ＡＣ高圧電源装置、帯電装置、現像装置、及び画像形成装置

【課題】動作開始時にトランスへの突入電流を抑制して、出力電圧に予期しない誤出力が発生するのを抑制することができるＡＣ高圧電源装置を提供する。
【解決手段】ＡＣ高圧電源装置５０は、差分積分器１、ＡＣ信号生成部２、三角波信号生成回路３、比較器４、スイッチング駆動部５、ＬＰＦ６、ＡＣトランス７、ＤＣバイアス回路８、帰還回路９から構成され、スイッチング駆動部５，２４とＬＰＦ６，２６がそれぞれ差動構成となっている。ＰＷＭ１６に対するＰＷＭＢ２３、ＰＷＭＯ１７に対するＰＷＭＯＢ２５、ＡＣ信号１８に対するＡＣ信号Ｂ２７はそれぞれ反転信号である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＣ高圧電源装置、帯電装置、現像装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、ＡＣの高電圧を発生するＡＣ高圧電源装置の動作開始時にトランスへの突入電流を抑制する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファックス、複写機、及びこれらの複合機等の画像形成装置では、帯電装置を用いて感光体ドラムを帯電させ、帯電された感光体ドラムの表面を画像情報に応じて変調されたレーザ光により露光走査することにより、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する方法が一般的に行われている。そして、現像装置を用いて、感光体ドラムの表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて顕像化（現像）し、記録紙に転写している。
上記帯電及び現像では、一般的にＡＣの高電圧とＤＣ電圧とが重畳された電圧が用いられている。そのため、画像形成装置は、通常、ＡＣの高電圧を発生させるためのＡＣ高圧電源装置を有している。
【０００３】
図１９は、従来のＡＣ高圧電源装置においてスイッチング方式にした場合の全体構成図である。ＡＣ高圧電源装置１００において、増幅回路での発熱による電力損失を低減する方法として、正弦波形状のＡＣ信号１４と三角波形状の三角波１５とを比較し、その比較結果を出力する比較器４と、比較器４の出力信号に基づいてスイッチング動作及び信号増幅を行うスイッチング駆動部５と、スイッチング駆動部５の出力信号の波形形状を正弦波形状に変換するＬＰＦ６と、ＬＰＦ６の出力信号の電圧を昇圧するＡＣトランス７と、ＡＣトランス７の入力信号または出力信号を帰還ＡＣ信号２２とし、帰還ＡＣ信号２２に基づいて、ＡＣトランス７の出力信号のピークレベルが所望のピークレベルとなるように比較器４に入力されるＡＣ信号１４をフィードバック制御する制御回路と、を備えるものは既に知られている。
図２０は図１９のＡＣ高圧電源装置におけるＬＰＦやＡＣトランスについて具体的に例示した図である。ＬＰＦ６は通常のＬＣフィルタで構成される。また、ＡＣトランス７は３つの巻き線からなり、端子１−２間はＡＣ信号が入力され、端子４−５間は高圧ＡＣ出力が出力される。また端子２−３間は帰還ＡＣ信号として使用される。ここで、通常ＬＰＦ６に入力されるＰＷＭＯ１７のＤＣレベル（以降、電圧信号において充分長時間の平均値をＤＣレベルと言う）はＡＣトランス７に入力されるＤＣレベルとは異なる。
【０００４】
図２１はスイッチング駆動部の出力ドライバを示す図である。ハイサイドドライバＭＨＤＲＶとローサイドドライバＭＬＤＲＶによってＰＷＭＯ１７は出力されるため、ＰＷＭの平均を５０％とした場合、ＰＷＭＯのＤＣレベルは電源電圧ＶＤＤの半分ＶＤＤ／２となる。図２０においてＡＣトランスの端子２はＧＮＤに接続されているため、ＬＰＦ６とＡＣトランス７をそのまま接続すると、ＡＣトランス７の端子１−２間にＶＤＤ／２がＤＣ的に印加され、ＤＣ電流が流れることになってしまう。このため通常はＬＰＦとＡＣトランスの間にＡＣ信号を通過する程度の大きな容量Ｃが配置される。
図２２に具体的な信号波形を示す図である。ＰＷＭＯはＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ−Ｗｉｄｔｈ−Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号であり、ＬＰＦにて高周波成分を落とすことにより、正弦波信号であるＡＣ信号を抽出する。
図２３はスリープが解除され動作開始をしたときの信号波形を示す図である。ここで、ＡＣ高圧電源装置がスリープ状態のときにはＰＷＭＯはＧＮＤレベルであるとする。図２３に示すように、スリープが解除され動作開始するとＰＷＭＯは５０％ｄｕｔｙのＰＷＭを出力し、ＡＣ信号としてはＶＤＤ／２のステップ入力が印加された状態になる。（図１９の設定電圧が０の場合、ＡＣ波形は出力されない）。このステップ入力はＡＣトランス７にそのまま印加され、高圧ＡＣ出力側に想定していない誤出力を発生させる。この誤出力は感光体を不要に帯電させるなどの不具合を起こし、また想定外の高電圧が発生するため非常に危険である。また、動作終了時においても同様のことが発生する。
【０００５】
尚、特許文献１には、小型化及び消費電力の低減が可能なＡＣ高圧電源装置、帯電装置、現像装置及び画像形成装置を提供することを目的として、正弦波形状の第１信号と三角波形状の第２信号を比較し、その比較結果を出力する比較回路と、比較回路の出力信号に基づいてスイッチング動作及び信号増幅を行うスイッチング増幅回路と、スイッチング増幅回路の出力信号の波形形状を正弦波形状に変換する変換回路と、変換回路の出力信号の電圧を昇圧するトランスと、トランスの入力信号または出力信号をモニタ用信号とし、このモニタ用信号に基づいて、トランスの出力信号のピークレベルが所望のピークレベルとなるように比較回路に入力される第１信号をフィードバック制御する制御回路と、を備えるＡＣ高圧電源装置について開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、今までのＡＣ高圧電源装置は、動作開始時に、スイッチング増幅回路の出力信号とトランスの入力電圧の間にＤＣ的な電位差があるため、トランスに突入電流が流入し出力電圧に予期しない誤出力が発生するという問題があった。
また、特許文献１に開示されている従来技術は、本発明とは確かに小型化及び消費電力の低減が可能なＡＣ高圧電源装置、帯電装置、現像装置及び画像形成装置を提供する点では類似しているが、動作開始時に、スイッチング増幅回路の出力信号とトランスの入力電圧の間にＤＣ的な電位差があるため、トランスに突入電流が流入し、出力電圧に予期しない誤出力が発生するという問題は解消できていない。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、スイッチング増幅回路を差動出力とし、その差動出力をトランスの両端に入力することで、トランスの両端に入力される電圧の間のＤＣ的な電位差を無くし、動作開始時にトランスへの突入電流を抑制して、出力電圧に予期しない誤出力が発生するのを抑制することができるＡＣ高圧電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、ＡＣ高圧電源装置の出力振幅を設定する設定電圧と該出力振幅の振幅値を表す帰還電圧とを比較して、該電圧の差分を積分値として出力する差分積分器と、前記ＡＣ高圧電源装置の出力周波数を設定する周波数設定信号および前記積分値が入力され、前記周波数設定信号に応じた周波数で、且つ前記積分値に応じた振幅の小振幅ＡＣ信号を生成するＡＣ信号生成部と、三角波形状の信号を生成する三角波信号生成回路と、前記小振幅ＡＣ信号と前記三角波形状の信号を比較し、該比較結果を出力する比較回路と、前記比較回路の出力信号に基づいてスイッチング動作を行うスイッチング駆動部と、前記スイッチング駆動部の出力信号を波形整形し正弦波出力に変換する変換回路と、前記正弦波出力の電圧を昇圧するトランスと、前記トランスの出力信号に基づいて振幅レベルとして前記帰還電圧を出力する帰還回路と、ＤＣ電圧を生成するＤＣバイアス回路と、を備えるＡＣ高圧電源装置において、他のスイッチング駆動部と他の変換回路とを更に備え、前記比較回路から出力する信号を非反転信号と反転信号とに分離し、該分離した前記非反転信号と反転信号とを、前記スイッチング駆動部及び前記他のスイッチング駆動部にそれぞれ入力して差動信号とし、該差動信号を前記変換回路及び前記他の前記変換回路にそれぞれ入力した時の前記正弦波出力の差動信号のＤＣ電位が略等しくなるように構成したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２は、遅延時間を設定するための遅延時間設定電圧を生成する遅延時間設定部と、前記遅延時間設定電圧に応じて前記比較回路の出力信号のパルス幅を可変とするパルス信号を出力する複数のパルス生成部と、を更に備え、前記比較回路から出力する信号を非反転信号と反転信号とに分離し、該分離した前記非反転信号と反転信号とを前記複数のパルス生成部にそれぞれ入力し、それぞれのパルス生成部から出力される信号を前記スイッチング駆動部にそれぞれ入力して差動信号とし、該差動信号を前記変換回路にそれぞれ入力した時の前記正弦波出力の差動信号のＤＣ電位が略等しくなるように構成し、且つ前記遅延時間設定電圧を前記ＡＣ高圧電源装置の動作開始時および動作終了時に漸次変化させることによって、前記パルス信号の時間幅が漸次変化するように構成したことを特徴とする。
請求項３は、請求項１又は２記載のＡＣ高圧電源装置を備えたことを特徴とする。
請求項４は、請求項１又は２記載のＡＣ高圧電源装置を備えたことを特徴とする。
請求項５は、請求項３記載の帯電装置及び／又は請求項４記載の現像装置を備えたことを特徴とする。
請求項６は、複数の像担持体を備える画像形成装置において、帯電用電源として請求項３記載の帯電装置を複数備え、現像用電源として請求項４記載の現像装置を複数備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、スイッチング増幅回路を差動出力とし、その差動出力をトランスの両端に入力することで、トランスの両端に入力される電圧の間のＤＣ的な電位差をなくし、動作開始時にトランスへの突入電流を抑制することで出力電圧に予期しない誤出力が発生するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＡＣ高圧電源装置の全体構成図である。
【図２】図１の場合のＬＰＦとＡＣトランスの具体的構成について示す図である。
【図３】図２の構成を簡略化した図である。
【図４】図２の構成の場合のＳＬＰ解除時の信号波形を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るＡＣ高圧電源装置の全体構成図である。
【図６】図５におけるパルス生成部２９の構成例を示す図である。
【図７】各ノードのタイミングチャートを示す図である。
【図８】図５における遅延時間設定部の構成例を示す図である。
【図９】図５の構成の場合のＳＬＰ解除時の信号波形を示す図である。
【図１０】ＤＣバイアス回路の構成例を示す図である。
【図１１】三角波信号生成回路の構成を示す図である。
【図１２】差分積分器の構成を示す図である。
【図１３】帰還回路の構成例を示す図である。
【図１４】ＡＣ信号生成部の構成例を示す図である。
【図１５】本発明に係る帯電装置の構成の一例を示す図である。
【図１６】帯電ローラの外観を示す図である。
【図１７】本発明に係るＡＣ高圧電源装置を画像形成装置に適用した図である。
【図１８】複数の感光体ドラムを備えるカラー画像形成装置の構成を示す図である。
【図１９】従来のＡＣ高圧電源装置においてスイッチング方式にした場合の全体構成図である。
【図２０】図１９のＡＣ高圧電源装置におけるＬＰＦやＡＣトランスについて具体的に例示した図である。
【図２１】スイッチング駆動部の出力ドライバを示す図である。
【図２２】具体的な信号波形を示す図である。
【図２３】スリープが解除され動作開始をしたときの信号波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。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、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発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。
【００１２】
図１は本発明の第１の実施形態に係るＡＣ高圧電源装置の全体構成図である。同じ構成要素には図１９と同じ参照番号を付して説明する。
ＡＣ高圧電源装置５０の出力振幅を設定する設定電圧１０と該出力振幅の振幅値を表す帰還電圧１１とを比較して、該電圧の差分を積分値として出力する差分積分器１と、ＡＣ高圧電源装置５０の出力周波数を設定するＡＣ＿ＣＬＫ（周波数設定信号）１３および積分値１２が入力され、ＡＣ＿ＣＬＫ１３に応じた周波数で、且つ積分値１２に応じた振幅の小振幅ＡＣ信号１４を生成するＡＣ信号生成部２と、三角波形状の信号を生成する三角波信号生成回路３と、小振幅ＡＣ信号１４と三角波１５を比較し、この比較結果を出力する比較器（比較回路）４と、比較器４の出力信号ＰＷＭ１６及びＰＷＭＢ２３に基づいてスイッチング動作を行うスイッチング駆動部５、２４と、スイッチング駆動部５、２４の出力信号をそれぞれ波形整形しＡＣ信号１８とＡＣ信号Ｂ２７（正弦波出力）に変換するＬＰＦ（変換回路）６、２６と、ＡＣ信号１８とＡＣ信号Ｂ２７の電圧を昇圧するＡＣトランス２８と、ＡＣトランス２８の出力信号に基づいて振幅レベルとして帰還ＡＣ電圧２２を出力する帰還回路９と、ＤＣ電圧を生成するＤＣバイアス回路８と、を備えて構成され、比較器４から出力する信号を非反転信号（ＰＷＮ１６）と反転信号（ＰＷＭＢ２３）とに分離し、分離したＰＷＮ１６とＰＷＭＢ２３とをスイッチング駆動部５、２４にそれぞれ入力して差動信号ＰＷＭＯ１７、ＰＷＭＯＢ２５とし、この差動信号をＬＰＦ６、２６にそれぞれ入力した時のＡＣ信号１８とＡＣ信号Ｂ２７の差動信号のＤＣ電位が略等しくなるように構成した。
【００１３】
即ち、本実施形態のＡＣ高圧電源装置５０は、差分積分器１、ＡＣ信号生成部２、三角波信号生成回路３、比較器４、スイッチング駆動部５、ＬＰＦ（変換回路）６、ＡＣトランス７、ＤＣバイアス回路８、帰還回路９から構成されている。差分積分器１には設定電圧１０と帰還電圧１１が入力され、その差分を積分し、積分値１２として出力する。ＡＣ信号生成部２には積分値１２と周波数設定クロックＡＣ＿ＣＬＫ１３が入力されて、積分値１２に従って振幅を制御され、周波数設定クロックに従って周波数を制御された正弦波であるＡＣ信号１４が生成される。
【００１４】
三角波信号生成回路３は三角波１５を生成する。ＡＣ信号生成部２で生成されたＡＣ信号（正弦波）１４と三角波信号生成回路３により生成された三角波１５が比較器４に入力されて、比較器４によってＰＷＭ信号１６が生成される。比較器４は一般的な差動コンパレータ等で構成する。スイッチング駆動部５にはＰＷＭ１６が入力され、ＰＷＭＯ１７を出力する。スイッチング駆動部５は通常パワーＭＯＳＦＥＴなどパワーロスの少ないトランジスタを有している。ＰＷＭＯ１７はローパスフィルタＬＰＦ６によってＡＣ信号１８に変換される。ＡＣトランス７ではＡＣ信号１８の振幅が数ｋＶまで増幅されＤＣバイアス回路８で生成されたＤＣ電圧１９（−数百Ｖ〜−数ｋＶ）と重畳され、高圧ＡＣ出力２０として帯電ローラ２１へ供給される。また、ＡＣトランス７からはフィードバック信号として帰還ＡＣ信号２２が出力される。帰還ＡＣ信号２２は帰還回路９に入力され、帰還電圧１１に変換される。
図１は図１９と比較し、スイッチング駆動部５、２４とＬＰＦ６、２６がそれぞれ差動構成となっている。ＰＷＭ１６に対するＰＷＭＢ２３、ＰＷＭＯ１７に対するＰＷＭＯＢ２５、ＡＣ信号１８に対するＡＣ信号Ｂ２７はそれぞれ反転信号である。
【００１５】
図２は図１の場合のＬＰＦとＡＣトランスの具体的構成について示す図である。図２においてＡＣトランス２８の端子１にはＬＰＦ６の出力であるＡＣ信号１８が入力され、ＡＣトランス２８の端子２にはＬＰＦ２６の出力であるＡＣ信号Ｂ２７が入力される。ＡＣトランス２８の端子１−２間にはＡＣ信号１８とＡＣ信号Ｂ２７の差電圧が印加される。
【００１６】
図３は図２の構成を簡略化した図である。即ち、ＬＰＦ６及びＬＰＦ２６の出力側とグランド間に夫々接続されているコンデンサを、各ＬＰＦ間を１つのコンデンサで接続する構成により、コンデンサの数を減少させることができる。
【００１７】
図４は図２の構成の場合のＳＬＰ解除時の信号波形を示す図である（ＰＷＭＯおよびＰＷＭＯＢはスリープ時ＧＮＤ電位としている）。ＳＬＰが解除されるとＰＷＭＯとＰＷＭＯＢは５０％ｄｕｔｙのＰＷＭを出力する。ＰＷＭＯＢはＰＷＭＯの反転となっている。この場合、ＡＣトランスの端子１−２間に印加される電圧（ＡＣ信号−ＡＣ信号Ｂ）は図のようにほとんど変化しない。ステップ入力がなくなるため、誤出力が大幅に抑制される。図１の構成にした場合、差動信号であるＡＣ信号１８とＡＣ信号Ｂ２７のＤＣレベルが理想的に等しければ図４のようにＡＣトランスに印加される電圧は０となるが、現実には多少の電位差は存在する。その場合、その電位差がＡＣトランスに入力され図１９の場合より小さいが誤出力の原因となる。
【００１８】
図５は本発明の第２の実施形態に係るＡＣ高圧電源装置の全体構成図である。同じ構成要素には図１と同じ参照番号を付し、説明を省略する。
本実施形態では、遅延時間を設定するための遅延時間設定電圧を生成する遅延時間設定部３１と、遅延時間設定電圧に応じて比較器４の出力信号のパルス幅を可変とするパルス信号を出力する複数のパルス生成部２９、３０と、を更に備え、比較器４から出力する信号をＰＷＭ１６（非反転信号）とＰＷＭＢ２３（反転信号）とに分離し、分離したＰＷＭ１６とＰＷＭＢ２３とを複数のパルス生成部２９、３０にそれぞれ入力し、それぞれのパルス生成部２９、３０から出力される信号ＰＷＭ＿Ｄ３２、ＰＷＭＢ＿Ｄ３３をスイッチング駆動部５、２４にそれぞれ入力して差動信号ＰＷＭＯ１７、ＰＷＭＯＢ２５とし、この差動信号をＬＰＦ６、２６にそれぞれ入力した時のＡＣ信号１８、ＡＣ信号Ｂ２７のＤＣ電位が略等しくなるように構成し、且つ遅延時間設定電圧ＶｄをＡＣ高圧電源装置５１の動作開始時および動作終了時に漸次変化させることによって、パルス信号の時間幅が漸次変化するように構成した。
即ち、図５は図１と比較し、遅延時間設定部３１と、パルス生成部２９、パルス生成部３０が追加された構成である。遅延時間設定部３１は遅延時間設定電圧Ｖｄを出力する。また、パルス生成部２９はＰＷＭとＶｄが入力され、Ｖｄに従ってパルス幅が変化されたＰＷＭ＿Ｄ３２を出力する。パルス生成部３０はＰＷＭＢ２３とＶｄが入力され、Ｖｄに従ってパルス幅が変化されたＰＷＭＢ＿Ｄ３３を出力する。
【００１９】
図６は図５におけるパルス生成部２９の構成例を示す図である。図６において、ＲＳＴＢ１の立下りはＶｄの電位と容量Ｃによって決まり、Ｖｄの電位が高いほど速くなり、Ｖｄの電位が低いほど遅くなる。
【００２０】
図７は各ノードのタイミングチャートを示す図である。Ｖｄが徐々に低くなるとＲＳＴＢの遅延時間が大きくなり、それに従ってＰＷＭ＿Ｄ３２のパルス幅は大きくなっていくことが分かる。このように電圧Ｖｄに従ってパルス幅を徐々に変化させることが可能である。パルス生成部３０も図６と同様の構成で実現できる。
【００２１】
図８は図５における遅延時間設定部の構成例を示す図である。図８の遅延時間設定部３１はインバータと抵抗と容量で構成されている。スリープ信号ＳＬＰＢがＬ⇒Ｈになり、スリープが解除されると遅延時間設定電圧ＶｄはＨ⇒Ｌへ徐々に変化する。変化するスピードは抵抗と容量の値で設定することが出来る。図６のパルス生成部と図８の遅延時間設定部３１により、スリープ解除後、徐々に幅が拡がるパルス幅を生成することが可能である。
【００２２】
図９は本発明の第２の実施形態に係るＳＬＰ解除時の信号波形を示す図である。ＳＬＰが解除されるとＰＷＭＯ１７とＰＷＭＯＢ２５は徐々にパルス幅が拡がっていく。差動信号であるＡＣ信号１８とＡＣ信号Ｂ２７のＤＣレベルに電位差がある場合、ＡＣトランス２８の端子１−２間に印加される電圧（ＡＣ信号−ＡＣ信号Ｂ）は図のように変化がなだらかになり、高圧ＡＣ出力２０側に発生する誤出力は抑制される。以上のように、回路ばらつき等による差動電圧の電位差が存在する場合においても、動作開始時と動作終了時の誤出力を抑制することが可能となる。
【００２３】
図１０はＤＣバイアス回路の構成例を示す図である。ＤＣバイアス回路８はＡＣトランス２８で昇圧された電圧に重畳されるＤＣ電圧を発生する。ＤＣバイアス回路８は、複数の抵抗、複数のコンデンサ、トランジスタ、ダイオード、トランスを有している。公知技術のため詳しい動作説明は省略するが、ＤＣ電圧として−数百Ｖ〜−数ｋＶを発生する。
【００２４】
図１１は三角波信号生成回路の構成を示す図である。図１１において、三角波信号生成回路３は電流源Ｉ１とシュミットトリガ回路３ａ、トランジスタ３ｂと容量Ｃ１により構成される。シュミットトリガ回路３ａは入力電圧の遷移方向により閾値電圧が変わる回路であり、閾値を例えばｒｅｆ±Ｖｔｈとする。例えば、ＴＲＩＯＵＴがｒｅｆ＋Ｖｔｈを越えた場合、シュミットトリガ回路３ａの出力が反転し、トランジスタ３ｂがオンする。トランジスタ３ｂによりＣ１に蓄えられた電荷が放電し、ＴＲＩＯＵＴは引き下げられる。ここで今度はＴＲＩＯＵＴの電位がｒｅｆ−Ｖｔｈより低くなると、シュミットトリガ回路３ａの出力が反転し、トランジスタ３ｂがオフする。トランジスタ３ｂがオフしている間は電流源Ｉ１により、容量Ｃ１へ充電される。このようにしてＴＲＩＯＵＴにはのこぎり型の三角波が生成される。
【００２５】
図１２は差分積分器の構成を示す図である。図１２においてオペアンプ１ａには帰還がかけられており、ノードｎ１はバーチャルショートにより帰還電圧１１となる。設定電圧１０と帰還電圧１１との差電圧を抵抗Ｒで割った電流が、容量Ｃ２へ蓄えられることになり、積分値が生成される。
【００２６】
図１３は帰還回路の構成例を示す図である。図１３において帰還回路９はダイオード９ａと容量９ｂと抵抗９ｃで構成されており、帰還ＡＣ信号を半波整流しフィルタしてＤＣ的な電圧として帰還電圧１１を出力する。要するにＡＣ波形の振幅をＤＣ電圧に変換する回路である。
【００２７】
図１４はＡＣ信号生成部の構成例を示す図である。図１４においてＡＣ信号生成部２は振幅制御クロック生成部２ａとローパスフィルタ２ｂから構成される。振幅制御クロック生成部２ａは積分値１２とＡＣ＿ＣＬＫ１３が入力され積分値に従って振幅が制御された振幅制御クロックを出力する。ローパスフィルタ２ｂは振幅制御クロックが入力され高調波成分を落として正弦波としたＡＣ信号１４を出力する。振幅制御クロック生成部２ａは例えば電圧電流変換回路と抵抗とスイッチで構成することが出来る。またローパスフィルタ２ｂは単純なＲＣフィルタで構成することができる。
本発明によれば、スイッチング増幅回路を差動出力とし、その差動出力をトランスの両端に入力することで、トランスの両端に入力される電圧の間のＤＣ的な電位差をなくし、動作開始時にトランスへの突入電流を抑制することで出力電圧に予期しない誤出力が発生するのを抑制することができる。
【００２８】
図１５は本発明に係る帯電装置の構成の一例を示す図である。帯電装置２００は、ＡＣ高圧電源装置５０及び帯電ローラ２１を有している。尚、本実施形態では、いわゆる近接帯電法によって感光体ドラム２１０が帯電されるものとするが、これに限られるものではない。
【００２９】
図１６は帯電ローラの外観を示す図である。棒状の芯金２０２と、芯金２０２をくるむように設けられ中抵抗に抵抗が設定されている円柱状の弾性層２０３と、弾性層２０３の外周を被覆し、耐摩耗性を向上させ、かつ異物付着性を低減させる被覆層２０４とを有している。そして、感光体ドラム２１０における像が形成されない部分が帯電されないようにスペーサ２０５が設けられている。尚、スペーサ２０５は、帯電ローラ２１ではなく、感光体ドラム２１０に設けても良い。また、帯電ローラ２１と感光体ドラム２１０との間に、例えばベルトのようなシート状の部材をスペーサとして配置しても良い。
このようにＡＣ高圧電源装置１を、帯電装置２００に適用することにより、動作開始時の誤出力を抑制した省電力な帯電装置を実現することができる。また、本発明に係るＡＣ高圧電源装置を、現像装置に適用することも可能である。基本的に帯電装置と同様でＡＣ高圧電源装置が生成するＡＣ高圧電源を現像ローラに印加することで実現することができる。
【００３０】
図１７は本発明に係るＡＣ高圧電源装置を画像形成装置に適用した図である。画像形成装置３００は、感光体ドラム３０１の周囲に、感光体を高圧に帯電するＡＣ帯電装置（帯電装置２００）、ＤＣ帯電装置３０２、画像データを露光する光走査装置３０３、光走査装置３０３により記録された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像装置３０４、感光体ドラム３０１に付着したトナーを紙に転写する転写装置３０５、感光体ドラム３０１に残ったトナーを掻き取り備蓄するクリーニング装置３０６等を備えるものである。尚、各部の構成及び動作については公知であるので、説明を省略する。また、図１７に示す画像形成装置は、カラー画像形成装置を含むのは勿論である。このようにＡＣ高圧電源装置を有する帯電装置２００および現像装置を画像形成装置３００に適用することにより、動作開始時の誤出力を抑制した省電力な画像形成装置を実現することができる。
【００３１】
図１８は複数の感光体ドラムを備えるカラー画像形成装置の構成を示す図である。このカラー画像形成装置２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラー画像形成装置であり、ブラック用の「感光体ドラムＫ１、帯電装置Ｋ２、現像装置Ｋ４、クリーニングユニットＫ５、及び転写装置Ｋ６」と、シアン用の「感光体ドラムＣ１、帯電装置Ｃ２、現像装置Ｃ４、クリーニングユニットＣ５、及び転写装置Ｃ６」と、マゼンタ用の「感光体ドラムＭ１、帯電装置Ｍ２、現像装置Ｍ４、クリーニングユニットＭ５、及び転写装置Ｍ６」と、イエロー用の「感光体ドラムＹ１、帯電装置Ｙ２、現像装置Ｙ４、クリーニングユニットＹ５、及び転写装置Ｙ６」と、光走査装置２０１０と、転写ベルト２０８０と、定着ユニット２０３０などを備えている。
各感光体ドラムは、図１８中の矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転順に帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットがそれぞれ配置されている。各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。この帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置２０１０により光が照射され、各感光体ドラムに潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着ユニット２０３０により記録紙に画像が定着される。
帯電装置Ｋ２、Ｃ２、Ｍ２、Ｙ２として本発明の帯電装置を使用し、現像装置Ｋ４、Ｃ４、Ｍ４、Ｙ４として本発明の現像装置を使用することで、動作開始時の誤出力を抑制した省電力なカラー画像形成装置を実現することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１差分積分器、２ＡＣ信号生成部、３三角波信号生成回路、４比較器、５スイッチング駆動部、６ＬＰＦ、７ＡＣトランス、８ＤＣバイアス回路、９帰還回路、１０設定電圧、１１帰還電圧、１２積分値、１３ＡＣ＿ＣＬＫ、１４ＡＣ信号、１５三角波、１６ＰＷＭ、１７ＰＷＭＯ、１８ＡＣ信号、１９ＤＣ電圧、２０高圧ＡＣ出力、２１帯電ローラ、２２帰還ＡＣ信号、２３ＰＷＭＢ、２４スイッチング駆動部、２５ＰＷＭＯＢ、２６ＬＰＦ、２７ＡＣ信号Ｂ、２８ＡＣトランス、２９、３０パルス生成部、３１遅延時間設定部、３２ＰＷＭ＿Ｄ、３３ＰＷＭＢ＿Ｄ、５０、５１ＡＣ高圧電源装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３３】
【特許文献１】特開２００９−１２２５６４公報

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＣ高圧電源装置の出力振幅を設定する設定電圧と該出力振幅の振幅値を表す帰還電圧とを比較して、該電圧の差分を積分値として出力する差分積分器と、
前記ＡＣ高圧電源装置の出力周波数を設定する周波数設定信号および前記積分値が入力され、前記周波数設定信号に応じた周波数で、且つ前記積分値に応じた振幅の小振幅ＡＣ信号を生成するＡＣ信号生成部と、
三角波形状の信号を生成する三角波信号生成回路と、
前記小振幅ＡＣ信号と前記三角波形状の信号を比較し、該比較結果を出力する比較回路と、
前記比較回路の出力信号に基づいてスイッチング動作を行うスイッチング駆動部と、
前記スイッチング駆動部の出力信号を波形整形し正弦波出力に変換する変換回路と、
前記正弦波出力の電圧を昇圧するトランスと、
前記トランスの出力信号に基づいて振幅レベルとして前記帰還電圧を出力する帰還回路と、
ＤＣ電圧を生成するＤＣバイアス回路と、を備えるＡＣ高圧電源装置において、
他のスイッチング駆動部と他の変換回路とを更に備え、
前記比較回路から出力する信号を非反転信号と反転信号とに分離し、該分離した前記非反転信号と反転信号とを、前記スイッチング駆動部及び前記他のスイッチング駆動部にそれぞれ入力して差動信号とし、該差動信号を前記変換回路及び前記他の前記変換回路にそれぞれ入力した時の前記正弦波出力の差動信号のＤＣ電位が略等しくなるように構成したことを特徴とするＡＣ高圧電源装置。
【請求項２】
遅延時間を設定するための遅延時間設定電圧を生成する遅延時間設定部と、
前記遅延時間設定電圧に応じて前記比較回路の出力信号のパルス幅を可変とするパルス信号を出力する複数のパルス生成部と、を更に備え、
前記比較回路から出力する信号を非反転信号と反転信号とに分離し、該分離した前記非反転信号と反転信号とを前記複数のパルス生成部にそれぞれ入力し、それぞれのパルス生成部から出力される信号を前記スイッチング駆動部にそれぞれ入力して差動信号とし、該差動信号を前記変換回路にそれぞれ入力した時の前記正弦波出力の差動信号のＤＣ電位が略等しくなるように構成し、且つ前記遅延時間設定電圧を前記ＡＣ高圧電源装置の動作開始時および動作終了時に漸次変化させることによって、前記パルス信号の時間幅が漸次変化するように構成したことを特徴とする請求項１に記載のＡＣ高圧電源装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のＡＣ高圧電源装置を備えたことを特徴とする帯電装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載のＡＣ高圧電源装置を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項３記載の帯電装置及び／又は請求項４記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
複数の像担持体を備える画像形成装置において、帯電用電源として請求項３記載の帯電装置を複数備え、現像用電源として請求項４記載の現像装置を複数備えることを特徴とする画像形成装置。

【図１】