電源装置および画像形成装置
【課題】 本発明は、極性切替を行う電源装置において、回路を複雑化させることなく、極性切替の応答性を高めた電源装置を提供することにある。
【解決手段】 異なる極性の出力電圧を出力する第１の電源回路および第２の電源回路（１００ａ，１００ｂ）と、入力切替信号に基づいて前記第１および第２の電源回路の出力を切替えて駆動する駆動制御手段（１０、１１、２０、２１）と、前記入力切替信号に応答して切替え時に出力電圧が所定値より大きくなるように制御する割込制御手段（２８）と、を具備する電源装置。
【解決手段】 異なる極性の出力電圧を出力する第１の電源回路および第２の電源回路（１００ａ，１００ｂ）と、入力切替信号に基づいて前記第１および第２の電源回路の出力を切替えて駆動する駆動制御手段（１０、１１、２０、２１）と、前記入力切替信号に応答して切替え時に出力電圧が所定値より大きくなるように制御する割込制御手段（２８）と、を具備する電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機等の画像形成装置は、感光体を帯電装置で一様に帯電し、露光装置により静電潜像を形成する。感光体の表面に形成された静電潜像を現像装置で現像し、現像されたトナー像を転写装置で用紙に転写する。さらに、用紙への転写後、剥離装置で用紙を感光体又は転写装置等から剥離し画像を出力する。
【０００３】
例えば、カラー印刷装置においては、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色ごとに、感光体、帯電装置、現像器、転写装置のいわゆる画像形成ユニットを構成し、これらの各々を動作させてカラー印刷を行なう。
【０００４】
電子写真方式のプリンタ・複写機等は、帯電装置、現像器、転写装置等の負荷に対して規定電圧もしくは電流を与えるための高圧電源を備えている。電圧もしくは電流は、帯電、現像、転写、剥離、清掃等の処理のために供給される。昨今のプリンタ・複写機等は市場での高機能要求を背景に、カラー化、高速化が進んでいる。その要求に対応するべく、感光体、および、帯電、現像、転写機能を含むブロックを各色（例えばＹＭＣＫ色）毎に用意し、ペーパーを1パスで印字するタンデム型エンジンが主流になりつつある。タンデム型の利点は一度に多色（例えばＹＭＣＫ色の4色）を印字できるため、白黒機と同様のスピードパフォーマンスを実現できる。
【０００５】
転写装置として、例えば、−極性のトナー画像が形成された中間転写ベルトから用紙にトナー画像を転写する二次転写装置では、中間転写ベルトを挟んで接地された二次転写ロールと対向するバックアップロールにバイアスが高圧電源としての電源装置により印加される。―バイアスの場合には、マイナス極性であるトナーは反発し転写ロール側へすなわち用紙へ転写される。＋バイアスの場合には、クリーニング（ＣＬＮ）バイアスとなる。このクリーニングバイアスは、トナー画像間に形成された濃度制御用のパッチで二次転写ロールが汚れないように中間転写ベルトにバッチを残すようにするために印加される。
【０００６】
このように異なる極性の電圧を印加する電源装置には、正負出力用の２つのコンバーター（電源回路）を直列に接続するものと、正負出力用の２つのコンバーター（電源回路）を並列にスイッチを介して接続するものとがある。
【０００７】
正負出力用の第1の電源回路および第２の電源回路の出力をバイアス抵抗で直列に接続し、異なる極性の第１および第２の電源回路を選択して出力するものとしては、例えば、特許文献１および特許文献２に開示されるものがある。
【０００８】
上述の転写装置は、高速極性切替応答性が特に要求されるタンデム構成の画像形成装置では、例えば、図４に示すように、一次転写器で形成された中間転写体上の画像などのトナー像を用紙等のシート状記録媒体に転写する二次転写器として使用される。
【０００９】
上述のような転写装置で、バックアップロールにバイアスを印加する場合、用紙などのシート状の記録媒体にトナーを転写する転写バイアス（−）と、非転写時に濃度制御用パッチが２次転写器としての転写ロールに付着しないようクリーニング（CLN）バイアス（+）との２つの電源回路出力をバイアス抵抗で直列に接続し、極性の異なる出力を持つ第１および第２の電源回路を選択して切替えることにより、負荷としてのバックアップロールに供給している。
【００１０】
高速化に伴い、極性切替え時間の要求が厳しくなり、従来技術の装置では要求をみたすのが困難であることが分かった。−から+への極性切替えが遅れると、転写ロールにパッチを形成するトナーが付着し用紙の裏面が汚れる。転写ロールはクリーニング装置を具備しているが、付着したパッチ濃度が高いとクリーニングしきれない。+から−への極性切替えが遅れると用紙への転写不良による画質欠陥を引き起こしてしまう。
【００１１】
一方、正負コンバーターを並列にスイッチを介して接続する構成の電源装置としては、特許文献３に開示されるものがある。このような並列接続型では、スイッチによる出力切換え時にノイズが発生し、装置及び周辺装置への対策が必要となる。また、切替え装置とノイズ対策のため装置が大型化し、さらに切替えスピードが限定される。
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−２３２７２９号公報
【特許文献２】特公平０２−０１６６５９号公報
【特許文献３】特開平０５−２２４５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、極性切替を行う電源装置において、回路を複雑化させることなく、極性切替の応答性を高めた電源装置およびそれを適用し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】
【００１４】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、異なる極性の出力電圧を出力する第１の電源回路および第２の電源回路と、入力切替信号に基づいて前記第１および第２の電源回路の出力を切替えて駆動する駆動制御手段と、前記入力切替信号に応答して切替え時に出力電圧が所定値より大きくなるように制御する割込制御手段とを備えている。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記割込制御手段が、前記切替え時に出力電圧が所定値より大きくなるように制御する時間を、所定の極性切替え時間以下となるように制御している。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１および第２の電源回路は、１次巻線に接続された前記駆動制御手段により駆動され二次巻線に昇圧した電圧を出力するトランスと、該トランスの２次巻に接続される整流平滑手段と、前記２次巻線に並列に接続され、かつ相互に直列に接続される第１および第２のバイパス抵抗とを備え、前記割込制御手段が、第１および第２の電源回路の出力電圧に対応した値を示す入力制御信号に対して割込みをかける。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１および第２の電源回路の出力がオフのときに、該オフに対応する第１および第２のバイアス抵抗を該バイパス抵抗の抵抗値より低い抵抗値でバイパスするバイパス手段を備えている。
【００１８】
請求項５記載の発明は、異なる極性の出力電圧を出力する第１の電源回路および第２の電源回路と、入力切替信号に基づいて前記第１および第２の電源回路の出力を切替えて駆動する駆動制御手段と、前記入力切替信号に応答して切替え時に出力電圧が所定値より大きくなるように制御する割込制御手段と、画像を形成する画像形成手段と、前記複数の電源回路から出力される電源出力に基づいて、画像形成手段形成された画像を記録媒体に転写する転写手段とを備えている。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記画像形成手段は、複数色の画像を中間転写体に形成するタンデム画像形成手段であり、前記転写手段は、前記中間転写体に形成された画像を記録媒体に転写する２次転写手段である。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、極性切替時の応答性が高めることができる。
【００２１】
請求項２記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、極性切替え時間内に極性切替えを行なうことができる。
【００２２】
請求項３記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、出力電圧のオーバシュートの影響による負荷に対するノイズを低減させることができる。
【００２３】
請求項４記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、バイパス抵抗による電力損失を低減させることができる。
【００２４】
請求項５記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、極性切替え時の応答性が高めることができる。高速性が要求される画像形成の場合にも、記録媒体の汚れや画質欠陥を低減させることができる。
【００２５】
請求項６記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、高速極性切替応答性が要求される画像形成装置の場合にも、極性切替えを高速に行なことができ、記録媒体の汚れや画質欠陥を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の最良の実施形態について図面を参照して説明する。
【実施例】
【００２７】
図１は、本発明の実施例に係る電源装置の構成例を示す回路図である。図２は図１の電源装置を備えた本発明の実施例に係る画像形成装置の構成図である。なお、図３は従来の電源装置（特許文献１参照）に対応した構成図であり、本実施例の構成図との相違点を中心に後述する。
【００２８】
図２の画像形成装置は、タンデム型プリンタの構成例を示す。本実施例では、高圧電源を各色ＹＭＣＫの画像形成ユニット個々に対応して設定した構成例であるが、高圧電源は各画像形成ユニットに対して共通化して設ける構成も可能である。
【００２９】
図２のタンデム型プリンタの構成および動作について説明する。各感光体２１０１の周囲には、帯電ロールを備えた帯電器２１０２が備えられ、帯電器２１０２により感光体２１０１が一様に帯電された後、感光体ドラム上に図示しない露光装置により露光され、静電潜像が形成される。静電潜像が現像器２１０３により現像され、感光体２１０１上のトナー像は、一次転写器２１０４により中間転写体２１０７上に転写される。これらの処理をＹＭＣＫそれぞれ連続して行なった後、二次転写器２１０６により用紙（ペーパー）などのシート状の記録媒体上に転写され、剥離器２１０５で用紙を剥離し出力する。
【００３０】
ここで、二次転写器２１０６は、接地される転写ロール２１０６ａと、中間転写体を挟んで対向するバックアップロール２１０６ｂを含んで構成される。負荷としてのバックアップロール２１０６ｂにバイアスが印加される。図２では、省略されているが、二次転写器２１０６の転写ロール２１０６ａには、転写ロールに付着したトナーを回収するクリーニング装置が設けられ、二次転写位置より下流側には、中間転写体（例えば、中間転写ベルト）２１０７に付着したトナーを回収するクリーニング装置が設けられる。
【００３１】
次に、このようなタンデム型の画像形成装置の二次転写器２１０６に対応して設けられる高圧電源としての電源装置の構成について、図1を参照して説明する。
【００３２】
本実施例の電源装置は、図１に示すように、負荷に対して転写バイアスを与える−出力の第１の電源回路１００ａと、負荷に対して非転写バイアス、すなわちクリーニング（ＣＬＮ）バイアスを与える＋出力の第２の電源回路１０１ａを備える。入力電源電圧Ｖｃｃ（例えば２４Ｖ）は、共通に電源回路１００ａ、１０１ａに与えられる。
【００３３】
−出力の電源回路１００ａは、制御部１０、トランジスタ１１、トランス１２、および整流平滑回路１３を備えて構成される。また、整流平滑回路１３と出力端の間の出力ラインに挿入される出力抵抗１４ａ、整流平滑回路１３に並列に接続されるバイパス抵抗１４ｂ、カソードが出力端側に接続され、アノードが抵抗１５ｂを介して−出力電圧検出回路１５の入力に接続されるダイオード１５ａ、抵抗１５ｂ、および−出力電圧検出回路１５を備える。点線で示す領域は、トランス１２の二次側で、樹脂封止などが行われる高圧トランスパック部１６である。
【００３４】
制御部１０は、トランジスタ１１をスイッチングして駆動するものであり、−出力電圧検出回路１５で検出された−出力電圧により定電圧制御する定電圧制御回路１０ａ、後述する−出力電流検出回路２７で検出された−出力電流により定電流制御する定電流制御回路１０ｂを備える。これらの定電圧制御回路１０ａおよび定電流制御回路１０ｂは、定電圧/定電流選択入力信号（図示せず）により選択される。
【００３５】
トランジスタ１１は電界効果トランジスタで、そのドレインは、トランス１２の一次巻線１２ａを介して入力電源Ｖｃｃに直列接続されると共に、そのソースは接地される。さらに、そのゲートには、制御部１０の出力が接続される。なおトランジスタ１１は、バイポーラトランジスタで構成してもよい。
【００３６】
整流平滑回路１３は、トランス１２の２次巻線１２ｂと並列に接続される。整流平滑回路１３は、カソードが２次巻線１２ｂの一端に接続されるダイオード１３ａと、アノードが２次巻線１２ｂの一端に接続されるダイオード１３ｂとを含む。さらに整流平滑回路１３は、一端がダイオード１３ａのアノードに接続され、他端が２次巻線１２ｂの他端に接続されるコンデンサ１３ｃと、一端が２次巻線１２ｂの他端に接続され、他端がダイオード１３ｂに接続されるコンデンサ１３ｄとを含んで構成される。
【００３７】
−出力電圧検出回路１５は、直列接続されるダイオード１５ａおよび抵抗１５ｂを介して−出力電圧を検出する。
【００３８】
＋出力の電源回路１０１ａは、制御部２０、トランジスタ２１、トランス２２、＋出力電圧検出回路２３、および整流平滑回路２４を備えて構成される。また、整流平滑回路２４に並列に接続されると共にバイパス抵抗１４ｂと直列に接続されるバイパス抵抗２５ａ、バイパス抵抗２５ａと並列に接続されるバイパススイッチ２６、およびバイパス抵抗２５ａとアースとの間に直列に接続される−出力電流検出回路２７を備える。
【００３９】
制御部２０は、トランジスタ２１をスイッチングして駆動するものであり、＋出力電圧検出回路２３で検出された＋出力電圧により定電圧制御する定電圧制御回路２０ａを備える。
【００４０】
トランジスタ２１は電界効果トランジスタで、そのドレインは、トランス２２の一次巻線１２ａを介して入力電源Ｖｃｃに直列接続されると共に、そのソースは接地される。さらに、そのゲートには、制御部２０の出力が接続される。なおトランジスタ１１は、バイポーラトランジスタで構成してもよい。
【００４１】
＋出力電圧検出回路２３は、トランス２２の検出巻線（図示せず）に励起する電圧を＋出力電圧に対応した電圧として検出する。
【００４２】
整流平滑回路２４は、トランス２２の２次巻線２２ｂと並列に接続される。整流平滑回路２４は、コンデンサ２４ａ、ダイオード２４ｂ、２４ｃ、コンデンサ２４ｄを含んで構成される。ダイオード２４ｂのカソードとダイオード２４ｃのアノードとの接続点と、２次巻線２２ｂの一端との間にコンデンサ２４ａが接続される。また、２次巻線２２ｂの他端に接続されたダイオード２４ｂのアノードと、ダイオード２４ｃのカソードとの間にコンデンサ２４ｄが接続される。
【００４３】
電源回路１００ａ、１０１ａの出力がオフのときの電力損失を低減するために、バイパススイッチ２６を設けている。バイパススイッチ２６は、＋出力をオフさせる時に、バイパス抵抗２５ａを、バイパス抵抗２５ａの抵抗値より低い抵抗値でバイパスするバイパス手段である。図１に示す例では、バイパススイッチ２６を電界効果トランジスタで構成しているが、バイパス抵抗２５ａの抵抗値より低い抵抗値を持つ抵抗と直列接続のスイッチで実現してもよい。本実施例では、−出力電流検出回路２７の検出結果に基づいてバイパススイッチ２６を切り替えている。
【００４４】
以上の本実施例に係る電源装置の電源回路１００ａ、１０１ａの構成は、図３に示す従来の電源装置の電源回路１００、１０１と同様な部分である。以下に相違部分の構成を中心に述べる。
【００４５】
本実施例に係る電源装置の電源回路１００ａ、１０１ａは、それぞれ−出力ＰＷＭ信号、＋出力ＰＷＭ信号が入力端子１７ｂ、１７ｃから入力されるＤ／Ａ変換部１８、２９を備える点では、従来の電源装置の電源回路１００、１０１と同様であるが、割込信号発生部２８を備える点で異なる。Ｄ／Ａ変換部１８、２９は、各ＰＷＭ信号をアナログ値に変換して各制御部１０、２０に転送する。
【００４６】
−＋出力切替部１９は入力端子１７ａから入力される−＋出力切替信号を制御部１０、２０に転送すると共に、割込信号発生部２８に転送する。
【００４７】
割込信号発生部２８は、−＋出力切替時、−出力から＋出力に切替えるタイミングで起動され、＋出力電圧波形の立ち上がり時にオーバシュートするように、所定時間だけ、通常のアナログ値（直流電圧）を大きくするために、Ｄ／Ａ変換部２９で変換された通常のアナログ値より大きな直流電圧を出力するものである。この所定時間は、図４に示すように、転写バイアス（−出力）からクリーニング（ＣＬＮ）バイアス（＋出力）に切替え時に、画像の終端の切替点から２つのパッチが現れる始点までの極性の切替期間内に設定される。本実施例の場合には、例えば１０ｍｓである。
【００４８】
次に、以上のように構成された本実施例に係る電源装置の動作を説明する。
【００４９】
まず、転写時について説明する。転写時には、転写信号（−出力選択信号）を選択する選択信号が入力端子１７ａに入力される。転写信号は、−＋出力切替部１９に入力される。転写信号の選択信号を入力した−＋出力切替部１９は、定電圧／定電流選択信号（図示せず）に基づいて、駆動信号を、定電圧制御回路１０ａ又は定電流制御回路１０ｂに出力し、定電圧制御回路１０ａ及び定電流制御回路１０ｂのいずれか一方を駆動させる。定電圧制御する場合には、定電圧制御回路１０ａが駆動する。この際、入力端子１７ｂを介してＤ／Ａ変換部１８に−出力ＰＷＭ信号が入力される。−出力ＰＷＭ信号は、Ｄ／Ａ変換部１８でアナログ値に変換され、制御部１０の定電圧制御回路１０ａに入力される。定電圧制御回路１０ａは、入力されたアナログ値に対応した−出力電圧になるように、−出力電圧検出回路１５で検出された電圧をモニタし、トランジスタ１１を駆動する。これにより、−出力電圧が入力されたアナログ値が示す目標値となるように定電圧制御され、トランス１２及び整流平滑回路１３を介して、マイナス出力が２次側に発生する。
【００５０】
なお、転写信号は制御部２０の定電圧制御回路２０ａにも入力され、これにより、定電圧制御回路２０ａは駆動し、所定の＋出力電圧となるように定電圧制御を行い、トランス２２の二次側に＋出力電圧が発生している。しかし、転写電流バイパス用のスイッチ２６がオンしているため、短絡状態になっており、負荷側には供給されない。
【００５１】
トランス１２の２次側にマイナス出力が発生すると、点線の矢印で示すように、上記抵抗１４ａ、１３ｄ、２５ａに電流が流れようとし、この電流は、−出力電流検出回路２７により検出され、その検出信号が転写電流バイパス用のバイパススイッチ２６に入力されて、このバイパススイッチ２６がオンして、バイパス抵抗２５ａが短絡（バイパス）する。よって、バイパス抵抗２５ａには、転写時には電流が流れない。トランス１２の２次側にマイナス出力が発生すると、２次側の電圧が−出力電圧検出回路１５により検出される。−出力電圧検出回路１５で検出される検出信号が、定電圧制御回路１０ａに入力される。又、マイナス出力に伴う電流が−出力電流検出回路２７より検出される。この検出信号が低電圧制御回路１０ａに入力され、定電圧／定電流選択信号により定まる定電圧制御部１０ａ及び定電流制御回路１０ｂの何れかが各々有する基準値と比較して、トランス１２をスイッチング制御する。
【００５２】
次に、非転写時（クリーニング時）について説明する。非転写時には、クリーニング信号（＋出力選択信号）が出力されるように、入力端子１７ａを介して−＋出力切替部１９に、非転写（クリーニング信号）の選択信号が入力される。この結果、−＋出力切替部１９はクリーニング信号として駆動信号を制御部２０および割込信号発生部２８に入力する。なお、この場合、−＋出力切替部１９は、制御部１０の定電圧制御回路１０ａ及び定電流制御回路１０ｂには、駆動信号を出力しない。よって、これらは駆動しない。一方、クリーニング信号が入力された制御部２０の定電圧制御回路２０ａは、定電圧制御を開始する。この際、入力端子１７ｃを介してＤ／Ａ変換部２９に＋出力ＰＷＭ信号が入力される。＋出力ＰＷＭ信号は、Ｄ／Ａ変換部２９でアナログ値に変換されて制御部２０の定電圧制御回路２０ａに入力される。このとき、クリーニング信号が入力された割込信号発生部２８は、極性切替の立ち上がりのタイミングで上記アナログ値（直流電圧）より大きな直流電圧（オーバシュート電圧）を所定時間だけ発生させる。定電圧制御回路２０ａは、入力されたアナログ値、すなわち、オーバシュート電圧に対応した＋出力電圧になるように、＋出力電圧検出回路２３で検出された電圧をモニタし、トランジスタ２１を駆動する。これにより、トランス２２および整流平滑回路２４は、２次側にプラス出力を発生させる。このとき、２次側電圧の大きさを＋出力電圧検出部２３が検出し、この検出値に基づいて、定電圧制御回路２０ａは、２次側出力が所定電圧（クリーニング可能な電圧）となるように１次側入力を制御する。トランス２２の２次側にプラス出力が発生すると、これに伴って電流が、実線の矢印に示すように、抵抗１４ａ、１３ｄ、２５ａに流れる。この電流は、−出力電流検出回路２７により検出され、転写時とは、電流の向きが逆なので、その検出信号が転写電流バイパス用のスイッチ２６に入力されて、このスイッチ２６がオフし、スイッチは開放される。従って、電流はバイパス抵抗２５ａを流れることになる。
【００５３】
図５（Ａ）は、図３で示す従来の電源装置の出力波形を示すグラフであり、図５（Ｂ）は、本発明の実施例に係る電源装置の出力波形を示すグラフである。図５（Ｂ）の出力波形では−出力電圧（例えば−８.５ＫＶ）、すなわち転写バイアスが、＋出力電圧（例えば＋７１０Ｖ）、すなわちクリーニング（ＣＬＮ）バイアスに切替えた時に割込信号発生部２８により＋出力波形にオーバシュートが出るように制御した時のものである。図６は、その時の切替え時間を示すものである。なお、図５における出力波形の測定点は、上側の＋出力電圧波形が電源回路１０１ａの出力点であるＡ点であり、下側の出力電圧波形は、電源回路１００ａの出力端、すなわち負荷の＋側のＢ点である。
【００５４】
分かり易い例で、オーバシュートの制御について説明する。＋出力ＰＷＭ信号が１００％のデューティのとき、１ｋＶ、７０％のデューティのとき、７００Ｖとすると、Ｄ／Ａ変換部２９は、例えば、前者のデューティのときには、５Ｖ、後者のデューティのときには、３．５Ｖの直流電圧を出力する。従って、割込信号発生部２８は、電源回路１０１ａのＡ点でオーバシュートが出るように、所定値３．５Ｖに増加分だけ大きい値の直流電圧を出力している。
【００５５】
トナーを記録媒体としての用紙へ転写する転写電圧は、クリーニング（ＣＬＮ）電圧と比較して大きなバイアスとなる。そのため、転写（−出力）からＣＬＮ（＋出力）への極性切替え時において、整流平滑回路１３、それ以降の出力ラインおよび負荷で溜まったマイナス電荷量が多く、切替え応答時間は悪い（図５（Ａ）、図６の従来例では、１５ｍｓ）。これに対応するため、上記で述べたように、＋出力（ＣＬＮ）電圧への切替直後、設定電圧よりも高いバイアスが出力されるよう、入力制御信号、すなわち＋出力ＰＷＭ信号をアナログ変換した直流電圧に割り込みをかける。所定の設定値より大きくなるように、割込信号発生部２８により所定出力電圧に対応した直流電圧に対して増加出力電圧分だけ大きい直流電圧（オーバシュート電圧）が出力される。
【００５６】
図５（Ｂ）の出力波形に示すように、ＣＬＮバイアス切替え直後のＡ点電位は設定電圧よりも高く、オーバシュート気味に立ち上がっている。その結果、負荷への供給電圧の立ち上りも従来例と比較して改善し、極性切替え時間は短縮される（図６に示すように、１５ｍｓから９ｍｓに6ｍｓ短縮）。
【００５７】
本実施例では、バイアス抵抗１４ｂ、２５ａを直列接続した構成で−＋出力の極性を切替える構成で、Ａ点にオーバシュートが出るようにしているので、オーバシュートによる負荷に対する影響は、バイパス抵抗１４ｂ、２５ａ、抵抗１４ａおよび負荷の抵抗による分圧で効くので、オーバシュートによるノイズ等の影響はほとんどないという利点がある。
【００５８】
以上のように、本実施例では、＋出力電圧にオーバシュートをかけるために、割込信号発生部２８で、オーバシュートをかける時間（以下、オーバシュート時間という）だけ、＋出力電圧に所定値の増加分を加えた値の直流電圧（オーバシュート電圧）を定電圧制御回路２０ａに出力し、オーバシュート時間を経過した後は、Ｄ／Ａ変換部２９で変換されたされた所定のアナログ値を出力している。
【００５９】
図８は、本発明の変形例に係る電源装置の構成例を示す回路図である。図１の構成との相違点について述べる。この変形例では、−＋出力切替信号や＋出力ＰＷＭ信号を入力端子１７ａ、１７ｃにそれぞれ入力する外部制御部側でオーバシュートを制御する例である。図８の電源回路１０１ｃのＤ／Ａ変換部２９ａは、＋出力ＰＷＭ信号の示すデューティ値等を設定する設定手段（図示せず）を持つ。
【００６０】
図7のフローチャートを参照して本発明の変形例の動作を説明する。外部制御部側では、まず、入力端子１７ａに対して−出力から＋出力に切替える信号を送る。この信号を受け取った−＋切替部１９は制御部２０の定電圧制御回路２０ａを駆動状態とすると共に、Ｄ／Ａ変換部２９ａを駆動状態とする。一方、制御部１０は非駆動とする（スッテプＳ１）。これと共に、外部制御部側では、所定の出力電圧より大きい（高い）値のオーバシュート電圧に対応するデューティを持つ＋出力ＰＷＭ信号を入力端子１７cにオーバシュート時間（ここでは、１０ｍｓ）送る。この結果、Ｄ／Ａ変換部２９ａは、入力デューティに対応する直流電圧値に変換し、定電圧制御回路２０ａは、この直流電圧に応じて、＋出力電圧をオーバシュート電圧に対応したものに制御する（スッテプＳ２）。オーバシュート時間が経過すると、外部制御部側では、入力端子１７cに所定出力電圧に対応したデューティを送る（ステップＳ３）。この結果、Ｄ／Ａ変換部２９ａは、入力デューティに対応する直流電圧値に変換し、定電圧制御回路２０ａは、この直流電圧に応じて、＋出力電圧を所定電圧に制御する。
【００６１】
以上の実施例では、−出力から＋出力の切替え時にオーバシュートをかける制御をしていたが、＋出力から−出力の切替え時にオーバシュートをかける制御をしてもよい。
【００６２】
以上の実施例では、スイッチ２６を−出力電流検出回路２７の検出結果に基づいてスイッチを駆動しているが、−出力電圧検出回路１５、−＋出力切替部１９、定電圧制御回路１０ａ、＋出力電圧検出回路２３などの極性切替えの状態が分かる構成要素に基づいてスイッチを駆動しても良い。
【００６３】
また、以上述べた本発明の実施例では、電子写真などのカラーの画像を形成するタンデム型の画像形成装置で使用される高圧電源およびそのような画像形成装置で説明したが、カラーのタンデム型に限らず、白黒の画像形成装置においても、高速極性切替応答性が要求される画像形成装置で使用される高圧電源およびそのような画像形成装置などにおいて有効に利用され得る。タンデムエンジンなどエンジンの個数に限定されず、白黒機でも4サイクル機など、特に用紙と用紙の間に濃度制御用パッチを書く場合に本発明は有効に適用できる。
また、上述した実施例では、バックアップロールにバイアスを印加したが、転写ロールにバイアスを印加してもよい。この場合、転写バイアスはプラス（＋）、クリーニグバイアスはマイナス（−）となる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施例に係る電源装置の構成例を示す回路図である。
【図２】図１の電源装置が適用される本実施例に係る画像形成装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】従来の電源装置の構成例を示す回路図である。
【図４】中間転写体上に形成された画像とパッチに対する転写バイアスとクリーニンバイアスの切替関係を示す説明図である。
【図５】本発明に係る実施例と従来例の極性切替え時における出力波形を示すグラフである。
【図６】本発明に係る実施例と従来例の極性切替え時間を示す表である。
【図７】本発明に係る変形例における極性切替え時の制御処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明に係る変形例における電源装置の構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００６５】
１００、１００ａ：第１の電源回路
１０１、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ：第２の電源回路
１０、２０：制御部
１１、２１：トランジスタ
１２、２２：トランス
１３、２４：整流平滑回路
１４ｂ、２５ａ：バイパス抵抗
１５：−出力電圧検出回路
１６：高圧トランスパック
１８、２９、２９ａ：Ｄ／Ａ変換部
１９：−＋出力切替部
２３：＋電圧検出回路
２６：スイッチ
２７：−出力電流検出回路
２８、２８ａ：割込信号発生部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機等の画像形成装置は、感光体を帯電装置で一様に帯電し、露光装置により静電潜像を形成する。感光体の表面に形成された静電潜像を現像装置で現像し、現像されたトナー像を転写装置で用紙に転写する。さらに、用紙への転写後、剥離装置で用紙を感光体又は転写装置等から剥離し画像を出力する。
【０００３】
例えば、カラー印刷装置においては、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色ごとに、感光体、帯電装置、現像器、転写装置のいわゆる画像形成ユニットを構成し、これらの各々を動作させてカラー印刷を行なう。
【０００４】
電子写真方式のプリンタ・複写機等は、帯電装置、現像器、転写装置等の負荷に対して規定電圧もしくは電流を与えるための高圧電源を備えている。電圧もしくは電流は、帯電、現像、転写、剥離、清掃等の処理のために供給される。昨今のプリンタ・複写機等は市場での高機能要求を背景に、カラー化、高速化が進んでいる。その要求に対応するべく、感光体、および、帯電、現像、転写機能を含むブロックを各色（例えばＹＭＣＫ色）毎に用意し、ペーパーを1パスで印字するタンデム型エンジンが主流になりつつある。タンデム型の利点は一度に多色（例えばＹＭＣＫ色の4色）を印字できるため、白黒機と同様のスピードパフォーマンスを実現できる。
【０００５】
転写装置として、例えば、−極性のトナー画像が形成された中間転写ベルトから用紙にトナー画像を転写する二次転写装置では、中間転写ベルトを挟んで接地された二次転写ロールと対向するバックアップロールにバイアスが高圧電源としての電源装置により印加される。―バイアスの場合には、マイナス極性であるトナーは反発し転写ロール側へすなわち用紙へ転写される。＋バイアスの場合には、クリーニング（ＣＬＮ）バイアスとなる。このクリーニングバイアスは、トナー画像間に形成された濃度制御用のパッチで二次転写ロールが汚れないように中間転写ベルトにバッチを残すようにするために印加される。
【０００６】
このように異なる極性の電圧を印加する電源装置には、正負出力用の２つのコンバーター（電源回路）を直列に接続するものと、正負出力用の２つのコンバーター（電源回路）を並列にスイッチを介して接続するものとがある。
【０００７】
正負出力用の第1の電源回路および第２の電源回路の出力をバイアス抵抗で直列に接続し、異なる極性の第１および第２の電源回路を選択して出力するものとしては、例えば、特許文献１および特許文献２に開示されるものがある。
【０００８】
上述の転写装置は、高速極性切替応答性が特に要求されるタンデム構成の画像形成装置では、例えば、図４に示すように、一次転写器で形成された中間転写体上の画像などのトナー像を用紙等のシート状記録媒体に転写する二次転写器として使用される。
【０００９】
上述のような転写装置で、バックアップロールにバイアスを印加する場合、用紙などのシート状の記録媒体にトナーを転写する転写バイアス（−）と、非転写時に濃度制御用パッチが２次転写器としての転写ロールに付着しないようクリーニング（CLN）バイアス（+）との２つの電源回路出力をバイアス抵抗で直列に接続し、極性の異なる出力を持つ第１および第２の電源回路を選択して切替えることにより、負荷としてのバックアップロールに供給している。
【００１０】
高速化に伴い、極性切替え時間の要求が厳しくなり、従来技術の装置では要求をみたすのが困難であることが分かった。−から+への極性切替えが遅れると、転写ロールにパッチを形成するトナーが付着し用紙の裏面が汚れる。転写ロールはクリーニング装置を具備しているが、付着したパッチ濃度が高いとクリーニングしきれない。+から−への極性切替えが遅れると用紙への転写不良による画質欠陥を引き起こしてしまう。
【００１１】
一方、正負コンバーターを並列にスイッチを介して接続する構成の電源装置としては、特許文献３に開示されるものがある。このような並列接続型では、スイッチによる出力切換え時にノイズが発生し、装置及び周辺装置への対策が必要となる。また、切替え装置とノイズ対策のため装置が大型化し、さらに切替えスピードが限定される。
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−２３２７２９号公報
【特許文献２】特公平０２−０１６６５９号公報
【特許文献３】特開平０５−２２４５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、極性切替を行う電源装置において、回路を複雑化させることなく、極性切替の応答性を高めた電源装置およびそれを適用し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】
【００１４】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、異なる極性の出力電圧を出力する第１の電源回路および第２の電源回路と、入力切替信号に基づいて前記第１および第２の電源回路の出力を切替えて駆動する駆動制御手段と、前記入力切替信号に応答して切替え時に出力電圧が所定値より大きくなるように制御する割込制御手段とを備えている。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記割込制御手段が、前記切替え時に出力電圧が所定値より大きくなるように制御する時間を、所定の極性切替え時間以下となるように制御している。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１および第２の電源回路は、１次巻線に接続された前記駆動制御手段により駆動され二次巻線に昇圧した電圧を出力するトランスと、該トランスの２次巻に接続される整流平滑手段と、前記２次巻線に並列に接続され、かつ相互に直列に接続される第１および第２のバイパス抵抗とを備え、前記割込制御手段が、第１および第２の電源回路の出力電圧に対応した値を示す入力制御信号に対して割込みをかける。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１および第２の電源回路の出力がオフのときに、該オフに対応する第１および第２のバイアス抵抗を該バイパス抵抗の抵抗値より低い抵抗値でバイパスするバイパス手段を備えている。
【００１８】
請求項５記載の発明は、異なる極性の出力電圧を出力する第１の電源回路および第２の電源回路と、入力切替信号に基づいて前記第１および第２の電源回路の出力を切替えて駆動する駆動制御手段と、前記入力切替信号に応答して切替え時に出力電圧が所定値より大きくなるように制御する割込制御手段と、画像を形成する画像形成手段と、前記複数の電源回路から出力される電源出力に基づいて、画像形成手段形成された画像を記録媒体に転写する転写手段とを備えている。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記画像形成手段は、複数色の画像を中間転写体に形成するタンデム画像形成手段であり、前記転写手段は、前記中間転写体に形成された画像を記録媒体に転写する２次転写手段である。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、極性切替時の応答性が高めることができる。
【００２１】
請求項２記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、極性切替え時間内に極性切替えを行なうことができる。
【００２２】
請求項３記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、出力電圧のオーバシュートの影響による負荷に対するノイズを低減させることができる。
【００２３】
請求項４記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、バイパス抵抗による電力損失を低減させることができる。
【００２４】
請求項５記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、極性切替え時の応答性が高めることができる。高速性が要求される画像形成の場合にも、記録媒体の汚れや画質欠陥を低減させることができる。
【００２５】
請求項６記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、高速極性切替応答性が要求される画像形成装置の場合にも、極性切替えを高速に行なことができ、記録媒体の汚れや画質欠陥を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の最良の実施形態について図面を参照して説明する。
【実施例】
【００２７】
図１は、本発明の実施例に係る電源装置の構成例を示す回路図である。図２は図１の電源装置を備えた本発明の実施例に係る画像形成装置の構成図である。なお、図３は従来の電源装置（特許文献１参照）に対応した構成図であり、本実施例の構成図との相違点を中心に後述する。
【００２８】
図２の画像形成装置は、タンデム型プリンタの構成例を示す。本実施例では、高圧電源を各色ＹＭＣＫの画像形成ユニット個々に対応して設定した構成例であるが、高圧電源は各画像形成ユニットに対して共通化して設ける構成も可能である。
【００２９】
図２のタンデム型プリンタの構成および動作について説明する。各感光体２１０１の周囲には、帯電ロールを備えた帯電器２１０２が備えられ、帯電器２１０２により感光体２１０１が一様に帯電された後、感光体ドラム上に図示しない露光装置により露光され、静電潜像が形成される。静電潜像が現像器２１０３により現像され、感光体２１０１上のトナー像は、一次転写器２１０４により中間転写体２１０７上に転写される。これらの処理をＹＭＣＫそれぞれ連続して行なった後、二次転写器２１０６により用紙（ペーパー）などのシート状の記録媒体上に転写され、剥離器２１０５で用紙を剥離し出力する。
【００３０】
ここで、二次転写器２１０６は、接地される転写ロール２１０６ａと、中間転写体を挟んで対向するバックアップロール２１０６ｂを含んで構成される。負荷としてのバックアップロール２１０６ｂにバイアスが印加される。図２では、省略されているが、二次転写器２１０６の転写ロール２１０６ａには、転写ロールに付着したトナーを回収するクリーニング装置が設けられ、二次転写位置より下流側には、中間転写体（例えば、中間転写ベルト）２１０７に付着したトナーを回収するクリーニング装置が設けられる。
【００３１】
次に、このようなタンデム型の画像形成装置の二次転写器２１０６に対応して設けられる高圧電源としての電源装置の構成について、図1を参照して説明する。
【００３２】
本実施例の電源装置は、図１に示すように、負荷に対して転写バイアスを与える−出力の第１の電源回路１００ａと、負荷に対して非転写バイアス、すなわちクリーニング（ＣＬＮ）バイアスを与える＋出力の第２の電源回路１０１ａを備える。入力電源電圧Ｖｃｃ（例えば２４Ｖ）は、共通に電源回路１００ａ、１０１ａに与えられる。
【００３３】
−出力の電源回路１００ａは、制御部１０、トランジスタ１１、トランス１２、および整流平滑回路１３を備えて構成される。また、整流平滑回路１３と出力端の間の出力ラインに挿入される出力抵抗１４ａ、整流平滑回路１３に並列に接続されるバイパス抵抗１４ｂ、カソードが出力端側に接続され、アノードが抵抗１５ｂを介して−出力電圧検出回路１５の入力に接続されるダイオード１５ａ、抵抗１５ｂ、および−出力電圧検出回路１５を備える。点線で示す領域は、トランス１２の二次側で、樹脂封止などが行われる高圧トランスパック部１６である。
【００３４】
制御部１０は、トランジスタ１１をスイッチングして駆動するものであり、−出力電圧検出回路１５で検出された−出力電圧により定電圧制御する定電圧制御回路１０ａ、後述する−出力電流検出回路２７で検出された−出力電流により定電流制御する定電流制御回路１０ｂを備える。これらの定電圧制御回路１０ａおよび定電流制御回路１０ｂは、定電圧/定電流選択入力信号（図示せず）により選択される。
【００３５】
トランジスタ１１は電界効果トランジスタで、そのドレインは、トランス１２の一次巻線１２ａを介して入力電源Ｖｃｃに直列接続されると共に、そのソースは接地される。さらに、そのゲートには、制御部１０の出力が接続される。なおトランジスタ１１は、バイポーラトランジスタで構成してもよい。
【００３６】
整流平滑回路１３は、トランス１２の２次巻線１２ｂと並列に接続される。整流平滑回路１３は、カソードが２次巻線１２ｂの一端に接続されるダイオード１３ａと、アノードが２次巻線１２ｂの一端に接続されるダイオード１３ｂとを含む。さらに整流平滑回路１３は、一端がダイオード１３ａのアノードに接続され、他端が２次巻線１２ｂの他端に接続されるコンデンサ１３ｃと、一端が２次巻線１２ｂの他端に接続され、他端がダイオード１３ｂに接続されるコンデンサ１３ｄとを含んで構成される。
【００３７】
−出力電圧検出回路１５は、直列接続されるダイオード１５ａおよび抵抗１５ｂを介して−出力電圧を検出する。
【００３８】
＋出力の電源回路１０１ａは、制御部２０、トランジスタ２１、トランス２２、＋出力電圧検出回路２３、および整流平滑回路２４を備えて構成される。また、整流平滑回路２４に並列に接続されると共にバイパス抵抗１４ｂと直列に接続されるバイパス抵抗２５ａ、バイパス抵抗２５ａと並列に接続されるバイパススイッチ２６、およびバイパス抵抗２５ａとアースとの間に直列に接続される−出力電流検出回路２７を備える。
【００３９】
制御部２０は、トランジスタ２１をスイッチングして駆動するものであり、＋出力電圧検出回路２３で検出された＋出力電圧により定電圧制御する定電圧制御回路２０ａを備える。
【００４０】
トランジスタ２１は電界効果トランジスタで、そのドレインは、トランス２２の一次巻線１２ａを介して入力電源Ｖｃｃに直列接続されると共に、そのソースは接地される。さらに、そのゲートには、制御部２０の出力が接続される。なおトランジスタ１１は、バイポーラトランジスタで構成してもよい。
【００４１】
＋出力電圧検出回路２３は、トランス２２の検出巻線（図示せず）に励起する電圧を＋出力電圧に対応した電圧として検出する。
【００４２】
整流平滑回路２４は、トランス２２の２次巻線２２ｂと並列に接続される。整流平滑回路２４は、コンデンサ２４ａ、ダイオード２４ｂ、２４ｃ、コンデンサ２４ｄを含んで構成される。ダイオード２４ｂのカソードとダイオード２４ｃのアノードとの接続点と、２次巻線２２ｂの一端との間にコンデンサ２４ａが接続される。また、２次巻線２２ｂの他端に接続されたダイオード２４ｂのアノードと、ダイオード２４ｃのカソードとの間にコンデンサ２４ｄが接続される。
【００４３】
電源回路１００ａ、１０１ａの出力がオフのときの電力損失を低減するために、バイパススイッチ２６を設けている。バイパススイッチ２６は、＋出力をオフさせる時に、バイパス抵抗２５ａを、バイパス抵抗２５ａの抵抗値より低い抵抗値でバイパスするバイパス手段である。図１に示す例では、バイパススイッチ２６を電界効果トランジスタで構成しているが、バイパス抵抗２５ａの抵抗値より低い抵抗値を持つ抵抗と直列接続のスイッチで実現してもよい。本実施例では、−出力電流検出回路２７の検出結果に基づいてバイパススイッチ２６を切り替えている。
【００４４】
以上の本実施例に係る電源装置の電源回路１００ａ、１０１ａの構成は、図３に示す従来の電源装置の電源回路１００、１０１と同様な部分である。以下に相違部分の構成を中心に述べる。
【００４５】
本実施例に係る電源装置の電源回路１００ａ、１０１ａは、それぞれ−出力ＰＷＭ信号、＋出力ＰＷＭ信号が入力端子１７ｂ、１７ｃから入力されるＤ／Ａ変換部１８、２９を備える点では、従来の電源装置の電源回路１００、１０１と同様であるが、割込信号発生部２８を備える点で異なる。Ｄ／Ａ変換部１８、２９は、各ＰＷＭ信号をアナログ値に変換して各制御部１０、２０に転送する。
【００４６】
−＋出力切替部１９は入力端子１７ａから入力される−＋出力切替信号を制御部１０、２０に転送すると共に、割込信号発生部２８に転送する。
【００４７】
割込信号発生部２８は、−＋出力切替時、−出力から＋出力に切替えるタイミングで起動され、＋出力電圧波形の立ち上がり時にオーバシュートするように、所定時間だけ、通常のアナログ値（直流電圧）を大きくするために、Ｄ／Ａ変換部２９で変換された通常のアナログ値より大きな直流電圧を出力するものである。この所定時間は、図４に示すように、転写バイアス（−出力）からクリーニング（ＣＬＮ）バイアス（＋出力）に切替え時に、画像の終端の切替点から２つのパッチが現れる始点までの極性の切替期間内に設定される。本実施例の場合には、例えば１０ｍｓである。
【００４８】
次に、以上のように構成された本実施例に係る電源装置の動作を説明する。
【００４９】
まず、転写時について説明する。転写時には、転写信号（−出力選択信号）を選択する選択信号が入力端子１７ａに入力される。転写信号は、−＋出力切替部１９に入力される。転写信号の選択信号を入力した−＋出力切替部１９は、定電圧／定電流選択信号（図示せず）に基づいて、駆動信号を、定電圧制御回路１０ａ又は定電流制御回路１０ｂに出力し、定電圧制御回路１０ａ及び定電流制御回路１０ｂのいずれか一方を駆動させる。定電圧制御する場合には、定電圧制御回路１０ａが駆動する。この際、入力端子１７ｂを介してＤ／Ａ変換部１８に−出力ＰＷＭ信号が入力される。−出力ＰＷＭ信号は、Ｄ／Ａ変換部１８でアナログ値に変換され、制御部１０の定電圧制御回路１０ａに入力される。定電圧制御回路１０ａは、入力されたアナログ値に対応した−出力電圧になるように、−出力電圧検出回路１５で検出された電圧をモニタし、トランジスタ１１を駆動する。これにより、−出力電圧が入力されたアナログ値が示す目標値となるように定電圧制御され、トランス１２及び整流平滑回路１３を介して、マイナス出力が２次側に発生する。
【００５０】
なお、転写信号は制御部２０の定電圧制御回路２０ａにも入力され、これにより、定電圧制御回路２０ａは駆動し、所定の＋出力電圧となるように定電圧制御を行い、トランス２２の二次側に＋出力電圧が発生している。しかし、転写電流バイパス用のスイッチ２６がオンしているため、短絡状態になっており、負荷側には供給されない。
【００５１】
トランス１２の２次側にマイナス出力が発生すると、点線の矢印で示すように、上記抵抗１４ａ、１３ｄ、２５ａに電流が流れようとし、この電流は、−出力電流検出回路２７により検出され、その検出信号が転写電流バイパス用のバイパススイッチ２６に入力されて、このバイパススイッチ２６がオンして、バイパス抵抗２５ａが短絡（バイパス）する。よって、バイパス抵抗２５ａには、転写時には電流が流れない。トランス１２の２次側にマイナス出力が発生すると、２次側の電圧が−出力電圧検出回路１５により検出される。−出力電圧検出回路１５で検出される検出信号が、定電圧制御回路１０ａに入力される。又、マイナス出力に伴う電流が−出力電流検出回路２７より検出される。この検出信号が低電圧制御回路１０ａに入力され、定電圧／定電流選択信号により定まる定電圧制御部１０ａ及び定電流制御回路１０ｂの何れかが各々有する基準値と比較して、トランス１２をスイッチング制御する。
【００５２】
次に、非転写時（クリーニング時）について説明する。非転写時には、クリーニング信号（＋出力選択信号）が出力されるように、入力端子１７ａを介して−＋出力切替部１９に、非転写（クリーニング信号）の選択信号が入力される。この結果、−＋出力切替部１９はクリーニング信号として駆動信号を制御部２０および割込信号発生部２８に入力する。なお、この場合、−＋出力切替部１９は、制御部１０の定電圧制御回路１０ａ及び定電流制御回路１０ｂには、駆動信号を出力しない。よって、これらは駆動しない。一方、クリーニング信号が入力された制御部２０の定電圧制御回路２０ａは、定電圧制御を開始する。この際、入力端子１７ｃを介してＤ／Ａ変換部２９に＋出力ＰＷＭ信号が入力される。＋出力ＰＷＭ信号は、Ｄ／Ａ変換部２９でアナログ値に変換されて制御部２０の定電圧制御回路２０ａに入力される。このとき、クリーニング信号が入力された割込信号発生部２８は、極性切替の立ち上がりのタイミングで上記アナログ値（直流電圧）より大きな直流電圧（オーバシュート電圧）を所定時間だけ発生させる。定電圧制御回路２０ａは、入力されたアナログ値、すなわち、オーバシュート電圧に対応した＋出力電圧になるように、＋出力電圧検出回路２３で検出された電圧をモニタし、トランジスタ２１を駆動する。これにより、トランス２２および整流平滑回路２４は、２次側にプラス出力を発生させる。このとき、２次側電圧の大きさを＋出力電圧検出部２３が検出し、この検出値に基づいて、定電圧制御回路２０ａは、２次側出力が所定電圧（クリーニング可能な電圧）となるように１次側入力を制御する。トランス２２の２次側にプラス出力が発生すると、これに伴って電流が、実線の矢印に示すように、抵抗１４ａ、１３ｄ、２５ａに流れる。この電流は、−出力電流検出回路２７により検出され、転写時とは、電流の向きが逆なので、その検出信号が転写電流バイパス用のスイッチ２６に入力されて、このスイッチ２６がオフし、スイッチは開放される。従って、電流はバイパス抵抗２５ａを流れることになる。
【００５３】
図５（Ａ）は、図３で示す従来の電源装置の出力波形を示すグラフであり、図５（Ｂ）は、本発明の実施例に係る電源装置の出力波形を示すグラフである。図５（Ｂ）の出力波形では−出力電圧（例えば−８.５ＫＶ）、すなわち転写バイアスが、＋出力電圧（例えば＋７１０Ｖ）、すなわちクリーニング（ＣＬＮ）バイアスに切替えた時に割込信号発生部２８により＋出力波形にオーバシュートが出るように制御した時のものである。図６は、その時の切替え時間を示すものである。なお、図５における出力波形の測定点は、上側の＋出力電圧波形が電源回路１０１ａの出力点であるＡ点であり、下側の出力電圧波形は、電源回路１００ａの出力端、すなわち負荷の＋側のＢ点である。
【００５４】
分かり易い例で、オーバシュートの制御について説明する。＋出力ＰＷＭ信号が１００％のデューティのとき、１ｋＶ、７０％のデューティのとき、７００Ｖとすると、Ｄ／Ａ変換部２９は、例えば、前者のデューティのときには、５Ｖ、後者のデューティのときには、３．５Ｖの直流電圧を出力する。従って、割込信号発生部２８は、電源回路１０１ａのＡ点でオーバシュートが出るように、所定値３．５Ｖに増加分だけ大きい値の直流電圧を出力している。
【００５５】
トナーを記録媒体としての用紙へ転写する転写電圧は、クリーニング（ＣＬＮ）電圧と比較して大きなバイアスとなる。そのため、転写（−出力）からＣＬＮ（＋出力）への極性切替え時において、整流平滑回路１３、それ以降の出力ラインおよび負荷で溜まったマイナス電荷量が多く、切替え応答時間は悪い（図５（Ａ）、図６の従来例では、１５ｍｓ）。これに対応するため、上記で述べたように、＋出力（ＣＬＮ）電圧への切替直後、設定電圧よりも高いバイアスが出力されるよう、入力制御信号、すなわち＋出力ＰＷＭ信号をアナログ変換した直流電圧に割り込みをかける。所定の設定値より大きくなるように、割込信号発生部２８により所定出力電圧に対応した直流電圧に対して増加出力電圧分だけ大きい直流電圧（オーバシュート電圧）が出力される。
【００５６】
図５（Ｂ）の出力波形に示すように、ＣＬＮバイアス切替え直後のＡ点電位は設定電圧よりも高く、オーバシュート気味に立ち上がっている。その結果、負荷への供給電圧の立ち上りも従来例と比較して改善し、極性切替え時間は短縮される（図６に示すように、１５ｍｓから９ｍｓに6ｍｓ短縮）。
【００５７】
本実施例では、バイアス抵抗１４ｂ、２５ａを直列接続した構成で−＋出力の極性を切替える構成で、Ａ点にオーバシュートが出るようにしているので、オーバシュートによる負荷に対する影響は、バイパス抵抗１４ｂ、２５ａ、抵抗１４ａおよび負荷の抵抗による分圧で効くので、オーバシュートによるノイズ等の影響はほとんどないという利点がある。
【００５８】
以上のように、本実施例では、＋出力電圧にオーバシュートをかけるために、割込信号発生部２８で、オーバシュートをかける時間（以下、オーバシュート時間という）だけ、＋出力電圧に所定値の増加分を加えた値の直流電圧（オーバシュート電圧）を定電圧制御回路２０ａに出力し、オーバシュート時間を経過した後は、Ｄ／Ａ変換部２９で変換されたされた所定のアナログ値を出力している。
【００５９】
図８は、本発明の変形例に係る電源装置の構成例を示す回路図である。図１の構成との相違点について述べる。この変形例では、−＋出力切替信号や＋出力ＰＷＭ信号を入力端子１７ａ、１７ｃにそれぞれ入力する外部制御部側でオーバシュートを制御する例である。図８の電源回路１０１ｃのＤ／Ａ変換部２９ａは、＋出力ＰＷＭ信号の示すデューティ値等を設定する設定手段（図示せず）を持つ。
【００６０】
図7のフローチャートを参照して本発明の変形例の動作を説明する。外部制御部側では、まず、入力端子１７ａに対して−出力から＋出力に切替える信号を送る。この信号を受け取った−＋切替部１９は制御部２０の定電圧制御回路２０ａを駆動状態とすると共に、Ｄ／Ａ変換部２９ａを駆動状態とする。一方、制御部１０は非駆動とする（スッテプＳ１）。これと共に、外部制御部側では、所定の出力電圧より大きい（高い）値のオーバシュート電圧に対応するデューティを持つ＋出力ＰＷＭ信号を入力端子１７cにオーバシュート時間（ここでは、１０ｍｓ）送る。この結果、Ｄ／Ａ変換部２９ａは、入力デューティに対応する直流電圧値に変換し、定電圧制御回路２０ａは、この直流電圧に応じて、＋出力電圧をオーバシュート電圧に対応したものに制御する（スッテプＳ２）。オーバシュート時間が経過すると、外部制御部側では、入力端子１７cに所定出力電圧に対応したデューティを送る（ステップＳ３）。この結果、Ｄ／Ａ変換部２９ａは、入力デューティに対応する直流電圧値に変換し、定電圧制御回路２０ａは、この直流電圧に応じて、＋出力電圧を所定電圧に制御する。
【００６１】
以上の実施例では、−出力から＋出力の切替え時にオーバシュートをかける制御をしていたが、＋出力から−出力の切替え時にオーバシュートをかける制御をしてもよい。
【００６２】
以上の実施例では、スイッチ２６を−出力電流検出回路２７の検出結果に基づいてスイッチを駆動しているが、−出力電圧検出回路１５、−＋出力切替部１９、定電圧制御回路１０ａ、＋出力電圧検出回路２３などの極性切替えの状態が分かる構成要素に基づいてスイッチを駆動しても良い。
【００６３】
また、以上述べた本発明の実施例では、電子写真などのカラーの画像を形成するタンデム型の画像形成装置で使用される高圧電源およびそのような画像形成装置で説明したが、カラーのタンデム型に限らず、白黒の画像形成装置においても、高速極性切替応答性が要求される画像形成装置で使用される高圧電源およびそのような画像形成装置などにおいて有効に利用され得る。タンデムエンジンなどエンジンの個数に限定されず、白黒機でも4サイクル機など、特に用紙と用紙の間に濃度制御用パッチを書く場合に本発明は有効に適用できる。
また、上述した実施例では、バックアップロールにバイアスを印加したが、転写ロールにバイアスを印加してもよい。この場合、転写バイアスはプラス（＋）、クリーニグバイアスはマイナス（−）となる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施例に係る電源装置の構成例を示す回路図である。
【図２】図１の電源装置が適用される本実施例に係る画像形成装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】従来の電源装置の構成例を示す回路図である。
【図４】中間転写体上に形成された画像とパッチに対する転写バイアスとクリーニンバイアスの切替関係を示す説明図である。
【図５】本発明に係る実施例と従来例の極性切替え時における出力波形を示すグラフである。
【図６】本発明に係る実施例と従来例の極性切替え時間を示す表である。
【図７】本発明に係る変形例における極性切替え時の制御処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明に係る変形例における電源装置の構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００６５】
１００、１００ａ：第１の電源回路
１０１、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ：第２の電源回路
１０、２０：制御部
１１、２１：トランジスタ
１２、２２：トランス
１３、２４：整流平滑回路
１４ｂ、２５ａ：バイパス抵抗
１５：−出力電圧検出回路
１６：高圧トランスパック
１８、２９、２９ａ：Ｄ／Ａ変換部
１９：−＋出力切替部
２３：＋電圧検出回路
２６：スイッチ
２７：−出力電流検出回路
２８、２８ａ：割込信号発生部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる極性の出力電圧を出力する第１の電源回路および第２の電源回路と、
入力切替信号に基づいて前記第１および第２の電源回路の出力を切替えて駆動する駆動制御手段と、
前記入力切替信号に応答して切替え時に出力電圧が所定値より大きくなるように制御する割込制御手段と、
を具備することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記割込制御手段が、前記切替え時に出力電圧が所定値より大きくなるように制御する時間を、所定の極性切替え時間以下となるように制御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３】
前記第１および第２の電源回路は、１次巻線に接続された前記駆動制御手段により駆動され二次巻線に昇圧した電圧を出力するトランスと、該トランスの２次巻に接続される整流平滑手段と、前記２次巻線に並列に接続され、かつ相互に直列に接続される第１および第２のバイパス抵抗とを備え、前記割込制御手段が、第１および第２の電源回路の出力電圧に対応した値を示す入力制御信号に対して割込みをかけることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項４】
前記第１および第２の電源回路の出力がオフのときに、該オフに対応する第１および第２のバイアス抵抗を該バイパス抵抗の抵抗値より低い抵抗値でバイパスするバイパス手段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５】
異なる極性の出力電圧を出力する第１の電源回路および第２の電源回路と、
入力切替信号に基づいて前記第１および第２の電源回路の出力を切替えて駆動する駆動制御手段と、
前記入力切替信号に応答して切替え時に出力電圧が所定値より大きくなるように制御する割込制御手段と、
画像を形成する画像形成手段と、
前記複数の電源回路から出力される電源出力に基づいて、画像形成手段形成された画像を記録媒体に転写する転写手段と、
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記画像形成手段は、複数色の画像を中間転写体に形成するタンデム画像形成手段であり、前記転写手段は、前記中間転写体に形成された画像を記録媒体に転写する２次転写手段であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項１】
異なる極性の出力電圧を出力する第１の電源回路および第２の電源回路と、
入力切替信号に基づいて前記第１および第２の電源回路の出力を切替えて駆動する駆動制御手段と、
前記入力切替信号に応答して切替え時に出力電圧が所定値より大きくなるように制御する割込制御手段と、
を具備することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記割込制御手段が、前記切替え時に出力電圧が所定値より大きくなるように制御する時間を、所定の極性切替え時間以下となるように制御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３】
前記第１および第２の電源回路は、１次巻線に接続された前記駆動制御手段により駆動され二次巻線に昇圧した電圧を出力するトランスと、該トランスの２次巻に接続される整流平滑手段と、前記２次巻線に並列に接続され、かつ相互に直列に接続される第１および第２のバイパス抵抗とを備え、前記割込制御手段が、第１および第２の電源回路の出力電圧に対応した値を示す入力制御信号に対して割込みをかけることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項４】
前記第１および第２の電源回路の出力がオフのときに、該オフに対応する第１および第２のバイアス抵抗を該バイパス抵抗の抵抗値より低い抵抗値でバイパスするバイパス手段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５】
異なる極性の出力電圧を出力する第１の電源回路および第２の電源回路と、
入力切替信号に基づいて前記第１および第２の電源回路の出力を切替えて駆動する駆動制御手段と、
前記入力切替信号に応答して切替え時に出力電圧が所定値より大きくなるように制御する割込制御手段と、
画像を形成する画像形成手段と、
前記複数の電源回路から出力される電源出力に基づいて、画像形成手段形成された画像を記録媒体に転写する転写手段と、
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記画像形成手段は、複数色の画像を中間転写体に形成するタンデム画像形成手段であり、前記転写手段は、前記中間転写体に形成された画像を記録媒体に転写する２次転写手段であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−７４９５６（Ｐ２０１０−７４９５６Ａ）
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３９８５９（Ｐ２００８−２３９８５９）
【出願日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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