JP2012220894A - 高圧電源装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直流電圧が重畳される交流電圧のデューティ比を切り替えるとき、重畳後の電圧が予め定められたリーク電圧を超えることを防止する。
【解決手段】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、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させる交流電圧生成部と、前記生成された交流電圧に直流電圧を重畳させる直流電圧重畳部と、パルス発振部から出力されるパルス信号の波形を調整する交流電圧調整部とを備え、交流電圧調整部はパルス発振部から出力されるパルス信号のデューティ比を変更するとき、当該デューティ比を変更するためのパルス信号として、当該パルス信号の生成開始時点からの当該パルス信号を示す電圧値の平均電圧レベルとそれまでのパルス信号を示す電圧値の平均電圧レベルとの差分を予め定められた値よりも小さく変化させる。
【選択図】図４

Description

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。

電子写真方式が採用される画像形成装置では、帯電バイアス用或いは現像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。

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電圧から、正のピーク電圧を検出する正ピーク検出回路と、負のピーク電圧を検出する負ピーク検出回路とを備え、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、出力電圧を精度良く制御する技術が記載されている。

特開２００６−１２６６３０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、例えば、パルス信号の周期の途中でパルス信号がオンを示している状態でデューティ比を切り替えた場合に、切り替え当初のパルス信号がオンを示すことによって引き続きオンを示す状態が延長され、これにより、パワーオペアンプに入力されるパルス信号のレベルの平均値が急激に増加することとなり、これがパワーオペアンプで増幅されることによって、直流電圧が重畳される交流電圧のデューティ比を切り替え当初に、重畳される出力電圧が予め定められていたリーク電圧を上回る虞があった。

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、直流電圧が重畳される交流電圧のデューティ比を切り替えるときに、当該重畳後の電圧が予め定められたリーク電圧を超えることを防止することができる高圧電源装置及び当該高圧電源装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

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させ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に直流電圧を重畳させる直流電圧重畳部と、
前記パルス発振部から出力されるパルス信号の波形を調整する交流電圧調整部と、
を備え、
前記交流電圧調整部は、前記パルス発振部から出力されるパルス信号のデューティ比を変更するとき、当該デューティ比を変更するためのパルス信号として、当該パルス信号の生成開始時点からの当該パルス信号を示す電圧値の平均電圧レベルとそれまでのパルス信号を示す電圧値の平均電圧レベルとの差分を予め定められた値よりも小さく変化させる高圧電源装置である。

この発明では、交流電圧調整部によって、パルス発振部から出力されるパルス信号のデューティ比を変更するときに、当該デューティ比を変更するためのパルス信号として、当該パルス信号の生成開始時点から当該パルス信号を示す電圧値の平均電圧レベルとそれまでのパルス信号を示す電圧値の平均電圧レベルとの差分が予め定められた値よりも小さく変化される。

したがって、当該差分が予め定められた値よりも大きく変化する、つまり、予め想定していた以上に急激に変化することが回避されるため、直流電圧重畳部によって、当該パルス信号に応じて交流電圧生成部から生成される交流電圧に直流電圧を重畳させた出力電圧が急激に変化して、予め想定していたリーク電圧を超えることを防止することができる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の高圧電源装置であって、前記交流電圧調整部は、前記交流電圧生成部に前記交流電圧の生成を開始させる場合に、前記パルス発振部から出力されるパルス信号のデューティ比を変更するとき、当該変更後のデューティ比が５０％以上であれば、オンを示す状態からパルス信号の出力を開始させ、当該変更後のデューティ比が５０％未満であれば、オフを示す状態からパルス信号の出力を開始させる。

この発明では、例えば、交流電圧生成部に交流電圧の生成を開始させる場合に、つまり、パルス発振部から出力されるパルス信号のデューティ比を０％から６０％に変更するときは、オンを示す状態からデューティ比６０％のパルス信号の出力を開始させ、一方、パルス発振部から出力されるパルス信号のデューティ比を０％から３０％に変更するときは、オフを示す状態からデューティ比３０％のパルス信号の出力を開始させる。

したがって、オンを示す状態から５０％以上のデューティ比（例えば６０％）のパルス信号の出力が開始されるため、パルス信号の生成開始時点からの当該パルス信号を示す電圧値の平均電圧レベルは、当該パルス信号のオンを示す電圧レベルから、当該変更後のデューティ比（例えば６０％）が示す比率を当該パルス信号のオンを示す電圧レベルに乗じたレベルに向けて、当該パルス信号のオンを示す電圧レベルと当該パルス信号のオフを示す電圧レベルとの差分の５０％よりも小さく低減する。

また、オフを示す状態から５０％未満のデューティ比（例えば３０％）のパルス信号の出力が開始されるため、パルス信号の生成開始時点からの当該パルス信号を示す電圧値の平均電圧レベルは、当該パルス信号のオフを示す電圧レベルから、当該変更後のデューティ比（例えば３０％）が示す比率を当該パルス信号のオンを示す電圧レベルに乗じたレベルに向けて、当該パルス信号のオンを示す電圧レベルと当該パルス信号のオフを示す電圧レベルとの差分の５０％よりも小さく増加する。

つまり、交流電圧調整部は、交流電圧生成部に交流電圧の生成を開始させる場合に、パルス発振部から出力されるパルス信号のデューティ比を変更するときに、当該デューティ比を変更するためのパルス信号として、当該パルス信号の生成開始時点から当該パルス信号を示す電圧値の平均電圧レベルとそれまでのパルス信号を示す電圧値の平均電圧レベルとの差分が、当該デューティ比の変更前後で予め定められた値（当該パルス信号のオンを示す電圧レベルと当該パルス信号のオフを示す電圧レベルとの差分の５０％）よりも小さく変化するようにパルス信号の波形を調整することができる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の高圧電源装置であって、前記交流電圧調整部は、前記パルス発振部から出力されるパルス信号のデューティ比を変更するとき、当該変更当初の予め定められた期間、当該変更後のデューティ比と当該変更前のデューティ比との間の予め定められたデューティ比のパルス信号を、当該変更前のパルス信号の周波数よりも高い予め定められた周波数で出力させ、当該期間の経過後は、当該変更前のパルス信号の周波数で当該変更後のデューティ比のパルス信号を出力させる。

この発明では、交流電圧調整部は、例えば、パルス発振部から出力されるパルス信号のデューティ比を９０％から５０％に変更するときに、当該変更当初の予め定められた期間、当該変更後のデューティ比９０％と当該変更前のデューティ比５０％との間の予め定められたデューティ比７５％のパルス信号を、当該変更前のパルス信号の周波数よりも高い予め定められた周波数で出力させる。

つまり、変更当初からパルス信号のデューティ比を変更後のデューティ比に変更して当該パルス信号を変更前のパルス信号の周波数と同じ周波数で出力する場合に、当該デューティ比を変更するためのパルス信号として、当該パルス信号の生成開始時点から当該パルス信号を示す電圧値の平均電圧レベルとそれまでのパルス信号を示す電圧値の平均電圧レベルとの差分を予め定められた値としたときに、交流電圧調整部は、パルス信号に応じて生成される交流電圧の生成開始時点からの平均電圧レベルが、当該デューティ比の変更前後で当該予め定められた値よりも小さく変化するようにパルス信号の波形を調整することができる。

また、請求項４に記載の発明は、現像バイアスの出力用に、前記請求項１から３の何れか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。

この発明では、画像形成装置において、請求項１から３の何れかに記載の高圧電源装置から出力される直流電圧と交流電圧との重畳電圧を現像バイアスの出力に用いるため、請求項１から３の何れかに記載の発明の効果を奏することができ、現像バイアスの出力電圧がリーク電圧を超えないように防止することができる。

また、請求項５に記載の発明は、帯電バイアスの出力用に、前記請求項１から３の何れか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。

この発明では、画像形成装置において、請求項１から３の何れかに記載の高圧電源装置から出力される直流電圧と交流電圧との重畳電圧を帯電バイアスの出力に用いるため、請求項１から３の何れかに記載の発明の効果を奏することができ、帯電バイアスの出力電圧がリーク電圧を超えないように防止することができる。

本発明によれば、直流電圧が重畳される交流電圧のデューティ比を切り替えるときに、当該重畳後の電圧が予め定められたリーク電圧を超えることを防止することができる高圧電源装置及び当該高圧電源装置を備えた画像形成装置を提供することが可能になる。

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。 現像装置の側断面図。 本発明に係る高圧電源装置の概略構成図。 本発明に係る高圧電源装置に備わる５端子における電圧の波形の時系列変化及び当該各電圧の生成開始時点からの平均電圧レベルの波形の時系列変化を示す説明図。 図４とは別の第二実施形態としての、本発明に係る高圧電源装置に備わる３端子における電圧の波形の時系列変化及び当該各電圧の生成開始時点からの平均電圧レベルの波形の時系列変化を示す説明図。

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。

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。

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。

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が配設されている。

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。

帯電装置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。

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。

現像装置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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

制御回路８１は、パルス発振部８１１と交流電圧調整部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。交流電圧調整部８１２は、パルス発振部８１１から出力されるパルス信号の波形を調整する。尚、交流電圧調整部８１２によるパルス信号の波形の調整方法の詳細については、後述する。

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から発振されたパルス信号を反転させ、当該反転させたパルス信号をスイッチング素子８２２に向けて出力する。

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、０Ｖ）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、入力されたパルス信号により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、６Ｖ）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。

つまり、予め定められたＬｏｗレベルの電圧（例えば、０Ｖ）は、パルス発振部８１１から発振されるパルス信号のオフを示す電圧値を示し、予め定められたＨｉｇｈレベルの電圧（例えば、６Ｖ）は、パルス発振部８１１から発振されるパルス信号のオンを示す電圧値を示している。

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。

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との間に設けられ、レベルシフト回路８２から入力されるＬｏｗレベル電圧及びＨｉｇｈレベル電圧でなる交流電圧に含まれる直流成分を遮断して、交流成分のみをパワーオペアンプ８３２に向けて出力する。

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から反転入力端子（−）に入力されるＬｏｗレベル電圧及びＨｉｇｈレベル電圧でなる交流電圧と、非反転入力端子（＋）に入力される基準電圧との差分電圧を反転増幅して、コンデンサ８４２を介してトランス回路８４に供給する。

トランス回路８４は、コンデンサ８４２とトランス８４１とを備えている。

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、ＡＣ増幅回路８３から入力される、増幅されたＬｏｗレベル電圧及びＨｉｇｈレベル電圧でなる交流電圧に含まれる直流成分を遮断して、交流成分のみをトランス８４１に向けて出力する。

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。

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。

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。

つまり、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、によって、本発明に係る交流電圧生成部の一例が構成され、ＤＣバイアス発生回路９０によって、本発明に係る直流電圧重畳部の一例が構成されている。

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（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図４（ａ），（ｂ）は、制御回路８１の地点Ｐ１、反転回路８２１の地点Ｐ２、レベルシフト回路８２の地点Ｐ３、及びＡＣ増幅回路８３の地点Ｐ４における電圧のレベルを示す波形の時系列変化、並びに、現像装置５０の地点Ｐ５における電圧のレベルを示す波形の時系列変化を示す図である。

また、図４（ａ），（ｂ）の点線部に示す波形の時系列変化は、地点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。

本構成における交流電圧調整部８１２は、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が５０％以上を示すか否かの判断を行い、５０％以上であると判断した場合は、オンを示す状態からパルス信号の出力を開始させ、５０％未満であると判断した場合は、オフを示す状態からパルス信号の出力を開始させる。

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のデューティ比は、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９０％であるものとして説明する。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。

交流電圧調整部８１２は、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が９０％であり、デューティ比が５０％以上であると判断すると、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ン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からオンを示すパルス信号を出力する指示をパルス発振部８１１に送出する。当該指示に従ってパルス発振部８１１から出力されたパルス信号は、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。

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６Ｖの電圧がコンデンサ８３１を介してパワーオペアンプ８３２に出力され、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０Ｖの電圧がコンデンサ８３１を介してパワーオペアンプ８３２に出力される。

このとき、地点Ｐ３における電圧のレベルの発振開始時刻ｔ０からの平均値は、図４（ｂ）のＰ３欄の点線部に示すように、６Ｖから当該デューティ比９０％が示す比率を６Ｖに乗じた約５．４Ｖ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差分の５０％（３Ｖ）よりも小さい、約０．６Ｖのレベル分だけ緩やかに低減する。

そして、図４（ｂ）のＰ４欄の実線部に示すように、Ｌｏｗレベル（０Ｖ）及びＨｉｇｈレベル（６Ｖ）の電圧は、パワーオペアンプ８３２によって反転増幅されて出力される。尚、地点Ｐ４における電圧のレベルの発振開始時刻ｔ０からの平均値は、図４（ｂ）のＰ４欄の点線部に示すように、パワーオペアンプ８３２で反転増幅され、緩やかに増加する。

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を介して変圧された後、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−０．１ｋＶから約１．３ｋＶの範囲の電圧として地点Ｐ５に入力される。また、地点Ｐ５に入力される電圧のレベルの発振開始時刻ｔ０からの平均値は、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。

これとは反対に、図４（ａ）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からオンを示すパルス信号を出力する指示をパルス発振部８１１に送出すると、オフを示す状態から５０％以上のデューティ比９０％のパルス信号の出力が開始されるため、図４（ａ）のＰ３欄の点線部に示すように、地点Ｐ３における電圧のレベルの上記発振開始時刻ｔ０からの平均値は、０Ｖから当該デューティ比９０％が示す比率を６Ｖに乗じた約５．４Ｖ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差分の５０％（３Ｖ）よりも大きい、約５．４Ｖのレベル分だけ急激に増加することとなる。

そして、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で反転増幅されると、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となる。これにより、地点Ｐ４における電圧がトランス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電圧が、図４（ａ）のＰ５欄に示すように、電圧の印加当初に大きく低減してリーク電圧を下回る虞がある。

つまり、本構成における交流電圧調整部８１２は、図４（ｂ）のＰ１欄に示すように、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が５０％以上であると判断すると、パルス信号の未発振時にはオン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からオンを示すパルス信号を出力する指示をパルス発振部８１１に送出する。

これにより、地点Ｐ３における上記発振開始時刻ｔ０からの平均電圧レベルの変動を、上記の予め定められた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差分の５０％（３Ｖ）よりも小さく抑制して、パワーオペアンプ８３２で増幅されて地点Ｐ４における上記発振開始時刻ｔ０からの平均電圧レベルの変動を小さくし、当該地点Ｐ４における電圧がトランス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、当該重畳された電圧が急激に減少してリーク電圧を下回ることを回避している。

つまり、上記の予め定められたＨｉｇｈレベルの電圧値と予め定められたＬｏｗレベルの差分の５０％によって、本発明に係る予め定められた値の一例が構成されている。

尚、上記の具体例とは反対に、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が５０％未満の１０％である場合は、交流電圧調整部８１２は、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からオンを示すパルス信号を出力する指示をパルス発振部８１１に送出する。

これにより、地点Ｐ３における電圧のレベルの発振開始時刻ｔ０からの平均値を、０Ｖから当該デューティ比１０％が示す比率を６Ｖに乗じた約０．６Ｖのレベルに向けて、上記の予め定められたＨｉｇｈレベルの電圧値と予め定められたＬｏｗレベルの電圧値の差分の５０％（３Ｖ）よりも小さい、約０．６Ｖ分だけ緩やかに増加させ、パワーオペアンプ８３２で反転増幅されて地点Ｐ４における電圧のレベルも緩やかに減少させ、地点Ｐ４における電圧がトランス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、当該重畳された電圧を緩やかに増加させて、リーク電圧を上回ることを回避している。

尚、上記の実施形態（第一実施形態）とは別の第二実施形態として、交流電圧調整部８１２は、パルス発振部８１１から出力されるパルス信号のデューティ比を変更するとき、当該変更当初の予め定められた期間、当該変更後のデューティ比と当該変更前のデューティ比との間の予め定められたデューティ比のパルス信号を、当該変更前のパルス信号の周波数よりも高い予め定められた周波数で出力させ、当該期間の経過後は、当該変更前のパルス信号の周波数で当該変更後のデューティ比のパルス信号を出力させるように構成してもよい。

第二実施形態の構成からなる高圧電源装置１００による電圧印加制御について、図５（ａ），（ｂ）を用いて説明する。尚、図５（ａ），（ｂ）は、図４（ａ），（ｂ）と同様に、図３に示す地点Ｐ１及び地点Ｐ３における電圧のレベルを示す波形の時系列変化、並びに、現像装置５０の地点Ｐ５における電圧のレベルを示す波形の時系列変化を示す図である。また、図５（ａ），（ｂ）の点線部に示す波形の時系列変化は、図４（ａ），（ｂ）と同様に、地点Ｐ３，Ｐ５における各電圧のレベルの、地点Ｐ１から発振されるパルス信号の発振開始時刻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。

図５（ａ）に示すように、例えば、時刻ｔ１で、９０％のデューティ比のパルス信号を５０％のデューティ比のパルス信号に切り替える指示が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た場合、地点Ｐ３における電圧のレベルの発振開始時点からの平均値は、図５（ａ）のＰ３欄の点線部に示すように、変更前のデューティ比の比率９０％を６Ｖに乗じた約５．４Ｖのレベルから、変更後のデューティ比の比率５０％を６Ｖに乗じた約３Ｖに向けて、約２．４Ｖ分急激に減少する。

これに伴って、パワーオペアンプ８３２で反転増幅された後に地点Ｐ４における電圧のレベルも急減に増加することとなり、更に、図５（ａ）のＰ５欄の点線部に示すように、地点Ｐ５における電圧のレベルの発振開始時刻からの平均値も急激に増加することとなり、リーク電圧を上回る虞があった。

そこで、第二実施形態の構成における交流電圧調整部８１２は、図５（ｂ）のＰ１欄に示すように、時刻ｔ１で、９０％のデューティ比のパルス信号を５０％のデューティ比のパルス信号に切り替える指示が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た場合、当該デューティ比の変更当初の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、変更後のデューティ比と変更前のデューティ比との間の予め定められたデューティ比である例えば７５％のパルス信号を、変更前のパルス信号の周波数よりも高い予め定められた周波数で出力させ、時刻ｔ２の経過後は、変更前のパルス信号の周波数で変更後のデューティ比５０％のパルス信号を出力させる。

これにより、図５（ｂ）のＰ３欄の点線部に示すように、デューティ比の変更当初の時刻ｔ１において、地点Ｐ３における電圧のレベルの発振開始時刻からの平均値は、変更前のデューティ比の比率９０％を６Ｖに乗じた約５．４Ｖのレベルから、予め定められたデューティ比の比率７５％を６Ｖに乗じた約４．５Ｖのレベルに向けて、約０．９Ｖ分緩やかに減少し、また、時刻ｔ２において、予め定められたデューティ比の比率７５％を６Ｖに乗じた約４．５Ｖのレベルから、変更後のデューティ比の比率５０％を６Ｖに乗じた約３Ｖのレベルに向けて、約１．５Ｖ分緩やかに減少するようになる。

これにより、パワーオペアンプ８３２で反転増幅された後に地点Ｐ４における電圧のレベルも段階的に緩やかに増加することとなり、図５（ｂ）のＰ５欄の点線部に示すように、地点Ｐ５における電圧のレベルの上記発振開始時刻ｔ０からの平均値も緩やかに増加して、リーク電圧を上回ることが回避される。

尚、上記において、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間、変更後のデューティ比と変更前のデューティ比との間の予め定められたデューティ比、及び変更前のパルス信号の周波数よりも高い予め定められた周波数は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間、変更前のパルス信号の周波数と同じ周波数で変更後のデューティ比のパルス信号が出力された場合に、当該期間中に供給される電力量と、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間、当該予め定められた周波数で、当該予め定められたデューティ比のパルス信号が出力された場合に、当該期間中に供給される電力量とが、等しくなるようにして定められることが好ましい。

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。

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。

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５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。

１０ プリンター（画像形成装置）
１００ 高圧電源装置
３０ 帯電装置
４０ 露光装置
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 交流電圧調整部
８２ レベルシフト回路（交流電圧生成部）
８２１ 反転回路
８２２ スイッチング素子
８３ ＡＣ増幅回路（交流電圧生成部）
８３１ コンデンサ
８３２ パワーオペアンプ
８４ トランス回路（交流電圧生成部）
８４１ トランス
８４２ コンデンサ
９０ ＤＣバイアス発生回路（直流電圧重畳部）

Claims (5)

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させ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に直流電圧を重畳させる直流電圧重畳部と、
   前記パルス発振部から出力されるパルス信号の波形を調整する交流電圧調整部と、
   を備え、
   前記交流電圧調整部は、前記パルス発振部から出力されるパルス信号のデューティ比を変更するとき、当該デューティ比を変更するためのパルス信号として、当該パルス信号の生成開始時点からの当該パルス信号を示す電圧値の平均電圧レベルとそれまでのパルス信号を示す電圧値の平均電圧レベルとの差分を予め定められた値よりも小さく変化させる高圧電源装置。
2. 前記交流電圧調整部は、前記交流電圧生成部に前記交流電圧の生成を開始させる場合に、前記パルス発振部から出力されるパルス信号のデューティ比を変更するとき、当該変更後のデューティ比が５０％以上であれば、オンを示す状態からパルス信号の出力を開始させ、当該変更後のデューティ比が５０％未満であれば、オフを示す状態からパルス信号の出力を開始させる請求項１に記載の高圧電源装置。
3. 前記交流電圧調整部は、前記パルス発振部から出力されるパルス信号のデューティ比を変更するとき、当該変更当初の予め定められた期間、当該変更後のデューティ比と当該変更前のデューティ比との間の予め定められたデューティ比のパルス信号を、当該変更前のパルス信号の周波数よりも高い予め定められた周波数で出力させ、当該期間の経過後は、当該変更前のパルス信号の周波数で当該変更後のデューティ比のパルス信号を出力させる請求項１又は２に記載の高圧電源装置。
4. 現像バイアスの出力用に、前記請求項１から３の何れかに記載の高圧電源装置が備えられている画像形成装置。
5. 帯電バイアスの出力用に、前記請求項１から３の何れかに記載の高圧電源装置が備えられている画像形成装置。

Images