JP5051877B2 - 電源装置及び当該電源装置を有する画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に好適な電源装置とその電源装置を有する画像形成装置に関し、特に圧電トランスを用いる電源装置とその電源装置を有する画像形成装置に関するものである。

近年、カラーレーザプリンタや複写機では、タンデム方式による画像形成が行われている。このタンデム方式では、複数の感光体とそれに対応する複数の光学装置を設け、各光学装置からの光ビームをそれぞれ独立に感光体上に走査させて各色の画像を形成する。そして、各色の画像を中間転写ベルト上で重ね合わせて、最後に記録シートに転写することによりカラー画像を形成している。このタンデム方式は並行して複数色の画像を形成できるため、これら複数色の画像を重畳したフルカラー画像を形成するまでの時間を大幅に短縮できる。

図８は、一般的なタンデム方式のカラーレーザプリンタの具体的な構成を説明する図である。尚、図において、各部を示す参照数字に付された英字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのそれぞれは、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の画像の像形成に関係する部分であることを示している。

帯電ローラ（１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ）に印加される帯電バイアスによって帯電された感光体（１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ）の表面にレーザスキャナ（１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ）からレーザ光を照射することで静電潜像を形成する。こうして各感光体に形成された各色に対応する静電潜像は、現像ローラ（１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ）に印加される現像バイアスにより各対応する色のトナーが付着されて可視化される。こうして感光体（１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ）上に付着したトナーは順次、転写ローラ（１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ）に印加される転写バイアスにより中間転写ベルト１９上に重ね合わせて転写されてフルカラーの画像となる。

一方、カセット２２の記録シート２１は、給紙ローラ２５の回転によりピックアップされ、レジローラ２７の回転により搬送されて、二次転写ローラ２９で中間転写ベルト１９上のトナー画像を転写するように搬送制御される。そして、二次転写ローラ２９により、中間転写ベルト１９上のフルカラーのトナー画像が記録シート２１に転写され、定着器３０により定着されてフルカラーの印刷物となる。尚、１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒の像形成用カートリッジである。また１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒用の感光体（１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ）の表面の残存トナーを除去するクリーナである。

上述した電子写真プロセス動作において、帯電ローラに印加する帯電バイアス、及び現像ローラに印加する現像バイアス、更には、転写ローラに印加される転写バイアスには直流バイアス電圧を用いている。このようなレーザプリンタでは、像形成処理に必要な各バイアス電圧には高電圧が必要とされ、良好な転写を行うために、例えば転写バイアスには３ＫＶ以上の電圧が必要である。

従来、このようなプリンタでは、高電圧を生成するために巻線式の電磁トランスが使用されていた。この電磁トランスは、銅線、ボビン、磁芯で構成されており、上述したような３ＫＶ以上の電圧を印加して用いる場合は、出力電流値が数μＡという微小な電流であるために各部の漏れ電流を最小限にしなければならなかった。そのため、トランスの巻線を絶縁物によりモールドする必要があり、供給電力に比較して大きな変圧器を必要とする。このため高電圧電源装置の小型化・軽量化の妨げとなっていた。

そこで、これらの欠点を補うために、薄型で軽量の高出力の圧電トランスを用いて高電圧を発生させる高電圧発生装置が採用され始めている。即ち、セラミックを素材とした圧電トランスを用いることにより、電磁トランス以上の効率で高電圧を生成する事が可能となる。しかも、一次側及び二次側間の結合に関係なく一次側と二次側の電極間の距離を離すことができるため、絶縁のためにモールド加工をする必要がない。そのため高電圧発生装置を小型かつ軽量にできるという利点があり、装置の小型化に寄与できる。

このような圧電トランスを用いた高電圧電源装置として特許文献１に示されたものがある。

図９は、圧電トランスを用いた高電圧電源回路の一例を示す図である。図９に示した回路例は一例として負バイアスを出力する帯電系の回路例を示している。

図９において、１０１Ｙは高電圧電源の圧電トランス（圧電セラミックトランス）である。圧電トランス１０１Ｙの出力はダイオード１０２Ｙ，１０３Ｙ及び高電圧コンデンサ１０４Ｙによって負電圧に整流平滑され、出力端１１６Ｙより負荷である帯電ローラ（不図示）に供給される。この出力電圧は、抵抗１０５Ｙ，１０６Ｙ，１０７Ｙによって分圧され、保護用抵抗１０８Ｙを介してオペアンプ１０９Ｙの非反転入力端子（＋端子）に入力される。このオペアンプ１０９Ｙの反転入力端子（−端子）には、抵抗１１４Ｙを介してコントローラ（不図示）からアナログ信号である高電圧電源の制御信号（Ｖcont）が端子１１８Ｙに入力される。オペアンプ１０９Ｙと抵抗１１４Ｙとコンデンサ１１３Ｙにて積分回路を構成することにより、抵抗１１４Ｙとコンデンサ１１３Ｙによって決まる積分時定数で平滑された制御信号（Ｖcont）がオペアンプ１０９Ｙに入力される。オペアンプ１０９Ｙの出力端は電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０Ｙに接続され、その出力端がインダクタ１１２Ｙとコンデンサ１１５Ｙによって形成されるＬＣ並列共振回路に接続されたＦＥＴ１１１Ｙに接続されている。電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０Ｙは、入力電圧が上昇すると出力周波数が上昇し、入力電圧が低下すると出力周波数が低下するように動作する。従って、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０Ｙは、入力レベルに応じた周波数の信号をを出力する。電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０Ｙの出力信号がＬＣ並列共振回路を駆動することで、最終的に制御信号（Ｖcont）に応じた電圧が圧電トランスの一次側に供給される。

図１０は、圧電トランス１０１Ｙの駆動信号の周波数に対する出力電圧の特性を表した図である。

同図に示すように、共振周波数ｆ0において出力電圧が最大となり、周波数による出力電圧の制御が可能であることが判る。いま出力電圧Ｅdc出力時の駆動信号の周波数をｆxとし、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０Ｙは、制御信号（Ｖcont）に応じてこの駆動周波数ｆxを設定するものとする。そして出力電圧が、この規定電圧Ｅdcよりも高くなるとオペアンプ１０９Ｙの出力電圧が上昇してＶＣＯ１１０ｙの出力周波数が上昇して駆動周波数ｆxよりも高い周波数となる（出力電圧が低下）。逆に、出力電圧が規定電圧Ｅdcよりも低い電圧になると、オペアンプ１０９Ｙの出力電圧が下降して駆動周波数はｆxよりも低くなる（出力電圧が上昇）。即ち、図９にて示される高電圧駆動回路は、オペアンプ１０９Ｙの反転入力端子（−端子）に入力される制御信号（Ｖcont）の電圧で決定される規定電圧Ｅdcに等しくなるように定電圧制御される。
特開平１１−２０６１１３号公報

上述したレーザプリンタの高電圧電源回路は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各画像形成部に対応した帯電、現像及び転写用のバイアス電圧を供給している。このため、高電圧電源基板上には、図９に示すような圧電トランス及び制御回路が複数個配置されることになる。特に、タンデム方式のカラーレーザプリンタでは、それぞれの色の像形成が並行して実行されるため、上述したバイアス電圧が同時に各部に供給されることになる。更に、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した画像形成部の各対応するユニットは、ほぼ同一のバイアス電圧で制御される。従って、高電圧電源ユニットに搭載されている圧電トランスは、帯電、現像、転写の各バイアス電圧毎に、ＹＭＣＫの４つ分の回路でほぼ同一の周波数（近接する周波数）で駆動されることになる。

このように、複数の圧電トランスを互いに近接する周波数の駆動信号で駆動して、各対応するバイアス電圧を出力する場合、共通の電源ラインに接続された複数の圧電トランス同士が、その電源ラインを経由して相互干渉を起こすことがある。このような相互干渉が発生すると、その干渉周波数の影響により、出力されるバイアス電圧に揺らぎが発生して像形成の不良が発生するおそれがある。

図１１及び図１２は、このような干渉のメカニズムを説明する図である。

図１１は、複数の高電圧電源回路を有する画像形成装置において、スイッチング電源５０からの電源ラインとグランドラインが複数の高電圧電源回路に接続された様子を示す回路図である。ここで、各高電圧電源回路の構成は、それぞれ図９に示す圧電トランスを用いた高電圧電源回路と同じとする。

図１２は、複数の圧電トランスの周波数特性を表した図である。

圧電トランスの共振周波数ｆ0は、各トランスの固体ばらつきにより全く同一にならず、図１２に示すように多少の差が生じている。この差は数十Ｈｚ〜数百Ｈｚである。そのため、同じ電圧Ｅdcを出力するために、各回路においてそれぞれ周波数ｆxとｆx'の駆動信号で圧電トランスが駆動されることとなる。

図１１に戻ると、５１，５２はそれぞれ電源ラインとグランドラインの配線インピーダンスを表しており、スイッチング電源５０から供給される電流にとっては共通インピーダンスとして存在する。この共通インピーダンスにより、各駆動周期のリップル波形が電源ライン及びグランドラインに重畳することとなる。

例えば図１２に示す２つの駆動信号の波形が重畳した場合には、ｆbeet＝|ｆx−ｆx'|（Ｈｚ）の周期で重畳電圧が最大となり、混変調ビートとして大きなうなりとなって出力波形に現れる。具体的に数値を用いて説明すると、例えばイエロー（Ｙ）の像形成用の高電圧電源回路が２００ＫＨｚで駆動され、マゼンタ（Ｍ）の像形成用の高電圧電源回路が２００．１ＫＨｚで駆動される場合を考える。この場合、その差分である１００Ｈｚの混変調ビートリップルが電源ラインに現れ、この結果、出力電圧が１００Ｈｚで揺れる波形となってしまう。

この干渉周波数ｆbeetが高電圧出力に現れた場合、例えば転写バイアスの場合には転写効率に周期的変動として現われる。また帯電や現像バイアスの場合には、画像濃度に周期的変動が発生することになる。その結果、プロセス速度をＰＳ（mm/s）とすると、出力画像にはＴｂ＝ＰＳ／ｆbeet（ｍｍ）の周期で濃度差を持った縞模様の干渉画像が出力されることになる。

これを防止するために、共通インピーダンスのもとである電源ライン及びグランドラインを太くし、共通インピーダンスを極力低くすることも考えられる。しかしこの場合には、ラインの幅を必要以上に太くする必要があり、また、このような対策を講じても混変調ビートを完全に無くすことは不可能である。更に、共通インピーダンス部分で発生した１００Ｈｚ程度の遅い混変調ビートリップルは電解コンデンサで除去することができないため、上述した不具合を抑えることが難しい。

本発明の目的は上記従来技術の問題点を解決することにある。

本願発明の特徴は、複数の圧電トランスの駆動信号の周波数による相互の干渉を抑え、電源装置の小型化を実現でき、また画像形成装置に使用した場合に、電源変動による画像の劣化を抑えて高画質化を実現することにある。

上記目的を達成するために本発明の一態様に係る電源装置は以下のような構成を備える。即ち、
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信号を発生する電圧制御発振器と、前記駆動信号に応じて前記圧電トランスを駆動する駆動回路とを有する高電圧電源回路を複数備えた電源装置であって、
前記複数の高電圧電源回路に対して第１電源ライン及び第１グランドラインによって電圧を供給する電源と、
前記第１電源ラインと前記第１グランドラインとの間に接続された第１コンデンサと、
前記複数の前記高電圧電源回路のそれぞれに電源を供給する第２電源ライン及び第２グランドラインと、
前記第２電源ラインと前記第２グランドラインとの間に接続された第２コンデンサとを有し、
前記第１コンデンサの前記第１電源ラインが接続される端子と前記第２コンデンサの前記第２電源ラインが接続される端子とを接続し、前記第１コンデンサの前記第１グランドラインが接続される端子と前記第２コンデンサの前記第２グランドラインが接続される端子とを接続したことを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明の一態様に係る画像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、
カラー画像を形成するための複数の画像形成手段と、
前記複数の画像形成手段の夫々に高電圧を出力する複数の高電圧電源回路であって、各高圧電源回路は、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信号を発生する電圧制御発振器と、前記駆動信号に応じて前記圧電トランスを駆動する駆動回路とを有する複数の高電圧電源回路と、
前記複数の高電圧電源回路に対して第１電源ライン及び第１グランドラインによって電圧を供給する電源と、
前記第１電源ラインと前記第１グランドラインとの間に接続された第１コンデンサと、
前記複数の前記高電圧電源回路のそれぞれに電源を供給する第２電源ライン及び第２グランドラインと、
前記第２電源ラインと前記第２グランドラインとの間に接続された第２コンデンサとを有し、
前記第１コンデンサの前記第１電源ラインが接続される端子と前記第２コンデンサの前記第２電源ラインが接続される端子とを接続し、前記第１コンデンサの前記第１グランドラインが接続される端子と前記第２コンデンサの前記第２グランドラインが接続される端子とを接続したことを特徴とする。

本発明によれば、複数の圧電トランスの駆動周波数相互の干渉を抑え、電源装置の小型化を実現できる。

また画像形勢装置に使用した場合は、電源変動による画像の劣化を防止して、装置の小型化を実現できる効果がある。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。尚、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものでなく、また本実施の形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。

［実施の形態１］
以下、本発明の実施の形態１を図１〜図５を参照して説明する。

図１は、本実施の形態に係る電子写真プロセスを用いたタンデム方式のカラー画像形成装置（レーザプリンタ）の構成図で、前述した図８の従来のレーザプリンタの構成と共通する部分は同じ記号で示している。尚図１においても、各部を示す参照数字に付された英字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのそれぞれは、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の画像の像形成に関係する部分であることを示している。

タンデム方式のカラー画像形成装置はイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせることでフルカラー画像を出力するように構成されている。そして各色の画像形成のために、レーザスキャナ（１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ）とカートリッジ（１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ）が備えられている。各カートリッジ（１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ）は、図中矢印の方向に回転する感光体（１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ）と、この感光体に接するように設けられた感光体クリーナ（１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ）を有している。また帯電ローラ（１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ）及び現像ローラ（１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ）も、各感光体に接して設けられている。更に、各色の感光体には中間転写ベルト１９が接して設けられ、この中間転写ベルト１９を挟んで、各感光体に対向するように一次転写ローラ（１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ）が設置されている。また中間転写ベルト１９にはベルトクリーナ２０が設けられ、このベルトクリーナ２０により掻き取られた廃トナーが収納される廃トナー容器３１も設置されている。また記録シート２１を格納するカセット２２には、カセット２２にある記録シート２１の位置を規制するサイズガイド２３、及びカセット２２内の記録シート２１の有無を検出するシート有無センサ２４が設けられている。記録シート２１の搬送路には給紙ローラ２５、分離ローラ２６ａ，２６ｂ、レジローラ２７が設けられ、レジローラ２７の記録シートの搬送方向下流側近傍にレジセンサ２８が設けられている。更に、中間転写ベルト１９と接するように二次転写ローラ２９、そして二次転写ローラ２９の後段に定着器３０が設置されている。

４０は、このレーザプリンタの制御部であり、この制御部４０は、ＲＡＭ４１ａ，ＲＯＭ４１ｂ、タイマ４１ｃ等を具備したＭＰＵ（マイクロコンピュータ）４１、及び各種入出力制御回路（不図示）等を有している。更に４２は高電圧電源部であり、各プロセスカートリッジに対応した帯電用電源（不図示）、現像用電源（不図示）と、各転写ローラに対応した高電圧を出力可能な転写用電源（不図示）とを有している。これら電源からの電源出力は、前述した制御部４０により制御される。

次に電子写真プロセスについて簡単に説明する。

各カートリッジ（１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ）では、各対応する感光体（１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ）の表面を帯電ローラ（１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ）により均一に帯電させる。次にレーザスキャナ（１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ）により各色の画像データに応じて変調したレーザ光を、各対応する感光体の表面に照射する。これにより、レーザ光が照射された部分の帯電電荷が除去されて、各感光体の表面には、それぞれ対応する色の画像データに基づく静電潜像が形成される。各現像器では、ブレード（１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋ）の作用により一定量のトナー層が現像ローラ（１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ）に保持される。そして現像バイアスにより現像ローラのトナーを感光ドラム上の静電潜像に付着させることで、各色のトナー画像が各感光体の表面に形成される。

こうして各感光体の表面上に形成されたトナー画像は、感光体と中間転写ベルト１９とのニップ部において、転写バイアスにより中間転写ベルト１９に転写される。ここでは、中間転写ベルト１９の搬送速度に応じたタイミングにより各カートリッジ（１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ）における画像形成タイミングを制御し、それぞれのトナー像を中間転写ベルト１９上に順次転移させる。こうして中間転写ベルト１９上でフルカラー画像が形成される。

カセット２２の記録シート（記録媒体）２１は、給紙ローラ２５の回転によりピックアップされ、分離ローラ２６ａ，２６ｂにより、一枚の記録シート２１だけがレジローラ２７を通過して二次転写ローラ２９へ搬送される。このレジローラ２７の下流にある二次転写ローラ２９と中間転写ベルト１９とのニップ部において中間転写ベルト１９上のトナー像が記録シート２１に転写される。こうして記録シート２１に転写されたトナー画像は定着器３０により加熱定着処理されて画像形成装置外に排出される。

図２は、本実施の形態に係る圧電トランスを用いた高電圧電源回路の構成を示す図である。尚、ここでは代表的に帯電用の電源回路の場合で説明するが、他の電源回路でも同様である。また図２では簡単のため、イエロー（Ｙ）とマゼンタ（Ｍ）の帯電用の電源回路が接続された構成となっている。また本実施の形態に係る高電圧電源回路の構成は、正電圧、負電圧どちらの出力回路に対しても有効である。

図２の構成において、従来例と異なる点は、各高電圧発生回路の電源及びグランドラインにバイパス用のコンデンサ２００を設けている点にある。こうしてスイッチング電源５０から各電源回路に電源ラインとグランドラインとを分岐して配線している。即ち、各電源回路毎に閉じた電源・グランド構成になっている。尚、各電源回路の圧電トランスの制御は、図９を参照して説明した動作と同様である。そして図９と共通する部分は同じ記号で示しており、マゼンタ用の電源回路の構成はイエロー用の電源回路（図９）と共通の参照数字を用い、数字の後の符号がＭで表されている。次にイエロー用のトランス駆動回路の動作に関して図３を参照して説明する。

図３は、本実施の形態に係る圧電トランスを用いた高電圧電源回路の各部の動作波形を示す波形図である。

３００は、ＦＥＴ１１１Ｙのゲートに印加される電圧波形を示す。３０１は、ＦＥＴ１１１Ｙのドレインに現れる電圧波形を示している。また３０２は、インダクタ１１２Ｙに流れる電流を表している。そして３０３は、電源ラインに形成されるリップル電圧を表している。

いまＦＥＴ１１１Ｙがオンするとインダクタ１１２Ｙに電流が流れて、インダクタ１１２Ｙのエネルギが蓄積される。次にＦＥＴ１１１Ｙがオフすると、このインダクタ１１２Ｙとコンデンサ１１５Ｙとの間で、３０１で示すように共振が起こる。ここでコンデンサ１１５Ｙの容量は、圧電トランス１０１Ｙの一次側に存在する等価的容量よりも十分大きく、圧電トランス１０１Ｙの素体ばらつきによる一次側容量誤差を無視できる程度の定数を選択することが望ましい。また、この共振電圧が０Ｖの時にＦＥＴ１１１Ｙのオン期間が始まるようにＦＥＴ１１１Ｙを駆動することにより、効率よく共振が連続的に繰り返される。

一方、この共振動作中のインダクタ１１２Ｙに流れる電流波形は、３０２で示されている。いまＦＥＴ１１１Ｙがオンした場合、インダクタ１１２Ｙを通過して電流がＦＥＴ１１１Ｙに流れる。続いてＦＥＴ１１１Ｙをオフした後、インダクタ１１２Ｙの誘導性作用によりコンデンサ１１５Ｙを充電するように電流が流れ続ける。更に、インダクタ１１２Ｙに流れる電流が０になって、ＦＥＴ１１１Ｙのドレインに現れる電圧が最大となった後は、逆に電流の回生動作が開始される。これにより、コンデンサ１１５Ｙ及びＦＥＴ１１１Ｙ内の回生ダイオード（不図示）より電流が電源Ｖcc側に流れ込む。

このインダクタとコンデンサとＦＥＴの共振動作が行われた時、図中３１０の期間ではコンデンサ２００から駆動回路に電流を供給する。このため、コンデンサ２００は放電動作となり、図中３１１の期間はＬＣの共振動作により電流がコンデンサ２００へ回生される回生期間となる。このＬＣ共振おける充放電電流により、電源電圧には３０３で示されるように駆動周期に応じた一定のリップル波形が現れる。一方、充放電電流以外に高圧回路としてはトランス負荷側に有効電流が奪われる。ここで、有効電流は図３の３０２で示される電流波形の平均値（Iave）として算出され、二次側の高圧負荷電力によって決定される。この有効電流は、スイッチング電源より定常的に直流電流として供給される。コンデンサ２００の存在によりＬＣ共振回路で消費される充放電電流による電源リップルは、閉じた電源・グランドライン内に存在し、結果としてコンデンサ２００の前段のラインにはリップル電圧は現れることはない。

図２に示されるマゼンタ（Ｍ）用の電源回路も同様の動作を行う。但し、それぞれの電源回路は、前述したように圧電トランスの素体ばらつき等により、互いに異なる周波数で駆動されている。

図４は、本実施の形態１に係る電源ラインの配線を説明する図である。

各ブロックで表された高電圧電源回路４００〜４０３は、それぞれ図２に示す圧電トランスを用いた電源回路である。本実施の形態の特徴は、コンデンサ２００より各高電圧電源回路に供給する電源（Ｖcc）及びグランドの配線をコンデンサ２００を分岐基点とし、分岐接続している点にある。これにより、リップル電圧は、それぞれの高電圧電源回路の閉じた電源ラインとグランドラインとの間で発生する。更に、図４に示すように、コンデンサ２００の前段の電源ラインとグランドラインに存在する共通インピーダンスとなる抵抗５３，５４では、前述したように各電源回路からの周波数リップルが発生しない。このため、コンデンサ２００の前段では混変調ビートの波形が発生することはない。

次に、電源ライン及びグランドラインの線幅に関して説明する。

コンデンサ２００から各高電圧電源回路に配線される電源ライン及びグランドラインは、図３の３０２で示される電流の最大値Ｉmaxを供給できる線幅が必要である。一方、コンデンサ２００の前段のラインでは、前述したように各トランス負荷に必要とされる有効電流ＩaveがＤＣ的に供給されるため、各高電圧電源回路からのＩaveの総和分を流すことができる線幅で十分である。即ち、本実施の形態によれば、共通インピーダンスを極力下げるために、電源ラインやグランドラインを、従来例で説明したように必要以上に太くする必要はない。

図５は、本実施の形態に係る具体的なプリント基板上の配線の一例を表した図である。但し、本実施の形態に係るプリント基板の配線パターンはこれに限られるものではない。尚、図５では簡単のため、図４の各高電圧電源回路４００〜４０３のそれぞれに対応する圧電トランスの一次側駆動回路であるＬＣ並列共振回路部とバイパスコンデンサ及びスイッチング電源のみを模式的に記載している。図中、図２と共通する部分は同じ記号で示し、またシアン及び黒画像形成用の構成には、各対応する参照数字の後にそれぞれ英字ＣとＫを付して示している。

図５において、スイッチング電源５０より供給される電源ライン２１０とグランドライン２１１は、バイパスコンデンサであるコンデンサ２００に接続される。この際、電源ライン２１０とグランドライン２１１は、前述したように高電圧電源回路４００〜４０３のそれぞれに対する共通インピーダンスが存在しないため必要以上に太くする必要がない。よって、これら配線パターンの幅は、前述の負荷の有効電流Ｉaveの総和分を流すことができる幅で十分である。

更に、電源ライン２１０は、バイパスコンデンサ２００の電源側接続端子のランド２００ａより電源回路のそれぞれに分岐して配線される。またグランドライン２１１も同様に、バイパスコンデンサ２００のグランド側端子のランド２００ｂより分岐して各電源回路に配線されている。尚、図５の例では、グランドラインは、ジャンパ線２１４を経由して各電源回路に分配接続される。このジャンパ線２１４は、２層以上のプリント板の場合にはビアを介して背面のパターンとして存在させてもよい。また、バイパスコンデンサ２００からイエロー用の電源回路へ接続される電源パターン２１２及びグランドパターン２１３は、前述したように、インダクタ１１２Ｙを流れる電流の最大値Ｉmaxを供給できるパターン幅となっている。これは他の色用の電源回路へ接続される電源パターン及びグランドパターンにおいても同様である。

以上説明したように本実施の形態１によれば、圧電トランスを用いた高電圧電源回路において、この電源回路に電源を供給する電源ラインとグランドラインとの間にバイパス用コンデンサを接続する。そして、そのコンデンサの端子から各電源回路に電源ラインとグランドラインとを分岐して配線する。これにより、各電源回路で発生するリップル電圧は、各閉じた電源ラインとグランドとの間でのみ発生する。これにより複数の電源回路で発生したリップル電圧が電源ラインに重畳することがなくなる。こうして電源ラインを介した周波数干渉が防止でき、画像形成装置の出力画像として良好な安定した画像を得ることができる。

［実施の形態２］
次に本発明の実施の形態２を説明する。

図６は、本実施の形態２に係るレーザプリンタにおける電源回路の接続を説明する図である。

カラータンデム方式のレーザプリンタに求められる高電圧電源装置として、例えば１２種類のバイアス電圧や１６種類のバイアス電圧を必要とする場合が多い。具体的には、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対して、それぞれ一次転写、帯電、現像用のバイアス電圧が独立して必要となる。更には、現像器内のブレードに対して独立のバイアス電圧を必要とする場合も存在する。

図６では、１２種類のバイアス電圧用の高電圧電源回路が、各色用のカートリッジの一次転写部、帯電部、現像部用のバイアス電圧を発生している。そして各色ごとに、１つのバイパスコンデンサ（２０１Ｙ，２０１Ｍ，２０１Ｃ，２０１Ｋ）が電源ラインとグランドラインとの間に接続され、そのコンデンサの端子からハブ状に分岐して配線されている。更に、これら４つの高電圧電源回路群に対して、１つのバイパスコンデンサ２０２が電源ラインとグランドラインとの間に接続され、そのコンデンサ２０２の端子から４つの電源回路群に対して電源ラインとグランドラインをそれぞれハブ状に分岐して配線している。

本実施の形態２によれば、各電源回路群の電源ラインとグランドラインとの間に設けられたコンデンサ（２０１Ｙ，２０１Ｍ，２０１Ｃ，２０１Ｋ）の端子から各電源回路群に配線している。これにより、前述の実施の形態１で説明したように、各電源回路の駆動周波数で引き起こされる混変調ビートが電源ラインに重畳するのが防止される。こうして像形成された画像における周波数干渉リップルの影響を軽減できる。

また実施の形態１で説明したように、コンデンサ（２０１Ｙ，２０１Ｍ，２０１Ｃ，２０１Ｋ）から各電源回路に供給する電源ライン及びグランドラインの線幅としては、図３の３０２で示す電流の最大値Ｉmaxを供給できる幅が必要である。また１２種類以上のバイアス電圧用の高電圧電源回路を有する電源装置の場合には、１つのコンデンサより全ての電源ラインとグランドラインを分岐して配線すると、非常に大きな基板面積を必要とすることになり、基板面積の増大やコストアップにつながる。

そこで本実施の形態２に係る図６では、コンデンサ２０２を用い、各コンデンサ（２０１Ｙ，２０１Ｍ，２０１Ｃ，２０１Ｋ）に対してハブ状に配線している。ここでコンデンサ２０２から各コンデンサ（２０１Ｙ，２０１Ｍ，２０１Ｃ，２０１Ｋ）へ供給する配線の幅は、前述の実施の形態１で説明したように、各電源回路のトランス負荷で消費される有効電流Ｉaveの総和が供給できる幅で十分である。よって、干渉防止のために必要以上に太い線幅は必要ない。

以上説明したように本実施の形態２によれば、各色の像形成部に供給する複数のバイアス電圧に対して、１つのバイパスコンデンサを分岐基点とし、そこから分岐して接続された各色に対応する電源回路群を構成する。更に、各色の電源回路群において、電源ラインとグランドラインとの間に１つのバイパスコンデンサを接続し、そのバイパスコンデンサの端子を分岐点として、一次転写、帯電、現像用の駆動電圧を発生する電源回路を接続する。こうすることにより、各電源ラインとグランドラインの共通インピーダンスを低くできる。これにより混変調ビートリップルの発生を抑え、画像形成装置の出力画像として良好な安定した画像を得ることができる。

更に、共通インピーダンスを構成しないパターンニングにより、電源ラインの線幅を電流による発熱が発生しない範囲で細線化でき、導体パターンの大幅な面積縮小を可能にできる。

［実施の形態３］
次に本発明の第３の実施の形態を説明する。

図７は、本発明の実施の形態３に係るレーザプリンタにおける電源回路の接続を説明する図である。前述の実施の形態２では、電源回路群を各カートリッジ（各色）単位で閉じた電源ライン及びグランドラインとした。これに対して本実施の形態３では、帯電用、現像用及び転写用のバイアス電圧毎にそれぞれ閉じた電源回路群としている。これら、電源回路群の組み合わせとしては、画像形成装置で求められる基板上の高電圧の接点位置に基づいて、より最適となる組み合わせとすることが望ましい。具体的には、各コンデンサ２０３，２０４，２０５，より電源回路への電源ライン及びグランドラインの距離が極力短くなる組み合わせにて構成することが望ましい。

以上説明したように本実施の形態３によれば、各機能のバイアス電圧用の高電圧電源回路に対して、１つのバイパスコンデンサを分岐基点とし、そこから分岐接続された電源回路群を構成する。更に、各電源回路群を、帯電用、現像用、転写用のそれぞれ分離し、それぞれに対して、電源ラインとグランドラインとの間にバイパスコンデンサを接続し、その接続端子を分岐基点として、各機能用の高電圧電源回路に分岐接続する。こうして各電源ラインとグランドラインの共通インピーダンス部分を存在させないようにしている。これにより電源ラインにおける混変調ビートリップルの発生を抑え、画像形成装置の出力画像として良好な安定した画像が得られるようにしている。

更に、本実施の形態に係る共通インピーダンスを構成しない配線により、電源供給ラインの太さは、電流による発熱が発生しない範囲で細線化でき、導体パターンの大幅な面積縮小が可能となる。

本実施の形態に係る電子写真プロセスを用いたタンデム方式のカラー画像形成装置（レーザプリンタ）の構成図である。 本実施の形態に係る圧電トランスを用いた高電圧電源回路の構成を示す図である。 本実施の形態に係る圧電トランスを用いた高電圧電源回路の各部の動作波形を示す波形図である。 本実施の形態１に係る電源ラインの配線を説明する図である。 本実施の形態に係る具体的なプリント基板上の配線の一例を表した図である。 本実施の形態２に係るレーザプリンタにおける電源回路の接続を説明する図である。 本発明の実施の形態３に係るレーザプリンタにおける電源回路の接続を説明する図である。 一般的なタンデム方式のカラーレーザプリンタの具体的な構成を説明する図である。 圧電トランスを用いた高電圧電源回路の一例を示す図である。 圧電トランスの駆動周波数に対する出力電圧の特性を表した図である。 複数の高電圧電源回路を有する画像形成装置において、スイッチング電源からの電源ラインとグランドラインが複数の高電圧電源回路に接続された様子を示す回路図である。 複数の圧電トランスの周波数特性を表した図である。

Claims (8)

1. 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信号を発生する電圧制御発振器と、前記駆動信号に応じて前記圧電トランスを駆動する駆動回路とを有する高電圧電源回路を複数備えた電源装置であって、
   前記複数の高電圧電源回路に対して第１電源ライン及び第１グランドラインによって電圧を供給する電源と、
   前記第１電源ラインと前記第１グランドラインとの間に接続された第１コンデンサと、
   前記複数の前記高電圧電源回路のそれぞれに電源を供給する第２電源ライン及び第２グランドラインと、
   前記第２電源ラインと前記第２グランドラインとの間に接続された第２コンデンサとを有し、
   前記第１コンデンサの前記第１電源ラインが接続される端子と前記第２コンデンサの前記第２電源ラインが接続される端子とを接続し、前記第１コンデンサの前記第１グランドラインが接続される端子と前記第２コンデンサの前記第２グランドラインが接続される端子とを接続したことを特徴とする電源装置。
2. カラー画像を形成するための複数の画像形成手段と、
   前記複数の画像形成手段の夫々に高電圧を出力する複数の高電圧電源回路であって、各高圧電源回路は、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信号を発生する電圧制御発振器と、前記駆動信号に応じて前記圧電トランスを駆動する駆動回路とを有する複数の高電圧電源回路と、
   前記複数の高電圧電源回路に対して第１電源ライン及び第１グランドラインによって電圧を供給する電源と、
   前記第１電源ラインと前記第１グランドラインとの間に接続された第１コンデンサと、
   前記複数の前記高電圧電源回路のそれぞれに電源を供給する第２電源ライン及び第２グランドラインと、
   前記第２電源ラインと前記第２グランドラインとの間に接続された第２コンデンサとを有し、
   前記第１コンデンサの前記第１電源ラインが接続される端子と前記第２コンデンサの前記第２電源ラインが接続される端子とを接続し、前記第１コンデンサの前記第１グランドラインが接続される端子と前記第２コンデンサの前記第２グランドラインが接続される端子とを接続したことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記複数の画像形成手段は、それぞれが所定色の画像を形成するための複数のプロセス手段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. 前記複数の画像形成手段は、それぞれが異なる色の画像を形成するための複数のプロセス手段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。
5. 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信号を発生する電圧制御発振器と、前記駆動信号に応じて前記圧電トランスを駆動する駆動回路とを有する高電圧電源回路を複数備えた電源装置であって、
   前記複数の高圧電源回路に電圧を供給する電圧供給源と前記複数の高圧電源回路の夫々は、第１コンデンサと複数の第１電源ラインと複数の第１グランドラインと複数の第２コンデンサと複数の第２電源ラインと複数の第２グランドラインを介して接続されており、
   前記電圧供給源から前記複数の高圧電源回路のうちの一つの高圧電源回路までの電源ラインの接続経路は、前記電圧供給源からの電源ラインが前記第１コンデンサを介して第１電源ラインに接続され、前記第１電源ラインが前記第２コンデンサを介して第２電源ラインに接続され、前記第２電源ラインが前記一つの高圧電源回路に接続されており、
   前記電圧供給源から前記複数の高圧電源回路のうちの前記一つの高圧電源回路までのグランドラインの接続経路は、前記電圧供給源からのグランドラインが前記第１コンデンサを介して第１グランドラインに接続され、前記第１グランドラインが前記第２コンデンサを介して第２グランドラインに接続され、前記第２グランドラインが前記一つの高圧電源回路に接続されることを特徴とする電源装置。
6. カラー画像を形成するための複数の画像形成手段と、
   前記複数の画像形成手段の夫々に高電圧を出力する複数の高電圧電源回路であって、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信号を発生する電圧制御発振器と、前記駆動信号に応じて前記圧電トランスを駆動する駆動回路とを有する複数の高電圧電源回路と、
   前記複数の高電圧電源回路に電圧を供給する電圧供給源と、
   前記電圧供給源と前記複数の高圧電源回路の夫々は、第１コンデンサと複数の第１電源ラインと複数の第２グランドラインと複数の第２コンデンサと複数の第２電源ラインと複数の第２グランドラインを介して接続されており、
   前記電圧供給源から前記複数の高圧電源回路のうちの一つの高圧電源回路までの電源ラインの接続経路は、前記電圧供給源からの電源ラインが前記第１コンデンサを介して第１電源ラインに接続され、前記第１電源ラインが前記第２コンデンサを介して第２電源ラインに接続され、前記第２電源ラインが前記一つの高圧電源回路に接続されており、
   前記電圧供給源から前記複数の高圧電源回路のうちの一つの高圧電源回路までのグランドラインの接続経路は、前記電圧供給源からのグランドラインが前記第１コンデンサを介して第１グランドラインに接続され、前記第１グランドラインが前記第２コンデンサを介して第２グランドラインに接続され、前記第２グランドラインが前記一つの高圧電源回路に接続されることを特徴とする画像形成装置。
7. 前記複数の画像形成手段は、それぞれが所定色の画像を形成するための複数のプロセス手段であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記複数の画像形成手段は、それぞれが異なる色の画像を形成するための複数のプロセス手段であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。

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