(57)【要約】【課題】  ＡＣ生成回路において、複数のＡＣ周波数に対し安定した定電圧出力を安価な構成で可能とすること。【解決手段】  ＡＣ生成回路において、複数信号源より出力されるクロック信号が複数の周波数で切換え可能な場合、信号源より出力されるクロック信号の周波数に応じて、第１電圧源および第２電圧源の出力電圧のON/OFFを各々切換える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単電源で使用される演算増幅器を含み、演算増幅器の非反転入力端子と出力端子とを第１抵抗器および第１コンデンサを介して接続し、前記非反転入力端子と前記演算増幅器の負電源端子とを第２コンデンサを介して接続し、前記演算増幅器の反転入力端子と出力端子とを接続し、前記第１抵抗器と第１コンデンサの中間に第２抵抗器を接続したローパスフィルタ回路において、前記ローパスフィルタ回路の入力端と信号源とを第３抵抗器を介して接続するとともに、前記ローパスフィルタ回路の入力端と出力電圧のON/OFFが可能な第１電圧源とを第４抵抗器を介して接続したことを特徴とするローパスフィルタ回路と、演算増幅器の反転入力端子と出力端子とを第５抵抗器を介して接続し、前記演算増幅器の反転入力端子と前記ローパスフィルタ回路の出力端とを第６抵抗器を介して接続し、前記演算増幅器の非反転入力端子と出力電圧のON/OFFが可能な第２電圧源とを第７抵抗器を介して接続したことを特徴とする反転増幅回路とで構成されたことを特徴とするＡＣ生成回路。
【請求項２】
請求項１に記載のＡＣ生成回路において、信号源より出力されるクロック信号が複数の周波数で切換え可能な場合、信号源より出力されるクロック信号の周波数に応じて、第１電圧源および第２電圧源の出力電圧のON/OFFを各々切換えることにより、周波数に関わらず一定の出力振幅でＡＣ電圧を出力することを特徴とするＡＣ生成回路制御方法。
【請求項３】
感光ドラムを所定電位に帯電させるために、帯電にＡＣ電圧用いる画像形成装置において、帯電電圧生成回路内に請求項１に記載のＡＣ生成回路を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像形成装置において、複数のプロセススピードを備え、プロセススピードに応じて帯電ＡＣ周波数を切換える場合、請求項２に記載の制御方法と同様に帯電ＡＣ周波数に応じて、第１電圧源および第２電圧源の出力電圧を各々切換え、周波数に関わらず一定の出力振幅で帯電ＡＣ電圧を出力することを特徴とする画像形成装置および画像形成装置制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローパスフィルタを用いたＡＣ生成回路および同回路を用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来ローパスフィルタ回路を用いたＡＣ生成回路として、特開平09-199990にて提案されたフィルタ回路がある。図４はその代表的な回路である。図４においてCLK401は信号源、IC401は演算増幅器、C401、C402、C403はコンデンサ、R401〜R410は抵抗器、VR401は可変抵抗器、TR401はトランジスタである。信号源CLK401から出力された矩形波は、可変抵抗器VR401から出力される電位に応じてその電圧レベルが変換されて、ローパスフィルタ回路の入力端である抵抗器R404に入力される。また、可変抵抗器VR401から出力される電位は抵抗器R408を介して演算増幅器IC401の反転入力端子（−）に入力され、抵抗器R408、R409およびR410により決定される利得の中心値が変化する。ローパスフィルタ回路の出力はコンデンサC403によりＤＣ成分が除去され、負荷Zに入力される。ここで、可変抵抗器VR401により出力される電位に応じた矩形波のレベルは、抵抗器R405およびR406によりローパスフィルタ回路に入力できる適正なレベルに変換される。
【０００３】
また、図５はＡＣ生成回路を画像形成装置における定電圧出力する帯電ＡＣ生成回路に用いた場合の回路の構成を示す回路図である。本回路では、マイクロコンピュータIC503より出力された所定周波数のクロック信号をローパスフィルタ回路で正弦波に変換、反転増幅回路で正弦波を所定増幅率で増幅、電流増幅回路を経てコンデンサC303にてDC成分が除去、ＡＣ成分のみがトランスT1に入力して所定電圧に昇圧された後、負荷Zに印加される。
【０００４】
さらに図６はＡＣ生成回路を画像形成装置における定電流出力する帯電ＡＣ生成回路に用いた場合の回路の構成を示す回路図である。本回路では、負荷Ｚに流れる出力電流を抵抗器R615、コンデンサC604にて検出、フィードバックして一定の出力電流となるようにＡＣ生成回路の出力振幅を制御を行っている。
【特許文献１】特開平０９−１９９９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、背景技術に記載のＡＣ生成回路において、信号源より出力されるクロック信号が複数の周波数で切換え可能な場合、クロック信号の周波数によっては出力されるＡＣ波形の振幅が異なってしまう、または演算増幅器の最大出力可能範囲を超えて出力波形がクランプしてしまうといった課題があった。なおこの課題の解決策の一つとして、背景技術に記載の図６のＡＣ生成回路を画像形成装置における定電流出力する帯電ＡＣ生成回路に用いた場合の回路の構成を示す回路図のように、出力電流をフィードバックして一定の出力電流となるようにＡＣ生成回路の出力振幅を制御する方法があるが、この方法の場合、回路構成が複雑になることによるコストアップおよび実装基板の小型化に対して弊害となるという新たな課題が生じてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、単電源で使用される演算増幅器を含み、演算増幅器の非反転入力端子と出力端子とを第１抵抗器および第１コンデンサを介して接続し、前記非反転入力端子と前記演算増幅器の負電源端子とを第２コンデンサを介して接続し、前記演算増幅器の反転入力端子と出力端子とを接続し、前記第１抵抗器と第１コンデンサの中間に第２抵抗器を接続したローパスフィルタ回路において、前記ローパスフィルタ回路の入力端と信号源とを第３抵抗器を介して接続するとともに、前記ローパスフィルタ回路の入力端と出力電圧が可変な第１電圧源とを第４抵抗器を介して接続したことを特徴とするローパスフィルタ回路と、演算増幅器の反転入力端子と出力端子とを第５抵抗器を介して接続し、前記演算増幅器の反転入力端子と前記ローパスフィルタ回路の出力端とを第６抵抗器を介して接続し、前記演算増幅器の非反転入力端子と出力電圧が可変な第２電圧源とを第７抵抗器を介して接続したことを特徴とする反転増幅回路とで構成されたことを特徴とする
【発明の効果】
【０００７】
以上説明したように、本発明によれば、信号源より出力されるクロック信号が複数の周波数で切換え可能な場合、信号源より出力されるクロック信号の周波数に応じて、第１電圧源および第２電圧源の出力電圧のON/OFFを各々切換えることにより、周波数に関わらず一定の出力振幅でＡＣ電圧を出力することが安価な回路構成で可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の形態に係るローパスフィルタを用いたＡＣ生成回路を示す回路図である。
【０００９】
本ＡＣ生成回路は、演算増幅器IC101、IC102、信号源CLK1、コンデンサC101、C102、抵抗器R101、R102、R103、R104、R105、R106、R107、第1電圧源V1、第2電圧源V2より構成される。
【００１０】
まず、実施例１の形態に係るＡＣ生成回路の接続関係を説明する。演算増幅器IC101の非反転入力端子（＋）と出力端子とは抵抗器R101およびコンデンサC101を介して接続され、非反転入力端子（＋）と演算増幅器IC101の負電源端子（本実施例では接地）とはコンデンサC102を介して接続され、演算増幅器IC101の反転入力端子（−）は出力端子と直接接続され、抵抗器R101とコンデンサC101との中間には抵抗器R102が接続されローパスフィルタ回路を形成している。なおローパスフィルタ回路の入力端と信号源CLK1とは抵抗器R103を介して接続されるとともに、ローパスフィルタ回路の入力端と第１電圧源V1とは抵抗器R104を介して接続されている。また演算増幅器IC102の反転入力端子（−）と出力端子とは抵抗器R105を介して接続され、演算増幅器IC102の反転入力端子（−）と前述のローパスフィルタ回路の出力端とは抵抗器R106を介して接続され、演算増幅器IC102の非反転入力端子（＋）と第２電圧源V2とは抵抗器R107を介して接続され反転増幅回路を形成している。
【００１１】
次に、実施例１の形態に係るＡＣ生成回路の動作を説明する。
【００１２】
図２は実施例１の形態に係るＡＣ生成回路各部の動作波形を示す図である。なお本実施例では信号源CLK1は２つの異なる周波数f1、f2の矩形波を出力し、周波数はf1＞f2として以後動作説明を行う。まず信号源CLK1からクロック信号がローパスフィルタ回路に入力されると、信号源CLK1から出力された矩形波はローパスフィルタ回路により高周波成分が減衰され正弦波として出力される。高い周波数f1が入力された場合と低い周波数f2が入力された場合の出力は、高い周波数f1の方がより高周波成分が減衰されるため、出力される正弦波の振幅は高い周波数f1の方が小さくなる。なお、後段に接続されている反転増幅回路の増幅率は一定であるので、反転増幅回路から出力される増幅された正弦波の出力も高い周波数f1の方が小さくなってしまう。そこで第１電圧源の電圧を周波数が低い場合には、まず第１電圧源V1の出力をオン状態にする。第１電圧源V1をオン状態にすることにより、信号源CLK１から出力されるクロック信号は、ローパスフィルタ回路に入力される際に抵抗器R103とR104で分圧され振幅が減少する。このためローパスフィルタ回路から出力される正弦波の振幅も減少する。したがって抵抗器R103とR104の抵抗値を調整することにより、ローパスフィルタ回路に２つの異なる周波数が入力されても出力される正弦波の振幅を一定に保つことができる。次にローパスフィルタ回路から出力された正弦波は反転増幅回路に入力される。ここで反転増幅回路の増幅率を演算増幅器IC102の最大出力可能範囲まで大きくすると、低い周波数f2を入力した際には、演算増幅器IC102の最大出力可能範囲を超え、出力がクランプされてしまい正弦波が出力できなくなってしまう。これは反転増幅回路に入力される２つの周波数の正弦波は振幅は同じであるが、波形の最大値、最小値の電圧レベルが異なるためである。反転増幅回路の出力電圧（Vout）は、
Vout＝{（R105＋R106）×V(+)−R105×Vin}÷R106
で求められる。なおV(+)は演算増幅器IC102の非反転入力端子の電圧、Vinはローパスフィルタ回路からの入力電圧である。ここで、Vinが高いときにV(+)が低くすぎると出力電圧Voutは低下し、０Ｖ以下となると出力は０Ｖでクランプされてしまう。逆にVinが低いときにV(+)が高すぎると出力電圧Voutは上昇し、演算増幅器IC102の電源電圧以上となると出力はほぼ電源電圧でクランプされてしまう。本実施例では低い周波数f2が入力された方が波形の最大値、最小値の電圧レベルが高くなり、そのときの演算増幅器IC102の非反転入力端子の電圧V(+)が低いため、正弦波の下限側がクランプされてしまっている。そこで第２電圧源V2をオン状態にすることにより、演算増幅器IC102の非反転入力端子の電圧V(+)を上昇させ、正弦波の下限側がクランプするのを防止することができる。したがって反転増幅回路に電圧レベルの異なる正弦波が入力されても演算増幅器IC102の最大出力可能範囲まで増幅率を設定することができる。
【００１３】
以上ように本発明によれば、信号源より出力されるクロック信号が複数の周波数で切換え可能な場合、信号源より出力されるクロック信号の周波数に応じて、第１電圧源および第２電圧源の出力電圧のON/OFFを各々切換えることにより、周波数に関わらず一定の出力振幅でＡＣ電圧を出力することが従来の回路に僅かな部品を追加するだけで可能となる。
【００１４】
（実施例２）
図３は本発明の実施例２の形態に係る実施例１に記載のＡＣ生成回路を画像形成装置の帯電ＡＣ生成回路に用いた場合の回路の構成を示す回路図である。
【００１５】
本帯電ＡＣ生成回路は、演算増幅器IC301、IC302、マイクロコンピュータIC303、コンデンサC301、C302、C303、抵抗器R301、R302、R303、R304、R305、R306、R307、R308、R309、R310、R311、R312、R313、トランジスタTR301、TR302、トランスT301より構成される。
【００１６】
まず、実施例２の形態に係る帯電ＡＣ生成回路の接続関係を説明する。演算増幅器IC301の非反転入力端子（＋）と出力端子とは抵抗器R301およびコンデンサC301を介して接続され、非反転入力端子（＋）と演算増幅器IC301の負電源端子（本実施例では接地）とはコンデンサC302を介して接続され、演算増幅器IC301の反転入力端子（−）は出力端子と直接接続され、抵抗器R301とコンデンサC301との中間には抵抗器R302が接続されローパスフィルタ回路を形成している。なおローパスフィルタ回路の入力端とマイクロコンピュータIC303のクロック信号出力ポートとは抵抗器R103を介して接続されるとともに、ローパスフィルタ回路の入力端とマイクロコンピュータIC303のON/OFF切換えポート1とは抵抗器R304を介して接続されている。また演算増幅器IC302の反転入力端子（−）と出力端子とは抵抗器R305を介して接続され、演算増幅器IC302の反転入力端子（−）と前述のローパスフィルタ回路の出力端とは抵抗器R306を介して接続され、演算増幅器IC302の非反転入力端子（＋）とマイクロコンピュータIC303のON/OFF切換えポート2とは抵抗器R307を介して接続されるとともに、抵抗器R308を介して基準電圧と接続され、抵抗器R309を介して演算増幅器IC302の負電源端子（本実施例では接地）と接続され反転増幅回路を形成している。反転増幅回路の出力端は、抵抗器R311を介してトランジスタTR301に接続されるとともに抵抗器R312を介してトランジスタTR302に接続されている。トランジスタTR301のコレクタ端子は抵抗器R310を介して基準電圧に接続され、トランジスタTR302のコレクタ端子は抵抗器R313を介して接地されており、両トランジスタのエミッタ端子はコンデンサC303を介してトランスT301の入力端の一端に接続され、トランスT301の入力端の他端は接地されており、トランスT301の出力端の一端は負荷Ｚに接続され、トランスT301の出力端の他端は接地されている。
【００１７】
次に、実施例２の形態に係る帯電ＡＣ生成回路の動作を説明する。
【００１８】
なお本実施例ではマイクロコンピュータIC303のクロック信号出力ポートからは２つの異なる周波数f1、f2の矩形波を出力し、周波数はf1＞f2とする。またマイクロコンピュータIC303のON/OFF切換えポート1および2は、ON状態においては所定電圧（Vh）を出力し、OFF状態においてはハイインピーダンス状態を維持するものとする。まずマイクロコンピュータIC303のクロック信号出力ポートからクロック信号がローパスフィルタ回路に入力されると、マイクロコンピュータIC303のクロック信号出力ポートから出力された矩形波はローパスフィルタ回路により高周波成分が減衰され正弦波として出力される。次にローパスフィルタ回路から出力された正弦波は反転増幅回路に入力される。反転増幅回路では抵抗器R305とR306の抵抗値により決定される増幅率で入力された正弦波が増幅されて出力される。反転増幅回路から出力された正弦波は、抵抗器R310、R311、R312、R313、トランジスタTR301、TR302から成る電流増幅回路を経てコンデンサC303にてDC成分が除去、AC成分のみがトランスT1に入力して昇圧された後、負荷Zに印加される。マイクロコンピュータIC303のクロック信号出力ポートから出力されるクロック信号の周波数が複数ある場合、ローパスフィルタ回路の出力は、実施例１において説明したように高い周波数f1の方がより高周波成分が減衰されるため、出力される正弦波の振幅は低い周波数f2に比べ高い周波数f1の方が小さくなる。そこで、マイクロコンピュータIC303のクロック信号出力ポートから低い周波数f2が出力される場合には、マイクロコンピュータIC303のON/OFF切換えポート1をON状態に、マイクロコンピュータIC303のクロック信号出力ポートから高い周波数f1が出力される場合には、マイクロコンピュータIC303のON/OFF切換えポート1をOFF状態に設定することにより、実施例１で説明したのと同様の効果が得られ、異なる２つの周波数の入力信号に対してローパスフィルタ回路から出力される正弦波の振幅を一定に保つことが可能となる。次にローパスフィルタ回路から出力された正弦波が反転増幅回路に入力されると、実施例１において説明したように反転増幅回路の増幅率を演算増幅器IC302の最大出力可能範囲まで大きくすると、低い周波数f2が入力した際に出力が演算増幅器IC302の最大出力可能範囲を超えてしまい波形がクランプされてしまう。そこで、マイクロコンピュータIC303のクロック信号出力ポートから低い周波数f2が出力される場合には、マイクロコンピュータIC303のON/OFF切換えポート2をON状態に、マイクロコンピュータIC303のクロック信号出力ポートから高い周波数f1が出力される場合には、マイクロコンピュータIC303のON/OFF切換えポート2をOFF状態に設定することにより、実施例１で説明したのと同様の効果が得られ、出力される正弦波が演算増幅器IC302の最大出力可能範囲を超えてクランプするのを防止することができるので、異なる２つの周波数の入力信号に対して演算増幅器IC302の最大出力可能範囲まで増幅率を設定することが可能となる。なお本実施例での帯電ＡＣ生成回路においては、演算増幅器IC302が最大出力可能範囲まで出力が可能になることにより、電流増幅回路に用いられているトランジスタTR301、TR302の電力損失を低減できるとともに、トランスT301への入力電圧の振幅が大きくなるので、トランスT301の駆動電流を低減���き、電力効率の向上、発熱量の低減、および消費電力の低減を図ることが可能となる。
【００１９】
以上ように本発明によれば、マイクロコンピュータより出力されるクロック信号が複数の周波数で切換え可能な場合、マイクロコンピュータより出力されるクロック信号の周波数に応じて、マイクロコンピュータIC303のON/OFF切換えポート1および2の出力電圧のON/OFFを各々切換えることにより、周波数に関わらず一定の出力振幅で帯電ＡＣ電圧を出力することが従来の回路に僅かな部品を追加するだけで可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１の形態に係るローパスフィルタを用いたＡＣ生成回路を示す回路図である。
【図２】実施例１の形態に係るＡＣ生成回路各部の動作波形を示す図である。
【図３】本発明の実施例２の形態に係る実施例１に記載のＡＣ生成回路を画像形成装置の帯電ＡＣ生成回路に用いた場合の回路の構成を示す回路図である。
【図４】従来のローパスフィルタを用いたＡＣ生成回路を示す回路図である。
【図５】従来のＡＣ生成回路を画像形成装置の定電圧出力する帯電ＡＣ生成回路に用いた場合の回路の構成を示す回路図である。
【図６】従来のＡＣ生成回路を画像形成装置の定電流出力する帯電ＡＣ生成回路に用いた場合の回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２１】
CLK1  信号源
C101  コンデンサ
C102  コンデンサ
IC101  演算増幅器
IC102  演算増幅器
R101  抵抗器
R102  抵抗器
R103  抵抗器
R104  抵抗器
R105  抵抗器
R106  抵抗器
R107  抵抗器
V1  第１電圧源
V2  第２電圧源
C301  コンデンサ
C302  コンデンサ
C303  コンデンサ
IC301  演算増幅器
IC302  演算増幅器
IC303  マイクロコンピュータ
R301  抵抗器
R302  抵抗器
R303  抵抗器
R304  抵抗器
R305  抵抗器
R306  抵抗器
R307  抵抗器
R308  抵抗器
R309  抵抗器
R310  抵抗器
R311  抵抗器
R312  抵抗器
R313  抵抗器
TR301  トランジスタ
TR302  トランジスタ
T301  トランス
CLK401  信号源
C401  コンデンサ
C402  コンデンサ
C403  コンデンサ
IC401  演算増幅器
R401  抵抗器
R402  抵抗器
R403  抵抗器
R404  抵抗器
R405  抵抗器
R406  抵抗器
R407  抵抗器
R408  抵抗器
R409  抵抗器
R410  抵抗器
TR401  トランジスタ
VR401  可変抵抗器
C501  コンデンサ
C502  コンデンサ
C503  コンデンサ
IC501  演算増幅器
IC502  演算増幅器
IC503  マイクロコンピュータ
R501  抵抗器
R502  抵抗器
R503  抵抗器
R504  抵抗器
R505  抵抗器
R506  抵抗器
R507  抵抗器
R508  抵抗器
R509  抵抗器
R510  抵抗器
TR501  トランジスタ
TR502  トランジスタ
T501  トランス
C601  コンデンサ
C602  コンデンサ
C603  コンデンサ
C604  コンデンサ
D601  ダイオード
IC601  演算増幅器
IC602  演算増幅器
IC603  マイクロコンピュータ
R601  抵抗器
R602  抵抗器
R603  抵抗器
R604  抵抗器
R605  抵抗器
R606  抵抗器
R607  抵抗器
R608  抵抗器
R609  抵抗器
R610  抵抗器
R611  抵抗器
R612  抵抗器
R613  抵抗器
R614  抵抗器
R615  抵抗器
R616  抵抗器
R617  抵抗器
TR601  トランジスタ
TR602  トランジスタ
TR603  トランジスタ
T601  トランス
【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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