JP2006115606A - High voltage power supply - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電子写真プロセスを用いた画像形成装置の高圧電源装置に関するものである。 The present invention relates to a high-voltage power supply device for an image forming apparatus using an electrophotographic process.
従来の高圧電源装置の例として、画像形成装置の構成と、そこで使用される高圧電源装置の構成、さらに高圧電源装置の回路構成を順に説明する。 As an example of a conventional high-voltage power supply device, a configuration of an image forming apparatus, a configuration of a high-voltage power supply device used therein, and a circuit configuration of the high-voltage power supply device will be described in order.
図6は従来例を示す画像形成装置である4ドラム系カラーレーザプリンタの構成図である。ここで先ず、ピックアップローラ111によって繰り出される記録媒体110は、レジストセンサ112によって先端位置が検出され、搬送ローラ対113、114および搬送ベルト105によって搬送される。また前記レジストセンサ112の検出タイミングに従い、スキャナユニット100a〜100dは順次感光体ドラム101a〜101dにレーザ光を照射する。この時、感光体ドラム101a〜101dは帯電ローラ104a〜104dによって帯電されており、前記レーザ光の照射によって静電潜像を形成し、さらに現像器102a〜102dおよび現像スリーブ103a〜103dによってトナー像を形成する。そして転写ローラ106a〜106dによって、搬送ベルト105上に搬送された記録媒体110にトナー像が転写される。その後、記録媒体110は定着器107に搬送され、画像が形成された後、出力される。ここで、各符号の英文字aは黒、bはシアン、cはマゼンタ、dはイエローの構成/ユニットを示す。
FIG. 6 is a block diagram of a four-drum color laser printer which is an image forming apparatus showing a conventional example. Here, first, the
次に、図7を用いて図6の画像形成装置における高圧電源装置の構成を説明する。高圧電源装置は、帯電バイアスHVPri30、現像バイアスHVDev31a〜31d、転写バイアスHVTr32a〜32d、転写逆バイアスHVTrn33の4種類が備えられている。帯電バイアスHVPri30は、帯電ローラ104a〜104dに印加することで感光体ドラム101a〜101dの表面にバックグラウンド電位を形成し、レーザ光の照射により静電潜像が形成可能な状態にする。現像バイアスHVDev31a〜31dは、現像スリーブ103bに印加することで、静電潜像にトナーを載せ、トナー像を形成する。転写バイアスHVTr32a〜32dは、転写ローラ106a〜106dに印加することで、トナー像を記録媒体100に転写する。また、転写逆バイアスHVTrn33は、転写ローラ106a〜106dに印加することで、搬送ベルト105上の廃トナーを感光体ドラム101a〜101dに戻し、搬送ベルト105のクリーニング動作を行う。この時、感光体ドラム101a〜101dに戻された廃トナーは、クリーニングブレード115a〜115dによって掻き落とされ、廃トナー容器116a〜116dに収納される。ここで、帯電バイアスHVPri30および、転写逆バイアスHVTrn33は、省スペース化および低コスト化の為、色毎に高圧電源装置を設けず、1つの高圧電源装置から複数の出力端に接続している。
Next, the configuration of the high-voltage power supply device in the image forming apparatus of FIG. 6 will be described with reference to FIG. The high-voltage power supply device includes four types of charging bias HVPri30, developing bias HVDev 31a to 31d, transfer bias HVTr32a to 32d, and transfer reverse bias HVTrn33. The charging bias HVPri30 is applied to the
次に、図8〜図9を用いて、図7の高圧電源装置における回路構成を説明する。図8は帯電バイアスHVPri30の回路構成例である。図9は図8の回路の電圧波形であり、図9の波形300〜302は、それぞれ図8のノード400〜402の電圧波形を示す。ここで、電圧源200によって生成される交流電圧は、変圧器201によって数十倍の振幅を持つ電圧300に昇圧された後、全波整流回路206によって2倍の電圧を持つ直流電圧に302に平滑化される。ここで、全波整流回路206を、図8に示す様に第1整流回路207と、第2整流回路208とに分けて考えると、第1整流回路207は、変圧器201の出力波形300から、直流電圧レベルを自身の尖頭電圧分だけシフトした交流波形301を出力する。第2整流回路208は、第1整流回路207の出力波形301から、ピーク電圧で平滑した出力波形302を出力する。全波整流回路206の直流電圧出力302は、複数の出力端211a〜211dに接続され、各出力端211a〜211dは、図7に示す帯電ローラ104a〜104dにそれぞれ接続される。また、検出手段209は、全波整流回路206の出力電圧を検出し、この検出結果を基に制御手段210を通じて電圧源200の出力電圧を制御する。
Next, the circuit configuration of the high-voltage power supply device of FIG. 7 will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a circuit configuration example of the charging bias HVPri30. FIG. 9 shows voltage waveforms of the circuit of FIG. 8, and
ここで、図8の回路構成の問題点として、複数の出力端211a〜211dが同一のノード402に直接接続されているため、いずれかの出力端の負荷に流れる電流が急激に大きくなり、全波整流回路206の出力電圧を一時的に低下させてしまった場合、他の全出力端の電圧も同様に低下してしまうといった問題がある。この問題を解決する従来技術として、定電圧回路と負荷との間に整流素子と蓄電素子とを挿入するといった構成がある(例えば、特許文献1参照)。
Here, as a problem of the circuit configuration of FIG. 8, since the plurality of
以下、図10を用いてこの構成を説明する。図10が図8と異なる所は、定電圧回路たる全波整流回路206と、負荷が接続される各出力端211a〜211dとの間に、整流素子たるダイオード213a〜213dおよび、蓄電素子たるコンデンサ214a〜214dによって構成されるホールド回路212a〜212dを接続したことである。これにより、例えば出力端211dの負荷に流れる電流が急激に大きくなり、全波整流回路206の出力電圧を一時的に低下させてしまった場合、ダイオード213a〜213cによって、他の出力端211a〜211cを全波整流回路206と電気的に切り離し、電流が逆に流れ込んでしまうのを防止するとともに、コンデンサ214a〜214cによって他の出力端211a〜211cの出力電圧を安定化するといった効果を有する。
しかしながら上記従来例では、出力電圧の安定化のため平滑回路を追加することから、高耐圧素子の数が増し、基板サイズの増大やコストアップなどの問題があった。 However, in the above conventional example, since a smoothing circuit is added to stabilize the output voltage, the number of high withstand voltage elements increases, which causes problems such as an increase in substrate size and an increase in cost.
そこで本出願に係る第1の発明の目的は、複数の出力端における出力電圧の安定化を図りつつ、高耐圧素子の数を最小限に抑えた高圧電源装置の実現を目的とする。 Accordingly, an object of the first invention according to the present application is to realize a high voltage power supply apparatus in which the number of high voltage elements is minimized while stabilizing output voltages at a plurality of output terminals.
また、本出願に係る第2の発明の目的は、第1の発明において、いずれか1つ出力端における電圧を、高い精度で制御する高圧電源装置の実現を目的としている。 In addition, an object of the second invention according to the present application is to realize a high-voltage power supply apparatus that controls the voltage at any one output terminal with high accuracy in the first invention.
さらに、本出願に係る第3の発明の目的は、第1の発明において、出力電圧検出回路に必要な耐圧を低く抑えた高圧電源装置の実現を目的としている。 Furthermore, an object of the third invention according to the present application is to realize a high-voltage power supply apparatus in the first invention, in which the withstand voltage required for the output voltage detection circuit is kept low.
また、本出願に係る第4の発明の目的は、第1の発明によって、画像形成装置の転写逆バイアス出力を安定させることを目的としている。 A fourth object of the present invention is to stabilize a transfer reverse bias output of an image forming apparatus according to the first invention.
また、本出願に係る第五の発明の目的は、第1の発明によって、画像形成装置の帯電バイアス出力を安定させることを目的としている。 A fifth object of the present invention is to stabilize the charging bias output of the image forming apparatus according to the first invention.
上記目的を達成するため、本出願に係る第1の発明は、変圧手段と、複数の整流素子によって構成される全波整流手段とを備え、前記全波整流手段は、平滑化を行わず交流電圧を出力する第1整流手段の出力に、複数の前記第1整流手段の出力を平滑化して直流電圧を出力する第2整流手段を接続するといった構成を特徴とする。 In order to achieve the above object, a first invention according to the present application includes a transforming unit and a full-wave rectifying unit including a plurality of rectifying elements, and the full-wave rectifying unit does not perform smoothing and does not perform smoothing. The second rectifying means for smoothing the outputs of the plurality of first rectifying means and outputting the DC voltage is connected to the output of the first rectifying means for outputting the voltage.
また、上記目的を達成するため、本出願に係る第2の発明は、第1の発明において電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の検出結果を基に前記変圧手段の入力電圧を制御する制御手段とを備え、前記電圧検出手段は、前記第2整流手段のいずれか1つの出力電圧を検出するといった構成を特徴とする。 In order to achieve the above object, according to a second aspect of the present invention, there is provided a voltage detection means for detecting a voltage in the first invention, and an input voltage of the transformation means based on a detection result of the voltage detection means. Control means for controlling, and the voltage detecting means detects any one output voltage of the second rectifying means.
また、上記目的を達成するため、本出願に係る第3の発明は、第1の発明において電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の検出結果を基に前記変圧手段の入力電圧を制御する制御手段とを備え、前記電圧検出手段は、前記第1整流手段の電圧を検出するといった構成を特徴とする。 In order to achieve the above object, according to a third aspect of the present invention, there is provided a voltage detecting means for detecting a voltage in the first invention, and an input voltage of the transformer means based on a detection result of the voltage detecting means. Control means for controlling, and the voltage detecting means detects the voltage of the first rectifying means.
また、上記目的を達成するため、本出願に係る第4の発明は、カラーの画像形成装置において、第1の発明乃至第3の発明のいずれか1項に記載の高圧電源装置を、各色用の転写逆バイアスとして用いたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to a fourth invention of the present application, in the color image forming apparatus, the high-voltage power supply device according to any one of the first to third inventions is used for each color. It was used as a reverse bias for transfer.
また、上記目的を達成するため、本出願に係る第5の発明は、カラーの画像形成装置において、第1の発明乃至第3の発明のいずれか1項に記載の高圧電源装置を、各色用の帯電バイアスとして用いたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to a fifth aspect of the present invention, in the color image forming apparatus, the high-voltage power supply device according to any one of the first to third aspects is used for each color. It is used as a charging bias of
以上説明したように、本出願に係る第1の発明によれば、従来の構成と比べて出力の安定化を図りつつ、高耐圧素子の増加を最小限に押えることができるので、装置の小型化と共に、コストダウンを図ることが出来る。 As described above, according to the first invention of the present application, it is possible to minimize the increase in the high withstand voltage elements while stabilizing the output as compared with the conventional configuration. As a result, costs can be reduced.
また、本出願に係る第2の発明によれば、第1の発明において、いずれか1つの出力端における電圧をより高い精度で制御することが出来る。 According to the second invention of the present application, in the first invention, the voltage at any one of the output terminals can be controlled with higher accuracy.
また、本出願に係る第3の発明によれば、第1の発明において、出力電圧検出手段の耐圧を低く抑えることが出来、コストダウンを図ることが出来る。 According to the third invention of the present application, in the first invention, the withstand voltage of the output voltage detecting means can be kept low, and the cost can be reduced.
また、本出願に係る第4の発明によれば、第1の発明によって、画像形成装置の転写逆バイアス出力を安定化することが出来る。 According to the fourth aspect of the present application, the transfer reverse bias output of the image forming apparatus can be stabilized by the first aspect.
また、本出願に係る第5の発明によれば、第1の発明によって、画像形成装置の帯電バイアス出力を安定化することが出来る。 According to the fifth aspect of the present application, the charging bias output of the image forming apparatus can be stabilized by the first aspect.
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to examples.
図1は、本発明の第1実施形態に係る高圧電源装置を示す構成図であり、本発明を帯電バイアスHVPri30に適用した例である。従来構成である図8または図10と共通の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。従来構成である図10との違いは、従来構成における全波整流回路206を第1整流回路207と第2整流回路208とに分け、各出力端211a〜211dそれぞれに独立して第2整流回路208a〜208dを設けたことであり、第2整流回路208a〜208dは、図10の従来構成における第2整流回路208と、ホールド回路212a〜212dの効果を兼ね備える。ここで本構成では、第1整流回路207と第2整流回路208a〜208dそれぞれの組み合わせによって、定電圧回路たる全波整流回路を構成する。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a high-voltage power supply device according to the first embodiment of the present invention, which is an example in which the present invention is applied to a charging bias HVPri30. Elements common to those in FIG. 8 or FIG. 10 that are conventional configurations are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The difference from the conventional configuration of FIG. 10 is that the full-
以下、図2の波形を用いて図1の回路構成を説明する。図2の波形310〜312は、図1のノード410〜412の電圧波形を示すものである。第1整流回路207は、変圧器201の交流出力電圧310から、自身の尖頭電圧分だけ直流的にシフトした交流電圧311を出力する。また第2整流回路208a〜208dは、第1整流回路207の交流出力電圧311から、これを平滑化した直流電圧312を出力する。さらに、電圧検出回路209は、第2整流回路208aの出力電圧を検出し、制御回路210は電圧検出回路209の検出結果をもとに電圧源200の出力電圧を制御する。ここで、第2整流回路208a〜208dは、図10の従来構成におけるホールド回路212a〜212dと同様の効果を持つ。これにより、例えば従来例と同様に出力端211dの負荷に流れる電流が急激に大きくなった場合、第1整流回路207の出力電圧は一時的に低下するものの、第2整流回路208a〜208dを構成するダイオード204a〜204dによって、他の出力端211a〜211cから電流が逆に流れ込んでしまうのを防止するとともに、コンデンサ205a〜205dによって出力電圧を安定化するといった効果を有する。
The circuit configuration of FIG. 1 will be described below using the waveforms of FIG.
本実施形態によれば、負荷変動による出力電圧の相互干渉を抑えつつ、図10の従来構成と比べ、ダイオードとコンデンサを1組減らす事が出来る。これら素子はサイズが大きくコスト高な高耐圧素子であり、装置の小型化および低コスト化を図ることが出来る。また、本実施例では、電圧検出回路209が接続される出力端212aの出力電圧を、特に精度良く制御することが出来る。
According to this embodiment, one set of diodes and capacitors can be reduced compared to the conventional configuration of FIG. 10 while suppressing mutual interference of output voltages due to load fluctuations. These elements are high withstand voltage elements that are large in size and high in cost, and can be reduced in size and cost. In this embodiment, the output voltage of the
図3は、本発明に係る高圧電源装置の第2実施形態を示す構成図であり、本発明を転写逆バイアスHVTrn33に適用した回路例である。従来構成である図8または図10、実施例1である図1と共通の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。実施例1である図1との違いは、出力電圧の極性が逆であることと、4倍整流回路によって構成されていること、また各出力端には極性の違う転写バイアスHVTr32a〜32dが接続され、正負両バイアスを出力可能な構成になっている事である。4倍整流回路によって構成する場合、変圧器201側に配置される3組のダイオード230〜232およびコンデンサ240〜242を、第1整流回路220とみなし、最も出力端222a〜222d側に配置されるダイオード233a〜233dおよびコンデンサ243a〜243dを、第2整流回路221a〜221dとみなす。第1整流回路220に、複数の第2整流回路221a〜221dを接続することで、第2整流回路221a〜221dは、図10の従来構成における第2整流回路208とホールド回路212a〜212dの効果を兼ね備えることは、実施例1と同様である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a second embodiment of the high-voltage power supply device according to the present invention, and is a circuit example in which the present invention is applied to a transfer reverse bias HVTrn33. Elements common to those in FIG. 8 or FIG. 10 as the conventional configuration and FIG. 1 as the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The difference from FIG. 1 which is the first embodiment is that the polarity of the output voltage is reversed and that it is constituted by a quadruple rectifier circuit, and transfer biases HVTr32a to 32d having different polarities are connected to each output terminal. Therefore, it is configured to be able to output both positive and negative biases. When configured by a quadruple rectifier circuit, the three sets of
また、転写逆バイアスHVTrn33の各出力端222a〜222dには、極性の違う転写バイアスHVTr32a〜32dが、ブリーダー抵抗251a〜251d、252a〜252dと共に接続されることで、出力端250a〜250dは正負両バイアスを出力可能に構成されている。
Further, transfer biases HVTr32a to 32d having different polarities are connected to the
以下、図4の波形を用いて図3の回路構成を説明する。図4の波形320、322〜324は、図3のノード420、422〜424の電圧波形を示すものである。第1整流回路220は、変圧器201の交流出力電圧310から、実施例1と逆極性で、自身の尖頭電圧の3倍分だけ直流的にシフトした交流電圧323を出力する。その他、第2整流回路221a〜221dの動作や効果等は、極性が逆になっていることを除き、実施例1と同様である。
Hereinafter, the circuit configuration of FIG. 3 will be described with reference to the waveforms of FIG.
本実施形態によれば、極性が逆の4倍整流回路によって構成される高圧電源装置においても、実施例1と同様、負荷変動による出力電圧の相互干渉を抑えつつ、従来と比べ装置の小型化および低コスト化を図ることが出来る。 According to this embodiment, even in a high-voltage power supply device configured by a quadruple rectifier circuit having a reverse polarity, as in the first embodiment, the size of the device can be reduced as compared with the prior art while suppressing mutual interference of output voltages due to load fluctuation. In addition, the cost can be reduced.
図5は、本発明に係る高圧電源装置の第3実施形態を示す構成図であり、実施例2と同様に本発明を転写逆バイアスHVTrn33に適用した回路例である。また、電圧波形は、図4に示す実施例2の波形と同様である。実施例2である図3と共通の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。実施例2である図3との違いは、電圧検出回路209が、第2整流回路221aの出力端424ではなく、第1整流回路220中のノード422の電圧を検出するよう構成したことである。本構成によれば、ノード422には4倍整流回路の出力端であるノード424の半分の電圧を持つ直流電圧が掛かっているので、電圧検出手段209の検出結果を2倍に換算して、制御手段210を通じて電圧源200の出力電圧を制御する。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a third embodiment of the high-voltage power supply device according to the present invention, and is a circuit example in which the present invention is applied to the transfer reverse bias HVTrn 33 as in the second embodiment. Moreover, the voltage waveform is the same as that of Example 2 shown in FIG. Elements common to those in FIG. 3 as the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The difference from FIG. 3 which is the second embodiment is that the
本実施形態によれば、第1整流手段から出力電圧の検出を行うので、出力端から出力電圧の検出を行う構成と比べ、電圧検出回路209に必要な耐圧を低く抑えることが出来、低コスト化を図ることが出来る。
According to the present embodiment, since the output voltage is detected from the first rectifier, the withstand voltage required for the
30 帯電バイアス
33 転写逆バイアス
32a〜d 転写バイアス
200 電圧源
201 変圧器
209 電圧検出手段
210 制御手段
207 第1整流手段
208a〜d 第2整流手段
220 第1整流手段
221a〜d 第2整流手段
30 Charging bias 33 Transfer
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