JP2022084376A - High voltage power source device and image forming device - Google Patents

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Abstract

To provide a high voltage power source device capable of performing a switchover of polarity of an output voltage at high speed.SOLUTION: A high voltage power source device has: a secondary transfer high voltage generation part 8 outputting either a first voltage or a second voltage having different polarity respectively as an output voltage Vout; and a secondary transfer high voltage control part 11 controlling an operation of the secondary transfer high voltage generation part 8. When switching the polarity of the output voltage Vout, the secondary transfer high voltage control part 11 stops the driving of the secondary transfer high voltage generation part 8 and instructs a voltage value of the output voltage after switching the polarity to the secondary transfer high voltage generation part 8. When the output voltage Vout becomes 0 [V] by stopping the driving of the secondary transfer high voltage generation part 8, the secondary transfer high voltage control part 11 switches a voltage output as the output voltage Vout and restarts the driving of the secondary transfer high voltage generation part 8.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、用紙等の記録材に画像を形成する複写機、ファクシミリ、プリンタ、複合機等の画像形成装置に用いることができる高圧電源装置に関する。 The present invention relates to a high voltage power supply device that can be used in an image forming apparatus such as a copier, a facsimile, a printer, and a multifunction device that forms an image on a recording material such as paper.

電子写真方式の画像形成装置は、一般的に帯電、露光、現像、転写、及び定着の各工程により記録材に画像を形成する。このような画像形成装置は、像担持体に形成した画像(トナー像)を記録材に転写する構成を備える。像担持体から記録材にトナー像を転写するために、転写ローラが設けられる。転写ローラには、高圧電源装置から転写バイアスとして高電圧が印加される。 An electrophotographic image forming apparatus generally forms an image on a recording material by each step of charging, exposure, development, transfer, and fixing. Such an image forming apparatus includes a configuration in which an image (toner image) formed on an image carrier is transferred to a recording material. A transfer roller is provided to transfer the toner image from the image carrier to the recording material. A high voltage is applied to the transfer roller as a transfer bias from the high voltage power supply device.

画像形成装置による画像形成動作時には、記録材が像担持体と転写ローラとの間を通過するタイミングで、像担持体に担持されたトナー像とは逆極性(正バイアス)の高電圧が、高圧電源装置から転写ローラに印加される。これによりトナー像が像担持体から記録材に転写される。また転写ローラに付着するトナーを像担持体に戻して転写ローラをクリーニングするために(後回転動作)、トナー像と同極性(負バイアス)の高電圧が高圧電源装置から転写ローラに印加される。正負両バイアスの高電圧を転写ローラに印加する高圧電源装置には、一つのトランスを使用して、該トランスの二次側から正負両バイアスの高電圧を出力する構成のものがある(特許文献1)。 During the image forming operation by the image forming apparatus, a high voltage having the opposite polarity (positive bias) to the toner image carried on the image carrier is high voltage at the timing when the recording material passes between the image carrier and the transfer roller. It is applied from the power supply to the transfer roller. As a result, the toner image is transferred from the image carrier to the recording material. Further, in order to return the toner adhering to the transfer roller to the image carrier and clean the transfer roller (rear rotation operation), a high voltage having the same polarity (negative bias) as the toner image is applied to the transfer roller from the high voltage power supply device. .. A high-voltage power supply device that applies a high voltage of both positive and negative biases to a transfer roller has a configuration in which one transformer is used and a high voltage of both positive and negative biases is output from the secondary side of the transformer (Patent Document). 1).

特開2016-154432号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-154432

高生産性が要求される画像形成装置では、後回転動作のような動作シーケンスで、高圧電源装置から出力される高電圧の極性を高速に切り替える必要がある。高圧電源装置を一つのトランスで構成する場合、出力される高電圧の極性の切り替えは、高耐圧リレーや高耐圧半導体等を用いて構成されるスイッチの切替動作により行われる。このようなスイッチは、高電圧が印加された状態で切替動作を行うことが困難である。そのために、極性の切り替えは、出力電圧が0[V]に変更された後に行われる。しかしこれは、高電圧の極性の切り替えが遅くなる原因となる。高電圧の極性の切り替えが遅くなることで、高電圧の極性の切り替えが必要な後回転動作の開始の遅延や記録材の搬送間隔(紙間)の拡大が発生し、生産性が低下する。 In an image forming apparatus that requires high productivity, it is necessary to switch the polarity of the high voltage output from the high voltage power supply device at high speed in an operation sequence such as a back rotation operation. When the high-voltage power supply device is composed of one transformer, the polarity of the output high voltage is switched by the switching operation of the switch configured by using a high-voltage relay, a high-voltage semiconductor, or the like. It is difficult for such a switch to perform a switching operation in a state where a high voltage is applied. Therefore, the polarity switching is performed after the output voltage is changed to 0 [V]. However, this causes the switching of the polarity of the high voltage to be slow. The slow switching of the high voltage polarity causes a delay in the start of the post-rotation operation that requires the switching of the high voltage polarity and an increase in the transfer interval (between papers) of the recording material, resulting in a decrease in productivity.

本発明は、上記の問題に鑑み、出力電圧の極性の切り替えを高速に行うことが可能な高圧電源装置を提供することを主たる課題とする。 In view of the above problems, the main object of the present invention is to provide a high voltage power supply device capable of switching the polarity of the output voltage at high speed.

本発明の高圧電源装置は、トランスを有し、前記トランスの二次側でそれぞれ異なる極性の第1電圧と第2電圧とを生成し、前記第1電圧と前記第2電圧とのいずれか一方を出力電圧として出力する電圧生成手段と、前記電圧生成手段の動作を制御する制御手段と、を備えており、前記制御手段は、前記出力電圧の極性を切り替える場合に、前記電圧生成手段の駆動を停止させ且つ前記電圧生成手段に極性を切り替えた後の前記出力電圧の電圧値を指示し、前記電圧生成手段の駆動が停止することで前記出力電圧が0[V]になると、前記電圧生成手段に前記出力電圧として出力する電圧を切り替えさせ且つ前記電圧生成手段の駆動を再開させることを特徴とする。 The high-voltage power supply device of the present invention has a transformer, generates a first voltage and a second voltage having different polarities on the secondary side of the transformer, and either the first voltage or the second voltage. The control means includes a voltage generation means for outputting the voltage as an output voltage and a control means for controlling the operation of the voltage generation means, and the control means drives the voltage generation means when the polarity of the output voltage is switched. When the output voltage becomes 0 [V] by instructing the voltage value of the output voltage after stopping and switching the polarity to the voltage generating means and stopping the driving of the voltage generating means, the voltage is generated. It is characterized in that the means switches a voltage to be output as the output voltage and restarts the driving of the voltage generating means.

本発明によれば、出力電圧の極性の切り替えを高速に行うことが可能となる。 According to the present invention, it is possible to switch the polarity of the output voltage at high speed.

画像形成装置の構成説明図。The configuration explanatory drawing of the image forming apparatus. 二次転写高圧電源部の構成図。The block diagram of the secondary transfer high voltage power supply part. 従来の高圧出力極性切替処理の説明図。Explanatory drawing of the conventional high voltage output polarity switching process. 本実施形態の高圧出力極性切替処理の説明図。The explanatory view of the high voltage output polarity switching process of this embodiment. 高圧制御信号TR2CONTのデューティ比の説明図。Explanatory drawing of duty ratio of high voltage control signal TR2CONT. 高圧出力極性切替処理を表すフローチャート。A flowchart showing the high voltage output polarity switching process.

(画像形成装置の構成)
図1は、本実施形態の高圧電源装置を採用した電子写真プロセスの画像形成装置の構成説明図である。この画像形成装置100は、例えばカラー複写機やカラー複合機である。画像形成装置100は、感光ドラム1a~1d、帯電ローラ2a~2d、レーザスキャナ3a~3d、現像器4a~4d、中間転写ベルト5、一次転写ローラ6a~6d、二次転写部7を構成する二次転写ローラ7a、7b、及び定着器9を備える。二次転写ローラ7aは、高圧電源装置の一例である二次転写高圧電源部15に接続される。用紙等の記録材Pは、用紙カセット10に収納される。
(Configuration of image forming apparatus)
FIG. 1 is a configuration explanatory view of an image forming apparatus for an electrophotographic process that employs the high-voltage power supply apparatus of the present embodiment. The image forming apparatus 100 is, for example, a color copier or a color multifunction device. The image forming apparatus 100 constitutes a photosensitive drum 1a to 1d, a charging roller 2a to 2d, a laser scanner 3a to 3d, a developing device 4a to 4d, an intermediate transfer belt 5, a primary transfer roller 6a to 6d, and a secondary transfer unit 7. A secondary transfer roller 7a, 7b, and a fixing device 9 are provided. The secondary transfer roller 7a is connected to the secondary transfer high-voltage power supply unit 15, which is an example of the high-voltage power supply device. The recording material P such as paper is stored in the paper cassette 10.

感光ドラム1a~1dは、ドラム形状の感光体である。感光ドラム1a~1dは、帯電ローラ2a~2dによって一様に帯電された後にレーザスキャナ3a~3dによって画像信号に応じた露光がなされることで、静電潜像が形成される。感光ドラム1a~1dは、現像器4a~4dによって静電潜像が現像されてトナー像が形成される。感光ドラム1aには、例えばイエローのトナー像が形成される。感光ドラム1bには、例えばマゼンタのトナー像が形成される。感光ドラム1cには、例えばシアンのトナー像が形成される。感光ドラム1dには、例えばブラックのトナー像が形成される。このように感光ドラム1a~1dは、対応する色のトナー像を担持する像担持体である。 The photosensitive drums 1a to 1d are drum-shaped photosensitive members. The photosensitive drums 1a to 1d are uniformly charged by the charging rollers 2a to 2d, and then exposed by the laser scanners 3a to 3d according to the image signal to form an electrostatic latent image. In the photosensitive drums 1a to 1d, an electrostatic latent image is developed by the developing devices 4a to 4d to form a toner image. For example, a yellow toner image is formed on the photosensitive drum 1a. For example, a magenta toner image is formed on the photosensitive drum 1b. For example, a cyan toner image is formed on the photosensitive drum 1c. For example, a black toner image is formed on the photosensitive drum 1d. As described above, the photosensitive drums 1a to 1d are image carriers that support toner images of the corresponding colors.

感光ドラム1a~1d上の各色のトナー像は、一次転写ローラ6a~6dによって中間転写ベルト5に重畳して転写される。中間転写ベルト5は、無端状ベルトで構成された中間転写体である。中間転写ベルト5に転写されたトナー像は、中間転写ベルト5の回転により二次転写部7へ搬送される。中間転写ベルト5は、各色のトナー像を担持する像担持体である。帯電ローラ2a~2d、レーザスキャナ3a~3d、現像器4a~4d、及び一次転写ローラ6a~6dは、像担持体に画像を形成する画像形成部である。 The toner images of each color on the photosensitive drums 1a to 1d are superimposed and transferred to the intermediate transfer belt 5 by the primary transfer rollers 6a to 6d. The intermediate transfer belt 5 is an intermediate transfer body composed of an endless belt. The toner image transferred to the intermediate transfer belt 5 is conveyed to the secondary transfer unit 7 by the rotation of the intermediate transfer belt 5. The intermediate transfer belt 5 is an image carrier that supports toner images of each color. The charging rollers 2a to 2d, the laser scanners 3a to 3d, the developing units 4a to 4d, and the primary transfer rollers 6a to 6d are image forming portions that form an image on the image carrier.

記録材Pは、用紙カセット10から二次転写部7へ1枚ずつ給送される。記録材Pは、二次転写部7において、二次転写ローラ7aと二次転写ローラ7bとの間を搬送される。二次転写高圧電源部15は、高圧出力部であり、二次転写ローラ7aに転写用の高電圧(転写バイアス)を印加する。二次転写ローラ7aが二次転写高圧電源部15から高電圧を印加され、二次転写ローラ7bが接地される。そのために、中間転写ベルト5上のトナー像は、二次転写ローラ7aと二次転写ローラ7bとの間に生じる電界により記録材Pに静電的に転写される。記録材Pに転写されたトナー像は、定着器9によって定着される。以上のような構成により、画像形成装置100は、記録材Pにカラー画像を形成することができる。 The recording material P is fed one by one from the paper cassette 10 to the secondary transfer unit 7. The recording material P is conveyed between the secondary transfer roller 7a and the secondary transfer roller 7b in the secondary transfer unit 7. The secondary transfer high-voltage power supply unit 15 is a high-voltage output unit, and applies a high voltage (transfer bias) for transfer to the secondary transfer roller 7a. A high voltage is applied to the secondary transfer roller 7a from the secondary transfer high-voltage power supply unit 15, and the secondary transfer roller 7b is grounded. Therefore, the toner image on the intermediate transfer belt 5 is electrostatically transferred to the recording material P by the electric field generated between the secondary transfer roller 7a and the secondary transfer roller 7b. The toner image transferred to the recording material P is fixed by the fixing device 9. With the above configuration, the image forming apparatus 100 can form a color image on the recording material P.

(二次転写高圧電源部15の構成)
図2は、本実施形態の二次転写高圧電源部15の構成図である。二次転写高圧電源部15は、電圧生成部である二次転写高圧生成部8及び二次転写高圧生成部8の動作を制御する二次転写高圧制御部11を備える。二次転写高圧電源部15は、高電圧である出力電圧Voutを出力する。出力電圧Voutは、二次転写ローラ7aに印加される高電圧(転写バイアス)である。二次転写高圧電源部15は、主制御部14に接続されている。
(Structure of secondary transfer high-voltage power supply unit 15)
FIG. 2 is a block diagram of the secondary transfer high-voltage power supply unit 15 of the present embodiment. The secondary transfer high voltage power supply unit 15 includes a secondary transfer high voltage generation unit 8 which is a voltage generation unit and a secondary transfer high voltage control unit 11 which controls the operation of the secondary transfer high voltage generation unit 8. The secondary transfer high voltage power supply unit 15 outputs an output voltage Vout which is a high voltage. The output voltage Vout is a high voltage (transfer bias) applied to the secondary transfer roller 7a. The secondary transfer high voltage power supply unit 15 is connected to the main control unit 14.

主制御部14は、画像形成装置100全体の動作を制御する。主制御部14は、二次転写高圧電源部15から出力される出力電圧Voutの電圧値や、出力電圧Voutの出力タイミングを制御する。そのために主制御部14は、二次転写高圧制御部11に、出力電圧Voutの目標電圧値や動作タイミングを指示する制御信号を送信する。本実施形態では、目標電圧値は、転写に必要な最適な電圧値である。目標電圧値は、例えば記録材Pの種類やトナー像が転写される表面の状態に応じて決定される。二次転写高圧制御部11は、出力電圧Voutが主制御部14から指示された目標電圧値になるように、二次転写高圧生成部8のディジタルフィードバック制御を行う。 The main control unit 14 controls the operation of the entire image forming apparatus 100. The main control unit 14 controls the voltage value of the output voltage Vout output from the secondary transfer high-voltage power supply unit 15 and the output timing of the output voltage Vout. Therefore, the main control unit 14 transmits a control signal instructing the target voltage value of the output voltage Vout and the operation timing to the secondary transfer high voltage control unit 11. In the present embodiment, the target voltage value is the optimum voltage value required for transfer. The target voltage value is determined, for example, according to the type of the recording material P and the state of the surface on which the toner image is transferred. The secondary transfer high voltage control unit 11 performs digital feedback control of the secondary transfer high voltage generation unit 8 so that the output voltage Vout becomes the target voltage value instructed by the main control unit 14.

二次転写高圧制御部11は、CPU(Central Processing Unit)12及びメモリ13を備える。メモリ13は、二次転写高圧電源部15の動作を制御するためのコンピュータプログラムや各種設定値、一時データ等を保存する。本実施形態のメモリ13は、揮発性メモリと不揮発性メモリとを組み合わせて構成される。二次転写高圧制御部11は、主制御部14から取得する目標電圧値や動作タイミングを含む制御信号に基づいて、高電圧を出力するための各種制御信号を二次転写高圧生成部8へ送信する。例えば、二次転写高圧制御部11は、主制御部14から取得する制御信号に応じて、高圧制御信号TR2CONT、トランス駆動信号CLK、SW1_ON/OFF信号、及びSW2_ON/OFF信号を二次転写高圧生成部8へ送信する。 The secondary transfer high voltage control unit 11 includes a CPU (Central Processing Unit) 12 and a memory 13. The memory 13 stores a computer program for controlling the operation of the secondary transfer high-voltage power supply unit 15, various setting values, temporary data, and the like. The memory 13 of the present embodiment is configured by combining a volatile memory and a non-volatile memory. The secondary transfer high voltage control unit 11 transmits various control signals for outputting a high voltage to the secondary transfer high voltage generation unit 8 based on the control signal including the target voltage value and the operation timing acquired from the main control unit 14. do. For example, the secondary transfer high voltage control unit 11 generates a high voltage control signal TR2CONT, a transformer drive signal CLK, a SW1_ON / OFF signal, and a SW2_ON / OFF signal according to the control signal acquired from the main control unit 14. It is transmitted to the part 8.

二次転写高圧制御部11は、主制御部14から取得する動作タイミングの制御信号(動作タイミング信号)に応じてトランス駆動信号CLKを二次転写高圧生成部8へ送信する。これにより二次転写高圧生成部8の動作タイミング(駆動、停止)が制御される。
二次転写高圧制御部11は、主制御部14から取得する目標電圧値の制御信号に応じて高圧制御信号TR2CONTを二次転写高圧生成部8へ送信する。これにより二次転写高圧生成部8から出力される出力電圧Voutの電圧値が制御される。
二次転写高圧制御部11は、主制御部14から取得する動作タイミングの制御信号(動作タイミング信号)に応じてSW1_ON/OFF信号及びSW2_ON/OFF信号を二次転写高圧生成部8へ送信する。SW1_ON/OFF信号及びSW2_ON/OFF信号は、二次転写高圧生成部8から出力される出力電圧Voutの極性の切り替えを制御する切替制御信号である。
The secondary transfer high voltage control unit 11 transmits the transformer drive signal CLK to the secondary transfer high voltage generation unit 8 according to the operation timing control signal (operation timing signal) acquired from the main control unit 14. As a result, the operation timing (drive, stop) of the secondary transfer high-voltage generation unit 8 is controlled.
The secondary transfer high voltage control unit 11 transmits the high voltage control signal TR2CONT to the secondary transfer high voltage generation unit 8 according to the control signal of the target voltage value acquired from the main control unit 14. As a result, the voltage value of the output voltage Vout output from the secondary transfer high voltage generation unit 8 is controlled.
The secondary transfer high voltage control unit 11 transmits the SW1_ON / OFF signal and the SW2_ON / OFF signal to the secondary transfer high voltage generation unit 8 according to the operation timing control signal (operation timing signal) acquired from the main control unit 14. The SW1_ON / OFF signal and the SW2_ON / OFF signal are switching control signals that control switching of the polarity of the output voltage Vout output from the secondary transfer high voltage generation unit 8.

二次転写高圧生成部8は、二次転写出力電圧制御部81、昇圧トランス駆動部82、昇圧トランス部83、出力電圧極性切替部84、出力電流検知部85、正出力電圧検知部86、及び負出力電圧検知部87を備える。 The secondary transfer high voltage generation unit 8 includes a secondary transfer output voltage control unit 81, a step-up transformer drive unit 82, a step-up transformer unit 83, an output voltage polarity switching unit 84, an output current detection unit 85, a positive output voltage detection unit 86, and a positive output voltage detection unit 86. A negative output voltage detection unit 87 is provided.

二次転写出力電圧制御部81は、高圧制御信号TR2CONTに応じて昇圧トランス部83に供給する電圧(以下「一次側電圧Vtin」と称する。)を制御するシリーズレギュレータ回路である。二次転写出力電圧制御部81は、平滑回路を構成する抵抗R1及びコンデンサC4と、オペアンプIC1と、抵抗R7と、ダイオードD1と、トランジスタQ2と、コンデンサC2とを有する。 The secondary transfer output voltage control unit 81 is a series regulator circuit that controls the voltage supplied to the step-up transformer unit 83 (hereinafter referred to as “primary side voltage Vtin”) in response to the high voltage control signal TR2CONT. The secondary transfer output voltage control unit 81 includes a resistor R1 and a capacitor C4 constituting a smoothing circuit, an operational amplifier IC1, a resistor R7, a diode D1, a transistor Q2, and a capacitor C2.

昇圧トランス部83は、昇圧トランス831、第1整流平滑回路832、及び第2整流平滑回路833を備える。昇圧トランス831は、一次側巻線に供給される電圧を昇圧した交流電圧835を二次側巻線から出力する。第1整流平滑回路832は、昇圧トランス831の二次側巻線の一端に接続されている。第2整流平滑回路833は、第1整流平滑回路832と並列に、昇圧トランス831の二次側巻線の一端に接続されている。第1整流平滑回路832は、正バイアス出力を生成する高圧生成部であり、ダイオードD2とコンデンサC5で構成される。第1整流平滑回路832は、昇圧トランス831から出力された交流電圧835を整流平滑した直流電圧を端子aに出力する。第2整流平滑回路833は、負バイアス出力を生成する高圧生成部であり、ダイオードD3とコンデンサC6で構成される。第2整流平滑回路833は、昇圧トランス831から出力された交流電圧835を整流平滑した直流電圧を端子bに出力する。第1整流平滑回路832のダイオードD2と第2整流平滑回路833のダイオードD3とは、二次側巻線の一端に対して極性が逆になるように接続される。そのために第1整流平滑回路832と第2整流平滑回路833とのそれぞれから出力される直流電圧の極性が逆になる。 The step-up transformer unit 83 includes a step-up transformer 831, a first rectifying smoothing circuit 832, and a second rectifying smoothing circuit 833. The step-up transformer 831 outputs an AC voltage 835 that boosts the voltage supplied to the primary winding from the secondary winding. The first rectifying smoothing circuit 832 is connected to one end of the secondary winding of the step-up transformer 831. The second rectifying smoothing circuit 833 is connected to one end of the secondary winding of the step-up transformer 831 in parallel with the first rectifying smoothing circuit 832. The first rectifying smoothing circuit 832 is a high voltage generator that generates a positive bias output, and is composed of a diode D2 and a capacitor C5. The first rectifying and smoothing circuit 832 outputs a DC voltage obtained by rectifying and smoothing the AC voltage 835 output from the step-up transformer 831 to the terminal a. The second rectifying smoothing circuit 833 is a high voltage generator that generates a negative bias output, and is composed of a diode D3 and a capacitor C6. The second rectifying and smoothing circuit 833 outputs a DC voltage obtained by rectifying and smoothing the AC voltage 835 output from the step-up transformer 831 to the terminal b. The diode D2 of the first rectifying smoothing circuit 832 and the diode D3 of the second rectifying smoothing circuit 833 are connected so that their polarities are opposite to one end of the secondary winding. Therefore, the polarities of the DC voltages output from the first rectifying smoothing circuit 832 and the second rectifying smoothing circuit 833 are reversed.

二次転写出力電圧制御部81に入力される高圧制御信号TR2CONTは、周波数が50[kHz]のパルス幅変調信号(PWM(Pulse Width Modulation)信号)である。高圧制御信号TR2CONTは、抵抗R1とコンデンサC4で平滑されて、オペアンプIC1に入力される。オペアンプIC1の出力は、電流増幅を行うトランジスタQ2を介して昇圧トランス部83の昇圧トランス831の一次側巻線の一端及び電圧安定化のための電解コンデンサC2に接続される。このため、高圧制御信号TR2CONTのデューティ比(duty)が大きくなると、昇圧トランス831の一次側巻線に印加される一次側電圧Vtinの電圧値が高くなり、昇圧トランス831の二次側巻線から出力される交流電圧835の電圧値も高くなる。つまり高圧制御信号TR2CONTのデューティ比を変更することで、昇圧トランス831から出力される電圧の電圧値が制御される。 The high-voltage control signal TR2CONT input to the secondary transfer output voltage control unit 81 is a pulse width modulation signal (PWM (Pulse Width Modulation) signal) having a frequency of 50 [kHz]. The high-voltage control signal TR2CONT is smoothed by the resistance R1 and the capacitor C4, and is input to the operational amplifier IC1. The output of the operational amplifier IC1 is connected to one end of the primary winding of the step-up transformer 831 of the step-up transformer unit 83 and the electrolytic capacitor C2 for voltage stabilization via the transistor Q2 that amplifies the current. Therefore, when the duty ratio (duty) of the high-voltage control signal TR2CONT becomes large, the voltage value of the primary side voltage Vtin applied to the primary side winding of the step-up transformer 831 becomes high, and the voltage value of the primary side voltage Vtin increases from the secondary side winding of the step-up transformer 831. The voltage value of the output AC voltage 835 also increases. That is, by changing the duty ratio of the high voltage control signal TR2CONT, the voltage value of the voltage output from the step-up transformer 831 is controlled.

昇圧トランス駆動部82は、スイッチング動作により昇圧トランス831を駆動する。昇圧トランス駆動部82は、FET(Field Effect Transistor)Q1と、コンデンサC1とを有する。昇圧トランス駆動部82は、昇圧トランス831の一次側巻線の、二次転写出力電圧制御部81が接続される一端と逆の他端に接続される。昇圧トランス駆動部82のFETQ1は、二次転写高圧制御部11から入力されるトランス駆動信号CLKによりスイッチング動作を行う。FETQ1のスイッチング動作により、コンデンサC1と昇圧トランス831の一次側巻線とが共振する。そのために、昇圧トランス831がフライバック共振動作する。トランス駆動信号CLKは、例えば、周波数が25[kHz]でデューティ比50%の固定の矩形波(クロック信号)である。 The step-up transformer drive unit 82 drives the step-up transformer 831 by a switching operation. The step-up transformer drive unit 82 has a FET (Field Effect Transistor) Q1 and a capacitor C1. The step-up transformer drive unit 82 is connected to the other end of the primary winding of the step-up transformer 831, which is opposite to one end to which the secondary transfer output voltage control unit 81 is connected. The FET Q1 of the step-up transformer drive unit 82 performs a switching operation by the transformer drive signal CLK input from the secondary transfer high voltage control unit 11. Due to the switching operation of the FET Q1, the capacitor C1 and the primary winding of the step-up transformer 831 resonate. Therefore, the step-up transformer 831 operates in flyback resonance. The transformer drive signal CLK is, for example, a fixed rectangular wave (clock signal) having a frequency of 25 [kHz] and a duty ratio of 50%.

出力電圧極性切替部84は、正バイアス制御用のスイッチSW1と、負バイアス制御用のスイッチSW2とを備える。スイッチSW1は第1整流平滑回路832に接続されている。スイッチSW2は第2整流平滑回路833に接続されている。スイッチSW1、SW2は、本実施形態では、高耐圧のメカ機構リレー用いて構成される。その他に、スイッチSW1、SW2は、高耐圧半導体を用いて構成されていても良い。スイッチSW1、SW2の切替制御は、二次転写高圧制御部11のCPU12から出力されるSW1_ON/OFF信号、SW2_ON/OFF信号により行われる。 The output voltage polarity switching unit 84 includes a switch SW1 for positive bias control and a switch SW2 for negative bias control. The switch SW1 is connected to the first rectifying smoothing circuit 832. The switch SW2 is connected to the second rectifying smoothing circuit 833. In this embodiment, the switches SW1 and SW2 are configured by using a high withstand voltage mechanical mechanism relay. In addition, the switches SW1 and SW2 may be configured by using a high withstand voltage semiconductor. The switching control of the switches SW1 and SW2 is performed by the SW1_ON / OFF signal and the SW2_ON / OFF signal output from the CPU 12 of the secondary transfer high voltage control unit 11.

二次転写ローラ7aに正バイアスの出力電圧Voutを印加する場合、スイッチSW1が接続され、スイッチSW2が遮断される。この場合、CPU12のSW1_ON/OFF信号がスイッチSW1を接続する論理となり、SW2_ON/OFF信号がスイッチSW2を遮断する論理となる。スイッチSW1を接続し、スイッチSW2を遮断することで、ダイオードD2及びコンデンサC5により整流平滑された正バイアスの出力電圧Voutが二次転写ローラ7aに供給される。 When a positive bias output voltage Vout is applied to the secondary transfer roller 7a, the switch SW1 is connected and the switch SW2 is cut off. In this case, the SW1_ON / OFF signal of the CPU 12 is the logic for connecting the switch SW1, and the SW2_ON / OFF signal is the logic for blocking the switch SW2. By connecting the switch SW1 and shutting off the switch SW2, the positive bias output voltage Vout rectified and smoothed by the diode D2 and the capacitor C5 is supplied to the secondary transfer roller 7a.

二次転写ローラ7aに負バイアスの出力電圧Voutを印加する場合、スイッチSW1が遮断され、スイッチSW2が接続される。この場合、CPU12のSW1_ON/OFF信号がスイッチSW1を遮断する論理となり、SW2_ON/OFF信号がスイッチSW2を接続する論理となる。スイッチSW1を遮断しスイッチSW2を接続することで、ダイオードD3及びコンデンサC6により整流平滑された負バイアスの出力電圧Voutが二次転写ローラ7aに供給される。このように、正又は負のバイアスを出力している状態では、スイッチSW1とスイッチSW2の状態は排他となる。 When a negative bias output voltage Vout is applied to the secondary transfer roller 7a, the switch SW1 is shut off and the switch SW2 is connected. In this case, the SW1_ON / OFF signal of the CPU 12 is the logic that shuts off the switch SW1, and the SW2_ON / OFF signal is the logic that connects the switch SW2. By shutting off the switch SW1 and connecting the switch SW2, the negative bias output voltage Vout rectified and smoothed by the diode D3 and the capacitor C6 is supplied to the secondary transfer roller 7a. In this way, in the state where the positive or negative bias is output, the states of the switch SW1 and the switch SW2 are exclusive.

出力電流検知部85は、正出力電圧検知部86とスイッチSW1及び負出力電圧検知部87とスイッチSW2のいずれかの経路を介して、二次転写高圧生成部8のc点(出力端子)に流れる出力電流Ioutを検知する。出力電流検知部85は、オペアンプIC2、電流検知用抵抗R6、及び基準電源DC1を備える。電流検知用抵抗R6は、c点に流れる電流の経路上に配置されており、オペアンプIC2の出力端と負入力端子とを負帰還接続する。そのためオペアンプIC2の出力電圧は、正入力端子に入力される基準電源DC1を基準として、電流検知用抵抗R6に流れる電流に応じて変化する。オペアンプIC2の出力電圧は、出力電流検知信号Isnsとして二次転写高圧制御部11に入力される。 The output current detection unit 85 reaches point c (output terminal) of the secondary transfer high voltage generation unit 8 via any of the paths of the positive output voltage detection unit 86 and the switch SW1 and the negative output voltage detection unit 87 and the switch SW2. The flowing output current Iout is detected. The output current detection unit 85 includes an operational amplifier IC2, a current detection resistor R6, and a reference power supply DC1. The current detection resistor R6 is arranged on the path of the current flowing through point c, and the output end of the operational amplifier IC2 and the negative input terminal are negatively feedback connected. Therefore, the output voltage of the operational amplifier IC2 changes according to the current flowing through the current detection resistor R6 with reference to the reference power supply DC1 input to the positive input terminal. The output voltage of the operational amplifier IC2 is input to the secondary transfer high voltage control unit 11 as an output current detection signal Isns.

正出力電圧検知部86は、端子aの正バイアスの出力電圧を二次転写高圧制御部11の入力レンジに応じて出力電圧検知信号Vsns1にレベル変換する。出力電圧検知信号Vsns1は、二次転写高圧制御部11に入力される。負出力電圧検知部87は、端子bの負バイアスの出力電圧を二次転写高圧制御部11の入力レンジに応じて出力電圧検知信号Vsns2にレベル変換する。出力電圧検知信号Vsns2は二次転写高圧制御部11に入力される。二次転写高圧制御部11は、出力電流検知信号Isns、出力電圧検知信号Vsns1、及び出力電圧検知信号Vsns2を出力検知値として主制御部14へシリアル通信により送信する。 The positive output voltage detection unit 86 converts the positive bias output voltage of the terminal a into an output voltage detection signal Vsns1 according to the input range of the secondary transfer high voltage control unit 11. The output voltage detection signal Vsns1 is input to the secondary transfer high voltage control unit 11. The negative output voltage detection unit 87 converts the output voltage of the negative bias of the terminal b into the output voltage detection signal Vsns2 according to the input range of the secondary transfer high voltage control unit 11. The output voltage detection signal Vsns2 is input to the secondary transfer high voltage control unit 11. The secondary transfer high-voltage control unit 11 transmits the output current detection signal Isns, the output voltage detection signal Vsns1, and the output voltage detection signal Vsns2 as output detection values to the main control unit 14 by serial communication.

(出力電圧制御)
以上のような構成の二次転写高圧電源部15による出力電圧制御方法について説明する。出力電圧制御は、二次転写高圧制御部11により、二次転写高圧生成部8の出力電圧Voutが目標電圧値となるように、ディジタルフィードバック制御により行われる。
(Output voltage control)
The output voltage control method by the secondary transfer high voltage power supply unit 15 having the above configuration will be described. The output voltage control is performed by the secondary transfer high voltage control unit 11 by digital feedback control so that the output voltage Vout of the secondary transfer high voltage generation unit 8 becomes the target voltage value.

二次転写高圧制御部11は、主制御部14から、目標電圧値や動作タイミングを指示する制御信号として、出力設定値及び動作タイミング信号をシリアル通信によって取得する。動作タイミング信号は、電圧出力Voutの出力/停止や、出力電圧Voutの切り替えを指示するタイミング信号である。二次転写高圧制御部11は、二次転写高圧生成部8から取得した出力電圧検知信号Vsns1、Vsns2及び出力電流検知信号Isnsを、それぞれA/D変換する。二次転写高圧制御部11は、A/D変換した結果を、それぞれ対応する出力電圧値と出力電流値に変換した上で平均化処理を行う。二次転写高圧制御部11は、主制御部14から入力された出力設定値(目標電圧値)と、出力電圧検知信号Vsns1、Vsns2との偏差からフィードバック演算を行い、高圧制御信号TR2CONTのデューティ比を制御する。このように二次転写高圧制御部11は、二次転写高圧生成部8の出力電圧Voutをフィードバック制御する。 The secondary transfer high-voltage control unit 11 acquires an output set value and an operation timing signal from the main control unit 14 as control signals for instructing a target voltage value and an operation timing by serial communication. The operation timing signal is a timing signal instructing the output / stop of the voltage output Vout and the switching of the output voltage Vout. The secondary transfer high voltage control unit 11 A / D-converts the output voltage detection signals Vsns1 and Vsns2 and the output current detection signal Isns acquired from the secondary transfer high voltage generation unit 8, respectively. The secondary transfer high voltage control unit 11 converts the result of A / D conversion into the corresponding output voltage value and output current value, respectively, and then performs the averaging process. The secondary transfer high voltage control unit 11 performs feedback calculation from the deviation between the output set value (target voltage value) input from the main control unit 14 and the output voltage detection signals Vsns1 and Vsns2, and performs a feedback calculation, and the duty ratio of the high voltage control signal TR2CONT. To control. In this way, the secondary transfer high voltage control unit 11 feedback-controls the output voltage Vout of the secondary transfer high voltage generation unit 8.

出力電圧Voutが正バイアスの場合、二次転写高圧制御部11は、正出力電圧検知部86から取得した出力電圧検知信号Vsns1に基づいてフィードバック演算を行う。出力電圧Voutが負バイアスの場合、二次転写高圧制御部11は、負出力電圧検知部87から取得した出力電圧検知信号Vsns2に基づいてフィードバック演算を行う。 When the output voltage Vout is positive bias, the secondary transfer high voltage control unit 11 performs feedback calculation based on the output voltage detection signal Vsns1 acquired from the positive output voltage detection unit 86. When the output voltage Vout is negative bias, the secondary transfer high voltage control unit 11 performs feedback calculation based on the output voltage detection signal Vsns2 acquired from the negative output voltage detection unit 87.

二次転写部7では、記録材Pが通紙される際に二次転写ローラ7aによる抵抗の他に記録材Pによる抵抗が発生する。そのために二次転写部7に実際に印加される電圧には、基底電圧Vbに記録材Pの抵抗を考慮した電圧が加算される。基底電圧Vbに加算する記録材Pの抵抗を考慮した電圧を「紙分担電圧Vp」と呼ぶ。紙分担電圧Vpは、画像形成装置100中に搭載された環境センサ(不図示)によって取得される温度及び湿度、記録材Pの素材種類、及び記録材Pの画像形成面が表面か裏面かによって異なる抵抗等に基づいて設定される。紙分担電圧Vpは、画像形成装置100中に搭載された記憶装置に予め保存される。転写時に二次転写ローラ7aに印加される転写バイアス(出力電圧Vout)は、基底電圧Vbと紙分担電圧Vpとの和となる。これにより二次転写部7は、通紙時に適切な目標電流Itrgが流れることになる。 In the secondary transfer unit 7, when the recording material P is passed through the paper, resistance due to the recording material P is generated in addition to the resistance due to the secondary transfer roller 7a. Therefore, a voltage considering the resistance of the recording material P is added to the base voltage Vb to the voltage actually applied to the secondary transfer unit 7. The voltage considering the resistance of the recording material P to be added to the base voltage Vb is called "paper sharing voltage Vp". The paper sharing voltage Vp depends on the temperature and humidity acquired by the environment sensor (not shown) mounted in the image forming apparatus 100, the material type of the recording material P, and whether the image forming surface of the recording material P is the front surface or the back surface. It is set based on different resistances. The paper sharing voltage Vp is stored in advance in a storage device mounted in the image forming apparatus 100. The transfer bias (output voltage Vout) applied to the secondary transfer roller 7a at the time of transfer is the sum of the basal voltage Vb and the paper sharing voltage Vp. As a result, an appropriate target current Itrg flows in the secondary transfer unit 7 when the paper is passed.

(高圧出力極性切替処理)
二次転写高圧電源部15における高圧出力極性切替処理について説明する。高圧出力極性切替処理は、出力電圧Voutの極性を切り替える処理である。図3は従来の高圧出力極性切替処理の説明図である。図4は本実施形態の高圧出力極性切替処理の説明図である。ここでは、二次転写高圧電源部15の出力設定値(目標電圧値)を正バイアスである3500[V]から負バイアスである-2000[V]に変更する場合について説明する。このような出力電圧Voutの変更は、二次転写ローラ7aの表面に付着したトナーを中間転写ベルト5に戻すクリーニング処理の際に実行される。クリーニング処理では、トナー像と同極性(負バイアス)の高電圧が二次転写高圧電源部15から二次転写ローラ7aに印加される。
(High voltage output polarity switching process)
The high-voltage output polarity switching process in the secondary transfer high-voltage power supply unit 15 will be described. The high-voltage output polarity switching process is a process for switching the polarity of the output voltage Vout. FIG. 3 is an explanatory diagram of a conventional high-voltage output polarity switching process. FIG. 4 is an explanatory diagram of the high voltage output polarity switching process of the present embodiment. Here, a case where the output set value (target voltage value) of the secondary transfer high-voltage power supply unit 15 is changed from the positive bias of 3500 [V] to the negative bias of −2000 [V] will be described. Such a change in the output voltage Vout is executed during the cleaning process of returning the toner adhering to the surface of the secondary transfer roller 7a to the intermediate transfer belt 5. In the cleaning process, a high voltage having the same polarity (negative bias) as the toner image is applied from the secondary transfer high voltage power supply unit 15 to the secondary transfer roller 7a.

(従来の高圧出力極性切替処理)
図3に示すように、初期状態では、スイッチSW1、SW2、高圧制御信号TR2CONT、トランス駆動信号CLKがそれぞれオフ状態である。時刻t1では、スイッチSW1、高圧制御信号TR2CONT、トランス駆動信号CLKがそれぞれオン状態(駆動状態)に制御される。これにより、時刻t2において3500[V]の出力電圧Voutが出力される。
(Conventional high voltage output polarity switching process)
As shown in FIG. 3, in the initial state, the switches SW1 and SW2, the high voltage control signal TR2CONT, and the transformer drive signal CLK are each off. At time t1, the switch SW1, the high-voltage control signal TR2CONT, and the transformer drive signal CLK are each controlled to the ON state (drive state). As a result, the output voltage Vout of 3500 [V] is output at time t2.

出力設定値を3500[V]から-2000[V]に変更する場合、時刻t3においてトランス駆動信号CLKが駆動状態のままで、高圧制御信号TR2CONT信号がオフ状態に切り替えられる。これにより、一次側電圧Vtinが0[V]まで漸次低下し、二次転写高圧電源部15の出力電圧Voutが0[V]まで低下する。出力電圧Voutの電圧値は、出力電圧検知信号Vsns1により検知されている。出力電圧Voutが0[V]になる時刻t4において、スイッチSW1がオフ状態、スイッチSW2がオン状態に切り替えられ、且つ高圧制御信号TR2CONTがオン状態にそれぞれ切り替えられる。その後、出力設定値が-2000[V]に変更され、且つ高圧制御信号TR2CONTがオン状態になることで一次側電圧Vtinが立ち上がり始める。時刻t5において、-2000[V]の出力電圧Voutが出力される。 When the output set value is changed from 3500 [V] to −2000 [V], the high-voltage control signal TR2CONT signal is switched to the off state while the transformer drive signal CLK remains in the drive state at time t3. As a result, the primary voltage Vtin gradually decreases to 0 [V], and the output voltage Vout of the secondary transfer high-voltage power supply unit 15 decreases to 0 [V]. The voltage value of the output voltage Vout is detected by the output voltage detection signal Vsns1. At the time t4 when the output voltage Vout becomes 0 [V], the switch SW1 is switched to the off state, the switch SW2 is switched to the on state, and the high voltage control signal TR2CONT is switched to the on state. After that, the output set value is changed to −2000 [V], and the high voltage control signal TR2CONT is turned on, so that the primary voltage Vtin starts to rise. At time t5, the output voltage Vout of −2000 [V] is output.

このように、従来の高圧出力極性切替処理では、出力電圧Voutを0[V]に低下させた後にスイッチSW1、SW2の切り替えが行われる。これは、以下の理由による。スイッチSW1、SW2には高耐圧リレーや高耐圧半導体が用いられている。スイッチSW1、SW2に高電圧が印加された状態でスイッチSW1、SW2のオン、オフの切り替えを行った場合、高耐圧リレーの場合はリレーの接点の寿命の低下が発生する可能性がある。高耐圧半導体の場合は許容電流オーバーによる故障がそれぞれ発生する可能性がある。そのために、出力電圧Voutを一旦0[V]まで低下させた後に極性を切り替える必要がある。 As described above, in the conventional high-voltage output polarity switching process, the switches SW1 and SW2 are switched after the output voltage Vout is lowered to 0 [V]. This is due to the following reasons. High withstand voltage relays and high withstand voltage semiconductors are used for switches SW1 and SW2. When the switches SW1 and SW2 are switched on and off while a high voltage is applied to the switches SW1 and SW2, the life of the relay contacts may be shortened in the case of a high withstand voltage relay. In the case of high withstand voltage semiconductors, failures may occur due to over-allowable current. Therefore, it is necessary to switch the polarity after the output voltage Vout is once lowered to 0 [V].

(実施形態の高圧出力極性切替処理)
図4に示すように、初期状態では、スイッチSW1、SW2、高圧制御信号TR2CONT、トランス駆動信号CLKがそれぞれオフ状態である。時刻t1では、スイッチSW1、高圧制御信号TR2CONT、トランス駆動信号CLKがそれぞれオン状態(駆動)に制御される。これにより、時刻t2において3500[V]の出力電圧Voutが出力される。次いで、出力設定値を3500[V]から-2000[V]に変更する場合、時刻t3においてトランス駆動信号CLKがオフ状態に制御される。トランス駆動信号CLKをオフ状態(停止)にすることで、昇圧トランス831の駆動が停止して、二次転写高圧電源部15の出力電圧Voutが漸次低下する。
(High-voltage output polarity switching process of the embodiment)
As shown in FIG. 4, in the initial state, the switches SW1 and SW2, the high voltage control signal TR2CONT, and the transformer drive signal CLK are each off. At time t1, the switch SW1, the high-voltage control signal TR2CONT, and the transformer drive signal CLK are each controlled to the ON state (drive). As a result, the output voltage Vout of 3500 [V] is output at time t2. Next, when the output set value is changed from 3500 [V] to −2000 [V], the transformer drive signal CLK is controlled to the off state at time t3. By turning off (stopping) the transformer drive signal CLK, the drive of the step-up transformer 831 is stopped, and the output voltage Vout of the secondary transfer high-voltage power supply unit 15 gradually decreases.

図5は、高圧制御信号TR2CONTのデューティ比の説明図である。図5に例示するテーブルには、出力設定値と高圧制御信号TR2CONTのデューティ比との対応関係が示されている。このテーブルは、予め設定されて例えばメモリ13に保存される。時刻t3において、高圧制御信号TR2CONT信号は、切り替えた後の負バイアスの出力設定値に対応し、このテーブルを参照して決定されるデューティ比を固定出力する。すなわち、切り替えた後の負バイアスの出力設定値が-2000[V]である場合、高圧制御信号TR2CONTのデューティ比は45[%]に設定される。これにより、出力電圧Voutを漸次低下させるとともに、一次側電圧Vtinを出力電圧-2000[V]相当の値とした状態で負バイアスをオン状態(駆動状態)にするタイミングを迎えることができる。 FIG. 5 is an explanatory diagram of the duty ratio of the high voltage control signal TR2CONT. The table illustrated in FIG. 5 shows the correspondence between the output set value and the duty ratio of the high voltage control signal TR2CONT. This table is preset and stored in, for example, a memory 13. At time t3, the high voltage control signal TR2CONT signal corresponds to the output set value of the negative bias after switching, and the duty ratio determined with reference to this table is fixedly output. That is, when the output set value of the negative bias after switching is −2000 [V], the duty ratio of the high voltage control signal TR2CONT is set to 45 [%]. As a result, the output voltage Vout can be gradually lowered, and the negative bias can be turned on (driving state) with the primary voltage Vtin set to a value equivalent to the output voltage −2000 [V].

二次転写高圧制御部11は、出力電圧Voutの電圧値を出力電圧検知信号Vsns1により検知する。出力電圧Voutが0[V]になる時刻t4において、トランス駆動信号CLKがオン状態、スイッチSW1がオフ状態、スイッチSW2がオン状態、高圧制御信号TR2CONTがオン状態にそれぞれ切り替えられる。これにより昇圧トランス831の駆動が再開して極性の切り替わった出力電圧Voutが出力される。また、時刻t4では、出力電圧Voutの設定の切り替えが行われる。即ち、出力設定値を-2000[V]として、高圧制御信号TR2CONTのデューティ比が、出力電圧検知信号Vsns2と出力設定値との偏差からフィードバック演算される。これにより出力電圧Voutが調整される。 The secondary transfer high voltage control unit 11 detects the voltage value of the output voltage Vout by the output voltage detection signal Vsns1. At the time t4 when the output voltage Vout becomes 0 [V], the transformer drive signal CLK is switched to the on state, the switch SW1 is switched to the off state, the switch SW2 is switched to the on state, and the high voltage control signal TR2CONT is switched to the on state. As a result, the drive of the step-up transformer 831 is restarted, and the output voltage Vout whose polarity is switched is output. Further, at time t4, the setting of the output voltage Vout is switched. That is, the duty ratio of the high voltage control signal TR2CONT is feedback-calculated from the deviation between the output voltage detection signal Vsns2 and the output set value, with the output set value set to −2000 [V]. As a result, the output voltage Vout is adjusted.

従来の高圧出力極性切替処理では、図4の破線で示すように、負バイアスの出力のタイミング(時刻t4)で一次側電圧Vtinが0[V]から上昇を開始している。これに対して、本実施形態の高圧出力極性切替処理では、負バイアスの出力のタイミング(時刻t4)で一次側電圧Vtinが-2000[V]の出力電圧Voutの出力に必要な値となっている(図4の実線)。このため、本実施形態の高圧出力極性切替処理は、従来の高圧出力極性切替処理と比較して、出力電圧Voutの起動が迅速に行われる。即ち、本実施形態の高圧出力極性切替処理では、高電圧の出力電圧Voutの極性を切り替える際に、トランス駆動信号CLKをオフ状態にすることで出力電圧Voutを低下させ、且つ一次側電圧Vtinを切り替え後の出力電圧Voutに必要な電圧値としている。これにより、出力電圧Vourの極性の切り替えを従来よりも迅速に行うことができる。 In the conventional high-voltage output polarity switching process, as shown by the broken line in FIG. 4, the primary voltage Vtin starts to increase from 0 [V] at the negative bias output timing (time t4). On the other hand, in the high-voltage output polarity switching process of the present embodiment, the primary voltage Vtin becomes a value required for the output of the output voltage Vout of −2000 [V] at the negative bias output timing (time t4). (Solid line in Fig. 4). Therefore, in the high-voltage output polarity switching process of the present embodiment, the output voltage Vout is started more quickly than in the conventional high-voltage output polarity switching process. That is, in the high-voltage output polarity switching process of the present embodiment, when the polarity of the high-voltage output voltage Vout is switched, the transformer drive signal CLK is turned off to lower the output voltage Vout and reduce the primary voltage Vtin. The voltage value required for the output voltage Vout after switching is used. As a result, the polarity of the output voltage Vour can be switched more quickly than before.

図6は、高圧出力極性切替処理を表すフローチャートである。ここでは、二次転写高圧制御部11の高圧出力極性の切り替え(3500[V]の正バイアスから-2000[V]の負バイアスへの切替)の手順を説明する。この処理の開始時には、出力電圧Voutが3500[V]である。 FIG. 6 is a flowchart showing the high voltage output polarity switching process. Here, the procedure for switching the high-voltage output polarity of the secondary transfer high-voltage control unit 11 (switching from a positive bias of 3500 [V] to a negative bias of −2000 [V]) will be described. At the start of this process, the output voltage Vout is 3500 [V].

二次転写高圧制御部11は、二次転写ローラ7aのクリーニング処理等により高圧出力(出力電圧Vout)の極性の切り替えを開始する。二次転写高圧制御部11は、高圧出力をオフ状態(出力電圧Voutを0[V])にするためにトランス駆動信号CLKをオフ状態(停止状態)にする(S11)。二次転写高圧制御部11は、高圧制御信号TR2CONTを、図5のテーブルで負バイアスの出力設定値(-2000[V])に対応するデューティ比である45[%]で固定出力する(S12)。 The secondary transfer high voltage control unit 11 starts switching the polarity of the high voltage output (output voltage Vout) by cleaning the secondary transfer roller 7a or the like. The secondary transfer high voltage control unit 11 turns off the transformer drive signal CLK (stop state) in order to turn off the high voltage output (output voltage Vout is 0 [V]) (S11). The secondary transfer high-voltage control unit 11 fixedly outputs the high-voltage control signal TR2CONT at a duty ratio of 45 [%] corresponding to the negative bias output set value (-2000 [V]) in the table of FIG. 5 (S12). ).

二次転写高圧制御部11は、出力電圧Voutが0[V]になったか否かを出力電圧検知信号Vsns1により検知する(S13)。出力電圧Voutが0[V]になったことを検知した場合(S13:Y)、二次転写高圧制御部11は、スイッチSW1をオン状態からオフ状態に切り替え、且つスイッチSW2をオフ状態からオン状態に切り替える(S14)。これにより負バイアスが二次転写ローラ7aに供給可能になる。二次転写高圧制御部11は、高圧出力を開始するために、トランス駆動信号CLKをオン状態(駆動状態)にする(S15)。二次転写高圧制御部11は、出力設定値を-2000[V]に変更し、且つ高圧制御信号TR2CONTが固定デューティ比ではなく出力電圧検知信号Vsns2と出力設定値との偏差から決定されるように変更する(S16)。以上により、高圧出力極性切替処理が終了する。 The secondary transfer high voltage control unit 11 detects whether or not the output voltage Vout has become 0 [V] by the output voltage detection signal Vsns1 (S13). When it is detected that the output voltage Vout becomes 0 [V] (S13: Y), the secondary transfer high voltage control unit 11 switches the switch SW1 from the on state to the off state, and turns the switch SW2 from the off state to the on state. Switch to the state (S14). This makes it possible to supply a negative bias to the secondary transfer roller 7a. The secondary transfer high voltage control unit 11 turns on the transformer drive signal CLK (drive state) in order to start the high voltage output (S15). The secondary transfer high voltage control unit 11 changes the output set value to -2000 [V], and the high voltage control signal TR2CONT is determined not from the fixed duty ratio but from the deviation between the output voltage detection signal Vsns2 and the output set value. (S16). This completes the high-voltage output polarity switching process.

以上のように、本実施形態の画像形成装置100の二次転写高圧電源部15は、1つの昇圧トランス831から出力される電圧の電圧値を二次転写出力電圧制御部81により制御する。二次転写出力電圧制御部81は、二次転写高圧制御部11から取得する高圧制御信号TR2CONTに応じて、昇圧トランス831から出力される電圧の電圧値を制御する。昇圧トランス831は、昇圧トランス駆動部82により駆動制御される。二次転写出力電圧制御部81は、二次転写高圧制御部11からトランス駆動信号CLKに応じて、昇圧トランス831を駆動制御する。 As described above, the secondary transfer high-voltage power supply unit 15 of the image forming apparatus 100 of the present embodiment controls the voltage value of the voltage output from one step-up transformer 831 by the secondary transfer output voltage control unit 81. The secondary transfer output voltage control unit 81 controls the voltage value of the voltage output from the step-up transformer 831 according to the high voltage control signal TR2CONT acquired from the secondary transfer high voltage control unit 11. The step-up transformer 831 is driven and controlled by the step-up transformer drive unit 82. The secondary transfer output voltage control unit 81 drives and controls the step-up transformer 831 from the secondary transfer high voltage control unit 11 in response to the transformer drive signal CLK.

昇圧トランス831の二次側巻線の一端には、昇圧トランス831から出力された電圧から、第1電圧を生成する第1整流平滑回路832と、第1電圧とは異なる極性の第2電圧を生成する第2整流平滑回路833とが、並列に接続される。第1電圧及び第2電圧の一方が、出力電圧極性切替部84により切り替えられながら、二次転写高圧電源部15の出力電圧Voutとして負荷である二次転写ローラ7aに印加される。 At one end of the secondary winding of the step-up transformer 831, a first rectifying smoothing circuit 832 that generates a first voltage from the voltage output from the step-up transformer 831 and a second voltage having a polarity different from the first voltage are applied. The second rectifying smoothing circuit 833 to be generated is connected in parallel. One of the first voltage and the second voltage is applied to the secondary transfer roller 7a, which is a load, as the output voltage Vout of the secondary transfer high-voltage power supply unit 15 while being switched by the output voltage polarity switching unit 84.

二次転写高圧電源部15の出力電圧Voutの極性を切り替える場合、二次転写高圧電源部15は、出力電圧Voutが第1電圧から0[V]に変化したタイミングで昇圧トランス831を駆動して、出力電圧Voutを第1電圧から第2電圧へ切り替える。さらに、二次転写高圧電源部15は、昇圧トランス831をオフ状態からオン状態にする間に、第2電圧に応じた所定の固定デューティ比で昇圧トランス831を駆動する。そのため、昇圧トランス831を一つしか有しない構成であっても、高圧出力極性の切替時間を短縮することが可能となる。高圧出力極性の切替時間を短縮することで、例えば、複数枚の記録材Pへの画像形成時に、複数の記録材Pの搬送間隔(紙間)を短くすることができる。この結果、画像形成装置100は、高速な画像形成が可能となる。 When switching the polarity of the output voltage Vout of the secondary transfer high-voltage power supply unit 15, the secondary transfer high-voltage power supply unit 15 drives the step-up transformer 831 at the timing when the output voltage Vout changes from the first voltage to 0 [V]. , The output voltage Vout is switched from the first voltage to the second voltage. Further, the secondary transfer high-voltage power supply unit 15 drives the step-up transformer 831 at a predetermined fixed duty ratio corresponding to the second voltage while the step-up transformer 831 is turned from the off state to the on state. Therefore, even if the configuration has only one step-up transformer 831, it is possible to shorten the switching time of the high voltage output polarity. By shortening the switching time of the high-voltage output polarity, for example, when forming an image on a plurality of recording materials P, the transport interval (between papers) of the plurality of recording materials P can be shortened. As a result, the image forming apparatus 100 enables high-speed image forming.

Claims (11)

トランスを有し、前記トランスの二次側でそれぞれ異なる極性の第1電圧と第2電圧とを生成し、前記第1電圧と前記第2電圧とのいずれか一方を出力電圧として出力する電圧生成手段と、
前記電圧生成手段の動作を制御する制御手段と、を備えており、
前記制御手段は、前記出力電圧の極性を切り替える場合に、前記電圧生成手段の駆動を停止させ且つ前記電圧生成手段に極性を切り替えた後の前記出力電圧の電圧値を指示し、前記電圧生成手段の駆動が停止することで前記出力電圧が0[V]になると、前記電圧生成手段に前記出力電圧として出力する電圧を切り替えさせ且つ前記電圧生成手段の駆動を再開させることを特徴とする、
高圧電源装置。
Voltage generation having a transformer, generating a first voltage and a second voltage having different polarities on the secondary side of the transformer, and outputting either one of the first voltage and the second voltage as an output voltage. Means and
It is provided with a control means for controlling the operation of the voltage generation means.
When the polarity of the output voltage is switched, the control means indicates the voltage value of the output voltage after stopping the driving of the voltage generating means and switching the polarity to the voltage generating means, and the voltage generating means. When the output voltage becomes 0 [V] by stopping the driving of the voltage generating means, the voltage generating means switches the voltage to be output as the output voltage and restarts the driving of the voltage generating means.
High voltage power supply.
前記制御手段は、前記電圧生成手段に前記出力電圧の電圧値を指示する高圧制御信号、前記電圧生成手段を駆動する駆動信号、及び前記電圧生成手段に前記第1電圧と前記第2電圧とのいずれを出力するかを指示する切替制御信号を前記電圧生成手段に送信し、
前記制御手段は、前記出力電圧の極性を切り替える場合に、前記駆動信号により前記電圧生成手段の駆動を停止させ且つ前記高圧制御信号により極性を切り替えた後の前記出力電圧の電圧値を指示し、前記電圧生成手段の駆動が停止することで前記出力電圧が0[V]になると、前記切替制御信号により前記出力電圧として出力する電圧を切り替え且つ前記駆動信号により前記電圧生成手段の駆動を再開させることを特徴とする、
請求項1記載の高圧電源装置。
The control means has a high voltage control signal instructing the voltage generation means to indicate the voltage value of the output voltage, a drive signal for driving the voltage generation means, and the voltage generation means having the first voltage and the second voltage. A switching control signal instructing which is to be output is transmitted to the voltage generating means, and the switching control signal is transmitted to the voltage generating means.
When the polarity of the output voltage is switched, the control means indicates the voltage value of the output voltage after stopping the driving of the voltage generating means by the drive signal and switching the polarity by the high voltage control signal. When the output voltage becomes 0 [V] by stopping the driving of the voltage generating means, the voltage to be output as the output voltage is switched by the switching control signal and the driving of the voltage generating means is restarted by the driving signal. Characterized by that,
The high voltage power supply device according to claim 1.
前記制御手段は、前記出力電圧を前記第1電圧から前記第2電圧に切り替える場合に、前記駆動信号により前記電圧生成手段の駆動を停止させ且つ前記高圧制御信号により極性を切り替えた後の前記出力電圧の電圧値を指示し、
前記電圧生成手段の駆動が停止することで前記出力電圧が0[V]になると、前記切替制御信号により前記出力電圧として出力する電圧を前記第1電圧から前記第2電圧に切り替え且つ前記駆動信号により前記電圧生成手段の駆動を再開させることを特徴とする、
請求項2記載の高圧電源装置。
When the output voltage is switched from the first voltage to the second voltage, the control means stops driving the voltage generating means by the drive signal and switches the polarity by the high voltage control signal, and then the output. Indicate the voltage value of the voltage,
When the output voltage becomes 0 [V] due to the stop of driving of the voltage generating means, the voltage output as the output voltage is switched from the first voltage to the second voltage by the switching control signal, and the drive signal is used. The driving of the voltage generating means is restarted by the above method.
The high voltage power supply device according to claim 2.
前記トランスは前記高圧制御信号に応じた第3電圧が一次側巻線に印加され、二次側巻線に第4電圧を発生し、
前記電圧生成手段は、
前記第4電圧から前記第1電圧を生成する第1高圧生成手段と、
前記第4電圧から前記第2電圧を生成する第2高圧生成手段と、
前記駆動信号に応じて前記トランスの駆動を制御する駆動手段と、
前記切替制御信号に応じて前記第1電圧と前記第2電圧とのいずれか一方を前記出力電圧として出力する切替手段と、を有し、
前記駆動手段は、前記出力電圧の極性を切り替える場合に、前記駆動信号に応じて前記トランスの動作を停止させ、前記トランスが動作を停止することで前記出力電圧が0[V]になると、前記駆動信号に応じて前記トランスの動作を再開させ、
前記切替手段は、前記出力電圧の極性を切り替える場合に、前記トランスが動作を停止することで前記出力電圧が0[V]になると、前記切替制御信号に応じて前記出力電圧として出力する電圧を切り替えることを特徴とする、
請求項2又は3記載の高圧電源装置。
In the transformer, a third voltage corresponding to the high voltage control signal is applied to the primary winding, and a fourth voltage is generated in the secondary winding.
The voltage generating means is
A first high voltage generating means for generating the first voltage from the fourth voltage,
A second high voltage generating means for generating the second voltage from the fourth voltage,
A drive means for controlling the drive of the transformer according to the drive signal, and
It has a switching means for outputting either one of the first voltage and the second voltage as the output voltage in response to the switching control signal.
When the drive means switches the polarity of the output voltage, the operation of the transformer is stopped in response to the drive signal, and when the transformer stops the operation, the output voltage becomes 0 [V]. The operation of the transformer is restarted according to the drive signal, and the operation of the transformer is restarted.
When the output voltage becomes 0 [V] when the transformer stops operating when the polarity of the output voltage is switched, the switching means outputs a voltage to be output as the output voltage in response to the switching control signal. Characterized by switching,
The high voltage power supply device according to claim 2 or 3.
前記電圧生成手段は、前記第3電圧を生成する出力電圧制御手段をさらに有し、
前記高圧制御信号はパルス幅変調信号であり、
前記出力電圧制御手段は、前記第3電圧の電圧値を、前記パルス幅変調信号のデューティ比に応じた電圧値の前記出力電圧が出力されるような値とすることを特徴とする、
請求項4記載の高圧電源装置。
The voltage generating means further includes an output voltage controlling means for generating the third voltage.
The high voltage control signal is a pulse width modulation signal and is
The output voltage control means is characterized in that the voltage value of the third voltage is set to a value such that the output voltage of the voltage value corresponding to the duty ratio of the pulse width modulation signal is output.
The high voltage power supply device according to claim 4.
前記出力電圧制御手段は、前記出力電圧の極性を切り替える場合に、極性を切り替えた後の前記出力電圧の電圧値を指示する前記高圧制御信号に応じた前記第3電圧を生成する、
請求項5記載の高圧電源装置。
When the polarity of the output voltage is switched, the output voltage control means generates the third voltage in response to the high voltage control signal that indicates the voltage value of the output voltage after the polarity is switched.
The high voltage power supply device according to claim 5.
前記制御手段は、前記出力電圧の目標電圧値と前記パルス幅変調信号のデューティ比との対応関係を示すテーブルを保存する保存手段を備えており、
前記制御手段は、前記出力電圧の極性を切り替える場合に、前記テーブルを参照して決定したデューティ比に固定した前記パルス幅変調信号により、極性を切り替えた後の前記出力電圧の電圧値を指示することを特徴とする、
請求項5又は6記載の高圧電源装置。
The control means includes a storage means for storing a table showing the correspondence between the target voltage value of the output voltage and the duty ratio of the pulse width modulation signal.
When the polarity of the output voltage is switched, the control means indicates the voltage value of the output voltage after the polarity is switched by the pulse width modulation signal fixed to the duty ratio determined with reference to the table. Characterized by that,
The high voltage power supply device according to claim 5 or 6.
前記第1高圧生成手段と前記第2高圧生成手段とは、前記二次側巻線の一端に並列に接続され、
前記一次側巻線は、一端に前記第3電圧が印加され、他端に前記駆動手段が接続されることを特徴とする、
請求項4~7のいずれか1項記載の高圧電源装置。
The first high voltage generating means and the second high voltage generating means are connected in parallel to one end of the secondary winding.
The primary winding is characterized in that the third voltage is applied to one end and the drive means is connected to the other end.
The high voltage power supply device according to any one of claims 4 to 7.
前記駆動信号は、クロック信号であり、
前記駆動手段は、前記駆動信号によりスイッチング動作を行い、
前記トランスは、前記一次側巻線に前記第3電圧が印加され且つ前記駆動手段がスイッチング動作を行うことで駆動して、前記二次側巻線に前記第4電圧を生じることを特徴とする、
請求項8記載の高圧電源装置。
The drive signal is a clock signal and is
The drive means performs a switching operation by the drive signal and performs a switching operation.
The transformer is characterized in that the third voltage is applied to the primary winding and the driving means is driven by performing a switching operation to generate the fourth voltage in the secondary winding. ,
The high voltage power supply device according to claim 8.
前記電圧生成手段は、前記出力電圧の電圧値を検知するための電圧検知手段をさらに備えており、
前記制御手段は、前記電圧検知手段により検知した前記出力電圧の電圧値と目標電圧値との偏差に応じて前記高圧制御信号を生成することを特徴とする、
請求項2~9のいずれか1項記載の高圧電源装置。
The voltage generating means further includes a voltage detecting means for detecting a voltage value of the output voltage.
The control means is characterized in that the high voltage control signal is generated according to the deviation between the voltage value of the output voltage detected by the voltage detecting means and the target voltage value.
The high voltage power supply device according to any one of claims 2 to 9.
請求項1~10のいずれか1項に記載の高圧電源装置と、
所定の像担持体に画像を形成する画像形成手段と、
前記像担持体に形成された画像を、前記高圧電源装置から印加される前記出力電圧により所定の記録材に転写する転写手段と、を備える、
画像形成装置。
The high-voltage power supply device according to any one of claims 1 to 10.
An image forming means for forming an image on a predetermined image carrier,
The image carrier is provided with a transfer means for transferring an image formed on the image carrier to a predetermined recording material by the output voltage applied from the high voltage power supply device.
Image forming device.
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