JP2009136069A - 高圧電源装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 圧電トランスにおける駆動周波数相互の干渉起因による画像形成装置の出力画像不良を抑えた、圧電トランスを用いた高圧電源装置及び、該電源装置を用いた画像形成装置の提供。
【解決手段】 複数の高圧電源回路を有した高圧電源装置において、圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンにグランド電位のパターンを近接並走配線させるパターン構成とし、各駆動回路での近接並走配線距離を各々異なるものとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真プロセスにより画像を形成する画像形成装置に好適な高圧電源装置に関し、特に圧電トランスを用いる高圧電源装置とその高圧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は、複数の感光体に対し複数の光学装置より光ビームをそれぞれ独立に走査して各色の画像を形成し、各色の画像を中間転写ベルト上重ね合わせて、最後に用紙へ転写することによりカラー画像を形成するタンデム方式が用いられている。タンデム方式は一度に４色の画像を形成するため、最終的なカラー画像を形成するまでの時間を大幅に短縮することができ、画像形成装置の高速化の実現に寄与している。

タンデム方式のカラーレーザプリンタの具体的な構成及び動作について図８を用いて説明する。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し、現像器（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）に印加される現像バイアスによりトナーを付着させることで可視化している。続いて、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上に重ね合わせるように転写され、フルカラーのトナー画像を形成する。一方カセット２２内の用紙２１は、二次転写ローラ２９で中間転写ベルト１９上のトナー画像と一致するタイミングで給紙ローラ２５により給送される。そしてレジローラ２７により搬送され、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用紙２１上に転写される。さらにフルカラーのトナー画像を載せた用紙２１は定着器３０により定着されることで、最終的にフルカラーの印刷物を得る。

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、及び現像器に印加する現像バイアス、さら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。画像形成処理に必要とされる各バイアスには高電圧が必要とされ、例えば転写バイアスにおいては良好な転写を行うために３ｋＶ以上の電圧を必要とすることが通常である。

従来、画像形成装置において高電圧を生成するためには巻線式の電磁トランスが使用されていた。しかしながら電磁トランスは、銅線、ボビン、磁芯で構成されており、上記のような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という微小な電流のために各部に於いて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有り、供給電力に比較して大きなトランスを必要としたため、高圧電源装置の小型化・軽量化の妨げとなっていた。

そこで、これらの良くない点を補うために、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圧発生装置が現在採用されて始めている。すなわち、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、一次側およ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可能になるので特別に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する。

圧電トランスを用いた高圧電源装置としては、例えば、特許文献１に示されたものがある。

圧電トランスを用いている高圧電源回路の例を図９の参照により説明する。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。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。他方オペアンプの反転入力端子（−端子）には抵抗１１４Ｙを介して制御部であるコントローラ（不図示）からアナログ信号である高圧電源の制御信号(Ｖｃｏｎｔ)が接続端子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、抵抗とコンデンサの部品定数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トランジスタ１１１Ｙに接続されている。電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０Ｙは入力電圧が上がると出力周波数を下げ、入力電圧が下がると出力周波数を上げるような動作を行うものであり、従って、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０Ｙからは入力レベルに応じた周波数が出力されることとなる。電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０Ｙの出力信号がＬＣ共振回路を駆動することで、最終的に制御信号（Ｖｃｏｎｔ）に応じた電源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１１０Ｙ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。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。規定出力電圧Edc出力時の駆動周波数をfxとする。電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０Ｙは制御信号（Ｖｃｏｎｔ）に応じて駆動周波数が変化するものであり、出力電圧Edcをより高い電圧を求めて制御を行うと、駆動駆動周波数はfxよりもさらに低い周波数で駆動することとなる。また、出力電圧Edcをより低い電圧を求めて制御を行うと、駆動駆動周波数はfxよりもさらに高い周波数で駆動することとなる。すなわち、図９にて示される高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電圧に等しくなるよう、出力電圧が定電圧制御されるような、負帰還制御回路を構成しており、出力電圧が定電圧制御される構成となっている。
特開平１１−２０６１１３号公報

電子写真方式の画像形成装置の高圧電源回路は、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・転写等のバイアスを独立に必要とする画像形成装置は数多くあり、その場合高圧電源基板上には図９に示される圧電トランス及び制御回路を複数個配置する事となる。特に、タンデム方式のカラー画像形成装置においては、それぞれのバイアスが同時に駆動することとなり、さらにシアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した各回路はほぼ同一バイアス出力電圧に制御される。このとき高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、転写の各バイアス毎に４つの回路がほぼ同一周波数（近接する周波数）で駆動される。

しかしながら、このように、複数の圧電トランスを近接する周波数にて駆動し同一バイアス電圧出力を行う場合には、同一電源ラインに接続された圧電トランスが電源ライン経由により相互干渉を起こし、干渉周波数の影響により、出力バイアスに揺らぎが発生し、画像弊害の原因となる恐れがある。

図１１は複数の圧電トランスの周波数特性をあらわした図である。圧電トランスの共振周波数f0は固体ばらつきにより同一にはならず、図１１に示すように多少の差分が生じてしまう。この差分は数十Ｈｚ〜数百Ｈｚである。その為、２つの駆動回路が同じ電圧Ｅdcを出力する為にはそれぞれ、駆動周波数fxとfx'で駆動されることとなる。例えば図１１で説明した２つの駆動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。具体的数値を用いて説明すると、例えばイエロー（Ｙ）の駆動回路が200KHzで駆動し、マゼンタ（Ｍ）の駆動回路が200.1KHzで駆動した場合、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、最終的に出力電圧が100Hzで揺れる波形となってしまう。

この干渉周波数fbeetが高圧出力に現れると、例えば転写バイアスであると、転写効率に周期的変動として現れ、帯電・現像バイアスであると画像濃度に周期的変動が起こる。結果として、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、縞模様の干渉画像として出力されるといった画像弊害を引き起こしてしまう。

駆動周波数を近接しないように異なるものとすることに対する対策として、近年ではトランス出力端と接続される整流手段との間に共振周波数可変手段の為のコンデンサを設ける事もある。しかしながらトランス２次側に接続する為に高耐圧のコンデンサが必要となり、コストアップにつながってしまう。

本発明は、上述の問題点を鑑みてなされたものであり、圧電トランスにおける駆動周波数相互の干渉を抑え、小型化と高画質化を可能にする圧電トランスを用いた電源装置の提供を目的とする。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。本発明では上記目的を達するために、本発明の第１の請求項によれば、プリント基板上に複数の高圧電源回路を備え、当該各高圧電源回路が、圧電トランスと、制御信号に応じて前記圧電トランス駆動周波数の信号を発生する周波数制御発振器と該制御信号を受けて圧電トランスを駆動する駆動回路、とを有する高圧電源装置であって、少なくとも１つの高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンにグランド電位のパターンを近接して配置することにより浮遊容量を生ぜしめ、この浮遊容量により圧電トランスの共振周波数を他の圧電トランスの共振周波数と異なるものとしたことを特徴とした圧電トランス駆動回路パターン及び、該パターンを有した高圧電源装置である。

また、本発明の第２の請求項によれば、前記１つの高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンに近接して配置されたグランド電位のパターンの並走距離は、他の高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンに近接して配置されたグランド電位のパターンの並走距離とは異なる長さであることを特徴とした圧電トランス駆動回路パターン及び、該パターンを有した高圧電源装置である。

また、本発明の第３の請求項によれば、前記１つの高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンには片側にグランド電位のパターンを近接して配置させ、他の1つの高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンには両側にグランド電位のパターンを近接して配置させることを特徴とした圧電トランス駆動回路パターン及び、該パターンを有した高圧電源装置である。

また、本発明の第４の請求項によれば、前記１つの高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンと該出力ラインに近接して配置されたグランド電位のパターンとの間隔が他の高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンと該出力ラインに近接配線されたグランド電位のパターンとの間隔と異なる間隔であることを特徴とした圧電トランス駆動回路パターン及び、該パターンを有した高圧電源装置である。

また、本発明の第５の請求項によれば、前記高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンと該出力ラインに近接して配置されたグランド電位のパターンとの間にはスリットが構成されていることを特徴とする圧電トランス駆動回路パターン及び、該パターンを有した高圧電源装置である。

また、本発明の第６の請求項によれば、プリント基板上に複数の高圧電源回路を備え、当該各高圧電源回路が、圧電トランスと、制御信号に応じて前記圧電トランス駆動周波数の信号を発生する周波数制御発振器と該制御信号を受けて圧電トランスを駆動する駆動回路、とを有する両面基板構成の高圧電源装置であって、少なくとも１つの高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンの背面側にグランド電位のパターンを並走配線させることにより複数の圧電トランスの共振周波数をそれぞれ異なるものとしたことを特徴とした圧電トランス駆動回路パターン及び、該パターンを有した高圧電源装置である。

また、本発明の第７の請求項によれば、前記１つの高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンの背面側に並走配線されたグランド電位のパターンの並走距離は、他の高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンの背面側に並走配線されたグランド電位のパターンの並走距離とは異なる長さであることを特徴とした圧電トランス駆動回路パターン及び、該パターンを有した高圧電源装置である。

また、本発明の第８の請求項によれば、請求項1から請求項７のいずれか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である。

本発明の第１の請求項によると、少なくとも１つの高圧電源回路の圧電トランス２次側出力ラインにグランド電位のパターンを近接して配置させることにより、圧電トランス出力ラインとグランドパターンとの間に浮遊容量が形成される。これにより圧電トランスの共振周波数が変化し、他のグランド電位のパターンを近接して配置させていない高圧電源回路との周波数干渉による混変調ビートリップルを低減させることが可能となる。

また、本発明の第２の請求項によると、複数の駆動回路に対し、圧電トランス２次側出力ラインとグランド電位のパターンとの並走距離を異なる長さとすることにより、それぞれの圧電トランスの２次側に異なる大きさの浮遊容量が形成される。これにより複数の駆動回路の共振周波数をずらすことが可能となり、周波数干渉による混変調ビートリップルを低減させることが可能となる。

また、本発明の第３の請求項によると、圧電トランス２次側出力ラインの両側にグランド電位のパターンを近接して配置させることにより、片側のみにグランド電位のパターンが近接して配置された圧電トランス駆動回路と異なる大きさの浮遊容量が形成される。これにより複数の駆動回路の共振周波数をずらすことが可能となり、周波数干渉による混変調ビートリップルを低減させることが可能となる。

また、本発明の第４の請求項によると、各駆動回路に対し、圧電トランス出力ラインとグランドラインとの近接して配置したパターン間距離を異なる間隔とすることにより、それぞれの圧電トランスの２次側に異なる大きさの浮遊容量が形成される。これにより複数の駆動回路の共振周波数をずらすことが可能となり、周波数干渉による混変調ビートリップルを低減させることが可能となる。

また、本発明の第５の請求項によると、圧電トランス出力ラインと近接して配置するグランドラインとの間にスリットを設けることにより、プリント基板上、高圧ラインと低圧ラインの十分な沿面距離を確保して浮遊容量の形成が可能となる。

また、本発明の第６の請求項によると、両面基板において圧電トランス２次側出力ラインの背面側にグランドパターンを並走させることにより、圧電トランス出力ラインとグランドパターンとの間に浮遊容量が形成される。これにより圧電トランスの共振周波数が変化し、他の背面にグランド電位のパターンを並走配線させていない高圧電源回路との周波数干渉による混変調ビートリップルを低減させることが可能となる。

また、本発明の第７の請求項によると、両面基板において複数の駆動回路に対し、圧電トランス２次側出力ラインの背面側に並走させるグランドパターンの並走距離をそれぞれ異なるものとすることにより、複数の駆動回路の共振周波数をずらすことが可能となり、周波数干渉による混変調ビートリップルを低減させることが可能となる。

また、本発明の第８の請求項によると、各高圧電源回路相互の周波数干渉を低減あるいは防止された圧電トランスを用いた高圧電源装置を搭載した画像形成装置であり、周波数干渉による画像弊害のない良好な安定した画像を得ることを可能とする。

次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。

以下、本発明の第１の実施例を図１〜図５に基づいて説明する。但し、本実施例はあくまで例示であり、本発明はこれらの構成に限定されるものではない。

図１は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の構成図である。

同図を用い、画像形成装置の構成について画像形成動作を説明する。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色のトナーを重ねあわせることでフルカラー画像を出力でき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。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、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）、帯電ローラ（１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ）、及び現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）とブレード（１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋ）を有した現像器から構成されている。更に各色の感光体（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）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を挟み、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、掻き取っ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。また用紙２１を格納するカセット２２には、カセット２２内にある用紙２１の位置を規制するサイズガイド２３、及びカセット２２内の用紙２１の有無を検出する用紙有無センサ２４が設けられている。用紙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の用紙搬送方向下流側近傍にレジセンサ２８が設けられている。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。

また、４０はレーザプリンタの制御部であるコントローラであり、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）等で構成されている。

さらに、４２は高圧電源部であり、各プロセスカートリッジに対応した帯電高圧電源（不図示）、現像高圧電源（不図示）と、各転写ローラに対応した高圧を出力可能な転写高圧電源（不図示）とで構成されており、前述したコントローラ４０により出力制御される。

次に電子写真プロセスについて説明する。カートリッジ（１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ）内の暗所にて、感光体（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）表面に帯電ローラ（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）により画像データに応じて変調したレーザ光を感光体（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）表面に照射し、レーザ光が照射された部分の帯電電荷が除去されることで、感光体（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）表面に静電潜像を形成する。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保持された現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）から現像バイアスによりトナーを感光ドラム上の前記静電潜像に付着させることで、各色のトナー画像を感光体（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）表面に形成する。

感光体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に引きつけられる。さらに、ベルト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とにより、最終的に中間転写ベルト上にはフルカラー画像が形成される。

一方、カセット２２内の用紙２１は給紙ローラ２５により搬送され、分離ローラ２６ａ、２６ｂにより、用紙２１が一枚だけレジローラ２７を通過して、二次転写ローラ２９へ搬送される。レジローラ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上のトナー像は用紙２１に転写され、最後に用紙２１上のトナー画像は定着器３０により加熱定着処理され、画像形成装置外に排出される。

次に本実施例の圧電トランス高圧電源装置４２の構成を図２に基づいて説明する。なお、ここでは代表的に帯電高圧電源について説明を行う。但し本発明に係わる高圧電源構成は、正電圧、負電圧どちらの出力回路に対しても有効である。また、帯電高圧電源は各帯電ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋに対応し、４回路設けられている。Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの回路の基本構成は同様であるので、ここではＹについて代表して説明する。

圧電トランス１０１Ｙの出力はダイオード１０２Ｙ、１０３Ｙ及び高圧コンデンサ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。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。他方オペアンプの反転入力端子（−端子）には抵抗１１４Ｙを介して制御部であるコントローラ（不図示）からアナログ信号である高圧電源の制御信号(Ｖｃｏｎｔ)が接続端子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、抵抗とコンデンサの部品定数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トランジスタ１１１Ｙに接続されている。電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０Ｙは入力電圧が上がると出力周波数を下げ、入力電圧が下がると出力周波数を上げるような動作を行うものであり、従って、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０Ｙからは入力レベルに応じた周波数が出力されることとなる。

図３は図２に示した各部の動作波形である。ここで（１）はＦＥＴ１１１Ｙのゲート端子に印加される電圧、（２）はＦＥＴ１１１Ｙのドレイン端子に現れる電圧、（３）はインダクタ１１２Ｙに流れる電流、（４）は電源ラインに形成されるリップル電圧をそれぞれ表している。

ＦＥＴ１１１Ｙがオンした場合、インダクタに電流が流れかつインダクタのエネルギが蓄積される。次にＦＥＴがオフした場合インダクタ１１２Ｙとコンデンサ１１５Ｙとの間で（２）に示されるように共振が起こる。ここでコンデンサ１１５Ｙは圧電トランスの１次側に存在する等価的容量よりも十分大きく、圧電トランスの素体ばらつきによる１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ＦＥＴのＯＮ期間が始まるように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に流れる電源電流としては（３）にあらわされており、ＦＥＴ１１１Ｙがオンした場合、電流がインダクタ１１２Ｙを通過してＦＥＴに流れる。続いてＦＥＴをオフした後もインダクタ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つづける。さらに、インダクタ１１２Ｙに流れる電流が０及びＦＥＴ１１１Ｙのドレイン端子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始まり、コンデンサ及びＦＥＴ内部の寄生ダイオード（不図示）より電流が電源側に流れ込む回生期間となる。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、電源供給側から見ると、放電（図中＜Ａ＞の期間）と充電（図中＜Ｂ＞の期間）が繰り返され、電源電圧には（４）に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。

図４は本実施例の特徴を示すプリント基板上のパターン配線の模式図である。同図は本特許の説明の為、圧電トランス（１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ）から出力端（１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋ）までを表記しており、図中の整流用ダイオード及びコンデンサは図２において説明した同じ番号の部品に対応する。また、図中ライン２００はグランド電位のパターンである。
本図の特徴的な点は＜Ａ＞で示す箇所にて圧電トランス１０１Ｍと整流ダイオード１０３Ｍとの間の配線パターンとグランド電位のパターンが近接並走している点である。本実施例にて＜Ａ＞の箇所での並走距離Ｌ１は３ｍｍである。一方、＜Ｂ＞で示す箇所にて圧電トランス１０１Ｃと整流ダイオード１０３Ｃとの間の配線パターンとグランド電位のパターンが近接並走している。本実施例にて＜Ｂ＞の箇所での並走距離Ｌ２は６ｍｍである。さらに、＜Ｃ＞で示す箇所にて圧電トランス１０１Ｋと整流ダイオード１０３Ｋとの間の配線パターンとグランド電位のパターンが近接並走している。本実施例にて＜Ｃ＞の箇所での並走距離Ｌ３は９ｍｍである。ただし、各並走部分においては沿面距離確保の為、一定幅のスリットが設けられている。

それぞれ、＜Ａ＞＜Ｂ＞＜Ｃ＞の箇所では圧電トランス２次側の出力パターンとグランド電位のパターンとの間に浮遊容量が形成され、＜Ａ＞の箇所でおよそ３ｐＦ、＜Ｂ＞の箇所でおよそ６ｐＦ、＜Ｃ＞の箇所でおよそ９ｐＦの容量がパターンにて形成されることとなる。

図５は図４に示すパターン構成とした場合の圧電トランスの周波数特性を説明する図である。図５において、３０２は３ｐＦの浮遊容量が形成された圧電トランス１０１Ｍの特性カーブであり、３０３は６ｐＦの浮遊容量が形成された圧電トランス１０１Ｃの特性カーブであり、３０４は９ｐＦの浮遊容量が形成された圧電トランス１０１Ｋの特性カーブである。圧電トランスの出力端子に存在する浮遊容量が大きくなることにより、最大出力周波数が低周波側に移動する。これは圧電トランスの２次側に存在する内部容量を大きくすることと等価であり、圧電トランスの共振周波数が変化することを利用した結果である。

上記構成において各駆動周波数の差分を大きくしたことにより、圧電トランスの出力端に現れる混変調ビートのリップル周波数は大きくなる。ただし、圧電トランスの出力端における干渉リップルの振幅の大きさは変化しない。一方、図２で説明した高圧電源回路においてはコンデンサ１０４Ｙと出力端に接続される負荷ローラ（不図示）の抵抗によって形成されるローパスフィルタが存在する。このフィルタの存在により、負荷を接続した時に出力端１１６Ｙに現れる電圧のリップル振幅は小さいものとなって現れる。前記作用においてリップル周波数が大きくなることは、出力画像において濃度変動のピッチ間隔が狭くなり、人間の目に濃度変動が見えにくくなるといった効果が得られる。また、さらにリップル振幅が小さいものとなることで、出力画像に現れる濃度変動が減少する効果をもつ。

以上、説明したように、本実施例によると高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンにグランド電位のパターンを近接並走配線させた並走距離と、他の高圧電源回路の２次側出力ラインにグランド電位のパターンを近接並走配線させた並走距離とをそれぞれ異なる長さとし、それぞれの圧電トランス２次側に異なる浮遊容量を存在させた高圧電源回路をプリント基板上に構成する。これにより各駆動回路の駆動周波数を大きくずらすことが可能となり、出力電圧に現れる干渉リップルの周期が短くかつ振幅が小さくなる効果が得られる。結果、画像形成装置として縞模様の干渉画像が出力されるといった画像弊害を防止することが可能となる。

本実施例において説明図に示す並走パターンは直線的に描かれているが、曲線的にうねった形で並走することにより、少面積で並走距離を長く確保することも容易に考えられる。

また、常に並走する必要はなく、ＧＮＤパターンのみが曲線的にうねっており、数箇所で近接する構成をとることで、各駆動回路部の浮遊容量を変化させてもよい。

さらに、説明図に示すパターン構成例は片面基板において描いたものであり、両面基板であった場合にはグランド電位のライン２００が背面側に基板厚を挟んで存在させてもよい。

以下、本発明の第２の実施例を図６を用いて説明する。

図中、１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋは実施例１と同様に圧電トランスであり、ライン２００はグランド電位のパターンである。

本実施例が実施例１と異なる点は圧電トランス１０１Ｃの出力ライン及び１０１Ｋの出力ラインにおいて両側にグランドラインを並走させている点である。本実施例にて図中に示す並走距離Ｌ４は３ｍｍであり、Ｌ５は４ｍｍとする。実施例１と同様１０１Ｍの出力端にはおよそ３ｐＦの浮遊容量が形成されるのに対し、１０１Ｃの出力端には等価的におよそ６ｐＦの浮遊容量が形成されることとなる。また同様に１０１Ｋの出力端にはおよそ８ｐＦの浮遊容量が形成されることとなり、それぞれの圧電トランスの共振周波数が大きくずれることとなる。

共振周波数がずれたことによる周波数特性カーブは第１の実施例にて説明したものと同様であり、圧電トランス出力ラインに形成される浮遊容量が大きい場合に最大出力周波数が低周波側に移動する。

本構成によると両側にグランド電位のラインを這わすことでより大きな容量が確保でき、実施例１で説明した図４の構成に対し、圧電トランスから出力端までの基板面積の縮小につながる。

図６では例えば圧電トランス１０１Ｃの両側に配線したグランド電位のラインはトランス１次側端子から分岐したモデルを描いているが、これは隣の１０１Ｍのグランド電位のラインを利用することも可能である。

以上、説明したように、本実施例によると、高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンにグランド電位のパターンを近接並走配線させた回路と、他圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンにグランド電位のパターンを両側に並走配線させた回路の各々の並走距離を異なるものとし、それぞれの圧電トランス２次側に異なる浮遊容量を存在させた高圧電源回路をプリント基板上に構成する。これにより各駆動回路の駆動周波数を大きくずらすことが可能となり、出力電圧に現れる干渉リップルの周期が短くかつ振幅が小さくなる効果が得られる。結果、画像形成装置として縞模様の干渉画像が出力されるといった画像弊害を防止することが可能となる。

以下、本発明の第３の実施例を図７を用いて説明する。

図中、１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋは実施例１と同様に圧電トランスであり、ライン２００はグランド電位のパターンである。

圧電トランス１０１Ｍの出力ラインにはＬ７＝２ｍｍの間隔を挟んで、並走距離Ｌ６＝３ｍｍのグランド電位のパターンが並走している。一方、圧電トランス１０１Ｍの出力ラインにはＬ８＝１ｍｍの間隔を挟んで、並走距離Ｌ６＝３ｍｍのグランド電位のパターンが並走している。このグランド電位との間隔差によって形成される浮遊容量が異なるものとなる。具体的数値としては１０１Ｍの出力端にはおよそ１．５ｐＦの浮遊容量が形成されるのに対し、１０１Ｃの出力端には等価的におよそ３ｐＦの浮遊容量が形成されることとなる。また、１０１Ｋの出力端には実施例２と同様両側にグランド電位のパターンが並走しておりおよそ６ｐＦの浮遊容量が形成されることとなる。本構成によりそれぞれの圧電トランスの共振周波数が大きくずれることとなる。

本構成によると圧電トランスの出力ラインとグランド電位との間隔を異なるものとすることにより、各圧電トランスの出力ラインに形成される浮遊容量を大きさに差異を持たす。これにより実施例1及び２の構成と組み合わせることでパターンの自由度が増え、圧電トランスから出力端までの基板面積の縮小につながる。

以上、説明したように、本実施例によると、高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンにグランド電位のパターンを第１の間隔にて近接並走配線させた回路と、他圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンにグランド電位のパターンを第１の間隔とは異なる間隔にて近接並走配線させた回路とを設けることにより、それぞれの圧電トランス２次側に異なる浮遊容量を存在させた高圧電源回路をプリント基板上に構成する。これにより各駆動回路の駆動周波数を大きくずらすことが可能となり、出力電圧に現れる干渉リップルの周期が短くかつ振幅が小さくなる効果が得られる。結果、画像形成装置として縞模様の干渉画像が出力されるといった画像弊害を防止することが可能となる。

本発明の実施例における画像形成装置の概略断面図 本発明の実施例を説明する高圧電源回路図 本発明の実施例の回路動作を説明する電圧電流波形図 本発明の実施例1を説明するプリント基板上のパターン配線の模式図 本発明の実施例1を説明する圧電トランスの周波数特性図 本発明の実施例2を説明するプリント基板上のパターン配線の模式図 本発明の実施例3を説明するプリント基板上のパターン配線の模式図 本発明の従来例における画像形成装置の概略断面図 本発明の従来例を説明する高圧電源回路図 本発明の従来例における圧電トランスの周波数特性図 本発明の従来例における複数の圧電トランスの周波数特性図

符号の説明

１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ カートリッジ
１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ 感光体
１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ 帯電ローラ
１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ 現像ローラ
１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ 転写ローラ
４２ 高圧電源
１０１ 圧電トランス

Claims (8)

1. プリント基板上に複数の高圧電源回路を備え、当該各高圧電源回路が、圧電トランスと、制御信号に応じて前記圧電トランス駆動周波数の信号を発生する周波数制御発振器と該制御信号を受けて圧電トランスを駆動する駆動回路、とを有する高圧電源装置であって、
   少なくとも１つの高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンにグランド電位のパターンを近接して配置することにより浮遊容量を生ぜしめ、この浮遊容量により圧電トランスの共振周波数を他の圧電トランスの共振周波数と異なるものとしたことを特徴とした高圧電源装置。
2. 前記１つの高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンに近接して配置されたグランド電位のパターンの並走距離は、他の高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンに近接して配置されたグランド電位のパターンの並走距離とは異なる長さであることを特徴とした請求項１に記載の高圧電源装置。
3. 前記１つの高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンには片側にグランド電位のパターンを近接して配置させ、他の1つの高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンには両側にグランド電位のパターンを近接して配置させることを特徴とした請求項１に記載の高圧電源装置。
4. 前記１つの高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンと該出力ラインに近接して配置されたグランド電位のパターンとの間隔が他の高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンと該出力ラインに近接配線されたグランド電位のパターンとの間隔と異なる間隔であることを特徴とした請求項１に記載の高圧電源装置。
5. 前記高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンと該出力ラインに近接して配置されたグランド電位のパターンとの間にはスリットが構成されていることを特徴とする請求項1〜請求項４のいずれか記載の高圧電源装置。
6. プリント基板上に複数の高圧電源回路を備え、当該各高圧電源回路が、圧電トランスと、制御信号に応じて前記圧電トランス駆動周波数の信号を発生する周波数制御発振器と該制御信号を受けて圧電トランスを駆動する駆動回路、とを有する両面基板構成の高圧電源装置であって、
   少なくとも１つの高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンの背面側にグランド電位のパターンを並走配線させることにより複数の圧電トランスの共振周波数をそれぞれ異なるものとしたことを特徴とした高圧電源装置。
7. 前記１つの高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンの背面側に並走配線されたグランド電位のパターンの並走距離は、他の高圧電源回路の圧電トランス２次側出力端子と整流回路間の配線パターンの背面側に並走配線されたグランド電位のパターンの並走距離とは異なる長さであることを特徴とした請求項６に記載の高圧電源装置。
8. 請求項1〜請求項７のいずれか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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