JP2007034092A - 高圧電源装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、コスト上昇を招くことなく、分離電圧、転写電圧および転写逆バイアス電圧を出力することが可能な高圧電源装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本実施形態の高圧電源装置１６を備えた複写機１は、用紙の分離時に、用紙を感光体ドラムから分離するために正電位の分離電圧を分離電極１５７に印加する分離電源部１６１と、転写時に、感光体ドラムの表面に形成されたトナー像を用紙上に転写するために負電位の転写電圧を転写ローラ（すなわち、負荷１５９）に印加する転写電源部１６２と、を有して成り、転写ローラのクリーニング時に、分離電源部１６１で生成された正電位の電圧または該正電位の電圧が分圧された電圧を転写電源部１６２に供給して転写ローラに印加する経路手段を有して成る構成とされている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、プリンタ、複写機などの画像形成装置等に用いる高圧電源装置に関するものであり、特に分離電源による転写逆バイアス電圧の生成技術に関するものである。

従来より、画像形成装置には、図７に示すように、転写ローラ５１に電圧を印加するための転写用高圧電源装置５２が備えられている。その転写用高圧電源装置５２は、転写時に超小型処理装置５３（以下、ＭＰＵ[Micro Processing Unit]５３と呼ぶ）から入力された所定の信号に応じて、感光体ドラム５７の表面に形成されたトナー像を用紙等の被転写材５６に転写するために、転写電圧を転写ローラ５１に印加する転写用高圧電源５２ａと、転写ローラ５１のクリーニング時に、ＭＰＵ５３から入力された所定の信号に応じて、転写ローラ５１をトナー汚染から防ぐためにその転写電圧と逆電位の転写逆バイアス電圧を転写ローラ５１に印加する転写逆バイアス用電源５２ｂと、を有している。

また、画像形成装置には、被転写材５６が転写ローラ５１から排出される際に、感光体ドラム５７に静電吸着して巻き込まれる可能性の高い被転写材５６を引き離すために、ＭＰＵ５３から入力された所定の信号に応じて、転写ローラ５１の後段に配置された尖突型の分離電極５５を介して被転写材の裏面に分離電圧を印加する分離用高圧電源装置５４が備えられている。その分離用高圧電源装置５４は、材質、サイズ、厚みの異なる被転写材５６に応じて分離電圧が可変できる定電流制御が一般的に用いられている。

なお、上記で説明した転写用高圧電源装置５２に関係する先行技術文献として、複数の昇圧トランスの出力にそれぞれ接続された出力回路の各出力を直列に接続し前記昇圧トランスの入力側を制御することにより各出力回路からの出力電圧の合成電圧を負荷に給電する電源装置が開示・提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

また、１個のトランスの２次側から極性の異なる２種類の電圧を取り出すことが可能な転写用高圧電源装置が知られている。１個のトランスの２次側から極性の異なる２種類の電圧を取り出すことが可能な転写用高圧電源装置について、図８を参照して以下に説明を行う。図８は、１個のトランスの２次側から極性の異なる２種類の電圧を取り出すことが可能な転写用高圧電源装置の回路図である。従来の転写用高圧電源装置６０は、図８に示すように、発振回路、三角波生成回路、電圧比較回路、基準電圧生成回路から成る、所謂、ＰＷＭ制御を行うトランス駆動回路部６２と、正電圧の生成に主に寄与する正電圧生成部６５と、負電圧の生成に主に寄与する負電圧生成部６６と、トランジスタＱ６１、トランスＴ６１と、抵抗Ｒ６２、Ｒ６３と、電圧Ｖｃｃを供給する電源６１と、ＯＮ／ＯＦＦ信号が供給される端子６３、６４と、を有して成る。

正電圧生成部６５は、コンデンサＣ６１、Ｃ６２と、ダイオードＤ６１、Ｄ６２と、抵抗Ｒ６１と、を有して成る。負電圧生成部６６は、コンデンサＣ６３、Ｃ６４、ダイオードＤ６３、Ｄ６４、抵抗Ｒ６４、Ｒ６５、Ｒ６６、トランジスタＱ６２と、を有して成る。なお、抵抗Ｒ６１の一端に負荷６７（転写ローラに相当）が接続されている。

従来の転写用高圧電源装置６０の回路動作について以下に簡単に説明する。図８に示すように、トランス駆動回路部６２からトランジスタＱ６１にパルス電圧が印加されると、トランスＴ６１が駆動される。そして、ダイオードＤ６１で整流されたトランスＴ６１の出力電圧は、抵抗Ｒ６２、Ｒ６３で分圧されてトランス駆動回路部６２内で基準電圧と比較された後、最適なパルス幅に変換されてトランジスタＱ６１のベースに印加される。トランジスタＱ６１のベース電流が流れると、トランジスタＱ６１のコレクタ電流も流れてトランスＴ６１を駆動する。

また、トランスＴ６１の２次側から以下のように極性の異なる２種類の電圧を取り出すことができる。その一つはコンデンサＣ６１、もう一つはコンデンサＣ６３から取り出すことができる。まず、コンデンサＣ６１側から説明を行う。コンデンサＣ６１からダイオードＤ６１を流れてコンデンサＣ６２を充電する電流とダイオードＤ６２を流れてコンデンサＣ６１を充電する電流が流れる。コンデンサＣ６１に充電された電圧は、コンデンサＣ６２に加算されて正電圧に倍電圧整流される事になる。この正電圧は抵抗Ｒ６１を通過して負荷６７に供給される。

一方、負電圧の生成について以下に説明する。トランジスタＱ６２がＯＦＦであれば、トランスＴ１のグランド側から抵抗Ｒ６４、ダイオードＤ６４を電流が流れてコンデンサＣ６３を充電する。しかし、コンデンサＣ６３に充電された電荷をダイオードＤ６３およびトランジスタＱ６２から放電させない限りは、ダイオードＤ６４からコンデンサＣ６３方向へ電流が流れない。従って、負電圧の生成は出来ない。トランジスタＱ６２がＯＮ状態になればＣ６３による負電圧とＣ６１による正電圧の差からなる負電圧が負荷６７に供給される。なお、ダイオードＤ６２にもダイオードＤ６３と同様にトランジスタＱ６２による半導体スイッチを挿入すれば正負の電圧を交互に出力する事が可能となる。
特許第２７９１１２８号公報

確かに、特許文献１に開示された電源装置が転写用高圧電源装置５２に利用された場合には、極性の異なる２種類の電源が直列に接続されているため、それぞれの電源におけるトランジスタのスイッチング動作により転写ローラに転写電圧と転写逆バイアス電圧を印加することが可能である。

また、図８に示す従来の転写用高圧電源装置は、トランジスタＱ６２を用いてＯＮ／ＯＦＦのタイミングをとり、１個のトランスの２次側から極性の異なる２種類の電圧を転写ローラ（すなわち、負荷）に印加することが可能である。

しかしながら、特許文献１に開示された電源装置は、極性の異なる２種類の電源が直列に接続されているが、各々の電源のトランスを駆動するためのトランジスタ等の回路が必要になり、コストの上昇を招いていた。

また、図８に示す従来の転写用高圧電源装置は、高電圧を出力するために、正負の電圧切り替えに用いられるトランジスタＱ６２に高価な高耐圧品を使う必要があり、コストの上昇を招いていた。

また、従来から分離用高圧電源装置は、転写用高圧電源と独立して分離電極に分離電圧を印加する高圧電源装置として用いられており、これまで転写用高圧電源から転写ローラに印加される転写逆バイアス電圧の生成には用いられていなかった。

本発明は、上記の問題点に鑑み、コスト上昇を招くことなく、分離電圧、転写電圧および転写逆バイアス電圧を出力することが可能な高圧電源装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る高圧電源装置は、分離時に、被転写材を感光体から分離するために正電位の電圧を分離電極に印加する分離電源部と、転写時に、前記感光体の表面に形成されたトナー像を前記被転写材上に転写するために負電位の電圧を転写ローラに印加する転写電源部と、を有して成り、前記転写ローラのクリーニング時に、前記分離電源部で生成された正電位の電圧または該正電位の電圧が分圧された電圧を前記転写電源部に供給して前記転写ローラに印加する経路手段を有して成る構成とされている。このような構成とすることにより、転写逆バイアス電源が不要となり、大幅な装置のコストダウンが可能になる。

また、上記構成から成る高圧電源装置は、前記転写電源部が、転写時に、前記転写ローラに印加された負電位の電圧に応じてその電圧レベルが変化する検知電圧を検知する電圧検知手段を有して成り、分離時に、前記検知電圧に基づく正電位の電圧を前記分離電源部に生成させる制御手段を有して成る構成とされている。このような構成とすることにより、各種被転写材のサイズ、厚さ、材質に応じたきめ細かい制御を分離電圧に対して行うことが可能となる。

本発明に係る画像形成装置は、上記構成から成る高圧電源装置のいずれかを備えた構成とされている。このような構成とすることにより、転写逆バイアス電源が不要となり、大幅な装置のコストダウンが可能になる。また、各種被転写材のサイズ、厚さ、材質に応じたきめ細かい制御を分離電圧に対して行うことが可能となるとともに、被転写材の分離不良や分離電圧の過多に伴い発生するトナー像の白抜けなどのない、良好な画像を提供することが可能になる。

上記したように、本発明に係る高圧電源装置およびそれを備えた画像形成装置であれば、転写逆バイアス電源が不要となり、大幅な装置のコストダウンが可能になる。

以下では、本発明について、本発明に係る高圧電源装置を備えた複写機を例に挙げて説明を行う。図１は本発明に係る高圧電源装置を備えた複写機の要部構成を示すブロック図であり、図２は本発明に係る複写機の要部構造を模式的に示す縦断面図である。なお、図２の実線矢印は、用紙の搬送経路を示す。

両図に示すように、本実施形態の複写機１は、装置全体の動作を制御する超小型処理装置１０（以下、ＭＰＵ[Micro Processing Unit]１０と呼ぶ）と、原稿を自動搬送する原稿搬送部１１と、原稿搬送部１１から搬送された原稿を取り込んで画像データを生成する原稿取込部１２と、操作手段（テンキーやタッチパネルなど）と表示手段（液晶ディスプレイなど）から成る操作表示部１３と、画像データに基づいて用紙Ｐへトナー像の形成を行う画像形成部１５と、画像形成部１５への用紙Ｐの搬送を行う給紙部１４と、画像形成部１５により用紙Ｐに形成されたトナー像を用紙Ｐへ定着させる定着部１７と、各種制御プログラム等が格納されたＲＯＭ［Read Only Memory］やワーク領域として用いられるＲＡＭ［Random Access Memory］から成るメモリ部１８と、ＭＰＵ１０からの入力信号に応じて後述する画像形成部１５の分離電極に分離電圧を印加し、転写ローラ１５８に転写電圧または転写逆バイアス電圧を印加する高圧電源装置１６と、を有して成る。

ＭＰＵ１０は、メモリ部１８に記憶された制御プログラムに従って装置全体の動作を制御するほか、後ほど詳細に説明する高圧電源装置１６の制御を行う。

給紙部１４は、画像形成部１５への用紙Ｐの給紙元となる複数段（本実施形態では３段）の用紙収納部１４１ａ〜１４１ｃと、各用紙収納部１４１ａ〜１４１ｃから画像形成部１５への共通した用紙搬送経路となる用紙搬送部１４２と、を有して成る。

また、用紙搬送部１４２は、各用紙収納部１４１ａ〜１４１ｃからレジストローラ１４２ａまで用紙Ｐを搬送する一対のローラからなる複数の給紙ローラ１４２ｂと、給紙ローラ１４２ｂから搬送されてきた用紙Ｐの先端の向きを整え、画像形成部１５の動作に合わせて画像形成部１５に用紙Ｐを搬送するレジストローラ１４２ａと、レジストローラ１４２ａに搬送されてきた用紙Ｐを検知するレジストセンサ１４２ｃと、を有して成る。なお、レジストローラ１４２ａは、接地されている。

画像形成部１５は、図２に示すように、画像データに基づいてトナー像がドラム表面に形成され、接地された潜像担持体の感光体ドラム１５１と、感光体ドラム１５１の表面を所定の電位に均一に帯電させる帯電器１５４と、画像データに基づいてレーザ光を照射して静電潜像を感光体ドラム１５１の表面に形成する露光ユニット１５３と、感光体ドラム１５１の表面の静電潜像からトナー像を感光体ドラム１５１の表面に形成する現像器１５２と、感光体ドラム１５１の表面に形成されたトナー像を搬送されてきた用紙Ｐに静電的に転写する転写ローラ１５８と、転写ローラ１５８より下流側で、搬送される用紙Ｐの裏面（すなわち、用紙Ｐのトナー像形成面と反対の面）側となる位置に備えられ、感光体ドラム１５１に静電吸着して巻き込まれる可能性の高いトナー像が形成された用紙Ｐを感光体ドラム１５１から分離するために、後述の高圧電源装置１６の分離電源部１６２から分離電圧が印加される尖突型の分離電極１５７と、感光体ドラム１５１の表面に残留したトナーを除去するクリーニング部１５６と、感光体ドラム１５１の表面の除電を行う除電器１５５と、を有して成る。

また、図３は、本発明に係る高圧電源装置から転写ローラおよび分離電極への電圧の印加の関係を模式的に示す図である。図４は、本発明に係る高圧電源装置の構成の一例を示す回路図である。なお、図３は、用紙Ｐの先端部分が分離電極１５７上に位置している場合を示している。

高圧電源装置１６は、図１、図３および図４に示すように、ＭＰＵ１０のデジタル・アナログ変換部（不図示）でデジタル値からアナログ値に変換され、ＭＰＵ１０から入力される電圧レベルの分離電圧コントロール信号ＶＣに応じて、正電位の分離電圧および正電位の転写逆バイアス電圧を出力する分離電源部１６１と、ＭＰＵ１０から入力される転写電流コントロール信号ＶＴに応じて、負電位の転写電圧を出力し、転写電圧に比例した電圧を検知して転写電圧検知信号ＶＳとしてＭＰＵ１０に入力する転写電源部１６２と、を有して成る。

分離電源部１６１は、図４に示すように、ＭＰＵ１０から入力される分離電圧コントロール信号ＶＣに応じてトランスＴ１の１次側Ｔ１ａに交流の駆動信号を入力してトランスＴ１を駆動させ、更に抵抗Ｒ３で発生するフィードバック電圧Ｖ３と分離電圧コントロール信号ＶＣを比較して、フィードバック電圧Ｖ３が一定の出力電圧値を保つように制御された交流の駆動信号を再びトランスＴ１の１次側Ｔ１ａに入力して定電圧制御を行う分離トランス駆動回路部１６１ａと、所定の電圧Ｖｃｃを出力する電源１６１ｂと、１次側Ｔ１ａと２次側Ｔ１ｂの巻き線を有した分離用のトランスＴ１と、整流器であるダイオードＤ１〜Ｄ３、コンデンサＣ１、Ｃ２と、抵抗Ｒ１〜Ｒ４と、を有して成る。

転写電源部１６２は、図４に示すように、ＭＰＵ１０から入力される転写電流コントロール信号ＶＴに応じてトランスＴ２の１次側Ｔ２ａに交流の駆動信号を入力してトランスＴ２を駆動させ、更に抵抗Ｒ６で発生するフィードバック電圧Ｖ４と転写トランス駆動回路部１６２ａで生成された基準電圧を比較して、一定の出力電流値を保つように制御された交流の駆動信号を再びトランスＴ２の１次側Ｔ２ａに入力して定電流制御を行う転写トランス駆動回路部１６２ａと、所定の電圧Ｖｃｃを出力する電源１６２ｂと、１次側Ｔ２ａに１次巻き線Ｌ１、２次側Ｔ２ｂに２次巻き線Ｌ２および２次側Ｔ２ｃに２次巻線Ｌ３を有した転写用のトランスＴ２と、整流器であるダイオードＤ４〜Ｄ６、コンデンサＣ３〜Ｃ６と、抵抗Ｒ５〜Ｒ７と、ツェナーダイオードＺＤ１と、を有して成る。

次に、上記構成から成る高圧電源装置１６の回路の接続について以下に説明する。なお、図４に示す負荷１５９は、転写ローラ１５８のほかに、転写ローラ１５８まで搬送された用紙Ｐ、感光体ドラム１５１、および転写ローラ１５８まで搬送された用紙Ｐに接触しているレジストローラ１４２ａに相当する。また、負荷１５９は、用紙Ｐへのトナー像の画像形成動作および用紙Ｐの材質、サイズ、厚さ、に応じて変動する。また、負荷１５９は、周囲の温湿度による影響によっても変動する。

図４に示すように、本実施形態の高圧電源装置１６では、ＭＰＵ１０のＤ／Ａ端子１０ａから出力されるアナログ信号の分離電圧コントロール信号ＶＣが分離トランス駆動回路部１６１ａに入力され、分離トランス駆動回路部１６１ａとトランスＴ１の１次側Ｔ１ａの巻き線の一端が接続されている。トランスＴ１の１次側Ｔ１ａの巻き線のもう一端が電源１６１ｂに接続されている。

また、トランスＴ１の２次側Ｔ１ｂの一端は、ダイオードＤ２のアノードおよびダイオードＤ３のカソードに接続されている。ダイオードＤ２のカソードは、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ４の一端に接続され、抵抗Ｒ４のもう一端が分離電極１５７に接続されている。ダイオードＤ３のアノードは、接地されたコンデンサＣ２の一端に接続されている。また、トランスＴ１の２次側Ｔ１ｂのもう一端は、コンデンサＣ１のもう一端およびコンデンサＣ２のもう一端に接続されている。

抵抗Ｒ１のもう一端は、抵抗Ｒ２の一端およびダイオードＤ１のアノードに接続され、抵抗Ｒ２のもう一端が、一端の接地された抵抗Ｒ３のもう一端および分離トランス駆動回路部１６１ａに接続されている。

ダイオードＤ１のカソードは、ツェナーダイオードＺＤ１のカソード、抵抗Ｒ５の一端、コンデンサＣ４の一端およびダイオードＤ５のカソードに接続されている。抵抗Ｒ５のもう一端は、コンデンサＣ３の一端、ダイオードＤ４のアノードおよび接地された負荷１５９に接続されている。

ダイオードＤ４のカソードは、トランスＴ２の２次側Ｔ２ｂの一端およびダイオードＤ５のアノードに接続されている。また、トランスＴ２の２次側Ｔ２ｂのもう一端は、コンデンサＣ３のもう一端およびコンデンサＣ４のもう一端に接続されている。

ツェナーダイオードＺＤ１のアノードは、一端の接地された抵抗Ｒ６のもう一端および一端の接地されたコンデンサＣ６の一端に接続され、更に、転写トランス駆動回路部１６２ａに接続されている。

また、転写トランス駆動回路部１６２ａには、ＭＰＵ１０の端子１０ｂから転写電流コントロール信号ＶＴが入力される。また、転写トランス駆動回路部１６２ａの出力段（不図示）が、電源１６２ｂに一端が接続されたトランスＴ２の１次側Ｔ２ａのもう一端に接続されている。

また、ＭＰＵ１０のＡ／Ｄ端子１０ｃは、一端が接地された抵抗Ｒ７、一端が接地されたコンデンサＣ５およびダイオードＤ６のカソードに接続され、電圧検知信号ＶＳが入力される。ダイオードＤ６のアノードは、トランスＴ２の２次側Ｔ２ｃの一端に接続され、トランスＴ２の２次側Ｔ２ｃのもう一端は、接地されている。

なお、本実施形態の高圧電源装置１６を備えた複写機１は、転写ローラ１５８のクリーニング時に、分離電源部１６１で生成された正電位の転写逆バイアス電圧を転写電源部１６２に供給して転写ローラ１５８に印加させる制御、および転写時に、転写ローラ１５８に印加された負電位の転写電圧に応じて、その電圧レベルが変化する電圧を検知して、その検知した電圧（電圧検知信号ＶＳに相当）に基づく正電位の分離電圧を分離電源部１６１に生成させる定電圧制御に特徴を有している。

そこで、以下では、本実施形態の高圧電源装置１６を備えた複写機１おける原稿複写動作を通して、上記特徴について詳細な説明を行う。図５は、原稿複写時における複写機１に備えられた高圧電源装置１６の動作を説明するためのタイミングチャートである。

図１〜図５に示すように、本実施形態の複写機１における原稿複写動作では、まず原稿搬送部１１から原稿取込部１２に原稿が搬送されると、原稿取込部１２による該原稿の取り込みが行われ、画像データの生成が行われる。生成された画像データは、一旦メモリ部１８に格納された後、再び読み出されて画像形成部１５に送出される。

続いて、画像形成部１５では、画像形成処理が開始され、感光体ドラム１５１や転写ローラ１５８等の回転駆動源となるモータ（不図示）が動作を開始すると、転写ローラ１５８のクリーニングを行うために、高圧電源装置１６から転写ローラ１５８（すなわち、負荷１５９）に以下のように正電位の転写逆バイアス電圧が印加される。

ここで、転写ローラ１５８のクリーニング時における高圧電源装置１６の動作について以下に説明を行う。画像形成処理が開始され、感光体ドラム１５１や転写ローラ１５８等の回転の駆動源となるモータ（不図示）が動作を開始すると（タイミングｔ１）、メモリ部１８に記憶された制御プログラムに基づいてＭＰＵ１０から、後述する通常の用紙Ｐの分離動作時よりも低い分離電圧が分離電極１５７に印加されるように制御された電圧レベルＨｉｇｈ１の分離電圧コントロール信号ＶＣが、分離トランス駆動回路部１６１ａに入力される。なお、この電圧レベルＨｉｇｈ１の分離電圧コントロール信号ＶＣは、転写ローラ１５８のクリーニング時にも分離電極１５７に分離電圧が印加されるため、分離電圧の印加により分離電極１５７の不要な放電を抑えることが考慮されたものである。

そして、分離電圧コントロール信号ＶＣの電圧レベルＨｉｇｈ１に応じて、分離トランス駆動回路部１６１ａによって生成された交流の駆動信号がトランスＴ１の１次側Ｔ１ａに向けて出力される。分離トランス駆動回路部１６１ａから出力されたその駆動信号によりトランスＴ１の１次側Ｔ１ａが駆動され、トランスＴ１の２次側Ｔ１ｂに電圧Ｖｃｃおよび駆動信号が昇圧された誘起電圧が発生する。この誘起電圧は、ダイオードＤ２、Ｄ３により整流され、コンデンサＣ１、Ｃ２により平滑されて正電位の電圧となる。

この正電位の電圧は、抵抗Ｒ１〜Ｒ３で分圧される。そして、抵抗Ｒ３に発生したフィードバック電圧Ｖ３が分離トランス駆動回路部１６１ａに入力される。分離トランス駆動回路部１６１ａでは、分離電圧コントロール信号ＶＣとフィードバック電圧Ｖ３が比較され、フィードバック電圧Ｖ３が一定の電圧になるようにフィードバック制御される。すなわち、後述する分離電源部１６１から出力される転写逆バイアス電圧が一定の出力電圧を保つようにフィードバック制御される。

一方、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とに接続されたダイオードＤ１のアノードには、抵抗Ｒ２、Ｒ３により分圧された電圧（Ｖ２＋Ｖ３）が印加される。このとき、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧ＶＺは、電圧（Ｖ２＋Ｖ３）よりも高く設定されているため、ツェナーダイオードＺＤ１には電流が流れこまない。従って、ダイオードＤ１を流れる全ての転写逆バイアス用の電流は、矢印付き波線Ａが示すように、抵抗Ｒ５を流れて正電位の転写逆バイアス電圧（例えば、５００Ｖ）として転写ローラ１５８（すなわち、負荷１５９）に印加される。すなわち、分離電源部１６１で生成された正電位の電圧が抵抗Ｒ２、Ｒ３により分圧され、その分圧された電圧が転写電源部１６２に供給され、正電位の転写逆バイアス電圧として転写ローラ１５８に印加されている。

また、前述した誘起電圧から生成された正電位の電圧が、正電位の分離電圧（例えば、２０００〜２５００Ｖ）として分離電極１５７に印加される。このとき、分離電極１５７には、通常の分離動作時よりも低い分離電圧が印加されるため、分離電極１５７で放電は発生しない。なお、以下から原稿複写動作の続きに戻る。

続いて、感光体ドラム１５１の表面が、帯電器１５４により所定の電位の正電位に均一に帯電される。感光体ドラム１５１の表面に画像データに基づいて露光ユニット１５３によって負電位の静電潜像が作られる。そして、現像器１５２により負電位の静電潜像に正電位のトナー像が感光体ドラム１５１の表面に形成される。

続いて、用紙収納部１４１ａ〜１４１ｃのいずれから用紙Ｐが、給紙ローラ１４１ｂによりレジストローラ１４１ａに搬送され、レジストセンサ１４２ｃに用紙Ｐが検知される。レジストローラ１４２ｃに用紙Ｐが検知されると、感光体ドラム１５１の表面に形成されたトナー像の位置に合わせて用紙Ｐがレジストローラ１４２ｃにより転写ローラ１５８に向けて搬送が開始される。

そして、以下に説明するように高圧電源装置１６により負電位の転写電圧が印加された転写ローラ１５８により、感光体ドラム１５１の表面に形成されたトナー像の用紙Ｐへの転写処理が開始される。

ここで、転写処理時における高圧電源装置１６の動作について以下に説明を行う。レジストローラ１４２ｃにより転写ローラ１５８に向けて搬送が開始されると（タイミングｔ２）、メモリ部１８に記憶された制御プログラムに基づいて、ＭＰＵ１０から端子１０ｂを介してＯＮ状態の転写電流コントロール信号ＶＴが転写トランス駆動回路部１６２ａに入力される。

そして、入力されたＯＮ状態の転写電流コントロール信号ＶＴに基づいて、転写トランス駆動回路部１６２ａによって生成された交流の駆動信号がトランスＴ２の１次側Ｔ２ａに向けて出力される。転写トランス駆動回路部１６２ａから出力された駆動信号によりトランスＴ２の１次側Ｔ２ａが駆動され、トランスＴ２の２次側Ｔ２ｂに電源１６２ｂの電圧Ｖｃｃおよび駆動信号が昇圧された誘起電圧が生成される。この誘起電圧は、ダイオードＤ４，Ｄ５により整流され、コンデンサＣ３、Ｃ４により平滑化される。このとき、接地から見ると、Ｃ点の電位は、負電位であり、Ｄ点は正電位となる。そのため、電流は、転写用の電流として、ツェナーダイオードＺＤ１および抵抗Ｒ６を流れる（矢印付き波線Ｂが示す方向）。

また、このとき、前述したようにツェナーダイードＺＤ１の電圧（ＶＺ＋Ｖ５）（すなわち、Ｄ点の電圧）が電圧（Ｖ２＋Ｖ３）よりも高くなるように設定されているので、ダイオードＤ１のカソード側の電圧が高くなり、転写逆バイアス用の電流がダイオードＤ１を通り転写電源部１６２側への流れ込むのを防ぐ。

一方、転写用の電流は、矢印付き波線Ｂが示すように、ツェナーダイオードＺＤ１および抵抗Ｒ６のみを流れる。更に、転写用の電流は、Ｃ点が負電位であるため、負荷１５９に流れて、負電位の転写電圧（例えば、約３７００Ｖ）が負荷１５９に印加される。なお、このときの負荷１５９は、転写ローラ１５８、転写ローラ１５８に接している用紙Ｐ、用紙Ｐに接している感光体ドラム１５１、および転写ローラ１５８まで搬送された用紙Ｐに接している場合のレジストローラ１４２ａに相当する。

また、転写電源部１６２では、定電流制御が行われており、抵抗Ｒ６に発生するフィードバック電圧Ｖ４が転写トランス駆動回路１６２ａにフィードバックされて、フィードバック電圧Ｖ４と転写トランス駆動回路１６２ａで生成された基準電圧と比較して、転写用の電流が一定の出力電流値を保つようにフィードバック制御が行われる。

このように、転写電源部１６２では定電流制御が行われているが、このことは負荷１５９の変動に伴い、負電位の転写電圧の変動を意味するものである。すなわち、転写ローラ１５８のインピーダンス、用紙Ｐのインピーダンス、用紙Ｐに接している感光体ドラム１５１のインピーダンス、および転写ローラ１５８まで搬送された用紙Ｐに接している場合におけるレジストローラ１４２ａのインピーダンスの変動に伴い、転写電圧が変動することを意味している。

また、図６は、高圧電源装置から出力される転写電圧が用紙Ｐの種類に応じて変動することを示す転写出力垂直特性グラフである。なお、図６は、縦軸が、絶対値の転写電圧［Ｖ］を示し、横軸が転写用の電流［μＡ］を示している。図６に示すように、用紙サイズが大きくなるあるいは厚くなるほど、転写電圧が高く出力される。なお、高圧電源装置１６は、約５５００［Ｖ］よりも転写電圧が上昇しないように、設定されている。

また、前述したように転写電圧は、トランスＴ２の１次側Ｔ２ａにおける１次巻き線Ｌ１で発生する電圧ＶＰを２次側Ｔ２ｂの２次巻き線Ｌ３との巻き線比で昇圧したものである。従って、トランスＴ２の１次側Ｔ２ａで発生する電圧ＶＰと２次側Ｔ２ｂで発生する電圧は比例関係にある。また、トランスＴ２の１次側Ｔ２ａで発生する電圧ＶＰと２次側Ｔ２ｃで発生する電圧も比例関係にある。よって、トランスＴ２の２次側Ｔ２ｃにおける２次巻き線Ｌ２の電圧を測定すれば、負荷１５９のインピーダンスの変動に応じて出力された転写電圧の変動を検知することが可能となる。このことから、高圧電源装置１６では、２次巻き線Ｌ２の両端に発生する電圧が、ダイオードＤ６で整流され、更にコンデンサＣ５で平滑されることで直流電圧に変換される。この直流電圧が、電圧検知信号ＶＳとしてＡ／Ｄ端子１０ｃを介してＭＰＵ１０に入力される。そして、入力された電圧検知信号ＶＳが、ＭＰＵ１０のアナログ・デジタル変換部（不図示）でアナログ・デジタル変換され、後述する分離動作時における分離電源部１６１から出力される分離電圧の制御に利用される。

続いて、上記で説明したように高圧電源装置１６の転写電源部１６２から負荷１５９へ転写電圧の印加が開始された（タイミングｔ２）後、転写ローラ１５８によりトナー像の転写処理が用紙Ｐの先端から行われる。そして、転写処理の完了した用紙Ｐの先端から順次、分離電極１５７に向けて排出される。

このとき、分離電極１５７に向けて排出される用紙Ｐが、正電位の感光体ドラム１５１に巻き込まれることを防止するため、用紙Ｐの先端が転写ローラ１５８から排出されてから分離電極１５７に用紙Ｐの先端が到達するまでに、ＭＰＵ１０より、入力された電圧検知信号ＶＳに基づいて分離電源部１６１から出力される分離電圧が最適値になるように、分離コントロール信号ＶＣの電圧レベルが上昇された電圧レベルＨｉｇｈ２に設定される（タイミングｔ３）。そして、電圧レベルＨｉｇｈ２に上昇された分離コントロール信号ＶＣが、ＭＰＵ１０のＤ／Ａ端子１０ａから分離トランス駆動回路部１６１ａに入力される。

そして、電圧レベルＨｉｇｈ２に上昇された分離コントロール信号ＶＣに応じて、分離トランス駆動回路部１６１ａにより、トランスＴ１が駆動され、トランスＴ１の２次側Ｔ１ｂに昇圧された誘起電圧が発生する。そして、この誘起電圧は、前述したようにダイオードＤ２、Ｄ３で整流され、コンデンサＣ１、Ｃ２で平滑されて正電位の電圧となる。そして、この正電位の電圧が、正電位の分離電圧（例えば、４２００Ｖ）として、分離電極１５７に印加される。よって、この正電位の分離電圧が印加された分離電極１５７が放電することで、転写ローラ１５８から排出される用紙Ｐの裏面のその先端から順次、正電位の電圧が印加されるため、感光体ドラム１５１への用紙Ｐの巻き込みが防止され、感光体ドラム１５１から用紙Ｐを分離することができる。

このとき、電圧レベルＨｉｇｈ２の分離コントロール信号ＶＣに伴って、前述の電圧（Ｖ２＋Ｖ３）も上昇するが、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧ＶＺが、電圧（Ｖ２＋Ｖ３）よりも高く設定されているため、前述したように転写電流コントロール信号ＶＴがＯＮ状態からＯＦＦ状態になり転写電源部１６２がＯＦＦ状態になるまで、転写逆バイアス用の電流が分離電源部１６１側から転写電源部１６２側に流れ込むことはない。よって、分離電源部１６１および転写電源部１６２の両電源部にエラーが発生することがない。

続いて、転写ローラ１５８により感光体ドラム１５１の表面に形成されたトナー像の用紙Ｐへの転写処理が完了し、ＭＰＵ１０から転写トランス駆動回路部１６２ａへ入力されている転写電流コントロール信号ＶＴがＯＦＦされると（タイミングｔ４）、トランスＴ２から誘起電圧が発生せず、ダイオードＤ１のカソード側に電圧（Ｖ２＋Ｖ３）よりも高い電圧がかからない。そのため、前述のように電圧レベルＨｉｇｈ２の分離コントロール信号ＶＣに応じて生成された正電位の電圧が、抵抗Ｒ２、Ｒ３に分圧される。そして、抵抗Ｒ２、Ｒ３に分圧された電圧（Ｖ２＋Ｖ３）がダイオードＤ１のアノードに印加されて、ダイオードＤ１を流れる全ての転写逆バイアス用の電流が、矢印付き波線Ａが示すように、抵抗Ｒ５を流れて、転写ローラ１５８からトナーを除去するための転写逆バイアス電圧（例えば、５００Ｖ）として負荷１５９（すなわち、転写ローラ１５８）に印加される。また、この時点では、前述したように、電圧レベルＨｉｇｈ２の分離コントロール信号ＶＣに応じて生成された正電位の電圧が、正電位の分離電圧（例えば、４２００Ｖ）として、分離電極１５７に印加されている。

そして、ＭＰＵ１０より、レジストローラ１４２ａによる用紙Ｐの搬送が開始されて、所定の時間経過して用紙Ｐの後端が分離電極１５７上を通過したと認識されると（タイミングｔ５）、ＭＰＵ１０より、引き続き転写ローラ１５８からトナーを除去するために、分離コントロール信号ＶＣが電圧レベルＨｉｇｈ１に低下されて、電圧レベルＨｉｇｈ１の分離コントロール信号ＶＣに応じた転写逆バイアス電圧および分離電圧が、それぞれ負荷１５９（すなわち、転写ローラ１５８）および分離電極１５７に印加される。そして、所定の時間経過すると、ＭＰＵ１０により電圧レベルＬｏｗの分離コントロール信号ＶＣが分離トランス駆動回路部１６１ａに入力され（タイミングｔ６）、高圧電源装置１６からの出力が停止する。

そして、転写ローラ１５８から排出された用紙Ｐは、前述したように感光体ドラム１５１に巻き込まれることなく、定着部１７へ送られる。

その後、未定着トナー像を担持した用紙Ｐは、定着部１７で加熱および加圧されてトナー像が用紙Ｐに定着された後、排紙される。また、感光体ドラム１５１の表面に残留したトナーが、クリーニング部１５６により除去された後、感光体ドラム１５１の表面が、除電器１５６により除電される。

なお、本実施形態の高圧電源装置１６を備えた複写機１おいて、原稿の複写が複数枚行われる場合には、以下のように、高圧電源装置１６の動作が行われる。本実施形態の高圧電源装置１６を備えた複写機１では、上記で説明したように１枚目の用紙Ｐが分離電極１５７上を通過して、次の用紙Ｐが転写ローラ１５８に搬送されてくるまでの搬送間隔の間は、図５に示すタイミングｔ５後、電圧レベルＨｉｇｈ１の分離コントロール信号ＶＣに応じた転写逆バイアス電圧および分離電圧が、それぞれ負荷１５９および分離電極１５７に印加された状態が維持される。これにより、転写ローラ１５８がクリーニングされる。そして、２枚目の用紙が転写ローラ１５８に搬送されてくると、前述したタイミングｔ２〜ｔ５までと同様な動作が行われる。最終の用紙になるまで、このような動作が繰り返して行われる。そして、最終の用紙が転写ローラ１５８から排出され、分離電極１５７を通過すると、前述したタイミングｔ６ように、ＭＰＵ１０により分離コントロール信号ＶＣのレベルが電圧レベルＬｏｗになり、高圧電源装置１６からの出力が停止する。

なお、上記の実施形態では、被転写材として用紙を例に挙げて説明をしたが、用紙に限定されるものではなく、トナー像を形成することが可能な被転写材であればよい。

以上で説明したように、本実施形態の高圧電源装置１６を備えた複写機１は、分離電源部１６１で生成された正電位の転写逆バイアスが転写電源部１６２に供給されて負荷１５９（すなわち、転写ローラ１５８）に印加される構成であるため、転写逆バイアス電源が不要となり、大幅な装置のコストダウンが可能になる。

また、本実施形態の高圧電源装置１６を備えた複写機１は、転写時に、転写ローラ１５８を含む負荷１５９への転写電圧の印加時に、負荷１５９のインピーダンスの変動に応じた電圧が電圧検知信号ＶＳとして検知され、更に被転写材の分離時にこの電圧検知信号ＶＳに基づいて最適な分離電圧が分離電極１５７に印加される構成であるため、各種被転写材のサイズ、厚さ、材質に応じたきめ細かい制御を分離電圧の出力に対して行うことが可能となるとともに、被転写材の分離不良や分離電圧の過多に伴い発生するトナー像の白抜けなどのない、良好な画像を提供することが可能になる。

また、上記の実施形態では、分離電源部１６１で生成された正電位の電圧が、抵抗Ｒ２、Ｒ３で分圧される構成であったが、抵抗Ｒ２、Ｒ３で分圧されずに抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ４の間にダイオードＤ１のアノードが接続されて、ダイオードＤ１のカソードから転写電源部１６２に転写逆バイアス電圧が供給される構成でもよい。このような構成においても、上記と同様な効果を得ることができる。

なお、上記の実施形態では、高圧電源装置が複写機に搭載された構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に高圧電源装置が搭載されてもよい。

また、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。

本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置等に用いる高圧電源装置に幅広く適用が可能であり、特に装置コストの低減に有用な技術である。

は、本発明に係る高圧電源装置を備えた複写機の要部構成を示すブロック図でである。 は、本発明に係る複写機の要部構造を模式的に示す縦断面図である。 は、本発明に係る高圧電源装置から転写ローラおよび分離電極への電圧の印加の関係を模式的に示す図である。 は、本発明に係る高圧電源装置の構成の一例を示す回路図である。 は、原稿複写時における複写機１に備えられた高圧電源装置１６の動作を説明するためのタイミングチャートである。 は、高圧電源装置から出力される転写電圧が用紙の種類に応じて変動することを示す転写出力垂直特性グラフである。 は、従来の画像形成装置における転写ローラおよび分離電極への電圧の印加を説明するための図である。 は、１個のトランスの２次側から極性の異なる２種類の電圧を取り出すことが可能な転写用高圧電源装置の回路図である。

符号の説明

１ 複写機
１０、５３ 超小型処理装置（ＭＰＵ）
１０ａ Ｄ／Ａ端子
１０ｂ 端子
１０ｃ Ａ／Ｄ端子
１１ 原稿搬送部
１２ 原稿取込部
１３ 操作表示部
１４ 給紙部
１４１ａ〜１４１ｃ 用紙収納部
１４２ 用紙搬送部
１４２ａ レジストローラ
１４２ｂ 給紙ローラ
１４２ｃ レジストセンサ
１５ 画像形成部
１５１、５７ 感光体ドラム
１５２ 現像器
１５３ 露光ユニット
１５４ 帯電器
１５５ 除電器
１５６ クリーニング部
１５７、５５ 分離電極
１５８、５１ 転写ローラ
１５９ 負荷
１６ 高圧電源装置
１６１ 転写電源部
１６１ａ 分離トランス駆動回路部
１６１ｂ、１６２ｂ 電源
１６２ 分離電源部
１６２ａ 転写トランス駆動回路部
１７ 定着部
１８ メモリ部
５２ 転写用高圧電源装置
５２ａ 転写用高圧電源
５２ｂ 転写逆バイアス用高圧電源
５４ 分離用高圧電源装置
Ｒ１〜Ｒ７ 抵抗
Ｃ１〜Ｃ６ コンデンサ
Ｄ１〜Ｄ６ ダイオード
Ｔ１、Ｔ２ トランス
ＺＤ１ ツェナーダイオード

Claims (3)

1. 分離時に、被転写材を感光体から分離するために正電位の電圧を分離電極に印加する分離電源部と、転写時に、前記感光体の表面に形成されたトナー像を前記被転写材上に転写するために負電位の電圧を転写ローラに印加する転写電源部と、を有して成る高圧電源装置であって、
   前記転写ローラのクリーニング時に、前記分離電源部で生成された正電位の電圧または該正電位の電圧が分圧された電圧を前記転写電源部に供給して前記転写ローラに印加する経路手段を有して成ることを特徴とする高圧電源装置。
2. 前記転写電源部は、転写時に、前記転写ローラに印加された負電位の電圧に応じてその電圧レベルが変化する検知電圧を検知する電圧検知手段を有し、
   分離時に、前記検知電圧に基づく正電位の電圧を前記分離電源部に生成させる制御手段を有して成ることを特徴とする請求項１に記載の高圧電源装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の高圧電源装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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