JP2006311787A - 電源装置、電源装置を有する画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 複数の電源回路を備え、当該各電源回路が、圧電トランスと、制御信号に応じて前記圧電トランスの駆動周波数の信号を発生する電圧制御発振器と、を有する電源装置において、少なくとも一の電源回路及び他の電源回路から電圧が出力されるとき、一の電源回路の電圧制御発振器は、他の電源回路の電圧制御発振器から出力される信号の周波数とは近接しない周波数の信号を発生するように制御されることを特徴とする。
【選択図】 図1A
Description
複数の電源回路を備え、当該各電源回路が、圧電トランスと、制御信号に応じて前記圧電トランスの駆動周波数の信号を発生する電圧制御発振器と、を有する電源装置であって、
少なくとも一の電源回路及び他の電源回路から電圧が出力されるとき、前記一の電源回路の電圧制御発振器は、前記他の電源回路の電圧制御発振器から出力される信号の周波数とは近接しない周波数の信号を発生するように制御されることを特徴とする。
トナー画像を形成する画像形成手段とを備え、
前記画像形成手段は、前記電源装置により供給される電圧を用いることを特徴とする。
相互に異なる色の画像を形成する複数の色ステーションを有する画像形成装置であって、
各色ステーションで使用される高圧を出力するために、それぞれが圧電トランスを有する複数の高圧電源回路を有し、
少なくとも2つの色ステーションに高圧出力させるための少なくとも2つの圧電トランスを、相互に近接しない駆動周波数により駆動させることを特徴とする。
以下、本発明の第1実施形態を図面の参照により説明する。図2は、圧電トランスを用いた高圧電源装置202を備える画像形成装置(以下、「カラーレーザプリンタ」という。)の構成図である。カラーレーザプリンタ401は記録紙32を収納するデッキ402を有し、デッキ402内の記録紙32の有無を検知するデッキ紙有無センサ403が設けられている。また、カラーレーザプリンタ401は、デッキ402から記録紙32を繰り出すピックアップローラ404、ピックアップローラ404によって繰り出された記録紙32を搬送するデッキ給紙ローラ405が設けられている。更に、カラーレーザプリンタ401はデッキ給紙ローラ405と対をなし、記録紙32の重送を防止するためのリタードローラ406が設けられている。
この干渉に起因するリップル電圧周波数fbeet(Hz)により、イエロー(Y)、マゼンタ(M)間における転写効率に差が生じる。この影響は、画像形成装置のプロセス速度(PS mm/S)との関係に従い、視覚的に確認できる周期として画像に表れ、画像品質を低下させてしまう可能性がある。
一般的に、この干渉画像周期Tb(mm)が0.3mm以上になると視覚認識できるといわれており、干渉画像周期が、印刷画像品質低下の原因となる。例えば、プロセス速度PSを100mm/S、干渉起因のリップル電圧周波数fbeet(Hz)が約350Hz以下の場合において視覚認識可能となる。
干渉画像周期が0.3mm以上になると視覚認識が可能になることから、干渉画像周期Tbが0.018mmの場合は視覚認識できないピッチとなっている。
第1実施形態では倍整流回路を用いた高圧電源装置において、圧電トランスの相互干渉を排除するために異なる周波数で駆動する方法について説明を進めた。第2実施形態では、出力電圧が比較的低い場合など、倍整流回路を必要としない圧電トランスを用いた高圧電源装置について説明する。
(4)式で与えられる結果は、最大出力周波数差の3KHzとほぼ同じ値をとる。従って、プロセス速度PS=100(mm/S)とした場合、干渉画像周期Tbは、(2)式の関係より、以下の(5)式で与えられる。
干渉画像周期が0.3mm以上になると視覚認識が可能になることから、干渉画像周期Tbが0.033mmの場合は視覚認識できない周期(ピッチ)となっている。
図5Aは、本発明の第3実施形態にかかる圧電トランスを使用した転写高圧電源の回路構成を示す図である。尚、第1実施形態及び第2実施形態で説明した回路構成と同様の構成部分に関しては、説明を省略する。第1実施形態及び第2実施形態との主たる相違点は、倍整流回路を用いた高圧電源装置において、圧電トランス101の出力端子と接地間に接続されているダイオード(整流素子)の使用個数を変えている点にある。
=|161−158|=3Kz ・・・(6)
従って、プロセス速度PS=100(mm/S)とした場合、干渉画像周期Tbは、(2)式の関係より、以下の(7)式で与えられる。
干渉画像周期が0.3mm以上になると視覚認識が可能になることから、干渉画像周期Tbが0.033mmの場合は視覚認識できない周期(ピッチ)となっている。
本実施形態にかかる高圧電源装置202は電圧を出力する圧電トランスと、圧電トランスから出力された電圧を負荷に対して整流平滑化して出力する整流素子を有する。また、高圧電源装置202は、入力された制御信号に応じて出力信号の周波数を制御する電圧制御発振器と、電圧制御発振器から出力された出力信号により駆動して圧電トランスに電源電圧を供給する電源電圧供給素子とを有する。
具体例として、圧電トランスの共振周波数のばらつき範囲が2.2(KHz)、電源制御発信器のばらつきを含めた共振周波数のばらつき範囲の周波数をFdiff(Hz)=2.4(KHz)程度とする。この場合、共振周波数可変回路917(Y、M)における駆動周波数の可変量(Fvari)を3KHz以上と設定すると、ばらつきの影響を含めて共振周波数が近接しないように周波数特性の分布をシフトさせることができる。周波数特性の分布をシフトさせることにより、圧電トランスの電源パターンに依る相互干渉や、圧電トランスの静電容量性結合による相互干渉による影響(干渉による電圧の発生)を排除することが可能になる。バイアス電圧を相互干渉の影響の排除により安定化させることができ、圧電トランスをより近接配置することが可能になる。これにより、高圧電源ユニットの高精度化及び小型化が可能になる。
次に、図10を参照して本発明の第5実施形態を説明する。図10は、圧電トランスを使用した転写高圧電源の回路構成を示す図である。正電圧、負電圧どちらの出力回路に対しても有効である。ここでは代表的に正電圧を必要とする転写高圧電源について説明を行なう。転写高圧電源は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各転写ローラ430(Y、M、C、K)に対応し、4回路設けられている。第1実施形態で説明した図1Aと同一の構成要素に関しては、同一の参照番号を付している。回路の動作原理に関しては、上述の各実施形態の説明と重複するので詳細な説明は省略する。
図14は各駆動周波数(fx1、fx2、fx3、fx4)と制御出力電圧(Edc)が出力されるタイミングの関係を例示する図である。Y、M、C、K各色に対応する圧電トランスの駆動周波数(fx1〜fx4)に対するバイアス立ち上がりタイミングで目標の制御出力電圧(Edc)が出力され、各圧電トランスはOFF状態からON状態になる(1401〜1402)。
次に本発明の第6実施形態を説明する。図10の回路構成を本実施形態においても利用するものとする。第5実施形態との主たる相違点は、共振回路の定数変更により圧電トランス101(Y、M、C、K)を駆動する電圧を各色で変え、共振特性を変えることにより、目標とする制御出力電圧(Edc)に対する駆動周波数をずらすことである。本実施形態の画像形成装置においても、Y、M、C、Kの順番で画像形成を行なうものとする。従って、帯電高圧も同様の順番で立ち上がり、現像高圧、転写高圧においても、同様の順番で動作するものとする。
コンデンサ115(Y、M、C、K)の静電容量値を(10)式の関係を満たすように設定すると、各色の回路の共振特性及び昇圧比が変わり、圧電トランスを駆動する電圧も変化する。図15は、コンデンサ115(Y、M、C、K)の静電容量値を(10)式の関係を満たすように設定した場合の各圧電トランス101(Y、M、C、K)と出力電圧の関係を示す図である。図15において、参照番号1521は、コンデンサ115Yの静電容量の設定に基づく駆動周波数と出力電圧の関係を示す図である。参照番号1522は、コンデンサ115Mの静電容量の設定に基づく駆動周波数と出力電圧の関係を示す図であり、参照番号1523はコンデンサ115Cの静電容量の設定に基づく駆動周波数と出力電圧の関係を示す図である。そして、参照番号1524はコンデンサ115Kの静電容量の設定に基づく駆動周波数と出力電圧の関係を示す図である。
同様に、インダクタ112(Y、M、C、K)の値を各色で変えることによっても、共振特性及び昇圧比を変えることができる。これにより、目標とする制御出力電圧(Edc)に対する各色の駆動周波数fx1、fx2、fx3、fx4を異なる周波数に設定することが可能になる。
次に本発明の第7実施形態を説明する。図10の回路構成を本実施形態においても利用するものとする。第5及び第6実施形態では回路定数の変更により駆動周波数を設定したのに対し、本実施形態では各色の圧電トランス101(Y、M、C、K)として予め共振周波数の選別を行った圧電トランスを用いることにある。
また、本実施形態に拠れば、各色の高圧電源に予め共振周波数の異なる圧電トランスを用いたことにより、回路定数の変更によって起きる各色の出力能力の相違を考慮することなく、圧電トランスの能力を十分に生かした高圧電源回路の構成が可能になる。
Claims (11)
- 複数の電源回路を備え、当該各電源回路が、圧電トランスと、制御信号に応じて前記圧電トランスの駆動周波数の信号を発生する電圧制御発振器と、を有する電源装置であって、
少なくとも一の電源回路及び他の電源回路から電圧が出力されるとき、前記一の電源回路の電圧制御発振器は、前記他の電源回路の電圧制御発振器から出力される信号の周波数とは近接しない周波数の信号を発生するように制御されることを特徴とする電源装置。 - 前記一の電源回路における圧電トランスの出力側には、前記他の電源回路における圧電トランスの出力側に接続される素子とは異なる負荷特性の素子が接続されることを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
- 前記一の電源回路の素子と前記他の電源回路の素子との負荷特性の相違に起因する駆動周波数の差異は、前記圧電トランスの共振周波数のばらつきより大きいことを特徴とする請求項2に記載の電源装置。
- 前記一の電源回路及び前記他の電源回路の素子は、相互に異なる容量の容量性素子、相互に抵抗値の異なる抵抗の少なくともいずれか一方を含むことを特徴とする請求項2に記載の電源装置。
- 前記一の電源回路における前記圧電トランスの出力側には、前記他の電源回路における前記圧電トランスの出力側に接続されている素子に対応する素子が接続されていないことを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
- 前記他の電源回路における前記圧電トランスの出力側に接続されている素子は、抵抗素子及び整流素子の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項5に記載の電源装置。
- 画像形成装置であって、
請求項1に記載の電源装置と、
トナー画像を形成する画像形成手段とを備え、
前記画像形成手段は、前記電源装置により供給される電圧を用いることを特徴とする画像形成装置。 - 前記電源装置の各電源回路は、出力すべき電圧を供給するように、圧電トランスの駆動周波数を可変制御するとともに、
前記一の電源回路の電圧制御発振器は、前記一の電源回路における電圧が出力されるまでの過渡状態での駆動周波数が他の電源回路の駆動周波数とは近接しないように制御されることを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。 - 前記画像形成手段は、複数色のトナー像をそれぞれ形成する複数の画像形成部を有し、前記各電源回路は、各画像形成部に電源電圧を供給することを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
- 複数の画像形成部へ供給する電源電圧が順次立ち上げられるとき、前記一の電源回路の電圧制御発振器は、前記一の電源回路における出力が立ち上がるまでの過渡状態での駆動周波数が他の電源回路の駆動周波数とは近接しないように制御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。
- 相互に異なる色の画像を形成する複数の色ステーションを有する画像形成装置であって、
各色ステーションで使用される高圧を出力するために、それぞれが圧電トランスを有する複数の高圧電源回路を有し、
少なくとも2つの色ステーションに高圧出力させるための少なくとも2つの圧電トランスを、相互に近接しない駆動周波数により駆動させることを特徴とする画像形成装置。
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