(57)【要約】【課題】  スプリアス周波数における出力電圧の起伏によって、低い電圧が安定して出力できないため、最適な電圧制御ができなくなるという問題があった。【解決手段】  入力される駆動信号に応じて電圧を出力する圧電トランス１０１と、圧電トランス１０１から出力された電圧を負荷に対して整流平滑化して出力する整流回路（１０２〜１０４）と、電圧制御発振器１１０から出力された周波数信号に応じて駆動信号を圧電トランスに供給する電源電圧供給回路（１１１，１１２）と、整流回路で整流された出力電圧値と、外部から入力される制御信号とに基づいて、電圧制御発振器に供給する電圧信号を発生する制御電圧発生回路（１０９）と、整流回路の基準電位を変更する基準電位変更回路１２１とを有する。【選択図】  図１
2007300740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される駆動信号に応じて電圧を出力する圧電トランスと、
前記圧電トランスから出力された電圧を負荷に対して整流平滑化して出力する整流回路と、
電圧信号を入力して周波数信号を出力する電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器から出力された周波数信号に応じて前記駆動信号を前記圧電トランスに供給する電源電圧供給回路と、
前記整流回路で整流された出力電圧値と、外部から入力される制御信号とに基づいて、前記電圧制御発振器に供給する前記電圧信号を発生する制御電圧発生回路と、
前記整流回路の基準電位を変更する基準電位変更回路と、
を有することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記基準電位変更回路は、前記整流回路の基準電位が両端に印加される抵抗を含み、前記抵抗をバイパスして電流を流すか、或は前記抵抗に電流を流すかにより前記基準電位を変更す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】
前記基準電位変更回路は、前記制御信号に応じて前記基準電位を変更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４】
前記基準電位変更回路は、前記制御信号とは別の制御信号に応じて前記基準電位を変更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５】
前記基準電位変更回路は、前記出力電圧の目標値が所定電圧値以下の場合に前記基準電位を低下させることを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
【請求項６】
前記基準電位変更回路は、前記出力電圧の目標値が所定電圧値以上の場合に前記基準電位を低下させないことを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
【請求項７】
前記整流回路の基準電位に応じた電圧信号を発生する基準電位検出回路を更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電源装置と、
前記制御信号及び、或は前記別の制御信号を発生する制御手段と、
前記電源装置によって生成された電圧出力で画像形成を行う画像形成手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記画像形成手段は、電子写真プロセスにより画像形成を行う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】
前記制御手段は、更に前記基準電位検出回路から出力される前記電圧信号に応じて前記制御信号を発生することを特徴とする請求項８又は９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、圧電トランスを用いる電源装置とその電源装置を含む画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスにより画像を形成するプリンタ装置のうち、感光ドラムに転写ローラを当接させて転写する直接転写方式を採用している装置がある。このような装置では、転写ローラとして導電体の軸を持つローラ状の導電性ゴムを用い、この転写ローラを感光ドラムのプロセススピードに合わせて回転駆動している。そして転写ローラに印加する電圧として直流バイアス電圧を用いている。この直流バイアス電圧の極性は、通常のコロナ放電式の転写電圧と同じ極性である。
【０００３】
この転写ローラを用いて良好な転写を行うためには、通常３ｋＶ以上の電圧（所要電流は数μＡ）を転写ローラに印加する必要がある。このような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、この電磁トランスは、銅線、ボビン、磁芯で構成されており、上記仕様で使用するためには、出力電流値が数μＡという微小な電流のために各部の漏れ電流を最大限小さく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でモールドする必要があり、しかも供給電力と比較して大きなトランスを必要とするため、高電圧電源回路の小型化や軽量化の妨げとなっていた。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。即ち、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できる。しかも、一次側と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長くできる。このため、絶縁のためにモールド加工する必要がなくなり、高電圧電源回路を小型及び軽量にできるという優れた特性が得られている。
【０００４】
図１３は、従来の圧電トランスを用いた高電圧電源回路の構成を示すブロック図である。
【０００５】
図において、１０１は高電圧電源回路の圧電トランス（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及び高電圧コンデンサ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Ｖout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１０９の反転入力端子（−端子）には、抵抗１１４を介してＤＣコントローラからアナログ信号である高電圧電源回路の制御信号（Ｖcont）１１８が入力される。オペアンプ１０９と抵抗１１４とコンデンサ１１３にて積分回路を構成することにより、抵抗１１４とコンデンサ１１３で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、その出力端がインダクタ１１２及びコンデンサ１１６に接続されたトランジスタ１１１のベースに入力されている。こうしてトランジスタ１１１を駆動することで、圧電トランス１０１の一次側に電源電圧を供給する。また、圧電トランス１０１の特性は一般的に図３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、周波数に応じた出力能力（昇圧比）での出力電圧の制御が可能である。上述の従来技術として、例えば、以下の特許文献１に示されるものがある。
【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】
【０００６】
しかしながら、圧電トランスへの入力電圧波形や、圧電セラミックスの寸法比などの条件によっては、図３に示すように共振周波数ｆ0以外に、不要共振周波数（以下、スプリアス周波数と記す）ｆsp1〜ｆsp4などが存在する。いま十分に高い駆動周波数から、共振周波数ｆ0付近の所望の出力電圧Ｅdcを得る駆動周波数ｆxまで掃引する場合、各スプリアス周波数ｆsp1，ｆsp2を順次通過する過程で出力電圧の起伏が生じている。このため、電圧フィードバックによる周波数の掃引時間が遅くなり、出力電圧Ｅdcまでの立ち上り時間が長くなる。そのため、必要とされる高圧制御タイミングよりも早く、出力電圧をスプリアス周波数における電圧値以上に立ち上げておく方法等が採られている。
【０００７】
更に、図３に示すように、スプリアス周波数ｆsp2における出力電圧と同程度の電圧Ｅdc'を出力したい場合は、負荷変動や圧電トランスの能力の微小な変化により出力電圧は起伏を描いて上下するため不安定になり、高画質な画像が得られなくなる場合がある。例えば、常温から高温高湿な環境条件で抵抗値の低い記録紙にトナーを転写する場合は転写電流が多く流れ、感光ドラム上の電位は一次帯電器によって所定の電位に帯電される。しかし、転写ローラから流れ込んでくる電流により感光ドラム上の電荷が除電され、転写後の表面電位が低下する。この表面電位を再び一次帯電器により元に戻す時、表面電位が大きく変動している場合には、その履歴を十分に消すことができずにゴーストが生じる。
【０００８】
画像を実際に転写する際には、記録シートの先端から転写バイアスを印加する。このため記録シートの先端から感光ドラム１周分後の部分からゴーストが発生し、その前後で濃度差を生じてしまう。これに対する一般的な対策としては、高電圧電源回路からの出力電圧を可能な限り低下させる方法がある。しかしながら、スプリアス周波数における出力電圧の起伏によって、低い電圧が安定して出力できないため、スプリアス周波数における電圧出力能力よりも高い電圧Ｅdc3以上（例えば＋５００Ｖ）に出力電圧の範囲を設ける必要があり、最適な電圧制御ができなくなるという問題があった。
【０００９】
図４（Ａ）は、図４（Ｂ）に示す圧電トランスの周波数特性に関連付けた出力電圧の立ち上り動作を説明する図である。
【００１０】
図４（Ａ）に示すように、制御開始電圧Ｅdc1から目標電圧Ｅdc4に到達するまでに、スプリアス周波数ｆsp1及びｆsp2を順次越えるため、電圧の立ち上り波形は２回大きく歪むことがわかる。このことからも、電圧の立ち上り時間Ｔ1が必要以上に長くなってしまうことが説明できる。
【００１１】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決することにある。
【００１２】
また本願発明の特徴は、圧電トランスを用いた高電圧電源回路において、低い電圧を安定して出力することができ、また高電圧への立ち上げ時間を短縮することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明の一態様に係る電源装置は以下のような構成を備える。即ち、
入力される駆動信号に応じて電圧を出力する圧電トランスと、
前記圧電トランスから出力された電圧を負荷に対して整流平滑化して出力する整流回路と、
電圧信号を入力して周波数信号を出力する電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器から出力された周波数信号に応じて前記駆動信号を前記圧電トランスに供給する電源電圧供給回路と、
前記整流回路で整流された出力電圧値と、外部から入力される制御信号とに基づいて、前記電圧制御発振器に供給する前記電圧信号を発生する制御電圧発生回路と、
前記整流回路の基準電位を変更する基準電位変更回路と、
を有することを特徴とする。
上記目的を達成するために本発明の一態様に係る画像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電源装置と、
前記制御信号及び、或は前記別の制御信号を発生する制御手段と、
前記電源装置によって生成された電圧出力で画像形成を行う画像形成手段と、
を有することを特徴とする・
尚、この課題を解決するための手段は、本願発明の特徴の全てを列挙しているものではなく、特許請求の範囲に記載された他の請求項及びそれら特徴群の組み合わせも発明になり得る。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、圧電トランスを用いた高電圧電源回路において、低電圧を安定して出力できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。尚、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものでなく、また本実施の形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。
【００１６】
図２は、本発明の実施の形態に係るカラーレーザプリンタの構成図である。
【００１７】
レーザプリンタ４０１は、記録紙（記録シート）３２を収納するデッキ４０２を有している。４０３はシートの有無を検出するためのセンサで、デッキ４０２内の記録紙３２の有無を検知する。デッキ４０２内の記録紙３２は、ピックアップローラ４０４の回転により繰り出され、デッキ給紙ローラ４０５と、このデッキ給紙ローラ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４０６により搬送路に送出される。この搬送路上のデッキ給紙ローラ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４０７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】
このレジストローラ対４０７の下流には静電吸着転写ベルト（以下ＥＴＢと記す）４０９が配設されている。このＥＴＢ４０９上には後述する４色（イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢ）分のプロセスカートリッジ４１０Ｙ，４１０Ｍ，４１０Ｃ，４１０Ｂと、スキャナユニット４２０Ｙ，４２０Ｍ，４２０Ｃ，４２０Ｂが設けられている。これらプロセスカートリッジで形成された画像が、転写ローラ４３０Ｙ，４３０Ｍ，４３０Ｃ，４３０Ｂによって順次記録紙３２に重ね合わせて転写されることにより、その記録紙３２上にカラー画像が形成される。
【００１９】
更に、このＥＴＢ４０９の下流には、記録紙３２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対を有する定着器が配置されている。定着排紙ローラ対４３５は、定着器で画像が定着された記録紙３２を搬送するためのローラ対である。定着排紙センサ４３６は、この定着排紙ローラ対４３５により搬送される記録紙３２の搬送状態を検知するセンサである。
【００２０】
次に、各色に対応するスキャナユニット４２０（４２０Ｙ，４２０Ｍ，４２０Ｃ，４２０Ｂ）について説明する。４２１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ）は、後述する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である。４２２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ）は、各レーザユニット４２１からのレーザ光を各感光ドラム３０５（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ）上に走査するためのポリゴンミラーである。４２３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ）は、各対応するポリゴンミラーを回転駆動するスキャナモータである。４２４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ）は、各対応するポリゴンミラー４２２から反射されたレーザ光を、各対応する感光ドラム３０５に結像する結像レンズ群である。
【００２１】
また各プロセスカートリッジ４１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ）は、公知の電子写真プロセスに必要な感光ドラム３０５（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ）、帯電ローラ３０３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ）、現像ローラ３０２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ）、トナー格納容器４１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ）を具備している。そして各プロセスカートリッジ４１０は、このレーザプリンタ４０１に対して着脱可能に構成されている。
【００２２】
また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（ホストコンピュータ）４４１から送出される画像データを受け取ると、そ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。ＤＣコントローラ２０１は、このレーザプリンタの制御部で、ＲＡＭ２０７ａ，ＲＯＭ２０７ｂ、タイマ２０７ｃ、デジタル入出力ポート２０７ｄ，Ｄ／Ａポート２０７ｅを具備するＭＰＵ（マイクロコンピュータ）２０７、及び各種入出力制御回路（不図示）等で構成されている。
【００２３】
高電圧電源部２０２は、各プロセスカートリッジに対応した帯電用の高電圧電源回路（不図示）、現像用の高電圧電源回路（不図示）と、各転写ローラ４３０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ）に対応した高電圧を出力可能な圧電トランスを使用した転写用の高電圧電源回路とで構成されている。
【００２４】
［実施の形態１］
次に図１を参照して、本実施の形態１に係る圧電トランスを用いた高電圧電源回路の構成を説明する。尚、本実施の形態１に係る高電圧電源回路の構成は、正電圧、負電圧どちらの出力回路に対しても有効である。ここでは代表的に正電圧を必要とする転写用の高電圧電源回路について説明する。尚、転写用の高電圧電源回路は、各転写ローラ４３０Ｙ，４３０Ｍ，４３０Ｃ，４３０Ｂに対応して４個設けられている。ここでＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂ用の各電源回路の基本構成は同様であるので、ここでは代表してＹの場合で説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態１に係るＹ転写用の高電圧電源回路の構成を説明する回路図である。
【００２６】
図において、１０１は高電圧電源回路の圧電トランス（圧電セラミックストランス）である。この圧電トランス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、出力端子１１７から負荷である転写ローラ４３０Ｙに出力電圧Ｖoutとして供給される。この整流回路とグランド（接地）との間には、抵抗１２１及びコンデンサ１２２が挿入される。また出力電圧Ｖoutは、抵抗１０５，１０６，１０７によって分圧され、この分圧された電圧は、コンデンサ１１５及び保護用抵抗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、このオペアンプ１０９の反転入力端子（−端子）には、直列抵抗１１４を介してＤＣコントローラ２０１からのアナログ信号である高電圧電源回路の出力制御信号（Ｖcont）が接続端子１１８より入力される。
【００２７】
抵抗１１４とコンデンサ１１３で決まる積分時定数で平滑されたオペアンプ１０９の出力信号は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０に供給されている。そして、この電圧制御発振器１１０の出力は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１１１のゲートに接続される。この電界効果トランジスタ１１１のドレインは、インダクタ１１２を介して電源（＋２４Ｖ：Ｖcc）に接続されるとともに、コンデンサ１１６を介して接地されている。更に、このドレインは、圧電トランス１０１の一次側の電極の一方に接続されており、この一次側の電極の他方は接地されている。また、この電界効果トランジスタ１１１のソースも接地されている。
【００２８】
ここで圧電トランス１０１の周波数特性は、前述したように図３に示されている。
【００２９】
図３は、圧電トランスの周波数特性を説明する図である。
【００３０】
図３に示すように、共振周波数ｆ0で出力電圧が最大となっており、その駆動周波数により出力電圧の制御が可能であることが判る。いま、規定出力電圧Ｅdcを出力している時の駆動周波数をｆxとする。
【００３１】
図１に示す電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０は、その入力電圧が上昇すると出力する周波数が高くなり、入力電圧が低下すると出力周波数も低下するといった動作を行う。この条件において、圧電トランス１０１の出力電圧がＥdcよりも上昇すると、抵抗１０５を介してオペアンプ１０９の非反転入力端子（＋端子）の電圧Ｖsnsも上昇し、オペアンプ１０９の出力端子の電圧は上がる。これにより電圧制御発振器１１０の入力電圧が上昇するため圧電トランス１０１の駆動周波数も上昇する。従って、圧電トランス１０１は、駆動周波数ｆxより高い周波数で駆動されることになる。このとき図３より、駆動周波数ｆxがより上昇すると圧電トランス１０１の出力電圧が低下するため、圧電トランス１０１の出力電圧がＥdcよりも上昇すると、その出力電圧を下げる方向に制御される。即ち、負帰還制御回路を構成している。
【００３２】
また圧電トランス１０１の出力電圧がＥdcよりも低下すると、オペアンプ１０９の入力電圧Ｖsnsも低下してオペアンプ１０９の出力電圧も低下する。このため電圧制御発振器１１０の出力周波数も低下する。従って、圧電トランス１０１は、駆動周波数ｆxより低い周波数で駆動されることになる。このとき図３より、駆動周波数ｆxがより低下すると圧電トランス１０１の出力電圧が上昇するため、圧電トランス１０１の出力電圧がＥdcよりも低下すると、その出力電圧を上げる方向に制御される。
【００３３】
このように、オペアンプ１０９の反転入力端子（−端子）に入力されるＤＣコントローラ２０１からの出力制御信号（Ｖcont）の電圧（以下、出力制御値）で決定される電圧に等しくなるように、圧電トランス１０１の出力電圧が定電圧制御される。上述の回路動作は、イエロー（Ｙ）の画像形成部だけではなく、他の色（Ｍ，Ｃ，Ｂ）の画像形成部においても同様である。
【００３４】
次に、本実施の形態１に係る特徴的な構成として、圧電トランス１０１の出力側の整流回路と接地の間に、抵抗１２１及びコンデンサ１２２を挿入した場合で説明する。
【００３５】
図５（Ａ）は、図５（Ｂ）に示す圧電トランスの周波数特性に関連付けた、本実施の形態１に係る圧電トランスの出力電圧立ち上りの動作を説明する図である。
【００３６】
ここでは周波数の制御方向を、駆動周波数の高い方から低い方へ設定することにより、スプリアス周波数ｆsp1及びｆsp2における出力電圧の歪みが存在するものの、従来例で説明した図４と比較して、その歪の絶対値を小さくすることができる。
【００３７】
そのため、従来の電圧制御範囲としていた出力電圧Ｅdc1（例えば＋５００Ｖ）に対して、スプリアス周波数ｆsp1及びｆsp2での出力電圧よりも僅かに高い出力電圧Ｅdc5（例えば＋１００Ｖ）までを制御範囲にできる。従って、より自由度の高い電圧制御が可能となり、出力電圧を低下させられないことで発生するゴースト画像に対して有効な対策を講じることができる。
【００３８】
また、制御を開始する電圧Ｅdc5から目標電圧Ｅdc6に到達するまでに、スプリアス周波数ｆsp1及びｆsp2を通過することがないので、電圧波形は歪むことなく立ち上がる。これにより、圧電トランス１０１の出力電圧の立ち上り時間Ｔ2を、従来の場合（図４）と比較して大幅に短縮できる。いま図４に示す従来回路での立ち上り時間Ｔ1と比較すると、
Ｔ2  ＜  Ｔ1
となる。
【００３９】
次に、ダイオード１０２，１０３及び高圧コンデンサ１０４を含む整流回路の基準電位を加減する方法について説明する。
【００４０】
いま抵抗１２１の抵抗値を大きくすると、抵抗１２１の両端にかかる電位差が大きくなる。いま、出力電圧Ｖoutが負荷に供給され、その負荷を流れる電流が接地を介して抵抗１２１に流れると、抵抗１２１の整流回路側の電位は接地０Ｖに対して低くなる。ここでコンデンサ１２２は補助的につけた容量であり、回路の発振を防止する働きがある。このように、スプリアス特性をもった圧電トランスを用いた高電圧電源回路において、整流回路の基準電位を低下させてスプリアス周波数に対する出力電位を低下させることにより、低い電圧を安定して出力できるようになる。これにより、低電圧で発生するゴーストの発生を抑制できる。また同時に、高電圧の立ち上げ時のスプリアス周波数を越えるのに要する時間を短縮できるため、高電圧の立ち上げ時間を短くできるという効果がある。
【００４１】
但し、本実施の形態１の回路構成においては、抵抗１２１を加えることにより圧電トランス１０１の出力電圧に対して負荷が増えることになるので、高電圧回路が動作する画像形成時には、常に出力能力に対するマージンが低下することになる。そのため、低温・低湿環境等のような高電圧の出力が必要となる場合でも出力能力にマージンを持たせるように、回路定数の選定には注意する必要がある。
【００４２】
以上、本実施の形態１に係るカラーレーザプリンタに用いる転写用の高電圧電源回路を例に説明したが、他の帯電或は現像等用の高電圧を発生させる高電圧電源回路にも適用できる。
【００４３】
［実施の形態２］
以下、本発明の実施の形態２を図６及び図７を参照して説明する。尚、この実施の形態２に係るカラープリンタの構成は前述と同様であるため、その説明を省略する。この実施の形態２と実施の形態１との主たる相違点は、ＤＣコントローラ２０１からの電圧制御信号の電圧レベルに応じて、整流回路の基準電位を低下させるか、或いは低下させないように切替え可能とした点にある。
【００４４】
図６は、本発明の実施の形態２に係る圧電トランスを用いた高電圧電源回路の構成を示す回路図で、前述の実施の形態１と同様の構成は同じ符号を付して、それらの説明を省略する。ここではＤＣコントローラ２０１から接続端子１１８を介して入力される高電圧電源回路の出力制御信号（Ｖcont）の電圧レベルによって抵抗１２１の動作を切替える回路６００を設けている。以下、この回路６００について以下に説明する。
【００４５】
出力制御信号（Ｖcont）は、抵抗１２３及び１２４により分圧され、抵抗１２６で電源Ｖrefに接続したＮＰＮトランジスタ１２５のベースに入力されている。このＮＰＮトランジスタ１２５は、１段目のスイッチ回路を構成している。また電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０の出力信号（１０〜２００ｋＨｚ程度で動作）に接続された抵抗１２８及びＰＮＰトランジスタ１２７は、２段目のスイッチ回路を構成している。更に、このＰＮＰトランジスタ１２７のエミッタに接続されたカップリングコンデンサ１２９により交流成分だけを通過させ、この交流成分を、整流ダイオード１３０及び１３１、平滑コンデンサ１３２によりＤＣ電圧に整流している。こうして整流した電圧は、抵抗１３３を介してＰＮＰトランジスタ１３５のベースに供給されている。尚、このベースは抵抗１３４を介して接地されており、こうしてＰＮＰトランジスタ１３５をスイッチングすることにより、抵抗１２１を流れる電流を切替えることができる。
【００４６】
図６において、出力制御信号Ｖcontがハイレベルのときトランジスタ１２７はオンとなり、そのエミッタが０Ｖになる。このためコンデンサ１２９がＤＣ的に絶縁となり、トランジスタ１３５はオンできない。このため、電位Ｖxは抵抗１２１を介した負電圧Ｅdc7となる。一方、出力制御信号Ｖcontがロウレベルのときトランジスタ１２７はオフとなり、そのエミッタにはパルスが入力される。このためコンデンサ１２９が導通となってトランジスタ１３５はオン状態になる。このため、電位Ｖxはグランドに接続されて０Ｖとなる。
【００４７】
図７は、出力制御信号Ｖcontと基準電位Ｖx（抵抗１２１の整流回路側の電位）との関係を説明する図である。
【００４８】
ここで出力制御値Ｖcontの最大値をＶcont_maxとすると、
Ｖcont  ＞  Ｖcont_ref    （但し、Ｖcont  ≦  Ｖcont_max）
のとき（例えば図７の７００の場合）には、トランジスタ１２７がオンして、トランジスタ１３５はオフになる。このときは整流回路と接地間の電位差である基準電位Ｖxは、
Ｖx＝０
となる。
【００４９】
また、図７の７０１，７０２のように、
Ｖcont  ≦  Ｖcont_ref
の場合には、トランジスタ１２７がオフしてトランジスタ１３５がオンして、
Ｖx＝Ｅdc7
となる。この場合には、抵抗１２１の両端に逆電圧Ｅdc7（例えば、−８００Ｖ）が発生し、整流回路の基準電位Ｖxは、Ｖx＝０よりも低下した状態となる。
【００５０】
以上説明したように本実施の形態２の回路によれば、連続した画像形成中に電流検知或いは記録紙の種判別等によって高電圧制御値が変化した場合、その制御値に応じて基準電位Ｖxを低下させる動作を切替えることができる。例えば、低温・低湿環境など高電圧が必要となる場合には、自動的に基準電位Ｖxを低下させる回路を無効にして、出力能力の高い状態で回路を動作させることができる。
【００５１】
またこの実施の形態２においても、前述の実施の形態１と同様の効果が得られる。尚、本実施の形態２では、出力制御信号（Ｖcont）をＮＰＮトランジスタ１２５のベースに入力して切替えのスイッチとした。これとは別に、コンパレータを用いた比較回路で構成しても構わない。
【００５２】
［実施の形態３］
以下、本発明の実施の形態３を図８を参照して説明する。尚、この実施の形態３に係るカラープリンタの構成は前述と同様であるため、その説明を省略する。この実施の形態３と実施の形態２との主たる相違点は、整流回路の基準電位Ｖxを低下させる切替え回路８００でフォトトランジスタ１３６を使用した点にある。
【００５３】
図８は、本発明の実施の形態３に係る圧電トランス１０１を用いた高電圧電源回路の構成を示す回路図で、前述の実施の形態１，２と同様の構成は同じ符号を付して、それらの説明を省略する。ここでは実施の形態１及び２と同様に、圧電トランス１０１の出力側の整流回路と接地の間に、抵抗１２１及びコンデンサ１２２を挿入している。更に、ＤＣコントローラ２０１から接続端子１１８を介して入力される高電圧電源回路の出力制御信号（Ｖcont）の電圧レベルに応じて、抵抗１２１の動作を切替え可能な回路８００を設けている。この回路８００について以下に説明する。
【００５４】
出力制御信号（Ｖcont）は、抵抗１２３及び１２４により分圧され、ＮＰＮトランジスタ１２５をスイッチング動作させる。このトランジスタ１２５のコレクタ端子は、フォトトランジスタ１３６の発光部のカソード端子に接続され、そのフォトトランジスタ１３６のアノード端子は、抵抗１２６を介して電源電圧Ｖccに接続されている。このフォトトランジスタ１３６は、出力制御値Ｖcontが閾値電圧Ｖcont_refより高い場合には発光し、閾値電圧Ｖcont_refより低い場合には発光しない構成となっている。フォトトランジスタ１３６の受光部は、そのフォトトランジスタ１３６が発光するとオンしてトランジスタ１３８をオフにして、抵抗１２１に電流を流すように切替える。
【００５５】
なお、ここで出力制御信号（Ｖcont）と基準電位Ｖxの関係は、前述の実施の形態２と同様で、図７を参照して説明できるので、ここでは省略する。
【００５６】
本実施の形態の回路構成により、実施の形態２における回路構成よりもさらに簡易で安価な回路構成により、整流素子の基準電位の切替え手段を実現することができる。その他、実施の形態１及び２で説明した効果については、同様であるため説明を省略する。
【００５７】
［実施の形態４］
次に本発明の実施の形態４を図９及び図１０を参照して説明する。尚、この実施の形態４に係るカラープリンタの構成は前述と同様であるため、その説明を省略する。この実施の形態４と、前述の実施の形態との主たる相違点は、ＤＣコントローラ２０１からの出力制御信号（Ｖcont）とは別に、整流回路の基準電位Ｖxを切替えるための切替え信号を用いた点にあり、出力制御信号（Ｖcont）とは独立に基準電位を切替えることができる。
【００５８】
図９は、本発明の実施の形態４に係る圧電トランス１０１を用いた高電圧電源回路の構成を示す回路図で、前述の実施の形態１，２と同様の構成は同じ符号を付して、それらの説明を省略する。前述の実施の形態２との相違点は、ＤＣコントローラ２０１から接続端子１１９を介して基準電位切替え信号（Ｖshift）を入力する構成としている点にある。この回路６００の説明は、前述の実施の形態２と同様であるので省略する。
【００５９】
図９において、Ｖshiftがハイレベルのときトランジスタ１２７はオンとなり、そのエミッタが０Ｖになる。このためコンデンサ１２９がＤＣ的に絶縁となり、トランジスタ１３５はオンできない。このため、電位Ｖxは抵抗１２１を介した負電圧Ｅdc8となる。
【００６０】
一方、Ｖshiftがロウレベルのときトランジスタ１２７はオフとなり、そのエミッタにはパルスが入力される。このためコンデンサ１２９が導通となってトランジスタ１３５はオン状態になる。このため、電位Ｖxはグランドに接続されて０Ｖとなる。
【００６１】
図１０は、実施の形態４に係る基準電位切替え信号（Ｖshift）と整流回路の基準電位Ｖxとの関係を説明する図である。
【００６２】
基準電位切替え信号（Ｖshift）は、例えば、ハイレベルのスレッシュホールド電圧Ｖshと、ロウレベルのスレッシュホールド電圧Ｖslの２値の電圧レベルにより回路６００に入力される。ここで、
Ｖshift  ＞  Ｖsh      （ハイレベル）
の場合には、整流回路と接地間の電位差である基準電位Ｖxは、
Ｖx＝Ｅdc8
となる。このようにＶshiftがＶshよりも高い場合は、整流回路と接地間には逆電圧Ｅdc8（例えば−８００Ｖ）が発生するため、整流回路の基準電位は低下状態となる。
【００６３】
また、
Ｖshift  ＜  Ｖsl    （ロウレベル）
の場合には、
Ｖx＝０
となる。
【００６４】
図１４は、この実施の形態４に係るカラーレーザプリンタのＤＣコントローラ２０１による制御処理を説明するフローチャートで、この処理を実行するプログラムはＲＯＭ２０７ｂに記憶されており、ＭＰＵ２０７の制御の下に実行される。
【００６５】
ここではまずステップＳ１で、高圧電源２０２の出力電圧が所定値以下であるかどうかをみる。この所定値は、転写用の電源電圧であるか、帯電用の電源電圧であるか、或は現像用の電源電圧であるか等の応じて異なる。高圧電源２０２の出力電圧が所定値以下であればステップＳ２に進み、基準電位切替え信号（Ｖshift）をＶsl以下に設定する。これにより抵抗１２１に電流が流れるように設定される。これにより、基準電位Ｖxが０Ｖよりも低くなる。一方ステップＳ１で、高圧電源２０２の出力電圧が所定値以上であればステップＳ３に進み、基準電位切替え信号（Ｖshift）をＶsh以上に設定する。これにより図９のトランジスタ１２５，１２７，１３５がオンして、抵抗１２１がバイパスされる。こうして基準電位Ｖxが０Ｖに設定される。こうしてステップＳ２或はステップＳ３で、基準電位Ｖxが設定された後はステップＳ４に進み、制御信号Ｖcontにより、高圧電源２０２の出力電圧が一定になるように制御する。
【００６６】
本実施の形態４に係る回路構成により、連続して画像形成中に、例えば記録紙種判別や環境判別等の結果により高電圧電源回路の出力電圧を変化する必要が生じた場合でも、この基準電位切替え信号Ｖshiftを用いて任意のタイミングで切替えることができる。これにより、より状況に見合った制御ができる汎用性の高い電源回路を提供できる。
【００６７】
［実施の形態５］
次に本発明の実施の形態５を図１１及び図１２を参照して説明する。尚、この実施の形態５に係るカラープリンタの構成は前述と同様であるため、その説明を省略する。この実施の形態５と前述の実施の形態１乃至４との主たる相違点は、電流検出回路を設けて電流−電圧変換したＤＣ電圧値（Ｖisns）をＤＣコントローラ２０１へフィードバックする点にある。
【００６８】
図１１は、本実施の形態５に係る圧電トランスを用いた高電圧電源回路の回路構成を示す回路図である。この回路の基本的な構成は、前述の実施の形態４で示したものと同等である。実施の形態４との唯一の相違点は、電流検出回路１１００を設けてＤＣコントローラ２０１に電流検出信号（Ｖisns）を出力している点にある。ＤＣコントローラ２０１においては、この電流検出信号（Ｖisns）を基に、整流回路の基準電位の切替え信号（Ｖshift）を出力する。
【００６９】
電流検出回路１１０において、オペアンプ１４１、抵抗１４７、及びコンデンサ１４６より負帰還回路を構成し、リファレンスとして基準電圧Ｖrefに接続した抵抗１４２及び１４３で分圧された電圧値を用いている。即ち、この分圧された電圧値は、コンデンサ１４４を介して接地され、抵抗１４５を介してオペアンプ１４１の非反転入力端子に入力されている。一方、検出用の電位（抵抗１２１を介したＶx)は、オペアンプ１４１の反転入力端子に入力されている。またオペアンプ１４１からの出力は、抵抗１４８及び１４９を介して、電流検出信号（Ｖisns）として端子１４０からＤＣコントローラ２０１へ出力される。尚、抵抗１２１に接続されたコンデンサ１５０は、回路１１００へ入力される信号のノイズを抑えるためのコンデンサである。
【００７０】
この回路１１００によれば、出力電圧Ｖoutが低下すると、オペアンプ１４１の反転入力端子の電位が低下するため、そのオペアンプ１４１の出力電圧が上昇する。その結果、電流検出信号Ｖisnsの電位が上昇することになる。逆に、出力電圧Ｖoutが高くなると、オペアンプ１４１の反転入力端子の電位が上昇するため、そのオペアンプ１４１の出力電圧が低下して電流検出信号Ｖisnsの電位が低下することになる。
【００７１】
図１１において、Ｖisnsが高いときは過電流状態となるので、電位Ｖxを０Ｖにしたい。ここでＶshiftがハイレベルの時はトランジスタ１２７はオンとなり、このエミッタが０Ｖになるためコンデンサ１２９がＤＣ的に絶縁状態になる。これによりトランジスタ１３５がオフになる。このとき電位Ｖxは、抵抗１２１を介した電圧Ｅdc9となる。
【００７２】
またＶshiftがロウレベルの時はトランジスタ１２７はオフとなり、このエミッタにはパルスが入力される。これによりコンデンサ１２９がＡＣ的に導通状態になる。これによりトランジスタ１３５がオンになり、電位Ｖxは、グランドに接地されて０Ｖとなる。
【００７３】
図１２は、この実施の形態５に係る電流検出信号（Ｖisns）、基準電位切替え信号（Ｖshift）及び整流回路の基準電位Ｖxの関係を説明する図である。
【００７４】
転写用の高電圧電源回路において電流を検知する場合、記録シートの先端が転写ニップ部に到達する前から高電圧の出力を開始する。その時間をＴ3，Ｔ4，Ｔ5とすると、それから一定時間後のＴ3'，Ｔ4'，Ｔ5'に、ＤＣコントローラ２０１は、電流検出電圧Ｖisnsをモニタする。いま、
Ｖisns  ＞  Ｖisns_ref
の場合には、電流を多く流す必要がある、つまり電圧出力能力を高く維持する必要があると判断する。このとき、基準電位切替え信号（Ｖshift）は、
Ｖshift  ＜  Ｖsl      （ロウレベル）
を出力する。そのため、整流回路と接地間の電位差である基準電位Ｖxは、
Ｖx＝０
となる。
【００７５】
また逆に、時間Ｔ3'，Ｔ4'，Ｔ5'において電流検出電圧Ｖisnsをモニタし、
Ｖisns  ≦  Ｖisns_ref
の条件においては、電流は少なくてもよく、安定して低電圧を出力する必要があると判断する。このとき、基準電位切替え信号（Ｖshift）は、
Ｖshift  ＜  Ｖsh      （ハイレベル）
を出力する。そのため、整流回路と接地間の電位差である基準電位Ｖxは、
Ｖx＝Ｅdc9
となる。こうして整流回路と接地間には逆電圧Ｅdc9（例えば−８００Ｖ）が発生し、整流回路の基準電位が低下した状態となる。
【００７６】
図１５は、この実施の形態５に係るカラーレーザプリンタのＤＣコントローラ２０１による制御処理を説明するフローチャートで、この処理を実行するプログラムはＲＯＭ２０７ｂに記憶されており、ＭＰＵ２０７の制御の下に実行される。
【００７７】
まずステップＳ１１で図１１の回路１１００から出力される電圧Ｖisnsを入力する。次にステップＳ１２で、その電圧ＶisnsがＶisns_refよりも大きいかどうかを判定する。そうであればステップＳ１３に進み、基準電位切替え信号（Ｖshift）をＶs1以下に設定する。これにより基準電位Ｖxが０Ｖに設定される。
【００７８】
一方ステップＳ１２で、電圧ＶisnsがＶisns_refよりも小さければステップＳ１４進み、基準電位切替え信号（Ｖshift）をＶsh以上に設定する。これにより抵抗１２１を電流が流れるように設定される。これにより、基準電位Ｖxが０Ｖよりも低くなる。こうしてステップＳ１３或はステップＳ１４で、基準電位Ｖxが設定された後はステップＳ１５に進み、制御信号Ｖcontにより高圧電源２０２の出力電圧が一定になるように制御する。
【００７９】
本実施の形態５に係る電源回路の構成により、連続での画像形成中に転写電流を検知し、その結果をＤＣコントローラ２０１で判断し、状況に応じて基準電位切替え信号（Ｖshift）を制御して、基準電位を低下させるかどうかを切替えることができる。
【００８０】
以上説明したように本実施の形態によれば、圧電トランスを用いた高電圧電源回路において、低電圧を安定して出力できる。
【００８１】
また出力電圧の制御範囲を低電圧側に広げることによって、ゴーストのない高画質な画像形成装置を提供することも可能である。
【００８２】
また高圧立ち上げ時のスプリアス周波数を越えるのに要する時間も短縮することができるため、高圧立ち上げ時間が早くなり、スループットを向上することができる。本発明によれば、上記の効果を安価な構成で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＹ転写用の高電圧電源回路の構成を説明する回路図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るカラーレーザプリンタの構成図である。
【図３】圧電トランスの周波数特性を説明する図である。
【図４】圧電トランスの周波数特性に関連付けた出力電圧の立ち上り動作を説明する図である。
【図５】圧電トランスの周波数特性に関連付けた、本実施の形態１に係る圧電トランスの出力電圧の立ち上りの動作を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る圧電トランスを用いた高電圧電源回路の構成を示す回路図である。
【図７】実施の形態２に係る出力制御信号Ｖcontと基準電位Ｖxとの関係を説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る圧電トランスを用いた高電圧電源回路の構成を示す回路図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る圧電トランスを用いた高電圧電源回路の構成を示す回路図である。
【図１０】実施の形態４に係る基準電位切替え信号（Ｖshift）と整流回路の基準電位Ｖxとの関係を説明する図である。
【図１１】本発明の実施の形態５に係る圧電トランスを用いた高電圧電源回路の構成を示す回路図である。
【図１２】実施の形態４に係る電流検出信号、基準電位の切替え信号及び基準電位の関係を示した図である。
【図１３】従来の圧電トランスを用いた高電圧電源回路の回路図である。
【図１４】実施の形態４に係るカラーレーザプリンタのＤＣコントローラによる制御処理を説明するフローチャートである。
【図１５】実施の形態５に係るカラーレーザプリンタのＤＣコントローラによる制御処理を説明するフローチャートである。
【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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