JP2018160986A - 電源装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で複数の高電圧を生成することが可能な電源装置を提供する。【解決手段】電源装置は、第１の一次巻線と、第１の一次巻線の一方側と接続され、第１交流電圧を出力する第１交流電圧出力部と、第１の一次巻線の他方側と接続され、第１交流電圧の逆相の第２交流電圧を出力することが可能な第２交流電圧出力部と、第１交流電圧および第２交流電圧が印加された第１の一次巻線の相互誘導により第３交流電圧を発生する第１の二次巻線と、一方側が第２交流電圧の入力を受け、他方側は固定電圧と接続される第２の一次巻線と、第２交流電圧が印加された第２の一次巻線の相互誘導により第４交流電圧を発生する第２の二次巻線とを備える。【選択図】図３

Description

本開示は、電源装置に関し、特に、画像形成装置における電源装置に関する。

画像形成装置に使用する、感光体の帯電を行う方法としてコロナ放電を利用するスコロトロン方式があるが、当方式はオゾン発生が多い。

したがって、オゾン発生が少ない帯電ローラ方式を使う方法が主流となってきている。ただし、帯電ローラ方式は回転する感光体の表面電位を所望の電位で均一化させるために、感光体単位面積当たり規定数以上の帯電電荷の充放電を感光体に行う必要がある。

したがって、高速な画像形成装置になるほど、この充放電数は多くなる。
通常、この充放電を行うために、交流の高電圧が出力可能な高圧トランスを画像形成装置は備えている。

また、充放電数が多くするためには、交流の周波数を上げる必要がある。
交流の周波数を上げることは、充放電に使用する放電電流を上げることになるが、当帯電ローラと感光体および近接する誘電体に流れ込む誘電電流も周波数に比例して上昇する。

この放電電流と誘電電流の合計された交流電流が高圧トランスを経由して流れ込むことになるが、高圧トランスは通常２０Ｖ程度の振幅のサイン波を１００倍以上に昇圧させるため巻き数比が１００以上になり、１０００ターンを越える巻き数が必要になる。

このターン数を高圧トランスのボビンに巻きつける場合、線径がミクロンオーダーのＵＥＷ（ウレタンエナメルワイヤー）を使用することになる。よって線形が細く、ターン数が多くなるため抵抗値が高くなり、交流電流が流れた場合に発生する発熱によりＵＥＷの最大使用温度を超えてしまう可能性がある。

この発熱を抑えるために、高圧トランスの一次側巻線に位相が１８０°異なるサイン波を入力することにより一次側への入力電圧を倍にして、ターン数を半分にするＢＴＬ（ブリッジドトランスレス）方式が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１４−２０４１７０号公報

一方で、ＢＴＬ方式は、サイン波を２つ使うためにサイン波を形成する増幅装置が２つ必要になるため複数の高電圧を生成する場合には回路規模が大きくなる可能性がある。

本開示は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、簡易な構成で複数の高電圧を生成することが可能な電源装置および画像形成装置を提供することである。

ある局面に従う電源装置は、第１の一次巻線と、第１の一次巻線の一方側と接続され、第１交流電圧を出力する第１交流電圧出力部と、第１の一次巻線の他方側と接続され、第１交流電圧の逆相の第２交流電圧を出力することが可能な第２交流電圧出力部と、第１交流電圧および第２交流電圧が印加された第１の一次巻線の相互誘導により第３交流電圧を発生する第１の二次巻線と、一方側が第２交流電圧の入力を受け、他方側は固定電圧と接続される第２の一次巻線と、第２交流電圧が印加された第２の一次巻線の相互誘導により第４交流電圧を発生する第２の二次巻線とを備える。

好ましくは、電源装置は、第４交流電圧を直流電圧に変換するための第１の変換部をさらに備える。

好ましくは、一方側が第１交流電圧の入力を受け、他方側が固定電圧と接続される第３の一次巻線と、第１交流電圧が印加された第３の一次巻線の相互誘導により第５交流電圧を発生する第３の二次巻線とをさらに備える。

好ましくは、電源装置は、第５交流電圧を直流電圧に変換するための第２の変換部をさらに備える。

好ましくは、第２交流電圧出力部は、第１の期間に第１交流電圧と同相の第２交流電圧を出力し、第１の期間と異なる第２の期間に第１交流電圧と逆相の第２交流電圧を出力する。

ある局面に従う画像形成装置は、上記に記載の電源装置を備え、第３および第４交流電圧は、帯電処理用、分離処理用、現像処理用、除電処理用の電圧のいずれかに用いられる。

別の局面に従う電源装置は、第１および第２の一次巻線と、第１の一次巻線の一方側と接続され、第１交流電圧を出力する第１交流電圧出力部と、第２の一次巻線の一方側と接続され、第２交流電圧を出力する第２交流電圧出力部と、第１の一次巻線の他方側および第２の一次巻線の他方側と接続され、第１および第２交流電圧の逆相の第３交流電圧を出力することが可能な第３交流電圧出力部と、第１交流電圧および第３交流電圧が印加された第１の一次巻線の相互誘導により第４交流電圧を発生する第１の二次巻線と、第２交流電圧および第３交流電圧が印加された第２の一次巻線の相互誘導により第５交流電圧を発生する第２の二次巻線とを備える。

好ましくは、第３交流電圧出力部は、第１の期間に第１および第２交流電圧と同相の第３交流電圧を出力し、第１の期間と異なる第２の期間に第１および第２交流電圧と逆相の第３交流電圧を出力する。

別の局面に従う画像形成装置は、上記に記載の電源装置を備え、第４および第５交流電圧は、帯電処理用、分離処理用、現像処理用、除電処理用の電圧のいずれかに用いられる。

本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

本発明の電源装置および画像形成装置は、簡易な構成で複数の高電圧を生成することが可能である。

実施形態に基づく画像形成装置１００の内部構造の一例を示す図である。 画像形成装置１００の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。 実施形態の第１実施例に基づく電源装置５０Ａを説明する図である。 実施形態の第１実施例に基づく電源装置５０Ａの電圧生成について説明する図である。 実施形態の第１実施例に基づく電源装置５０Ａの電圧生成に用いられる電圧テーブルの一例について説明する図である。 実施形態の第２実施例に基づく電源装置５０Ｂを説明する図である。 実施形態の第２実施例に基づく電源装置５０Ｂの電圧生成について説明する図である。 実施形態の第２実施例に基づく電源装置５０Ｂの電圧生成に用いられる電圧テーブルの一例について説明する図である。 実施形態の第３実施例に基づく電源装置５０Ｃを説明する図である。 実施形態の第３実施例に基づく電源装置５０Ｃの電圧生成について説明する図である。 実施形態の第４実施例に基づく電源装置５０Ｄを説明する図である。

以下、図面を参照しつつ、各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。

以下の実施の形態では、給紙装置が画像形成装置に搭載されている場合について説明する。画像形成装置としては、たとえばＭＦＰ、プリンター、複写機、またはファクシミリなどが挙げられる。給紙装置は、画像形成装置の代わりに画像読取装置あるいは給紙装置により給紙された用紙に所定の加工を施す後処理部を有する後処理装置に搭載されていてもよい。

［画像形成装置の内部構成］
図１は、実施形態に基づく画像形成装置１００の内部構造の一例を示す図である。

図１を参照して、電源装置５０を搭載する画像形成装置１００について説明する。
図１には、カラープリンタとしての画像形成装置１００が示されている。以下では、カラープリンタとしての画像形成装置１００について説明するが、画像形成装置１００は、カラープリンタに限定されない。たとえば、画像形成装置１００は、複合機（ＭＦＰ：Multi-Functional Peripheral）であってもよい。

画像形成装置１００は、ブラックのみを用いて画像形成を行なうモノクロ印刷モードと、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックを用いて画像形成を行なうカラー印刷モードとを有する。

画像形成装置１００は、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、中間転写ベルト３０と、一次転写ローラー３１と、二次転写ローラー３３と、分離装置３４と、カセット３７と、従動ローラー３８と、駆動ローラー３９と、タイミングローラー４０と、定着装置４３と、電源装置５０とを含む。

画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、中間転写ベルト３０に沿って順に並べられている。画像形成ユニット１Ｙは、トナーボトル１５Ｙからトナーの供給を受けてイエロー（Ｙ）のトナー像を形成する。画像形成ユニット１Ｍは、トナーボトル１５Ｍからトナーの供給を受けてマゼンタ（Ｍ）のトナー像を形成する。画像形成ユニット１Ｃは、トナーボトル１５Ｃからトナーの供給を受けてシアン（Ｃ）のトナー像を形成する。画像形成ユニット１Ｋは、トナーボトル１５Ｋからトナーの供給を受けてブラック（ＢＫ）のトナー像を形成する。

画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト３０に沿って中間転写ベルト３０の回転方向の順に配置されている。画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、それぞれ、感光体１０と、帯電装置１１と、露光装置１２と、現像装置１３と、除電装置１６と、クリーニング装置１７とを備える。

帯電装置１１は、感光体１０の表面を一様に帯電する。露光装置１２は、後述する本体制御装置５１からの制御信号に応じて感光体１０にレーザー光を照射し、入力された画像パターンに従って感光体１０の表面を露光する。これにより、入力画像に応じた静電潜像が感光体１０上に形成される。

現像装置１３は、現像ローラー１４を回転させながら、現像ローラー１４に現像バイアスを印加し、現像ローラー１４の表面にトナーを付着させる。これにより、トナーが現像ローラー１４から感光体１０に転写され、静電潜像に応じたトナー像が感光体１０の表面に現像される。

感光体１０と中間転写ベルト３０とは、一次転写ローラー３１を設けている部分で互いに接触している。一次転写ローラー３１は、回転可能に構成されている。トナー像と反対極性の転写電圧が一次転写ローラー３１に印加されることによって、トナー像が感光体１０から中間転写ベルト３０に転写される。

カラー印刷モードの場合、イエロー（Ｙ）のトナー像、マゼンタ（Ｍ）のトナー像、シアン（Ｃ）のトナー像、およびブラック（ＢＫ）のトナー像が順に重ねられて感光体１０から中間転写ベルト３０に転写される。これにより、カラーのトナー像が中間転写ベルト３０上に形成される。一方、モノクロ印刷モードの場合、ブラック（ＢＫ）のトナー像が感光体１０から中間転写ベルト３０に転写される。

中間転写ベルト３０は、従動ローラー３８および駆動ローラー３９に張架されている。駆動ローラー３９は、たとえばモーター（図示しない）によって回転駆動される。中間転写ベルト３０および従動ローラー３８は、駆動ローラー３９に連動して回転する。これにより、中間転写ベルト３０上のトナー像が二次転写ローラー３３に搬送される。

除電装置１６は、感光体１０の表面に付着した帯電されたトナーを除電する。帯電されたトナーの電荷を除電することにより後述するクリーニング装置１７でのトナーの回収が容易となる。

クリーニング装置１７は、感光体１０に圧接されている。クリーニング装置１７は、トナー像の転写後に感光体１０の表面に残留するトナーを回収する。

カセット３７には、用紙Ｓがセットされる。用紙Ｓは、カセット３７から１枚ずつタイミングローラー４０によって搬送経路４１に沿って二次転写ローラー３３に送られる。二次転写ローラー３３は、トナー像と反対極性の転写電圧を搬送中の用紙Ｓに印加する。これにより、トナー像は、中間転写ベルト３０から二次転写ローラー３３に引き付けられ、中間転写ベルト３０上のトナー像が用紙Ｓに転写される。二次転写ローラー３３への用紙Ｓの搬送タイミングは、中間転写ベルト３０上のトナー像の位置に合わせてタイミングローラー４０によって調整される。タイミングローラー４０により、中間転写ベルト３０上のトナー像は、用紙Ｓの適切な位置に転写される。

分離装置３４は中間転写ベルト３０から用紙Ｓを分離するために用いられる。具体的には、分離装置３４は、用紙Ｓと反対極性の電圧を印加することにより中間転写ベルト３０に吸着されないように分離装置３４の側に引き寄せて、定着装置４３に搬送する。

定着装置４３は、自身を通過する用紙Ｓを加圧および加熱する。これにより、用紙Ｓ上に形成されているトナー像が用紙Ｓに定着する。その後、用紙Ｓは、トレー４８に排紙される。

電源装置５０は、たとえば、画像形成装置１００内の各装置に異なる大きさの電圧を供給する。電源装置５０の詳細については後述する。

［画像形成装置のハードウェア構成］
図２を参照して、画像形成装置１００のハードウェア構成の一例について説明する。図２は、画像形成装置１００の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。

図２に示されるように、画像形成装置１００は、電源装置５０と、本体制御装置５１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、ネットワークインターフェイス１０４と、操作パネル１０７と、記憶装置１２０とを含む。

本体制御装置５１は、たとえば、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ、少なくとも１つのＤＳＰ、少なくとも１つのＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、少なくとも１つのＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはそれらの組み合わせなどによって構成される。

本体制御装置５１は、電源装置５０と画像形成装置１００との両方を制御する。すなわち、本体制御装置５１は、電源装置５０と画像形成装置１００とで共用される。なお、本体制御装置５１は、電源装置５０と別個に構成されてもよいし、電源装置５０と一体的に構成されてもよい。本体制御装置５１が電源装置５０と別個に構成されると、電源装置５０の構成がシンプルになる。

本体制御装置５１は、操作パネル１０７に入力された情報に従って、モノクロ印刷モードとカラー印刷モードとのいずれかを選択し、選択したモードに従って、電源装置５０と画像形成装置１００とを制御する。本体制御装置５１は、選択したモードを示す選択モード識別信号を電源装置５０に出力する。

本体制御装置５１は、電源装置５０や画像形成装置１００の制御プログラム１２２を実行することで画像形成装置１００の動作を制御する。

本体制御装置５１は、制御プログラム１２２の実行命令を受け付けたことに基づいて、記憶装置１２０からＲＯＭ１０２に制御プログラム１２２を読み出す。ＲＡＭ１０３は、ワーキングメモリとして機能し、制御プログラム１２２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。

本体制御装置５１は、制御プログラム１２２の実行命令に基づいて電源装置５０に対して、目標電圧値を設定する。具体的には、本体制御装置５１は、電圧テーブル１２４のデータに基づいて目標電圧値を設定する。

ネットワークインターフェイス１０４には、アンテナ（図示しない）などが接続される。画像形成装置１００は、アンテナを介して、外部の通信機器との間でデータをやり取りする。外部の通信機器は、たとえば、スマートフォンなどの携帯通信端末、サーバーなどを含む。画像形成装置１００は、アンテナを介して制御プログラム１２２をサーバーからダウンロードできるように構成されてもよい。

操作パネル１０７は、ディスプレイとタッチパネルとで構成されている。ディスプレイおよびタッチパネルは互いに重ねられており、操作パネル１０７は、たとえば、画像形成装置１００に対する印刷操作やスキャン操作などを受け付ける。

記憶装置１２０は、たとえば、ハードディスクや外付けの記憶装置などの記憶媒体である。記憶装置１２０は、画像形成装置１００の制御プログラム１２２および電圧テーブル１２４などを格納する。制御プログラム１２２の格納場所は記憶装置１２０に限定されず、制御プログラム１２２は、電源装置５０の記憶領域、本体制御装置５１の記憶領域（たとえば、キャッシュなど）、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されていてもよい。

制御プログラム１２２は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、本実施の形態に従う制御処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う制御プログラム１２２の趣旨を逸脱するものではない。さらに、制御プログラム１２２によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバーが制御プログラム１２２の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態で画像形成装置１００が構成されてもよい。

［電源装置５０］
上述したように、電源装置５０は、画像形成装置１００内の各装置に異なる大きさの電圧を印加する。一例として、電源装置５０は、帯電装置１１に印加する帯電電圧、現像ローラー１４に印加する現像電圧、一次転写ローラー３１に印加する一次転写電圧、二次転写ローラー３３に印加する二次転写電圧、分離装置３４に印加する分離電圧、除電装置１６に印加する除電電圧を供給する。

帯電電圧および現像電圧は、画質の向上のために、直流電圧に交流電圧が重畳されている。一次転写電圧は、マイナス極性の直流電圧である。二次転写電圧は、プラス極性の直流電圧である。そのため、一次転写ローラー３１のクリーニングを行なうには、プラス極性の直流電圧が必要であり、二次転写ローラー３３のクリーニングを行なうには、マイナス極性の直流電圧が必要である。

このように、電源装置５０は、多くの異なる電圧を出力するため、相当数の高圧トランスが必要となる。

帯電装置１１、現像ローラー１４、一次転写ローラー３１および除電装置１６は、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの各々に備えられる。そのため、電源装置５０は、帯電電圧、現像電圧、一次転写電圧および除電電圧について、それぞれＹＭＣＫの各色に対応する４つの電圧を出力する。各色に対応する４つの電圧を出力するために別々の高圧トランスを設ける場合、電源装置のコストが高くなる。そこで、電源装置５０は、帯電電圧、現像電圧、一次転写電圧および除電電圧の各々について共用の高圧トランスを１つ備え、当該共用の高圧トランスから各色に対応する４つの電圧を出力する。

以下に、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの各々の帯電装置１１に帯電電圧を供給する電源装置５０について説明する。一次転写電圧、現像電圧および除電電圧を供給する電源装置５０と同様の構成を有するため説明を省略する。

（１．電源装置の第１実施例）
図３は、実施形態の第１実施例に基づく電源装置５０Ａを説明する図である。

電源装置５０Ａは、第１の電圧制御回路４と、第２の電圧制御回路９と、増幅回路ＡＰ１，ＡＰ２と、キャパシタＣＡ，ＣＢ，ＣＣと、高圧トランス５，６と、整流回路７とを含む。本体制御装置５１は、電源装置５０Ａを制御する。具体的には、第１の電圧制御回路４および第２の電圧制御回路９に指示する。

高圧トランス５は、一次巻線５Ａ，二次巻線５Ｂとを含む。高圧トランス６は、一次巻線６Ａと、二次巻線６Ｂとを含む。

整流回路７は、ダイオードＤ１と、キャパシタＣ１とを含む。
第１の電圧制御回路４および第２の電圧制御回路９は、本体制御装置５１からの指示により動作する。

第１の電圧制御回路４は、本体制御装置５１からの指示により正相信号を出力する。
増幅回路ＡＰ１は、第１の電圧制御回路４からの正相信号を増幅して、サイン波ＳＡを出力する。

増幅回路ＡＰ２は、第２の電圧制御回路９からの逆相信号を増幅して、サイン波ＳＢを出力する。

キャパシタＣＡは、一端側が増幅回路ＡＰ１の出力と接続され、他端側は高圧トランス５の一次巻線５Ａの一端側と接続される。

キャパシタＣＢは、一端側が増幅回路ＡＰ２の出力と接続され、他端側は高圧トランス５の一次巻線５Ａの他端側と接続される。

一次巻線５Ａに交流電流を流すことにより相互誘導により二次巻線５Ｂに交流電圧が発生する。二次巻線５Ｂに生じる交流電圧の大きさは、コイルの巻線数に比例する。

二次巻線５Ｂに生じた交流電圧は、帯電ＡＣ電圧として帯電装置１１に供給される。
帯電ＡＣ電圧は、第１の電圧制御回路４にフィードバック電圧ＦＢＡとして入力され、第１の電圧制御回路４は、フィードバック電圧ＦＢＡに従って電圧の調整を行なう。

本例においては、キャパシタＣＢと並列接続されるキャパシタＣＣが設けられる。
キャパシタＣＣは、一端側が増幅回路ＡＰ２の出力と接続され、他端側は高圧トランス６の一次巻線６Ａの一端側と接続される。高圧トランス６の一次巻線６Ａの他端側は接地電圧ＧＮＤと接続される。

高圧トランス６の二次巻線６Ｂの一端側はカソード側のダイオードＤ１と接続される。ダイオードＤ１のアノード側と高圧トランス６の二次巻線６Ｂの他端側とが接続される。二次巻線６Ｂの他端側は接地電圧ＧＮＤと接続される。当該構成により、一次巻線６Ａに交流電流を流すことにより相互誘導により二次巻線６Ｂに交流電圧が発生する。二次巻線６Ｂに生じた交流電圧は、整流回路７により帯電ＤＣ電圧として帯電装置１１に供給される。本例においては、図示しないが帯電ＤＣ電圧に帯電ＡＣ電圧が重畳され、重畳電圧が帯電装置１１に供給される。

帯電ＤＣ電圧は、第２の電圧制御回路９にフィードバック電圧ＦＢＢとして入力され、第２の電圧制御回路９は、フィードバック電圧ＦＢＢに従って電圧の調整を行なう。

本例のＢＴＬ方式に基づく電源装置５０Ａでは、正相信号を出力する増幅回路ＡＰ１および逆相信号を出力する増幅回路ＡＰ２のそれぞれに制御回路と駆動素子が必要となるが、帯電ＡＣ電圧を生成するとともに、逆相信号を出力する増幅回路ＡＰ２を兼用して、帯電ＤＣ電圧を出力する。

図４は、実施形態の第１実施例に基づく電源装置５０Ａの電圧生成について説明する図である。

図４に示されるように、増幅回路ＡＰ２から逆相信号のサイン波ＳＢを印加すると、高圧トランス５および高圧トランス６の一次巻線５Ａ，６Ａ側に交流電流が供給される。

高圧トランス６の一次巻線６Ａに交流電流が供給されることにより、高圧トランス６の二次巻線６Ｂには、相互誘導により、サイン波ＳＢの振幅と高圧トランス６の一次巻線６Ａと二次巻線６Ｂの巻線比で決まる昇圧率に応じた高電圧が発生する。発生した高電圧は、整流回路７により整流されて、所望の帯電ＤＣ電圧が出力される。なお、本例においては、帯電ＤＣ電圧は負電圧に設定される。

本例において、帯電ＡＣ電圧を出力しない場合には、高圧トランス５の一次巻線５Ａに増幅回路ＡＰ２からのサイン波ＳＢが印加される場合に、増幅回路ＡＰ１は、サイン波ＳＢと同位相かつ同振幅のサイン波ＳＡを印加する。これにより、高圧トランス５の一次巻線５Ａには電位差が発生することなく、帯電ＡＣ電圧は生じない。

一方、帯電ＡＣ電圧を出力する場合には、高圧トランス５の一次巻線５Ａの一端側に、増幅回路ＡＰ１からサイン波ＳＡを印加する。また、高圧トランス５の一次巻線５Ａの他端側に、増幅回路ＡＰ２からサイン波ＳＢを印加する。サイン波ＳＡに対して１８０度位相がずれたサイン波ＳＢを印加することで、高圧トランス５の一次巻線５Ａに電位差が発生し、高圧トランス５の一次側と二次側の巻線比で決まる昇圧率に応じた高電圧が発生する。なお、電位差が発生すれば良く、サイン波ＳＡ，ＳＢの同位相の場合であっても振幅を調整することにより振幅の差に応じた電位差に従って高圧トランス５の一次側と二次側の巻線比で決まる昇圧率に応じた高電圧が発生する。

また、高電圧の出力レベルは、増幅回路ＡＰ１のサイン波ＳＡの振幅を可変することで調整することが可能である。

帯電シーケンス処理としては、帯電ＤＣ電圧を出力して、その後帯電ＡＣ電圧を出力する。

図５は、実施形態の第１実施例に基づく電源装置５０Ａの電圧生成に用いられる電圧テーブルの一例について説明する図である。

図５に示されるように、サイン波ＳＡ，ＳＢの電圧と、サイン波ＳＡ，ＳＢの位相差を調整することにより帯電ＤＣ電圧および帯電ＡＣ電圧を可変に設定することが可能である。

具体的には、帯電ＡＣ電圧をＯＦＦ状態にする場合には、サイン波ＳＡ，ＳＢについて同位相かつ同振幅に設定する。

一方、帯電ＤＣ電圧は、サイン波ＳＢの振幅および高圧トランス６の昇圧率に応じた値に設定される。本例においては、一例として昇圧率は５０倍に設定される。

したがって、サイン波ＳＢの振幅が８Ｖ、１２Ｖ、１６Ｖに従って、帯電ＤＣ電圧は、−４００Ｖ、−６００Ｖ、−８００Ｖに設定される。

一方、帯電ＡＣ電圧は、サイン波ＳＢに対してサイン波ＳＡの振幅および位相を調整することにより設定することが可能である。

帯電ＡＣ電圧は、サイン波ＳＡ，ＳＢの振幅および位相差ならびに高圧トランス５の昇圧率に応じた値に設定される。本例においては、昇圧率は１００倍に設定される。

例えば、サイン波ＳＡの振幅が２Ｖ、６Ｖ、１０Ｖの場合に、サイン波ＳＢの振幅を８Ｖ、１２Ｖ、１６Ｖに設定する。サイン波ＳＡ，ＳＢを同位相に設定する。

サイン波ＳＡ，ＳＢの電位差は６Ｖに設定されるため、昇圧率（１００倍）に従って、帯電ＡＣ電圧は、６００Ｖに設定される。

サイン波ＳＡの振幅が７Ｖ、３Ｖの場合に、サイン波ＳＢの振幅を８Ｖ、１２Ｖに設定する。サイン波ＳＡと，サイン波ＳＢを位相差を１８０°に設定する。

サイン波ＳＡ，ＳＢの電位差は１５Ｖに設定されるため、昇圧率（１００倍）に従って、帯電ＡＣ電圧は、１５００Ｖに設定される。

サイン波ＳＡの振幅が１Ｖの場合に、サイン波ＳＢの振幅を１６Ｖに設定する。サイン波ＳＡと，サイン波ＳＢを同位相に設定する。

サイン波ＳＡ，ＳＢの電位差は１５Ｖに設定されるため、昇圧率（１００倍）に従って、帯電ＡＣ電圧は、１５００Ｖに設定される。

サイン波ＳＡの振幅が１６Ｖ、１２Ｖ、８Ｖの場合に、サイン波ＳＢの振幅を８Ｖ、１２Ｖ、１６Ｖに設定する。サイン波ＳＡと，サイン波ＳＢを位相差を１８０°に設定する。

サイン波ＳＡ，ＳＢの電位差は２４Ｖに設定されるため、昇圧率（１００倍）に従って、帯電ＡＣ電圧は、２４００Ｖに設定される。

電源装置５０Ａは、帯電ＡＣ電圧を生成するとともに、逆相信号を出力する増幅回路ＡＰ２を兼用して、帯電ＤＣ電圧を出力するため簡易な構成で複数の高電圧を生成することが可能である。

（２．電源装置の第２実施例）
図６は、実施形態の第２実施例に基づく電源装置５０Ｂを説明する図である。

電源装置５０Ｂは、電源装置５０Ａと比較して、キャパシタＣＤと、高圧トランス８と、整流回路１９をさらに設けた点が異なる。

高圧トランス８は、一次巻線８Ａ，二次巻線８Ｂとを含む。
整流回路１９は、ダイオードＤ２と、キャパシタＣ２とを含む。

本例においては、キャパシタＣＡと並列接続されるキャパシタＣＤが設けられる。
キャパシタＣＤは、一端側が増幅回路ＡＰ１の出力と接続され、他端側は高圧トランス８の一次巻線８Ａの一端側と接続される。高圧トランス８の一次巻線８Ａの他端側は接地電圧ＧＮＤと接続される。

高圧トランス８の二次巻線８Ｂの一端側はアノード側のダイオードＤ２と接続される。ダイオードＤ２のカソード側と高圧トランス８の二次巻線８Ｂの他端側とが接続される。二次巻線８Ｂの他端側は接地電圧ＧＮＤと接続される。当該構成により、一次巻線８Ａに交流電流を流すことにより相互誘導により二次巻線８Ｂに交流電圧が発生する。二次巻線８Ｂに生じた交流電圧は、整流回路１９により一次転写電圧として一次転写ローラー３１に供給される。

一次転写電圧は、第１の電圧制御回路４にフィードバック電圧ＦＢＣとして入力され、第１の電圧制御回路４は、フィードバック電圧ＦＢＣに従って電圧の調整を行なう。

本例のＢＴＬ方式に基づく電源装置５０Ｂでは、正相信号を出力する増幅回路ＡＰ１および逆相信号を出力する増幅回路ＡＰ２のそれぞれに制御回路と駆動素子が必要となるが、帯電ＡＣ電圧を生成するとともに、逆相信号を出力する増幅回路ＡＰ２を兼用して、帯電ＤＣ電圧を出力する。また、増幅回路ＡＰ１を兼用して一次転写電圧を出力する。

図７は、実施形態の第２実施例に基づく電源装置５０Ｂの電圧生成について説明する図である。

図７に示されるように、増幅回路ＡＰ２から逆相信号のサイン波ＳＢを印加すると、高圧トランス５および高圧トランス６の一次巻線５Ａ，６Ａ側に交流電流が供給される。

高圧トランス６の一次巻線６Ａに交流電流が供給されることにより、高圧トランス６の二次巻線６Ｂには、相互誘導により、サイン波ＳＢの振幅と高圧トランス６の一次巻線６Ａと二次巻線６Ｂの巻線比で決まる昇圧率に応じた高電圧が発生する。発生した高電圧は、整流回路７により整流されて、所望の帯電ＤＣ電圧が出力される。なお、本例においては、帯電ＤＣ電圧は負電圧に設定される。

また、増幅回路ＡＰ１から正相信号のサイン波ＳＡを印加すると、高圧トランス５および高圧トランス８の一次巻線５Ａ，８Ａ側に交流電流が供給される。

高圧トランス８の一次巻線８Ａに交流電流が供給されることにより、高圧トランス８の二次巻線８Ｂには、相互誘導により、サイン波ＳＡの振幅と高圧トランス８の一次巻線８Ａと二次巻線８Ｂの巻線比で決まる昇圧率に応じた高電圧が発生する。発生した高電圧は、整流回路１９により整流されて、所望の一次転写電圧が出力される。なお、本例においては、一次転写電圧は正電圧に設定される。

本例において、帯電ＡＣ電圧を出力しない場合には、増幅回路ＡＰ２は、高圧トランス５の一次巻線５Ａにサイン波ＳＢを印加し、増幅回路ＡＰ１は、サイン波ＳＢと同位相かつ同振幅のサイン波ＳＡを印加する。これにより、高圧トランス５の一次巻線５Ａには電位差が発生することなく、帯電ＡＣ電圧は生じない。

一方、帯電ＡＣ電圧を出力する場合には、高圧トランス５の一次巻線５Ａの一端側に、増幅回路ＡＰ１からサイン波ＳＡを印加する。また、高圧トランス５の一次巻線５Ａの他端側に、増幅回路ＡＰ２からサイン波ＳＢを印加する。サイン波ＳＡに対して１８０度位相がずれたサイン波ＳＢを印加することで、高圧トランス５の一次巻線５Ａに電位差が発生し、高圧トランス５の一次側と二次側の巻線比で決まる昇圧率に応じた高電圧が発生する。なお、電位差が発生すれば良く、サイン波ＳＡ，ＳＢの同位相の場合であっても振幅を調整することにより振幅の差に応じた電位差に従って高圧トランス５の一次側と二次側の巻線比で決まる昇圧率に応じた高電圧が発生する。

また、高電圧の出力レベルは、増幅回路ＡＰ１のサイン波ＳＡの振幅を可変することで調整することが可能である。

帯電シーケンス処理としては、帯電ＤＣ電圧を出力して、その後帯電ＡＣ電圧を出力する。

サイン波ＳＡおよびサイン波ＳＢの位相差がδである場合に、サイン波ＳＡの振幅の１／２をＰＡ、サイン波ＳＢの振幅の１／２をＰＢとすると、高圧トランス５に生じる電位差は、２×√（ＰＡ＾２＋ＰＢ＾２＋２×ＰＡ×ＰＢ×cos（−δ））に設定される。

図８は、実施形態の第２実施例に基づく電源装置５０Ｂの電圧生成に用いられる電圧テーブルの一例について説明する図である。

図８に示されるように、サイン波ＳＡ，ＳＢの電圧と、サイン波ＳＡ，ＳＢの位相差を調整することにより帯電ＤＣ電圧、帯電ＡＣ電圧および一次転写電圧を可変に設定することが可能である。

具体的には、帯電ＡＣ電圧をＯＦＦ状態にする場合には、サイン波ＳＡ，ＳＢについて同位相かつ同振幅に設定する。

一方、帯電ＤＣ電圧は、サイン波ＳＢの振幅および高圧トランス６の昇圧率に応じた値に設定される。本例においては、一例として昇圧率は４０倍に設定される。

したがって、サイン波ＳＢの振幅が１０Ｖ、１５Ｖ、２０Ｖに従って、帯電ＤＣ電圧は、−４００Ｖ、−６００Ｖ、−８００Ｖに設定される。

一方、帯電ＡＣ電圧は、サイン波ＳＢに対してサイン波ＳＡの振幅および位相を調整することにより設定することが可能である。

帯電ＡＣ電圧は、サイン波ＳＡ，ＳＢの振幅および位相差ならびに高圧トランス５の昇圧率に応じた値に設定される。本例においては、昇圧率は１００倍に設定される。

例えば、サイン波ＳＢの振幅が１０Ｖ、１５Ｖ、２０Ｖの場合に、サイン波ＳＡの振幅を１０Ｖ、１５Ｖ、２０Ｖに設定する。サイン波ＳＡ，ＳＢを同位相に設定する。

この場合、電位差は０であるため帯電ＡＣ電圧は発生しない。
サイン波ＳＢの振幅が１０Ｖ、１５Ｖ、２０Ｖの場合に、サイン波ＳＡの振幅をそれぞれ１５Ｖに設定する。サイン波ＳＡ，ＳＢの間で位相を調整する。

サイン波ＳＡ，ＳＢの位相差が０°の場合には、帯電ＡＣ電圧は、５００Ｖ、０Ｖ、５００Ｖに設定される。

サイン波ＳＡ，ＳＢの位相差が９０°の場合には、帯電ＡＣ電圧は、１８０３Ｖ、２１２１Ｖ、２５００Ｖに設定される。

サイン波ＳＡ，ＳＢの位相差が１８０°の場合には、帯電ＡＣ電圧は、２５００Ｖ、３０００Ｖ、３５００Ｖに設定される。

サイン波ＳＢの振幅が１０Ｖ、１５Ｖ、２０Ｖの場合に、サイン波ＳＡの振幅をそれぞれ１６Ｖに設定する。サイン波ＳＡ，ＳＢの間で位相を調整する。

サイン波ＳＡ，ＳＢの位相差が０°の場合には、帯電ＡＣ電圧は、６００Ｖ、１００Ｖ、４００Ｖに設定される。

サイン波ＳＡ，ＳＢの位相差が９０°の場合には、帯電ＡＣ電圧は、１８８７Ｖ、２１９３Ｖ、２５６１Ｖに設定される。

サイン波ＳＡ，ＳＢの位相差が１８０°の場合には、帯電ＡＣ電圧は、２６００Ｖ、３１００Ｖ、３６００Ｖに設定される。

一方、一次転写電圧は、サイン波ＳＡの振幅および高圧トランス８の昇圧率に応じた値に設定される。本例においては、昇圧率は５０倍に設定される。

したがって、サイン波ＳＡの振幅が１０Ｖ、１５Ｖ、２０Ｖに従って、一次転写電圧は、５００Ｖ〜１０００Ｖに設定される。また、サイン波ＳＡの振幅が１５Ｖ、１６Ｖに従って、一次転写電圧は、７５０Ｖ、８００Ｖに設定される。

電源装置５０Ｂは、帯電ＡＣ電圧を生成するとともに、逆相信号を出力する増幅回路ＡＰ２を兼用して、帯電ＤＣ電圧を出力する。さらに、増幅回路ＡＰ１を兼用して一次転写電圧を生成するため簡易な構成で複数の高電圧を生成することが可能である。

（３．電源装置の第３実施例）
図９は、実施形態の第３実施例に基づく電源装置５０Ｃを説明する図である。

図９に示されるように、電源装置５０Ｃは、電源装置５０Ａと比較して、整流回路７を削除した点が異なる。

上記の電源装置５０Ａにおいては、帯電ＤＣ電圧、帯電ＡＣ電圧を生成する場合について説明したが、特に生成する電圧の組み合わせは任意であり、現像ＡＣ電圧と、帯電ＡＣ電圧を生成するようにしてもよい。

具体的には、電源装置５０Ｃは、高圧トランス５を用いて現像ＡＣ電圧を生成し、高圧トランス６を用いて帯電ＡＣ電圧を生成する場合が示されている。

当該構成においても増幅回路を兼用することで、必要な増幅回路を削減することが可能である。カラー画像形成装置においては、ＹＭＣＫ４色分の出力系統があるため、全系統分を合わせると回路規模を縮小することが可能である。さらに、コスト低減効果も大きくなる。

図１０は、実施形態の第３実施例に基づく電源装置５０Ｃの電圧生成について説明する図である。

図１０には、プリントシーケンスにおける帯電装置１１および現像装置１３に対して電圧生成する場合が示されている。

シーケンス上の手順として、はじめに帯電ＡＣ電圧、現像ＡＣ電圧ともにオフ（０）に設定する期間は、増幅回路ＡＰ１，ＡＰ２をオフする。したがって、この場合には、サイン波ＳＡ，ＳＢは出力されない。

次に、プリント開始直後の帯電ＡＣ電圧をオンするタイミングにおいて、増幅回路ＡＰ２は、サイン波ＳＢを出力する。第２の電圧制御回路９は、サイン波ＳＢの振幅を制御することにより帯電ＡＣ電圧が所望電圧になるように制御する。

その際、増幅回路ＡＰ１は、サイン波ＳＢと同振幅および同位相のサイン波ＳＡを出力する。

増幅回路ＡＰ１は、増幅回路ＡＰ２に対して逆相・同振幅のサイン波ＳＡを出力することにより、高圧トランス５には電位差が生じないように制御する。これにより、現像ＡＣ電圧はオフ（０）を継続させる。

その後、現像ＡＣ電圧をオンするタイミングにおいて、第１の電圧制御回路４は、正相信号を調整する。第１の電圧制御回路４は、サイン波ＳＡの振幅もしくは位相を制御することにより、現像ＡＣ電圧が所望電圧になるように制御する。

その後、現像ＡＣ電圧をオフするタイミング、プリント終了直前における帯電ＡＣ電圧をオフするタイミングに関しても上述と同じ方式に従って制御することにより、現像ＡＣ電圧および帯電ＡＣ電圧の個別制御が可能となる。

（４．電源装置の第４実施例）
図１１は、実施形態の第４実施例に基づく電源装置５０Ｄを説明する図である。

図１１に示されるように、電源装置５０Ｄは、電源装置５０Ａと比較して、整流回路７を削除した点が異なる。また、第３の電圧制御回路３、増幅回路ＡＰ３およびキャパシタＣＤをさらに設けた点が異なる。

本例においては、複数のＢＴＬ方式の増幅回路が設けられる場合が示されている。
第３の電圧制御回路３は、本体制御装置５１からの指示により正相信号を出力する。

増幅回路ＡＰ３は、第３の電圧制御回路３からの正相信号を増幅して、サイン波ＳＣを出力する。

キャパシタＣＣは、一端側が増幅回路ＡＰ３の出力と接続され、他端側は高圧トランス６の一次巻線６Ａの一端側と接続される。

キャパシタＣＤは、一端側が増幅回路ＡＰ２の出力と接続され、他端側は高圧トランス６の一次巻線６Ａの他端側と接続される。

帯電ＡＣ２電圧は、第３の電圧制御回路３にフィードバック電圧ＦＢＢとして入力され、第３の電圧制御回路３は、フィードバック電圧ＦＢＢに従って電圧の調整を行なう。

その他の構成については同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。
本体制御装置５１は、第２の電圧制御回路９に指示し、第２の電圧制御回路９は、サイン波ＳＢを出力する。

また、本体制御装置５１は、第１の電圧制御回路４および第３の電圧制御回路３に指示し、第１の電圧制御回路４および第３の電圧制御回路３は、サイン波ＳＡ，ＳＣを出力する。初期状態においては、第１の電圧制御回路４および第３の電圧制御回路３は、サイン波ＳＢと同振幅および同位相のサイン波ＳＡ，ＳＣを出力する。

したがって、この場合、電位差は生じないため帯電ＡＣ電圧は発生しない。
そして、帯電ＡＣ電圧を発生するタイミングで、サイン波ＳＢと、サイン波ＳＡ，ＳＣとの位相をずらす、あるいは、振幅を調整することにより任意の帯電ＡＣ電圧を生成することが可能である。

本体制御装置５１は、第１の電圧制御回路４から出力されるサイン波ＳＡおよび第３の電圧制御回路３から出力されるサイン波ＳＣをそれぞれ調整することが可能であるため、各帯電ＡＣ電圧を出力するタイミングにおける個別制御が可能である。

当該構成においても増幅回路を兼用することで、必要な増幅回路を削減することが可能である。カラー画像形成装置においては、ＹＭＣＫ４色分の出力系統があるため、全系統分を合わせると回路規模を縮小することが可能である。さらに、コスト低減効果も大きくなる。

本例では、複数の帯電ＡＣ電圧を生成する構成について説明したが、帯電ＤＣ電圧、現像ＡＣ電圧、現像ＤＣ電圧を生成する場合についても同様である。また、生成する電圧の組み合わせは任意であり、一次転写電圧、二次転写電圧、分離電圧、除電電圧等を組み合わせて生成するようにしてもよい。

なお、本例においては、主に電源装置が画像形成装置に用いられる場合について説明したが、特に画像形成装置に限られず、他の用途にも汎用的に当該方式を利用することが可能である。

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１Ｃ，１Ｋ，１Ｍ，１Ｙ 画像形成ユニット、３ 第３の電圧制御回路、４ 第１の電圧制御回路、５，６，８ 高圧トランス、７，１９ 整流回路、９ 第２の電圧制御回路、１０ 感光体、１１ 帯電装置、１２ 露光装置、１３ 現像装置、１４ 現像ローラー、１６ 除電装置、１７ クリーニング装置、３０ 中間転写ベルト、３１ 一次転写ローラー、３３ 二次転写ローラー、３４ 分離装置、３７ カセット、４３ 定着装置、５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ 電源装置、５１ 本体制御装置、１００ 画像形成装置、１０２ ＲＯＭ、１０３ ＲＡＭ、１０４ ネットワークインターフェイス、１０７ 操作パネル、１２０ 記憶装置、１２２ 制御プログラム、１２４ 電圧テーブル。

Claims (9)

1. 第１の一次巻線と、
   前記第１の一次巻線の一方側と接続され、第１交流電圧を出力する第１交流電圧出力部と、
   前記第１の一次巻線の他方側と接続され、前記第１交流電圧の逆相の第２交流電圧を出力することが可能な第２交流電圧出力部と、
   前記第１交流電圧および前記第２交流電圧が印加された前記第１の一次巻線の相互誘導により第３交流電圧を発生する第１の二次巻線と、
   一方側が前記第２交流電圧の入力を受け、他方側は固定電圧と接続される第２の一次巻線と、
   前記第２交流電圧が印加された前記第２の一次巻線の相互誘導により第４交流電圧を発生する第２の二次巻線とを備える、電源装置。
2. 前記電源装置は、前記第４交流電圧を直流電圧に変換するための第１の変換部をさらに備える、請求項１に記載の電源装置。
3. 一方側が前記第１交流電圧の入力を受け、他方側が固定電圧と接続される第３の一次巻線と、
   前記第１交流電圧が印加された前記第３の一次巻線の相互誘導により第５交流電圧を発生する第３の二次巻線とをさらに備える、請求項２記載の電源装置。
4. 前記電源装置は、前記第５交流電圧を直流電圧に変換するための第２の変換部をさらに備える、請求項３に記載の電源装置。
5. 前記第２交流電圧出力部は、第１の期間に前記第１交流電圧と同相の第２交流電圧を出力し、前記第１の期間と異なる第２の期間に前記第１交流電圧と逆相の第２交流電圧を出力する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の電源装置を備え、
   前記第３および第４交流電圧は、帯電処理用、分離処理用、現像処理用、除電処理用の電圧のいずれかに用いられる、画像形成装置。
7. 第１および第２の一次巻線と、
   前記第１の一次巻線の一方側と接続され、第１交流電圧を出力する第１交流電圧出力部と、
   前記第２の一次巻線の一方側と接続され、第２交流電圧を出力する第２交流電圧出力部と、
   前記第１の一次巻線の他方側および前記第２の一次巻線の他方側と接続され、前記第１および第２交流電圧の逆相の第３交流電圧を出力することが可能な第３交流電圧出力部と、
   前記第１交流電圧および前記第３交流電圧が印加された前記第１の一次巻線の相互誘導により第４交流電圧を発生する第１の二次巻線と、
   前記第２交流電圧および前記第３交流電圧が印加された前記第２の一次巻線の相互誘導により第５交流電圧を発生する第２の二次巻線とを備える、電源装置。
8. 前記第３交流電圧出力部は、第１の期間に前記第１および第２交流電圧と同相の第３交流電圧を出力し、前記第１の期間と異なる第２の期間に前記第１および第２交流電圧と逆相の第３交流電圧を出力する、請求項７に記載の電源装置。
9. 請求項７または８に記載の電源装置を備え、
   前記第４および第５交流電圧は、帯電処理用、分離処理用、現像処理用、除電処理用の電圧のいずれかに用いられる、画像形成装置。

Images