圧電トランスインバータとそれを用いた高圧電源装置及び画像形成装置
【課題】圧電トランスの駆動パルスを間欠発振させることにより、低いシステムクロックでも十分な分解能の高圧出力を得ることが可能となる。
【解決手段】高圧電源装置７０は、ＡＣ駆動電圧を圧電トランス７６の１次側に印加して、この圧電トランス７６の２次側から昇圧されたＡＣ出力電圧を発生させる圧電トランス駆動回路７５を有している。圧電トランス駆動回路７５は、発振回路７３の出力パルスに基づき、ＤＣ電圧をスイッチングして駆動電圧を圧電トランス７６の１次側に印加するスイッチング手段を有し、駆動電圧波形の出力電圧波形に対する位相差が（駆動電圧波形と出力電圧波形の平均位相差）±１８０°以下の範囲にて駆動電圧を不連続にすることにより駆動電圧の平均周波数を可変し、圧電トランス７６の２次側から昇圧された連続した正弦波の出力電圧を発生させる。
【解決手段】高圧電源装置７０は、ＡＣ駆動電圧を圧電トランス７６の１次側に印加して、この圧電トランス７６の２次側から昇圧されたＡＣ出力電圧を発生させる圧電トランス駆動回路７５を有している。圧電トランス駆動回路７５は、発振回路７３の出力パルスに基づき、ＤＣ電圧をスイッチングして駆動電圧を圧電トランス７６の１次側に印加するスイッチング手段を有し、駆動電圧波形の出力電圧波形に対する位相差が（駆動電圧波形と出力電圧波形の平均位相差）±１８０°以下の範囲にて駆動電圧を不連続にすることにより駆動電圧の平均周波数を可変し、圧電トランス７６の２次側から昇圧された連続した正弦波の出力電圧を発生させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電トランスを駆動する圧電トランスインバータとそれを用いた高圧電源装置及び電子写真式等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来，電子写真式の画像処理装置に用いられる高圧電源装置として、例えば、下記の特許文献１に記載されているように、圧電トランスを用いて昇圧するものがあった。
【０００３】
この種の高圧電源装置は、圧電振動子の共振現象を利用して低電圧入力で高電圧を発生させることができる圧電トランスを有し、この圧電トランスの入力電流が電流検出抵抗で検出される。電流検出抵抗の端子電圧と制御信号をオペアンプに入力し、オペアンプの出力をＶＣＯに入力し駆動パルスが生成される。生成された駆動パルスにより圧電トランスが駆動されると、この圧電トランスから交流の高電圧が出力され、整流回路で直流電圧に整流されて出力される。出力された直流の高電圧は、電子写真式の画像処理装置内の転写ローラへ印加される。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２０６１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の高圧電源装置では、駆動パルスの周波数によって変換効率と昇圧比が変化する圧電トランスを使用するため，高圧出力が上がると、高圧出力を調整するための電圧制御発振器に対する制御電圧に対して、高圧出力電圧が大きく変化してしまう。そのため、従来のこの種の装置においては、圧電トランスの効率の高い領域を使用することは困難で、最大出力の半分以下の領域で使用せざるを得なかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の圧電トランスインバータは、ＡＣ駆動電圧を圧電トランスの１次側に印加して、前記圧電トランスの２次側から昇圧されたＡＣ出力電圧を発生させる圧電トランスインバータにおいて、入力パルスに基づき、ＤＣ電圧をスイッチングして前記駆動電圧を前記圧電トランスの１次側に印加するスイッチング手段を有し、前記駆動電圧波形の前記出力電圧波形に対する位相差が（前記駆動電圧波形と前記出力電圧波形の平均位相差）±１８０°以下の範囲にて前記駆動電圧を不連続にすることにより前記駆動電圧の平均周波数を可変し、前記圧電トランスの２次側から昇圧された連続した正弦波の前記出力電圧を発生させることを特徴とする。
【０００７】
本発明の高圧電源装置は、前記圧電トランスインバータと、前記出力電圧をＤＣ電圧に変換して負荷に供給する整流回路とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の画像形成装置は、前記高圧電源装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の圧電トランスインバータ及び高圧電源装置によれば、圧電トランスの駆動電圧を不連続（例えば、間欠発振させて生成した入力パルスに基づき駆動電圧を不連続）にすることにより、低いシステムクロックでも十分な分解能の高圧出力を得ることが可能となる。更に、このような高圧電源装置を用いた画像形成装置によれば、高画質の画像を形成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を実施するための最良の形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００１１】
（実施例１の画像形成装置）
図８は、本発明の実施例１における高圧電源装置を用いた画像形成装置を示す構成図である。
【００１２】
この画像形成装置１は、例えば，電子写真式のカラー画像形成装置であり、ブラック現像器２Ｋ、イエロー現像器２Ｙ、マゼンタ現像器２Ｍ、シアン現像器２Ｃが着脱可能に挿着されている。各現像器２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃは、各色の感光体ドラム３２Ｋ，３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃにそれぞれ接した各色の帯電ローラ３６Ｋ，３６Ｙ，３６Ｍ，３６Ｃによってそれぞれ一様に帯電される。帯電された各色の感光体ドラム３２Ｋ，３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃは、ブラックＬＥＤヘッド３Ｋ、イエローＬＥＤヘッド３Ｙ、マゼンタＬＥＤヘッド３Ｍ、シアンＬＥＤヘッド３Ｃの発光によってそれぞれ潜像を形成される。
【００１３】
各現像器２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ内の各色の供給ローラ３３Ｋ，３３Ｙ，３３Ｍ，３３Ｃが、各現像ローラ３４Ｋ，３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃにトナーを供給し、各色の現像ブレード３５Ｋ，３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃにより、各現像ローラ３４Ｋ，３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃ表面に一様にトナー層が形成され、各感光体ドラム３２Ｋ，３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃ上にトナー像が現像される。各色の現像器２ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ内の各クリーニングブレード３７Ｋ，３７Ｙ，３７Ｍ，３７Ｃは、転写後の残トナーをクリーニングする。
【００１４】
ブラックトナーカートリッジ４Ｋ、イエロートナーカートリッジ４Ｙ、マゼンタトナーカートリッジ４Ｍ、及びシアントナーカートリッジ４Ｃは、各現像器２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃに着脱可能に取り付けられ、内部のトナーを各現像器２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃに供給可能な構造になっている。ブラック転写ローラ５Ｋ、イエロー転写ローラ５Ｙ、マゼンタ転写ローラ５Ｍ、及びシアン転写ローラ５Ｃは、転写ベルト８の裏面から転写ニップにバイアスが印加可能に配置されている。転写ベルト駆動ローラ６、及び転写ベルト従動ローラ７は、転写ベルト８を張架しローラの駆動によって用紙１５を搬送可能な構造になっている。
【００１５】
転写ベルトクリーニングブレード１１は、転写ベルト８上のトナーを掻き落とせるようになっていて、掻き落とされたトナーが転写ベルトクリーナ容器１２には収容される。用紙カセット１３は、画像形成装置１に着脱可能に取り付けられ、転写媒体である用紙１５が積載される。ホッピングローラ１４は、用紙１５を用紙カセット１３から搬送する。レジシトローラ１６及び１７は、用紙１５を転写ベルト８に所定のタイミングで搬送する。定着器１８は、用紙１５のトナー像を熱と加圧によって定着する。用紙ガイド１９は、用紙１５を排紙トレー２０にフェースダウンで排出する。
【００１６】
図９は、図８の画像形成装置１における制御回路の構成を示すブロック図である。
この制御回路は、ホストインタフェース部５０を有し、このホストインタフェース部５０がコマンド／画像処理部５１に対してデータを送受信する。コマンド画像処理部５１は、ＬＥＤヘッドインタフェース部５２に対して画像データを出力する。ＬＥＤへツドインタフエース部５２は、プリンタエンジン制御部５３によってヘッド駆動パルス等が制御され、ＬＥＤヘッド３Ｋ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃを発光させる。
【００１７】
プリンタエンジン制御部５３は、高圧制御部６０に対して帯電バイアス、現像バイアス、転写バイアス等の制御値を送る。高圧制御部５３は、帯電バイアス発生部６１と、現像バイアス発生部６２と、圧電トランスを用いた高圧電源装置により構成された転写バイアス発生部６３とに信号を送る。帯電バイアス発生部６１、及び現像バイアス発生部６２は、ブラック現像器２Ｋ、イエロー現像器２Ｙ、マゼンタ現像器２Ｍ、及びシアン現像器２Ｃの各帯電ローラ３６Ｋ，３６Ｙ，３６Ｍ，３６Ｃ及び各現像ローラ３４Ｋ，３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃに対してバイアスを印加する。
【００１８】
プリンタエンジン制御部５３は、ホッピングモータ５４、レジストモータ５５、ベルトモータ５６、定着器ヒータモータ５７、及び各色のドラムモータ５８Ｋ，５８Ｙ，５８Ｍ，５８を所定のタイミングで駆動する。定着器ヒータ５９は、サーミスタ６５の検出値に応じてプリンタエンジン制御部５３によって温度制御される。
【００１９】
（実施例１の高圧電源装置）
図１は、本発明の実施例１における転写用高圧電源装置の概略の構成を示すブロック図である。
【００２０】
図１の転写用高圧電源装置７０は、図９中の転写バイアス発生部６３を構成する装置であり、各色の転写ローラ５（＝５Ｋ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ）毎に設けられる。各色の転写用高圧電源装置７０は、同一の回路構成であるので、以下、１回路のみ説明する。
【００２１】
転写用高圧電源装置７０は、図示しない発振器から供給される一定周期の基準パルス（例えば、システムクロック）ＣＬＫに基づき動作する制御回路（例えば、マイクロプロセッサ（以下「ＭＰＵ」という。））７１を有している。ＭＰＵ７１は、プログラミングされた制御コードに従って動作する回路であり、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタルコンバータ（以下「ＡＤＣ」という。）により構成された出力電圧検知手段７１ａと、出力設定手段７１ｂと、制御パルス（例えば、パルス幅変調（Pulse Width Modulation、ＰＷＭ）された信号（以下「ＰＷＭ信号」という。）のパルス）を発生するパルス信号発生手段７１ｃ等とを有している。出力設定手段７１ｂには、シリアル通信ライン等を介して、高圧出力値指示手段である外部機器８０が接続されている。外部機器８０は、ＭＰＵ７１に対して高圧出力値を指示する機器である。
【００２２】
ＭＰＵ７１内のパルス信号発生手段７１ｃには、発振手段（例えば、マルチバイブレータ等の発振回路）７３が接続されている。発振回路７３は、パルス信号発生手段７１ｃから供給されるＰＷＭ信号に基づき発振して任意の周波数のパルスを発生する回路である。この発振回路７３と直流（以下「ＤＣ」という。）電源（例えば、ＤＣ２４Ｖ）との出力側には、圧電トランスインバータ（例えば、圧電トランス駆動回路）７５が接続されている。圧電トランス駆動回路７５は、発振回路７３から供給されるパルス（入力パルス）によりスイッチングするスイッチング手段を用いてＡＣ駆動電圧（例えば、駆動パルス）を発生して圧電トランス７６を駆動する回路である。
【００２３】
圧電トランス７６は、セラミック等の圧電振動子の共振現象を利用して昇圧を行い高圧の交流（以下「ＡＣ」という。）電圧を出力するトランスであり、この出力側に整流手段（例えば、整流回路）７７が接続されている。整流回路７７は、圧電トランス７６から出力された高圧のＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換して出力負荷である転写ローラ５へ供給する回路であり、ダイオード及びコンデンサ等により構成されている。整流回路７７の出力側には、出力電圧変換手段７８が接続されている。出力電圧変換手段７８は、高圧のＤＣ電圧をＭＰＵ７１等が検知可能な電圧値に変換する回路であり、分圧回路等で構成されている。この出力電圧変換手段７８とＭＰＵ７１内の出力電圧検知手段７２ａとにより、電圧検出手段が構成されている。
【００２４】
図２は、図１の転写用高圧電源装置７０における詳細な構成例を示す回路図である。
ＭＰＵ７１は、システムクロック入力端子ＯＳＣ１，０ＳＣ２、ＰＷＭ出力端子、ＡＤＣ入力端子、シリアル通信出力端子ＴＸＤｌ、及びシリアル通信入力端子ＲＸＤｌ等を有している。システムクロック入力端子ＯＳＣ１，ＯＳＣ２に対してシステムクロックＣＬＫ（例えば、１４ＭＨｚ）を供給するための発振器７２は、例えば、セラミック発振子７２ａ、及びコンデンサ７２ｂ，７２ｃにより構成されている。ＭＰＵ７１のＰＷＭ出力端子には、プルアップ抵抗８１を介してＤＣ電源（例えば、ＤＣ５Ｖ）８２が接続されている。ＭＰＵ７１のシリアル通信出力端子ＴＸＤｌ、及びシリアル通信入力端子ＲＸＤｌには、シリアル通信ライン等を介して、高圧出力値指示手段である外部機器８０のシリアル通信入力端子ＲＸＤ２及びシリアル通信出力端子ＴＸＤ２が接続されている。
【００２５】
発振回路７３は、例えば、デジタルトランジスタ７３ａ、抵抗７３ｂ，７３ｆ、２段のシュミットインバータ７３ｄ，７３ｅ、及び可変抵抗７３ｇからなるマルチバイブレータにより構成されている。デジタルトランジスタ７３ａは、ＰＷＭ信号によりオン／オフ動作するトランジスタであり、この出力側に、抵抗７３ｂを介して２段のシュミットインバータ７３ｄ，７３ｅが直列に接続されている。抵抗７３ｂとシュミットインバータ７３ｄとの接続点は、コンデンサ７３ｃを介してグランドＧＮＤに接続されると共に、抵抗７３ｆ及び可変抵抗７３ｇを介してシュミットインバータ７３ｄ，７３ｅ間に接続されている。
【００２６】
デジタルトランジスタ７３ａは、ＰＷＭ信号を入力する入力抵抗７３ａ−１と、この入力抵抗７３ａ−１にベースが接続されたＮＰＮトランジスタ７３ａ−２と、このＮＰＮトランジスタ７３ａ−２のベース・エミッタ間に接続されたバイアス抵抗７３ａ−３とにより構成されている。ＮＰＮトランジスタ７３ａ−２は、エミッタがグランドＧＮＤに接続され、コレクタが抵抗７３ｂに接続されている。
【００２７】
圧電トランス駆動回路７６は、スイッチング手段であるパワートランジスタ（例えば、ＮチャンネルパワーＭＯＳＦＥＴ（以下「ＮＭＯＳ」という。））７６ａを有し、このＮＭＯＳ７６ａのゲート・ソース間に、抵抗７６ｂが接続されている。ＮＭＯＳ７６ａのドレインは、インダクタ（コイル）７６ｃを介してＤＣ電源（ＤＣ１２Ｖ）７４に接続され、更に、このＮＭＯＳ７６ａのドレイン・ソースに対して、コンデンサ７６ｄが並列に接続されている。インダクタ７６ｃ及びコンデンサ７５ｄにより、共振回路が構成されている。コンデンサ７６ｄの両電極間には、圧電トランス７６の１次側７６ａが接続され、この２次側７６ｂに整流回路７７が接続されている。
【００２８】
整流回路７７は、ダイオード７７ａ，７７ｂ及びコンデンサ７７ｃにより構成されている。整流回路７７の出力側には、抵抗８３を介して転写ローラ５が接続されると共に、出力電圧変換手段７８が接続されている。出力電圧変換手段７８は、整流回路７７のＤＣ電圧を分圧する分圧抵抗７８ａ，７８ｂと、この出力側に接続された演算増幅器（以下「オペアンプ」という。）７８ｃにより構成されている。
【００２９】
（実施例１の画像形成装置の動作）
図８及び図９において、画像形成装置１は、図示しない外部機器からホストインタフェース部５０を介してＰＤＬ（Page Description Language、ページ記述言語）等で記述された印刷データを入力する。入力された印刷データは、コマンド／画像処理部５１によってビットマップデータ（画像データ）に変換される。画像形成装置１は、定着器１８の熱定着ローラをサーミスタ６５の検知値に応じて定着器ヒータ５９を制御することにより、所定の温度にした後、印字動作を開始する。印字動作が開始されると、用紙カセット１３にセットされた用紙１５が、ホッピングローラ１４で給紙される。以降説明する画像形成動作に同期したタイミングで、レジストローラ１６，１７によって用紙１５が転写ベルト８上へ搬送される。
【００３０】
各色の現像器２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃは、電子写真プロセスにより、この現像器内の各色の感光体ドラム３２Ｋ，３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃにトナー像を形成する。この時、ビットマップデータに応じてＬＥＤヘッド３Ｋ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｃが点灯される。各現像器２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃによって現像されたトナー像は、転写ベルト８上を搬送される用紙１５に対し、各転写ローラ５Ｋ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃに印加されたバイアスによってその用紙１５に転写される。用紙１５は、４色のトナー像が転写された後，定着器１８により定着されて排紙される。
【００３１】
（実施例１の高圧電源装置の動作）
先ず、図１及び図２の高圧電源装置７０における概略の動作を説明する。
【００３２】
カラー画像形成装置において転写は４出力となるが、４回路とも同じ構成となるので、本実施例１では、１出力の高圧電源装置７０について動作を説明する。
【００３３】
高圧出力値指示手段である外部機器８０は、ＭＰＵ７１のプログラムコードによりなる出力設定手段７１ｂに対し、ＲＳ２３２Ｃ規格等に基づいたデータ通信により、高圧電源装置７０のＤＣ出力電圧を所定のフォーマットで送信する。所定のフォーマットとは、例えば、４ＫＶなら４０００、１６進数に変換してＦＡＯＨ等の値を所定のヘッダ等と共に送信する。
【００３４】
ＭＰＵ７１において、出力設定手段７１ｂは、図示しない電源装置からＤＣ５Ｖの電源が投入されると、ＭＰＵ７１内のブートプログラムにより、イニシャル動作が開始される。イニシャル動作により、パルス信号発生手段７１ｃに対しての設定、出力電圧検知手段７１ａの設定等が行われる。ＭＰＵ７１は、発振器７２から供給されるシステムクロックＣＬＫ（例えば、１４ＭＨｚ）に従って動作する。
【００３５】
非高圧出力の待機時には、ＭＰＵ７１のＰＷＭ出力端子から“Ｈ”レベルが出力される。すると、発振回路７３内のＮＰＮトランジスタ７３ａ−２がオン状態になり、シュミットインバータ７３ｄの入力側が“Ｌ”レベルになる。この“Ｌ”レベルがシュミットインバータ７３ｄにより反転されて“Ｈ”レベルになり、この“Ｈ”レベルがシュミットインバータ７３ｅにより反転されて“Ｌ”レベルになる。これにより、圧電トランス駆動回路７５内のＮＭＯＳ７５ｄがオフ状態に保持される。
【００３６】
発振回路７３は、ＭＰＵ７１からのＰＷＭ信号により発振して発振パルスを圧電トランス駆動回路７５へ出力する。圧電トランス駆動回路７５は、発振回路７３の発振パルスによって、ＤＣ電源７４から供給されるＤＣ１２Ｖをスイッチングして駆動パルスを出力し圧電トランス７６の１次側７６ａを駆動してこの圧電トランス７６の２次側７６ｂから高圧のＡＣ電圧を出力させる。この高圧のＡＣ電圧は、整流回路７７によって高圧のＤＣ電圧に変換され、出力負荷である転写ローラ５へ供給される。出力電圧変換回路７８は、出力された高圧のＤＣ電圧をＭＰＵ７１の電源電圧５Ｖ以下に変換し、このＭＰＵ７１の出力電圧検知手段７１ａに入力する。
【００３７】
高圧出力値指示手段である外部機器８０が、例えば、４ＫＶの高圧出力指示データをＭＰＵ７１へ送信する。ＭＰＵ７１は、“Ｈ”期間１サイクル、“Ｌ”期間２８１６サイクルのＰＷＭ信号を出力して発振回路７３の発振を開始させ、圧電トランス駆動回路７５により圧電トランス７６の１次側７６ａを駆動する。整流回路７７を通って出力電圧変換手段７８により変換された電圧は、出力電圧検知手段７１ａにより検知され、４ｋＶとなるまで発振回路７３に対するＰＷＭ信号の“Ｌ”期間を固定した上で“Ｈ”期間を変化させることにより、発振回路７３の発振パルスを可変して圧電トランス７６の２次側７６ｂの出力電圧を上昇させる。出力電圧が目標電圧に到達したら、転写ローラ５の負荷変動に追随するように発振回路７３へのＰＷＭ信号を可変する。
【００３８】
次に、図２を参照して高圧電源装置７０の動作を詳細に説明する。
外部機器８０のシリアル通信出力端子ＴＸＤ２及びシリアル通信入力端子ＲＸＤ２は、ＭＰＵ７１のシリアル通信出力端子ＴＸＤ１及びシリアル通信入力端子ＲＸＤ１と接続され、データ通信を行う。ＭＰＵ７１のＡＤＣ入力端子は、図示しない電源電圧５Ｖが供給されているこのＭＰＵ７１において、電圧０Ｖ〜５Ｖを１０ビットの分解能でデジタルデータに変換するための入力端子である。ＭＰＵ７１のシステムクロック入力端子０ＳＣ１，ＯＳＣ２には、発振器７２からのシステムクロックＣＬＫ（１４ＭＨｚ）が入力され、このＭＰＵ７１が所定のタイミングにて処理を行う。ＭＰＵ７１のＰＷＭ出力端子は、電源投入時には入力端子の設定であるが、このＭＰＵ７１内のプログラムコードにより初期化処理後に出力端子の設定とされ、“Ｈ”レベルを出力する。初期化以前の電源投入直後は、プルアップ抵抗８１とＤＣ電源（ＤＣ５Ｖ）により、“Ｈ”レベルに維持される。
【００３９】
発振回路７３は、コンデンサ７３ｃ、抵抗７３ｆ及び可変抵抗７３ｇによって決められた時定数で自励発振する。発振周波数は１０９．３７５ｋＨｚであり、可変抵抗７３ｇによりシュミットインバータ７３ｄ、抵抗７３ｆ、及びコンデンサ７３ｃのばらつきによらず、周波数１０９．３７５ｋＨｚに調整可能になっている。デジタルトランジスタ７３ａは、ＭＰＵ７１から出力されたＰＷＭ信号が“Ｈ”の場合にオン状態になって、シュミットインバータ７３ｄの入力側を“Ｌ”にドライブすることにより、発振動作を停止させる。ＭＰＵ７１は、発振回路７３の発振パルス２２パルス周期にパルスを間欠出力可能なように“Ｈ”期間を１４ＭＨｚの任意サイクルに可変し、“Ｌ”期間２８１６サイクルのＰＷＭ信号により発振回路７３を制御する。
【００４０】
圧電トランス駆動回路７５は、発振回路７３の出力パルスによりＮＭＯＳ７５ａがスイッチングされ、インダクタ７５ｃ及びコンデンサ７５ｄからなる共振回路により、圧電トランス７６の１次側７６ａに百数十Ｖの正弦波を印加する。圧電トランス７６は、１次側７６ａに印加された正弦波により、周波数特性に応じた高圧のＡＣ電圧を２次側７６ｂから出力する。この高圧のＡＣ電圧は、整流回路７７により高圧のＤＣ電圧（例えば、５．１２ｋＶ）に変換され、抵抗８３を介して負荷である転写ローラ５に印加される。出力電圧変換手段７８は、分圧抵抗７８ａ，７８ｂにより、その高圧のＤＣ電圧（５．１２ｋＶ）を例えば１／１０２４に分圧してＤＣ５Ｖを生成し、オペアンプ７８ｃを介してＭＰＵ７１のＡＤＣ入力端子に入力する。これにより、ＤＣ５Ｖから、所定ビット（例えば、１０ビット）の分解能より所定電圧（例えば、５Ｖ）の分解能を得る。
【００４１】
図３（１）〜（３）は、図２中のＭＰＵ７１におけるＰＷＭ出力端子の出力を示すタイミングチャートである。
【００４２】
この図３（１）〜（３）では、ＭＰＵ７１のシステムクロック入力端子ＯＳＣ１，ＯＳＣ２に入力されるシステムクロックＣＬＫに対して、ＰＷＭ出力端子から出力されるＰＷＭ信号のタイミングが示されている。図３（１）は間欠遅延サイクル１サイクルの場合、図３（２）は間欠遅延サイクル２サイクルの場合、図３（３）は間欠遅延サイクル１０サイクルの場合である。
【００４３】
図４（１）、（２）は、図３のＰＷＭ周期と発振回路７３の発振出力との関係を示すタイミングチャートである。図４（１）ではＰＷＭ信号“Ｈ”期間がｎｌサイクル、図４（２）ではＰＷＭ信号“Ｈ”期間がｎ２サイクルの場合が示されている。
【００４４】
ＭＰＵ７１から出力されたＰＷＭ信号が“Ｈ”の期間、発振回路７３の発振が停止されて間欠発振となる。発振を止める時間は、ＰＷＭ信号の“Ｈ”期間により決まり、このサイクルは１４ＭＨｚの１，２，３，・・・，１２８サイクルと任意の値が設定可能となっている。圧電トランス７６は、１次側７６ａの発振を本実施例１のように短い間隔により間欠とした場合でも、機械的共振により振動しているために、その平均周波数の２次側７６ｂの出力が発生する。間欠時間を設けることにより、２次側７６ｂの出力の周波数を下げることが可能となり、共振周波数に２次側周波数が近づくことにより、昇圧比が高くなる。２次側出力と１次側入力の位相が２７０°を超えない範囲で間欠発振させた場合に、１次側駆動周波数の平均周波数にて圧電トランス７６が駆動される。但し、位相が２７０°を超えなくとも間欠発振により位相が大きくなると、２次側７６ｂの振幅が振幅変調波（ＡＭ波）的に振れるので、昇圧比が低くなる（間欠発振させない場合の位相差が９０°である場合、位相差０°の場合には前記値は１８０°）。
【００４５】
図５−１及び図５−２は、発振周波数が１０９．３７５ｋＨｚの場合において２２パルス毎の間欠遅延サイクル（パルス）数０〜６３の場合の高圧出力電圧を示す図である。
【００４６】
この図に示すように、間欠遅延サイクルの増加に伴い高圧出力電圧が上昇する。本実施例１においては、制御範囲として遅延サイクル０〜３４の範囲の値を用いている。
【００４７】
（実施例１の高圧電源装置の動作フローチャート）
図６は、図１、図２の高圧電源装置７０における動作を示すフローチャートである。
【００４８】
本実施例１の高圧電源装置７０では、以下のステップＳ１〜Ｓ１４に従って高圧出力の動作が行われる。
【００４９】
動作が開始されると（ステップＳ１）、ＭＰＵ７１は、ＰＷＭ出力端子から出力するＰＷＭ信号を“Ｈ”レベルにし、発振回路７３の発振を停止状態に保持する（ステップＳ２）。ＭＰＵ７１は、外部機器８０から指示された高圧出力電圧値をシリアル通信により受信すると（ステップＳ３）、ＰＷＭ周期を１０９，３７５ｋＨｚの２２周期である１４ＭＨｚのシステムクロックＣＬＫで２８１６サイクルに“Ｈ”期間１サイクルを加算した２８１７サイクルに、内部のレジスタを初期設定する（ステップＳ４）。ＭＰＵ７１は、外部機器８０からの高圧オン（ＯＮ）信号を受信したか否かを判定し（ステップＳ５）、受信した場合にはＰＷＭ信号の出力を開始する（ステップＳ６）。ＰＷＭ周期は、ステップＳ４にて設定された値を用いる。ステップＳ５において、受信していない場合は受信待ち状態になる。
【００５０】
ＭＰＵ７１は、ＡＤＣ入力端子にて出力電圧変換手段７８の出力電圧を検出する（ステップＳ７）。検出電圧は、圧電トランス７６の２次側整流出力電圧を１／１０００に変換したアナログ電圧値である。ＭＰＵ７１は、ＡＤＣ入力端子にて検出された検出電圧が、外部機器８０から受信した設定電圧より低いか否かを判定し（ステップＳ８）、低ければステップＳ９へ進み、そうでなければステップＳ１０へ進む。
【００５１】
ＭＰＵ７１は、ステップＳ９において、ＰＷＭ周期と“Ｈ”期間を１加算し、ＰＷＭ信号のＯＮ期間を１サイクル（１４ＭＨｚ）増やし、“Ｌ”期間は変化させない。圧電トランス７６への１次側スイッチングパルスの間欠時間を１サイクル増加させる。又、ＭＰＵ７１は、ステップＳ１０において、ＡＤＣ入力端子にて検出された検出電圧が外部機器８０からの設定電圧より高いか否かを判定し、高ければステップＳ１１へ進み、そうでなければ（検出電圧＝設定電圧）、ステップＳ１２へ進む。
【００５２】
ＭＰＵ７１は、ステップＳ１１において、ＰＷＭ周期と“Ｈ”期間を１減算し、ＰＷＭ信号のＯＮ期間を１サイクル（１４ＫＨｚ）減らし、“Ｌ”期間は変化させない。圧電トランス７６への１次側スイッチングパルスの間欠時間を１サイクル増加させる。ＯＮ期間の値が負となる場合には、０とする。ＭＰＵ７１は、外部機器８０から高圧オフ（ＯＦＦ）信号を受信したか否かを判定し（ステップＳ１２）、受信した場合にはステップＳ１３へ進み、そうでなければステップＳ６へ戻る。ＭＰＵ７１は、ステップＳ１３において、ＰＷＭ出力端子を“Ｈ”に保持して発振回路７３の発振動作を停止させる。これにより、高圧電源装置７０の動作が終了する（ステップＳ１４）。
【００５３】
（実施例１の効果）
本実施例１によれば、次の（ｉ）、（ｉｉ）のような効果がある。
【００５４】
（ｉ） 図７（１）〜（４）は、本発明の実施例１の効果を説明する図である。
図７（１）は、図７（３）の波形ａで示す共振周波数より高い周波数で昇圧比の低い領域での圧電トランス７６の１次側駆動パルスと２次側出力の関係を示したものである。圧電トランス７６の１次側７１ａと２次側７１ｂの位相差は０°である。
【００５５】
図７（２）は、図７（３）の波形ｂで示す共振周波数付近の昇圧比の高い領域での１次側駆動パルスと２次側出力の関係を示したものである。圧電トランス７６の１次側７６ａと２次側７６ｂの位相差は約１８０°となる。この間の周波数領域では、緩やかに位相が変化して行く。
【００５６】
図７（４）の波形ｂ及び波形ｃは、従来の均一なパルスでの駆動を示した波形ｂと本実施例１の間欠発振を行った場合の波形ｃを示したものである。間欠発振させた場合でも、圧電トランス７６の２次側７６ｂの出力は、１次側７６ａの平均周波数に対応した均一な周波数となる。但し、均一な周波数に対して有する位相差、図の破線両矢印にて示すずれ分により昇圧の効率が下がる。そのため、圧電トランス７６の２次側整流出力のピークが図７（３）の波形ｃで示すように低くなる。しかし、間欠発振による位相ずれによる出力低下より、間欠時間を増やして行くことにより平均周波数が共周波数方向に下がることにより出力が上昇する割合の方が高いため、間欠時間を調整することにより出力増加が行える。又、マルチバイブレータからなる発振回路７３による発振周波数を、必要となる最大高圧出力に合わせて共振周波数より高い周波数側に設定することにより、共振周波数付近での単位周波数変化辺りの出力変化電圧を小さくすることができ、出力分解能を高めることが可能となる。
【００５７】
従って、本実施例１によれば、圧電トランス７６の駆動パルスを間欠発振させることにより、低いシステムクロックＣＬＫでも十分な分解能の高圧出力を得ることが可能となる。
【００５８】
（ｉｉ） 前記（ｉ）の効果を有する高圧電源装置７０から出力される高圧のＤＣ電圧を転写ローラ５に印加して転写を行わせるようにしたので、転写された画像の品質を向上できる。
【実施例２】
【００５９】
（実施例２の構成）
図１０は、本発明の実施例２における転写用高圧電源装置の概略の構成を示すブロック図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００６０】
本実施例２の転写用高圧電源装置７０Ａでは、実施例１の転写用高圧電源装置７０におけるＭＰＵ７１及び発振回路７３に代えて、これとは機能あるいは構成の異なる制御回路（例えば、ＭＰＵ）７１Ａ及び発振手段（例えば、電圧制御発振回路（以下「ＶＣＯ」という。））７３Ａが設けられている。
【００６１】
ＭＰＵ７１Ａは、実施例１のＭＰＵ７１におけるパルス信号発生手段７１ｃに代えて、ＰＷＭ１信号を発生するパルス信号発生手段７１ｃ−１とＰＷＭ２信号を発生するパルス信号発生手段７１ｃ−２とを有している。この２つのパルス信号発生手段７１ｃ−１，７１ｃ−２の出力側に、ＶＣＯ７３Ａが接続されている。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００６２】
図１１は、図１０の転写用高圧電源装置７０Ａにおける詳細な構成例を示す回路図である。
【００６３】
ＭＰＵ７１Ａは、例えば、３．３Ｖ／１４ＭＨｚで動作し、実施例１のＭＰＵ７１における１つのＰＷＭ出力端子に代えて２つのＰＷＭ１出力端子及びＰＷＭ２出力端子を有する他は、実施例１のＭＰＵ７１とほぼ同様のものである。ＰＷＭｌ出力端子は、抵抗８１を介してＤＣ電源（例えば、ＤＣ３．３Ｖ）８２Ａによりプルアップされ、初期状態でＶＣＯ７３Ａの発振を停止させる。
【００６４】
ＶＣＯ７３Ａは、実施例１と同様のデジタルトランジスタ７３ａ、抵抗７３ｂ，７３ｆ、コンデンサ７３ｃ、シュミットインバータ７３ｄ，７３ｅ及び可変抵抗７３ｇと、新たに追加された抵抗７３ｈ及び可変容量ダイオード７３ｉとにより構成されている。新たに追加された抵抗７３ｈの一端は、ＰＷＭ２出力端子に接続され、この抵抗７３ｈの他端に、可変容量ダイオード７３ｉ及びコンデンサ７３ｃが接続され、ＰＷＭ２出力端子から出力されるＰＷＭ２信号により発振周波数が可変される構成になっている。例えば、入力されるＰＷＭ２信号は、最大電圧ＶＯＨが３．０Ｖ、最低電圧ＶＯＬがＯ．３Ｖであり、これらの電圧にてＶＣＯ７３Ａは９６ｋＨｚ、１２５ＫＨｚで発振する。ＰＷＭデューティ５０％時には、平均発振周波数が約１０９ｋＨｚとなる。デジタルトランジスタ７３ａは、ＰＷＭ１出力端子から出力される３．３ＶのＴＴＬレベルにてオン／オフ動作し、このデジタルトランジスタ７３ａがオン状態になると、ＶＣＯ７３Ａの発振が停止する。
【００６５】
圧電トランス駆動回路７４は、ＶＣＯ７３Ａの出力パルスにより、ＤＣ電源（例えば、ＤＣ２４Ｖ）７４ＡをＮＭＯＳ７５ａでスイッチングし、インダクタ７５ｃ及びコンデンサ７５ｄからなる共振回路により共振電圧を発生させて圧電トランス７６の１次側７６ａを駆動する。出力電圧変換手段７８は、例えば、出力電圧をＭＰＵ７１ＡのＡＤＣ入力端子に入力するために０Ｖ〜３．３Ｖのレンジとなるように分圧する。この場合の分圧比は、１／１０００又は１／２０００とし、０Ｖ〜３．３ｋＶ又は０Ｖ〜６．６ＫＶのレンジを保持するようになっている。
【００６６】
（実施例２の動作）
図１２（１）、（２）は、図１０及び図１１のＰＷＭ１，ＰＷＭ２周期とＶＣＯ７３Ａの発振出力との関係を示すタイミングチャートである。
【００６７】
図１２（１）ではＰＷＭ１，ＰＷＭ２信号“Ｈ”期間がｎｌサイクル、図１２（２）ではＰＷＭ１，ＰＷＭ２信号“Ｈ”期間がｎ２サイクルの場合が示されている。図１２（１）は実施例１の図４（１）に相当する。ＰＷＭ２信号は、６４０サイクル周期でデューティを可変するようになっている。ＰＷＭ２周期はＰＷＭ２信号“Ｈ”レベル時の９６ｋＨｚのパルス及び１２５ＫＨｚのパルスが混在した状態にてその平均周波数で圧電トランス７６を駆動するようになっている。又、６４０サイクルの設定としたのは、平均周波数との位相差を考慮して決定している。
【００６８】
先ず、このデューティを可変して、高圧のＤＣ出力電圧をＡＤＣ入力端子にて検知して第１の目標電圧に制御し、次に、ＰＷＭｌ信号の“Ｈ”期間及びデューティを実施例１と同様に可変して高圧のＤＣ出力電圧を制御する。以下に図１３のフローチャートを用いて説明する。
【００６９】
図１３は、本発明の実施例２における高圧電源装置７０Ａの動作を示すフローチャートである。
【００７０】
本実施例２の高圧電源装置７０Ａでは、以下のステップＳ２１〜Ｓ３８に従って高圧出力の動作が行われる。
【００７１】
動作が開始されると（ステップＳ２１）、ＭＰＵ７１Ａは、ＰＷＭ１出力端子から出力するＰＷＭ１信号を“Ｈ”レベルにし、ＶＣＯ７３Ａの発振を停止状態にする（ステップＳ２２）。ＭＰＵ７１Ａは、外部機器８０から指示された高庄出力電圧値をシリアル通信により受信すると（ステップＳ２３）、ＰＷＭ１の周期を１４ＭＨｚ／２８１７サイクル、“Ｈ”期間を同１サイクルとする。更に、ＰＷＭ２の周期を６４０サイクル、“Ｈ”期間を４００サイクルとする（ステップＳ２５）。このデューティ６２．５％でのＶＣＯ７３Ａの発振周波数は約１１２．５ｋＨｚになる。前記ステップＳ２４で設定したＰＷＭｌの周期２８１７サイクルではパルス数２２となる範囲は１０９．３７５〜１１１．８６０ｋＨｚなので、この設定ではパルス数２３個となり、平均周波数は１１４．３ｋＨｚとなる。
ＭＰＵ７１Ａは、外部機器８０から高圧オン（ＯＮ）信号を受信したか否かを判定し（ステップＳ２６）、受信した場合はステップＳ２７へ進み、そうでない場合は受信待機状態になる。ＭＰＵ７１Ａは、ステップＳ２７において、ＰＷＭｌ信号及びＰＷＭ２信号の出力を開始する。ＶＣＯ７３Ａの発振周波数は前記の通り１１４．３ＫＨｚなので昇圧比は低い。高圧のＤＣ電圧は、出力電圧変換手段７８により分圧されて０Ｖ〜３．３Ｖレンジに変換される。ＭＰＵ７１Ａは、その変換された０Ｖ〜３．３Ｖレンジの電圧を３．３ＶのＡＤＣ入力端子にて検出する（ステップＳ２８）。
【００７２】
ＭＰＵ７１Ａは、検出電圧が第１の目標電圧以下か否かを判定し（ステップＳ２９）、以下ならステップＳ３０へ進み、そうでないならステップＳ３１へ進む。第１の目標電圧は出力レンジを決定するために設定され、実施例１では低い出力に対して対応できなかったために発振回路７３の発振周波数変化させることにより位相差を大きく取ることにより昇圧比を抑えることが可能な構成としている。ＰＷＭ２信号のデューティを上げることにより周波数が下がり、２８１７サイクル中にパルス数が２２個となる周波数、即ちＰＷＭｌ信号によるＶＣＯ７３Ａのオン／オフがなされない状態と仮定してのＶＣＯ７３Ａの周波数が１１１．８６０ｋＨｚとなるところから、ＰＷＭｌ信号とＰＷＭ２信号によるＶＣＯ７３Ａの周波数が１０９．３ｋＨｚとなる。以降はＰＷＭ２信号によるＶＣＯ７３Ａのパルス周期が変化しても、２２パルス毎の平均周波数はＰＷＭｌ信号の“Ｈ”期間が１サイクルである限り、１０９．３ＫＨｚに固定される。１０９．３ＫＨｚとなっても、その平均周波数を構成する各々のパルスの周期の長短により出力電圧が変化する。位相が大きい場合に出力が低く、位相が小さい場合に出力が高い。
【００７３】
ＭＰＵ７１Ａは、ステップＳ３０において、ＰＷＭ２信号の“Ｈ”期間を１加算した後、ＡＤＣ入力端子にて電圧検出を行い（ステップＳ３１）、検出電圧が設定電圧より小さいか否かを判定し（ステップＳ３２）、小さければステップＳ３３へ進み、そうでなければステップＳ３４へ進む。ＭＰＵ７１Ａは、ステップＳ３３において、ＰＷＭｌ信号の“Ｈ”期間、周期共に１加算し、平均周波数を下げる。この時、ＰＷＭ２の設定は変化させない。ＭＰＵ７１Ａは、ステップＳ３４において、検出電圧が設定電圧より大きいか否かを判定し、大きければ、ＰＷＭ１周期と“Ｈ”期間を１減算（ステップＳ３５）してステップＳ３６へ進み、大きくなければ、そのままステップＳ３６へ進む。
【００７４】
ＭＰＵ７１Ａは、外部機器８０から高圧オフ（ＯＦＦ）信号を受信したか否かを判定し（ステップＳ３６）、受信した場合にはステップＳ３７へ進み、そうでない場合はステップＳ３１へ戻る。ＭＰＵ７１Ａは、ステップＳ３７において、ＰＷＭｌ出力端子を“Ｈ”にする。これにより、高圧電源装置７０Ａの動作が終了する（ステップＳ３８）。
【００７５】
（実施例２の効果）
本実施例２によれば、次の（ｉ）、（ｉｉ）のような効果がある。
【００７６】
（ｉ） 本実施例２では、ＶＣＯ７３Ａの発振周波数を時分割でＰＷＭ２信号により変化させ、この平均周波数とＰＷＭｌ信号による間欠発振により、圧電トランス７６のＡＣ出力電圧を制御している。そのため、実施例１に対して各々のパルスの位相差が大きくなり、周波数変化に対する出力変化幅が小さくなって制御性が向上し、共振周波数付近での圧電トランス７６の駆動が可能となる。このように、実施例１の発振回路７６に代えてＶＣＯ７６Ａを使用したので、出力レンジにより最適な分解能の選択が可能になる。
【００７７】
（ｉｉ） 前記（ｉ）の効果を有する高圧電源装置７０Ａから出力される高圧のＤＣ電圧を転写ローラ５に印加して転写を行わせるようにしたので、転写された画像の品質を向上できる。
【００７８】
（比較例）
本発明者が先に提案した高圧電源装置（以下「比較例の高圧電源装置」という。）を挙げ、この比較例に対して上記実施例１及び２が優れている点について以下説明する。
【００７９】
図１４は、比較例の転写用高圧電源装置における概略の構成を示すブロック図であり、実施例１、２を示す図１、図１０中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００８０】
この転写用高圧電源装置７０Ｂでは、実施例１、２のＭＰＵ７１又は７１Ａと発振回路７３又はＶＣＯ７３Ａとに代えて、デジタルシグナルプロセッサ（以下「ＤＳＰ」という。）７１Ｂが設けられている。ＤＳＰ７１Ｂは、例えば、動作周波数１２８ＭＨｚであり、実施例１、２と同様の出力電圧検知手段７１ａ及び出力設定手段７１ｂと、実施例１、２とは異なるＰＷＭ信号等のパルス発生手段７１ｄ等とを有している。
【００８１】
比較例の高圧電源装置７０Ｂでは、ＤＳＰ７１Ｂ内のパルス発生手段７２ｄから周波数可変のパルスが出力されると、圧電トランス駆動回路７５により圧電トランス７６が駆動され、高圧のＡＣ電圧が出力される。この高圧のＡＣ電圧は、整流回路７７で高圧のＤＣ電圧に変換され、転写ローラ５へ供給される。
【００８２】
図１５−１及び図１５−２は、図１４の高圧電源装置７０Ｂにおける圧電トランス７６の高圧出力を示す図である。図１６は、図１５−１及び図１５−２をグラフにした高圧出力／分周比を示す図である。
【００８３】
ＤＳＰ７１Ｂは、例えば、１２８ＭＨｚのクロックを内部ＰＷＭ又はタイマ等により１１３３分周〜１１９１分周まで１ステップに変更可能である。これにより、圧電トランス駆動回路７５は、１１３ｋＨｚ〜１０７．５ｋＨｚの駆動周波数を得て、圧電トランス７６を駆動することが可能である。
【００８４】
しかしながら、図１４の高圧電源装置７０Ｂでは、圧電トランス７６の出力電圧が２．０ＫＶ以上の領域では、駆動パルス周期を１ステップ変更すると、出力電圧が大きく変化してしまう。例えば、分周比を１１６８から１１６９に変更すると、出力電圧は１．９５ＫＶから２．１８ＫＶへと２３０Ｖも変化してしまう。更に、分周比を１１７３から１１７４に変更すると、出力電圧は３．７１ＫＶから４．１ＫＶへと４７０Ｖも変化してしまう。
【００８５】
このような理由から、比較例の高圧電源装置７０Ｂにおいては、圧電トランス７６の効率の高い領域を使用することは困難で、最大出力の半分以下の領域で使用せざるを得なかった。
【００８６】
このような問題を上記実施例１及び２では、巧みに解決して上述したような顕著な作用効果を奏することができる。
【００８７】
（変形例）
本発明は、上記実施例に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の（ａ）〜（ｃ）のようなものがある。
【００８８】
（ａ） 実施例１、２においては、ＭＰＵ７１，７１Ａとシュミットインバータ７３ｄ，７３ｅによる発振回路７３又はＶＣＯ７３Ａとを用い、ＭＰＵ７１，７１Ａのプログラムコードにて動作するように説明したが、論理回路及び発振回路共にこのような構成に限定されず、図示以外の他の回路で構成しても良い。
【００８９】
（ｂ） 圧電トランス７６の駆動波形は、間欠発振としたが、不連続パルスにより所望の平均周波数を得、且つ２次側と１次側駆動パルスに不連続な位相差を設けることにより出力調整を行うのであれば、他の形態でも構わない。
【００９０】
（ｂ） 転写ローラ５は、これに印加する高電圧の変動等が転写品質等に大きな影響を及ぼす。そのため、実施例１、２では、転写ローラ５に用いて好適な画像品質等が得られる高圧電源装置７０，７０Ａについて説明している。しかし、実施例１、２の高電圧装置７０，７０Ａは、帯電バイアス発生部６１や現像バイアス発生部６２等の他の箇所に設けても所望の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施例１における転写用高圧電源装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の転写用高圧電源装置７０における詳細な構成例を示す回路図である。
【図３】図２中のＭＰＵ７１におけるＰＷＭ出力端子の出力を示すタイミングチャートである。
【図４】図３のＰＷＭ周期と発振回路７３の発振出力との関係を示すタイミングチャートである。
【図５−１】発振周波数が１０９．３７５ｋＨｚの場合において２２パルス毎の間欠遅延サイクル（パルス）数０〜６３の場合の高圧出力電圧を示す図である。
【図５−２】発振周波数が１０９．３７５ｋＨｚの場合において２２パルス毎の間欠遅延サイクル（パルス）数０〜６３の場合の高圧出力電圧を示す図である。
【図６】図１、図２の高圧電源装置７０における動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例１の効果を説明する図である。
【図８】本発明の実施例１における高圧電源装置を用いた画像形成装置を示す構成図である。
【図９】図８の画像形成装置１における制御回路の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施例２における転写用高圧電源装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０の転写用高圧電源装置７０Ａにおける詳細な構成例を示す回路図である。
【図１２】図１０及び図１１のＰＷＭ１，ＰＷＭ２周期とＶＣＯ７３Ａの発振出力との関係を示すタイミングチャートである。
【図１３】図１０及び図１１における高圧電源装置７０Ａの動作を示すフローチャートである。
【図１４】比較例の転写用高圧電源装置における概略の構成を示すブロック図である。
【図１５−１】図１４の高圧電源装置７０Ｂにおける圧電トランス７６の高圧出力を示す図である。
【図１５−２】図１４の高圧電源装置７０Ｂにおける圧電トランス７６の高圧出力を示す図である。
【図１６】図１５−１及び図１５−２をグラフにした高圧出力／分周比を示す図である。
【符号の説明】
【００９２】
１ 画像形成装置
５，５Ｋ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ 転写ローラ
７０，７０Ａ 高圧電源装置
７１，７１Ａ ＭＰＵ
７１ｃ，７１ｃ−１，７１ｃ−２ パルス信号発生手段
７３ 発振回路
７３Ａ ＶＣＯ
７４ ＤＣ電源
７５ 圧電トランス駆動回路
７６ 圧電トランス
７７ 整流回路
７８ 出力電圧変換回路
８０ 外部機器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電トランスを駆動する圧電トランスインバータとそれを用いた高圧電源装置及び電子写真式等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来，電子写真式の画像処理装置に用いられる高圧電源装置として、例えば、下記の特許文献１に記載されているように、圧電トランスを用いて昇圧するものがあった。
【０００３】
この種の高圧電源装置は、圧電振動子の共振現象を利用して低電圧入力で高電圧を発生させることができる圧電トランスを有し、この圧電トランスの入力電流が電流検出抵抗で検出される。電流検出抵抗の端子電圧と制御信号をオペアンプに入力し、オペアンプの出力をＶＣＯに入力し駆動パルスが生成される。生成された駆動パルスにより圧電トランスが駆動されると、この圧電トランスから交流の高電圧が出力され、整流回路で直流電圧に整流されて出力される。出力された直流の高電圧は、電子写真式の画像処理装置内の転写ローラへ印加される。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２０６１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の高圧電源装置では、駆動パルスの周波数によって変換効率と昇圧比が変化する圧電トランスを使用するため，高圧出力が上がると、高圧出力を調整するための電圧制御発振器に対する制御電圧に対して、高圧出力電圧が大きく変化してしまう。そのため、従来のこの種の装置においては、圧電トランスの効率の高い領域を使用することは困難で、最大出力の半分以下の領域で使用せざるを得なかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の圧電トランスインバータは、ＡＣ駆動電圧を圧電トランスの１次側に印加して、前記圧電トランスの２次側から昇圧されたＡＣ出力電圧を発生させる圧電トランスインバータにおいて、入力パルスに基づき、ＤＣ電圧をスイッチングして前記駆動電圧を前記圧電トランスの１次側に印加するスイッチング手段を有し、前記駆動電圧波形の前記出力電圧波形に対する位相差が（前記駆動電圧波形と前記出力電圧波形の平均位相差）±１８０°以下の範囲にて前記駆動電圧を不連続にすることにより前記駆動電圧の平均周波数を可変し、前記圧電トランスの２次側から昇圧された連続した正弦波の前記出力電圧を発生させることを特徴とする。
【０００７】
本発明の高圧電源装置は、前記圧電トランスインバータと、前記出力電圧をＤＣ電圧に変換して負荷に供給する整流回路とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の画像形成装置は、前記高圧電源装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の圧電トランスインバータ及び高圧電源装置によれば、圧電トランスの駆動電圧を不連続（例えば、間欠発振させて生成した入力パルスに基づき駆動電圧を不連続）にすることにより、低いシステムクロックでも十分な分解能の高圧出力を得ることが可能となる。更に、このような高圧電源装置を用いた画像形成装置によれば、高画質の画像を形成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を実施するための最良の形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００１１】
（実施例１の画像形成装置）
図８は、本発明の実施例１における高圧電源装置を用いた画像形成装置を示す構成図である。
【００１２】
この画像形成装置１は、例えば，電子写真式のカラー画像形成装置であり、ブラック現像器２Ｋ、イエロー現像器２Ｙ、マゼンタ現像器２Ｍ、シアン現像器２Ｃが着脱可能に挿着されている。各現像器２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃは、各色の感光体ドラム３２Ｋ，３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃにそれぞれ接した各色の帯電ローラ３６Ｋ，３６Ｙ，３６Ｍ，３６Ｃによってそれぞれ一様に帯電される。帯電された各色の感光体ドラム３２Ｋ，３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃは、ブラックＬＥＤヘッド３Ｋ、イエローＬＥＤヘッド３Ｙ、マゼンタＬＥＤヘッド３Ｍ、シアンＬＥＤヘッド３Ｃの発光によってそれぞれ潜像を形成される。
【００１３】
各現像器２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ内の各色の供給ローラ３３Ｋ，３３Ｙ，３３Ｍ，３３Ｃが、各現像ローラ３４Ｋ，３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃにトナーを供給し、各色の現像ブレード３５Ｋ，３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃにより、各現像ローラ３４Ｋ，３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃ表面に一様にトナー層が形成され、各感光体ドラム３２Ｋ，３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃ上にトナー像が現像される。各色の現像器２ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ内の各クリーニングブレード３７Ｋ，３７Ｙ，３７Ｍ，３７Ｃは、転写後の残トナーをクリーニングする。
【００１４】
ブラックトナーカートリッジ４Ｋ、イエロートナーカートリッジ４Ｙ、マゼンタトナーカートリッジ４Ｍ、及びシアントナーカートリッジ４Ｃは、各現像器２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃに着脱可能に取り付けられ、内部のトナーを各現像器２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃに供給可能な構造になっている。ブラック転写ローラ５Ｋ、イエロー転写ローラ５Ｙ、マゼンタ転写ローラ５Ｍ、及びシアン転写ローラ５Ｃは、転写ベルト８の裏面から転写ニップにバイアスが印加可能に配置されている。転写ベルト駆動ローラ６、及び転写ベルト従動ローラ７は、転写ベルト８を張架しローラの駆動によって用紙１５を搬送可能な構造になっている。
【００１５】
転写ベルトクリーニングブレード１１は、転写ベルト８上のトナーを掻き落とせるようになっていて、掻き落とされたトナーが転写ベルトクリーナ容器１２には収容される。用紙カセット１３は、画像形成装置１に着脱可能に取り付けられ、転写媒体である用紙１５が積載される。ホッピングローラ１４は、用紙１５を用紙カセット１３から搬送する。レジシトローラ１６及び１７は、用紙１５を転写ベルト８に所定のタイミングで搬送する。定着器１８は、用紙１５のトナー像を熱と加圧によって定着する。用紙ガイド１９は、用紙１５を排紙トレー２０にフェースダウンで排出する。
【００１６】
図９は、図８の画像形成装置１における制御回路の構成を示すブロック図である。
この制御回路は、ホストインタフェース部５０を有し、このホストインタフェース部５０がコマンド／画像処理部５１に対してデータを送受信する。コマンド画像処理部５１は、ＬＥＤヘッドインタフェース部５２に対して画像データを出力する。ＬＥＤへツドインタフエース部５２は、プリンタエンジン制御部５３によってヘッド駆動パルス等が制御され、ＬＥＤヘッド３Ｋ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃを発光させる。
【００１７】
プリンタエンジン制御部５３は、高圧制御部６０に対して帯電バイアス、現像バイアス、転写バイアス等の制御値を送る。高圧制御部５３は、帯電バイアス発生部６１と、現像バイアス発生部６２と、圧電トランスを用いた高圧電源装置により構成された転写バイアス発生部６３とに信号を送る。帯電バイアス発生部６１、及び現像バイアス発生部６２は、ブラック現像器２Ｋ、イエロー現像器２Ｙ、マゼンタ現像器２Ｍ、及びシアン現像器２Ｃの各帯電ローラ３６Ｋ，３６Ｙ，３６Ｍ，３６Ｃ及び各現像ローラ３４Ｋ，３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃに対してバイアスを印加する。
【００１８】
プリンタエンジン制御部５３は、ホッピングモータ５４、レジストモータ５５、ベルトモータ５６、定着器ヒータモータ５７、及び各色のドラムモータ５８Ｋ，５８Ｙ，５８Ｍ，５８を所定のタイミングで駆動する。定着器ヒータ５９は、サーミスタ６５の検出値に応じてプリンタエンジン制御部５３によって温度制御される。
【００１９】
（実施例１の高圧電源装置）
図１は、本発明の実施例１における転写用高圧電源装置の概略の構成を示すブロック図である。
【００２０】
図１の転写用高圧電源装置７０は、図９中の転写バイアス発生部６３を構成する装置であり、各色の転写ローラ５（＝５Ｋ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ）毎に設けられる。各色の転写用高圧電源装置７０は、同一の回路構成であるので、以下、１回路のみ説明する。
【００２１】
転写用高圧電源装置７０は、図示しない発振器から供給される一定周期の基準パルス（例えば、システムクロック）ＣＬＫに基づき動作する制御回路（例えば、マイクロプロセッサ（以下「ＭＰＵ」という。））７１を有している。ＭＰＵ７１は、プログラミングされた制御コードに従って動作する回路であり、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタルコンバータ（以下「ＡＤＣ」という。）により構成された出力電圧検知手段７１ａと、出力設定手段７１ｂと、制御パルス（例えば、パルス幅変調（Pulse Width Modulation、ＰＷＭ）された信号（以下「ＰＷＭ信号」という。）のパルス）を発生するパルス信号発生手段７１ｃ等とを有している。出力設定手段７１ｂには、シリアル通信ライン等を介して、高圧出力値指示手段である外部機器８０が接続されている。外部機器８０は、ＭＰＵ７１に対して高圧出力値を指示する機器である。
【００２２】
ＭＰＵ７１内のパルス信号発生手段７１ｃには、発振手段（例えば、マルチバイブレータ等の発振回路）７３が接続されている。発振回路７３は、パルス信号発生手段７１ｃから供給されるＰＷＭ信号に基づき発振して任意の周波数のパルスを発生する回路である。この発振回路７３と直流（以下「ＤＣ」という。）電源（例えば、ＤＣ２４Ｖ）との出力側には、圧電トランスインバータ（例えば、圧電トランス駆動回路）７５が接続されている。圧電トランス駆動回路７５は、発振回路７３から供給されるパルス（入力パルス）によりスイッチングするスイッチング手段を用いてＡＣ駆動電圧（例えば、駆動パルス）を発生して圧電トランス７６を駆動する回路である。
【００２３】
圧電トランス７６は、セラミック等の圧電振動子の共振現象を利用して昇圧を行い高圧の交流（以下「ＡＣ」という。）電圧を出力するトランスであり、この出力側に整流手段（例えば、整流回路）７７が接続されている。整流回路７７は、圧電トランス７６から出力された高圧のＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換して出力負荷である転写ローラ５へ供給する回路であり、ダイオード及びコンデンサ等により構成されている。整流回路７７の出力側には、出力電圧変換手段７８が接続されている。出力電圧変換手段７８は、高圧のＤＣ電圧をＭＰＵ７１等が検知可能な電圧値に変換する回路であり、分圧回路等で構成されている。この出力電圧変換手段７８とＭＰＵ７１内の出力電圧検知手段７２ａとにより、電圧検出手段が構成されている。
【００２４】
図２は、図１の転写用高圧電源装置７０における詳細な構成例を示す回路図である。
ＭＰＵ７１は、システムクロック入力端子ＯＳＣ１，０ＳＣ２、ＰＷＭ出力端子、ＡＤＣ入力端子、シリアル通信出力端子ＴＸＤｌ、及びシリアル通信入力端子ＲＸＤｌ等を有している。システムクロック入力端子ＯＳＣ１，ＯＳＣ２に対してシステムクロックＣＬＫ（例えば、１４ＭＨｚ）を供給するための発振器７２は、例えば、セラミック発振子７２ａ、及びコンデンサ７２ｂ，７２ｃにより構成されている。ＭＰＵ７１のＰＷＭ出力端子には、プルアップ抵抗８１を介してＤＣ電源（例えば、ＤＣ５Ｖ）８２が接続されている。ＭＰＵ７１のシリアル通信出力端子ＴＸＤｌ、及びシリアル通信入力端子ＲＸＤｌには、シリアル通信ライン等を介して、高圧出力値指示手段である外部機器８０のシリアル通信入力端子ＲＸＤ２及びシリアル通信出力端子ＴＸＤ２が接続されている。
【００２５】
発振回路７３は、例えば、デジタルトランジスタ７３ａ、抵抗７３ｂ，７３ｆ、２段のシュミットインバータ７３ｄ，７３ｅ、及び可変抵抗７３ｇからなるマルチバイブレータにより構成されている。デジタルトランジスタ７３ａは、ＰＷＭ信号によりオン／オフ動作するトランジスタであり、この出力側に、抵抗７３ｂを介して２段のシュミットインバータ７３ｄ，７３ｅが直列に接続されている。抵抗７３ｂとシュミットインバータ７３ｄとの接続点は、コンデンサ７３ｃを介してグランドＧＮＤに接続されると共に、抵抗７３ｆ及び可変抵抗７３ｇを介してシュミットインバータ７３ｄ，７３ｅ間に接続されている。
【００２６】
デジタルトランジスタ７３ａは、ＰＷＭ信号を入力する入力抵抗７３ａ−１と、この入力抵抗７３ａ−１にベースが接続されたＮＰＮトランジスタ７３ａ−２と、このＮＰＮトランジスタ７３ａ−２のベース・エミッタ間に接続されたバイアス抵抗７３ａ−３とにより構成されている。ＮＰＮトランジスタ７３ａ−２は、エミッタがグランドＧＮＤに接続され、コレクタが抵抗７３ｂに接続されている。
【００２７】
圧電トランス駆動回路７６は、スイッチング手段であるパワートランジスタ（例えば、ＮチャンネルパワーＭＯＳＦＥＴ（以下「ＮＭＯＳ」という。））７６ａを有し、このＮＭＯＳ７６ａのゲート・ソース間に、抵抗７６ｂが接続されている。ＮＭＯＳ７６ａのドレインは、インダクタ（コイル）７６ｃを介してＤＣ電源（ＤＣ１２Ｖ）７４に接続され、更に、このＮＭＯＳ７６ａのドレイン・ソースに対して、コンデンサ７６ｄが並列に接続されている。インダクタ７６ｃ及びコンデンサ７５ｄにより、共振回路が構成されている。コンデンサ７６ｄの両電極間には、圧電トランス７６の１次側７６ａが接続され、この２次側７６ｂに整流回路７７が接続されている。
【００２８】
整流回路７７は、ダイオード７７ａ，７７ｂ及びコンデンサ７７ｃにより構成されている。整流回路７７の出力側には、抵抗８３を介して転写ローラ５が接続されると共に、出力電圧変換手段７８が接続されている。出力電圧変換手段７８は、整流回路７７のＤＣ電圧を分圧する分圧抵抗７８ａ，７８ｂと、この出力側に接続された演算増幅器（以下「オペアンプ」という。）７８ｃにより構成されている。
【００２９】
（実施例１の画像形成装置の動作）
図８及び図９において、画像形成装置１は、図示しない外部機器からホストインタフェース部５０を介してＰＤＬ（Page Description Language、ページ記述言語）等で記述された印刷データを入力する。入力された印刷データは、コマンド／画像処理部５１によってビットマップデータ（画像データ）に変換される。画像形成装置１は、定着器１８の熱定着ローラをサーミスタ６５の検知値に応じて定着器ヒータ５９を制御することにより、所定の温度にした後、印字動作を開始する。印字動作が開始されると、用紙カセット１３にセットされた用紙１５が、ホッピングローラ１４で給紙される。以降説明する画像形成動作に同期したタイミングで、レジストローラ１６，１７によって用紙１５が転写ベルト８上へ搬送される。
【００３０】
各色の現像器２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃは、電子写真プロセスにより、この現像器内の各色の感光体ドラム３２Ｋ，３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃにトナー像を形成する。この時、ビットマップデータに応じてＬＥＤヘッド３Ｋ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｃが点灯される。各現像器２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃによって現像されたトナー像は、転写ベルト８上を搬送される用紙１５に対し、各転写ローラ５Ｋ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃに印加されたバイアスによってその用紙１５に転写される。用紙１５は、４色のトナー像が転写された後，定着器１８により定着されて排紙される。
【００３１】
（実施例１の高圧電源装置の動作）
先ず、図１及び図２の高圧電源装置７０における概略の動作を説明する。
【００３２】
カラー画像形成装置において転写は４出力となるが、４回路とも同じ構成となるので、本実施例１では、１出力の高圧電源装置７０について動作を説明する。
【００３３】
高圧出力値指示手段である外部機器８０は、ＭＰＵ７１のプログラムコードによりなる出力設定手段７１ｂに対し、ＲＳ２３２Ｃ規格等に基づいたデータ通信により、高圧電源装置７０のＤＣ出力電圧を所定のフォーマットで送信する。所定のフォーマットとは、例えば、４ＫＶなら４０００、１６進数に変換してＦＡＯＨ等の値を所定のヘッダ等と共に送信する。
【００３４】
ＭＰＵ７１において、出力設定手段７１ｂは、図示しない電源装置からＤＣ５Ｖの電源が投入されると、ＭＰＵ７１内のブートプログラムにより、イニシャル動作が開始される。イニシャル動作により、パルス信号発生手段７１ｃに対しての設定、出力電圧検知手段７１ａの設定等が行われる。ＭＰＵ７１は、発振器７２から供給されるシステムクロックＣＬＫ（例えば、１４ＭＨｚ）に従って動作する。
【００３５】
非高圧出力の待機時には、ＭＰＵ７１のＰＷＭ出力端子から“Ｈ”レベルが出力される。すると、発振回路７３内のＮＰＮトランジスタ７３ａ−２がオン状態になり、シュミットインバータ７３ｄの入力側が“Ｌ”レベルになる。この“Ｌ”レベルがシュミットインバータ７３ｄにより反転されて“Ｈ”レベルになり、この“Ｈ”レベルがシュミットインバータ７３ｅにより反転されて“Ｌ”レベルになる。これにより、圧電トランス駆動回路７５内のＮＭＯＳ７５ｄがオフ状態に保持される。
【００３６】
発振回路７３は、ＭＰＵ７１からのＰＷＭ信号により発振して発振パルスを圧電トランス駆動回路７５へ出力する。圧電トランス駆動回路７５は、発振回路７３の発振パルスによって、ＤＣ電源７４から供給されるＤＣ１２Ｖをスイッチングして駆動パルスを出力し圧電トランス７６の１次側７６ａを駆動してこの圧電トランス７６の２次側７６ｂから高圧のＡＣ電圧を出力させる。この高圧のＡＣ電圧は、整流回路７７によって高圧のＤＣ電圧に変換され、出力負荷である転写ローラ５へ供給される。出力電圧変換回路７８は、出力された高圧のＤＣ電圧をＭＰＵ７１の電源電圧５Ｖ以下に変換し、このＭＰＵ７１の出力電圧検知手段７１ａに入力する。
【００３７】
高圧出力値指示手段である外部機器８０が、例えば、４ＫＶの高圧出力指示データをＭＰＵ７１へ送信する。ＭＰＵ７１は、“Ｈ”期間１サイクル、“Ｌ”期間２８１６サイクルのＰＷＭ信号を出力して発振回路７３の発振を開始させ、圧電トランス駆動回路７５により圧電トランス７６の１次側７６ａを駆動する。整流回路７７を通って出力電圧変換手段７８により変換された電圧は、出力電圧検知手段７１ａにより検知され、４ｋＶとなるまで発振回路７３に対するＰＷＭ信号の“Ｌ”期間を固定した上で“Ｈ”期間を変化させることにより、発振回路７３の発振パルスを可変して圧電トランス７６の２次側７６ｂの出力電圧を上昇させる。出力電圧が目標電圧に到達したら、転写ローラ５の負荷変動に追随するように発振回路７３へのＰＷＭ信号を可変する。
【００３８】
次に、図２を参照して高圧電源装置７０の動作を詳細に説明する。
外部機器８０のシリアル通信出力端子ＴＸＤ２及びシリアル通信入力端子ＲＸＤ２は、ＭＰＵ７１のシリアル通信出力端子ＴＸＤ１及びシリアル通信入力端子ＲＸＤ１と接続され、データ通信を行う。ＭＰＵ７１のＡＤＣ入力端子は、図示しない電源電圧５Ｖが供給されているこのＭＰＵ７１において、電圧０Ｖ〜５Ｖを１０ビットの分解能でデジタルデータに変換するための入力端子である。ＭＰＵ７１のシステムクロック入力端子０ＳＣ１，ＯＳＣ２には、発振器７２からのシステムクロックＣＬＫ（１４ＭＨｚ）が入力され、このＭＰＵ７１が所定のタイミングにて処理を行う。ＭＰＵ７１のＰＷＭ出力端子は、電源投入時には入力端子の設定であるが、このＭＰＵ７１内のプログラムコードにより初期化処理後に出力端子の設定とされ、“Ｈ”レベルを出力する。初期化以前の電源投入直後は、プルアップ抵抗８１とＤＣ電源（ＤＣ５Ｖ）により、“Ｈ”レベルに維持される。
【００３９】
発振回路７３は、コンデンサ７３ｃ、抵抗７３ｆ及び可変抵抗７３ｇによって決められた時定数で自励発振する。発振周波数は１０９．３７５ｋＨｚであり、可変抵抗７３ｇによりシュミットインバータ７３ｄ、抵抗７３ｆ、及びコンデンサ７３ｃのばらつきによらず、周波数１０９．３７５ｋＨｚに調整可能になっている。デジタルトランジスタ７３ａは、ＭＰＵ７１から出力されたＰＷＭ信号が“Ｈ”の場合にオン状態になって、シュミットインバータ７３ｄの入力側を“Ｌ”にドライブすることにより、発振動作を停止させる。ＭＰＵ７１は、発振回路７３の発振パルス２２パルス周期にパルスを間欠出力可能なように“Ｈ”期間を１４ＭＨｚの任意サイクルに可変し、“Ｌ”期間２８１６サイクルのＰＷＭ信号により発振回路７３を制御する。
【００４０】
圧電トランス駆動回路７５は、発振回路７３の出力パルスによりＮＭＯＳ７５ａがスイッチングされ、インダクタ７５ｃ及びコンデンサ７５ｄからなる共振回路により、圧電トランス７６の１次側７６ａに百数十Ｖの正弦波を印加する。圧電トランス７６は、１次側７６ａに印加された正弦波により、周波数特性に応じた高圧のＡＣ電圧を２次側７６ｂから出力する。この高圧のＡＣ電圧は、整流回路７７により高圧のＤＣ電圧（例えば、５．１２ｋＶ）に変換され、抵抗８３を介して負荷である転写ローラ５に印加される。出力電圧変換手段７８は、分圧抵抗７８ａ，７８ｂにより、その高圧のＤＣ電圧（５．１２ｋＶ）を例えば１／１０２４に分圧してＤＣ５Ｖを生成し、オペアンプ７８ｃを介してＭＰＵ７１のＡＤＣ入力端子に入力する。これにより、ＤＣ５Ｖから、所定ビット（例えば、１０ビット）の分解能より所定電圧（例えば、５Ｖ）の分解能を得る。
【００４１】
図３（１）〜（３）は、図２中のＭＰＵ７１におけるＰＷＭ出力端子の出力を示すタイミングチャートである。
【００４２】
この図３（１）〜（３）では、ＭＰＵ７１のシステムクロック入力端子ＯＳＣ１，ＯＳＣ２に入力されるシステムクロックＣＬＫに対して、ＰＷＭ出力端子から出力されるＰＷＭ信号のタイミングが示されている。図３（１）は間欠遅延サイクル１サイクルの場合、図３（２）は間欠遅延サイクル２サイクルの場合、図３（３）は間欠遅延サイクル１０サイクルの場合である。
【００４３】
図４（１）、（２）は、図３のＰＷＭ周期と発振回路７３の発振出力との関係を示すタイミングチャートである。図４（１）ではＰＷＭ信号“Ｈ”期間がｎｌサイクル、図４（２）ではＰＷＭ信号“Ｈ”期間がｎ２サイクルの場合が示されている。
【００４４】
ＭＰＵ７１から出力されたＰＷＭ信号が“Ｈ”の期間、発振回路７３の発振が停止されて間欠発振となる。発振を止める時間は、ＰＷＭ信号の“Ｈ”期間により決まり、このサイクルは１４ＭＨｚの１，２，３，・・・，１２８サイクルと任意の値が設定可能となっている。圧電トランス７６は、１次側７６ａの発振を本実施例１のように短い間隔により間欠とした場合でも、機械的共振により振動しているために、その平均周波数の２次側７６ｂの出力が発生する。間欠時間を設けることにより、２次側７６ｂの出力の周波数を下げることが可能となり、共振周波数に２次側周波数が近づくことにより、昇圧比が高くなる。２次側出力と１次側入力の位相が２７０°を超えない範囲で間欠発振させた場合に、１次側駆動周波数の平均周波数にて圧電トランス７６が駆動される。但し、位相が２７０°を超えなくとも間欠発振により位相が大きくなると、２次側７６ｂの振幅が振幅変調波（ＡＭ波）的に振れるので、昇圧比が低くなる（間欠発振させない場合の位相差が９０°である場合、位相差０°の場合には前記値は１８０°）。
【００４５】
図５−１及び図５−２は、発振周波数が１０９．３７５ｋＨｚの場合において２２パルス毎の間欠遅延サイクル（パルス）数０〜６３の場合の高圧出力電圧を示す図である。
【００４６】
この図に示すように、間欠遅延サイクルの増加に伴い高圧出力電圧が上昇する。本実施例１においては、制御範囲として遅延サイクル０〜３４の範囲の値を用いている。
【００４７】
（実施例１の高圧電源装置の動作フローチャート）
図６は、図１、図２の高圧電源装置７０における動作を示すフローチャートである。
【００４８】
本実施例１の高圧電源装置７０では、以下のステップＳ１〜Ｓ１４に従って高圧出力の動作が行われる。
【００４９】
動作が開始されると（ステップＳ１）、ＭＰＵ７１は、ＰＷＭ出力端子から出力するＰＷＭ信号を“Ｈ”レベルにし、発振回路７３の発振を停止状態に保持する（ステップＳ２）。ＭＰＵ７１は、外部機器８０から指示された高圧出力電圧値をシリアル通信により受信すると（ステップＳ３）、ＰＷＭ周期を１０９，３７５ｋＨｚの２２周期である１４ＭＨｚのシステムクロックＣＬＫで２８１６サイクルに“Ｈ”期間１サイクルを加算した２８１７サイクルに、内部のレジスタを初期設定する（ステップＳ４）。ＭＰＵ７１は、外部機器８０からの高圧オン（ＯＮ）信号を受信したか否かを判定し（ステップＳ５）、受信した場合にはＰＷＭ信号の出力を開始する（ステップＳ６）。ＰＷＭ周期は、ステップＳ４にて設定された値を用いる。ステップＳ５において、受信していない場合は受信待ち状態になる。
【００５０】
ＭＰＵ７１は、ＡＤＣ入力端子にて出力電圧変換手段７８の出力電圧を検出する（ステップＳ７）。検出電圧は、圧電トランス７６の２次側整流出力電圧を１／１０００に変換したアナログ電圧値である。ＭＰＵ７１は、ＡＤＣ入力端子にて検出された検出電圧が、外部機器８０から受信した設定電圧より低いか否かを判定し（ステップＳ８）、低ければステップＳ９へ進み、そうでなければステップＳ１０へ進む。
【００５１】
ＭＰＵ７１は、ステップＳ９において、ＰＷＭ周期と“Ｈ”期間を１加算し、ＰＷＭ信号のＯＮ期間を１サイクル（１４ＭＨｚ）増やし、“Ｌ”期間は変化させない。圧電トランス７６への１次側スイッチングパルスの間欠時間を１サイクル増加させる。又、ＭＰＵ７１は、ステップＳ１０において、ＡＤＣ入力端子にて検出された検出電圧が外部機器８０からの設定電圧より高いか否かを判定し、高ければステップＳ１１へ進み、そうでなければ（検出電圧＝設定電圧）、ステップＳ１２へ進む。
【００５２】
ＭＰＵ７１は、ステップＳ１１において、ＰＷＭ周期と“Ｈ”期間を１減算し、ＰＷＭ信号のＯＮ期間を１サイクル（１４ＫＨｚ）減らし、“Ｌ”期間は変化させない。圧電トランス７６への１次側スイッチングパルスの間欠時間を１サイクル増加させる。ＯＮ期間の値が負となる場合には、０とする。ＭＰＵ７１は、外部機器８０から高圧オフ（ＯＦＦ）信号を受信したか否かを判定し（ステップＳ１２）、受信した場合にはステップＳ１３へ進み、そうでなければステップＳ６へ戻る。ＭＰＵ７１は、ステップＳ１３において、ＰＷＭ出力端子を“Ｈ”に保持して発振回路７３の発振動作を停止させる。これにより、高圧電源装置７０の動作が終了する（ステップＳ１４）。
【００５３】
（実施例１の効果）
本実施例１によれば、次の（ｉ）、（ｉｉ）のような効果がある。
【００５４】
（ｉ） 図７（１）〜（４）は、本発明の実施例１の効果を説明する図である。
図７（１）は、図７（３）の波形ａで示す共振周波数より高い周波数で昇圧比の低い領域での圧電トランス７６の１次側駆動パルスと２次側出力の関係を示したものである。圧電トランス７６の１次側７１ａと２次側７１ｂの位相差は０°である。
【００５５】
図７（２）は、図７（３）の波形ｂで示す共振周波数付近の昇圧比の高い領域での１次側駆動パルスと２次側出力の関係を示したものである。圧電トランス７６の１次側７６ａと２次側７６ｂの位相差は約１８０°となる。この間の周波数領域では、緩やかに位相が変化して行く。
【００５６】
図７（４）の波形ｂ及び波形ｃは、従来の均一なパルスでの駆動を示した波形ｂと本実施例１の間欠発振を行った場合の波形ｃを示したものである。間欠発振させた場合でも、圧電トランス７６の２次側７６ｂの出力は、１次側７６ａの平均周波数に対応した均一な周波数となる。但し、均一な周波数に対して有する位相差、図の破線両矢印にて示すずれ分により昇圧の効率が下がる。そのため、圧電トランス７６の２次側整流出力のピークが図７（３）の波形ｃで示すように低くなる。しかし、間欠発振による位相ずれによる出力低下より、間欠時間を増やして行くことにより平均周波数が共周波数方向に下がることにより出力が上昇する割合の方が高いため、間欠時間を調整することにより出力増加が行える。又、マルチバイブレータからなる発振回路７３による発振周波数を、必要となる最大高圧出力に合わせて共振周波数より高い周波数側に設定することにより、共振周波数付近での単位周波数変化辺りの出力変化電圧を小さくすることができ、出力分解能を高めることが可能となる。
【００５７】
従って、本実施例１によれば、圧電トランス７６の駆動パルスを間欠発振させることにより、低いシステムクロックＣＬＫでも十分な分解能の高圧出力を得ることが可能となる。
【００５８】
（ｉｉ） 前記（ｉ）の効果を有する高圧電源装置７０から出力される高圧のＤＣ電圧を転写ローラ５に印加して転写を行わせるようにしたので、転写された画像の品質を向上できる。
【実施例２】
【００５９】
（実施例２の構成）
図１０は、本発明の実施例２における転写用高圧電源装置の概略の構成を示すブロック図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００６０】
本実施例２の転写用高圧電源装置７０Ａでは、実施例１の転写用高圧電源装置７０におけるＭＰＵ７１及び発振回路７３に代えて、これとは機能あるいは構成の異なる制御回路（例えば、ＭＰＵ）７１Ａ及び発振手段（例えば、電圧制御発振回路（以下「ＶＣＯ」という。））７３Ａが設けられている。
【００６１】
ＭＰＵ７１Ａは、実施例１のＭＰＵ７１におけるパルス信号発生手段７１ｃに代えて、ＰＷＭ１信号を発生するパルス信号発生手段７１ｃ−１とＰＷＭ２信号を発生するパルス信号発生手段７１ｃ−２とを有している。この２つのパルス信号発生手段７１ｃ−１，７１ｃ−２の出力側に、ＶＣＯ７３Ａが接続されている。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００６２】
図１１は、図１０の転写用高圧電源装置７０Ａにおける詳細な構成例を示す回路図である。
【００６３】
ＭＰＵ７１Ａは、例えば、３．３Ｖ／１４ＭＨｚで動作し、実施例１のＭＰＵ７１における１つのＰＷＭ出力端子に代えて２つのＰＷＭ１出力端子及びＰＷＭ２出力端子を有する他は、実施例１のＭＰＵ７１とほぼ同様のものである。ＰＷＭｌ出力端子は、抵抗８１を介してＤＣ電源（例えば、ＤＣ３．３Ｖ）８２Ａによりプルアップされ、初期状態でＶＣＯ７３Ａの発振を停止させる。
【００６４】
ＶＣＯ７３Ａは、実施例１と同様のデジタルトランジスタ７３ａ、抵抗７３ｂ，７３ｆ、コンデンサ７３ｃ、シュミットインバータ７３ｄ，７３ｅ及び可変抵抗７３ｇと、新たに追加された抵抗７３ｈ及び可変容量ダイオード７３ｉとにより構成されている。新たに追加された抵抗７３ｈの一端は、ＰＷＭ２出力端子に接続され、この抵抗７３ｈの他端に、可変容量ダイオード７３ｉ及びコンデンサ７３ｃが接続され、ＰＷＭ２出力端子から出力されるＰＷＭ２信号により発振周波数が可変される構成になっている。例えば、入力されるＰＷＭ２信号は、最大電圧ＶＯＨが３．０Ｖ、最低電圧ＶＯＬがＯ．３Ｖであり、これらの電圧にてＶＣＯ７３Ａは９６ｋＨｚ、１２５ＫＨｚで発振する。ＰＷＭデューティ５０％時には、平均発振周波数が約１０９ｋＨｚとなる。デジタルトランジスタ７３ａは、ＰＷＭ１出力端子から出力される３．３ＶのＴＴＬレベルにてオン／オフ動作し、このデジタルトランジスタ７３ａがオン状態になると、ＶＣＯ７３Ａの発振が停止する。
【００６５】
圧電トランス駆動回路７４は、ＶＣＯ７３Ａの出力パルスにより、ＤＣ電源（例えば、ＤＣ２４Ｖ）７４ＡをＮＭＯＳ７５ａでスイッチングし、インダクタ７５ｃ及びコンデンサ７５ｄからなる共振回路により共振電圧を発生させて圧電トランス７６の１次側７６ａを駆動する。出力電圧変換手段７８は、例えば、出力電圧をＭＰＵ７１ＡのＡＤＣ入力端子に入力するために０Ｖ〜３．３Ｖのレンジとなるように分圧する。この場合の分圧比は、１／１０００又は１／２０００とし、０Ｖ〜３．３ｋＶ又は０Ｖ〜６．６ＫＶのレンジを保持するようになっている。
【００６６】
（実施例２の動作）
図１２（１）、（２）は、図１０及び図１１のＰＷＭ１，ＰＷＭ２周期とＶＣＯ７３Ａの発振出力との関係を示すタイミングチャートである。
【００６７】
図１２（１）ではＰＷＭ１，ＰＷＭ２信号“Ｈ”期間がｎｌサイクル、図１２（２）ではＰＷＭ１，ＰＷＭ２信号“Ｈ”期間がｎ２サイクルの場合が示されている。図１２（１）は実施例１の図４（１）に相当する。ＰＷＭ２信号は、６４０サイクル周期でデューティを可変するようになっている。ＰＷＭ２周期はＰＷＭ２信号“Ｈ”レベル時の９６ｋＨｚのパルス及び１２５ＫＨｚのパルスが混在した状態にてその平均周波数で圧電トランス７６を駆動するようになっている。又、６４０サイクルの設定としたのは、平均周波数との位相差を考慮して決定している。
【００６８】
先ず、このデューティを可変して、高圧のＤＣ出力電圧をＡＤＣ入力端子にて検知して第１の目標電圧に制御し、次に、ＰＷＭｌ信号の“Ｈ”期間及びデューティを実施例１と同様に可変して高圧のＤＣ出力電圧を制御する。以下に図１３のフローチャートを用いて説明する。
【００６９】
図１３は、本発明の実施例２における高圧電源装置７０Ａの動作を示すフローチャートである。
【００７０】
本実施例２の高圧電源装置７０Ａでは、以下のステップＳ２１〜Ｓ３８に従って高圧出力の動作が行われる。
【００７１】
動作が開始されると（ステップＳ２１）、ＭＰＵ７１Ａは、ＰＷＭ１出力端子から出力するＰＷＭ１信号を“Ｈ”レベルにし、ＶＣＯ７３Ａの発振を停止状態にする（ステップＳ２２）。ＭＰＵ７１Ａは、外部機器８０から指示された高庄出力電圧値をシリアル通信により受信すると（ステップＳ２３）、ＰＷＭ１の周期を１４ＭＨｚ／２８１７サイクル、“Ｈ”期間を同１サイクルとする。更に、ＰＷＭ２の周期を６４０サイクル、“Ｈ”期間を４００サイクルとする（ステップＳ２５）。このデューティ６２．５％でのＶＣＯ７３Ａの発振周波数は約１１２．５ｋＨｚになる。前記ステップＳ２４で設定したＰＷＭｌの周期２８１７サイクルではパルス数２２となる範囲は１０９．３７５〜１１１．８６０ｋＨｚなので、この設定ではパルス数２３個となり、平均周波数は１１４．３ｋＨｚとなる。
ＭＰＵ７１Ａは、外部機器８０から高圧オン（ＯＮ）信号を受信したか否かを判定し（ステップＳ２６）、受信した場合はステップＳ２７へ進み、そうでない場合は受信待機状態になる。ＭＰＵ７１Ａは、ステップＳ２７において、ＰＷＭｌ信号及びＰＷＭ２信号の出力を開始する。ＶＣＯ７３Ａの発振周波数は前記の通り１１４．３ＫＨｚなので昇圧比は低い。高圧のＤＣ電圧は、出力電圧変換手段７８により分圧されて０Ｖ〜３．３Ｖレンジに変換される。ＭＰＵ７１Ａは、その変換された０Ｖ〜３．３Ｖレンジの電圧を３．３ＶのＡＤＣ入力端子にて検出する（ステップＳ２８）。
【００７２】
ＭＰＵ７１Ａは、検出電圧が第１の目標電圧以下か否かを判定し（ステップＳ２９）、以下ならステップＳ３０へ進み、そうでないならステップＳ３１へ進む。第１の目標電圧は出力レンジを決定するために設定され、実施例１では低い出力に対して対応できなかったために発振回路７３の発振周波数変化させることにより位相差を大きく取ることにより昇圧比を抑えることが可能な構成としている。ＰＷＭ２信号のデューティを上げることにより周波数が下がり、２８１７サイクル中にパルス数が２２個となる周波数、即ちＰＷＭｌ信号によるＶＣＯ７３Ａのオン／オフがなされない状態と仮定してのＶＣＯ７３Ａの周波数が１１１．８６０ｋＨｚとなるところから、ＰＷＭｌ信号とＰＷＭ２信号によるＶＣＯ７３Ａの周波数が１０９．３ｋＨｚとなる。以降はＰＷＭ２信号によるＶＣＯ７３Ａのパルス周期が変化しても、２２パルス毎の平均周波数はＰＷＭｌ信号の“Ｈ”期間が１サイクルである限り、１０９．３ＫＨｚに固定される。１０９．３ＫＨｚとなっても、その平均周波数を構成する各々のパルスの周期の長短により出力電圧が変化する。位相が大きい場合に出力が低く、位相が小さい場合に出力が高い。
【００７３】
ＭＰＵ７１Ａは、ステップＳ３０において、ＰＷＭ２信号の“Ｈ”期間を１加算した後、ＡＤＣ入力端子にて電圧検出を行い（ステップＳ３１）、検出電圧が設定電圧より小さいか否かを判定し（ステップＳ３２）、小さければステップＳ３３へ進み、そうでなければステップＳ３４へ進む。ＭＰＵ７１Ａは、ステップＳ３３において、ＰＷＭｌ信号の“Ｈ”期間、周期共に１加算し、平均周波数を下げる。この時、ＰＷＭ２の設定は変化させない。ＭＰＵ７１Ａは、ステップＳ３４において、検出電圧が設定電圧より大きいか否かを判定し、大きければ、ＰＷＭ１周期と“Ｈ”期間を１減算（ステップＳ３５）してステップＳ３６へ進み、大きくなければ、そのままステップＳ３６へ進む。
【００７４】
ＭＰＵ７１Ａは、外部機器８０から高圧オフ（ＯＦＦ）信号を受信したか否かを判定し（ステップＳ３６）、受信した場合にはステップＳ３７へ進み、そうでない場合はステップＳ３１へ戻る。ＭＰＵ７１Ａは、ステップＳ３７において、ＰＷＭｌ出力端子を“Ｈ”にする。これにより、高圧電源装置７０Ａの動作が終了する（ステップＳ３８）。
【００７５】
（実施例２の効果）
本実施例２によれば、次の（ｉ）、（ｉｉ）のような効果がある。
【００７６】
（ｉ） 本実施例２では、ＶＣＯ７３Ａの発振周波数を時分割でＰＷＭ２信号により変化させ、この平均周波数とＰＷＭｌ信号による間欠発振により、圧電トランス７６のＡＣ出力電圧を制御している。そのため、実施例１に対して各々のパルスの位相差が大きくなり、周波数変化に対する出力変化幅が小さくなって制御性が向上し、共振周波数付近での圧電トランス７６の駆動が可能となる。このように、実施例１の発振回路７６に代えてＶＣＯ７６Ａを使用したので、出力レンジにより最適な分解能の選択が可能になる。
【００７７】
（ｉｉ） 前記（ｉ）の効果を有する高圧電源装置７０Ａから出力される高圧のＤＣ電圧を転写ローラ５に印加して転写を行わせるようにしたので、転写された画像の品質を向上できる。
【００７８】
（比較例）
本発明者が先に提案した高圧電源装置（以下「比較例の高圧電源装置」という。）を挙げ、この比較例に対して上記実施例１及び２が優れている点について以下説明する。
【００７９】
図１４は、比較例の転写用高圧電源装置における概略の構成を示すブロック図であり、実施例１、２を示す図１、図１０中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００８０】
この転写用高圧電源装置７０Ｂでは、実施例１、２のＭＰＵ７１又は７１Ａと発振回路７３又はＶＣＯ７３Ａとに代えて、デジタルシグナルプロセッサ（以下「ＤＳＰ」という。）７１Ｂが設けられている。ＤＳＰ７１Ｂは、例えば、動作周波数１２８ＭＨｚであり、実施例１、２と同様の出力電圧検知手段７１ａ及び出力設定手段７１ｂと、実施例１、２とは異なるＰＷＭ信号等のパルス発生手段７１ｄ等とを有している。
【００８１】
比較例の高圧電源装置７０Ｂでは、ＤＳＰ７１Ｂ内のパルス発生手段７２ｄから周波数可変のパルスが出力されると、圧電トランス駆動回路７５により圧電トランス７６が駆動され、高圧のＡＣ電圧が出力される。この高圧のＡＣ電圧は、整流回路７７で高圧のＤＣ電圧に変換され、転写ローラ５へ供給される。
【００８２】
図１５−１及び図１５−２は、図１４の高圧電源装置７０Ｂにおける圧電トランス７６の高圧出力を示す図である。図１６は、図１５−１及び図１５−２をグラフにした高圧出力／分周比を示す図である。
【００８３】
ＤＳＰ７１Ｂは、例えば、１２８ＭＨｚのクロックを内部ＰＷＭ又はタイマ等により１１３３分周〜１１９１分周まで１ステップに変更可能である。これにより、圧電トランス駆動回路７５は、１１３ｋＨｚ〜１０７．５ｋＨｚの駆動周波数を得て、圧電トランス７６を駆動することが可能である。
【００８４】
しかしながら、図１４の高圧電源装置７０Ｂでは、圧電トランス７６の出力電圧が２．０ＫＶ以上の領域では、駆動パルス周期を１ステップ変更すると、出力電圧が大きく変化してしまう。例えば、分周比を１１６８から１１６９に変更すると、出力電圧は１．９５ＫＶから２．１８ＫＶへと２３０Ｖも変化してしまう。更に、分周比を１１７３から１１７４に変更すると、出力電圧は３．７１ＫＶから４．１ＫＶへと４７０Ｖも変化してしまう。
【００８５】
このような理由から、比較例の高圧電源装置７０Ｂにおいては、圧電トランス７６の効率の高い領域を使用することは困難で、最大出力の半分以下の領域で使用せざるを得なかった。
【００８６】
このような問題を上記実施例１及び２では、巧みに解決して上述したような顕著な作用効果を奏することができる。
【００８７】
（変形例）
本発明は、上記実施例に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の（ａ）〜（ｃ）のようなものがある。
【００８８】
（ａ） 実施例１、２においては、ＭＰＵ７１，７１Ａとシュミットインバータ７３ｄ，７３ｅによる発振回路７３又はＶＣＯ７３Ａとを用い、ＭＰＵ７１，７１Ａのプログラムコードにて動作するように説明したが、論理回路及び発振回路共にこのような構成に限定されず、図示以外の他の回路で構成しても良い。
【００８９】
（ｂ） 圧電トランス７６の駆動波形は、間欠発振としたが、不連続パルスにより所望の平均周波数を得、且つ２次側と１次側駆動パルスに不連続な位相差を設けることにより出力調整を行うのであれば、他の形態でも構わない。
【００９０】
（ｂ） 転写ローラ５は、これに印加する高電圧の変動等が転写品質等に大きな影響を及ぼす。そのため、実施例１、２では、転写ローラ５に用いて好適な画像品質等が得られる高圧電源装置７０，７０Ａについて説明している。しかし、実施例１、２の高電圧装置７０，７０Ａは、帯電バイアス発生部６１や現像バイアス発生部６２等の他の箇所に設けても所望の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施例１における転写用高圧電源装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の転写用高圧電源装置７０における詳細な構成例を示す回路図である。
【図３】図２中のＭＰＵ７１におけるＰＷＭ出力端子の出力を示すタイミングチャートである。
【図４】図３のＰＷＭ周期と発振回路７３の発振出力との関係を示すタイミングチャートである。
【図５−１】発振周波数が１０９．３７５ｋＨｚの場合において２２パルス毎の間欠遅延サイクル（パルス）数０〜６３の場合の高圧出力電圧を示す図である。
【図５−２】発振周波数が１０９．３７５ｋＨｚの場合において２２パルス毎の間欠遅延サイクル（パルス）数０〜６３の場合の高圧出力電圧を示す図である。
【図６】図１、図２の高圧電源装置７０における動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例１の効果を説明する図である。
【図８】本発明の実施例１における高圧電源装置を用いた画像形成装置を示す構成図である。
【図９】図８の画像形成装置１における制御回路の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施例２における転写用高圧電源装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０の転写用高圧電源装置７０Ａにおける詳細な構成例を示す回路図である。
【図１２】図１０及び図１１のＰＷＭ１，ＰＷＭ２周期とＶＣＯ７３Ａの発振出力との関係を示すタイミングチャートである。
【図１３】図１０及び図１１における高圧電源装置７０Ａの動作を示すフローチャートである。
【図１４】比較例の転写用高圧電源装置における概略の構成を示すブロック図である。
【図１５−１】図１４の高圧電源装置７０Ｂにおける圧電トランス７６の高圧出力を示す図である。
【図１５−２】図１４の高圧電源装置７０Ｂにおける圧電トランス７６の高圧出力を示す図である。
【図１６】図１５−１及び図１５−２をグラフにした高圧出力／分周比を示す図である。
【符号の説明】
【００９２】
１ 画像形成装置
５，５Ｋ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ 転写ローラ
７０，７０Ａ 高圧電源装置
７１，７１Ａ ＭＰＵ
７１ｃ，７１ｃ−１，７１ｃ−２ パルス信号発生手段
７３ 発振回路
７３Ａ ＶＣＯ
７４ ＤＣ電源
７５ 圧電トランス駆動回路
７６ 圧電トランス
７７ 整流回路
７８ 出力電圧変換回路
８０ 外部機器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流の駆動電圧を圧電トランスの１次側に印加して、前記圧電トランスの２次側から昇圧された交流の出力電圧を発生させる圧電トランスインバータにおいて、
入力パルスに基づき、直流電圧をスイッチングして前記駆動電圧を前記圧電トランスの１次側に印加するスイッチング手段を有し、前記駆動電圧波形の前記出力電圧波形に対する位相差が（前記駆動電圧波形と前記出力電圧波形の平均位相差）±１８０°以下の範囲にて前記駆動電圧を不連続にすることにより前記駆動電圧の平均周波数を可変し、前記圧電トランスの２次側から昇圧された連続した正弦波の前記出力電圧を発生させることを特徴とする圧電トランスインバータ。
【請求項２】
発振手段を間欠発振させて生成した前記入力パルスに基づき、前記駆動電圧を不連続にすることを特徴とする請求項１記載の圧電トランスインバータ。
【請求項３】
前記スイッチング手段は、前記入力パルスによりオン／オフ動作するパワートランジスタを有することを特徴とする請求項１又は２記載の圧電トランスインバータ。
【請求項４】
前記スイッチ手段は、
前記入力パルスによりスイッチングするパワートランジスタと、
前記パワートランジスタのスイッチングに共振して生成した前記駆動電圧を前記圧電トランスの１次側に印加する共振回路と、
を有することを特徴とする請求項１又は２記載の圧電トランスインバータ。
【請求項５】
前記共振回路は、
前記直流電圧の電源と前記パワートランジスタとの間に直列に接続されたインダクタと、
前記パワートランジスタに対して並列に接続されたコンデンサと、
を有することを特徴とする請求項４記載の圧電トランスインバータ。
【請求項６】
前記発振手段は、
制御パルスにより発振して前記入力パルスを生成する発振回路により構成されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の圧電トランスインバータ。
【請求項７】
前記発振手段は、
制御パルスにより発振周波数が変化して前記入力パルスを生成する電圧制御発振回路により構成されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の圧電トランスインバータ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧電トランスインバータと、
前記出力電圧を直流電圧に変換して負荷に供給する整流回路と、
を有することを特徴とする高圧電源装置。
【請求項９】
請求項６又は７記載の圧電トランスインバータと、
前記出力電圧を直流電圧に変換して負荷に供給する整流回路と、
前記整流回路から出力される前記直流電圧に対応した検出電圧と設定電圧との大小を比較してこの差が小さくなるような前記制御パルスを生成する制御回路と、
を有することを特徴とする高圧電源装置。
【請求項１０】
請求項８又は９記載の高圧電源装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
前記負荷は、転写ローラであることを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
【請求項１】
交流の駆動電圧を圧電トランスの１次側に印加して、前記圧電トランスの２次側から昇圧された交流の出力電圧を発生させる圧電トランスインバータにおいて、
入力パルスに基づき、直流電圧をスイッチングして前記駆動電圧を前記圧電トランスの１次側に印加するスイッチング手段を有し、前記駆動電圧波形の前記出力電圧波形に対する位相差が（前記駆動電圧波形と前記出力電圧波形の平均位相差）±１８０°以下の範囲にて前記駆動電圧を不連続にすることにより前記駆動電圧の平均周波数を可変し、前記圧電トランスの２次側から昇圧された連続した正弦波の前記出力電圧を発生させることを特徴とする圧電トランスインバータ。
【請求項２】
発振手段を間欠発振させて生成した前記入力パルスに基づき、前記駆動電圧を不連続にすることを特徴とする請求項１記載の圧電トランスインバータ。
【請求項３】
前記スイッチング手段は、前記入力パルスによりオン／オフ動作するパワートランジスタを有することを特徴とする請求項１又は２記載の圧電トランスインバータ。
【請求項４】
前記スイッチ手段は、
前記入力パルスによりスイッチングするパワートランジスタと、
前記パワートランジスタのスイッチングに共振して生成した前記駆動電圧を前記圧電トランスの１次側に印加する共振回路と、
を有することを特徴とする請求項１又は２記載の圧電トランスインバータ。
【請求項５】
前記共振回路は、
前記直流電圧の電源と前記パワートランジスタとの間に直列に接続されたインダクタと、
前記パワートランジスタに対して並列に接続されたコンデンサと、
を有することを特徴とする請求項４記載の圧電トランスインバータ。
【請求項６】
前記発振手段は、
制御パルスにより発振して前記入力パルスを生成する発振回路により構成されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の圧電トランスインバータ。
【請求項７】
前記発振手段は、
制御パルスにより発振周波数が変化して前記入力パルスを生成する電圧制御発振回路により構成されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の圧電トランスインバータ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧電トランスインバータと、
前記出力電圧を直流電圧に変換して負荷に供給する整流回路と、
を有することを特徴とする高圧電源装置。
【請求項９】
請求項６又は７記載の圧電トランスインバータと、
前記出力電圧を直流電圧に変換して負荷に供給する整流回路と、
前記整流回路から出力される前記直流電圧に対応した検出電圧と設定電圧との大小を比較してこの差が小さくなるような前記制御パルスを生成する制御回路と、
を有することを特徴とする高圧電源装置。
【請求項１０】
請求項８又は９記載の高圧電源装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
前記負荷は、転写ローラであることを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５−１】
【図１５−２】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５−１】
【図１５−２】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−１１００７３（Ｐ２０１０−１１００７３Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７７６９８（Ｐ２００８−２７７６９８）
【出願日】平成２０年１０月２９日（２００８．１０．２９）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２９日（２００８．１０．２９）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
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