JP6188336B2

JP6188336B2 - 電源装置及び画像形成装置

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Inventors: 純川勝
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Description

本発明は、正極性の電圧と負極性の電圧を出力することが可能な電源装置に関するものである。

従来、出力端から正極性の電圧（以下、正電圧ともいう）と負極性の電圧（以下、負電圧ともいう）の両方を出力することが可能な電源として、正負夫々の電圧を出力する電源を直列に接続したものが知られている。この電源では、正負夫々の電圧を制御するために出力電圧をフィードバックしたものと目標電圧との差を増幅するための増幅器を正負夫々の電圧を制御するために個別に設けている（特許文献１に記載の構成を参照）。このような正電圧と負電圧を出力可能な電源の回路を簡素化した構成の電源として、特許文献２にはトランスの二次側に容量素子と二つの定電圧ダイオードを用いた簡易な回路で、正電圧と負電圧を出力する構成が提案されている。

特許０３３２３５７９号公報特開２０１１−１３０６２４号公報

ここで、特許文献２の構成は特許文献１よりも回路構成は簡素化されてはいるが、正負夫々の出力電圧をフィードバックして調整する回路構成ではない。そのため、正負夫々の電圧をより高精度に制御するには限界がある。

本発明は、上述の点に鑑み、正電圧と負電圧を出力可能な電源において、回路規模を低減し、かつ、正負夫々の電圧を高精度に制御することを可能とする装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための本発明の電源装置は、正極性の電圧と負極性の電圧を出力する電源装置であって、電圧を出力する出力手段と、前記出力手段から出力された電圧に基づきフィードバック信号を出力するフィードバック手段と、前記出力手段から出力される電圧を設定するための設定信号と、前記フィードバック信号に応じて前記出力手段を駆動する駆動手段と、を備え、前記フィードバック手段は、前記出力手段から正極性の電圧と負極性の電圧のいずれを出力する場合においても、前記出力手段から出力された電圧と閾値の差の絶対値に基づき、前記出力手段から出力される電圧を制御することを特徴とする
ことを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、画像を形成するための画像形成手段と、前記画像形成手段に正極性の電圧と負極性の電圧を出力する電源と、を備え、前記電源は、電圧を出力する出力手段と、前記出力手段から出力された電圧に基づきフィードバック信号を出力するフィードバック手段と、前記出力手段から出力される電圧を設定するための設定信号と、前記フィードバック信号に応じて前記出力手段を駆動する駆動手段と、を備え、前記フィードバック手段は、前記出力手段から正極性の電圧と負極性の電圧のいずれを出力する場合においても、前記出力手段から出力された電圧と閾値の差の絶対値に基づき、前記出力手段から出力される電圧を制御することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、正電圧と負電圧を出力することが可能な電源装置において、回路規模を低減し、且つ、正負夫々の電圧を高精度に制御することができる。

実施例１の電源の電圧生成回路実施例１のコンデンサ２０４の両端電圧と出力端２０８電位の変化を示す図画像形成装置の全体構成を示す図実施例２の電源の電圧生成回路１実施例２の電圧生成回路の電圧印加シーケンスを示すフローチャート実施例２の電圧生成回路による電圧印加のタイミングを示す図実施例２のＣＰＵからのＰＷＭ信号と出力電圧の関係を示す図実施例２のＣＰＵからのＰＷＭ信号と出力電圧の関係を示す図実施例２のＣＰＵからのＰＷＭ信号と出力電圧の関係を示す図実施例２の電源の電圧生成回路２実施例３の電源の電圧生成回路実施例３の電圧生成回路による電圧印加のタイミングを示す図実施例３の電圧生成回路の電圧印加シーケンスを示すフローチャート

次に、上述した課題を解決するための本発明の具体的な構成について、以下に実施例に基づき説明する。なお、以下に示す実施例は一例であって、この発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
図３を参照して、実施例１の電源装置、及び、実施例１の電源装置が搭載される装置の一例である画像形成装置の構成について説明する。

［画像形成装置の構成］
図３は、実施例１における画像形成装置と電源の概略構成を示す図である。本実施例で説明する画像形成装置は、電子写真方式によって記録媒体としてのシートに画像を形成するレーザービームプリンタ１００を一例として示す。

図３において、レーザービームプリンタ１００は、シートＰを収納する用紙積載部としての給紙デッキ１０１を有する。給紙デッキ１０１からシートＰを給紙して送り出すピックアップローラ１０４が設けられている。ピックアップローラ１０４からシートＰの搬送方向の下流側に、ピックアップローラ１０４によって送り出されたシートＰを搬送する給送ローラ１０５と給送ローラ１０５と対向して設けられておりシートＰを分離するためのリタードローラ１０６を有する。さらに、その搬送方向の下流側には、シートＰを搬送するための搬送ローラ対１０８が設けられている。搬送ローラ対１０８のシートＰの搬送方向の下流側には、画像形成動作のタイミングと同期をとってシートＰを搬送するためのレジストローラ対１０９とレジストローラ対１０９までシートＰが搬送されたか否か検知するセンサ１１０が設けられている。また、レジストローラ対１０９の搬送方向の下流側には、レーザースキャナ部１１１から照射されるレーザ光によって感光ドラム１上に形成された静電潜像に現像剤を供給して、現像剤像を形成するためのプロセスカートリッジ１１２が設けられている。

本実施例においては、プロセスカートリッジ１１２は、画像形成装置の画像形成部の一部を備えている。具体的には、現像剤像が形成される像担持体としての感光ドラム１、感光ドラム１の表面を一様に帯電する帯電部材としての帯電ローラ２、現像剤を収容する現像容器１３５、感光ドラム１上に形成された静電潜像に現像剤を供給して現像剤像として可視化する現像ローラ１３４を備えている。そして、このプロセスカートリッジ１１２は着脱可能に構成されており、現像容器１３５内の現像剤が無くなった場合等には新しいプロセスカートリッジに交換される。

感光ドラム１と対向する位置には、感光ドラム１上に形成された現像剤像をシートＰに転写するための転写部材としての転写ローラ１１３が設けられており、感光ドラム１と転写ローラ１１３とでシートＰを挟持する転写ニップ部を形成する。転写ニップ部よりもシートＰの搬送方向の下流側には、搬送ガイド１１５が設けられており、さらに、シートＰの搬送方向の下流側には、シートＰに転写された現像剤像をシートＰに定着させるための定着装置２０が設けられている。本実施例の定着装置２０としては、シートＰに転写された現像剤像を加熱及び加圧して定着するために、内部にヒーター２３を備えた加熱部材としての定着フィルム２１と、定着フィルム２１に対向して設けられた加圧部材としての加圧ローラ２４を備えている。定着フィルム２１と、加圧ローラ２４とでシートＰを挟持する定着ニップ部を形成する。さらに定着装置２０よりもシートＰの搬送方向の下流側にはシートＰを搬送する排紙ローラ１１９を備えており、現像剤像が定着されたシートＰは、排紙ローラで搬送されて装置外部に排出される。

また、本実施例におけるレーザービームプリンタ１００には、高電圧を発生して上記の帯電ローラ２、現像ローラ１３４、転写ローラ１１３、定着フィルム２１に高電圧（以下、バイアスともいう）を印加するための高電圧出力用の電源３（以下、高圧電源３という）が設けられている。また、レーザビームプリンタ１００の画像形成動作を制御するＣＰＵ５を有するプリンタ制御部４を備えている。なお、高圧電源３による高電圧の出力動作はプリンタ制御部４からの制御信号によって制御される。

また、シートＰに現像剤像を転写する際は、センサ１１０で転写ニップ部に搬送されるシートＰの先端を検知し、検知したタイミングに応じて、感光ドラム１への静電潜像の形成のタイミングを制御し、かつ、レジストローラ対１０９を一時停止させることによって、感光ドラム上の現像剤像がシートＰの所定の位置に転写されるようにタイミングを合わせている。

なお、以下に詳細に説明する本実施例の高圧電源装置は、一例として定着フィルム２１に正極性と負極性のバイアスを出力可能な高圧電源装置を説明する。本実施例の高圧電源装置は、同一の負荷（定着フィルム２１）に対して簡易な回路構成で正負両極性のバイアスを精度良くフィードバック制御することができる電源装置である。なお、本実施例の印加対象は一例であって、高圧電源からのバイアスの印加対象は定着フィルム２１に限られるものではなく、正極性のバイアスと負極性のバイアスの両方を必要とする負荷であれば適用可能である。以下、定着フィルム２１に印加するバイアスを定着バイアスと称して説明する。定着バイアスとしては、画像が転写されたシートＰが定着ニップを通過する間は、負極性のバイアスを印加する。また、シートＰが定着ニップを通過していないタイミングでは、正極性のバイアスを印加する。正極性のバイアスの印加タイミングは定着フィルム２１や加圧ローラ２４の処方、プリントスピードなどにより適宜設定する。

［高圧電源装置の構成］
次に、図１、図２を参照して、本実施例における正負両極性のバイアスを同一の負荷に出力可能な電源装置の構成について説明する。図１は、本実施例における高圧電源３の電圧生成回路を示す。具体的には、プリンタ制御部４に備えられたＣＰＵ５からＦＥＴ２０３に対してクロック信号を入力することにより、ＦＥＴ２０３をスイッチングさせて、高電圧を出力する出力部であるトランス２１１を駆動する。トランス２１１が駆動するとトランス２１１の２次側に流れる電流は整流ダイオード２０５により整流され、コンデンサ２０４の両端に電圧が発生する。そして、発生した電圧は、Ｐ２０８（端子２０８）から定着フィルム２１に対して定着バイアスとして出力される。コンデンサ２０４の両端に印加される電圧（以下、Ｖｃａという）は、ＣＰＵ５から出力の設定信号によってＰＷＭ値を変更することで、誤差増幅器２１２を介してトランジスタ２０１によって調整することができる。以下に定着バイアスの出力と閾値との差の絶対値に応じてフィードバック部２６０の出力が変化することで定着バイアスがフィードバック制御される流れについて説明する。なお、理解を容易にするために、本実施例においては、誤差増幅器２５４の＋入力であるＶｒｅｆ１を０Ｖとし、閾値を０Ｖとした条件で説明を行う。

定着バイアスの出力が負極性、正極性の夫々の場合における定着フィルム２１への主たる電流の流れについて説明する。まず、負極性のバイアスを印加する場合、定電圧ダイオード２１０に降伏電圧以下の電圧がかかるようにＰＷＭ値を変化させてＶｃａを調整することにより、Ｐ２０８に接続される定着フィルム２１への主たる電流の流れは、矢印２２２、矢印２２３で示すとおり、抵抗２０６→負荷（定着フィルム２１）→Ｐ２０８→抵抗２０９と流れて負極性の定着バイアスが印加されることになる。

一方、正極性のバイアスを印加する場合、定電圧ダイオード２０７に降伏電流が流れるようにＰＷＭ値を変化させてＶｃａを調整することにより、Ｐ２０８に接続される定着フィルム２１への主たる電流の流れは、矢印２２０、矢印２２１で示したように、定電圧ダイオード２０７→Ｐ２０８→負荷（定着フィルム２１）→定電圧ダイオード２１０と流れて正極性の定着バイアスが印加される。

このようにＣＰＵ５からの設定信号によってＰＷＭ値を変化させて定着バイアスの出力を負極性から正極性に変化させるために、定電圧ダイオード２１０、２０７の順にブレークダウンするように二つの定電圧ダイオードの降伏電圧を設定している。

図２は、横軸をＰＷＭ値とし、縦軸を定着バイアスの出力（出力電圧）とした定着バイアスの出力特性図である。ＰＷＭ値としては０〜２５５迄の値を設定できる。図中に示した値はＰＷＭ値として５１、１０２、１５３、２０４、２５５（５１の等間隔）を示している。ＰＷＭ値はコンデンサ２０４の両端電圧（Ｖｃａ）と連動している。本実施例では閾値０Ｖとの差の絶対値でフィードバックをかけるため、負極性のバイアスを出力するときはｄ１０１、正極性のバイアスを出力するときはｄ１０４の範囲を用いる必要がある。ｄ１０１，ｄ１０４のいずれの範囲を用いる場合も、図２の特性において、ＰＷＭ値が大きくなる（図２の右側へ行く：本例においてはＰＷＭ値が大きくなる）ほど、閾値との絶対値が大きくなる。

次に、フィードバック部の動作について、定着バイアスの出力がｄ１０１の範囲の場合と、ｄ１０４の範囲の場合に分けて説明する。定着バイアスの出力がｄ１０１の範囲にある場合、出力が低くなる（図２の右側へ行く：本例においてはＰＷＭ値が大きくなる）ほど、Ｐ２６１点の電位は低くなる。しかし、誤差増幅器２５４はマイナスの入力端子の電位をプラスの入力端子と同じ電位になるように、定着バイアスの出力が低くなればなるほど誤差増幅器２５４の出力は大きくなる。この誤差増幅器２５４の出力がフィードバック部２６０からフィードバック信号の出力となり、Ｐ２６３の電位が決定される。つまり、定着バイアスの出力がｄ１０１の範囲にある場合、出力が低くなると（閾値０Ｖとの差の絶対値が大きくなると）フィードバック部２６０からのフィードバック信号の出力値は大きくなり、比較部としての誤差増幅器２１２の働きによりトランスの一次側への入力値を小さくすることになりトランスの二次側の出力も小さくなるよう制御されることで回路が安定的に動作する。

定着バイアスの出力がｄ１０４の範囲にある場合、出力が高くなるほどＰ２６１の電位は高くなる。しかし、誤差増幅器２５４はマイナスの入力端子の電位をプラスの入力端子と同じ電位に維持するよう動作するため、定着バイアスの出力が高くなればなるほど誤差増幅器２５４の出力は小さくなる。誤差増幅器２５４の出力は閾値０Ｖ以下にはならないため、Ｐ２６２点は、略０Ｖになるとみなせる。よって誤差増幅器２５４の２つの入力ピンの電位は異なることになる。Ｐ２６１点の電位を抵抗２５０と、抵抗２５１、抵抗２５２、抵抗２５３、抵抗２５５の並列抵抗で分圧した値がフィードバック部からのフィードバック信号の出力値としてＰ２６３点の電位が決定される。つまり、定着バイアスの出力がｄ１０４の範囲にある場合、出力が高くなると（閾値０Ｖとの差の絶対値が大きくなると）フィードバック部２６０からのフィードバック信号の出力値は大きくなり、比較部としての誤差増幅器２１２の働きによりトランスへの入力を小さくすることでトランスの出力も小さくなるよう制御されることで回路が安定的に動作する。

以上説明したように、定着バイアスの出力が負極性、正極性どちらの場合においても、閾値０Ｖとの差の絶対値の大きさに応じてフィードバック制御をかけるために、以下の条件式（１）、（２）を満たすように各抵抗２５０，２５１，２５２，２５３，２５５の定数（抵抗値）を選定する。
正バイアスを出力する場合：
Ｖ（Ｐ２６１）−Ｖｆ（Ｄ２５６）＞Ｖ（Ｐ２６２）・・・（１）
負バイアスを出力する場合：
Ｖ（Ｐ２６１）＜Ｖ（Ｐ２６２）・・・（２）
Ｖ（Ｐ２６１）：Ｐ２６１点の電圧
Ｖ（Ｐ２６２）：Ｐ２６２点の電圧
Ｖｆ（Ｄ２５６）：ダイオード２５６の順方向電圧

また、上記のように各抵抗の定数を選定することでフィードバック部からのフィードバック信号の出力値である出力電圧Ｖ（Ｐ２６３）は下記の式（３）、（４）にて求めることができる。
正バイアス出力の場合：

負バイアス出力の場合：

Ｖ（Ｐ２６３）：Ｐ２６３点の電圧
Ｖ（Ｐ２０８）：Ｐ２０８点の電圧
／／：並列抵抗を意味する

以上、本実施例では負極性のバイアスを出力する場合、出力が低くなるとフィードバック部からフィードバック信号の出力値が大きくなり、正極性のバイアスを出力する場合、出力が高くなればフィードバック部からのフィードバック信号の出力値は大きくなる。従って、いずれの場合でも出力と閾値の絶対値の大きさに応じたフィードバック制御が可能になる。

以上、本実施例によれば、簡易な回路構成で正負夫々の極性のバイアスを夫々高精度にフィードバック制御することが可能になる。

（実施例２）
次に、図４、図５を参照して実施例２に係る高圧電源について説明する。以下に詳細に説明する本実施例の構成では、一例として転写ローラ１１３にバイアスを印加する構成を説明する。なお、本実施例の印加対象は一例であって、高圧電源からのバイアスの印加対象は転写ローラに限られるものではなく、正極性のバイアスと負極性のバイアスの両方を必要とする負荷であれば適用可能である。また、画像形成装置の構成については実施例１と同様であるので説明を省略する。

転写ローラ１１３に印加するバイアス（以下、転写バイアスともいう）としては、正極性のバイアスと負極性のバイアスが必要となる。転写バイアスは転写ローラ１１３や感光ドラム１の材質、転写する際におけるシートの搬送速度等に応じて、シートに画像を適正に転写するためにバイアスを制御する必要がある。

本実施例では転写バイアスを定電圧制御する場合について説明する。本実施例では図４に示す回路構成に基づき説明する。なお、図１１で示すような電流検知部としての電流検出回路を有する構成でも適用可能である。

図４は、本実施例におけるバイアス印加部としての高圧電源３の電圧生成回路を示す。図５は転写バイアスを印加する際のシーケンスを示すフローチャートであり、図６は図５の転写バイアス印加の各タイミングにおけるバイアスレベル（電圧値）を示した図である。

なお、以下、転写ローラ１１３に印加する正極性のバイアスを“転写正バイアス”、負極性のバイアスを“転写負バイアス”と称して説明する。感光ドラム１と転写ローラ１１３で形成される転写ニップ部をシートＰが通過している間、転写正バイアスが転写ローラに１１３に印加される。これにより現像剤像がシートＰに転写される。転写ローラ１１３環境（温度や湿度）変化により、そのインピーダンス（抵抗値）が変化するため、転写正バイアスとしては広い出力範囲が求められる。つまり、環境の変化に対応して転写正バイアスを可変制御する必要がある。また、本実施例では、負極性に帯電した現像剤としてのトナーを用いた例で説明するが、正極性に帯電したトナーを用いることも可能である。

まず、図５、図６を用いて先に説明した（実施例１で説明した）画像形成動作において、転写ローラ１１３にバイアスを印加するタイミングについて詳細に説明する。なお、図６のＳ１０１〜Ｓ１０６の各ステップは、図５のＳ１０１〜Ｓ１０６の各タイミングと対応している。また、図５、図６で示すシーケンスは、図３で示したプリンタ制御部４が不図示のＲＯＭに記憶されたプログラムに従って実行及び制御する。

転写ローラ１１３へバイアスを印加する手順は、センサ１１０によってシートＰを検知したことが基準となって開始する。センサ１１０によってシートＰの先端の通過を検知する（Ｓ１０１）と、プリンタ制御部４のＣＰＵ５は、シートＰの搬送速度に応じた転写バイアスを印加するまでの待ち時間が経過したか否かを判断する（Ｓ１０２）。待ち時間が経過した後、転写正バイアスを転写ローラ１１３に印加して、シートＰがセンサ１１０から転写ニップ部に到達する迄の期間に、転写正バイアスを目標となる一定の出力に立ち上げる（Ｓ１０３）。そして、シートＰが転写ニップ部の間に存在する期間においては、一定の出力となった転写正バイアスを出力する（Ｓ１０４）。上記で説明したように、転写正バイアスが印加されて感光ドラム１上の現像剤像を転写ローラ１１３側に引き付ける方向に電圧を印加し、転写ニップ部にあるシートＰに現像剤像を転写する。次に、シートＰが転写ニップ部を通過して、次のシートＰが転写ニップ部に来るまでの期間においては、転写ローラ１１３に転写負バイアスを印加する（Ｓ１０５）。この転写負バイアスを印加するのは、転写ローラ１１３に僅かに付着したトナーを感光ドラム１に引き戻すためである。これは、転写負バイアスを印加しない場合、次のシートの裏面に転写ローラに付着してしまいシートＰの裏面が汚れてしまうことを防止するために有効である。この転写負バイアスの印加は、転写ローラにトナーが付着しないようにするものであり転写ローラ１１３上のトナーを除去するためのクリーニングバイアスとも呼ばれる。

なお、本実施例においては、転写ローラ１１３へ印加するバイアスは、転写正バイアスとして約４ｋＶ、転写負バイアスとして約―１ｋＶである。このバアイスの値は、環境（温度や湿度）の変動に応じて、適宜調整される。

次に図４を参照しながら転写バイアスの出力動作について説明する。本実施例では転写正バイアスを出力する電源１７３と転写負バイアスを出力する電源１７７が直列に接続された構成である。また、図におけるＰ１０１，Ｐ１０２，Ｐ１０３は、プリンタ制御部４のＣＰＵ５に接続されている。また、図７に、横軸に出力電圧、縦軸にＰＷＭ値をとった転写バイアスの出力特性を示した。この出力特性において、転写正バイアスを出力する場合はｄ１１、転写負バイアスを出力する場合は、ｄ１１の範囲を使用する。本実施例においても実施例１と同様、閾値を０Ｖとして説明するが、図４における誤差増幅器１５４の基準Ｖｒｅｆ３を変更することで閾値は任意の値に設定可能である。

まず、正転写バイアスを出力する場合、Ｐ１０２に接続されたＣＰＵ５のポートからクロック信号を出力してＦＥＴ１７９をスイッチングすることによりトランス１７２を駆動させる。このとき負荷である転写ローラ１１３には正極性の電圧であり転写正バイアスが出力される。Ｐ１０３に接続されたＣＰＵ５のポートからの設定信号によってＰＷＭ値が設定されて、そのＰＷＭにより出力レベルが調整される。ＰＷＭ値が高ければ高い出力となる。出力と閾値である０Ｖとの差の絶対値が大きくなればフィードバック部１７０からのフィードバック信号の出力値も大きくなる。逆にＰＷＭ値が小さくなればフィードバック部からフィードバック信号の出力値も小さくなる。

また、転写負バイアスを出力する場合、Ｐ１０１に接続されたＣＰＵ５のポートからクロック信号を出力してＦＥＴ１７８をスイッチングすることによりトランス１７６を駆動させる。このとき負荷である転写ローラ１１３には負極性の電圧が出力される。この時、Ｐ１０３に接続されたＣＰＵ５のポートからの設定信号によってＰＷＭ値が設定され、設定されたＰＷＭ値に従い出力レベルが調整される。ＰＷＭ値が大きければ低い出力となる。ＰＷＭ値が大きくなる（出力が低くなる）と、出力と閾値である０Ｖとの差の絶対値は大きくなるのでフィードバック部１７０からのフィードバック信号の出力値も大きくなる。逆に、ＰＷＭ値が小さくなれば出力は高くなる（０Ｖに近づく）のでフィードバック部からのフィードバック信号の出力値も小さくなる。

つまり、転写正バイアス、転写負バイアスいずれを出力する場合においても負荷である転写ローラ１１３への出力と０Ｖとの差の絶対値が大きくなれば、フィードバック部１７０からフィードバック信号の出力値が大きくなる。そして、Ｐ１０３から入力される（ＣＰＵ５から入力）ＰＷＭ信号とフィードバック部１７０からのフィードバック信号とを誤差増幅器１７１で比較して、出力電圧を一定に制御するためにトランジスタ１７５を駆動する。なお、この回路の動作は実施例１の動作と同等であり、基本的な動作原理は実施例１で説明したので、ここでは説明を省略する。

出力が負極性のバイアス、正極性のバイアスのどちらの場合でもフィードバック制御されるように、以下の条件式（５）、（６）を満たすように各抵抗１４９，１５０，１５１，１５２，１５３，１５５の抵抗値を選定する。
正バイアスを出力する場合：
Ｖ（Ｐ１６１）−Ｖｆ（Ｄ１５６）＞Ｖ（Ｐ１６２）・・・（５）
負バイアスを出力する場合：
Ｖ（Ｐ１６１）＜Ｖ（Ｐ１６２）・・・（６）
Ｖ（Ｐ１６１）：Ｐ１６１の電圧
Ｖ（Ｐ１６２）：Ｐ１６２の電圧
Ｖｆ（Ｄ１５６）：ダイオード１５６の順方向電圧

また、上記のように各定数（抵抗）を選定することにより、フィードバック部からのフィードバック信号の出力値である出力電圧Ｖ（Ｐ１６３）は下記の式（７）、（８）で計算できる。
正バイアス出力の場合：

負バイアス出力の場合：

Ｖ（Ｐ１６１）：Ｐ１６１の電圧
Ｖ（Ｐ１６３）：Ｐ１６３の電圧
／／は並列抵抗を意味する

次に、正負夫々の出力範囲や要求される分解能に合わせて各抵抗値を調整することで出力特性を変化させる例を説明する。

図７に示した出力特性を基本の出力特性として、図８では抵抗１５０と抵抗１５１の夫々の抵抗値を調整して、正負夫々の出力をフィードバック制御することが可能な範囲（出力範囲）を広げた例である。図７において出力範囲が約−６ｋＶ〜約６ｋＶの範囲であるのに対して、図８では、約−８ｋＶ〜約８ｋＶに出力範囲を広げている。また、図９は抵抗１５２や抵抗１５３の抵抗値を調整して、負極性のバイアス側のフィードバック制御可能な範囲を狭めて、分解能を高めたものである。図９では、負極性のバイアスの範囲を、−２ｋＶ〜０Ｖとしている。なお、図７、図８、図９に示されるＰＷＭ値は０〜２５５迄の値を設定かのうであり、図で示したＰＷＭ値は図２と同様の等間隔の値を示している。

このように各々の抵抗値を調整することによりで正負両方の極性における出力特性を調整することや正負いずれかの極性のみを調整することが可能である。調整対象とする抵抗や基準電圧（Ｖｒｅｆ２，Ｖｒｅｆ３）の選択は負荷条件等によって変更すればよい。上記の例は図８、図９のような特性に調整するための一例である。

また、本実施例の変形例を図１０に示す。この回路においては出力特性を変化させたり、分解能を変更するための自由度は少なくなるが、回路規模を小さくすることができるメリットがある。具体的には、図４の回路に比べてフィードバック部３７０に含まれる回路素子の数を少なくしている。

説明を簡易にするためＶｒｅｆ４＝０Ｖとすると、フィードバック部３７０からの出力電圧は下記式（９）、（１０）のように計算できる。
正出力の場合：
Ｖ（Ｐ３６３）＝Ｖ（Ｐ３６１）・Ｒ３５５／（Ｒ３５５＋Ｒ３５６＋Ｒ３５０）・・・（９）
負出力の場合：
Ｖ（Ｐ３６３）＝Ｖ（Ｐ３６１）・Ｒ３５６／Ｒ３５０・・・（１０）
Ｖ（Ｐ１６１）：Ｐ１６１の電圧
Ｖ（Ｐ１６３）：Ｐ１６３の電圧

以上、本実施例によれば、簡易な回路構成で正負夫々の極性のバイアスを夫々高精度にフィードバック制御することが可能になる。また、正負夫々の出力特性を容易に変更することが可能になる。

（実施例３）
図１１に基づき実施例３に係る高圧電源について説明する。本実施例では転写バイアスを定電流制御する場合を説明する。図１１では、図４の回路構成に対して、更に電流検知部１６５が追加されている。なお、本実施例の印加対象は一例であって、高圧電源からのバイアスの印加対象は転写ローラに限られるものではなく、正極性のバイアスと負極性のバイアスの両方を必要とする負荷であれば適用可能である。また、実施例２の構成と共通する個所については説明を省略する。また、画像形成装置の構成については実施例１と同様であるので説明を省略する。

転写バイアスが出力されると負荷（転写ローラ）１１３へ流れる電流Ｉ２とフィードバック部１７０に流れる電流Ｉ１に分流される。負荷１１３へ流れる電流Ｉ２は、電流検知部１６５を介して転写正バイアス用の正電源１７３と転写負バイアス用の負電源１７７に帰還する。フィードバック部１７０に流れ込む電流Ｉ１は抵抗１５０と抵抗１５１の間の分岐点で２つに分流される。抵抗１５１へ流れ込む電流Ｉ４は電流検知部１６５を介さずに正電源１７３と負電源１７７に帰還する。もう一方の電流Ｉ３は、誤差増幅器１５４、電流検知部１６５を介して正電源１７３と負電源１７７に帰還する。

次に、プリント時に転写正バイアスを印加して一定の電流が流れるように制御する場合の手順を図１２に基づき説明する。なお、図１２におけるＳ１０１〜Ｓ１０６の各タイミングは、図５におけるＳ１０１〜Ｓ１０６の各ステップと対応している。

転写ローラへのバイアス印加手順は、センサ１１０によってシートＰを検知したことが基準となり開始する。センサ１１０によってシートＰの先端の通過を検知する（Ｓ１０１）と、プリンタ制御部４のＣＰＵ５は、シートＰの搬送速度に応じた転写バイアスを印加する迄の待ち時間が経過したか否かを判断する（Ｓ１０２）。待ち時間が経過した後、転写正バイアスを印加して、シートＰがセンサ１１０から転写ニップ部に到達する迄の期間に、転写正バイアスの出力値の微調整を行う（Ｓ１０３）。そして、シートＰが転写ニップ部の間に存在する期間に微調整後の転写正バイアスを出力する（Ｓ１０４）。この転写正バイアスの微調整は、定電流制御する場合に必要となるものであり、図１３に示す手順で微調整が行われる。

プリンタ制御部４のＣＰＵ５からＰ１０３を介して、転写正バイアスの第一の出力電圧レベル信号が入力され、誤差増幅器１７１によりフィードバック部１７０からのフィードバック信号の出力と比較される。誤差増幅器１７１は比較結果に応じて誤差増幅器１７１の出力を変化させ、トランジスタ１７５を駆動することにより、負荷１１３への出力電圧が一定になるように制御する（Ｓ１０３−１）。また、ＣＰＵ５は電流検知部１６５で検知された電流Ｉ５から誤差増幅器１５４に流れ込む電流Ｉ３を引いた電流Ｉ２を算出する（Ｓ１０３−２）。この電流Ｉ２が負荷電流値である。この時、誤差増幅器１５４に流れ込む電流値は第一の出力電圧レベル信号を出力電圧に換算することで算出できる。また、この出力電圧と負荷電流値から負荷抵抗値を算出する（Ｓ１０３−３）。次に、この負荷抵抗値と、環境（温度や湿度）に応じて決定される出力電流の目標値から出力電圧の目標値を算出し、出力電圧レベル信号に換算する（Ｓ１０３−４）。この出力電圧レベル信号に応じた転写正バイアスを出力する（Ｓ１０３−５）。以上説明したシーケンスで、定電流制御による転写正バイアスの印加が行われる。なお転写正バイアスの制御について説明したが、転写負バイアスにおいても電流の分流や、図１３で示した定電流制御を実行する流れに関しては同様であるので説明は省略する。

本実施例のようなフィードバック部１７０がなく、電流検知部１６５のみを備えている構成では、第一の出力電圧レベルで出力させた後、検知された電流が目標値より低ければ第一の出力電圧レベルよりも高いレベル信号を、逆に検知された電流が目標値より高ければ上記で設定した出力電圧レベル信号よりも低いレベル信号をＣＰＵ５はＰ１０３へ出力する。このようなＣＰＵ５からの出力電圧レベル信号の変更を繰り返して目標の出力電流を得る制御では、微調整のための時間が本実施例の方法よりも長くなってしまう。

また、本実施例によればフィードバック部による電圧のフィードバックと電流検知部におるＣＰＵ５への電流伝達機能を備え、上記のシーケンスにより出力の微調整のための時間を短縮することができる。

４プリンタ制御部
５ＣＰＵ
２１負荷
２０１トランジスタ
２０３ＦＥＴ
２１２誤差増幅器
２６０フィードバック部

Claims

正極性の電圧と負極性の電圧を出力する電源装置において、
電圧を出力する出力手段と、
前記出力手段から出力された電圧に基づきフィードバック信号を出力するフィードバック手段と、
前記出力手段から出力される電圧を設定するための設定信号と、前記フィードバック信号に応じて前記出力手段を駆動する駆動手段と、を備え、
前記フィードバック手段は、前記出力手段から正極性の電圧と負極性の電圧のいずれを出力する場合においても、前記出力手段から出力された電圧と閾値の差の絶対値に基づき、前記出力手段から出力される電圧を制御することを特徴とする電源装置。
前記フィードバック手段は、前記出力手段から出力された電圧と前記閾値を比較して、前記差の絶対値を求める誤差増幅手段を含み、
前記差の絶対値が大きくなると前記フィードバック手段から出力される前記フィードバック信号の値が大きくなり、前記差の絶対値が小さくなると前記フィードバック信号の値が小さくなることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
前記正極性の電圧と前記負極性の電圧は、同一の負荷に出力されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
前記正極性の電圧と前記負極性の電圧が出力される負荷に流れる電流を検知する電流検知手段を有し、
前記電流検知手段に流れる電流が一定になるように前記正極性の電圧又は前記負極性の電圧を調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電源装置。
前記出力手段は、トランスを含み、
前記トランスの二次側に接続されたコンデンサを有し、
前記設定信号に応じて前記コンデンサの両端電圧を変化させることにより、前記出力手段から出力される電圧が制御されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電源装置。
前記コンデンサに接続された第一の定電圧ダイオードと第二の定電圧ダイオードを有し、
前記負極性の電圧が出力される場合は、前記第一の定電圧ダイオード及び前記第二の定電圧ダイオードに電流が流れず、前記正極性の電圧が出力される場合には、前記第一の定電圧ダイオード及び前記第二の定電圧ダイオードに電流が流れるように、前記第一の定電圧ダイオード及び前記第二の定電圧ダイオードの夫々の降伏電圧が設定されていることを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
画像を形成するための画像形成手段と、
前記画像形成手段に正極性の電圧と負極性の電圧を出力する電源と、を備え、
前記電源は、
電圧を出力する出力手段と、
前記出力手段から出力された電圧に基づきフィードバック信号を出力するフィードバック手段と、
前記出力手段から出力される電圧を設定するための設定信号と、前記フィードバック信号に応じて前記出力手段を駆動する駆動手段と、を備え、
前記フィードバック手段は、前記出力手段から正極性の電圧と負極性の電圧のいずれを出力する場合においても、前記出力手段から出力された電圧と閾値の差の絶対値に基づき、前記出力手段から出力される電圧を制御することを特徴とする画像形成装置。
前記フィードバック手段は、前記出力手段から出力された電圧と前記閾値を比較して、前記差の絶対値を求める誤差増幅手段を含み、
前記差の絶対値が大きくなると前記フィードバック手段から出力される前記フィードバック信号の値が大きくなり、前記差の絶対値が小さくなると前記フィードバック信号の値が小さくなることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
前記正極性の電圧と前記負極性の電圧は、同一の負荷に出力され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。
前記正極性の電圧と前記負極性の電圧が出力される負荷に流れる電流を検知する電流検知手段を有し、
前記電流検知手段に流れる電流が一定になるように前記正極性の電圧又は前記負極性の電圧を調整することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記画像形成手段は、前記記録媒体の画像を定着するための定着手段を含むことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記画像形成手段は、前記記録媒体に画像を転写するための転写手段を含むことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記出力手段は、トランスを含み、
前記トランスの二次側に接続されたコンデンサを有し、
前記設定信号に応じて前記コンデンサの両端電圧を変化させることにより、前記出力手段から出力される電圧が制御されることを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記コンデンサに接続された第一の定電圧ダイオードと第二の定電圧ダイオードを有し、
前記負極性の電圧が出力される場合は、前記第一の定電圧ダイオード及び前記第二の定電圧ダイオードに電流が流れず、前記正極性の電圧が出力される場合には、前記第一の定電圧ダイオード及び前記第二の定電圧ダイオードに電流が流れるように、前記第一の定電圧ダイオード及び前記第二の定電圧ダイオードの夫々の降伏電圧が設定されていることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。