JP5929667B2 - 画像形成装置及びバイアス電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置及びバイアス電源装置に関する。

公報記載の従来技術として、容量性の負荷に交流のバイアス電圧を供給する交流バイアス電源装置において、前記容量性の負荷に直列に接続され、当該容量性の負荷とともにＬＣ直列共振回路を構成するインダクタンスと、前記ＬＣ直列共振回路を正方向に付勢する付勢時間制御可能な第１のスイッチング回路と、前記第１のスイッチング回路に並列に接続され、第２のスイッチング回路による付勢終了後の直列共振エネルギを回生する第１のダイオードとを設けた第１の付勢回路と、前記ＬＣ直列共振回路を負方向に付勢する付勢時間制御可能な第２のスイッチング回路と、前記第２のスイッチング回路に並列に接続され、前記第１のスイッチング回路による付勢終了後の直列共振エネルギを回生する第２のダイオードとを設けた第２の付勢回路とを具備し、前記第１のスイッチング回路を、略台形状の交流バイアス電圧の立ち上がりの半分の時間をオン状態とし、ＬＣ直列共振回路を励振させるとともに、その後に当該第１のスイッチング回路をオフ状態としたときインダクタンスに流れる回生電流を第２の付勢回路のダイオードに流し、前記第２の付勢回路のダイオードに流れる電流がオフしてから、次に第２のスイッチング回路をオンさせるまでの間は出力電圧値を維持し、更に、前記第２のスイッチング回路を、略台形状の交流バイアス電圧の立ち下がりの半分の時間をオン状態とし、ＬＣ直列共振回路を励振させるとともに、その後に当該第２のスイッチング回路をオフ状態としたときインダクタンスに流れる回生電流を第１の付勢回路のダイオードに流し、前記第１の付勢回路のダイオードに流れる電流がオフしてから、次に第１のスイッチング回路をオンさせるまでの間は出力電圧値を維持することにより、略台形状の交流バイアス電圧を発生し、前記第１及び第２の付勢回路の付勢時間を制御することにより出力電圧を制御するようにした交流バイアス電源装置が存在する（特許文献１参照）。

特許第３２２８２９８号公報

本発明の目的は、バイアス電源が出力する交流電圧の周波数に起因して生じる過剰な電流を抑制した画像形成装置等を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、像保持体と、前記像保持体を帯電する帯電手段と、前記帯電手段により帯電された前記像保持体を露光し、当該像保持体に静電潜像を形成する露光手段と、交流電圧と直流電圧とが重畳された現像電界を生成して、前記露光手段により露光され前記像保持体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、前記現像手段により現像された画像を被転写体に転写する転写手段と、前記現像手段により生成される前記現像電界における前記交流電圧の周波数を設定する交流設定信号を出力する制御手段とを、備え、前記現像手段は、一次巻線と二次巻線とを有し、当該二次巻線から前記交流電圧を出力する出力トランスと、前記制御手段が出力する前記交流設定信号に基づいてスイッチングすることにより当該出力トランスの当該一次巻線に電流を供給するスイッチング回路と、当該出力トランスの当該一次巻線と当該スイッチング回路との間に設けられ、第１のインピーダンスと当該第１のインピーダンスよりも大きい第２のインピーダンスとを有し、当該交流電圧の周波数が第１の周波数である場合に当該第１のインピーダンスに設定され、当該交流電圧の周波数が当該第１の周波数より低い第２の周波数である場合に当該第２のインピーダンスに設定されることにより当該出力トランスの当該一次巻線と当該スイッチング回路との間で流れる電流を制御する電流制御回路と、を備えるバイアス電源を備えることを特徴とする画像形成装置である。
請求項２に記載の発明は、一次巻線と二次巻線とを有し、当該二次巻線に接続される負荷に交流電圧を出力する出力トランスと、前記交流電圧の周波数を設定する交流設定信号に基づいて、スイッチングすることにより、前記出力トランスの前記一次巻線に電流を供給するスイッチング手段と、前記出力トランスの前記一次巻線と前記スイッチング手段との間に設けられ、第１のインピーダンスと当該第１のインピーダンスよりも大きい第２のインピーダンスとを有し、前記交流電圧の周波数が第１の周波数である場合に当該第１のインピーダンスに設定され、当該交流電圧の周波数が当該第１の周波数より低い第２の周波数である場合に当該第２のインピーダンスに設定されることにより、当該出力トランスの当該一次巻線と当該スイッチング手段との間で流れる電流を制御する電流制御手段とを備えるバイアス電源装置である。
請求項３に記載の発明は、前記電流制御手段は、他の一次巻線と他の二次巻線とを有する電流制御トランスを備え、当該他の一次巻線を介して前記出力トランスの前記一次巻線と前記スイッチング手段とを接続し、当該他の二次巻線に流れる電流により、当該他の一次巻線のインダクタンスを制御して、前記第１のインピーダンス及び前記第２のインピーダンスを設定することを特徴とする請求項２に記載のバイアス電源装置である。
請求項４に記載の発明は、前記電流制御手段における前記電流制御トランスの前記他の二次巻線に電流を供給して、当該電流制御手段を駆動する駆動手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のバイアス電源装置である。
請求項５に記載の発明は、前記交流設定信号を受信して積分する積分手段と、当該積分手段によって積分された電圧と予め定められた基準電圧とを比較し、比較の結果に基づいて前記駆動手段を制御する比較手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のバイアス電源装置である。
請求項６に記載の発明は、前記交流設定信号を受信して微分する微分手段と、当該微分手段によって微分された電圧と予め定められた第１の基準電圧とを比較し、パルス幅変調された信号を生成する第１の比較手段と、当該パルス幅変調された信号を受信して積分する積分手段と、当該積分手段によって積分された電圧と予め定められた第２の基準電圧とを比較し、比較の結果に基づいて前記駆動手段を制御する第２の比較手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のバイアス電源装置である。

請求項１の発明によれば、交流電圧の周波数に対応させてインピーダンスを設定しない場合に比べ、バイアス電源が出力する交流電圧の周波数に起因して生じる過剰な電流を抑制して画像形成ができる。
請求項２の発明によれば、交流電圧の周波数に対応させてインピーダンスを設定しない場合に比べ、バイアス電源が出力する交流電圧の周波数に起因して生じる過剰な電流が抑制できる。
請求項３の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、第１のインピーダンス及び第２のインピーダンスの設定が容易にできる。
請求項４の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、第１のインピーダンス及び第２のインピーダンスの切り替えが容易にできる。
請求項５の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、第１のインピーダンスと第２のインピーダンスとの間の切り替えのために外部から信号を供給することを要しない。
請求項６の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、交流設定信号に対する制約が軽減できる。

第１の実施の形態が適用される画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 第１の実施の形態における現像バイアス電源の一例を示す図である。 第１の実施の形態における現像バイアス電源の動作を説明するタイミングチャートである。 第２の実施の形態における現像バイアス電源の一例を示す図である。 第２の実施の形態における現像バイアス電源の動作を説明するタイミングチャートである。 第３の実施の形態における現像バイアス電源の一例を示す図である。 第３の実施の形態における現像バイアス電源の動作を説明するタイミングチャートである。

［第１の実施の形態］
（画像形成装置１）
図１は、第１の実施の形態が適用される画像形成装置１の一例を示す概略構成図である。図１に示す画像形成装置１は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置であって、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋにより形成された各色（成分）のトナー像を中間転写ベルト１５に順次転写（一次転写）させる一次転写部１０、中間転写ベルト１５上に転写されたトナー画像（各色のトナー像が重畳されたトナー像）を被転写体の一例である用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる転写手段の一例としての二次転写部２０、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着部６０を備えている。また、各装置（各部）の動作を制御する制御手段の一例としての制御部４０を有している。

第１の実施の形態において、各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、矢印Ａ方向に回転する像保持体の一例としての感光体ドラム１１の周囲に、これらの感光体ドラム１１を帯電する帯電手段の一例としての帯電器１２、感光体ドラム１１上に静電潜像を書込む露光手段の一例としてのレーザ露光器１３（図中露光ビームを符号Ｂｍで示す。）、各色（成分）のトナーが収容されて感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視画像化する現像手段の一例としての現像器１４、感光体ドラム１１上に形成された各色のトナー像を一次転写部１０にて中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６、感光体ドラム１１上の残留トナーが除去されるドラムクリーナ１７、などの電子写真用デバイスが順次配設されている。これらの画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、中間転写ベルト１５の上流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の順に、直線状に配置されている。

感光体ドラム１１は、例えば金属製の薄肉の円筒形ドラムの表面に有機感光層を形成したもので、有機感光層が帯電するように構成されている。
帯電器１２は、感光体ドラム１１の表面に帯電電界（帯電バイアス）を生成して供給する帯電バイアス電源（不図示）に接続されている。そして、現像器１４は、現像電界（現像バイアス）を生成して供給する現像バイアス電源１８に接続されている。
ここでは、現像器１４による現像は、一例として反転現像方式にて行われるとする。したがって、現像器１４で使用されるトナーは負極性帯電タイプのものである。
よって、帯電バイアス電源が出力する電圧は、例えば、周波数が２ｋＨｚでピーク・ツー・ピーク値（ｐ−ｐ値）が２ｋＶの交流（ＡＣ）電圧に−６００Ｖの直流（ＤＣ）電圧が重畳されたものである。すなわち、感光体ドラム１１の有機感光層が負極性に帯電するように構成されている。また、現像バイアス電源１８が出力する電圧は、例えば、後述する周波数でｐ−ｐ値が１ｋＶのＡＣ電圧に−５００ＶのＤＣ電圧が重畳されたものである。

中間転写体としての中間転写ベルト１５は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたフィルム状の無端ベルトで構成されている。そして、その体積抵抗率は１０^６〜１０^１４Ωｃｍとなるように形成されており、その厚みは例えば０．１ｍｍ程度に構成されている。中間転写ベルト１５は、各種ロールによって図１に示す矢印Ｂ方向に予め定められた速度で循環駆動（回転）されている。この各種ロールとしては、定速性に優れたモータ（不図示）により駆動されて中間転写ベルト１５を回転させる駆動ロール３１、各感光体ドラム１１の配列方向に沿って直線状に延びる中間転写ベルト１５を支持する支持ロール３２、中間転写ベルト１５に対して張力を与えると共に中間転写ベルト１５の蛇行を防止する補正ロールとして機能するテンションロール３３、二次転写部２０に設けられるバックアップロール２５、中間転写ベルト１５上の残留トナーを掻き取るクリーニングバックアップロール３４が配設されている。

一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に対向して配置される一次転写ロール１６で構成されている。一次転写ロール１６は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性体層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層はカーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０^７〜１０^９Ωｃｍのスポンジ状の円筒ロールである。そして、一次転写ロール１６は中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に圧接配置されている。
さらに一次転写ロール１６には、図示しない一次転写電源により、トナーの帯電極性（ここでは、例として負極性とする。）と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム１１上のトナー像が中間転写ベルト１５に順次、静電吸引され、中間転写ベルト１５上に重畳トナー像が形成される。

二次転写部２０は、中間転写ベルト１５を挟んでバックアップロール２５に対向して配置された二次転写ロール２２で構成されている。二次転写ロール２２は、トナー像保持面側に配置され、接地されている。バックアップロール２５には、金属製の給電ロール２６が接触して配置されている。そして、給電ロール２６には、図示しない二次転写バイアス電源により、二次転写バイアスが供給される。

このバックアップロール２５は、表面がカーボンを分散したＥＰＤＭとＮＢＲとのブレンドゴムのチューブ、内部がＥＰＤＭゴムで構成されている。そして、その表面抵抗率が１０^７〜１０^１０Ω／□となるように形成され、硬度は例えば７０°（アスカーＣ）に設定される。

二次転写ロール２２は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性体層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層はカーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０^７〜１０^９Ωｃｍのスポンジ状の円筒ロールである。そして、二次転写ロール２２は中間転写ベルト１５を挟んでバックアップロール２５に圧接配置され、転写ニップ域を形成している。
そして、接地された二次転写ロール２２と二次転写バイアスが供給されたバックアップロール２５とで構成される二次転写部２０に搬送された用紙Ｐ上にトナー像が二次転写される。

また、中間転写ベルト１５の二次転写部２０の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト１５上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト１５の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーナ３５が接離自在に設けられている。一方、イエローの画像形成ユニット２Ｙの上流側には、各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋにおける画像形成タイミングをとるための基準となる基準信号を発生する基準センサ（ホームポジションセンサ）４２が配設されている。また、黒の画像形成ユニット２Ｋの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ４３が配設されている。
この基準センサ４２は、中間転写ベルト１５の裏側に設けられた予め定められたマークを認識して基準信号を発生しており、この基準信号の認識に基づく制御部４０からの指示により、各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは画像形成を開始するように構成されている。
そして、画像濃度センサ４３は、濃度制御用の試験トナー像を検出する。画像濃度センサ４３によって検出された試験トナー像の検出結果に基づいて、画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの動作条件の調整が行われ、形成されるトナー像の濃度が調整される。

さらに、本実施の形態における画像形成装置では、用紙搬送系として、用紙Ｐを収容する用紙供給手段５０、この用紙供給手段５０に集積された用紙Ｐを予め定められたタイミングで取り出して搬送するピックアップロール５１、ピックアップロール５１により繰り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール５２、搬送ロール５２により搬送された用紙Ｐを二次転写部２０へと送り込む用紙搬送路５３、二次転写ロール２２により二次転写された後に搬送される用紙Ｐを定着部６０へと搬送する搬送ベルト５５、用紙Ｐを定着部６０に導く定着入口ガイド５６を備えている。

定着部６０は、ハロゲンランプ等の加熱源を内蔵する加熱ロール６１と、この加熱ロール６１に押し当てられる加圧ロール６２とを備えており、これら加熱ロール６１と加圧ロール６２との間に形成される定着ニップ域にトナー像が転写された用紙Ｐを通過させることで、定着を行うようになっている。

次に、本実施の形態における画像形成装置１の基本的な作像プロセスについて説明する。図１に示す画像形成装置１では、図示しない画像読取装置や図示しないパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等から出力される画像データは、図示しない画像処理装置により予め定められた画像処理が施された後、画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋによって作像作業が実行される。画像処理装置では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の予め定められた画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換され、レーザ露光器１３に出力される。

レーザ露光器１３では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの各々の感光体ドラム１１に照射している。画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの各感光体ドラム１１では、帯電器１２によって表面が帯電された後、このレーザ露光器１３によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの現像器１４によって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像として現像される。

なお、ここでは反転現像方式を用いている。前述したように、感光体ドラム１１の表面は、帯電バイアス（例えば、ＤＣ電圧の−６００Ｖ）に帯電されている。レーザ露光器１３により画像が書き込まれると、感光体ドラム１１の表面の電気導電率が大きくなり、レーザ光が照射された部分の表面の電位が、例えば−６００Ｖから−２００Ｖになる。一方、現像器１４は、現像バイアス（例えば、ＤＣ電圧の−５００Ｖ）が供給されている。すると、負極性帯電タイプのトナーは、感光体ドラム１１の表面の電位が−２００Ｖの部分に付着する。このようにして、各色のトナー像が形成される。

画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの感光体ドラム１１上に形成された各色のトナー像は、各感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５とが接触する一次転写部１０において、中間転写ベルト１５上に転写される。より具体的には、一次転写部１０において、一次転写ロール１６により中間転写ベルト１５の基材に対しトナーの帯電極性と逆極性（正極性）の電圧（一次転写バイアス）が付加され、トナー像を中間転写ベルト１５の表面に順次重ね合わせて一次転写が行われる。

トナー像が中間転写ベルト１５の表面に順次一次転写された後、中間転写ベルト１５は移動してトナー像が二次転写部２０に搬送される。トナー像が二次転写部２０に搬送されると、用紙搬送系では、トナー像が二次転写部２０に搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール５１が回転し、用紙供給手段５０から予め定められたサイズの用紙Ｐが供給される。ピックアップロール５１により供給された用紙Ｐは、搬送ロール５２により搬送され、用紙搬送路５３を経て二次転写部２０に到達する。この二次転写部２０に到達する前に、用紙Ｐは一旦停止され、トナー像が保持された中間転写ベルト１５の移動タイミングに合わせてレジストロール（不図示）が回転することで、用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。

二次転写部２０では、中間転写ベルト１５を介して、二次転写ロール２２がバックアップロール２５に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Ｐは、中間転写ベルト１５と二次転写ロール２２との間に挟み込まれる。その際に、転写バイアス電源（不図示）から、給電ロール２６を介してバックアップロール２５に、トナーの帯電極性と同極性（負極性）の電圧（負電圧の転写電界（二次転写バイアス））が供給される。すると、二次転写ロール２２とバックアップロール２５との間に転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト１５上に保持された未定着のトナー像は、二次転写ロール２２とバックアップロール２５とによって押圧される二次転写部２０において、用紙Ｐ上に一括して静電転写される。

その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、二次転写ロール２２によって中間転写ベルト１５から剥離された状態でそのまま搬送され、二次転写ロール２２の用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト５５へと搬送される。搬送ベルト５５では、定着部６０における搬送速度に合わせて、用紙Ｐを最適な搬送速度で定着部６０まで搬送する。定着部６０に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着部６０によって熱及び圧力による定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置１の排出部に設けられた排紙収納部（不図示）に搬送される。
一方、用紙Ｐへの転写が終了した後、中間転写ベルト１５上に残った残留トナー（試験トナー像を含む）は、中間転写ベルト１５の回転に伴って搬送され、クリーニングバックアップロール３４及び中間転写ベルトクリーナ３５によって中間転写ベルト１５上から除去される。

（現像バイアス電源１８の構成）
図２は、第１の実施の形態における現像バイアス電源１８の一例を示す図である。
現像バイアス電源１８は、交流電圧Ｖａｃに直流電圧Ｖｄｃが重畳された出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。そして、現像バイアス電源１８は、スイッチ素子をスイッチングすることにより高電圧の交流電圧Ｖａｃを生成するスイッチング電源である。

まず、現像バイアス電源１８の回路ブロックを説明する。回路ブロックは、図２において一点鎖線で囲って示している。
現像バイアス電源１８は、制御部４０から出力電圧Ｖｏｕｔに重畳された交流電圧Ｖａｃの周波数を設定するパルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）された交流設定信号Ｓ１を受信する。なお、交流設定信号Ｓ１は、ローレベルの電圧（以下では、「Ｌ」と表記する。）と、ハイレベルの電圧（以下では、「Ｈ」と表記する。）との振幅を有している。例えば、「Ｌ」は０Ｖ、「Ｈ」は５Ｖである。
そして、現像バイアス電源１８には、電源電圧Ｖｃｃ（例えば２４Ｖ）と電源電圧Ｖｄｄ（例えば５Ｖ）が供給されている。なお、基準は接地電圧ＧＮＤ（例えば０Ｖ）である。
ここでは、「Ｈ」と電源電圧Ｖｄｄとは電圧が同じ（５Ｖ）であり、「Ｌ」と接地電圧ＧＮＤとは電圧が同じ（０Ｖ）であるとする。

現像バイアス電源１８は、スイッチング素子を備えるスイッチング手段の一例としてのスイッチング回路１１０、スイッチング回路１１０から流れる電流を制御する電流制御回路及び電流制御手段の一例としての電流制御トランス１２０、スイッチング回路１１０から流れる電流によって交流電圧Ｖａｃを出力する出力トランス１３０、電流制御トランス１２０を駆動する駆動手段の一例としての駆動回路１４０、駆動回路１４０の動作状態を切り替える切替スイッチ１５０、交流電圧Ｖａｃに重畳される直流電圧Ｖｄｃを生成する直流電圧回路１６０を備えている。
さらに、現像バイアス電源１８は、出力トランス１３０から出力される交流電圧ＶａｃをバイパスするコンデンサＣ１を備えている。

次に、それぞれの回路ブロックの回路構成について説明する。
＜スイッチング回路１１０＞
スイッチング回路１１０はスイッチング素子としてｎチャネルの電界効果トランジスタＦＥＴ１及びｐチャネルの電界効果トランジスタＦＥＴ２と、抵抗Ｒ１、Ｒ２とを備えている。
電界効果トランジスタＦＥＴ１のソース端子は接地（接地電圧ＧＮＤ）されている。電界効果トランジスタＦＥＴ２のソース端子には、電源電圧Ｖｃｃが供給されている。電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレイン端子及び電界効果トランジスタＦＥＴ２のドレイン端子が接続されて出力端子となっている。スイッチング回路１１０の出力端子は、電流制御トランス１２０に接続され、スイッチング信号Ｓ１１を出力する。

電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲート端子は、抵抗Ｒ１の一方の端子に接続されている。電界効果トランジスタＦＥＴ２のゲート端子は、抵抗Ｒ２の一方の端子に接続されている。そして、抵抗Ｒ１の他方の端子及び抵抗Ｒ２の他方の端子が接続されて入力端子となっている。スイッチング回路１１０の入力端子は、制御部４０から交流設定信号Ｓ１を受信する。

スイッチング回路１１０は、交流設定信号Ｓ１が「Ｌ」の場合に、電界効果トランジスタＦＥＴ１がオフ、電界効果トランジスタＦＥＴ２がオンになって、スイッチング信号Ｓ１１として電源電圧Ｖｃｃを出力する。一方、交流設定信号Ｓ１が「Ｈ」の場合に、電界効果トランジスタＦＥＴ１がオン、電界効果トランジスタＦＥＴ２がオフになり、スイッチング信号Ｓ１１として接地電圧ＧＮＤを出力する。

＜電流制御トランス１２０＞
電流制御トランス１２０は、一次巻線Ｔ１１と二次巻線Ｔ１２とを備えている。
一次巻線Ｔ１１の一方の端子は、スイッチング回路１１０の出力端子（電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレイン端子と電界効果トランジスタＦＥＴ２のドレイン端子との接続点）に接続されている。一次巻線Ｔ１１の他方の端子は、出力トランス１３０に接続されている。
二次巻線Ｔ１２の一方の端子は、駆動回路１４０に接続されている。二次巻線Ｔ１２の他方の端子は、接地（接地電圧ＧＮＤ）されている。

電流制御トランス１２０は、二次巻線Ｔ１２に流れる電流により、一次巻線Ｔ１１のインピーダンスＺ（具体的にはインダクタンスＬｚ）の値が変化する。すなわち、電流制御トランス１２０では、二次巻線Ｔ１２に電流を流すことにより、一次巻線Ｔ１１と二次巻線Ｔ１２とが巻かれた鉄、フェライトなどのコアの磁束密度を変化させ、一次巻線Ｔ１１のインダクタンスＬｚを変化させる。
そして、電流制御トランス１２０の一次巻線Ｔ１１のインダクタンスＬｚが変化することで、スイッチング回路１１０から出力トランス１３０に流れる電流が制御される。

＜出力トランス１３０＞
出力トランス１３０は、一次巻線Ｔ２１と二次巻線Ｔ２２とを備えている。
一次巻線Ｔ２１の一方の端子は、電流制御トランス１２０の一次巻線Ｔ１１の他方の端子に接続されている。一次巻線Ｔ２１の他方の端子は、接地（接地電圧ＧＮＤ）されている。
二次巻線Ｔ２２の一方の端子は、現像器１４に接続されている。二次巻線Ｔ２２の他方の端子は、コンデンサＣ１を介して接地（接地電圧ＧＮＤ）されるとともに、直流電圧回路１６０に接続されている。

出力トランス１３０の一次巻線Ｔ２１には、スイッチング回路１１０における電界効果トランジスタＦＥＴ１がオフで、電界効果トランジスタＦＥＴ２がオンの場合に、電源電圧Ｖｃｃから接地電圧ＧＮＤに向かう方向（図２の紙面において上から下に向かう方向）に電流が流れる。電界効果トランジスタＦＥＴ１がオンで、電界効果トランジスタＦＥＴ２がオフの場合に、逆方向（図２の紙面において下から上に向かう方向）に電流が流れる。
これらの電流により、二次巻線Ｔ２２に交流電圧Ｖａｃが誘起される。

＜駆動回路１４０＞
駆動回路１４０は、ｎｐｎトランジスタＴｒ及び抵抗Ｒ４、Ｒ５を備えている。
抵抗Ｒ４の一方の端子は、後述する切替スイッチ１５０の出力端子に接続されている。抵抗Ｒ４の他方の端子及び抵抗Ｒ５の一方の端子は、ｎｐｎトランジスタＴｒのベース端子に接続されている。抵抗Ｒ５の他方の端子は、ｎｐｎトランジスタＴｒのコレクタ端子に接続されている。ｎｐｎトランジスタＴｒのコレクタ端子には、電源電圧Ｖｃｃ（２４Ｖ）が供給されている。ｎｐｎトランジスタＴｒのエミッタ端子は、電流制御トランス１２０の二次巻線Ｔ１２の一方の端子に接続されている。

後述する切替スイッチ１５０の出力端子が電源電圧Ｖｄｄ（５Ｖ）となると、ｎｐｎトランジスタＴｒがオンになり、電源電圧Ｖｃｃ（２４Ｖ）からｎｐｎトランジスタＴｒを介して、電流制御トランス１２０の二次巻線Ｔ１２に電流が流れる。この電流が、電流制御トランス１２０のコアの磁束密度を飽和させる。これにより、電流制御トランス１２０の一次巻線Ｔ１１のインダクタンスＬｚが低下する。
なお、電流制御トランス１２０の二次巻線Ｔ１２に電流を流すことにより一次巻線Ｔ１１のインダクタンスＬｚが低下すればよく、コアの磁束密度が飽和しなくともよい。

＜切替スイッチ１５０＞
切替スイッチ１５０は、２入力１出力であって、一方の入力端子が接地電圧ＧＮＤに、他方の入力端子が電源電圧Ｖｄｄ（５Ｖ）に接続されている。出力端子は駆動回路１４０の抵抗Ｒ４の一方の端子に接続され、切替信号Ｓ１２を出力する。
切替スイッチ１５０を切り替えることにより、切替信号Ｓ１２を接地電圧ＧＮＤ又は電源電圧Ｖｄｄのいずれか一方に設定できる。
＜直流電圧回路１６０＞
直流電圧回路１６０は、直流電圧源ＰＳと抵抗Ｒ３とを備えている。
直流電圧源ＰＳは、接地電圧ＧＮＤと出力端子との間に直流電圧Ｖｄｃを生成する。抵抗Ｒ３の一方の端子は直流電圧源ＰＳの出力端子に接続され、他方の端子はコンデンサＣ１の一方の端子に接続されている。抵抗Ｒ３は電流制限抵抗である。

（現像バイアス電源１８の動作）
次に、現像バイアス電源１８の動作を説明する。
図３は、第１の実施の形態における現像バイアス電源１８の動作を説明するタイミングチャートである。図３（ａ）は、交流設定信号Ｓ１が第１の周波数の一例としての周波数ｆ１の場合、図３（ｂ）は、交流設定信号Ｓ１が周波数ｆ１より低い第２の周波数の一例としての周波数ｆ２の場合を示している。ここでは、周波数ｆ１を「高周波の場合」、周波数ｆ２を「低周波の場合」と表記する。
例えば、周波数ｆ１は１２〜２２ｋＨｚ、周波数ｆ２は６〜１１ｋＨｚである。そして、前述したように、出力電圧Ｖｏｕｔは、直流電圧Ｖｄｃが例えば−５００Ｖ、交流電圧Ｖａｃのｐ−ｐ値が２ｋＶとする。これらの値は一例であって他の値であってよい。

図３（ａ）、図３（ｂ）では、交流設定信号Ｓ１、スイッチング信号Ｓ１１、切替信号Ｓ１２、電流制御トランス１２０の一次巻線Ｔ１１のインダクタンスＬｚ、出力電圧Ｖｏｕｔを示している。
なお、図３（ａ）、図３（ｂ）では、交流設定信号Ｓ１はデューティ比が５０％として示している。交流設定信号Ｓ１のデューティ比により交流電圧Ｖａｃが設定されるため、５０％以外となることがある。
そして、アルファベット順（時刻ａ、時刻ｂ、…）に時刻が経過するとする。なお、図３（ａ）と図３（ｂ）とで、時刻は同じであるとする。

まず、図３（ａ）に示す交流設定信号Ｓ１が高周波（周波数ｆ１）の場合を説明する。
高周波の場合には、交流設定信号Ｓ１は、時刻ａから時刻ｃまでの期間を１周期（＝１／ｆ１）とする信号である。ここでは、時刻ａから時刻ｂまでの期間が「Ｈ」（Ｖｄｄ（５Ｖ））、時刻ｂから時刻ｃまでの期間が「Ｌ」（ＧＮＤ（０Ｖ））であるとする。そして、時刻ａから時刻ｃまでの信号波形を、時刻ｃ以降において繰り返す。

スイッチング回路１１０のスイッチング信号Ｓ１１は、交流設定信号Ｓ１が「Ｈ」のとき、電界効果トランジスタＦＥＴ１がオン、電界効果トランジスタＦＥＴ２がオフとなって接地電圧ＧＮＤ（例えば時刻ａから時刻ｂの期間）になり、交流設定信号Ｓ１が「Ｌ」のとき、電界効果トランジスタＦＥＴ１がオフ、電界効果トランジスタＦＥＴ２がオンとなって電源電圧Ｖｃｃ（例えば時刻ｂから時刻ｃの期間）になる。すなわち、スイッチング信号Ｓ１１は、交流設定信号Ｓ１と電圧の大小関係が逆転した信号となる。

高周波の場合では、切替スイッチ１５０は、切替信号Ｓ１２として電源電圧Ｖｄｄを供給する向きに設定されている。切替信号Ｓ１２が電源電圧Ｖｄｄであると、ｎｐｎトランジスタＴｒはオンである（図３（ａ）では、「Ｔｒ ｏｎ」と表記する。）。
よって、電流制御トランス１２０の二次巻線Ｔ１２に電流が流れる場合であって、一次巻線Ｔ１１のインダクタンスＬｚ（以下ではインダクタンスＬｚ（ｏｎ）と表記する。）は、二次巻線Ｔ１２に電流が流れない場合のインダクタンスＬｚ（以下ではインダクタンスＬｚ（ｏｆｆ）と表記する。）に比べて小さい。

出力トランス１３０の一次巻線Ｔ２１に電流が流れると、二次巻線Ｔ２２に電流が誘起され、一次巻線Ｔ２１と二次巻線Ｔ２２との巻線比によって定められる交流電圧Ｖａｃが出力される。一次巻線Ｔ２１に流れる電流は、電界効果トランジスタＦＥＴ１がオフかつ電界効果トランジスタＦＥＴ２がオンの場合は、電源電圧Ｖｃｃ側から接地電圧ＧＮＤ側に、電界効果トランジスタＦＥＴ１がオンかつ電界効果トランジスタＦＥＴ２がオフの場合は、接地電圧ＧＮＤ側から電源電圧Ｖｄｄ側に流れる。これらの電流により、二次巻線Ｔ２２には、スイッチング信号Ｓ１１に追従して電圧が変化する交流電圧Ｖａｃが生成される。ここでは、交流電圧Ｖａｃは、正弦波ではなく矩形波状（台形状）に変化する。

なお、出力トランス１３０の一次巻線Ｔ２１に流れる電流は、電流制御トランス１２０の一次巻線Ｔ１１のインダクタンスＬｚ（ｏｎ）によって制限（制御）されるが、インダクタンスＬｚ（ｏｎ）はインダクタンスＬｚ（ｏｆｆ）に比べて小さいので、インダクタンスＬｚ（ｏｎ）の電流に対する制限が小さい。これにより、高周波の場合において、交流電圧Ｖａｃは矩形状の形状を維持する。

次に、図３（ｂ）に示す交流設定信号Ｓ１が低周波（周波数ｆ２）の場合を説明する。
低周波の場合には、交流設定信号Ｓ１は、例えば時刻ａから時刻ｄまでの期間を１周期（＝１／ｆ２）とする。ここでは、時刻ａから時刻ｃまでの期間が「Ｈ」（Ｖｄｄ（５Ｖ））、時刻ｃから時刻ｄまでの期間が「Ｌ」（ＧＮＤ（０Ｖ））であるとする。そして、時刻ａから時刻ｄまでの信号波形を、時刻ｄ以降において繰り返す。すなわち、図３（ｂ）では、周波数ｆ２を周波数ｆ１の１／２としている。

スイッチング回路１１０のスイッチング信号Ｓ１１は、図３（ａ）の場合と同様に、交流設定信号Ｓ１と電圧の大小関係が逆転した信号となる。

低周波の場合では、切替スイッチ１５０は、切替信号Ｓ１２として接地電圧ＧＮＤを供給する向きに設定されている。切替信号Ｓ１２が接地電圧ＧＮＤであると、ｎｐｎトランジスタＴｒはオフである（図３（ｂ）では、「Ｔｒ ｏｆｆ」と表記する。）。
よって、電流制御トランス１２０の一次巻線Ｔ１１は、インダクタンスＬｚ（ｏｎ）より大きいインダクタンスＬｚ（ｏｆｆ）となる。
これにより、スイッチング回路１１０から出力トランス１３０に流れる電流が制限される。特に、スイッチング信号Ｓ１１が接地電圧ＧＮＤから電源電圧Ｖｃｃに移行する立上り、及び電源電圧Ｖｃｃから接地電圧ＧＮＤへの立下りにおいて電流が制限される。

このときも、出力トランス１３０の一次巻線Ｔ２１に流れる電流により、二次巻線Ｔ２２には、スイッチング信号Ｓ１１に追従して電圧が変化する交流電圧Ｖａｃが生成される。

そして、出力トランス１３０の一次巻線Ｔ２１に流れる電流は、電流制御トランス１２０の一次巻線Ｔ１１のインダクタンスＬｚ（ｏｆｆ）によって制限（制御）されるが、インダクタンスＬｚ（ｏｆｆ）はインダクタンスＬｚ（ｏｎ）に比べて大きい。よって、インダクタンスＬｚ（ｏｆｆ）であると、インダクタンスＬｚ（ｏｎ）である場合に比べて電流に対する制限が大きい。

以上説明したように、交流設定信号Ｓ１が高周波の場合は、電流制御トランス１２０の二次巻線Ｔ１２に電流を流して、一次巻線Ｔ１１のインダクタンスＬｚを小さく（インダクタンスＬｚ（ｏｎ））して、低周波の場合に比べて、電流を制限する作用が小さくなるようにしている。
一方、交流設定信号Ｓ１が低周波の場合は、電流制御トランス１２０の二次巻線Ｔ１２に電流を流さず、一次巻線Ｔ１１のインダクタンスＬｚを大きく（インダクタンスＬｚ（ｏｆｆ））して、高周波の場合に比べて、電流を制限する作用が大きくなるようにしている。

画像形成装置１の高画質化には、トナーの小粒径化及び現像器１４に印加する交流電圧Ｖａｃの高周波化が好ましい。トナーの粒径を例えば広く用いられている５μｍから、それ以下の３μｍなどにすることが好ましい。また、交流電圧Ｖａｃを例えば広く用いられている６〜１１ｋＨｚの２倍（１２〜２２ｋＨｚ）などにすることが好ましい。

そして、現像器１４に印加する出力電圧Ｖｏｕｔにおける交流電圧Ｖａｃは、正弦波ではなく、立上り及び立下りが急峻な矩形波状（台形状）であることが好ましい。これは、現像性能には、交流電圧Ｖａｃの実効値（ｒｍｓ）が最も寄与することが知られていること、現像器１４を構成する上で交流電圧Ｖａｃのｐ−ｐ値が小さいことが有利であることによる。すなわち、ｐ−ｐ値を小さく維持しつつ、実効値を大きくするためには、交流電圧Ｖａｃを矩形波状にすることが好ましい。

さて、低い周波数の交流設定信号Ｓ１用に設計された現像バイアス電源１８において、交流設定信号Ｓ１の周波数を高くすると、低い周波に対応した出力トランス１３０では、高い周波数に追従できない。このため、交流設定信号Ｓ１の周波数が高くなると、交流電圧Ｖａｃが矩形波状を維持できず、なまってしまう。このため、現像性能が悪くなってしまう。

そこで、高い周波数の交流設定信号Ｓ１を用いる場合には、高い周波数に追従できる出力トランス１３０を用いた現像バイアス電源１８が必要となる。出力トランス１３０を高い周波数に追従できるようにするには、結合係数が大きく、漏れ磁界が小さいトランスを用いる。交流設定信号Ｓ１が６〜１１ｋＨｚであれば、例えば５０μＨ前後の漏れ磁界（リーケージ）の出力トランス１３０が用いうる。交流設定信号Ｓ１を１２〜２２ｋＨｚとする場合には、例えば５μＨの漏れ磁界の出力トランス１３０を用いればよい。

しかし、漏れ磁界が小さい出力トランス１３０の一次巻線Ｔ２１に低い周波数の矩形波状の電流を流すと、漏れ磁界が大きい出力トランス１３０に比べ、大きな電流が流れる。特に、矩形波状の波形における立上り及び立下りにおいて、大きな電流が流れる。このため、スイッチング回路１１０の電界効果トランジスタＦＥＴ１、ＦＥＴ２及び／又は出力トランス１３０などが加熱されて破損するおそれがある。

このため、本実施の形態では、電流制御トランス１２０を設け、交流設定信号Ｓ１が高周波（周波数ｆ１）の場合は、電流制御トランス１２０の二次巻線Ｔ１２に電流を流してコアの磁束密度を飽和させ、一次巻線Ｔ１１のインダクタンスＬｚを小さくして、電流を流れやすくする。これにより、交流設定信号Ｓ１が高周波（周波数ｆ１）の場合において、交流電圧Ｖａｃの矩形波状が維持される。
一方、交流設定信号Ｓ１が低周波（周波数ｆ２）の場合は、電流制御トランス１２０の二次巻線Ｔ１２に電流を流さず、一次巻線Ｔ１１のインダクタンスＬｚを大きくして、電流を流れにくくする。これにより、スイッチング回路１１０から出力トランス１３０に流れる過剰な電流が抑制される。そして、スイッチング回路１１０の電界効果トランジスタＦＥＴ１、ＦＥＴ２及び／又は出力トランス１３０などの加熱が抑制される。

このようにすることで、高周波の交流設定信号Ｓ１に適合する現像バイアス電源１８を低周波においても使用することができる。よって、交流設定信号Ｓ１の周波数に対応した現像バイアス電源１８を準備することを要しない。

なお、第１の実施の形態では、図２に示すように、切替スイッチ１５０によって、切替信号Ｓ１２を電源電圧Ｖｄｄ又は接地電圧ＧＮＤに設定している。すなわち、画像形成装置１に現像バイアス電源１８を組み込むとき、現像器１４に供給する交流電圧Ｖａｃの周波数、すなわち交流設定信号Ｓ１の周波数に対応させて、切替スイッチ１５０を設定する。
また、制御部４０が、送信する交流設定信号Ｓ１の周波数に対応させた切替信号Ｓ１２を、駆動回路１４０に供給するようにしてもよい。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態では、現像バイアス電源１８において、切替スイッチ１５０の代わりに、積分手段の一例としての積分回路１７０及び比較手段の一例としての比較器１８０を設けている。そして、交流設定信号Ｓ１に基づいて、切替信号Ｓ１２が設定されるようになっている。
以下では、第１の実施の形態と同様な部分の説明を省略し、異なる部分を説明する。

（現像バイアス電源１８の構成）
図４は、第２の実施の形態における現像バイアス電源１８の一例を示す図である。
切替スイッチ１５０を置き換えた積分回路１７０及び比較器１８０を中心に説明する。

＜積分回路１７０＞
積分回路１７０は、コンデンサＣ２及び抵抗Ｒ６を備えている。
抵抗Ｒ６の一方の端子は積分回路１７０の入力端子であって、制御部４０からの交流設定信号Ｓ１を受信する。抵抗Ｒ６の他方の端子はコンデンサＣ２の一方の端子に接続され、積分回路１７０の出力端子となっている。積分回路１７０の出力端子は、比較器１８０に接続され、積分信号Ｓ１３を出力する。コンデンサＣ２の他方の端子は接地（接地電圧ＧＮＤ）されている。

積分回路１７０の入力端子が交流設定信号Ｓ１を受信すると、コンデンサＣ２が電荷を蓄積（積分）する。そして、積分回路１７０のコンデンサＣ２の一方の端子は、ＰＷＭ信号である交流設定信号Ｓ１のデューティ比に比例する電圧となる。すなわち、積分信号Ｓ１３は、交流設定信号Ｓ１のデューティ比に比例する電圧の信号となる。

＜比較器１８０＞
比較器１８０は、非反転入力端子（以下では、＋入力端子と表記する。）、反転入力端子（以下では、−入力端子と表記する。）及び出力端子を備えている。
比較器１８０の＋入力端子は、積分回路１７０のコンデンサＣ２の一方の端子に接続されている。また、−入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆ１が供給されている。そして、出力端子は、駆動回路１４０の抵抗Ｒ４の一方の端子に接続されている。
そして、比較器１８０には、電源電圧Ｖｄｄ（５Ｖ）及び接地電圧ＧＮＤ（０Ｖ）が供給されている。

比較器１８０は、＋入力端子の電圧が−入力端子の基準電圧Ｖｒｅｆ１以上である場合に電源電圧Ｖｄｄ（５Ｖ）となり、＋入力端子の電圧が−入力端子の基準電圧Ｖｒｅｆ１未満である場合に接地電圧ＧＮＤ（０Ｖ）となる切替信号Ｓ１２を出力する。

（現像バイアス電源１８の動作）
図５は、第２の実施の形態における現像バイアス電源１８の動作を説明するタイミングチャートである。図５（ａ）は、交流設定信号Ｓ１が高周波（周波数ｆ１）の場合、図５（ｂ）は、交流設定信号Ｓ１が低周波（周波数ｆ１より低い周波数ｆ２）の場合を示している。
図５では、図３と同様に交流設定信号Ｓ１、スイッチング信号Ｓ１１、切替信号Ｓ１２、電流制御トランス１２０の一次巻線Ｔ１１のインダクタンスＬｚ、出力電圧Ｖｏｕｔに加えて、積分信号Ｓ１３を示している。

比較器１８０の−入力端子に供給される基準電圧Ｖｒｅｆ１は、積分回路１７０がデューティ比５０％の交流設定信号Ｓ１を積分したときの電圧としている。
そして、図５（ａ）に示す交流設定信号Ｓ１が高周波の場合、交流設定信号Ｓ１はデューティ比を５０％より大きく設定し、図５（ｂ）に示す交流設定信号Ｓ１が低周波の場合、交流設定信号Ｓ１はデューティ比を５０％より小さく設定している。他は、第１の実施の形態と同様である。

まず、図５（ａ）に示す交流設定信号Ｓ１が高周波（周波数ｆ１）の場合を説明する。
第１の実施の形態と同様に、交流設定信号Ｓ１に対応してスイッチング信号Ｓ１１が生成される。スイッチング信号Ｓ１１は、交流設定信号Ｓ１の電圧の大小関係を逆にした波形である。

積分回路１７０は、ＰＷＭ信号である交流設定信号Ｓ１を積分した積分信号Ｓ１３を出力する。ここでは、交流設定信号Ｓ１のデューティ比を５０％より大きくしているので、積分信号Ｓ１３は基準電圧Ｖｒｅｆ１より大きい。よって、比較器１８０の出力である切替信号Ｓ１２（ｎｐｎトランジスタＴｒのベース端子の電圧）は、電源電圧Ｖｄｄとなる。
すると、駆動回路１４０のｎｐｎトランジスタＴｒがオンになって、電流制御トランス１２０の二次巻線Ｔ１２に電流が流れる。そして、電流制御トランス１２０の一次巻線Ｔ１１のインダクタンスＬｚが小さく（インダクタンスＬｚ（ｏｎ））なって、電流が流れやすくする。
これにより、第１の実施の形態と同様に、交流設定信号Ｓ１が高周波（周波数ｆ１）の場合において、交流電圧Ｖａｃの矩形波状が維持される。

次に、図５（ｂ）に示す交流設定信号Ｓ１が低周波（周波数ｆ２）の場合を説明する。
高周波である場合と同様に、交流設定信号Ｓ１に対応してスイッチング信号Ｓ１１が生成される。

積分回路１７０は、ＰＷＭ信号である交流設定信号Ｓ１を積分した積分信号Ｓ１３を出力する。ここでは、交流設定信号Ｓ１のデューティ比を５０％より小さくしているので、積分信号Ｓ１３は基準電圧Ｖｒｅｆ１より小さい。よって、比較器１８０の出力である切替信号Ｓ１２（ｎｐｎトランジスタＴｒのベース端子の電圧）は、接地電圧ＧＮＤとなる。
すると、駆動回路１４０のｎｐｎトランジスタＴｒがオフになって、電流制御トランス１２０の二次巻線Ｔ１２に電流が流れない。これにより、電流制御トランス１２０の一次巻線Ｔ１１のインダクタンスＬｚが大きく（インダクタンスＬｚ（ｏｆｆ））なって、電流を流れにくくする。
そして、第１の実施の形態と同様に、スイッチング回路１１０から出力トランス１３０に流れる過剰な電流が抑制される。さらに、スイッチング回路１１０の電界効果トランジスタＦＥＴ１、ＦＥＴ２及び／又は出力トランス１３０などの加熱が抑制される。

以上説明したように、第２の実施の形態では、交流設定信号Ｓ１のデューティ比を高周波の場合は５０％より大きく、低周波の場合は５０％より小さく設定することにより、交流設定信号Ｓ１に基づいて、交流設定信号Ｓ１の周波数が高周波か低周波かを識別する。
このようにすることで、第２の実施の形態では、第１の実施の形態における切替スイッチ１５０及び切替スイッチ１５０の操作を不要にする。
また、交流設定信号Ｓ１により周波数を識別するので、インダクタンスＬｚを切り替えるために外部から供給する信号も不要である。

なお、上記では、基準電圧Ｖｒｅｆ１を、デューティ比５０％の交流設定信号Ｓ１により設定した。しかし、基準電圧Ｖｒｅｆ１は、高周波の場合の積分信号Ｓ１３と低周波の場合の積分信号Ｓ１３との間の電圧となるように設定されればよい。よって、交流設定信号Ｓ１のデューティ比が高周波の場合に５０％より大きく、低周波の場合に５０％より小さくなくともよい。

［第３の実施の形態］
第３の実施の形態では、第２の実施の形態における現像バイアス電源１８において、微分手段の一例としての微分回路１９０及び第１の比較手段の一例としての比較器２００をさらに設けている。これにより、交流設定信号Ｓ１のデューティ比に依存せずに、切替信号Ｓ１２が設定されるようになっている。なお、比較器１８０は第２の比較手段の一例でもある。
以下では、第２の実施の形態と同様な部分の説明を省略し、異なる部分を説明する。

（現像バイアス電源１８の構成）
図６は、第３の実施の形態における現像バイアス電源１８の一例を示す図である。
第２の実施の形態に対して、さらに設けた微分回路１９０及び比較器２００を中心に説明し、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様な部分は同じ符号を付して説明を省略する。

＜微分回路１９０＞
微分回路１９０は、コンデンサＣ３及び抵抗Ｒ７を備えている。
コンデンサＣ３の一方の端子は微分回路１９０の入力端子であって、制御部４０からの交流設定信号Ｓ１を受信する。コンデンサＣ３の他方の端子は抵抗Ｒ７の一方の端子に接続され、微分回路１９０の出力端子となっている。抵抗Ｒ７の他方の端子は接地（接地電圧ＧＮＤ）されている。微分回路１９０の出力端子は、比較器２００に接続されている。
微分回路１９０は、ＰＷＭ信号である交流設定信号Ｓ１を微分して、微分信号Ｓ１４を出力する。微分回路１９０の時定数τは、コンデンサＣ３と抵抗Ｒ７との積（Ｃ３×Ｒ７）で決められる。

＜比較器２００＞
比較器２００の構成は比較器１８０と同様である。そして、比較器２００の＋入力端子は微分回路１９０の出力端子に接続され、−入力端子には第１の基準電圧の一例としての基準電圧Ｖｒｅｆ２が供給されている。比較器２００の出力端子は、積分回路１７０の抵抗Ｒ６の一方の端子に接続されている。
そして、比較器２００には、電源電圧Ｖｄｄ（５Ｖ）及び接地電圧ＧＮＤ（０Ｖ）が供給されている。

比較器２００は、微分回路１９０からの微分信号Ｓ１４と基準電圧Ｖｒｅｆ２とを比較し、出力端子から出力信号１５を出力する。出力信号Ｓ１５は、微分信号Ｓ１４の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ２以上の場合に電源電圧Ｖｄｄになり、微分信号Ｓ１４の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ２未満の場合に接地電圧ＧＮＤになる。出力信号Ｓ１５はＰＷＭ信号である。

なお、積分回路１７０は、出力信号Ｓ１５を平滑（積分）して積分信号Ｓ１３を出力する。

（現像バイアス電源１８の動作）
図７は、第３の実施の形態における現像バイアス電源１８の動作を説明するタイミングチャートである。図７（ａ）は、交流設定信号Ｓ１が高周波（周波数ｆ１）の場合、図７（ｂ）は、交流設定信号Ｓ１が低周波（周波数ｆ１より低い周波数ｆ２）の場合を示している。
図７では、図５と同様に交流設定信号Ｓ１、スイッチング信号Ｓ１１、積分信号Ｓ１３、切替信号Ｓ１２、電流制御トランス１２０の一次巻線Ｔ１１のインダクタンスＬｚ、出力電圧Ｖｏｕｔを示すとともに、微分信号Ｓ１４、出力信号Ｓ１５を示している。
図７では、図５と異なって、交流設定信号Ｓ１は、デューティ比５０％として示している。

まず、図７（ａ）に示す交流設定信号Ｓ１が高周波（周波数ｆ１）の場合を説明する。
第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様に、交流設定信号Ｓ１に対応してスイッチング信号Ｓ１１が生成される。

微分回路１９０は、ＰＷＭ信号である交流設定信号Ｓ１を微分した微分信号Ｓ１４を出力する。すなわち、微分信号Ｓ１４は、交流設定信号Ｓ１が「Ｌ」（０Ｖ）から「Ｈ」（５Ｖ）に移行するタイミング（例えば、図７（ａ）における時刻ａ）において、急激に電源電圧Ｖｄｄに移行し、その後に時定数τで減衰する。

すると、比較器２００は、微分信号Ｓ１４と基準電圧Ｖｒｅｆ２（例えば３Ｖ）とを比較し、出力信号Ｓ１５を生成する。出力信号Ｓ１５は、微分信号Ｓ１４が基準電圧Ｖｒｅｆ２以上の場合は電源電圧Ｖｄｄに、微分信号Ｓ１４が基準電圧Ｖｒｅｆ２未満のときは接地電圧ＧＮＤになる。すなわち、出力信号Ｓ１５はＰＷＭ信号となる。

次に、積分回路１７０は、出力信号Ｓ１５を積分して積分信号Ｓ１３を出力する。
すると、比較器１８０は、第２の実施の形態と同様に、積分信号Ｓ１３と基準電圧Ｖｒｅｆ１とを比較する。
交流設定信号Ｓ１が高周波の場合には、出力信号Ｓ１５が第２の基準電圧の一例としての基準電圧Ｖｒｅｆ１より大きくなるように、基準電圧Ｖｒｅｆ１を設定しておく。
このことにより、比較器１８０の出力である切替信号Ｓ１２（ｎｐｎトランジスタＴｒのベース端子の電圧）が電源電圧Ｖｄｄとなる。よって、ｎｐｎトランジスタＴｒがオンとなり、電流制御トランス１２０の二次巻線Ｔ１２に電流が流れる。そして、電流制御トランス１２０の一次巻線Ｔ１１のインダクタンスＬｚが小さく（インダクタンスＬｚ（ｏｎ））なって、電流が流れやすくなる。
これにより、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様に、交流設定信号Ｓ１が高周波（周波数ｆ１）の場合において、交流電圧Ｖａｃの矩形波状が維持される。

次に、図７（ｂ）に示す交流設定信号Ｓ１が低周波（周波数ｆ２）の場合を説明する。
交流設定信号Ｓ１が高周波の場合と同様に、交流設定信号Ｓ１に対応してスイッチング信号Ｓ１１が生成される。

微分回路１９０は、ＰＷＭ信号である交流設定信号Ｓ１を微分した微分信号Ｓ１４を出力する。このとき、微分回路１９０の時定数τ（Ｃ３×Ｒ７）は、交流設定信号Ｓ１が高周波の場合と同じであるので、微分信号Ｓ１４は、交流設定信号Ｓ１が「Ｌ」（０Ｖ）から「Ｈ」（５Ｖ）に移行するタイミング（例えば図７（ｂ）における時刻ａ）において、急激に電源電圧Ｖｄｄに移行し、その後に時定数τで減衰する。
すなわち、図７（ｂ）における微分信号Ｓ１４の時刻ａから時刻ｃまで期間の波形は、交流設定信号Ｓ１が高周波の場合（図７（ａ））の微分信号Ｓ１４の時刻ａから時刻ｃまでの期間の波形と同様となる。
しかし、図７（ａ）では、微分信号Ｓ１４の時刻ｃから時刻ｄまでの期間において、時刻ａから時刻ｃまでの波形を繰り返しているのに対して、図７（ｂ）では、繰り返していない。

比較器２００は、微分信号Ｓ１４と基準電圧Ｖｒｅｆ２（例えば３Ｖ）とを比較し、ＰＷＭ信号である出力信号Ｓ１５を出力する。すなわち、出力信号Ｓ１５は、微分信号Ｓ１４が基準電圧Ｖｒｅｆ２以上の場合は電源電圧Ｖｄｄに、微分信号Ｓ１４が基準電圧Ｖｒｅｆ２未満の場合は接地電圧ＧＮＤになる。そして、積分回路１７０は、出力信号Ｓ１５を積分して積分信号Ｓ１３を出力する。

図７（ｂ）の出力信号Ｓ１５は、時刻ａから時刻ｃまでの期間においては、図７（ａ）の出力信号Ｓ１５と同様に、電源電圧Ｖｄｄとなる期間を有している。しかし、時刻ｃから時刻ｄまでの期間においては、図７（ａ）の場合では電源電圧Ｖｄｄとなる期間を有しているが、図７（ｂ）の場合では電源電圧Ｖｄｄとなる期間を有していない。よって、積分回路１７０が出力する積分信号Ｓ１３は、図７（ａ）の場合に比べて、電圧が小さい。

そこで、比較器１８０が積分信号Ｓ１３と比較する基準電圧Ｖｒｅｆ１を、図７（ｂ）の場合の積分信号Ｓ１３より高く設定しておくと、比較器１８０の出力である切替信号Ｓ１２（ｎｐｎトランジスタＴｒのベース端子の電圧）が、接地電圧ＧＮＤになる。
よって、ｎｐｎトランジスタＴｒがオフとなり、電流制御トランス１２０の二次巻線Ｔ１２に電流が流れない。これにより、電流制御トランス１２０の一次巻線Ｔ１１のインダクタンスＬｚが大きく（インダクタンスＬｚ（ｏｆｆ））なって、電流を流れにくくする。
そして、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様に、スイッチング回路１１０から出力トランス１３０に流れる過剰な電流が抑制される。さらに、スイッチング回路１１０の電界効果トランジスタＦＥＴ１、ＦＥＴ２及び／又は出力トランス１３０などの加熱が抑制される。

以上説明したように、第３の実施の形態における現像バイアス電源１８は、微分回路１９０及び比較器２００を備え、微分回路１９０により交流設定信号Ｓ１を微分している。そして、交流設定信号Ｓ１の「Ｌ」から「Ｈ」への移行（立上り）を検出することにより、交流設定信号Ｓ１が高周波か低周波かを識別している。

交流設定信号Ｓ１の周波数が高いほど、単位時間当たりの立上りの数が多くなる。一方、微分信号Ｓ１４の立下りは微分回路１９０の時定数τで設定される。よって、比較器２００の出力信号Ｓ１５は、立上りのタイミングから時定数τで決まる期間のパルス信号となる。そして、交流設定信号Ｓ１の周波数が高いほど単位時間当たりのパルス信号の数が多くなって、積分回路１７０の積分信号Ｓ１３の電圧が高くなる。
したがって、交流設定信号Ｓ１が高周波の場合の積分信号Ｓ１３の電圧と、低周波の場合の積分信号Ｓ１３の電圧との間に基準電圧Ｖｒｅｆ１を設定することができる。
また、交流設定信号Ｓ１のデューティ比に制約を課することを要しない。

以上説明したように、第３の実施の形態では、第１の実施の形態における切替スイッチ１５０及び切替スイッチ１５０の操作を不要にするとともに、交流設定信号Ｓ１により周波数を識別するので、交流設定信号Ｓ１の周波数を通知するための制御回路及び信号線が不要である。
さらに、ＰＷＭ信号である交流設定信号Ｓ１のデューティ比に対する制約も緩和される。

以上の説明では、電流制御トランス１２０により、スイッチング回路１１０から出力トランス１３０に流れる電流を制限した。
電流制御トランス１２０の代わりに、他の回路を用いてもよい。交流設定信号Ｓ１の周波数に対応して、スイッチング回路１１０から出力トランス１３０に流れる電流を制限できればよい。

第１の実施の形態から第３の実施の形態における高周波（周波数ｆ１）と低周波（周波数ｆ２）のそれぞれの周波数及びそれぞれに対して設定されるインピーダンス（インダクタンスＬｚ）の値は、バイアス電源（現像バイアス電源１８）から負荷に供給される交流電圧の波形、流れる電流などに基づいて設定すればよい。

また、画像形成装置１はタンデム型であるとして説明した。そして、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のそれぞれに対応した現像器１４にそれぞれ現像バイアス電源１８を設けた。しかし、複数の現像器１４に対して共通に現像バイアス電源１８を設けてもよい。
また、現像バイアス電源１８を、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色成分トナーが収容された現像器１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋを回転可能に取り付けた回転式現像装置を有するマルチプル型の画像形成装置の現像バイアス電源に適用してもよい。

また、負極性帯電タイプのトナーを用いるとしたが、正極性帯電タイプのトナーを用いてもよい。このときには、バイアス電源（現像バイアス電源１８）の直流電圧Ｖｄｃの極性を逆に設定すればよい。

１…画像形成装置、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ…画像形成ユニット、１０…一次転写部、１１…感光体ドラム、１２…帯電器、１３…レーザ露光器、１４…現像器、１５…中間転写ベルト、１６…一次転写ロール、１７…ドラムクリーナ、１８…現像バイアス電源、２０…二次転写部、４０…制御部、６０…定着部、１１０…スイッチング回路、１２０…電流制御トランス、１３０…出力トランス、１４０…駆動回路、１５０…切替スイッチ、１６０…直流電圧回路、１７０…積分回路、１８０、２００…比較器、１９０…微分回路、ＦＥＴ１、ＦＥＴ２…電界効果トランジスタ、Ｔｒ…ｎｐｎトランジスタ

Claims (6)

1. 像保持体と、
   前記像保持体を帯電する帯電手段と、
   前記帯電手段により帯電された前記像保持体を露光し、当該像保持体に静電潜像を形成する露光手段と、
   交流電圧と直流電圧とが重畳された現像電界を生成して、前記露光手段により露光され前記像保持体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、
   前記現像手段により現像された画像を被転写体に転写する転写手段と、
   前記現像手段により生成される前記現像電界における前記交流電圧の周波数を設定する交流設定信号を出力する制御手段とを、備え、
   前記現像手段は、一次巻線と二次巻線とを有し、当該二次巻線から前記交流電圧を出力する出力トランスと、前記制御手段が出力する前記交流設定信号に基づいてスイッチングすることにより当該出力トランスの当該一次巻線に電流を供給するスイッチング回路と、当該出力トランスの当該一次巻線と当該スイッチング回路との間に設けられ、第１のインピーダンスと当該第１のインピーダンスよりも大きい第２のインピーダンスとを有し、当該交流電圧の周波数が第１の周波数である場合に当該第１のインピーダンスに設定され、当該交流電圧の周波数が当該第１の周波数より低い第２の周波数である場合に当該第２のインピーダンスに設定されることにより当該出力トランスの当該一次巻線と当該スイッチング回路との間で流れる電流を制御する電流制御回路と、を備えるバイアス電源を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 一次巻線と二次巻線とを有し、当該二次巻線に接続される負荷に交流電圧を出力する出力トランスと、
   前記交流電圧の周波数を設定する交流設定信号に基づいて、スイッチングすることにより、前記出力トランスの前記一次巻線に電流を供給するスイッチング手段と、
   前記出力トランスの前記一次巻線と前記スイッチング手段との間に設けられ、第１のインピーダンスと当該第１のインピーダンスよりも大きい第２のインピーダンスとを有し、前記交流電圧の周波数が第１の周波数である場合に当該第１のインピーダンスに設定され、当該交流電圧の周波数が当該第１の周波数より低い第２の周波数である場合に当該第２のインピーダンスに設定されることにより、当該出力トランスの当該一次巻線と当該スイッチング手段との間で流れる電流を制御する電流制御手段と
   を備えるバイアス電源装置。
3. 前記電流制御手段は、他の一次巻線と他の二次巻線とを有する電流制御トランスを備え、当該他の一次巻線を介して前記出力トランスの前記一次巻線と前記スイッチング手段とを接続し、当該他の二次巻線に流れる電流により、当該他の一次巻線のインダクタンスを制御して、前記第１のインピーダンス及び前記第２のインピーダンスを設定することを特徴とする請求項２に記載のバイアス電源装置。
4. 前記電流制御手段における前記電流制御トランスの前記他の二次巻線に電流を供給して、当該電流制御手段を駆動する駆動手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のバイアス電源装置。
5. 前記交流設定信号を受信して積分する積分手段と、当該積分手段によって積分された電圧と予め定められた基準電圧とを比較し、比較の結果に基づいて前記駆動手段を制御する比較手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のバイアス電源装置。
6. 前記交流設定信号を受信して微分する微分手段と、当該微分手段によって微分された電圧と予め定められた第１の基準電圧とを比較し、パルス幅変調された信号を生成する第１の比較手段と、当該パルス幅変調された信号を受信して積分する積分手段と、当該積分手段によって積分された電圧と予め定められた第２の基準電圧とを比較し、比較の結果に基づいて前記駆動手段を制御する第２の比較手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のバイアス電源装置。

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