナーのステーション振り分けが行われる。
【００５３】
画像形成時に、二次転写ローラ５１２で記録材５１３に転写されず、ＩＴＢ８００上に残ったトナーは、ＩＴＢクリーニング装置５１１に一旦回収される。そして、クリーニングシーケンス時に、ＩＴＢクリーニング装置５１１に一旦回収されたトナーは、正極性を与えられ、ＩＴＢ８００上に吐き出される。クリーニングシーケンスにおいては、一次転写パッドに正電圧を印加して、廃トナーをＩＴＢ８００から反発させて感光ドラムに戻す場合と、負電圧を印加して、廃トナーをＩＴＢ８００に吸着させて、下流のステーションに流す場合とがある。廃トナーを下流のステーションに流す、廃トナーの振り分けは、第１〜第４の各ステーションで回収した廃トナー量が、対応する廃トナーボトル４０１〜４０４の許容量を超えないよう、ＭＰＵ１０１は廃トナーの振り分け制御を行っている。最も下流の第４ステーション５０４には、廃トナーを流すべき下流のステーションが存在せず、そのため、第４ステーション５０４には負電圧を印加する必要がないので、一次転写パッド１８４には、正電源２０８のみが接続される。クリーニングシーケンス時には、ＭＰＵ１０１は、ＩＴＢクリーニング装置５１１に一旦回収されたトナーをＩＴＢ８００上に吐き出させるために、ＩＴＢクリーニング装置５１１に正電圧を印加する。そして、ＭＰＵ１０１は、この正電圧印加時間を考慮して、ＩＴＢ８００上に移動した廃トナーを各ステーションの感光ドラムに移動させるか、又は移動させないでステーションを通過させるかを決定する。すなわち、ＭＰＵ１０１は、ＩＴＢ８００上に移動した廃トナーを正電圧印加によりステーションへ回収させる、又は負電圧印加により下流ステーションへスルーさせるための、該当ステーションの一次転写パッドへの電圧印加タイミングを決定する。このとき、クリーニングシーケンス時には実施例１，２と同様、電流検知をする必要がないこと、および負電圧としては、電圧精度がそれほど要求されないため、図７に示すように、第１〜第３ステーションの一次転写パッドの負電圧を共通化した電源構成が適用できる。
【００５４】
［一次転写電源の電流経路と電流検知］
図７において、第１ステーション５０１の一次転写パッド１８１に流れる一次転写正電流は、一次転写正電源３３５から流れ、一次転写パッド１８１、ＩＴＢ８００、感光ドラム１９１を経由して、感光ドラム１９１のＧＮＤに流れ込む。そして、感光ドラム１９１のＧＮＤに流れ込んだ一次転写正電流は、電流検知回路３１７のＧＮＤから、電流検知回路３１７、ブリーダ抵抗３１４を通り、一次転写正電源３３５に戻る。第１ステーション５０１の一次転写パッド１８１に流れる一次転写負電流は、整流回路３６１のコンデンサ３７３のチャージポンプにより電流検知回路３１７、電流検知回路３１７のＧＮＤに流れ込む。そして、電流検知回路３１７のＧＮＤに流れ込んだ一次転写負電流は、感光ドラム１９１のＧＮＤから、感光ドラム１９１、ＩＴＢ８００、一次転写パッド１８１、ブリーダ抵抗３３８を経由して、コンデンサ３７３に戻る。第２ステーション５０２、第３ステーション５０３の一次転写パッド１８１、１８３に流れる一次転写正電流、負電流についても、第１ステーションにおける電流経路と同様、各ステーションに対応した電流経路で流れる。第４ステーション５０４の一次転写パッド１８４については、負電圧印加がないため、一次転写正電流のみが流れる。そして、ＭＰＵ１０１は、各ステーションの一次転写パッドに流れる電流を検出する電流検知回路により、一次転写のための各ステーションの電流検知を行い、最適な一次転写電圧を選択することができる。
【００５５】
以上説明したように、本実施例によれば、画像形成装置の高圧供給の機能を維持しつつ、高圧電源の共通化により、高圧電源の数を削減し、高圧電源を小型化することができる。本実施例では、１つの負電源に並列接続された３つの整流回路を介して、負電源出力を一次転写正電源と重畳させると共に、各ステーションの一次転写電流を分離させている。これにより、負電源の削減、負電源制御用信号ポートの削減ができ、回路のコストダウン、基板のサイズダウンが可能となる。
【符号の説明】
【００５６】
１０１、９０１ ＭＰＵ
１７４ 多段倍電圧整流回路
１８１、１８２、１８３、１８４、２０９、９０９ 一次転写パッド
１９１、１９２、１９３、１９４、２０８、９０８ 感光ドラム
２０２ フライバックトランス
２０４、２１０、３０３、３０４ 圧電トランス
８００、９００ 中間転写ベルト
９０６ 二次転写ローラ
９１６ ＩＴＢクリーニングブラシ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置等に用いられる高圧電源装置、及びそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用する画像形成装置には、各種高圧電源装置が備えられており、記録材などに対する画像形成プロセスには欠かせない存在となっている。この高圧電源装置としては、例えば、帯電装置用高圧電源、現像装置用高圧電源、転写装置用高圧電源等、各種モジュール化された電源装置が存在する。これらモジュール化された電源装置は、画像形成装置の構成に応じて異なった仕様を有しており、例えば直流高圧電源の出力に交流高圧電源の出力を重畳したものや、直流の負極性高圧電源の出力に直流の正極性高圧電源の出力を重畳したもの等の仕様がある。更に、規定電圧や規定電流、定電流制御方式や定電圧制御方式、単一値出力や多段階値制御出力、負荷条件等についても様々な仕様がある。
【０００３】
例えば転写電圧の場合、画像形成装置のクリーニング動作時に転写ローラに付着したトナーを除去するためには、通常の転写時に印加する電圧とは逆極性の電圧を転写ローラに印加する必要がある。一般的に、トナー自体は負極性を持つため、画像形成を行う転写プロセス時には、正極性を有する高圧電源（以下、「正電源」という）からの電圧印加により、感光ドラムから中間転写ベルトに、及び中間転写ベルトから記録材にトナーが転写される。逆に、クリーニングプロセス時には、負極性を有する高圧電源（以下、「負電源」という）からの電圧印加により、転写部材から中間転写ベルトへのトナー吐き出しや、中間転写ベルト上の除去トナーの感光ドラムを経由した廃トナー容器への搬送が行われる。例えば特許文献１では、記録材に転写されずに中間転写ベルト上に残ったトナーを、感光ドラムに転写して回収する画像形成装置が提案されている。
【０００４】
図８は、中間転写ベルト（以下、「ＩＴＢ」という）９００を有する画像形成装置における、従来の二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源を模式的に示したものである。図８において、ＭＰＵ９０１は、二次転写ローラ９０６やＩＴＢクリーニングブラシ９１６を流れる負荷電流の検知や、検知された負荷電流値に基づいて、二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源からの出力を制御するマイクロプロセッサである。二次転写正電源９０２、二次転写負電源９０３は、Ｄ／Ａポートを介したＭＰＵ９０１からの制御信号（アナログ信号）により、二次転写ローラ９０６にそれぞれ正電圧、負電圧を印加する。ＩＴＢクリーニング正電源９１２、ＩＴＢクリーニング負電源９１３は、Ｄ／Ａポートを介したＭＰＵ９０１からの制御信号（アナログ信号）により、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６にそれぞれ正電圧、負電圧を印加する。抵抗９０４、９０５、９１４、９１５はブリーダ抵抗である。
【０００５】
画像形成時には、一次転写電源（不図示）から一次転写パッド９０９に印加された転写電圧により、感光ドラム９０８上のトナー像がＩＴＢ９００に転写される。その後、ＭＰＵ９０１からの制御により、二次転写正電源９０２から二次転写ローラ９０６に正極性の転写電圧が印加され、ＩＴＢ９００上のトナー像が記録材９２０に転写される。記録材９２０に転写されず、ＩＴＢ９００に残ったトナーは、ＭＰＵ９０１がＩＴＢクリーニング正電源９１２から正極性の電圧をＩＴＢクリーニングブラシ９１６に印加されることにより、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６に一時的に回収される。このとき、二次転写ローラ９０６に流れた二次転写電流は、感光ドラム９０８のグランド（以下、「ＧＮＤ」という）に流れ、負荷電流検知回路９０７のＧＮＤから負荷電流検知回路９０７、ブリーダ抵抗９０５を経由して二次転写正電源９０２に戻る。そのため、二次転写電流の電流値は、負荷電流検知回路９０７によって検知することができ、検知された負荷電流値は、負荷電流検知回路９０７から出力されたアナログ信号により、Ａ／Ｄポートを介して、ＭＰＵ９０１に入力される。同様に、ＩＴＢクリーニング電流は、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６から感光ドラム９０８のＧＮＤに流れ、負荷電流検知回路９１７のＧＮＤから負荷電流検知回路９１７、ブリーダ抵抗９１５を経由してＩＴＢクリーニング正電源９１２に戻る。そのため、ＩＴＢクリーニング電流の電流値は、負荷電流検知回路９１７によって検知することができ、検知された負荷電流値は、負荷電流検知回路９１７から出力されたアナログ信号により、Ａ／Ｄポートを介して、ＭＰＵ９０１に入力される。
【０００６】
一方、クリーニングプロセス時において、ＭＰＵ９０１は、二次転写負電源９０３及びＩＴＢクリーニング負電源９１３をオンする。そして、それぞれの負電源から供給された負電圧は、ブリーダ抵抗９０４、９１４を経由して、二次転写ローラ９０６、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６に印加される。二次転写ローラ９０６に印加された負電圧により、二次転写ローラ９０６に付着したトナーはＩＴＢ９００に転写され、二次転写ローラ９０６から除去される。また、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６に印加された負電圧により、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６に一時的に回収され、溜まったトナーがＩＴＢ９００に吐き出され、感光ドラム９０８に逆転写され、感光ドラム内のクリーナー容器に回収される。
【０００７】
図８に示した負電源に正電源を重畳した電源構成では、負電圧がブリーダ抵抗を介して出力されるため、出力電圧・出力電流の出力精度が落ちる。しかし、一般的にトナー除去を目的に印加される負電圧は、画像形成時に印加される正電圧に比べ、電圧・電流精度がそれほど要求されないので、所定以上の電圧が印加されれば、必要なクリーニング性能を満たすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−３０９９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、画像形成装置の更なる小型化、低コスト化が求められている。前述したように、従来の画像形成装置に備えられた高圧電源装置では、画像形成プロセスに必要な帯電電圧、現像電圧、転写電圧等の印加電圧毎に独立した電源回路を設けていたため、部品点数増加によるコスト増加や回路基板の面積増加という課題があった。そのため、高圧電源装置においても、小型化、低コスト化を図る必要があった。
【００１０】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、画像形成装置の高圧供給の機能を維持しつつ、高圧電源の数を削減して、高圧電源を小型化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述の課題を解決するために、本発明は以下の構成を備える。
【００１２】
（１）所定の極性の高電圧を出力する第１の高圧出力部と、前記第１の高圧出力部の出力部に接続された複数の整流部と、前記複数の整流部のうちの１つに接続され、前記所定の極性とは逆極性の高電圧を出力する第２の高圧出力部と、前記複数の整流部のうちの他の１つに接続され、前記所定の極性とは逆極性の高電圧を出力する第３の高圧出力部と、を有し、前記複数の整流部は、前記第２の高圧出力部に流れる電流経路と前記第３の高圧出力部に流れる電流経路を分離することを特徴とする高圧電源装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、画像形成装置の高圧供給の機能を維持しつつ、高圧電源を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１の二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源の構成を示す図
【図２】実施例１の二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源からの電流経路を示す図
【図３】実施例１の二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源からの電流経路を示す図
【図４】実施例１の二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源のシーケンス図
【図５】実施例１と従来例の電源構成の比較を説明する図
【図６】実施例２の二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源の構成を示す図
【図７】実施例３の一次転写電源の構成を示す図
【図８】従来例の二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
［二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源の概要］
図１は、本実施例の画像形成装置の二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源の構成を示す概略図である。図１では、前述した従来例の図６と同じ構成箇所については、同一符号を付し、説明を省略する。本実施例の図１と従来例の図８との主たる相違点は、１つの負電源の出力に、二次転写正電源、ＩＴＢクリーニング正電源の出力を重畳させると共に、各正電源が負電源に影響しないよう、ダイオード１１２、１４２を用いて負電源を分離している点である。
【００１７】
図１において、ＭＰＵ１０１は、二次転写ローラ９０６やＩＴＢクリーニングブラシ９１６を流れる負荷電流の検知や、二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源の制御を行うマイクロプロセッサである。第１の高圧電源である負電源は、電圧共振回路と電圧生成手段である多段倍電圧整流回路１７４から構成されている。電圧共振回路は、クロック発振器１５１、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１５２、インダクタ１５３、コンデンサ１７３で構成されている。クロック発振器１５１は、Ｄ／Ａポートを介したＭＰＵ１０１からの制御信号（アナログ信号）により、周波数、又はデューティ（ＤＵＴＹ）の可変制御を行う。多段倍電圧整流回路１７４は、電圧共振回路で発生した電圧を倍電圧整流して高電圧化する回路であり、コンデンサ１６１、１６４、１６７、１６９、１７１、ダイオード１６３、１６５、１６６、１６８、１７０、１７２から構成されている。第２の高圧電源の電圧出力部である二次転写正電源１０２、ＩＴＢクリーニング正電源１３２は、不図示の、ＭＰＵ１０１からの制御信号によりトランスを駆動するトランス駆動回路、出力電圧を生成するトランス、トランスの出力電圧を整流する整流回路を有する。
【００１８】
電圧検知回路１０８、１３８は、それぞれ二次転写ローラ９０６への正電圧、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６への正電圧を抵抗分圧して、二次転写正電源１０２、ＩＴＢクリーニング正電源１３２にフィードバック（不図示）し、定電圧制御を行う。電圧検知回路１５８は、ダイオード１４２のアノード電圧を抵抗分圧し、クロック発振器１５１にフィードバック（不図示）し、負電源の定電圧制御を行う。また、ダイオード１１２のアノード電圧は、ブリーダ抵抗１０４を介して二次転写ローラ９０６への負電圧に、ダイオード１４２のアノード電圧は、ブリーダ抵抗１３４を介して、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６への負電圧となる。電流検知回路１０７、１３７は、それぞれ二次転写ローラ９０６、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６に流れる負荷電流を検知し、検知された負荷電流の電流値は、ＭＰＵ１０１のＡ／Ｄポートへ、アナログ信号として出力される。
【００１９】
［二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源の電流経路］
図２は、図１の回路において、二次転写電源、ＩＴＢクリーニング電源からの電流経路を示した図である。図２において、二次転写電源からの電流経路については、中間転写ベルト９００上のトナーを記録材９２０に二次転写させるために、二次転写ローラ９０６に正電圧を印加した場合に流れる電流（以下、二次転写正電流という）の経路を示している。ＩＴＢクリーニング電源からの電流経路については、記録材に転写されずにＩＴＢ９００上に残留したトナーを吸着させるために、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６に正電圧を印加した場合に流れる電流（以下、ＩＴＢクリーニング正電流という）の経路を示している。このとき、二次転写正電源１０２とＩＴＢクリーニング正電源１３２がオン状態で、多段倍電圧整流回路１７４を含む負電源はオフ状態である。なお、図２において、多段倍電圧整流回路１７４は電流経路とは直接関係しないので、簡単化のため、多段倍電圧整流回路１７４の内部回路は、コンデンサ１７５のみの等価的な表記にしている。
【００２０】
ＩＴＢクリーニング正電源１３２から正電圧をＩＴＢクリーニングブラシ９１６に印加した場合に流れるＩＴＢクリーニング正電流の電流経路は、経路２０１、２０３から構成されている。経路２０１は、ＩＴＢクリーニング正電源１３２からの正電流がＩＴＢクリーニングブラシ９１６、中間転写ベルトであるＩＴＢ９００、感光ドラム９０８を経由して、感光ドラム９０８のＧＮＤに流れる経路である。経路２０３は、ＩＴＢクリーニング正電源１３２からの正電流が電流検知回路１３７のＧＮＤから電流検知回路１３７、ブリーダ抵抗１３５を経由してＩＴＢクリーニング正電源１３２に戻る経路である。
【００２１】
一方、二次転写正電源１０２から正電圧を二次転写ローラ９０６に印加した場合に流れる二次転写正電流の電流経路は、経路２８１，２８３から構成されている。経路２８１は、二次転写正電源１０２からの正電流が二次転写ローラ９０６、記録材９２０、中間転写ベルトであるＩＴＢ９００、感光ドラム９０８を経由して、感光ドラム９０８のＧＮＤに流れる経路である。経路２８３は、二次転写正電源１０２からの正電流が電流検知回路１０７のＧＮＤから電流検知回路１０７、ブリーダ抵抗１０５を経由して二次転写正電源１０２に戻る経路である。
【００２２】
また、プロセス部材に流れない電流の経路として、ＩＴＢクリーニング正電流の場合には、ＩＴＢクリーニング正電源１３２から、ブリーダ抵抗１３４を経由してＩＴＢクリーニング正電源１３２に戻る経路２０９がある。一方、二次転写正電流の場合には、二次転写正電源１０２から、ブリーダ抵抗１０４を経由して二次転写正電源１０２に戻る経路２８２がある。
【００２３】
電流検知回路１３７、１０７の接地されていない側の電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２は、基準電圧として、一般的にオペアンプ（不図示）等で一定電圧になるように制御される。クロック発振器１５１、ＦＥＴ１５２、インダクタ１５３、コンデンサ１７３による電圧共振回路が、電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２に影響しないように、電圧共振回路と電圧Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ１とは、抵抗１１０、１４０により分離されている。これにより、電圧Ｖｒｅｆ１とＶｒｅｆ２を異なる電圧に設定し、電流検知精度を調整することが可能となる。
【００２４】
経路２０３を流れるＩＴＢクリーニング正電流の電流値をｉ１とすると、ダイオード１４２のアノード側電圧Ｖａは、ブリーダ抵抗１３５の抵抗値Ｒ１を用いて、
Ｖａ＝Ｖｒｅｆ１−ｉ１×Ｒ１
となる。一方、経路２８３を流れる二次転写正電流の電流値をｉ２とすると、ダイオード１１２のアノード側電圧Ｖｂは、ブリーダ抵抗１０５の抵抗値Ｒ２を用いて、
Ｖｂ＝Ｖｒｅｆ２−ｉ２×Ｒ２
となる。電圧Ｖａと電圧Ｖｂが異なる場合でも、正しく電流検知が行えるよう、ダイオード１１２、１４２により電圧Ｖａと電圧Ｖｂを分離することにより、二次転写正電源１０２、ＩＴＢクリーニング正電源１３２の電流経路を確保している。
【００２５】
図３は、図２と同様に、二次転写電源、ＩＴＢクリーニング電源からの電流経路を示した図である。二次転写電源からの電流経路については、二次転写ローラ９０６に付着したトナーを除去するために、二次転写ローラ９０６に負電圧を印加した場合に流れる電流（以下、二次転写負電流という）の経路を破線で示している。ＩＴＢクリーニング正電流については図２と同様の電流経路であり、経路２０１、２０３で構成されている。このとき、ＩＴＢクリーニング正電源１３２と多段倍電圧整流回路１７４を含む負電源がオン状態で、二次転写正電源１０２はオフ状態である。
【００２６】
二次転写負電源である多段倍電圧整流回路のコンデンサ１７５からの負電圧を二次転写ローラ９０６に印加した場合に流れる二次転写負電流の電流経路は、経路２２１、２２２で構成されている。経路２２２は、多段倍電圧整流回路のコンデンサ１７５からの負電流が、抵抗１１０、電流検知回路１０７を経由して、電流検知回路１０７のＧＮＤに流れる経路である。経路２２１は、コンデンサ１７５からの負電流が、感光ドラム９０８のＧＮＤから、感光ドラム９０８、ＩＴＢ９００、二次転写ローラ９０６を経由し、ブリーダ抵抗１０４、ダイオード１１２を介してコンデンサ１７５に戻る経路である。
【００２７】
また、プロセス部材に流れない電流の経路として、二次転写負電流は経路２２４、および経路２２３から経路２２６、さらに経路２２３から経路２２５に電流が流れる。経路２２４は抵抗１１０、ブリーダ抵抗１０５、ダイオード１１２を流れる経路である。経路２２３から経路２２６は抵抗１４０、ブリーダ抵抗１３５、ダイオード１４２を流れる経路である。経路２２３から経路２２５は抵抗１４０、電流検知回路１３７を流れる経路である。このとき、経路２２５を流れる負電流と経路２０３を流れるＩＴＢクリーニング正電流が共に電流検知回路１３７を流れようとするため、ＭＰＵ１０１は経路２０３を流れるＩＴＢクリーニング正電流を正しく検知できなくなる。しかし、この場合も、電流検知回路１３７の接地されていない側の電圧Ｖｒｅｆ１は、基準電圧として、一般的にオペアンプ（不図示）等で一定電圧になるように制御されるため、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６へは定電圧を出力することができる。以上のように、二次転写電源とＩＴＢクリーニング電源で異なる極性の電圧を出力する場合は、電流検知をする必要が無い場合に限り適用可能である。それは例えば、各種クリーニング用途など、ある電圧以上出ていれば電流検知をしなくても画像形成装置としての機能が出せる場合である。
【００２８】
［二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源の電流検知］
また、図３のように、二次転写正電源１０２はオフ状態で、ＩＴＢクリーニング正電源１３２と、多段倍電圧整流回路１７４を含む二次転写負電源から出力されていた場合、電圧Ｖａは電圧検知回路１５８により定電圧制御が行われる。そのため、電圧検知回路１５８による制御電圧値が前述した式（Ｖｒｅｆ１−ｉ１×Ｒ１）により算出される電圧値より大きい場合は、電圧Ｖａは制御電圧値となる。逆に、制御電圧値が前述した式（Ｖｒｅｆ１−ｉ１×Ｒ１）により算出される電圧値より小さい場合には、電圧Ｖａは、式（Ｖｒｅｆ１−ｉ１×Ｒ１）により算出された電圧値となるように、定電圧制御される。この場合、ＩＴＢクリーニング正電源１３２の両端の電位差は、ＩＴＢクリーニング正電源がオフ状態で、電圧Ｖａの電圧制御を行わない場合に比べて、増加するため、ＩＴＢクリーニング正電源の負荷も増加することになる。そのため、ＩＴＢクリーニング正電源１３２内に設けられたトランスの出力をパワーアップしたり、特に図３のように正と負の電圧を印加する場合のようなクリーニングシーケンスにおいて、電圧を制限するなどの対応が必要になる場合がある。
【００２９】
更に、二次転写電圧、ＩＴＢクリーニング電圧が共に負極性の場合は、多段倍電圧整流回路１７４を含む負電源はオン状態に、二次転写正電源１０２、及びＩＴＢクリーニング正電源１３２はオフ状態になる。二次転写負電流は、多段倍電圧整流回路のコンデンサ１７５から流れ、抵抗１１０、電流検知回路１０７を経由して、電流検知回路１０７のＧＮＤに流れる。そして、感光ドラム９０８のＧＮＤから、感光ドラム９０８、ＩＴＢ９００、二次転写ローラ９０６を経由し、二次転写負電流は、ブリーダ抵抗１０４、ダイオード１１２を介してコンデンサ１７５に戻る。一方、ＩＴＢクリーニング負電流は、多段倍電圧整流回路のコンデンサ１７５から流れ、抵抗１４０、電流検知回路１３７を経由して、電流検知回路１３７のＧＮＤに流れる。そして、感光ドラム９０８のＧＮＤから、感光ドラム９０８、ＩＴＢ９００、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６を経由し、ＩＴＢクリーニング負電流は、ブリーダ抵抗１３４、ダイオード１４２を介してコンデンサ１７５に戻る。この場合には、回路構成上、負電源が１つしかないため、二次転写負電圧とＩＴＢクリーニング負電圧は異なる電圧に設定できない制約がある。しかし、前述したように、一般的にトナー除去を目的とした負電圧印加では、画像形成時の正電圧印加に比べ、印加する電圧の精度（流れる電流の精度）がそれほど要求されないため、所定以上の電圧が印加されれば、クリーニング性能を満たすことができる。
【００３０】
図４は、プリント時、およびプリント後の後回転における二次転写電圧、二次転写電流、ＩＴＢクリーニング電圧、ＩＴＢクリーニング電流のシーケンスの例である。プリント時は二次転写正電源１０２とＩＴＢクリーニング正電源１３２をオンし、定電流制御を行う。プリント後、二次転写正電源１０２とＩＴＢクリーニング正電源１３２をオフし、多段倍電圧整流回路１７４を含む負電源をオンする。これにより二次転写ローラ９０６のトナー除去およびＩＴＢクリーニングブラシ９１６のトナー除去を行う。ＩＴＢクリーニングブラシ９１６のトナー除去は、実際には図４の２９１、２９２のように、ＩＴＢクリーニング電圧を正負に交互に出力して行う。図４の２９１は二次転写電圧とＩＴＢクリーニング電圧が共に負電圧の場合、２９２は二次転写電圧が負電圧でＩＴＢクリーニング電圧が正電圧の場合である。この理由は、ＩＴＢクリーニング電圧は、直流負電圧よりも正負交互に電圧を出力させて電圧の傾き（ｄＶ／ｄｔ）を出した方が、効率良くトナーを吐き出せるというＩＴＢクリーニングブラシ９１６の特性によるものである。詳細は割愛する。
【００３１】
図４のシーケンスには無いものの、電圧の極性が図３とは逆極性である、二次転写電圧が正極性、ＩＴＢクリーニング電圧が負極性の場合は、二次転写正電源１０２がオン、ＩＴＢクリーニング正電源１３２がオフ、多段倍電圧整流回路１７４を含む二次転写負電源がオンの状態となる。二次転写正電流は、二次転写正電源１０２から流れ、二次転写ローラ９０６、ＩＴＢ９００、感光ドラム９０８を経由して、感光ドラム９０８のＧＮＤに流れる。そして、電流検知回路１０７のＧＮＤから、電流検知回路１０７、ブリーダ抵抗１０５を経由して、二次転写正電流は二次転写正電源１０２に戻る。一方、ＩＴＢクリーニング負電流は、多段倍電圧整流回路のコンデンサ１７５からの負電流が、抵抗１４０、電流検知回路１３７を経由して、電流検知回路１３７のＧＮＤに流れる。そして、感光ドラム９０８のＧＮＤから、感光ドラム９０８、ＩＴＢ９００、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６を経由し、ＩＴＢクリーニング負電流は、ブリーダ抵抗１３４、ダイオード１４２を介してコンデンサ１７５に戻る。この場合、二次転写正電源１０２の両端の電位差は、二次転写正電源がオフ状態の場合と比べて増加するため、二次転写正電源１０２の負荷も増加することになる。そして、図３と同様、二次転写正電源１０２内に設けられたトランスの出力をパワーアップしたり、クリーニングシーケンスでの電圧を制限するなどの対応が必要となる場合がある。また、この場合、ＭＰＵ１０１は二次転写正電流を電流検知回路１０７によって正しく検知できなくなる。ＩＴＢクリーニング負電流が電流検知回路１０７を流れようとするためである。よって上述の二次転写電圧が正極性、ＩＴＢクリーニング電圧が負極性の場合は、二次転写電流の電流検知をする必要が無い場合に限り適用可能である。
【００３２】
図５は、従来例と本実施例の電源構成について、コスト、基板面積、電源の出力電圧、電流検知の性能、正負電圧出力の面から比較を行い、その比較結果を２種類の記号○（他方より優れているか、同等）、△（他方より劣る）により示した図である。コスト、基板面積については、従来の電源では、二次転写電源、ＩＴＢクリーニング電源は共に正電源、負電源を有していた。一方、本実施例では、負電源を二次転写電源、ＩＴＢクリーニング電源に共有の多段倍電圧整流回路とその駆動回路である電圧共振回路にすることにより、コスト、基板面積の削減が可能になっている。また、負電源に対するＤ／Ａポートを１ポート削減できたので、コストダウンとなっている。なお、電源の出力電圧については、前述したように、正電源の最大電圧が下がる。そのため、最大電圧をより高い電圧とするには、本実施例の構成では、正電源用トランスの出力を上昇させる必要がある。本実施例ではトランスの出力を上昇させる場合、多段倍電圧整流回路の段数を増やすことで対応できるため、コストアップや基板面積への影響は小さい。また、電流検知の性能については、二次転写電圧とＩＴＢクリーニング電圧の極性が異なる場合、電流検知ができなくなるものの、クリーニングシーケンス上は特に問題ない。そして、電流検知精度については、前述したように、従来と同様である。また、負電源を二次転写電源、ＩＴＢクリーニング電源に共有にしたために、電源毎に個別の電圧設定ができなくなったが、クリーニングシーケンス上は、特に問題はない。
【００３３】
以上説明したように、本実施例によれば、画像形成装置の高圧供給の機能を維持しつつ、高圧電源の共通化により、高圧電源の数を削減し、高圧電源を小型化することができる。本実施例では、１つの負電源に二次転写正電源、ＩＴＢクリーニング正電源の２つを重畳し、ダイオードを用いて負電源に各々の正電源が影響しないよう、電流経路を分離している。これにより、多段倍電圧整流回路及びその駆動回路による負電源の削減、負電源制御用信号ポートの削減ができ、回路のコストダウン、基板のサイズダウンが可能となる。なお、本実施例では、負電源を図１に示すように、ダイオード、コンデンサによる段倍電圧整流回路で構成しているが、巻線トランスや圧電トランスで構成した場合にも、本実施例と同様の効果を得ることができる。その場合は、巻線トランスや圧電トランスのサイズがアップする可能性があるが、その場合でも、電源数の削減などによるコストダウン、基板サイズダウンの効果がある。また、本実施例では電圧検知回路１０８、１３８をそれぞれ正電源１０２、１３２へフィードバック、電圧検知回路１５８をクロック発振器１５１へフィードバックして定電圧制御を行っているが、電圧検知回路の信号をＭＰＵ１０１へフィードバックして定電圧制御を行ってもよい。
【実施例２】
【００３４】
［二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源の概要］
図６は、本実施例の画像形成装置の二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源の構成を示す概略図である。図６では、実施例１の図１と同じ構成箇所については、同一符号を付し、説明は省略する。本実施例の図６と実施例１の図１との相違点は、負電源用圧電トランス２０４の出力を並列接続された２つの整流回路２７１、２７２を介することにより、二次転写ローラへの電流経路とＩＴＢクリーニングブラシへの電流経路を分離している点である。この構成により、電流検知回路１３７、１０７の接地されていない側の基準電圧Ｖｒｅｆ１とＶｒｅｆ２の分離も同時に行っている。本実施例においても、実施例１と同様に、二次転写電源とＩＴＢクリーニング電源における電流経路を分離するという考え方は同じである。
【００３５】
図６において、二次転写正電源のトランス駆動部２５１は、フライバックトランス２０２を駆動する駆動部であり、ＭＰＵ１０１のＤ／Ａポートから入力されるアナログ信号（例えば、ＰＷＭ信号）に従って、所定の周波数で駆動される。このトランス駆動部２５１には、電圧を制御するための制御信号（ＰＷＭ信号）と、周波数を指示するクロック信号が入力される。フライバックトランス２０２は、内部にコンデンサ２５４とブリーダ抵抗２０６を有し、トランス駆動部２５１の制御によりオン状態となり、二次転写ローラ９０６に正電圧を印加する。
【００３６】
また、トランス駆動部２５２、２５３は、それぞれ圧電トランス２１０、２０４を駆動する駆動部であり、ＭＰＵ１０１のＤ／Ａポートから入力される制御信号（周波数設定信号）に基づく周波数で、圧電トランスを駆動して所定の電圧を出力させる。圧電トランス２１０は、トランス駆動部２５２の制御によりオン状態となり、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６へ正電圧を印加する。ダイオード２６１、２６２、コンデンサ２６３は、圧電トランス２１０の出力を整流する整流回路を構成する。抵抗２０５は、ブリーダ抵抗である。
【００３７】
圧電トランス２０４は、トランス駆動部２５３の制御によりオン状態となり、整流回路２７１を介してＩＴＢクリーニングブラシ９１６への負電圧の印加や、整流回路２７２を介して二次転写ローラ９０６への負電圧の印加を行う。整流回路２７１は、ダイオード２７３、２７４、コンデンサ２７５から構成され、整流回路２７２は、ダイオード２７６、２７７、コンデンサ２７８から構成され、それぞれ圧電トランス２０４からの出力を整流する。抵抗２３４、２３５はブリーダ抵抗である。
【００３８】
［二次転写電源及びＩＴＢクリーニング電源の電流経路と電流検知］
二次転写正電流は、フライバックトランス２０２内のコンデンサ２５４のチャージポンプにより二次転写ローラ９０６、ＩＴＢ９００、感光ドラム９０８を経由して、感光ドラム９０８のＧＮＤに流れ込む。そして、感光ドラム９０８のＧＮＤに流れ込んだ二次転写正電流は、電流検知回路１０７のＧＮＤから電流検知回路１０７、ブリーダ抵抗２３５を通り、フライバックトランス２０２内のコンデンサ２５４に戻る。
【００３９】
ＩＴＢクリーニング正電流は、コンデンサ２６３のチャージポンプにより、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６、ＩＴＢ９００、感光ドラム９０８を経由して、感光ドラム９０８のＧＮＤに流れ込む。そして、感光ドラム９０８のＧＮＤに流れ込んだＩＴＢクリーニング正電流は、電流検知回路１３７のＧＮＤから、電流検知回路１３７、ブリーダ抵抗２３４を通り、コンデンサ２６３に戻る。
【００４０】
二次転写負電流は、コンデンサ２７８のチャージポンプにより電流検知回路１０７、電流検知回路１０７のＧＮＤに流れ込む。そして、電流検知回路１０７のＧＮＤに流れ込んだ二次転写負電流は、感光ドラム９０８のＧＮＤから、感光ドラム９０８、ＩＴＢ９００、二次転写ローラ９０６、フライバックトランス２０２内のブリーダ抵抗２０６を経由して、コンデンサ２７８に戻る。
【００４１】
同様に、ＩＴＢクリーニング負電流は、コンデンサ２７５のチャージポンプにより、電流検知回路１３７、電流検知回路１３７のＧＮＤに流れ込む。そして、電流検知回路２３７のＧＮＤに流れ込んだＩＴＢクリーニング負電流は、感光ドラム９０８のＧＮＤから、感光ドラム９０８、ＩＴＢ９００、ＩＴＢクリーニングブラシ９１６、ブリーダ抵抗２０５を経由して、コンデンサ２７５に戻る。
【００４２】
本実施例においても、ダイオード２７３、２７７により、二次転写電源、ＩＴＢクリーニング電源の電流経路が分かれている。ところで、本実施例においても、実施例１での電源と同様の制約、すなわち正電源の最大電圧が下がる点や回路構成上、負電源が１つしかないため、二次転写負電圧とＩＴＢクリーニング負電圧に異なる電圧設定ができないという制約は存在する。また、二次転写電圧とＩＴＢクリーニング電圧が異なる極性の場合、電流検知ができなくなるという制約も存在する。この点に関しては、クリーニングシーケンス上、二次転写電圧とＩＴＢクリーニング電圧が異なる極性の場合、電流検知が必要ないこと、また、負電圧の使用用途がクリーニングであり、負電圧の電圧精度は、画像形成に用いる正電圧に比べ、それほど厳しくないという点も実施例１と同様である。
【００４３】
以上説明したように、本実施例によれば、画像形成装置の高圧電源の出力の機能を維持しつつ、高圧電源の共通化により、高圧電源の数を削減し、高圧電源を小型化することができる。本実施例では、１つの負電源に並列接続された２つの整流回路を介して、負電源出力を二次転写正電源とＩＴＢクリーニング正電源と重畳させると共に、二次転写電流及びＩＴＢクリーニング電流経路を分離させている。これにより、負電源の削減、負電源制御用信号ポートの削減ができ、回路のコストダウン、基板のサイズダウンが可能となる。
【００４４】
また、本実施例では、二次転写正電圧用にフライバックトランス（巻線トランス）、ＩＴＢクリーニング正電源用及び負電源用に圧電トランスを使用している。これにより、多段倍電圧整流回路を用いた実施例１よりもサイズアップにはなるが、その反面、電源出力を大きくすることができるため、高い電圧が必要な高速画像形成装置には、より好適な構成となっている。
【実施例３】
【００４５】
［一次転写電源の概要］
図７は、本実施例の複数のカラー画像形成部（ステーション）が並置されたインライン方式の画像形成装置における一次転写電源の構成を示す概略図である。本実施例は、正電源に対し、負電源を共通化した構成を一次転写電源に適用し、かつ、３つの一次転写正電源の出力に対し、１つの共通の負電源からの出力を重畳している点が、実施例１、２と異なっている。
【００４６】
図７において、画像形成装置は、中間転写ベルトＩＴＢ８００の下流方向に順に配置された４個の画像形成部（ステーションともいう）の第１ステーション５０１、第２ステーション５０２、第３ステーション５０３、第４ステーション５０４から構成されている。各ステーションの像担持体である感光ドラム１９１〜１９４は、不図示の駆動手段により、矢印方向（反時計回り方向）に回転駆動される。各ステーションは、感光ドラム１９１〜１９４の周囲に帯電装置（不図示）、露光装置（不図示）、現像装置（不図示）、廃トナーボトル４０１〜４０４、クリーニングブレード４１１〜４１４を有する。帯電装置、露光装置、現像装置により感光ドラム１９１〜１９４上に形成されたトナー像は、一次転写パッド１８１〜１８４に印加された電圧により、ＩＴＢ８００に転写される。その後、ＩＴＢ８００と二次転写ローラ５１２との当接部に記録材５１３を搬送すると同時に、二次転写ローラ５１２に電圧印加することにより、ＩＴＢ８００上のトナー像は、記録材５１３に転写される。そして、記録材５１３に転写されず、ＩＴＢ８００上に残ったトナーは、ＩＴＢクリーニング装置５１１により、ＩＴＢ８００から一旦回収される。
【００４７】
一次転写正電源３１５、３２５、３３５、２０８は、内部（不図示）に、ＭＰＵ１０１からの制御信号によりトランスを駆動するトランス駆動回路、出力電圧を生成するトランス、トランスの出力電圧を整流する整流回路を有している。一次転写正電源３１５、３２５、３３５、２０８は、Ｄ／Ａポートを介したＭＰＵ１０１からの制御信号（アナログ信号）により、１対１対応に接続された、各ステーションの一次転写パッド１８３、１８２、１８１、１８４に正電圧を印加する。抵抗３１８、３２８、３３８はブリーダ抵抗である。
【００４８】
トランス駆動部３５３は、圧電トランス３０４を駆動する駆動部であり、ＭＰＵ１０１のＤ／Ａポートから入力される制御信号（周波数設定信号）に基づく周波数で、圧電トランス３０４を駆動して所定の電圧を出力させる。圧電トランス３０４は、トランス駆動部３５３の制御によりオン状態となり、一次転写パッド１８１〜１８３へ負電圧を印加する。圧電トランス３０４は、トランス駆動部３５３の制御によりオン状態となり、整流回路３６１、３６２、３６３を介して、第１、第２、第３ステーションに対応した一次転写パッド１８１、１８２、１８３への負電圧の印加を行う。整流回路３６１は、ダイオード３７１、３７２、コンデンサ３７３から構成され、整流回路３６２は、ダイオード３７４、３７５、コンデンサ３７６から構成され、整流回路３６３は、ダイオード３７７、３７８、コンデンサ３７９から構成されている。そして、整流回路３６１、３６２、３６３は、それぞれ圧電トランス３０４からの出力を整流し、第１、第２、第３ステーションに対応した一次転写パッド１８１、１８２、１８３への負電圧の印加を行う。抵抗３１４、３２４、３３４はブリーダ抵抗である。
【００４９】
電圧検知回路３１３、３２３、３３３は、それぞれ第１、第２、第３ステーションの一次転写パッド１８１、１８２、１８３への正電圧を抵抗分圧して、対応する一次転写正電源３３５、３２５、３１５にフィードバック（不図示）し、定電圧制御を行う。電圧検知回路３４３は、ダイオード３７８のアノード電圧を抵抗分圧し、トランス駆動部３５３にフィードバック（不図示）し、定電圧制御を行う。
【００５０】
電流検知回路３１７、３２７、３３７、２０７は、それぞれ第１〜第４ステーションの一次転写パッド１８１〜１８４に流れる負荷電流を検知し、検知された負荷電流の電流値は、ＭＰＵ１０１のＡ／Ｄポート（不図示）へアナログ信号として出力される。基準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ３は、それぞれ電流検知回路３１７、３２７、３３７の接地されていない側の電圧である。
【００５１】
なお、本実施例において、電流経路や電源の制約、プロセス上、負電圧の精度が厳しくない点については実施例１、２と同様であり、正電源の数及び負電源の整流回路の数が２つから３つになった点のみ、実施例１、２とは異なる。このため、詳細説明を省略する。
【００５２】
［一次転写電圧の印加制御］
次に、本実施例の一次転写電圧の印加制御について説明する。画像形成時においては、一次転写パッドに正電圧を印加することにより、感光ドラム１９１〜１９４上に形成されたトナー像がＩＴＢ８００に転写される。一方、クリーニングシーケンス時においては、一次転写パッドに正電圧を印加することにより、ＩＴＢ８００上の正極性を有した廃トナーを感光ドラム１９１〜１９４に移動させて、廃トナーボトル４０１〜４０４に廃トナーの回収を行う。逆に、一次転写パッドに負電圧を印加することにより、廃トナーのステーション振り分けが行われる。
【００５３】
画像形成時に、二次転写ローラ５１２で記録材５１３に転写されず、ＩＴＢ８００上に残ったトナーは、ＩＴＢクリーニング装置５１１に一旦回収される。そして、クリーニングシーケンス時に、ＩＴＢクリーニング装置５１１に一旦回収されたトナーは、正極性を与えられ、ＩＴＢ８００上に吐き出される。クリーニングシーケンスにおいては、一次転写パッドに正電圧を印加して、廃トナーをＩＴＢ８００から反発させて感光ドラムに戻す場合と、負電圧を印加して、廃トナーをＩＴＢ８００に吸着させて、下流のステーションに流す場合とがある。廃トナーを下流のステーションに流す、廃トナーの振り分けは、第１〜第４の各ステーションで回収した廃トナー量が、対応する廃トナーボトル４０１〜４０４の許容量を超えないよう、ＭＰＵ１０１は廃トナーの振り分け制御を行っている。最も下流の第４ステーション５０４には、廃トナーを流すべき下流のステーションが存在せず、そのため、第４ステーション５０４には負電圧を印加する必要がないので、一次転写パッド１８４には、正電源２０８のみが接続される。クリーニングシーケンス時には、ＭＰＵ１０１は、ＩＴＢクリーニング装置５１１に一旦回収されたトナーをＩＴＢ８００上に吐き出させるために、ＩＴＢクリーニング装置５１１に正電圧を印加する。そして、ＭＰＵ１０１は、この正電圧印加時間を考慮して、ＩＴＢ８００上に移動した廃トナーを各ステーションの感光ドラムに移動させるか、又は移動させないでステーションを通過させるかを決定する。すなわち、ＭＰＵ１０１は、ＩＴＢ８００上に移動した廃トナーを正電圧印加によりステーションへ回収させる、又は負電圧印加により下流ステーションへスルーさせるための、該当ステーションの一次転写パッドへの電圧印加タイミングを決定する。このとき、クリーニングシーケンス時には実施例１，２と同様、電流検知をする必要がないこと、および負電圧としては、電圧精度がそれほど要求されないため、図７に示すように、第１〜第３ステーションの一次転写パッドの負電圧を共通化した電源構成が適用できる。
【００５４】
［一次転写電源の電流経路と電流検知］
図７において、第１ステーション５０１の一次転写パッド１８１に流れる一次転写正電流は、一次転写正電源３３５から流れ、一次転写パッド１８１、ＩＴＢ８００、感光ドラム１９１を経由して、感光ドラム１９１のＧＮＤに流れ込む。そして、感光ドラム１９１のＧＮＤに流れ込んだ一次転写正電流は、電流検知回路３１７のＧＮＤから、電流検知回路３１７、ブリーダ抵抗３１４を通り、一次転写正電源３３５に戻る。第１ステーション５０１の一次転写パッド１８１に流れる一次転写負電流は、整流回路３６１のコンデンサ３７３のチャージポンプにより電流検知回路３１７、電流検知回路３１７のＧＮＤに流れ込む。そして、電流検知回路３１７のＧＮＤに流れ込んだ一次転写負電流は、感光ドラム１９１のＧＮＤから、感光ドラム１９１、ＩＴＢ８００、一次転写パッド１８１、ブリーダ抵抗３３８を経由して、コンデンサ３７３に戻る。第２ステーション５０２、第３ステーション５０３の一次転写パッド１８１、１８３に流れる一次転写正電流、負電流についても、第１ステーションにおける電流経路と同様、各ステーションに対応した電流経路で流れる。第４ステーション５０４の一次転写パッド１８４については、負電圧印加がないため、一次転写正電流のみが流れる。そして、ＭＰＵ１０１は、各ステーションの一次転写パッドに流れる電流を検出する電流検知回路により、一次転写のための各ステーションの電流検知を行い、最適な一次転写電圧を選択することができる。
【００５５】
以上説明したように、本実施例によれば、画像形成装置の高圧供給の機能を維持しつつ、高圧電源の共通化により、高圧電源の数を削減し、高圧電源を小型化することができる。本実施例では、１つの負電源に並列接続された３つの整流回路を介して、負電源出力を一次転写正電源と重畳させると共に、各ステーションの一次転写電流を分離させている。これにより、負電源の削減、負電源制御用信号ポートの削減ができ、回路のコストダウン、基板のサイズダウンが可能となる。
【符号の説明】
【００５６】
１０１、９０１ ＭＰＵ
１７４ 多段倍電圧整流回路
１８１、１８２、１８３、１８４、２０９、９０９ 一次転写パッド
１９１、１９２、１９３、１９４、２０８、９０８ 感光ドラム
２０２ フライバックトランス
２０４、２１０、３０３、３０４ 圧電トランス
８００、９００ 中間転写ベルト
９０６ 二次転写ローラ
９１６ ＩＴＢクリーニングブラシ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の極性の高電圧を出力する第１の高圧出力部と、
前記第１の高圧出力部の出力部に接続された複数の整流部と、
前記複数の整流部のうちの１つに接続され、前記所定の極性とは逆極性の高電圧を出力する第２の高圧出力部と、
前記複数の整流部のうちの他の１つに接続され、前記所定の極性とは逆極性の高電圧を出力する第３の高圧出力部と、を有し、
前記複数の整流部は、前記第２の高圧出力部に流れる電流経路と前記第３の高圧出力部に流れる電流経路を分離することを特徴とする高圧電源装置。
【請求項２】
前記第２の高圧出力部に流れる電流を検知する第１の電流検知部と、前記第３の高圧出力部に流れる電流を検知する第２の電流検知部を有する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】
前記第１の高圧出力部は多段の倍電圧整流部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の高圧電源装置。
【請求項４】
前記第１の高圧出力部は圧電トランスを有することを特徴とする請求項１または２に記載の高圧電源装置。
【請求項５】
前記整流部はダイオードであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の高圧電源装置。
【請求項６】
前記倍電圧整流部はダイオードとコンデンサを有することを特徴とする請求項３に記載の高圧電源装置。
【請求項７】
画像を形成するための画像形成部と、
前記画像形成部に高電圧を供給する高圧電源と、を備え、
前記高圧電源は、
所定の極性の高電圧を出力する第１の高圧出力部と、
前記第１の高圧出力部の出力部に接続された複数の整流部と、
前記複数の整流部のうちの１つに接続され、前記所定の極性とは逆極性の高電圧を出力する第２の高圧出力部と、
前記複数の整流部のうちの他の１つに接続され、前記所定の極性とは逆極性の高電圧を出力する第３の高圧出力部と、を有し、
前記複数の整流部は、前記第２の高圧出力部に流れる電流経路と前記第３の高圧出力部に流れる電流経路を分離することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記第２の高圧出力部に流れる電流を検知する第１の電流検知部と、前記第３の高圧出力部に流れる電流を検知する第２の電流検知部を有することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記画像形成部は、画像を担持する像担持体と、前記像担持体上の画像を記録材に転写する転写部と、前記像担持体をクリーニングするクリーニング部と、を備え、
前記第１の高圧出力部からの高電圧が前記転写部と前記クリーニング部に供給されることを特徴とする請求項７または８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記第２の高圧出力部からの高電圧が前記クリーニング部に供給され、前記第３の高圧出力部からの高電圧が前記転写部に出力されることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
更に、画像が形成される感光体を有し、
前記像担持体は、前記感光体に形成された画像が転写される中間転写体であることを特徴とする請求項９または１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記画像形成部は、色の異なる画像を前記像担持体に形成するための複数の転写部を含み、
前記第１の高圧出力部は、前記複数の転写部に高電圧を供給することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
更に、色の異なる画像が形成される複数の感光体を有し、
前記像担持体は前記複数の感光体に形成された色の異なる画像が重ねて転写される中間転写体であることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１】
所定の極性の高電圧を出力する第１の高圧出力部と、
前記第１の高圧出力部の出力部に接続された複数の整流部と、
前記複数の整流部のうちの１つに接続され、前記所定の極性とは逆極性の高電圧を出力する第２の高圧出力部と、
前記複数の整流部のうちの他の１つに接続され、前記所定の極性とは逆極性の高電圧を出力する第３の高圧出力部と、を有し、
前記複数の整流部は、前記第２の高圧出力部に流れる電流経路と前記第３の高圧出力部に流れる電流経路を分離することを特徴とする高圧電源装置。
【請求項２】
前記第２の高圧出力部に流れる電流を検知する第１の電流検知部と、前記第３の高圧出力部に流れる電流を検知する第２の電流検知部を有する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】
前記第１の高圧出力部は多段の倍電圧整流部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の高圧電源装置。
【請求項４】
前記第１の高圧出力部は圧電トランスを有することを特徴とする請求項１または２に記載の高圧電源装置。
【請求項５】
前記整流部はダイオードであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の高圧電源装置。
【請求項６】
前記倍電圧整流部はダイオードとコンデンサを有することを特徴とする請求項３に記載の高圧電源装置。
【請求項７】
画像を形成するための画像形成部と、
前記画像形成部に高電圧を供給する高圧電源と、を備え、
前記高圧電源は、
所定の極性の高電圧を出力する第１の高圧出力部と、
前記第１の高圧出力部の出力部に接続された複数の整流部と、
前記複数の整流部のうちの１つに接続され、前記所定の極性とは逆極性の高電圧を出力する第２の高圧出力部と、
前記複数の整流部のうちの他の１つに接続され、前記所定の極性とは逆極性の高電圧を出力する第３の高圧出力部と、を有し、
前記複数の整流部は、前記第２の高圧出力部に流れる電流経路と前記第３の高圧出力部に流れる電流経路を分離することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記第２の高圧出力部に流れる電流を検知する第１の電流検知部と、前記第３の高圧出力部に流れる電流を検知する第２の電流検知部を有することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記画像形成部は、画像を担持する像担持体と、前記像担持体上の画像を記録材に転写する転写部と、前記像担持体をクリーニングするクリーニング部と、を備え、
前記第１の高圧出力部からの高電圧が前記転写部と前記クリーニング部に供給されることを特徴とする請求項７または８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記第２の高圧出力部からの高電圧が前記クリーニング部に供給され、前記第３の高圧出力部からの高電圧が前記転写部に出力されることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
更に、画像が形成される感光体を有し、
前記像担持体は、前記感光体に形成された画像が転写される中間転写体であることを特徴とする請求項９または１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記画像形成部は、色の異なる画像を前記像担持体に形成するための複数の転写部を含み、
前記第１の高圧出力部は、前記複数の転写部に高電圧を供給することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
更に、色の異なる画像が形成される複数の感光体を有し、
前記像担持体は前記複数の感光体に形成された色の異なる画像が重ねて転写される中間転写体であることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−７８２５２（Ｐ２０１３−７８２５２Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１５５６０３（Ｐ２０１２−１５５６０３）
【出願日】平成２４年７月１１日（２０１２．７．１１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月１１日（２０１２．７．１１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]