電源装置、及びこれを用いた画像形成装置
【課題】圧電トランスの駆動周波数を可変するのみで、正負何れかの極性を選択して出力する。
【解決手段】駆動周波数に応じて昇圧比が変化し、駆動周波数帯に対する出力特性が異なる２種類の圧電トランス３０５，３０８と、一方の圧電トランス３０５の二次側に接続された正極性の電圧を出力する第１の整流回路３０６と、他方の圧電トランス３０８の二次側に接続された負極性の電圧を出力する第２の整流回路３０９と、２種類の圧電トランスに、同一の駆動周波数に基づく交流電圧を印加する駆動回路３０４，３０７とを備え、駆動回路３０４，３０７は、出力特性が異なる２つの駆動周波数帯の相互間で変更する。これにより、正負何れかの極性の電圧が出力される。ここで、高圧制御部２０６からのＯＵＴ信号が、２つの駆動回路３０４，３０７を制御することにより、２種類の圧電トランスに同一の駆動周波数の交流電圧が印加される。
【解決手段】駆動周波数に応じて昇圧比が変化し、駆動周波数帯に対する出力特性が異なる２種類の圧電トランス３０５，３０８と、一方の圧電トランス３０５の二次側に接続された正極性の電圧を出力する第１の整流回路３０６と、他方の圧電トランス３０８の二次側に接続された負極性の電圧を出力する第２の整流回路３０９と、２種類の圧電トランスに、同一の駆動周波数に基づく交流電圧を印加する駆動回路３０４，３０７とを備え、駆動回路３０４，３０７は、出力特性が異なる２つの駆動周波数帯の相互間で変更する。これにより、正負何れかの極性の電圧が出力される。ここで、高圧制御部２０６からのＯＵＴ信号が、２つの駆動回路３０４，３０７を制御することにより、２種類の圧電トランスに同一の駆動周波数の交流電圧が印加される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電トランスを用いて昇圧する電源装置、及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、高圧電源装置を内蔵しており、この高圧電源装置が、帯電ローラを介して感光体ドラムを帯電し、現像ローラ、供給ローラや転写ローラに所定のバイアス電圧を印加してトナーを感光体ドラムに移動させたり、媒体にトナー画像を転写させたりしている。
また、圧電トランスは、駆動周波数を可変することで容易に出力電圧を可変することができ、巻線トランスに比べ、高圧電源装置を小型軽量にすることができる。
圧電トランスを用いた高圧電源装置は、目標電圧値と出力電圧のフィードバック電圧とを比較し、この比較結果に応じて出力電圧を目標電圧に定電圧制御するように、出力電圧制御手段を制御していた（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７４９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記構成の高圧電源装置では正負両極性の電圧出力を行う場合、正極性の出力に対して１つのフィードバック系を設け、負極性の出力に対して１つのフィードバック系を設ける必要があった。また、このような高圧電源装置を画像形成装置に用いる場合、正負両極性を同時に使用することは少ない。このため、上記構成の高圧電源装置では、正負両極性を同時に使用しない場合であっても、フィードバック系として、駆動周波数を制御する計２つの制御回路を構築する必要があるという問題があった。
したがって、上記構成の高圧電源装置では、部品点数が多くなる、回路基板面積が増大する、等の問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、圧電トランスの駆動周波数を変更するのみで、正負何れかの極性を選択して出力することができる電源装置、及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明の電源装置は、駆動周波数に応じて昇圧比が変化し、駆動周波数帯に対する出力特性が異なる２種類の圧電トランスと、一方の前記圧電トランスの二次側に接続された正極性の電圧を出力する第１の整流回路と、他方の前記圧電トランスの二次側に接続された負極性の電圧を出力する第２の整流回路と、前記２種類の圧電トランスに、同一の前記駆動周波数に基づく交流電圧を印加する駆動回路とを備え、前記駆動回路は、前記出力特性が異なる２つの駆動周波数帯の相互間で、前記駆動周波数を変更することを特徴とする。なお、前記２種類の圧電トランスの駆動周波数に対する出力特性は、該駆動周波数帯が互いに重複していないことが好ましい。
【０００７】
これによれば、一方の圧電トランスは、その駆動周波数帯で駆動することにより、正極性の二次側電圧を出力し、他方の圧電トランスは出力電圧がゼロとなる。また、他方の圧電トランスの駆動周波数帯で駆動することにより、その圧電トランスは負極性の二次側電圧を出力する。このため、駆動回路が、２種類の圧電トランスに同一の駆動周波数を印加しても、駆動周波数を切り換えることにより、正負何れかの極性を選択して出力することができる。したがって、駆動周波数を制御する制御回路を共通化することができる。
【０００８】
前記目的を達成するため、第２発明の画像形成装置は、前記電源装置と、露光により静電潜像が形成され、負極に帯電される像担持体（例えば、感光体ドラム）と、前記静電潜像に現像剤（トナー）を付着させることにより現像する現像剤担持体（例えば、現像ローラ）とを備える画像形成装置であって、
前記電源装置は、前記像担持体が前記負極に帯電していない非帯電領域に前記現像剤担持体が接触しているときに、前記現像剤担持体を正極に帯電し、前記像担持体が前記負極に帯電している帯電領域に前記現像剤担持体が接触しているときに、前記現像剤担持体を負極に帯電することを特徴とする。
【０００９】
画像形成中は、像担持体が帯電手段（帯電ローラ）により負極に帯電されるが、画像形成開始時は、像担持体が負極に帯電していない非帯電領域が存在する。この非帯電領域に、負極に帯電された現像剤が移動し、ベタ画像が形成されてしまう。画像形成時のベタ画像形成を防止するために、現像剤担持体を正極に帯電する。その後、像担持体が負極に帯電している帯電領域に現像剤担持体が接触したときに、現像剤担持体を負極に切り換えて、画像形成を行う。
【００１０】
前記目的を達成するため、第３発明の画像形成装置は、前記電源装置と、媒体を搬送する転写ベルトと、負極に帯電された現像剤像（トナー像）が形成される複数の像担持体（例えば、感光体ドラム）と、前記転写ベルトを狭持するように各々の前記像担持体に対向配置された複数の転写ローラとを備えた画像形成装置であって、
前記電源装置は、前記複数の転写ローラを正極に帯電させて、前記現像剤像を前記媒体に転写させ、その後、前記複数の転写ローラの何れかを正極に帯電させることにより、前記転写ベルトに残存した現像剤を負極に帯電させると共に、この正極に帯電された前記転写ローラに隣接する前記転写ローラを負極に帯電させて、前記負極に帯電された現像剤を隣接する前記像担持体に回収させることを特徴とする。
【００１１】
画像形成時は、複数の転写ローラを正極に帯電させて、現像剤像を媒体に転写させる。その後、画像形成完了時に、複数の転写ローラの何れかを、より高電圧の正極に帯電させることにより、転写ベルトに残存した現像剤を負極に帯電させる。さらに、この正極に帯電された転写ローラに隣接する転写ローラを負極に帯電させるようにバイアス電圧を切り換えて、負極に帯電された現像剤を隣接する像担持体に回収させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、圧電トランスの駆動周波数を変更するのみで、正負何れかの極性を選択して出力することができる。このため、単一の制御信号を用いて、正負何れかの極性を選択して出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態の画像形成装置の全体構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の画像形成装置を制御する制御回路及びその周辺部品の構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の高圧電源装置のブロック図である。
【図４】２種類の圧電トランスの出力電圧（昇圧比）の周波数特性を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の高圧電源装置を中心として詳細に説明する回路図である。
【図６】本発明の第１の実施形態である高圧電源装置の出力負荷の具体的な回路図である。
【図７】本発明の第１の実施形態である高圧電源装置の高圧制御部の構成図である。
【図８】本発明の第１の実施形態である画像形成装置に使用される現像器の概略図である。
【図９】出力電圧とＡＤＣ入力電圧とＡＤＣ入力値と比較器入力値と対応目標値との関係を示した表である。
【図１０】高圧制御部のＯＵＴ信号と２つの圧電トランス駆動回路の出力電圧波形との関係を示した図である。
【図１１】誤差保持レジスタ、加算器、及び分周比セレクタの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２Ａ】ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号、及びＤＡＴＡ＿ＳＢ信号の値とＤＢ負荷、及びＳＢ負荷に印加されるバイアス電圧の関係を示す表である。
【図１２Ｂ】ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号、及びＤＡＴＡ＿ＳＢ信号の値とＤＢ負荷、及びＳＢ負荷に印加されるバイアス電圧の関係を示す表である。
【図１３】本発明の第２の実施形態である画像形成装置の全体構成図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態の転写高圧電源装置の構成図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態の転写高圧電源装置の回路図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態の転写高圧電源装置の高圧制御部の構成図である。
【図１７】２種類の圧電トランスの出力電圧（昇圧比）の周波数特性を示す図である。
【図１８】逆転写クリーニングの動作について説明するための図である。
【図１９】出力電圧とＡＤＣ入力電圧とＡＤＣ入力値と比較器入力値と対応目標値との関係を示した表である。
【図２０】高圧制御部のＯＵＴ信号と２つの圧電トランス駆動回路の出力波形との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態につき詳細に説明する。なお、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
（第１の実施形態）
（構成の説明）
図１は、本発明の第１の実施形態である画像形成装置の全体構成図である。
画像形成装置１０１（１０１Ａ）は、電子写真方式を用いたタンデムカラー印刷装置であり、４色の現像器１０２（１０２Ｋ、１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ）と、４つの露光手段としてのＬＥＤヘッド１０３（１０３Ｋ、１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ）と、転写ローラ１１１（１１１Ｋ、１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ）と，定着器１２３と、給紙部としての用紙カセット１１７と、転写ベルト１１４を含む搬送部と、スタッカ（排紙トレー）１２９と、転写ベルトクリーニングブレード１１５と、転写ベルトクリーナ容器１１６とを備える。
なお、トナーカートリッジ１０４（１０４Ｋ、１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ）は現像器１０２（１０２Ｋ、１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ）にそれぞれ着脱可能で、内部のトナーを現像器内部に供給可能な構造となっている。
【００１５】
現像器１０２（１０２Ｋ、１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ）は、内部に、像担持体としての感光体ドラム１０９（１０９Ｋ、１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃ）と、帯電手段としての帯電ローラ１０５（１０５Ｋ、１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ）と、現像剤担持体としての現像ローラ１０７（１０７Ｋ、１０７Ｙ、１０７Ｍ、１０７Ｃ）と、現像剤供給手段としての供給ローラ１０６（１０６Ｋ、１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ）と、薄層形成手段としての現像ブレード１０８（１０８Ｋ、１０８Ｙ、１０８Ｍ、１０８Ｃ）と、クリーニングブレード１１０（１１０Ｋ、１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃ）とを備える。なお、図面上は、感光体ドラム１０９Ｋ、帯電ローラ１０５Ｋ、現像ローラ１０７Ｋ、現像ブレード１０８Ｋ、クリーニングブレード１１０Ｋのみ示している。また、各ローラは、軸が用紙の搬送方向に垂直であって、搬送面に平行となる方向に配設されている。
【００１６】
感光体ドラム１０９は、帯電ローラ１０５によって、一様に負極に帯電される。帯電された感光体ドラム１０９は、ＬＥＤヘッド１０３の発光・照射によって、照射部が放電され、静電潜像が形成される。例えば、感光体ドラム１０９は、−６００Ｖの帯電電位から−４０Ｖに放電される。
【００１７】
一方、供給ローラ１０６は、負のバイアス電圧（例えば、−３００Ｖ）が印加されており、トナーカートリッジ１０４内部の現像剤としてのトナーを帯電させ、帯電したトナーを現像ローラ１０７に供給する。現像ブレード１０８は、現像ローラ１０７に供給されたトナーを薄層化し、現像ローラ１０７の表面に一様なトナー層を形成する。現像ローラ１０７は、負のバイアス電圧（例えば、−２００Ｖ）が印加されており、電界の作用により、負に帯電されたトナーを静電潜像に移動させる。感光体ドラム１０９は、現像ローラ１０７からトナーが移動することにより、静電潜像がトナー像（現像剤像）として現像される。クリーニングブレード１１０は、転写後の残トナーをクリーニングする機構である。
【００１８】
転写ローラ１１１（１１１Ｋ、１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ）は、転写ベルト１１４裏面から転写位置にバイアス電圧が印加可能に配置される。転写ベルト駆動ローラ１１２、転写ベルト従動ローラ１１３は、転写ベルト１１４を張架し、ローラの駆動によって用紙を搬送可能となっている。また、転写ローラ１１１は、正のバイアス電圧（例えば、＋２５００Ｖ）が印加されており、感光体ドラム１０９の表面に形成され、負に帯電されたトナー画像を媒体に転写する。
【００１９】
転写ベルトクリーニングブレード１１５は、転写ベルト１１４上のトナーを掻き落とせるようになっていて、転写ベルトクリーナ容器１１６には、転写ベルトクリーニングブレード１１５により掻き落とされたトナーが収容される。
【００２０】
用紙カセット１１７は、画像形成装置１０１に着脱可能に取り付けられ用紙が積載される。給紙ローラ１１８は、転写媒体である用紙を用紙カセット１１７から給紙し、用紙ガイド１１９に沿って搬送する。レジストローラ１２０、１２１は、停止状態のところに用紙を突き当て、スキュー補正後に所定タイミングでレジストローラ１２０、１２１を駆動、転写ベルト１１４に用紙を搬送する。用紙検出センサ１２２は、接触又は非接触で用紙の通過を検知する。
【００２１】
定着器１２３は、加熱部材１２４、及び圧着部材１２５を備え、加熱部材１２４は、サーミスタ２１６及び定着器ヒータ２１７（図２）を備え、用紙上に転写されたトナー像を熱と加圧によって用紙に定着する。なお、加熱部材１２４、及び圧着部材１２５は、互いに圧接させられ、ニップ部が形成されている。画像形成装置１０１は、排出ローラ１２６、１２７によって用紙ガイド１２８に沿って用紙を搬送し、排紙トレー１２９にフェースダウンで排出する。
【００２２】
図２は、本発明の第１の実施形態である画像形成装置を制御する制御回路、及びその周辺部品の構成図である。
図２において、画像形成装置１０１は、前記したＬＥＤヘッド１０３（１０３Ｋ、１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ）と、現像器１０２（１０２Ｋ、１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ）と、転写ローラ１１１（１１１Ｋ、１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ）と、定着器１２３とを備え、さらにホストインタフェース部２０１と、給紙モータ２１０と、搬送モータ２１１と、転写ベルト駆動モータ２１２と、定着器駆動モータ２１３と、感光体ドラム駆動モータ２１４と、記憶部２１５と、用紙検出センサ１２２と、これらを全体制御する制御回路とを備える。
【００２３】
制御回路２００は、ホストインタフェース部２０１から入力される印刷データをコマンド／画像データに変換処理するコマンド／画像処理部２０２と、各モータ２１０，２１１，２１２，２１３，２１４を駆動するモータ制御部２０５と、ＬＥＤヘッド１０３（１０３Ｋ、１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ）を駆動するＬＥＤヘッドインタフェース部２０３と、帯電ローラ１０５（１０５Ｋ，１０５Ｙ，１０５Ｍ，１０５Ｃ）にバイアス電圧を印加する帯電バイアス発生部２０７と、供給ローラ１０６（１０６Ｋ，１０６Ｙ，１０６Ｍ、１０６Ｃ）、及び現像ローラ１０７（１０７Ｋ，１０７Ｙ，１０７Ｍ、１０７Ｃ）にバイアス電圧を印加する現像／供給バイアス発生部２０８と、転写ローラ１１１（１１１Ｋ、１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ）にバイアス電圧を印加する転写バイアス発生部２０９と、帯電バイアス発生部２０７、現像／供給バイアス発生部２０８、及び転写バイアス発生部２０９を制御する高圧制御部２０６と、コマンド／画像処理部２０２、モータ制御部２０５、ＬＥＤヘッドインタフェース部２０３、及び高圧制御部２０６を制御するプリンタエンジン制御部２０４とを備える。
【００２４】
ホストインタフェース部２０１は、外部機器（ホスト）から送信される印刷データ（例えば、コマンドデータ、文書データ、画像データ）を受信し、印刷データをコマンド／画像処理部２０２に送信する。コマンド／画像処理部２０２は、ホストインタフェース部２０１から印刷データを受信し、ページ記述言語で記述された印刷データを画像データ（ビットマップデータ）に変換し、ＬＥＤヘッドインタフェース部２０３に画像データを送る。
【００２５】
ＬＥＤヘッドインタフェース部２０３は、プリンタエンジン制御部２０４によってヘッド駆動パルス等が同期制御され、コマンド／画像処理部２０２が出力する画像データを用いてＬＥＤヘッド１０３Ｋ、１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃを発光させる。
【００２６】
プリンタエンジン制御部２０４は、コマンド／画像処理部２０２から入力された印刷データや画像データを記憶部２１５に一時的に格納する。また、プリンタエンジン制御部２０４は、各モータ２１０，２１１，２１２，２１３，２１４を制御するモータ制御値を演算すると共に、帯電ローラ１０５Ｋ、１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、供給ローラ１０６Ｋ、１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、現像ローラ１０７Ｋ、１０７Ｙ、１０７Ｍ、１０７Ｃ、転写ローラ１１１Ｋ、１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃに印加する、それぞれのバイアス電圧を演算する。
【００２７】
プリンタエンジン制御部２０４は、高圧制御部２０６に帯電バイアス、現像バイアス、転写バイアス等のバイアス電圧値データを送り、高圧制御部２０６は帯電バイアス発生部２０７、現像／供給バイアス発生部２０８、転写バイアス発生部２０９に制御信号を送る。
そして、帯電バイアス発生部２０７、現像／供給バイアス発生部２０８は、それぞれブラック現像器１０２Ｋ、イエロー現像器１０２Ｙ、マゼンタ現像器１０２Ｍ、シアン現像器１０２Ｃの帯電ローラ１０５Ｋ、１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、供給ローラ１０６Ｋ、１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、現像ローラ１０７Ｋ、１０７Ｙ、１０７Ｍ、１０７Ｃにバイアス電圧を印加する。転写バイアス発生部２０９は、転写ローラ１１１Ｋ、１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃにバイアス電圧を印加する。
【００２８】
用紙検出センサ１２２は、転写バイアスの発生タイミング、及びＬＥＤヘッド１０３Ｋ、１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃの点灯タイミングを調整するために用いられる。プリンタエンジン制御部２０４は、給紙モータ２１０、搬送モータ２１１、ベルトモータ２１２、定着器駆動モータ２１３、感光体ドラム駆動モータ（Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃ各１個ずつ配置）２１４を所定のタイミングで駆動する。定着器１２３は、プリンタエンジン制御部２０４によって、定着器ヒータ２１７の温度制御がサーミスタ２１６の検出値に応じて行われる。
【００２９】
図３は、本実施形態の高圧電源装置のブロック図である。
図３において、高圧電源装置３０１は、高圧制御部２０６と現像／供給バイアス発生部２０８とを有し、プリンタエンジン制御部２０４、及び出力負荷３１０が接続されている。
高圧制御部２０６は、圧電トランス駆動信号を出力するためのＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）として構成されている。なお、高圧制御部２０６は、高圧電源装置内にあるが、プリンタエンジン制御部２０４のＬＳＩ内にあっても構わない。また、本実施形態においては、ＡＳＩＣという呼称を用いているが、マイクロプロセッサ等のＣＰＵを内蔵したものでも実現可能であるし、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)でも実現可能である。
【００３０】
現像／供給バイアス発生部２０８は、圧電トランス３０５，３０８と、整流回路３０６、３０９と、圧電トランス駆動回路３０４，３０７と、ＤＣ電源３０２，３０３と、出力電圧変換手段３１１とを備え、２種類の整流回路３０６、３０９の出力側と出力電圧変換手段３１１の入力側とは互いにＣ点で接続されている。
【００３１】
圧電トランス（ＰＺＴ（Piezo electronic Transformer））３０５、３０８は、セラミック等の圧電振動子の電気−機械変換作用を利用して機械共振させて、さらに機械−電気変換作用により昇圧を行う。
【００３２】
圧電トランス駆動回路３０４、３０７は、スイッチング素子（ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ４１２、４２４）を用いた駆動回路であり、圧電トランス３０５、３０８を駆動する。なお、圧電トランス駆動回路３０４、３０７は、高圧制御部２０６からのＯＵＴ信号３１７を共通に使用し、駆動周波数も共通になっている。
整流回路３０６は、圧電トランス３０５の二次側交流電圧を負極性の直流電圧に整流する整流回路であり、整流回路３０９は、圧電トランス３０８の二次側交流電圧を正極性の直流電圧に整流する整流回路である。ＤＣ電源３０２、３０３は各チャネル共通のＤＣ電源である。
【００３３】
出力負荷３１０は、供給ローラ１０６Ｋ，１０６Ｙ，１０６Ｍ、１０６Ｃ、及び現像ローラ１０７Ｋ，１０７Ｙ，１０７Ｍ、１０７Ｃ自体を意味し、現像ローラ印加バイアス電圧、及び供給ローラ印加バイアス電圧を生成（調整）する回路（現像バイアス回路４４７、供給バイアス回路４５０）を含む。出力負荷３１０は、これらの調整されたバイアス電圧によって、高圧電源装置３０１としての負荷の重さが変動する。
【００３４】
プリンタエンジン制御部２０４から高圧制御部２０６に出力される信号は、ＤＡＴＡ信号３１４、ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号３１５、ＤＡＴＡ＿ＳＢ信号３１６、ＯＮ信号３１３、及びＲＥＳＥＴ信号３１２である。
ＤＡＴＡ信号３１４は、圧電トランス３０５、３０８の二次側高電圧に相当する８ｂｉｔのデータ信号である。ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号３１５は、現像バイアスの電圧値に相当する８ｂｉｔのデータ信号であり、ＤＡＴＡ＿ＳＢ信号３１６は供給バイアスの電圧値に相当する８ｂｉｔのデータ信号である。ＯＮ信号３１３は、バイアス電圧を出力するかしないか示す信号である。
【００３５】
高圧制御部２０６は、圧電トランスの駆動周波数を制御するクロック信号としてのＯＵＴ信号３１７を出力し、出力電圧変換手段３１１が検出する二次側高電圧をアナログ−デジタル変換するＡＤＣ３１８を有する。プリンタエンジン制御部２０４は、ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号３１５、及びＤＡＴＡ＿ＳＢ信号３１６は、高圧制御部２０６に入力され、ＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９、及びＰＷＭ＿ＳＢ信号３２０として高圧制御部２０６から出力される。そして、ＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９、及びＰＷＭ＿ＳＢ信号３２０は、出力負荷３１０に入力される。
【００３６】
圧電トランス３０５、３０８は、互いに異なる周波数帯で圧電振動、昇圧動作するものを用いるものとし、さらに、一方の圧電トランスの共振周波数に対して、他方の圧電トランスの共振周波数が１．２〜１．８倍の周波数になっていることを特徴とする。本実施形態において、圧電トランス３０５はタムラ製作所（株）製のＡＳ２４３Ｔ（共振周波数１０５ｋＨｚ前後）、圧電トランス３０８は、同じくタムラ製作所（株）製のＡＰ３１３Ｔ（共振周波数１６０ｋＨｚ前後）を用いるものとするが、前記条件を満たすものであれば他の圧電トランスでも実現可能である。
【００３７】
図４は、２種類の圧電トランスの出力電圧（昇圧比〉の周波数特性を示す図である。横軸は駆動パルス周波数［ｋＨｚ］を示し、縦軸は整流回路３０６，３０９を介して整流された出力電圧［Ｖ］（昇圧比）を示す。
図中で、ｆｒ１が圧電トランス３０５の共振周波数を示し、ｆｒ２が圧電トランス３０８の共振周波数を示している。圧電トランス３０５の周波数帯は、約９５ｋＨｚから１３５ｋＨｚであり、圧電トランス３０８の周波数帯は、１４３ｋＨｚから１８５ｋＨｚであり、双方の周波数帯は互いに重複していない。また、一方の圧電トランス３０８が最大昇圧性能を発揮する駆動周波数ｆｒ２は、他方の圧電トランス３０５が最大昇圧性能を発揮する駆動周波数ｆｒ１の約１．５倍（前記した１．２倍〜１．８倍の範囲内である。）となっている。なお、図４での出力電圧値は、一例であり、圧電トランス駆動回路における回路定数の変更によって異なる値が得られ、また、負荷の大小によっても電圧値が変動する。
【００３８】
負極性バイアス電圧出力用の圧電トランス３０５の方が、正極性バイアス電圧出力用の圧電トランス３０８よりも出力電圧が高くなるようなものを用いている理由は、負極性の方が絶対値として大きなバイアスが必要なためである。高圧制御部２０６は、ＤＡＴＡ信号３１４が負極性の目標電圧を示すものである場合には圧電トランス３０５を駆動する周波数帯のパルスをＯＵＴ信号３１７として出力し、逆に、ＤＡＴＡ信号３１４が正極性の目標電圧を示すものである場合には、圧電トランス３０８を駆動する周波数帯のパルスをＯＵＴ信号３１７として出力する。
【００３９】
図５は、図３の構成図について、高圧電源装置３０１を中心として詳細に説明する回路図である。図中で、図３と同じ構成要素には同じ符号を付している。
高圧電源装置３０１は、現像／供給高圧回路４０１と高圧制御部２０６とを備え、現像／供給高圧回路４０１は、２組のＤＣ電源３０２、３０３と、圧電トランス駆動回路３０４、３０７と、圧電トランス３０５、３０８と、整流回路３０６、３０９と、出力電圧変換手段３１１とを有している。
【００４０】
圧電トランス３０５、３０８は、図中Ａで示した部分が一次側の入力端子であり、ここに圧電トランス駆動電圧を印加することにより、昇圧された交流電圧が図中Ｂで示した二次側から出力される。
整流回路３０６は、圧電トランス３０５の二次側交流電圧を負極性の直流電圧に整流する。整流回路３０９は、圧電トランス３０８の二次側交流電圧を正極性の直流電圧に整流する。ＤＣ電源３０２、３０３は、それぞれ１２Ｖ、２４Ｖの電源であり、図示しない低圧電源装置によって商用電源ＡＣ１００Ｖから変圧・整流することによって実現される。
圧電トランス駆動回路３０４、３０７は、それぞれ、圧電トランス３０５、３０８を駆動する。
【００４１】
発振器４３８は、基準クロック５０ＭＨｚを生成し、このクロック信号を高圧制御部２０６に出力する。出力電圧変換手段３１１は、整流回路３０６、３０９の正負の２次側電圧を抵抗器４３０，４３１で分圧して、オペアンプ４３５によるバッファを介して、分圧電圧を高圧制御部２０６のＡＤＣ端子３１８に入力する。
【００４２】
出力負荷３１０は、高圧電源装置３０１の正負の出力電圧から、現像バイアス、及び供給バイアスを生成する生成回路である。
出力負荷３１０は、抵抗器４４５と並列接続されたダイオード４４６を介して現像バイアス回路４４７に接続されており、また、抵抗器４４８と直列接続されたダイオード４４９を介して供給バイアス回路４５０に接続されている。なお、ダイオード４４６は、アノード端が高圧電源装置３０１に接続され、カソード端が現像バイアス回路４４７に接続されている。ダイオード４４９は、カソード端が抵抗器４４８に接続され、アノード端が供給バイアス回路４５０に接続されている。
【００４３】
発振器４３８は、３．３Ｖ直流電源４３７から電源電力が供給され、電源電圧がＶＤＤ４３９、及び出力イネーブル端子ＯＥ４４０に印加される。
発振器４３８は、ＧＮＤ端子４４２が接地され、ＣＬＫ＿ＯＵＴ４４１端子が抵抗器４４３を介して高圧制御部２０６のＣＬＫ＿ＩＮ端子４４４に接続される。
【００４４】
高圧制御部２０６は、ＣＬＫ＿ＩＮ４４４から入力される、５０ＭＨｚのクロック信号に同期して動作する。ＯＵＴ信号３１７は、圧電トランス駆動パルスとして、矩形波信号が出力される。プリンタエンジン制御部２０４と高圧制御部２０６とは、５種の信号（ＲＥＳＥＴ信号３１２、ＯＮ信号３１３、ＤＡＴＡ信号３１４、ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号３１５、ＤＡＴＡ＿ＳＢ信号３１６）を入出力する端子やポートで接続される。
【００４５】
圧電トランス駆動回路３０４は、抵抗器４０２、４０３、４０５、４０６、４０９と、ＮＰＮトランジスタ４０４、４０７、４０８と、ＰＮＰトランジスタ４１０と、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ４１２と、オートトランス４１１と、コンデンサ４１３とによって構成される。
【００４６】
高圧制御部２０６が出力するＯＵＴ信号３１７は、ＮＰＮトランジスタ４０４、４０７、及びＦＥＴゲートドライブ回路を介してＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ４１２のゲートに入力される。ここで、ＦＥＴゲートドライブ回路は、ＮＰＮトランジスタ４０８、抵抗器４０９、及びＰＮＰトランジスタ４１０によって構成されている回路である。
オートトランス４１１とコンデンサ４１３とはＬＣ共振回路を構成し、オートトランス４１１は、圧電トランス３０５の一次側（入力側）Ａに２４０Ｖpeak程度の正弦半波が印加されるように中点タップの位置が設定される。
【００４７】
図４で示したように、圧電トランス３０５は、昇圧比が周波数特性を有しているので、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ４１２のスイッチング周波数、即ち、ＯＵＴ信号３１７のクロック周波数に応じた昇圧比の出力電圧を二次側Ｂに出力する。
また、圧電トランス駆動回路３０７は、圧電トランス駆動回路３０４における１段目のＮＰＮトランジスタ４０４以降が枝分かれした構成になっている。つまり、圧電トランス駆動回路３０７は、抵抗器４１８、４２１と、ＮＰＮトランジスタ４１９、４２０と、ＰＮＰトランジスタ４２２と、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ４２４と、インダクタ４２３と、コンデンサ４２５とを備えて構成される。
【００４８】
圧電トランス駆動パルス信号であるＯＵＴ信号３１７は、ＮＰＮトランジスタ４０４、４１９、及びＦＥＴゲートドライブ回路を介してＦＥＴ４２４のゲートに入力される。ここで、ＦＥＴゲートドライブ回路は、ＮＰＮトランジスタ４２０、抵抗器４２１、及びＰＮＰトランジスタ４２２によって構成される回路をいう。
【００４９】
インダクタ４２３とコンデンサ４２５とは、ＬＣ共振回路を構成し、圧電トランス３０８の一次側（入力側）Ａに１００Ｖpeak程度の正弦半波を印加する。これにより、圧電トランス３０８の二次側ＢにはＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ４２４のスイッチング周波数、即ち、ＯＵＴ信号３１７の周波数に応じた昇圧比の出力電圧が得られる。
【００５０】
圧電トランス３０５，３０８の二次側Ｂの出力電圧は、図４に示すように駆動周波数によって変動するので、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ４１２，４２４のスイッチング周波数と負荷の組み合わせにより昇圧比が決定される。圧電トランス３０５，３０８の出力制御は、高い周波数で駆動開始し、そこから駆動周波数を下げていくことにより出力電圧を上昇させ、目標の出力電圧を得るように制御を行う。
【００５１】
再び、図５に戻って、整流回路３０６は、ダイオード４１４、４１５、及びコンデンサ４１６により構成され、圧電トランス３０５の二次側Ｂから出力される交流高電圧を負極性の直流高電圧に整流する。また、整流回路３０９は、ダイオード４２６、４２７、及びコンデンサ４２８によって構成され、圧電トランス３０８の二次側Ｂから出力される交流高電圧を正極性の直流高電圧に整流する。抵抗器４１７、４２９は圧電トランス出力調整用である。
【００５２】
出力電圧変換手段３１１は、抵抗器４３０と抵抗器４３１とによって、二次側高電圧と２．５ＶのＤＣ電源４３６の電位差を分圧し、分圧された分圧電圧を抵抗器４３３とコンデンサ４３４とからなる低域通過フィルタにより平滑し、オペアンプ４３５（図示しない２４ＶＤＣ電源に接続される）のボルテージフォロアを介して、分圧電圧が高圧制御部２０６のＡＤＣ３１８の入力端子に印加される。ここで、抵抗器４３０は、１００ＭΩであり、抵抗器４３１は３００ｋΩである。
【００５３】
ＤＣ電源４３６による２．５Ｖの電位が二次側高電圧の正負における分圧値の閾値となる。これにより、分圧された分圧電圧は、正極性側の最大電圧時に３．３Ｖとなり、二次側電圧ゼロで２．５Ｖとなり、負極性側の最大電圧時に０Ｖとなる。ダイオード４３２は、出力電圧が−８３０Ｖを下回った場合（絶対値が８３０Ｖを超えた場合）にオペアンプに負電圧が入力されないようにするためのクランプダイオードである。ＡＤＣ３１８は、出力電圧を８ｂｉｔデジタル値（００ｈ〜ＦＦｈ）にＡＤ変換する。
【００５４】
ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号３１５は、現像電圧値を設定するための８ｂｉｔ信号であり、高圧制御部２０６は、００ｈ〜ＦＦｈの値に応じて出力負荷３１０に入力するＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９を設定し、出力する。ＤＡＴＡ＿ＳＢ信号３１６は、供給電圧値を設定するための８ｂｉｔ信号であり、高圧制御部２０６は、００〜ＦＦｈの値に応じて出力負荷３１０に入力するＰＷＭ＿ＳＢ信号３２０信号を設定、出力する。
【００５５】
図６は、図５の出力負荷３１０の具体的な回路図である。
出力負荷３１０は、現像バイアス回路４４７と、供給バイアス回路４５０とを備え、高圧制御部２０６（図５）から出力される現像バイアスＰＷＭ設定信号のＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９、及び供給バイアスＰＷＭ設定信号のＰＷＭ＿ＳＢ信号３２０を入力し、高圧電源装置３０１の正負の二次側高電圧をＤＢ負荷５１４及びＳＢ負荷５２８に印加する。この現像バイアス回路４４７や、供給バイアス回路４５０により、高圧電源装置３０１の出力電圧を目標電圧に設定した状態で、ＤＢ負荷５１４や、ＳＢ負荷５２８に印加する電圧を変化させることができる。
【００５６】
現像バイアス回路４４７は、抵抗器５０１、５０４、５０６、５０７、５０８、５０９、５１０、５１３、コンデンサ５０２、５０３、オペアンプ５０５（図示しない２４ＶＤＣ電源に接続される）、ＰＮＰトランジスタ５１１、２４ＶＤＣ電源３０３、３．３Ｖ直流電源４３７、ツェナダイオード５１２、現像ローラであるＤＢ負荷５１４を備える。
【００５７】
供給バイアス回路４５０は、抵抗器５１５、５１８、５２０、５２１、５２２、５２３、５２４、５２７、コンデンサ５１６、５１７、オペアンプ５１９（図示しない２４ＶＤＣ電源に接続される）、ＰＮＰトランジスタ５２５、２４ＶＤＣ電源３０３、３．３Ｖ直流電源４３７、ツェナダイオード５２６、供給ローラであるＳＢ負荷５２８からなる。
【００５８】
ここで、ツェナダイオード５１２、５２６は、ツェナ電圧７５Ｖのものを用い、抵抗器５０７、５２１は１００ＭΩのものを用い、抵抗器５０６、５２０は７６０ｋΩのものを用いている。現像バイアス回路４４７と供給バイアス回路４５０とは、高圧電源装置３０１からの共通の高圧出力をそれぞれＰＷＭ制御してＤＢ負荷５１４やＳＢ負荷５２８に出力するものである。高圧電源装置３０１から現像バイアス回路４４７までは、１０ＭΩの抵抗器４４５、及びダイオード４４６の並列回路を介して接続され、また高圧電源装置３０１から供給バイアス回路４５０までは、１０ＭΩの抵抗器４４８、及びダイオード４４９の直列回路を介して接続される。この内、ダイオード４４６は正極性のＤＢ出力時に抵抗器４４５での電圧降下を無くすためのものであり、ダイオード４４９は同じく正極性のＤＢ電圧出力時に、ＳＢ負荷５２８にＤＢ電圧が印加されないようにするためのものである。
【００５９】
以上述べたように、現像バイアス回路４４７と供給バイアス回路４５０とは同様の回路を並列配置する。本実施形態では１チャネル分の回路を示したが、カラー４色の場合はこれを４つ並置する。もしくは、圧電トランスのドライブ能力を上げて現像バイアス、供給バイアス４色分８チャネルを１つの高圧出力でまかなうことも可能である。
【００６０】
図７は、図５における高圧制御部２０６の構成図である。回路は論理記述言語等により記述され、ＡＳＩＣ化される。
ＲＥＳＥＴ信号３１２は、プリンタエンジン制御部２０４からの信号であり、ＣＬＫ＿ＩＮ信号４４４は、発振器４３８からのクロック信号である。ＯＮ信号３１３は高圧出力するかしないかを制御する信号である。
ＶＦＢ信号は、出力電圧変換手段３１１の出力信号であり、圧電トランスの二次側電圧のフィードバック信号である。ＤＡＴＡ信号３１４は、高圧出力の目標電圧値を示す８ｂｉｔ値であり、ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号３１５は、現像バイアス設定値８ｂｉｔの信号であり、ＤＡＴＡ＿ＳＢ信号３１６は、供給バイアス設定値８ｂｉｔの信号である。
ＯＵＴ信号３１７は、パルス出力信号であり、圧電トランス駆動回路に出力する圧電トランス制御信号である。ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号３１５、ＤＡＴＡ＿ＳＢ信号３１６は、それぞれ現像バイアス目標電圧、供給バイアス目標電圧に対応した８ｂｉｔ値の信号であり、高圧制御部２０６は、これらの値に対応したＰＷＭ設定値であるＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９や、ＰＷＭ＿ＳＢ信号３２０を出力する。
【００６１】
高圧制御部２０６は、８ｂｉｔのＡＤＣ３１８と、インバータ６０１と、比較器６０２と、出力極性判定部６０３と、演算器６０４と、圧電トランス補正値６０５と、分周比カウンタ上限値６０６と、分周比カウンタ下限値６０７と、タイマ６０８と、制御周期値６０９と、二値化パルス出力生成部６１０とを備える。
二値化パルス出力生成部６１０は、１９ｂｉｔレジスタ６１１と、誤差保持レジスタ６１２と、加算器６１３と、分周比セレクタ６１４と、分周器６１５と、出力セレクタ６１６とを備える。
【００６２】
ＡＤＣ３１８は、出力電圧変換手段３１１の出力０〜３．３Ｖを８ｂｉｔデジタル値に変換するアナログ−デジタル変換器である。インバータ６０１は、８ｂｉｔ出力の反転回路であり、ＡＤＣ３１８の出力の各ビットデータの１と０とを反転して出力する。
【００６３】
タイマ６０８は、１４０μｓ周期のパルスを出力する回路であり、制御周期値６０９に記憶された値「７０００（１Ｂ５８ｈ）」の値を参照し、内部１３ｂｉｔカウンタを前記参照値から始めて１Ｂ５８、１Ｂ５７、１Ｂ５６、…０００３、０００２、０００１、００００と減算し、値が「００００」となると初期値の１Ｂ５８ｈをリロードする。前記カウント値にてＣＬＫ＿ＩＮ４４４（５０ＭＨｚであるので２０ｎｓ周期）をカウントするので、１４０μｓ周期の矩形波パルスを出力する。出力された矩形波パルスは演算器６０４、及び１２ｂｉｔＡＤＣ３１８に入力され、演算およびＡＤ変換開始のトリガ信号となる。
【００６４】
出力極性判定部６０３は、８ｂｉｔの目標電圧ＤＡＴＡ信号３１４が負極性の電圧を示すものであるか、正極性の電圧を示すものであるかを判定する。出力極性判定部６０３は、判定結果を１ｂｉｔデジタル値で出力し、負極性の場合にはＨｉｇｈレベル、正極性の場合にはＬｏｗレベルを、演算器６０４、圧電トランス補正値６０５、分周比カウンタ上限値６０６、分周比カウンタ下限値６０７に出力する。
【００６５】
圧電トランス補正値６０５は、圧電トランス個々の特性ばらつきを補正する値であり、画像形成装置１０１の製造出荷時に書き込み、保存される値である。前記したように、負極性の高圧出力時には圧電トランス３０５（図５）を駆動し、正極性の高圧出力時には圧電トランス３０８（図５）を駆動するため、極性反転時にはそれぞれに対応した補正値に切り替える。
【００６６】
分周比カウンタ上限値６０６、及び分周比カウンタ下限値６０７は、圧電トランスの駆動周波数帯を設定するものであり、前記補正値と同様に、高圧出力の極性反転時には圧電トランス３０５（図５）に対応したものと、圧電トランス３０８（図５）に対応したものとを切り替える。
【００６７】
比較器６０２は、８ｂｉｔの目標電圧値であるＤＡＴＡ信号３１４の入力値と、ＡＤＣ３１８の出力値をインバータ６０１で反転させた８ｂｉｔ値とを比較して、以下に規定する２ｂｉｔ出力を行う。
目標値８ｂｉｔ＞インバータ６０１出力８ｂｉｔ
の場合に「００ｂ」を出力し、
目標値８ｂｉｔ＝インバータ６０１出力８ｂｉｔ
の場合に「０１ｂ」を出力し、
目標値８ｂｉｔ＜インバータ６０１出力８ｂｉｔ
の場合に「１０ｂ」を出力する。なお、正極性のバイアス出力時は高圧出力ＯＮ信号３１３がＬｏｗの場合に００ｂを出力し、負極正のバイアス出力時には高圧出力ＯＮ信号３１３がＬｏｗの場合に１０ｂを出力する。
【００６８】
演算器６０４は、比較器６０２からの入力２ｂｉｔ値に応じて演算を行い、二値化パルス出力生成部６１０の１９ｂｉｔレジスタ６１１の値を更新する。ここで、演算器６０４は、高圧出力の極性反転時にはこの演算の極性を反転する。出力極性判定部６０３での判定結果がＨｉｇｈ（負極性）の場合、
比較器６０２の出力００ｂ ： １を加算
比較器６０２の出力０１ｂ ： 値を更新しない
比較器６０２の出力１０ｂ ： １を減算
一方、判定部６０３での判定結果がＬｏｗ（正極性）の場合、
比較器６０２の出力００ｂ ： １を減算
比較器６０２の出力０１ｂ ： 値を更新しない
比較器６０２の出力１０ｂ ： １を加算
また、ＲＥＳＥＴ信号３１２入力時は１９ｂｉｔレジスタ６１１の値を、上位９ｂｉｔを分周比カウンタ下限値６０７、下位１０ｂｉｔを０００ｈとして初期化する。
さらに前記加減算での１９ｂｉｔレジスタ６１１更新時には分周比カウンタ上限値６０６および分周比カウンタ下限値６０７と比較を行い、
演算結果１９ｂｉｔ ＜ ｛下限値９ｂｉｔ，下位１０ｂｉｔ０００ｈ｝
の場合に１９ｂｉｔレジスタ６１１更新値を｛下限値９ｂｉｔ，下位１０ｂｉｔ０００ｈ｝とし、
演算結果１９ｂｉｔ ＞ ｛上限値９ｂｉｔ，下位１０ｂｉｔ０００ｈ｝
の場合に１９ｂｉｔレジスタ６１１更新値を｛上限値９ｂｉｔ，下位１０ｂｉｔ０００ｈ｝とする。
【００６９】
以下、二値化パルス出力生成部６１０について説明する。
１９ｂｉｔレジスタ６１１は、演算器６０４により値が更新され、分周比値を保持する１９ｂｉｔのレジスタである。上位９ｂｉｔ（ｂｉｔ１８〜１０）が分周比の整数値を示し、下位１０ｂｉｔが「値／１０２４」に相当する小数値を示す。１９ｂｉｔ値は下位１０ｂｉｔを誤差保持レジスタ６１２に出力し、上位９ｂｉｔ値を加算器６１３、及び分周比セレクタ６１４に出力する。
【００７０】
誤差保持レジスタ６１２は、１９ｂｉｔレジスタ６１１の下位１０ｂｉｔが入力され、分周器６１５から出力される圧電トランス駆動パルスの立ち上がりエッジ毎に前記１０ｂｉｔ値をレジスタ保持値の１０ｂｉｔ値に加算し、レジスタ保持値を更新する。前記した加算時にレジスタのオーバフローが発生した場合は分周比セレクタ６１４にＨｉｇｈレベルのＳｅｌｅｃｔ信号を出力し、オーバフローが発生しない場合はＬｏｗレベルのＳｅｌｅｃｔ信号を出力する。
【００７１】
加算器６１３は、１９ｂｉｔレジスタ６１１から入力された９ｂｉｔ値に１を加算した９ｂｉｔ値を分周比セレクタ６１４に出力する。分周比セレクタ６１４は、１９ｂｉｔレジスタ６１１の上位９ｂｉｔと加算器６１３の９ｂｉｔ値とが入力される。分周比セレクタ６１４は、誤差保持レジスタから入力されるＳｅｌｅｃｔ（オーバフロー）信号がＨｉｇｈの場合には加算器６１３からの入力を出力し、前記Ｓｅｌｅｃｔ信号がＬｏｗの場合には１９ｂｉｔレジスタ６１１から入力された９ｂｉｔ値を分周器６１５に出力する。
【００７２】
分周器６１５は、分周比セレクタから入力された９ｂｉｔ値をカウントし、９ｂｉｔ×２０ｎｓ周期（ＣＬＫ＿ＩＮ信号４４４周期）でＯＮデューティ３０％のパルスを出力セレクタ６１６に出力する。なお、３０％値は、９ｂｉｔ出力値の１／４値、１／３２値、１／６４値の和、即ち、分周比セレクタの９ｂｉｔ出力値をそれぞれ２ｂｉｔ右シフト、５ｂｉｔ右シフト、６ｂｉｔ右シフトした値の和による。
【００７３】
（動作説明）
まず、本実施形態における画像形成装置全体の概略動作を説明する。
図１の画像形成装置１０１は、外部機器からホストインタフェース部２０１（図２）を介してＰＤＬ（Page Description Language）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２０２によってビットマップデータに変換される。
【００７４】
画像形成装置１０１は、定着器１２３の加熱部材１２４、及び圧着部材１２５を、サーミスタ２１６の検出値に応じて定着器ヒータ２１７を制御することにより所定温度にした後、印字動作を開始する。画像形成装置１０１は、給紙カセット１１７にセットされた用紙を給紙モータ２１０で駆動する給紙ローラ１１８で給紙する。用紙ガイド１１９に沿って用紙を搬送し、停止状態のレジストローラ１２０、１２１の対に用紙を突き当て、スキューを補正した後、以下で説明する画像形成動作に同期したタイミングで搬送モータ２１１を駆動開始し、レジストローラ１２０、１２１によって用紙は転写ベルト１１４上に搬送される。
【００７５】
このとき、前記ビットマップデータに応じてＬＥＤヘッド１０３Ｋ、１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃが点灯される。これにより、感光体ドラム１０９Ｋ、１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃには、静電潜像が形成される。
現像器１０２Ｋ、１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃは、電子写真プロセスにより現像器内の感光体ドラム１０９Ｋ、１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃにトナー像を形成する。現像器１０２Ｋ、１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃによって現像されたトナー像は、転写ベルト１１４上を搬送される用紙に転写される。このとき、転写ベルト１１４を狭持して感光体ドラム１０９Ｋ、１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃに対向して配設されている転写ローラ１１１Ｋ、１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃは、転写バイアス電圧が印加されている。
用紙上に４色のトナー像を転写した後、定着器１２３は、加熱・加圧により用紙上のトナー像を定着させ、排出ローラ１２６、１２７は、用紙ガイド１２８に沿って用紙を搬送し、排紙する。
【００７６】
本実施形態での主要な制御対象は供給ローラ１０６Ｋ、１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、及び現像ローラ１０７Ｋ、１０７Ｙ、１０７Ｍ、１０７Ｃに印加するバイアス電圧であるが、これらは同様の構成を４色分並置するものであるので、以下の説明は１色分とする。
【００７７】
プリンタエンジン制御部２０４は、感光体ドラム駆動モータ２１４により感光体ドラム１０９を回転駆動させると同時に、現像バイアス電圧の印加を開始する。
図８は、画像形成装置１０１に使用される現像器１０２の概略図である。感光体ドラム１０９、及び帯電ローラ１０５は、時計方向に回転し、現像ローラ１０７、及び供給ローラ１０６は、反時計方向に回転している。ここで、供給ローラ１０６と現像ローラ１０７とは、互いに逆方向に回転するようになっており、感光体ドラム１０９に移動せずに現像ローラ１０７に残されたトナーが掻き落とされるようになっている。
【００７８】
図８において、両側破線矢印で示される距離Ｌ［ｍｍ］の間、即ち、感光体ドラム１０９表面上の帯電ローラ１０５の位置から現像ローラ１０７の位置までは、起動時は非帯電部となっており、このままではこの部分にトナー８０１（供給ローラ１０６によって負に帯電）がベタで付着してしまう。これを防ぐために、この間は現像ローラ１０７を正帯電させる。感光体ドラム１０９の帯電部が現像ローラ１０７位置に差し掛かったところ、即ち、距離Ｌ［ｍｍ］分だけ感光体ドラムを回転させた時点で、プリンタエンジン制御部２０４は、現像バイアス電圧を負極性に切り替え、同時に供給バイアス電圧の印加も開始させる。負極性の現像バイアス電圧、及び供給バイアス電圧の印加は、画像形成装置１０１による印字動作が終了して感光体ドラム１０９の回転を停止するまで維持する。
【００７９】
バイアス電圧の印加に当たっては、高圧制御部２０６は、ＬｏｗレベルのＲＥＳＥＴ信号３１２を入力し、内部の諸々の設定を初期化する。次に、高圧制御部２０６は、二次側高電圧の目標値に相当する９ｂｉｔ値をＤＡＴＡ３１４信号から入力する。この出力電圧とＤＡＴＡ信号３１４の８ｂｉｔ値との関係は図９に示す「出力電圧」と「対応目標値８ｂｉｔ」で示される値である。具体的に、設定範囲−８３０〜２７０Ｖの出力電圧に対して８ｂｉｔ値００ｈ−ＦＦｈとなる。なお、図９の表は、出力電圧とＡＤＣ入力電圧とＡＤＣ入力値と比較器入力値と対応目標値との関係を示している。
【００８０】
プリンタエンジン制御部２０４は、目標電圧値としてのＤＡＴＡ信号を出力した後、現像バイアス電圧を印加する所定のタイミングでＯＮ信号３１３をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに遷移する。高圧制御部２０６は、ＯＮ信号３１３がＨｉｇｈレベルとなると、直ちに、ＯＵＴ信号３１７の出力ポートを介して圧電トランス制御パルスを圧電トランス駆動回路に出力する。圧電トランス駆動回路３０４は、供給される２４ＶＤＣ電源３０２をスイッチングして、圧電トランス３０５の一次側に２４０Ｖpeak程度の正弦半波を印加する。また、圧電トランス駆動回路３０７は、供給される２４ＶＤＣ電源３０２をスイッチングして、圧電トランス３０８の一次側に１００Ｖpeak程度の正弦半波を印加する。
【００８１】
図１０は、高圧制御部２０６のＯＵＴ信号３１７と２つの圧電トランス駆動回路３０４、３０７の出力電圧波形との関係を示している。ここで、高圧制御部２０６は、負極性のバイアス電圧を出力する場合には圧電トランス３０５を駆動する周波数のＯＵＴ信号３１７を出力し、正極性のバイアス電圧を出力する場合には圧電トランス３０８を駆動する周波数のＯＵＴ信号３１７を出力する。なお、何れの場合であっても、圧電トランス駆動回路３０４、３０７の出力電圧波形は、高圧制御部２０６のパルス出力と同期がとれており、振幅のみが異なっている。
【００８２】
圧電トランス３０５、３０８は、一次側に圧電トランス駆動回路が接続され、二次側に駆動周波数に応じて昇圧された電圧を出力する。整流回路３０６は、ダイオード４１４，４１５とコンデンサ４１６により構成され、負極性のバイアス電圧を出力する。整流回路３０９は、整流回路３０６と逆向きに接続されたダイオード４２６，４２７とコンデンサと４２８により構成され、正極性のバイアス電圧を出力する。
【００８３】
出力電圧変換手段３１１は、整流回路３０６の二次側高電圧（負極性）又は整流回路３０９の二次側高電圧（正極性）を、０〜３．３Ｖの範囲の電圧にレベル変換し、高圧制御部２０６のＡＤＣ３１８に出力する。ここで、電圧変換手段３１１は、負極性のバイアス電圧の場合には０〜２．５Ｖを出力し、正極性のバイアス電圧の場合には２．５〜３．３Ｖの電圧を出力する。
【００８４】
出力負荷３１０は、現像ローラ印加バイアス、及び供給ローラ印加バイアスを生成する回路が含まれ、バイアス電圧によって負荷が変動する。ＡＤＣ３１８は出力電圧変換手段３１１出力である０〜３．３Ｖの電圧を８ｂｉｔのデジタル値に変換するアナログ−デジタルコンバータである。変換された検出値は図９に示すようになり、検出値８ｂｉｔの反転値とＤＡＴＡ信号３１４の入力８ｂｉｔの値とが等しくなるように、ＯＵＴ信号３１７の出力パルス周波数を高圧制御部２０６が制御する。出力電圧変換手段３１１を介した検出値による圧電トランス駆動周波数のフィードバック制御が行われる。
【００８５】
続いて図５の回路図を用いて詳細に説明する。ＯＳＣ４３８は、高圧制御部２０６のＣＬＫ＿ＩＮ４４４に入力する基準クロック発信器である。
高圧制御部２０６は、５０ＭＨｚのクロック信号を入力する。プリンタエンジン制御部２０４から入力されるＲＥＳＥＴ信号３１２がＬｏｗレベルとなったときに諸々の設定を初期化する。次に、高圧制御部２０６は、高圧出力ＯＮ信号３１３がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに遷移するとＯＵＴ信号３１７の出力ポートから初期値の圧電トランス駆動周波数のパルス（ＯＮデューティ３０％）を出力する。
【００８６】
ここで、画像形成装置１０１の動作開始直後は、感光体ドラム１０９の非帯電部へのトナー付着防止のため、現像ローラ１０７を正極性に帯電させる必要がある。このため、高圧電源装置３０１は、初め、正極性のバイアス電圧を出力する。このとき駆動する駆動トランスは圧電トランス３０８であり、圧電トランス３０８の駆動パルス周波数初期値は、１８０ｋＨｚである。出力パルスは１２ＶＤＣ電源３０２、抵抗器４０２、４０３、４０５、４１８、ＮＰＮトランジスタ４０４、４１９から構成される圧電トランスドライブ能力向上回路、及び抵抗器４２１、ＮＰＮトランジスタ４２０、ＰＮＰトランジスタ４２２から構成されるＦＥＴゲートドライブ回路を介してＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ４２４のゲートに印加される。
【００８７】
ＦＥＴ４２４のゲートをＯＮ／ＯＦＦすることにより２４ＶＤＣ電源３０３、インダクタ４２３、コンデンサ４２５、及び圧電トランス３０８で構成される共振回路が駆動され、圧電トランス３０８の一次側の点Ａに図１０で示すような電圧１００Ｖpeak程度の正弦半波が印加される。圧電トランス３０８は、その二次側の点Ｂ端子でダイオード４２６、４２７、コンデンサ４２８により正極性の直流電圧に整流される。整流された直流電圧は、ダイオード４４６を介してＤＢ負荷に出力される。なお、正極性電圧は、ダイオード４４９によってＳＢ負荷には出力されない。
【００８８】
次に、負極性のバイアス電圧を出力する場合、このとき駆動トランスは圧電トランス３０５であり、圧電トランス３０５の駆動周波数の初期値は１３０ｋＨｚである。出力パルスは１２ＶＤＣ電源３０２、抵抗器４０２、４０３、４０５、４０６、ＮＰＮトランジスタ４０４、４０７から構成される圧電トランスドライブ能力向上回路、及び抵抗器４０９、ＮＰＮトランジスタ４０８、ＰＮＰトランジスタ４１０から構成されるＦＥＴゲートドライブ回路を介してＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ４１２のゲートに印加される。
【００８９】
ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ４１２のゲートをＯＮ／ＯＦＦすることにより２４ＶＤＣ電源３０３、オートトランス４１１、コンデンサ４１３、及び圧電トランス３０５で構成される共振回路が駆動され、圧電トランス３０５の一次側Ａ端子に図１０で示すような電圧２４０Ｖpeak程度の正弦半波が印加される。圧電トランス３０５の二次側Ｂ端子のＡＣ電圧はダイオード４１４、４１５、コンデンサ４１６により負極性のバイアス電圧に整流される。出力されたバイアスは抵抗器４４５を介して現像バイアス回路４４７に出力され、抵抗器４４８、ダイオード４４９を介して供給バイアス回路４５０に出力される。
【００９０】
抵抗器４１７、４２９は正負極性それぞれのバイアス出力値の調整抵抗である。正極性のバイアス電圧時、抵抗器４２９には常に電流が流れて負荷に対する出力以外に余計な消費電流が流れる。抵抗器４２９の抵抗値を大きくし、又は抵抗器４１７の抵抗値を小さくすれば消費電流が抑えられる。しかしながら、このとき負荷に対する出力とほぼ同じ大きさの電流が抵抗器４１７にも流れるため、抵抗器４１７の抵抗値が大きいと必要なトランスの体格が大きくなる。
【００９１】
逆に、負極性のバイアス電圧出力時、抵抗器４１７には常に電流が常に電流が流れて負荷に対する出力以外に余計な消費電流が流れる。抵抗器４１７の抵抗値を大きくし、又は抵抗器４２９の抵抗値を小さくすれば消費電流が抑えられる。しかしながら、このとき出力負荷３１０とほぼ同じ大きさの電流が抵抗器４２９にも流れるため、抵抗器４２９の抵抗値が大きいと必要なトランスの昇圧能力が大きくなる。
【００９２】
以上のことから、正極性と負極性とのバイアス電圧は、トレードオフの関係にあり、抵抗器４１７，４２９の抵抗値は必要に応じて調整する。負荷に対しては金属接点を介して接続され、セットされていない場合には抵抗器４４５、４４８、ダイオード４４６、４４９の先で負荷開放状態となる。負荷となる現像器１０２が全くセットされていない状態においては印刷が行えないので画像形成装置１０１は不図示のオペレーションパネルにエラーを表示する。
【００９３】
出力変換手段３１１は、１００ＭΩの抵抗器４３０と３００ｋΩの抵抗器４３１とによって、二次側高電圧（図５のＣ点の電位）と２．５ＶＤＣ電源４３６の電位とを分圧し、抵抗器４３３とコンデンサ４３４によるフィルタを介し、さらに、高インピーダンス回路をオペアンプ４３５のボルテージフォロアにて低インピーダンスに変換して出力する。オペアンプ４３５は図示しない２４ＶＤＣ電源から電源電力が供給される。前記Ｃ点の電圧とオペアンプ４３５出力の関係は図９で示す「出力電圧」と「ＡＤＣ入力電圧」との関係となる。ダイオード４３２は出力電圧を所定値に制限するためのクランプダイオードである。
【００９４】
プリンタエンジン制御部２０４は、ＤＡＴＡ３１４信号８ｂｉｔを正極性のバイアス出力時、及び負極性のバイアス出力時、それぞれに対応した目標値に設定する。設定値８ｂｉｔは図９に示したように００〜ＦＦｈで、目標電圧の設定範囲は−８３０Ｖ〜＋２７０Ｖとする。本実施形態においては、正極性の目標値を１４０Ｖ（即ち、８ｂｉｔ値１Ｆｈ）とし、負極性の目標値を−６４０Ｖ（即ち、８ｂｉｔ値Ｄ３ｈ）とする。
【００９５】
高圧制御部２０６は、ＯＵＴ信号３１７の出力ポートから高圧出力ＯＮ信号３１３がＨｉｇｈレベルとなった時点で圧電トランス制御パルスを出力する。高圧制御部２０６は、正極性のバイアス電圧時には、出力電圧検出手段３１１により検出された出力電圧が目標電圧より低いときに圧電トランス駆動周波数を下げ、出力電圧が目標電圧より高いときに圧電トランス制御周波数を上げる方向に制御を行う。
【００９６】
一方、負極性のバイアス電圧時には、逆に、高圧制御部２０６は、出力電圧検出手段により検出された出力電圧が目標電圧より低い（絶対値が大きい）ときに圧電トランス駆動周波数を上げ、出力電圧が目標電圧より高いときに圧電トランス駆動周波数を下げる方向に制御を行う。
【００９７】
ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号３１５、ＤＡＴＡ＿ＳＢ信号３１６は、それぞれ現像バイアス目標電圧、供給バイアス目標電圧に対応した８ｂｉｔ値の信号であり、高圧制御部２０６は、これらの値に対応したＰＷＭ設定値であるＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９や、ＰＷＭ＿ＳＢ信号３２０をそれぞれＤＢ負荷である現像バイアス回路や、ＳＢ負荷である供給バイアス回路に出力する。
【００９８】
次に、図５の回路図を用いて、出力負荷３１０に含まれる現像バイアス回路４４７と供給バイアス回路４５０との動作について説明する。
２つの回路構成は同一であるので、現像バイアス回路４４７、即ち、図５中の上半分の回路について説明する。ＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９は、Ｈｉｇｈレベル３．３Ｖ、Ｌｏｗレベル０Ｖのパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）である。ＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９は、抵抗器５０１、及びコンデンサ５０２によって平滑化され、オペアンプ５０５の「−」入力端子に入力される。
【００９９】
高圧電源装置３０１の出力電圧は、３．３Ｖの直流電源４３７を基準として、１００ＭΩの抵抗器５０７と７６０ｋΩの抵抗器５０６とによって分圧され、この分圧電圧がオペアンプ５０５の「＋」入力端子に入力される。負極性（−６４０Ｖ）の高圧出力は、１０ＭΩの抵抗器４４５に流れる電流によって電圧降下し、抵抗器４４５に流れる電流はＰＮＰトランジスタ５１１によって制御される。
【０１００】
オペアンプ５０５は、抵抗器５０６、５０７で分圧された電圧とＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９が平滑化されたレベルとが等しくなるように、ＰＮＰトランジスタ５１１のべ一ス電流を制御し、ＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９に応じた電圧が抵抗器５１３を介してＤＢ負荷５１４に印加される。ツェナダイオード５１２は、出力電圧値が−７５Ｖでクランプするように制限する。結果として、負極性のバイアス電圧出力時は、ＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９のパルス幅によって−７５〜−４４０Ｖの電圧を得る。抵抗器５０４、及びコンデンサ５０３は位相調整用である。
【０１０１】
また、高圧電源装置３０１の正極性の出力電圧（１４０Ｖ）は、抵抗器４４５に並列に接続されたダイオード４４６を介して現像バイアス回路４４７に印加される。ダイオードの順方向電圧降下は無視できるくらい小さいので、高圧電源装置３０１の出力電圧は、そのまま抵抗器５１３を介してＤＢ負荷５１４に印加される。つまり正極性のバイアス電圧時、この回路はＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９のパルス幅によらず常に１４０Ｖの電圧を得る。なお、図６の回路図の下半分に示した供給バイアス回路にはダイオード４４９によって正極性の二次側高電圧が印加されないようになっている。
【０１０２】
次に、図７の構成図を参照して、高圧制御部２０６の内部回路について説明する。高圧制御部２０６は、５０ＭＨｚのＣＬＫ＿ＩＮ信号４４４（図５）に同期して動作する。プリンタエンジン制御部２０４によるＯＮ信号３１３がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに遷移すると、高圧制御部２０６は、出力セレクタ６１６からＯＵＴ信号３１７を出力する。ＯＵＴ信号３１７のパルス周波数は、初め、正極性のバイアス出力用の圧電トランス３０８に対応した初期値の駆動周波数１８０ｋＨｚとする。そして、高圧制御部２０６は、出力電圧変換手段３１１の出力信号を８ｂｉｔのＡＤＣ３１８でアナログ−デジタル変換し、変換結果８ｂｉｔ値の反転値とプリンタエンジン制御部２０４による目標電圧であるＤＡＴＡ信号３１４の値とが等しくなるように、演算器６０４が１９ｂｉｔレジスタ６１１の値を増減する。
【０１０３】
二値化パルス出力生成部６１０は、１９ｂｉｔレジスタ６１１で保持されている値の｛上位９ｂｉｔ値（下位１０ｂｉｔ値／１０２４）｝の平均分周比値となるように分周器６１５からパルスを出力し、出力は目標電圧に制御される。なお、演算器６０４で計算される１９ｂｉｔレジスタ６１１値は、上限値、及び下限値を分周比カウンタ上限値６０６、及び分周比カウンタ下限値６０７から読み込まれる値に制限する。さらに、演算器６０４は、圧電トランスの製造ばらつき等を補正する値としての圧電トランス補正値６０５を結果に反映させる。なお、説明の簡単化のため、以下では補正値６０５はゼロとする。
【０１０４】
正極性のバイアス電圧を所定時間出力した後、プリンタエンジン制御部２０４は、目標電圧としてのＤＡＴＡ信号３１４を負極性のバイアス電圧に対応した値に変更する。このとき、出力極性判定部６０３は、目標電圧としてのＤＡＴＡ信号の値８ｂｉｔが３Ｆｈ（図９に示す正極性と負極性との閾値）よりも大きい値となったことにより、出力をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに切り替える。これにより、演算器６０４は、出力値を負極性バイアス出力用の圧電トランス３０５の駆動周波数初期値１３０ｋＨｚに対応した値に切り替える。演算器６０４は、さらに、演算の極性を「出カフィードバックが目標値より低かったら駆動周波数を下げる」方向から反転し、「出力フィードバックが目標値より低かったら（絶対値が高かったら）駆動周波数を上げる」方向とする。圧電トランス補正値６０５、分周比カウンタ上限値６０６、及び分周比カウンタ下限値６０７もそれぞれ圧電トランス３０５に対応した値に切り替えられる。
【０１０５】
以下、高圧制御部２０６の動作を詳細に説明する。
プリンタエンジン制御部２０４は、高圧制御部２０６にＲＥＳＥＴ信号３１２としてＬｏｗレベルを入力する。演算器６０４は、正極性バイアス電圧用の圧電トランス３０８における分周比カウンタ下限値６０７に設定された９ｂｉｔ値１１５ｈを上位９ｂｉｔ、下位１０ｂｉｔをすべて０とした１９ｂｉｔ値４５４００ｈを１９ｂｉｔレジスタ６１１にセットする。誤差保持レジスタ６１２は、１０ｂｉｔがすべて０にクリアされる。
高圧出力前においては、ＯＮ信号３１３がＬｏｗレベルとなっているため、出力セレクタ６１６は、ＬｏｗレベルのＳｅｌｅｃｔ信号が入力されており、常にＬｏｗレベルを出力する。このため、圧電トランス３０５，３０８は駆動されない。
【０１０６】
比較器６０２は、ＯＮ信号３１３のＬｏｗレベルが入力されることによって３ｂｉｔ値００ｂを出力する。演算器６０４は、比較器６０２の出力値が００ｂであるので減算を行うが、減算結果は初期設定値未満となる。演算器６０４は、減算結果の上位９ｂｉｔと分周比カウンタ下限値９ｂｉｔとを比較し、比較結果が下限値（初期値）未満であれば１９ｂｉｔレジスタ６１１値を（分周比カウンタ下限値９ｂｉｔ，下位１０ｂｉｔ０００ｈ）とする。その結果、１９ｂｉｔレジスタ６１１値は、ＯＮ信号３１３がＬｏｗレベルの間は分周比カウンタ下限値のまま保持される。
【０１０７】
二値化パルス出力生成部６１０は、１９ｂｉｔレジスタ上位９ｂｉｔ、即ち、分周比値の整数値、及びそれを加算器（＋１）６１３で１加算した値を分周比セレクタ６１４に入力する。これにより、分周比セレクタ６１４は、１９ｂｉｔレジスタ６１１上位９ｂｉｔ値、例えば、これをＮとすると、Ｎの値と（Ｎ＋１）値とが入力される。
【０１０８】
分周比セレクタ６１４は、この２つの値を誤差保持レジスタから出力される信号で選択（Select）し、分周器出力パルス１０２４パルス周期でＮ分周をＭ回、（Ｎ＋１）分周を（１０２４−Ｍ）回出力することにより、
｛Ｎ×Ｍ＋（Ｎ＋１）×（１０２４−Ｍ）｝／１０２４
＝１９ｂｉｔレジスタ上位９ｂｉｔ値＋（下位１０ｂｉｔ値／１０２４）
となるように制御する。
【０１０９】
１９ｂｉｔレジスタ６１１値が変化しなければ、上記の通りであるが、変化する揚合にはそれに追随して１０２４パルス周期未満にて値が変化していく。それでも単位時間辺りの上記式の左辺と右辺との平均値はほぼ等しくなる。
【０１１０】
分周器６１５は、初期状態では分周比カウンタ下限値６０７の９ｂｉｔ値が入力され、ＯＮデューティ３０％のパルスを出力する。ＯＮ信号３１３がＬｏｗレベルなので、分周器６１５は、誤差保持レジスタ６１２に出力するのみである。誤差保持レジスタ６１２は、この場合は１０ｂｉｔ値０００ｈを保持する。
【０１１１】
次に、図１１のフローチャートを用いて、１９ｂｉｔレジスタ６１１の下位１０ｂｉｔが入力される誤差保持レジスタ６１２、加算器（＋１）６１３、及び分周比セレクタ６１４の動作を説明する。ここでは説明の簡単化のためフローチャートを用いているが、実際の回路ではハードウェアにて実現される。
１９ｂｉｔレジスタ６１１が演算器６０４により書き込まれ、下位１０ｂｉｔが誤差保持レジスタ６１２に入力されると、図１１のルーチンが起動する（Ｓ１０：開始）。
誤差保持レジスタ６１２は、分周器６１５の立ち上がりエッジを検出したか否かを判定する（Ｓ１２）。立ち上がりエッジを検出した場合はステップＳ１３へ進み、検出しない場合は、ステップＳ１２に戻る。
誤差保持レジスタ６１２は、１９ｂｉｔレジスタ６１１の下位１０ｂｉｔ値（Ａ００−０９）と誤差保持レジスタ１０ｂｉｔ値（Ｇ００−０９）を加算した１１ｂｉｔ値｛（Ａ００−０９）＋（Ｇ００−０９）｝は、３ＦＦｈより大きいか（オーバフローするか）否かを判定する（Ｓ１３）。
３ＦＦｈより大きければ（Ｓ１３でＹｅｓ）、処理はステップＳ１４に進む。
誤差保持レジスタ６１２は、１加算した値を選択する（Ｓ１４）。即ち、誤差保持レジスタ６１２は、ＨｉｇｈレベルのＳｅｌｅｃｔ信号を出力すると共に、分周比セレクタ６１４は、加算器（＋１）６１３から入力される９ｂｉｔ値を分周器６１５に出力する。
一方、Ｓ１３の判定で大きくないと判定されれば（Ｓ１３でＮｏ）、処理はステップＳ１５に進む。誤差保持レジスタ６１２は、１加算しない値を選択する（Ｓ１５）。即ち、誤差保持レジスタ６１２は、ＬｏｗレベルのＳｅｌｅｃｔ信号を出力し、分周比セレクタ６１４は１９ｂｉｔレジスタ６１１から入力される９ｂｉｔ値を分周器６１５へ出力する。
【０１１２】
誤差保持レジスタ６１２は、１９ｂｉｔレジスタ６１１の下位１０ｂｉｔ値と誤差保持レジスタの１０ｂｉｔ値とを加算した１０ｂｉｔ値｛（Ａ００−０９）＋（Ｇ００−０９）｝で更新される（Ｓ１６）。続いて、処理はステップＳ１２に戻る。
【０１１３】
出力電圧変換手段３１１は、高圧出力ＯＦＦ状態では２．５Ｖを出力し、８ｂｉｔＡＤＣ３１８は８ｂｉｔ値Ｃ０ｈを出力する。インバータ６０１は前記８ｂｉｔ値を反転し、３Ｆｈを比較器６０２に出力する。
【０１１４】
プリンタエンジン制御部２０４は、ＤＡＴＡ信号３１４として、目標電圧に相当する８ｂｉｔ値を出力する。図９は、目標電圧と８ｂｉｔ値との対応表も示している。
本実施形態における目標電圧、即ち、正極性１４０Ｖに対応する８ｂｉｔ値は１Ｆｈとなる。続いて、正極性の現像バイアス電圧を印加するタイミングで、ＯＮ信号３１３がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに遷移する。出力セレクタ６１６は、Ｓｅｌｅｃｔ信号としてＨｉｇｈレベルが入力され、直ちに、正極性バイアス出力用の圧電トランス３０８の制御パルスとして周波数初期値１８０ｋＨｚのＯＵＴ信号３１７を出力する。
【０１１５】
また、ＯＮ信号３１３がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに遷移することにより、比較器６０２は、ＤＡＴＡ信号３１４の値１Ｆｈ（目標値８ｂｉｔ）と、８ｂｉｔのＡＤＣ３１８の検出値Ｃ０ｈを反転したインバータ６０１出力の上位１０ｂｉｔ値とが入力され、以下の条件
インバータ６０１の出力８ｂｉｔ＞目標値８ｂｉｔ
Ｃ０ｈ＞１Ｆｈ
を満たし、１０ｈの値を演算器６０４に出力する。これにより演算器６０４は、１９ｂｉｔレジスタ値４５４００ｈに１を加算し、４５４０１ｈの値に更新する。結果、圧電トランス駆動パルス周波数を下げる方向に制御される。
【０１１６】
以降、インバータ６０１の出力値が目標値３１４に等しくなるまで加算更新する。更新周期はタイマ６０８出力パルス周期の１４０μｓである。前記したように圧電トランス制御周波数の低下に伴い高圧出力電圧が上昇し、結果、ＡＤＣ３１８検出値が減少し、インバータ６０１の出力値が増加する。１９ｂｉｔレジスタ６１１の加算更新時、演算器６０４は加算結果の１９ｂｉｔ値の上位９ｂｉｔを分周比カウンタ上限値９ｂｉｔ値と比較し、その値を超えないように制御する。即ち、比較結果が前記上限値を超えた場合は１９ｂｉｔレジスタ６１４更新値を分周比カウンタ上限値６０６に制限する。以上のようにして、圧電トランス３０５，３０８の出力電圧を一定に制御する。
【０１１７】
なお、正極性のバイアス電圧出力時には負極性バイアス電圧用の圧電トランス３０５は、動作周波数帯の領域外のパルス電圧が印加されるので、出力電圧は無視できるくらい小さくなっている。より具体的には、圧電トランス３０５の二次側高電圧が整流回路３０６のダイオード４１５の順方向電圧よりも低ければ、圧電トランス３０８の二次側高電圧と干渉することはない。
【０１１８】
正極性のバイアスを所定時間出力した後、一旦、ＯＮ信号３１３をＬｏｗレベルとしてから所定時聞（数ｍｓ〜数十ｍｓ程度）経過してから負極性のバイアス出力を行う。このとき、演算器６０４は、負極性バイアス電圧用の圧電トランス３０５における分周比カウンタ下限値６０８に設定された９ｂｉｔ値１８０ｈを上位９ｂｉｔ、下位１０ｂｉｔをすべて０とした１９ｂｉｔ値６００００ｈを１９ｂｉｔレジスタ６１４にセットする。誤差保持レジスタ６１５は、１０ｂｉｔすべて０にクリアされる。
【０１１９】
以下、正極性のバイアス出力時と同様の部分は省略して説明する。
プリンタエンジン制御部２０４は、ＤＡＴＡ信号３１４に、目標電圧に相当する８ｂｉｔ値を出力する。図９は、目標電圧と８ｂｉｔ値との対応表である。図９より、本実施形態における負極性バイアス電圧時の目標電圧である−６４０Ｖに対応する８ｂｉｔの値はＤ３ｈである。
８ｂｉｔ値の出力に続いて、プリンタエンジン制御部２０４は、負極性の現像バイアス電圧、及び供給バイアス電圧を印加するタイミングでＯＮ信号３１３をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに遷移する。
【０１２０】
高圧制御部２０６は、出力セレクタ６１６にＨｉｇｈレベルのＳｅｌｅｃｔ信号が入力されると、直ちに負極性バイアス電圧用の圧電トランス３０５の駆動パルス周波数初期値１３０ｋＨｚのＯＵＴ信号３１７を出力する。また、比較器６０２は、高圧出力ＯＮ信号３１３がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに遷移することにより、ＤＡＴＡ信号３１４のＤ３ｈと、８ｂｉｔＡＤＣ３１８検出値Ｃ０ｈを反転したインバータ６０１出力の上位１０ｂｉｔ値とが入力され、以下の条件
目標値８ｂｉｔ＞インバータ６０１出力８ｂｉｔ
Ｄ３ｈ＞Ｃ０ｈ
を満たし、００ｈを演算器６０４に出力する。
【０１２１】
これにより、演算器６０４は、１９ｂｉｔレジスタ値６００００ｈに１を加算し．６０００１ｈに更新する。結果、圧電トランス駆動パルス周波数を下げる方向に制御される。以降、インバータ６０１の出力値とＤＡＴＡ信号３１４の値とが等しくなるまで加算更新する。更新周期はタイマ６０８の出力パルス周期の１４０μｓである。前記したように圧電トランス駆動周波数の低下に伴い高圧出力電圧が上昇し、結果、ＡＤＣ３１８検出値が減少し、インバータ６０１の出力値が増加する。
【０１２２】
１９ｂｉｔレジスタ６１１の加算更新時、演算器６０４は、加算結果の１９ｂｉｔ値の上位９ｂｉｔを分周比カウンタ上限値９ｂｉｔ値と比較し、その値を超えないように制御する。即ち、比較結果が前記上限値を超えた場合は、１９ｂｉｔレジスタ６１１更新値を分周比カウンタ上限値６０６に制限する。以上のようにして、圧電トランス出力を定電圧制御する。なお、負極性のバイアス電圧時には正極性バイアス出力用の圧電トランス３０８は動作周波数領域外のパルス信号が入力されるので、出力電圧は無視できるくらい低くなっている。
【０１２３】
次に、現像バイアス電圧、及び供給バイアス電圧のＰＷＭ制御について説明するが、ＰＷＭ制御については公知であるので簡単な説明とする。
図１２は、高圧制御部２０６に入力されるＤＡＴＡ＿ＤＢ信号３１５、及びＤＡＴＡ＿ＳＢ信号３１６の値とＤＢ負荷５１４、及びＳＢ負荷５２８に印加されるバイアス電圧の関係を示す表である。
【０１２４】
現像バイアス、及び供給バイアスは、出力画像濃度や、環境等の条件に応じてこの電圧値を可変して画像形成を行う。高圧出力電圧は、前記したように正極性バイアス時１４０Ｖ、負極性バイアス時−６４０Ｖに定電圧制御され、正極性バイアス出力時は図６、及び図５の回路図に示したダイオード４４６によってＤＢ出力は１４０Ｖ固定となり、またダイオード４４９によってＳＢ出力は遮断される。負極性バイアス出力時は、例えば、現像バイアスを−２１０Ｖ、供給バイアスを−２７０Ｖとする場合、ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号３１５の８ｂｉｔ値に８５ｈを出力し、ＤＡＴＡ＿ＳＢ信号の８ｂｉｔ値に６２ｈを出力する。
【０１２５】
高圧制御部２０６は、１０２４×２０ｎｓ、即ち、２０．４８μｓ周期でＨｉｇｈ時間が１０ｂｉｔに変換して８５×４ｈ、１０進に変換して１３３×４×２０ｎｓ＝１０．６４μｓのＰＷＭ信号をＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９から出力し、同様にＰＷＭ＿ＳＢ信号３２０から同周期でＨｉｇｈレベル期間が７．８４μｓのＰＷＭ信号を出力する。
【０１２６】
本実施形態では、現像バイアス回路４４７、及び供給バイアス回路４５０の各１ｃｈに対して圧電トランス、及びその駆動回路を１セット使用して、これを４セット並置する構成のカラー画像形成装置としたが、圧電トランス駆動回路一次側のドライブ能力を大きくして、１つの圧電トランスとその駆動回路によって現像バイアス回路、供給バイアス回路の４色分、８つの回路にバイアス供給する構成とするのは容易である。
【０１２７】
２つの圧電トランス制御において、駆動パルスの上限値・下限値をそれぞれの圧電トランスに対応して１つずつ備える構成としたが、高い周波数帯で動作する圧電トランスの上限値、低い周波数帯で動作する圧電トランスの下限値のみを用いて、２つの圧電トランス両方が同一の上限値・下限値をもつ構成としてもよい。
【０１２８】
定電圧制御の出力電圧を正極性バイアス電圧１４０Ｖ、負極性バイアス電圧−６４０Ｖとしているが、一例であってこの値に限らない。本実施形態で用いた圧電トランスとは別の圧電トランスを用いて駆動周波数領域が変化したとしても、それに対応して回路定数等を変更することで実現可能である。簡単のため負荷は固定として説明しているが、感光体ドラムの状態による負荷変動、また他の高圧バイアス源に適用した場合の負荷変動にも対応可能である。
【０１２９】
（効果の説明）
以上説明したように、本実施形態によれば、異なる動作周波数領域を持つ２つの圧電トランスを１つのフィードバック系、１つの駆動パルス出力によって駆動し、正負両極性の現像バイアス出力ができる高圧電源装置、及びこれを用いた画像形成装置を提供できる。
【０１３０】
（第２の実施形態）
（構成の説明）
以下、本発明の第２の実施形態について、図面を用いて説明する。
図１３は第２の実施形態における画像形成装置の全体構成図である。画像形成装置１０１Ｂは、図１に示した第１の実施形態の画像形成装置１０１と比べて、転写ベルトクリーニングブレード１１５、及び転写ベルトクリーナ容器１１６を取り除いた点が相違する。なお、制御回路ブロックの図２は第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【０１３１】
図１４は、本発明の第２の実施形態の転写高圧電源装置１４０１を説明するための構成図である。転写高圧電源装置１４０１は、図２の転写バイアス発生部２０９に相当する。本実施形態においては１チャネルのみの説明としたが、カラー４色の場合にはこれを４チャネル並置する。なお、第１の実施形態の図３と同様な部分については同符号を付し説明を省略する。
【０１３２】
転写高圧電源装置１４０１は、圧電トランス１４０５，１４０８と、スイッチング素子を用いた圧電トランス駆動回路１４０４，１４０７と、整流回路１４０６，１４０９と、２組のＤＭＡコントローラ電源３０２，３０３とを備える。
整流回路１４０６は、１４０６は圧電トランス１４０５の二次側から出力される高圧の交流出力を負極性の直流出力に変換する。整流回路１４０９は圧電トランス１４０８の二次側から出力される高圧の交流出力を正極性の直流出力に変換する。出力負荷１４１０は、転写ローラであり、ローラ上の記録媒体の有無等によって負荷が変動する。
【０１３３】
高圧制御部２０６は、プリンタエンジン制御部２０４からＲＥＳＥＴ信号３１２、ＯＮ信号３１３、ＤＡＴＡ信号３１４、及び出力電圧変換手段１４１１のアナログ出力信号が入力され、圧電トランス制御信号としてのＯＵＴ信号３１７が出力される。
ここで、ＤＡＴＡ信号３１４は、圧電トランス１４０５，１４０８の二次側出力の電圧値に相当する８ｂｉｔのデータ信号である。
ＡＤＣ３１８は、出力電圧検出手段１４１１出力電圧を入力するアナログ−デジタル変換器であり、出力電圧変換手段１４１１のアナログ出力信号が入力される。
【０１３４】
第１の実施形態と同様に、圧電トランス１４０５，１４０８は、互いに重複しない周波数帯で圧電振動、昇圧動作することを特徴とし、一方の圧電トランスの共振周波数に対して、他方の圧電トランスの共振周波数が１．２〜１．８倍の周波数になっていることが好ましい。
【０１３５】
本実施形態においては、第１の実施形態に示したものとは逆に、圧電トランス１４０５はタムラ製作所（株）製のＡＰ３１３Ｔ（共振周波数１６０ｋＨｚ前後）、圧電トランス１４０８はタムラ製作所（株）製のＡＳ２４３Ｔ（共振周波数１０５ｋＨｚ前後）を用いるものとするが、前記条件を満たすものであれば他の圧電トランスでも実現可能である。
【０１３６】
図１７は、２種類の圧電トランス１４０５，１４０８の出力電圧（昇圧比）の周波数特性を示す図である。図中において、ｆｒ３は圧電トランス１４０５の共振周波数を示し、ｆｒ４は圧電トランス１４０８の共振周波数を示す。なお、図１７での出力電圧値は一例であり、圧電トランス駆動回路における回路定数の変更によって異なる値が得られるものであり、また、負荷の大小によっても変動する。
【０１３７】
第１の実施形態とは逆に、正極性バイアス電圧用の圧電トランス１４０８に負極性バイアス電圧用の圧電トランス１４０５よりも電圧が高い素子を用いているのは、正極性の方が絶対値として大きなバイアス電圧を出力するためである。
【０１３８】
高圧制御部２０６は、ＤＡＴＡ信号３１４が負極性の目標電圧を示すものである場合は圧電トランス１４０５を駆動する周波数帯の圧電トランス制御信号としてＯＵＴ信号３１７を出力し、逆に、ＤＡＴＡ信号３１４が正極性の目標電圧を示すものである場合は圧電トランス１４０８を駆動する周波数帯の圧電トランス制御信号としてＯＵＴ信号３１７を出力する。
【０１３９】
図１５は、図１４の転写高圧電源装置１４０１を詳細に説明する回路図である。図中で、図１４、及び第１の実施形態の図３、４と同じ構成要素には同じ符号を付してある。第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
圧電トランス駆動回路１４０４、１４０７はそれぞれ圧電トランス１４０５、１４０８を駆動する駆動回路である。出力電圧変換手段１４１１は、整流回路１４０６および１４０９出力を分圧する出力電圧変換手段であり、３０２、３０３、１４０４、１４０５、１４０６、１４０７、１４０８、１４０９、１４１１を合わせた回路を転写高圧回路１４０１とする。負荷１４１０は転写負荷であり、抵抗器１５４５を介して転写バイアス回路１５４７に接続される。
【０１４０】
圧電トランス駆動回路１４０４は、抵抗器１５０２、１５０３、１５０５、１５０６、１５０９、ＮＰＮトランジスタ１５０４、１５０７、１５０８、ＰＮＰトランジスタ１５１０、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ１５１２、インダクタ１５１１、コンデンサ１５１３によって構成される。圧電トランス制御パルスとしてのＯＵＴ信号３１７は、ＮＰＮトランジスタ１５０４、１５０７を介してＦＥＴ１５１２のゲートに入力される。
【０１４１】
ここで、ＮＰＮトランジスタ１５０８、抵抗器１５０９、ＰＮＰトランジスタ１５１０によって構成される回路は、ＦＥＴゲートドライブ回路という。
インダクタ１５１１とコンデンサ１５１３とは、ＬＣ共振回路を構成し、これにより圧電トランス１４０５の一次側（入力側）Ａには１００Ｖpeak程度の正弦半波が印加される。これにより、圧電トランス１４０５の二次側Ｂは、ＦＥＴ１５１２のスイッチング周波数、即ち、ＯＵＴ信号３１７の周波数に応じた昇圧比の出力電圧を得る。
【０１４２】
また、圧電トランス駆動回路１４０７は、圧電トランス駆動回路１４０４における１段目のＮＰＮトランジスタ１５０４以降が枝分かれした構成になっており、抵抗器１５１８、１５２１、ＮＰＮトランジスタ１５１９、１５２０、ＰＮＰトランジスタ１５２２、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ１５２４、インダクタ１５２３、コンデンサ１５２５によって構成される。圧電トランス駆動パルスとしてのＯＵＴ信号３１７は、ＮＰＮトランジスタ１５０４、１５１９を介してＦＥＴ１５２４のゲートに入力される。ここで、ＮＰＮトランジスタ１５２０、抵抗器１５２１、ＰＮＰトランジスタ１５２２によって構成される回路は、ＦＥＴゲートドライブ回路として動作する。
【０１４３】
インダクタ１５２３とコンデンサ１５２５とは、ＬＣ共振回路を構成し、これにより圧電トランス１４０８の一次側（入力側）Ａには１００Ｖpeak程度の正弦半波が印加される。圧電トランス１４０８の二次側ＢにはＦＥＴ１５２４のスイッチング周波数、即ち、ＯＵＴ信号３１７の周波数に応じた昇圧比の出力電圧が得られる。圧電トランス１４０５，１４０８の二次側の出力電圧特性は、図１７に示すように駆動周波数によって変動し、ＦＥＴ１５１２，１５２４のスイッチング周波数と出力負荷の組み合わせにより昇圧比が決定される。圧電トランス１４０５，１４０８の出力制御は、高い周波数で駆動開始し、そこから駆動周波数を下げていくことにより出力電圧を上昇させ、目標の出力電圧を得るように制御を行う。
【０１４４】
整流回路１４０６は、ダイオード１５１４，１５１５、及びコンデンサ１５１６により構成され、圧電トランス１４０５から出力される交流高電圧を負極性の直流高電圧に整流する。また、整流回路１４０９は、ダイオード１５２６，１５２７、及びコンデンサ１５２８によって構成され、圧電トランス１４０８から出力される交流高電圧を正極性の直流高電圧に整流する。
【０１４５】
抵抗器１５１７，１５２９は圧電トランス出力調整用の抵抗器である。出力電圧変換手段１４１１は、抵抗器１５３０と抵抗器１５３１とによって出力高電圧を、１．２ＶのＤＣ電源１５３６を基準電位にして分圧し、分圧された分圧電圧を抵抗器１５３３、及びコンデンサ１５３４からなる低域通過フィルタにより平滑し、オペアンプ１５３５（図示しない２４ＶＤＣ電源に接続される）のボルテージフォロアにより高圧制御部２０６のＡＤＣ３１８に入力される。ここで、抵抗器１５３０の抵抗値は２００ＭΩであり、抵抗器１５３１の抵抗値は５０ｋΩである。１．２ＶのＤＣ電源１５３６は、二次側高電圧の正負における分圧値の閾値となる。これにより、分圧された電圧は正極性側の最大出力時に３．３Ｖ、出力ゼロで１．２Ｖ、負極性側の最大出力時に０Ｖとなる。ＡＤＣ３１８は、オペアンプ１５３５のアナログ出力電圧を８ｂｉｔデジタル値（００ｈ〜ＦＦｈ）に変換する。
【０１４６】
図１６は、図１５の高圧制御部２０６の構成図である。第１の実施形態の図７と同じ部分には同番号を付してある。図７と異なる番号を付した部分についてのみ説明する。
プリンタエンジン制御部２０４は、ＲＥＳＥＴ信号３１２、ＯＮ信号３１３、目標電圧としてのＤＡＴＡ信号３１４を高圧制御部２０６に出力する。高圧制御部２０６は、ＯＵＴ信号３１７を出力し、出力電圧変換手段１４１１のアナログ出力信号を入力する。
【０１４７】
出力極性判定部１６０３は、ＤＡＴＡ信号３１４が負極性の目標電圧を示すものであるか、正極性の目標電圧を示すものであるかを判定する。第１の実施形態の図７に示した出力極性判定部６０３とは、判定の閾値が異なる。判定結果は１ｂｉｔデジタル値で、負極性の場合にはＨｉｇｈレベルを演算器６０４、圧電トランス補正値１６０５、分周比カウンタ上限値６０６、及び分周比カウンタ下限値６０７に出力し、正極性の場合にはＬｏｗレベルを出力する。
圧電トランス補正値１６０５は、圧電トランス個々の製造ばらつきを補正する値であり、本実施形態における画像形成装置１０１Ｂ（図１３）の製造出荷時に書き込み、保存される値である。前記したように、負極性の高圧出力時には圧電トランス１４０５を駆動し、正極性の高圧出力時には圧電トランス１４０８を駆動するため、出力バイアスの極性反転時にはそれぞれに対応した補正値に切り替える。
【０１４８】
（動作の説明）
第１の実施形態における動作と異なる部分のみ説明する。
バイアス電圧印加にあたっては、高圧制御部２０６は、ＬｏｗレベルのＲＥＳＥＴ信号３１２が入力され、高圧制御部２０６内の諸々の設定が初期化される。次に、高圧出力の目標電圧値に相当するＤＡＴＡ信号３１４の８ｂｉｔ値が入力される。
図１９は、本実施形態における出力電圧（図１５のＣ点）と出力電圧変換手段１４１１出力、ＡＤＣ３１８入力値、ＡＤＣ３１８出力値、比較器６０２入力値、及びそれに対応するＤＡＴＡ信号３１４の８ｂｉｔ値を示した表である。￥
【０１４９】
目標電圧値のＤＡＴＡ信号３１４を出力した後、現像バイアスを印加する所定のタイミングでＯＮ信号３１３をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルとする。高圧制御部２０６は、ＯＮ信号３１３がＨｉｇｈレベルとなると、直ちにＯＵＴ信号３１７を圧電トランス制御回路へ出力する。
圧電トランス駆動回路１４０４は、供給される２４ＶＤＣ電源３０３をスイッチングして、圧電トランス１４０５の一次側に１００Ｖpeak程度の正弦半波を印加する。また、圧電トランス駆動回路１４０７は、供給される２４ＶＤＣ電源３０３をスイッチングして、圧電トランス１４０８の一次側に１００Ｖpeak程度の正弦半波を印加する。
【０１５０】
図２０は、高圧制御部２０６のＯＵＴ信号３１７の波形と、２つの圧電トランス駆動回路１４０４，１４０７の出力電圧波形との関係を示す。ここで、負極性のバイアス電圧を出力をする場合には、圧電トランス１４０５を駆動する周波数のパルス信号を出力し、正極性のバイアス出力をする場合には圧電トランス１４０８を駆動する周波数のパルス信号を出力する。
【０１５１】
次に、本実施形態における逆転写クリーニングの動作について図１８を用いて説明する。逆転写クリーニングとは、図１で示した転写ベルトクリーニングブレード１１５、及び転写ベルトクリーナ容器１１６の代わりに、感光体ドラム１０９によってトナーを吸い上げ、クリーニングする機能である。この逆転写クリーニングは、図１８に示したように通常の転写バイアス（正極性）とは逆極性のクリーニング用バイアス電圧を転写ローラ１１１（図１８では、１１１Ｃ，１１１Ｙ）にかけることによって実現される。
【０１５２】
なお、クリーニングの効率を上げるため、負極性のクリーニング用バイアスをかける前にプレチャージ（放電によるトナーの強制帯電を促す）を行う。本実施形態では、カラー４色で転写ベルト１１４の進行方向上流からブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの順に転写ローラ１１１を配置し、このうちブラック、及びマゼンタでプレチャージ（正極性バイアス印加）を行い、イエロー、及びシアンで逆転写クリーニング（負極性バイアス印加）を行う。前記したように転写高圧電源装置１４０１は前記したようにカラー４色分、４つ並置してもよいが、本実施形態の逆転写クリーニングを行う場合にはイエロー、及びシアンの転写高圧電源回路のみ圧電トランスを２つ用いて正負両極性のバイアス電圧を出力できる構成とし、ブラックとマゼンタについては正極性バイアスのみを出力する構成としてもよい。
【０１５３】
まず、画像形成装置１０１Ｂの印字動作時において記録用紙に転写されなかったトナー１８０１を＋３０００Ｖのプレチャージによって強制的に強くマイナス帯電させる（トナー１８０２）。次に、トナー１８０２は負極性のクリーニング用バイアスによって転写ベルト１１４から離間し、感光体ドラム１０９に吸い上げられ（トナー１８０３）、転写ベルト１１４がクリーニングされる。これを転写ベルト１１４が１周するにつき、ブラック−イエロー間、マゼンタ−シアン間の２回行うことにより良好なクリーニング効率が得られる。
【０１５４】
まず、通常動作（正極性出力〉時における本実施形態の転写高圧電源装置１４０１の動作について説明する。
例えば、４０００Ｖの二次側高電圧を出力する場合、図１９の通り、プリンタエンジン制御部２０４は、８ｂｉｔ値５６ｈのＤＡＴＡ信号３１４を高圧制御部２０６に出力する。高圧制御部２０６は、ＯＮ信号３１３がＨｉｇｈレベルとなった時点で、駆動パルスとしてＯＵＴ信号３１７を出力ポートから出力する。これにより、出力電圧変換手段１４１１の出力から二次側高電圧がフィードバックされる。駆動パルス周波数の初期値は圧電トランス１４０８に対応した値１３０ｋＨｚ（分周比、即ち、１９ｂｉｔレジスタ整数部９ｂｉｔ値１８０ｈ）である。以下、第１の実施形態にて説明したことと同様に、圧電トランス１４０８の二次側高電圧（整流回路１４０９出力電圧）が４０００Ｖに定電圧制御される。
【０１５５】
次に、逆転写クリーニングを行うために−２０００Ｖの二次側高電圧を出力する場合、図１９の通り、プリンタエンジン制御部２０４は、目標値８ｂｉｔ値ＣｇｈのＤＡＴＡ信号３１４を高圧制御部２０６に出力する。このとき、出力極性判定部１６０３は、目標値８ｂｉｔが負極性を示す値、即ち、Ａ３ｈの値よりも大きな値になったことから出力をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに切り替える。
【０１５６】
出力極性判定部１６０３の出力値が入力されることにより、演算器６０４は、演算の極性を反転し、圧電トランス補正値１６０５は、補正値を圧電トランス１４０８に対応したものから圧電トランス１４０５に対応したものに変更され、分周比カウンタ上限値６０６、及び分周比カウンタ下限値６０７は、同様に圧電トランス１４０５に対応したものに変更される。
【０１５７】
高圧制御部２０６は、ＯＮ信号３１３がＨｉｇｈレベルとなった時点で、ＯＵＴ信号３１７の出力ポートから駆動パルスを出力し、出力電圧変換手段１４１１からの出力信号をフィードバックする。
ＯＵＴ信号３１７のパルス周波数の初期値は、圧電トランス１４０５に対応した値１８０ｋＨｚ（分周比、即ち、１９ｂｉｔレジスタ整数部９ｂｉｔ値１１５ｈ）に設定されている。以下、第１の実施形態にて説明したのと同様にして圧電トランス１４０５の出力電圧（整流回路１４０６の出力電圧）が−２０００Ｖに定電圧制御される。
【０１５８】
本実施形態の２つの圧電トランス制御において、駆動パルスの上限値・下限値をそれぞれの圧電トランス１４０５，１４０８に対応して１つずつ備える構成としたが、高い周波数帯で動作する圧電トランスの上限値、低い周波数帯で動作する圧電トランスの下限値のみを用いて、２つの圧電トランス１４０５，１４０８の双方が同一の上限値・下限値をもつ構成としてもよい。
【０１５９】
（効果の説明）
以上説明したように、本実施形態によれば、異なる動作周波数領域を持つ２つの圧電トランスを１つのフィードバック系、１つの駆動パルス出力によって駆動し、正負両極性の転写バイアス電圧を出力することができる高圧電源装置、及びこれを用いた転写ベルトクリーニング機構を提供することができる。
【０１６０】
（変形例）
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような種々の変形が可能である。
（１）前記各実施形態は、高圧制御部２０６において、分周比カウンタ上限値６０６に圧電トランス３０５の周波数上限値（高い周波数帯の上限値）を設定し、分周比カウンタ下限値６０７に圧電トランス３０８の周波数下限値（低い周波数帯の下限値）を設定することにより、駆動周波数を制限していた。これのみならず、分周比カウンタ上限値６０６に、圧電トランス３０５の周波数上限値、及び圧電トランス３０８の周波数上限値を設定し、分周比カウンタ下限値６０７に圧電トランス３０５の周波数下限値、及び圧電トランス３０８の周波数下限値を設定することによっても、駆動周波数上限値と駆動周波数下限値との間に駆動周波数を制限することができる。
【符号の説明】
【０１６１】
１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ 画像形成装置
１０２，１０２Ｋ，１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ 現像器
１０３ ＬＥＤヘッド（露光手段）
１０４ トナーカートリッジ
１０５ 帯電ローラ（帯電手段）
１０６ 供給ローラ（現像剤供給手段）
１０７ 現像ローラ（現像剤担持体）
１０８ 現像ブレード（薄層形成手段）
１０９ 感光体ドラム（像担持体）
１１０ クリーニングブレード
１１１ 転写ローラ
１１２ 転写ベルト駆動ローラ
１１３ 転写ベルト従動ローラ
１１４ 転写ベルト
１１５ 転写ベルトクリーニングブレード
１１６ 転写ベルトクリーナ容器
１１７ 用紙カセット
１１８ 給紙ローラ
１１９ 用紙ガイド
１２０、１２１ レジストローラ
１２２ 用紙検出センサ
１２３ 定着器
１２４ 加熱部材
１２５ 圧着部材
１２６，１２７ 排出ローラ
１２８ 用紙ガイド
１２９ 排紙トレー（スタッカ）
２００ 制御回路
２０１ ホストインタフェース部
２０２ マンド／画像処理部
２０３ ＬＥＤヘッドインタフェース部
２０４ プリンタエンジン制御部
２０５ モータ制御部
２０６ 高圧制御部
２０７ 帯電バイアス発生部
２０８ 現像／供給バイアス発生部
２０９ 転写バイアス発生部
２１０ 給紙モータ
２１１ 搬送モータ
２１２ 転写ベルト駆動モータ
２１３ 定着器駆動モータ
２１４ 感光体ドラム駆動モータ
２１５ 記憶部
２１６ サーミスタ
２１７ 定着器ヒータ
３０１ 高圧電源装置（電源装置）
３０２，３０３ ＤＣ電源
３０４、３０７ 圧電トランス駆動回路
３０５、３０８ 圧電トランス
３０６ 整流回路（負極性）
３０９ 整流回路（正極性）
３１０ 出力負荷
３１１ 出力電圧変換手段
３１２ ＲＥＳＥＴ信号
３１３ ＯＮ信号
３１４ ＤＡＴＡ信号
３１５ ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号
３１６ ＤＡＴＡ＿ＳＢ信号
３１７ ＯＵＴ信号
３１８ ＡＤＣ
３１９ ＰＷＭ＿ＤＢ信号
３２０ ＰＷＭ＿ＳＢ信号
４０１ 現像／供給高圧回路
４０２，４０３，４０５，４０６，４０９，４１７，４１８，４２１，４２３，４２９、４３０，４３１、４４５，４４８ 抵抗器
４０４，４０７、４０８，４１９，４２０ ｎｐｎトランジスタ
４１０，４２２ ｐｎｐトランジスタ
４１１ オートトランス
４１３，４２５，４１６，４２８、４３４ コンデンサ
４１４，４１５，４２６，４２７，４３２，４４６，４４８，４４９ ダイオード
４１２、４２４ ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ
４３５，５０５，５１９ オペアンプ
４３７ ３．３Ｖ直流電源
５０１、５０４，５０６，５０７，５０８，５０９，５１０，５１３，５１５，５１８，５２０，５２１，５２２，５２３，５２４，５２７ 抵抗器
５０２，５０３，５１６，５１７ コンデンサ
５１２，５２６ ツェナダイオード
６０１ インバータ
６０２ 比較器
６０３ 出力極性判定部
６０４ 演算器
６０５ 圧電トランス補正値
６０６ 分周比カウンタ上限値
６０７ 分周比カウンタ下限値
６０８ タイマ
６０９ 制御周期値
６１０ 二値化パルス出力生成部
６１１ １９ｂｉｔレジスタ
６１２ 誤差保持レジスタ
６１３ 加算器
６１４ 分周比セレクタ
６１５ 分周器
６１６ 出力セレクタ
１４０１ 転写高圧電源装置（電源装置）
１４０４、１４０７ 圧電トランス駆動回路
１４０５，１４０８ 圧電トランス
１４０６，１４０９ 整流回路
１４１１ 出力電圧変換手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電トランスを用いて昇圧する電源装置、及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、高圧電源装置を内蔵しており、この高圧電源装置が、帯電ローラを介して感光体ドラムを帯電し、現像ローラ、供給ローラや転写ローラに所定のバイアス電圧を印加してトナーを感光体ドラムに移動させたり、媒体にトナー画像を転写させたりしている。
また、圧電トランスは、駆動周波数を可変することで容易に出力電圧を可変することができ、巻線トランスに比べ、高圧電源装置を小型軽量にすることができる。
圧電トランスを用いた高圧電源装置は、目標電圧値と出力電圧のフィードバック電圧とを比較し、この比較結果に応じて出力電圧を目標電圧に定電圧制御するように、出力電圧制御手段を制御していた（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７４９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記構成の高圧電源装置では正負両極性の電圧出力を行う場合、正極性の出力に対して１つのフィードバック系を設け、負極性の出力に対して１つのフィードバック系を設ける必要があった。また、このような高圧電源装置を画像形成装置に用いる場合、正負両極性を同時に使用することは少ない。このため、上記構成の高圧電源装置では、正負両極性を同時に使用しない場合であっても、フィードバック系として、駆動周波数を制御する計２つの制御回路を構築する必要があるという問題があった。
したがって、上記構成の高圧電源装置では、部品点数が多くなる、回路基板面積が増大する、等の問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、圧電トランスの駆動周波数を変更するのみで、正負何れかの極性を選択して出力することができる電源装置、及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明の電源装置は、駆動周波数に応じて昇圧比が変化し、駆動周波数帯に対する出力特性が異なる２種類の圧電トランスと、一方の前記圧電トランスの二次側に接続された正極性の電圧を出力する第１の整流回路と、他方の前記圧電トランスの二次側に接続された負極性の電圧を出力する第２の整流回路と、前記２種類の圧電トランスに、同一の前記駆動周波数に基づく交流電圧を印加する駆動回路とを備え、前記駆動回路は、前記出力特性が異なる２つの駆動周波数帯の相互間で、前記駆動周波数を変更することを特徴とする。なお、前記２種類の圧電トランスの駆動周波数に対する出力特性は、該駆動周波数帯が互いに重複していないことが好ましい。
【０００７】
これによれば、一方の圧電トランスは、その駆動周波数帯で駆動することにより、正極性の二次側電圧を出力し、他方の圧電トランスは出力電圧がゼロとなる。また、他方の圧電トランスの駆動周波数帯で駆動することにより、その圧電トランスは負極性の二次側電圧を出力する。このため、駆動回路が、２種類の圧電トランスに同一の駆動周波数を印加しても、駆動周波数を切り換えることにより、正負何れかの極性を選択して出力することができる。したがって、駆動周波数を制御する制御回路を共通化することができる。
【０００８】
前記目的を達成するため、第２発明の画像形成装置は、前記電源装置と、露光により静電潜像が形成され、負極に帯電される像担持体（例えば、感光体ドラム）と、前記静電潜像に現像剤（トナー）を付着させることにより現像する現像剤担持体（例えば、現像ローラ）とを備える画像形成装置であって、
前記電源装置は、前記像担持体が前記負極に帯電していない非帯電領域に前記現像剤担持体が接触しているときに、前記現像剤担持体を正極に帯電し、前記像担持体が前記負極に帯電している帯電領域に前記現像剤担持体が接触しているときに、前記現像剤担持体を負極に帯電することを特徴とする。
【０００９】
画像形成中は、像担持体が帯電手段（帯電ローラ）により負極に帯電されるが、画像形成開始時は、像担持体が負極に帯電していない非帯電領域が存在する。この非帯電領域に、負極に帯電された現像剤が移動し、ベタ画像が形成されてしまう。画像形成時のベタ画像形成を防止するために、現像剤担持体を正極に帯電する。その後、像担持体が負極に帯電している帯電領域に現像剤担持体が接触したときに、現像剤担持体を負極に切り換えて、画像形成を行う。
【００１０】
前記目的を達成するため、第３発明の画像形成装置は、前記電源装置と、媒体を搬送する転写ベルトと、負極に帯電された現像剤像（トナー像）が形成される複数の像担持体（例えば、感光体ドラム）と、前記転写ベルトを狭持するように各々の前記像担持体に対向配置された複数の転写ローラとを備えた画像形成装置であって、
前記電源装置は、前記複数の転写ローラを正極に帯電させて、前記現像剤像を前記媒体に転写させ、その後、前記複数の転写ローラの何れかを正極に帯電させることにより、前記転写ベルトに残存した現像剤を負極に帯電させると共に、この正極に帯電された前記転写ローラに隣接する前記転写ローラを負極に帯電させて、前記負極に帯電された現像剤を隣接する前記像担持体に回収させることを特徴とする。
【００１１】
画像形成時は、複数の転写ローラを正極に帯電させて、現像剤像を媒体に転写させる。その後、画像形成完了時に、複数の転写ローラの何れかを、より高電圧の正極に帯電させることにより、転写ベルトに残存した現像剤を負極に帯電させる。さらに、この正極に帯電された転写ローラに隣接する転写ローラを負極に帯電させるようにバイアス電圧を切り換えて、負極に帯電された現像剤を隣接する像担持体に回収させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、圧電トランスの駆動周波数を変更するのみで、正負何れかの極性を選択して出力することができる。このため、単一の制御信号を用いて、正負何れかの極性を選択して出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態の画像形成装置の全体構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の画像形成装置を制御する制御回路及びその周辺部品の構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の高圧電源装置のブロック図である。
【図４】２種類の圧電トランスの出力電圧（昇圧比）の周波数特性を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の高圧電源装置を中心として詳細に説明する回路図である。
【図６】本発明の第１の実施形態である高圧電源装置の出力負荷の具体的な回路図である。
【図７】本発明の第１の実施形態である高圧電源装置の高圧制御部の構成図である。
【図８】本発明の第１の実施形態である画像形成装置に使用される現像器の概略図である。
【図９】出力電圧とＡＤＣ入力電圧とＡＤＣ入力値と比較器入力値と対応目標値との関係を示した表である。
【図１０】高圧制御部のＯＵＴ信号と２つの圧電トランス駆動回路の出力電圧波形との関係を示した図である。
【図１１】誤差保持レジスタ、加算器、及び分周比セレクタの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２Ａ】ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号、及びＤＡＴＡ＿ＳＢ信号の値とＤＢ負荷、及びＳＢ負荷に印加されるバイアス電圧の関係を示す表である。
【図１２Ｂ】ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号、及びＤＡＴＡ＿ＳＢ信号の値とＤＢ負荷、及びＳＢ負荷に印加されるバイアス電圧の関係を示す表である。
【図１３】本発明の第２の実施形態である画像形成装置の全体構成図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態の転写高圧電源装置の構成図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態の転写高圧電源装置の回路図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態の転写高圧電源装置の高圧制御部の構成図である。
【図１７】２種類の圧電トランスの出力電圧（昇圧比）の周波数特性を示す図である。
【図１８】逆転写クリーニングの動作について説明するための図である。
【図１９】出力電圧とＡＤＣ入力電圧とＡＤＣ入力値と比較器入力値と対応目標値との関係を示した表である。
【図２０】高圧制御部のＯＵＴ信号と２つの圧電トランス駆動回路の出力波形との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態につき詳細に説明する。なお、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
（第１の実施形態）
（構成の説明）
図１は、本発明の第１の実施形態である画像形成装置の全体構成図である。
画像形成装置１０１（１０１Ａ）は、電子写真方式を用いたタンデムカラー印刷装置であり、４色の現像器１０２（１０２Ｋ、１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ）と、４つの露光手段としてのＬＥＤヘッド１０３（１０３Ｋ、１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ）と、転写ローラ１１１（１１１Ｋ、１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ）と，定着器１２３と、給紙部としての用紙カセット１１７と、転写ベルト１１４を含む搬送部と、スタッカ（排紙トレー）１２９と、転写ベルトクリーニングブレード１１５と、転写ベルトクリーナ容器１１６とを備える。
なお、トナーカートリッジ１０４（１０４Ｋ、１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ）は現像器１０２（１０２Ｋ、１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ）にそれぞれ着脱可能で、内部のトナーを現像器内部に供給可能な構造となっている。
【００１５】
現像器１０２（１０２Ｋ、１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ）は、内部に、像担持体としての感光体ドラム１０９（１０９Ｋ、１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃ）と、帯電手段としての帯電ローラ１０５（１０５Ｋ、１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ）と、現像剤担持体としての現像ローラ１０７（１０７Ｋ、１０７Ｙ、１０７Ｍ、１０７Ｃ）と、現像剤供給手段としての供給ローラ１０６（１０６Ｋ、１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ）と、薄層形成手段としての現像ブレード１０８（１０８Ｋ、１０８Ｙ、１０８Ｍ、１０８Ｃ）と、クリーニングブレード１１０（１１０Ｋ、１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃ）とを備える。なお、図面上は、感光体ドラム１０９Ｋ、帯電ローラ１０５Ｋ、現像ローラ１０７Ｋ、現像ブレード１０８Ｋ、クリーニングブレード１１０Ｋのみ示している。また、各ローラは、軸が用紙の搬送方向に垂直であって、搬送面に平行となる方向に配設されている。
【００１６】
感光体ドラム１０９は、帯電ローラ１０５によって、一様に負極に帯電される。帯電された感光体ドラム１０９は、ＬＥＤヘッド１０３の発光・照射によって、照射部が放電され、静電潜像が形成される。例えば、感光体ドラム１０９は、−６００Ｖの帯電電位から−４０Ｖに放電される。
【００１７】
一方、供給ローラ１０６は、負のバイアス電圧（例えば、−３００Ｖ）が印加されており、トナーカートリッジ１０４内部の現像剤としてのトナーを帯電させ、帯電したトナーを現像ローラ１０７に供給する。現像ブレード１０８は、現像ローラ１０７に供給されたトナーを薄層化し、現像ローラ１０７の表面に一様なトナー層を形成する。現像ローラ１０７は、負のバイアス電圧（例えば、−２００Ｖ）が印加されており、電界の作用により、負に帯電されたトナーを静電潜像に移動させる。感光体ドラム１０９は、現像ローラ１０７からトナーが移動することにより、静電潜像がトナー像（現像剤像）として現像される。クリーニングブレード１１０は、転写後の残トナーをクリーニングする機構である。
【００１８】
転写ローラ１１１（１１１Ｋ、１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ）は、転写ベルト１１４裏面から転写位置にバイアス電圧が印加可能に配置される。転写ベルト駆動ローラ１１２、転写ベルト従動ローラ１１３は、転写ベルト１１４を張架し、ローラの駆動によって用紙を搬送可能となっている。また、転写ローラ１１１は、正のバイアス電圧（例えば、＋２５００Ｖ）が印加されており、感光体ドラム１０９の表面に形成され、負に帯電されたトナー画像を媒体に転写する。
【００１９】
転写ベルトクリーニングブレード１１５は、転写ベルト１１４上のトナーを掻き落とせるようになっていて、転写ベルトクリーナ容器１１６には、転写ベルトクリーニングブレード１１５により掻き落とされたトナーが収容される。
【００２０】
用紙カセット１１７は、画像形成装置１０１に着脱可能に取り付けられ用紙が積載される。給紙ローラ１１８は、転写媒体である用紙を用紙カセット１１７から給紙し、用紙ガイド１１９に沿って搬送する。レジストローラ１２０、１２１は、停止状態のところに用紙を突き当て、スキュー補正後に所定タイミングでレジストローラ１２０、１２１を駆動、転写ベルト１１４に用紙を搬送する。用紙検出センサ１２２は、接触又は非接触で用紙の通過を検知する。
【００２１】
定着器１２３は、加熱部材１２４、及び圧着部材１２５を備え、加熱部材１２４は、サーミスタ２１６及び定着器ヒータ２１７（図２）を備え、用紙上に転写されたトナー像を熱と加圧によって用紙に定着する。なお、加熱部材１２４、及び圧着部材１２５は、互いに圧接させられ、ニップ部が形成されている。画像形成装置１０１は、排出ローラ１２６、１２７によって用紙ガイド１２８に沿って用紙を搬送し、排紙トレー１２９にフェースダウンで排出する。
【００２２】
図２は、本発明の第１の実施形態である画像形成装置を制御する制御回路、及びその周辺部品の構成図である。
図２において、画像形成装置１０１は、前記したＬＥＤヘッド１０３（１０３Ｋ、１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ）と、現像器１０２（１０２Ｋ、１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ）と、転写ローラ１１１（１１１Ｋ、１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ）と、定着器１２３とを備え、さらにホストインタフェース部２０１と、給紙モータ２１０と、搬送モータ２１１と、転写ベルト駆動モータ２１２と、定着器駆動モータ２１３と、感光体ドラム駆動モータ２１４と、記憶部２１５と、用紙検出センサ１２２と、これらを全体制御する制御回路とを備える。
【００２３】
制御回路２００は、ホストインタフェース部２０１から入力される印刷データをコマンド／画像データに変換処理するコマンド／画像処理部２０２と、各モータ２１０，２１１，２１２，２１３，２１４を駆動するモータ制御部２０５と、ＬＥＤヘッド１０３（１０３Ｋ、１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ）を駆動するＬＥＤヘッドインタフェース部２０３と、帯電ローラ１０５（１０５Ｋ，１０５Ｙ，１０５Ｍ，１０５Ｃ）にバイアス電圧を印加する帯電バイアス発生部２０７と、供給ローラ１０６（１０６Ｋ，１０６Ｙ，１０６Ｍ、１０６Ｃ）、及び現像ローラ１０７（１０７Ｋ，１０７Ｙ，１０７Ｍ、１０７Ｃ）にバイアス電圧を印加する現像／供給バイアス発生部２０８と、転写ローラ１１１（１１１Ｋ、１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ）にバイアス電圧を印加する転写バイアス発生部２０９と、帯電バイアス発生部２０７、現像／供給バイアス発生部２０８、及び転写バイアス発生部２０９を制御する高圧制御部２０６と、コマンド／画像処理部２０２、モータ制御部２０５、ＬＥＤヘッドインタフェース部２０３、及び高圧制御部２０６を制御するプリンタエンジン制御部２０４とを備える。
【００２４】
ホストインタフェース部２０１は、外部機器（ホスト）から送信される印刷データ（例えば、コマンドデータ、文書データ、画像データ）を受信し、印刷データをコマンド／画像処理部２０２に送信する。コマンド／画像処理部２０２は、ホストインタフェース部２０１から印刷データを受信し、ページ記述言語で記述された印刷データを画像データ（ビットマップデータ）に変換し、ＬＥＤヘッドインタフェース部２０３に画像データを送る。
【００２５】
ＬＥＤヘッドインタフェース部２０３は、プリンタエンジン制御部２０４によってヘッド駆動パルス等が同期制御され、コマンド／画像処理部２０２が出力する画像データを用いてＬＥＤヘッド１０３Ｋ、１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃを発光させる。
【００２６】
プリンタエンジン制御部２０４は、コマンド／画像処理部２０２から入力された印刷データや画像データを記憶部２１５に一時的に格納する。また、プリンタエンジン制御部２０４は、各モータ２１０，２１１，２１２，２１３，２１４を制御するモータ制御値を演算すると共に、帯電ローラ１０５Ｋ、１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、供給ローラ１０６Ｋ、１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、現像ローラ１０７Ｋ、１０７Ｙ、１０７Ｍ、１０７Ｃ、転写ローラ１１１Ｋ、１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃに印加する、それぞれのバイアス電圧を演算する。
【００２７】
プリンタエンジン制御部２０４は、高圧制御部２０６に帯電バイアス、現像バイアス、転写バイアス等のバイアス電圧値データを送り、高圧制御部２０６は帯電バイアス発生部２０７、現像／供給バイアス発生部２０８、転写バイアス発生部２０９に制御信号を送る。
そして、帯電バイアス発生部２０７、現像／供給バイアス発生部２０８は、それぞれブラック現像器１０２Ｋ、イエロー現像器１０２Ｙ、マゼンタ現像器１０２Ｍ、シアン現像器１０２Ｃの帯電ローラ１０５Ｋ、１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、供給ローラ１０６Ｋ、１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、現像ローラ１０７Ｋ、１０７Ｙ、１０７Ｍ、１０７Ｃにバイアス電圧を印加する。転写バイアス発生部２０９は、転写ローラ１１１Ｋ、１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃにバイアス電圧を印加する。
【００２８】
用紙検出センサ１２２は、転写バイアスの発生タイミング、及びＬＥＤヘッド１０３Ｋ、１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃの点灯タイミングを調整するために用いられる。プリンタエンジン制御部２０４は、給紙モータ２１０、搬送モータ２１１、ベルトモータ２１２、定着器駆動モータ２１３、感光体ドラム駆動モータ（Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃ各１個ずつ配置）２１４を所定のタイミングで駆動する。定着器１２３は、プリンタエンジン制御部２０４によって、定着器ヒータ２１７の温度制御がサーミスタ２１６の検出値に応じて行われる。
【００２９】
図３は、本実施形態の高圧電源装置のブロック図である。
図３において、高圧電源装置３０１は、高圧制御部２０６と現像／供給バイアス発生部２０８とを有し、プリンタエンジン制御部２０４、及び出力負荷３１０が接続されている。
高圧制御部２０６は、圧電トランス駆動信号を出力するためのＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）として構成されている。なお、高圧制御部２０６は、高圧電源装置内にあるが、プリンタエンジン制御部２０４のＬＳＩ内にあっても構わない。また、本実施形態においては、ＡＳＩＣという呼称を用いているが、マイクロプロセッサ等のＣＰＵを内蔵したものでも実現可能であるし、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)でも実現可能である。
【００３０】
現像／供給バイアス発生部２０８は、圧電トランス３０５，３０８と、整流回路３０６、３０９と、圧電トランス駆動回路３０４，３０７と、ＤＣ電源３０２，３０３と、出力電圧変換手段３１１とを備え、２種類の整流回路３０６、３０９の出力側と出力電圧変換手段３１１の入力側とは互いにＣ点で接続されている。
【００３１】
圧電トランス（ＰＺＴ（Piezo electronic Transformer））３０５、３０８は、セラミック等の圧電振動子の電気−機械変換作用を利用して機械共振させて、さらに機械−電気変換作用により昇圧を行う。
【００３２】
圧電トランス駆動回路３０４、３０７は、スイッチング素子（ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ４１２、４２４）を用いた駆動回路であり、圧電トランス３０５、３０８を駆動する。なお、圧電トランス駆動回路３０４、３０７は、高圧制御部２０６からのＯＵＴ信号３１７を共通に使用し、駆動周波数も共通になっている。
整流回路３０６は、圧電トランス３０５の二次側交流電圧を負極性の直流電圧に整流する整流回路であり、整流回路３０９は、圧電トランス３０８の二次側交流電圧を正極性の直流電圧に整流する整流回路である。ＤＣ電源３０２、３０３は各チャネル共通のＤＣ電源である。
【００３３】
出力負荷３１０は、供給ローラ１０６Ｋ，１０６Ｙ，１０６Ｍ、１０６Ｃ、及び現像ローラ１０７Ｋ，１０７Ｙ，１０７Ｍ、１０７Ｃ自体を意味し、現像ローラ印加バイアス電圧、及び供給ローラ印加バイアス電圧を生成（調整）する回路（現像バイアス回路４４７、供給バイアス回路４５０）を含む。出力負荷３１０は、これらの調整されたバイアス電圧によって、高圧電源装置３０１としての負荷の重さが変動する。
【００３４】
プリンタエンジン制御部２０４から高圧制御部２０６に出力される信号は、ＤＡＴＡ信号３１４、ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号３１５、ＤＡＴＡ＿ＳＢ信号３１６、ＯＮ信号３１３、及びＲＥＳＥＴ信号３１２である。
ＤＡＴＡ信号３１４は、圧電トランス３０５、３０８の二次側高電圧に相当する８ｂｉｔのデータ信号である。ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号３１５は、現像バイアスの電圧値に相当する８ｂｉｔのデータ信号であり、ＤＡＴＡ＿ＳＢ信号３１６は供給バイアスの電圧値に相当する８ｂｉｔのデータ信号である。ＯＮ信号３１３は、バイアス電圧を出力するかしないか示す信号である。
【００３５】
高圧制御部２０６は、圧電トランスの駆動周波数を制御するクロック信号としてのＯＵＴ信号３１７を出力し、出力電圧変換手段３１１が検出する二次側高電圧をアナログ−デジタル変換するＡＤＣ３１８を有する。プリンタエンジン制御部２０４は、ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号３１５、及びＤＡＴＡ＿ＳＢ信号３１６は、高圧制御部２０６に入力され、ＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９、及びＰＷＭ＿ＳＢ信号３２０として高圧制御部２０６から出力される。そして、ＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９、及びＰＷＭ＿ＳＢ信号３２０は、出力負荷３１０に入力される。
【００３６】
圧電トランス３０５、３０８は、互いに異なる周波数帯で圧電振動、昇圧動作するものを用いるものとし、さらに、一方の圧電トランスの共振周波数に対して、他方の圧電トランスの共振周波数が１．２〜１．８倍の周波数になっていることを特徴とする。本実施形態において、圧電トランス３０５はタムラ製作所（株）製のＡＳ２４３Ｔ（共振周波数１０５ｋＨｚ前後）、圧電トランス３０８は、同じくタムラ製作所（株）製のＡＰ３１３Ｔ（共振周波数１６０ｋＨｚ前後）を用いるものとするが、前記条件を満たすものであれば他の圧電トランスでも実現可能である。
【００３７】
図４は、２種類の圧電トランスの出力電圧（昇圧比〉の周波数特性を示す図である。横軸は駆動パルス周波数［ｋＨｚ］を示し、縦軸は整流回路３０６，３０９を介して整流された出力電圧［Ｖ］（昇圧比）を示す。
図中で、ｆｒ１が圧電トランス３０５の共振周波数を示し、ｆｒ２が圧電トランス３０８の共振周波数を示している。圧電トランス３０５の周波数帯は、約９５ｋＨｚから１３５ｋＨｚであり、圧電トランス３０８の周波数帯は、１４３ｋＨｚから１８５ｋＨｚであり、双方の周波数帯は互いに重複していない。また、一方の圧電トランス３０８が最大昇圧性能を発揮する駆動周波数ｆｒ２は、他方の圧電トランス３０５が最大昇圧性能を発揮する駆動周波数ｆｒ１の約１．５倍（前記した１．２倍〜１．８倍の範囲内である。）となっている。なお、図４での出力電圧値は、一例であり、圧電トランス駆動回路における回路定数の変更によって異なる値が得られ、また、負荷の大小によっても電圧値が変動する。
【００３８】
負極性バイアス電圧出力用の圧電トランス３０５の方が、正極性バイアス電圧出力用の圧電トランス３０８よりも出力電圧が高くなるようなものを用いている理由は、負極性の方が絶対値として大きなバイアスが必要なためである。高圧制御部２０６は、ＤＡＴＡ信号３１４が負極性の目標電圧を示すものである場合には圧電トランス３０５を駆動する周波数帯のパルスをＯＵＴ信号３１７として出力し、逆に、ＤＡＴＡ信号３１４が正極性の目標電圧を示すものである場合には、圧電トランス３０８を駆動する周波数帯のパルスをＯＵＴ信号３１７として出力する。
【００３９】
図５は、図３の構成図について、高圧電源装置３０１を中心として詳細に説明する回路図である。図中で、図３と同じ構成要素には同じ符号を付している。
高圧電源装置３０１は、現像／供給高圧回路４０１と高圧制御部２０６とを備え、現像／供給高圧回路４０１は、２組のＤＣ電源３０２、３０３と、圧電トランス駆動回路３０４、３０７と、圧電トランス３０５、３０８と、整流回路３０６、３０９と、出力電圧変換手段３１１とを有している。
【００４０】
圧電トランス３０５、３０８は、図中Ａで示した部分が一次側の入力端子であり、ここに圧電トランス駆動電圧を印加することにより、昇圧された交流電圧が図中Ｂで示した二次側から出力される。
整流回路３０６は、圧電トランス３０５の二次側交流電圧を負極性の直流電圧に整流する。整流回路３０９は、圧電トランス３０８の二次側交流電圧を正極性の直流電圧に整流する。ＤＣ電源３０２、３０３は、それぞれ１２Ｖ、２４Ｖの電源であり、図示しない低圧電源装置によって商用電源ＡＣ１００Ｖから変圧・整流することによって実現される。
圧電トランス駆動回路３０４、３０７は、それぞれ、圧電トランス３０５、３０８を駆動する。
【００４１】
発振器４３８は、基準クロック５０ＭＨｚを生成し、このクロック信号を高圧制御部２０６に出力する。出力電圧変換手段３１１は、整流回路３０６、３０９の正負の２次側電圧を抵抗器４３０，４３１で分圧して、オペアンプ４３５によるバッファを介して、分圧電圧を高圧制御部２０６のＡＤＣ端子３１８に入力する。
【００４２】
出力負荷３１０は、高圧電源装置３０１の正負の出力電圧から、現像バイアス、及び供給バイアスを生成する生成回路である。
出力負荷３１０は、抵抗器４４５と並列接続されたダイオード４４６を介して現像バイアス回路４４７に接続されており、また、抵抗器４４８と直列接続されたダイオード４４９を介して供給バイアス回路４５０に接続されている。なお、ダイオード４４６は、アノード端が高圧電源装置３０１に接続され、カソード端が現像バイアス回路４４７に接続されている。ダイオード４４９は、カソード端が抵抗器４４８に接続され、アノード端が供給バイアス回路４５０に接続されている。
【００４３】
発振器４３８は、３．３Ｖ直流電源４３７から電源電力が供給され、電源電圧がＶＤＤ４３９、及び出力イネーブル端子ＯＥ４４０に印加される。
発振器４３８は、ＧＮＤ端子４４２が接地され、ＣＬＫ＿ＯＵＴ４４１端子が抵抗器４４３を介して高圧制御部２０６のＣＬＫ＿ＩＮ端子４４４に接続される。
【００４４】
高圧制御部２０６は、ＣＬＫ＿ＩＮ４４４から入力される、５０ＭＨｚのクロック信号に同期して動作する。ＯＵＴ信号３１７は、圧電トランス駆動パルスとして、矩形波信号が出力される。プリンタエンジン制御部２０４と高圧制御部２０６とは、５種の信号（ＲＥＳＥＴ信号３１２、ＯＮ信号３１３、ＤＡＴＡ信号３１４、ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号３１５、ＤＡＴＡ＿ＳＢ信号３１６）を入出力する端子やポートで接続される。
【００４５】
圧電トランス駆動回路３０４は、抵抗器４０２、４０３、４０５、４０６、４０９と、ＮＰＮトランジスタ４０４、４０７、４０８と、ＰＮＰトランジスタ４１０と、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ４１２と、オートトランス４１１と、コンデンサ４１３とによって構成される。
【００４６】
高圧制御部２０６が出力するＯＵＴ信号３１７は、ＮＰＮトランジスタ４０４、４０７、及びＦＥＴゲートドライブ回路を介してＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ４１２のゲートに入力される。ここで、ＦＥＴゲートドライブ回路は、ＮＰＮトランジスタ４０８、抵抗器４０９、及びＰＮＰトランジスタ４１０によって構成されている回路である。
オートトランス４１１とコンデンサ４１３とはＬＣ共振回路を構成し、オートトランス４１１は、圧電トランス３０５の一次側（入力側）Ａに２４０Ｖpeak程度の正弦半波が印加されるように中点タップの位置が設定される。
【００４７】
図４で示したように、圧電トランス３０５は、昇圧比が周波数特性を有しているので、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ４１２のスイッチング周波数、即ち、ＯＵＴ信号３１７のクロック周波数に応じた昇圧比の出力電圧を二次側Ｂに出力する。
また、圧電トランス駆動回路３０７は、圧電トランス駆動回路３０４における１段目のＮＰＮトランジスタ４０４以降が枝分かれした構成になっている。つまり、圧電トランス駆動回路３０７は、抵抗器４１８、４２１と、ＮＰＮトランジスタ４１９、４２０と、ＰＮＰトランジスタ４２２と、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ４２４と、インダクタ４２３と、コンデンサ４２５とを備えて構成される。
【００４８】
圧電トランス駆動パルス信号であるＯＵＴ信号３１７は、ＮＰＮトランジスタ４０４、４１９、及びＦＥＴゲートドライブ回路を介してＦＥＴ４２４のゲートに入力される。ここで、ＦＥＴゲートドライブ回路は、ＮＰＮトランジスタ４２０、抵抗器４２１、及びＰＮＰトランジスタ４２２によって構成される回路をいう。
【００４９】
インダクタ４２３とコンデンサ４２５とは、ＬＣ共振回路を構成し、圧電トランス３０８の一次側（入力側）Ａに１００Ｖpeak程度の正弦半波を印加する。これにより、圧電トランス３０８の二次側ＢにはＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ４２４のスイッチング周波数、即ち、ＯＵＴ信号３１７の周波数に応じた昇圧比の出力電圧が得られる。
【００５０】
圧電トランス３０５，３０８の二次側Ｂの出力電圧は、図４に示すように駆動周波数によって変動するので、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ４１２，４２４のスイッチング周波数と負荷の組み合わせにより昇圧比が決定される。圧電トランス３０５，３０８の出力制御は、高い周波数で駆動開始し、そこから駆動周波数を下げていくことにより出力電圧を上昇させ、目標の出力電圧を得るように制御を行う。
【００５１】
再び、図５に戻って、整流回路３０６は、ダイオード４１４、４１５、及びコンデンサ４１６により構成され、圧電トランス３０５の二次側Ｂから出力される交流高電圧を負極性の直流高電圧に整流する。また、整流回路３０９は、ダイオード４２６、４２７、及びコンデンサ４２８によって構成され、圧電トランス３０８の二次側Ｂから出力される交流高電圧を正極性の直流高電圧に整流する。抵抗器４１７、４２９は圧電トランス出力調整用である。
【００５２】
出力電圧変換手段３１１は、抵抗器４３０と抵抗器４３１とによって、二次側高電圧と２．５ＶのＤＣ電源４３６の電位差を分圧し、分圧された分圧電圧を抵抗器４３３とコンデンサ４３４とからなる低域通過フィルタにより平滑し、オペアンプ４３５（図示しない２４ＶＤＣ電源に接続される）のボルテージフォロアを介して、分圧電圧が高圧制御部２０６のＡＤＣ３１８の入力端子に印加される。ここで、抵抗器４３０は、１００ＭΩであり、抵抗器４３１は３００ｋΩである。
【００５３】
ＤＣ電源４３６による２．５Ｖの電位が二次側高電圧の正負における分圧値の閾値となる。これにより、分圧された分圧電圧は、正極性側の最大電圧時に３．３Ｖとなり、二次側電圧ゼロで２．５Ｖとなり、負極性側の最大電圧時に０Ｖとなる。ダイオード４３２は、出力電圧が−８３０Ｖを下回った場合（絶対値が８３０Ｖを超えた場合）にオペアンプに負電圧が入力されないようにするためのクランプダイオードである。ＡＤＣ３１８は、出力電圧を８ｂｉｔデジタル値（００ｈ〜ＦＦｈ）にＡＤ変換する。
【００５４】
ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号３１５は、現像電圧値を設定するための８ｂｉｔ信号であり、高圧制御部２０６は、００ｈ〜ＦＦｈの値に応じて出力負荷３１０に入力するＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９を設定し、出力する。ＤＡＴＡ＿ＳＢ信号３１６は、供給電圧値を設定するための８ｂｉｔ信号であり、高圧制御部２０６は、００〜ＦＦｈの値に応じて出力負荷３１０に入力するＰＷＭ＿ＳＢ信号３２０信号を設定、出力する。
【００５５】
図６は、図５の出力負荷３１０の具体的な回路図である。
出力負荷３１０は、現像バイアス回路４４７と、供給バイアス回路４５０とを備え、高圧制御部２０６（図５）から出力される現像バイアスＰＷＭ設定信号のＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９、及び供給バイアスＰＷＭ設定信号のＰＷＭ＿ＳＢ信号３２０を入力し、高圧電源装置３０１の正負の二次側高電圧をＤＢ負荷５１４及びＳＢ負荷５２８に印加する。この現像バイアス回路４４７や、供給バイアス回路４５０により、高圧電源装置３０１の出力電圧を目標電圧に設定した状態で、ＤＢ負荷５１４や、ＳＢ負荷５２８に印加する電圧を変化させることができる。
【００５６】
現像バイアス回路４４７は、抵抗器５０１、５０４、５０６、５０７、５０８、５０９、５１０、５１３、コンデンサ５０２、５０３、オペアンプ５０５（図示しない２４ＶＤＣ電源に接続される）、ＰＮＰトランジスタ５１１、２４ＶＤＣ電源３０３、３．３Ｖ直流電源４３７、ツェナダイオード５１２、現像ローラであるＤＢ負荷５１４を備える。
【００５７】
供給バイアス回路４５０は、抵抗器５１５、５１８、５２０、５２１、５２２、５２３、５２４、５２７、コンデンサ５１６、５１７、オペアンプ５１９（図示しない２４ＶＤＣ電源に接続される）、ＰＮＰトランジスタ５２５、２４ＶＤＣ電源３０３、３．３Ｖ直流電源４３７、ツェナダイオード５２６、供給ローラであるＳＢ負荷５２８からなる。
【００５８】
ここで、ツェナダイオード５１２、５２６は、ツェナ電圧７５Ｖのものを用い、抵抗器５０７、５２１は１００ＭΩのものを用い、抵抗器５０６、５２０は７６０ｋΩのものを用いている。現像バイアス回路４４７と供給バイアス回路４５０とは、高圧電源装置３０１からの共通の高圧出力をそれぞれＰＷＭ制御してＤＢ負荷５１４やＳＢ負荷５２８に出力するものである。高圧電源装置３０１から現像バイアス回路４４７までは、１０ＭΩの抵抗器４４５、及びダイオード４４６の並列回路を介して接続され、また高圧電源装置３０１から供給バイアス回路４５０までは、１０ＭΩの抵抗器４４８、及びダイオード４４９の直列回路を介して接続される。この内、ダイオード４４６は正極性のＤＢ出力時に抵抗器４４５での電圧降下を無くすためのものであり、ダイオード４４９は同じく正極性のＤＢ電圧出力時に、ＳＢ負荷５２８にＤＢ電圧が印加されないようにするためのものである。
【００５９】
以上述べたように、現像バイアス回路４４７と供給バイアス回路４５０とは同様の回路を並列配置する。本実施形態では１チャネル分の回路を示したが、カラー４色の場合はこれを４つ並置する。もしくは、圧電トランスのドライブ能力を上げて現像バイアス、供給バイアス４色分８チャネルを１つの高圧出力でまかなうことも可能である。
【００６０】
図７は、図５における高圧制御部２０６の構成図である。回路は論理記述言語等により記述され、ＡＳＩＣ化される。
ＲＥＳＥＴ信号３１２は、プリンタエンジン制御部２０４からの信号であり、ＣＬＫ＿ＩＮ信号４４４は、発振器４３８からのクロック信号である。ＯＮ信号３１３は高圧出力するかしないかを制御する信号である。
ＶＦＢ信号は、出力電圧変換手段３１１の出力信号であり、圧電トランスの二次側電圧のフィードバック信号である。ＤＡＴＡ信号３１４は、高圧出力の目標電圧値を示す８ｂｉｔ値であり、ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号３１５は、現像バイアス設定値８ｂｉｔの信号であり、ＤＡＴＡ＿ＳＢ信号３１６は、供給バイアス設定値８ｂｉｔの信号である。
ＯＵＴ信号３１７は、パルス出力信号であり、圧電トランス駆動回路に出力する圧電トランス制御信号である。ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号３１５、ＤＡＴＡ＿ＳＢ信号３１６は、それぞれ現像バイアス目標電圧、供給バイアス目標電圧に対応した８ｂｉｔ値の信号であり、高圧制御部２０６は、これらの値に対応したＰＷＭ設定値であるＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９や、ＰＷＭ＿ＳＢ信号３２０を出力する。
【００６１】
高圧制御部２０６は、８ｂｉｔのＡＤＣ３１８と、インバータ６０１と、比較器６０２と、出力極性判定部６０３と、演算器６０４と、圧電トランス補正値６０５と、分周比カウンタ上限値６０６と、分周比カウンタ下限値６０７と、タイマ６０８と、制御周期値６０９と、二値化パルス出力生成部６１０とを備える。
二値化パルス出力生成部６１０は、１９ｂｉｔレジスタ６１１と、誤差保持レジスタ６１２と、加算器６１３と、分周比セレクタ６１４と、分周器６１５と、出力セレクタ６１６とを備える。
【００６２】
ＡＤＣ３１８は、出力電圧変換手段３１１の出力０〜３．３Ｖを８ｂｉｔデジタル値に変換するアナログ−デジタル変換器である。インバータ６０１は、８ｂｉｔ出力の反転回路であり、ＡＤＣ３１８の出力の各ビットデータの１と０とを反転して出力する。
【００６３】
タイマ６０８は、１４０μｓ周期のパルスを出力する回路であり、制御周期値６０９に記憶された値「７０００（１Ｂ５８ｈ）」の値を参照し、内部１３ｂｉｔカウンタを前記参照値から始めて１Ｂ５８、１Ｂ５７、１Ｂ５６、…０００３、０００２、０００１、００００と減算し、値が「００００」となると初期値の１Ｂ５８ｈをリロードする。前記カウント値にてＣＬＫ＿ＩＮ４４４（５０ＭＨｚであるので２０ｎｓ周期）をカウントするので、１４０μｓ周期の矩形波パルスを出力する。出力された矩形波パルスは演算器６０４、及び１２ｂｉｔＡＤＣ３１８に入力され、演算およびＡＤ変換開始のトリガ信号となる。
【００６４】
出力極性判定部６０３は、８ｂｉｔの目標電圧ＤＡＴＡ信号３１４が負極性の電圧を示すものであるか、正極性の電圧を示すものであるかを判定する。出力極性判定部６０３は、判定結果を１ｂｉｔデジタル値で出力し、負極性の場合にはＨｉｇｈレベル、正極性の場合にはＬｏｗレベルを、演算器６０４、圧電トランス補正値６０５、分周比カウンタ上限値６０６、分周比カウンタ下限値６０７に出力する。
【００６５】
圧電トランス補正値６０５は、圧電トランス個々の特性ばらつきを補正する値であり、画像形成装置１０１の製造出荷時に書き込み、保存される値である。前記したように、負極性の高圧出力時には圧電トランス３０５（図５）を駆動し、正極性の高圧出力時には圧電トランス３０８（図５）を駆動するため、極性反転時にはそれぞれに対応した補正値に切り替える。
【００６６】
分周比カウンタ上限値６０６、及び分周比カウンタ下限値６０７は、圧電トランスの駆動周波数帯を設定するものであり、前記補正値と同様に、高圧出力の極性反転時には圧電トランス３０５（図５）に対応したものと、圧電トランス３０８（図５）に対応したものとを切り替える。
【００６７】
比較器６０２は、８ｂｉｔの目標電圧値であるＤＡＴＡ信号３１４の入力値と、ＡＤＣ３１８の出力値をインバータ６０１で反転させた８ｂｉｔ値とを比較して、以下に規定する２ｂｉｔ出力を行う。
目標値８ｂｉｔ＞インバータ６０１出力８ｂｉｔ
の場合に「００ｂ」を出力し、
目標値８ｂｉｔ＝インバータ６０１出力８ｂｉｔ
の場合に「０１ｂ」を出力し、
目標値８ｂｉｔ＜インバータ６０１出力８ｂｉｔ
の場合に「１０ｂ」を出力する。なお、正極性のバイアス出力時は高圧出力ＯＮ信号３１３がＬｏｗの場合に００ｂを出力し、負極正のバイアス出力時には高圧出力ＯＮ信号３１３がＬｏｗの場合に１０ｂを出力する。
【００６８】
演算器６０４は、比較器６０２からの入力２ｂｉｔ値に応じて演算を行い、二値化パルス出力生成部６１０の１９ｂｉｔレジスタ６１１の値を更新する。ここで、演算器６０４は、高圧出力の極性反転時にはこの演算の極性を反転する。出力極性判定部６０３での判定結果がＨｉｇｈ（負極性）の場合、
比較器６０２の出力００ｂ ： １を加算
比較器６０２の出力０１ｂ ： 値を更新しない
比較器６０２の出力１０ｂ ： １を減算
一方、判定部６０３での判定結果がＬｏｗ（正極性）の場合、
比較器６０２の出力００ｂ ： １を減算
比較器６０２の出力０１ｂ ： 値を更新しない
比較器６０２の出力１０ｂ ： １を加算
また、ＲＥＳＥＴ信号３１２入力時は１９ｂｉｔレジスタ６１１の値を、上位９ｂｉｔを分周比カウンタ下限値６０７、下位１０ｂｉｔを０００ｈとして初期化する。
さらに前記加減算での１９ｂｉｔレジスタ６１１更新時には分周比カウンタ上限値６０６および分周比カウンタ下限値６０７と比較を行い、
演算結果１９ｂｉｔ ＜ ｛下限値９ｂｉｔ，下位１０ｂｉｔ０００ｈ｝
の場合に１９ｂｉｔレジスタ６１１更新値を｛下限値９ｂｉｔ，下位１０ｂｉｔ０００ｈ｝とし、
演算結果１９ｂｉｔ ＞ ｛上限値９ｂｉｔ，下位１０ｂｉｔ０００ｈ｝
の場合に１９ｂｉｔレジスタ６１１更新値を｛上限値９ｂｉｔ，下位１０ｂｉｔ０００ｈ｝とする。
【００６９】
以下、二値化パルス出力生成部６１０について説明する。
１９ｂｉｔレジスタ６１１は、演算器６０４により値が更新され、分周比値を保持する１９ｂｉｔのレジスタである。上位９ｂｉｔ（ｂｉｔ１８〜１０）が分周比の整数値を示し、下位１０ｂｉｔが「値／１０２４」に相当する小数値を示す。１９ｂｉｔ値は下位１０ｂｉｔを誤差保持レジスタ６１２に出力し、上位９ｂｉｔ値を加算器６１３、及び分周比セレクタ６１４に出力する。
【００７０】
誤差保持レジスタ６１２は、１９ｂｉｔレジスタ６１１の下位１０ｂｉｔが入力され、分周器６１５から出力される圧電トランス駆動パルスの立ち上がりエッジ毎に前記１０ｂｉｔ値をレジスタ保持値の１０ｂｉｔ値に加算し、レジスタ保持値を更新する。前記した加算時にレジスタのオーバフローが発生した場合は分周比セレクタ６１４にＨｉｇｈレベルのＳｅｌｅｃｔ信号を出力し、オーバフローが発生しない場合はＬｏｗレベルのＳｅｌｅｃｔ信号を出力する。
【００７１】
加算器６１３は、１９ｂｉｔレジスタ６１１から入力された９ｂｉｔ値に１を加算した９ｂｉｔ値を分周比セレクタ６１４に出力する。分周比セレクタ６１４は、１９ｂｉｔレジスタ６１１の上位９ｂｉｔと加算器６１３の９ｂｉｔ値とが入力される。分周比セレクタ６１４は、誤差保持レジスタから入力されるＳｅｌｅｃｔ（オーバフロー）信号がＨｉｇｈの場合には加算器６１３からの入力を出力し、前記Ｓｅｌｅｃｔ信号がＬｏｗの場合には１９ｂｉｔレジスタ６１１から入力された９ｂｉｔ値を分周器６１５に出力する。
【００７２】
分周器６１５は、分周比セレクタから入力された９ｂｉｔ値をカウントし、９ｂｉｔ×２０ｎｓ周期（ＣＬＫ＿ＩＮ信号４４４周期）でＯＮデューティ３０％のパルスを出力セレクタ６１６に出力する。なお、３０％値は、９ｂｉｔ出力値の１／４値、１／３２値、１／６４値の和、即ち、分周比セレクタの９ｂｉｔ出力値をそれぞれ２ｂｉｔ右シフト、５ｂｉｔ右シフト、６ｂｉｔ右シフトした値の和による。
【００７３】
（動作説明）
まず、本実施形態における画像形成装置全体の概略動作を説明する。
図１の画像形成装置１０１は、外部機器からホストインタフェース部２０１（図２）を介してＰＤＬ（Page Description Language）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２０２によってビットマップデータに変換される。
【００７４】
画像形成装置１０１は、定着器１２３の加熱部材１２４、及び圧着部材１２５を、サーミスタ２１６の検出値に応じて定着器ヒータ２１７を制御することにより所定温度にした後、印字動作を開始する。画像形成装置１０１は、給紙カセット１１７にセットされた用紙を給紙モータ２１０で駆動する給紙ローラ１１８で給紙する。用紙ガイド１１９に沿って用紙を搬送し、停止状態のレジストローラ１２０、１２１の対に用紙を突き当て、スキューを補正した後、以下で説明する画像形成動作に同期したタイミングで搬送モータ２１１を駆動開始し、レジストローラ１２０、１２１によって用紙は転写ベルト１１４上に搬送される。
【００７５】
このとき、前記ビットマップデータに応じてＬＥＤヘッド１０３Ｋ、１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃが点灯される。これにより、感光体ドラム１０９Ｋ、１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃには、静電潜像が形成される。
現像器１０２Ｋ、１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃは、電子写真プロセスにより現像器内の感光体ドラム１０９Ｋ、１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃにトナー像を形成する。現像器１０２Ｋ、１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃによって現像されたトナー像は、転写ベルト１１４上を搬送される用紙に転写される。このとき、転写ベルト１１４を狭持して感光体ドラム１０９Ｋ、１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃに対向して配設されている転写ローラ１１１Ｋ、１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃは、転写バイアス電圧が印加されている。
用紙上に４色のトナー像を転写した後、定着器１２３は、加熱・加圧により用紙上のトナー像を定着させ、排出ローラ１２６、１２７は、用紙ガイド１２８に沿って用紙を搬送し、排紙する。
【００７６】
本実施形態での主要な制御対象は供給ローラ１０６Ｋ、１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、及び現像ローラ１０７Ｋ、１０７Ｙ、１０７Ｍ、１０７Ｃに印加するバイアス電圧であるが、これらは同様の構成を４色分並置するものであるので、以下の説明は１色分とする。
【００７７】
プリンタエンジン制御部２０４は、感光体ドラム駆動モータ２１４により感光体ドラム１０９を回転駆動させると同時に、現像バイアス電圧の印加を開始する。
図８は、画像形成装置１０１に使用される現像器１０２の概略図である。感光体ドラム１０９、及び帯電ローラ１０５は、時計方向に回転し、現像ローラ１０７、及び供給ローラ１０６は、反時計方向に回転している。ここで、供給ローラ１０６と現像ローラ１０７とは、互いに逆方向に回転するようになっており、感光体ドラム１０９に移動せずに現像ローラ１０７に残されたトナーが掻き落とされるようになっている。
【００７８】
図８において、両側破線矢印で示される距離Ｌ［ｍｍ］の間、即ち、感光体ドラム１０９表面上の帯電ローラ１０５の位置から現像ローラ１０７の位置までは、起動時は非帯電部となっており、このままではこの部分にトナー８０１（供給ローラ１０６によって負に帯電）がベタで付着してしまう。これを防ぐために、この間は現像ローラ１０７を正帯電させる。感光体ドラム１０９の帯電部が現像ローラ１０７位置に差し掛かったところ、即ち、距離Ｌ［ｍｍ］分だけ感光体ドラムを回転させた時点で、プリンタエンジン制御部２０４は、現像バイアス電圧を負極性に切り替え、同時に供給バイアス電圧の印加も開始させる。負極性の現像バイアス電圧、及び供給バイアス電圧の印加は、画像形成装置１０１による印字動作が終了して感光体ドラム１０９の回転を停止するまで維持する。
【００７９】
バイアス電圧の印加に当たっては、高圧制御部２０６は、ＬｏｗレベルのＲＥＳＥＴ信号３１２を入力し、内部の諸々の設定を初期化する。次に、高圧制御部２０６は、二次側高電圧の目標値に相当する９ｂｉｔ値をＤＡＴＡ３１４信号から入力する。この出力電圧とＤＡＴＡ信号３１４の８ｂｉｔ値との関係は図９に示す「出力電圧」と「対応目標値８ｂｉｔ」で示される値である。具体的に、設定範囲−８３０〜２７０Ｖの出力電圧に対して８ｂｉｔ値００ｈ−ＦＦｈとなる。なお、図９の表は、出力電圧とＡＤＣ入力電圧とＡＤＣ入力値と比較器入力値と対応目標値との関係を示している。
【００８０】
プリンタエンジン制御部２０４は、目標電圧値としてのＤＡＴＡ信号を出力した後、現像バイアス電圧を印加する所定のタイミングでＯＮ信号３１３をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに遷移する。高圧制御部２０６は、ＯＮ信号３１３がＨｉｇｈレベルとなると、直ちに、ＯＵＴ信号３１７の出力ポートを介して圧電トランス制御パルスを圧電トランス駆動回路に出力する。圧電トランス駆動回路３０４は、供給される２４ＶＤＣ電源３０２をスイッチングして、圧電トランス３０５の一次側に２４０Ｖpeak程度の正弦半波を印加する。また、圧電トランス駆動回路３０７は、供給される２４ＶＤＣ電源３０２をスイッチングして、圧電トランス３０８の一次側に１００Ｖpeak程度の正弦半波を印加する。
【００８１】
図１０は、高圧制御部２０６のＯＵＴ信号３１７と２つの圧電トランス駆動回路３０４、３０７の出力電圧波形との関係を示している。ここで、高圧制御部２０６は、負極性のバイアス電圧を出力する場合には圧電トランス３０５を駆動する周波数のＯＵＴ信号３１７を出力し、正極性のバイアス電圧を出力する場合には圧電トランス３０８を駆動する周波数のＯＵＴ信号３１７を出力する。なお、何れの場合であっても、圧電トランス駆動回路３０４、３０７の出力電圧波形は、高圧制御部２０６のパルス出力と同期がとれており、振幅のみが異なっている。
【００８２】
圧電トランス３０５、３０８は、一次側に圧電トランス駆動回路が接続され、二次側に駆動周波数に応じて昇圧された電圧を出力する。整流回路３０６は、ダイオード４１４，４１５とコンデンサ４１６により構成され、負極性のバイアス電圧を出力する。整流回路３０９は、整流回路３０６と逆向きに接続されたダイオード４２６，４２７とコンデンサと４２８により構成され、正極性のバイアス電圧を出力する。
【００８３】
出力電圧変換手段３１１は、整流回路３０６の二次側高電圧（負極性）又は整流回路３０９の二次側高電圧（正極性）を、０〜３．３Ｖの範囲の電圧にレベル変換し、高圧制御部２０６のＡＤＣ３１８に出力する。ここで、電圧変換手段３１１は、負極性のバイアス電圧の場合には０〜２．５Ｖを出力し、正極性のバイアス電圧の場合には２．５〜３．３Ｖの電圧を出力する。
【００８４】
出力負荷３１０は、現像ローラ印加バイアス、及び供給ローラ印加バイアスを生成する回路が含まれ、バイアス電圧によって負荷が変動する。ＡＤＣ３１８は出力電圧変換手段３１１出力である０〜３．３Ｖの電圧を８ｂｉｔのデジタル値に変換するアナログ−デジタルコンバータである。変換された検出値は図９に示すようになり、検出値８ｂｉｔの反転値とＤＡＴＡ信号３１４の入力８ｂｉｔの値とが等しくなるように、ＯＵＴ信号３１７の出力パルス周波数を高圧制御部２０６が制御する。出力電圧変換手段３１１を介した検出値による圧電トランス駆動周波数のフィードバック制御が行われる。
【００８５】
続いて図５の回路図を用いて詳細に説明する。ＯＳＣ４３８は、高圧制御部２０６のＣＬＫ＿ＩＮ４４４に入力する基準クロック発信器である。
高圧制御部２０６は、５０ＭＨｚのクロック信号を入力する。プリンタエンジン制御部２０４から入力されるＲＥＳＥＴ信号３１２がＬｏｗレベルとなったときに諸々の設定を初期化する。次に、高圧制御部２０６は、高圧出力ＯＮ信号３１３がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに遷移するとＯＵＴ信号３１７の出力ポートから初期値の圧電トランス駆動周波数のパルス（ＯＮデューティ３０％）を出力する。
【００８６】
ここで、画像形成装置１０１の動作開始直後は、感光体ドラム１０９の非帯電部へのトナー付着防止のため、現像ローラ１０７を正極性に帯電させる必要がある。このため、高圧電源装置３０１は、初め、正極性のバイアス電圧を出力する。このとき駆動する駆動トランスは圧電トランス３０８であり、圧電トランス３０８の駆動パルス周波数初期値は、１８０ｋＨｚである。出力パルスは１２ＶＤＣ電源３０２、抵抗器４０２、４０３、４０５、４１８、ＮＰＮトランジスタ４０４、４１９から構成される圧電トランスドライブ能力向上回路、及び抵抗器４２１、ＮＰＮトランジスタ４２０、ＰＮＰトランジスタ４２２から構成されるＦＥＴゲートドライブ回路を介してＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ４２４のゲートに印加される。
【００８７】
ＦＥＴ４２４のゲートをＯＮ／ＯＦＦすることにより２４ＶＤＣ電源３０３、インダクタ４２３、コンデンサ４２５、及び圧電トランス３０８で構成される共振回路が駆動され、圧電トランス３０８の一次側の点Ａに図１０で示すような電圧１００Ｖpeak程度の正弦半波が印加される。圧電トランス３０８は、その二次側の点Ｂ端子でダイオード４２６、４２７、コンデンサ４２８により正極性の直流電圧に整流される。整流された直流電圧は、ダイオード４４６を介してＤＢ負荷に出力される。なお、正極性電圧は、ダイオード４４９によってＳＢ負荷には出力されない。
【００８８】
次に、負極性のバイアス電圧を出力する場合、このとき駆動トランスは圧電トランス３０５であり、圧電トランス３０５の駆動周波数の初期値は１３０ｋＨｚである。出力パルスは１２ＶＤＣ電源３０２、抵抗器４０２、４０３、４０５、４０６、ＮＰＮトランジスタ４０４、４０７から構成される圧電トランスドライブ能力向上回路、及び抵抗器４０９、ＮＰＮトランジスタ４０８、ＰＮＰトランジスタ４１０から構成されるＦＥＴゲートドライブ回路を介してＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ４１２のゲートに印加される。
【００８９】
ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ４１２のゲートをＯＮ／ＯＦＦすることにより２４ＶＤＣ電源３０３、オートトランス４１１、コンデンサ４１３、及び圧電トランス３０５で構成される共振回路が駆動され、圧電トランス３０５の一次側Ａ端子に図１０で示すような電圧２４０Ｖpeak程度の正弦半波が印加される。圧電トランス３０５の二次側Ｂ端子のＡＣ電圧はダイオード４１４、４１５、コンデンサ４１６により負極性のバイアス電圧に整流される。出力されたバイアスは抵抗器４４５を介して現像バイアス回路４４７に出力され、抵抗器４４８、ダイオード４４９を介して供給バイアス回路４５０に出力される。
【００９０】
抵抗器４１７、４２９は正負極性それぞれのバイアス出力値の調整抵抗である。正極性のバイアス電圧時、抵抗器４２９には常に電流が流れて負荷に対する出力以外に余計な消費電流が流れる。抵抗器４２９の抵抗値を大きくし、又は抵抗器４１７の抵抗値を小さくすれば消費電流が抑えられる。しかしながら、このとき負荷に対する出力とほぼ同じ大きさの電流が抵抗器４１７にも流れるため、抵抗器４１７の抵抗値が大きいと必要なトランスの体格が大きくなる。
【００９１】
逆に、負極性のバイアス電圧出力時、抵抗器４１７には常に電流が常に電流が流れて負荷に対する出力以外に余計な消費電流が流れる。抵抗器４１７の抵抗値を大きくし、又は抵抗器４２９の抵抗値を小さくすれば消費電流が抑えられる。しかしながら、このとき出力負荷３１０とほぼ同じ大きさの電流が抵抗器４２９にも流れるため、抵抗器４２９の抵抗値が大きいと必要なトランスの昇圧能力が大きくなる。
【００９２】
以上のことから、正極性と負極性とのバイアス電圧は、トレードオフの関係にあり、抵抗器４１７，４２９の抵抗値は必要に応じて調整する。負荷に対しては金属接点を介して接続され、セットされていない場合には抵抗器４４５、４４８、ダイオード４４６、４４９の先で負荷開放状態となる。負荷となる現像器１０２が全くセットされていない状態においては印刷が行えないので画像形成装置１０１は不図示のオペレーションパネルにエラーを表示する。
【００９３】
出力変換手段３１１は、１００ＭΩの抵抗器４３０と３００ｋΩの抵抗器４３１とによって、二次側高電圧（図５のＣ点の電位）と２．５ＶＤＣ電源４３６の電位とを分圧し、抵抗器４３３とコンデンサ４３４によるフィルタを介し、さらに、高インピーダンス回路をオペアンプ４３５のボルテージフォロアにて低インピーダンスに変換して出力する。オペアンプ４３５は図示しない２４ＶＤＣ電源から電源電力が供給される。前記Ｃ点の電圧とオペアンプ４３５出力の関係は図９で示す「出力電圧」と「ＡＤＣ入力電圧」との関係となる。ダイオード４３２は出力電圧を所定値に制限するためのクランプダイオードである。
【００９４】
プリンタエンジン制御部２０４は、ＤＡＴＡ３１４信号８ｂｉｔを正極性のバイアス出力時、及び負極性のバイアス出力時、それぞれに対応した目標値に設定する。設定値８ｂｉｔは図９に示したように００〜ＦＦｈで、目標電圧の設定範囲は−８３０Ｖ〜＋２７０Ｖとする。本実施形態においては、正極性の目標値を１４０Ｖ（即ち、８ｂｉｔ値１Ｆｈ）とし、負極性の目標値を−６４０Ｖ（即ち、８ｂｉｔ値Ｄ３ｈ）とする。
【００９５】
高圧制御部２０６は、ＯＵＴ信号３１７の出力ポートから高圧出力ＯＮ信号３１３がＨｉｇｈレベルとなった時点で圧電トランス制御パルスを出力する。高圧制御部２０６は、正極性のバイアス電圧時には、出力電圧検出手段３１１により検出された出力電圧が目標電圧より低いときに圧電トランス駆動周波数を下げ、出力電圧が目標電圧より高いときに圧電トランス制御周波数を上げる方向に制御を行う。
【００９６】
一方、負極性のバイアス電圧時には、逆に、高圧制御部２０６は、出力電圧検出手段により検出された出力電圧が目標電圧より低い（絶対値が大きい）ときに圧電トランス駆動周波数を上げ、出力電圧が目標電圧より高いときに圧電トランス駆動周波数を下げる方向に制御を行う。
【００９７】
ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号３１５、ＤＡＴＡ＿ＳＢ信号３１６は、それぞれ現像バイアス目標電圧、供給バイアス目標電圧に対応した８ｂｉｔ値の信号であり、高圧制御部２０６は、これらの値に対応したＰＷＭ設定値であるＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９や、ＰＷＭ＿ＳＢ信号３２０をそれぞれＤＢ負荷である現像バイアス回路や、ＳＢ負荷である供給バイアス回路に出力する。
【００９８】
次に、図５の回路図を用いて、出力負荷３１０に含まれる現像バイアス回路４４７と供給バイアス回路４５０との動作について説明する。
２つの回路構成は同一であるので、現像バイアス回路４４７、即ち、図５中の上半分の回路について説明する。ＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９は、Ｈｉｇｈレベル３．３Ｖ、Ｌｏｗレベル０Ｖのパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）である。ＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９は、抵抗器５０１、及びコンデンサ５０２によって平滑化され、オペアンプ５０５の「−」入力端子に入力される。
【００９９】
高圧電源装置３０１の出力電圧は、３．３Ｖの直流電源４３７を基準として、１００ＭΩの抵抗器５０７と７６０ｋΩの抵抗器５０６とによって分圧され、この分圧電圧がオペアンプ５０５の「＋」入力端子に入力される。負極性（−６４０Ｖ）の高圧出力は、１０ＭΩの抵抗器４４５に流れる電流によって電圧降下し、抵抗器４４５に流れる電流はＰＮＰトランジスタ５１１によって制御される。
【０１００】
オペアンプ５０５は、抵抗器５０６、５０７で分圧された電圧とＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９が平滑化されたレベルとが等しくなるように、ＰＮＰトランジスタ５１１のべ一ス電流を制御し、ＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９に応じた電圧が抵抗器５１３を介してＤＢ負荷５１４に印加される。ツェナダイオード５１２は、出力電圧値が−７５Ｖでクランプするように制限する。結果として、負極性のバイアス電圧出力時は、ＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９のパルス幅によって−７５〜−４４０Ｖの電圧を得る。抵抗器５０４、及びコンデンサ５０３は位相調整用である。
【０１０１】
また、高圧電源装置３０１の正極性の出力電圧（１４０Ｖ）は、抵抗器４４５に並列に接続されたダイオード４４６を介して現像バイアス回路４４７に印加される。ダイオードの順方向電圧降下は無視できるくらい小さいので、高圧電源装置３０１の出力電圧は、そのまま抵抗器５１３を介してＤＢ負荷５１４に印加される。つまり正極性のバイアス電圧時、この回路はＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９のパルス幅によらず常に１４０Ｖの電圧を得る。なお、図６の回路図の下半分に示した供給バイアス回路にはダイオード４４９によって正極性の二次側高電圧が印加されないようになっている。
【０１０２】
次に、図７の構成図を参照して、高圧制御部２０６の内部回路について説明する。高圧制御部２０６は、５０ＭＨｚのＣＬＫ＿ＩＮ信号４４４（図５）に同期して動作する。プリンタエンジン制御部２０４によるＯＮ信号３１３がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに遷移すると、高圧制御部２０６は、出力セレクタ６１６からＯＵＴ信号３１７を出力する。ＯＵＴ信号３１７のパルス周波数は、初め、正極性のバイアス出力用の圧電トランス３０８に対応した初期値の駆動周波数１８０ｋＨｚとする。そして、高圧制御部２０６は、出力電圧変換手段３１１の出力信号を８ｂｉｔのＡＤＣ３１８でアナログ−デジタル変換し、変換結果８ｂｉｔ値の反転値とプリンタエンジン制御部２０４による目標電圧であるＤＡＴＡ信号３１４の値とが等しくなるように、演算器６０４が１９ｂｉｔレジスタ６１１の値を増減する。
【０１０３】
二値化パルス出力生成部６１０は、１９ｂｉｔレジスタ６１１で保持されている値の｛上位９ｂｉｔ値（下位１０ｂｉｔ値／１０２４）｝の平均分周比値となるように分周器６１５からパルスを出力し、出力は目標電圧に制御される。なお、演算器６０４で計算される１９ｂｉｔレジスタ６１１値は、上限値、及び下限値を分周比カウンタ上限値６０６、及び分周比カウンタ下限値６０７から読み込まれる値に制限する。さらに、演算器６０４は、圧電トランスの製造ばらつき等を補正する値としての圧電トランス補正値６０５を結果に反映させる。なお、説明の簡単化のため、以下では補正値６０５はゼロとする。
【０１０４】
正極性のバイアス電圧を所定時間出力した後、プリンタエンジン制御部２０４は、目標電圧としてのＤＡＴＡ信号３１４を負極性のバイアス電圧に対応した値に変更する。このとき、出力極性判定部６０３は、目標電圧としてのＤＡＴＡ信号の値８ｂｉｔが３Ｆｈ（図９に示す正極性と負極性との閾値）よりも大きい値となったことにより、出力をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに切り替える。これにより、演算器６０４は、出力値を負極性バイアス出力用の圧電トランス３０５の駆動周波数初期値１３０ｋＨｚに対応した値に切り替える。演算器６０４は、さらに、演算の極性を「出カフィードバックが目標値より低かったら駆動周波数を下げる」方向から反転し、「出力フィードバックが目標値より低かったら（絶対値が高かったら）駆動周波数を上げる」方向とする。圧電トランス補正値６０５、分周比カウンタ上限値６０６、及び分周比カウンタ下限値６０７もそれぞれ圧電トランス３０５に対応した値に切り替えられる。
【０１０５】
以下、高圧制御部２０６の動作を詳細に説明する。
プリンタエンジン制御部２０４は、高圧制御部２０６にＲＥＳＥＴ信号３１２としてＬｏｗレベルを入力する。演算器６０４は、正極性バイアス電圧用の圧電トランス３０８における分周比カウンタ下限値６０７に設定された９ｂｉｔ値１１５ｈを上位９ｂｉｔ、下位１０ｂｉｔをすべて０とした１９ｂｉｔ値４５４００ｈを１９ｂｉｔレジスタ６１１にセットする。誤差保持レジスタ６１２は、１０ｂｉｔがすべて０にクリアされる。
高圧出力前においては、ＯＮ信号３１３がＬｏｗレベルとなっているため、出力セレクタ６１６は、ＬｏｗレベルのＳｅｌｅｃｔ信号が入力されており、常にＬｏｗレベルを出力する。このため、圧電トランス３０５，３０８は駆動されない。
【０１０６】
比較器６０２は、ＯＮ信号３１３のＬｏｗレベルが入力されることによって３ｂｉｔ値００ｂを出力する。演算器６０４は、比較器６０２の出力値が００ｂであるので減算を行うが、減算結果は初期設定値未満となる。演算器６０４は、減算結果の上位９ｂｉｔと分周比カウンタ下限値９ｂｉｔとを比較し、比較結果が下限値（初期値）未満であれば１９ｂｉｔレジスタ６１１値を（分周比カウンタ下限値９ｂｉｔ，下位１０ｂｉｔ０００ｈ）とする。その結果、１９ｂｉｔレジスタ６１１値は、ＯＮ信号３１３がＬｏｗレベルの間は分周比カウンタ下限値のまま保持される。
【０１０７】
二値化パルス出力生成部６１０は、１９ｂｉｔレジスタ上位９ｂｉｔ、即ち、分周比値の整数値、及びそれを加算器（＋１）６１３で１加算した値を分周比セレクタ６１４に入力する。これにより、分周比セレクタ６１４は、１９ｂｉｔレジスタ６１１上位９ｂｉｔ値、例えば、これをＮとすると、Ｎの値と（Ｎ＋１）値とが入力される。
【０１０８】
分周比セレクタ６１４は、この２つの値を誤差保持レジスタから出力される信号で選択（Select）し、分周器出力パルス１０２４パルス周期でＮ分周をＭ回、（Ｎ＋１）分周を（１０２４−Ｍ）回出力することにより、
｛Ｎ×Ｍ＋（Ｎ＋１）×（１０２４−Ｍ）｝／１０２４
＝１９ｂｉｔレジスタ上位９ｂｉｔ値＋（下位１０ｂｉｔ値／１０２４）
となるように制御する。
【０１０９】
１９ｂｉｔレジスタ６１１値が変化しなければ、上記の通りであるが、変化する揚合にはそれに追随して１０２４パルス周期未満にて値が変化していく。それでも単位時間辺りの上記式の左辺と右辺との平均値はほぼ等しくなる。
【０１１０】
分周器６１５は、初期状態では分周比カウンタ下限値６０７の９ｂｉｔ値が入力され、ＯＮデューティ３０％のパルスを出力する。ＯＮ信号３１３がＬｏｗレベルなので、分周器６１５は、誤差保持レジスタ６１２に出力するのみである。誤差保持レジスタ６１２は、この場合は１０ｂｉｔ値０００ｈを保持する。
【０１１１】
次に、図１１のフローチャートを用いて、１９ｂｉｔレジスタ６１１の下位１０ｂｉｔが入力される誤差保持レジスタ６１２、加算器（＋１）６１３、及び分周比セレクタ６１４の動作を説明する。ここでは説明の簡単化のためフローチャートを用いているが、実際の回路ではハードウェアにて実現される。
１９ｂｉｔレジスタ６１１が演算器６０４により書き込まれ、下位１０ｂｉｔが誤差保持レジスタ６１２に入力されると、図１１のルーチンが起動する（Ｓ１０：開始）。
誤差保持レジスタ６１２は、分周器６１５の立ち上がりエッジを検出したか否かを判定する（Ｓ１２）。立ち上がりエッジを検出した場合はステップＳ１３へ進み、検出しない場合は、ステップＳ１２に戻る。
誤差保持レジスタ６１２は、１９ｂｉｔレジスタ６１１の下位１０ｂｉｔ値（Ａ００−０９）と誤差保持レジスタ１０ｂｉｔ値（Ｇ００−０９）を加算した１１ｂｉｔ値｛（Ａ００−０９）＋（Ｇ００−０９）｝は、３ＦＦｈより大きいか（オーバフローするか）否かを判定する（Ｓ１３）。
３ＦＦｈより大きければ（Ｓ１３でＹｅｓ）、処理はステップＳ１４に進む。
誤差保持レジスタ６１２は、１加算した値を選択する（Ｓ１４）。即ち、誤差保持レジスタ６１２は、ＨｉｇｈレベルのＳｅｌｅｃｔ信号を出力すると共に、分周比セレクタ６１４は、加算器（＋１）６１３から入力される９ｂｉｔ値を分周器６１５に出力する。
一方、Ｓ１３の判定で大きくないと判定されれば（Ｓ１３でＮｏ）、処理はステップＳ１５に進む。誤差保持レジスタ６１２は、１加算しない値を選択する（Ｓ１５）。即ち、誤差保持レジスタ６１２は、ＬｏｗレベルのＳｅｌｅｃｔ信号を出力し、分周比セレクタ６１４は１９ｂｉｔレジスタ６１１から入力される９ｂｉｔ値を分周器６１５へ出力する。
【０１１２】
誤差保持レジスタ６１２は、１９ｂｉｔレジスタ６１１の下位１０ｂｉｔ値と誤差保持レジスタの１０ｂｉｔ値とを加算した１０ｂｉｔ値｛（Ａ００−０９）＋（Ｇ００−０９）｝で更新される（Ｓ１６）。続いて、処理はステップＳ１２に戻る。
【０１１３】
出力電圧変換手段３１１は、高圧出力ＯＦＦ状態では２．５Ｖを出力し、８ｂｉｔＡＤＣ３１８は８ｂｉｔ値Ｃ０ｈを出力する。インバータ６０１は前記８ｂｉｔ値を反転し、３Ｆｈを比較器６０２に出力する。
【０１１４】
プリンタエンジン制御部２０４は、ＤＡＴＡ信号３１４として、目標電圧に相当する８ｂｉｔ値を出力する。図９は、目標電圧と８ｂｉｔ値との対応表も示している。
本実施形態における目標電圧、即ち、正極性１４０Ｖに対応する８ｂｉｔ値は１Ｆｈとなる。続いて、正極性の現像バイアス電圧を印加するタイミングで、ＯＮ信号３１３がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに遷移する。出力セレクタ６１６は、Ｓｅｌｅｃｔ信号としてＨｉｇｈレベルが入力され、直ちに、正極性バイアス出力用の圧電トランス３０８の制御パルスとして周波数初期値１８０ｋＨｚのＯＵＴ信号３１７を出力する。
【０１１５】
また、ＯＮ信号３１３がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに遷移することにより、比較器６０２は、ＤＡＴＡ信号３１４の値１Ｆｈ（目標値８ｂｉｔ）と、８ｂｉｔのＡＤＣ３１８の検出値Ｃ０ｈを反転したインバータ６０１出力の上位１０ｂｉｔ値とが入力され、以下の条件
インバータ６０１の出力８ｂｉｔ＞目標値８ｂｉｔ
Ｃ０ｈ＞１Ｆｈ
を満たし、１０ｈの値を演算器６０４に出力する。これにより演算器６０４は、１９ｂｉｔレジスタ値４５４００ｈに１を加算し、４５４０１ｈの値に更新する。結果、圧電トランス駆動パルス周波数を下げる方向に制御される。
【０１１６】
以降、インバータ６０１の出力値が目標値３１４に等しくなるまで加算更新する。更新周期はタイマ６０８出力パルス周期の１４０μｓである。前記したように圧電トランス制御周波数の低下に伴い高圧出力電圧が上昇し、結果、ＡＤＣ３１８検出値が減少し、インバータ６０１の出力値が増加する。１９ｂｉｔレジスタ６１１の加算更新時、演算器６０４は加算結果の１９ｂｉｔ値の上位９ｂｉｔを分周比カウンタ上限値９ｂｉｔ値と比較し、その値を超えないように制御する。即ち、比較結果が前記上限値を超えた場合は１９ｂｉｔレジスタ６１４更新値を分周比カウンタ上限値６０６に制限する。以上のようにして、圧電トランス３０５，３０８の出力電圧を一定に制御する。
【０１１７】
なお、正極性のバイアス電圧出力時には負極性バイアス電圧用の圧電トランス３０５は、動作周波数帯の領域外のパルス電圧が印加されるので、出力電圧は無視できるくらい小さくなっている。より具体的には、圧電トランス３０５の二次側高電圧が整流回路３０６のダイオード４１５の順方向電圧よりも低ければ、圧電トランス３０８の二次側高電圧と干渉することはない。
【０１１８】
正極性のバイアスを所定時間出力した後、一旦、ＯＮ信号３１３をＬｏｗレベルとしてから所定時聞（数ｍｓ〜数十ｍｓ程度）経過してから負極性のバイアス出力を行う。このとき、演算器６０４は、負極性バイアス電圧用の圧電トランス３０５における分周比カウンタ下限値６０８に設定された９ｂｉｔ値１８０ｈを上位９ｂｉｔ、下位１０ｂｉｔをすべて０とした１９ｂｉｔ値６００００ｈを１９ｂｉｔレジスタ６１４にセットする。誤差保持レジスタ６１５は、１０ｂｉｔすべて０にクリアされる。
【０１１９】
以下、正極性のバイアス出力時と同様の部分は省略して説明する。
プリンタエンジン制御部２０４は、ＤＡＴＡ信号３１４に、目標電圧に相当する８ｂｉｔ値を出力する。図９は、目標電圧と８ｂｉｔ値との対応表である。図９より、本実施形態における負極性バイアス電圧時の目標電圧である−６４０Ｖに対応する８ｂｉｔの値はＤ３ｈである。
８ｂｉｔ値の出力に続いて、プリンタエンジン制御部２０４は、負極性の現像バイアス電圧、及び供給バイアス電圧を印加するタイミングでＯＮ信号３１３をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに遷移する。
【０１２０】
高圧制御部２０６は、出力セレクタ６１６にＨｉｇｈレベルのＳｅｌｅｃｔ信号が入力されると、直ちに負極性バイアス電圧用の圧電トランス３０５の駆動パルス周波数初期値１３０ｋＨｚのＯＵＴ信号３１７を出力する。また、比較器６０２は、高圧出力ＯＮ信号３１３がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに遷移することにより、ＤＡＴＡ信号３１４のＤ３ｈと、８ｂｉｔＡＤＣ３１８検出値Ｃ０ｈを反転したインバータ６０１出力の上位１０ｂｉｔ値とが入力され、以下の条件
目標値８ｂｉｔ＞インバータ６０１出力８ｂｉｔ
Ｄ３ｈ＞Ｃ０ｈ
を満たし、００ｈを演算器６０４に出力する。
【０１２１】
これにより、演算器６０４は、１９ｂｉｔレジスタ値６００００ｈに１を加算し．６０００１ｈに更新する。結果、圧電トランス駆動パルス周波数を下げる方向に制御される。以降、インバータ６０１の出力値とＤＡＴＡ信号３１４の値とが等しくなるまで加算更新する。更新周期はタイマ６０８の出力パルス周期の１４０μｓである。前記したように圧電トランス駆動周波数の低下に伴い高圧出力電圧が上昇し、結果、ＡＤＣ３１８検出値が減少し、インバータ６０１の出力値が増加する。
【０１２２】
１９ｂｉｔレジスタ６１１の加算更新時、演算器６０４は、加算結果の１９ｂｉｔ値の上位９ｂｉｔを分周比カウンタ上限値９ｂｉｔ値と比較し、その値を超えないように制御する。即ち、比較結果が前記上限値を超えた場合は、１９ｂｉｔレジスタ６１１更新値を分周比カウンタ上限値６０６に制限する。以上のようにして、圧電トランス出力を定電圧制御する。なお、負極性のバイアス電圧時には正極性バイアス出力用の圧電トランス３０８は動作周波数領域外のパルス信号が入力されるので、出力電圧は無視できるくらい低くなっている。
【０１２３】
次に、現像バイアス電圧、及び供給バイアス電圧のＰＷＭ制御について説明するが、ＰＷＭ制御については公知であるので簡単な説明とする。
図１２は、高圧制御部２０６に入力されるＤＡＴＡ＿ＤＢ信号３１５、及びＤＡＴＡ＿ＳＢ信号３１６の値とＤＢ負荷５１４、及びＳＢ負荷５２８に印加されるバイアス電圧の関係を示す表である。
【０１２４】
現像バイアス、及び供給バイアスは、出力画像濃度や、環境等の条件に応じてこの電圧値を可変して画像形成を行う。高圧出力電圧は、前記したように正極性バイアス時１４０Ｖ、負極性バイアス時−６４０Ｖに定電圧制御され、正極性バイアス出力時は図６、及び図５の回路図に示したダイオード４４６によってＤＢ出力は１４０Ｖ固定となり、またダイオード４４９によってＳＢ出力は遮断される。負極性バイアス出力時は、例えば、現像バイアスを−２１０Ｖ、供給バイアスを−２７０Ｖとする場合、ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号３１５の８ｂｉｔ値に８５ｈを出力し、ＤＡＴＡ＿ＳＢ信号の８ｂｉｔ値に６２ｈを出力する。
【０１２５】
高圧制御部２０６は、１０２４×２０ｎｓ、即ち、２０．４８μｓ周期でＨｉｇｈ時間が１０ｂｉｔに変換して８５×４ｈ、１０進に変換して１３３×４×２０ｎｓ＝１０．６４μｓのＰＷＭ信号をＰＷＭ＿ＤＢ信号３１９から出力し、同様にＰＷＭ＿ＳＢ信号３２０から同周期でＨｉｇｈレベル期間が７．８４μｓのＰＷＭ信号を出力する。
【０１２６】
本実施形態では、現像バイアス回路４４７、及び供給バイアス回路４５０の各１ｃｈに対して圧電トランス、及びその駆動回路を１セット使用して、これを４セット並置する構成のカラー画像形成装置としたが、圧電トランス駆動回路一次側のドライブ能力を大きくして、１つの圧電トランスとその駆動回路によって現像バイアス回路、供給バイアス回路の４色分、８つの回路にバイアス供給する構成とするのは容易である。
【０１２７】
２つの圧電トランス制御において、駆動パルスの上限値・下限値をそれぞれの圧電トランスに対応して１つずつ備える構成としたが、高い周波数帯で動作する圧電トランスの上限値、低い周波数帯で動作する圧電トランスの下限値のみを用いて、２つの圧電トランス両方が同一の上限値・下限値をもつ構成としてもよい。
【０１２８】
定電圧制御の出力電圧を正極性バイアス電圧１４０Ｖ、負極性バイアス電圧−６４０Ｖとしているが、一例であってこの値に限らない。本実施形態で用いた圧電トランスとは別の圧電トランスを用いて駆動周波数領域が変化したとしても、それに対応して回路定数等を変更することで実現可能である。簡単のため負荷は固定として説明しているが、感光体ドラムの状態による負荷変動、また他の高圧バイアス源に適用した場合の負荷変動にも対応可能である。
【０１２９】
（効果の説明）
以上説明したように、本実施形態によれば、異なる動作周波数領域を持つ２つの圧電トランスを１つのフィードバック系、１つの駆動パルス出力によって駆動し、正負両極性の現像バイアス出力ができる高圧電源装置、及びこれを用いた画像形成装置を提供できる。
【０１３０】
（第２の実施形態）
（構成の説明）
以下、本発明の第２の実施形態について、図面を用いて説明する。
図１３は第２の実施形態における画像形成装置の全体構成図である。画像形成装置１０１Ｂは、図１に示した第１の実施形態の画像形成装置１０１と比べて、転写ベルトクリーニングブレード１１５、及び転写ベルトクリーナ容器１１６を取り除いた点が相違する。なお、制御回路ブロックの図２は第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【０１３１】
図１４は、本発明の第２の実施形態の転写高圧電源装置１４０１を説明するための構成図である。転写高圧電源装置１４０１は、図２の転写バイアス発生部２０９に相当する。本実施形態においては１チャネルのみの説明としたが、カラー４色の場合にはこれを４チャネル並置する。なお、第１の実施形態の図３と同様な部分については同符号を付し説明を省略する。
【０１３２】
転写高圧電源装置１４０１は、圧電トランス１４０５，１４０８と、スイッチング素子を用いた圧電トランス駆動回路１４０４，１４０７と、整流回路１４０６，１４０９と、２組のＤＭＡコントローラ電源３０２，３０３とを備える。
整流回路１４０６は、１４０６は圧電トランス１４０５の二次側から出力される高圧の交流出力を負極性の直流出力に変換する。整流回路１４０９は圧電トランス１４０８の二次側から出力される高圧の交流出力を正極性の直流出力に変換する。出力負荷１４１０は、転写ローラであり、ローラ上の記録媒体の有無等によって負荷が変動する。
【０１３３】
高圧制御部２０６は、プリンタエンジン制御部２０４からＲＥＳＥＴ信号３１２、ＯＮ信号３１３、ＤＡＴＡ信号３１４、及び出力電圧変換手段１４１１のアナログ出力信号が入力され、圧電トランス制御信号としてのＯＵＴ信号３１７が出力される。
ここで、ＤＡＴＡ信号３１４は、圧電トランス１４０５，１４０８の二次側出力の電圧値に相当する８ｂｉｔのデータ信号である。
ＡＤＣ３１８は、出力電圧検出手段１４１１出力電圧を入力するアナログ−デジタル変換器であり、出力電圧変換手段１４１１のアナログ出力信号が入力される。
【０１３４】
第１の実施形態と同様に、圧電トランス１４０５，１４０８は、互いに重複しない周波数帯で圧電振動、昇圧動作することを特徴とし、一方の圧電トランスの共振周波数に対して、他方の圧電トランスの共振周波数が１．２〜１．８倍の周波数になっていることが好ましい。
【０１３５】
本実施形態においては、第１の実施形態に示したものとは逆に、圧電トランス１４０５はタムラ製作所（株）製のＡＰ３１３Ｔ（共振周波数１６０ｋＨｚ前後）、圧電トランス１４０８はタムラ製作所（株）製のＡＳ２４３Ｔ（共振周波数１０５ｋＨｚ前後）を用いるものとするが、前記条件を満たすものであれば他の圧電トランスでも実現可能である。
【０１３６】
図１７は、２種類の圧電トランス１４０５，１４０８の出力電圧（昇圧比）の周波数特性を示す図である。図中において、ｆｒ３は圧電トランス１４０５の共振周波数を示し、ｆｒ４は圧電トランス１４０８の共振周波数を示す。なお、図１７での出力電圧値は一例であり、圧電トランス駆動回路における回路定数の変更によって異なる値が得られるものであり、また、負荷の大小によっても変動する。
【０１３７】
第１の実施形態とは逆に、正極性バイアス電圧用の圧電トランス１４０８に負極性バイアス電圧用の圧電トランス１４０５よりも電圧が高い素子を用いているのは、正極性の方が絶対値として大きなバイアス電圧を出力するためである。
【０１３８】
高圧制御部２０６は、ＤＡＴＡ信号３１４が負極性の目標電圧を示すものである場合は圧電トランス１４０５を駆動する周波数帯の圧電トランス制御信号としてＯＵＴ信号３１７を出力し、逆に、ＤＡＴＡ信号３１４が正極性の目標電圧を示すものである場合は圧電トランス１４０８を駆動する周波数帯の圧電トランス制御信号としてＯＵＴ信号３１７を出力する。
【０１３９】
図１５は、図１４の転写高圧電源装置１４０１を詳細に説明する回路図である。図中で、図１４、及び第１の実施形態の図３、４と同じ構成要素には同じ符号を付してある。第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
圧電トランス駆動回路１４０４、１４０７はそれぞれ圧電トランス１４０５、１４０８を駆動する駆動回路である。出力電圧変換手段１４１１は、整流回路１４０６および１４０９出力を分圧する出力電圧変換手段であり、３０２、３０３、１４０４、１４０５、１４０６、１４０７、１４０８、１４０９、１４１１を合わせた回路を転写高圧回路１４０１とする。負荷１４１０は転写負荷であり、抵抗器１５４５を介して転写バイアス回路１５４７に接続される。
【０１４０】
圧電トランス駆動回路１４０４は、抵抗器１５０２、１５０３、１５０５、１５０６、１５０９、ＮＰＮトランジスタ１５０４、１５０７、１５０８、ＰＮＰトランジスタ１５１０、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ１５１２、インダクタ１５１１、コンデンサ１５１３によって構成される。圧電トランス制御パルスとしてのＯＵＴ信号３１７は、ＮＰＮトランジスタ１５０４、１５０７を介してＦＥＴ１５１２のゲートに入力される。
【０１４１】
ここで、ＮＰＮトランジスタ１５０８、抵抗器１５０９、ＰＮＰトランジスタ１５１０によって構成される回路は、ＦＥＴゲートドライブ回路という。
インダクタ１５１１とコンデンサ１５１３とは、ＬＣ共振回路を構成し、これにより圧電トランス１４０５の一次側（入力側）Ａには１００Ｖpeak程度の正弦半波が印加される。これにより、圧電トランス１４０５の二次側Ｂは、ＦＥＴ１５１２のスイッチング周波数、即ち、ＯＵＴ信号３１７の周波数に応じた昇圧比の出力電圧を得る。
【０１４２】
また、圧電トランス駆動回路１４０７は、圧電トランス駆動回路１４０４における１段目のＮＰＮトランジスタ１５０４以降が枝分かれした構成になっており、抵抗器１５１８、１５２１、ＮＰＮトランジスタ１５１９、１５２０、ＰＮＰトランジスタ１５２２、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ１５２４、インダクタ１５２３、コンデンサ１５２５によって構成される。圧電トランス駆動パルスとしてのＯＵＴ信号３１７は、ＮＰＮトランジスタ１５０４、１５１９を介してＦＥＴ１５２４のゲートに入力される。ここで、ＮＰＮトランジスタ１５２０、抵抗器１５２１、ＰＮＰトランジスタ１５２２によって構成される回路は、ＦＥＴゲートドライブ回路として動作する。
【０１４３】
インダクタ１５２３とコンデンサ１５２５とは、ＬＣ共振回路を構成し、これにより圧電トランス１４０８の一次側（入力側）Ａには１００Ｖpeak程度の正弦半波が印加される。圧電トランス１４０８の二次側ＢにはＦＥＴ１５２４のスイッチング周波数、即ち、ＯＵＴ信号３１７の周波数に応じた昇圧比の出力電圧が得られる。圧電トランス１４０５，１４０８の二次側の出力電圧特性は、図１７に示すように駆動周波数によって変動し、ＦＥＴ１５１２，１５２４のスイッチング周波数と出力負荷の組み合わせにより昇圧比が決定される。圧電トランス１４０５，１４０８の出力制御は、高い周波数で駆動開始し、そこから駆動周波数を下げていくことにより出力電圧を上昇させ、目標の出力電圧を得るように制御を行う。
【０１４４】
整流回路１４０６は、ダイオード１５１４，１５１５、及びコンデンサ１５１６により構成され、圧電トランス１４０５から出力される交流高電圧を負極性の直流高電圧に整流する。また、整流回路１４０９は、ダイオード１５２６，１５２７、及びコンデンサ１５２８によって構成され、圧電トランス１４０８から出力される交流高電圧を正極性の直流高電圧に整流する。
【０１４５】
抵抗器１５１７，１５２９は圧電トランス出力調整用の抵抗器である。出力電圧変換手段１４１１は、抵抗器１５３０と抵抗器１５３１とによって出力高電圧を、１．２ＶのＤＣ電源１５３６を基準電位にして分圧し、分圧された分圧電圧を抵抗器１５３３、及びコンデンサ１５３４からなる低域通過フィルタにより平滑し、オペアンプ１５３５（図示しない２４ＶＤＣ電源に接続される）のボルテージフォロアにより高圧制御部２０６のＡＤＣ３１８に入力される。ここで、抵抗器１５３０の抵抗値は２００ＭΩであり、抵抗器１５３１の抵抗値は５０ｋΩである。１．２ＶのＤＣ電源１５３６は、二次側高電圧の正負における分圧値の閾値となる。これにより、分圧された電圧は正極性側の最大出力時に３．３Ｖ、出力ゼロで１．２Ｖ、負極性側の最大出力時に０Ｖとなる。ＡＤＣ３１８は、オペアンプ１５３５のアナログ出力電圧を８ｂｉｔデジタル値（００ｈ〜ＦＦｈ）に変換する。
【０１４６】
図１６は、図１５の高圧制御部２０６の構成図である。第１の実施形態の図７と同じ部分には同番号を付してある。図７と異なる番号を付した部分についてのみ説明する。
プリンタエンジン制御部２０４は、ＲＥＳＥＴ信号３１２、ＯＮ信号３１３、目標電圧としてのＤＡＴＡ信号３１４を高圧制御部２０６に出力する。高圧制御部２０６は、ＯＵＴ信号３１７を出力し、出力電圧変換手段１４１１のアナログ出力信号を入力する。
【０１４７】
出力極性判定部１６０３は、ＤＡＴＡ信号３１４が負極性の目標電圧を示すものであるか、正極性の目標電圧を示すものであるかを判定する。第１の実施形態の図７に示した出力極性判定部６０３とは、判定の閾値が異なる。判定結果は１ｂｉｔデジタル値で、負極性の場合にはＨｉｇｈレベルを演算器６０４、圧電トランス補正値１６０５、分周比カウンタ上限値６０６、及び分周比カウンタ下限値６０７に出力し、正極性の場合にはＬｏｗレベルを出力する。
圧電トランス補正値１６０５は、圧電トランス個々の製造ばらつきを補正する値であり、本実施形態における画像形成装置１０１Ｂ（図１３）の製造出荷時に書き込み、保存される値である。前記したように、負極性の高圧出力時には圧電トランス１４０５を駆動し、正極性の高圧出力時には圧電トランス１４０８を駆動するため、出力バイアスの極性反転時にはそれぞれに対応した補正値に切り替える。
【０１４８】
（動作の説明）
第１の実施形態における動作と異なる部分のみ説明する。
バイアス電圧印加にあたっては、高圧制御部２０６は、ＬｏｗレベルのＲＥＳＥＴ信号３１２が入力され、高圧制御部２０６内の諸々の設定が初期化される。次に、高圧出力の目標電圧値に相当するＤＡＴＡ信号３１４の８ｂｉｔ値が入力される。
図１９は、本実施形態における出力電圧（図１５のＣ点）と出力電圧変換手段１４１１出力、ＡＤＣ３１８入力値、ＡＤＣ３１８出力値、比較器６０２入力値、及びそれに対応するＤＡＴＡ信号３１４の８ｂｉｔ値を示した表である。￥
【０１４９】
目標電圧値のＤＡＴＡ信号３１４を出力した後、現像バイアスを印加する所定のタイミングでＯＮ信号３１３をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルとする。高圧制御部２０６は、ＯＮ信号３１３がＨｉｇｈレベルとなると、直ちにＯＵＴ信号３１７を圧電トランス制御回路へ出力する。
圧電トランス駆動回路１４０４は、供給される２４ＶＤＣ電源３０３をスイッチングして、圧電トランス１４０５の一次側に１００Ｖpeak程度の正弦半波を印加する。また、圧電トランス駆動回路１４０７は、供給される２４ＶＤＣ電源３０３をスイッチングして、圧電トランス１４０８の一次側に１００Ｖpeak程度の正弦半波を印加する。
【０１５０】
図２０は、高圧制御部２０６のＯＵＴ信号３１７の波形と、２つの圧電トランス駆動回路１４０４，１４０７の出力電圧波形との関係を示す。ここで、負極性のバイアス電圧を出力をする場合には、圧電トランス１４０５を駆動する周波数のパルス信号を出力し、正極性のバイアス出力をする場合には圧電トランス１４０８を駆動する周波数のパルス信号を出力する。
【０１５１】
次に、本実施形態における逆転写クリーニングの動作について図１８を用いて説明する。逆転写クリーニングとは、図１で示した転写ベルトクリーニングブレード１１５、及び転写ベルトクリーナ容器１１６の代わりに、感光体ドラム１０９によってトナーを吸い上げ、クリーニングする機能である。この逆転写クリーニングは、図１８に示したように通常の転写バイアス（正極性）とは逆極性のクリーニング用バイアス電圧を転写ローラ１１１（図１８では、１１１Ｃ，１１１Ｙ）にかけることによって実現される。
【０１５２】
なお、クリーニングの効率を上げるため、負極性のクリーニング用バイアスをかける前にプレチャージ（放電によるトナーの強制帯電を促す）を行う。本実施形態では、カラー４色で転写ベルト１１４の進行方向上流からブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの順に転写ローラ１１１を配置し、このうちブラック、及びマゼンタでプレチャージ（正極性バイアス印加）を行い、イエロー、及びシアンで逆転写クリーニング（負極性バイアス印加）を行う。前記したように転写高圧電源装置１４０１は前記したようにカラー４色分、４つ並置してもよいが、本実施形態の逆転写クリーニングを行う場合にはイエロー、及びシアンの転写高圧電源回路のみ圧電トランスを２つ用いて正負両極性のバイアス電圧を出力できる構成とし、ブラックとマゼンタについては正極性バイアスのみを出力する構成としてもよい。
【０１５３】
まず、画像形成装置１０１Ｂの印字動作時において記録用紙に転写されなかったトナー１８０１を＋３０００Ｖのプレチャージによって強制的に強くマイナス帯電させる（トナー１８０２）。次に、トナー１８０２は負極性のクリーニング用バイアスによって転写ベルト１１４から離間し、感光体ドラム１０９に吸い上げられ（トナー１８０３）、転写ベルト１１４がクリーニングされる。これを転写ベルト１１４が１周するにつき、ブラック−イエロー間、マゼンタ−シアン間の２回行うことにより良好なクリーニング効率が得られる。
【０１５４】
まず、通常動作（正極性出力〉時における本実施形態の転写高圧電源装置１４０１の動作について説明する。
例えば、４０００Ｖの二次側高電圧を出力する場合、図１９の通り、プリンタエンジン制御部２０４は、８ｂｉｔ値５６ｈのＤＡＴＡ信号３１４を高圧制御部２０６に出力する。高圧制御部２０６は、ＯＮ信号３１３がＨｉｇｈレベルとなった時点で、駆動パルスとしてＯＵＴ信号３１７を出力ポートから出力する。これにより、出力電圧変換手段１４１１の出力から二次側高電圧がフィードバックされる。駆動パルス周波数の初期値は圧電トランス１４０８に対応した値１３０ｋＨｚ（分周比、即ち、１９ｂｉｔレジスタ整数部９ｂｉｔ値１８０ｈ）である。以下、第１の実施形態にて説明したことと同様に、圧電トランス１４０８の二次側高電圧（整流回路１４０９出力電圧）が４０００Ｖに定電圧制御される。
【０１５５】
次に、逆転写クリーニングを行うために−２０００Ｖの二次側高電圧を出力する場合、図１９の通り、プリンタエンジン制御部２０４は、目標値８ｂｉｔ値ＣｇｈのＤＡＴＡ信号３１４を高圧制御部２０６に出力する。このとき、出力極性判定部１６０３は、目標値８ｂｉｔが負極性を示す値、即ち、Ａ３ｈの値よりも大きな値になったことから出力をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに切り替える。
【０１５６】
出力極性判定部１６０３の出力値が入力されることにより、演算器６０４は、演算の極性を反転し、圧電トランス補正値１６０５は、補正値を圧電トランス１４０８に対応したものから圧電トランス１４０５に対応したものに変更され、分周比カウンタ上限値６０６、及び分周比カウンタ下限値６０７は、同様に圧電トランス１４０５に対応したものに変更される。
【０１５７】
高圧制御部２０６は、ＯＮ信号３１３がＨｉｇｈレベルとなった時点で、ＯＵＴ信号３１７の出力ポートから駆動パルスを出力し、出力電圧変換手段１４１１からの出力信号をフィードバックする。
ＯＵＴ信号３１７のパルス周波数の初期値は、圧電トランス１４０５に対応した値１８０ｋＨｚ（分周比、即ち、１９ｂｉｔレジスタ整数部９ｂｉｔ値１１５ｈ）に設定されている。以下、第１の実施形態にて説明したのと同様にして圧電トランス１４０５の出力電圧（整流回路１４０６の出力電圧）が−２０００Ｖに定電圧制御される。
【０１５８】
本実施形態の２つの圧電トランス制御において、駆動パルスの上限値・下限値をそれぞれの圧電トランス１４０５，１４０８に対応して１つずつ備える構成としたが、高い周波数帯で動作する圧電トランスの上限値、低い周波数帯で動作する圧電トランスの下限値のみを用いて、２つの圧電トランス１４０５，１４０８の双方が同一の上限値・下限値をもつ構成としてもよい。
【０１５９】
（効果の説明）
以上説明したように、本実施形態によれば、異なる動作周波数領域を持つ２つの圧電トランスを１つのフィードバック系、１つの駆動パルス出力によって駆動し、正負両極性の転写バイアス電圧を出力することができる高圧電源装置、及びこれを用いた転写ベルトクリーニング機構を提供することができる。
【０１６０】
（変形例）
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような種々の変形が可能である。
（１）前記各実施形態は、高圧制御部２０６において、分周比カウンタ上限値６０６に圧電トランス３０５の周波数上限値（高い周波数帯の上限値）を設定し、分周比カウンタ下限値６０７に圧電トランス３０８の周波数下限値（低い周波数帯の下限値）を設定することにより、駆動周波数を制限していた。これのみならず、分周比カウンタ上限値６０６に、圧電トランス３０５の周波数上限値、及び圧電トランス３０８の周波数上限値を設定し、分周比カウンタ下限値６０７に圧電トランス３０５の周波数下限値、及び圧電トランス３０８の周波数下限値を設定することによっても、駆動周波数上限値と駆動周波数下限値との間に駆動周波数を制限することができる。
【符号の説明】
【０１６１】
１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ 画像形成装置
１０２，１０２Ｋ，１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ 現像器
１０３ ＬＥＤヘッド（露光手段）
１０４ トナーカートリッジ
１０５ 帯電ローラ（帯電手段）
１０６ 供給ローラ（現像剤供給手段）
１０７ 現像ローラ（現像剤担持体）
１０８ 現像ブレード（薄層形成手段）
１０９ 感光体ドラム（像担持体）
１１０ クリーニングブレード
１１１ 転写ローラ
１１２ 転写ベルト駆動ローラ
１１３ 転写ベルト従動ローラ
１１４ 転写ベルト
１１５ 転写ベルトクリーニングブレード
１１６ 転写ベルトクリーナ容器
１１７ 用紙カセット
１１８ 給紙ローラ
１１９ 用紙ガイド
１２０、１２１ レジストローラ
１２２ 用紙検出センサ
１２３ 定着器
１２４ 加熱部材
１２５ 圧着部材
１２６，１２７ 排出ローラ
１２８ 用紙ガイド
１２９ 排紙トレー（スタッカ）
２００ 制御回路
２０１ ホストインタフェース部
２０２ マンド／画像処理部
２０３ ＬＥＤヘッドインタフェース部
２０４ プリンタエンジン制御部
２０５ モータ制御部
２０６ 高圧制御部
２０７ 帯電バイアス発生部
２０８ 現像／供給バイアス発生部
２０９ 転写バイアス発生部
２１０ 給紙モータ
２１１ 搬送モータ
２１２ 転写ベルト駆動モータ
２１３ 定着器駆動モータ
２１４ 感光体ドラム駆動モータ
２１５ 記憶部
２１６ サーミスタ
２１７ 定着器ヒータ
３０１ 高圧電源装置（電源装置）
３０２，３０３ ＤＣ電源
３０４、３０７ 圧電トランス駆動回路
３０５、３０８ 圧電トランス
３０６ 整流回路（負極性）
３０９ 整流回路（正極性）
３１０ 出力負荷
３１１ 出力電圧変換手段
３１２ ＲＥＳＥＴ信号
３１３ ＯＮ信号
３１４ ＤＡＴＡ信号
３１５ ＤＡＴＡ＿ＤＢ信号
３１６ ＤＡＴＡ＿ＳＢ信号
３１７ ＯＵＴ信号
３１８ ＡＤＣ
３１９ ＰＷＭ＿ＤＢ信号
３２０ ＰＷＭ＿ＳＢ信号
４０１ 現像／供給高圧回路
４０２，４０３，４０５，４０６，４０９，４１７，４１８，４２１，４２３，４２９、４３０，４３１、４４５，４４８ 抵抗器
４０４，４０７、４０８，４１９，４２０ ｎｐｎトランジスタ
４１０，４２２ ｐｎｐトランジスタ
４１１ オートトランス
４１３，４２５，４１６，４２８、４３４ コンデンサ
４１４，４１５，４２６，４２７，４３２，４４６，４４８，４４９ ダイオード
４１２、４２４ ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ
４３５，５０５，５１９ オペアンプ
４３７ ３．３Ｖ直流電源
５０１、５０４，５０６，５０７，５０８，５０９，５１０，５１３，５１５，５１８，５２０，５２１，５２２，５２３，５２４，５２７ 抵抗器
５０２，５０３，５１６，５１７ コンデンサ
５１２，５２６ ツェナダイオード
６０１ インバータ
６０２ 比較器
６０３ 出力極性判定部
６０４ 演算器
６０５ 圧電トランス補正値
６０６ 分周比カウンタ上限値
６０７ 分周比カウンタ下限値
６０８ タイマ
６０９ 制御周期値
６１０ 二値化パルス出力生成部
６１１ １９ｂｉｔレジスタ
６１２ 誤差保持レジスタ
６１３ 加算器
６１４ 分周比セレクタ
６１５ 分周器
６１６ 出力セレクタ
１４０１ 転写高圧電源装置（電源装置）
１４０４、１４０７ 圧電トランス駆動回路
１４０５，１４０８ 圧電トランス
１４０６，１４０９ 整流回路
１４１１ 出力電圧変換手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動周波数に応じて昇圧比が変化し、駆動周波数帯に対する出力特性が異なる２種類の圧電トランスと、
一方の前記圧電トランスの二次側に接続された正極性の電圧を出力する第１の整流回路と、
他方の前記圧電トランスの二次側に接続された負極性の電圧を出力する第２の整流回路と、
前記２種類の圧電トランスに、同一の前記駆動周波数に基づく交流電圧を印加する駆動回路とを備え、
前記駆動回路は、前記出力特性が異なる２つの前記駆動周波数帯の相互間で、前記駆動周波数を変更することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記圧電トランスの二次側電圧が目標電圧になるように、前記駆動周波数を帰還制御する制御回路を備えることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記駆動周波数帯は、前記圧電トランスが圧電振動、及び昇圧動作を行う帯域であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記２種類の圧電トランスの駆動周波数に対する出力特性は、該駆動周波数帯が互いに重複していないことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の電源装置。
【請求項５】
一方の前記圧電トランスが最大昇圧性能を発揮する前記駆動周波数は、他方の前記圧電トランスが最大昇圧性能を発揮する前記駆動周波数の１．２倍〜１．８倍であることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項６】
前記第１の整流回路、及び前記第２の整流回路の出力電圧の極性が正極性であるか、負極性であるかを判定する出力極性判定部と、
前記圧電トランスの二次側高電圧と所定電位との間のアナログ電圧をデジタル変換するＡＤ変換器とを備え、
前記判定結果は、前記ＡＤ変換器の変換値が前記所定電位に対応する閾値より大きいか、閾値未満であるかによって決定されることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の電源装置。
【請求項７】
前記圧電トランスの二次側アナログ電圧をデジタルするＡＤ変換器の変換値と目標電圧に対応するデジタル値とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に応じて、前記駆動周波数を増減させることにより、前記圧電トランスの二次側高電圧を目標電圧に定電圧制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記二次側高電圧の極性が正極性であるか、負極性であるかによって、前記圧電トランスの二次側高電圧の増減方向を反転することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項８】
前記２種類の圧電トランスの個々の周波数特性のばらつきを補正する圧電トランス補正手段を備え、
前記駆動回路が前記極性を切り替えるように前記駆動周波数を変更した場合には、前記圧電トランス補正手段の補正値を駆動する圧電トランスに対応した値に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項９】
前記駆動周波数の周波数上限値を記憶する、周波数上限値記憶手段と、
前記駆動周波数の周波数下限値を記憶する、周波数下限値記憶手段とを備え、
前記周波数上限値と前記周波数下限値との間に前記駆動周波数を制限することを特徴とする、
請求項１に記載の電源装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電源装置において、
前記圧電トランス駆動周波数の周波数上限値、及び周波数下限値は、それぞれ、
高い周波数帯で動作する圧電トランスの駆動周波数上限値と、
低い周波数帯で動作する圧電トランスの駆動周波数下限値と、
であることを特徴とする電源装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の電源装置において、
前記圧電トランス駆動周波数の周波数上限値、及び周波数下限値は、
前記２つの前記駆動周波数帯の相互間で前記駆動周波数を変更するときに、前記変更された駆動周波数帯で駆動する圧電トランスに応じて切り替えられることを特徴とする電源装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載の電源装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載の電源装置と、
露光により静電潜像が形成され、負極に帯電される像担持体と、
前記静電潜像に現像剤を付着させることにより現像する現像剤担持体とを備える画像形成装置であって、
前記電源装置は、前記像担持体が前記負極に帯電していない非帯電領域に前記現像剤担持体が接触しているときに、前記現像剤担持体を正極に帯電し、前記像担持体が前記負極に帯電している帯電領域に前記現像剤担持体が接触しているときに、前記現像剤担持体を負極に帯電することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載の電源装置と、
媒体を搬送する転写ベルトと、
負極に帯電された現像剤像が形成される複数の像担持体と、
前記転写ベルトを狭持するように各々の前記像担持体に対向配置された複数の転写ローラとを備えた画像形成装置であって、
前記電源装置は、
前記複数の転写ローラを正極に帯電させて、前記現像剤像を前記媒体に転写させ、
その後、前記複数の転写ローラの何れかを正極に帯電させることにより、前記転写ベルトに残存した現像剤を負極に帯電させると共に、この正極に帯電された前記転写ローラに隣接する前記転写ローラを負極に帯電させて、前記負極に帯電された現像剤を隣接する前記像担持体に回収させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
駆動周波数に応じて昇圧比が変化し、駆動周波数帯に対する出力特性が異なる２種類の圧電トランスと、
一方の前記圧電トランスの二次側に接続された正極性の電圧を出力する第１の整流回路と、
他方の前記圧電トランスの二次側に接続された負極性の電圧を出力する第２の整流回路と、
前記２種類の圧電トランスに、同一の前記駆動周波数に基づく交流電圧を印加する駆動回路とを備え、
前記駆動回路は、前記出力特性が異なる２つの前記駆動周波数帯の相互間で、前記駆動周波数を変更することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記圧電トランスの二次側電圧が目標電圧になるように、前記駆動周波数を帰還制御する制御回路を備えることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記駆動周波数帯は、前記圧電トランスが圧電振動、及び昇圧動作を行う帯域であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記２種類の圧電トランスの駆動周波数に対する出力特性は、該駆動周波数帯が互いに重複していないことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の電源装置。
【請求項５】
一方の前記圧電トランスが最大昇圧性能を発揮する前記駆動周波数は、他方の前記圧電トランスが最大昇圧性能を発揮する前記駆動周波数の１．２倍〜１．８倍であることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項６】
前記第１の整流回路、及び前記第２の整流回路の出力電圧の極性が正極性であるか、負極性であるかを判定する出力極性判定部と、
前記圧電トランスの二次側高電圧と所定電位との間のアナログ電圧をデジタル変換するＡＤ変換器とを備え、
前記判定結果は、前記ＡＤ変換器の変換値が前記所定電位に対応する閾値より大きいか、閾値未満であるかによって決定されることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の電源装置。
【請求項７】
前記圧電トランスの二次側アナログ電圧をデジタルするＡＤ変換器の変換値と目標電圧に対応するデジタル値とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に応じて、前記駆動周波数を増減させることにより、前記圧電トランスの二次側高電圧を目標電圧に定電圧制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記二次側高電圧の極性が正極性であるか、負極性であるかによって、前記圧電トランスの二次側高電圧の増減方向を反転することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項８】
前記２種類の圧電トランスの個々の周波数特性のばらつきを補正する圧電トランス補正手段を備え、
前記駆動回路が前記極性を切り替えるように前記駆動周波数を変更した場合には、前記圧電トランス補正手段の補正値を駆動する圧電トランスに対応した値に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項９】
前記駆動周波数の周波数上限値を記憶する、周波数上限値記憶手段と、
前記駆動周波数の周波数下限値を記憶する、周波数下限値記憶手段とを備え、
前記周波数上限値と前記周波数下限値との間に前記駆動周波数を制限することを特徴とする、
請求項１に記載の電源装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電源装置において、
前記圧電トランス駆動周波数の周波数上限値、及び周波数下限値は、それぞれ、
高い周波数帯で動作する圧電トランスの駆動周波数上限値と、
低い周波数帯で動作する圧電トランスの駆動周波数下限値と、
であることを特徴とする電源装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の電源装置において、
前記圧電トランス駆動周波数の周波数上限値、及び周波数下限値は、
前記２つの前記駆動周波数帯の相互間で前記駆動周波数を変更するときに、前記変更された駆動周波数帯で駆動する圧電トランスに応じて切り替えられることを特徴とする電源装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載の電源装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載の電源装置と、
露光により静電潜像が形成され、負極に帯電される像担持体と、
前記静電潜像に現像剤を付着させることにより現像する現像剤担持体とを備える画像形成装置であって、
前記電源装置は、前記像担持体が前記負極に帯電していない非帯電領域に前記現像剤担持体が接触しているときに、前記現像剤担持体を正極に帯電し、前記像担持体が前記負極に帯電している帯電領域に前記現像剤担持体が接触しているときに、前記現像剤担持体を負極に帯電することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載の電源装置と、
媒体を搬送する転写ベルトと、
負極に帯電された現像剤像が形成される複数の像担持体と、
前記転写ベルトを狭持するように各々の前記像担持体に対向配置された複数の転写ローラとを備えた画像形成装置であって、
前記電源装置は、
前記複数の転写ローラを正極に帯電させて、前記現像剤像を前記媒体に転写させ、
その後、前記複数の転写ローラの何れかを正極に帯電させることにより、前記転写ベルトに残存した現像剤を負極に帯電させると共に、この正極に帯電された前記転写ローラに隣接する前記転写ローラを負極に帯電させて、前記負極に帯電された現像剤を隣接する前記像担持体に回収させることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−５０２８２（Ｐ２０１２−５０２８２Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９１８２５（Ｐ２０１０−１９１８２５）
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【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２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
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