(57)【要約】【課題】電源装置のＤＣ電圧の変動を抑制する。【解決手段】三角波を生成する三角波生成部１０５と、スイッチトキャパシタフィルタを用いて正弦波を生成するＡＣ信号生成部１０３と、スイッチトキャパシタフィルタに用いるクロックＳＣ＿ＣＬＫを生成するＳＣクロック生成部１０４と、正弦波を三角波と比較して、比較結果に応じたＰＷＭ信号を出力する比較器１０６と、ＰＷＭ信号に基づいてスイッチング制御を行うスイッチ制御回路と、を備え、スイッチトキャパシタフィルタに用いるクロックＳＣ＿ＣＬＫが、スイッチトキャパシタフィルタ以外で発生する電源変動と同期しないように、電源変動の周波数を変化させる。【選択図】図１２
2015104302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三角波を生成する三角波生成回路と、
スイッチトキャパシタフィルタを用いて正弦波を生成する正弦波生成回路と、
前記スイッチトキャパシタフィルタに用いるクロックを生成するクロック生成回路と、
前記正弦波を前記三角波と比較して、比較結果に応じたＰＷＭ信号を出力する比較回路と、
前記ＰＷＭ信号に基づいてスイッチング制御を行うスイッチ制御回路と、
前記スイッチトキャパシタフィルタに用いるクロックが、前記スイッチトキャパシタフィルタ以外で発生する電源変動と同期しないように、前記電源変動の周波数を変化させる変調手段と、を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記変調手段は、
基準電圧が供給されると共に、外付け抵抗に接続され、前記基準電圧および前記外付け抵抗の抵抗値に基づいて、前記三角波生成回路で用いる基準電流を生成する第１基準電流生成回路を備え、
前記第１基準電流生成回路は、前記外付け抵抗に並列に接続されたコンデンサを備えることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記変調手段は、
デジタル回路に用いるクロックを生成する発振回路と、
基準電圧が供給されると共に、外付け抵抗に接続され、前記基準電圧および前記外付け抵抗の抵抗値に基づいて、前記発振回路で用いる基準電流を生成する第２基準電流生成回路と、を備え、
前記第２基準電流生成回路は、前記外付け抵抗に並列に接続されたコンデンサを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記正弦波生成回路に入力される周波数設定クロックが前記第１基準電流生成回路に入力されることを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項５】
前記正弦波生成回路に入力される周波数設定クロックが前記第２基準電流生成回路に入力されることを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
【請求項６】
前記ＰＷＭ信号を増幅して高圧トランスを駆動するための増幅ＰＷＭ信号を出力するスイッチング増幅回路と、
前記スイッチング増幅回路から出力される前記増幅ＰＷＭ信号を正弦波に変換するローパスフィルタと、
該正弦波により駆動される高圧トランスと、を備えることを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の電源装置。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれかに記載の電源装置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】
電子写真方式の画像形成装置は、帯電した感光体ドラムに書込光を照射して潜像の形成を行う。感光体ドラムの帯電プロセスの一例として、ＡＣ帯電が知られている。ＡＣ帯電で必要となる電圧は、例えば１〜３ｋＶｐ−ｐと高圧である。このような高圧ＡＣ電源は、通常、高圧トランスを用いた電源装置により供給される。
【０００３】
このような電源装置において、スイッチング増幅回路と、スイッチトキャパシタフィルタフィルタを使用した正弦波生成回路などの制御回路と、を１つの集積回路とすることによって部品点数が削減することが知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、電子写真方式の画像形成装置に用いられる高圧ＡＣ電源装置の一例が開示されている。この高圧ＡＣ電源装置では、スイッチトキャパシタフィルタを用いて正弦波形状のＡＣ信号を生成し、このＡＣ信号と三角波とを入力する比較器によりＰＷＭ信号を生成する。スイッチトキャパシタフィルタのサンプリングクロックは、ＰＬＬ回路により生成する。そして、比較器により生成されたＰＷＭ信号をスイッチング増幅回路により増幅し、ＬＰＦによって正弦波に変換して高圧トランスの一次側に入力する。高圧トランスは、一次側から入力された入力信号の電圧を一次側と二次側の巻き線比に応じて増幅し、高圧ＡＣ電源として二次側から出力する。
【０００５】
この特許文献１に開示される高圧ＡＣ電源装置では、ＰＷＭ信号の生成や増幅に関わる回路を高集積化した集積回路を用いることによって、部品点数の削減、製品の安定性向上を実現している。また、部品点数の削減により、電源ボード設計製作工程の短期化、コストの削減を実現している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示される高圧ＡＣ電源装置は、正弦波生成回路のスイッチトキャパシタフィルタに用いるクロックが、集積回路内のスイッチトキャパシタフィルタ以外のブロックで用いるクロック（スイッチトキャパシタフィルタ以外で発生する電源変動）と同期した場合に、高圧ＡＣ電源のＤＣ電圧に変動が発生するという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、スイッチトキャパシタフィルタに用いるクロックが、スイッチトキャパシタフィルタ以外で発生する電源変動と同期しないようにして、電源装置のＤＣ電圧の変動を抑制することができる電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するため、本発明に係る電源装置は、三角波を生成する三角波生成回路と、スイッチトキャパシタフィルタを用いて正弦波を生成する正弦波生成回路と、前記スイッチトキャパシタフィルタに用いるクロックを生成するクロック生成回路と、前記正弦波を前記三角波と比較して、比較結果に応じたＰＷＭ信号を出力する比較回路と、前記ＰＷＭ信号に基づいてスイッチング制御を行うスイッチ制御回路と、前記スイッチトキャパシタフィルタに用いるクロックが、前記スイッチトキャパシタフィルタ以外で発生する電源変動と同期しないように、前記電源変動の周波数を変化させる変調手段と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電源装置のＤＣ電圧の変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】画像形成装置の概略構成図である。
【図２】カラー画像形成装置の概略構成図である。
【図３】高圧ＡＣ電源装置の概要を説明する説明図である。
【図４】高圧ＡＣ電源装置の構成を示すブロック図である。
【図５】高圧ＡＣ電源装置における各部の出力波形の一例を示す波形図である。
【図６】ＡＣ信号生成部およびＳＣクロック生成部の構成例を示すブロック図である。
【図７】ＡＣ信号生成部のローパスフィルタの構成の一例を示す回路図である。
【図８】スイッチング駆動部とＬＰＦおよび高圧トランスの具体例を説明する図である。
【図９】ＤＣ電圧変動の説明図である。
【図１０】電源変動タイミングによるＤＣ電圧変動の発生の有無を説明する図である。
【図１１】ＤＣ電圧変動発生時のスイッチトキャパシタフィルタの動作の説明図である。
【図１２】三角波、周波数設定クロックＡＣ＿ＣＬＫ、サンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫと、デジタル用クロックＣＬＫ＿ＲＥＦとの関係を示す説明図である。
【図１３】三角波生成部の構成の一例を示す回路図である。
【図１４】デジタルブロックの発振部の構成の一例を示す回路図である。
【図１５】他のブロック用の基準電流生成部の構成の一例を示す回路図である。
【図１６】三角波生成部用の基準電流生成部の構成の一例を示す回路図である。
【図１７】デジタルブロックの発振部用の基準電流生成部の構成の一例を示す回路図である。
【図１８】三角波生成部用の基準電流生成部の構成の他の例を示す回路図である。
【図１９】デジタルブロックの発振部用の基準電流生成部の構成の他の例を示す回路図である。
【図２０】動作時における電源変動周波数のイメージ示す図である。
【図２１】動作時における電源変動およびサンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫの波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る構成を図１から図２１に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
＜画像形成装置＞
図１は、電子写真方式の画像形成装置の一構成例を説明する概略構成図である。この画像形成装置は、図１に示すように、高圧ＡＣ電源装置１、帯電ローラ２、感光体ドラム３、露光装置４、現像ローラ５、トナーカートリッジ６、転写ローラ７、クリーニングケース８、および定着装置９を備える。帯電ローラ２、露光装置４、現像ローラ５、転写ローラ７、およびクリーニングケース８は、感光体ドラム３の周囲に配置されている。高圧ＡＣ電源装置１は、帯電ローラ２に接続されている。トナーカートリッジ６は、現像ローラ５に接続されている。画像形成媒体である用紙Ｐは、感光体ドラム３と転写ローラ７との間を通るように搬送される。用紙Ｐの搬送経路の下流側に、定着装置９が配置されている。
【００１３】
高圧ＡＣ電源装置１は、帯電ローラ２に高圧ＡＣ電源を供給する。帯電ローラ２は、高圧ＡＣ電源装置１からの電源供給を受けて、図中矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム３を高圧に帯電する。なお、本実施形態では、電源装置として高圧トランスを用いた高圧ＡＣ電源装置を例に説明するが、本発明に係る電源装置が適用可能な電源装置は高圧ＡＣ電源装置に限られるものではない。
【００１４】
露光装置４は、帯電した感光体ドラム３の周面に、画像データに応じて変調された書込光Ｌを照射する。これにより、感光体ドラム３の周面に、画像データに応じた静電潜像が形成される。
【００１５】
トナーカートリッジ６は、現像ローラ５にトナーを供給する。現像ローラ５は、感光体ドラム３の周面に形成された静電潜像をトナーにより現像する。これにより、感光体ドラム３の周面に、画像データに応じたトナー像が形成される。
【００１６】
転写ローラ７は、図中矢印Ｂ方向に搬送されて当該転写ローラ７と感光体ドラム３との間を通過する用紙Ｐに対して、高電圧の作用により、感光体ドラム３の周面に形成されたトナー像を転写させる。定着装置９は、トナー像が転写された用紙Ｐに対して熱および圧力を加えることにより、用紙Ｐにトナー像を定着させる。また、クリーニングケース８は、用紙Ｐに転写されずに感光体ドラム３の周面に残存するトナーを回収する。
【００１７】
＜カラー画像形成装置＞
図２は、カラー画像形成装置の一構成例を説明する概略構成図である。図２に示すカラー画像形成装置は、シアン，マゼンダ，イエロー，ブラックの各色に対応した４つの感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを直列に並べたタンデム型のカラー画像形成装置であり、感光体ドラム３ａ〜３ｄの周面に各々形成した各色のトナー像を中間転写ベルト１０に一次転写した後、用紙Ｐに二次転写する中間転写方式のカラー画像形成装置である。
【００１８】
感光体ドラム３ａ〜３ｄは、高圧ＡＣ電源装置１ａ〜１ｄから高圧ＡＣ電源が供給される帯電ローラ２ａ〜２ｄにより、それぞれ高圧に帯電される。図２においては図示を省略するが、感光体ドラム３ａ〜３ｄの周囲には、図１に示した画像形成装置と同様に、感光体ドラム３ａ〜３ｄの周面に静電潜像を形成するための露光装置や、静電潜像を現像してトナー像を形成するための現像ローラなどが配置されている。感光体ドラム３ａ〜３ｄの周面には、図１に示した画像形成装置と同様のプロセスにより、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの各色のトナー像が形成される。
【００１９】
中間転写ベルト１０を挟んで感光体ドラム３ａ〜３ｄと対向する位置には、一次転写ローラ１１ａ〜１１ｄがそれぞれ配置されている。感光体ドラム３ａ〜３ｄの周面に各々形成された各色のトナー像は、これら一次転写ローラ１１ａ〜１１ｄに印加された高電圧の作用により、中間転写ベルト１０上に重ね合わされるように一次転写される。これにより、中間転写ベルト１０上にフルカラーのトナー像が形成される。
【００２０】
図中矢印Ｂ方向に搬送される用紙Ｐの搬送経路を挟んで中間転写ベルト１０の周面と対向する位置には、二次転写ローラ１２が配置されている。中間転写ベルト１０上に形成されたフルカラーのトナー像は、二次転写ローラ１２に印加された高電圧の作用により、該二次転写ローラ１２と中間転写ベルト１０との間を通過する用紙Ｐに二次転写される。用紙Ｐに二次転写されたフルカラーのトナー像は、定着装置９によって熱と圧力が加えられることにより、用紙Ｐに定着される。
【００２１】
＜高圧ＡＣ電源装置＞
図３は、図１に示した画像形成装置や図２に示したカラー画像形成装置に用いられる高圧ＡＣ電源装置１（１ａ〜１ｄ）の概要を説明する説明図である。高圧ＡＣ電源装置１は、図３に示すように、ＤＣ電圧生成部２０と、ＡＣ電圧生成部３０とを備える。ＤＣ電圧生成部２０は、ＤＣ用トランス駆動部２１によりＤＣトランス２２を駆動して、感光体ドラム３に帯電させる目標となるＤＣ電圧を生成する。一方、ＡＣ電圧生成部３０は、ＡＣ用トランス駆動部３１によりＡＣトランス３２を駆動して、画像形成装置の印刷条件（印刷速度など）に応じた周波数のＡＣ電圧を生成する。そして、高圧ＡＣ電源装置１は、ＤＣ電圧生成部２０で生成したＤＣ電圧に、ＡＣ電圧生成部３０で生成したＡＣ電圧を重畳した出力を、高圧ＡＣ電源として帯電ローラ２に供給し、感光体ドラム３を帯電させる。
【００２２】
なお、感光体ドラム３も帯電ローラ２も理想的な円形ではないので、帯電ローラ２と感光体ドラム３の距離は位置によってばらつきを持ち、それに伴ってＡＣトランス３２、ＤＣトランス２２の負荷の大きさは時間によって変化する。
【００２３】
本実施形態に係る電源装置（高圧ＡＣ電源装置１）は、三角波を生成する三角波生成回路（三角波生成部１０５）と、スイッチトキャパシタフィルタを用いて正弦波を生成する正弦波生成回路（ＡＣ信号生成部１０３）と、スイッチトキャパシタフィルタに用いるクロック（サンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫ）を生成するクロック生成回路（ＳＣクロック生成部１０４）と、正弦波を三角波と比較して、比較結果に応じたＰＷＭ信号を出力する比較回路（比較器１０６）と、ＰＷＭ信号に基づいてスイッチング制御を行うスイッチ制御回路（スイッチング駆動部１０８）と、スイッチトキャパシタフィルタに用いるクロックが、スイッチトキャパシタフィルタ以外で発生する電源変動と同期しないように、電源変動の周波数を変化させる変調手段と、を備えるものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。なお、変調手段は、基準電流生成部１１２と三角波生成部１０５、および／または、基準電流生成部１１３と発振部１１４により構成される（図１２〜図１３、図１６〜図１９）。
【００２４】
図４は、高圧ＡＣ電源装置１の構成の一例を示すブロック図である。この高圧ＡＣ電源装置１は、図４に示すように、集積回路１００と、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）２００と、高圧トランス３００と、整流回路４００と、を備える。集積回路１００、ＬＰＦ２００、および整流回路４００は、図３に示したＤＣ用トランス駆動部２１およびＡＣ用トランス駆動部３１に相当する。また、高圧トランス３００は、図３に示したＤＣトランス２２およびＡＣトランス３２に相当する。
【００２５】
集積回路１００は、ＰＷＭフィルタ１０１、差分積分器１０２、ＡＣ信号生成部（正弦波生成回路）１０３、ＳＣクロック生成部（クロック生成回路、ＰＬＬ回路）１０４、三角波生成部１０５、比較器（比較回路）１０６、デッドタイム生成部１０７、および、スイッチング駆動部（スイッチ制御回路、スイッチング増幅回路）１０８を備える。集積回路１００は、高圧トランス３００の入力信号又は出力信号をモニタ用信号とし、このモニタ用信号に基づいて高圧トランス３００の出力信号の振幅レベルが所望の振幅レベルとなるように、比較器１０６に入力される正弦波形状の信号（ＡＣ信号）をフィードバック制御する制御回路である。
【００２６】
ＰＷＭフィルタ１０１は、上位装置から出力振幅設定用信号ＡＣ＿ＰＷＭを入力し、出力振幅に係る設定電圧を生成する。
【００２７】
差分積分器１０２は、ＰＷＭフィルタ１０１が生成した設定電圧と出力帰還信号との差分を積分する。出力帰還信号は、高圧トランス３００の出力を整流回路４００により整流することで得られる信号である。出力帰還信号の波形の一例を図５に示す。
【００２８】
ＡＣ信号生成部１０３は、差分積分器１０２から出力される積分値と、上位装置から供給される周波数設定クロックＡＣ＿ＣＬＫを入力し、積分値に従って振幅が制御され、周波数設定クロックＡＣ＿ＣＬＫに従って周波数が制御された正弦波であるＡＣ信号を生成する。つまり、ＡＣ信号生成部１０３は、出力帰還信号に基づく帰還制御により、高圧トランス３００の出力が所望の振幅になるようにＡＣ信号を生成している。ここで、ＡＣ信号生成部１０３は、正弦波を生成するためのローパスフィルタとしてスイッチトキャパシタフィルタを用いる。ＡＣ信号の波形の一例を図５に示す。
【００２９】
ＳＣクロック生成部１０４は、周波数設定クロックＡＣ＿ＣＬＫを基準クロックとするＰＬＬ回路により構成される。ＳＣクロック生成部１０４は、周波数設定クロックＡＣ＿ＣＬＫに同期したスイッチトキャパシタフィルタのサンプリングクロックを生成して、ＡＣ信号生成部１０３に供給する。このＳＣクロック生成部１０４により、スイッチトキャパシタフィルタのサンプリング周波数が高圧ＡＣ電源装置１の出力周波数設定に追従して変化する適応型フィルタとなる。
【００３０】
図６は、ＡＣ信号生成部１０３とＳＣクロック生成部１０４の構成の一例を示すブロック図である。ＡＣ信号生成部１０３は、振幅制御クロック生成部１１０およびローパスフィルタ（スイッチトキャパシタフィルタ、ＳＩＮフィルタ）１１１により構成され、振幅制御クロック生成部１１０ではＤＣ電圧に従った出力振幅で周波数設定クロックＡＣ＿ＣＬＫに従った周波数を持つ矩形波が生成される。
【００３１】
さらに、ローパスフィルタ１１１を通して、矩形波の高調波成分を除去し、基本波を残すことで正弦波のＡＣ信号を生成する。即ち、理想的な矩形波は、フーリエ展開をすると奇数倍の周波数の正弦波の和で表現されるため、理想的な矩形波の第３次高調波以降の高調波をローパスフィルタによって除去すると、基本波だけが残り正弦波となる。
【００３２】
このローパスフィルタ１１１で除去する周波数が、数百Ｈｚと小さい場合にはフィルタの時定数を大きくする必要がある。しかしながら、時定数の大きなフィルタを集積回路内部のＲＣフィルタで構成するのはＲ，Ｃのサイズが大きくなることと、Ｒの抵抗値、Ｃの容量値のバラツキが大きくなるため現実的ではない。そこで、スイッチトキャパシタフィルタを利用したローパスフィルタ１１１を用いるものである。スイッチトキャパシタフィルタでは容量の比とサンプリング周波数によって時定数を設定できるため集積回路化に有利となる。
【００３３】
図７は、ＡＣ信号生成部１０３のローパスフィルタ（スイッチトキャパシタフィルタ）１１１の構成の一例を示す回路図である。ここで、サンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫとＳＣ＿ＣＬＫＢは反転信号となっており、交互にスイッチＳＷ１〜ＳＷ６をオンオフしている。このサンプリングクロック（ＳＣクロック）はＳＣクロック生成部１０４から供給される。なお、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６は、例えば、トランジスタで構成することができ、ｐｃｈとｎｃｈのトランスファーゲートである。
【００３４】
また、抵抗Ｒ０とコンデンサＣ０によりＲＣフィルタが構成されている。ＳＣ１，ＳＣ２,ＳＣ３はそれぞれスイッチトキャパシタフィルタのローパスフィルタであり、スイッチＳＷ２つと、コンデンサＣ１つで抵抗の動作を実現させる。動作としてはＲＣフィルタと同等である。
【００３５】
スイッチトキャパシタフィルタＳＣ１を例に説明すると、コンデンサＣ２の容量値はコンデンサＣ１の容量値の数十倍から数百倍となっており、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２を交互にオンオフさせることでコンデンサＣ２をゆっくりと充電させるという動作が可能となる。このようにして、入力された矩形波と同じ周波数を持つ正弦波が生成される。
【００３６】
三角波生成部１０５は、ＡＣ信号の比較対象となる三角波を生成する。三角波の波形の一例を図５に示す。
【００３７】
比較器１０６は、ＡＣ信号生成部１０３により生成された正弦波のＡＣ信号を、三角波生成部１０５により生成された三角波と比較して、比較結果に応じたＰＷＭ信号を生成する。比較器１０６は、一般的な差動コンパレータなどにより構成される。ＰＷＭ信号の波形の一例を図５に示す。
【００３８】
デッドタイム生成部１０７は、比較器１０６により生成されたＰＷＭ信号にデッドタイムを付加する。
【００３９】
スイッチング駆動部１０８は、ＰＷＭ信号に基づいてスイッチング動作を行い、ＰＷＭ信号を増幅して集積回路１００の外部に出力する。増幅されたＰＷＭ信号（増幅ＰＷＭ信号）の波形の一例を図５に示す。
【００４０】
集積回路１００から出力された増幅されたＰＷＭ信号は、ＬＰＦ２００により正弦波に変換される。この正弦波により、高圧トランス３００が駆動される。高圧トランス３００は、正弦波の振幅を増幅し、周波数設定クロックＡＣ＿ＣＬＫに従った周波数を持つ高圧ＡＣ電源を出力する。ＬＰＦ２００が出力する正弦波の波形、および高圧トランス３００が出力する高圧ＡＣ電源の波形の一例を図５に示す。
【００４１】
図８は、スイッチング駆動部１０８とＬＰＦ２００および高圧トランス３００の具体例を説明する図である。スイッチング駆動部１０８は差動出力となっており、比較器１０６が出力するＰＷＭ信号をそのまま入力するスイッチング駆動部１０８ａと、比較器１０６が出力するＰＷＭ信号をインバータ１０９で反転した信号を入力するスイッチング駆動部１０８ｂとを組み合わせて構成される。スイッチング駆動部１０８（１０８ａ，１０８ｂ）の差動出力は、インダクタとキャパシタから構成されるＬＰＦ２００によって高周波成分が除去された後、高圧トランス３００で昇圧される。
【００４２】
高圧トランス３００では、巻き線比によって電圧が増幅される。このため、高圧トランス３００での増幅率を高めると巻き線の巻き数が増加し、結果的に部品が大きくなって、高圧ＡＣ電源装置１のボード面積が大きくなってしまう。そこで、本実施形態の高圧ＡＣ電源装置１では、高圧トランス３００を駆動するための信号を集積回路１００の内部でできるだけ高い電圧に増幅してから出力することによって、高圧トランス３００の大きさを抑えるようにしている。これにより、高圧ＡＣ電源装置１の小型化を実現することができる。
【００４３】
また、集積回路１００の内部では、高い電源電圧で動作するブロックが多くなるとそれだけ消費電力が高くなる。そこで、高圧ＡＣ電源装置１では、スイッチング駆動部１０８以外は低い電源電圧で動作させるようにしている。これにより、低消費電力化を実現することができる。
【００４４】
ここで、図８に示すように、ＡＣ信号生成部１０３の出力は比較器１０６で三角波と比較され、その後、スイッチング駆動部１０８にて増幅されて出力されるため、ＡＣ信号生成部１０３の出力が変動すると、そのまま高圧ＡＣ出力にＤＣ電圧変動として重畳される。
【００４５】
図９は、ＤＣ電圧変動の説明図である。図９は、ＤＣ変動発生時のＡＣトランス出力波形を示している。ここで、ＡＣ信号生成部１０３の出力は、増幅されてＡＣトランス３２の出力となるため出力の振幅は異なるが、ＡＣ信号生成部１０３の出力波形とＡＣトランス３２の出力波形は同じ波形となる。
【００４６】
ＤＣ電圧変動とは、ＡＣ出力が一定であるのに対して、ＡＣ出力の中心値、つまりＡＣ振幅１周期分の最大、最小の中心が変動している状態をいう。このＤＣ電圧変動が生じると、感光体ドラム３の帯電電位が変動するために、印刷時の濃度むらが生じるおそれがある。
【００４７】
図１０は、電源変動タイミングによるＤＣ電圧変動の発生の有無を説明する図である。図１０は、電源変動タイミングとサンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫとの関係を示している。図１０（Ａ）に示すように、電源変動発生周波数がサンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫ周波数の偶数倍になるときは、サンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの両方で電源変動が発生するためＤＣ電圧変動が発生しない、
【００４８】
一方、図１０（Ｂ）に示すように、電源変動発生周波数がサンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫ周波数の奇数倍になるときは、サンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫの立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジの一方でのみ電源変動が発生するためＤＣ電圧変動が発生してしまう。また、偶数倍、奇数倍以外の場合においても、サンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫの立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジの一方での電源変動の発生が多い状態になるとＤＣ電圧変動が発生する可能性がある。
【００４９】
図１１は、ＤＣ電圧変動発生時のスイッチトキャパシタフィルタの動作の説明図である。図７に示したスイッチトキャパシタフィルタＳＣ１を例に、スイッチオフと電源変動が一致した時に出力が変動するメカニズムを説明する。
【００５０】
この出力変動は、スイッチのチャネルチャージインジェクションが主な原因となる。図１１においてスイッチＳＷ１とＳＷ２は交互にオンオフしている。ここでは、スイッチはｎｃｈのみ記載している。
【００５１】
図１１において、スイッチがオフする時にチャネルに蓄えられた電荷が放出される。その電荷量Ｑは、次式（１）で表すことができる。なお、Ｗはゲート面積、Ｌはゲート幅、Ｃｏｘは単位面積当たりの酸化膜の容量、Ｖｄｄは電源電圧、Ｖｉｎは入力電圧、Ｖｔｈは閾値電圧である。
Ｑ＝ＷＬＣｏｘ（Ｖｄｄ−Ｖｉｎ−Ｖｔｈ）      ・・・（１）
【００５２】
式（１）に示すように電荷量Ｑは、電源電圧Ｖｄｄに依存する。例えば、スイッチＳＷ１がオフすると電荷Ｑ１が一瞬Ｃ１に蓄えられるが、ＳＷ２がオンすることでＳＷ２のチャネルにＱ２蓄えられる。ここで、ＳＷ１とＳＷ２がオフするタイミングの電源電圧Ｖｄｄが等しい場合は、Ｑ１＝Ｑ２となるため、ＳＷ間で電荷が移動するだけで、出力電圧の変動がない（分周比Ｎが偶数の場合）。
【００５３】
一方、分周比Ｎが奇数の場合には、片方のスイッチオフ時に電源電圧が、例えば５ｖから４．５ＶとなるとＱ１≠Ｑ２となるため、その差分ΔＱが容量に蓄積されていくことで、ＤＣ電圧が変動する。また、蓄積されないとＤＣ電圧の変動にはならないため、電源変動がサンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫと一定期間同期状態を保つことにより、ＤＣ電圧変動が発生する。また、逆に、短時間電源変動とサンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫが同期状態にあっても変動が小さく問題にはならない。
【００５４】
図１２は、三角波、周波数設定クロックＡＣ＿ＣＬＫ、サンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫと、デジタル用クロックＣＬＫ＿ＲＥＦとの関係を示す説明図である。図１２に示すように、集積回路１００は、図４に示した構成に加え、基準電流生成部１１２、デジタルブロック１１５、発振部１１４、基準電流生成部１１３を備えている。
【００５５】
ここで、発振部（発振回路）１１４で生成されるデジタル用クロックＣＬＫ＿ＲＥＦは、デジタルブロック（デジタル回路）１１５へ供給されるものであり、ＡＣ電源には直接関係はない。しかしながら、デジタルブロック１１５の電源ノイズがＡＣ信号生成部１０３のローパスフィルタ１１１に影響を与えることがある。なお、デジタルブロック１１５には、例えば、設定値を保持するためのレジスタ回路などが該当する。
【００５６】
また、三角波生成部１０５には、基準電流生成部（第１基準電流生成回路）１１２で生成された基準電流が送られる。また、発振部１１４には、基準電流生成部（第２基準電流生成回路）１１３で生成された基準電流が送られる。
【００５７】
図１３は、三角波生成部１０５の構成の一例を示す回路図である。三角波生成部１０５は、発振回路としてシュミット型コンパレータを用い、立ち上がり用Ｐｃｈトランジスタを小電流電流源として動作させることで立ち上がりの遅い三角波を生成する。
【００５８】
三角波生成部１０５では、電流Ｉ１とコンデンサＣ１との値により三角波の周波数が決定され、シュミット型コンパレータの閾値電圧ＶＨとＶＬが三角波の振幅となる。三角波の周波数ｆｔｒｉは次式（２）で決定される。なお、Ｉ１は基準電流生成部１１２で生成された電流である。
ｆｔｒｉ＝Ｉ１／（ＶＨ−ＶＬ）／Ｃ１  ・・・（２）
【００５９】
生成される三角波の周波数が集積回路１００の出力であるスイッチング周波数となるため、この周波数で電源変動が発生する。周波数がＩＣ内部のコンデンサＣによって決まるために、三角波の周波数にはばらつきが生じる。ここで、サンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫと同期する周波数を避ける設計が可能であれば問題とはならないが、実際には、サンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫも一つの周波数ではなく複数の周波数で使用することが多いため、三角波がサンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫのすべての周波数と同期しないように設計することは困難である。
【００６０】
図１４は、デジタルブロック１１５の発振部１１４の構成の一例を示す回路図である。三角波生成部１０５と同様に、発振部１１４はシュミット型コンパレータを用いている。なお、Ｉ１は基準電流生成部１１３で生成された電流である。
【００６１】
発振部１１４では、電流Ｉ１とコンデンサＣ１との値によりデジタル用クロックＣＬＫ＿ＲＥＦの周波数が決定される。デジタルブロック１１５は、このデジタル用クロックＣＬＫ＿ＲＥＦで動作するためにこのクロックの周波数で電源変動が発生する。三角波の周波数と同様に、このクロックの周波数もＩＣ内部のコンデンサＣによって決まるために、クロックの周波数にはばらつきが生じる。同様に、サンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫと同期する周波数を避ける設計が可能であれば問題とはならないが、実際には、サンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫも一つの周波数ではなく複数の周波数で使用することが多いため、サンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫのすべての周波数と同期しないように設計することは困難である。
【００６２】
図１５は、他のブロック用の基準電流生成部（第３基準電流生成回路）の構成の一例を示す回路図である。図１５に示す基準電流生成部１１６は、三角波生成部１０５とデジタルブロック１１５の発振部１１４以外の他の回路（他のブロック１１７という）にて用いるための基準電流を生成する回路である。
【００６３】
この基準電流生成部１１６では、基準電圧としてバンドギャップリファレンス回路などの基準電圧回路で生成した一定の電圧が供給される。また、外付け抵抗Ｒ１にて基準電圧／外付け抵抗の抵抗値の電流Ｉ０を生成する。ここで、Ｉ０とＩ１には同じ電流が流れるので、他のブロック１１７に基準電圧／外付け抵抗の抵抗値で計算される電流を供給するものである。
【００６４】
図１６は、三角波生成部用の基準電流生成部（第１基準電流生成回路）の構成の一例を示す回路図である。図１６に示す基準電流生成部１１２は、三角波生成部１０５に用いるための基準電流を生成する回路である。
【００６５】
また、図１７は、デジタルブロックの発振部用の基準電流生成部（第２基準電流生成回路）の構成の一例を示す回路図である。図１７に示す基準電流生成部１１３は、デジタルブロック１１５の発振部１１４に用いるための基準電流を生成する回路である。
【００６６】
図１６および図１７に示す基準電流生成部１１２，１１３では、基準電圧としてバンドギャップリファレンス回路などの基準電圧回路で生成した一定の電圧が供給される。また、外付け抵抗Ｒ１にて基準電圧／外付け抵抗の抵抗値の電流Ｉ０を生成する。また、Ｉ０とＩ１には同じ電流が流れるので、基準電流生成部１１２では三角波生成部１０５に、基準電流生成部１１３では発振部１１４に、基準電圧／外付け抵抗の抵抗値で計算される電流を供給するものである。
【００６７】
ここで、本実施形態に係る高圧ＡＣ電源装置１では、基準電流生成部１１２，１１３では、外付け抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１を並列接続したものである。
【００６８】
このように構成することにより、図１６に示す構成では、三角波を生成する基準電流生成部１１２の制御帯域が低くなることで、電源変動への追従を遅くして、電源グランドのゆれによってＩ０,Ｉ１を変動させることでサンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫに対して三角波の位相を変化させることが可能になる。
【００６９】
また、図１７に示す構成では、デジタル用クロックＣＬＫ＿ＲＥＦを生成する基準電流生成部１１３の制御帯域が低くなることで、電源変動への追従を遅くして、電源グランドのゆれによってＩ０,Ｉ１を変動させることでサンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫに対してデジタル用クロックＣＬＫ＿ＲＥＦの位相を変化させることが可能になる。
【００７０】
図１８は、三角波生成部用の基準電流生成部１１２の構成の他の例を示す回路図である。また、図１９は、デジタルブロックの発振部用の基準電流生成部１１３の構成の他の例を示す回路図である。
【００７１】
ここで、基準電流生成部１１２，１１３では、外付け抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１を並列接続するとともに、外付け抵抗Ｒ１は、抵抗Ｒ２、ＡＣ信号生成部１０３に入力される周波数設定クロックＡＣ＿ＣＬＫと接続されている。
【００７２】
図１８および図１９に示す基準電流生成部１１２，１１３によれば、電流変動量のコントロールが可能となり、更に、周波数設定クロックＡＣ＿ＣＬＫの切り替わりで基準電流生成部１１２，１１３への入力が緩やかにすることができる。
【００７３】
図２０は、本実施形態に係る高圧ＡＣ電源装置１の動作時における電源変動周波数のイメージ示す図である。また、図２１は、本実施形態に係る高圧ＡＣ電源装置１の動作時における電源変動およびサンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫの波形図である。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態では、高圧ＡＣ電源装置においてスイッチング増幅回路、制御回路を１つの集積回路とする場合に際して、スイッチトキャパシタフィルタに使用するクロック（サンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫ）と、スイッチトキャパシタフィルタ以外で発生する電源変動が同期しないように電源変動の周波数を変化させているため、図２０に示すように、電源変動の周波数は、一定ではなく時間的に変化し、図２１に示すように、サンプリングクロックＳＣ＿ＣＬＫと電源変動が同期した状態を保つことを抑制し、ＤＣ電圧変動を抑制することができる。
【００７５】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  高圧ＡＣ電源装置
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ  帯電ローラ
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  感光体ドラム
４  露光装置
５  現像ローラ
６  トナーカートリッジ
７  転写ローラ
８  クリーニングケース
９  定着装置
１０  中間転写ベルト
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ  一次転写ローラ
１２  二次転写ローラ
２０  ＤＣ電圧生成部
２１  ＤＣ用トランス駆動部
２２  ＤＣトランス
３０  ＡＣ電圧生成部
３１  ＡＣ用トランス駆動部
３２  ＡＣトランス
１００  集積回路
１０１  ＰＷＭフィルタ
１０２  差分積分器
１０３  ＡＣ信号生成部（正弦波生成回路）
１０４  ＳＣクロック生成部（クロック生成回路、ＰＬＬ回路）
１０５  三角波生成部（三角波生成回路）
１０６  比較器（比較回路）
１０７  デッドタイム生成部
１０８，１０８ａ，１０８ｂ  スイッチング駆動部（スイッチ制御回路、スイッチング増幅回路）
１０９  インバータ
１１０  振幅制御クロック生成部
１１１  ローパスフィルタ（スイッチトキャパシタフィルタ、ＳＩＮフィルタ）
１１２  基準電流生成部（第１基準電流生成回路）
１１３  基準電流生成部（第２基準電流生成回路）
１１４  発振部（発振回路）
１１５  デジタルブロック
１１６  基準電流生成部（第３基準電流生成回路）
１１７  他のブロック
２００  ＬＰＦ（ローパスフィルタ）
３００  高圧トランス
４００  整流回路
Ｌ  書込光
Ｐ  用紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７７】
【特許文献１】特開２０１０−１２４６７７号公報
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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