(57)【要約】【課題】  高電圧電源オン時の制御信号Ｖｃｏｎｔがオペアンプに入力された時点から所望の設定電圧値に立ち上がるまでの間にスプリアス周波数に起因する立ち上がり時間の遅延が発生していた。【解決手段】  出力電圧と、出力電圧を設定するための電圧設定信号とを比較するオペアンプ１０９と、このオペアンプ１０９の出力に基づいて、圧電トランス１０１を駆動する周波数信号を発生する電圧制御発振器５１０とを有し、電圧制御発振器５１０は、圧電トランス１０１の共振周波数の高周波数域（又は低周波数域）で、その共振周波数の高周波数側（又は低周波数側）に存在するスプリアス周波数以下（又は以上）の範囲で圧電トランスを駆動する周波数信号を発生するように構成する。これにより、高電圧電源オン時の制御信号がオペアンプに入力された時点から所望の設定電圧値に立ち上がるまでの間に、スプリアス周波数に起因する立ち上がり時間の遅延の発生が防止される。【選択図】  図１
2007043891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電トランスを周波数信号で駆動して出力電圧を発生する電源装置において、
出力電圧と、出力電圧を設定するための電圧設定信号とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基づいて、前記圧電トランスを駆動する周波数信号を発生する電圧制御発振手段とを有し、
前記電圧制御発振手段は、前記圧電トランスの共振周波数の高周波数域で、前記共振周波数と前記共振周波数に最も近い不要共振周波数以下の範囲で前記圧電トランスを駆動する周波数信号を発生することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記電圧制御発振手段は、入力電圧が上昇すると前記周波数信号の周波数を上昇させ、入力電圧が低下すると前記周波数信号の周波数を低下させ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】
前記電圧設定信号が閾値以下の場合、一定条件下で前記電圧制御発振手段の動作を停止させる手段を更に有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４】
圧電トランスを周波数信号で駆動して出力電圧を発生する電源装置において、
出力電圧と、出力電圧を設定するための電圧設定信号とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基づいて、前記圧電トランスを駆動する周波数信号を発生する電圧制御発振手段とを有し、
前記電圧制御発振手段は、前記圧電トランスの共振周波数の低周波数域で、前記共振周波数と前記共振周波数に最も近い不要共振周波数以上の範囲で前記圧電トランスを駆動する周波数信号を発生することを特徴とする電源装置。
【請求項５】
前記電圧制御発振手段は、入力電圧が上昇すると前記周波数信号の周波数を低下させ、入力電圧が低下すると前記周波数信号の周波数を上昇させ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】
前記電圧設定信号が閾値以下の場合、一定条件下で前記電圧制御発振手段の動作を停止させる手段を更に有する請求項３に記載の電源装置。
【請求項７】
像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記静電潜像にトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を被転写部材に転写する転写手段と、
前記トナー像が転写された被転写部材にトナーを加熱定着させる定着手段と
前記被転写部材を搬送するために搬送手段と、
前記現像手段、転写手段、定着手段の少なくともいずれかに高電圧を供給する電源装置と、前記電源装置は、出力電圧と、出力電圧を設定するための電圧設定信号とを比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて、前記圧電トランスを駆動する周波数信号を発生する電圧制御発振手段とを有し、
前記電圧制御発振手段は、前記圧電トランスの共振周波数の高周波数域で、前記共振周波数と前記共振周波数に最も近い不要共振周波数以下の範囲で前記圧電トランスを駆動する周波数信号を発生する、又は前記圧電トランスの共振周波数の低周波数域で、前記共振周波数と前記共振周波数に最も近い不要共振周波数以上の範囲で前記圧電トランスを駆動する周波数信号を発生することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記電圧制御発振手段は、前記圧電トランスの共振周波数の高周波数域で、前記共振周波数と前記共振周波数に最も近い不要共振周波数以下の範囲で前記圧電トランスを駆動する周波数信号を発生し、入力電圧が上昇すると前記周波数信号の周波数を上昇させ、入力電圧が低下すると前記周波数信号の周波数を低下させることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記電圧制御発振手段は、前記圧電トランスの共振周波数の低周波数域で、前記共振周波数と前記共振周波数に最も近い不要共振周波数以上の範囲で前記圧電トランスを駆動する周波数信号を発生し、入力電圧が上昇すると前記周波数信号の周波数を低下させ、入力電圧が低下すると前記周波数信号の周波数を上昇させることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記電圧設定信号が閾値以下の場合、一定条件下で前記電圧制御発振手段の動作を停止させる手段を更に有することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
圧電トランスと、
出力電圧と、出力電圧を設定するための電圧設定信号とに基づいて周波数を可変して、前記圧電トランス駆動のための周波数信号を発生する電圧制御発振手段とを有し、
前記電圧制御発振手段は、前記圧電トランスの共振周波数に対して高周波及び低周波の何れか一方領域で、前記共振周波数と前記共振周波数に最も近いスプリアス共振周波数との間の周波数範囲内の周波数信号を発生することを特徴とする電源装置。
【請求項１２】
像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記静電潜像にトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を被転写部材に転写する転写手段と、
前記トナー像が転写された被転写部材にトナーを加熱定着させる定着手段と
前記被転写部材を搬送するために搬送手段と、
前記現像手段、転写手段、定着手段の少なくともいずれかに高電圧を供給する電源装置とを有し、
前記電源装置は、圧電トランスと、出力電圧と出力電圧を設定するための電圧設定信号とに基づいて周波数を可変して、前記圧電トランス駆動のための周波数信号を発生する電圧制御発振手段を有し、
前記電圧制御発振手段は、前記圧電トランスの共振周波数に対して高周波及び低周波の何れか一方領域で、前記共振周波数と前記共振周波数に最も近いスプリアス共振周波数との間の周波数範囲内の周波数信号を発生す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、例えば電子写真プロセスを用いた画像形成装置等に用いる電源装置と、この電源装置を用いる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式のプリンタ装置において、感光体に転写ローラを当接させ、その感光体と転写ローラの間に挿入された記録シートに画像を転写する直接転写方式が知られている。この場合、転写ローラには導電体の軸を持つローラ状の導電性ゴムを用い、そのローラを感光体のプロセススピードに合わせ回転駆動している。そして転写ローラに印加する電圧には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。しかし、こういった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った。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、このような電磁トランスは、銅線、ビン、磁芯で構成されており、上記のような仕様で用いる場合は、出力電流値が数μＡという微小な電流のために各部における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、トランスの巻線を絶縁物によりモールドする必要があり、しかも供給電力に比較して大きな容量のトランスを必要とするため高電圧電源装置の小型化、軽量化の妨げとなっていた。
【０００３】
一般に、電子写真方式のプリンタ装置においては、上記の転写のほかに、感光ドラムの一次帯電、現像、さらに、必要に応じて定着バイアス、中間転写体を用いた場合の二次転写など、多くの高圧を用いるユニットがある。さらに、カラープリンタにおいては、そのようなユニットが色ごとのステーションに設ける場合もあり、多くのトランスが備えられるため、巻線式の電磁トランスを使用していた場合、装置全体の小型化、軽量化を妨げることになってしまう。
【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。この例として、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発生できることが知られている。しかも圧電トランスは、一次側及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できるので、絶縁のための特別なモールド加工が不要となり、高電圧電源を小型かつ軽量にできる。
【０００５】
図１０は、圧電トランス１０１を用いた従来の高電圧電源回路例を説明する図である。このような高電圧電源回路例は、例えば特許文献１に示されている。
【０００６】
１０１は高電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。この出力電圧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）に検出信号（Ｖｓｎｓ）として入力される。他方オペアンプ１０９の反転入力端子（−端子）には、抵抗１１４を介して制御基板からアナログ信号である高電圧電源の制御信号（Ｖｃｏｎｔ）が入力される。ここでオペアンプ１０９と抵抗１１４とコンデンサ１１３とは積分回路として機能しており、これら抵抗１１４とコンデンサ１１３の容量及び抵抗で決まる積分時定数で鈍った制御信号Ｖｃｏｎｔがオペアンプ１０９に入力される。更に、このオペアンプ１０９の出力は電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０に接続されている。この電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０の出力により、インダクタ１１２に接続されたトランジスタ１１１を駆動することで圧電トランス１０１の一次側に電源を供給する。
【０００７】
図１１は、圧電トランス１０１の特性を説明する図である。
【０００８】
図において、この特性は共振周波数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よりも高い周波数で出力電圧を制御する場合、圧電トランス１０１の出力電圧を増加させるには駆動周波数を高周波数から低周波数へ変化させればよいことがわかる。
【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】
【０００９】
圧電トランス１０１には図１１に示すように、共振周波数ｆ０以外に圧電トランス１０１の構造上の特性により、不要共振周波数（以下、スプリアス周波数と記す）が発生する。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を得る圧電トランスの駆動周波数まで掃引する場合、各スプリアス周波数を通過する過程で微小出力電圧が発生する。これにより周波数の掃引時間が遅くなり、高圧電圧が出力されるまでの立ち上がり時間が長くなってしまっていた。以下、詳細に説明する。
【００１０】
図１０において、オペアンプ１０９の出力電圧値が電圧制御発振器（ＶＣＯ）回路１１０の発振周波数を決定する構成をとっている。オペアンプ１０９の出力電圧値が所望の電圧値に一致する点、即ち、ＶＣＯ回路１１０の発振周波数が、所望の発振周波数に固定されるまでの時間を掃引時間とする。オペアンプ１０９は、反転入力端子（−端子）に制御基板からの制御信号Ｖｃｏｎｔの電圧を入力し、非反転入力端子（＋端子）に検出信号Ｖｓｎｓを入力している。そして、これら制御信号Ｖｃｏｎｔと検出信号Ｖｓｎｓの差分電圧値によりオペアンプ１０９の出力電圧Ｖｏｐｏｕｔが決定され、この出力電圧Ｖｏｐｏｕｔにより発振周波数の掃引時間が定まる。
【００１１】
図１２は、従来例の圧電トランス式高電圧電源の出力電圧−時間特性を説明する図である。
【００１２】
１２０１は高電圧電源の制御信号Ｖｃｏｎｔの波形を示し、１２０２はオペアンプ１０９の出力電圧Ｖｏｐｏｕｔの波形を示し、１２０３は出力電圧Ｖｏｕｔの波形を示している。１２１０は高電圧電源のオン時のタイミング、１２１１，１２１２は、出力電圧立ち上がり時のスプリアス通過時を示している。この場合の出力電圧Ｖｏｕｔの波形は、１２０３で示すように、駆動周波数を掃引する過程でスプリアス周波数（１２１１，１２１２）を通過することにより微小出力電圧が発生する。そして、その出力電圧値に則した検出信号値Ｖｓｎｓがオペアンプ１０９に入力され、オペアンプ１０９の出力電圧Ｖｏｐｏｕｔ１２０２が上昇する。それに伴って発振周波数の掃引時間が長くなっていた。このように、高電圧電源オン時の制御信号Ｖｃｏｎｔがオペアンプに入力された時点（１２１０）から所望の出力設定電圧値に立ち上がるまでの間に、スプリアス周波数に起因する立ち上がり時間の遅延が発生していた。
【００１３】
本発明は、上記従来技術の欠点を解決することにある。
【００１４】
また本願発明の特徴は、高電圧の立ち上がり時間を短縮することを可能とした電源装置と、それを採用した画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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、
圧電トランスを周波数信号で駆動して出力電圧を発生する電源装置であって、
出力電圧と、出力電圧を設定するための電圧設定信号とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基づいて、前記圧電トランスを駆動する周波数信号を発生する電圧制御発振手段とを有し、
前記電圧制御発振手段は、前記圧電トランスの共振周波数の高周波数域で、前記共振周波数と前記共振周波数に最も近い不要共振周波数以下の範囲で前記圧電トランスを駆動する周波数信号を発生することを特徴とする。
【００１６】
また、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、
圧電トランスを周波数信号で駆動して出力電圧を発生する電源装置であって、
出力電圧と、出力電圧を設定するための電圧設定信号とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基づいて、前記圧電トランスを駆動する周波数信号を発生する電圧制御発振手段とを有し、
前記電圧制御発振手段は、前記圧電トランスの共振周波数の低周波数域で、前記共振周波数と前記共振周波数に最も近い不要共振周波数以上の範囲で前記圧電トランスを駆動する周波数信号を発生することを特徴とする。
【００１７】
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、
像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記静電潜像にトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を被転写部材に転写する転写手段と、
前記トナー像が転写された被転写部材にトナーを加熱定着させる定着手段と
前記被転写部材を搬送するために搬送手段と、
前記現像手段、転写手段、定着手段の少なくともいずれかに高電圧を供給する電源装置と、前記電源装置は、出力電圧と、出力電圧を設定するための電圧設定信号とを比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて、前記圧電トランスを駆動する周波数信号を発生する電圧制御発振手段とを有する、と、
を有し、
前記電圧制御発振手段は、前記圧電トランスの共振周波数の高周波数域で、前記共振周波数と前記共振周波数に最も近い不要共振周波数以下の範囲で前記圧電トランスを駆動する周波数信号を発生する、又は前記圧電トランスの共振周波数の低周波数域で、前記共振周波数と前記共振周波数に最も近い不要共振周波数以上の範囲で前記圧電トランスを駆動する周波数信号を発生することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、圧電トランスの共振周波数に最も近接したスプリアス周波数を避けて、圧電トランス駆動周波数の最下限或に最上限を設定することで、出力電圧の立ち上がり時間を短縮することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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発明の解決手段に必須のものとは限らない。
【００２０】
まず最初に図９を参照して、本実施の形態に係るカラーレーザプリンタの構成を説明する。
【００２１】
図９は、本発明の実施の形態に係るカラーレーザプリンタ（画像形成装置）の構成を説明する概略断面図である。
【００２２】
このレーザプリンタ４０１は、記録媒体である記録シート３２を収納するデッキ（用紙カセット）４０２を有している。デッキ紙有無センサ４０３は、このデッキ４０２内の記録シート３２の有無を検知する。ピックアップローラ４０４は、その回転によりデッキ４０２から記録シート３２を一枚ずつに分離して繰り出す。デッキ給紙ローラ４０５は、ピックアップローラ４０４によって繰り出された記録シート３２を搬送する。リタードローラ４０６は、デッキ給紙ローラ４０５と対をなし、記録シート３２の重送を防止している。このデッキ給紙ローラ４０５の下流には、記録シート３２を同期搬送するレジストローラ対４０７と、レジストローラ対４０７への記録シート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。
【００２３】
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。そして４色（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））分のプロセスカートリッジ４１０Ｙ，４１０Ｍ，４１０Ｃ，４１０Ｋと、スキャナーユニット４２０Ｙ，４２０Ｍ，４２０Ｃ，４２０Ｋからなる画像形成部によって画像が形成される。こうして形成された画像は転写ローラ４３０Ｙ，４３０Ｍ，４３０Ｃ，４３０Ｋによって、ＥＴＢ４０９により搬送される記録シート３２上に順次重ね合わせて転写される。
【００２４】
更に、この画像形成部の下流には、記録シート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対とを含む定着器が配設されている。この定着器により画像が定着された記録シート３２は、定着排紙ローラ対４３５の回転により装置外に排出される。定着排紙センサ４３６は、この定着器からの記録シート３２の搬送状態を検知している。
【００２５】
次に各スキャナ部４２０Ｙ〜４２０Ｋと各画像形成部の構成を、イエローの画像形成用のスキャナ部４２０Ｙと画像形成部の構成を参照して説明する。尚、他の色のスキャナ部と画像形成部は同様の構成であるため、その説明を省略する。このスキャナ部４２０Ｙは、後述するビデオコントローラ４４０から送出される画像信号に基づいて変調されたレーザ光を出力する。このためにレーザユニット４２１Ｙ、レーザユニット４２１Ｙからのレーザ光を各感光ドラム３０５Ｙ上に走査するためのポリゴンミラー４２２Ｙとスキャナモータ４２３Ｙ、結像レンズ群４２４Ｙを備えている。そしてプロセスカートリッジ４１０Ｙには公知の電子写真プロセスに必要な感光ドラム３０５Ｙ、帯電ローラ３０３Ｙと現像ローラ３０２Ｙ、トナー格納容器４１１Ｙを具備しており、レーザプリンタ４０１に対して着脱可能に構成されている。
【００２６】
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て画像形成用の画像信号を生成する。２０１はレーザプリンタの制御部である制御基板を示している。この制御基板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を具備した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）等を有している。
【００２７】
更に、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高電圧電源（不図示）、現像高電圧電源（不図示）と、各転写ローラ４３０Ｙ〜４３０Ｋ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高電圧電源とで構成されている。
【００２８】
次に、本実施の形態に係る圧電トランス式の高電圧電源部２０２の構成を説明する。尚、本実施の形態に係る高電圧電源の構成は、正電圧、負電圧どちらの出力回路に対しても有効であるため、ここでは代表的に正電圧を必要とする転写高電圧電源について説明する。また転写用の高電圧電源は各転写ローラ４３０Ｙ，４３０Ｍ，４３０Ｃ，４３０Ｋに対応して４つの回路が設けられている。しかし、それぞれの回路構成は同じであるため、１つの回路についてのみ説明する。
【００２９】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る高電圧電源部２０２で採用される圧電トランス式高電圧電源回路の一例を示す図である。
図１において、１０１は圧電トランス（圧電セラミックトランス）、１０２，１０３，５０６，５１３はダイオード、１０４，１１３，５１４はコンデンサである。また１０５〜１０８、１１４，５０１〜５０４，５０７，５１１，５１２，５１５，５１７，５１８，５２０は抵抗、１０９はオペアンプ、１１１，５０５，５０９，５１９はトランジスタである。さらに、１１２はインダクタ、５０８はコンパレータ、５１０は電圧制御発振器（ＶＣＯ）、５３０はＣＲ発振回路である。
【００３０】
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。更に、この出力電圧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、検出信号（Ｖｓｎｓ）として入力されている。このオペアンプ１０９の反転入力端子（−端子）には、直列抵抗１１４を介して制御基板２０１からアナログ信号である高電圧電源の制御信号（Ｖｃｏｎｔ）が入力される。更にオペアンプ１０９の出力は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）５１０に接続されている。また電圧制御発振器５１０の出力は、抵抗５１７を介してトランジスタ１１１のベースに接続されている。このトランジスタ１１１のコレクタは、インダクタ１１２を介して電源（＋２４Ｖ）に接続されているとともに、圧電トランス１０１の一次側電極の一方に接続されている。尚、このこの一次側の電極の他方は接地されている。またトランジスタ１１１のエミッタも接地されている。
【００３１】
この圧電トランス１０１の出力電圧−周波数特性は、前述した図１１に示す特性を有しているものとする。
【００３２】
図１１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。ここで規定出力電圧Ｅｄｃを出力する時の駆動周波数をｆｘとする。
【００３３】
電圧制御発振器５１０は、入力電圧が上昇すると出力周波数が上がり、入力電圧が低下すると出力周波数が下がる動作を行うものとする。この条件において、出力電圧Ｖｏｕｔが上昇すると抵抗１０５を介してオペアンプ１０９の非反転入力端子（＋端子）の検出信号Ｖｓｎｓも上昇し、その結果、オペアンプ１０９の出力端子の電圧も上昇する。これにより電圧制御発振器５１０の入力電圧も上昇するので圧電トランス１０１の駆動周波数が上昇する。従って、駆動周波数ｆｘより少し高い周波数で圧電トランス１０１が駆動され、その出力電圧が少し低下する。このようにして、出力電圧Ｖｏｕｔが上昇すると、その出力電圧を下げる方向に制御される（図２）。即ち、負帰還制御回路を構成している。
【００３４】
また出力電圧Ｖｏｕｔが低下するとオペアンプ１０９の検出信号Ｖｓｎｓが低下し、オペアンプ１０９の出力電圧も低下する。これにより電圧制御発振器５１０の出力周波数は低下して出力電圧Ｖｏｕｔを上昇する方向に制御する（図２）。
【００３５】
このようにして、オペアンプ１０９の反転入力端子（−端子）に入力される制御基板２０１からの制御信号（Ｖｃｏｎｔ）の電圧で決定される電圧に等しくなるように、圧電トランス式高電圧電源回路の出力電圧Ｖｏｕｔが定電圧制御される。
【００３６】
尚、これら以外の電圧制御発振器５１０を構成する要素は、本発明の主旨から外れるため、その詳細な説明を省略する。
【００３７】
図２は、本実施の形態１に係る圧電トランス式高電圧電源の出力電圧−周波数特性を説明する図である。
【００３８】
圧電セラミックス振動体の共振周波数ｆ０よりも高周波側における、駆動周波数と出力電圧との関係を表している。この圧電セラミックス振動体の共振周波数ｆ０、共振周波数ｆ０の高周波側に最も近接する高域スプリアス周波数をｆＨとしたとき、この圧電トランス駆動周波数ｆＤの範囲は式１で表せる。
ｆ０＜ｆＤ＜ｆＨ      …式（１）
【００３９】
画像形成装置の高電圧電源オン時における圧電トランス１０１の駆動周波数ｆＤの初期値をｆＨよりも低周波数側に設定し、この周波数を圧電トランス１０１の駆動周波数ｆＤの範囲の最上限値とする。これには、コンデンサ５１４と抵抗５０７の容量、抵抗値を選択することにより、駆動周波数ｆＤの最上限値がｆＨよりも低周波数側に設定されるように、コンデンサ５１４と抵抗５０７のＣＲ時定数を適当に選択することにより可能である。
【００４０】
図３は、本実施の形態１に係る圧電トランス式高電圧電源の出力電圧−時間特性を説明する図である。
【００４１】
実線３０１は、制御基板２０１からアナログ信号である高電圧電源の制御信号Ｖｃｏｎｔの波形を示す。破線３０４は、従来のオペアンプ出力電圧Ｖｏｐｏｕｔ波形（図２において従来の駆動周波数範囲で周波数を可変した場合）を示し、破線３０３は従来の出力電圧Ｖｏｕｔの波形（図２において従来の駆動周波数範囲で周波数を可変した場合）を示している。実線３０２は本実施の形態に係るオペアンプ５０８の出力電圧Ｖｏｐｏｕｔ波形を示し、３０５は本実施の形態における出力電圧Ｖｏｕｔの波形を示している。３１０は、高電圧電源のオン時、３１１，３１２は、図２において従来の駆動周波数範囲で周波数を可変した場合、出力電圧立ち上がり時のスプリアス周波数を通過するタイミングを示している。
【００４２】
本実施の形態１では、初期駆動周波数をｆＨよりも低周波数側に設定する。これにより、駆動周波数を掃引する過程でスプリアス周波数を通過しないので、高電圧電源のオン時（３１０）において、出力電圧Ｖｏｕｔの波形３０５に示すような挙動で出力電圧が立ち上がる。その結果、従来例の出力電圧Ｖｏｕｔの波形３０３と比較して、出力電圧Ｖｏｕｔの立ち上がり時間を短縮できる。
【００４３】
［実施の形態２］
この実施の形態２における実施の形態１との主たる相違点は、圧電トランス１０１の駆動周波数ｆＤの範囲を、圧電セラミックス振動体の共振周波数ｆ０よりも低周波側に設定する点にある。
【００４４】
図４は、本発明の実施の形態２に係る圧電トランス式の高電圧電源の回路例を示す図である。
【００４５】
この回路は、前述の実施の形態１における図１のトランジスタ１１１とインダクタ１１２を用いずに、トランジスタ５０５と５２１でプッシュプル回路を構成し、抵抗５２２を介して直接電源電圧で圧電トランス１０１をパルスドライブする例を示している。
【００４６】
そして、本実施の形態２においては、共振周波数ｆ０より低周波数側の周波数範囲で圧電トランスを駆動させる構成となっている。またこの実施の形態２における電圧制御発振器（ＶＣＯ）５１０ａは、前述の実施の形態１のＶＣＯ５１０とは逆に、入力電圧が上昇すると出力周波数が下がり、入力電圧が低下すると出力周波数が上がる動作を行うものとする。尚、上記以外の回路構成に関しては、前述の実施の形態１と共通する部分は同じ記号で示し、それらの説明を省略する。
【００４７】
図５は、本実施の形態２に係る圧電トランス式高電圧電源の出力電圧−周波数特性を説明する図である。
【００４８】
ここでは圧電セラミックス振動体の共振周波数ｆ０、低周波側に最も近接する低域スプリアス周波数をｆＬとしたとき、圧電トランス駆動周波数ｆＤの範囲は以下の式（２）で表せる。
ｆＬ＜ｆＤ＜ｆ０      …式（２）
【００４９】
ここでＶＣＯ５１０ａの動作下限周波数は、コンデンサ５１４と抵抗５０７とのＣＲ時定数で決定される。画像形成装置の高電圧電源のオン時における圧電トランス１０１の駆動周波数ｆＤの初期値をｆＬよりも高周波数側に設定し、圧電トランス１０１の駆動周波数ｆＤの範囲の最下限値とする。こうしてコンデンサ５１４と抵抗５０７のＣＲ時定数を決定して、圧電トランス１０１の駆動周波数ｆＤを、ｆＬよりも高周波数側に設定することが可能である。
【００５０】
図６は、本実施の形態２に係る圧電トランス式の高電圧電源の出力電圧−時間特性を示す図である。
【００５１】
実線６０１は制御基板２０１から供給される、アナログ信号である高電圧電源の制御信号Ｖｃｏｎｔの波形を示している。破線６０２は従来（図５の「従来の駆動周波数範囲」で示される範囲で周波数を可変制御した場合）のオペアンプの出力電圧Ｖｏｐｏｕｔの波形を示し、破線６０３は従来の出力電圧Ｖｏｕｔの波形を示している。実線６０６は、本実施の形態２に係るオペアンプ５０８の出力電圧Ｖｏｐｏｕｔの波形を示し、実線６０７は本実施の形態２の出力電圧Ｖｏｕｔの波形を示している。また６１０は高電圧電源オン時を示し、６１１，６１２のそれぞれは、図５の「従来の駆動周波数範囲」で示される範囲で周波数を可変制御した場合に、出力電圧立ち上がり時に掃引される駆動周波数がスプリアス周波数を通過するタイミングを示している。
【００５２】
この実施の形態２では、図５に示すように、初期駆動周波数をｆＬよりも高周波数側に設定している。これにより、掃引する過程でスプリアス周波数を通過しないので、高電圧電源オン時（６１０）において、出力電圧Ｖｏｕｔの波形６０７に示す挙動で出力電圧が立ち上がる。その結果、従来の出力電圧Ｖｏｕｔの波形６０３と比較して、出力電圧Ｖｏｕｔの立ち上がり時間を短縮できる。
【００５３】
［実施の形態３］
前述の実施の形態１及び２の構成では、制御信号Ｖｃｏｎｔが０Ｖの場合でも圧電トランス１０１が駆動しており、微小に出力電圧Ｖｏｕｔを出力する状態を維持しているため出力電圧Ｖｏｕｔは完全に０Ｖにならない。このため電子写真方式のプリンタの感光体や転写ローラといったプロセス部材に、常に電圧が印加されることになる。これによりプロセス部材の寿命が低下する。又、常に圧電トランス１０１を駆動していることにより無駄に電力を消費してしまう等の問題がある。
【００５４】
そこで本実施の形態３では、前述の実施の形態１及び２に記載の構成において、出力電圧Ｖｏｕｔが、画像形成動作に用いる出力電圧以下の所定電圧になった時点で、出力電圧Ｖｏｕｔを完全に０Ｖにする。
【００５５】
また、本実施の形態は、圧電セラミックス振動体の共振周波数ｆ０の高周波数側で圧電トランス１０１を制御する構成（実施の形態１）、および圧電セラミックス振動体の共振周波数ｆ０の低周波数側で圧電トランス１０１を制御する構成（実施の形態２）のいずれの場合にも適用可能であるが、本実施の形態３では、圧電セラミックス振動体の共振周波数ｆ０の高周波数側で圧電トランス１０１を制御する構成の場合で説明する。
【００５６】
図７は、本発明の実施の形態３に係る圧電トランス式高電圧電源の回路例を説明する図で、前述の図１と共通する部分は同じ記号を付して、その説明を省略する。
【００５７】
以下、本実施の形態３の特徴である出力電圧停止回路１１９を中心に説明する。
【００５８】
出力電圧停止回路１１９は、コンパレータ１１５により、制御系統の電源電圧Ｖｒｅｇと抵抗１１６，１１７の抵抗値で決定される基準電圧Ｖｒｅｆ２と、制御信号Ｖｃｏｎｔの電圧とを比較する。その比較結果（コンパレータ１１５の出力電圧Ｖａ）は、コンパレータ１１８により、出力電圧Ｖｏｕｔの検出電圧ＶＦＢと比較される。そしてそのコンパレータ１１８の出力電圧（Ｖｂ）がＣＲ発振回路５３０に入力されて出力に反映される。即ち、制御信号Ｖｃｏｎｔの電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ２よりも高い場合は、コンパレータ１１５の出力電圧Ｖａはほぼ０Ｖにまで低下する。このため、出力電圧Ｖｏｕｔが０Ｖ以上であれば、ＶＣＯ５１０は通常どおりに動作する。一方、制御信号Ｖｃｏｎｔの電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ２よりも低い場合は、コンパレータ１１５の出力電圧Ｖａは所定の電圧Ｖｔｈとなる。この状態で出力電圧Ｖｏｕｔが、この電圧Ｖｔｈ以下に低下するとオペアンプ１１８の出力電圧Ｖｂは０Ｖとなり、ＶＣＯ５１０からは周波数信号は出力されない。
【００５９】
図８は、実施の形態３に係る圧電トランス式高電圧電源の出力電圧−時間特性を説明する図である。
【００６０】
８０１は、制御基板２０１から供給される、アナログ信号である高電圧電源の制御信号Ｖｃｏｎｔの波形を示している。８０３は従来の出力電圧Ｖｏｕｔの波形を示す。８０８は、本実施の形態３に係るコンパレータ１１５の出力電圧Ｖａの波形を示している。８０９は、本実施の形態３に係るコンパレータ１１８の出力電圧Ｖｂの波形を示している。また８１０は、本実施の形態３に係る検出電圧ＶＦＢの波形を示し、８１１は本実施の形態３に係る出力電圧Ｖｏｕｔの波形を示している。また８２０は、高電圧電源オン時を示し、８２１は高電圧電源オフ時を示している。
【００６１】
このような構成において、出力電圧Ｖｏｕｔが画像形成動作に用いる出力電圧以下の所定電圧になった時点で、出力電圧Ｖｏｕｔが０Ｖになるよう基準電圧Ｖｒｅｆ２の値を設定する。また、この出力電圧Ｖｏｕｔの閾値に対応する検出電圧ＶＦＢをＶｔｈとする。
【００６２】
以下に、図７と図８を用いて動作を説明する。
【００６３】
高電圧電源をオンする（８２０）と、制御部からの制御信号Ｖｃｏｎｔ（８０１）の電圧はハイレベルとなる。これによりコンパレータ１１５の出力電圧Ｖａ（８０８）は０Ｖに、コンパレータ１１８の出力電圧Ｖｂ（８０９）はＶｒｅｇとなる。その後、検出電圧ＶＦＢ（８１０）が上昇し始めると、出力電圧Ｖｏｕｔ（８１１）は、基準電圧Ｖｒｅｆ２の電圧値分上昇する（８１２）。そしてその後、所望の出力電圧Ｖｏｕｔまで昇圧していく。
【００６４】
次に高電圧電源をオフ（８２１）すると、制御部からの制御信号Ｖｃｏｎｔ（８０１）の値が０Ｖとなり、これによりコンパレータ１１５の出力電圧Ｖａ（８０８）がＶｔｈとなる。その後、検出電圧ＶＦＢ８１０が下がり始め、この閾値電圧Ｖｔｈよりも低下した時点で、コンパレータ１１８の出力電圧Ｖｂ（８０９）が０Ｖとなる。これにより、検出電圧ＶＦＢ（８１０）が、ＶＦＢの初期値（０Ｖ）まで瞬時に低下する。このとき同時に出力電圧Ｖｏｕｔ（８１１）も瞬時に０Ｖに低下する。
【００６５】
以上より、図８に示す制御信号Ｖｃｏｎｔ（８０１）が基準電圧Ｖｒｅｆ２よりも小さく、かつ検出電圧ＶＦＢ（８１０）が所定の電圧値Ｖｔｈよりも小さい場合に、コンパレータ１１８の出力（８０９）がほぼ０Ｖになる。これにより、トランジスタ１１１のベース電位が低下し発振を停止する。これにより圧電トランス１０１の駆動が停止するため出力電圧Ｖｏｕｔ８１１がほぼ０Ｖとなって、その出力が停止される。
【００６６】
尚、制御信号Ｖｃｏｎｔ（８０１）が基準電圧Ｖｒｅｆ２よりも大きい場合、或は検出電圧ＶＦＢ（８１０）が所定の閾値電圧Ｖｔｈよりも大きい場合は、出力電圧停止回路１１９が動作しないため、前述の実施の形態１の回路と同様の出力が得られる。
【００６７】
尚、本実施の形態３では、共振周波数ｆ０より高周波域で、圧電トランス１０１の駆動周波数を制御する構成で説明した。しかし本発明はこれに限定されるものでなく、前述の実施の形態２のように、共振周波数ｆ０より低周波域の駆動周波数で制御しても良い。
【００６８】
尚、上述の実施の形態１〜３では、定電圧制御の構成の場合で説明したが、本発明はこれに限定されず、定電流制御構成を採用した場合においても同様の効果が得られる。
【００６９】
また、実施の形態１〜３において、画像形成装置の説明をタンデム方式のカラー画像形成装置を例に説明したが、高圧バイアスを用いた画像形成装置であれば本発明の適用範囲とする。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る高電圧電源部で採用される圧電トランス式高電圧電源回路の一例を示す図である。
【図２】本実施の形態１に係る圧電トランス式高電圧電源の出力電圧−周波数特性を説明する図である。
【図３】本実施の形態１に係る圧電トランス式高電圧電源の出力電圧−時間特性を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る圧電トランス式高電圧電源の回路例を示す図である。
【図５】本実施の形態２に係る圧電トランス式高電圧電源の出力電圧−周波数特性を説明する図である。
【図６】本実施の形態２に係る圧電トランス式高電圧電源の出力電圧−時間特性を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る圧電トランス式高電圧電源の回路例を説明する図である。
【図８】実施の形態３に係る圧電トランス式高電圧電源の出力電圧−時間特性を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態に係るカラーレーザプリンタ（画像形成装置）の構成を説明する概略断面図である。
【図１０】圧電トランスを用いた従来の高電圧電源回路例を説明する図である。
【図１１】圧電トランスの特性を説明する図である。
【図１２】従来例の圧電トランス式高電圧電源の出力電圧−時間特性を説明する図である。
【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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