(57)【要約】【課題】本発明は、出力電圧の異なる２つの電源回路を備えた電源装置における出力の切り換えを行った際の切換動作の遅れを抑制することを目的とする。【解決手段】負電圧発生回路３０３のトランスの一次側に接続されたスイッチング用ＦＥＴ３０４のゲートにトランジスタスイッチ３０８を接続する。トランジスタスイッチ３０８は、正電圧発生回路３１０を制御するための＋出力ＰＷＭ信号によりＯＮとなる。Ｄ／Ａ変換回路３０１の動作に遅延があっても、トランジスタスイッチ３０８によりスイッチング用ＦＥＴ３０４が強制的にＯＦＦとされ、負電圧発生回路３０３のＯＦＦ動作の遅延が抑えられ、正電圧発生回路３１０からの正電圧発生時の立ち上がりの遅れが改善される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の制御信号に基づいて制御され、第１の電圧を出力する第１の電源回路と、
第２の制御信号に基づいて制御され、第２の電圧を出力する第２の電源回路と、
前記第２の制御信号に基づいてスイッチングし、前記第１の電源回路をＯＦＦにする第１電源ＯＦＦ用スイッチング素子と
を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記第１の電源回路は、トランスを備え、
前記トランスの一次側には、前記第１の制御信号に基づいてスイッチングを行う第１のスイッチング素子が接続され、
前記第２の制御信号に基づいて、前記第１電源ＯＦＦ用スイッチング素子は、前記第１のスイッチング素子の動作を停止させるスイッチングを行うことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
第１のトランスを備え、第１の電圧を出力する第１の電源回路と、
第２のトランスを備え、第２の電圧を出力する第２の電源回路と、
前記第１のトランスの一次側に接続され、第１の制御信号によりスイッチングを行う第１のスイッチング素子と、
前記第２のトランスの一次側に接続され、第２の制御信号によりスイッチングを行う第２のスイッチング素子と、
前記第２の制御信号に基づいて、前記第１のスイッチング素子の動作を停止させるスイッチングを行う第３のスイッチング素子と
を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
前記第１の制御信号と前記第２の制御信号とは、ＰＷＭ信号であり、
前記第１の制御信号が入力され、前記第１のスイッチング素子に向けて出力を行う第１のＤ／Ａ変換回路と、
前記第２の制御信号が入力され、前記第２のスイッチング素子に向けて出力を行う第２のＤ／Ａ変換回路と、
前記第２の制御信号が入力され、前記第３のスイッチング素子に向けて出力を行う平滑回路と
を備え、
前記第１のＤ／Ａ変換回路の時定数が前記第２のＤ／Ａ変換回路の時定数よりも大きく、
前記平滑回路の時定数が前記第２のＤ／Ａ変換回路の時定数よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
前記第１の電圧が負電圧であり、
前記第２の電圧が正電圧であり、
前記第１の電圧の電位差は前記第２の電圧の電位差よりも大きいことを特徴とする請求項３または４に記載の電源装置。
【請求項６】
未定着画像が形成される転写ベルトと、
前記未定着画像を前記転写ベルトから記録材上に転写する転写手段と、
前記第１の電圧を前記未定着画像の前記記録材への転写時に加えるバイアス電圧として前記転写手段に供給し、前記第２の電圧を前記未定着画像の前記記録材への未転写時に加えるバイアス電圧として前記転写手段に供給する請求項１〜５のいずれか一項に記載の電源装置と
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、プリンター、複写機等の画像形成装置におけるトナー像を用紙に転写するために必要なマイナス高電圧を供給する電源装置において、極性の異なる第１の電源回路と第２の電源回路から選択的に出力を行うことができる構成が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００―２３２７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、出力電圧の異なる２つの電源回路を備えた電源装置における出力の切り換えを行った際の切換動作の遅れを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、第１の制御信号に基づいて制御され、第１の電圧を出力する第１の電源回路と、第２の制御信号に基づいて制御され、第２の電圧を出力する第２の電源回路と、前記第２の制御信号に基づいてスイッチングし、前記第１の電源回路をＯＦＦにする第１電源ＯＦＦ用スイッチング素子とを備えることを特徴とする電源装置である。
【０００６】
請求項２に記載の請求項１に記載の発明において、前記第１の電源回路は、トランスを備え、前記トランスの一次側には、前記第１の制御信号に基づいてスイッチングを行う第１のスイッチング素子が接続され、前記第２の制御信号に基づいて、前記第１電源ＯＦＦ用スイッチング素子は、前記第１のスイッチング素子の動作を停止させるスイッチングを行うことを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、第１のトランスを備え、第１の電圧を出力する第１の電源回路と、第２のトランスを備え、第２の電圧を出力する第２の電源回路と、前記第１のトランスの一次側に接続され、第１の制御信号によりスイッチングを行う第１のスイッチング素子と、前記第２のトランスの一次側に接続され、第２の制御信号によりスイッチングを行う第２のスイッチング素子と、前記第２の制御信号に基づいて、前記第１のスイッチング素子の動作を停止させるスイッチングを行う第３のスイッチング素子とを備えることを特徴とする電源装置である。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記第１の制御信号と前記第２の制御信号とは、ＰＷＭ信号であり、前記第１の制御信号が入力され、前記第１のスイッチング素子に向けて出力を行う第１のＤ／Ａ変換回路と、前記第２の制御信号が入力され、前記第２のスイッチング素子に向けて出力を行う第２のＤ／Ａ変換回路と、前記第２の制御信号が入力され、前記第３のスイッチング素子に向けて出力を行う平滑回路とを備え、前記第１のＤ／Ａ変換回路の時定数が前記第２のＤ／Ａ変換回路の時定数よりも大きく、前記平滑回路の時定数が前記第２のＤ／Ａ変換回路の時定数よりも小さいことを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の発明において、前記第１の電圧が負電圧であり、前記第２の電圧が正電圧であり、前記第１の電圧の電位差は前記第２の電圧の電位差よりも大きいことを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、未定着画像が形成される転写ベルトと、前記未定着画像を前記転写ベルトから記録材上に転写する転写手段と、前記第１の電圧を前記未定着画像の前記記録材への転写時に加えるバイアス電圧として前記転写手段に供給し、前記第２の電圧を前記未定着画像の前記記録材への未転写時に加えるバイアス電圧として前記転写手段に供給する請求項１〜５のいずれか一項に記載の電源装置とを備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明を利用しない場合に比較して、出力電圧の異なる２つの電源回路を備えた電源装置における出力の切り換えを行った際の切換動作の遅れが抑制される。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明を利用しない場合に比較して、トランスの一次側がスイッチングされることで出力電圧を生成する出力電圧の異なる２つの電源回路を備えた電源装置における出力の切り換えを行った際の切換動作の遅れが抑制される。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明を利用しない場合に比較して、トランスの一次側がスイッチングされることで出力電圧を生成する出力電圧の異なる２つの電源回路を備えた電源装置における出力の切り換えを行った際の切換動作の遅れが抑制される。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明を利用しない場合に比較して、Ｄ／Ａ変換回路の時定数が相対的に大きいことに起因する第１の電源回路のＯＦＦ動作の遅れが抑制される。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、請求項５に記載の発明を利用しない場合に比較して、第１の電圧を出力する状態から第２の電圧を出力する状態への切換における第２の電圧の立ち上がりの遅れを抑えることができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜５のいずれか一項に記載する発明の優位性を備えた転写用のバイアス電源を備えた画像形成装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（画像形成装置の例）
図１は、発明を利用した画像形成装置の一例を示す概念図である。図１には、画像形成装置１００が示されている。画像形成装置１００は、記録材の一例である用紙１０２を収納する用紙収納装置１０１を備えている。用紙１０２は、図示省略した用紙送り出し装置の機能により、搬送経路１０３に送り出される。なお、記録材としては、ＯＨＰ用紙等の樹脂製のものを用いることもできる。
【００１８】
用紙収納装置１０１の用紙の搬送方向で見た下流側には、搬送ロール機構１２８が配置され、その下流側には、二次転写部１０６が配置されている。二次転写部１０６は、二次転写ロール１０８と対向ロール１０９を備えている。二次転写ロール１０８は、図１では図示省略されているモータにより駆動され回転する。二次転写ロール１０８は、金属製の円筒構造であり、金属製の回転軸を備えている。二次転写ロール１０８の回転軸には、図示省略したギア機構を介して、上述したモータにより回転力が与えられる。
【００１９】
また二次転写ロール１０８の回転軸は、図示省略した装置の筐体に回転可能な状態で支持されていると共に、ブラシ接触機構により、装置の筐体と導通し、グランド電位（基準電位）とされている。対向ロール１０９には、金属製で回転可能な導通用ロール１１１が接触している。導通用ロール１１１の軸（図示省略）は、ブラシ機構（図示省略）により、本発明の電源装置の一例であるバイアス電圧発生回路１１０に接続されている。この機構により、二次転写ロール１０８と対向ロール１０９との間にバイアス電圧が加えられる。
【００２０】
この例では、転写ベルト１１２上のトナー像が負に帯電し、それがバイアス電圧により用紙上に二次転写される機構の例を説明する。本実施形態において、バイアス電圧発生回路１１０は、グランド電位に対して正負２種類の電圧を出力する。この２種類の電圧の詳細については後述する。
【００２１】
画像形成装置１００は、主制御ユニット１３０により全体の動作が制御される。主制御ユニット１３０は、ＣＰＵ、メモリ、各種インターフェースを備えたコンピュータとしての機能を有し、画像形成に関係する制御を統括する。図１では、主制御ユニット１３０からの制御信号により、バイアス電圧発生回路１１０の動作が制御される構成が記載されている。すなわち、バイアス電圧発生回路１１０から負電圧を出力する際には、主制御ユニット１３０から負電圧の出力を制御する制御信号である−出力ＰＷＭ信号がバイアス電圧発生回路１１０に出力される。また、バイアス電圧発生回路１１０から正電圧を出力する際には、主制御ユニット１３０から正電圧の出力を制御する制御信号である＋出力ＰＷＭ信号がバイアス電圧発生回路１１０に出力される。−出力ＰＷＭ信号と＋出力ＰＷＭ信号は同時に出力されることはなく、負電圧を出力する際には、＋出力ＰＷＭ信号は出力されず、正電圧を出力する際には、−出力ＰＷＭ信号は出力されない。主制御ユニット１３０は、また各種センサ等からのセンシング信号が入力され、また画像形成装置１００の各動作部分に制御信号を出力するのであるが、ここではそれらに関する説明は省略する。
【００２２】
二次転写ロール１０８と対向ロール１０９との間には、未定着画像を保持する転写ベルト１１２が挟まれる。転写ベルト１１２は、対向ロール１０９、ガイドロール１１３、および駆動ロール１１４の間に掛け渡されている。ガイドロール１１３は、転写ベルト１１２の回転に従って回転する。駆動ロール１１４は、図１では図示省略したモータにより駆動され回転し、転写ベルト１１２を回転させる。
【００２３】
図１には、画像生成装置１１５、１１６、１１７および１１８が示されている。これら画像生成装置のそれぞれは、感光体ドラム、クリーニング装置、帯電装置、露光装置、現像装置および一次転写ロールを備えている。画像生成装置１１５、１１６、１１７および１１８は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）のトナー像を形成し、それを回転している転写ベルト１１２に転写（一次転写）する。これにより、ＹＭＣＫのトナー像が重ねられ、カラーのトナー像（未定着画像）が転写ベルト１１２上に形成される。
【００２４】
転写ベルト１１２における二次転写部１０６の手前側（上流側）には、画像検出センサ１０７が配置されている。画像検出センサ１０７は、後述する濃度制御用の試験トナー像を検出する。画像検出センサ１０７によって検出された濃度制御用の試験トナー像の検出結果に基づいて、画像生成装置１１５、１１６、１１７および１１８の動作条件の調整が行われ、形成されるトナー像の濃度が調整される。この調整機構は、通常の画像形成装置におけるものと同じであるので、詳しい説明は省略する。
【００２５】
この転写ベルト１１２上の未定着トナー像は、二次転写部１０６において、用紙上に二次転写される。この際、二次転写部１０６において、二次転写ロール１０８、用紙、転写ベルト１１２、対向ロール１０９の順に重なった状態とされる。そして、二次転写ロール１０８と対向ロール１０９との間で、圧力とバイアス電圧が加えられることで、転写ベルト１１２から用紙上への未定着画像の二次転写が行われる。
【００２６】
二次転写部１０６の下流側には、搬送ベルト機構１１９が配置されている。搬送ベルト機構１１９は、図示省略したファンの吸引力を利用して、ベルト面に用紙を吸着させ、更に下流方向（図１の右方向）に搬送する。搬送ベルト機構１１９の下流側には、定着装置１２０が配置されている。定着装置１２０は、加熱ロール１２１と加圧ロール１２２を備えている。加熱ロール１２１と加圧ロール１２２との間に用紙が挟まれることで、熱と圧力が加えられ、用紙上の未定着画像の用紙への定着が行われる。
【００２７】
定着装置１２０の下流側には、搬送ロール機構１２３が配置されている。搬送ロール機構１２は、定着装置１２０から排出された用紙を装置外または搬送ロール機構１２４に送り出す。搬送ロール機構１２４は、搬送ロール１２３から送られてきた用紙を反転装置１２５に送り出し、また反転装置１２５から送り出された用紙を搬送経路１２６に送り出す。搬送経路１２６には、図の左方向に向かって搬送された用紙を搬送ロール機構１２８に送る搬送ロール機構１２７が配置されている。ここで、搬送経路１２６は、用紙の両面への画像の形成を行う際に利用される搬送経路である。
【００２８】
（バイアス電圧発生回路の概略）
図１のバイアス電圧発生回路は、２種類の電圧を出力する。第１の電圧は、例えば−５ｋＶの負電圧である。第２の電圧は、例えば＋１ｋＶの正電圧である。ここで、電圧の正負は、装置のグランド電位に対する極性である。第１の電圧（−５ｋＶ）は、トナー像の用紙上への２次転写時に対向ロール１０９に加えられるバイアス電圧である。第２の電圧は、転写ベルト１１２上において、搬送方向に隣接する第１のトナー像と第２のトナー像との間に形成される濃度制御用の試験トナー像が、２次転写部１０６を通過する際に、対向ロール１０９に加えられるバイアス電圧である。
【００２９】
図２は、転写ベルト上に形成されたトナー像の状態を示す概念図である。図２には、転写ベルト１１２上に第１のトナー像２０１、濃度制御用の試験トナー像２０２ａおよび２０２ｂ、第２のトナー像２０３と順に形成された状態が示されている。
【００３０】
トナー像２０１と２０３は、最終的に用紙上に定着させられる画像であり、用紙上に２次転写される。トナー像２０１と２０３の用紙上への二次転写時には、バイアス電圧発生回路１１０から対向ロール１０９に−５ｋＶの電圧が加えられる。この例では、転写ベルト１１２上のトナー像は負電位に帯電しているので、相対的に正電位側である二次転写ロール１０８側にトナー像が移動し、二次転写ロール１０８と転写ベルト１１２との間に挟まれる用紙上に転写ベルト１１２上のトナー像が転写（二次転写）される。
【００３１】
濃度制御用の試験トナー像２０２ａおよび２０２ｂは、画像検出センサ１０７により検出され、画像生成装置１１５、１１６、１１７および１１８が、転写ベルト１１２上に一次転写するトナー像の濃度を検出するために利用される。濃度制御用の試験トナー像２０２ａおよび２０２ｂは、二次転写の必要がないので、濃度制御用の試験トナー像２０２ａおよび２０２ｂが二次転写部１０６を通過する際には、電位勾配による転写が起こらないように、バイアス電圧発生回路１１０から対向ロール１０９に＋１ｋＶの電圧が加えられる（図１参照）。この場合、対向ロール１０９が相対的に正電位となるので、対向ロール１０９側にトナー像が押し付けられ、用紙裏面汚れなどの原因となる転写ロール１０８のトナー付着を防止できる。なお、対向ロール１０９側に残ったトナーは転写ベルト１１２のクリーナーにより回収される。
【００３２】
図２に示すように、転写ベルト１１２上において、濃度制御用の試験トナー像の前後には、電源の極性の切換に要する時間の余裕を確保するための予め決められたある期間が設けられている。
【００３３】
（バイアス電圧発生回路の詳細）
図３は、図１に示すバイアス電圧発生回路１１０の詳細な一例を示す回路ブロック図である。図３には、バイアス電圧発生回路１１０が示されている。バイアス電発発生回路１１０は、−５ｋＶの電圧を発生するための負電圧発生回路３０３と、＋１ｋＶの電圧を発生するための正電圧発生回路３１０を備えている。なお、発生する電圧の値は、一例であり、画像の種類、トナーの種類、用紙の種類、機種等によって適切な値は異なる。ここでは、一例として、二次転写用に−５ｋＶ、用紙間の濃度制御用の試験トナー像の２次転写を防ぐバイアス電圧として＋１ｋＶを利用する場合を説明する。
【００３４】
負電圧発生回路３０３と正電圧発生回路３１０とは直列に接続され、一方が電圧を発生している期間は、他方は電圧を発生せず、他方が電圧を発生している期間は、一方は電圧を発生しないように動作制御が行われる。何れかの電圧発生回路が発生した電圧（−５ｋＶまたは＋１ｋＶ）は、負荷３２０に加えられる。負荷３２０は、図１の２次転写部１０６を抵抗と容量で構成される等価回路に置き換えたものである。なお、負荷の定数も代表的な一例である。
【００３５】
（負電圧発生回路に関係する構成）
まず、負電圧を生成する構成について説明する。負電圧（−５ｋＶ）は、負電圧発生回路３０３において生成される。負電圧を生成する場合は、図１にも記載された主制御ユニット１３０から制御信号として、−出力ＰＷＭ信号が出力される。−出力ＰＷＭ信号は、生成したい電圧（この場合は、−５ｋＶ）に対応したＤＵＴＹ比の信号である。この−出力ＰＷＭ信号は、Ｄ／Ａ変換回路３０１によって直流信号に変換され、制御回路３０２に入力される。
【００３６】
Ｄ／Ａ変換回路３０１は、コンデンサと抵抗により構成されるローパスフィルタ構造を基本とするパッシブ回路であり、−出力ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比に比例した電圧を出力する。図４は、Ｄ／Ａ変換回路３０１の基本となるＣＲを利用したローパスフィルタの回路の一例である。ここで、ＣとＲの値は、必要とする特性に応じて選択される。図４には、２次のローパスフィルタ構造が示されているが、次数は要求される特性によって適宜選択される。
【００３７】
このＤ／Ａ変換回路３０１からの出力電圧に基づいて、制御回路３０２は、主制御ユニット１３０から指示された負電圧を負電圧発生回路３０３が発生するように、スイッチング用ＦＥＴ３０４をスイッチングするための制御信号を出力する。−出力ＰＷＭ信号は、広い電圧範囲に対応するＤＵＴＹ比の幅が必要であるので、Ｄ／Ａ変換回路３０１は、この−出力ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比に比例した電圧を線型性良く出力する特性とされている。このため、Ｄ／Ａ変換回路３０１は、後述する平滑回路３０９よりもＣＲの時定数が大きく設定されている。
【００３８】
スイッチング用ＦＥＴ３０４は、エハンスメント型のＮチャネル型ＦＥＴである。スイッチング用ＦＥＴ３０４は、ゲートに加える電圧が閾値電圧（４Ｖ程度程度）以上でＯＮとなり、それ以下の電圧でＯＦＦとなる特性を有する。
【００３９】
上述した制御回路３０２から出力された制御信号により、トランス３０５に加えられるＤＣ２４Ｖの電圧がスイッチング用ＦＥＴ３０４によってスイッチングされ、トランス３０５の２次側に昇圧された周期電圧が発生する。この周期電圧が整流回路３０６によって整流され、負電圧（例えば−５ｋＶ）が負電圧発生回路３０３において生成される。
【００４０】
この負電圧は、−出力電圧検出回路３０７によって検出される。−出力電圧検出回路３０７の出力は、制御回路３０２にフィードバックされ、定められた電圧となるようにフィードバック制御（定電圧制御）が行われる。ここで、Ｄ１は、逆接防止ダイオードであり、Ｒ１は、上記負電圧を検出するための検出抵抗である。また、符号３２１は、負電圧発生回路３０３が出力する電流を検出する−出力電流検出回路である。
【００４１】
図３に示す構成では、スイッチング用ＦＥＴ３０４のゲートにトランジスタスイッチ３０８が接続されている。主制御ユニット１３０から＋出力ＰＷＭ信号が出力されると、それが平滑回路３０９おいて平滑され、トランジスタスイッチ３０８のベースに電圧が加わり、トランジスタスイッチ３０８がＯＮとなる。トランジスタスイッチ３０８がＯＮとなると、スイッチング用ＦＥＴ３０４のゲートがグランド電位となり、スイッチング用ＦＥＴ３０４がＯＦＦ（非導通状態）となる。つまり、主制御ユニット１３０から＋出力ＰＷＭ信号が出力されるとスイッチング用ＦＥＴ３０４は、制御回路３０２から出力される制御信号に係わらず、強制的にＯＦＦとされる。
【００４２】
平滑回路３０９は、図４に一例を示すコンデンサと抵抗により構成されるローパスフィルタ構造を基本とするパッシブ回路であり、＋出力ＰＷＭ信号を平滑し、＋電位を生成する。平滑回路３０９は、トランジスタスイッチ３０８をＯＮにすれば足りる電圧を生成すればよいので（換言すると、ＤＵＴＹ比に比例した電圧を線型性良く出力する必要はないので）、Ｄ／Ａ変換回路３０１およびＤ／Ａ変換回路３１１に比較して、ＣＲにより構成される時定数は小さくて良い。したがって、Ｄ／Ａ変換回路３０１およびＤ／Ａ変換回路３１１よりも応答速度を速くできる。
【００４３】
本明細書において、平滑回路３０９は、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比に比例した直流電圧を生成する訳ではなく、ＯＮ／ＯＦＦの電圧を生成するのみであるので、Ｄ／Ａ変換回路３０１およびＤ／Ａ変換回路３１１と同じ基本回路構成であるが、Ｄ／Ａ変換回路ではなく、平滑回路と称する。なお、平滑回路３０９は、＋ＰＷＭ信号を平滑し、トランジスタスイッチ３０８をＯＮにできる＋電圧を生成できれば良いので、その最も簡単な構成として、図４に示す構成におけるＲを省いたＣのみの回路とすることもできる。
【００４４】
なお、主制御ユニット１３０から＋出力ＰＷＭ信号が出力されていない状態では、トランジスタスイッチ３０８のベースには電圧は加わらず、トランジスタスイッチ３０８はＯＦＦの状態を維持する。この場合、スイッチング用ＦＥＴ３０４のゲートはグランド電位から切り離され、制御回路３０２の出力がスイッチング用ＦＥＴ３０４のゲートに加わる。
【００４５】
（正電圧発生回路に関係する構成）
次に、正電圧を生成する構成について説明する。この例において、正電圧は、正電圧発生回路３１０において生成される。正電圧（＋１ｋＶ）を生成する場合は、図１にも記載された主制御ユニット１３０から制御信号として、＋出力ＰＷＭ信号が出力される。＋出力ＰＷＭ信号は、生成したい電圧（この場合は、＋１ｋＶ）に対応したＤＵＴＹ比の信号である。この＋出力ＰＷＭ信号は、Ｄ／Ａ変換回路３１１によって直流信号に変換され、制御回路３１２に入力される。
【００４６】
Ｄ／Ａ変換回路３１１は、図４に一例を示すコンデンサと抵抗により構成されるローパスフィルタ構造を基本とするパッシブ回路であり、＋出力ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比に比例した電圧を出力する。このＤ／Ａ変換回路３１１からの出力電圧に基づいて、制御回路３１２は、主制御ユニット１３０から指示された正電圧を正電圧発生回路３１０が発生するように、スイッチング用ＦＥＴ３１３をスイッチングするための制御信号を出力する。スイッチング用ＦＥＴ３１３は、エハンスメント型のＮチャネル型ＦＥＴである。
【００４７】
上述した制御回路３１２から出力された制御信号により、トランス３１４に加えられるＤＣ２４Ｖの電圧がスイッチング用ＦＥＴ３１３によってスイッチングされ、トランス３１４の２次側に昇圧された周期電圧が発生する。この周期電圧が整流回路３１５によって整流され、正電圧（例えば＋１ｋＶ）が正電圧発生回路３１０において生成される。
【００４８】
また、−電圧出力時、つまり主制御ユニット１３０から−ＰＷＭ信号が出力されている期間は、図示省略した構成により、バイパスＳＷを構成するＦＥＴ３１６がＯＮとされ、逆に＋電圧出力時、つまり主制御ユニット１３０から＋ＰＷＭ信号が出力されている期間は、バイパスＳＷを構成するＦＥＴ３１６がＯＦＦとされる。
【００４９】
Ｄ／Ａ変換回路３１１の時定数は、Ｄ／Ａ変換回路３０１の時定数よりも小さい。これは、Ｄ／Ａ変換回路３１１の扱う制御範囲がＤ／Ａ変換回路３０１の扱う制御範囲よりも小さく、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比に応じた出力の線型性の要求範囲（出力範囲）が、Ｄ／Ａ変換回路３１１の方がＤ／Ａ変換回路３０１よりも狭いからである。
【００５０】
（出力する電圧の極性を切り換える仕組み）
図３に示す構成における負電圧の出力と正電圧の出力とを切り換える仕組みについて説明する。以下においては、一例として負電圧を−５ｋＶ、正電圧を＋１ｋＶとして説明を行う。以下、負電圧から正電圧への切換の例を説明する。この切換は、２次転写部１０６（図１参照）に、図２に示す転写バイアスを加えていた状態から非転写バイアスを加える状態に切り換える場合に相当する。
【００５１】
図３のバイアス電圧発生回路１１０が−５ｋＶの負電圧を出力する場合、主制御ユニット１３０から−出力ＰＷＭ信号が出力され、＋出力ＰＷＭ信号は出力されない。また、バイパスＳＷを構成するＦＥＴ３１６がＯＮとされる。この状態において、スイッチング用ＦＥＴ３０４は、−出力ＰＷＭ信号に基づいて、スイッチング動作を行い、負電圧発生回路３０３において−５ｋＶの負電圧が生成される。この際、＋出力ＰＷＭ信号は出力されていないので、トランジスタスイッチ３０８はＯＦＦで、トランジスタスイッチ３０８はスイッチング用ＦＥＴ３０４の動作に影響は与えない。また、＋出力ＰＷＭ信号は出力されていないので、スイッチング用ＦＥＴ３１３は動作せず、正電圧発生回路３１０は正電圧を生成しない。
【００５２】
この状態において、バイパスＳＷを構成するＦＥＴ３１６がＯＮであるので、−出力電流検出回路３２１において、負電圧発生回路３０３が出力する電流の値が検出される。この検出結果は、制御回路３０２にフィードバックされ、出力電流の制御が行われる。
【００５３】
図３に示すバイアス電圧発生回路が、負電圧を出力する状態（図２の転写バイアス出力状態）から正電圧を出力する状態に動作の状態を切り替える際には、主制御ユニット１３０から出力されていた制御信号が、−ＰＷＭ信号から＋ＰＷＭ信号に切り替わる。
【００５４】
以下、この際の動作の詳細を説明する。まず、主制御ユニット１３０からの−ＰＷＭ信号が停止し、＋ＰＷＭ信号が出力される。この−ＰＷＭ信号から＋ＰＷＭ信号への切換は、この技術における時間（ｍｓｅｃオーダー）で考えると実用上瞬時といってよいタイミング差（μｓｅｃ以下の切り替わり時間）で切り替わる。この際、Ｄ／Ａ変換回路３０１への−ＰＷＭ信号の入力が途絶えても、Ｄ／Ａ変換回路３０１が持つ時定数の関係で、Ｄ／Ａ変換回路３０１の出力の停止は、ｍｓｅｃオーダーの遅延を生じる。このため、Ｄ／Ａ変換回路３０１への−ＰＷＭ信号の入力が途絶えても、スイッチング用ＦＥＴ３０４のゲートには、制御回路３０２からの制御信号が数ｍｓｅｃの間加わり続ける。
【００５５】
一方、−出力ＰＷＭ信号が途絶えた瞬間（この技術では、上述のように瞬間と捉えて良い）に出力される＋出力ＰＷＭ信号によって平滑回路３０９から電圧が出力され、トランジスタスイッチ２０８がＯＮとなる。これにより、スイッチング用ＦＥＴ３０４が強制的にＯＦＦとされる。
【００５６】
上述したように、Ｄ／Ａ変換回路３０１は、−出力ＰＷＭ信号に含まれる制御信号のダイナミックレンジを確保する関係で、ＣＲの値を無闇に小さくすることができず、ある程度の時定数を持っている。一方、平滑回路３０９は、トランジスタスイッチ３０８をＯＮにできればよく、大きなダイナミックレンジは必要とされないので、Ｄ／Ａ変換回路３０１に比較してＣＲの値を小さくでき、Ｄ／Ａ変換回路３０１に比較して時定数を小さくできる。
【００５７】
したがって、−出力ＰＷＭ信号が途切れた瞬間に出力される＋ＰＷＭ信号による平滑回路３０９からの出力は、Ｄ／Ａ変換回路３０１から遅延した状態で出続けている出力が途切れる前に、トランジスタスイッチ３０８のベースに加わる。この結果、−出力ＰＷＭ信号の途切れた時刻から遅延して行われる制御回路３０２によるスイッチング用ＦＥＴ３０４のＯＦＦ動作の前に、トランジスタスイッチ３０８によるスイッチング用ＦＥＴ３０４のＯＦＦ動作が起こる。この結果、スイッチング用ＦＥＴ３０４のスイッチングによりトランス３０５の二次側に発生していた周期電圧の発生が止まり、負電圧発生回路３０３からの負電圧の発生が停止する。
【００５８】
（比較例）
今仮に、図３に示す構成において、平滑経路３０９とトランジスタスイッチ３０８を取り除いた構成を考える。この場合、−出力ＰＷＭ信号が途切れ、＋ＰＷＭ信号が出力されると、Ｄ／Ａ変換回路３０１は自身の持つ時定数に起因して出力停止のタイミングが送れ、Ｄ／Ａ変換回路３１１も自身の持つ時定数に起因して出力開始のタイミングが送れる。しかしながら、Ｄ／Ａ変換回路３０１の時定数は、Ｄ／Ａ変換回路３１１の時定数よりも大きいので、Ｄ／Ａ変換回路３０１からの出力停止のタイミング（時刻）は、Ｄ／Ａ変換回路３１１からの出力開始のタイミング（時刻）よりも遅くなる。すなわち、Ｄ／Ａ変換回路３１１からの出力が開始されても、Ｄ／Ａ変換回路３０１からの出力が引き続き行われる期間が発生する。
【００５９】
この結果、正電圧が出始めても、より絶対値の大きい負電圧の影響で、正電圧の立ち上がりが負方向に引っ張られる。具体的には、正電圧の立ち上がりに遅れが生じる。すなわち、図２の非転写バイアスの立ち上がりが遅れる。この立ち上がりの遅れの影響を回避するためには、転写バイアスを加える期間と非転写バイアスを加える期間との間隔（図２の−→＋切換の時間間隔）をある程度長く設定する必要が生じる。しかしながら、この間隔を長くすることは、連続して搬送される前後の用紙の間隔が長くなることを意味し、用紙の処理速度を上げる際のネックとなる。
【００６０】
（実施形態の優位性）
本実施形態によれば、負電圧発生回路３０３のＯＦＦを、正電圧発生回路３１０を動作させるための＋出力ＰＷＭ信号によって行う。より詳細にいうと、トランス３０５の一次側の電圧をスイッチングするスイッチング用ＦＥＴ３０４のゲートに、＋ＰＷＭ信号によってＯＮとなるトランジスタスイッチ３０８を接続する。そして、＋ＰＷＭ信号を利用してトランジスタスイッチ３０８をＯＮにさせ、スイッチング用ＦＥＴ３０４をＯＦＦとする。
【００６１】
この構成によれば、Ｄ／Ａ変換回路３０１の時定数がＤ／Ａ変換回路３１１の時定数よりも大きく、−ＰＷＭ信号が途絶えた後に遅延して制御回路３０２からの制御信号がＯＦＦになったとしても、それよりも速く、＋ＰＷＭ信号に基づくトランジスタスイッチ３０８をＯＮにする動作が行われ、スイッチング用ＦＥＴ３０４がＯＦＦにされる。そして、スイッチング用ＦＥＴ３０４がＯＦＦになることで（スイッチングを行わない状態となることで）、トランス３０５の二次側に周期電圧が発生しない状態となり、その結果、負電圧発生回路３０３からの負電圧の発生が停止する。このため、負電圧出力時から正電圧出力時への切換時における負電圧の停止の遅延に起因する正電圧の発生の立ち上がりが遅れる現象が抑えられる。
【００６２】
なお正電圧から負電圧への切換の場合、特に大きな問題は生じない。以下、この理由を説明する。この場合、主制御ユニットからの＋出力ＰＷＭ信号が途切れ、−出力ＰＷＭ信号に切り替わる。この際、Ｄ／Ａ変換回路３１１の時定数は、Ｄ／Ａ変換回路３０１の時定数に比較して小さく、また正電圧発生回路３１０が発生する電位差は、負電圧発生回路３０３が発生する電位差よりも小さい。このため、正電圧発生回路３１０のＯＦＦ動作の遅延が、負電圧発生回路の立ち上がりに大きな影響を与えることはない。
【００６３】
（実測例）
図４は、電圧の極性切換に伴いバイアス電圧発生回路１１０の出力電圧の時間変化を測定した結果を示すグラフである。図４（Ａ）は、図３に示す構成において、平滑回路３０９とトランジスタスイッチ３０８を備えない場合のデータであり、図４（Ｂ）は、図３に示す構成とした場合のデータである。図４の横軸は、時間であり、縦軸は出力電圧である。図４には、負電圧（−５ｋＶ）を出力している状態において、正電圧（１ｋＶ）を出力する切換を行ったタイミングが正バイアスＯＮの時刻として示されている。
【００６４】
図４（Ａ）と（Ｂ）を見れば明らかなように、＋出力ＰＷＭ信号を利用したトランジスタスイッチ３０８を駆動してスイッチング用ＦＥＴ３０４のＯＦＦ制御を行う構成とすることで、１ｋＶの８０％までの立ち上がりに要する時間を１２ｍｓ→９ｍｓと２５％短縮することができる。
【００６５】
（画像形成動作の例）
以下、画像形成装置１００における画像形成動作の一例を説明する。画像を形成する処理が開始されると、まず用紙収納装置１０１に収納された用紙が図示省略した用紙送り出し装置の機能により、搬送経路１０３に送り出される。この用紙は、図の右方向に搬送され、二次転写部１０６に送り込まれる。
【００６６】
このタイミングに合わせて、画像生成装置１１５〜１１８の働きにより、転写ベルト１１２上にＹＭＣＫの各トナー像が積層され、カラーのトナー像（未定着画像）が形成される。この転写ベルト１１２上のカラーのトナー像は、二次転写部１０６において、図の左方向から右方向に向かって搬送される用紙の上に二次転写される。この際、−出力ＰＷＭ信号が主制御ユニット１３０から出力され、図３のバイアス電圧発生回路１１０が負電圧（例えば−５ｋＶ）を発生する。この負電圧が対向ロール１０９に転写バイアスとして加えられる。
【００６７】
図２に示すように連続して搬送される用紙間に濃度制御用のトナー像２０２ａおよび２０２ｂを形成する場合、先行する用紙が通過したタイミングに合わせて、主制御ユニット１３０からバイアス電圧発生回路１１０に出力さえるＰＷＭ信号が、−出力ＰＷＭ信号から＋出力ＰＷＭ信号へと切り替わる。この際、図３のトランジスタスイッチ３０８を利用した負電圧発生回路３０３の強制停止が行われ、正電圧発生回路からの非転写バイアス（１ｋＶの正バイアス）の発生動作へと切り替わる。そして、次の用紙が搬送されてくるタイミングに合わせて、主制御ユニット１３０からバイアス電圧発生回路１１０に出力されるＰＷＭ信号が＋出力ＰＷＭ信号から−出力ＰＷＭ信号へと切り替わり、次の用紙への二次転写が行われる。
【００６８】
二次転写部１０６において、二次転写が行われた用紙は、ベルト搬送機構１１９により、定着装置１２０に送られ、加熱と加圧が行われることで、用紙上に形成された（二次転写された）トナー像の用紙への定着が行われる。画像の定着が終了した用紙は、搬送ロール機構１２３から装置外に排出される。また、用紙両面に画像を形成する場合は、搬送ロール機構１２３から反転装置１２５に向けて用紙が搬送される。
【００６９】
（その他）
スイッチング用ＦＥＴ３０４および／または３１３は、ＦＥＴ以外にバイポーラトランジスタ等の他のスイッチングデバイスでもよい。トランジスタスイッチ３０８は、スイッチング用ＦＥＴ３０４のゲートをＯＮ／ＯＦＦ制御ができればよいので、ＦＥＴやダイオードでもよい。Ａ／Ｄ変換回路や平滑回路は、ＬＣにより構成されるローパスフィルタ構造を基本とするのでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、画像の形成を行う技術に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】発明を利用した画像形成装置の一例を示す概念図である。
【図２】転写ベルト上に形成されるトナー象の一例を示す概念図である。
【図３】バイアス電圧発生回路の一例を示す回路ブロック図である。
【図４】Ｄ／Ａ変換回路および平滑回路の基本構造を示す回路図である。
【図５】正バイアスの立ち上がりの電圧変化を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７２】
１００…画像形成装置、１０１…用紙収納装置、１０２…用紙、１０３…用紙搬送経路、１０６…二次転写部、１０７…用紙検出センサ、１０８…二次転写ロール、１０９…対向ロール、１１０…バイアス電圧発生回路、１１１…導通用ロール、１１２…転写ベルト、１１３…ガイドロール、１１４…駆動ロール、１１５〜１１８…画像生成装置、１１９…ベルト搬送機構、１２０…定着装置、１２１…加熱ロール、１２２…加圧ロール、１２３…搬送ロール機構、１２４…搬送ロール機構、１２５…反転装置、１２６…搬送経路、１２７…搬送ロール機構、１２８…搬送ロール機構、１３０…主制御ユニット、３０１…Ｄ／Ａ変換回路、３０２…制御回路、３０３…負電圧発生回路、３０４…スイッチング用ＦＥＴ、３０５…トランス、３０６…整流回路、３０７…出力電圧検出回路、３０８…トランジスタスイッチ、３０９…平滑回路、３１０…正電圧発生回路、３１１…Ｄ／Ａ変換回路、３１２…制御回路、３１３…スイッチング用ＦＥＴ、３１４…トランス、３１５…整流回路、３１６…バイパススイッチを構成するＦＥＴ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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