JP3744323B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写機等の電源装置に関する。さらに詳細には、プリンタ、複写機等の帯電装置、転写装置、ヒューザー装置、現像装置等に適用可能な電源装置であり、帯電、除電時の極性の異なる出力の高速切り換えを可能とした構成を持つ電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ、複写機等の画像形成装置は、感光体ドラムに静電潜像を接触帯電装置（以下帯電装置）で形成し、トナー像を現像装置で形成し、接触転写装置（以下転写装置）で、トナー像を用紙に転写する。さらに、用紙への転写後、剥離（デタック）装置で用紙を感光体または、中間転写装置、または転写ベルト装置等から剥離し、ヒューザー装置において用紙にトナーを定着して、画像を出力する。
【０００３】
図１６は、画像形成装置の２つの構成例（ケース１およびケース２）を示す概略構成図である。ケース１において、感光体ドラム３１０１は、図示しないモータにより駆動されて矢印方向に回転する。この感光体ドラム３１０１の周囲には、帯電ロールを備えた接触帯電装置３１０２が備えられ、接触帯電装置３１０２により感光体３１０１が一様に帯電された後、ラスター出力スキャン（ＲＯＳ）において像を出力する。ＲＯＳが実行する機能は、一連の変調されたスキャン・ラインをもって感光体表面を連続的にスキャンすることにより、感光性の表面上に出力イメージ・コピーを露光することである。感光体ドラム３１０１上に形成された静電潜像は、現像装置３１０３により現像され、感光体ドラム３１０１上に形成されたトナー像は、転写装置３１０４により用紙（ペーパー）３１０５上に転写される。用紙への転写後、剥離（デタック）装置３１０６で用紙を感光体から剥離し、ヒューザー装置３１０７において用紙（ペーパ）３１０５にトナーを定着して、画像を出力する。
【０００４】
ケース２は、画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。感光体ドラム３１１１は、図示しないモータにより駆動されて矢印方向に回転する。この感光体ドラム３１１１の周囲には、帯電装置３１１２が備えられ、帯電装置３１１２により感光体３１１１が一様に帯電された後、ラスター出力スキャン（ＲＯＳ）において像を出力する。感光体ドラム３１１１上に形成された静電潜像は、現像装置３１１３により現像され、感光体ドラム３１１１上に形成されたトナー像は、1次転写装置３１１４により、転写ベルト３１１５に転写され、さらに、２次転写装置３１１６を介して用紙（ペーパー）３１１７上に転写される。用紙への転写後、剥離（デタック）装置３１１８で用紙を感光体から剥離し、ヒューザー装置３１１９において用紙（ペーパ）３１１７にトナーを定着して、画像を出力する。
【０００５】
上記構成において、ケース１の帯電装置は感光体ドラムに接触しており、帯電電源により帯電用バイアスが印加され、感光体ドラムを一様に帯電する。また、現像装置を構成する現像ロールは、感光体ドラムに近接して配置され、帯電したトナーをその表面に担持して回転し、そのトナーを感光体に向き合う現像位置に運ぶ。また、その現像ロールには、現像電源から、現像バイアスが印加される。この現像バイアスの印加により現像ロールの表面に担持されたトナーが感光体ドラム側に飛翔し、感光体ドラム上にトナー像が形成される。
【０００６】
また、転写装置は、感光体ドラムに接触した状態に配置されて回転し、転写電源により転写バイアスが印加され、感光体ドラムと転写ロールとの間に挿入された用紙上にトナー像を転写させる。これら、帯電装置電源、現像装置電源、および転写装置電源は、制御回路により、バイアス印加のタイミング等が制御される。
【０００７】
帯電装置は、感光体をマイナス電荷に帯電させるためにマイナス高圧出力（バイアス出力を含む）を供給する。また、帯電ロールヘのトナー付着および感光体の除電時には、プラス電荷に帯電させるために、逆極性のプラス高圧出力（バイアス出力を含む）を帯電ロールに供給することが必要となる。
【０００８】
現像装置は、矩形波のバイアス出力を供給する必要があるため、マイナスバイアス出力と、プラスバイアス出力を高速に切り替え、各出力の出力時間を制御して供給することが必要となる。
【０００９】
転写装置は、図１６に示すケース１の構成の場合、転写時にはプラス高圧出力（バイアス出力を含む）を供給し、クリーニング時に逆極性のマイナス高圧出力（バイアス出力を含む）を供給する。また、ケース２の構成では、転写時に1次転写ロールにプラス高圧出力（バイアス出力を含む）を供給し、クリーニング時に、逆極性のマイナス高圧出力（バイアス出力を含む）を1次転写ロールに供給し、転写装置をクリーニングする。また、２次転写ロールには、転写時にはマイナス高圧出力（バイアス出力を含む）を供給し、２次転写ロールの付着トナーのクリーニング時には、逆極性のプラス高圧出力（バイアス出力を含む）を供給する。
【００１０】
また、ヒューザー装置は、用紙上のトナーを吸着させている電荷の低下等により、用紙上のトナー飛び散り発生のおそれがあるため、プレッシャーロールへのプラスバイアス出力を用紙通過時に印加する。用紙通過時以外は、プレッシャーロールへの残留電荷によるトナーのプレッシャーロールへの付着による汚れと、用紙排出時のプレッシャーロールへの用紙巻き付きのおそれがあるため、ヒートロールに逆極性のマイナスバイアス出力を供給する必要がある。
【００１１】
このように、プリンタ、複写機等の画像形成装置では、様々な部分において、異なる極性の電圧印加を実行する印加電圧制御が必要となる。このような、異極性の電圧を印加する電源供給システムには、正負コンバータをシリーズ（直列）に接続する回路方式と、正負コンバータを並列にスイッチを介して接続する回路方式がある。
【００１２】
正負コンバータをシリーズ（直列）に接続する回路方式には、例えば特公平２−１６６５９号後方に記載の構成がある。これは、低圧入力電圧を昇圧した高圧出力を負荷に供給する電源装置において、高圧側に設けられた第1および第2の高圧出力部を選択的に作動（片側ＯＦＦ）させる出力切り替え装置と、第1および第2の高圧出力部の各出力巻き線にそれぞれ並列に設けられ、かつ、相互に接続された第1および第2の抵抗とを具備し、出力切り替え装置により正負の高圧出力を切り替えて負荷に供給する構成としたものである。
【００１３】
また、正負コンバータを並列にスイッチを介して接続する回路方式としては、特開平５−２２４５４１や、特開平１−２９２３８５がある。
【００１４】
特開平５−２２４５４１には、転写材の画像形成領域に応じた転写バイアス電圧と、転写材の画像形成領域以外の画像非形成領域に応じて転写バイアス電圧と異極性の分離バイアス電圧とを転写手段に切換印加するバイアス電圧印加手段を有する構成であり、画像非形成領域を転写材の先端部または後端部に画定する構成とし、また、転写手段を転写ローラ、コロナ転写帯電器とした構成を正負コンバータを並列にスイッチを介して接続する回路方式として開示している。
【００１５】
また、特開平１−２９２３８５には、接触帯電手段に印加する少なくとも直流成分と、転写用回転体に印加する電圧を変化させて非転写時に転写用回転体からトナーを像担持体に転位する方向の電荷を形成する手段を正負コンバータを並列にスイッチを介して接続する回路方式として示している。
【００１６】
特に、出力を可変する機能または出力の安定供給を要する帯電装置、現像装置、転写装置、ヒューザー装置に電源を供給する電源装置は、図１７（ａ）に示すように、２つの異なる極性の電源３２０１，３２０２を有し、昇圧回路を用い、1次側入力をスイッチング制御するためのスイッチング素子３２０３と、昇圧回路によって高圧化またはバイアス化された2次側の出力状態を出力状態検出回路３２０４を有する。出力状態検出回路３２０４または出力状態の代替特性により出力を検出する機能により出力を検出し、検出した出力状態と基準値とを比較して、スイッチング素子に与えるべきＰＷＭ信号のデューティ（Ｄｕｔｙ）値を制御することで、出力値を調整する構成である。
【００１７】
また、出力を固定、または出力の継続安定供給が不要な帯電装置、現像装置、転写装置、ヒューザー装置に電源を供給する電源装置としては、図１７（ｂ）に示すように、２つの異なる極性の電源３２１１，３２１２を有し、昇圧回路を用い、1次側入力をスイッチング制御するためのスイッチング素子３２１３と、高圧化またはバイアス化する昇圧回路と、所望の出力状態を想定したスイッチング素子に与えるＰＷＭ信号のデューティ（Ｄｕｔｙ）値を供給する回路とを備えた構成がある。
【００１８】
また、正負コンバータを並列にスイッチを介して接続する回路方式としては、図１７（ｃ）に示すように、２つの異なる極性の電源３２２１，３２２２を有し、それぞれリレー手段３２２３，３２２４を介して負荷に接続し、リレー手段３２２３，３２２４をスイッチング制御するためのスイッチング素子３２２５を設けた構成、また、図１７（ｄ）に示すように、２つの異なる極性の電源３２３１，３２３２を有し、それぞれに異なる入力電圧手段３２３３，３２３４からの電圧を入力する構成とし、入力電圧手段３２３３，３２３４をスイッチング制御するためのスイッチング素子３２３５を設けた構成がある。
【００１９】
出力を可変する機能または出力の安定供給を要する帯電装置、現像装置、転写装置、ヒューザー装置に電源を供給する電源装置は、各装置の環境（例えば機外温度変化）等による各装置のインピーダンス、キャパシタンスの変化や、各部位の汚れ、摩耗による変化がある。また、転写装置、ヒューザー装置においては、用紙のインピーダンス変化の影響もあり、高い画質を維持することが困難となる場合がある。従って、これらの環境変化による帯電装置、現像装置、転写装置、ヒューザー装置に対する影響を低減するためには、各装置の各装置のインピーダンス、キャパシタンスの変化を適時観測し、各装置への電源出力を一定にすることが必要となる。
【００２０】
この制御の一般的手法としては、各装置の通常動作以前に、各装置のインピーダンス、キャパシタンスを観測し、事前に準備された各装置のインピーダンス、キャパシタンスに対する出力電圧、出力電流のテーブルから各機能のパラメータを決定する手法がある。あるいは、適性な出力電圧、出力電流を各装置のインピーダンス、キャパシタンスから演算によって求めて各機能のパラメータを決定する手法がある。このようにして求めたパラメータによって1次側入力電圧、入力電流をスイッチング制御するか、あるいは入力電圧、入力電流の直接制御を行ない、各装置に供給する電源出力を一定にすることが行われる。
【００２１】
さらに、正負出力を供給する電源システムでは、正負出力の切り替えが行なわれるため、負荷（装置）の容量や、電源装置と負荷を接続する部材とフレーム間の分布容量、負荷装置トフレーム間の分布容量があるため、正負出力切り替え時に各容量や分布容量に正負交互に充放電が繰り返されるため、ラッシュ電流が流れ、放射ノイズが発生するという欠点がある。これを防止する一般的な手段には、電源装置と負荷との間にラッシュ電流抑制素子を設ける構成がある。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、正負コンバータをシリーズ（直列）に接続する回路方式は、正負切り替え時のノイズ低減に有効な技術である反面、2次側の出力電流が比較的低い数百マイクロアンペア以下であっても、バイパス抵抗へ発生する電圧が、高くなるため、バイパス抵抗が印加電圧の耐圧確保のため大型化したり、周辺との機能上の絶縁を確保するため、エポキシ材等による絶縁材での充填構成が必要となるため電源装置の小型化に限界がある。また、バイパス抵抗のパワーロスが電流、電圧値の2乗で増加するため、回路の使用範囲も限定されるという欠点がある。
【００２３】
また、正負コンバータを並列にスイッチを介して接続する回路方式では、電源装置の高効率化、出力電圧の高圧化、ハイパワー化に対して有効である反面、出力切り替え時にノイズが発生し、装置および周辺装置への対策が必要となり、そのためのコストがかかり、さらに、切り替え装置とノイズ対策のために装置が大型化する。さらに、切り替えスピードが限定されるため、用途が限られるという欠点がある。
【００２４】
また、上述のように切り替え回路および比較回路等を備える構成では、切り替え回路の切り替え時間と比較回路での演算時間がかかるため、出力として切り替え後の出力安定までに時間がかかり、ハイスピードのプリンタや複写機、あるいは切り替え要求の厳しい条件である場合には、各装置の機能が十分に機能できずに画質に悪影響を及ぼす可能性があるていう欠点がある。
【００２５】
図１８に正負コンバータをシリーズ（直列）に接続する回路構成例と、各信号の出力波形例を示す。図１８（ａ）は、図１７（ａ）に相当する回路構成例であり、出力を可変する機能または出力の安定供給を要する帯電装置、現像装置、転写装置、ヒューザー装置に電源を供給する電源装置の構成例であり、出力電圧検出部の検出値に応じた制御を行なう回路例である。また、図１８（ｂ）は、図１７（ｂ）に相当する回路構成例であり、出力を固定、または出力の継続安定供給が不要な帯電装置、現像装置、転写装置、ヒューザー装置に電源を供給する電源装置の例である。図１８（ｃ）は、図１８（ａ），（ｂ）の回路構成における選択信号（ＳＥＬ ｓｉｇｎａｌ）、ＯＮ／ＯＦＦ信号、Ｖｏｕｔ＋、Ｖｏｕｔ−、Ｖｏｕｔ各信号の入力および出力波形を示す。
【００２６】
図１８（ｃ）の出力波形Ｖｏｕｔ＋、Ｖｏｕｔ−、Ｖｏｕｔに示すように、選択信号の切り替え時には、切り替え回路起動時間、平滑コンデンサの充電時間、平滑コンデンサの放電時間に起因して、電位安定までの遅延が発生する。これらの遅延は、ハイスピードのプリンタや複写機、あるいは切り替え要求の厳しい条件である場合には、画質に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００２７】
また、従来の電源システムにおいては、正負出力を供給する装置（負荷）が容量成分を含むため、正負出力切り替え時において、正負出力と負荷間の接続部、あるいは負荷と正負出力リターン間の接続部から放射ノイズが発生するという欠点があった。
【００２８】
本発明は、このような従来技術の欠点に鑑みてなされたものであり、装置の小型化、低ノイズ化、高効率化を実現する電源装置を提供することを第1の目的とする。
【００２９】
さらに、本発明は、正負切り替えのスピード高速化を可能とし、様々な装置、システムにおいて利用可能性のある電源装置を提供することを第２の目的とする。
【００３０】
さらに、本発明は、正負出力切り替え時において、ノイズを低減し、プリンタ、複写機の制御コントロールの安定動作を実現する電源装置を提供することを第３の目的とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、極性の異なる電圧を供給し、並列接続された第１の電源回路および第２の電源回路と、前記第１の電源回路および第２の電源回路の出力側において、前記第１の電源回路と第２の電源回路とを接続するインピーダンス可変素子と、前記インピーダンス可変素子のインピーダンスを選択信号に応じて切り替える切り替え手段と、を有し、前記第１の電源回路と第２の電源回路双方が出力している状態で、前記選択信号に応じたインピーダンス可変素子のインピーダンス変化に基づいて、前記第１の電源回路と第２の電源回路によって供給される異極電圧間において、正、負の電圧を選択的に発生させる構成としたことを特徴とする電源装置にある。本構成によれば、負荷に対して過剰な電圧が供給されることなく、また、正負切り替え時のノイズ低減、高速切り替えが実現される。
【００３２】
さらに、本発明の電源装置の一実施態様において、前記第１の電源回路と、前記第２の電源回路とは、トランスおよび整流回路を有し、前記インピーダンス可変素子は、前記第１の電源回路と、前記第２の電源回路に対応して構成された整流回路間を接続する構成を有することを特徴とする。このように２つの電源回路間を抵抗体等のインピーダンス素子で接続する構成としたので、出力側には、２つの電源のより高い出力が発生せず、装置の小型化が実現される。
【００３３】
さらに、本発明の電源装置の一実施態様において、前記インピーダンス可変素子は抵抗体を有し、前記切り替え手段は、フォトＭＯＳリレー等の半導体リレーにより構成され、該フォトＭＯＳリレー等の半導体リレーに入力される選択信号に応じて前記インピーダンス可変素子の抵抗体接続構成を変更することにインピーダンスを変更する構成としたことを特徴とする。本構成により、インピーダンスの任意タイミングでの変更処理が可能となる。
【００３４】
さらに、本発明の電源装置の一実施態様において、前記第１の電源回路と、前記第２の電源回路とは、トランスおよび整流回路構成を有し、前記第１の電源回路と前記第２の電源回路のトランスは共有トランスとして構成したことを特徴とする。本構成により、電源装置の装置構成の小型化が実現される。
【００３５】
さらに、本発明の電源装置の一実施態様において、出力電圧を検出する出力電圧検出部を有し、前記出力電圧検出部により検出された検出値に基づくフィードバック制御構成を有することを特徴とする。本構成により、高度な出力制御が可能となる。
【００３６】
さらに、本発明の電源装置の一実施態様において、前記インピーダンス可変素子および切り替え手段構成は、前記第１の電源回路の電源帰還側と第２の電源回路の電源帰還側のそれぞれに独立して構成され、それぞれの切り替え手段において、対応するインピーダンス可変素子のインピーダンスを独立に変化させる構成としたことを特徴とする。本構成により、出力の多段階制御等、様々な態様での制御が可能となる。
【００３７】
さらに、本発明の電源装置の一実施態様において、前記インピーダンス可変素子および切り替え手段構成は、前記第１の電源回路の電源帰還側と第２の電源回路のいずれかの電源帰還側に少なくとも１以上構成し、構成したそれぞれの切り替え手段において、対応するインピーダンス可変素子のインピーダンスを独立に変化させる構成としたことを特徴とする。本構成により、出力の多段階制御等、様々な態様での制御が可能となる。
【００３８】
さらに、本発明の電源装置の一実施態様において、前記インピーダンス可変素子のインピーダンスを選択信号に応じて切り替える切り替え手段に入力する信号は、数キロ〜数十キロヘルツのパルス信号であり、前記インピーダンス可変素子のインピーダンスは、該パルス信号に応じて変更する構成であることを特徴とする。本構成により、例えばプリンタ、複写機等の現像装置バイアス出力が可能となる。
【００３９】
さらに、本発明の電源装置の一実施態様において、前記電源装置と負荷との間にラッシュ抑制素子としての抵抗体を有することを特徴とする。本構成により、正負切り替え時等のノイズが低減される。
【００４０】
さらに、本発明の電源装置の一実施態様において、前記電源装置による電源供給対象である負荷における接地経路にノイズ抑制素子としての抵抗体を有することを特徴とする。本構成により、正負切り替え時等のノイズが低減される。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電源装置、電源供給システムの詳細について図面を参照しながら説明する。
【００４２】
【実施例】
本発明に係る電源装置、電源供給システムの実施例について説明する。実施例は、プリンタ、複写機等の画像形成装置の帯電装置、現像装置、転写装置、ヒューザー装置に電源を供給する電源装置、電源供給システムを例にして説明する。
【００４３】
［帯電装置］
まず帯電装置の電圧制御を行なう電源装置の構成例について説明する。帯電装置に電源を供給する電源装置は、図１に示すように、1次側入力を昇圧して、マイナス出力を発生させる第1のトランス１０１および半波整流回路１０３、1次側入力を昇圧してプラス出力を発生させる第2のトランス１０２および半波整流回路１０４を備えている。
【００４４】
第1のトランス１０１の1次側（電源供給側）において1次側入力を定電圧制御し、第1のトランス１０１において昇圧し、半波整流回路１０３により直流変換を行ない、電源帰還側である２次側出力を所定のマイナスの電圧（帯電パラメータに相当する値）に制御する。また、第２のトランス１０２の1次側において1次側入力を定電圧制御し、第２のトランス１０２により昇圧して、半波整流回路１０４により直流変化を行ない、2次側出力を所定の逆バイアスのプラス電圧（除電パラメータ、または帯電装置に付着するトナーをクリーニングする値に相当する値）に制御する。
【００４５】
第1のトランス１０１の2次側の半波整流回路１０３は、第2のトランス１０２の2次側の半波整流回路１０４と複数の抵抗１１１，１１２で並列に接続されている。帯電用のマイナス電圧と、除電、クリーニング用の逆バイアスのプラス電圧への正負出力切り替え回路部１０５は、フォトＭＯＳリレー構成を有し、第1のトランス１０１の2次側の半波整流回路１０３と第２のトランス１０２の２次側の半波整流回路１０４間の特定のバイパス抵抗部としての抵抗１１１に並列に接続された構成を持つ。
【００４６】
第1のトランス１０１の1次側、第２のトランス１０２の1次側には、スイッチングトランジスタ１０６，１０７と、スイッチングトランジスタ制御回路１０８，１０９が接続され、それぞれのスイッチングトランジスタ制御回路にＯＮ／ＯＦＦ信号を入力してスイッチングトランジスタ１０６，１０７の動作制御を行なう。
【００４７】
本構成の動作について説明する。まず、帯電装置の帯電時の動作について説明する。帯電時には、帯電指示コマンド（帯電信号）がスイッチング・トランジスタ制御回路１０８，１０９に入力される。帯電信号はまず、ＯＮ／ＯＦＦ回路（図示せず）に入力され、所定の出力に相当する駆動信号を第1のトランス１０１の1次側の制御回路部を駆動させる。これにより、1次側入力が定電圧制御され、第1のトランス１０１および半波整流回路１０３を介してマイナス出力が発生する。第2のトランスの1次側の制御回路部も帯電信号により駆動される。これにより、1次側入力が定電圧制御され、第2のトランス１０２および半波整流回路１０４を介してプラス出力が発生する。
【００４８】
負荷を接続した出力端には、第1のトランス１０１から発生したマイナス出力と、第2のトランス１０２から発生したプラス出力に基づいて、第1のトランス１０１の２次側の半波整流回路１０３と第2のトランス１０２の半波整流回路１０４間の複数の抵抗による出力制御がなされ、第1のトランス１０１から発生したマイナス出力と、第２のトランス１０２から発生したプラス出力の間の出力（Ｖｏｕｔ）が得られることになる。
【００４９】
第1のトランス１０１側に接続する抵抗１１１の抵抗値に対して、第2のトランス１０２側に接続する抵抗１１２の抵抗値を低く設定、例えば抵抗値を１：１０程度以上の差に設定することにより、帯電信号がスイッチング・トランジスタ制御回路１０８，１０９に入力された場合にプラス出力が発生する。また、第1のトランス１０１側に接続されている抵抗１１１に並行に接続された正負出力切り替え回路部１０５に切り替え信号が入力すると、第1のトランス１０１側に接続されている抵抗１１１を介さない導通路が形成され、インピーダンスが低下し、第2のトランス１０２側に接続されている抵抗値より低下することになり、マイナス出力が発生する。
【００５０】
正負出力切り替え回路部１０５に対する切り替え信号は、帯電と除電（クリーニング時）タイミング切り替えに応じて入力され、帯電時と、除電時（クリーニング時）にそれぞれマイナス出力と、プラス出力が交互に発生することになる。
【００５１】
図２に出力電圧検出回路によるフィードバック制御構成を設けた回路構成例を示す。図２の構成においては、帯電信号と、切り替え信号を入力し、負荷を接続した出力側に帯電時のマイナス出力を発生させ、その際の帯電出力を出力電圧検出部１２０において検出し、検出値を第1のトランス１０１側のスイッチング・トランジスタ制御回路１０８へフィードバックして、検出値に応じた制御を行なうことで、第1のトランス１０１側の1次側入力の定電圧制御精度を向上させることを可能とした構成である。本構成は、出力を可変する機能または出力の安定供給を要する場合に好適な構成である。
【００５２】
図３に帯電装置に上述したフィードバック制御構成を持つ電源装置から帯電装置に対して電源供給を行なう構成についての電源装置ブロック図および出力波形を説明する図を示す。図３に示すように、電源装置は、前述の第1のトランス、半波整流回路により構成され、2次側出力を所定のマイナスの電圧（帯電パラメータに相当する値）に制御するマイナス電位供給源３１１、第２のトランス、半波整流回路により構成され、2次側出力を所定のプラスの電圧（除電パラメータ、クリーニング・パラメータに相当する値）に制御するプラス電位供給源３１２、前述の抵抗１１１と正負出力切り替え回路部１０５によって構成されるインピーダンス可変素子３１３、前述の抵抗１１２に相当するインピーダンス素子３１４、前述の出力電圧検出部１２０に相当する出力電圧検出部３１６を有し、出力選択信号３１５によってインピーダンス可変素子３１３のインピーダンスが切り替えられ、切り替えに応じた出力が帯電装置３００に出力される。
【００５３】
出力電圧は、図３に上部に示すように帯電パラメータに相当する値としてのマイナス電圧と、除電パラメータ、クリーニング・パラメータに相当する値としてのプラス電圧が交互に出現する波形となる。出力選択信号の選択信号切り替えに応じて、プラス電圧とマイナス電圧が交互に出現する。
【００５４】
図４に本発明の構成を持つ電源装置の各部の出力波形の詳細を示す。上段から順に、正負出力切り替え回路部に出力される選択信号、スイッチ・トランジスタ制御回路に出力されるＯＮ／ＯＦＦ信号、第２のトランスと整流回路の2次側出力としてのＶｏｕｔ＋、第１のトランスと整流回路の2次側出力としてのＶｏｕｔ−、最下段が、負荷接続部の出力値としてのＶｏｕｔである。
【００５５】
本出力波形と、図１８（ｃ）で説明した従来構成の出力波形を比較すると、Ｖｏｕｔ＋とＶｏｕｔ−の波形が異なっているのが分かる。従来は、切り替え信号（ＳＥＬ）に応じて、Ｖｏｕｔ＋，Ｖｏｕｔ−の出力が発生、停止を繰り替えしていたため、それぞれの出力の安定化に至るまで、コンデンサ充放電に起因する遅延が発生し、最終的な出力値としてのＶｏｕｔに対する出力安定化の遅延を招いていた。これに対して、図４に示す本発明の構成における出力波形は、ＯＮ／ＯＦＦ信号がスイッチングトランジスタ制御回路に入力され、ＯＮとなった以後は、Ｖｏｕｔ＋，Ｖｏｕｔ−は選択信号による出力発生、停止を行なわない。従って、選択信号の切り替え時のコンデンサ充放電に起因する各出力の安定化までの遅延が発生しない。その結果、最終的出力Ｖｏｕｔにおいても、選択信号の切り替え時の出力安定化の遅延が改善（図に示す改善箇所）される。
【００５６】
このように、本発明の電源装置においては、例えば帯電装置に適用した場合、帯電時のマイナス電圧と、除電・クリーニング時のプラス電圧が高速に切り替えられ、高速プリントが可能となる。また、正負出力切り替えが、インピーダンス変化により実行される構成であるので、従来のトランスおよび整流回路の切り替え処理が不要となり、回路の切り替えに起因するノイズの発生が抑制される。すなわち、正負出力を供給構成の容量成分、正負出力と負荷間の接続部、あるいは負荷と正負出力リターン間の接続部からの放射ノイズの発生が抑制される。
【００５７】
なお、図２を用いて説明した出力電圧検出回路によるフィードバック制御構成では、出力電圧検出回路による検出値をスイッチング・トランジスタ制御回路１０８へフィードバックして出力制御を行なう構成を示したが、検出値のフィードバックによる出力制御構成は、図２に示す構成に限らず、例えば図５に示す構成のように、出力電圧検出部１２０による検出値を正負出力切り替え回路部１０５に対する入力値を制御することにより、インピーダンスをリニアまたは段階的に変化させる構成とすることで出力電圧制御を行なう構成としてもよい。図５の構成は、正負出力切り替え回路部１０５に対する入力部に可変抵抗５０１を接続し、出力電圧検出部１２０の検出値に応じて入力電圧を変化させて出力制御を行なう構成としたものである。
【００５８】
また、図６（ａ）に示すように、出力電圧検出部１２０の検出値に応じてトランスの一次側の入力電圧Ｖｉｎ自体を変化させて、出力制御を行なう構成としてもよい。図６（ａ）は、トランス側の入力電圧Ｖｉｎを制御する電位制御部６０１を設けた構成である。
【００５９】
また、図６（ｂ）は、正負出力切り替え回路部１０５に対する入力値を制御することにより、インピーダンスをリニアまたは段階的に変化させる構成としたものである。制御は、電位制御部６０２の電圧を検出値に応じて変更する処理によって実行される。なお、これらのフィードバック制御構成は、上述した様々なフィードバック制御に限定されるものではなく、例えば上述の各構成を組み合わせた構成としてもよい。
【００６０】
［共有コンバータ方式］
上述の実施例では、供給電圧に応じて独立にトランスを設けた独立コンバータ方式としたが、１つのトランスのみの構成とした共有コンバータ方式とすることも可能である。共有コンバータの構成例を図７に示す。
【００６１】
図７（ａ）の構成について説明する。1次側入力を昇圧して、マイナス出力およびプラス出力を発生させるトランス７０１および半波整流回路７０２、７０３が設けられ、トランス７０１の1次側において1次側入力を定電圧制御し、トランス７０１において昇圧し、半波整流回路７０２，７０３により直流変換を行ない、2次側出力を所定のマイナス電圧（帯電パラメータに相当する値）、および所定の逆バイアスのプラス電圧（除電パラメータ、または帯電装置に付着するトナーをクリーニングする値に相当する値）に制御する。
【００６２】
トランス７０１の2次側の抵抗、および正負出力切り替え回路部７０５の構成は、前述の独立コンバータ方式の構成とほぼ同様であり、正負出力切り替え回路部７０５は、トランス７０１の2次側の半波整流回路７０２，７０３間の特定の抵抗に並列に接続された構成を持つ。
【００６３】
トランス７０１の1次側には、スイッチングトランジスタ７０６と、スイッチングトランジスタ制御回路７０７が接続され、それぞれのスイッチングトランジスタ制御回路にＯＮ／ＯＦＦ信号を入力してスイッチングトランジスタ７０７の動作制御を行なう。
【００６４】
本構成の動作について説明する。まず、帯電装置の帯電時の動作について説明する。帯電時には、帯電指示コマンド（帯電信号）がスイッチング・トランジスタ制御回路７０７に入力される。帯電信号はまず、ＯＮ／ＯＦＦ回路（図示せず）に入力され、所定の出力に相当する駆動信号をトランス７０１の1次側の制御回路部を駆動させる。これにより、1次側入力が定電圧制御され、トランス７０１および半波整流回路７０２を介してマイナス出力が発生し、また、トランス７０１および半波整流回路７０３を介してプラス出力が発生する。
【００６５】
負荷を接続した出力端には、トランス７０１から発生したマイナス出力とプラス出力に基づいて、発生したマイナス出力とプラス出力の間の出力（Ｖｏｕｔ）が得られることになる。
【００６６】
トランス７０１に接続する抵抗７１１の抵抗値と、抵抗７１２の抵抗値との関係を前述の独立コンバータ方式と同様の構成、例えば抵抗値を１：１０程度以上の差に設定し、正負出力切り替え回路部７０５に対する切り替え信号の入力に応じて、抵抗７１１の接続、非接続状態が切り替える構成とする。本構成により、正負出力切り替え回路部７０５においてインピーダンスが変化し、負荷側の出力をプラス出力とマイナス出力を選択的に出力することが可能となる。正負出力切り替え回路部７０５に対する切り替え信号の入力は、帯電装置の場合には、帯電時と、徐電時（クリーニング時）に応じて入力され、帯電時と、徐電時（クリーニング時）にそれぞれマイナス出力と、プラス出力が交互に発生することになる。
【００６７】
図７（ｂ）の構成は、前述の独立コンバータ方式における図２の構成に対応するフィードバック制御構成を共有コンバータ方式の構成例である。図７（ｂ）の構成においては、負荷を接続した出力側に帯電時のマイナス出力を発生させ、その際の帯電出力を出力電圧検出部７２０において検出し、検出値をトランス７０１側のスイッチング・トランジスタ制御回路７０７へフィードバックして、検出値に応じた制御を行なうことで、トランス７０１側の1次側入力の定電圧制御精度を向上させることを可能とした構成である。本構成は、出力を可変する機能または出力の安定供給を要する場合に好適な構成である。
【００６８】
図７（ｃ）は、出力電圧検出部７２０による検出値を正負出力切り替え回路部７０５に対する入力値を制御することにより、インピーダンスをリニアまたは段階的に変化させる構成とすることで出力電圧制御を行なう構成である。図７（ｃ）の構成は、正負出力切り替え回路部７０５に対する入力部に可変抵抗７２１を接続し、出力電圧検出部７２０の検出値に応じて入力電圧を変化させて出力制御を行なう構成としたものである。
【００６９】
図７に示すように、トランスを１つとした共有コンバータ方式とすることにより、さらに装置の小型化、低コスト化が可能になる。
【００７０】
上述したように、本発明の電源装置は、極性の異なる電圧を供給する第１の電源回路と第２の電源回路とを有し、第１の電源回路と第２の電源回路の２次側である出力側にインピーダンス素子を接続し、インピーダンスを選択信号に応じて切り替えることにより、正、負の電圧を選択的に発生させる構成とした。インピーダンス素子は、抵抗体、半導体により構成され、第１の電源回路と第２の電源回路は、並列にこれら抵抗体、半導体により接続されているため、出力電圧は第１の電源回路と第２の電源回路の供給電圧より高い出力が出力電圧として発生せず印加電圧の耐圧確保のため大型化の必要がなくなり、従来のスイッチによる電源切り替え構成において必要となるノイズ除去構成が不要となるため、の装置の小型化が実現する。
【００７１】
また、第１の電源回路と、第２の電源回路を並列にして抵抗、半導体で接続した構成とし、抵抗、半導体のインピーダンスを変更して正負切り替えを行なう構成としたので、従来の直列接続形の電源における正負切り替え時の出力平滑コンデンサの充放電による遅延が解消される。
【００７２】
［その他の構成例］
上述した本発明の電源装置構成についてのその他の構成例について説明する。図８（ａ）は、第1のトランス１０１の２次側のインピーダンス可変素子として接続された抵抗に、さらに固定抵抗８０１を直列接続した構成である。本構成における固定抵抗８０１は、出力電圧Ｖｏｕｔのバランス調整、ラッシュ抑制によるノイズ低減効果をもたらす。
【００７３】
図８（ｂ）は、正負出力切り替え回路部として構成されるのインピーダンス可変素子をシリーズ接続した構成である。それぞれの正負出力切り替え回路部８０２，８０３には、独立の選択信号が入力可能な構成であり、いずれか一方、あるいは両者の抵抗接続態様を選択的に変更し、インピーダンスを多段階に変更することが可能となり、出力値を多段階に変更する制御が可能となる。
【００７４】
図９は、第1のトランス１０１の２次側に選択信号を入力する正負出力切り替え回路部１０５を設けるのみならず、第２のトランス１０２の２次側にも独自の選択信号を入力する正負出力切り替え回路部９０１を設けた構成である。本構成によれば、第1のトランス１０１の２次側のインピーダンスと、第２のトランス１０２の2次側のインピーダンスとが、各々独自の選択信号（ＳＥＬ）の入力に基づいて個別に変更することが可能となり、出力値の多段階制御が可能となる。
【００７５】
以上、説明した本発明の電源装置構成においては、第1のトランスの２次側の半波整流回路と第2のトランスの２次側の半波整流回路に複数の抵抗を設けた構成であるので、帯電装置側での帯電器への異物付着や、ピンホールのような部分的な帯電器の損傷等に起因する過剰なエネルギーの供給を抑制でき、そのための新たな構成を追加する必要がない。これら抵抗の存在により、帯電器のダメージが低減され、帯電装置の寿命が延長され、過度の画質に対するダメージが抑制される。また、抵抗の存在により、急激な画質劣化が発生せず、画質劣化が発生する場合においても、その進行がゆるやかになり、その進行状況に応じて帯電装置の交換が可能となり、パーツ交換サイクルを適切に設定することが可能となり、経済的なメンテナンスが可能となる。
【００７６】
さらに、本発明の電源装置に構成される正負切り替え回路部は、第1のトランスの２次側の半波整流回路と第2のトランスの２次側の半波整流回路にある抵抗と並列に接続された構成であるため、帯電から、除電、クリーニングヘの正負出力切り替え時のノイズ発生が抑制される。また、正負切り替え回路部のインピーダンス可変用の抵抗が、第1のトランスの２次側の半波整流回路と第2のトランスの２次側の半波整流回路に少なくとも１つ以上存在するため、正負切り替え時の第1と第2の半波整流回路内のコンデンサヘの急峻な充放電の発生、および、帯電器のキャパシタンスへの急峻な充放電の発生が抑制され、ノイズ発生を極めて低い状態とすることが可能となり、画像信号に対するノイズによる画像欠陥の発生を激減させることが可能となる。
【００７７】
また、本発明の電源装置によれば、一方の極性の出力を他方の逆極性の出力により抑えることができる構成であり、帯電装置に本構成を適用した場合、帯電時の帯電信号と正負切り替え信号の入力により、第1のトランスの２次側の半波整流回路と出力端の抵抗のインピーダンスが低下するので、出力エネルギーが得られ、感光体上の帯電均一性を向上させるに十分なエネルギーが得られる。
【００７８】
また、除電、クリーニング時には、第2のトランスの2次側の半波整流回路と出力端の抵抗のインピーダンスは高いままであり、出力エネルギーが帯電時に比較すると、数分の一から数十分の一以下に減少する。除電、クリーニング時は、感光体上での電荷の減衰があり、出力エネルギーは、帯電時に比較して低レベルでよく、本構成では最適なエネルギー配分が、特別な追加構成を設けることなく実現される。
【００７９】
また、本構成において、電源供給装置として出力可能な範囲は、第1のトランスの２次側の半波整流回路からのマイナス出力と、第2のトランスの２次側の半波整流回路からのプラス出力の間に設定可能となるため、第1と第2のトランスと2次側の半波整流回路に必要な絶縁構造を設けるのみでよく、正負切り替えのための絶縁構成が不要となる。従って、電源装置構成の小型化が実現可能となる。また、帯電負荷装置への過電圧供給による帯電器または感光体、そして電源供給装置から帯電器に供給するケーブルや導電性プレート等の絶縁破壊が防止され、過電圧保護のための機能追加や、高耐圧構造の採用、高耐圧品の採用の必要がなく、小型かつ低コストの電源供給システムを実現することが可能となる。
【００８０】
［転写装置］
次に、転写装置に対する電源供給システムとして本発明の電源装置を適用した場合の構成例について説明する。
【００８１】
従来例の欄で説明した図１６に示すように、感光体ドラムに形成された像をペーパーに対して転写する構成としては、図１６（ケース１）に示すように1回の転写処理のみを実行する構成と、図１６（ケース２）に示すように、1次転写と2次転写により、ペーパーに像を転写する構成とがある。
【００８２】
いずれの場合においても、それぞれの転写装置には、転写時と除電時（クリーニング時）には逆極性の電圧が印加される構成となる。
【００８３】
図１６のケース１に示す転写構成に本発明の電源装置を接続した例を図１０に示す。図１０に示す電源装置の具体的回路構成としては、前述の帯電装置に対する電源装置と同様の構成、例えば図１，図２、図５〜９の構成と同様の構成が適用可能である。ただし、装置に応じた極性を設定した構成とする。図１０に示す電源装置は、先に説明した図１の回路構成に対応する電源装置構成をブロック図として示した図である。
【００８４】
図１０に示す装置構成について説明する。第1のトランス、半波整流回路により構成され、2次側出力を所定のプラスの電圧（転写パラメータに相当する値）に制御するプラス電位供給源１０１１、第２のトランス、半波整流回路により構成され、2次側出力を所定のマイナスの電圧（除電パラメータ、転写装置に対する付着トナーをクリーニングするパラメータに相当する値）に制御するマイナス電位供給源１０１２、図１に示す抵抗１１１と正負出力切り替え回路部１０５に相当する構成であるインピーダンス可変素子１０１３、前述の抵抗１１２に相当するインピーダンス素子１０１４を有し、出力選択信号１０１５によってインピーダンス可変素子１０１３のインピーダンスが切り替えられ、切り替えに応じた出力が転写装置１０００に出力される。
【００８５】
出力電圧は、図１０上部に示すように転写パラメータに相当する値としてのプラス電圧と、除電パラメータ、クリーニング・パラメータに相当する値としてのマイナス電圧が交互に出現する波形となる。出力選択信号の選択信号切り替えに応じて、プラス電圧とマイナス電圧が交互に出現する。
【００８６】
次に、図１６のケース２の構成とした場合の１次転写装置および２次転写装置の構成に本発明の電源装置を適用した構成例について説明する。
【００８７】
図１１（ａ）に１次転写装置に本発明の電源装置を接続した例を示す。図１１（ａ）に示す電源装置の具体的回路構成は、前述の帯電装置に対する電源装置と同様の構成、例えば図１，図２、図５〜９の構成と同様の構成が適用可能である。但し、装置に応じた極性を設定した構成とする。図１１（ａ）に示す電源装置は、先に説明した図２のフィードバック制御構成を持つ回路構成に対応する電源装置構成をブロック図として示した図である。
【００８８】
図１１（ａ）に示す装置構成について説明する。第1のトランス、半波整流回路により構成され、2次側出力を所定のプラスの電圧（転写パラメータに相当する値）に制御するプラス電位供給源１１１１、第２のトランス、半波整流回路により構成され、2次側出力を所定のマイナスの電圧（除電パラメータ、転写装置に対する付着トナーをクリーニングするパラメータに相当する値）に制御するマイナス電位供給源１１１２、図２に示す抵抗１１１と正負出力切り替え回路部１０５に相当する構成であるインピーダンス可変素子１１１３、図２に示す抵抗１１２に相当するインピーダンス素子１１１４、図２に示す出力電圧検出部１２０に相当する出力電圧検出部１１１６を有し、出力選択信号１１１５によってインピーダンス可変素子１１１３のインピーダンスが切り替えられ、切り替えに応じた出力が転写装置１１００に出力される。
【００８９】
出力電圧は、図１１（ａ）上部に示すように転写パラメータに相当する値としてのプラス電圧と、除電パラメータ、クリーニング・パラメータに相当する値としてのマイナス電圧が交互に出現する波形となる。出力選択信号の選択信号切り替えに応じて、プラス電圧とマイナス電圧が交互に出現する。
【００９０】
図１１（ｂ）に２次転写装置に本発明の電源装置を接続した例を示す。図１１（ｂ）に示す電源装置の具体的回路構成は、前述の帯電装置に対する電源装置と同様の構成、例えば図１，図２、図５〜９の構成と同様の構成が適用可能である。図１１（ｂ）に示す電源装置は、先に説明した図２のフィードバック制御構成を持つ回路構成に対応する電源装置構成をブロック図として示した図である。
【００９１】
図１１（ｂ）に示す装置構成について説明する。第1のトランス、半波整流回路により構成され、2次側出力を所定のマイナスの電圧（転写パラメータに相当する値）に制御するマイナス電位供給源１１２１、第２のトランス、半波整流回路により構成され、2次側出力を所定のプラスの電圧（除電パラメータ、転写装置に対する付着トナーをクリーニングするパラメータに相当する値）に制御するプラス電位供給源１１２２、図２に示す抵抗１１１と正負出力切り替え回路部１０５に相当する構成であるインピーダンス可変素子１１２３、図２に示す抵抗１１２に相当するインピーダンス素子１１２４、図２に示す出力電圧検出部１２０に相当する出力電圧検出部１１２６を有し、出力選択信号１１２５によってインピーダンス可変素子１１２３のインピーダンスが切り替えられ、切り替えに応じた出力が転写装置１１２０に出力される。
【００９２】
出力電圧は、図１１（ｂ）上部に示すように転写パラメータに相当する値としてのマイナス電圧と、除電パラメータ、クリーニング・パラメータに相当する値としてのプラス電圧が交互に出現する波形となる。出力選択信号の選択信号切り替えに応じて、プラス電圧とマイナス電圧が交互に出現する。
【００９３】
以上、説明した転写装置に本発明の電源装置を適用した構成においては、第1のトランスの２次側の半波整流回路と第2のトランスの２次側の半波整流回路に複数の抵抗を設けた構成であるので、転写装置側での異物付着や、キズのような部分的な転写装置の損傷等に起因する過剰なエネルギーの供給を抑制でき、そのための新たな構成を追加する必要がない。これら抵抗の存在により、転写装置へのダメージを最小限にとどめることができ、転写装置の寿命が延長され、部分的な転写不良等の画質に対するダメージが軽減され、画質劣化によるプリンタや複写機のトラブルが減少する。さらに、画質劣化が発生する場合においても、その進行がゆるやかになり、その進行状況に応じて転写装置の交換が可能となり、パーツ交換サイクルを適切に設定することが可能となり、経済的なメンテナンスが可能となる。
【００９４】
さらに、本発明の電源装置に構成される正負切り替え回路部は、第1のトランスの２次側の半波整流回路と第2のトランスの２次側の半波整流回路にある抵抗と並列に接続された構成であるため、転写から、除電、クリーニングヘの正負出力切り替え時のノイズ発生が抑制される。また、正負切り替え回路部のインピーダンス可変用の抵抗が、第1のトランスの２次側の半波整流回路と第2のトランスの２次側の半波整流回路に少なくとも１つ以上存在するため、正負切り替え時の第1と第2の半波整流回路内のコンデンサヘの急峻な充放電の発生、および、転写装置のキャパシタンスへの急峻な充放電の発生が抑制され、ノイズ発生を極めて低い状態とすることが可能となり、画像信号に対するノイズによる画像欠陥の発生を激減させることが可能となる。
【００９５】
また、本発明の電源装置によれば、一方の極性の出力を他方の逆極性の出力により抑えることができる構成であり、転写装置に本構成を適用した場合、転写時の転写信号と正負切り替え信号の入力により、第1のトランスの２次側の半波整流回路と出力端の抵抗のインピーダンスが低下するので、高出力エネルギーが得られ、転写処理に必要な十分なエネルギーが得られる。
【００９６】
また、除電、クリーニング時には、第2のトランスの2次側の半波整流回路と出力端の抵抗のインピーダンスは高いままであり、出力エネルギーが転写時に比較すると、数分の一から数十分の一以下に減少する。除電、クリーニング時は、用紙が転写装置に接触して存在しないため、出力エネルギーは転写時に比較して低レベルでよく、本構成では最適なエネルギー配分が、特別な追加構成を設けることなく実現される。
【００９７】
また、本構成において、電源供給装置として出力可能な範囲は、第1のトランスの２次側の半波整流回路からのマイナス出力と、第2のトランスの２次側の半波整流回路からのプラス出力の間に設定可能となるため、第1と第2のトランスと2次側の半波整流回路に必要な絶縁構造を設けるのみでよく、正負切り替えのための絶縁構成が不要となる。従って、電源装置構成の小型化が実現可能となる。また、転写装置への過電圧供給による転写装置、中間転写体、そして電源供給装置から転写装置に供給するケーブルや導電性プレート等の絶縁破壊が防止され、過電圧保護のための機能追加や、高耐圧構造の採用、高耐圧品の採用の必要がなく、小型かつ低コストの電源供給システムを実現することが可能となる。
【００９８】
［ヒューザー装置］
次に、ヒューザー装置に対する電源供給システムとして本発明の電源装置を適用した場合の構成例について説明する。
【００９９】
図１６のケース１に示すヒューザー装置構成に本発明の電源装置を接続した例を図１２（ａ）、図１６のケース２に示すヒューザー装置構成に本発明の電源装置を接続した例を図１２（ｂ）に示す。図１２（ａ），（ｂ）に示す電源装置の具体的回路構成としては、前述の帯電装置に対する電源装置と同様の構成、例えば図１，図２、図５〜９の構成と同様の構成が適用可能である。ただし、装置に応じた極性を設定した構成とする。図１２に示す電源装置は、先に説明した図１の回路構成に対応する電源装置構成をブロック図として示した図である。
【０１００】
図１２の（ａ），（ｂ）に示す装置構成について説明する。第1のトランス、半波整流回路により構成され、2次側出力を所定のプラスの電圧（プレッシャーロール上で用紙上のトナーを吸着する電荷を維持するパラメータに相当する値）に制御するプラス電位供給源１２１１、第２のトランス、半波整流回路により構成され、2次側出力を所定のマイナスの電圧（プレッシャーロールの除電パラメータ、プレッシャーロールに対する付着トナーをクリーニングするパラメータに相当する値）に制御するマイナス電位供給源１２１２、図１に示す抵抗１１１と正負出力切り替え回路部１０５に相当する構成であるインピーダンス可変素子１２１３、前述の抵抗１１２に相当するインピーダンス素子１２１４を有し、出力選択信号１２１５によってインピーダンス可変素子１２１３のインピーダンスが切り替えられ、切り替えに応じた出力がヒューザー装置１２１０，１２２０に出力される。
【０１０１】
出力電圧は、図１２（ａ），（ｂ）の上部に示すようにプレッシャーロール上で用紙上のトナーを吸着する電荷を維持するパラメータに相当する値としてのプラス電圧と、除電パラメータ、クリーニング・パラメータに相当する値としてのマイナス電圧が交互に出現する波形となる。出力選択信号の選択信号切り替えに応じて、プラス電圧とマイナス電圧が交互に出現する。
【０１０２】
以上、説明したヒューザー装置に本発明の電源装置を適用した構成においては、第1のトランスの２次側の半波整流回路と第2のトランスの２次側の半波整流回路に複数の抵抗を設けた構成であるので、ヒューザー装置側でのプレッシャーロールまたはヒートロールの異物付着、ピンホールやキズのような部分的なプレッシャーロールまたはヒートロールの損傷等に起因する過剰なエネルギーの供給を抑制でき、そのための新たな構成を追加する必要がない。これら抵抗の存在により、各ロールへのダメージを最小限にとどめることができ、各ロールの寿命が延長され、ヒューザーニップ部における用紙上のトナー像のトナー飛散等の画質に対するダメージが軽減され、画質劣化によるプリンタや複写機のトラブルが減少する。さらに、トナー飛散等、画質劣化が発生する場合においても、その進行がゆるやかになり、その進行状況に応じてプレッシャーロールまたはヒートロールの交換が可能となり、パーツ交換サイクルを適切に設定することが可能となり、経済的なメンテナンスが可能となる。
【０１０３】
さらに、本発明の電源装置に構成される正負切り替え回路部は、第1のトランスの２次側の半波整流回路と第2のトランスの２次側の半波整流回路にある抵抗と並列に接続された構成であるため、用紙が介在するときのプレッシャーロールヘの電源供給時から、プレッシャーロールの除電、クリーニングヘの正負出力切り替え時のノイズ発生が抑制される。また、正負切り替え回路部のインピーダンス可変用の抵抗が、第1のトランスの２次側の半波整流回路と第2のトランスの２次側の半波整流回路に少なくとも１つ以上存在するため、正負切り替え時の第1と第2の半波整流回路内のコンデンサヘの急峻な充放電の発生、および、プレッシャーロールまたはヒートロールと間接的に結合するキャパシタンスへの急峻な充放電の発生が抑制され、ノイズ発生を極めて低い状態とすることが可能となり、画像信号に対するノイズによる画像欠陥の発生を激減させることが可能となる。
【０１０４】
また、本発明の電源装置によれば、一方の極性の出力を他方の逆極性の出力により抑えることができる構成であり、ヒューザー装置において、用紙が介在し定着する時のプレッシャーロールへの電源供給時にヒューザー信号と正負切り替え信号が入力されたときは、第1のトランスの２次側の半波整流回路と出力端の抵抗のインピーダンスが低下するので、出力エネルギーが得られ、プレッシャーロールの表面に安定した電位を維持するに必要な十分なエネルギーが得られる。
【０１０５】
また、除電、クリーニング時には、第2のトランスの2次側の半波整流回路と出力端の抵抗のインピーダンスは高いままであり、出力エネルギーが定着時に比較すると、数分の一から数十分の一以下に減少する。除電、クリーニング時は、プレッシャーロールとヒートロール間に用紙が介在していないため、出力エネルギーは低レベルでよく、本構成では最適なエネルギー配分が、特別な追加構成を設けることなく実現される。
【０１０６】
また、本構成において、電源供給装置として出力可能な範囲は、第1のトランスの２次側の半波整流回路からのマイナス出力と、第2のトランスの２次側の半波整流回路からのプラス出力の間に設定可能となるため、第1と第2のトランスと2次側の半波整流回路に必要な絶縁構造を設けるのみでよく、正負切り替えのための絶縁構成が不要となる。従って、電源装置構成の小型化が実現可能となる。また、ヒューザー装置への過電圧供給によるヒューザー装置、そして電源供給装置からヒューザー装置に供給するケーブルや導電性プレート等の絶縁破壊が防止され、過電圧保護のための機能追加や、高耐圧構造の採用、高耐圧品の採用の必要がなく、小型かつ低コストの電源供給システムを実現することが可能となる。
【０１０７】
［現像装置］
次に、現像装置に対する電源供給システムとして本発明の電源装置を適用した場合の構成例について説明する。
【０１０８】
図１６のケース１に示す現像装置構成に本発明の電源装置を接続した例を図１３（ａ）、図１６のケース２に示す現像装置構成に本発明の電源装置を接続した例を図１３（ｂ）に示す。図１３（ａ），（ｂ）に示す電源装置の具体的回路構成としては、前述の帯電装置に対する電源装置と同様の構成、例えば図１，図２、図５〜９の構成と同様の構成が適用可能である。ただし、装置に応じた極性を設定した構成とする。また、現像装置においては、数キロヘルツから数十キロヘルツの矩形波出力のために、選択信号として数キロヘルツから数十キロヘルツの現像バイアスを入力する。
【０１０９】
図１３（ａ）の構成から説明する。図１３（ａ）の構成は、先に説明した図１の回路構成に対応する電源装置構成をブロック図として示した図である。第1のトランス、半波整流回路により構成され、2次側出力を所定のマイナスの電圧に制御するマイナス電位供給源１３１１、第２のトランス、半波整流回路により構成され、2次側出力を所定のプラスの電圧に制御するプラス電位供給源１３１２、図１に示す抵抗１１１と正負出力切り替え回路部１０５に相当する構成であるインピーダンス可変素子１３１３、前述の抵抗１１２に相当するインピーダンス素子１３１４を有し、出力選択信号１３１５によってインピーダンス可変素子１３１３のインピーダンスが切り替えられ、切り替えに応じた出力が現像装置１３１０に出力される。選択信号（図１の信号（ＳＥＬ））には、現像パラメータに合う矩形波を得るため、数キロヘルツから数十キロヘルツのパルスが入力されて、インピーダンス可変素子１３１３のインピーダンスが切り替えられ、切り替えに応じた、数キロヘルツから数十キロヘルツの矩形波出力が現像装置１３１０に出力される。各正負動作モードのサイクルは、プラス側よりマイナス側を増加させた態様で行なう。すなわち、出力を矩形波として平均値をマイナスとした出力とする。
【０１１０】
また、図１３（ｂ）の構成は、先に説明した図９の回路構成、すなわち、第1のトランスの２次側に選択信号を入力する正負出力切り替え回路部を設けるのみならず、第２のトランスの２次側にも独自の選択信号を入力する正負出力切り替え回路部を設け、さらに図２で説明したフィードバック構成を設けた構成を現像装置の電源装置として適用した構成例を示すものである。
【０１１１】
第1のトランス、半波整流回路により構成され、2次側出力を所定のマイナスの電圧に制御するマイナス電位供給源１３２１、第２のトランス、半波整流回路により構成され、2次側出力を所定のプラスの電圧に制御するプラス電位供給源１３２２、図９に示す抵抗１１１と正負出力切り替え回路部１０５に相当する構成であるインピーダンス可変素子１３２３、図９に示す抵抗１１２と正負出力切り替え回路部９０１に相当する構成であるインピーダンス可変素子１３２４、さらに、図２に示す出力電圧検出部１２０に相当する出力電圧検出部１３２７を有し、出力選択信号１３２５，１３２６によってインピーダンス可変素子１３２３，１３２４のインピーダンスが切り替えられ、切り替えに応じた出力が現像装置１３２０に出力される。選択信号（図１の信号（ＳＥＬ））には、現像パラメータに合う矩形波を得るため、数キロヘルツから数十キロヘルツのパルスが入力されて、インピーダンス可変素子１３２３，１３２４のインピーダンスが切り替えられ、切り替えに応じた、数キロヘルツから数十キロヘルツの矩形波出力が現像装置１３２０に出力される。
【０１１２】
以上、説明した現像装置に本発明の電源装置を適用した構成においては、第1のトランスの２次側の半波整流回路と第2のトランスの２次側の半波整流回路に複数の抵抗を設けた構成であるので、現像装置への異物付着や、現像器と感光体間の異物付着等に起因する過剰なエネルギーの供給を抑制でき、そのための新たな構成を追加する必要がない。これら抵抗の存在により、現像装置へのダメージを最小限にとどめることができ、現像装置や感光体の寿命が延長され、画質に対するダメージが軽減され、画質劣化によるプリンタや複写機のトラブルが減少する。
【０１１３】
さらに、本発明の電源装置に構成される正負切り替え回路部は、第1のトランスの２次側の半波整流回路と第2のトランスの２次側の半波整流回路にある抵抗と並列に接続された構成であるため、現像装置に電源を供給する際のノイズ発生が抑制される。また、正負切り替え回路部のインピーダンス可変用の抵抗が、第1のトランスの２次側の半波整流回路と第2のトランスの２次側の半波整流回路に少なくとも１つ以上存在するため、正負切り替え時の第1と第2の半波整流回路内のコンデンサヘの急峻な充放電の発生、および、現像装置のキャパシタンスへの急峻な充放電の発生が抑制され、ノイズ発生を極めて低い状態とすることが可能となり、画像信号に対するノイズ混入による画像欠陥の発生を激減させることが可能となる。さらに、磁歪によるトランスのうなり音が低下し、騒音の抑制にも効果的となる。
【０１１４】
また、本構成では、矩形波で、平均値でマイナス電圧となるようにするため、マイナス側電圧を供給する際は、第１のトランスの２次側の半波整流回路と出力端の抵抗のインピーダンスが低下するので、十分な出力エネルギーが得られる。また、プラス側電圧を供給する際は、第2のトランスの2次側の半波整流回路と出力端の抵抗のインピーダンスは高いままであり、出力エネルギーが数分の一から数十分の一以下に減少する。そのため、平均値をマイナスとする矩形波を得るために効率的な構成が実現される。
【０１１５】
また、本構成において、電源供給装置として出力可能な範囲は、第1のトランスの２次側の半波整流回路からのマイナス出力と、第2のトランスの２次側の半波整流回路からのプラス出力の間に設定可能となるため、第1と第2のトランスと2次側の半波整流回路に必要な絶縁構造を設けるのみでよく、正負切り替えのための絶縁構成が不要となる。従って、電源装置構成の小型化が実現可能となる。また、現像装置への過電圧供給による現像装置、そして電源供給装置から現像装置に供給するケーブルや導電性プレート等の絶縁破壊が防止され、過電圧保護のための機能追加や、高耐圧構造の採用、高耐圧品の採用の必要がなく、小型かつ低コストの電源供給システムを実現することが可能となる。
【０１１６】
［ノイズ抑制構成］
次に、プリンタ、複写装置の各構成部である帯電装置、現像装置、転写装置、ヒューザー装置等に対する電源供給時の正負切り替え時に発生するノイズを抑制する構成について説明する。
【０１１７】
プリンタ、複写装置の各構成部である帯電装置、現像装置、転写装置、ヒューザー装置は、電源装置から見た場合、すべて容量性の負荷である。そのため、正負両極性を供給する方式においては、負荷である各装置、さらに負荷である各装置を接続する部材とフレーム間の分布容量、負荷装置と、フレーム間の分布容量があるため、各容量や分布容量に正負交互に充放電が繰り返されるため、ラッシュ電流が流れ、放射ノイズが発生する。そのため、放射ノイズレベルが高くなり、周辺機器への誤動作を有発する危険性がある。このノイズを抑制する構成を以下に説明する。
【０１１８】
本発明の構成について、ヒューザー装置を例として説明する。図１４にノイズ対策を講じた構成を示す。図１４（ａ）は図１６に示したケース１の構成に適用した例、図１４（ａ）は図１６に示したケース２の構成に適用した例である。
【０１１９】
図１４（ａ），（ｂ）のいずれの構成も、電源装置およびノイズ抑制構成については共通であるので、両図を参照しながら共通に説明する。
【０１２０】
電源装置は、先に説明した図１２の構成と同様であり、第1のトランス、半波整流回路により構成され、2次側出力を所定のプラスの電圧（プレッシャーロール上で用紙上のトナーを吸着する電荷を維持するパラメータに相当する値）に制御するプラス電位供給源１４１１、第２のトランス、半波整流回路により構成され、2次側出力を所定のマイナスの電圧（プレッシャーロールの除電パラメータ、プレッシャーロールに対する付着トナーをクリーニングするパラメータに相当する値）に制御するマイナス電位供給源１４１２、インピーダンス可変素子１４１３、インピーダンス素子１４１４を有し、出力選択信号１４１５によってインピーダンス可変素子１４１３のインピーダンスが切り替えられ、切り替えに応じた出力がヒューザー装置１４１０，１４２０に出力される。出力電圧Ｖｏｕｔは、プレッシャーロール上で用紙上のトナーを吸着する電荷を維持するパラメータに相当する値としてのプラス電圧と、除電パラメータ、クリーニング・パラメータに相当する値としてのマイナス電圧が交互に出現する波形となる。出力選択信号の選択信号切り替えに応じて、プラス電圧とマイナス電圧が交互に出現する。この切り替え時にノイズが発生する。
【０１２１】
このノイズ対策として、ラッシュ電流抑制素子１４１６、およびノイズ抑制素子１４１７を設けた。図１４において、ラッシュ電流抑制素子１４１６は、電源の出力側と、負荷としての装置の間に設けられる。また、ノイズ抑制素子１４１７は、電荷の流れる経路上に設けられる。図１４の構成においては、ノイズ抑制素子１４１７は、ヒューザーハウジングおよびヒートロールが接地する中継箇所に設けた構成である。ラッシュ抑制素子、ノイズ抑制素子は、例えば抵抗体から成る。
【０１２２】
このように、正負切り替えの発生する電源装置からヒューザー装置に対して電源を供給する構成において、図１４に示すようなラッシュ電流抑制素子、およびノイズ抑制素子を設けた構成と、設けない構成におけるヒューザー装置から発生するノイズの測定結果を図１５に示す。図１５の点線が、ノイズ対策を行なっていない装置構成におけるノイズ測定結果であり、実線が、図１４に示すようなラッシュ電流抑制素子、およびノイズ抑制素子を設けた構成におけるノイズ測定結果である。このように、ラッシュ電流抑制素子、およびノイズ抑制素子により発生ノイズが抑制される。
【０１２３】
図１４では、ヒューザー装置に対して電源を供給する装置構成にラッシュ電流抑制素子、およびノイズ抑制素子を設けた構成について説明したが、プリンタ、複写装置の他の構成部である帯電装置、現像装置、転写装置においても、前述したように正負切り替えの発生する電源装置から電源が供給され、同様にノイズが発生する。これらの各構成部においても、図１４に示すと同様のラッシュ電流抑制素子、およびノイズ抑制素子を設ける構成により、発生ノイズの抑制が可能となる。
【０１２４】
以上、特定の実施例を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【０１２５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の電源装置においては、装置の小型化、低ノイズ化、高効率化を実現する電源装置が実現され、正負切り替えのスピードの高速化が可能となり、例えば高速プリンタ等、様々な装置、システムにおいて利用可能性のある電源装置が実現される。
【０１２６】
本発明の電源装置においては、帯電装置、転写装置、ヒューザー装置、現像装置の異物付着や損傷等に起因する過剰なエネルギーの供給を抑制でき、各装置のダメージが低減され、装置の寿命が延長される。また、画質劣化が発生する場合においても、その進行がゆるやかになり、その進行状況に応じて装置の交換が可能となり、パーツ交換サイクルを適切に設定することが可能となり、経済的なメンテナンスが可能となる。
【０１２７】
さらに、本発明の電源装置に構成される正負切り替え回路部は、第1のトランスの２次側の半波整流回路と第2のトランスの２次側の半波整流回路にある抵抗と並列に接続された構成であるため、正負出力切り替え時のノイズ発生が抑制され、正負切り替え時の第1と第2の半波整流回路内のコンデンサヘの急峻な充放電の発生、および、帯電器のキャパシタンスへの急峻な充放電の発生が抑制され、ノイズ発生を極めて低い状態とすることが可能となり、画像信号に対するノイズによる画像欠陥の発生を激減させることが可能となる。
【０１２８】
また、本発明の電源装置によれば、一方の極性の出力を他方の逆極性の出力により抑えることができる構成であり、帯電、転写等に必要な十分な出力エネルギーと、その出力の数分の一から数十分の一以下の低レベルの出力とを効率的に切り替えて出力する構成が特別な追加構成を設けることなく実現される。
【０１２９】
また、本発明の電源装置は出力可能な範囲は、第1のトランスの２次側の半波整流回路からの出力と、第2のトランスの２次側の半波整流回路からの出力の間に設定可能となるため、第1と第2のトランスと2次側の半波整流回路に必要な絶縁構造を設けるのみでよく、正負切り替えのための絶縁構成が不要となる。従って、電源装置構成の小型化が実現可能となる。また、装置への過電圧供給による装置、そして電源供給装置から各装置に供給するケーブルや導電性プレート等の絶縁破壊が防止され、過電圧保護のための機能追加や、高耐圧構造の採用、高耐圧品の採用の必要がなく、小型かつ低コストの電源装置を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の電源装置の回路構成例を示す図である。
【図２】 本発明の電源装置の回路において、出力電圧検出部を設けた構成例を示す図である。
【図３】 本発明の電源装置を帯電装置に適用した構成例を示す図である。
【図４】 本発明の電源装置における各信号、出力波形を示す図である。
【図５】 本発明の電源装置の回路構成例を示す図である。
【図６】 本発明の電源装置の回路構成例を示す図である。
【図７】 本発明の電源装置の回路構成例を示す図である。
【図８】 本発明の電源装置の回路構成例を示す図である。
【図９】 本発明の電源装置の回路構成例を示す図である。
【図１０】 本発明の電源装置を転写装置に適用した構成例を示す図である。
【図１１】 本発明の電源装置を転写装置に適用した構成例を示す図である。
【図１２】 本発明の電源装置をヒューザー装置に適用した構成例を示す図である。
【図１３】 本発明の電源装置を現像装置に適用した構成例を示す図である。
【図１４】 本発明の電源装置のノイズ対策構成例を示す図である。
【図１５】 本発明の電源装置のノイズ対策による効果を説明する図である。
【図１６】 プリンタ、複写装置の構成を説明する図である。
【図１７】 従来の電源装置の構成例を示す図である。
【図１８】 従来の電源装置の回路例、信号、出力波形を示す図である。
【符号の説明】
１０１ 第1のトランス、１０２ 第２のトランス
１０３，１０４ 半波整流回路、１０５ 正負出力切り替え回路部
１０６．１０７ スイッチングトランジスタ
１０８，１０９ スイッチングトランジスタ制御回路
１１１，１１２ 抵抗、１２０ 出力電圧検出部
３００ 帯電装置、３１１ マイナス電位供給源
３１２ プラス電位供給源、３１３ インピーダンス可変素子
３１４ インピーダンス素子、３１６ 出力電圧検出部
５０１ 可変抵抗、６０１，６０２ 電位制御部
７０１ トランス、７０２，７０３ 半波整流回路
７０５ 正負出力切り替え回路部、７０６ スイッチングトランジスタ
７０７ スイッチングトランジスタ制御回路
７２０ 出力電圧検出部、８０１ 抵抗
８０２ 正負出力切り替え回路部、９０１ 正負出力切り替え回路部
１０００ 転写装置、１０１１ プラス電位供給源
１０１２ マイナス電位供給源、１０１３ インピーダンス可変素子
１０１４ インピーダンス素子、１１００ １次転写装置
１１１１ プラス電位供給源、１１１２ マイナス電位供給源
１１１３ インピーダンス可変素子、１１１４ インピーダンス素子
１１１６ 出力電圧検出部、１１２０ ２次転写装置
１１２１ マイナス電位供給源、１１２２ プラス電位供給源
１１２３ インピーダンス可変素子、１１２４ インピーダンス素子
１１２６ 出力電圧検出部
１２１０，１２２０ ヒューザー装置、１２１１ プラス電位供給源
１２１２ マイナス電位供給源、１２１３ インピーダンス可変素子
１２１４ インピーダンス素子、１２１１６ 出力電圧検出部
１３００ 現像装置、１３１１ マイナス電位供給源
１３１２ プラス電位供給源、１３１３ インピーダンス可変素子
１３１４ インピーダンス素子、１３２０ 現像装置
１３２１ マイナス電位供給源、１３２２ プラス電位供給源
１３２３，１３２４ インピーダンス可変素子、１３２７ 出力電圧検出部
１４１１ プラス電位供給源、１４１２ マイナス電位供給源
１４１３ インピーダンス可変素子、１４１４ インピーダンス素子
１４１６ ラッシュ抑制素子、１４１７ ノイズ抑制素子
３１０１ 感光体ドラム、３１０２ 接触帯電装置
３１０３ 現像装置３１０３、３１０４ 転写装置
３１０５ 用紙（ペーパー）、３１０６ 剥離（デタック）装置
３１０７ ヒューザー装置、３１１１ 感光体ドラム
３１１２ 帯電装置、３１１３ 現像装置
３１１４ 1次転写装置、３１１５ 転写ベルト
３１１６ ２次転写装置、３１１７ 用紙（ペーパー）
３１１８ 剥離（デタック）装置、３１１９ ヒューザー装置

Claims (10)

1. 極性の異なる電圧を供給し、並列接続された第１の電源回路および第２の電源回路と、
   前記第１の電源回路および第２の電源回路の出力側において、前記第１の電源回路と第２の電源回路とを接続するインピーダンス可変素子と、前記インピーダンス可変素子のインピーダンスを選択信号に応じて切り替える切り替え手段と、を有し、
   前記第１の電源回路と第２の電源回路双方が出力している状態で、前記選択信号に応じたインピーダンス可変素子のインピーダンス変化に基づいて、前記第１の電源回路と第２の電源回路によって供給される異極電圧間において、正、負の電圧を選択的に発生させる構成としたことを特徴とする電源装置。
2. 前記第１の電源回路と、前記第２の電源回路とは、トランスおよび整流回路を有し、
   前記インピーダンス可変素子は、前記第１の電源回路と、前記第２の電源回路に対応して構成された整流回路間を接続する構成を有することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記インピーダンス可変素子は抵抗体を有し、前記切り替え手段は、半導体リレーにより構成され、該半導体リレーに入力される選択信号に応じて前記インピーダンス可変素子の抵抗体接続構成を変更することによりインピーダンスを変更する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
4. 前記第１の電源回路と、前記第２の電源回路とは、トランスおよび整流回路構成を有し、前記第１の電源回路と前記第２の電源回路のトランスは共有トランスとして構成したことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
5. 前記電源装置において、さらに、
   出力電圧を検出する出力電圧検出部を有し、
   前記出力電圧検出部により検出された検出値に基づくフィードバック制御構成を有することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
6. 前記インピーダンス可変素子および切り替え手段構成は、
   前記第１の電源回路の出力側と第２の電源回路の出力側のそれぞれに独立して構成され、それぞれの切り替え手段において、対応するインピーダンス可変素子のインピーダンスを独立に変化させる構成としたことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
7. 前記インピーダンス可変素子および切り替え手段構成は、
   前記第１の電源回路の出力側と第２の電源回路のいずれかの出力側に少なくとも１以上構成し、構成したそれぞれの切り替え手段において、対応するインピーダンス可変素子のインピーダンスを独立に変化させる構成としたことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
8. 前記インピーダンス可変素子のインピーダンスを選択信号に応じて切り替える切り替え手段に入力する信号は、数キロ〜数十キロヘルツのパルス信号であり、前記インピーダンス可変素子のインピーダンスは、該パルス信号に応じて変更する構成であることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
9. 前記電源装置は、さらに、
   前記電源装置と負荷との間にラッシュ抑制素子としての抵抗体を有することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
10. 前記電源装置は、さらに、
    前記電源装置による電源供給対象である負荷における接地経路にノイズ抑制素子としての抵抗体を有することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。

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