(57)【要約】【課題】単一の圧電トランスでより広範囲の電圧を出力することが可能となる。【解決手段】  像担持体上に形成されたトナー画像を記録材に転写する転写部材に出力電圧を印加するため、圧電トランス１０１と、圧電トランス１０１を駆動するための駆動周波数を発生する発生手段１１０とを備える。そして、出力電圧Ｖｏｕｔの目標値に応じて、電源装置の駆動周波数特性を変更し、スプリアス電圧を制御する制御手段７０１を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電トランスを用いて電圧を出力する電源装置であって、
前記圧電トランスを駆動するための駆動周波数を発生する周波数発生部と、
前記周波数発生部の駆動周波数を制御して前記圧電トランスの出力電圧を制御する制御部と、
前記圧電トランスに供給される駆動電圧を切り換える駆動電圧切換部と、
を備え、
前記制御部は、前記出力電圧の設定値に応じて前記駆動電圧切換部に対して前記駆動電圧を切り換えるように指示することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記駆動電圧を切り換えることによって、前記駆動周波数と前記出力電圧との関係を示す周波数特性を変更し、変更した周波数特性に基づいて前記圧電トランスの出力電圧を制御する請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記駆動電圧切換部は、圧電トランスの駆動電圧を切り換える３端子レギュレータを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記駆動電圧切換部は、圧電トランスの駆動電圧を切り換えるツェナ−ダイオードを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
【請求項５】
前記駆動電圧切換部は、圧電トランスの出力端で抵抗の有無をスイッチングするスイッチ回路を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
【請求項６】
更に、圧電トランスの出力対象を切り換える切換部を有し、
前記制御部は、前記切換部に前記出力対象を切り換えるように指示することを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記出力電圧の設定値が予め設定された値よりも低い場合に、前記駆動電圧切換部に対して信号を出力して前記駆動電圧を切り換えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
【請求項８】
転写材に画像を形成するための画像形成部を備える画像形成装置であって、
圧電トランスと、前記圧電トランスを駆動するための駆動周波数を発生する周波数発生部と、前記圧電トランスに供給される駆動電圧を切り換える駆動電圧切換部とを有する電源装置と、
前記周波数発生部の駆動周波数を制御して前記圧電トランスから前記画像形成部に出力される出力電圧を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記出力電圧の設定値に応じて前記駆動電圧切換部に対して前記駆動電圧を切り換えるように指示することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記画像形成部は、像担持体と、前記像担持体に形成された画像を転写材に転写する転写部材と、を備え、
前記制御部は、前記転写部材の動作条件に応じて、前記駆動電圧切換部に対して前記駆動電圧を切り換えるように指示することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記転写部材の動作条件は、前記画像形成装置の置かれた環境又は前記転写材の種類に応じて設定されることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記画像形成部は、像担持体と中間転写体と前記像担持体に形成された画像を前記中間転写体に一次転写する一次転写部材と前記中間転写体に転写された画像を転写材に二次転写する二次転写部材とを有し、
前記電源装置は、更に、圧電トランスの出力対象を前記一次転写部材又は二次転写部材のいずれかに切り換える切換部を有し、
前記制御部は圧電トランスの出力対象を切り換えるように前記切換部に対して指示することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置用の電源装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、像担持体上に形成されたトナー画像を記録材に転写する転写部材に出力電圧を印加する電源装置が知られている。例えば、電子写真方式の画像形成装置において、転写部材には金属の軸にローラ状の導電性ゴムを巻きつけた転写ローラを用い、感光体のプロセススピードに合わせ回転駆動させている。そして、転写部材に印加する電圧として直流バイアス電圧を用いており、転写ローラを用いて良好な転写を行うために、通常１０μＡ程度の電流を印加している。
【０００３】
上述したような画像形成に必要とされる高電圧を生成するために、従来は巻線式の電磁トランスを使用していた。しかし、電磁トランスは、銅線，ボビン，磁芯で構成されており、上記のような仕様の画像形成装置に用いる場合は、出力電流値が１０μＡ程度という微小な電流のために、各部に於いて漏れ電流を最大限少なくしなければならなかった。そのため、トランスの巻線をモールド等により絶縁する必要があり、しかも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（高電圧出力用の電源装置）の小型化・軽量化の妨げとなっていた。
【０００４】
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ことが検討されている（特許文献１）。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ことが可能となる。しかも、一次側と二次側の電極間の距離を離すことが可能となるので特別に絶縁の為にモールド加工する必要がなく、高圧発生装置を小型・軽量にできるという優れた特性が得られている。
【０００５】
圧電トランスの特性は一般的に図９に示すような共振周波数ｆ０において出力電圧が最大となるような裾広がりな形状をしており、周波数による出力電圧の制御が可能である。共振周波数ｆ０よりも高い駆動周波数で出力電圧の制御を行う場合、圧電トランスの出力電圧を増加させるため駆動周波数を高い方から低い方へ変化させる。逆に共振周波数ｆ０よりも低い駆動周波数で出力電圧の制御を行う場合は、駆動周波数を低い方から高い方へ変化させることで出力電圧が増加する。
【０００６】
特許文献１に示すような圧電トランスを用いた回路では、電圧制御発振器（ＶＣＯ）の動作周波数範囲は、共振周波数ｆ０を含む範囲で設定する。具体的には、圧電トランスの構造上の特性により発生する不要共振周波数（ｆ０以外の共振周波数。以下スプリアス周波数と記す）の電圧より大きく共振周波数ｆ０の電圧より小さい電圧範囲で制御を行う。このスプリアス周波数の発生を抑えるためには、圧電トランスに正弦波などの高調波成分を含まない電圧を入力することが有効であることが知られている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２０６１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来技術では、電圧波形が図８のように高調波成分を含むためスプリアス周波数の影響を受けやすい構成であった。所要電圧範囲が広く必要な場合（例えば環境によって負荷変動の大きい転写ローラを用いるなど）、スプリアス周波数の影響を受けやすい低い電圧で制御するのが困難であった。また、スプリアス周波数の発生を抑えるため正弦波で圧電トランスを駆動するという方法も高価であるという問題があった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、単一の圧電トランスでより広範囲の電圧を出力することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る装置は、
圧電トランスを用いて電圧を出力する電源装置であって、
前記圧電トランスを駆動するための駆動周波数を発生する周波数発生部と、
前記周波数発生部の駆動周波数を制御して前記圧電トランスの出力電圧を制御する制御部と、
前記圧電トランスに供給される駆動電圧を切り換える駆動電圧切換部と、
を備え、
前記制御部は、前記出力電圧の設定値に応じて前記駆動電圧切換部に対して前記駆動電圧を切り換えるように指示することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る他の装置は、転写材に画像を形成するための画像形成部を備える画像形成装置であって、
圧電トランスと、前記圧電トランスを駆動するための駆動周波数を発生する周波数発生部と、前記圧電トランスに供給される駆動電圧を切り換える駆動電圧切換部とを有する電源装置と、
前記周波数発生部の駆動周波数を制御して前記圧電トランスから前記画像形成部に出力される出力電圧を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記出力電圧の設定値に応じて前記駆動電圧切換部に対して前記駆動電圧を切り換えるように指示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、単一の圧電トランスでより広範囲の電圧を出力することが可能となる。また、低電圧出力時においてスプリアス周波数の影響を受けることなく制御を行うことで制御安定化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（圧電トランス高圧電源の前提技術）
まず図１０を用いて、本発明に係る圧電トランス高圧電源の前提となる技術について説明する。ここに示す回路は高圧電源であり、１０１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１０１の出力はダイオード１０２、１０３及び高圧コンデンサ１０４によって正電圧に整流平滑され負荷である転写ローラ（不図示）に供給される。出力電圧は抵抗１０５、１０６、１０７によって分圧され、保護用抵抗１０８を介してオペアンプ１０９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１１４を介してＤＣコントローラ２０１からアナログ信号である高圧電源の制御信号（Ｖｃｏｎｔ）が入力される。オペアンプ１０９と抵抗１１４とコンデンサ１１３を図１０のように構成することにより、積分回路として機能している。そして、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化した制御信号Ｖｃｏｎｔがオペアンプ１０９に入力される。オペアンプ１０９の出力端は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０に接続されている。ＶＣＯ１１０はオペアンプ１０９の出力電圧に応じた周波数でトランジスタ１１１をスイッチングし、インダクタ１１２で電圧を増幅して図８に示すような電圧を圧電トランス１０１の一次側に供給する。
【００１４】
図１０において、圧電トランスの駆動回路は、トランジスタ１１１、インダクタ１１２及び圧電トランス入力容量（不図示）を用いてＬＣ共振型フライバックコンバータを形成している。この構成は安価であり、かつ高い入力電圧実効値が得られる。
【００１５】
（第１実施形態）
次に、本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態は、単一の圧電トランスで、前提技術で示した回路よりも広範囲の電圧を安定して出力する圧電トランス電源を備えたカラーレーザプリンタである。即ち、所要電圧範囲が広く必要な場合（例えば環境によって負荷変動の大きい転写ローラを用いる場合など）でも、スプリアス周波数の影響を受けずに低い電圧で制御するため、条件に応じて高い出力電圧と低い出力電圧を切り替えるものである。
【００１６】
＜装置全体構成＞
図２は本発明にかかる圧電トランス高圧電源を適用可能な画像形成装置の１例としてのカラーレーザプリンタの構成図である。
【００１７】
４０１はカラーレーザプリンタ、４０２は記録紙３２を収納するデッキ、４０３はデッキ４０２内の記録紙３２の有無を検知するデッキ紙有無センサ、４０４はデッキ４０３から記録紙３２を繰り出すピックアップローラである。また、４０５はピックアップローラ４０４によって繰り出された記録紙３２を搬送するデッキ給紙ローラ、４０６はデッキ給紙ローラ４０５と対をなし記録紙３２の重送を防止するためのリタードローラである。そして、デッキ給紙ローラ４０５の下流には記録紙３２を同期搬送するレジストローラ対４０７、レジストローラ対への記録紙３２の搬送状態を検知するレジ前センサ４０８が配設されている。
【００１８】
またレジストローラ対４０７の下流には静電吸着搬送転写ベルト（以下ＥＴＢと記す）４０９が配設されている。また、４色（イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋ）分のプロセスカートリッジ４１０Ｙ、４１０Ｍ、４１０Ｃ、４１０Ｂｋとスキャナユニット４２０Ｙ、４２０Ｍ、４２０Ｃ、４２０Ｂｋからなる画像形成部が設けられている。この画像形成部によって形成された画像が、ＥＴＢ４０９上で、転写ローラ４３０Ｙ、４３０Ｍ、４３０Ｃ、４３０Ｂｋによって順次重ね合わされてゆくことによりカラー画像が形成される。形成されたカラー画像は、記録紙３２上に転写され、記録紙３２は下流に搬送される。下流には記録紙３２上に転写されたトナー像を熱定着するために内部に加熱用のヒータ４３２を備えた定着ローラ４３３と加圧ローラ４３４対が配設されている。また、定着ローラからの記録紙３２を搬送するための、定着排紙ローラ対４３５、定着部からの搬送状態を検知する定着排紙センサ４３６が配設されている。
【００１９】
次に、各画像形成部について説明する。図では、プロセスカートリッジ４１０Ｙ、４１０Ｍ、４１０Ｃ、４１０Ｂｋやスキャナユニット４２０Ｙ、４２０Ｍ、４２０Ｃ、４２０Ｂｋなどに、色毎にイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋの符号を末尾に付している。しかし、以降の説明は、表現の簡便化のため、これらの色に関する符号を省略して、単に４１０、４２０として説明する。
【００２０】
各スキャナユニット４２０は、ビデオコントローラ４４０から送出される各画像信号に基づいて変調されたレーザ光を発光するレーザユニット４２１を含む。また、各レーザユニット４２１からのレーザ光を各感光ドラム３０５上に走査するためのポリゴンミラー４２２とスキャナモータ４２３、結像レンズ群４２４を含む。そして、各プロセスカートリッジ４１０は電子写真プロセスに必要な感光ドラム３０５、帯電ローラ３０３と現像ローラ３０２、トナー格納容器４１１を備えている。また、各プロセスカートリッジ４１０は、レーザプリンタ４０１本体に対して着脱可能に構成されている。ビデオコントローラ４４０は、パーソナルコンピュータ等の外部装置４４１から送出される画像データを受け取るとこの画像データをビットマップデータに展開し、画像形成用の画像信号を生成する。
【００２１】
また、２０１はレーザプリンタ４０１全体の制御を行なうＤＣコントローラである。ＤＣコントローラ２０１は、ＲＡＭ２０７ａ、ＲＯＭ２０７ｂ、タイマ２０７ｃ、デジタル入出力ポート２０７ｄ、Ｄ／Ａポート２０７ｅを備えたＭＰＵ（マイクロコンピュータ）２０７、不揮発記憶装置（ＥＥＰＲＯＭ）２０８を備えている。また、ＤＣコントローラ２０１は、不図示の各種入出力制御回路を備えている。２０２は高圧電源（圧電トランス式高圧電源装置）である。高圧電源２０２は、各プロセスカートリッジ４１０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４３０に対応した高圧を出力可能な圧電トランスを使用した転写高圧電源とで構成されている。
【００２２】
＜圧電トランス高圧電源の構成＞
次に本実施形態の圧電トランス式高圧電源の構成について図１、図３を用いて説明する。以下に説明する圧電トランス式高圧電源は、一例として転写ローラに対して高圧を出力するための高圧電源として説明する。なお、本実施形態の圧電トランス式高圧電源は出力対象として画像形成装置の高圧出力対象であれば転写ローラ以外でも適宜選択可能である。図１に本実施形態における圧電トランス式高圧電源の回路図を示す。図１０に示した前提技術と同一の構成は、同一の記号を付して説明を省略する。前提技術の回路図との相違点は、圧電トランスの駆動電圧を駆動電圧切換部としての制御回路７０１によって切り換え可能としていることである。以下、制御回路７０１の動作について説明する。
【００２３】
制御部としてのＭＰＵ２０７からの信号ＶｒａｎｇｅがＬｏｗである場合、トランジスタ７０３、７０２がＯＦＦとなるため、３端子レギュレータ（出力１２Ｖ）７０７が動作し２４Ｖが１２Ｖにレギュレートされる。このため、２４Ｖをインダクタ１１２に直結する場合よりも、低い電圧で圧電トランスを駆動することになる。
【００２４】
一方、ＭＰＵ２０７からの信号ＶｒａｎｇｅがＨｉｇｈである場合、トランジスタ７０３、７０２がＯＮとなるため、約２４Ｖの駆動電圧（２４Ｖからトランジスタ７０２のＶＣＥを引いた電圧）がインダクタ１１２に供給される。３端子レギュレータ（出力１２Ｖ）７０７はこの場合機能しない。Ｖｒａｎｇｅ信号のＨｉｇｈ−Ｌｏｗ切り換えは、環境センサ３２４（図２）やメディアセンサ３２３（図２）の信号に基づいて行なう。
【００２５】
図３は圧電トランスの周波数特性と、Ｖｒａｎｇｅの制御を示すグラフである。ここで周波数特性とは、駆動周波数と前記出力電圧との関係を示すものであり、縦軸は、出力電圧、横軸は駆動周波数を示す。ここでは共振周波数ｆ０よりも高周波側で制御を行う場合について説明するため、高周波側のスプリアス周波数のみ示している。しかし、図９のように低周波側にもスプリアス周波数が存在するため、共振周波数ｆ０よりも低周波側で制御を行う場合も同様に考えればよい。
【００２６】
ここで、ＭＰＵ２０７からの信号ＶｒａｎｇｅがＨｉｇｈである場合に、比較的低い電圧Ｅｄｃを出力すべく制御を行う弊害について説明する。
【００２７】
通常、周波数発生部としてのＶＣＯ１１０が発生する駆動周波数は、圧電トランスの個体ばらつきによって共振周波数ｆ０が動作範囲外になることがないよう広めに設定し、スプリアス周波数を含んだものになる。図３のように共振周波数ｆ０よりも高周波側で制御を行う場合、制御は高周波側から開始されるため、出力電圧Ｅｄｃが必要な場合はポイント１３０１で制御が成立する。しかしこの時、高圧の出力対象である転写ローラの負荷が瞬間的に大きくなると、ＶｒａｎｇｅがＨｉｇｈである場合の周波数特性カーブが瞬間的に低い電圧に落ち込む。低い電圧に落ち込むと出力電圧をＥｄｃに維持するように図１の回路が動作する。つまり制御部としてのオペアンプ１０９が機能して出力電圧を維持するように動作する。その際、スプリアス電圧がＥｄｃよりも低くなるため制御ポイントが１３０１から１３０３に移動する。つまり、駆動周波数を大幅に変更しなければならなくなる。具体的には大幅に周波数の値を下げなければならなくなる。そうすると、その駆動周波数の変化の過程で大きな電圧変動を伴うため画像不良などの不具合を発生する。
【００２８】
上記弊害は出力電圧が低い場合にのみ起こるため、出力電圧の目標値（目標として設定された設定値）が低い環境では、予めＭＰＵ２０７が制御回路に対する指示としての信号ＶｒａｎｇｅをＬｏｗに設定すれば、スプリアス周波数の影響を抑えることができる。つまり、ＶｒａｎｇｅをＬｏｗに設定すれば、スプリアス電圧が低くなり、電圧Ｅｄｃに対して初めからポイント１３０３で制御を行うため、瞬間的な負荷変動に対しても大きな電圧変動を伴わずに制御を行うことができる。
【００２９】
判定手段としてのＭＰＵ２０７は、出力電圧の目標値が低い環境か否かを、環境センサ３２４やメディアセンサ３２３など、各種センサからの出力によって判定し、出力電圧の目標値が低い環境であれば、ＶｒａｎｇｅをＬｏｗに設定する。これによって、低電圧出力時であっても、負荷変動に対して、大きな電圧変動が起こりにくい、つまり負荷変動に対する耐性のある電源を提供することができる。出力電圧の目標値が高い環境であれば、ＶｒａｎｇｅをＨｉｇｈに設定して、広い電圧範囲を実現することができる。この目標値は、転写部材の動作条件、例えば、動作する環境や転写材の種類に応じて決まる。例えば、転写ローラの負荷が小さくなる高温多湿環境では低い電圧で制御するため、ＶｒａｎｇｅをＬｏｗに設定すればよい。通常環境や低温低湿環境では高い電圧を出力するので、ＶｒａｎｇｅをＨｉｇｈに切り換えればよい。
【００３０】
本実施形態では、回路７０１が、ＭＰＵ２０７からの信号を受けて、出力電圧の目標値に応じて、電源装置の駆動周波数特性を変更し、スプリアス電圧を制御する制御部として機能する。つまり、出力電圧の目標値が高電圧か低電圧かに応じて、異なるスプリアス電圧を持つ駆動周波数特性となるように出力電圧を制御する。これにより、単一の圧電トランスでより広範囲の電圧を出力することが可能となる。
【００３１】
ＭＰＵ２０７は、各種センサの出力によって瞬間的な負荷変動が起こりやすい環境か否かを判定してもよい。出力電圧の目標値が低い環境であっても、瞬間的な負荷変動が起こらない環境であれば、ＭＰＵ２０７からの信号ＶｒａｎｇｅをＨｉｇｈに設定してもよい。
【００３２】
（第２実施形態）
図４は第２実施形態を説明する図である。第１実施形態と異なり、スプリアス電圧を制御する手段としてツェナーダイオードを用いている。他の構成及び動作に関しては第１実施形態と同様のため説明を省略する。
【００３３】
Ｖｒａｎｇｅ信号がＬｏｗであるときにトランジスタ７０３，７０２がＯＦＦとなるため、２４Ｖが１２Ｖツェナーダイオード７０８に印加され、１２Ｖにドロップした電圧がインダクタ１１２に印加される。その結果、第１実施形態と同様に図４の圧電トランス駆動周波数特性が得られ、スプリアス周波数の影響を受けにくくすることにより、低い電圧での制御が可能となる。これにより、第１実施形態と比較し、より安価な構成で出力電圧範囲を広く取ることが可能である。
【００３４】
（第３実施形態）
図５は第３実施形態を説明する図である。第１実施形態との主たる相違点は、圧電トランス１０１の出力端側で、抵抗の有無をスイッチングするスイッチ回路７２５を備え、スプリアス電圧を制御する点にある。他の構成及び動作に関しては第１実施形態と同様のため説明を省略する。
【００３５】
Ｖｒａｎｇｅ信号がＨｉｇｈの場合、トランジスタ７２２がＯＮとなり高圧リレー７２０が導通状態になる。ダイオード１０２，１０３、コンデンサ１０４によって整流された圧電トランス１０１の出力電圧がそのまま出力電圧Ｖｏｕｔとして出力され、制限抵抗７２１に電流は流れない。
【００３６】
一方、Ｖｒａｎｇｅ信号がＬｏｗの場合、トランジスタ７２２がＯＦＦとなり高圧リレー７２０は非導通状態になる。この時出力Ｖｏｕｔから負荷（不図示）にかかる電圧は制限抵抗７２１と負荷（不図示）の抵抗成分とで分圧されたものであるから、実際に圧電トランス１０１が供給している電圧より小さくなる。言い換えれば、圧電トランス１０１が出力している電圧−周波数特性は図３のＶｒａｎｇｅがＨｉｇｈの時の特性であるが、負荷（不図示）にかかる電圧−周波数特性はＶｒａｎｇｅがＬｏｗの時の特性を示すことになる。制御は出力Ｖｏｕｔの電圧で行うことで図３のＶｒａｎｇｅがＬｏｗであるときの周波数特性カーブで制御を行うことができ、低い電圧での制御を行うことが可能となる。高圧リレー７２０によるスイッチングで、抵抗７２１の影響の有無を変化させ、結果として出力電圧をコントロールする。
【００３７】
以上のように、出力端側で抵抗値を切り換えることでスプリアス電圧を制御し、単一の圧電トランスの制御範囲を広く取ることが可能となる。
【００３８】
（第４実施形態）
図６は第４実施形態に関わる画像形成装置の全体構成である。また、図７は本実施形態の圧電トランス式高圧電源装置の構成である。第１〜第３実施形態と本実施形態との相違点は、圧電トランスの電圧駆動特性を切り換える構成を２つの出力対象に適用している点である。
【００３９】
カラー画像形成装置（カラーレーザプリンタ）としてよく知られている構成として以下の２つがある。一つは、第１実施形態で説明した画像形成に必要な色と同数の感光体と帯電器と現像装置等から成る画像形成ユニット（画像形成ステーションとも言う）を備える方式（以下タンデム方式と記す）である。もう一つは、単一の感光体を備え、その上に現像剤の色と同じ回数、画像形成を繰り返してカラー画像を形成する方式（以下ロータリ方式と記す）である。タンデム方式は高速カラー画像形成に適し、ロータリ方式は小型で低コストな装置に適している。
【００４０】
本実施形態では１つの圧電トランス式高圧電源装置から２つの対象（負荷）に対して高圧を出力する構成を特徴としている。そのためには高圧を出力するタイミングが異なることが前提となる。この構成により適しているのは、上記のロータリ方式の画像形成装置であると考えられる。よって、図６を用いて、まず、ロータリ方式の画像形成装置について全体構成を説明する。
【００４１】
ロータリ方式の装置は、単一の感光体ドラム１００、感光ドラムを露光するための光学ユニット１４１、感光ドラムを帯電するための帯電ローラ１３２を有する。そして４つの現像手段（現像器）１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃ，１５１ｄと現像手段を保持するための回転式現像器保持体１５０及び回転式現像器保持体駆動手段（以下モータと記す）１６１を有する。また、感光ドラム１００から中間転写体に画像を転写するための一次転写部材としての一次転写ローラ１３３、中間転写体を駆動するための中間転写体テンションローラ１３４と中間転写体駆動ローラ１３５を有する。また、中間転写体をクリーニングするための中間転写体クリーニングローラ１３７を有する。さらに、回転式現像器保持体の基準位置の検知手段である回転式現像器基準位置検知センサ１３１（以下ホームポジションセンサと記す）を有する。また、中間転写体上の画像を転写材に転写するための二次転写部材としての二次転写ローラを有する。その他、搬送ベルト１２１、定着ユニット１２６、給紙トレイ２００、手差し給紙トレイ１２４、画像濃度を検知するためのセンサ１３０を有する。ここでセンサ１３０は４つの現像手段によって画像を感光ドラムに一次転写するタイミング、転写材の搬送開始のタイミングを検知するためのセンサとしても用いられる。さらに、排紙ローラ１６２、排紙トレイ１２５及び上部排紙トレイ１２８等を有する。
【００４２】
次に、転写材に対する画像形成の概要について説明する。まず、感光体ドラム１００上に配置している帯電ローラ１３２によって感光体ドラム１００の表面を所望の極性に均一に帯電させる。次に画像同期信号を基準にコントローラから送出される画像データを基に、光学ユニット１４１を用いてレーザＬで感光体ドラム１００上を露光することにより感光体ドラム上に潜像を形成させる。この潜像を可視化する為のプロセス一例を挙げると、例えばＹ（イエロー）用現像手段１５１ａにより感光体ドラム１００上に形成された潜像を、即ち現像ローラ１５２に所定の電圧を印加して感光体ドラム１００上の潜像を現像容器１５ａ内の現像剤としてトナーで現像する。そして、感光体ドラム１００上に可視化されたトナー像を形成させる。
【００４３】
その後、一次転写ローラ１３３により感光体ドラム１００上のトナー像を中間転写体１３９に一次転写して一時的に画像を保持させる。
【００４４】
同様にＭ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）についても、順次、各色用現像手段１５１ｂ、１５１ｃ、１５１ｄで感光体ドラム１００上に、それぞれの画像データに応じた潜像を、そしてそれぞれの現像手段の現像ローラ１５２ｂ、１５２ｃ、１５２ｄと現像容器１５ｂ、１５ｃ、１５ｄトナーにより現像を行うことによりトナー像を形成し、各色ごとに順次中間転写体１３９に転写し、画像を保持させる。
【００４５】
中間転写体１３９上の各色の保持トナー像は、所定のタイミングで転写が行われるので中間転写体１３９上で多重のトナー像となる。一方、最後の画像形成色での現像が終了した後、所定のタイミングで二次転写ローラ１２０と中間転写体クリーニングローラ１３７と中間転写体駆動ローラ１３５を、中間転写体１３９を介して当接させる。中間転写体１３９に当接させた後、それぞれのローラに高圧（例えば所定のタイミングでトナー像と反対極性（例えばプラス極性）の転写高圧を二次転写ローラ１２０に印加して、またクリーニングローラ１３７には同様にプラス極性の電圧）印加を行い、中間転写体駆動ローラ１３５には例えば一次転写ローラ１３３と同極性同電位の電圧印加を行い、転写材の搬送を待つ。
【００４６】
さらに前記トナー像を転写するために別途必要な所定のタイミングで、給紙トレイ２００からは給紙ローラ１２７若しくは手差し給紙トレイ１２４からは給紙ローラ１２３により転写材を給紙する。給紙された転写材はレジローラ１２２で一旦停止して、中間転写体１３９上への最終色の画像形成終了を待つ。
【００４７】
最終色（Ｂｋ）の画像形成が終了後、所望のタイミングで、レジローラ１２２は転写材の再搬送を開始する。搬送された転写材は、当接した二次転写ローラ１２０と中間転写体駆動ローラ１３５で駆動されている中間転写体１３９の間に搬送され、中間転写体１３９上の多色多重トナー像は中間転写体駆動ローラ１３５と二次転写ローラ１２０に印加されているバイアスの電位差により転写材上へ転写させる。その後、転写後に中間転写体１３９上に残留するトナーはクリーニングローラ１３７によって除去され、若しくは再チャージを行い、中間転写体１３９上の残留トナーは再チャージにより感光体ドラム１００へ戻り、感光体ドラム１００に接触しているクリーニングブレード１４０により回収される。クリーニングブレード１４０で回収された残留トナーは、不図示の駆動系により廃トナーエリア１３８へ蓄積される。また、クリーニングローラ１３７に付着した残留トナーは、別途所定のプロセスで後に感光体ドラム１００に回収させる。
【００４８】
転写材への画像の転写が終了した後、クリーニングローラ１３７と二次転写ローラ１２０は中間転写体駆動ローラ１３５より離間させ、次の画像形成に備える。
【００４９】
なお、クリーニングされた感光体ドラム１００は帯電ローラ１３２により再び感光体ドラム１００の表面が所望の極性に均一に帯電され、次の潜像形成及び現像工程に備える。また、残留トナーをクリーニングした中間転写体１３９においても同様である。
【００５０】
一方、トナー像が転写された転写材は、搬送ベルト１２１によって搬送され、定着ユニット１２６にてトナー像が転写材に定着される。トナー像が定着された転写材は、上部排紙トレイ１２８若しくは下部排紙トレイ１２５へ排出される。
【００５１】
また、センサ１３０は、画像形成装置に電源を入れる際のウォームアップ時若しくは所定タイミングで、各色トナー像の濃度制御を行うためのものである。具体的には中間転写体に形成されたテスト画像の濃度を検知してトナー濃度が適正になるように現像条件等を制御する。また所定タイミングとは例えば予め定められた枚数画像形成を行う毎等のタイミングである。また、一次転写のタイミングや転写材の搬送開始のタイミング検知は、不図示の中間転写体上の基準位置を反射若しくは透過の方法で読み取り、画像形成（一次転写、二次転写）を行う際の基準を検知する手段として用いる。ここで基準位置とは、例えば、ベルトとは反射率の違うマークを予め設けて、そのマークを基準位置とする。本実施形態では、１つのセンサ１３０で濃度検知とタイミング検知を行っているが、各々別ユニットであっても良い。
【００５２】
次に本実施形態の圧電トランス式高圧電源の構成について図６及び図７を用いて説明する。高電圧の出力対象として、ここでは一次転写ローラとニ次転写ローラとに高圧を印加する例を説明する。一次転写ローラに印加する高圧（以下一次転写バイアスとい）は出力電圧の目標値が低い（およそ１００Ｖ〜１０００Ｖ）。また、ニ次転写ローラに印加する高圧（以下ニ次転写バイアスという）は出力電圧の目標値が高い（およそ１０００Ｖ〜４０００Ｖ）。
【００５３】
画像形成の工程において、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの４色の画像が中間転写体１３９に形成されるまでの間、一次転写ローラ１３３に高圧を印加する必要があり、高圧電源の出力は一次転写ローラ１３３に接続される。高圧出力の一次転写ローラへの接続の判定は、センサ１３０が現像手段による４色それぞれの一次転写のタイミング信号に基づいて行う。タイミング信号がＭＰＵ３０８（図６に不図示）に送信されると、ＭＰＵ３０８からＶｒａｎｇｅ信号が高圧電源に送られることによって一次転写ローラに接続される。このときＶｒａｎｇｅ信号はＬｏｗ固定であり、高圧電源は４色の画像が中間転写体１３９への一次転写が完了するまで切換部としてのリレー７４１の接続先を一次転写ローラ１３３にする。それと同時に３端子レギュレータ（出力１２Ｖ）７０７を動作させる。つまりＶｒａｎｇｅ信号がＬｏｗの時は高圧電源の駆動周波数特性を低電圧側に変化させて一次転写バイアスを出力する。
【００５４】
最終色（Ｂｋ）の画像が中間転写体１３９に形成された後、センサ１３０からの信号を元に切換部としてのＭＰＵ３０８がＶｒａｎｇｅ信号をＨｉｇｈに切り換える。これはレジローラ１２２で一旦停止していた転写材が再搬送を開始するタイミングと同期している。Ｖｒａｎｇｅ信号をＨｉｇｈにすることで高圧電源の出力をリレー７４１でニ次転写ローラ１２０に切り換える。同時にトランジスタ７０２と７０３をＯＮとし３端子レギュレータを機能させずに２４Ｖで圧電トランス１０１を駆動する。つまりＶｒａｎｇｅ信号がＨｉｇｈの時は駆動周波数特性を高電圧側に変化させてニ次転写バイアスを出力する。
【００５５】
そして、画像が転写材に転写を完了するタイミングをセンサ１３０で検知し、ＭＰＵ３０８からＶｒａｎｇｅ信号をＬｏｗに切り換え、高圧電源を一次転写ローラに接続して次の画像形成に備える。
【００５６】
以上、単一の圧電トランス電源装置で制御範囲を切り換える構成を応用し、複数の出力対象に対して、出力の切り換えと制御範囲の切り換えを行い、出力対象応じた適切な制御範囲を設定することが可能になる。
【００５７】
本実施形態では一次転写バイアスとニ次転写バイアスでの出力及び制御範囲の切り換えを説明した。しかし、本構成は上記制御対象のみに限定されるものではない。出力タイミングが異なり、かつ、制御範囲が異なるような複数の出力対象があれば適宜適用できる。
【００５８】
また、本実施形態では２つの出力対象に対し制御範囲の切り換えを行ったが、３つ以上の出力対象に対しても出力タイミングが重ならないものであれば、高圧リレーなどのスイッチング素子を用いて適用可能である。
【００５９】
（他の実施形態）
第１乃至第４実施形態では、圧電トランスの駆動周波数を高域側から低域側に変化させることで出力電圧を増加させる構成で説明を行った。しかしながら、低域側から高域側に駆動周波数を変化させることにより出力電圧を増加させても構わない。
【００６０】
第１乃至第４実施形態では、画像形成装置をカラーレーザプリンタの構成で説明を行った。しかしながら、画像形成装置はカラーレーザプリンタに限定されるものではなく、モノクロレーザプリンタや複写機、ファックスであっても構わない。
【００６１】
第１乃至第４実施形態では、スプリアス電圧を制御するための４つの回路について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。出力電圧の目標値に応じてスプリアス電圧を制御できる回路であれば他の構成でもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１実施形態における、圧電トランス式高圧電源の回路図である。
【図２】本発明の実施形態における、カラーレーザプリンタの構成図である。
【図３】本発明の実施形態における、圧電トランスの駆動周波数と出力電圧の特性を表す図である。
【図４】本発明の第１実施形態における、圧電トランス式高圧電源の回路図である。
【図５】本発明の第３実施形態における、圧電トランス式高圧電源の回路図である。
【図６】本発明の第４実施形態に好適な、カラーレーザプリンタの構成図である。
【図７】本発明の第４実施形態における、圧電トランス式高圧電源の回路図である。
【図８】圧電トランスの入力電圧波形を表す図である。
【図９】圧電トランスの駆動周波数と出力電圧の特性を表す図である。
【図１０】前提技術における、高圧電源回路の動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０１：圧電トランス（圧電セラミックトランス）
１０２，１０３：ダイオード
１０４：高圧コンデンサ
１０９：オペアンプ
１１０：電圧制御発振器（ＶＣＯ）
１１２：インダクタ
２０１：ＤＣコントローラ
２０２：高圧電源（圧電トランス式高圧電源装置）
４０１：カラーレーザプリンタ（画像形成装置）
７０１，７１１：駆動電圧切り換え回路
７０７：３端子レギュレータ（出力１２Ｖ）
７０８：１２Ｖツェナーダイオード
７２０，７２７，７３１：高圧リレー
【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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