JP4332528B2 - 電源装置、電源装置を有する画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真プロセスにより画像を形成する画像形成装置に好適な電源装置に関し、特に圧電トランスを用いる電源装置とその電源装置を有する画像形成装置に関するものである。

電子写真プロセスにより画像を形成する画像形成装置において、感光体に転写部材を当接させて転写を行なう直接転写方式を採る場合、転写部材には導電体の回転軸を持つローラ状の導電性ゴムが用いられる。転写部材の駆動は感光体のプロセススピードに合わせて制御される。

そして、転写部材に印加する電圧として、直流バイアス電圧を用いている。この時、直流バイアス電圧の極性は、通常のコロナ放電式の転写電圧と同じ極性である。しかし、こういった転写ローラを用いて良好な転写を行なうためには、通常３ｋＶ以上の電圧（所要電流は数μＡ）を転写ローラに印加する必要がある。上述の画像形成処理に必要とされる高電圧を生成するために、従来は巻線式の電磁トランスが使用されていた。しかし、電磁トランスは、銅線、ボビン、磁芯で構成されており、上記のような、３ｋＶ以上の電圧を印加して用いる場合は、出力電流値が数μＡという微小な電流のために各部に於いて漏れ電流を最小限にしなければならなかった。そのため、トランスの巻線を絶縁物によりモールドする必要が有り、しかも供給電力に比較して大きなトランスを必要としたため、高圧電源装置の小型化・軽量化の妨げとなっていた。

そこで、これらの欠点を補うために、薄型で軽量の高出力の圧電トランスを用いて高電圧を発生させることが検討されている。すなわち、セラミックを素材とした圧電トランスを用いることにより、電磁トランス以上の効率で高電圧を生成する事が可能となる。しかも、一次側および二次側間の結合に関係なく一次側と二次側の電極間の距離を離すことが可能になるので特別に絶縁のためにモールド加工をする必要がない。そのため高圧発生装置を小型・軽量にできるという優れた特性が得られる。

圧電トランスを用いた高圧発生装置として、例えば、特許文献１に示されるものがある。

圧電トランスを用いている高圧電源回路の例を図６の参照により説明する。図６において、１０１Ｙは高圧電源の圧電トランス（圧電セラミックトランス）である。圧電トランス１０１Ｙの出力はダイオード１０２Ｙ、１０３Ｙ及び高圧コンデンサ１０４Ｙによって正電圧に整流平滑され、負荷である転写ローラ（不図示）に供給される。出力電圧は抵抗１０５Ｙ、１０６Ｙ、１０７Ｙによって分圧され、保護用抵抗１０８Ｙを介してオペアンプ１０９Ｙの非反転入力端子（+端子）に入力される。他方オペアンプの反転入力端子（−端子）には抵抗１１４Ｙを介してＤＣコントローラ２０１からアナログ信号である高圧電源の制御信号(Ｖｃｏｎｔ)が接続端子１１８Ｙに入力される。オペアンプ１０９Ｙと抵抗１１４Ｙとコンデンサ１１３Ｙにて積分回路を構成することにより、抵抗とコンデンサの部品定数によって決まる積分時定数で平滑された制御信号（Ｖｃｏｎｔ）がオペアンプ１０９Ｙに入力される。オペアンプ１０９Ｙの出力端は電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０Ｙに接続され、その出力端がインダクタ１１２Ｙに接続されたトランジスタ１１１Ｙを駆動することで、圧電トランスの一次側に電源が供給される。

電子写真方式の画像形成装置の高圧電源ユニットは、図６に示す圧電トランスを用いる高圧電源回路を複数有し（例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の画像形成部に対応する）、帯電、現像、転写等のバイアスを出力する。
特開平１１−２０６１１３号公報

上記の例では、高圧電源ユニット内に圧電トランス及び制御回路を複数個配置することにより、複数のバイアス電圧を出力して画像形成を行っている。特に、タンデム方式のカラー画像形成装置に搭載される高圧電源ユニットにおいては、帯電、現像、転写等のバイアス出力回路をシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの画像形成に対応して４回路が必要となる。そして、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した各回路はほぼ同一バイアス出力電圧に制御される。このとき高圧電源ユニットに搭載されている圧電トランスは帯電、現像、転写等のバイアス出力回路（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）毎にほぼ同一周波数（近接する周波数）で駆動される。

このように、複数の圧電トランスを近接する周波数にて駆動し同一バイアス電圧出力を行なう場合に、隣接配置された圧電トランスにおいて、電源ライン経由或いは静電容量結合などによって、相互干渉を起こし、高圧バイアス電圧の出力精度向上が困難になる。或いは干渉周波数による高圧バイアス電圧の揺らぎ等の発生等を原因とする画像品質低下を招く恐れがある。

このような高圧バイアス電圧精度を原因とする画像に対する影響を避けるために、圧電トランスの配置間隔を十分に広げる対策が考えられる。また、電源ラインを通じての干渉を抑えるために電源ラインのパターン設計の際に、パターン長を伸ばしたり、デカップリングコンデンサの容量を増やすなどの対策が考えられる。しかし、このような対策を理論的な計算によって求めることは困難であり、多くの実験によって上記対策による問題解決が可能かどうか、また可能ならば、その具体的内容を決定しなければならない。そのため、製品開発に要する期間が長くなってしまい、更に、上述の対策により問題解決が可能な場合であっても、高圧電源ユニットの小型化と高画質化とを両立することは困難である。

本発明は、上述の問題点を鑑みてなされたものであり、圧電トランスにおける駆動周波数相互の干渉を抑え、小型化と高画質化を可能にする圧電トランスを用いた電源装置の提供を目的とする。

あるいは、上述の電源装置を有する画像形成装置の提供を目的する。

上記目的を達成するため、本発明にかかる電源装置、画像形成装置は主として、以下の構成を備えることを特徴とする。

すなわち、本発明に係る電源装置は、圧電トランスと、前記圧電トランスを駆動するために該圧電トランスに駆動周波数信号を出力する発振器と、前記発振器から出力される前記駆動周波数信号を制御する発振器制御手段を有する電源回路を複数備えた電源装置であって、
前記複数の電源回路のうち２以上の電源回路から電圧を出力する際に、該２以上の電源回路のうち、電圧が出力される一の電源回路が目標電圧を出力するまでの期間における、該一の電源回路の圧電トランスの駆動周波数と、電圧が出力される他の電源回路が目標電圧を出力するまでの期間における、該他の電源回路の圧電トランスの駆動周波数とが近接しないように該駆動周波数を調整する駆動周波数調整手段を
有することを特徴とする。

あるいは、本発明に係る画像形成装置は、画像を形成する画像形成手段を有する画像形成装置において、
前記画像形成手段に電圧を出力する複数の電源回路を含む電源と、
前記電源に制御信号を出力して該電源回路から出力される電圧を制御するコントローラとを備え、
前記複数の電源回路の夫々は、圧電トランスと、前記圧電トランスを駆動するために該圧電トランスに駆動周波数信号を出力する発振器と、前記コントローラからの前記制御信号に応じて前記発振器から出力される前記駆動周波数信号を制御する発振器制御手段とを備え、
前記電源は、前記複数の電源回路のうち２以上の電源回路から電圧を出力する際に、該２以上の電源回路のうち、電圧が出力される一の電源回路が目標電圧を出力するまでの期間における、該一の電源回路の圧電トランスの駆動周波数と、電圧が出力される他の電源回路が目標電圧を出力するまでの期間における、該他の電源回路の圧電トランスの駆動周波数とが近接しないように該駆動周波数を調整する駆動周波数調整手段を備えることを特徴とする。

あるいは、本発明に係る画像形成装置は、夫々異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成手段を有するカラー画像形成装置において、
前記複数の画像形成手段の夫々に高電圧を出力する複数の電源回路を含む電源と、
前記電源に制御信号を出力して該電源から出力される電圧を制御するコントローラとを備え、
前記複数の電源回路の夫々は、圧電トランスと、前記圧電トランスを駆動するために該圧電トランスに駆動周波数信号を出力する発振器と、前記コントローラからの前記制御信号に応じて前記発振器から出力される前記駆動周波数信号を制御する発振器制御手段とを備え、
前記電源は、前記複数の画像形成手段によってカラー画像を形成するために前記複数の電源回路のうち２以上の電源回路から電圧を出力する際に、該２以上の電源回路のうち、電圧が出力される一の電源回路が目標電圧を出力するまでの期間における、該一の電源回路の圧電トランスの駆動周波数と、電圧が出力される他の電源回路が目標電圧を出力するまでの期間における、該他の電源回路の圧電トランスの駆動周波数とが近接しないように該駆動周波数を調整する駆動周波数調整手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、圧電トランスにおける駆動周波数相互の干渉を抑え、小型化と高画質化を可能にする圧電トランスを用いた電源装置の提供が可能になる。

あるいは、本発明によれば、上述の電源装置を有する画像形成装置の提供が可能になる。

[第１実施形態]
以下、本発明の第１実施形態を図面の参照により説明する。図２は、圧電トランスを用いた高圧電源装置２０２を備える画像形成装置（以下、「カラーレーザプリンタ」という。）の構成図である。カラーレーザプリンタ４０１は記録紙３２を収納するデッキ４０２を有し、デッキ４０２内の記録紙３２の有無を検知するデッキ紙有無センサ４０３が設けられている。また、カラーレーザプリンタ４０１は、デッキ４０２から記録紙３２を繰り出すピックアップローラ４０４、ピックアップローラ４０４によって繰り出された記録紙３２を搬送するデッキ給紙ローラ４０５が設けられている。更に、カラーレーザプリンタ４０１はデッキ給紙ローラ４０５と対をなし、記録紙３２の重送を防止するためのリタードローラ４０６が設けられている。

そして、デッキ給紙ローラ４０５の下流側には記録紙３２を同期搬送するレジストローラ対４０７、レジストローラ対４０７への記録紙３２の搬送状態を検知するレジ前センサ４０８が配設されている。また、レジストローラ対４０７の下流には静電吸着搬送転写ベルト（以下、「ＥＴＢ」と記す）４０９が配設されている。ＥＴＢ４０９上には４色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）分のプロセスカートリッジ４１０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）と、スキャナーユニット４２０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）とからなる画像形成部によって画像が形成される。そして、形成された画像が転写ローラ４３０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）によって順次重ね合わされてゆくことによりカラー画像が形成され、記録紙３２上に転写搬送される。

下流側には記録紙３２上に転写されたトナー像を熱定着するために内部に加熱用のヒータ４３２を備えた定着ローラ４３３と加圧ローラ４３４対が配設されている。更に、定着ローラからの記録紙３２を搬送するための定着排紙ローラ対４３５、定着部からの搬送状態を検知する定着排紙センサ４３６が配設されている。

各スキャナーユニット４２０は、レーザユニット４２１、各レーザユニット４２１からのレーザ光を各感光ドラム３０５上に走査するためのポリゴンミラー４２２とスキャナモータ４２３、結像レンズ群４２４より構成されている。ここで、レーザユニット４２１から照射されるレーザ光は、ビデオコントローラ４４０から送出される各画像信号に基づいて変調されものである。

各プロセスカートリッジ４１０には公知の電子写真プロセスに必要な感光ドラム３０５、帯電ローラ３０３と現像ローラ３０２、トナー格納容器４１１が具備されている。各プロセスカートリッジ４１０は、カラーレーザプリンタ４０１に対して着脱可能に構成されている。

更に、ビデオコントローラ４４０はパーソナルコンピュータ（ホストコンピュータ）等の外部装置４４１から送出される画像データを受け取ると画像データをビットマップデータに展開し、画像形成用の画像信号を生成する。

また、２０１はレーザプリンタの制御部であるＤＣコントローラである。ＲＡＭ２０７ａ、ＲＯＭ２０７ｂ、タイマ２０７ｃ、デジタル入出力ポート２０７ｄ、Ｄ/Ａポート２０７ｅを具備したＭＰＵ（マイクロコンピュータ）２０７、及び各種入出力制御回路（不図示）等で構成されている。

２０２は高圧電源部（高圧電源装置）である。高圧電源装置２０２は、各プロセスカートリッジ４１０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）に対応した帯電高圧電源（不図示）、現像高圧電源（不図示）と、各転写ローラ４３０に対応した高電圧を出力可能な圧電トランスを使用した転写高圧電源とで構成されている。

次に、圧電トランスを使用した転写高圧電源の構成を図１Ａの参照により説明する。尚、本実施形態に係る圧電トランスを使用した転写高圧電源（以下、単に「転写高圧電源」ともいう。）の構成は、正電圧、負電圧どちらの出力回路に対しても有効である。ここでは代表的に正電圧を必要とする転写高圧電源について説明を行なう。

また、転写高圧電源は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各転写ローラ４３０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）に対応し、４回路設けられている。回路構成は各回路とも同じであるため、図１Ａではイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）の２回路（符号末尾にＹ、Ｍを付して区別している）代表として示している。しかしながら、本発明の趣旨は２回路に限定されるものではなく、４回路以上の転写高圧電源を設ける構成でも適用できることはいうまでもない。本発明の実施形態に係る画像形成装置は、相互に異なる色の画像を形成する複数の色ステーションを有する。画像形成装置は、各色ステーションで使用される高圧を出力するために、それぞれが圧電トランスを有する複数の高圧電源回路を有する。実施形態に係る画像形成装置は、少なくとも２つの色ステーションに高圧出力させるための少なくとも２つの圧電トランスを、相互に近接しない駆動周波数により駆動させることを特徴とするものである。

図１Ａにおいて、１０１Ｙは高圧電源の圧電トランス（圧電セラミックストランス）である。圧電トランス１０１Ｙの出力はダイオード１０２Ｙ、１０３Ｙ及び高圧コンデンサ１０４Ｙによって正電圧に整流平滑され、出力端子１１６Ｙから負荷である転写ローラ（不図示）に供給される。出力電圧は抵抗１０５Ｙ、１０６Ｙ、１０７Ｙによって分圧され、保護用抵抗１０８Ｙを介してオペアンプ１０９Ｙの非反転入力端子（+端子）に入力される。他方オペアンプの反転入力端子（-端子）には直列抵抗１１４Ｙを介してＤＣコントローラ２０１からアナログ信号である高圧電源の制御信号(Ｖｃｏｎｔ)が接続端子１１８Ｙより入力される。

オペアンプ１０９Ｙの出力端は電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０Ｙに接続され、電圧制御発振器１１０Ｙの出力端は電界効果トランジスタ１１１Ｙのゲートに接続される。電界効果トランジスタ１１１Ｙのドレインはインダクタ１１２Ｙを介して電源(＋２４Ｖ:Ｖｃｃ)に接続され、コンデンサ１１５Ｙを介して接地されている。更に、圧電トランス１０１Ｙにおける一次側の電極の一方に接続される。この一次側の電極の他方は接地されている。また、電界効果トランジスタ１１１Ｙのソースも接地されている。

図８は、圧電トランスの特性として、出力電圧（Ｖ）と駆動周波数（Ｈｚ）の関係を示す図である。圧電トランスの特性は一般的に図８に示すような共振周波数ｆ₀において出力電圧が最大電圧（Ｅｍａｘ）となる。駆動周波数ｆｘにおいて、規定出力電圧（以下、「制御出力電圧」ともいう。）Ｅｄｃを出力する。共振周波数（以下、これを「最大周波数」ともいう。）ｆ₀を中心として、出力電圧（Ｖ）の分布は裾広がりの分布形状となる。駆動周波数を変化させることにより、出力電圧の制御が可能になる。例えば、圧電トランスの出力電圧を増加させる場合は、駆動周波数を高い方から共振周波数ｆ₀に向かい低い方へ変化させることで可能となる。これ以降、共振周波数ｆ₀より高い側の周波数で制御を行なう場合について説明を行なうが、低い側の周波数で制御を行なう場合も考え方は同様である。

電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０Ｙは入力電圧が上がると出力周波数を上げ、入力電圧が下がると出力周波数を下げるように動作する。圧電トランス１０１Ｙの制御出力電圧（Ｅｄｃ）が上がると、抵抗１０５Ｙを介してオペアンプ１０９Ｙの非反転入力端子（＋端子）の入力電圧（Ｖｓｎｓ）も上がり、オペアンプ１０９Ｙの出力端子の電圧は上昇する。つまり、電圧制御発振器１１０Ｙの入力電圧が上昇するので、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０Ｙの出力周波数も上昇することになり、圧電トランス１０１Ｙの駆動周波数も上昇する。従って、駆動周波数ｆｘより高い周波数で圧電トランス１０１Ｙは駆動する。駆動周波数ｆｘが上がると圧電トランス１０１Ｙの出力電圧は下がるため、出力電圧は下がる方向に制御される。すなわち、図１Ａの構成は、負帰還制御回路を構成している。

また、圧電トランス１０１Ｙの制御出力電圧（Ｅｄｃ）が下がると、オペアンプ１０９Ｙの入力電圧（Ｖｓｎｓ）も下がり、オペアンプ１０９Ｙの出力端子電圧は下がる。つまり、電圧制御発振器１１０Ｙの入力電圧は下がるので、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０Ｙの出力周波数も下がることになり、圧電トランス１０１Ｙの駆動周波数は下がる。駆動周波数ｆｘが下がると、圧電トランス１０１Ｙの出力電圧は上がるため、出力電圧は上がる方向に制御される。

このように、オペアンプ１０９Ｙの反転入力端子（-端子）に入力されるＤＣコントローラ２０１からの制御信号(Ｖｃｏｎｔ)の電圧で決定される電圧に等しくなるよう、出力電圧が定電圧制御される。

イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応した印刷動作においては、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色に対応して、高圧回路、即ち、圧電トランスがほぼ同じタイミングで動作している。ここで、本実施形態の特徴を説明するために、イエロー（Ｙ）及びマゼンタ（Ｍ）の２つの回路の動作について説明する。圧電トランス１０１Ｙ、１０１Ｍの出力端子には、それぞれ容量の異なるコンデンサ１１７Ｙ、１１７Ｍが接続されているものとする。圧電トランス１０１Ｙ、１０１Ｍの出力端に接続される容量性負荷に関する周波数と昇圧比の関係を図３Ａに示し、容量性負荷に対する周波数及び昇圧比の関係を測定するための測定回路の概略を図３Ｂに示す。

図３Ｂに示すように、発信器（ＯＳＣ）からの信号を増幅器（ＡＭＰ）にて増幅し、圧電トランス１０１（Ｙ,Ｍ）に入力する。圧電トランス１０１（Ｙ,Ｍ）の出力端子にはコンデンサ等の容量性負荷１１７ａ及び電圧測定用の負荷抵抗１１７ｂを接続して、測定回路は圧電トランスの入力電圧Ｖｉｎ及び出力電圧Ｖｏを電圧計にて測定する。そして、測定回路は、昇圧比をＶｏ／Ｖｉｎの関係により算出する。

図３Ａは、容量に対する周波数及び昇圧比の関係を示す図である。曲線２５０−１はコンデンサ１１７ａの容量を３ｐＦとした場合、２５０−２はコンデンサ１１７ａの容量を５ｐＦとした場合、２５０−３は７ｐＦとした場合、そして２５０−４は１０ｐＦの場合を示している。圧電トランス１０１（Ｙ,Ｍ）の出力端子に接続されるコンデンサ容量が大きくなるに従い、最大出力周波数が低周波数側に移動するとともに、昇圧比が低下する傾向がある。本測定においては、好適な負荷抵抗１１７ｂとして４０ＭΩを使用しており、この場合、圧電トランス１０１（Ｙ,Ｍ）に関するコンデンサ１１７ａの容量に対する最大出力周波数及び昇圧比は図３Ｃに示すようになる。

次に、従来例の回路（図６）と、本実施形態の回路（図１Ａ）の動作及び周波数特性を比較しながら説明する。図７Ａは、従来例（図６）の回路構成によりイエロー（Ｙ）及びマゼンタ（Ｍ）の画像形成を行なう場合、高圧電源の圧電トランスの駆動周波数と出力電圧の関係（周波数特性）を示す図である。同図において、Ｙ転写バイアス出力高圧電源に使用される圧電トランスの周波数特性を２６０−Ｙとして示す。この場合の最大出力電圧を与える周波数は２６１Ｙとなり、制御出力電圧（Ｅｄｃ）に対応する駆動周波数は２６２Ｙとなる。

また、Ｍ転写バイアス出力高圧電源に使用される圧電トランスの周波数特性を２６０−Ｍとして示す。この場合、最大出力電圧を与える周波数は２６１Ｍとなり、制御出力電圧（Ｅｄｃ）に対応する駆動周波数は２６２Ｍとなる。通常同一の制御出力電圧（Ｅｄｃ）（Ｖ）出力する場合には、使用される圧電トランスの個体バラツキにより駆動周波数は全く同一にはならず、数十Ｈｚから数百Ｈｚの周波数差を持って各々の圧電トランスが駆動される。圧電トランスの駆動周波数が近い圧電トランスを近接配置した場合、電源ラインパターンを介して、圧電トランス１０１Ｙ、１０１Ｍを駆動する各回路が相互に影響し合う。即ち、Ｙ転写バイアス出力高圧電源に使用する圧電トランス１０１Ｙを駆動する回路と、Ｍ転写バイアス出力高圧電源に使用する圧電トランス１０１Ｍを駆動する回路とが相互に影響し合う。更に、圧電トランス（１０１Ｙ、１０１Ｍ）が相互に静電容量的結合するために、互いの圧電トランス駆動周波数が影響を与え、干渉を起こし、図７Ｂに示すような出力電圧に干渉周波数のリップル電圧が現れる。ここで干渉周波数は、互いの圧電トランスにおける駆動周波数の差分となり、図７Ａの場合には、（１）式で示すように、制御出力電圧（Ｅｄｃ）に対応する駆動周波数の差分の絶対値として与えられる。

ｆｂｅｅｔ=｜２６２Ｙ−２６２Ｍ｜(Ｈｚ) ・・・（１）
この干渉に起因するリップル電圧周波数ｆｂｅｅｔ（Ｈｚ）により、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）間における転写効率に差が生じる。この影響は、画像形成装置のプロセス速度（ＰＳ ｍｍ／Ｓ）との関係に従い、視覚的に確認できる周期として画像に表れ、画像品質を低下させてしまう可能性がある。

プロセス速度ＰＳ（ｍｍ／Ｓ）と、干渉に起因するリップル電圧周波数ｆｂｅｅｔ（Ｈｚ）から画像に表れる可能性のある干渉画像周期Ｔｂ（ｍｍ）は、（２）式で与えられる。

Ｔｂ＝ＰＳ／ｆｂｅｅｔ （ｍｍ） ・・・（２）
一般的に、この干渉画像周期Ｔｂ（ｍｍ）が０．３ｍｍ以上になると視覚認識できるといわれており、干渉画像周期が、印刷画像品質低下の原因となる。例えば、プロセス速度ＰＳを１００ｍｍ／Ｓ、干渉起因のリップル電圧周波数ｆｂｅｅｔ（Ｈｚ）が約３５０Ｈｚ以下の場合において視覚認識可能となる。

図１Ａに示す回路構成では、圧電トランス１０１Ｙの出力端子と接地間に３ｐＦの容量性素子（コンデンサ）１１７Ｙを接続し、圧電トランス１０１Ｍの出力端子と接地間に７ｐＦのコンデンサ１１７Ｍを接続している。ここで、コンデンサの容量は例示的なものであるが、イエロー側のコンデンサ１１７Ｙとマゼンタ側のコンデンサ１１７Ｍとは、それぞれ容量が異なるものが好適な回路構成を提供する。

尚、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）の画像形成に対応する何れか一方の回路構成において、圧電トランスの出力端子と接地間に容量性素子（コンデンサ）を接続しない場合であっても同様の効果が得られる。

図１Ｂは、図１Ａの回路構成により、イエロー（Ｙ）及びマゼンタ（Ｍ）の画像形成を行なう場合、高圧電源の圧電トランス１０１Ｙ及び圧電トランス１０１Ｍの駆動周波数と出力電圧の関係（周波数特性）を示す図である。

図１Ａの回路構成では、圧電トランス１０１Ｙの出力端子と接地間に３ｐＦのコンデンサ、圧電トランス１０１Ｍの出力端子と接地間に７ｐＦのコンデンサが接続されている。圧電トランス１０１Ｙ、Ｍの出力端子と接地間に接続するコンデンサ容量に対する、最大出力電圧と周波数並びに昇圧比の関係は、図３Ａ及び図３Ｃで示したとおりである。図１Ｂにおいて、Ｙ転写バイアス出力高圧電源に使用される圧電トランスの周波数特性を２６５−Ｙとして示す。この場合の最大出力電圧を与える周波数は２６７-Ｙとなり、制御出力電圧（Ｅｄｃ）に対応する駆動周波数は２６６-Ｙとなる。

Ｍ転写バイアス出力高圧電源に使用される圧電トランスの周波数特性を２６５−Ｍに示して示す。この場合、最大出力電圧を与える周波数（最大出力周波数）は２６７−Ｍとなり、制御出力電圧（Ｅｄｃ）に対応する駆動周波数は２６６-Ｍとなる。

最大出力周波数２６７−Ｙは１５７．３ＫＨｚであり（図３Ｃのコンデンサ３ｐＦを参照）、最大出力周波数２６７−Ｍは１５１．９ＫＨｚであり（図３Ｃのコンデンサ７ｐＦを参照）、最大出力周波数の差分は５．４ＫＨｚとなる。

制御出力電圧（Ｅｄｃ）（Ｖ）に対応する駆動周波数はそれぞれ、２６６−Ｙ＝１５８．３ＫＨｚ、２６６−Ｍ＝１５２．９ＫＨｚとなり駆動周波数の差分は、最大出力周波数の差分と同じく５．４ＫＨｚを示す。

本実施形態おいて発生する可能性のある干渉起因のリップル電圧周波数ｆｂｅｅｔ（Ｈｚ）は５．４ＫＨｚとなる。干渉画像周期Ｔｂは、プロセス速度ＰＳ１００ｍｍ／Ｓの場合、（２）式の関係より、以下の（３）式で与えられる。

Ｔｂ＝ＰＳ/ｆｂｅｅｔ＝１００/５４００＝０．０１８(ｍｍ)・・・（３）
干渉画像周期が０．３ｍｍ以上になると視覚認識が可能になることから、干渉画像周期Ｔｂが０．０１８ｍｍの場合は視覚認識できないピッチとなっている。

また、圧電トランスが容量性結合した場合においても、図１Ｂからも判るように圧電トランス１０１Ｙ、１０１Ｍの共振周波数がそれぞれ異なるために、干渉による影響（干渉により発生する電圧）を回避することができる。すなわち、隣接する圧電トランス１０１（Ｙ、Ｍ）の出力端子と接地間に容量の異なるコンデンサを接続することで、圧電トランス１０１（Ｙ、Ｍ）の共振周波数が近接しないように周波数特性の分布をシフトさせることができる。周波数特性の分布をシフトさせることにより、圧電トランスの電源パターンに依る相互干渉や、圧電トランスの静電容量性結合による相互干渉による影響（干渉による電圧の発生）を排除することが可能になる。

バイアス電圧を相互干渉の影響の回避により安定化させることができ、圧電トランスをより近接配置することが可能になる。これにより、高圧電源ユニットの高精度化及び小型化が可能になる。

本実施形態では、画像形成装置の説明を、タンデム方式のカラー画像形成装置に用いる転写高圧電源を例に説明している。異なるバイアス電圧を出力する高圧電源ユニットにおいて、隣接する圧電トランスに対し、出力端子と接地間に異なる特性のコンデンサを接続することにより、相互干渉や圧電トランスの静電容量性結合による影響を排除できる。

高圧電源装置２０２に図１Ａの回路構成を適用することで、帯電、現像、転写等において、相互干渉や圧電トランスの静電容量性結合による相互干渉による影響（干渉により発生する電圧）を排除したバイアス出力が可能になる。

本実施形態によれば、圧電トランスにおける駆動周波数相互の干渉を抑え、小型化と高画質化を可能にする圧電トランスを用いた電源装置の提供が可能になる。

あるいは、本実施形態によれば、上述の電源装置を有する画像形成装置の提供が可能になる。

[第２実施形態]
第１実施形態では倍整流回路を用いた高圧電源装置において、圧電トランスの相互干渉を排除するために異なる周波数で駆動する方法について説明を進めた。第２実施形態では、出力電圧が比較的低い場合など、倍整流回路を必要としない圧電トランスを用いた高圧電源装置について説明する。

図４Ａは、第２実施形態にかかる圧電トランスを使用した転写高圧電源の回路構成を示す図である。図４Ｂは、回路構成（図４Ａ）により、イエロー（Ｙ）及びマゼンタ（Ｍ）の画像形成を行なう場合、高圧電源の圧電トランス１０１Ｙ及び圧電トランス１０１Ｍの駆動周波数と出力電圧の関係（周波数特性）を示す図である。尚、第１実施形態と共通の構成部分に関する説明は省略する。

図４Ａは、整流手段をダイオード１０３、コンデンサ１０４により構成される片整流回路とし、圧電トランス１０１の出力端子と接地間に抵抗１１９を接続した点において、図１Ａの回路構成と相違する。圧電トランス１０１Ｙ、１０１Ｍの共振周波数、昇圧比は、出力端子に接続される負荷インピーダンスに依存し、負荷インピーダンスが低くなると共振周波数（最大出力周波数）が低下し、昇圧比も低下する特性を有している。

第１実施形態においては、容量性負荷の大小による駆動周波数の差を利用した構成及び動作を説明したが、本実施形態では抵抗負荷の差を利用した構成及び動作を説明する。

図４Ａの回路構成中、抵抗１１９Ｙには１０ＭΩ抵抗を用い、抵抗１１９Ｍには４０ＭΩ抵抗を用いている。イエロー（Ｙ）側の抵抗１１９Ｙとマゼンタ（Ｍ）側の抵抗１１９Ｍとは、それぞれ抵抗値が異なるものが好適な回路構成を提供する。尚、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）の画像形成に対応する何れか一方の回路構成において、圧電トランスの出力端子と接地間に抵抗負荷を接続しない場合であっても同様の効果が得られる。

図４Ｂは、第２実施形態にかかる圧電トランス１０１Ｙ及び圧電トランス１０１Ｍの駆動周波数と出力電圧の関係（周波数特性）を示す図である。同図において、抵抗１１９Mに４０ＭΩの抵抗を接続したときの周波数特性を２６８−Ｍに示し、抵抗１１９Ｙに１０ＭΩ抵抗を接続した場合の周波数特性を２６８−Ｙに示す。負荷抵抗を１０ＭΩとした場合の周波数特性２６８−Ｙは、負荷抵抗を４０ＭΩとした場合の周波数特性２６８−Ｍに比べて最大出力電圧を与える最大出力周波数が約３ＫＨｚ低くなり、最大出力は約１５％減少している。最大出力電圧が約１５％減少しているものの本実施形態で使用する制御出力電圧（Ｅｄｃ）（Ｖ）に対して最大出力電圧値は十分に高くなっているために、回路の制御動作上の問題は無い。

制御出力電圧（Ｅｄｃ）（Ｖ）に対応する圧電トランスの駆動周波数はそれぞれ２７０−Ｙ、２７０−Ｍで示され、駆動周波数の差分は、（１）式の関係より、以下の（４）式で与えられる。

ｆｂｅｅｔ=｜（２７０−Ｍ）−（２７０−Ｙ）｜（ＫＨｚ）・・・（４）
（４）式で与えられる結果は、最大出力周波数差の３ＫＨｚとほぼ同じ値をとる。従って、プロセス速度ＰＳ＝１００（ｍｍ／Ｓ）とした場合、干渉画像周期Ｔｂは、（２）式の関係より、以下の（５）式で与えられる。

Ｔｂ＝ＰＳ/ｆｂｅｅｔ＝１００/３０００＝０．０３３（ｍｍ）…（５）
干渉画像周期が０．３ｍｍ以上になると視覚認識が可能になることから、干渉画像周期Ｔｂが０．０３３ｍｍの場合は視覚認識できない周期（ピッチ）となっている。

片整流回路を用いた場合でも、隣接する圧電トランスの出力端子と接地間に抵抗値の異なる抵抗素子を接続することにより、圧電トランスの共振周波数が近接しないように周波数特性の分布をシフトさせることができる。周波数特性の分布をシフトさせることにより、圧電トランスの電源パターンに依る相互干渉や、圧電トランスの静電容量性結合による相互干渉による影響（干渉による電圧の発生）を排除することが可能になる。

バイアス電圧を相互干渉の影響の回避により安定化させることができ、圧電トランスをより近接配置することが可能になる。これにより、高圧電源ユニットの高精度化及び小型化が可能になる。

本実施形態によれば、圧電トランスにおける駆動周波数相互の干渉を抑え、小型化と高画質化を可能にする圧電トランスを用いた電源装置の提供が可能になる。

あるいは、本実施形態によれば、上述の電源装置を有する画像形成装置の提供が可能になる。

[第３実施形態]
図５Ａは、本発明の第３実施形態にかかる圧電トランスを使用した転写高圧電源の回路構成を示す図である。尚、第１実施形態及び第２実施形態で説明した回路構成と同様の構成部分に関しては、説明を省略する。第１実施形態及び第２実施形態との主たる相違点は、倍整流回路を用いた高圧電源装置において、圧電トランス１０１の出力端子と接地間に接続されているダイオード（整流素子）の使用個数を変えている点にある。

図５Ａに示す回路構成では、整流回路に用いられている高圧ダイオード１０２Ｙ、１０２Ｍ、１２０Ｍは通常３〜４ｐＦの静電容量を有している。本実施形態はこのダイオードの静電容量を積極的に利用し、圧電トランス１０１Ｙ、１０１Ｍの出力端子にコンデンサ等の容量性素子を付加した場合と同等の動作を行なうものである。

図５Ｂは、図５Ａに示す回路構成により、イエロー（Ｙ）及びマゼンタ（Ｍ）の画像形成を行なう場合、高圧電源の圧電トランス１０１Ｙ及び圧電トランス１０１Ｍの駆動周波数と出力電圧の関係（周波数特性）を示す図である。同図において、通常の倍整流回路に接続された圧電トランス１０１Ｙの周波数特性を２７１−Ｙに示す。最大出力電圧を与える周波数（最大出力周波数）は２７２−Ｙとなり、制御出力電圧（Ｅｄｃ）（Ｖ）に対応する駆動周波数は２７３−Ｙとなる。また、２７１−Ｍは圧電トランス１０１Ｍの出力端子と接地間に高圧ダイオード１２０Ｍを追加した時の圧電トランス１０１Ｍの周波数特性を示す。最大出力電圧を与える周波数（最大出力周波数）は２７２−Ｍとなり、制御出力電圧（Ｅｄｃ）（Ｖ）に対応する駆動周波数は２７３−Ｍとなる。

本実施形態の場合、制御出力電圧（Ｅｄｃ）（Ｖ）での圧電トランス１０１Ｍ、１０１Ｙの駆動周波数は、それぞれ２７３−Ｍ＝１５８ＫＨｚ、２７３−Ｙ＝１６１ＫＨｚとなる。ダイオード１２０Ｍを付加した圧電トランスの駆動周波数に関しては、第１実施形態において３ｐＦコンデンサを付けた場合とほぼ一致する（図３Ｃにおけるコンデンサ１１７ａの容量３ｐＦの欄を参照）。これは、ダイオード１２０Ｍの等価静電容量が約３ｐＦであるためである。このとき、制御出力電圧（Ｅｄｃ）（Ｖ）に対応する駆動周波数の差分は、（１）式の関係より、（６）式で与えられる。

ｆｂｅｅｔ＝｜（２７３−Ｙ）−（２７３−Ｍ）｜（ＫＨｚ）
＝｜１６１−１５８｜＝３Ｋｚ ・・・（６）
従って、プロセス速度ＰＳ＝１００（ｍｍ／Ｓ）とした場合、干渉画像周期Ｔｂは、（２）式の関係より、以下の（７）式で与えられる。

Ｔｂ＝ＰＳ/ｆｂｅｅｔ＝１００/３０００＝０．０３３（ｍｍ）・・・（７）
干渉画像周期が０．３ｍｍ以上になると視覚認識が可能になることから、干渉画像周期Ｔｂが０．０３３ｍｍの場合は視覚認識できない周期（ピッチ）となっている。

本実施形態の回路構成により、隣接する圧電トランスの出力端子と接地間に接続するダイオードの接続数を変えることにより、圧電トランスの共振周波数が近接しないように周波数特性の分布をシフトさせることができる。周波数特性の分布をシフトさせることにより、圧電トランスの電源パターンに依る相互干渉や、圧電トランスの静電容量性結合による相互干渉による影響（干渉による電圧の発生）を排除することが可能になる。

バイアス電圧を相互干渉の影響の回避により安定化させることができ、圧電トランスをより近接配置することが可能になる。これにより、高圧電源ユニットの高精度化及び小型化が可能になる。

本実施形態によれば、圧電トランスにおける駆動周波数相互の干渉を抑え、小型化と高画質化を可能にする圧電トランスを用いた電源装置の提供が可能になる。

あるいは、本実施形態によれば、上述の電源装置を有する画像形成装置の提供が可能になる。

[第４実施形態]
本実施形態にかかる高圧電源装置２０２は電圧を出力する圧電トランスと、圧電トランスから出力された電圧を負荷に対して整流平滑化して出力する整流素子を有する。また、高圧電源装置２０２は、入力された制御信号に応じて出力信号の周波数を制御する電圧制御発振器と、電圧制御発振器から出力された出力信号により駆動して圧電トランスに電源電圧を供給する電源電圧供給素子とを有する。

更に、高圧電源装置２０２は、圧電トランス（例えば、１０１Ｙ）の出力端子と接地間に接続されている共振周波数可変手段（共振周波数可変回路）９１７Ｙを備えている。共振周波数可変手段（共振周波数可変回路）９１７Ｙは、圧電トランス１０１Ｙを、他の圧電トランス（例えば、１０１Ｍ）の駆動周波数に対して、異なる駆動周波数により駆動させることを可能にする。

図９は、第４実施形態にかかる圧電トランスを使用した転写高圧電源の回路構成を示す図である。圧電トランス１０１Ｙ、１０１Ｍの出力端子と接地間に共振周波数可変手段（共振周波数可変回路）９１７Ｙ、９１７Ｍが接続されている点において、第１実施形態における図１Ａの回路構成と相違する。

共振周波数可変回路９１７Ｙ、９１７Ｍは、圧電トランス１０１Ｙ、１０１Ｍの駆動周波数を可変に制御できる回路である。一の共振周波数可変回路９１７Ｙは、他の圧電トランス１０１Ｍの出力端子と接地間に接続されている他の共振周波数可変手段（共振周波数可変回路）９１７Ｍに対し、異なる負荷特性を可変に設定することができる。ここで、可変に設定できる負荷特性には、例えば、容量性負荷、抵抗負荷、ダイオードの接続と等価な負荷、あるいはこれらの組み合わせが含まれる。

共振周波数可変回路９１７Ｙ、９１７Ｍは、第１実施形態で説明した容量性負荷の接続、第２実施形態で説明した抵抗負荷、第３実施形態で説明したダイオードの接続と同等の効果が得られるものとする。ここで、共振周波数可変回路９１７Ｙ、９１７Ｍにおける駆動周波数の可変量（Ｆｖａｒｉ）は、電源制御発信器を含めた圧電トランスの共振周波数のばらつき（Ｆｄｉｆｆ）を含めて制御することができる。駆動周波数の可変量（Ｆｖａｒｉ）と共振周波数のばらつき（Ｆｄｉｆｆ）の関係は（８）式の関係を満たすように設定することができる。

Ｆｖａｒｉ(Ｈｚ) ＞ Ｆｄｉｆｆ (Ｈｚ) ・・・（８）
具体例として、圧電トランスの共振周波数のばらつき範囲が２.２（ＫＨｚ）、電源制御発信器のばらつきを含めた共振周波数のばらつき範囲の周波数をＦｄｉｆｆ(Ｈｚ)=２.４（ＫＨｚ）程度とする。この場合、共振周波数可変回路９１７（Ｙ、Ｍ）における駆動周波数の可変量（Ｆｖａｒｉ）を３ＫＨｚ以上と設定すると、ばらつきの影響を含めて共振周波数が近接しないように周波数特性の分布をシフトさせることができる。周波数特性の分布をシフトさせることにより、圧電トランスの電源パターンに依る相互干渉や、圧電トランスの静電容量性結合による相互干渉による影響（干渉による電圧の発生）を排除することが可能になる。バイアス電圧を相互干渉の影響の排除により安定化させることができ、圧電トランスをより近接配置することが可能になる。これにより、高圧電源ユニットの高精度化及び小型化が可能になる。

また、上述の第１実施形態から第３実施形態において、（８）式の関係を満たす負荷特性を備える容量性素子、抵抗素子、ダイオード（整流素子）が接続されることにより、好適な回路構成（図１Ａ、図４Ａ、図５Ａ）が実現される。

上述の各実施形態において、タンデム方式のカラー画像形成装置に用いる転写高圧電源を例に説明している。異なるバイアス電圧を出力する高圧電源ユニットにおいて、相互干渉や、圧電トランスの静電容量性結合による相互干渉による影響（干渉により発生する電圧）を排除するために、本発明の趣旨を適用することは可能である。

更に、本発明の適用対象として、画像形成装置は、カラー画像形成装置に限定されるものではなく、モノクロ画像を形成するモノクロ画像形成装置であってもよい。画像形成装置４０１を構成する高圧電源装置２０２に、図１Ａ、図４Ａ、図５Ａの何れかの回路構成を適用することで、相互干渉や、圧電トランスの静電容量性結合による相互干渉による影響を排除したバイアス出力が可能になる。

本実施形態によれば、圧電トランスにおける駆動周波数相互の干渉を抑え、小型化と高画質化を可能にする圧電トランスを用いた電源装置の提供が可能になる。

あるいは、本実施形態によれば、上述の電源装置を有する画像形成装置の提供が可能になる。

[第５実施形態]
次に、図１０を参照して本発明の第５実施形態を説明する。図１０は、圧電トランスを使用した転写高圧電源の回路構成を示す図である。正電圧、負電圧どちらの出力回路に対しても有効である。ここでは代表的に正電圧を必要とする転写高圧電源について説明を行なう。転写高圧電源は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各転写ローラ４３０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）に対応し、４回路設けられている。第１実施形態で説明した図１Ａと同一の構成要素に関しては、同一の参照番号を付している。回路の動作原理に関しては、上述の各実施形態の説明と重複するので詳細な説明は省略する。

本実施形態の説明に先立って、圧電トランスの駆動周波数を変えることと高画質化の問題を図１６、図１７により説明する。図１６は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに対応する圧電トランスの駆動周波数の分布（１６３４、１６３３、１６３２、１６３１）を例示する図である。図１６の場合、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順番で印刷動作が行われ、駆動周波数は周波数の高い方から低い方へ（図中の制御方向）制御される。駆動周波数ｆｘ１、ｆｘ２、ｆｘ３、ｆｘ４で制御出力電圧（Ｅｄｃ）が出力される。Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに対応する圧電トランスの駆動周波数の分布において、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４において、各色の圧電トランスの出力電圧は最大になる。

図１７は、各駆動周波数（ｆｘ１、ｆｘ２、ｆｘ３、ｆｘ４）と制御出力電圧（Ｅｄｃ）が出力されるタイミングの関係を例示する図である。Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色に対応する圧電トランスの駆動周波数（ｆｘ１〜ｆｘ４）に対するバイアス立ち上がりタイミングで目標の制御出力電圧（Ｅｄｃ）が出力され、各圧電トランスはＯＦＦ状態からＯＮ状態になる（１７３１〜１７３４）。

圧電トランス１０１Ｙが駆動周波数ｆｘ１で駆動しているときに（１７４４）、圧電トランス１０１Ｍが駆動周波数ｆｘ２で駆動を始めると（１７４３）、点１７３５で駆動周波数ｆｘ１と干渉する。また、圧電トランス１０１Ｍが駆動周波数ｆｘ２で駆動しているときに（１７４３）、圧電トランス１０１Ｃが駆動周波数ｆｘ３で駆動を始めると（１７４２）、点１７３６で駆動周波数ｆｘ２と干渉する。更に、圧電トランス１０１Ｃが駆動周波数ｆｘ３で駆動しているときに（１７４２）、圧電トランス１０１Ｋが駆動周波数ｆｘ４で駆動を始めると（１７４１）、点１７３７で駆動周波数ｆｘ３と干渉する。一の色の駆動周波数と他の色の駆動周波数とが干渉するとバイアス電圧が一時的に変動し、出力した画像にスジ状の模様として現れ、画像品質が低下するという問題が生じる。特に、連続印刷動作では１ページ目、間欠印刷動作では各ページにおいて、バイアス立ち上がり時の周波数の干渉が問題となることがある。

本実施形態の回路構成の特徴としては、圧電トランス１０１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の出力端子にそれぞれ静電容量の異なるコンデンサ１１７（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）が接続されている点にある。図１１は、静電容量を変えた場合の回路の駆動周波数と出力電圧の関係を示した図である。図１１において、参照番号１１０１は、コンデンサ１１７（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の静電容量を１０ｐＦとした場合の駆動周波数と出力電圧の関係を示す図である。参照番号１１０２は静電容量を７ｐＦとした場合、参照番号１１０３は静電容量を５ｐＦとした場合、参照番号１１０４は静電容量を３ｐＦとした場合の駆動周波数と出力電圧の関係を示している。コンデンサ１１７（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）に設定する静電容量が大きくなるに従い、駆動周波数のピーク（最大駆動周波数）は低周波数側にシフトする。

図１２Ａ、１２Ｂは、画像形成装置において画像を形成する際の高圧帯電動作のタイミングを示す図である。図１２Ａは、連続印刷動作時において、圧電トランス１０１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わるタイミングを示している。この際、圧電トランス１０１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順にＯＦＦ状態からＯＮ状態に立ち上がる。ＯＮ状態になると、記録紙がある状態（紙中）及び記録紙が搬送途中にある状態（紙間）においてＯＮ状態が維持される。図１２Ｂは、間欠印刷動作時において、圧電トランス１０１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わるタイミングを示している。圧電トランス１０１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の動作は連続印刷動作の場合と同様にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順にＯＦＦ状態からＯＮ状態に立ち上がる。現像、転写においても同様の順番で動作するものとする。

Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順に駆動する順番を考慮して、図１０の回路構成で、コンデンサ１１７（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の静電容量をそれぞれ変更して、回路の駆動周波数のピーク（最大駆動周波数）をそれぞれシフトさせる。

静電容量の設定例として、コンデンサ１１７Ｙを１０ｐＦ、コンデンサ１１７Ｍを７ｐＦ、コンデンサ１１７Ｃを５ｐＦそしてコンデンサ１１７Ｋを３ｐＦに設定する。これらの静電容量が各コンデンサ１１７（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）に設定された場合の駆動周波数と出力電圧の関係を図１３に示す。

図１３において、参照番号１３１１は、コンデンサ１１７Ｙの静電容量を１０ｐＦとした場合の駆動周波数と出力電圧の関係を示す図である。参照番号１３１２は、コンデンサ１１７Ｍの静電容量を７ｐＦとした場合、参照番号１３１３はコンデンサ１１７Ｃの静電容量を５ｐＦとした場合の駆動周波数と出力電圧の関係を示している。そして、参照番号１３１４はコンデンサ１１７Ｋの静電容量を３ｐＦとした場合の駆動周波数と出力電圧の関係を示している。駆動周波数がｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４で各色の圧電トランス１０１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の出力電圧は最大になる。目標とする制御出力電圧（Ｅｄｃ）に対応するＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色の駆動周波数は、ｆｘ１、ｆｘ２、ｆｘ３及びｆｘ４であり、各駆動周波数は（９）式の関係を満たす。

ｆｘ１ ＜ ｆｘ２ ＜ ｆｘ３ ＜ ｆｘ４ ・・・（９）
図１４は各駆動周波数（ｆｘ１、ｆｘ２、ｆｘ３、ｆｘ４）と制御出力電圧（Ｅｄｃ）が出力されるタイミングの関係を例示する図である。Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色に対応する圧電トランスの駆動周波数（ｆｘ１〜ｆｘ４）に対するバイアス立ち上がりタイミングで目標の制御出力電圧（Ｅｄｃ）が出力され、各圧電トランスはＯＦＦ状態からＯＮ状態になる（１４０１〜１４０２）。

圧電トランス１０１Ｙが駆動周波数ｆｘ１で駆動している際（１４０５）、圧電トランス１０１Ｍが駆動周波数ｆｘ２で駆動を始めても（１４０６）、駆動周波数が交差する点が発生しないため、駆動周波数の干渉は生じない。

また、圧電トランス１０１（Ｍ、Ｃ、Ｋ）の駆動周波数に関しても、他の圧電トランスの駆動周波数との間で干渉は生じない。

従って、図１０に示す回路構成で、（９）式に示す駆動周波数の関係を満たすようにコンデンサ１１７（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の静電容量をそれぞれ変更して、設定することで、駆動周波数の干渉を排除することが可能になる。

これにより、連続印刷動作（特に１ページ目）、または間欠印刷動作の各ページにおける画像の品質の低下を防ぐことが可能になる。

本実施形態によれば、圧電トランスにおける駆動周波数相互の干渉を抑え、小型化と高画質化を可能にする圧電トランスを用いた電源装置の提供が可能になる。

あるいは、本実施形態によれば、上述の電源装置を有する画像形成装置の提供が可能になる。

[第６実施形態]
次に本発明の第６実施形態を説明する。図１０の回路構成を本実施形態においても利用するものとする。第５実施形態との主たる相違点は、共振回路の定数変更により圧電トランス１０１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）を駆動する電圧を各色で変え、共振特性を変えることにより、目標とする制御出力電圧（Ｅｄｃ）に対する駆動周波数をずらすことである。本実施形態の画像形成装置においても、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順番で画像形成を行なうものとする。従って、帯電高圧も同様の順番で立ち上がり、現像高圧、転写高圧においても、同様の順番で動作するものとする。

図１０に示すコンデンサ１１５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の静電容量をＣ_115Y、Ｃ_115M、Ｃ_115C、Ｃ_115Kとする。各静電容量は（１０）式の関係を満たすものである。ここでは、コンデンサ１１７（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）については同一の設定値とするため、駆動周波数と出力電圧の関係で、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの最大駆動周波数は同一となる。すなわち、図１３の最大駆動周波数（ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４）のように異なることにはならない。

Ｃ_115Y＞Ｃ_115M＞Ｃ_115C＞Ｃ_115K・・・(１０)
コンデンサ１１５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の静電容量値を（１０）式の関係を満たすように設定すると、各色の回路の共振特性及び昇圧比が変わり、圧電トランスを駆動する電圧も変化する。図１５は、コンデンサ１１５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の静電容量値を（１０）式の関係を満たすように設定した場合の各圧電トランス１０１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）と出力電圧の関係を示す図である。図１５において、参照番号１５２１は、コンデンサ１１５Ｙの静電容量の設定に基づく駆動周波数と出力電圧の関係を示す図である。参照番号１５２２は、コンデンサ１１５Ｍの静電容量の設定に基づく駆動周波数と出力電圧の関係を示す図であり、参照番号１５２３はコンデンサ１１５Ｃの静電容量の設定に基づく駆動周波数と出力電圧の関係を示す図である。そして、参照番号１５２４はコンデンサ１１５Ｋの静電容量の設定に基づく駆動周波数と出力電圧の関係を示す図である。

図１５では、参照番号１５２１で示されるＹの昇圧比が最も小さく、参照番号１５２４で示されるＫの昇圧比が最も大きくなる。各色において、駆動周波数ｆ₀（共振周波数）で最大の出力電圧が出力される。ｆ₀を中心として、出力電圧（Ｖ）の分布は裾広がりの分布形状となる。目標とする制御出力電圧（Ｅｄｃ）に対応する各色の駆動周波数をＹ、Ｍ，Ｃ、Ｋの順にｆｘ１、ｆｘ２、ｆｘ３、ｆｘ４とすると、各駆動周波数を異なる周波数に設定することができる。
同様に、インダクタ１１２（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の値を各色で変えることによっても、共振特性及び昇圧比を変えることができる。これにより、目標とする制御出力電圧（Ｅｄｃ）に対する各色の駆動周波数ｆｘ１、ｆｘ２、ｆｘ３、ｆｘ４を異なる周波数に設定することが可能になる。

画像形成が開始される色の順（例えば、Ｙ→Ｍ→Ｃ→Ｋ）に合わせて、圧電トランス１０１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の駆動周波数の関係が上記の（９）式の関係を満たすように、コンデンサ１１５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の静電容量値を設定する。

この場合も図１４に示すように、圧電トランス１０１Ｙが駆動周波数ｆｘ１で駆動している際（１４０５）、圧電トランス１０１Ｍが駆動周波数ｆｘ２で駆動を始めても（１４０６）、駆動周波数が交差する点が発生しない。すなわち、駆動周波数の干渉は生じない。また、圧電トランス１０１（Ｍ、Ｃ、Ｋ）の駆動周波数に関しても、他の圧電トランスの駆動周波数との間で干渉は生じない。

従って、図１０に示す回路構成で、（９）式に示す駆動周波数の関係を満たすようにコンデンサ１１７（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の静電容量を（１０）式により変更し、設定することで駆動周波数の干渉を排除することが可能になる。

これにより、連続印刷動作（特に１ページ目）、または間欠印刷動作の各ページにおける画像の品質の低下を防ぐことが可能になる。

本実施形態によれば、圧電トランスにおける駆動周波数相互の干渉を抑え、小型化と高画質化を可能にする圧電トランスを用いた電源装置の提供が可能になる。

あるいは、本実施形態によれば、上述の電源装置を有する画像形成装置の提供が可能になる。

[第７実施形態]
次に本発明の第７実施形態を説明する。図１０の回路構成を本実施形態においても利用するものとする。第５及び第６実施形態では回路定数の変更により駆動周波数を設定したのに対し、本実施形態では各色の圧電トランス１０１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）として予め共振周波数の選別を行った圧電トランスを用いることにある。

画像形成が開始される色の順（例えば、Ｙ→Ｍ→Ｃ→Ｋ）に合わせて、圧電トランス１０１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の各共振周波数（ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４）を、例えば、（９）式の大小関係を満たすように選別する。（９）式の関係を満たす共振周波数の選別により、各圧電トランス１０１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の駆動時における駆動周波数と出力電圧の関係は、第５実施形態で説明した図１３、図１４と同様のものとなる。

画像形成が開始される際、各色の圧電トランス１０１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の駆動周波数ｆｘ１、ｆｘ２、ｆｘ３、ｆｘ４が交差することがないため、画像形成中に圧電トランス１０１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）同士で駆動周波数が干渉することはない。

尚、上述の各実施形態において、画像形成装置の説明を、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順に画像形成を行なうタンデム方式のカラー画像形成装置に用いる帯電高圧電源を例に説明したが、本発明の趣旨は、これに限定されるものではない。例えば、他の現像、転写などの高圧バイアス、他の色順で画像形成を行なうタンデム方式の画像形成装置であっても、本発明の趣旨は適用可能である。

本実施形態によれば、各色の高圧回路に予め共振周波数の異なる圧電トランスを用いたことにより、回路定数の変更によって起きる各色の出力能力の相違を考慮することなく、圧電トランスの能力を十分に生かした高圧回路が形成できる。

従って、図１０に示す回路構成で、（９）式に示す駆動周波数の関係を満たすように圧電トランス１０１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の共振周波数を選別することで、圧電トランスの駆動周波数の干渉を排除することが可能になる。

これにより、連続印刷動作（特に１ページ目）、または間欠印刷動作の各ページにおける画像の品質の低下を防ぐことが可能になる。
また、本実施形態に拠れば、各色の高圧電源に予め共振周波数の異なる圧電トランスを用いたことにより、回路定数の変更によって起きる各色の出力能力の相違を考慮することなく、圧電トランスの能力を十分に生かした高圧電源回路の構成が可能になる。

第１実施形態にかかる圧電トランスを使用した転写高圧電源の回路構成を示す図である。 第１実施形態にかかる圧電トランス１０１Ｙ及び圧電トランス１０１Ｍの駆動周波数と出力電圧の関係を示す図である。 圧電トランスを用いた高圧電源装置を備える画像形成装置の構成を示す図である。 圧電トランス１０１Ｙ、１０１Ｍの出力端に接続される容量性負荷に関する周波数と昇圧比の関係を示す図である。 容量性負荷に対する周波数及び昇圧比の関係を測定するための測定回路の概略を示す図である。 コンデンサ１１７ａの容量に対する最大出力周波数及び昇圧比の関係を示す図である。 第２実施形態にかかる圧電トランスを使用した転写高圧電源の回路構成を示す図である。 第２実施形態にかかる圧電トランス１０１Ｙ及び圧電トランス１０１Ｍの駆動周波数と出力電圧の関係を示す図である。 第３実施形態にかかる圧電トランスを使用した転写高圧電源の回路構成を示す図である。 第３実施形態にかかる圧電トランス１０１Ｙ及び圧電トランス１０１Ｍの駆動周波数と出力電圧の関係を示す図である。 圧電トランスを用いている高圧電源回路の従来例を示す図である。 図６の回路構成によりイエロー（Ｙ）及びマゼンタ（Ｍ）の画像形成を行なう場合、高圧電源の圧電トランスの駆動周波数と出力電圧の関係を示す図である。 リップル電圧を説明する図である。 圧電トランスの特性として、出力電圧（Ｖ）と駆動周波数（Ｈｚ）の関係を示す図である。 第４実施形態にかかる圧電トランスを使用した転写高圧電源の回路構成を示す図である。 第５実施形態にかかる圧電トランスを使用した転写高圧電源の回路構成を示す図である。 静電容量を変えた場合の回路の駆動周波数と出力電圧の関係を示した図である。 第５実施形態にかかる画像形成装置において画像を形成する際の高圧帯電動作のタイミングを示す図である。 第５実施形態にかかる画像形成装置において画像を形成する際の高圧帯電動作のタイミングを示す図である。 第５実施形態における駆動周波数と出力電圧の関係を示す図である。 第５実施形態において駆動周波数と制御出力電圧が出力されるタイミングの関係を例示する図である。 第６実施形態における駆動周波数と出力電圧の関係を示す図である。 駆動周波数と出力電圧の関係を示す図である。 駆動周波数と制御出力電圧が出力されるタイミングの関係を例示する図である。

Claims (10)

1. 圧電トランスと、前記圧電トランスを駆動するために該圧電トランスに駆動周波数信号を出力する発振器と、前記発振器から出力される前記駆動周波数信号を制御する発振器制御手段を有する電源回路を複数備えた電源装置であって、
   前記複数の電源回路のうち２以上の電源回路から電圧を出力する際に、該２以上の電源回路のうち、電圧が出力される一の電源回路が目標電圧を出力するまでの期間における、該一の電源回路の圧電トランスの駆動周波数と、電圧が出力される他の電源回路が目標電圧を出力するまでの期間における、該他の電源回路の圧電トランスの駆動周波数とが近接しないように該駆動周波数を調整する駆動周波数調整手段を
   有することを特徴とする電源装置。
2. 前記駆動周波数調整手段とは、前記一の電源回路の圧電トランスの出力側に接続される素子と前記他の電源回路における圧電トランスの出力側に接続される素子から構成され、
   前記一の電源回路における圧電トランスの出力側に接続される素子の負荷特性と、前記他の電源回路における圧電トランスの出力側に接続される素子の負荷特性が異なることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記一の電源回路の前記素子及び前記他の電源回路の前記素子は、相互に異なる容量の容量性素子、相互に抵抗値の異なる抵抗の少なくともいずれか一方を含むことを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
4. 前記駆動周波数調整手段とは、前記一の電源回路における圧電トランスの出力側に負荷特性を有する素子を接続し、前記他の電源回路における圧電トランスの出力側に前記負荷特性を有する素子を接続しないことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
5. 前記一の電源回路における前記圧電トランスの出力側に接続されている前記素子は、抵抗素子及び整流素子の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
6. 画像を形成する画像形成手段を有する画像形成装置において、
   前記画像形成手段に電圧を出力する複数の電源回路を含む電源と、
   前記電源に制御信号を出力して該電源回路から出力される電圧を制御するコントローラとを備え、
   前記複数の電源回路の夫々は、圧電トランスと、前記圧電トランスを駆動するために該圧電トランスに駆動周波数信号を出力する発振器と、前記コントローラからの前記制御信号に応じて前記発振器から出力される前記駆動周波数信号を制御する発振器制御手段とを備え、
   前記電源は、前記複数の電源回路のうち２以上の電源回路から電圧を出力する際に、該２以上の電源回路のうち、電圧が出力される一の電源回路が目標電圧を出力するまでの期間における、該一の電源回路の圧電トランスの駆動周波数と、電圧が出力される他の電源回路が目標電圧を出力するまでの期間における、該他の電源回路の圧電トランスの駆動周波数とが近接しないように該駆動周波数を調整する駆動周波数調整手段を備える
   ことを特徴とする画像形成装置。
7. 夫々異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成手段を有するカラー画像形成装置において、
   前記複数の画像形成手段の夫々に高電圧を出力する複数の電源回路を含む電源と、
   前記電源に制御信号を出力して該電源から出力される電圧を制御するコントローラとを備え、
   前記複数の電源回路の夫々は、圧電トランスと、前記圧電トランスを駆動するために該圧電トランスに駆動周波数信号を出力する発振器と、前記コントローラからの前記制御信号に応じて前記発振器から出力される前記駆動周波数信号を制御する発振器制御手段とを備え、
   前記電源は、前記複数の画像形成手段によってカラー画像を形成するために前記複数の電源回路のうち２以上の電源回路から電圧を出力する際に、該２以上の電源回路のうち、電圧が出力される一の電源回路が目標電圧を出力するまでの期間における、該一の電源回路の圧電トランスの駆動周波数と、電圧が出力される他の電源回路が目標電圧を出力するまでの期間における、該他の電源回路の圧電トランスの駆動周波数とが近接しないように該駆動周波数を調整する駆動周波数調整手段を備えることを特徴とするカラー画像形成装置。
8. 前記複数の画像形成手段毎に前記駆動調整手段による調整値を異なる値に設定することを特徴とする請求項７に記載のカラー画像形成装置。
9. 前記複数の画像形成手段の画像形成の順序に応じて前記駆動調整手段による調整値を設定することを特徴とする請求項７に記載のカラー画像形成装置。
10. 前記駆動調整手段は、前記複数の画像形成手段のうち、先に画像形成を行う画像形成手段に対応した電源回路の前記駆動周波数よりも、後に画像形成を行う画像形成手段に対応した電源回路の前記駆動周波数が大きくなるように調整することを特徴とする請求項７に記載のカラー画像形成装置。

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