画像形成装置
【課題】 電圧制御発振器（ＶＣＯ）の制御及び出力電圧の発振を抑え、実用上問題無い立ち上がり時間での安定した高圧出力を簡易な方法で可能とする圧電トランス式高圧電源装置を用いた画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成部、静電潜像にトナー像を形成する現像部、及びトナー像を転写材に転写する転写部を備える画像形成装置に用いられる圧電トランス式高圧電源装置において、
圧電トランス、
圧電トランス駆動回路、
出力電圧設定信号を出力する出力電圧設定信号出力回路、
出力電圧検出回路、及び
前記出力電圧検出回路からの信号と、前記出力電圧設定信号とに基づいて、前記圧電トランス駆動回路を制御する制御信号を出力する駆動制御回路を有し、
前記出力電圧設定信号出力回路は、目標電圧より小さい電圧に対応する出力電圧設定信号を出力し、その後、目標電圧に対応する出力電圧設定信号を出力する。
【解決手段】 像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成部、静電潜像にトナー像を形成する現像部、及びトナー像を転写材に転写する転写部を備える画像形成装置に用いられる圧電トランス式高圧電源装置において、
圧電トランス、
圧電トランス駆動回路、
出力電圧設定信号を出力する出力電圧設定信号出力回路、
出力電圧検出回路、及び
前記出力電圧検出回路からの信号と、前記出力電圧設定信号とに基づいて、前記圧電トランス駆動回路を制御する制御信号を出力する駆動制御回路を有し、
前記出力電圧設定信号出力回路は、目標電圧より小さい電圧に対応する出力電圧設定信号を出力し、その後、目標電圧に対応する出力電圧設定信号を出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセス方式の画像形成装置に使用される圧電トランス式高圧電源装置及び、それを使用した画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセス方式の画像形成装置において、転写部などの画像形成に係わる直流バイアス等のための高圧電源装置の小型化・軽量化は、画像形成装置自体の小型化・軽量化にも繋がる。このため、上記高圧電源装置に用いられるトランスとして、巻線式の電磁トランスに変わり、薄型で軽量の高出力の圧電トランスを用いることが検討されている。セラミックを素材とした圧電トランスを用いることにより、電磁トランス以上の効率で高電圧を生成することが可能となり、しかも、一次側および二次側間の結合に関係なく一次側と二次側の電極間の距離を離すことが可能となる。したがって、特別に絶縁の為にモールド加工する必要がなくなり、高圧電源装置を小型・軽量にできる。
【０００３】
圧電トランス式高圧電源の回路構成例を図２を用いて説明する。ここに示す回路は、転写部に使用される高圧電源の一例であり、１０１は高圧電源の圧電トランス（圧電セラミックトランス）である。圧電トランス１０１の出力はダイオード１０２、１０３及び高圧コンデンサ１０４によって正電圧に整流平滑され負荷である転写ローラ（図３の４３０）に供給される。出力電圧検出回路２０６において、出力電圧Ｖｏｕｔは抵抗１０５、１０６、１０７によって分圧され、保護用抵抗１０８を介してオペアンプ１０９の非反転入力端子（＋端子）にＶｓｎｓとして出力される。
【０００４】
ここで、出力電圧検出回路２０６は、抵抗１０５、１０６、１０７とコンデンサ１１５を図２のように構成することにより、フィルタ回路として機能する。したがって、出力電圧検出信号Ｖｓｎｓは、出力電圧Ｖｏｕｔに対して、抵抗とコンデンサの部品定数によって決まる回路時定数でレベル変化する。
【０００５】
他方、出力電圧設定手段として、オペアンプ１０９の反転入力端子（−端子）には抵抗１１４を介してＤＣコントローラ（後述）からアナログ信号である高圧電源の出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔが入力される。
【０００６】
ここでオペアンプ１０９と抵抗１１４とコンデンサ１１３を図２のように構成することにより、積分回路として機能しており、抵抗とコンデンサの部品定数によって決まる積分時定数により出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔがオペアンプ１０９に入力される。
【０００７】
また、オペアンプ１０９の出力端は電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０に接続され、その出力端がインダクタ１１２に接続されたトランジスタ１１１を駆動することで、圧電トランスの一次側に電源を供給する。
【０００８】
また、圧電トランスの周波数に対する出力特性は、一般的に図５に示すような共振周波数ｆ０において出力電圧が最大となるような裾広がりな形状をしている。したがって、駆動周波数を変化させることにより出力電圧の可変制御が可能である。例えば、駆動周波数を上記共振周波数ｆ０より十分に高い周波数から低い周波数（上記共振周波数ｆ０より高い周波数）へ変化させることで圧電トランスの出力電圧を増加させていくことが可能となる。
【０００９】
このような圧電トランス式高圧電源は、例えば特許文献１に開示されている。
【００１０】
上記回路において、出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔと出力電圧検出信号Ｖｓｎｓの比較を行い、その結果の電圧値が電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０に入力され、周波数変換（Ｖ−Ｆ変換）され、その周波数を用いて圧電トランスが駆動される。出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔを所望の目標電圧、或いは出力のＯＦＦに対応したレベルに設定することで、出力電圧を立上げ、或いは立下げを行う。このとき、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０の制御において回路発振を起こさせることなく、出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔと出力電圧検出信号Ｖｓｎｓの比較のフィードバック回路動作を正常に動作させるためには、出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔと出力電圧検出信号Ｖｓｎｓの各時定数を適切に設定する必要がある。
【００１１】
しかし、回路発振しないように時定数を設定すると出力の応答性が悪化（立ち上がり時間／立ち下り時間が長くなる）してしまい、画像形成用高圧として実用上問題無い応答性を得ることが難しくなってしまう、という問題が有った。
【００１２】
以下に、従来例での回路制御の一例を示す。
【００１３】
図２の回路の出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔの入力段の積分回路定数として、抵抗１１４を１ＭΩ、コンデンサ１１３を４７００ｐＦと設定し、出力電圧を０Ｖから＋３．５ＫＶＤＣへ立ち上げるため、出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔとして０Ｖから約１０Ｖのステップ信号を入力した場合の転写部用出力電圧出力電圧立ち上げ特性を図７に示す。
【００１４】
この図７で、横軸は時間、縦軸は電圧を示し、出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔを下段に、出力信号Ｖｏｕｔを上段に示している。
【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】
【００１５】
この場合、出力電圧が０Ｖから目標電圧の＋３．５ＫＶまでの立ち上がり時間は約１００ｍｓｅｃであり、巻線式電磁トランスを用いた場合の立ち上がり時間（約４０ｍｓｅｃ）に比べ遅くなってしまっており、この立ち上がり時間の遅さが、圧電トランス式高圧電源を画像形成装置に使用する際の問題となることがある。
【００１６】
本発明の目的は、上記課題を解決することである。
【００１７】
また、本発明の他の目的は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）の制御及び出力電圧の発振を抑え、実用上問題無い立ち上がり時間での安定した高圧出力を簡易な方法で可能とする圧電トランス式高圧電源装置及びそれを用いた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明に従う圧電トランス式高圧電源装置は、
像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成部、静電潜像にトナー像を形成する現像部、及びトナー像を転写材に転写する転写部を備える画像形成装置に用いられる圧電トランス式高圧電源装置において、
圧電トランス、
圧電トランス駆動回路、
出力電圧設定信号を出力する出力電圧設定信号出力回路、
出力電圧検出回路、及び
前記出力電圧検出回路からの信号と、前記出力電圧設定信号とに基づいて、前記圧電トランス駆動回路を制御する制御信号を出力する駆動制御回路を有し、
前記出力電圧設定信号出力回路は、目標電圧より小さい電圧に対応する出力電圧設定信号を出力し、その後、目標電圧に対応する出力電圧設定信号を出力する。
【００１９】
好適には、前記圧電トランス式高圧電源装置は、前記潜像形成部、現像部、転写部の少なくとも１つに対し高圧電圧を印加する。
【００２０】
また、好適には、前記画像形成装置は、転写材をベルトに静電吸着させて搬送し転写材上にトナーを転写させる方式であり、前記圧電トランス式高圧電源装置は、転写材をベルトに静電吸着させるために転写材を帯電させる帯電吸着部に対し高圧電圧を印加する。
【００２１】
好適には、前記出力電圧設定信号出力回路は、目標電圧まで段階的に出力を大きくなるように出力電圧設定信号を出力する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、簡易な方法で電圧制御発振器（ＶＣＯ）の制御及び出力電圧の発振を抑え、実用上問題無い立ち上がり時間での安定した高圧出力を可能となる。
【００２３】
本発明によれば、電圧制御発振器（ＶＣＯ）の制御及び出力電圧の発振に対してのマージンを大きくすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下本発明を実施するための好適な実施例を添付図面を参照して詳しく説明する。
【実施例１】
【００２５】
まず、本発明に係わる実施例１を説明する。
【００２６】
図３は本実施例の画像形成装置の一例で有るカラーレーザプリンタの構成図である。レーザプリンタ４０１は転写材で有る記録紙３２を収納するデッキ４０２を有し、デッキ４０２内の記録紙３２の有無を検知するデッキ紙有無センサ４０３、デッキ４０２から記録紙３２を繰り出すピックアップローラ４０４、前記ピックアップローラ４０４によって繰り出された記録紙３２を搬送するデッキ給紙ローラ４０５、前記デッキ給紙ローラ４０５と対をなし、記録紙３２の重送を防止するためのリタードローラ４０６が設けられている。そして、デッキ給紙ローラ４０５の下流には記録紙３２を同期搬送するレジストローラ対４０７、前記レジストローラ対４０７への記録紙３２の搬送状態を検知するレジ前センサ４０８が配設されている。
【００２７】
またレジストローラ対４０７の下流には静電吸着搬送転写ベルト（以下ＥＴＢと記す）４０９が配設されている。前記ＥＴＢ上には、転写材である記録紙３２をＥＴＢ上に静電吸着させるために記録紙３２を帯電させるための吸着手段として吸着ローラ５００が配設されている。前記ＥＴＢ上には後述する４色（イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢ）分のプロセスカートリッジ４１０Ｙ、４１０Ｍ、４１０Ｃ、４１０Ｂ（以下、４色に共通する説明においては、「プロセスカートリッジ４１０」など、「Ｙ」、「Ｍ」、「Ｃ」、「Ｂ」を省略した符号を用いる）とスキャナーユニット４２０Ｙ、４２０Ｍ、４２０Ｃ、４２０Ｂからなる画像形成部によって形成された画像が転写ローラ４３０Ｙ、４３０Ｍ、４３０Ｃ、４３０Ｂによって順次重ね合わされてゆくことによりカラー画像が形成され記録紙３２上に転写搬送される。
【００２８】
さらに下流には記録紙３２上に転写されたトナー像を熱定着するための定着装置として、内部に加熱用のヒータ４３２を備えた定着部材で有る定着スリーブ４３３と加圧手段で有る加圧ローラ４３４との対、定着スリーブからの記録紙３２を搬送するための、定着排紙ローラ対４３５、定着部からの搬送状態を検知する定着排紙センサ４３６が配設されている。
【００２９】
また、前記各スキャナユニット４２０には、後述するビデオコントローラ４４０から送出される各画像信号に基づいて変調されたレーザ光を発光するレーザユニット４２１、各レーザユニット４２１からのレーザ光を各感光ドラム３０５上に走査するためのポリゴンミラー４２２とスキャナモータ４２３、結像レンズ群４２４より構成されている。そして、前記各プロセスカートリッジ４１０には公知の電子写真プロセスに必要な感光ドラム３０５、帯電ローラ３０３と現像ローラ３０２、トナー格納容器４１１を具備しており、レーザプリンタ４０１に対して着脱可能に構成されている。さらに、前記ビデオコントローラ４４０はパーソナルコンピュータ等の外部装置４４１から送出される画像データを受け取ると前記画像データをビットマップデータに展開し、画像形成用の画像信号を生成する。
【００３０】
また、２０１はレーザプリンタの制御部であるＤＣコントローラであり、ＲＡＭ２０７ａ、ＲＯＭ２０７ｂ、タイマ２０７ｃ、デジタル入出力ポート２０７ｄ、Ｄ／Ａポート２０７ｅ、Ａ／Ｄポート２０７ｆを具備したＭＰＵ（マイクロコンピュータ）２０７、及び各種入出力制御回路（不図示）等で構成されている。
【００３１】
さらに、２０２は高圧電源部であり、各プロセスカートリッジに対応した帯電高圧電源（不図示）、現像高圧電源（不図示）と、各転写ローラ４３０に対応した高圧を出力可能な圧電トランスを使用した転写高圧電源とで構成されている。
【００３２】
次に本実施例の圧電トランス式高圧電源構成を図４のブロック図に基づいて説明する。なお、本発明に係わる高圧電源構成は、正電圧、負電圧どちらの出力回路に対しても有効であるため、ここでは代表的に正電圧を必要とする転写高圧電源について説明を行う。また、転写高圧電源は各転写ローラ４３０Ｙ、４３０Ｍ、４３０Ｃ、４３０Ｂに対応し、４回路設けられているが、回路構成は各回路とも同じであるため、図４では１回路のみの説明を行う。
【００３３】
制御ユニットであるＤＣコントローラ２０１に搭載されたＭＰＵ（マイクロコンピュータ）２０７からＤ／Ａポート２０７ｅから、出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔが出力され、高圧電源部２０２上に設けられたオペアンプ等により構成される積分回路（比較回路）２０３に入力される。積分回路（比較回路）２０３の出力は電圧制御発振回路（ＶＣＯ）１１０を介して周波数に変換され、その周波数によりスイッチング回路２０４が駆動される。これにより、圧電トランス（圧電セラミックトランス）１０１は動作し、素子の周波数特性及び昇圧比に応じた電圧を出力する。トランス出力は整流回路２０５により例えば図示しているように正電圧に整流平滑され、高圧出力Ｖｏｕｔが負荷、例えば転写ローラ４３０に供給される。一方、整流後の電圧は検出回路２０６を介して比較回路２０３に帰還され出力電圧検出信号Ｖｓｎｓが出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔと同電位になるように、積分回路（比較回路）２０３の出力制御される。
【００３４】
次に、図２を用いて実際の圧電トランス式高圧電源回路について説明する。オペアンプ１０９の反転入力端子（−端子）には、直列抵抗１１４とコンデンサ１１３を介してＤＣコントローラ２０１から高圧電源の出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔが入力される。
【００３５】
他方、出力電圧検出回路２０６において、出力電圧Ｖｏｕｔは、抵抗１０５、１０６、１０７によって分圧され、分圧出力は、コンデンサ１１５及び保護用抵抗１０８を介してオペアンプ１０９の非反転入力端子（＋端子）に出力電圧検出信号Ｖｓｎｓとして出力される。オペアンプ１０９の出力端は電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０に接続され、この電圧制御発振器１１０の出力端はトランジスタ１１１のベースに接続される。トランジスタ１１１のコレクタはインダクタ１１２を介して電源（＋２４Ｖ）に接続されていると同時に、圧電トランス１０１の一次側電極の一方に接続される。圧電トランス１０１の出力はダイオード１０２、１０３及び高圧コンデンサ１０４によって正電圧に整流平滑され負荷である転写ローラ４３０に供給される。
【００３６】
ここで、圧電トランス１０１の駆動周波数に対する出力電圧の特性を図５に示す。同図に示すように、共振周波数ｆ０において出力電圧が最大となり、周波数による出力電圧の制御が可能であることが判る。なお、規定出力電圧Ｅｄｃ出力時の駆動周波数をｆｘとする。
【００３７】
また、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０は、入力電圧が上がると出力周波数を上昇させ、入力電圧が下がると出力周波数を下げるように動作する。この条件において、仮に、出力電圧Ｖｏｕｔが圧電トランス１０１の規定出力電圧Ｅｄｃに対応した電圧より少し上昇した場合、抵抗１０５を介してオペアンプ１０９の非反転入力端子（＋端子）の入力電圧Ｖｓｎｓも上がり、オペアンプ１０９の出力端子の電圧は上がる。つまり、電圧制御発振器１１０の入力電圧が上がるので、圧電トランス１０１の駆動周波数も上がる。
【００３８】
従って、圧電トランス１０１は駆動周波数ｆｘより少し高い周波数で駆動され、この駆動周波数が上がることにより圧電トランス１０１の出力電圧は下がる。その結果、出力電圧Ｖｏｕｔを下げる方向に制御を行われることとなる。すなわち、この回路は負帰還制御回路を構成している。
【００３９】
一方、出力電圧Ｖｏｕｔが規定出力電圧Ｅｄｃよりも下がると、オペアンプ１０９の入力電圧Ｖｓｎｓも下がり、オペアンプ１０９の出力端子の電圧は下がる。つまり、電圧制御発振器１１０の出力周波数が下がるので、圧電トランス１０１は出力電圧を上げる方向に制御が行われることとなる。このように、オペアンプ１０９の反転入力端子（−端子）に入力されるＤＣコントローラ２０１からの出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔの電圧（設定電圧：以下、この設定電圧もＶｃｏｎｔで表す）で決定される電圧Ｅｄｃに等しくなるよう、出力電圧が定電圧制御される。
【００４０】
次に、ＤＣコントローラ２０１からオペアンプ１０９の反転入力端子（−端子）に入力される出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔと、出力電圧を検出しオペアンプ１０９の非反転入力端子（＋端子）に入力される出力電圧検出信号Ｖｓｎｓを構成する回路について詳細に説明する。まず、オペアンプ１０９と抵抗１１４とコンデンサ１１３を図２のように構成することにより、積分回路として機能しており、出力電圧の設定信号Ｖｃｏｎｔに対して、抵抗１１４とコンデンサ１１３の部品定数によって決まる時定数Ｔｃｏｎｔに応じて変化する信号がオペアンプ１０９に入力される。
【００４１】
ここで、抵抗１１４の抵抗値が大きいほど、時定数Ｔｃｏｎｔは大きくなる。同様に、コンデンサ１１３の容量が大きいほど、時定数Ｔｃｏｎｔは大きくなる。また、抵抗１０５，１０６，１０７とコンデンサ１１５によるフィルタ回路が構成されており、出力電圧Ｖｏｕｔに対して、抵抗１０５，１０６，１０７とコンデンサ１１５の部品定数によって決まる時定数Ｔｓｎｓに応じて変化する出力電圧検出信号Ｖｓｎｓがオペアンプ１０９に入力される。このとき、
Ｔｃｏｎｔ＞Ｔｓｎｓ
Ｔｃｏｎｔ＝Ｒ１１４×Ｃ１１３
Ｔｓｎｓ＝Ｒｓ×Ｃ１１５
ただし、式中のＲ１０５，Ｒ１０６，Ｒ１０７，Ｒ１１４，Ｃ１１３，Ｃ１１５は、それぞれ、抵抗１０５，１０６，１０７，１１４の抵抗値を、コンデンサ１１３，１１５の容量を示す。また、ＲｓはＲ１０５，Ｒ１０６，Ｒ１０７の合成抵抗となるように、抵抗１１４とコンデンサ１１３の定数、及び抵抗１０５，１０６，１０７とコンデンサ１１５の定数を決定することにより、発振のない制御が可能となる。すなわち、Ｔｓｎｓの方の時定数が小さく、立上がりが早いことでフィードバック制御が正常に発振なく動作することが可能となる。
【００４２】
本実施例では、Ｔｃｏｎｔは５ｍｓｅｃ、Ｔｓｎｓは１ｍｓｅｃに設定している。
【００４３】
Ｔｃｏｎｔ，Ｔｓｎｓの時定数が大きいと、フィードバック制御が遅くなるため、出力バイアスの立ち上がり時間が遅くなってしまう。また、Ｔｃｏｎｔ，Ｔｓｎｓの時定数が小さいと、フィードバックする駆動周波数の変化が大きくなり、圧電トランス１０１の共振周波数ｆ０を超えてしまい、フィードバック制御が破綻してしまう。
【００４４】
このため、Ｔｃｏｎｔ，Ｔｓｎｓとしては、約０．５ｍｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃ程度の範囲（より好ましくはＴｃｏｎｔは約１から約１０ｍｓｅｃ，Ｔｓｎｓは約０．５ｍｓｅｃ〜約５ｍｓｅｃ程度の範囲）で適時最適な値を設定することが望ましい。
【００４５】
このような回路を使用した圧電トランス方式高圧電源での目標電圧を出力するための制御について説明する。
【００４６】
従来例のように目標電圧を出力するために出力設定電圧Ｖｃｏｎｔとして０Ｖからのステップ電圧を入力した場合、出力電圧Ｖｏｕｔも０Ｖからスタートするため、出力電圧検出信号Ｖｓｎｓも小さい値であるため、出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔと出力電圧検出信号Ｖｓｎｓとの差は大きいので、その後の周波数変換（Ｖ−Ｆ変換）された圧電トランスを駆動する周波数としては大きい周波数となる。出力電圧Ｖｏｕｔの出力が大きくなるにつれて、出力電圧検出信号Ｖｓｎｓも大きくなるため、出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔと出力電圧検出信号Ｖｓｎｓとの差は小さくなり、周波数変換（Ｖ−Ｆ変換）された圧電トランスを駆動する周波数としては、次第に周波数が小さくなっていく。
【００４７】
圧電トランスは図５のような共振周波数を中心とした末広がりの出力特性をもっており、駆動周波数としては図５の共振周波数よりも周波数の高い出力電圧特性の裾野部分の周波数部分から共振周波数部分部の出力電圧特性のピーク部へ向けて周波数が低く変化していくことになる。このため出力電圧特性の裾野部分では、駆動周波数の変化に対して出力電圧の変化が小さく、０Ｖから目標電圧までの出力電圧の立ち上げ時間が図７のように長くなってしまう。
【００４８】
これに対して、本発明の本実施例では、図１のように目標電圧を出力するまえに目標電圧よりも低いプレバイアス電圧を印加する時間を設けている。本実施例では一例として転写部の目標電圧＋３．５ＫＶに対し、プレバイアス電圧値を＋１ＫＶ、プレバイアス印加時間を約３００ｍｓｅｃとしている。
【００４９】
本実施例では目標電圧出力前に０Ｖからプレバイアス電圧まで出力電圧を立ち上げた後に目標電圧まで立ち上げるようにしたため、圧電トランス出力電圧特性の裾野部分からの電圧立ち上げスタートでは出力電圧特性のピークに近い部分からのスタートとなる。このため、駆動周波数変化に対する出力電圧変化が大きい部分を使用でき、出力電圧の立ち上げを早く行うことが出来る。
【００５０】
本実施例では、従来例が約１００ｍｓｅｃの立ち上げ時間であったのに対し、約６０ｍｓｅｃと立ち上げ時間を短く、画像形成用の高圧電源特性として実用上問題無い立ち上げ時間とすることが出来た。
【００５１】
本実施例では、一例として目標電圧＋３．５ＫＶに対し、プレバイアス電圧を＋１ＫＶ、印加時間を約３００ｍｓｅｃとしたが、本発明はこれに拘るものではなく、プレバイアス電圧値、印加時間ついては他の適切な設定としても同様の効果を得ることは可能である。
【００５２】
また、本実施例では転写部の画像形成に係わる高圧電源について説明したが、潜像形成部（図３の帯電ローラ３０３）、現像部（図３の現像ローラ３０２）、帯電吸着部（図３の吸着ローラ５００）など他の画像形成にかかわる高圧電源についても同様に実施し効果を得ることが可能である。
【００５３】
本実施例では画像形成装置の説明を、タンデム方式のカラー画像形成装置を例に説明したものの、高圧バイアスを用いた画像形成装置であれば他の方式の画像形成装置でも本発明の適用範囲とする。
【００５４】
本実施例では、出力電圧を０Ｖから目標電圧まで立ち上げる場合について説明を行ったが、出力電圧を目標電圧から０Ｖまで立ち下げる場合についても同様に、目標電圧からいきなり０Ｖに立ち下げるのではなく、一度目標電圧より低い電圧まで下げた後に０Ｖに制御することで、立下り時間を同様に短くすることが可能である。
【実施例２】
【００５５】
本発明の実施例２について説明を行う。実施例１で説明されている部分と同様の部分については、説明を省略する。
【００５６】
本発明の実施例２では、圧電トランス式高圧電源の出力制御において、図６のようにプレバイアス電圧印加後、最終目標電圧を出力するまでに、段階的に出力をアップしていくように制御することを特徴としている。本実施例では、プレバイアス電圧を印加後最終目標電圧まで３段階に電圧制御目標値を代えることで段階的に出力電圧を大きくし最終目標電圧を出力させるようにしている。
【００５７】
図２の回路図において、電圧比較部のオペアンプ１０９に入力される出力電圧設定電圧は抵抗１１４、コンデンサ１１３からなる積分回路により、電圧波形はステップ電圧差をＶｏとすると、Ｖ＝Ｖ０（１−ｅｘｐ（−ｔ／τｃｏｎｔ））のように変化する。
【００５８】
実施例１のように一度に目標電圧まで制御した場合（図８の点線部）と、本実施例２のように３段階に段階的に出力電圧を大きくした場合（図８の実線部）の電圧比較部のオペアンプ１０９に入力される積分回路通過後のＶｃｏｎｔ信号を示したグラフを図８に示す。
【００５９】
本実施例のように多段階に分けたほうが１段階当りの積分量は小さくなるため、出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔと出力電圧検出信号Ｖｓｎｓの比較のフィードバック回路動作を正常に動作させ、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０の制御において回路発振を起こさないことに対してのマージンを実施例１の場合よりも多く確保できる効果がある。また、逆に、実施例１と同じマージンとした場合には積分回路の時定数を小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第一の発明に係わる実施例１での圧電トランス式高圧電源の出力制御の説明図である。
【図２】圧電トランス方式高圧電源の回路図の一例を示す図である。
【図３】同実施例に係る、カラーレーザプリンタの構成図である。
【図４】同実施例に係る、圧電トランス高圧電源のブロック図である。
【図５】圧電トランスの駆動周波数に対する出力電圧の特性を表す図である。
【図６】本発明の第二の発明に係わる実施例２での圧電トランス式高圧電源の出力制御の説明図である。
【図７】従来の圧電トランス式高圧電源の出力制御の説明図である。
【図８】実施例２でのプレバイアス印加後の段階立上げの説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０１ 圧電トランス
１０５，１０６，１０７，１０８，１１４ 抵抗
１１３，１１４ コンデンサ
１０８ 保護用抵抗
１０９ オペアンプ
１１０ 電圧制御発振器（ＶＣＯ）
２０１ ＤＣコントローラ
２０２ 高圧電源（圧電トランス式高圧電源装置）
２０７ ＭＰＵ（マイクロプロセッサ）
４０１ カラーレーザプリンタ（画像形成装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセス方式の画像形成装置に使用される圧電トランス式高圧電源装置及び、それを使用した画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセス方式の画像形成装置において、転写部などの画像形成に係わる直流バイアス等のための高圧電源装置の小型化・軽量化は、画像形成装置自体の小型化・軽量化にも繋がる。このため、上記高圧電源装置に用いられるトランスとして、巻線式の電磁トランスに変わり、薄型で軽量の高出力の圧電トランスを用いることが検討されている。セラミックを素材とした圧電トランスを用いることにより、電磁トランス以上の効率で高電圧を生成することが可能となり、しかも、一次側および二次側間の結合に関係なく一次側と二次側の電極間の距離を離すことが可能となる。したがって、特別に絶縁の為にモールド加工する必要がなくなり、高圧電源装置を小型・軽量にできる。
【０００３】
圧電トランス式高圧電源の回路構成例を図２を用いて説明する。ここに示す回路は、転写部に使用される高圧電源の一例であり、１０１は高圧電源の圧電トランス（圧電セラミックトランス）である。圧電トランス１０１の出力はダイオード１０２、１０３及び高圧コンデンサ１０４によって正電圧に整流平滑され負荷である転写ローラ（図３の４３０）に供給される。出力電圧検出回路２０６において、出力電圧Ｖｏｕｔは抵抗１０５、１０６、１０７によって分圧され、保護用抵抗１０８を介してオペアンプ１０９の非反転入力端子（＋端子）にＶｓｎｓとして出力される。
【０００４】
ここで、出力電圧検出回路２０６は、抵抗１０５、１０６、１０７とコンデンサ１１５を図２のように構成することにより、フィルタ回路として機能する。したがって、出力電圧検出信号Ｖｓｎｓは、出力電圧Ｖｏｕｔに対して、抵抗とコンデンサの部品定数によって決まる回路時定数でレベル変化する。
【０００５】
他方、出力電圧設定手段として、オペアンプ１０９の反転入力端子（−端子）には抵抗１１４を介してＤＣコントローラ（後述）からアナログ信号である高圧電源の出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔが入力される。
【０００６】
ここでオペアンプ１０９と抵抗１１４とコンデンサ１１３を図２のように構成することにより、積分回路として機能しており、抵抗とコンデンサの部品定数によって決まる積分時定数により出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔがオペアンプ１０９に入力される。
【０００７】
また、オペアンプ１０９の出力端は電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０に接続され、その出力端がインダクタ１１２に接続されたトランジスタ１１１を駆動することで、圧電トランスの一次側に電源を供給する。
【０００８】
また、圧電トランスの周波数に対する出力特性は、一般的に図５に示すような共振周波数ｆ０において出力電圧が最大となるような裾広がりな形状をしている。したがって、駆動周波数を変化させることにより出力電圧の可変制御が可能である。例えば、駆動周波数を上記共振周波数ｆ０より十分に高い周波数から低い周波数（上記共振周波数ｆ０より高い周波数）へ変化させることで圧電トランスの出力電圧を増加させていくことが可能となる。
【０００９】
このような圧電トランス式高圧電源は、例えば特許文献１に開示されている。
【００１０】
上記回路において、出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔと出力電圧検出信号Ｖｓｎｓの比較を行い、その結果の電圧値が電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０に入力され、周波数変換（Ｖ−Ｆ変換）され、その周波数を用いて圧電トランスが駆動される。出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔを所望の目標電圧、或いは出力のＯＦＦに対応したレベルに設定することで、出力電圧を立上げ、或いは立下げを行う。このとき、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０の制御において回路発振を起こさせることなく、出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔと出力電圧検出信号Ｖｓｎｓの比較のフィードバック回路動作を正常に動作させるためには、出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔと出力電圧検出信号Ｖｓｎｓの各時定数を適切に設定する必要がある。
【００１１】
しかし、回路発振しないように時定数を設定すると出力の応答性が悪化（立ち上がり時間／立ち下り時間が長くなる）してしまい、画像形成用高圧として実用上問題無い応答性を得ることが難しくなってしまう、という問題が有った。
【００１２】
以下に、従来例での回路制御の一例を示す。
【００１３】
図２の回路の出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔの入力段の積分回路定数として、抵抗１１４を１ＭΩ、コンデンサ１１３を４７００ｐＦと設定し、出力電圧を０Ｖから＋３．５ＫＶＤＣへ立ち上げるため、出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔとして０Ｖから約１０Ｖのステップ信号を入力した場合の転写部用出力電圧出力電圧立ち上げ特性を図７に示す。
【００１４】
この図７で、横軸は時間、縦軸は電圧を示し、出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔを下段に、出力信号Ｖｏｕｔを上段に示している。
【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】
【００１５】
この場合、出力電圧が０Ｖから目標電圧の＋３．５ＫＶまでの立ち上がり時間は約１００ｍｓｅｃであり、巻線式電磁トランスを用いた場合の立ち上がり時間（約４０ｍｓｅｃ）に比べ遅くなってしまっており、この立ち上がり時間の遅さが、圧電トランス式高圧電源を画像形成装置に使用する際の問題となることがある。
【００１６】
本発明の目的は、上記課題を解決することである。
【００１７】
また、本発明の他の目的は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）の制御及び出力電圧の発振を抑え、実用上問題無い立ち上がり時間での安定した高圧出力を簡易な方法で可能とする圧電トランス式高圧電源装置及びそれを用いた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明に従う圧電トランス式高圧電源装置は、
像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成部、静電潜像にトナー像を形成する現像部、及びトナー像を転写材に転写する転写部を備える画像形成装置に用いられる圧電トランス式高圧電源装置において、
圧電トランス、
圧電トランス駆動回路、
出力電圧設定信号を出力する出力電圧設定信号出力回路、
出力電圧検出回路、及び
前記出力電圧検出回路からの信号と、前記出力電圧設定信号とに基づいて、前記圧電トランス駆動回路を制御する制御信号を出力する駆動制御回路を有し、
前記出力電圧設定信号出力回路は、目標電圧より小さい電圧に対応する出力電圧設定信号を出力し、その後、目標電圧に対応する出力電圧設定信号を出力する。
【００１９】
好適には、前記圧電トランス式高圧電源装置は、前記潜像形成部、現像部、転写部の少なくとも１つに対し高圧電圧を印加する。
【００２０】
また、好適には、前記画像形成装置は、転写材をベルトに静電吸着させて搬送し転写材上にトナーを転写させる方式であり、前記圧電トランス式高圧電源装置は、転写材をベルトに静電吸着させるために転写材を帯電させる帯電吸着部に対し高圧電圧を印加する。
【００２１】
好適には、前記出力電圧設定信号出力回路は、目標電圧まで段階的に出力を大きくなるように出力電圧設定信号を出力する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、簡易な方法で電圧制御発振器（ＶＣＯ）の制御及び出力電圧の発振を抑え、実用上問題無い立ち上がり時間での安定した高圧出力を可能となる。
【００２３】
本発明によれば、電圧制御発振器（ＶＣＯ）の制御及び出力電圧の発振に対してのマージンを大きくすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下本発明を実施するための好適な実施例を添付図面を参照して詳しく説明する。
【実施例１】
【００２５】
まず、本発明に係わる実施例１を説明する。
【００２６】
図３は本実施例の画像形成装置の一例で有るカラーレーザプリンタの構成図である。レーザプリンタ４０１は転写材で有る記録紙３２を収納するデッキ４０２を有し、デッキ４０２内の記録紙３２の有無を検知するデッキ紙有無センサ４０３、デッキ４０２から記録紙３２を繰り出すピックアップローラ４０４、前記ピックアップローラ４０４によって繰り出された記録紙３２を搬送するデッキ給紙ローラ４０５、前記デッキ給紙ローラ４０５と対をなし、記録紙３２の重送を防止するためのリタードローラ４０６が設けられている。そして、デッキ給紙ローラ４０５の下流には記録紙３２を同期搬送するレジストローラ対４０７、前記レジストローラ対４０７への記録紙３２の搬送状態を検知するレジ前センサ４０８が配設されている。
【００２７】
またレジストローラ対４０７の下流には静電吸着搬送転写ベルト（以下ＥＴＢと記す）４０９が配設されている。前記ＥＴＢ上には、転写材である記録紙３２をＥＴＢ上に静電吸着させるために記録紙３２を帯電させるための吸着手段として吸着ローラ５００が配設されている。前記ＥＴＢ上には後述する４色（イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢ）分のプロセスカートリッジ４１０Ｙ、４１０Ｍ、４１０Ｃ、４１０Ｂ（以下、４色に共通する説明においては、「プロセスカートリッジ４１０」など、「Ｙ」、「Ｍ」、「Ｃ」、「Ｂ」を省略した符号を用いる）とスキャナーユニット４２０Ｙ、４２０Ｍ、４２０Ｃ、４２０Ｂからなる画像形成部によって形成された画像が転写ローラ４３０Ｙ、４３０Ｍ、４３０Ｃ、４３０Ｂによって順次重ね合わされてゆくことによりカラー画像が形成され記録紙３２上に転写搬送される。
【００２８】
さらに下流には記録紙３２上に転写されたトナー像を熱定着するための定着装置として、内部に加熱用のヒータ４３２を備えた定着部材で有る定着スリーブ４３３と加圧手段で有る加圧ローラ４３４との対、定着スリーブからの記録紙３２を搬送するための、定着排紙ローラ対４３５、定着部からの搬送状態を検知する定着排紙センサ４３６が配設されている。
【００２９】
また、前記各スキャナユニット４２０には、後述するビデオコントローラ４４０から送出される各画像信号に基づいて変調されたレーザ光を発光するレーザユニット４２１、各レーザユニット４２１からのレーザ光を各感光ドラム３０５上に走査するためのポリゴンミラー４２２とスキャナモータ４２３、結像レンズ群４２４より構成されている。そして、前記各プロセスカートリッジ４１０には公知の電子写真プロセスに必要な感光ドラム３０５、帯電ローラ３０３と現像ローラ３０２、トナー格納容器４１１を具備しており、レーザプリンタ４０１に対して着脱可能に構成されている。さらに、前記ビデオコントローラ４４０はパーソナルコンピュータ等の外部装置４４１から送出される画像データを受け取ると前記画像データをビットマップデータに展開し、画像形成用の画像信号を生成する。
【００３０】
また、２０１はレーザプリンタの制御部であるＤＣコントローラであり、ＲＡＭ２０７ａ、ＲＯＭ２０７ｂ、タイマ２０７ｃ、デジタル入出力ポート２０７ｄ、Ｄ／Ａポート２０７ｅ、Ａ／Ｄポート２０７ｆを具備したＭＰＵ（マイクロコンピュータ）２０７、及び各種入出力制御回路（不図示）等で構成されている。
【００３１】
さらに、２０２は高圧電源部であり、各プロセスカートリッジに対応した帯電高圧電源（不図示）、現像高圧電源（不図示）と、各転写ローラ４３０に対応した高圧を出力可能な圧電トランスを使用した転写高圧電源とで構成されている。
【００３２】
次に本実施例の圧電トランス式高圧電源構成を図４のブロック図に基づいて説明する。なお、本発明に係わる高圧電源構成は、正電圧、負電圧どちらの出力回路に対しても有効であるため、ここでは代表的に正電圧を必要とする転写高圧電源について説明を行う。また、転写高圧電源は各転写ローラ４３０Ｙ、４３０Ｍ、４３０Ｃ、４３０Ｂに対応し、４回路設けられているが、回路構成は各回路とも同じであるため、図４では１回路のみの説明を行う。
【００３３】
制御ユニットであるＤＣコントローラ２０１に搭載されたＭＰＵ（マイクロコンピュータ）２０７からＤ／Ａポート２０７ｅから、出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔが出力され、高圧電源部２０２上に設けられたオペアンプ等により構成される積分回路（比較回路）２０３に入力される。積分回路（比較回路）２０３の出力は電圧制御発振回路（ＶＣＯ）１１０を介して周波数に変換され、その周波数によりスイッチング回路２０４が駆動される。これにより、圧電トランス（圧電セラミックトランス）１０１は動作し、素子の周波数特性及び昇圧比に応じた電圧を出力する。トランス出力は整流回路２０５により例えば図示しているように正電圧に整流平滑され、高圧出力Ｖｏｕｔが負荷、例えば転写ローラ４３０に供給される。一方、整流後の電圧は検出回路２０６を介して比較回路２０３に帰還され出力電圧検出信号Ｖｓｎｓが出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔと同電位になるように、積分回路（比較回路）２０３の出力制御される。
【００３４】
次に、図２を用いて実際の圧電トランス式高圧電源回路について説明する。オペアンプ１０９の反転入力端子（−端子）には、直列抵抗１１４とコンデンサ１１３を介してＤＣコントローラ２０１から高圧電源の出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔが入力される。
【００３５】
他方、出力電圧検出回路２０６において、出力電圧Ｖｏｕｔは、抵抗１０５、１０６、１０７によって分圧され、分圧出力は、コンデンサ１１５及び保護用抵抗１０８を介してオペアンプ１０９の非反転入力端子（＋端子）に出力電圧検出信号Ｖｓｎｓとして出力される。オペアンプ１０９の出力端は電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０に接続され、この電圧制御発振器１１０の出力端はトランジスタ１１１のベースに接続される。トランジスタ１１１のコレクタはインダクタ１１２を介して電源（＋２４Ｖ）に接続されていると同時に、圧電トランス１０１の一次側電極の一方に接続される。圧電トランス１０１の出力はダイオード１０２、１０３及び高圧コンデンサ１０４によって正電圧に整流平滑され負荷である転写ローラ４３０に供給される。
【００３６】
ここで、圧電トランス１０１の駆動周波数に対する出力電圧の特性を図５に示す。同図に示すように、共振周波数ｆ０において出力電圧が最大となり、周波数による出力電圧の制御が可能であることが判る。なお、規定出力電圧Ｅｄｃ出力時の駆動周波数をｆｘとする。
【００３７】
また、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０は、入力電圧が上がると出力周波数を上昇させ、入力電圧が下がると出力周波数を下げるように動作する。この条件において、仮に、出力電圧Ｖｏｕｔが圧電トランス１０１の規定出力電圧Ｅｄｃに対応した電圧より少し上昇した場合、抵抗１０５を介してオペアンプ１０９の非反転入力端子（＋端子）の入力電圧Ｖｓｎｓも上がり、オペアンプ１０９の出力端子の電圧は上がる。つまり、電圧制御発振器１１０の入力電圧が上がるので、圧電トランス１０１の駆動周波数も上がる。
【００３８】
従って、圧電トランス１０１は駆動周波数ｆｘより少し高い周波数で駆動され、この駆動周波数が上がることにより圧電トランス１０１の出力電圧は下がる。その結果、出力電圧Ｖｏｕｔを下げる方向に制御を行われることとなる。すなわち、この回路は負帰還制御回路を構成している。
【００３９】
一方、出力電圧Ｖｏｕｔが規定出力電圧Ｅｄｃよりも下がると、オペアンプ１０９の入力電圧Ｖｓｎｓも下がり、オペアンプ１０９の出力端子の電圧は下がる。つまり、電圧制御発振器１１０の出力周波数が下がるので、圧電トランス１０１は出力電圧を上げる方向に制御が行われることとなる。このように、オペアンプ１０９の反転入力端子（−端子）に入力されるＤＣコントローラ２０１からの出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔの電圧（設定電圧：以下、この設定電圧もＶｃｏｎｔで表す）で決定される電圧Ｅｄｃに等しくなるよう、出力電圧が定電圧制御される。
【００４０】
次に、ＤＣコントローラ２０１からオペアンプ１０９の反転入力端子（−端子）に入力される出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔと、出力電圧を検出しオペアンプ１０９の非反転入力端子（＋端子）に入力される出力電圧検出信号Ｖｓｎｓを構成する回路について詳細に説明する。まず、オペアンプ１０９と抵抗１１４とコンデンサ１１３を図２のように構成することにより、積分回路として機能しており、出力電圧の設定信号Ｖｃｏｎｔに対して、抵抗１１４とコンデンサ１１３の部品定数によって決まる時定数Ｔｃｏｎｔに応じて変化する信号がオペアンプ１０９に入力される。
【００４１】
ここで、抵抗１１４の抵抗値が大きいほど、時定数Ｔｃｏｎｔは大きくなる。同様に、コンデンサ１１３の容量が大きいほど、時定数Ｔｃｏｎｔは大きくなる。また、抵抗１０５，１０６，１０７とコンデンサ１１５によるフィルタ回路が構成されており、出力電圧Ｖｏｕｔに対して、抵抗１０５，１０６，１０７とコンデンサ１１５の部品定数によって決まる時定数Ｔｓｎｓに応じて変化する出力電圧検出信号Ｖｓｎｓがオペアンプ１０９に入力される。このとき、
Ｔｃｏｎｔ＞Ｔｓｎｓ
Ｔｃｏｎｔ＝Ｒ１１４×Ｃ１１３
Ｔｓｎｓ＝Ｒｓ×Ｃ１１５
ただし、式中のＲ１０５，Ｒ１０６，Ｒ１０７，Ｒ１１４，Ｃ１１３，Ｃ１１５は、それぞれ、抵抗１０５，１０６，１０７，１１４の抵抗値を、コンデンサ１１３，１１５の容量を示す。また、ＲｓはＲ１０５，Ｒ１０６，Ｒ１０７の合成抵抗となるように、抵抗１１４とコンデンサ１１３の定数、及び抵抗１０５，１０６，１０７とコンデンサ１１５の定数を決定することにより、発振のない制御が可能となる。すなわち、Ｔｓｎｓの方の時定数が小さく、立上がりが早いことでフィードバック制御が正常に発振なく動作することが可能となる。
【００４２】
本実施例では、Ｔｃｏｎｔは５ｍｓｅｃ、Ｔｓｎｓは１ｍｓｅｃに設定している。
【００４３】
Ｔｃｏｎｔ，Ｔｓｎｓの時定数が大きいと、フィードバック制御が遅くなるため、出力バイアスの立ち上がり時間が遅くなってしまう。また、Ｔｃｏｎｔ，Ｔｓｎｓの時定数が小さいと、フィードバックする駆動周波数の変化が大きくなり、圧電トランス１０１の共振周波数ｆ０を超えてしまい、フィードバック制御が破綻してしまう。
【００４４】
このため、Ｔｃｏｎｔ，Ｔｓｎｓとしては、約０．５ｍｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃ程度の範囲（より好ましくはＴｃｏｎｔは約１から約１０ｍｓｅｃ，Ｔｓｎｓは約０．５ｍｓｅｃ〜約５ｍｓｅｃ程度の範囲）で適時最適な値を設定することが望ましい。
【００４５】
このような回路を使用した圧電トランス方式高圧電源での目標電圧を出力するための制御について説明する。
【００４６】
従来例のように目標電圧を出力するために出力設定電圧Ｖｃｏｎｔとして０Ｖからのステップ電圧を入力した場合、出力電圧Ｖｏｕｔも０Ｖからスタートするため、出力電圧検出信号Ｖｓｎｓも小さい値であるため、出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔと出力電圧検出信号Ｖｓｎｓとの差は大きいので、その後の周波数変換（Ｖ−Ｆ変換）された圧電トランスを駆動する周波数としては大きい周波数となる。出力電圧Ｖｏｕｔの出力が大きくなるにつれて、出力電圧検出信号Ｖｓｎｓも大きくなるため、出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔと出力電圧検出信号Ｖｓｎｓとの差は小さくなり、周波数変換（Ｖ−Ｆ変換）された圧電トランスを駆動する周波数としては、次第に周波数が小さくなっていく。
【００４７】
圧電トランスは図５のような共振周波数を中心とした末広がりの出力特性をもっており、駆動周波数としては図５の共振周波数よりも周波数の高い出力電圧特性の裾野部分の周波数部分から共振周波数部分部の出力電圧特性のピーク部へ向けて周波数が低く変化していくことになる。このため出力電圧特性の裾野部分では、駆動周波数の変化に対して出力電圧の変化が小さく、０Ｖから目標電圧までの出力電圧の立ち上げ時間が図７のように長くなってしまう。
【００４８】
これに対して、本発明の本実施例では、図１のように目標電圧を出力するまえに目標電圧よりも低いプレバイアス電圧を印加する時間を設けている。本実施例では一例として転写部の目標電圧＋３．５ＫＶに対し、プレバイアス電圧値を＋１ＫＶ、プレバイアス印加時間を約３００ｍｓｅｃとしている。
【００４９】
本実施例では目標電圧出力前に０Ｖからプレバイアス電圧まで出力電圧を立ち上げた後に目標電圧まで立ち上げるようにしたため、圧電トランス出力電圧特性の裾野部分からの電圧立ち上げスタートでは出力電圧特性のピークに近い部分からのスタートとなる。このため、駆動周波数変化に対する出力電圧変化が大きい部分を使用でき、出力電圧の立ち上げを早く行うことが出来る。
【００５０】
本実施例では、従来例が約１００ｍｓｅｃの立ち上げ時間であったのに対し、約６０ｍｓｅｃと立ち上げ時間を短く、画像形成用の高圧電源特性として実用上問題無い立ち上げ時間とすることが出来た。
【００５１】
本実施例では、一例として目標電圧＋３．５ＫＶに対し、プレバイアス電圧を＋１ＫＶ、印加時間を約３００ｍｓｅｃとしたが、本発明はこれに拘るものではなく、プレバイアス電圧値、印加時間ついては他の適切な設定としても同様の効果を得ることは可能である。
【００５２】
また、本実施例では転写部の画像形成に係わる高圧電源について説明したが、潜像形成部（図３の帯電ローラ３０３）、現像部（図３の現像ローラ３０２）、帯電吸着部（図３の吸着ローラ５００）など他の画像形成にかかわる高圧電源についても同様に実施し効果を得ることが可能である。
【００５３】
本実施例では画像形成装置の説明を、タンデム方式のカラー画像形成装置を例に説明したものの、高圧バイアスを用いた画像形成装置であれば他の方式の画像形成装置でも本発明の適用範囲とする。
【００５４】
本実施例では、出力電圧を０Ｖから目標電圧まで立ち上げる場合について説明を行ったが、出力電圧を目標電圧から０Ｖまで立ち下げる場合についても同様に、目標電圧からいきなり０Ｖに立ち下げるのではなく、一度目標電圧より低い電圧まで下げた後に０Ｖに制御することで、立下り時間を同様に短くすることが可能である。
【実施例２】
【００５５】
本発明の実施例２について説明を行う。実施例１で説明されている部分と同様の部分については、説明を省略する。
【００５６】
本発明の実施例２では、圧電トランス式高圧電源の出力制御において、図６のようにプレバイアス電圧印加後、最終目標電圧を出力するまでに、段階的に出力をアップしていくように制御することを特徴としている。本実施例では、プレバイアス電圧を印加後最終目標電圧まで３段階に電圧制御目標値を代えることで段階的に出力電圧を大きくし最終目標電圧を出力させるようにしている。
【００５７】
図２の回路図において、電圧比較部のオペアンプ１０９に入力される出力電圧設定電圧は抵抗１１４、コンデンサ１１３からなる積分回路により、電圧波形はステップ電圧差をＶｏとすると、Ｖ＝Ｖ０（１−ｅｘｐ（−ｔ／τｃｏｎｔ））のように変化する。
【００５８】
実施例１のように一度に目標電圧まで制御した場合（図８の点線部）と、本実施例２のように３段階に段階的に出力電圧を大きくした場合（図８の実線部）の電圧比較部のオペアンプ１０９に入力される積分回路通過後のＶｃｏｎｔ信号を示したグラフを図８に示す。
【００５９】
本実施例のように多段階に分けたほうが１段階当りの積分量は小さくなるため、出力電圧設定信号Ｖｃｏｎｔと出力電圧検出信号Ｖｓｎｓの比較のフィードバック回路動作を正常に動作させ、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０の制御において回路発振を起こさないことに対してのマージンを実施例１の場合よりも多く確保できる効果がある。また、逆に、実施例１と同じマージンとした場合には積分回路の時定数を小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第一の発明に係わる実施例１での圧電トランス式高圧電源の出力制御の説明図である。
【図２】圧電トランス方式高圧電源の回路図の一例を示す図である。
【図３】同実施例に係る、カラーレーザプリンタの構成図である。
【図４】同実施例に係る、圧電トランス高圧電源のブロック図である。
【図５】圧電トランスの駆動周波数に対する出力電圧の特性を表す図である。
【図６】本発明の第二の発明に係わる実施例２での圧電トランス式高圧電源の出力制御の説明図である。
【図７】従来の圧電トランス式高圧電源の出力制御の説明図である。
【図８】実施例２でのプレバイアス印加後の段階立上げの説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０１ 圧電トランス
１０５，１０６，１０７，１０８，１１４ 抵抗
１１３，１１４ コンデンサ
１０８ 保護用抵抗
１０９ オペアンプ
１１０ 電圧制御発振器（ＶＣＯ）
２０１ ＤＣコントローラ
２０２ 高圧電源（圧電トランス式高圧電源装置）
２０７ ＭＰＵ（マイクロプロセッサ）
４０１ カラーレーザプリンタ（画像形成装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成部、静電潜像にトナー像を形成する現像部、及びトナー像を転写材に転写する転写部を備える画像形成装置に用いられる圧電トランス式高圧電源装置において、
圧電トランス、
圧電トランス駆動回路、
出力電圧設定信号を出力する出力電圧設定信号出力回路、
出力電圧検出回路、及び
前記出力電圧検出回路からの信号と、前記出力電圧設定信号とに基づいて、前記圧電トランス駆動回路を制御する制御信号を出力する駆動制御回路を有し、
前記出力電圧設定信号出力回路は、目標電圧より小さい電圧に対応する出力電圧設定信号を出力し、その後、目標電圧に対応する出力電圧設定信号を出力する。
【請求項２】
前記圧電トランス式高圧電源装置は、前記潜像形成部、現像部、転写部の少なくとも一つに対し高圧電圧を印加することを特徴とする請求項１記載の圧電トランス式高圧電源装置。
【請求項３】
前記画像形成装置は、転写材を静電吸着させて搬送し、転写材上にトナーを転写させる方式であり、前記圧電トランス式高圧電源装置は、転写材をベルトに静電吸着させるために転写材を帯電させる帯電吸着部に高圧電圧を印加することを特徴とする請求項１記載の圧電トランス式高圧電源装置。
【請求項４】
前記出力電圧設定信号出力回路は、目標電圧まで段階的に出力を大きくなるように出力電圧設定信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の圧電トランス式高圧電源装置。
【請求項１】
像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成部、静電潜像にトナー像を形成する現像部、及びトナー像を転写材に転写する転写部を備える画像形成装置に用いられる圧電トランス式高圧電源装置において、
圧電トランス、
圧電トランス駆動回路、
出力電圧設定信号を出力する出力電圧設定信号出力回路、
出力電圧検出回路、及び
前記出力電圧検出回路からの信号と、前記出力電圧設定信号とに基づいて、前記圧電トランス駆動回路を制御する制御信号を出力する駆動制御回路を有し、
前記出力電圧設定信号出力回路は、目標電圧より小さい電圧に対応する出力電圧設定信号を出力し、その後、目標電圧に対応する出力電圧設定信号を出力する。
【請求項２】
前記圧電トランス式高圧電源装置は、前記潜像形成部、現像部、転写部の少なくとも一つに対し高圧電圧を印加することを特徴とする請求項１記載の圧電トランス式高圧電源装置。
【請求項３】
前記画像形成装置は、転写材を静電吸着させて搬送し、転写材上にトナーを転写させる方式であり、前記圧電トランス式高圧電源装置は、転写材をベルトに静電吸着させるために転写材を帯電させる帯電吸着部に高圧電圧を印加することを特徴とする請求項１記載の圧電トランス式高圧電源装置。
【請求項４】
前記出力電圧設定信号出力回路は、目標電圧まで段階的に出力を大きくなるように出力電圧設定信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の圧電トランス式高圧電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−５３８８７（Ｐ２００７−５３８８７Ａ）
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６８１３５（Ｐ２００５−３６８１３５）
【出願日】平成１７年１２月２１日（２００５．１２．２１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２１日（２００５．１２．２１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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