JP5172291B2 - 電源装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源装置及び画像形成装置に関し、例えば画像形成装置の現像装置や帯電装置に印加する電圧を生成して出力する技術に関する。

従来から、コピー機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置では、現像装置や帯電装置に駆動電圧を印加する電源装置として、交流電圧を整流して得た直流電圧と、昇圧により生成した交流電圧とを重畳した電圧を供給する電源装置が用いられている。このような電源装置として、例えば、特許文献１に示されるように、複数の負荷、例えば現像装置等に上記重畳した電圧を供給するために、単一電源から供給される直流電圧（交流電圧を整流して得た直流電圧）を複数の直流電圧に変換し、上記複数の負荷のそれぞれに対して設けられた各制御回路において交流電圧と重畳し、当該重畳後の電圧を各負荷に対して供給する電源装置が提案されている。
特許第３３０９５７９号公報

しかしながら、上記特許文献１に示される電源装置は、画像形成用電圧として負荷に供給する上記重畳後の電圧レベルを所要レベルに保つ制御を行う場合、負荷が重くなると、交流電圧を昇圧するトランスの一次側に流れる駆動電流が増大するので駆動素子の損失が熱として発散し、この熱で周囲温度が上昇して部品の信頼性を著しく低下させるおそれがある。また、複数の負荷に直流電圧を供給する場合の問題としては、単一の直流電源から各負荷用の直流電圧供給を可能とするために、直流電源に用いるトランスの容量を大きくする必要が生じるという問題がある。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、画像形成用電圧として負荷に供給する上記重畳後の電圧レベルを所要レベルに保つ制御を行う場合に、負荷が変動しても、交流電圧を昇圧するトランスの一次側に流れる駆動電流を増大させず、駆動素子の損失による温度上昇を要因とした部品の信頼性低下を生じさせないことを目的とする。

本発明の請求項１に記載の発明は、負荷に対応させて設けられ、交流入力信号を昇圧して交流電圧を生成する昇圧トランスと、
前記昇圧トランスに対して設けられ、前記交流電圧を整流して直流電圧を生成し、当該直流電圧を前記昇圧トランスの２次側に生じる交流電圧に重畳する直流電圧生成回路と、
前記直流電圧生成回路に対して設けられ、前記直流電圧生成回路によって生成される直流電圧のレベルを制御する直流電圧制御回路と、
直流電圧を出力する電源からなり、前記直流電圧制御回路による制御の下で前記直流電圧生成回路によって生成される直流電圧を補填する補助電源回路と、
前記補填のために前記補助電源回路に出力させる直流電圧レベルを、前記直流電圧制御回路が前記直流電圧生成回路に生成させる直流電圧レベルに応じて変更させ、前記昇圧トランスの２次側の交流電圧に重畳される直流電圧を所要電圧に保つ制御を行う制御部とを備え、
前記制御部は、前記負荷の変動に応じて前記交流電圧の波高値を低くする制御を行う場合、当該波高値の低下に応じた前記直流電圧生成回路が生成する直流電圧レベルの低下分だけ、前記補填のために前記補助電源回路に出力させる直流電圧レベルを高くする電源装置である。

本発明の請求項３に記載の発明は、複数の負荷に対応させてそれぞれに設けられ、交流入力信号を昇圧して交流電圧を生成する複数の昇圧トランスと、
前記それぞれの昇圧トランスに対して設けられ、前記交流電圧を整流して直流電圧を生成し、当該直流電圧を前記昇圧トランスの２次側に生じる交流電圧に重畳する複数の直流電圧生成回路と、
前記それぞれの直流電圧生成回路に対して設けられ、対応する前記直流電圧生成回路によって生成される直流電圧のレベルを制御する複数の直流電圧制御回路と、
直流電圧を出力する単一の電源からなり、前記直流電圧制御回路による制御の下で前記直流電圧生成回路によって生成される直流電圧を補填する補助電源回路と、
前記補填のために前記補助電源回路に出力させる直流電圧レベルを、前記各直流電圧制御回路が、前記対応する直流電圧生成回路に生成させる直流電圧レベルに応じて変更させ、前記昇圧トランスの２次側の交流電圧に重畳される直流電圧を所要電圧に保つ制御を行う制御部とを備え、
前記制御部は、前記負荷の変動に応じて前記交流電圧の波高値を低くする制御を行う場合、当該波高値の低下に応じた前記直流電圧生成回路が生成する直流電圧レベルの低下分だけ、前記補填のために前記補助電源回路に出力させる直流電圧レベルを高くする電源装置である。

これらの発明では、直流電圧生成回路によって生成される直流電圧を補填する補助電源回路が設けられ、制御部は、補助電源回路に当該補填を行わせる場合、直流電圧制御回路が直流電圧生成回路に生成させる直流電圧レベルに応じて、補助電源回路に出力させる直流電圧レベルを変更させることで、昇圧トランスの２次側の交流電圧に重畳される直流電圧を所要電圧に保つ。これにより、本発明は、負荷が重くなっても（負荷抵抗が小さくなっても）、昇圧トランスの１次側に流れる駆動電流を増大させることなく、負荷に供給する重畳電圧を必要なレベルに保つことができるため、トランスへの負担を軽減でき、また、駆動素子の損失が生じないために損失が熱として発散することもなく、周囲温度の上昇による部品の信頼性低下が生じない。

これらの発明によれば、制御部は、負荷の変動に応じて交流電圧の波高値を低くする制御を行う場合、当該波高値低下を要因として低下する直流電圧生成回路が生成する直流電圧レベル分だけ、補助電源回路に出力させる直流電圧レベルを高くして、直流電圧生成回路が生成する直流電圧を補填するので、昇圧トランスの１次側に流れる駆動電流を増大させることなく、負荷に供給する重畳電圧を必要なレベルに保つことができる。

また、本発明の請求項２に記載の発明は、負荷に対応させて設けられ、交流入力信号を昇圧して交流電圧を生成する昇圧トランスと、
前記昇圧トランスに対して設けられ、前記交流電圧を整流して直流電圧を生成し、当該直流電圧を前記昇圧トランスの２次側に生じる交流電圧に重畳する直流電圧生成回路と、
前記直流電圧生成回路に対して設けられ、前記直流電圧生成回路によって生成される直流電圧のレベルを制御する直流電圧制御回路と、
直流電圧を出力する電源からなり、前記直流電圧制御回路による制御の下で前記直流電圧生成回路によって生成される直流電圧を補填する補助電源回路と、
前記補填のために前記補助電源回路に出力させる直流電圧レベルを、前記直流電圧制御回路が前記直流電圧生成回路に生成させる直流電圧レベルに応じて変更させ、前記昇圧トランスの２次側の交流電圧に重畳される直流電圧を所要電圧に保つ制御を行う制御部とを備え、
前記制御部は、前記直流電圧生成回路が生成する直流電圧のレベルが前記直流電圧制御回路によって低く設定された場合には、当該直流電圧のレベル低下に応じた分だけ、前記補填のために前記補助電源回路に出力させる直流電圧レベルを低くする電源装置である。

また、請求項４に記載の発明は、複数の負荷に対応させてそれぞれに設けられ、交流入力信号を昇圧して交流電圧を生成する複数の昇圧トランスと、
前記それぞれの昇圧トランスに対して設けられ、前記交流電圧を整流して直流電圧を生成し、当該直流電圧を前記昇圧トランスの２次側に生じる交流電圧に重畳する複数の直流電圧生成回路と、
前記それぞれの直流電圧生成回路に対して設けられ、対応する前記直流電圧生成回路によって生成される直流電圧のレベルを制御する複数の直流電圧制御回路と、
直流電圧を出力する単一の電源からなり、前記直流電圧制御回路による制御の下で前記直流電圧生成回路によって生成される直流電圧を補填する補助電源回路と、
前記補填のために前記補助電源回路に出力させる直流電圧レベルを、前記各直流電圧制御回路が、前記対応する直流電圧生成回路に生成させる直流電圧レベルに応じて変更させ、前記昇圧トランスの２次側の交流電圧に重畳される直流電圧を所要電圧に保つ制御を行う制御部とを備え、
前記制御部は、前記直流電圧生成回路が生成する直流電圧のレベルが前記直流電圧制御回路によって低く設定された場合には、当該直流電圧のレベル低下に応じた分だけ、前記補填のために前記補助電源回路に出力させる直流電圧レベルを低くする電源装置である。

これらの発明では、直流電圧生成回路によって生成される直流電圧を補填する補助電源回路が設けられ、制御部は、補助電源回路に当該補填を行わせる場合、直流電圧制御回路が直流電圧生成回路に生成させる直流電圧レベルに応じて、補助電源回路に出力させる直流電圧レベルを変更させることで、昇圧トランスの２次側の交流電圧に重畳される直流電圧を所要電圧に保つ。これにより、本発明は、負荷が重くなっても（負荷の抵抗が小さくなっても）、昇圧トランスの１次側に流れる駆動電流を増大させることなく、負荷に供給する重畳電圧を必要なレベルに保つことができるため、トランスへの負担を軽減でき、また、駆動素子の損失が生じないために損失が熱として発散することもなく、周囲温度の上昇による部品の信頼性低下が生じない。

これらの発明によれば、制御部は、直流電圧生成回路が生成する直流電圧のレベルが直流電圧制御回路によって低く設定された場合、すなわち、補助電源回路が補填のために出力する直流電圧レベルが低くて足りる場合は、当該直流電圧のレベル低下分だけ、補助電源回路に出力させる直流電圧レベルを低くするので、補助電源回路からの過剰な補填による損失の発生を防止することが可能になる。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電源装置を備え、
前記電源装置を現像装置への現像バイアス又は帯電装置への帯電バイアスを発生させる電源として用いる画像形成装置である。

この発明によれば、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明と同様の作用を得ることができる。

本願発明に係る電源装置によれば、昇圧トランスの２次側の交流電圧に重畳される直流電圧を所要電圧に保つ制御を行う場合に、負荷が変動しても、交流電圧を昇圧するトランスの一次側に流れる駆動電流を増大させず、駆動素子の損失による温度上昇を要因とする部品の信頼性低下を生じさせないようにすることができる。

以下、本発明の一実施形態に係る電源装置及び画像形成装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電源装置が適用されたプリンタの概略構成を示す図である。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。また、本発明に係る画像形成装置は、複写機、プリンタ及びファクシミリ装置、これらを兼ね備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置であればよいが、本実施形態では、カラープリンタを例にして説明する。

図１において、カラープリンタ１（以下、単にプリンタ１という）は、給紙カセット１３と、画像形成部２０と、定着部３０と、排紙部４０と、用紙搬送路５０と、制御部１０１とを備え、給紙カセット１３、画像形成部２０、定着部３０、用紙搬送路５０及び制御部１０１は、略箱形の装置本体２に内装され、排紙部４０は、装置本体２の頂部に設けられている。

給紙カセット１３は、印刷処理に供する転写材の一例としての記録紙Ｐを貯留し、制御部１０１の制御の下で記録紙Ｐを給紙するものである。給紙カセット１３は、所定数（本実施形態では１つ）が装置本体２に対して挿脱自在に設けられている。給紙カセット１３の上流端（図１に示す例では給紙カセット１３の左上方）には、用紙束から記録紙Ｐを１枚ずつ繰り出させるピックアップローラ１５が設けられている。このピックアップローラ１５の駆動によって給紙カセット１３から繰り出された記録紙Ｐは、用紙搬送路５０に給紙されるようになっている。

画像形成部２０は、制御部１０１の制御によって、コンピュータ等から図略のインタフェース回路で受信した画像データに基づき、給紙カセット１３に貯留された用紙束から繰り出された記録紙Ｐに画像の転写処理を施すものである。インタフェース回路は、コンピュータ等の外部機器にＬＡＮ（Local Area Network）等を介して接続され、外部機器との間で種々の信号を送受信するものであり、例えば、ネットワークインタフェース（１０／１００Ｂａｓｅ−ＴＸ）等が用いられる。画像形成部２０は、トナー像を形成する各色ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋと、この画像形成ユニット２１で形成されたトナー像を記録紙Ｐに転写する転写装置２７とを備えて構成されている。

画像形成ユニット２１は、上流側（図１の紙面の右側）から下流側へ向けて順次に略水平方向に配設されたマゼンダ用ユニット２１Ｍ、シアン用ユニット２１Ｃ、イエロー用ユニット２１Ｙ及びブラック用ユニット２１Ｋと、これら各ユニットの下部位置に配設された露光ユニット２４とを備える。これら各ユニット２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｋは、同様の構成であり、装置本体２内における各機器に対して所定の相対的な位置関係で位置決めされて装着されている。

これら各ユニット２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｋは、それぞれ、感光体ドラム（像担持体）２２と、帯電装置２３と、現像装置２５と、クリーニング装置２６とを備え、感光体ドラム２２は、前後方向（図１の紙面と直交する方向）に延びるドラム軸回りに回転可能に設けられ、当該感光体ドラム２２の周面に沿うように当該感光体ドラム２２の直下位置から、当該感光体ドラム２２の回転方向である反時計回り方向に向けて、帯電装置２３、現像装置２５及びクリーニング装置２６が配設されている。

感光体ドラム２２は、周面に静電潜像及びこの静電潜像に従ったトナー像（可視像）を形成させるためのものである。帯電装置２３は、ドラム軸回り反時計回り方向に回転している感光体ドラム２２の周面に一様な電荷を形成させるものであり、例えば、周面が感光体ドラム２２の周面と当接しながら従動回転しつつ当該感光体ドラム２２へ電荷を付与する帯電ローラを備えて構成されている。

現像装置２５は、感光体ドラム２２の周面にトナーを供給することによって周面の静電潜像が形成された部分にトナーを付着させ、これによって感光体ドラム２２の周面にトナー像を形成するものである。本実施形態では、カラーに対応するために、イエロー用ユニット２１Ｙの現像装置２５Ｙには、イエロー（Ｙ）のトナーが収容され、マゼンダ用ユニット２１Ｍの現像装置２５Ｍには、マゼンダ（Ｍ）のトナーが収容され、シアン用ユニット２１Ｃの現像装置２５Ｃには、シアン（Ｃ）のトナーが収容され、そして、ブラック用ユニット２１Ｋブラックの現像装置２５Ｋには、ブラック（Ｋ）のトナーが収容されている。本発明の一実施形態に係る電源装置１０は、現像装置２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｙ，２５Ｋに現像用のバイアス電圧を供給するためにプリンタ１に設けられている。

クリーニング装置２６は、転写処理後の感光体ドラム２２の周面に残留しているトナーを取り除いてクリーニングするためのものである。このクリーニング装置２６によってクリーニングされた感光体ドラム２２の周面は、次の画像形成処理のために再び帯電装置２３へ向かうことになる。

露光ユニット２４は、画像データに応じて強弱の付与されたレーザ光を回転している感光体ドラム２２の周面に帯電装置２３と現像装置２５との間において照射し、当該感光体ドラム２２の周面に静電潜像を形成するものである。露光ユニット２４は、カラーに対応するために、イエロー、マゼンダ、シアン及びブラックの各色にそれぞれ対応した各レーザ光を各ユニット２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｋにおける各感光ドラム２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｙ、２２Ｋに照射するように構成されている。帯電した感光体ドラム２２の周面にレーザ光を照射すると、その照射された部分の電荷がレーザ光の強度に応じて消去し、これによって当該感光体ドラム２２の周面に静電潜像が形成される。画像データは、図略のインタフェース回路で受信されたコンピュータ等の外部機器からの画像信号に公知の色補正処理等の処理を施すことによって制御部１０１が生成した現像色のイエロー、マゼンダ、シアン及びブラックの各画像データである。

転写装置２７は、各ユニット２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｋのそれぞれの感光体ドラム２２の周面に形成されたトナー像を記録紙Ｐに転写するための装置であって、中間転写ベルト２７１、一次転写ローラ２７２、駆動ローラ２７３、従動ローラ２７４及び二次転写ローラ２７５を備えている。中間転写ベルト２７１は、無端回転可能とされ、一次転写ローラ２７２、駆動ローラ２７３及び従動ローラ２７４によって各ユニット２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｋの直上位置に張架されており、駆動ローラ２７３の回転駆動力によって時計回り方向に回転可能となっている。一次転写ローラ２７２は、各ユニット２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｋの各感光ドラム２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｙ、２２Ｋに対応するようにそれぞれ設けられ、中間転写ベルト２７１を押さえ感光体ドラム２２から中間転写ベルト２７１が浮き上がるのを防止するように配置されている。二次転写ローラ２７５は、中間転写ベルト２７１の外周面において駆動ローラ２７３に対向する位置に配置されている。

一次転写ローラ２７２は、画像領域におけるトナー像が感光体ドラム２２から中間転写ベルト２７１へ一次転写される間、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が一次転写バイアスとして印加される。また、二次転写ローラ２７５は、中間転写ベルト２７１上のトナー像が記録紙Ｐへ二次転写される間、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が二次転写バイアスとして印加される。このようにプリンタ１は、中間転写ベルト２７１上に重ねて転写された各色のトナー像からなるカラートナー像が、二次転写ローラ２７５によって、中間転写ベルト２７１から記録紙Ｐに転写される二次転写方式である。

従動ローラ２７４の図１における右側には、中間転写ベルト用クリーニング装置２７６が設けられており、記録紙Ｐへトナー像を転写処理した後における中間転写ベルト２７１の表面に残留しているトナーがこの中間転写ベルト用クリーニング装置２７６によって取り除かれ、これによって清浄化した中間転写ベルト２７１が感光体ドラム２２へ向かうようになっている。

定着部３０は、制御部１０１の制御により、画像形成部２０によって転写処理の施された記録紙Ｐのトナー像に、加熱による定着処理を施すものであり、内部に通電発熱体が装着された熱ローラ３１と、この熱ローラ３１と対向して周面同士が対向配置された加圧ローラ３２とを備えている。そして、転写処理後の記録紙Ｐは、ローラ軸回りに時計回り方向に向けて駆動回転している熱ローラ３１と、ローラ軸回りに反時計回り方向に向けて従動回転している加圧ローラ３２との間のニップ部を通過することによって、熱ローラ３１からの熱を得て定着処理が施される。定着処理後の記録紙Ｐは、用紙搬送路５０によって排紙部４０へ排出される。

排紙部４０は、定着部３０で定着処理の施された記録紙Ｐが排紙され、この排紙された記録紙Ｐを貯留するものである。排紙部４０は、装置本体２の頂部が凹没されることによって形成され、この凹没した凹部の底部に排紙された記録紙Ｐを受ける排紙トレイ４１が形成されている。

用紙搬送路５０は、制御部１０１の制御により、給紙カセット１３から給紙された記録紙Ｐを装置本体２及び定着部３０を介して排紙部４０まで搬送するものである。

制御部１０１は、給紙カセット１３、装置本体２、定着部３０、用紙搬送路５０、及び本発明の一実施形態に係る電源装置等に接続され、これらの動作を制御することにより、プリンタ１の各部の制御を司るものであり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵによって実行される種々のプログラムやその実行に必要なデータ等を予め記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵのいわゆるワーキングメモリとなるＲＡＭ（Random Access Memory）及びその周辺回路等を備えたマイクロコンピュータによって構成される。

次に、本発明の一実施形態に係る電源装置について説明する。図２は本発明の一実施形態に係る電源装置の概略構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る電源装置１０は、上述した現像装置２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｙ，２５Ｋに現像用のバイアス電圧を供給するためにプリンタ１に設けられている。電源装置１０は、直流電圧と交流電圧とを重畳し、当該重畳後の電圧のレベルを所要レベルに保つ制御を行い、当該重畳後の電圧を駆動電圧として負荷に供給するものである。また、電源装置１０は、昇圧トランスの２次側の交流電圧に重畳される直流電圧を所要電圧に保つための制御を行うものである。

電源装置１０は、カラー画像形成用の各色毎の現像装置２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｙ，２５Ｋに設けられている電源装置１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｙ，１０Ｋを備えている。さらに、電源装置１０は、制御部１０１と、補助電源回路１０２とを備えている。なお、電源装置１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｙ，１０Ｋは同様の構成であるため、電源装置１０Ｃ，１０Ｙ，１０Ｋの細部の図示を省略すると共に、以下には、電源装置１０Ｍを例にして説明する。

電源装置１０Ｍは、交流電圧生成部１１と、直流電圧生成部１２とを備えている。交流電圧生成部１１は、制御部１０１から入力される交流入力信号に基づいて交流電圧を生成する。交流電圧生成部１１は、昇圧トランス１１１と、交流入力制御回路１１２と、昇圧トランス駆動回路１１３とを備えている。

制御部１０１は、内蔵するD/A変換コンバータを用いて交流入力信号(HVCLK)の振幅を変更制御し、当該制御後の交流入力信号(HVCLK)を交流入力制御回路１１２に対して出力する。交流入力制御回路１１２は、昇圧トランス駆動回路１１３に、当該交流入力信号(HVCLK)を、昇圧トランス１１１の一次側コイルの駆動に適したレベルに増幅させる。昇圧トランス駆動回路１１３は、当該増幅した交流入力信号(HVCLK)を用いて昇圧トランス１１１の一次側巻き線を駆動する。昇圧トランス１１１は、一次側と二次側の巻き線数比が予め定められた値に設定されており、上記増幅後の交流入力信号(HVCLK)により一次側巻き線が駆動されると、予め定められた分だけ昇圧された交流電圧を二次側に発生させる。

直流電圧生成部１２は、直流電圧生成回路１２１と、直流電圧制御回路１２２とを備える。直流電圧制御回路１２２は、制御部１０１からの指示信号である直流電圧制御信号VBM（アナログ出力信号）に基づいて、直流電圧生成回路１２１によって生成される直流電圧の値（レベル）を制御する。直流電圧生成回路１２１は、上記昇圧トランス１１１による昇圧後の交流電圧を整流して、直流電圧制御回路１２２によって制御される値からなる直流電圧を生成する。直流電圧生成回路１２１は、昇圧トランス１１１の二次側に接続されており、生成した直流電圧を昇圧トランス１１１の２次側に生じる上記昇圧後の交流電圧に重畳する。

すなわち、昇圧トランス１１１の二次側とグランド間に接続されたダイオードD2を、図２に実線で示す方向に直流電流が流れると、直流電圧制御回路１２２内で上記値に制御された直流電圧がコンデンサC5の両端に印加される。この直流電圧の印加時、昇圧トランス１１１の２次側に生じる上記昇圧後の交流電圧は、その電圧レベルが、コンデンサC5の両端に印加された当該直流電圧によってシフトされた状態になる。このとき、電流は、図２に破線で示すように、負荷である現像装置２５ＭとコンデンサC5の間を行き来する。これにより、昇圧トランス１１１の２次側に生じる昇圧後の交流電圧と、コンデンサC5両端の直流電圧とが重畳され、当該重畳された電圧が現像装置２５Ｍに印加される。なお、上記昇圧トランス１１１の２次側に生じる昇圧後の交流電圧に重畳する上記直流電圧は、100V〜1KV程度に設定されている。

制御部１０１は、画像形成用電圧として負荷に供給する上記重畳後の電圧のレベルを所要レベルに保つ制御を行う場合、負荷の変動（例えば、環境変動（温度、湿度）の影響に伴うトナー帯電量、すなわち濃度の変動等）に応じて交流電圧の波高値を変更する制御を行う。例えば、濃度が高くなったことに応じて、制御部１０１が、交流入力信号(HVCLK)の振幅を変更し、昇圧トランス１１１による昇圧後の交流電圧の波高値を低下させる場合、当該振幅変更によりダイオードD2を流れる直流電流が減少すると、整流によって充分な直流電圧が得られない。このため、制御部１０１は、補助電源回路１０２から直流電圧制御回路１２２に電流を流れ込ませて、必要とする直流電圧を確保する。

また、制御部１０１は、直流電圧制御回路１２２に、直流電圧生成回路１２１によって生成される直流電圧の値を低く設定させる場合、この直流電圧のレベル低下に応じた分だけ、補助電源回路１０２から出力する電圧のレベルを低くする。すなわち、直流電圧生成回路１２１によって生成する直流電圧のレベルが低くて足りる場合、制御部１０１による補助電源回路１０２に出力させる直流電圧レベルの低下制御により、補助電源回路１０２からの過剰な補填による損失の発生が防止される。

補助電源回路１０２は、直流電圧を出力する単一の電源からなり、制御部１０１から指示されたレベルの直流電圧を、直流電圧生成回路１２１によって生成される直流電圧の補填のために、直流電圧制御回路１２２に出力する。すなわち、直流電圧制御回路１２２による制御の下で直流電圧生成回路１２１が生成する直流電圧を補助電源回路１０２が補填する。

図３は電源装置１０の回路図である。図３を参照して、電源装置１０を更に説明する。

直流電圧生成回路１２１において、ダイオードD2に直列接続されている抵抗R8は、昇圧トランス１１１による昇圧後の交流電圧が偏磁で歪まない程度に直流電流を流すための電流制限用抵抗である。当該直流電流は、抵抗R8,ダイオードD2から昇圧トランス１１１に流れて抵抗R31,R32に流れる。直流電圧制御回路１２２は、抵抗R32の両端に発生した電圧が、制御部１０１からの直流電圧制御信号VBMと等しくなる方向に、トランジスタQ5のコレクタ電流を制御する。

交流入力信号(HVCLK)の振幅が、制御部１０１からの交流電圧制御信号ACCONTで低く設定されている場合、ダイオードD2から流れ込む直流電流が減少して、直列抵抗R31,R32に発生する電圧は低くなるので、抵抗R32の両端に発生する比較電圧も低くなる。制御部１０１が、直流電圧制御回路１２２に対して直流電圧制御信号VBMを出力すると、直流電圧制御回路１２２は、上記比較電圧が直流電圧制御信号VBMの示す電圧に達するまで、補助電源回路１０２から抵抗R30に電流を流し込む事で一定の直流電圧を保つ。

逆に、制御部１０１からの直流電圧制御信号VBMによって、直流電圧制御回路１２２での直流電圧が低く設定されると、トランジスタQ5のコレクタには、補助電源回路１０２から抵抗R30を経由して電流が流れ込む。直流電圧制御信号VBC,VBY,VBKが共に低く設定されれば、補助電源回路１０２から抵抗R30,R24,R18,R12に流れる電流によって補助電源の損失が増大する。これを防ぐために、補助直流電源電圧制御信号DCCONTで設定される補助直流電圧（最大補助直流電圧）を、直流電圧制御回路１２２の最大制御直流電圧に対しては、当該最大制御直流電圧よりも100V程度高い電圧までに設定する。直流電圧制御回路１２２によって制御される制御直流電圧の値に対して設定される補助直流電圧は、制御直流電圧の値の減少に応じて減少させた値とし、直流電圧制御回路１２２の最小制御直流電圧に対しては、最小補助直流電圧は0Vに設定されている（後述の図４参照）。

図４に示すグラフは、制御直流電圧（直流電圧制御回路１２２が直流電圧生成回路１２１に生成させる直流電圧）と、補助電源回路１０２の補助直流電圧（直流電圧生成回路１２１によって生成される直流電圧の補填のために、補助電源回路１０２が直流電圧制御回路１２２に出力する直流電圧）との関係を示す図である。

補助電源回路１０２から出力される補助直流電圧は、直流電圧制御回路１２２によって制御される制御直流電圧よりも高く設定され、かつ、負荷電流の増加と共に低くする設定とされている。なお、補助電源回路１０２からの最大補助直流電圧は、上述したように、直流電圧制御回路１２２の最大制御直流電圧よりも100V程度高い設定とされている。図３に示す例では、直流電圧制御回路１２２の最大制御直流電圧が500Vに設定され、仮に500Vで直流電圧が飽和したとすると、補助電源回路１０２から補助直流電圧600Vが直流電圧制御回路１２２に流れ込み、制御直流電圧は600Vに保たれるようになっている。

以上のように、電源装置１０によれば、単一の補助電源回路１０２で生成されて出力される補助直流電圧と、直流電圧制御回路１２２の制御直流電圧とを加算することで、交流電圧の波高値や周波数が可変できる仕様とした場合であっても、安定した直流電圧の生成が可能になる。従って、複数の交流電圧に重畳する複数の直流電圧を生成するために、複数の直流電源を必要としない。また、単一の直流電源から複数の直流電圧を引き出す従来技術によれば、負荷電流の増大に伴う損失の増大に対応する必要があるので（トランスの容量を増大させる等）、コストアップを招くが、当該電源装置１０によれば、安定した画像形成用の高圧電源を、効率よく安価に提供できる。

なお、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、電源装置１０は、現像装置２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｙ，２５Ｋに現像用のバイアス電圧を供給するためにプリンタ１に設けられるものとされているが、これに限定されず、他の装置に電源を供給するために設けられてもよい。例えば、電源装置１０は、帯電装置２３に帯電用のバイアス電圧を供給するために適用されるものであってもよい。

また、上記実施形態において図１乃至図４に示した電源装置１０及びプリンタ１の構成及び設定は単なる一例に過ぎず、本発明を当該実施形態に限定する趣旨ではない。

本発明の一実施形態に係る電源装置が適用されたプリンタの概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電源装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る電源装置の回路図である。 制御直流電圧と補助直流電圧との関係を示す図である。

１ カラープリンタ
１０ 電源装置
１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｙ，１０Ｋ 電源装置
１０１ 制御部
１０２ 補助電源回路
１１ 交流電圧生成部
１１１ 昇圧トランス
１１２ 交流入力制御回路
１１３ 昇圧トランス駆動回路
１２ 直流電圧生成部
１２１ 直流電圧生成回路
１２２ 直流電圧制御回路
２３ 帯電装置
２５ 現像装置
２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｙ，２５Ｋ 現像装置
C5 コンデンサ
D2 ダイオード
DCCONT 補助直流電源電圧制御信号
Q5 トランジスタ
R8，R30，R31，R32 抵抗
VBM 直流電圧制御信号

Claims (5)

1. 負荷に対応させて設けられ、交流入力信号を昇圧して交流電圧を生成する昇圧トランスと、
   前記昇圧トランスに対して設けられ、前記交流電圧を整流して直流電圧を生成し、当該直流電圧を前記昇圧トランスの２次側に生じる交流電圧に重畳する直流電圧生成回路と、
   前記直流電圧生成回路に対して設けられ、前記直流電圧生成回路によって生成される直流電圧のレベルを制御する直流電圧制御回路と、
   直流電圧を出力する電源からなり、前記直流電圧制御回路による制御の下で前記直流電圧生成回路によって生成される直流電圧を補填する補助電源回路と、
   前記補填のために前記補助電源回路に出力させる直流電圧レベルを、前記直流電圧制御回路が前記直流電圧生成回路に生成させる直流電圧レベルに応じて変更させ、前記昇圧トランスの２次側の交流電圧に重畳される直流電圧を所要電圧に保つ制御を行う制御部とを備え、
   前記制御部は、前記負荷の変動に応じて前記交流電圧の波高値を低くする制御を行う場合、当該波高値の低下に応じた前記直流電圧生成回路が生成する直流電圧レベルの低下分だけ、前記補填のために前記補助電源回路に出力させる直流電圧レベルを高くする電源装置。
2. 負荷に対応させて設けられ、交流入力信号を昇圧して交流電圧を生成する昇圧トランスと、
   前記昇圧トランスに対して設けられ、前記交流電圧を整流して直流電圧を生成し、当該直流電圧を前記昇圧トランスの２次側に生じる交流電圧に重畳する直流電圧生成回路と、
   前記直流電圧生成回路に対して設けられ、前記直流電圧生成回路によって生成される直流電圧のレベルを制御する直流電圧制御回路と、
   直流電圧を出力する電源からなり、前記直流電圧制御回路による制御の下で前記直流電圧生成回路によって生成される直流電圧を補填する補助電源回路と、
   前記補填のために前記補助電源回路に出力させる直流電圧レベルを、前記直流電圧制御回路が前記直流電圧生成回路に生成させる直流電圧レベルに応じて変更させ、前記昇圧トランスの２次側の交流電圧に重畳される直流電圧を所要電圧に保つ制御を行う制御部とを備え、
   前記制御部は、前記直流電圧生成回路が生成する直流電圧のレベルが前記直流電圧制御回路によって低く設定された場合には、当該直流電圧のレベル低下に応じた分だけ、前記補填のために前記補助電源回路に出力させる直流電圧レベルを低くする電源装置。
3. 複数の負荷に対応させてそれぞれに設けられ、交流入力信号を昇圧して交流電圧を生成する複数の昇圧トランスと、
   前記それぞれの昇圧トランスに対して設けられ、前記交流電圧を整流して直流電圧を生成し、当該直流電圧を前記昇圧トランスの２次側に生じる交流電圧に重畳する複数の直流電圧生成回路と、
   前記それぞれの直流電圧生成回路に対して設けられ、対応する前記直流電圧生成回路によって生成される直流電圧のレベルを制御する複数の直流電圧制御回路と、
   直流電圧を出力する単一の電源からなり、前記直流電圧制御回路による制御の下で前記直流電圧生成回路によって生成される直流電圧を補填する補助電源回路と、
   前記補填のために前記補助電源回路に出力させる直流電圧レベルを、前記各直流電圧制御回路が、前記対応する直流電圧生成回路に生成させる直流電圧レベルに応じて変更させ、前記昇圧トランスの２次側の交流電圧に重畳される直流電圧を所要電圧に保つ制御を行う制御部とを備え、
   前記制御部は、前記負荷の変動に応じて前記交流電圧の波高値を低くする制御を行う場合、当該波高値の低下に応じた前記直流電圧生成回路が生成する直流電圧レベルの低下分だけ、前記補填のために前記補助電源回路に出力させる直流電圧レベルを高くする電源装置。
4. 複数の負荷に対応させてそれぞれに設けられ、交流入力信号を昇圧して交流電圧を生成する複数の昇圧トランスと、
   前記それぞれの昇圧トランスに対して設けられ、前記交流電圧を整流して直流電圧を生成し、当該直流電圧を前記昇圧トランスの２次側に生じる交流電圧に重畳する複数の直流電圧生成回路と、
   前記それぞれの直流電圧生成回路に対して設けられ、対応する前記直流電圧生成回路によって生成される直流電圧のレベルを制御する複数の直流電圧制御回路と、
   直流電圧を出力する単一の電源からなり、前記直流電圧制御回路による制御の下で前記直流電圧生成回路によって生成される直流電圧を補填する補助電源回路と、
   前記補填のために前記補助電源回路に出力させる直流電圧レベルを、前記各直流電圧制御回路が、前記対応する直流電圧生成回路に生成させる直流電圧レベルに応じて変更させ、前記昇圧トランスの２次側の交流電圧に重畳される直流電圧を所要電圧に保つ制御を行う制御部とを備え、
   前記制御部は、前記直流電圧生成回路が生成する直流電圧のレベルが前記直流電圧制御回路によって低く設定された場合には、当該直流電圧のレベル低下に応じた分だけ、前記補填のために前記補助電源回路に出力させる直流電圧レベルを低くする電源装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電源装置を備え、
   前記電源装置を現像装置への現像バイアス又は帯電装置への帯電バイアスを発生させる電源として用いる画像形成装置。

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