圧電トランス駆動回路及び画像形成装置
【課題】特定の周波数におけるノイズの発生を防止し、立ち上がりを速くし、又、負荷変動に対する追随性を向上させる。
【解決手段】圧電トランス駆動回路７０は、駆動パルスＰ２を供給して圧電トランス８０を駆動する回路であり、圧電トランス８０の出力電圧Ｖｔをデジタル信号に変換して検出電圧ＤＶを出力するＡ／Ｄ変換部７２と、目標周波数ｆｔの電圧と検出電圧ＤＶとの誤差を算出し、駆動パルスＰ２の駆動周波数ｆｄを修正するための修正周波数ｆｃを求める演算器７３と、修正周波数ｆｃと乱数ＲＮとを加えて制御周波数ｆｒを求める演算器７７と、制御周波数ｆｒに基づきマスタクロックＭＣＫを分周して駆動パルスＰ１を生成する分周器７７と、駆動パルスＰ１を増幅して圧電トランス８０を駆動する駆動部７８とを有している。
【解決手段】圧電トランス駆動回路７０は、駆動パルスＰ２を供給して圧電トランス８０を駆動する回路であり、圧電トランス８０の出力電圧Ｖｔをデジタル信号に変換して検出電圧ＤＶを出力するＡ／Ｄ変換部７２と、目標周波数ｆｔの電圧と検出電圧ＤＶとの誤差を算出し、駆動パルスＰ２の駆動周波数ｆｄを修正するための修正周波数ｆｃを求める演算器７３と、修正周波数ｆｃと乱数ＲＮとを加えて制御周波数ｆｒを求める演算器７７と、制御周波数ｆｒに基づきマスタクロックＭＣＫを分周して駆動パルスＰ１を生成する分周器７７と、駆動パルスＰ１を増幅して圧電トランス８０を駆動する駆動部７８とを有している。
【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して交流（以下「ＡＣ」という。）の高い出力電圧を出力させる圧電トランス駆動回路と、この圧電トランス駆動回路を用いた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用の圧電トランス駆動回路として、例えば、下記の特許文献１に記載されるものがあった。
【０００３】
この種の圧電トランス駆動回路は、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駆動する回路である。圧電トランスの入力電流は、電流検出抵抗で検出され、この検出された交流電圧のゼロクロス点が、比較器で検出され、更に、その検出されたゼロクロス点の低周波成分がフィルタで取り出される。取り出された低周波成分の出力電流は、増幅器で増幅されて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ＡＣの高電圧が出力され、例えば、直流（以下「ＤＣ」という。）に変換されて画像形成装置内の転写ローラ等へ印加される。
【０００４】
このような圧電トランス駆動回路において、小型化のためにアナログ部品を削減し、デジタル化する提案が行われている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−８４３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のデジタル化された圧電トランス駆動回路では、特定の周波数のノイズが発生したり、あるいは、出力電圧を変化させながら圧電トランスを駆動する場合には、所望の出力電圧に安定するまでの時間を短くできないといった課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の圧電トランス駆動回路は、駆動パルスに共振して高いＡＣ出力電圧を出力する圧電トランスに対し、前記駆動パルスを供給して前記圧電トランスを駆動する圧電トランス駆動回路であって、前記出力電圧をデジタル信号に変換して前記出力電圧に対する検出電圧を出力するアナログ／デジタル変換（以下「Ａ／Ｄ変換」という。）部と、目標とする前記出力電圧を得るための目標周波数の電圧と前記検出電圧とを入力して前記目標周波数の電圧と前記検出電圧との誤差を算出し、前記駆動パルスの駆動周波数を修正するための修正周波数を求める第１の演算部と、前記修正周波数と前記乱数とを入力して前記修正周波数と前記乱数とを加えて制御周波数を求める第２の演算部と、前記制御周波数に基づき基準クロックを分周して前記駆動パルスを生成する分周部と、前記駆動パルスを増幅して前記圧電トランスを駆動する駆動部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、前記発明の圧電トランス駆動回路を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、修正周波数を乱数によって分散し、この平均値が所望する制御周波数になるので、分周部から出力される駆動パルスの駆動パターンが同一パターンになることがない。そのため、特定ノイズの発生を防止できる。従って、画像形成装置の信頼性を向上できる。
【００１０】
例えば、フィルタを用いることで、短い目標周波数設定間隔でも希望する周波数に近づけることができる。又、同じ目標周波数設定間隔であれば、より高い精度で目標周波数に近づけることができる。従って、所望の出力に安定するまでの時間を短縮でき、立ち上がりが早く、負荷変動に対する追随性の優れる画像形成装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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】
【００１２】
（実施例１の画像形成装置）
図７は、本発明の実施例１における圧電トランス駆動回路を用いた画像形成装置を示す構成図である。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
図８は、図７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。
【００１８】
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、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、現像バイアス発生部６２、及び転写バイアス発生部６３の全部又は一部は、圧電トランス駆動回路を用いて構成されている。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。
【００１９】
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，５８Ｃ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。
【００２０】
（実施例１の圧電トランス駆動回路）
図１は、本発明の実施例１における圧電トランス駆動回路の構成を示すブロック図である。
【００２１】
この圧電トランス駆動回路７０は、駆動パルスＰ２により圧電トランス８０を駆動して高圧のＡＣ電圧を負荷（例えば、図８中の帯電バイアス発生部６１、現像バイアス発生部６２、及び転写バイアス発生部６３の全部又は一部）８１へ供給させる回路である。
【００２２】
圧電トランス８０は、駆動パルスＰ２に基づき、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ＡＣ出力電圧Ｖｔを出力して負荷８１へ供給するためのトランスであり、この出力側に、整流器７１が接続されている。整流器７１は、圧電トランス８０から出力された高圧のＡＣ出力電圧Ｖｔを整流してＤＣ電圧に変換する回路であり、ダイオード及びコンデンサ等により構成され、この出力側に、Ａ／Ｄ変換部（例えば、Ａ／Ｄ変換器）７２が接続されている。
【００２３】
Ａ／Ｄ変換器７２は、整流器７１から出力されたＤＣ電圧をデジタル信号に変換して、出力電圧Ｖｔに対する検出電圧ＤＶを出力する回路であり、高い電圧検出精度を得るために十分なビット数（例えば、１０ビット）を有し、且つこのＡ／Ｄ変換器７２に入力されるサンプルクロックＳＣＫは制御に求められる応答速度を十分に確保できる周波数である。このＡ／Ｄ変換器７２の出力側には、第１の演算部（例えば、演算器）７３が接続され、更に、この演算器７３に、目標周波数設定器７４及び第２の演算部（例えば、演算器）７５が接続されている。
【００２４】
目標周波数設定器７４は、圧電トランス８０の特性から導き出される目標電圧を得るために必要な目標周波数ｆｔを設定して演算器７３に与えるものである。演算器７３は、目標周波数ｆｔの電圧（即ち、目標電圧）と検出電圧ＤＶとの誤差を算出し、駆動パルスＰ２の駆動周波数を修正するための修正周波数ｆｃを求めて演算器７５へ与えるものである。演算器７５の入力側には乱数発生器７６が接続され、この演算器７５の出力側に、分周部（例えば、分周器）７７を介して駆動部７８が接続されている。
【００２５】
乱数発生器７６は、修正周波数近傍一定の範囲で拡散させるための一様な疑似乱数ＲＮを発生させて演算器７５に与える装置である。演算器７５は、修正周波数ｆｃと乱数ＲＮとを加え、修正周波数近傍一定の範囲で一様にぶれた制御周波数ｆｒを生成して分周器７７に与えるものである。
【００２６】
分周器７７は、演算器７５で生成された制御周波数ｆｒに基づき、基準クロックであるマスタクロックＭＣＫを分周して駆動パルスＰ１を生成し、この駆動パルスＰ１を駆動部７８に与える回路であり、例えば、分周カウンタにより構成されている。駆動部７８は、分周器７７で生成された駆動パルスＰ１を増幅し、この増幅された駆動パルスＰ２により圧電トランス８０を駆動する回路であり、スイッチング素子及び共振回路等により構成されている。
【００２７】
図２は、図１中の目標周波数設定器７４と乱数発生器７６の構成を決めるための要素（マスタクロックＭＣＫ、圧電トランス８０の共振周波数ｆ０、分周器７７を構成する分周カウンタのビット数、制御周波数ｆｒの範囲、分周カウンタ範囲））を示す図である。
【００２８】
図３は、図１中の圧電トランス８０における周波数特性を示す図である。この図３において、駆動周波数ｆｄの駆動パルスＰ２にて駆動された圧電トランス８０の出力電圧Ｖｔが示されている。出力電圧Ｖｔが最高となる駆動周波数ｆｄが、圧電トランス８０の共振周波数ｆ０である。
【００２９】
更に、図４は、図１中の目標周波数ｆｔと乱数ＲＮの構成を示す図である。
例えば、マスタクロックＭＣＫが２０ＭＨｚ、圧電トランス８０の共振周波数ｆ０が１００ｋＨｚであるとすれば、目標周波数設定器７４で設定する値（即ち、分周カウント）は２００分周となる。圧電トランス８０の出力電圧Ｖｔを調整するために、目標周波数ｆｔを２０ｋＨｚ〜４００ｋＨｚの範囲で制御しようとすると、目標周波数設定器７４は１０００分周〜５０分周の範囲で制御することになる。
【００３０】
一方、目標周波数ｆｔを共振周波数近辺で変化させるとすると、目標周波数カウントが２００分周から１分周増減するだけで約５００Ｈｚ増減する。圧電トランス８０の駆動パルスＰ２に必要な周波数分解能は約１０Ｈｚであるので、目標周波数設定器７４の分周値の最小単位は０．０２分周である。
【００３１】
以上のことから、目標周波数設定器７４に必要な構成は、整数部が最大１０００分周分のビット数で１０ビット、小数部が５０分周分のビット数で６ビットとなる。
【００３２】
乱数発生器７６についても、小数部については目標周波数設定器７４と同じ分解能をもたせることで、制御周波数ｆｒの分周値の切り捨て誤差を防ぐことができる。整数部については周波数を分散させる範囲と、一般的なバイト単位の区切りを考慮し、２ビットを割り当てる。
【００３３】
（実施例１の画像形成装置の動作）
図７及び図８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。
【００３４】
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。
【００３５】
（実施例１の圧電トランス駆動回路の動作）
図５（１）〜（３）は、図１中の乱数発生器７６における乱数ＲＮの発生頻度を示す図である。更に、図６は、図１の動作を示すタイムチャートである。
【００３６】
先ず、圧電トランス８０の特性から導き出される目標電圧を得るために必要な目標周波数ｆｔを目標周波数設定器７４に設定する。Ａ／Ｄ変換器７から出力される検出電圧ＤＶは、圧電トランス８０の出力電圧Ｖｔによって決まる。演算器７３は、目標周波数ｆｔと現在の検出電圧ＤＶの関係から、圧電トランス８０の出力電圧Ｖｔを増減させるように修正周波数ｆｃを変更し、演算器７５へ送る。
【００３７】
乱数発生器７６の生成する乱数ＲＮは、先ず、図５（１）に示すように、最大値と最小値の間で一様な確率で発生する値を生成し、次に、中心が０となるように値をシフトし、図５（２）で示すような分布で、演算器７５へ送る。演算器７５では、先の演算器７３で修正された修正周波数ｆｃに、乱数発生器７６で生成された乱数ＲＮを加え、制御周波数ｆｒを出力する。この時、制御周波数ｆｒは、図５（３）で示すように、下限周波数ｆｍｉｎと上限周波数ｆｍａｘの間で一様な確率で出力される。この結果、分周器７７には、下限周波数ｆｍｉｎから上限周波数ｆｍａｘまでの間のランダムな制御周波数ｆｒが入力され、圧電トランス８０はこの範囲内の制御周波数ｆｒで駆動されるが、この平均周波数ｆｃａは演算器７３によって生成された修正周波数ｆｃとなる。これらの動作が、図６のタイムチャートに示されている。
【００３８】
これは負荷電圧である出力電圧Ｖｔが変動している場合で、Ａ／Ｄ変換器７２は一定のサンプリング間隔ｔｓで出力電圧Ｖｔを測定する。出力電圧ＶｔがＶｔａであり、この結果、演算器７３が修正周波数ｆｃ（＝ｆｃａ）を出力する。乱数発生器７６は、Ａ／Ｄ変換器７２のサンプリング間隔ｔｓよりも十分に短い時間ｔｒで乱数ＲＮを生成し、演算器７５は時間ｔｒで分周器７７に対して制御周波数ｆｒを出力し、結果、図６の最下部における制御周波数ｆｒの波形図に示すように、修正周波数ｆｃ（＝ｆｃａ）を中心としたランダムな制御周波数ｆｒが、上限周波数ｆｍａｘと下限周波数ｆｍｉｎの間で送出され、圧電トランス８０は平均された周波数（即ち、修正周波数ｆｃａ）で駆動されることになる。同様に、出力電圧ＶｔがＶｔｂの時は修正周波数ｆｃ（＝ｆｃｂ）で駆動され、出力電圧ＶｔがＶｔｃの時は修正周波数ｆｃ（＝ｆｃｃ）で駆動される。
【００３９】
このようにして圧電トランス８０から出力された高圧のＡＣ出力電圧Ｖｔは、負荷８１へ供給される。負荷８１が例えば転写バイアス発生部６３の場合には、そのＡＣ出力電圧ＶｔがＤＣに変換されて転写ローラ５へ供給される。ここで、カラー画像形成装置において転写は４出力となるので、図１のような圧電トランス回路７０が４回路設けられ、各出力電圧Ｖｔが各転写ローラ５Ｋ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃへそれぞれ供給されることになる。他の帯電バイアス発生部６１や現像バイアス発生部６２についても同様に、出力電圧Ｖｔが各現像器２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃへ供給される。
【００４０】
（実施例１の効果）
本実施例１によれば、修正周波数ｆｃを乱数ＲＮによって分散し、この平均値が所望する制御周波数ｆｒになるので、分周器７７から出力される駆動パルスＰ１の駆動パターンが同一パターンになることなく、デジタル回路により構成された圧電トランス駆動回路７０から出力される特定ノイズを排除することができる。従って、画像形成装置の信頼性を向上できる。
【実施例２】
【００４１】
（実施例２の圧電トランス駆動回路）
図９は、本発明の実施例２における圧電トランス駆動回路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。
【００４２】
本実施例２の圧電トランス駆動回路７０Ａでは、実施例１の乱数発生器７６と演算器７５との間に、新たにフィルタ７９が挿入されている。フィルタ７９は、乱数発生器７６で一様な発生頻度で出力される乱数ＲＮに対し、中央が最大となり、両端に行くに従い、発生頻度が低下する特性を持っている。一例を挙げると、正規分布特性等が好適である。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００４３】
（実施例２の圧電トランス駆動回路の動作）
図１０（１）、（２）は、図９中のフィルタ７９及び演算器７５の出力特性を示す図である。
【００４４】
乱数発生器７６の出力特性は、実施例１で述べたとおり、図５（２）のようになる。フィルタ７９は、その乱数発生器７６の出力に対し、例えば、正規分布の特性を持っているので、図１０（１）の出力特性となる。フィルタ７９の出力を演算器７５に入力すると、この演算器７５の出力は図１０（２）の特性となり、平均周波数ｆｃａの出力頻度が最も高く、下限周波数ｆｍｉｎ、及び上限周波数ｆｍａｘの外側の出力頻度は最低となる。
【００４５】
図１１は、実施例１で示した一様乱数の出力と本実施例２で示した正規分布のフィルタ７９を通過した後の出力が、その乱数の平均値へ収束していく過程例を示す図である。
【００４６】
図１１から分かる通り、実施例１で示した一様乱数に比べ、正規分布フィルタ７９をかけたものの方が乱数の平均値へ収束する速度が速い。即ち、短い目標周波数設定間隔でも希望する周波数に近づけることができる。従って、所望の出力に安定するまでの時間を短縮でき、立ち上がりが早く、負荷変動に対する追随性の優れる画像形成装置１を実現できる。
【００４７】
（実施例２の効果）
本実施例２によれば、実施例１の効果が得られ、更に、例えば、正規分布フィルタ７９を用いることで、短い目標周波数設定間隔でも希望する周波数に近づけることができる。又、同じ目標周波数設定間隔であれば、より高い精度で目標周波数に近づけることができる。
【００４８】
（比較例）
従来の一般的な圧電トランス駆動回路を比較例として挙げ、この比較例に対して本実施例１、２が優れている点について以下説明する。
【００４９】
比較例の圧電トランス駆動回路により駆動される一般的な圧電トランスにおいて、共振周波数は、約１００ＫＨｚであり、制御する周波数範囲における平均的な周波数感度は、周波数１ＫＨｚの変化に対して電圧値の変化が略＋１００％〜−５０％程度である。このことから、負荷電圧である出力電圧を±１％程度に抑えるためには、駆動パルスの周波数分解能が少なくとも１０Ｈｚ程度となる。この１０Ｈｚの分解能を実用的なマスタクロック（２０ＭＨｚ程度）で実現するために、分周比を所定の周期で分散し、平均周波数の分解能を上げることにより、高い分解能を得ている。
【００５０】
しかしながら、このような比較例の圧電トランス駆動回路では、周波数を分散させ周波数設定回路から出力されるパターンが一定しており、デジタル回路において特定の周波数のノイズ源となってしまう。又、一定出力電圧に制御する場合は問題ないが、出力電圧を変化させながら制御する用途では、所望の電圧に安定するまでの時間を短くできない。このような問題を上記実施例１、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。
【００５１】
（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（１）〜（５）のようなものがある。
【００５２】
（１） 実施例１では、目標周波数設定器７４のビット数を整数部１０ビット、小数部６ビット、又、乱数発生器７６のビット数を整数部２ビット、小数部６ビットとして説明したが、これらはマスタクロックＭＣＫの周波数や圧電トランス特性によって変更することができる。
【００５３】
（２） 乱数発生の幅を変更し、下限周波数ｆｍｉｎと上限周波数ｆｍａｘの間隔を広げ、広い範囲で分散させることもできる。
【００５４】
（３） 前記（１）、（２）において、それらのデータを中央処理装（ＣＰＵ）等から設定できるようにしても良い。
【００５５】
（４） 整数部、小数部共にビット数を固定せずに、出力電圧を変更する過程において、ビット数を変更することもできる。
【００５６】
（５） 実施例２において、フィルタ７９の特性を正規分布として説明したが、この特性を１回差分、２回差分、ガウス分布等、中央の出力頻度が高く、両端に行くに従い出力頻度が低下する類のフィルタであれば用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施例１における圧電トランス駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図２】図１中の目標周波数設定器７４と乱数発生器７６の構成を決めるための要素を示す図である。
【図３】図１中の圧電トランス８０における周波数特性を示す図である。
【図４】図１中の目標周波数ｆｔと乱数ＲＮの構成を示す図である。
【図５】図１中の乱数発生器７６における乱数ＲＮの発生頻度を示す図である。
【図６】図１の動作を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の実施例１における圧電トランス駆動回路を用いた画像形成装置を示す構成図である。
【図８】図７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９】本発明の実施例２における圧電トランス駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９中のフィルタ７９及び演算器７５の出力特性を示す図である。
【図１１】実施例１で示した一様乱数と実施例２で示した正規分布フィルタ通過後の乱数の平均への収束過程の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 画像形成装置
２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ 現像器
５，５Ｋ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ 転写ローラ
６１ 帯電バイアス発生部
６２ 現像デバイス発生部
６３ 転写デバイス発生部
７０ 圧電トランス駆動回路
７２ Ａ／Ｄ変換器
７３，７５ 演算器
７４ 目標周波数設定器
７６ 乱数発生器
７７ 分周器
７８ 駆動部
８０ 圧電トランス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電トランスを駆動して交流（以下「ＡＣ」という。）の高い出力電圧を出力させる圧電トランス駆動回路と、この圧電トランス駆動回路を用いた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用の圧電トランス駆動回路として、例えば、下記の特許文献１に記載されるものがあった。
【０００３】
この種の圧電トランス駆動回路は、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駆動する回路である。圧電トランスの入力電流は、電流検出抵抗で検出され、この検出された交流電圧のゼロクロス点が、比較器で検出され、更に、その検出されたゼロクロス点の低周波成分がフィルタで取り出される。取り出された低周波成分の出力電流は、増幅器で増幅されて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ＡＣの高電圧が出力され、例えば、直流（以下「ＤＣ」という。）に変換されて画像形成装置内の転写ローラ等へ印加される。
【０００４】
このような圧電トランス駆動回路において、小型化のためにアナログ部品を削減し、デジタル化する提案が行われている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−８４３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のデジタル化された圧電トランス駆動回路では、特定の周波数のノイズが発生したり、あるいは、出力電圧を変化させながら圧電トランスを駆動する場合には、所望の出力電圧に安定するまでの時間を短くできないといった課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の圧電トランス駆動回路は、駆動パルスに共振して高いＡＣ出力電圧を出力する圧電トランスに対し、前記駆動パルスを供給して前記圧電トランスを駆動する圧電トランス駆動回路であって、前記出力電圧をデジタル信号に変換して前記出力電圧に対する検出電圧を出力するアナログ／デジタル変換（以下「Ａ／Ｄ変換」という。）部と、目標とする前記出力電圧を得るための目標周波数の電圧と前記検出電圧とを入力して前記目標周波数の電圧と前記検出電圧との誤差を算出し、前記駆動パルスの駆動周波数を修正するための修正周波数を求める第１の演算部と、前記修正周波数と前記乱数とを入力して前記修正周波数と前記乱数とを加えて制御周波数を求める第２の演算部と、前記制御周波数に基づき基準クロックを分周して前記駆動パルスを生成する分周部と、前記駆動パルスを増幅して前記圧電トランスを駆動する駆動部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、前記発明の圧電トランス駆動回路を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、修正周波数を乱数によって分散し、この平均値が所望する制御周波数になるので、分周部から出力される駆動パルスの駆動パターンが同一パターンになることがない。そのため、特定ノイズの発生を防止できる。従って、画像形成装置の信頼性を向上できる。
【００１０】
例えば、フィルタを用いることで、短い目標周波数設定間隔でも希望する周波数に近づけることができる。又、同じ目標周波数設定間隔であれば、より高い精度で目標周波数に近づけることができる。従って、所望の出力に安定するまでの時間を短縮でき、立ち上がりが早く、負荷変動に対する追随性の優れる画像形成装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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】
【００１２】
（実施例１の画像形成装置）
図７は、本発明の実施例１における圧電トランス駆動回路を用いた画像形成装置を示す構成図である。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
図８は、図７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。
【００１８】
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、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、現像バイアス発生部６２、及び転写バイアス発生部６３の全部又は一部は、圧電トランス駆動回路を用いて構成されている。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。
【００１９】
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，５８Ｃ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。
【００２０】
（実施例１の圧電トランス駆動回路）
図１は、本発明の実施例１における圧電トランス駆動回路の構成を示すブロック図である。
【００２１】
この圧電トランス駆動回路７０は、駆動パルスＰ２により圧電トランス８０を駆動して高圧のＡＣ電圧を負荷（例えば、図８中の帯電バイアス発生部６１、現像バイアス発生部６２、及び転写バイアス発生部６３の全部又は一部）８１へ供給させる回路である。
【００２２】
圧電トランス８０は、駆動パルスＰ２に基づき、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ＡＣ出力電圧Ｖｔを出力して負荷８１へ供給するためのトランスであり、この出力側に、整流器７１が接続されている。整流器７１は、圧電トランス８０から出力された高圧のＡＣ出力電圧Ｖｔを整流してＤＣ電圧に変換する回路であり、ダイオード及びコンデンサ等により構成され、この出力側に、Ａ／Ｄ変換部（例えば、Ａ／Ｄ変換器）７２が接続されている。
【００２３】
Ａ／Ｄ変換器７２は、整流器７１から出力されたＤＣ電圧をデジタル信号に変換して、出力電圧Ｖｔに対する検出電圧ＤＶを出力する回路であり、高い電圧検出精度を得るために十分なビット数（例えば、１０ビット）を有し、且つこのＡ／Ｄ変換器７２に入力されるサンプルクロックＳＣＫは制御に求められる応答速度を十分に確保できる周波数である。このＡ／Ｄ変換器７２の出力側には、第１の演算部（例えば、演算器）７３が接続され、更に、この演算器７３に、目標周波数設定器７４及び第２の演算部（例えば、演算器）７５が接続されている。
【００２４】
目標周波数設定器７４は、圧電トランス８０の特性から導き出される目標電圧を得るために必要な目標周波数ｆｔを設定して演算器７３に与えるものである。演算器７３は、目標周波数ｆｔの電圧（即ち、目標電圧）と検出電圧ＤＶとの誤差を算出し、駆動パルスＰ２の駆動周波数を修正するための修正周波数ｆｃを求めて演算器７５へ与えるものである。演算器７５の入力側には乱数発生器７６が接続され、この演算器７５の出力側に、分周部（例えば、分周器）７７を介して駆動部７８が接続されている。
【００２５】
乱数発生器７６は、修正周波数近傍一定の範囲で拡散させるための一様な疑似乱数ＲＮを発生させて演算器７５に与える装置である。演算器７５は、修正周波数ｆｃと乱数ＲＮとを加え、修正周波数近傍一定の範囲で一様にぶれた制御周波数ｆｒを生成して分周器７７に与えるものである。
【００２６】
分周器７７は、演算器７５で生成された制御周波数ｆｒに基づき、基準クロックであるマスタクロックＭＣＫを分周して駆動パルスＰ１を生成し、この駆動パルスＰ１を駆動部７８に与える回路であり、例えば、分周カウンタにより構成されている。駆動部７８は、分周器７７で生成された駆動パルスＰ１を増幅し、この増幅された駆動パルスＰ２により圧電トランス８０を駆動する回路であり、スイッチング素子及び共振回路等により構成されている。
【００２７】
図２は、図１中の目標周波数設定器７４と乱数発生器７６の構成を決めるための要素（マスタクロックＭＣＫ、圧電トランス８０の共振周波数ｆ０、分周器７７を構成する分周カウンタのビット数、制御周波数ｆｒの範囲、分周カウンタ範囲））を示す図である。
【００２８】
図３は、図１中の圧電トランス８０における周波数特性を示す図である。この図３において、駆動周波数ｆｄの駆動パルスＰ２にて駆動された圧電トランス８０の出力電圧Ｖｔが示されている。出力電圧Ｖｔが最高となる駆動周波数ｆｄが、圧電トランス８０の共振周波数ｆ０である。
【００２９】
更に、図４は、図１中の目標周波数ｆｔと乱数ＲＮの構成を示す図である。
例えば、マスタクロックＭＣＫが２０ＭＨｚ、圧電トランス８０の共振周波数ｆ０が１００ｋＨｚであるとすれば、目標周波数設定器７４で設定する値（即ち、分周カウント）は２００分周となる。圧電トランス８０の出力電圧Ｖｔを調整するために、目標周波数ｆｔを２０ｋＨｚ〜４００ｋＨｚの範囲で制御しようとすると、目標周波数設定器７４は１０００分周〜５０分周の範囲で制御することになる。
【００３０】
一方、目標周波数ｆｔを共振周波数近辺で変化させるとすると、目標周波数カウントが２００分周から１分周増減するだけで約５００Ｈｚ増減する。圧電トランス８０の駆動パルスＰ２に必要な周波数分解能は約１０Ｈｚであるので、目標周波数設定器７４の分周値の最小単位は０．０２分周である。
【００３１】
以上のことから、目標周波数設定器７４に必要な構成は、整数部が最大１０００分周分のビット数で１０ビット、小数部が５０分周分のビット数で６ビットとなる。
【００３２】
乱数発生器７６についても、小数部については目標周波数設定器７４と同じ分解能をもたせることで、制御周波数ｆｒの分周値の切り捨て誤差を防ぐことができる。整数部については周波数を分散させる範囲と、一般的なバイト単位の区切りを考慮し、２ビットを割り当てる。
【００３３】
（実施例１の画像形成装置の動作）
図７及び図８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。
【００３４】
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。
【００３５】
（実施例１の圧電トランス駆動回路の動作）
図５（１）〜（３）は、図１中の乱数発生器７６における乱数ＲＮの発生頻度を示す図である。更に、図６は、図１の動作を示すタイムチャートである。
【００３６】
先ず、圧電トランス８０の特性から導き出される目標電圧を得るために必要な目標周波数ｆｔを目標周波数設定器７４に設定する。Ａ／Ｄ変換器７から出力される検出電圧ＤＶは、圧電トランス８０の出力電圧Ｖｔによって決まる。演算器７３は、目標周波数ｆｔと現在の検出電圧ＤＶの関係から、圧電トランス８０の出力電圧Ｖｔを増減させるように修正周波数ｆｃを変更し、演算器７５へ送る。
【００３７】
乱数発生器７６の生成する乱数ＲＮは、先ず、図５（１）に示すように、最大値と最小値の間で一様な確率で発生する値を生成し、次に、中心が０となるように値をシフトし、図５（２）で示すような分布で、演算器７５へ送る。演算器７５では、先の演算器７３で修正された修正周波数ｆｃに、乱数発生器７６で生成された乱数ＲＮを加え、制御周波数ｆｒを出力する。この時、制御周波数ｆｒは、図５（３）で示すように、下限周波数ｆｍｉｎと上限周波数ｆｍａｘの間で一様な確率で出力される。この結果、分周器７７には、下限周波数ｆｍｉｎから上限周波数ｆｍａｘまでの間のランダムな制御周波数ｆｒが入力され、圧電トランス８０はこの範囲内の制御周波数ｆｒで駆動されるが、この平均周波数ｆｃａは演算器７３によって生成された修正周波数ｆｃとなる。これらの動作が、図６のタイムチャートに示されている。
【００３８】
これは負荷電圧である出力電圧Ｖｔが変動している場合で、Ａ／Ｄ変換器７２は一定のサンプリング間隔ｔｓで出力電圧Ｖｔを測定する。出力電圧ＶｔがＶｔａであり、この結果、演算器７３が修正周波数ｆｃ（＝ｆｃａ）を出力する。乱数発生器７６は、Ａ／Ｄ変換器７２のサンプリング間隔ｔｓよりも十分に短い時間ｔｒで乱数ＲＮを生成し、演算器７５は時間ｔｒで分周器７７に対して制御周波数ｆｒを出力し、結果、図６の最下部における制御周波数ｆｒの波形図に示すように、修正周波数ｆｃ（＝ｆｃａ）を中心としたランダムな制御周波数ｆｒが、上限周波数ｆｍａｘと下限周波数ｆｍｉｎの間で送出され、圧電トランス８０は平均された周波数（即ち、修正周波数ｆｃａ）で駆動されることになる。同様に、出力電圧ＶｔがＶｔｂの時は修正周波数ｆｃ（＝ｆｃｂ）で駆動され、出力電圧ＶｔがＶｔｃの時は修正周波数ｆｃ（＝ｆｃｃ）で駆動される。
【００３９】
このようにして圧電トランス８０から出力された高圧のＡＣ出力電圧Ｖｔは、負荷８１へ供給される。負荷８１が例えば転写バイアス発生部６３の場合には、そのＡＣ出力電圧ＶｔがＤＣに変換されて転写ローラ５へ供給される。ここで、カラー画像形成装置において転写は４出力となるので、図１のような圧電トランス回路７０が４回路設けられ、各出力電圧Ｖｔが各転写ローラ５Ｋ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃへそれぞれ供給されることになる。他の帯電バイアス発生部６１や現像バイアス発生部６２についても同様に、出力電圧Ｖｔが各現像器２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃへ供給される。
【００４０】
（実施例１の効果）
本実施例１によれば、修正周波数ｆｃを乱数ＲＮによって分散し、この平均値が所望する制御周波数ｆｒになるので、分周器７７から出力される駆動パルスＰ１の駆動パターンが同一パターンになることなく、デジタル回路により構成された圧電トランス駆動回路７０から出力される特定ノイズを排除することができる。従って、画像形成装置の信頼性を向上できる。
【実施例２】
【００４１】
（実施例２の圧電トランス駆動回路）
図９は、本発明の実施例２における圧電トランス駆動回路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。
【００４２】
本実施例２の圧電トランス駆動回路７０Ａでは、実施例１の乱数発生器７６と演算器７５との間に、新たにフィルタ７９が挿入されている。フィルタ７９は、乱数発生器７６で一様な発生頻度で出力される乱数ＲＮに対し、中央が最大となり、両端に行くに従い、発生頻度が低下する特性を持っている。一例を挙げると、正規分布特性等が好適である。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００４３】
（実施例２の圧電トランス駆動回路の動作）
図１０（１）、（２）は、図９中のフィルタ７９及び演算器７５の出力特性を示す図である。
【００４４】
乱数発生器７６の出力特性は、実施例１で述べたとおり、図５（２）のようになる。フィルタ７９は、その乱数発生器７６の出力に対し、例えば、正規分布の特性を持っているので、図１０（１）の出力特性となる。フィルタ７９の出力を演算器７５に入力すると、この演算器７５の出力は図１０（２）の特性となり、平均周波数ｆｃａの出力頻度が最も高く、下限周波数ｆｍｉｎ、及び上限周波数ｆｍａｘの外側の出力頻度は最低となる。
【００４５】
図１１は、実施例１で示した一様乱数の出力と本実施例２で示した正規分布のフィルタ７９を通過した後の出力が、その乱数の平均値へ収束していく過程例を示す図である。
【００４６】
図１１から分かる通り、実施例１で示した一様乱数に比べ、正規分布フィルタ７９をかけたものの方が乱数の平均値へ収束する速度が速い。即ち、短い目標周波数設定間隔でも希望する周波数に近づけることができる。従って、所望の出力に安定するまでの時間を短縮でき、立ち上がりが早く、負荷変動に対する追随性の優れる画像形成装置１を実現できる。
【００４７】
（実施例２の効果）
本実施例２によれば、実施例１の効果が得られ、更に、例えば、正規分布フィルタ７９を用いることで、短い目標周波数設定間隔でも希望する周波数に近づけることができる。又、同じ目標周波数設定間隔であれば、より高い精度で目標周波数に近づけることができる。
【００４８】
（比較例）
従来の一般的な圧電トランス駆動回路を比較例として挙げ、この比較例に対して本実施例１、２が優れている点について以下説明する。
【００４９】
比較例の圧電トランス駆動回路により駆動される一般的な圧電トランスにおいて、共振周波数は、約１００ＫＨｚであり、制御する周波数範囲における平均的な周波数感度は、周波数１ＫＨｚの変化に対して電圧値の変化が略＋１００％〜−５０％程度である。このことから、負荷電圧である出力電圧を±１％程度に抑えるためには、駆動パルスの周波数分解能が少なくとも１０Ｈｚ程度となる。この１０Ｈｚの分解能を実用的なマスタクロック（２０ＭＨｚ程度）で実現するために、分周比を所定の周期で分散し、平均周波数の分解能を上げることにより、高い分解能を得ている。
【００５０】
しかしながら、このような比較例の圧電トランス駆動回路では、周波数を分散させ周波数設定回路から出力されるパターンが一定しており、デジタル回路において特定の周波数のノイズ源となってしまう。又、一定出力電圧に制御する場合は問題ないが、出力電圧を変化させながら制御する用途では、所望の電圧に安定するまでの時間を短くできない。このような問題を上記実施例１、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。
【００５１】
（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（１）〜（５）のようなものがある。
【００５２】
（１） 実施例１では、目標周波数設定器７４のビット数を整数部１０ビット、小数部６ビット、又、乱数発生器７６のビット数を整数部２ビット、小数部６ビットとして説明したが、これらはマスタクロックＭＣＫの周波数や圧電トランス特性によって変更することができる。
【００５３】
（２） 乱数発生の幅を変更し、下限周波数ｆｍｉｎと上限周波数ｆｍａｘの間隔を広げ、広い範囲で分散させることもできる。
【００５４】
（３） 前記（１）、（２）において、それらのデータを中央処理装（ＣＰＵ）等から設定できるようにしても良い。
【００５５】
（４） 整数部、小数部共にビット数を固定せずに、出力電圧を変更する過程において、ビット数を変更することもできる。
【００５６】
（５） 実施例２において、フィルタ７９の特性を正規分布として説明したが、この特性を１回差分、２回差分、ガウス分布等、中央の出力頻度が高く、両端に行くに従い出力頻度が低下する類のフィルタであれば用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施例１における圧電トランス駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図２】図１中の目標周波数設定器７４と乱数発生器７６の構成を決めるための要素を示す図である。
【図３】図１中の圧電トランス８０における周波数特性を示す図である。
【図４】図１中の目標周波数ｆｔと乱数ＲＮの構成を示す図である。
【図５】図１中の乱数発生器７６における乱数ＲＮの発生頻度を示す図である。
【図６】図１の動作を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の実施例１における圧電トランス駆動回路を用いた画像形成装置を示す構成図である。
【図８】図７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９】本発明の実施例２における圧電トランス駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９中のフィルタ７９及び演算器７５の出力特性を示す図である。
【図１１】実施例１で示した一様乱数と実施例２で示した正規分布フィルタ通過後の乱数の平均への収束過程の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 画像形成装置
２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ 現像器
５，５Ｋ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ 転写ローラ
６１ 帯電バイアス発生部
６２ 現像デバイス発生部
６３ 転写デバイス発生部
７０ 圧電トランス駆動回路
７２ Ａ／Ｄ変換器
７３，７５ 演算器
７４ 目標周波数設定器
７６ 乱数発生器
７７ 分周器
７８ 駆動部
８０ 圧電トランス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動パルスに共振して交流の高い出力電圧を出力する圧電トランスに対し、前記駆動パルスを供給して前記圧電トランスを駆動する圧電トランス駆動回路であって、
前記出力電圧をデジタル信号に変換して前記出力電圧に対する検出電圧を出力するアナログ／デジタル変換部と、
目標とする前記出力電圧を得るための目標周波数の電圧と前記検出電圧とを入力して前記目標周波数の電圧と前記検出電圧との誤差を算出し、前記駆動パルスの駆動周波数を修正するための修正周波数を求める第１の演算部と、
前記修正周波数と前記乱数とを入力して前記修正周波数と前記乱数とを加えて制御周波数を求める第２の演算部と、
前記制御周波数に基づき基準クロックを分周して前記駆動パルスを生成する分周部と、
前記駆動パルスを増幅して前記圧電トランスを駆動する駆動部と、
を有することを特徴とする圧電トランス駆動回路。
【請求項２】
前記目標周波数と前記乱数のビット幅は、変更可能であることを特徴とする請求項１記載の圧電トランス駆動回路。
【請求項３】
前記目標周波数と前記乱数の構成は、整数部と小数部に分割されてい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駆動回路。
【請求項４】
前記乱数は、中央の出力頻度が高く、両端に行くに従い出力頻度が低下する特性を有するフィルタを通して、前記第２の演算部に入力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電トランス駆動回路。
【請求項５】
前記フィルタは、正規分布フィルタであることを特徴とする請求項４記載の圧電トランス駆動回路。
【請求項６】
前記フィルタの特性は、変更可能であることを特徴とする請求項４又は５記載の圧電トランス駆動回路。
【請求項７】
前記フィルタの特性は、正規分布以外の特性に変更可能であることを特徴とする請求項６記載の圧電トランス駆動回路。
【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駆動回路を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記圧電トランス駆動回路は、帯電バイアス発生部、現像バイアス発生部、及び／又は転写バイアス発生部に使用されていることを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１】
駆動パルスに共振して交流の高い出力電圧を出力する圧電トランスに対し、前記駆動パルスを供給して前記圧電トランスを駆動する圧電トランス駆動回路であって、
前記出力電圧をデジタル信号に変換して前記出力電圧に対する検出電圧を出力するアナログ／デジタル変換部と、
目標とする前記出力電圧を得るための目標周波数の電圧と前記検出電圧とを入力して前記目標周波数の電圧と前記検出電圧との誤差を算出し、前記駆動パルスの駆動周波数を修正するための修正周波数を求める第１の演算部と、
前記修正周波数と前記乱数とを入力して前記修正周波数と前記乱数とを加えて制御周波数を求める第２の演算部と、
前記制御周波数に基づき基準クロックを分周して前記駆動パルスを生成する分周部と、
前記駆動パルスを増幅して前記圧電トランスを駆動する駆動部と、
を有することを特徴とする圧電トランス駆動回路。
【請求項２】
前記目標周波数と前記乱数のビット幅は、変更可能であることを特徴とする請求項１記載の圧電トランス駆動回路。
【請求項３】
前記目標周波数と前記乱数の構成は、整数部と小数部に分割されてい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駆動回路。
【請求項４】
前記乱数は、中央の出力頻度が高く、両端に行くに従い出力頻度が低下する特性を有するフィルタを通して、前記第２の演算部に入力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電トランス駆動回路。
【請求項５】
前記フィルタは、正規分布フィルタであることを特徴とする請求項４記載の圧電トランス駆動回路。
【請求項６】
前記フィルタの特性は、変更可能であることを特徴とする請求項４又は５記載の圧電トランス駆動回路。
【請求項７】
前記フィルタの特性は、正規分布以外の特性に変更可能であることを特徴とする請求項６記載の圧電トランス駆動回路。
【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駆動回路を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記圧電トランス駆動回路は、帯電バイアス発生部、現像バイアス発生部、及び／又は転写バイアス発生部に使用されていることを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−１１００７４（Ｐ２０１０−１１００７４Ａ）
【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２００８−２７７６９９（Ｐ２００８−２７７６９９）
【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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