JP2018087879A5 - - Google Patents

Description

本発明は、例えば、画像形成装置として実現できる。本発明の一態様に係る画像形成装置は、感光体と、前記感光体に静電潜像を形成するために前記感光体を露光する露光手段と、第１及び第２放電電極を備え、前記第１及び第２放電電極に電圧が供給されることで発生する放電によって、前記露光手段による露光前に、前記感光体を帯電させる帯電手段と、前記第１放電電極に供給する電圧を発生させる第１トランスを備え、第１パルス信号に従って前記第１トランスを駆動することで発生した電圧を前記第１放電電極に供給する第１高圧電源と、前記第２放電電極に供給する電圧を発生させる第２トランスを備え、前記第１パルス信号と周波数及び位相が同期した第２パルス信号に従って前記第２トランスを駆動することで発生した電圧を前記第２放電電極に供給する第２高圧電源と、前記第１高圧電源と前記第２高圧電源とからの電圧に基づいて前記帯電手段により前記感光体を帯電させるように前記第１高圧電源と前記第２高圧電源を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

上述のように、複数のワイヤー（放電電極）を有する帯電器では、隣り合う２つのワイヤー間に浮遊容量が生じて電流経路が形成されうる。この電流経路には、各ワイヤーに接続された高圧電源のそれぞれの出力電圧に含まれるリップル成分に起因してリップル電流が流れる。複数の高圧電源が動作することで生じるこのようなリップル電流は、当該複数の高圧電源をそれぞれ駆動する駆動信号の周波数及び位相のずれに起因して大きくなりうる。リップル電流が大きくなると、電流経路となる帯電器の部材の表面温度が局所的に上昇し、当該部材にトラッキングが発生することにつながる。このようなトラッキングの発生を防止するためには、例えばワイヤー間の距離を広げる等の絶縁設計が必要となる。しかし、これは装置の小型化を妨げ、装置コストを上昇させる原因になる。

画像形成装置の概略な構成を示す断面図 帯電器及び当該帯電器に対する高圧電源の構成例を示すブロック図 第１及び第２帯電高圧電源から帯電器までの給電経路を示す概略図 比較例の帯電高圧電源における回路構成を示す図 比較例の帯電高圧電源におけるパルス信号ＰＷＭ１と第１帯電高圧電源の出力電圧の波形の例を示す図 比較例の帯電高圧電源におけるパルス信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２の波形、及び出力電圧のリップル成分の波形の例を示す図 第１実施形態に係る帯電高圧電源の回路構成の例を示す図 第１実施形態に係る帯電高圧電源における駆動信号ＣＬＫ１の波形、及び出力電圧のリップル成分の波形の例を示す図 第２実施形態に係る帯電高圧電源の回路構成の例を示す図 第２及び第３実施形態に係る帯電高圧電源におけるパルス信号ＰＷＭ１の波形、及び出力電圧のリップル成分の波形の例を示す図 第３実施形態に係る帯電高圧電源の回路構成の例を示す図

このような出力電圧のリップル成分に対応するリップル電流は、上述のように帯電器２の電極２３と電極２４との間に存在する浮遊容量Ｃｆ（図３）を介して、電極２３，２４間を流れうる。ここで、ＰＷＭ１の周波数をｆ1、ＰＷＭ２の周波数をｆ2、Ｖout1_acによって浮遊容量Ｃｆを流れるリップル電流をＩ1_ac、Ｖout2_acによって浮遊容量Ｃｆを流れるリップル電流をＩ2_acとした場合、Ｉ1_ac及びＩ2_acは次式のように表される。
Ｉ1_ac＝Ｖout1_ac／(２π＊ｆ1＊Ｃｆ)
Ｉ2_ac＝Ｖout2_ac／(２π＊ｆ2＊Ｃｆ)
なお、リップル電流Ｉ1_acは、電極２３から電極２４の方向に流れ、リップル電流Ｉ2_acは、電極２４から電極２３の方向（即ち、リップル電流Ｉ1_acとは逆方向）に流れる。

高圧電源２００の出力電圧におけるリップル成分の波形が図８のような波形となる場合に、電極２３と電極２４との間に存在する浮遊容量Ｃｆ（図３）を流れるリップル電流Ｉ_acは、以下のように表される。まず、ＣＬＫ１の周波数をｆ3、Ｖout1_acにより浮遊容量Ｃｆを流れるリップル電流をＩ1_ac、Ｖout2_acにより浮遊容量Ｃｆを流れるリップル電流をＩ2_acとした場合、Ｉ1_ac及びＩ2_acは次式のように表される。
Ｉ1_ac＝Ｖout1_ac／(２π＊ｆ３＊Ｃｆ)
Ｉ2_ac＝Ｖout2_ac／(２π＊ｆ３＊Ｃｆ)
なお、リップル電流Ｉ1_acは、電極２３から電極２４の方向に流れ、リップル電流Ｉ2_acは、電極２４から電極２３の方向（即ち、リップル電流Ｉ1_acとは逆方向）に流れる。第１及び第２高圧電源２０１，２０２で駆動信号ＣＬＫ１が共用されることに起因して、Ｉ1_ac及びＩ2_acは、上式のように、周波数及び位相が同期している。

以上説明したように、本実施形態では、第１及び第２高圧電源２０１，２０２のトランスＴ１，Ｔ２を、周波数及び位相が同期したパルス信号で駆動することで、第１及び第２高圧電源２０１，２０２を動作させる。これにより、帯電器２の電極２３，２４間（第１及び第２ワイヤー２１，２２間）の浮遊容量Ｃｆを介して流れるリップル電流を低減することが可能になる。このため、画像形成装置１００内で帯電器２の周辺に余計なスペースを設けること及び装置コストを上昇させることなく、帯電器２の絶縁設計を行うことが可能になる。更に、第１及び第２高圧電源２０１，２０２の出力の相互干渉に起因して、帯電器２への出力電圧に低周波のうなり成分が発生することを防止できるとともに、そのようなうなり成分に起因して、形成画像にむらが発生することを防止できる。

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、それぞれ、トランスＴ１，Ｔ２を駆動するために用いられる。トランジスタＱ３は、トランスＴ２への入力電圧Ｖin3を制御するために用いられる。電流検出回路７０５は、トランスＴ１からの出力電流（第１高圧電源２０１からの出力電流）を検出する。電流検出回路７０６は、トランスＴ２からの出力電流（第２高圧電源２０２からの出力電流）を検出する。

本実施形態の高圧電源２００は、第１実施形態と同様、第１及び第２高圧電源２０１，２０２から帯電器２の各ワイヤーへの高電圧の供給を独立に制御可能な構成を有している。ＣＰＵ２１０は、画像形成装置１００の動作モードに応じて、制御信号Ｖcont1，Ｖcont2によって高圧電源２００の動作を制御できる。また、高圧電源２００は、第１実施形態と同様、制御信号Ｖcont1，Ｖcont2に従って、画像形成装置１００の動作モードごとの動作を実行する。

本実施形態の高圧電源２００における、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動用のパルス信号ＰＷＭ１の波形、及び画像形成装置１００の各動作モードにおける高圧電源２００の出力電圧のリップル成分の波形は、図１０に示すような波形となる。したがって、本実施形態の高圧電源２００では、第１及び第２実施形態と同様、浮遊容量Ｃｆ（図３）を流れるリップル電流Ｉ_acを非常に小さい値に低減することが可能である。

Claims (14)

1. 感光体と、
   前記感光体に静電潜像を形成するために前記感光体を露光する露光手段と、
   第１及び第２放電電極を備え、前記第１及び第２放電電極に電圧が供給されることで発生する放電によって、前記露光手段による露光前に、前記感光体を帯電させる帯電手段と、
   前記第１放電電極に供給する電圧を発生させる第１トランスを備え、第１パルス信号に従って前記第１トランスを駆動することで発生した電圧を前記第１放電電極に供給する第１高圧電源と、
   前記第２放電電極に供給する電圧を発生させる第２トランスを備え、前記第１パルス信号と周波数及び位相が同期した第２パルス信号に従って前記第２トランスを駆動することで発生した電圧を前記第２放電電極に供給する第２高圧電源と、
   前記第１高圧電源と前記第２高圧電源とからの電圧に基づいて前記帯電手段により前記感光体を帯電させるように前記第１高圧電源と前記第２高圧電源を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、同一のパルス信号を前記第１及び第２パルス信号として前記第１高圧電源及び前記第２高圧電源に対して出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第２パルス信号は前記第１パルス信号から分岐された信号であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記第１高圧電源は、前記第１トランスの一次側に接続され、かつ、前記第１パルス信号に従ってスイッチングを行うことによって前記第１トランスを駆動する第１スイッチング素子を備え、
   前記第２高圧電源は、前記第２トランスの一次側に接続され、かつ、前記第２パルス信号に従ってスイッチングを行うことによって前記第２トランスを駆動する第２スイッチング素子を備える
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記第１高圧電源は、前記第１トランスの一次側に接続され、かつ、前記第１高圧電源の出力電圧の目標値に従って、前記第１トランスへ入力される直流電圧を生成する第１電圧生成手段を備え、
   前記第２高圧電源は、前記第２トランスの一次側に接続され、かつ、前記第２高圧電源の出力電圧の目標値に従って、前記第２トランスへ入力される直流電圧を生成する第２電圧生成手段を備える
   ことを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記第１電圧生成手段及び前記第２電圧生成手段は、前記第１及び第２パルス信号の周波数の整数倍の周波数を有するパルス信号によって駆動されるスイッチング電源である
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記第１電圧生成手段及び前記第２電圧生成手段は、それぞれ、対応するトランスの二次側に接続された電流検出手段による出力電流の検出結果に基づいて、前記対応するトランスへ入力される直流電圧を生成する
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
8. 前記第１高圧電源は、前記第１パルス信号を生成するパルス生成手段を備え、
   前記パルス生成手段によって生成された前記第１パルス信号は、前記第１スイッチング素子へ供給されるとともに、前記第２パルス信号として前記第２スイッチング素子へ供給される
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
9. 前記パルス生成手段は、前記第１高圧電源の出力電圧の目標値に従って、前記第１パルス信号の各パルスの幅を制御する
   ことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記第１トランスには所定の直流電圧が入力され、
    前記第２高圧電源は、前記第２高圧電源の出力電圧の目標値に従って、前記第２トランスへ入力される電圧を生成する電圧生成手段を備える
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載の画像形成装置。
11. 前記第２高圧電源は、前記パルス生成手段から前記第２スイッチング素子への前記第１パルス信号の供給ラインに設けられ、前記供給ラインの状態を導通状態と非導通状態との間で切り替えることで前記第２高圧電源の出力電圧を制御するスイッチ回路を備える
    ことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
12. 前記制御手段は、前記第２高圧電源の出力電圧の目標値に従って、前記スイッチ回路による前記供給ラインの状態の切り替えを制御する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記感光体、前記露光手段及び前記帯電手段を含み、前記帯電手段が帯電させた前記感光体に前記露光手段により静電潜像を形成し、当該静電潜像を現像することで、シートに転写すべき画像を前記感光体に形成する画像形成手段を更に備える
    ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 前記帯電手段は、前記第１放電電極が設けられた第１ケーシングと、絶縁部材によって前記第１ケーシングと絶縁され、かつ、前記第２放電電極が設けられた第２ケーシングとを備えたスコロトロン帯電器である
    ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。