JP2018087879A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の放電電極を備える帯電器の各放電電極に対して高圧電源が設けられた画像形成装置において、放電電極間に生じる浮遊容量を介して流れるリップル電流を低減する技術を提供する。【解決手段】第１高圧電源２０１は、帯電器２の第１ワイヤーに供給する電圧を発生させるトランスＴ１を備え、第２高圧電源２０２は、帯電器２の第２ワイヤーに供給する電圧を発生させるトランスＴ２を備える。第１及び第２高圧電源２０１，２０２は、ＣＰＵ２１０から供給される、周波数及び位相が同期したパルス信号である駆動信号ＣＬＫ１に従って、それぞれトランスＴ１，Ｔ２を駆動する。第１及び第２高圧電源２０１，２０２は、トランスＴ１，Ｔ２の駆動によって発生した電圧を、それぞれ帯電器２の第１及び第２ワイヤーに供給する。【選択図】図７

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置では、感光体の表面を帯電装置によって一様に帯電させ、帯電した感光体を露光装置によって露光して静電潜像を形成する。その後、静電潜像をトナー等の現像剤で現像してトナー像を形成する。このような帯電装置には、例えば、ケーシング、グリッド及び放電用ワイヤー（放電電極）を備えたスコロトロン帯電器が広く用いられている。スコロトロン帯電器は、グリッドに印加するバイアス電圧（グリッドバイアス）によって感光体の帯電電荷を制御でき、感光体の帯電電位の制御性に優れている。

特許文献１には、複数のプロセススピード（感光体の回転速度）で動作可能であり、各プロセススピードに必要な放電電流を得るために、複数のワイヤーを有する帯電器を備える画像形成装置が記載されている。特許文献１の画像形成装置では、帯電器が有する複数のワイヤーのそれぞれに対して高圧電源を設け、各ワイヤーへ供給する高電圧を個別に制御している。更に、感光体の帯電電位を各プロセススピードに適した電位に制御するために、高電圧が供給されるワイヤーの数をプロセススピードに応じて切り替えている。

特開２０１０−４４１２７号公報

上述のように、複数のワイヤー（放電電極）を有する帯電器では、隣り合う２つのワイヤー間に浮遊容量が生じて電経経路が形成されうる。この電流経路には、各ワイヤーに接続された高圧電源のそれぞれの出力電圧に含まれるリップル成分に起因してリップル電流が流れる。複数の高圧電源が動作することで生じるこのようなリップル電流は、当該複数の高圧電源をそれぞれ駆動する駆動信号の周波数及び位相のずれに起因して大きくなりうる。リップル電流が大きくなると、電流経路となる帯電器の部材の表面温度が局所的に上昇し、当該部材にトラッキングが発生することにつながる。このようなトラッキングの発生を防止するためには、例えばワイヤー間の距離を広げる等の絶縁設計が必要となる。しかし、これは装置の小型化を妨げ、装置コストを上昇させる原因になる。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものである。本発明は、複数の放電電極を備える帯電器の各放電電極に対して高圧電源が設けられた画像形成装置において、放電電極間に生じる浮遊容量を介して流れるリップル電流を低減する技術を提供することを目的とする。

本発明は、例えば、画像形成装置として実現できる。本発明の一態様に係る画像形成装置は、感光体と、第１及び第２放電電極を備え、前記第１及び第２放電電極に電圧が供給されることで発生する放電によって前記感光体を帯電させる帯電手段と、前記第１放電電極に供給する電圧を発生させる第１トランスを備え、第１パルス信号に従って前記第１トランスを駆動することで発生した電圧を前記第１放電電極に供給する第１高圧電源と、前記第２放電電極に供給する電圧を発生させる第２トランスを備え、前記第１パルス信号と周波数及び位相が同期した第２パルス信号に従って前記第２トランスを駆動することで発生した電圧を前記第２放電電極に供給する第２高圧電源と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、複数の放電電極を備える帯電器の各放電電極に対して高圧電源が設けられた画像形成装置において、放電電極間に生じる浮遊容量を介して流れるリップル電流を低減することができる。

画像形成装置の概略な構成を示す断面図 帯電器及び当該帯電器に対する高圧電源の構成例を示すブロック図 第１及び第２帯電高圧電源から帯電器までの給電経路を示す概略図 比較例の帯電高圧電源における回路構成を示す図 比較例の帯電高圧電源におけるパルス信号ＰＷＭ１と第１帯電高圧電源の出力電圧の波形の例を示す図 比較例の帯電高圧電源におけるパルス信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２の波形、及び出力電圧のリップル成分の波形の例を示す図 第１実施形態に係る帯電高圧電源の回路構成の例を示す図 第１実施形態に係る帯電高圧電源における駆動信号ＣＬＫ１の波形、及び出力電圧のリップル成分の波形の例を示す図 第３実施形態に係る帯電高圧電源の回路構成の例を示す図 第２及び第３実施形態に係る帯電高圧電源におけるパルス信号ＰＷＭ１の波形、及び出力電圧のリップル成分の波形の例を示す図 第３実施形態に係る帯電高圧電源の回路構成の例を示す図

以下では、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。

［第１実施形態］
まず、複数の放電電極を備える帯電器の各放電電極に対して高圧電源が設けられた画像形成装置１００の第１実施形態について説明する。画像形成装置１００は、単色画像を形成する画像形成装置であってもよいが、ここでは、複数色のトナー（現像剤）を用いて多色画像を形成する画像形成装置を想定する。画像形成装置１００は、例えば、印刷装置、プリンタ、複写機、複合機（ＭＦＰ）、及びファクシミリ装置のいずれであってもよい。

＜画像形成装置＞
図１は、本実施形態に係る画像形成装置１００の概略的な構成を示す断面図である。図１に示す画像形成装置１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の４色のトナーを用いて電子写真方式でトナー画像を形成する４つの画像形成ステーション１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを備える。図１では、イエローに対応するステーション１０Ｙの構成部品にのみ参照番号を付与しているが、４つのステーション１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋはいずれも同一の構成を採用可能である。画像形成装置１００の各ステーション１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）は、感光ドラム１（感光体）、帯電器２、露光ユニット３、現像器４、当該現像器内の現像スリーブ４１、一次転写ローラ５３、及びドラムクリーナー６を備える。画像形成装置１００は、更に、中間転写ベルト５１、ベルトクリーナー５５、二次転写ローラ５６，５７、及び定着器７を備える。各ステーション１０は、帯電器２が帯電させた感光ドラム１に静電潜像を形成し、当該静電潜像をトナーを用いて現像することで、シートＰに転写すべき画像を感光ドラム１に形成する画像形成手段の一例である。

画像形成装置１００のＣＰＵ２１０（図６）は、画像形成命令を受けると、感光ドラム１、現像スリーブ４１、中間転写ベルト５１、一次転写ローラ５３、二次転写ローラ５７、及び定着器７内の定着ローラの回転を開始させる。感光ドラム１は、ドラムモータ（図示せず）によって駆動される。帯電器２は、高圧電源（図６）から高電圧が印加されることで、感光ドラム１の表面を一様に帯電させる。露光ユニット３は、画像信号に基づいて変調したレーザ光（光ビーム）Ｌを出力し、感光ドラム１の表面をレーザ光で走査する。これにより、感光ドラム１上に静電潜像が形成される。現像器４（現像スリーブ４１）は、高圧電源（図示せず）から高電圧が印加されることで、トナーを用いて静電潜像を現像し、感光ドラム１上にトナー画像を形成する。一次転写ローラ５３は、感光ドラム１上のトナー画像を中間転写ベルト５１に一次転写する。なお、一次転写ローラ５３及び二次転写ローラ５７には、高圧電源（図示せず）から、トナー像の転写のためのＤＣ高電圧が印加されている。

中間転写ベルト５１上のトナー画像は、中間転写ベルト５１と二次転写ローラ５７とによって形成された二次転写部へ搬送される。その間に、各ステーション１０の感光ドラム１上に形成された各色のトナー画像が順に中間転写ベルト５１上に重ね合わせて一次転写されることで、多色のトナー画像が中間転写ベルト５１上に形成される。二次転写部では、給紙部（給紙トレイ等）から給紙されて搬送路を搬送されてきたシートＰに、トナー画像が二次転写される。シートＰは、記録紙、記録材、記録媒体、用紙、転写材、転写紙等と称されてもよい。シートＰに転写されたトナー画像は、定着器７によって熱及び圧力が加えられることでシートＰに定着する。その後、シートＰは排紙部（排紙トレイ等）へ排紙される。なお、感光ドラム１上に残留したトナーは、ドラムクリーナー６によって回収される。中間転写ベルト５１上に残留したトナーは、ベルトクリーナー５５によって回収される。

＜帯電器及びの高圧電源＞
図２は、帯電器２及び帯電器２に高電圧を供給する高圧電源の構成例を示すブロック図である。帯電器２は、金属細線から成る第１及び第２ワイヤー２１，２２（放電電極）と、金属製の第１及び第２ケーシング２６，２７と、金属製の第１及び第２グリッド２８，２９とから構成されるスコロトロン帯電器である。帯電器２は、第１及び第２ワイヤー２１，２２の２本のワイヤーを備える。第１ワイヤー２１（第１放電電極）は、第１ケーシング２６に設けられている。第２ワイヤー２２（第２放電電極）は、絶縁部材３０によって第１ケーシング２６と絶縁された第２ケーシング２７に設けられている。帯電器２は、第１及び第２ワイヤー２１，２２に電圧が供給されることで発生する放電によって感光ドラム１を帯電させる帯電手段の一例である。

本実施形態では、画像形成装置１００のプロセススピード（感光ドラム１の回転速度）に応じて各ワイヤーへ供給する高電圧を独立に制御できるように、高電圧の供給源となる高圧電源を第１及び第２ワイヤー２１，２２のそれぞれに対して設ける。画像形成装置１００は、画像形成用の動作モードとして、高速のプロセススピードで画像形成を行う高速モード、及び低速のプロセススピードで画像形成を行う低速モードを有する。

第１及び第２ワイヤー２１，２２は、それぞれ、第１及び第２帯電高圧電源２０１，２０２に接続されている。なお、第１及び第２帯電高圧電源２０１，２０２は、帯電高圧電源２００を構成する。第１及び第２グリッド２８，２９は、それぞれ、第１及び第２グリッド高圧電源２１１，２１２に接続されている。第１ケーシング２６は第１グリッド２８と同電位であり、第２ケーシング２７は第２グリッド２９と同電位である。第１及び第２ケーシング２６，２７を絶縁するために、第１ケーシング２６と第２ケーシング２７との間に絶縁部材３０が設けられている。

ＣＰＵ２１０は、画像形成プロセスを制御するコントローラに相当する。ＣＰＵ２１０は、第１及び第２帯電高圧電源２０１，２０２と第１及び第２グリッド高圧電源２１１，２１２にそれぞれ制御信号を送ることで、各高圧電源のオン／オフ及び出力電圧値の制御を行う。第１及び第２帯電高圧電源２０１，２０２からそれぞれ高電圧Ｖout1，Ｖout2が帯電器２の第１及び第２ワイヤー２１，２２に印加されることで、第１及び第２ワイヤー２１，２２にコロナ放電が発生する。帯電器２は、このようなコロナ放電を利用して感光体１を帯電させる。第１及び第２グリッド高圧電源２１１，２１２から第１及び第２グリッド２８，２９にそれぞれ印加される電圧（即ち、グリッドバイアス）によって、感光体１に向かう帯電電流が制御される。このため、感光体１の表面電位は、第１及び第２グリッド２８，２９に印加されるグリッドバイアスによって制御される。

図３は、第１及び第２帯電高圧電源２０１，２０２から帯電器２までの給電経路を示す概略図である。（なお、以下では「帯電高圧電源」を「高圧電源」と省略して表記する。）第１高圧電源２０１の出力電圧（高電圧）Ｖout1は、高圧電線３１を介して帯電器２の電極２３へ供給される。第２高圧電源２０２の出力電圧（高電圧）Ｖout2は、高圧電線３２を介して帯電器２の電極２４へ供給される。電極２３，２４は、それぞれ、第１及び第２ワイヤー２１，２２と接続されている。このため、第１高圧電源２０１の出力電圧Ｖout1は、電極２３を介して第１ワイヤー２１に印加され、第２高圧電源２０２の出力電圧Ｖout2は、電極２４を介して第２ワイヤー２２に印加される。

帯電器２の電極２３と電極２４との間には、図３において点線のキャパシタとして示すように、浮遊容量Ｃｆが存在する。このため、交流の高電圧Ｖout1，Ｖout2が電極２３及び電極２４をそれぞれ介して第１及び第２ワイヤー２１，２２へ印加される際には、浮遊容量Ｃｆを介して電極２３，２４間にリップル電流が流れる。浮遊容量Ｃｆを介して電極２３，２４間を流れるリップル電流が大きくなると、当該リップル電流が流れる経路となる帯電器２の部材（樹脂材料のモールド部材）の表面温度が局所的に上昇して炭化することにつながりうる。その結果、電極２３，２４間に炭化した導電路が形成されるトラッキングが発生しうる。本実施形態では、以下で説明するように、このように浮遊容量Ｃｆを介して電極２３，２４間を流れるリップル電流が低減されるように第１及び第２高圧電源２０１，２０２を構成する。

＜高圧電源の比較例＞
ここで、本実施形態に係る高圧電源２００の詳細について説明する前に、図４乃至図６を参照して、帯電器２に高電圧を供給する高圧電源の比較例について説明する。

（高圧電源４００の構成及び動作）
図４は、比較例としての高圧電源４００における回路構成を示す図である。高圧電源４００は、第１及び第２高圧電源４０１，４０２によって構成され、帯電器２の各ワイヤーへ高電圧を供給する。第１及び第２高圧電源４０１，４０２は、本実施形態に係る第１及び第２高圧電源２０１，２０２と対応する。高圧電源４００は、第１及び第２高圧電源４０１，４０２から帯電器２の各ワイヤーへの高電圧出力を独立に制御可能な構成を有している。

ＣＰＵ２１０は、高圧電源４００が画像形成装置１００の動作モードに応じて、制御信号Ｖcont1，Ｖcont2によって高圧電源４００の動作を制御する。高圧電源４００は、画像形成装置１００の動作モードが低速モードである場合には、第１高圧電源４０１から帯電器２の第１ワイヤー２１へ高電圧を供給し、第２高圧電源４０２からの高電圧の供給を停止するように動作する。一方、高圧電源４００は、画像形成装置１００の動作モードが高速モードである場合には、第１高圧電源４０１から帯電器２の第１ワイヤー２１へ高電圧を供給し、第２高圧電源４０２から帯電器２の第２ワイヤー２２へ高電圧を供給するように動作する。

第１高圧電源４０１は、ＣＰＵ２１０からの制御信号Ｖcont1に従って以下のように動作する。なお、第２高圧電源４０２は、第１高圧電源４０１と同様の構成を有し、ＣＰＵ２１０からの制御信号Ｖcont2に従って同様の動作を行う。ＣＰＵ２１０は、第１高圧電源４０１からの出力電流（トランスＴ１からの出力電流）を制御するための制御信号Ｖcont1を、第１高圧電源４０１へ出力する。第１高圧電源４０１では、ＣＰＵ２１０からの制御信号Ｖcont1の値と、出力電流を検出する電流検出回路４０５から出力される検出信号の値とが等しくなるように、オペアンプＯＰ１の出力電圧が制御される。このような制御により、第１高圧電源４０１は、制御信号Ｖcont1の値に応じた所望の値の出力電流を帯電器２へ供給することになる。

オペアンプＯＰ１の出力電圧はパルス生成回路４０３に入力される。パルス生成回路４０３は、トランスＴ１の二次巻線側から出力される電流が所望の値（第１高圧電源４０１の出力電圧の目標値に対応する値）となるパルス幅を有するパルス信号ＰＷＭ１を、スイッチング素子Ｑ１へ出力する。ＰＷＭ１は、ハイ（Ｈ）レベルとロー（Ｌ）レベルとの間で変化し、各周期のパルスがオペアンプＯＰ１の出力電圧に対応するパルス幅を有するパルス幅変調信号として生成される。スイッチング素子Ｑ１では、ＰＷＭ１に応じてスイッチング（ゲートのオン・オフ動作）が行われる。例えば、スイッチング素子Ｑ１は、ＰＷＭ１がＨレベルである場合にはオン状態となり、ＰＷＭ１がＬレベルである場合にはオフ状態となる。スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作によって、トランスＴ１の一次巻線に流れる電流が制御される。これにより、トランスＴ１の二次巻線に交流の高電圧が発生する。トランスＴ１の二次巻線に発生した交流の高電圧は、ダイオードＤ１によって整流され、第１高圧電源４０１の出力電圧Ｖout1として帯電器２へ供給される。

図５は、第１高圧電源４０１のパルス生成回路４０３から出力されるパルス信号ＰＷＭ１と第１高圧電源４０１の出力電圧Ｖout1の波形の例を示す図である。第１高圧電源４０１は、スイッチング素子Ｑ１のオフ期間の長さＴoffを一定とし、かつ、スイッチング素子Ｑ１のオン期間の長さＴonをオペアンプＯＰ１の出力電圧に応じて変化させるＰＷＭ１を、パルス生成回路４０３によって生成する。

具体的には、第１高圧電源４０１は、電流検出回路４０５によって検出された出力電流の検出値が制御信号Ｖcont1の値より小さい場合、Ｔonを長くする（ＰＷＭ１のＨレベル期間を図５のｂ方向に広げる）ことで、出力電流を大きくする。一方、第１高圧電源４０１は、電流検出回路４０５によって検出された出力電流の検出値が制御信号Ｖcont1の値より大きい場合、Ｔonを短くする（ＰＷＭ１のＨレベル期間を図５のａ方向に狭める）ことで、出力電流を小さくする。このようにして生成されるＰＷＭ１によってスイッチング素子Ｑ１のスイッチングが行われることで、第１高圧電源４０１の出力電流が所望の値に制御される。なお、ＰＷＭ１の周波数は、制御信号Ｖcont1によって指示される出力電流の設定値、及び帯電器２のインピーダンスに依存して、数ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚの範囲で変化する。

また、図４に示す高圧電源４００は、出力部に平滑コンデンサを設けない構成を採用している。この理由は以下のとおりである。高圧電源４００の出力部に平滑コンデンサを設けない構成では、出力部の容量成分は、帯電器２が有する小さい容量成分に等しくなる。その結果、出力電圧Ｖout1の波形は、図５に示すように、直流成分（本例では約１００００Ｖ）に対してある程度の大きさのリップル成分（本例では約２０００Ｖpp）を有する。一方、高圧電源４００の出力部に平滑コンデンサを設けた場合、出力電圧のリップル成分は小さくなるが、出力部の容量成分が大きくなることで、当該容量成分に蓄積される電荷量も大きくなる。

高圧電源４００の出力部が異常状態となり、リーク電流が発生した場合には、当該出力部の容量成分に蓄積された電荷が放電される。高圧電源４００の出力部に平滑コンデンサを設けた場合、当該平滑コンデンサに蓄積される電荷量の分だけ、リーク電流発生時の放電エネルギーが大きくなる。樹脂材料のモールド部材におけるトラッキングの発生等、絶縁設計に関する信頼性を考慮すると、放電エネルギーを小さくするために高圧電源４００の出力部の容量成分を小さく必要がある。このため、高圧電源４００の出力部には平滑コンデンサが設けられていない。

（高圧電源４００の特性）
図６は、高圧電源４００においてパルス生成回路４０３，４０４からそれぞれ出力されるパルス信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２の波形、及び画像形成装置１００の各動作モードにおける高圧電源４００の出力電圧のリップル成分の波形の例を示す図である。上述のように、低速モードでは、第１高圧電源４０１から第１ワイヤー２１へ高電圧が供給され、第２高圧電源４０２からの高電圧の供給は停止される。高速モードでは、第１高圧電源４０１から第１ワイヤー２１へ高電圧が供給され、第２高圧電源４０２から第２ワイヤー２２へ高電圧が供給される。高速モードにおいて、第１高圧電源４０１のパルス生成回路４０３によって生成されるＰＷＭ１と、第２高圧電源４０２のパルス生成回路４０４によって生成されるＰＷＭ２は、互いに非同期で、かつ、異なる周波数の信号となる。このため、ＰＷＭ１及びＰＷＭ２は、図６に示すように、互いに周波数及び位相が異なる波形となる。

図６において、Ｖout1_acは、第１高圧電源４０１の出力電圧Ｖout1のリップル成分であり、Ｖout2_acは、第２高圧電源４０２の出力電圧Ｖout2のリップル成分である。図６に示すように、低速モードでは、高圧電源４００の出力電圧のリップル成分として、第１高圧電源４０１に対応するＶout1_acのみが生じる。一方、高速モードでは、高圧電源４００の出力電圧のリップル成分として、第１高圧電源４０１に対応するＶout1_ac及び第２高圧電源４０２に対応するＶout2_acの両方が生じる。ＰＷＭ１とＰＷＭ２との間で周波数及び位相のずれが生じるのに伴って、Ｖout1_acとＶout2_acとの間で周波数及び位相のずれが生じている。

このような出力電圧のリップル成分に対応するリップル電流は、上述のように帯電器２の電極２３と電極２４との間に存在する浮遊容量Ｃｆ（図３）を介して、電極２３，２４間を流れうる。ここで、ＰＷＭ１の周波数をｆ1、ＰＷＭ２の周波数をｆ2、Ｖout1_acによって浮遊容量Ｃｆを流れるリップル電流をＩ1_ac、Ｖout2_acによって浮遊容量Ｃｆを流れる電流をＩ2_acとした場合、Ｉ1_ac及びＩ2_acは次式のように表される。
Ｉ1_ac＝Ｖout1_ac／(２π＊ｆ1＊Ｃｆ)
Ｉ2_ac＝Ｖout2_ac／(２π＊ｆ2＊Ｃｆ)
なお、リップル電流Ｉ1_acは、電極２３から電極２４の方向に流れ、リップル電流Ｉ2_acは、電極２４から電極２３の方向（即ち、リップル電流Ｉ1_acとは逆方向）に流れる。

動作モードが低速モードである場合に浮遊容量Ｃｆを流れるリップル電流Ｉ_acは、第２高圧電源４０２から帯電器２への高電圧の供給が停止することに起因して、次式のように表される。
Ｉ_ac＝Ｉ1_ac＝Ｖout1_ac／(２π＊ｆ1＊Ｃｆ)

動作モードが高速モードである場合に浮遊容量Ｃｆを流れるリップル電流Ｉ_acは、第１及び第２高圧電源４０１，４０２の両方から帯電器２へ高電圧の供給が行われることに起因して、次式のように表される。
Ｉ_ac＝Ｉ1_ac＋Ｉ2_ac
＝Ｖout1_ac／(２π＊ｆ1＊Ｃｆ)＋Ｖout2_ac／(２π＊ｆ2＊Ｃｆ)

上述のように、ＰＷＭ１とＰＷＭ２とが非同期である場合、Ｖout1_acとＶout2_acとの間で周波数及び位相がずれる。この場合、電極２３，２４間で互いに逆方向に流れるリップル電流Ｉ1_ac，Ｉ2_acの周波数及び位相もずれることになる。その結果、リップル電流Ｉ1_ac，Ｉ2_acは、互いに打ち消し合わずに電極２３，２４間を流れる（浮遊容量Ｃｆを流れる）ことになる。このため、高速モードにおいて浮遊容量Ｃｆを流れるリップル電流Ｉ_acは、上式のように、概してリップル電流Ｉ1_ac，Ｉ2_acの和として表され、大きな値を有する。

浮遊容量Ｃｆを流れるリップル電流Ｉ_acが大きい場合、上述のように、当該電流が流れる経路となる帯電器２の部材（樹脂材料のモールド部材）の表面温度が局所的に上昇して炭化が進む。これが繰り返されることで、帯電器２の電極２３，２４間に炭化した導電路が形成されるトラッキングが発生する結果につながりうる。このようなトラッキングの発生を防止するためには、電極２３，２４間の距離を広げる等の絶縁設計が必要となる。しかし、このような絶縁設計は画像形成装置１００（帯電器２）の小型化を妨げるのみならず、装置コストの上昇の原因となる。更に、出力電圧のリップル成分Ｖout1_ac，Ｖout2_acの周波数が異なる場合、第１及び第２高圧電源４０１，４０２の出力の相互干渉に起因して、帯電器２への出力電圧に低周波のうなり成分が発生する可能性がある。これは、画像形成装置１００の形成画像にむらが発生する原因となる。

＜高圧電源２００の構成及び動作＞
図７は、本実施形態に係る高圧電源２００の回路構成の例を示す図である。高圧電源２００は、第１及び第２高圧電源２０１，２０２によって構成され、帯電器２の各ワイヤーへ高電圧を供給する。本実施形態では、第１高圧電源２０１は、第１ワイヤー２１に供給する電圧を発生させるトランスＴ１を備え、第２高圧電源２０２は、第２ワイヤー２２に供給する電圧を発生させるトランスＴ２を備える。第１高圧電源２０１は、第１パルス信号に従ってトランスＴ１を駆動することで発生した電圧を、第１ワイヤー２１に供給する。第２高圧電源２０２は、第１パルス信号と周波数及び位相が同期した第２パルス信号に従ってトランスＴ２を駆動することで発生した電圧を、第２ワイヤー２２に供給する。本実施形態では、第１及び第２高圧電源２０１，２０２のトランスＴ１，Ｔ２を、周波数及び位相が同期したパルス信号で駆動することで、浮遊容量Ｃｆを流れるリップル電流Ｉ_acを小さくすることを可能にする。

以下では、図７に示す具体的な回路構成例を参照しながら、第１及び第２高圧電源２０１，２０２の構成及び動作についてより詳しく説明する。なお、本例では、上述の第１及び第２パルス信号として同一のパルス信号（ＣＬＫ１）を用いている。

第１高圧電源２０１は、トランスＴ１、スイッチング素子Ｑ１、電流検出回路７０５、及び電圧生成回路７０７を備える。スイッチング素子Ｑ１は、トランスＴ１の一次側に接続され、トランスＴ１を駆動するために用いられる。電流検出回路７０５は、トランスＴ１からの出力電流（第１高圧電源２０１からの出力電流）を検出する。電圧生成回路７０７は、トランスＴ１の一次側に接続され、かつ、第１高圧電源２０１の出力電圧の目標値に従って、トランスＴ１へ入力（印加）される直流電圧Ｖin1を生成する。

第２高圧電源２０２は、第１高圧電源２０１と同様、トランスＴ２、スイッチング素子Ｑ２、電流検出回路７０６、及び電圧生成回路７０８を備える。スイッチング素子Ｑ２は、トランスＴ２の一次側に接続され、トランスＴ２を駆動するために用いられる。電流検出回路７０６は、トランスＴ２からの出力電流（第２高圧電源２０２からの出力電流）を検出する。電圧生成回路７０８は、トランスＴ２の一次側に接続され、かつ、第２高圧電源２０２の出力電圧の目標値に従って、トランスＴ２へ入力（印加）される直流電圧Ｖin2を生成する。

ＣＰＵ２１０は、制御信号Ｖcont1，Ｖcont2、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２用の駆動信号ＣＬＫ１、並びに電圧生成回路７０７，７０８用の設定信号ＣＬＫ２によって、高圧電源２００（第１及び第２高圧電源２０１，２０２）の動作を制御する。制御信号Ｖcont1は、第１高圧電源２０１（トランスＴ１）からの出力電流を制御するための信号であり、第１高圧電源２０１の所望の出力電流に対応した値（第１高圧電源２０１の出力電圧の目標値に対応する値）を有する。制御信号Ｖcont2は、第２高圧電源２０２（トランスＴ２）からの出力電流を制御するための信号であり、第２高圧電源２０２の所望の出力電流に対応した値（第２高圧電源２０２の出力電圧の目標値に対応する値）を有する信号である。

ＣＰＵ２１０は、画像形成プロセスの実行を開始すると、高圧電源２００への制御信号Ｖcont1，Ｖcont2の出力を開始するとともに、駆動信号ＣＬＫ１の出力を開始する。制御信号Ｖcont1，Ｖcont2は、それぞれ第１及び第２高圧電源２０１，２０２へ入力される。なお、例えば画像形成装置１００の動作モードが上述の低速モードである場合等、第２高圧電源２０２から高電圧の出力を行わない場合には、ＣＰＵ２１０は、制御信号Ｖcont2を出力しなくてもよい。あるいは、ＣＰＵ２１０は、第２高圧電源２０２からの高電圧の出力が行われない値を有する制御信号Ｖcout4を出力してもよい。

駆動信号ＣＬＫ１は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動するためのパルス信号である。高圧電源２００に入力されたＣＬＫ１は、第１及び第２高圧電源２０１，２０２で共用される。即ち、ＣＰＵ２１０は、同一のパルス信号を第１及び第２パルス信号として第１及び第２高圧電源２０１，２０２に対して出力し、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、同一のパルス信号（ＣＬＫ１）によって駆動される。本実施形態では、ＣＬＫ１は、一例として、周波数２５ｋＨｚ及びデューティ比５０％を有するパルス信号である。スイッチング素子Ｑ１は、ＣＰＵ２１０から出力されたＣＬＫ１に従ってスイッチングを行うことによってトランスＴ１を駆動する。スイッチング素子Ｑ２は、ＣＰＵ２１０から出力されたＣＬＫ１に従ってスイッチングを行うことによってトランスＴ２を駆動する。

以下では、第１高圧電源２０１の動作について説明するが、第２高圧電源２０２についても同様である。第１高圧電源２０１では、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作によって、電圧生成回路７０７からトランスＴ１に入力（印加）される直流電圧Ｖin1のスイッチングが行われる。これにより発生した交流電圧がトランスＴ１の一次巻線（一次側）に入力されることで、トランスＴ１は、入力された交流電圧から昇圧された高電圧を、二次巻線（二次側）に発生させる。トランスＴ１の二次巻線に発生した交流の高電圧は、ダイオードＤ１によって整流される。整流によって得られた正極性の高電圧は、第１高圧電源２０１の出力電圧Ｖout1として帯電器２へ供給される。

電流検出回路７０５は、出力電圧Ｖout1に対応する、帯電器２へ供給される出力電流を検出し、検出した出力電流の検出値を検出信号として電圧生成回路７０７へ出力する。電圧生成回路７０７は、トランスＴ１の二次側に接続された電流検出回路７０５による出力電流の検出結果に基づいて、トランスＴ１へ入力される直流電圧（入力電圧Ｖin1）を生成する。具体的には、電圧生成回路７０７は、電流検出回路７０５から出力される検出信号の値と、ＣＰＵ２１０からの制御信号Ｖcont1の値とが等しくなるように、トランスＴ１への入力電圧Ｖin1を制御する。このような制御により、第１高圧電源２０１は、制御信号Ｖcont1の値に応じた所望の値の出力電流を帯電器２へ供給する。

本実施形態では、電圧生成回路７０７，７０８は、それぞれスイッチング電源で構成される。ＣＰＵ２１０から出力される設定信号ＣＬＫ２は、電圧生成回路７０７，７０８のスイッチング周波数を設定するためのパルス信号である。電圧生成回路７０７，７０８は、ＣＬＫ２によって駆動され、ＣＬＫ２に同期したタイミングにスイッチング動作を行う。このように、高圧電源２００に入力されたＣＬＫ２は、第１及び第２高圧電源２０１，２０２で共用される。即ち、電圧生成回路７０７，７０８は、同じＣＬＫ２によってスイッチング周波数が設定される。

ＣＬＫ２の周波数は、ＣＰＵ２１０によってＣＬＫ１の周波数の整数倍に設定される。本実施形態では、ＣＬＫ２の周波数は、一例として、２５ＫＨｚのＣＬＫ１の２倍に相当する５０ｋＨｚに設定される。電圧生成回路７０７，７０８のスイッチング周波数と、トランスＴ１のスイッチング周波数との干渉に起因して、帯電むらの原因となる低周波のうなり成分が帯電器２への出力電圧に発生することを防止できる。

本実施形態の高圧電源２００は、比較例の高圧電源４００と同様、第１及び第２高圧電源２０１，２０２から帯電器２の各ワイヤーへの高電圧の供給を独立に制御可能な構成を有している。ＣＰＵ２１０は、高圧電源４００が画像形成装置１００の動作モードに応じて、制御信号Ｖcont1，Ｖcont2によって高圧電源４００の動作を制御できる。

高圧電源２００は、制御信号Ｖcont1，Ｖcont2に従って、画像形成装置１００の動作モードごとに以下のように動作する。高圧電源２００は、画像形成装置１００の動作モードが低速モードである場合には、第１高圧電源２０１から帯電器２の第１ワイヤー２１へ高電圧を供給し、第２高圧電源２０２からの高電圧の供給を停止するように動作する。一方、高圧電源２００は、画像形成装置１００の動作モードが高速モードである場合には、第１高圧電源２０１から帯電器２の第１ワイヤー２１へ高電圧を供給し、第２高圧電源２０２から帯電器２の第２ワイヤー２２へ高電圧を供給するように動作する。

＜高圧電源２００の特性＞
図８は、本実施形態に係る、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２用の駆動信号ＣＬＫ１の波形、及び画像形成装置１００の各動作モードにおける高圧電源２００の出力電圧のリップル成分の波形の例を示す図である。図８において、Ｖout1_acは、第１高圧電源２０１の出力電圧Ｖout1のリップル成分、Ｖout2_acは、第２高圧電源２０２の出力電圧Ｖout2のリップル成分である。

図８に示すように、低速モードでは、比較例（図６）と同様、高圧電源２００の出力電圧のリップル成分として、第１高圧電源２０１に対応するＶout1_acのみが生じる。一方、高速モードでは、高圧電源２００の出力電圧のリップル成分として、第１高圧電源２０１に対応するＶout1_ac及び第２高圧電源２０２に対応するＶout2_acの両方が生じる。

図８に示す波形では、比較例（図６）と異なり、高速モードにおける第１高圧電源２０１の出力電圧のリップル成分Ｖout1_acと、第２高圧電源２０２の出力電圧のリップル成分Ｖout2_acとの間で、周波数及び位相が同期している。これは、比較例の高圧電源４００のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動用のＰＷＭ１，ＰＷＭ２には周波数及び位相のずれが生じるのに対して、本実施形態の高圧電源２００では、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が共通のＣＬＫ１によって駆動されるためである。即ち、スイッチング素子Ｑ１の駆動信号とスイッチング素子Ｑ２の駆動信号との間に周波数及び位相のずれが生じないためである。

高圧電源２００の出力電圧におけるリップル成分の波形が図８のような波形となる場合に、電極２３と電極２４との間に存在する浮遊容量Ｃｆ（図３）を流れるリップル電流Ｉ_acは、以下のように表される。まず、ＣＬＫ１の周波数をｆ3、Ｖout1_acにより浮遊容量Ｃｆを流れるリップル電流をＩ1_ac、Ｖout2_acにより浮遊容量Ｃｆを流れる電流をＩ2_acとした場合、Ｉ1_ac及びＩ2_acは次式のように表される。
Ｉ1_ac＝Ｖout1_ac／(２π＊ｆ３＊Ｃｆ)
Ｉ2_ac＝Ｖout2_ac／(２π＊ｆ３＊Ｃｆ)
なお、リップル電流Ｉ1_acは、電極２３から電極２４の方向に流れ、リップル電流Ｉ2_acは、電極２４から電極２３の方向（即ち、リップル電流Ｉ1_acとは逆方向）に流れる。第１及び第２高圧電源２０１，２０２で駆動信号ＣＬＫ１が共用されることに起因して、Ｉ1_ac及びＩ2_acは、上式のように、周波数及び位相が同期している。

画像形成装置１００の動作モードが高速モードである場合、第１及び第２高圧電源２０１，２０２の両方から帯電器２へ高電圧の供給が行われる。この場合、Ｉ1_ac及びＩ2_acは、周波数及び位相が同期し、かつ、互いに逆方向に流れることから、浮遊容量Ｃｆを流れるリップル電流Ｉ_acは、次式のように、Ｉ1_ac及びＩ2_acの差分として表される。
Ｉ_ac＝Ｉ1_ac−Ｉ2_ac
＝Ｖout1_ac／(２π＊ｆ3＊Ｃｆ)−Ｖout2_ac／(２π＊ｆ3＊Ｃｆ)
＝(Ｖout1_ac−Ｖout2_ac)／(２π＊ｆ３＊Ｃｆ)

ここで、Ｖout1_ac及びＶout2_acは、周波数及び位相が同期するため、Ｖout2_ac＝α＊Ｖout1_acと表すことができる。これにより、Ｉ_acは次式のように表される。
Ｉ_ac＝(１−α)Ｖout1_ac／(２π＊ｆ３＊Ｃｆ)
例えば、α＝０．９である場合には、
Ｉ_ac＝（１−０．９）Ｖout1_ac／(２π＊ｆ３＊Ｃｆ)＝０．１ Ｖout1_ac
となる。

このように、本実施形態の高圧電源２００では、比較例のように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動用のパルス信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２が非同期である場合と比べて、浮遊容量Ｃｆを流れるリップル電流Ｉ_acを非常に小さい値に低減されうる。また、αが１に近づくほど（即ち、Ｖout1_acとＶout2との一致度が高くなるほど）、浮遊容量Ｃｆを流れるリップル電流Ｉ_acは小さくなる。リップル電流Ｉ_acを小さくできることで、上述のように帯電器２の電極２３，２４間でトラッキングが発生することを防止できる。

画像形成装置１００の動作モードが低速モードである場合、第１高圧電源２０１から帯電器２へ高電圧の供給が行われ、第２高圧電源２０２から帯電器２への高電圧の供給は停止される。このため、浮遊容量Ｃｆを流れるリップル電流Ｉ_acは、次式のように表される。
Ｉ_ac＝Ｉ1_ac＝Ｖout1_ac／(２π＊ｆ3＊Ｃｆ)
このように、動作モードが低速モードである場合には、動作モードが高速モードである場合よりもリップル電流Ｉ_acが大きくなりうる。それでも、このリップル電流Ｉ_acは、比較例の高圧電源４００において動作モードが高速モードである場合のリップル電流Ｉ_acと比べて小さくなる。このため、動作モードが低速モードである場合にも、帯電器２の電極２３，２４間でトラッキングが発生することを防止できる。

以上説明したように、本実施形態では、第１及び第２高圧電源２０１，２０２のトランスＴ１，Ｔ２を、周波数及び位相が同期したパルス信号で駆動することで、第１及び第２高圧電源２０１，２０２を動作させる。これにより、帯電器２の電極２３，３４間（第１及び第２ワイヤー２１，２２間）の浮遊容量Ｃｆを介して流れるリップル電流を低減することが可能になる。このため、画像形成装置１００内で帯電器２の周辺に余計なスペースを設けること及び装置コストを上昇させることなく、帯電器２の絶縁設計を行うことが可能になる。更に、第１及び第２高圧電源２０１，２０２の出力の相互干渉に起因して、帯電器２への出力電圧に低周波のうなり成分が発生することを防止できるとともに、そのようなうなり成分に起因して、形成画像にむらが発生することを防止できる。

本実施形態では、第１及び第２高圧電源２０１，２０２の出力電圧Ｖout1，Ｖout2が正極性を有する場合について説明したが、出力電圧が負極性を有している場合にも本実施形態を同様に実現できる。また、本実施形態では、一例として、ＣＬＫ１の周波数を２５ｋＨｚ、ＣＬＫ２の周波数を５０ｋＨＨｚとしている。しかし、ＣＬＫ２の周波数がＣＬＫ１の周波数の整数倍になる関係を維持しながら、ＣＬＫ１及びＣＬＫ２の周波数をこれらの周波数とは異なる周波数とすることも可能である。

［第２実施形態］
第２実施形態では、第１及び第２高圧電源２０１，２０２を、第１実施形態とは異なる回路構成で実現する例について説明する。以下では、説明の簡略化のため、第１実施形態と異なる部分を中心として説明する。

図９は、本実施形態に係る高圧電源２００の回路構成の例を示す図である。第１実施形態と同様、高圧電源２００は、第１及び第２高圧電源２０１，２０２によって構成され、帯電器２の各ワイヤーへ高電圧を供給する。図９に示すように、第１及び第２高圧電源２０１，２０２は、第１実施形態の構成（図７）とは異なる構成を有する。

第１高圧電源２０１は、比較例として示した第１高圧電源４０１と同様の構成を有し、同様の動作を行う。第１高圧電源４０１におけるオペアンプＯＰ１、パルス生成回路４０３、トランスＴ１、スイッチング素子Ｑ１、及び電流検出回路４０５は、それぞれ、図９に示す第１高圧電源２０１におけるオペアンプＯＰ１、パルス生成回路４０３、トランスＴ１、スイッチング素子Ｑ１、及び電流検出回路７０５に対応する。第２高圧電源２０２は、オペアンプＯＰ２、トランスＴ２、スイッチング素子Ｑ２、トランジスタＱ３、及び電流検出回路７０６を備える。

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、それぞれ、トランスＴ１，Ｔ２を駆動するために用いられる。トランジスタＱ３は、トランスＴ２への入力電圧in3を制御するために用いられる。電流検出回路７０５は、トランスＴ１からの出力電流（第１高圧電源２０１からの出力電流）を検出する。電流検出回路７０６は、トランスＴ２からの出力電流（第２高圧電源２０２からの出力電流）を検出する。

ＣＰＵ２１０は、制御信号Ｖcont1，Ｖcont2によって、高圧電源２００の動作を制御する。第１実施形態と同様、制御信号Ｖcont1は、第１高圧電源２０１（トランスＴ１）からの出力電流を制御するための信号であり、制御信号Ｖcont2は、第２高圧電源２０２（トランスＴ２）からの出力電流を制御するための信号である。制御信号Ｖcont1，Ｖcont2は、それぞれ所望の出力電流に対応した値を有する信号である。

ＣＰＵ２１０は、画像形成プロセスの実行を開始すると、高圧電源２００への制御信号Ｖcont1，Ｖcont2の出力を開始する。制御信号Ｖcont1，Ｖcont2は、それぞれオペアンプＯＰ１，ＯＰ２のプラス入力端子へ入力される。一方、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２のマイナス入力端子には、電流検出回路７０５，７０６からそれぞれ出力される検出信号が入力される。

（第１高圧電源２０１の動作）
第１高圧電源２０１では、ＣＰＵ２１０からの制御信号Ｖcont1の値と、電流検出回路７０５から出力される検出信号の値とが等しくなるように、オペアンプＯＰ１の出力電圧が制御される。このような制御により、第１高圧電源２０１は、制御信号Ｖcont1の値に応じた所望の値の出力電流を帯電器２へ供給することになる。オペアンプＯＰ１の出力電圧はパルス生成回路７０３に入力される。

パルス生成回路７０３は、パルス生成回路４０３（図４）と同様、トランスＴ１の二次側から出力される電流が所望の値となるパルス幅を有するパルス信号ＰＷＭ１を、スイッチング素子Ｑ１へ出力する。即ち、パルス生成回路７０３は、第１高圧電源２０１の出力電圧の目標値に従って、パルス信号ＰＷＭ１の各パルスの幅を制御する。ただし、本実施形態では、パルス生成回路７０３から出力されたＰＷＭ１は、スイッチング素子Ｑ１だけでなく、第２高圧電源２０２へも送られて、スイッチング素子Ｑ２へ供給される。このように、パルス生成回路７０３によって生成された第１パルス信号（ＰＷＭ１）は、スイッチング素子Ｑ１へ供給されるとともに、第２パルス信号としてスイッチング素子Ｑ２へ供給される。

スイッチング素子Ｑ１では、ＰＷＭ１に応じてスイッチングが行われる。スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作によって、トランスＴ１に入力（印加）される所定の直流電圧（２４Ｖ）のスイッチングが行われる。これより発生した交流電圧がトランスＴ１の一次巻線に入力されることで、トランスＴ１は、入力された交流電圧から昇圧された高電圧を、二次巻線に発生させる。

トランスＴ１の二次巻線に発生した交流の高電圧は、ダイオードＤ１によって整流される。整流によって得られた正極性の高電圧は、第１高圧電源２０１の出力電圧Ｖout1として帯電器２へ供給される。なお、電流検出回路７０５は、出力電圧Ｖout1に対応する、帯電器２へ供給される出力電流を検出し、検出した出力電流の検出値を検出信号として、オペアンプＯＰ１のマイナス入力端子へ出力する。

（第２高圧電源２０２の動作）
第２高圧電源２０２では、ＣＰＵ２１０からの制御信号Ｖcont2の値（第２高圧電源２０２の出力電圧の目標値に対応する値）と、電流検出回路７０６から出力される検出信号の値とが等しくなるように、オペアンプＯＰ２の出力電圧が制御される。オペアンプＯＰ２の出力電圧は、トランジスタＱ３のベース端子へ入力される。トランジスタＱ３は、トランスＴ２へ入力（印加）する電圧Ｖin3を、オペアンプＯＰ２から出力された電圧に応じて制御するように動作する。このような制御により、第２高圧電源２０２は、制御信号Ｖcont2の値に応じた所望の値の出力電流を帯電器２へ供給することになる。このように、本実施形態のオペアンプＯＰ２及びトランジスタＱ３は、第２高圧電源２０２の出力電圧の目標値に従って、トランスＴ２へ入力される電圧を生成する電圧生成手段の一例として機能する。

スイッチング素子Ｑ２は、パルス生成回路７０３によって生成されたＰＷＭ１に従ってスイッチング（ゲートのオン・オフ動作）を行うことで、トランスＴ２を駆動する。具体的には、スイッチング素子Ｑ２のスイッチング動作によって、トランスＴ１に入力（印加）される電圧Ｖin3のスイッチングが行われる。これにより発生した交流電圧がトランスＴ２の一次巻線に入力されることで、トランスＴ２は、入力された交流電圧から昇圧された高電圧を、二次巻線に発生させる。

トランスＴ２の二次巻線に発生した交流の高電圧は、ダイオードＤ２によって整流される。整流によって得られた正極性の高電圧は、第２高圧電源２０２の出力電圧Ｖout2として帯電器２へ供給される。なお、電流検出回路７０６は、出力電圧Ｖout2に対応する、帯電器２へ供給される出力電流を検出し、検出した出力電流の検出値を検出信号として、オペアンプＯＰ２のマイナス入力端子へ出力する。

本実施形態の高圧電源２００は、第１実施形態と同様、第１及び第２高圧電源２０１，２０２から帯電器２の各ワイヤーへの高電圧の供給を独立に制御可能な構成を有している。ＣＰＵ２１０は、高圧電源４００が画像形成装置１００の動作モードに応じて、制御信号Ｖcont1，Ｖcont2によって高圧電源４００の動作を制御できる。また、高圧電源２００は、第１実施形態と同様、制御信号Ｖcont1，Ｖcont2に従って、画像形成装置１００の動作モードごとの動作を実行する。

本実施形態の高圧電源２００では、第１実施形態で用いている電圧生成回路７０７，７０８が不要となる。このため、本実施形態によれば、第１実施形態と比較して高圧電源２００の回路構成の簡素化が可能である。なお、本実施形態では、第２高圧電源２０２は第１高圧電源２０１からＰＷＭ１を取得する必要がある。このため、第２高圧電源２０２は、第１高圧電源２０１が高電圧の出力を行っている状態である場合に、高電圧の出力が可能である。

また、本実施形態の第２高圧電源２０２では、トランスＴ２の入力電圧Ｖin3は、所定の直流電圧（２４Ｖ）よりも、トランジスタＱ３のコレクタ‐エミッタ間電圧分だけ低い電圧となる。このため、トランスＴ１，Ｔ２が同じ仕様のトランスである場合、第２高圧電源２０２の出力電圧Ｖout2は、第１高圧電源２０１の出力電圧Ｖout1よりも低くなる。第１及び第２高圧電源２０１，２０２の出力電圧を同じ値に制御する必要がある場合には、トランスＴ２としてトランスＴ１とは異なる仕様のトランスを用いてもよい。

図１０は、本実施形態に係る、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動用のパルス信号ＰＷＭ１の波形、及び画像形成装置１００の各動作モードにおける高圧電源２００の出力電圧のリップル成分の波形の例を示す図である。図１０のＶout1_ac及びＶout2_acは、それぞれ、第１高圧電源２０１の出力電圧Ｖout1，Ｖout2のリップル成分である。

図１０に示すように、低速モード及び高速モードのそれぞれにおいて、Ｖout1_ac及びＶout2_acは、第１実施形態における波形（図８）と同様の波形を示している。特に、高速モードでは、第１実施形態と同様、第１高圧電源２０１の出力電圧のリップル成分Ｖout1_acと、第２高圧電源２０２の出力電圧のリップル成分Ｖout2_acとの間で、周波数及び位相が同期している。これは、本実施形態の高圧電源２００では、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が共通のパルス信号ＰＷＭ１によって駆動されるためである。即ち、スイッチング素子Ｑ１の駆動信号とスイッチング素子Ｑ２の駆動信号との間に周波数及び位相のずれが生じないためである。この場合、浮遊容量Ｃｆ（図３）を流れるリップル電流Ｉ_acを、第１実施形態と同様、非常に小さい値に低減することが可能である。

以上説明したように、本実施形態の高圧電源２００は、第１実施形態と同様、第１及び第２高圧電源２０１，２０２のトランスＴ１，Ｔ２を、周波数及び位相が同期したパルス信号で駆動することで、第１及び第２高圧電源２０１，２０２を動作させる。これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

［第３実施形態］
第３実施形態では、第２高圧電源２０２を、第２実施形態とは異なる回路構成で実現する例について説明する。以下では、説明の簡略化のため、第１及び第２実施形態と異なる部分を中心として説明する。

図１１は、本実施形態に係る高圧電源２００の回路構成の例を示す図である。第１及び第２実施形態と同様、高圧電源２００は、第１及び第２高圧電源２０１，２０２によって構成され、帯電器２の各ワイヤーへ高電圧を供給する。第１高圧電源２０１は、第２実施形態の第１高圧電源２０１と同様の構成を有し、同様の動作を行う。このため、第１高圧電源２０１の詳細については説明を省略する。

第２高圧電源２０２は、トランスＴ２、スイッチング素子Ｑ２、及びスイッチ回路７１０を備える。スイッチング素子Ｑ２は、第１及び第２実施形態と同様、トランスＴ２を駆動するために用いられる。本実施形態では、第２実施形態と同様、第１高圧電源２０１のパルス生成回路７０３から出力されたパルス信号ＰＷＭ１は、スイッチング素子Ｑ１だけでなく、第２高圧電源２０２へも送られる。第２高圧電源２０２において、第１高圧電源２０１から得られたＰＷＭ１はスイッチ回路７１０へ入力される。スイッチ回路７１０は、パルス生成回路７０３からスイッチング素子Ｑ２へのＰＷＭ１の供給ラインに設けられている。スイッチ回路７１０は、ＣＰＵ２１０から出力される切替信号ＳＷ２に従って、ＰＷＭ１の供給ラインの状態を導通状態と非導通状態との間で切り替える。これにより、第２高圧電源２０２の出力電圧Ｖout2が制御される。

本実施形態では、ＣＰＵ２１０は、画像形成プロセスの実行を開始すると、高圧電源２００への制御信号Ｖcont1の出力を開始する。制御信号Ｖcont1は、第２実施形態と同様、オペアンプＯＰ１のプラス入力端子へ入力される。また、ＣＰＵ２１０は、スイッチ回路７１０によるＰＷＭ１の供給ラインの状態の切り替えを制御するための切替信号ＳＷ２の出力を開始する。切替信号ＳＷ２は、上述のように、スイッチ回路７１０へ入力される。なお、ＣＰＵ２１０は、第２高圧電源２０２の出力電圧の目標値に従って、スイッチ回路７１０による供給ラインの状態の切り替えを制御するように、切替信号ＳＷ２の論理値を設定する。

ＣＰＵ２１０は、第２高圧電源２０２から高電圧を出力（帯電器２へ高電圧を供給）させる場合には、スイッチ回路７１０が導通状態になるように、第２高圧電源２０２へ供給するＳＷ２の論理値を設定する。一方、ＣＰＵ２１０は、第２高圧電源からの高電圧の出力を停止させる場合には、スイッチ回路７１０が非導通状態になるように、第２高圧電源２０２へ供給するＳＷ２の論理値を設定する。

スイッチ回路７１０が導通状態になると、パルス生成回路７０３によって生成されたＰＷＭ１が、スイッチ回路７１０を介してスイッチング素子Ｑ２へ供給される。スイッチング素子Ｑ２は、第２実施形態と同様、パルス生成回路７０３によって生成されたＰＷＭ１に従ってスイッチングを行うことで、トランスＴ２を駆動する。具体的には、スイッチング素子Ｑ２のスイッチング動作によって、トランスＴ２に入力（印加）される所定の直流電圧（２４Ｖ）のスイッチングが行われる。これより発生した交流電圧がトランスＴ２の一次巻線に入力されることで、トランスＴ２は、入力された交流電圧から昇圧された高電圧を、二次巻線に発生させる。

トランスＴ２の二次巻線に発生した交流の高電圧は、ダイオードＤ２によって整流される。整流によって得られた正極性の高電圧は、第２高圧電源２０２の出力電圧Ｖout2として帯電器２へ供給される。なお、本実施形態の第２高圧電源２０２には、第２実施形態と異なり、出力電流を検出する電流検出回路が設けられていない。

本実施形態の高圧電源２００は、第１及び第２実施形態と同様、第１及び第２高圧電源２０１，２０２から帯電器２の各ワイヤーへの高電圧の供給を独立に制御可能な構成を有している。ＣＰＵ２１０は、高圧電源４００が画像形成装置１００の動作モードに応じて、制御信号Ｖcont1及び切替信号ＳＷ２によって高圧電源４００の動作を制御できる。また、高圧電源２００は、第１実施形態と同様、制御信号Ｖcont1及び切替信号ＳＷ２に従って、画像形成装置１００の動作モードごとの動作を実行する。

本実施形態の高圧電源２００において、第２高圧電源２０２は、第２実施形態と異なり、第２高圧電源２０２の出力電流の検出、及び検出結果に基づく出力電流のフィードバック制御を行わない。その代わりに、第２高圧電源２０２は、第１高圧電源２０１におけるフィードバック制御に用いられるＰＷＭ１を、トランスＴ２の駆動用のパルス信号として第１高圧電源２０１と共用する。このため、第２高圧電源２０２は、第１高圧電源２０１が高電圧の出力を行っている状態であり、かつ、スイッチ回路７１０が導通状態である場合に、高電圧の出力が可能である。

本実施形態の第２高圧電源２０２は、出力電流のフィードバック制御を行っていないため、出力電流の値についての公差は、第１高圧電源２０１と比較して大きくなる可能性がある。しかし、本実施形態では、第２実施形態の第２高圧電源２０２で用いられているトランジスタＱ３及び電流検出回路７０６が不要となる。このため、本実施形態によれば、第１及び第２実施形態と比較して高圧電源２００の回路構成の簡素化が可能である。

本実施形態の高圧電源２００における、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動用のパルス信号ＰＷＭ１の波形、及び画像形成装置１００の各動作モードにおける高圧電源２００の出力電圧のリップル成分の波形は、図１０に示すような波形となる。したがって、本実施形態の高圧電源２００では、第１及び第２実施形態と同様、浮遊容量Ｃｆ（図３）を流れるリップル電流Ｉ_acを、第１実施形態と同様、非常に小さい値に低減することが可能である。

以上説明したように、本実施形態の高圧電源２００は、第１及び第２実施形態と同様、第１及び第２高圧電源２０１，２０２のトランスＴ１，Ｔ２を、周波数及び位相が同期したパルス信号で駆動することで、第１及び第２高圧電源２０１，２０２を動作させる。これにより、第１及び第２実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

１００：画像形成装置、１：感光ドラム、２：帯電器、２１：第１ワイヤー、２２：第２ワイヤー、２３：電極、２４：電極、２００：帯電高圧電源、２０１：第１帯電高圧電源、２０２：第２帯電高圧電源、２１０：ＣＰＵ

Claims (13)

1. 感光体と、
   第１及び第２放電電極を備え、前記第１及び第２放電電極に電圧が供給されることで発生する放電によって前記感光体を帯電させる帯電手段と、
   前記第１放電電極に供給する電圧を発生させる第１トランスを備え、第１パルス信号に従って前記第１トランスを駆動することで発生した電圧を前記第１放電電極に供給する第１高圧電源と、
   前記第２放電電極に供給する電圧を発生させる第２トランスを備え、前記第１パルス信号と周波数及び位相が同期した第２パルス信号に従って前記第２トランスを駆動することで発生した電圧を前記第２放電電極に供給する第２高圧電源と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１高圧電源は、前記第１トランスの一次側に接続され、かつ、前記第１パルス信号に従ってスイッチングを行うことによって前記第１トランスを駆動する第１スイッチング素子を備え、
   前記第２高圧電源は、前記第２トランスの一次側に接続され、かつ、前記第２パルス信号に従ってスイッチングを行うことによって前記第２トランスを駆動する第２スイッチング素子を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１及び第２高圧電源を制御する制御手段を更に備え、
   前記制御手段は、同一のパルス信号を前記第１及び第２パルス信号として前記第１及び第２高圧電源に対して出力する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記第１高圧電源は、前記第１トランスの一次側に接続され、かつ、前記第１高圧電源の出力電圧の目標値に従って、前記第１トランスへ入力される直流電圧を生成する第１電圧生成手段を備え、
   前記第２高圧電源は、前記第２トランスの一次側に接続され、かつ、前記第２高圧電源の出力電圧の目標値に従って、前記第２トランスへ入力される直流電圧を生成する第２電圧生成手段を備える
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 前記第１及び第２電圧生成手段は、前記第１及び第２パルス信号の周波数の整数倍の周波数を有するパルス信号によって駆動されるスイッチング電源である
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記第１及び第２電圧生成手段は、それぞれ、対応するトランスの二次側に接続された電流検出手段による出力電流の検出結果に基づいて、前記対応するトランスへ入力される直流電圧を生成する
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。
7. 前記第１高圧電源は、前記第１パルス信号を生成するパルス生成手段を備え、
   前記パルス生成手段によって生成された前記第１パルス信号は、前記第１スイッチング素子へ供給されるとともに、前記第２パルス信号として前記第２スイッチング素子へ供給される
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
8. 前記パルス生成手段は、前記第１高圧電源の出力電圧の目標値に従って、前記第１パルス信号の各パルスの幅を制御する
   ことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記第１トランスには所定の直流電圧が入力され、
   前記第２高圧電源は、前記第２高圧電源の出力電圧の目標値に従って、前記第２トランスへ入力される電圧を生成する電圧生成手段を備える
   ことを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
10. 前記第２高圧電源は、前記パルス生成手段から前記第２スイッチング素子への前記第１パルス信号の供給ラインに設けられ、前記供給ラインの状態を導通状態と非導通状態との間で切り替えることで前記第２高圧電源の出力電圧を制御するスイッチ回路を備える
    ことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
11. 前記第１及び第２高圧電源を制御する制御手段を更に備え、
    前記制御手段は、前記第２高圧電源の出力電圧の目標値に従って、前記スイッチ回路による前記供給ラインの状態の切り替えを制御する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記感光体及び前記帯電手段を含み、前記帯電手段が帯電させた前記感光体に静電潜像を形成し、当該静電潜像を現像することで、シートに転写すべき画像を前記感光体に形成する画像形成手段を更に備える
    ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記帯電手段は、前記第１放電電極が設けられた第１ケーシングと、絶縁部材によって前記第１ケーシングと絶縁され、かつ、前記第２放電電極が設けられた第２ケーシングとを備えたスコロトロン帯電器である
    ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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