JP5880023B2

JP5880023B2 - 電源供給回路、画像形成装置

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Publication number: JP5880023B2
Application number: JP2011281749A
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Inventors: 邦敬駒井; 章八代; 元博川那部; 敬之川本
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Filing date: 2011-12-22
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Description

本発明は、電源制御装置、画像形成装置及び電源供給方法に関し、特に、直流及び交流の出力を使い分けに関する。

近年、情報の電子化が推進される傾向にあり、電子化された情報の出力に用いられるプリンタやファクシミリ及び書類の電子化に用いるスキャナ等の画像処理装置は欠かせない機器となっている。このような画像処理装置は、撮像機能、画像形成機能及び通信機能等を備えることにより、プリンタ、ファクシミリ、スキャナ、複写機として利用可能な複合機として構成されることが多い。

このような画像処理装置のうち、電子化された書類の出力に用いられる画像形成装置においては、感光体の帯電や付着した感光体に付着したトナーのクリーニングのためにＡＣ（ＡｌｔｅｒｎａｔｉｎｇＣｕｒｒｅｎｔ）波形が用いられる場合がある。ＡＣ用トランスは効果で回路規模の大きいため、コスト低減及び小型化のために、ＡＣ用トランスよりも小型で低価格であるトランスを用いて、異なる電圧値のＤＣ（ＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔ）波形を交互に出力することにより疑似的にＡＣ波形を再現する手法が知られている。

また、更なるコスト低減のため、１つのトランスから複数用途の疑似ＡＣ波形を取り出し、ある用途については疑似ＡＣ波形を用いると共に、他の用途には疑似ＡＣ波形を整流してＤＣ波形として使用する方法が既に知られている。

電子写真方式の画像形成装置において安定した交流波形を生成するための技術としては、例えば、増幅回路に入力される交流を一定電圧にクランプすることにより、簡易な構成で昇圧後の振幅を安定化させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

上述したように疑似ＡＣ波形を整流してＤＣ波形とする方法においては、疑似ＡＣ波形の全振幅の半分のＤＣ電圧しか生成することができない。例えば、疑似ＤＣ波形の振幅と、ＤＣ電圧とで同程度の電圧が必要な場合であっても、所望の振幅の疑似ＡＣ波形からでは、所望のＤＣ電圧を生成することはできない。

特許文献１に開示された方法は、安定した交流波形を生成するための技術であり、疑似ＡＣ波形とＤＣ電圧とで所望の電圧を得ることを目的とする本発明とはその趣旨が異なる。

本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、簡易な構成において所望の交流電圧及び直流電圧を得ることを可能とすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、電子写真方式の画像形成装置における作像機構に電力を供給する電源供給回路であって、定電圧駆動することにより、供給された高電圧から所定電圧を規制して出力する定電圧規制回路と、前記定電圧規制回路と並列に接続され、供給された高電圧を整流して直流電圧として出力する整流回路と、昇圧度の異なる複数の出力を有し、前記複数の出力の１つが前記定電圧規制回路及び前記整流回路に供給されるように接続された昇圧回路と、前記複数の出力のうち前記定電圧規制回路及び前記整流回路とは異なる出力が供給され、供給された電圧を整流して直流電圧として出力する第２の整流回路と、前記第２の整流回路によって整流された直流電圧をクランプするクランプ回路と、前記第２の整流回路によって整流された直流電圧の出力経路と共通の経路に供給される定電流であって、前記第２の整流回路とは電荷が逆である定電流の電圧をクランプする第２のクランプ回路と、を含み、前記定電圧規制回路は、前記高電圧として異なる２種の電圧が交互に繰り返される疑似交流電圧が供給された場合、前記異なる２種の電圧を夫々規制して出力することを特徴とする。

また、本発明の他の態様は、画像形成装置であって、上記電源供給回路を含むことを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成において所望の交流電圧及び直流電圧を得ることを可能となる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。本発明の実施形態に係る画像形成装置の機能構成を示す図である。本発明の実施形態に係るプリントエンジンの構成を示す図である。本発明の実施形態に係る電源制御回路の構成を示す図である。本発明の実施形態に係る電源制御回路各部の信号を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態においては、画像形成装置としての複合機（ＭＦＰ：ＭｕｌｔｉＦｕｎｃｔｉｏｎＰｅｒｉｐｈｅｒａｌ）を例として説明する。尚、画像形成装置は複合機でなくとも良く、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等であっても良い。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置１のハードウェア構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１は、一般的なサーバやＰＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）等の情報処理端末と同様の構成に加えて、画像形成を実行するエンジンを有する。即ち、本実施形態に係る画像形成装置１は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１０、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）１１、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）１２、エンジン１３、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）１４及びＩ／Ｆ１５がバス１８を介して接続されている。また、Ｉ／Ｆ１５にはＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）１６及び操作部１７が接続されている。

ＣＰＵ１０は演算手段であり、画像形成装置１全体の動作を制御する。ＲＡＭ１１は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ１０が情報を処理する際の作業領域として用いられる。ＲＯＭ１２は、読み出し専用の不揮発性記憶媒体であり、ファームウェア等のプログラムが格納されている。エンジン１３は、画像形成装置１において実際に画像形成を実行する機構である。

ＨＤＤ１４は、情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体であり、ＯＳ（ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）や各種の制御プログラム、アプリケーション・プログラム等が格納されている。Ｉ／Ｆ１５は、バス１８と各種のハードウェアやネットワーク等を接続し制御する。ＬＣＤ１６は、ユーザが画像形成装置１の状態を確認するための視覚的ユーザインタフェースである。操作部１７は、キーボードやマウス等、ユーザが画像形成装置１に情報を入力するためのユーザインタフェースである。

このようなハードウェア構成において、ＲＯＭ１２やＨＤＤ１４若しくは図示しない光学ディスク等の記録媒体に格納されたプログラムがＲＡＭ１１に読み出され、ＣＰＵ１０がそれらのプログラムに従って演算を行うことにより、ソフトウェア制御部が構成される。このようにして構成されたソフトウェア制御部と、ハードウェアとの組み合わせによって、本実施形態に係る画像形成装置１の機能を実現する機能ブロックが構成される。

次に、図２を参照して、本実施形態に係る画像形成装置１の機能構成について説明する。図２は、本実施形態に係る画像形成装置１の機能構成を示すブロック図である。図２に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１は、コントローラ２０、ＡＤＦ（ＡｕｔｏＤｏｃｕｍｅｎｎｔＦｅｅｄｅｒ：原稿自動搬送装置）２１、スキャナユニット２２、排紙トレイ２３、ディスプレイパネル２４、給紙テーブル２５、プリントエンジン２６、排紙トレイ２７及びネットワークＩ／Ｆ２８を有する。

また、コントローラ２０は、主制御部３０、エンジン制御部３１、入出力制御部３２、画像処理部３３及び操作表示制御部３４を有する。図２に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１は、スキャナユニット２２、プリントエンジン２６を有する複合機として構成されている。尚、図２においては、電気的接続を実線の矢印で示しており、用紙の流れを破線の矢印で示している。

ディスプレイパネル２４は、画像形成装置１の状態を視覚的に表示する出力インタフェースであると共に、タッチパネルとしてユーザが画像形成装置１を直接操作し若しくは画像形成装置１に対して情報を入力する際の入力インタフェース（操作部）でもある。ネットワークＩ／Ｆ２８は、画像形成装置１がネットワークを介して他の機器と通信するためのインタフェースであり、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）やＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）インタフェースが用いられる。

コントローラ２０は、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせによって構成される。具体的には、ＲＯＭ１２や不揮発性メモリ並びにＨＤＤ１４や光学ディスク等の不揮発性記録媒体に格納されたファームウェア等の制御プログラムが、ＲＡＭ１１等の揮発性メモリ（以下、メモリ）にロードされ、ＣＰＵ１０の制御に従って構成されるソフトウェア制御部と集積回路などのハードウェアとによってコントローラ２０が構成される。コントローラ２０は、画像形成装置１全体を制御する制御部として機能する。

主制御部３０は、コントローラ２０に含まれる各部を制御する役割を担い、コントローラ２０の各部に命令を与える。エンジン制御部３１は、プリントエンジン２６やスキャナユニット２２等を制御若しくは駆動する駆動手段としての役割を担う。入出力制御部３２は、ネットワークＩ／Ｆ２８を介して入力される信号や命令を主制御部３０に入力する。また、主制御部３０は、入出力制御部３２を制御し、ネットワークＩ／Ｆ２８を介して他の機器にアクセスする。

画像処理部３３は、主制御部３０の制御に従い、入力された印刷ジョブに含まれる印刷情報に基づいて描画情報を生成する。この描画情報とは、画像形成部であるプリントエンジン２６が画像形成動作において形成すべき画像を描画するための情報であり、出力するべき画像を構成する画素の情報、即ち画素情報である。また、印刷ジョブに含まれる印刷情報とは、ＰＣ等の情報処理装置にインストールされたプリンタドライバによって画像形成装置１が認識可能な形式に変換された画像情報である。操作表示制御部３４は、ディスプレイパネル２４に情報表示を行い若しくはディスプレイパネル２４を介して入力された情報を主制御部３０に通知する。

画像形成装置１がプリンタとして動作する場合は、まず、入出力制御部３２がネットワークＩ／Ｆ２８を介して印刷ジョブを受信する。入出力制御部３２は、受信した印刷ジョブを主制御部３０に転送する。主制御部３０は、印刷ジョブを受信すると、画像処理部３３を制御して、印刷ジョブに含まれる印刷情報に基づいて描画情報を生成させる。

画像処理部３３によって描画情報が生成されると、エンジン制御部３１は、生成された描画情報に基づき、給紙テーブル２５から搬送される用紙に対して画像形成を実行する。即ち、プリントエンジン２６が画像形成部として機能する。プリントエンジン２６によって画像形成が施された用紙は排紙トレイ２７に排紙される。

次に、本実施形態に係るプリントエンジン２６の構成について、図３を参照して説明する。図３に示すように、本実施形態に係るプリントエンジン２６は、無端状移動手段である搬送ベルト１０５に沿って各色の画像形成部１０６が並べられた構成を備えるものであり、所謂タンデムタイプといわれるものである。すなわち、給紙トレイ１０１から給紙ローラ１０２と分離ローラ１０３とにより分離給紙される用紙（記録媒体の一例）１０４を搬送するための搬送ベルト１０５に沿って、この搬送ベルト１０５の搬送方向の上流側から順に、複数の画像形成部（電子写真プロセス部）１０６ＢＫ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｙが配列されている。

これら複数の画像形成部１０６ＢＫ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｙは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。画像形成部１０６ＢＫはブラックの画像を、画像形成部１０６Ｍはマゼンタの画像を、画像形成部１０６Ｃはシアンの画像を、画像形成部１０６Ｙはイエローの画像をそれぞれ形成する。尚、以下の説明においては、画像形成部１０６ＢＫについて具体的に説明するが、他の画像形成部１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｙは画像形成部１０６ＢＫと同様であるので、その画像形成部１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｙの各構成要素については、画像形成部１０６ＢＫの各構成要素に付したＢＫに替えて、Ｍ、Ｃ、Ｙによって区別した符号を図に表示するにとどめ、説明を省略する。

搬送ベルト１０５は、回転駆動される駆動ローラ１０７と従動ローラ１０８とに架け渡されたエンドレスのベルト、即ち無端状ベルトである。この駆動ローラ１０７は、不図示の駆動モータにより回転駆動させられ、この駆動モータと、駆動ローラ１０７と、従動ローラ１０８とが、無端状移動手段である搬送ベルト１０５を移動させる駆動手段として機能する。

画像形成に際しては、回転駆動される搬送ベルト１０５に対して、最初の画像形成部１０６ＢＫが、ブラックのトナー画像を転写する。画像形成部１０６ＢＫは、感光体としての感光体ドラム１０９ＢＫ、この感光体ドラム１０９ＢＫの周囲に配置された帯電器１１０ＢＫ、光書込み装置１１１、現像器１１２ＢＫ、感光体クリーナ（図示せず）、除電器１１３ＢＫ等から構成されている。光書込み装置１１１は、夫々の感光体ドラム１０９ＢＫ、１０９Ｍ、１０９Ｃ、１０９Ｙ（以降、総じて「感光体ドラム１０９」という）に対して光を照射するように構成されている。

画像形成に際し、感光体ドラム１０９ＢＫの外周面は、暗中にて帯電器１１０ＢＫにより一様に帯電された後、光書込み装置１１１からのブラック画像に対応した光源からの光により書込みが行われ、静電潜像が形成される。現像器１１２ＢＫは、感光体ドラム１０９ＢＫ上に形成された静電潜像を、現像バイアスを印加することによりブラックトナーにより可視像化し、このことにより感光体ドラム１０９ＢＫ上にブラックのトナー画像が形成される。

このトナー画像は、感光体ドラム１０９ＢＫと搬送ベルト１０５とが当接若しくは最も接近する位置（転写位置）で、転写器１１５ＢＫによって印加される転写バイアスにより搬送ベルト１０５上に転写される。この転写により、搬送ベルト１０５によって搬送される用紙１０４上にブラックのトナーによる画像が形成される。

トナー画像の転写が終了した感光体ドラム１０９ＢＫは、外周面に残留した不要なトナーを感光体クリーナにより払拭された後、除電器１１３ＢＫにより除電され、次の画像形成のために待機する。また、感光体ドラム１０９ＢＫから搬送ベルト１０５側に付着してしまったトナーは、転写器１１５ＢＫからクリーニング用に印加されるバイアスによって感光体ドラム１０９ＢＫ側に戻され、上述した感光体クリーナによって除去される。

以上のようにして、画像形成部１０６ＢＫによりトナー画像が転写された用紙１０４は、搬送ベルト１０５のローラ駆動により次の画像形成部１０６Ｍに搬送される。画像形成部１０６Ｍでは、画像形成部１０６ＢＫでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより感光体ドラム１０９Ｍ上にマゼンタのトナー画像が形成され、そのトナー画像が既に形成されたブラックの画像に重畳されて転写される。

ブラック、マゼンタのトナー画像が転写された用紙１０４は、さらに次の画像形成部１０６Ｃ、１０６Ｙに搬送され、同様の動作により、感光体ドラム１０９Ｃ上に形成されたシアンのトナー画像と、感光体ドラム１０９Ｙ上に形成されたイエローのトナー画像とが、既に転写されている画像上に重畳されて転写される。こうして、搬送ベルト１０５によって搬送される用紙１０４上にフルカラーの中間転写画像が形成される。

給紙トレイ１０１に収納された用紙１０４は最も上のものから順に送り出され、その搬送経路が搬送ベルト１０５と接触する位置若しくは最も接近する位置において、搬送ベルト１０５上に静電吸着されて搬送ベルト１０５によって搬送される。これにより、用紙１０４が搬送ベルト１０５によって搬送され、上述したように紙面上に画像が形成される。紙面上に画像が形成された用紙１０４は更に搬送され、定着器１１６にて画像を定着された後、画像形成装置の外部に排紙される。

このような画像形成プロセスにおいて、帯電器１１０により印加される帯電電圧、現像器１１２により印加される現像バイアス、転写器１１５により印加される転写バイアス及び転写器１１５により印加されるクリーニング用のバイアスの夫々の電圧を生成することが、本実施形態に係る要旨である。

上述した夫々の電圧を生成する電源生成装置２００について、図４を参照して説明する。図４に示す電源生成装置２００は、ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のソフトウェア制御信号であるＣＮＴＲＬ_Ｖｃ、ＣＮＴＲＬ_Ｖｂ、ＣＮＴＲＬ_Ｉｔ夫々の信号に基づき、帯電器１１０の帯電電圧であるＶｃ、現像器１１２の現像バイアスであるＶｂ、転写器１１５の転写バイアスであるＩｔ（＋）、クリーニング用のバイアスであるＶｔ（−）を生成して出力する。

図４に示すように、本実施形態に係る電源生成装置２００は、電源制御回路２０１と電源供給回路２１０とを含む。電源制御回路２０１は、上述したソフトウェア制御信号に基づき、夫々の電圧の元となる疑似ＡＣ波形やＤＣ電圧であるＩｎｐｕｔ_１、Ｉｎｐｕｔ_２、Ｉｎｐｕｔ_３を出力する。

ここで、上述したソフトウェア制御信号は、ＣＰＵ１０のような演算装置によって制御されて出力される。即ち、電源装置２００は、図１において説明したようなＣＰＵ１０、ＲＡＭ１１、ＲＯＭ１２等の情報処理機構を含み、それらの構成によって構成されるソフトウェア制御に従って動作する。

電源供給回路２１０は、電源制御回路２０１から入力される疑似ＡＣ波形及びＤＣ電圧に基づき、上述した夫々の電圧を生成して出力する。図４に示すように、電源供給回路２１０は、トランス２１１、電圧規制用ツェナーダイオード２１２、整流用ダイオード２１３、整流用コンデンサ２１４、分圧抵抗２１５、整流用ダイオード２１６、整流用コンデンサ２１７、分圧トランジスタ２１８、トランス２１９、クランプ用ツェナーダイオード２２０、２２１を含む。

トランス２１１は、電源制御回路２０１から入力されるＩｎｐｕｔ_１を昇圧して出力する昇圧回路である。トランス２１１は２つの出力を有し、一方は電圧規制用ツェナーダイオード２１２のアノード及び整流用ダイオード２１３のカソードに接続されている。トランス２１１のもう一方の出力は、整流用ダイオード２１６のカソードに接続されている。尚、トランス２１１の入力、出力のうち、明示されていない部分はシステムグランドに接続されている。

Ｉｎｐｕｔ_１が疑似ＡＣ波形の場合、電圧規制用ツェナーダイオード２１２が接続された側のトランス２１１の出力である点Ａの波形は、図５（ａ）のような疑似ＡＣ波形となる。Ｉｎｐｕｔ_１を疑似ＡＣ波形とするためには、電源制御回路２０１がＩｎｐｕｔ_１として疑似ＡＣ波形を出力するように、それに対応したＣＮＴＲＬ_ＶｃをＣＰＵが出力する。

上述したように、ＣＮＴＲＬ_ＶｃはＰＷＭ信号である。従って、電源制御回路２０１は、ＰＷＭ信号であるＣＮＴＲＬ_Ｖｃのデューティー比に応じて、Ｉｎｐｕｔ_１として疑似ＡＣ波形やＤＣ電圧を出力する。即ち、ＣＰＵが、Ｖｃとして疑似ＡＣ波形を出力するべきタイミング、即ち、感光体ドラム１０９を帯電させる画像形成処理中であるか否かに応じて、所望のデューティー比となるようにＣＮＴＲＬ_Ｖｃを出力する。尚、Ｖｃ出力をＤＣ電圧とする場合については後述する。

電圧規制用ツェナーダイオード２１２は、定電圧駆動するダイオードであり、トランス２１１の出力電圧によって逆バイアスが印加されるように接続されている。これにより、電圧規制用ツェナーダイオード２１２は、トランス２１１の出力電圧を一定の電圧だけ規制して出力する電圧規制用ダイオードとして機能する。

具体的には、電圧規制用ツェナーダイオード２１２のカソードに高電圧、アノードに低電圧が印加されると、電圧規制用ツェナーダイオード２１２の動作電圧までは電流は流れないが、動作電圧を超えて電圧が印加されると電流が流れるようになる。このような特性により、電圧規制用ツェナーダイード２１２は、トランス２１１の出力電圧であるＡ点の電圧から、上記動作電圧分を規制した電圧Ｖｃを出力する。

点Ａの波形が図５（ａ）のような疑似ＡＣ波形である場合、電圧規制用ツェナーダイオード２１２によって規制して出力される電圧Ｖｃの波形は、図５（ｂ）のようになる。即ち、図４の例に係る電圧規制用ツェナーダイオード２１２の動作電圧は５００Ｖであり、５００Ｖ分の電圧が規制される。

整流用ダイード２１３及び整流用コンデンサ２１４は、トランス２１１から出力される疑似ＡＣ波形を整流してＤＣ電圧とする整流回路として機能する。同様に、整流用ダイオード２１６及び整流用コンデンサ２１７は、トランス２１１のもう一方の出力を整流してＤＣ電圧とする整流回路として機能する。

点Ａの波形が図５（ａ）のような疑似ＡＣ波形である場合、整流用ダイード２１３及び整流用コンデンサ２１４によって整流された点Ｂの電圧は、図５（ａ）の波形の振幅の半分の電圧ある図５（ｃ）のようなＤＣ電圧となる。

定抵抗である分圧抵抗２１５及び可変抵抗として機能する分圧トランジスタ２１８は直列に接続され、整流用ダイオード２１３及び整流用コンデンサ２１４によって整流された点ＢのＤＣ電圧を分圧する分圧回路として機能する。分圧トランジスタ２１８においては、電源制御回路２０１から入力されるＤＣ電圧であるＩｎｐｕｔ_２がベースに入力され、エミッタがシステムグランドに、コレクタが分圧抵抗２１５の一端に接続されている。

従って、Ｉｎｐｕｔ_２の電圧に応じて、分圧トランジスタ２１８のエミッタからコレクタに流れる電流が決まり、結果的に分圧抵抗２１５と分圧トランジスタ２１８とによって構成される分圧回路によって分圧される電圧が決まる。この分圧回路によって分圧された電圧は、電圧Ｖｂとして出力される。

Ｉｎｐｕｔ_２の電圧は、電源制御回路２０１がＣＰＵから入力されるＣＮＴＲＬ_Ｖｂに応じて決定する。上述したように、ＣＮＴＲＬ_ＶｂはＰＷＭ信号であり、電源制御部回路２０１は、ＰＷＭ信号であるＣＮＴＲＬ_Ｖｂのデューティー比に応じた電圧でＩｎｐｕｔ_２を出力する。即ち、ＣＰＵが、所望の分圧比に応じたデューティー比でＣＮＴＲＬ_Ｖｂを出力する。

整流用ダイオード２１６のカソードに接続されたトランス２１１のもう一方の出力は、上述した電圧規制用ツェナーダイオードに接続された側の出力とは異なる二次巻線によって変換された出力であり、Ｉｎｐｕｔ_１が疑似ＡＣ波形であれば、点Ｃの波形も図５（ｄ）に示すような疑似ＡＣ波形となる。

そして、点Ｃの波形が図５（ｄ）に示すような疑似ＡＣ波形である場合、整流用ダイード２１６及び整流用コンデンサ２１７によって整流された点Ｄの電圧は、点Ｃの波形の振幅の半分の電圧である図５（ｅ）のようなＤＣ電圧となる。

トランス２１９は、電源制御回路２０２から入力されるＩｎｐｕｔ_３を昇圧して出力する。トランス２１９の出力は、クランプ回路として構成されるクランプ用ツェナーダイオード２２０、２２１によって電圧が安定化され、定電流Ｉｔ（＋）として出力される。尚、トランス２１０の入力、出力のうち、明示されていない部分については、システムグランドに接続されている。

他方、トランス２１９の出力側には、整流用ダイオード２１６及び整流用コンデンサ２１７によって整流された点ＤのＤＣ電圧の出力が接続されており、Ｉｎｐｕｔ_３が入力されていない場合は、このＤＣ電圧がＶｔ（−）として出力される。換言すると、整流用ダイオード２１６及び整流用コンデンサ２１７によって整流されたＤＣ電圧と、トランス２１９の出力とは共通の経路に出力される。Ｖｔ（−）が出力される場合も同様に、上述したクランプ回路によって電圧が安定化されることは同様である。

Ｉｎｐｕｔ_３の出力有無は、電源制御回路２０１がＣＰＵから入力されるＣＮＴＲＬ_Ｉｔに応じて決定する。上述したように、ＣＮＴＲＬ_ＩｔはＰＷＭ信号であり、電源制御部回路２０１は、ＰＷＭ信号であるＣＮＴＲＬ_Ｉｔのデューティー比に応じて、電圧でＩｎｐｕｔ_３を出力する。

尚、電源制御回路２０１は、ＣＮＴＲＬ_Ｉｔのデューティーに応じてＩｎｐｕｔ_３の出力要否を決定する他、単純にＣＮＴＲＬ_Ｉｔが入力されていればＩｎｐｕｔ_３を出力するようにしても良い。この場合、ＣＰＵが、用紙へのトナー像の転写処理中であるか、搬送ベルト１０５から感光体ドラム１０９へトナーを戻すクリーニング処理中であるかに応じて、Ｉｎｐｕｔ_３の出力要否を切り替える。

尚、図４に示すように、クランプ回路としては、クランプ用ツェナーダイオード２２０のアノードとクランプ用ツェナーダイオード２２１のカソードとが接続されている。即ち、２つのツェナーダイオードが互いに逆向きに接続されている。そして、トランス２１９整流用ダイオード２１６及び整流用コンデンサ２１７によって構成される整流回路並びにトランス２１９の出力がクランプ用ツェナーダイオード２２０のカソードに接続されている。

従って、クランプ用ツェナーダイオード２２０が、Ｖｔ（−）をクランプするための素子であり、クランプ用ツェナーダイオード２２０が、Ｉｔ（＋）をクランプするための素子である。

以上が、Ｖｃとして疑似ＡＣ波形を得る場合の回路状態である。このような回路により、上述したように、帯電器１１０により印加される帯電電圧、現像器１１２により印加される現像バイアス、転写器１１５により印加される転写バイアス及び転写器１１５により印加されるクリーニング用のバイアスの夫々の電圧が供給される。

他方、一の印刷ジョブに係る画像形成出力が完了した場合や、印刷ジョブを実行する前においては、感光体ドラム１０９の帯電電荷を一様にして画像濃度のむらを回避すると共に、感光体ドラム１０９に残留しているトナーを除去するために電圧を印加するクリーニング制御が実行される。この際にＶｃ出力として供給されるのはＤＣ電圧である。Ｉｎｐｕｔ_１をＤＣ電圧とすると、Ｖｃ出力をＤＣ電圧とすることができる。

Ｉｎｐｕｔ_１がＤＣ電圧の場合、トランス２１１の出力はいずれもＤＣ電圧となる。トランス２１１の出力のうち、電圧規制用ツェナーダイオード２１２及び整流用ダイオード２１３に接続された方の点Ａの電圧は、電圧規制用ツェナーダイオード２１２によって上記と同様に５００Ｖ規制され、ＤＣ電圧としてＶｃ出力として供給される。

また、点Ａの電圧がＤＣ電圧の場合、整流用ダイード２１３及びコンデンサ２１４は特に機能せず、点Ｂの電圧は点Ａと同様のＤＣ電圧となる。そして、点Ｂの電圧は分圧抵抗２１５及び分圧トランジスタ２１８によって分圧され、Ｖｂとして出力される。

また、トランスの２１１の出力のうち、整流用ダイオード２１６に接続された方の点Ｃの電圧がＤＣ電圧の場合、整流用ダイード２１６及びコンデンサ２１７は特に機能せず、点Ｄの電圧は点Ｃと同様のＤＣ電圧となる。そして、点Ｅの電圧は、クランプ用ツェナーダイオード２２０によってクランプされ、Ｖｔ（−）として出力される。

Ｉｎｐｕｔ_１がＤＣ電圧の場合とは、上述した通り印刷ジョブの合間のクリーニング処理の場合であり、転写バイアスは必要ない。そのため、Ｉｎｐｕｔ_３は入力されず、Ｉｔ（＋）に対応する電力は供給されずに、Ｖｔ（−）が出力される。

Ｉｎｐｕｔ_１が疑似ＡＣ波形の場合トランス２１１の点Ｃ側の出力は疑似ＡＣ波形となり、Ｉｎｐｕｔ_１がＤＣ電圧の場合トランス２１１の点Ｃ側の出力はＤＣ電圧となる。そのため、クランプ用ツェナーダイオード２２０が接続されていない場合、Ｉｎｐｕｔ_１が疑似ＡＣ波形かＤＣ電圧かで点Ｅの電圧が変動してしまう。クランプ用ツェナーダイオード２２０を接続することにより、Ｉｎｐｕｔ_１が疑似ＡＣ波形の場合もＤＣ電圧の場合も、Ｖｔ（−）の電圧を一定にすることができる。

このように、本実施形態に係る電源供給回路２１０においては、Ｖｃ及びＶｂ用として入力される元の疑似ＡＣ波形であるＩｎｐｕｔ_１をトランス２１１によって昇圧して高電圧を生成する。そして、その疑似ＡＣ電圧を整流用ダイード２１３及び整流用コンデンサ２１４によって整流することにより、Ｖｂ出力としての所望のＤＣ電圧を得る。

即ち、トランス２１１によって生成される昇圧後の疑似ＡＣ波形の振幅として、所望のＤＣ電圧が得られるような振幅が得られるように、Ｉｎｐｕｔ_１及びトランス２１１による昇圧が調整されている。具体的には、図５（ａ）及び図５（ｃ）に示すように、トランス２１１による昇圧後の振幅が、所望のＤＣ電圧の倍になるように調整されている。

他方、トランス２１１の出力から疑似ＡＣ波形を取り出す場合、上述したようにトランス２１１が出力する疑似ＡＣ波形は、Ｖｂ出力の電圧に応じて昇圧された高電圧であるため、電圧規制用ツェナーダイオード２１２によって電圧を規制することにより、所望の疑似ＡＣ波形の振幅を得る。

電圧を規制する目的であれば、ツェナーダイオードによる規制ではなく、例えば、分圧抵抗２１５及び分圧トランジスタ２１８による分圧によっても可能である。しかしながら、上述したように、点Ａの電圧は高電圧であるため、電圧規制用の素子は高耐圧である必要がある。

一般的に、整流回路を構成するためのダイードやコンデンサにおいて高耐圧のものよりも、ツェナーダイオードにおいて高耐圧のものの方が低コストであるため、疑似ＡＣ波形の振幅を規制するための素子としてツェナーダイオードを用いることにより、簡易な構成で実現することが可能である。

また、分圧により電圧を規制する場合、常に一定の電圧を規制するためには、分圧トランジスタ２１８のベースに入力するＩｎｐｕｔ_２を調整するように、点Ａの電圧に応じて分圧比を動的に調整する必要があり、回路規模が増大すると共に回路の制御が煩雑化する。これに対して、ツェナーダイオードであれば、特に制御を行うことなく常に一定の電圧を規制することが可能であるため、簡易な回路規模で且つ簡易な処理で目的を達成することが可能である。

１画像形成装置
１０ＣＰＵ
１１ＲＡＭ
１２ＲＯＭ
１３エンジン
１４ＨＤＤ
１５Ｉ／Ｆ
１６ＬＣＤ
１７操作部
１８バス
２０コントローラ
２１ＡＤＦ
２２スキャナユニット
２３排紙トレイ
２４ディスプレイパネル
２５給紙テーブル
２６プリントエンジン
２７排紙トレイ
２８ネットワークＩ／Ｆ
３０主制御部
３１エンジン制御部
３２入出力制御部
３３画像処理部
３４操作表示制御部
１０１給紙トレイ
１０２給紙ローラ
１０３分離ローラ
１０４用紙
１０５搬送ベルト
１０６ＢＫ、１０６Ｃ、１０６Ｍ、１０６Ｙ画像形成部
１０７駆動ローラ
１０８従動ローラ
１０９ＢＫ、１０９Ｃ、１０９Ｍ、１０９Ｙ感光体ドラム
１１０ＢＫ帯電器
１１１光書込み装置
１１２ＢＫ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙ現像器
１１３ＢＫ、１１３Ｃ、１１３Ｍ、１１３Ｙ除電器
１１５ＢＫ、１１５Ｃ、１１５Ｍ、１１５Ｙ転写器
１１６定着器
２００電源制御装置
２０１電源制御回路
２１０電源供給回路
２１１トランス
２１２電圧規制用ツェナーダイオード
２１３整流用ダイオード
２１４整流用コンデンサ
２１５分圧抵抗
２１６整流用ダイオード
２１７整流用コンデンサ
２１８分圧トランジスタ
２１９トランス
２２０、２２１クランプ用ツェナーダイオード

特開２００１−１８６７６１号公報

Claims

電子写真方式の画像形成装置における作像機構に電力を供給する電源供給回路であって、
定電圧駆動することにより、供給された高電圧から所定電圧を規制して出力する定電圧規制回路と、
前記定電圧規制回路と並列に接続され、供給された高電圧を整流して直流電圧として出力する整流回路と、
昇圧度の異なる複数の出力を有し、前記複数の出力の１つが前記定電圧規制回路及び前記整流回路に供給されるように接続された昇圧回路と、
前記複数の出力のうち前記定電圧規制回路及び前記整流回路とは異なる出力が供給され、供給された電圧を整流して直流電圧として出力する第２の整流回路と、
前記第２の整流回路によって整流された直流電圧をクランプするクランプ回路と、
前記第２の整流回路によって整流された直流電圧の出力経路と共通の経路に供給される定電流であって、前記第２の整流回路とは電荷が逆である定電流の電圧をクランプする第２のクランプ回路と、
を含み、
前記定電圧規制回路は、前記高電圧として異なる２種の電圧が交互に繰り返される疑似交流電圧が供給された場合、前記異なる２種の電圧を夫々規制して出力することを特徴とする電源供給回路。
前記定電圧規制回路は、前記供給された高電圧によって逆バイアスが印加されるように接続されたツェナーダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の電源供給回路。
前記第２の整流回路によって整流された直流電圧をクランプするクランプ回路及び前記第２のクランプ回路は、互いに逆向きに接続された２つのツェナーダイオードによって構成され、一端が前記第２の整流回路によって整流された直流電圧の出力経路に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電源供給回路。
前記整流回路によって整流された直流電圧を分圧して出力する分圧回路を含み、
前記分圧回路は、定抵抗と可変抵抗とが直列に接続され、外部から供給される電圧に応じて決定される前記可変抵抗の抵抗値に応じて分圧率を決定することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の電源供給回路。
請求項１乃至４いずれか１項に記載の電源供給回路を含むことを特徴とする画像形成装置。