特開 2022-189475 電源装置及び画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022189475

(43)【公開日】2022-12-22

(54)【発明の名称】電源装置及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20221215BHJP

   G03G 21/00 20060101ALI20221215BHJP

【ＦＩ】

H02M3/28 H

G03G21/00 398

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021098068

(22)【出願日】2021-06-11

(71)【出願人】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123559

【弁理士】

【氏名又は名称】梶 俊和

(74)【代理人】

【識別番号】100177437

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 英子

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 佑介

【テーマコード（参考）】

2H270

5H730

【Ｆターム（参考）】

2H270KA46

2H270MG01

2H270MG02

5H730AS01

5H730BB23

5H730BB43

5H730BB57

5H730DD04

5H730EE02

5H730EE07

5H730EE59

5H730FD01

5H730FF01

5H730FG05

(57)【要約】

【課題】出力電圧を変更することができる電源装置において、出力電圧のリプルの発生と消費電力とを低減させること。
【解決手段】制御部は、出力電圧を大きくする場合、目標電圧が第１閾値よりも低い状態ではデューティーＤ１の制御信号を出力し、目標電圧が第１閾値以上の状態に切り替わるとデューティーＤ１よりも大きいデューティーＤ２の制御信号を出力し、出力電圧を小さくする場合、目標電圧が第２閾値以上の状態ではデューティーＤ２の制御信号を出力し、目標電圧が第２閾値よりも低い状態に切り替わるとデューティーＤ１の制御信号を出力し、第１閾値と第２閾値とは異なる。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１次巻線と２次巻線とを有するトランスと、
前記１次巻線に直列に接続され、入力された制御信号に応じてオン又はオフするスイッチング素子と、
所定のデューティーの前記制御信号を前記スイッチング素子に出力する制御手段と、
前記トランスの２次側から出力された出力電圧が目標電圧に近づくように、前記スイッチング素子への前記制御信号の入力を停止させる停止手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記目標電圧を切り替えることにより前記出力電圧を変更することが可能な電源装置であって、
前記制御手段は、
前記出力電圧を大きくする場合、前記目標電圧が第１閾値よりも低い状態では第１デューティーの前記制御信号を出力し、前記目標電圧が前記第１閾値以上の状態に切り替わると前記第１デューティーよりも大きい第２デューティーの前記制御信号を出力し、
前記出力電圧を小さくする場合、前記目標電圧が第２閾値以上の状態では前記第２デューティーの前記制御信号を出力し、前記目標電圧が前記第２閾値よりも低い状態に切り替わると前記第１デューティーの前記制御信号を出力し、
前記第１閾値と前記第２閾値とは異なることを特徴とする電源装置。

【請求項2】

前記第２閾値は、前記第１閾値よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。

【請求項3】

前記第１閾値は、前記出力電圧のリプルが許容可能な最大のリプルとなるような前記第２デューティーで前記スイッチング素子をオン又はオフしたときの電圧であることを特徴とする請求項２に記載の電源装置。

【請求項4】

前記出力電圧が供給される負荷に流れる電流を検知する検知手段を備え、
前記制御手段は、前記検知手段による検知結果に基づいて、前記第１閾値及び／又は前記第２閾値を異ならせることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電源装置。

【請求項5】

前記制御手段は、前記出力電圧を小さくする場合において、前記検知手段により検知した電流が所定値以下である場合に前記デューティーを切り替えるための閾値を、前記検知手段により検知した電流が前記所定値よりも大きい場合に前記デューティーを切り替えるための前記第２閾値よりも大きい第３閾値に設定することを特徴とする請求項４に記載の電源装置。

【請求項6】

前記制御手段は、前記出力電圧を大きくする場合において、前記検知手段により検知した電流が所定値以下である場合に前記デューティーを切り替えるための閾値を、前記検知手段により検知した電流が前記所定値よりも大きい場合に前記デューティーを切り替えるための前記第１閾値よりも大きい第４閾値に設定することを特徴とする請求項４に記載の電源装置。

【請求項7】

前記出力電圧と前記デューティーとを関連付けた情報を記憶した記憶部を備え、
前記記憶部には、前記負荷に流れる電流に応じた前記情報が複数記憶されていることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の電源装置。

【請求項8】

前記第２デューティーに応じて出力される前記出力電圧の最大値は、前記第１デューティーに応じて出力される前記出力電圧の最大値よりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電源装置。

【請求項9】

前記第２デューティーに応じて所定の出力電圧が出力されたときのリプルは、前記第１デューティーに応じて前記所定の出力電圧と略同じ出力電圧が出力されたときのリプルよりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電源装置。

【請求項10】

１次巻線と２次巻線とを有するトランスと、
前記１次巻線に直列に接続され、入力された制御信号に応じてオン又はオフするスイッチング素子と、
所定の周波数の前記制御信号を前記スイッチング素子に出力する制御手段と、
前記トランスの２次側から出力された出力電圧が目標電圧に近づくように、前記スイッチング素子への前記制御信号の入力を停止させる停止手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記目標電圧を切り替えることにより前記出力電圧を変更することが可能な電源装置であって、
前記制御手段は、
前記出力電圧を大きくする場合、前記目標電圧が第１閾値よりも低い状態では第１周波数の前記制御信号を出力し、前記目標電圧が前記第１閾値以上の状態に切り替わると前記第１周波数よりも大きい第２周波数の制御信号を出力し、
前記出力電圧を小さくする場合、前記目標電圧が第２閾値以上の状態では前記第２周波数の前記制御信号を出力し、前記目標電圧が前記第２閾値よりも低い状態に切り替わると前記第１周波数の前記制御信号を出力し、
前記第１閾値と前記第２閾値とは異なることを特徴とする電源装置。

【請求項11】

前記第２閾値は、前記第１閾値よりも大きいことを特徴とする請求項１０に記載の電源装置。

【請求項12】

前記第１閾値は、前記出力電圧のリプルが許容可能な最大のリプルとなるような前記第２周波数で前記スイッチング素子をオン又はオフしたときの電圧であることを特徴とする請求項１１に記載の電源装置。

【請求項13】

前記出力電圧が供給される負荷に流れる電流を検知する検知手段を備え、
前記制御手段は、前記検知手段による検知結果に基づいて、前記第１閾値及び／又は前記第２閾値を異ならせることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の電源装置。

【請求項14】

前記制御手段は、前記出力電圧を小さくする場合において、前記検知手段により検知した電流が所定値以下である場合に前記周波数を切り替えるための閾値を、前記検知手段により検知した電流が前記所定値よりも大きい場合に前記周波数を切り替えるための前記第２閾値よりも大きい第３閾値に設定することを特徴とする請求項１３に記載の電源装置。

【請求項15】

前記制御手段は、前記出力電圧を大きくする場合において、前記検知手段により検知した電流が所定値以下である場合に前記周波数を切り替えるための閾値を、前記検知手段により検知した電流が前記所定値よりも大きい場合に前記周波数を切り替えるための前記第１閾値よりも大きい第４閾値に設定することを特徴とする請求項１３に記載の電源装置。

【請求項16】

前記出力電圧と前記周波数とを関連付けた情報を記憶した記憶部を備え、
前記記憶部には、前記負荷に流れる電流に応じた前記情報が複数記憶されていることを特徴とする請求項１３から請求項１５のいずれか１項に記載の電源装置。

【請求項17】

前記第２周波数に応じて出力される前記出力電圧の最大値は、前記第１周波数に応じて出力される前記出力電圧の最大値よりも大きいことを特徴とする請求項１０から請求項１６のいずれか１項に記載の電源装置。

【請求項18】

前記第２周波数に応じて所定の出力電圧が出力されたときのリプルは、前記第１周波数に応じて前記所定の出力電圧と略同じ出力電圧が出力されたときのリプルよりも大きいことを特徴とする請求項１０から請求項１５のいずれか１項に記載の電源装置。

【請求項19】

記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の電源装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電源装置及び画像形成装置に関し、例えば、複写機又はプリンタなどの電子写真方式又は静電記録方式の画像形成装置における高電圧電源の制御方式に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、トランスと、駆動パルス信号によりオン又はオフされるスイッチング素子と、を備える高電圧電源が提案されている。高電圧電源に関しては、トランスの出力電圧、駆動パルス信号の周波数、駆動パルス信号のデューティー、を関連付けて制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－０４８６９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の回路では、出力電圧の範囲に応じて駆動パルス信号のデューティーを選択していた。そのため、定められた出力電圧の範囲を超えると、駆動パルス信号のデューティーが切り替えられる。すなわち、出力電圧を変更するとき、定められた出力電圧の範囲を超えると、駆動パルス信号の周波数やデューティーを切り替える必要がある。このため、これらを切り替えたときに、出力電圧にリプルが生じたり、駆動パルス信号によりオン又はオフされるスイッチング素子、例えば電界効果トランジスタの電力が増大したりするおそれがある。そのため、高電圧電源が画像形成装置に搭載される場合、１つのジョブの中で出力電圧を変更するときには、駆動パルス信号のデューティーが切り替えられることを避ける方が望ましい場合もある。

【0005】

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、出力電圧を変更することができる電源装置において、出力電圧のリプルの発生と消費電力とを低減させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。
（１）１次巻線と２次巻線とを有するトランスと、前記１次巻線に直列に接続され、入力された制御信号に応じてオン又はオフするスイッチング素子と、所定のデューティーの前記制御信号を前記スイッチング素子に出力する制御手段と、前記トランスの２次側から出力された出力電圧が目標電圧に近づくように、前記スイッチング素子への前記制御信号の入力を停止させる停止手段と、を備え、前記制御手段は、前記目標電圧を切り替えることにより前記出力電圧を変更することが可能な電源装置であって、前記制御手段は、前記出力電圧を大きくする場合、前記目標電圧が第１閾値よりも低い状態では第１デューティーの前記制御信号を出力し、前記目標電圧が前記第１閾値以上の状態に切り替わると前記第１デューティーよりも大きい第２デューティーの前記制御信号を出力し、前記出力電圧を小さくする場合、前記目標電圧が第２閾値以上の状態では前記第２デューティーの前記制御信号を出力し、前記目標電圧が前記第２閾値よりも低い状態に切り替わると前記第１デューティーの前記制御信号を出力し、前記第１閾値と前記第２閾値とは異なることを特徴とする電源装置。
（２）１次巻線と２次巻線とを有するトランスと、前記１次巻線に直列に接続され、入力された制御信号に応じてオン又はオフするスイッチング素子と、所定の周波数の前記制御信号を前記スイッチング素子に出力する制御手段と、前記トランスの２次側から出力された出力電圧が目標電圧に近づくように、前記スイッチング素子への前記制御信号の入力を停止させる停止手段と、を備え、前記制御手段は、前記目標電圧を切り替えることにより前記出力電圧を変更することが可能な電源装置であって、前記制御手段は、前記出力電圧を大きくする場合、前記目標電圧が第１閾値よりも低い状態では第１周波数の前記制御信号を出力し、前記目標電圧が前記第１閾値以上の状態に切り替わると前記第１周波数よりも大きい第２周波数の制御信号を出力し、前記出力電圧を小さくする場合、前記目標電圧が第２閾値以上の状態では前記第２周波数の前記制御信号を出力し、前記目標電圧が前記第２閾値よりも低い状態に切り替わると前記第１周波数の前記制御信号を出力し、前記第１閾値と前記第２閾値とは異なることを特徴とする電源装置。
（３）記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、前記（１）又は前記（２）に記載の電源装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、出力電圧を変更することができる電源装置において、出力電圧のリプルの発生と消費電力とを低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施例１、２の画像形成装置の構成図

【図2】実施例１の高電圧電源ユニットの回路例、トランスの出力特性を示す図

【図3】実施例１の高電圧電源ユニットの出力特性を示す図

【図4】実施例１の高電圧電源ユニットの出力電圧の可変方法を示す図

【図5】実施例１の高電圧電源ユニットの出力電圧の可変方法を示す図

【図6】実施例２の高電圧電源ユニットの回路例を示す図

【図7】実施例２の高電圧電源ユニットの出力電圧の可変方法を示す図

【図8】実施例２の高電圧電源ユニットの出力電圧の可変方法を示す図

【図9】実施例２の高電圧電源ユニットの出力電圧の可変方法を示す図

【図10】実施例２の高電圧電源ユニットの出力電圧の可変方法を示す図

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明を実施するための形態を、実施例により図面を参照しながら詳しく説明する。

【実施例0010】

実施例１では、電圧を大きくするシーケンス時の出力電圧の閾値Ｖｔｈ１と、電圧を小さくするシーケンス時の出力電圧の閾値Ｖｔｈ２とを異なる値に設定する。これにより、初期の出力電圧に応じて、それぞれ最適な駆動信号（後述するＳ２０２）のデューティーおよび周波数を選択する方法について説明する。

【0011】

［画像形成装置の構成］
図１は、中間転写ベルトを採用したタンデム方式（４ドラム系）の画像形成装置を示す構成図である。画像形成装置１の各構成は以下のとおりである。給紙カセット２は、記録媒体であるシートＰを収納するカセットである。制御手段である画像形成制御部（以下、制御部という）３は、画像形成装置１の画像形成動作を制御する。給紙ローラ４は、給紙カセット２からシートＰを給紙するローラであり、搬送ローラ５は、給紙されたシートＰを搬送するローラである。像担持体である感光ドラム８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の現像剤を担持する。なお、符号の添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは各色を表しており、特定の色の部材について説明する場合を除き、添え字を省略する。

【0012】

帯電ローラ９は、感光ドラム８を一様に所定の電位に帯電するためのローラである。光学ユニット１０は、帯電ローラ９によって帯電された感光ドラム８上に、各色の画像データに対応したレーザビームを照射し、静電潜像を形成する。現像器１１は、感光ドラム８上に形成された静電潜像を可視化し、トナー像を形成する。現像ローラ１２は、現像器１１内の現像剤を感光ドラム８と対向する部分に送り出すためのローラである。現像規制部材である現像ブレード１３は、現像ローラ１２上のトナーを薄層状に規制するための部材である。供給ローラ１４は、現像ローラ１２にトナーを供給するためのローラである。また、供給ローラ１４に印加する電圧を切り替える（変更する）ことで、過度に供給されたトナーを剥ぎ取る機能も有している。帯電ローラ９に印加される電圧は帯電電圧、現像ローラ１２に印加される電圧は現像ローラ電圧、現像ブレード１３に印加される電圧は現像ブレード電圧、供給ローラ１４に印加される電圧は供給ローラ電圧、という。

【0013】

１次転写ローラ１６は、感光ドラム８上に形成したトナー像を転写する（以下、１次転写という）ためのローラである。中間転写ベルト１７は、１次転写されたトナー像を担持するベルトである。駆動ローラ１８は、中間転写ベルト１７を駆動する。２次転写ローラ１９は、中間転写ベルト１７上に転写されたトナー像をシートＰに転写する（以下、２次転写という）ためのローラであり、２次転写対向ローラ２０は、２次転写ローラ１９に対向するローラである。定着ユニット２１は、シートＰを搬送させながらシートＰに転写された未定着のトナー像を溶融し定着させる。排出ローラ２２は、定着ユニット２１によって定着が行われたシートＰをトレイ２３に排出する。

【0014】

次に、画像形成装置１の画像形成動作について説明する。ホストコンピュータ（不図示）等から制御部３に印刷命令や画像情報等を含んだ印刷データが入力されると、画像形成装置１は印刷動作を開始し、シートＰは給紙ローラ４によって給紙カセット２から給紙され搬送路に送り出される。シートＰが給紙される動作と共に、感光ドラム８は帯電ローラ９によって一定の電位に帯電される。入力された印刷データにあわせて、光学ユニット１０は帯電された感光ドラム８の表面をレーザビームによって露光走査して静電潜像を形成する。形成された静電潜像を可視化するために現像器１１と現像ローラ１２と現像ブレード１３と供給ローラ１４によって現像が行われる。感光ドラム８の表面に形成された静電潜像は、現像器１１によりそれぞれの色でトナー像として現像される。感光ドラム８は中間転写ベルト１７と接触しており、中間転写ベルト１７の回転と同期して回転する。現像された各色のトナー像は、１次転写ローラ１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋにより中間転写ベルト１７上に順次多重転写され、カラーのトナー像となる。そして、２次転写ローラ１９及び２次転写対向ローラ２０によりシートＰ上にカラーのトナー像が２次転写される。シートＰに転写されたトナー像は定着ローラ等から構成される定着ユニット２１によって定着される。定着されたシートＰは排出ローラ２２によってトレイ２３に排出され、画像形成動作が終了する。なお、シートＰに画像を形成する際に寄与する部材は画像形成手段として機能する。

【0015】

［電源装置］
図２（ａ）は、実施例１の電源装置である高電圧電源ユニット２００の回路の一例を示す図である。高電圧電源ユニット２００は、トランス２０１、Ｎｃｈ型の電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴとする）２０３、コンパレータ２０４、電解コンデンサ２０５、セラミックコンデンサ２０６、ダイオード２０７、固定抵抗２０８～２１１を備えている。トランス２０１は１次巻線２０１ａと２次巻線２０１ｂとを有している。Ｖ１は入力電圧、Ｖ２は基準電圧を示す。

【0016】

次に、図２（ａ）を用いて、高電圧電源ユニット２００の動作について説明する。トランス２０１の１次巻線２０１ａにはスイッチング素子であるＦＥＴ２０３が直列に接続されている。制御信号である駆動信号Ｓ２０２は制御部３から送られるパルス信号であり、トランス２０１をＦＥＴ２０３により駆動するために、ＦＥＴ２０３のゲート端子に入力される。駆動信号Ｓ２０２がＦＥＴ２０３のゲート端子に入力されると、ＦＥＴ２０３は、駆動信号Ｓ２０２のデューティー及び周波数に応じて、オン又はオフ（以下、オン／オフと表記する）を繰り返すスイッチング動作を行う。ＦＥＴ２０３をオン／オフすることで、電解コンデンサ２０５両端の直流電圧が、トランス２０１の１次巻線２０１ａへパルス状の波形として印加される。これにより、トランス２０１の２次巻線２０１ｂ、セラミックコンデンサ２０６、ダイオード２０７により、マイナス電圧が生成される。すなわち、トランス２０１の２次側から、昇圧された同一周期のパルス状の電圧が出力される。トランス２０１の２次側から出力されたパルス状の電圧は、ダイオード２０７、セラミックコンデンサ２０６から構成される整流平滑回路により整流、平滑される。そして、高電圧電源ユニット２００の出力電圧である高電圧の直流電圧ＶＡ（以下、単に、出力電圧ともいう）がセラミックコンデンサ２０６の両端に現れる。

【0017】

抵抗２０８は安定した出力電圧を得るためのブリーダ抵抗である。入力信号Ｓ２０１は、制御部３から送られる、直流電圧ＶＡを調整するための信号であり、直流電圧ＶＡに対応した直流電圧であり、以下、目標電圧信号Ｓ２０１という。コンパレータ２０４の－端子（反転入力端子）には、目標電圧信号Ｓ２０１が入力される。コンパレータ２０４の＋端子（非反転入力端子）には、直流電圧ＶＡが抵抗２０９、基準電圧Ｖ２、抵抗２１０及び抵抗２１１、で分圧された電圧（以下、フィードバック電圧という）が入力される。コンパレータ２０４の出力端子は、ＦＥＴ２０３のゲート端子に接続されている。出力電圧が絶対値で増加し、コンパレータ２０４の＋端子に入力される電圧が、－端子に入力される目標電圧より小さくなると、コンパレータ２０４の出力端子の電圧がローレベルになり、ＦＥＴ２０３のゲート電圧は０Ｖになる。

【0018】

このように、コンパレータ２０４の＋端子の電圧が－端子の目標電圧より小さい所定の期間において、駆動信号Ｓ２０２の出力が停止された状態を「駆動信号Ｓ２０２が間引かれている状態」という。駆動信号Ｓ２０２が間引かれると、トランス２０１の駆動が止まるため出力電圧が絶対値で低下する。このように、コンパレータ２０４は、フィードバック電圧（＋端子）が目標電圧信号Ｓ２０１（－端子）よりも低い場合には、駆動信号Ｓ２０２にかかわらずＦＥＴ２０３によるトランス２０１の駆動を停止させる。その後、コンパレータ２０４のフィードバック電圧（＋端子）が目標電圧信号Ｓ２０１（－端子）より大きくなると、ＦＥＴ２０３は駆動信号Ｓ２０２によるオン／オフ（スイッチング動作）を再開し、出力電圧は絶対値で再び増加する。このような動作を繰り返すことによって出力電圧は目標電圧に維持される。コンパレータ２０４は、トランス２０１の２次側から出力された出力電圧が目標電圧を超えた場合に、ＦＥＴ２０３への駆動信号Ｓ２０２の入力を停止させる停止手段として機能する。

【0019】

図２（ａ）の高電圧電源ユニット２００は、このような回路動作であるため、必然的に出力電圧（直流電圧ＶＡ）にリプルが発生しやすい。さらに、出力電圧のリプルは目標となる出力電圧（上述した目標電圧、以下、目標出力電圧という）と相関がある。図２（ｂ）は高電圧電源ユニット２００の出力特性を示している。図２（ｂ）は、横軸に駆動信号Ｓ２０２のオンデューティー（Ｄｕｔｙ）を示し、縦軸に高電圧電源ユニット２００の出力電圧（－）を示す。なお、駆動信号Ｓ２０２のデューティーはオフデューティであってもよく、この場合逆の相関となる。ここで、図２（ｂ）に示すように、高電圧電源ユニット２００の出力特性は、駆動信号Ｓ２０２のオンデューティーが大きくなるほど、マイナスの出力電圧が大きくなる、言い換えれば直流電圧ＶＡの絶対値が大きくなる。ｆ１、Ｒ、Ｌｍａｘ、Ｖ（ａ）、Ｖ（ｂ）については後述する。

【0020】

［高電圧電源ユニット２００の出力波形］
図３（ａ）（ｂ）は、高電圧電源ユニット２００の出力波形を示している。高電圧電源ユニット２００は、目標出力電圧を切り替えることにより直流電圧ＶＡを変更することが可能である。図３（ａ）に目標出力電圧がＶ（ａ）のときの各波形を示し、（ｂ）に目標出力電圧がＶ（ｂ）のときの各波形を示す。また、目標出力電圧Ｖ（ａ）と目標出力電圧Ｖ（ｂ）との関係は次の式（１）の関係とする。
｜Ｖ（ｂ）｜＜｜Ｖ（ａ）｜・・・（１）
図３（ａ）、（ｂ）には、横軸を時間として、（ｉ）に駆動信号Ｓ２０２の波形を示し、（ｉｉ）に高電圧電源ユニット２００の出力電圧（直流電圧ＶＡ）を示す。なお、（ｉｉ）には目標出力電圧（Ｖ（ａ）又はＶ（ｂ））を破線で示す。

【0021】

図２（ｂ）に示した出力特性から、駆動信号Ｓ２０２の周波数ｆをｆ１、オンデューティーをＤとした場合、高電圧電源ユニット２００の最大出力電圧はＶＬｍａｘとなる。ここで、図２（ｂ）では、負荷インピーダンスをＲとし、Ｌ値がＬｍａｘのトランス２０１を用いている。目標出力電圧が最大出力電圧ＶＬｍａｘに近い目標出力電圧Ｖ（ａ）の場合、図３（ａ）の波形が示すように、駆動信号Ｓ２０２の間引きが少ないため出力電圧のリプルは少ない。一方、目標出力電圧Ｖ（ａ）よりも低い目標出力電圧Ｖ（ｂ）の場合、図３（ｂ）の波形が示すように、駆動信号Ｓ２０２の間引きが図３（ａ）に比べて多くなり、出力電圧のリプルが大きくなる。

【0022】

すなわち、出力電圧のリプルを抑制するためには、駆動信号Ｓ２０２の周波数ｆ及びオンデューティーＤを調整し、高電圧電源ユニット２００の出力電圧と目標出力電圧との差を小さくすればよい。理想的には、出力電圧と目標出力電圧とを等しくして、駆動信号Ｓ２０２が全く間引かれない状態で駆動するのがよい。

【0023】

［帯電電圧生成用の場合］
次に、高電圧電源ユニット２００を帯電電圧に適用したときのシーケンスについて説明する。出力電圧が帯電電圧として用いられる場合、帯電電圧は通常、固定の電圧として出力される。しかし、連続プリント中に発生する、例えば温度上昇による画像の濃度変化等に追従するために、プリント枚数や温度などの複数の条件に応じて出力電圧を変化させていく場合がある。しかしながら連続プリントを行う１つのジョブの中で、出力電圧を印加した状態で駆動信号Ｓ２０２のオンデューティーを切り替えると、次のような課題が発生する。すなわち、切り替えた際に出力電圧にリプルが生じたり、駆動信号Ｓ２０２によりオンオフされるＦＥＴ２０３の消費電力が増大したりする。そのため、１つのジョブの中で駆動信号Ｓ２０２のデューティーを変化させることは避けた方が望ましい。このため、制御部３は、出力電圧のリプルが、後述する許容出力リプルＹよりも小さい範囲では、デューティーを切り替えることなく１つのデューティーを用いて出力電圧を変更する。なお上述した通り、１つのデューティーを用いて出力電圧を変更するには、コンパレータ２０４による駆動信号Ｓ２０２の間引き量を調整することによって行う。これにより出力電圧を目標電圧に近づけることができる。

【0024】

図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に、横軸に出力電圧（－）、縦軸に出力電圧のリプル、との関係を示した図を示す。所定の出力電圧で駆動信号Ｓ２０２のオンデューティーを切り替えたときの動作について説明する。ここで、デューティーを設定するための出力電圧の閾値を閾値Ｖｔｈ１とする。一例として、初期の出力電圧（以下、初期出力電圧という）Ｖｉ１を－９９０Ｖ、初期出力電圧Ｖｉ２を－１０１０Ｖ、閾値Ｖｔｈ１を－１０００Ｖ、とする。駆動信号Ｓ２０２のデューティーがＤ１のときの特性を破線、Ｄ２のときの特性を実線で、それぞれ示す。

【0025】

第１デューティーであるデューティーＤ１のときの出力電圧の限界は出力電圧Ｖ（Ｄ１）である。一方、第２デューティーであるデューティーＤ２のときの出力電圧の限界は出力電圧Ｖ（Ｄ２）となり、それぞれのデューティーはＤ１＜Ｄ２の関係となる。デューティーＤ２に応じて出力される出力電圧の最大値（Ｖ（Ｄ２））の絶対値は、デューティーＤ１に応じて出力される出力電圧の最大値（Ｖ（Ｄ１））の絶対値よりも大きい。一例として、出力電圧Ｖ（Ｄ１）は－１０５０Ｖ、出力電圧Ｖ（Ｄ２）は－１２００Ｖ、とする。デューティーＤ１、Ｄ２は、いずれも、出力電圧が（絶対値で）大きくなるほど、リプルも小さくなる。また、デューティーＤ２に応じて所定の出力電圧（例えば－１０００Ｖ）が出力されたときのリプル（図４（ａ）のＹ）は、デューティーＤ１に応じて所定の出力電圧と略同じ出力電圧が出力されたときのリプルＹ１よりも大きい（Ｙ＞Ｙ１）。

【0026】

（出力電圧を初期出力電圧よりも大きくする場合）
図４（ａ）を用いて、初期出力電圧Ｖｉ１が－９９０Ｖで出力電圧を（絶対値で）大きくするシーケンスについて説明する。許容できる出力電圧のリプル（以下、許容出力リプルという）をＹとし、点線で示す。出力電圧のリプルが許容出力電圧リプルＹよりも大きくなると出力電圧が安定せず、画像不良が発生するおそれがある。閾値Ｖｔｈ１は、出力電圧のリプルが許容可能な最大のリプル、すなわち許容出力電圧リプルＹとなるような駆動信号Ｓ２０２のデューティーＤ２でＦＥＴ２０３をオン又はオフしたときの出力電圧となっている。そのため、初期出力電圧Ｖｉ１が－９９０Ｖのときには、発生するリプルが許容出力電圧リプルＹを超えてしまうため、駆動信号Ｓ２０２のデューティーをＤ２で駆動させることはできない。閾値Ｖｔｈ１（－１０００Ｖ）よりも初期出力電圧Ｖｉ１（－９９０Ｖ）が小さいため、駆動信号Ｓ２０２のデューティーはＤ１で駆動させる。この場合、発生するリプルは許容出力電圧リプルＹ以下となる。ここから目標電圧信号Ｓ２０１を変化させて（切り替えて）、出力電圧を大きくしていき、駆動信号Ｓ２０２のデューティーＤ１の出力電圧の限界である出力電圧Ｖ（Ｄ１）（－１０５０Ｖ）まで変化させることができる。

【0027】

すなわち、出力電圧を初期出力電圧Ｖｉ１から大きくする場合、発生するリプルは許容出力電圧リプルＹ以下を維持するため、制御部３は、デューティーＤ１のままで、－９９０Ｖから－１０５０Ｖまでの範囲で変化させることができる。なお、初期の出力電圧が閾値Ｖｔｈ１以上（閾値以上）で、出力電圧を大きくしていく場合には、デューティーＤ２のままで出力電圧を大きくしていくこととなる。図４（ａ）の閾値Ｖｔｈ１は、初期の出力電圧に応じた初期のデューティーを設定するための閾値ともいえる。

【0028】

（出力電圧を初期出力電圧よりも小さくする場合）
次に、図４（ｂ）を用いて、初期出力電圧Ｖｉ２が－１０１０Ｖで出力電圧を（絶対値で）小さくするシーケンスについて説明する。初期出力電圧Ｖｉ２（－１０１０Ｖ）は閾値Ｖｔｈ１（－１０００Ｖ）よりも大きいため、まず、駆動信号Ｓ２０２のデューティーはＤ２で駆動させる。ここから目標電圧信号Ｓ２０１を変化させて、出力電圧を小さくしていき、駆動信号Ｓ２０２のデューティーＤ２の許容出力電圧リプルＹとなる出力電圧－１０００Ｖまで変更可能とすることができる。ところが、制御部３は、出力電圧を変更する際に、出力電圧が閾値Ｖｔｈ１よりも低くなる場合には、デューティーＤ２のままでは発生するリプルが許容出力電圧リプルＹを超えてしまうため、閾値Ｖｔｈ１でデューティーをデューティーＤ１に切り替える。

【0029】

そうすると、図４（ｂ）では、デューティーＤ２で出力電圧を変更することができる範囲を、初期出力電圧Ｖｉ２（－１０１０Ｖ）から許容出力電圧リプルＹまでのわずか１０Ｖとすることしかできない。すなわち、出力電圧の可変範囲がわずか１０Ｖである。そこで、出力電圧を小さくするシーケンスでは、閾値Ｖｔｈ１よりも（絶対値が）大きい閾値Ｖｔｈ２（Ｖｔｈ２＞Ｖｔｈ１）を境として駆動信号Ｓ２０２のデューティーを切り替える。すなわち、制御部３は、出力電圧を初期の出力電圧よりも大きくする場合と、出力電圧を初期の出力電圧よりも小さくする場合とで、所定の閾値を異ならせる。図４（ｃ）を用いて、実施例１における初期出力電圧Ｖｉ２が－１０１０Ｖで出力電圧を小さくするシーケンスについて説明する。図４（ｃ）では、駆動信号Ｓ２０２のデューティーＤ１の出力電圧の限界である出力電圧Ｖ（Ｄ１）（－１０５０Ｖ）を閾値Ｖｔｈ２とする。

【0030】

初期出力電圧Ｖｉ２（－１０１０Ｖ）は閾値Ｖｔｈ２（－１０５０Ｖ）よりも小さいため（Ｖｉ２＜Ｖｔｈ２（＝Ｖ（Ｄ１）））、駆動信号Ｓ２０２のデューティーはＤ１で駆動させる。ここから目標電圧信号Ｓ２０１を変化させて、出力電圧を小さくしていき、駆動信号Ｓ２０２のデューティーＤ１の許容出力電圧リプルＹとなる出力電圧ＶＹ（Ｄ１）まで変化させることができる。このとき、出力電圧を変更することができる範囲は、初期出力電圧Ｖｉ２と出力電圧ＶＹ（Ｄ１）との差分であり図４（ｂ）の例の１０Ｖよりも大きい（｜Ｖｉ２｜－｜ＶＹ（Ｄ１）｜＞｜Ｖｉ２｜－｜Ｖｔｈ１｜）。

【0031】

このように、出力電圧を小さくするシーケンスでは、出力電圧を大きくするシーケンスのときの出力電圧の第１閾値である閾値Ｖｔｈ１とは異なる、第２閾値である閾値Ｖｔｈ２（＞Ｖｔｈ１）を用いてデューティーを切り替える。これにより、初期の出力電圧と閾値Ｖｔｈ２とに応じてデューティーを設定することで、図４（ｂ）では１０Ｖの範囲内でしか出力電圧を変更できなかったところ、図４（ｃ）では、次のようになる。すなわち、デューティーを切り替えることなく１つのデューティーで出力電圧を大きく変更することができる。なお、初期の出力電圧が閾値Ｖｔｈ２よりも大きく、出力電圧を小さくしていく場合には、まず、デューティーＤ２で動作させ、閾値Ｖｔｈ２でデューティーＤ２からデューティーＤ１に切り替えて出力電圧を小さくしていくこととなる。

【0032】

以上、説明したように、電圧を大きくするシーケンス時の閾値Ｖｔｈ１と、電圧を小さくするシーケンス時の閾値Ｖｔｈ２と、を異なる値に設定する。これにより、初期の出力電圧に応じて、出力電圧を大きくするシーケンスと出力電圧を小さくするシーケンスにおいて、それぞれ最適な駆動信号Ｓ２０２のデューティーを選択することができる。

【0033】

［周波数の切り替えについて］
また、周波数を切り替えたときも、デューティーを切り替えたときの動作と同様の動作となる。図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に、横軸に出力電圧（－）、縦軸に出力電圧のリプル、との関係を示した図を示す。所定の出力電圧で駆動信号Ｓ２０２の周波数を切り替えたときの動作について説明する。

【0034】

第１周波数である周波数ｆ１のときの出力電圧の限界は出力電圧Ｖ（ｆ１）である。一方、第２周波数である周波数ｆ２のときの出力電圧の限界は出力電圧Ｖ（ｆ２）となり、それぞれの周波数はｆ１＜ｆ２の関係となる。周波数ｆ２に応じて出力される出力電圧の最大値（Ｖ（ｆ２））の絶対値は、周波数ｆ１に応じて出力される出力電圧の最大値（Ｖ（ｆ１））の絶対値よりも大きい。一例として、出力電圧Ｖ（ｆ１）は－１０５０Ｖ、出力電圧Ｖ（ｆ２）は－１２００Ｖ、とする。周波数ｆ１、ｆ２は、いずれも、出力電圧が（絶対値で）大きくなるほど、リプルも小さくなる。また、周波数ｆ２に応じて所定の出力電圧（例えば－１０００Ｖ）が出力されたときのリプル（図５（ａ）のＹｆ）は、周波数ｆ１に応じて所定の出力電圧と略同じ出力電圧が出力されたときのリプルＹｆ１よりも大きい（Ｙｆ＞Ｙｆ１）。

【0035】

図５（ｂ）（ｃ）に示すように、周波数を切り替えたときは、デューティーを切り替えたときと同様に、電圧を大きくするシーケンス時の閾値Ｖｔｈ１と、電圧を小さくするシーケンス時の閾値Ｖｔｈ２と、を異なる値に設定する。これにより、初期の出力電圧に応じて、出力電圧を大きくするシーケンスと出力電圧を小さくするシーケンスにおいて、それぞれ最適な駆動信号Ｓ２０２の周波数を選択することができる。

【0036】

また、実施例１では帯電電圧を例に記載したが、帯電電圧に限定されるものではない。また、実施例１の高電圧電源ユニット２００を適用可能な画像形成装置１も図１に示した構成に限定されない。さらに、ＦＥＴ２０３に駆動信号を出力する制御手段は制御部３でなくてもよく、制御部３とは別に高電圧電源ユニット２００が有する制御手段であってもよい。
以上、実施例１によれば、出力電圧を変更することができる電源装置において、出力電圧のリプルの発生と消費電力とを低減させることができる。

【実施例0037】

実施例１では、出力電圧（直流電圧ＶＡ）の負荷によらず、初期出力電圧から出力電圧を大きくする、又は、出力電圧を小さくする、シーケンスかどうかに応じて、駆動信号Ｓ２０２のデューティーを切り替えるための出力電圧の閾値を設定している。これらは、画像形成装置１の負荷が影響しないことが前提である。例えば、帯電処理であれば感光ドラム８、転写処理であれば１次転写ローラ１６等、の負荷が決まっている。しかしながら、部品バラつきや環境温度・湿度、用紙（シートＰ）の吸湿状態等によって、負荷の抵抗値は変化するため、このような負荷の抵抗値のばらつきを考慮した設計が必要である。そこで、実施例２では、第１閾値及び／又は第２閾値を切り替える構成である。すなわち、負荷電流検知回路を用いて負荷電流をモニタし、出力電圧の閾値を変えることで、駆動信号Ｓ２０２を適切な駆動条件に設定する方法について説明する。

【0038】

［電源装置］
図６は実施例２の電源装置である高電圧電源ユニット５００の回路の一例を示す。同じ符号、及びトランス２０１やコンパレータ２０４の動作、画像形成装置１については実施例１と同様であるため、説明を省略し、負荷に流れる電流を検知する検知手段である負荷電流検知回路５０１について説明する。実施例２では、制御部３は、負荷電流検知回路５０１による検知結果に基づいて、第２閾値を異ならせる。負荷電流検知回路５０１は、オペアンプ５０４、抵抗５０５～５０８、を有している。

【0039】

トランス２０１の２次側に流れる電流は、高電圧電源ユニット５００から画像形成装置１の負荷に供給され、オペアンプ５０４のＧＮＤ（不図示）から抵抗５０８、抵抗５０７を通り、トランス２０１に戻る。したがって、抵抗５０７の両端の電圧差から負荷電流を算出できる。オペアンプ５０４の－端子は、オペアンプ５０４の＋端子と同電圧になる。オペアンプ５０４の＋端子は、基準電圧Ｖ２、抵抗５０５、抵抗５０６で決まるため、既知である。負荷電流検知回路５０１は電流検知信号Ｓ２０３を出力し、電流検知信号Ｓ２０３は、制御部３のＡＤポートへと入力される。したがって、制御部３は、既知の電圧と抵抗５０７の両端の電圧差とから負荷電流を算出することができる。

【0040】

ところで、実施例１で説明したように、トランス２０１をＦＥＴ２０３のスイッチング動作によって駆動させることにより生成された出力電圧である直流電圧ＶＡは、抵抗２０９、抵抗２０８、負荷へと、供給される。したがって、負荷電流が増減すると、トランス２０１から供給される電力が増減するようにコンパレータ２０４によって制御され、コンパレータ２０４による駆動信号Ｓ２０２の間引きが増減する。負荷電流によってコンパレータ２０４による間引きが増減するため、大きく負荷電流が変わると、出力電圧と出力電圧のリプルとの関係も変わる。例えば、帯電電圧を印加する感光ドラム８の場合、初期は感光ドラム８表面に形成された膜厚が厚いため負荷電流が大きいが、使用が進み感光ドラム８表面が削れてくると膜厚が薄くなり負荷電流が小さくなる。なお、これらの電流は、画像形成プロセスの前（例えば、画像形成装置の起動時など）に算出することが可能である。

【0041】

［負荷電流とリプルの関係］
次に図７（ａ）（ｂ）を用いて出力電圧を下げるシーケンスについて説明する。図７（ａ）に負荷電流が大きいとき、図７（ｂ）に負荷電流が小さいときの出力電圧（－）とリプルの関係を、実施例１と同様にデューティーＤ１（破線）のときとデューティーＤ２（実線）のときについてそれぞれ示す。なお、図７のグラフは図４と同様のグラフである。負荷電流検知回路５０１により検知した負荷電流が大きいときは、図７（ａ）に示したように、デューティーＤ１で所定の出力電圧Ｖαを出力したときのリプルはＹａになる。負荷電流検知回路５０１により検知した負荷電流が小さいときは、図７（ｂ）に示したように、デューティーＤ１で所定の出力電圧Ｖαを出力したときのリプルはＹｂになる。このように、同じデューティー、同じ出力電圧としたときに、負荷電流が大きいほうが出力電圧のリプルは小さくなる（Ｙａ＜Ｙｂ）。

【0042】

［初期出力電圧から出力電圧を下げる場合］
次に、初期出力電圧Ｖｉ３から出力電圧を下げるシーケンスについて説明する。負荷電流が大きいときの出力電圧を大きくするシーケンスにおける閾値をＶｔｈ１、出力電圧を小さくするシーケンスにおける閾値をＶｔｈ２、とする。また、負荷電流が小さいときの出力電圧を大きくするシーケンスにおける閾値をＶｔｈ３、出力電圧を小さくするシーケンスにおける閾値をＶｔｈ４、とする。図８でも同様とする。例として、初期出力電圧Ｖｉ３は－１１００Ｖ、閾値Ｖｔｈ１は－１０００Ｖ、閾値Ｖｔｈ２（｜Ｖｔｈ２｜＞｜Ｖｔｈ１｜）は－１０５０Ｖ、とする。また、閾値Ｖｔｈ３は－１０７５Ｖ（｜Ｖｔｈ３｜＞｜Ｖｔｈ２｜）、閾値Ｖｔｈ４は－１１７５Ｖ（｜Ｖｔｈ４｜＞｜Ｖｔｈ３｜）、とする。なお、以下の説明で、負荷電流が大きいとは、例えば負荷電流が所定値よりも大きい場合をいい、負荷電流が小さいとは、例えば負荷電流が所定値以下の場合をいう。

【0043】

（負荷電流が大きいとき）
負荷電流が大きいときは、図７（ａ）に示したように、初期出力電圧Ｖｉ３（－１１００Ｖ）は閾値Ｖｔｈ２（－１０５０Ｖ）よりも絶対値が大きいため、デューティーＤ２で動作させる。ここから目標電圧信号Ｓ２０１を変化させて、出力電圧を小さくしていき、閾値Ｖｔｈ２でデューティーＤ２からデューティーＤ１に切り替えて、出力電圧を小さくしていく。なお、閾値Ｖｔｈ２でデューティーを切り替えずにデューティーＤ２のままで出力電圧を小さくしていってもよい。この場合は、駆動信号Ｓ２０２のデューティーＤ２の許容出力電圧リプルＹとなる出力電圧ＶＹ（Ｄ２）まで変化させることができる。なお、初期の出力電圧が閾値Ｖｔｈ２よりも小さく、出力電圧を小さくしていく場合には、デューティーＤ１で動作させ、そのまま出力電圧を小さくしていくこととなる。

【0044】

（負荷電流が小さいとき）
負荷電流が小さいときは、図７（ｂ）に示したような特性になる。具体的には、負荷電流が小さいときは、駆動信号Ｓ２０２のデューティーをＤ２としたときに許容出力電圧リプルＹとなる出力電圧は例えば－１０７５Ｖである。初期出力電圧Ｖｉ３は閾値Ｖｔｈ２（－１０５０Ｖ）よりも大きいため、デューティーＤ２で動作させると、デューティーＤ２の許容出力電圧リプルＹとなる－１０７５Ｖ（＝Ｖｔｈ３）までは、２５Ｖしか変化させることができない。すなわち、負荷電流が小さいとき、デューティーをＤ２とすると、出力電圧の可変範囲がわずか２５Ｖである。そこで、実施例２では、負荷電流が小さいときは、図７（ｂ）に示したように、閾値Ｖｔｈ４（－１１７５Ｖ）を境に、デューティーを切り替える。すなわち、初期出力電圧Ｖｉ３（－１１００Ｖ）は閾値Ｖｔｈ４（－１１７５Ｖ）よりも小さいため、デューティーＤ１で動作させる。これにより、負荷電流が小さいときのデューティーＤ１の許容出力電圧リプルＹとなる電圧ＶＹ（Ｄ１）までの大きな電圧可変をすることができる。このとき、出力電圧を変更することができる範囲は、初期出力電圧Ｖｉ３と出力電圧ＶＹ（Ｄ１）との差分であり２５Ｖよりも大きい（｜Ｖｉ３｜－｜ＶＹ（Ｄ１）｜＞｜Ｖｉ３｜－｜Ｖｔｈ３｜）。なお、初期の出力電圧が閾値Ｖｔｈ４よりも大きく、出力電圧を小さくしていく場合には、まず、デューティーＤ２で動作させ、閾値Ｖｔｈ４でデューティーＤ２からデューティーＤ１に切り替えて出力電圧を小さくしていくこととなる。

【0045】

以上のように、制御部３は、出力電圧を初期の出力電圧よりも小さくする場合において、負荷電流検知回路５０１の検知結果に基づき次のような制御を行う。すなわち、制御部３は、負荷電流検知回路５０１により検知した電流が所定値以下である場合にデューティーを切り替えるための閾値を、第３閾値である閾値Ｖｔｈ４に設定する。ここで、閾値Ｖｔｈ４は、負荷電流検知回路５０１により検知した電流が所定値よりも大きい場合にデューティーを切り替えるための第２閾値である閾値Ｖｔｈ２よりも大きい。

【0046】

［初期出力電圧から出力電圧を上げる場合］
次に、図８（ａ）（ｂ）で出力電圧を上げるシーケンスについて説明する。図８（ａ）に負荷電流が大きいとき、図８（ｂ）に負荷電流が小さいときの出力電圧とリプルの関係を、実施例１と同様にデューティーＤ１（破線）のときとデューティーＤ２（実線）のときについてそれぞれ示す。次に、初期出力電圧Ｖｉ４から出力電圧を上げるシーケンスについて説明する。例として、初期出力電圧Ｖｉ４は－１０２５Ｖとする。

【0047】

（負荷電流が大きいとき）
負荷電流が大きいときは、図８（ａ）に示したように、初期出力電圧Ｖｉ４（－１０２５Ｖ）は閾値Ｖｔｈ１（－１０００Ｖ）よりも大きいため、デューティーＤ２で動作させる。ここから目標電圧信号Ｓ２０１を変化させて、出力電圧を大きくしていき、駆動信号Ｓ２０２のデューティーＤ２の出力能力限界となる出力電圧まで変化させることができる。なお、初期の出力電圧が閾値Ｖｔｈ１よりも小さく、出力電圧を大きくしていく場合には、まず、デューティーＤ１で動作させ、閾値Ｖｔｈ１でデューティーＤ１からデューティーＤ２に切り替えて出力電圧を小さくしていくこととなる。また、デューティーＤ１のまま出力電圧を大きくしても、発生するリプルは許容出力電圧リプルＹ以下を維持するため、デューティーＤ２に切り替えなくてもよい。

【0048】

（負荷電流が小さいとき）
負荷電流が小さいときは、図８（ｂ）に示したような特性になる。初期出力電圧Ｖｉ４が閾値Ｖｔｈ１（－１０００Ｖ）よりも大きいため、デューティーＤ２で動作させると、出力電圧のリプルがデューティーＤ２の許容出力電圧リプルＹを超えた状態になってしまい、画像不良が発生するおそれがある。そこで、実施例２では、負荷電流が小さいときは、図８（ｂ）に示したように、閾値Ｖｔｈ３（－１０７５Ｖ）（＞Ｖｔｈ１）を境に、デューティーを切り替える。すなわち、初期出力電圧Ｖｉ４（－１０２５Ｖ）は閾値Ｖｔｈ３（－１０７５Ｖ）よりも小さいため、デューティーＤ１で動作させる。そして、出力電圧を上げていき、閾値Ｖｔｈ３となったらデューティーＤ１からデューティーＤ２に切り替えてデューティーＤ２の出力限界電圧まで出力電圧を変化させることができる。なお、閾値Ｖｔｈ３でデューティーを切り替えずにデューティーＤ１のままで負荷電流が小さいときのデューティーＤ１の出力限界電圧まで変化させてもよく、大きな範囲で電圧を変更することができる。

【0049】

以上のように、制御部３は、出力電圧を初期の出力電圧よりも大きくする場合において、負荷電流検知回路５０１の検知結果に基づき次のような制御を行う。すなわち、制御部３は、負荷電流検知回路５０１により検知した電流が所定値以下である場合にデューティーを切り替えるための閾値を、第４閾値である閾値Ｖｔｈ３に設定する。ここで、閾値Ｖｔｈ３は、負荷電流検知回路５０１により検知した電流が所定値よりも大きい場合にデューティーを切り替えるための第１閾値である閾値Ｖｔｈ１よりも大きい。

【0050】

以上、説明したように、初期出力電圧から出力電圧を大きくする、又は、小さくするシーケンス、に加えて、負荷電流に応じて駆動信号Ｓ２０２のデューティーを切り替えるための閾値を変える。これにより、負荷電流が大きく変わった場合でも、それぞれ最適な駆動信号Ｓ２０２のデューティーを設定することが可能である。

【0051】

［周波数の切り替えについて］
また、周波数を切り替えたときも、デューティーを切り替えたときの動作と同様の動作となる。図９（ａ）（ｂ）、図１０（ａ）（ｂ）に、横軸に出力電圧（－）、縦軸に出力電圧のリプル、との関係を示した図を示す。

【0052】

［初期出力電圧から出力電圧を下げる場合］
次に、初期出力電圧Ｖｉ３から出力電圧を下げるシーケンスについて図９（ａ）（ｂ）を用いて説明する。図９（ａ）に負荷電流が大きいとき、図９（ｂ）に負荷電流が小さいときの出力電圧（－）とリプルの関係を、周波数ｆ１（破線）のときと周波数ｆ２（実線）のときについてそれぞれ示す。

【0053】

（負荷電流が大きいとき）
負荷電流が大きいときは、図９（ａ）に示したように、初期出力電圧Ｖｉ３（－１１００Ｖ）は閾値Ｖｔｈ２（－１０５０Ｖ）よりも絶対値が大きいため、周波数ｆ２で動作させる。ここから目標電圧信号Ｓ２０１を変化させて、出力電圧を小さくしていき、閾値Ｖｔｈ２で周波数ｆ２から周波数ｆ１に切り替えて、出力電圧を小さくしていく。なお、閾値Ｖｔｈ２で周波数を切り替えずに周波数ｆ２のままで出力電圧を小さくしていってもよい。この場合は、駆動信号Ｓ２０２の周波数ｆ２の許容出力電圧リプルＹｆとなる出力電圧ＶＹ（ｆ２）まで変化させることができる。なお、初期の出力電圧が閾値Ｖｔｈ２よりも小さく、出力電圧を小さくしていく場合には、周波数ｆ１で動作させ、そのまま出力電圧を小さくしていくこととなる。

【0054】

（負荷電流が小さいとき）
負荷電流が小さいときは、図９（ｂ）に示したような特性になる。具体的には、負荷電流が小さいときは、駆動信号Ｓ２０２の周波数をｆ２としたときに許容出力電圧リプルＹｆとなる出力電圧は例えば－１０７５Ｖである。初期出力電圧Ｖｉ３は閾値Ｖｔｈ２（－１０５０Ｖ）よりも大きいため、周波数ｆ２で動作させると、周波数ｆ２の許容出力電圧リプルＹｆとなる－１０７５Ｖ（＝Ｖｔｈ３）までは、２５Ｖしか変化させることができない。すなわち、負荷電流が小さいとき、周波数をｆ２とすると、出力電圧の可変範囲がわずか２５Ｖである。そこで、負荷電流が小さいときは、図９（ｂ）に示したように、閾値Ｖｔｈ４（－１１７５Ｖ）を境に、周波数を切り替える。すなわち、初期出力電圧Ｖｉ３（－１１００Ｖ）は閾値Ｖｔｈ４（－１１７５Ｖ）よりも小さいため、周波数ｆ１で動作させる。これにより、負荷電流が小さいときの周波数ｆ１の許容出力電圧リプルＹｆとなる電圧ＶＹ（ｆ１）までの大きな電圧可変をすることができる。このとき、出力電圧を変更することができる範囲は、初期出力電圧Ｖｉ３と出力電圧ＶＹ（ｆ１）との差分であり２５Ｖよりも大きい（｜Ｖｉ３｜－｜ＶＹ（ｆ１）｜＞｜Ｖｉ３｜－｜Ｖｔｈ３｜）。なお、初期の出力電圧が閾値Ｖｔｈ４よりも大きく、出力電圧を小さくしていく場合には、まず、周波数ｆ２で動作させ、閾値Ｖｔｈ４で周波数ｆ２から周波数ｆ１に切り替えて出力電圧を小さくしていくこととなる。

【0055】

以上のように、制御部３は、出力電圧を初期の出力電圧よりも小さくする場合において、負荷電流検知回路５０１の検知結果に基づき次のような制御を行う。すなわち、制御部３は、負荷電流検知回路５０１により検知した電流が所定値以下である場合に周波数を切り替えるための閾値を、第３閾値である閾値Ｖｔｈ４に設定する。ここで、閾値Ｖｔｈ４は、負荷電流検知回路５０１により検知した電流が所定値よりも大きい場合に周波数を切り替えるための第２閾値である閾値Ｖｔｈ２よりも大きい。なお、図９中、Ｙｆａ、Ｙｆｂは、図７のＹａ、Ｙｂに対応しており、説明を省略する。

【0056】

［初期出力電圧から出力電圧を上げる場合］
次に、図１０（ａ）（ｂ）で出力電圧を上げるシーケンスについて説明する。図１０（ａ）に負荷電流が大きいとき、図１０（ｂ）に負荷電流が小さいときの出力電圧とリプルの関係を、周波数ｆ１（破線）のときと周波数ｆ２（実線）のときについてそれぞれ示す。次に、初期出力電圧Ｖｉ４から出力電圧を上げるシーケンスについて説明する。例として、初期出力電圧Ｖｉ４は－１０２５Ｖとする。

【0057】

（負荷電流が大きいとき）
負荷電流が大きいときは、図１０（ａ）に示したように、初期出力電圧Ｖｉ４（－１０２５Ｖ）は閾値Ｖｔｈ１（－１０００Ｖ）よりも大きいため、周波数ｆ２で動作させる。ここから目標電圧信号Ｓ２０１を変化させて、出力電圧を大きくしていき、駆動信号Ｓ２０２の周波数ｆ２の出力能力限界となる出力電圧まで変化させることができる。なお、初期の出力電圧が閾値Ｖｔｈ１よりも小さく、出力電圧を大きくしていく場合には、まず、周波数ｆ１で動作させ、閾値Ｖｔｈ１で周波数ｆ１から周波数ｆ２に切り替えて出力電圧を小さくしていくこととなる。また、周波数ｆ１のまま出力電圧を大きくしても、発生するリプルは許容出力電圧リプルＹｆ以下を維持するため、周波数ｆ２に切り替えなくてもよい。

【0058】

（負荷電流が小さいとき）
負荷電流が小さいときは、図１０（ｂ）に示したような特性になる。初期出力電圧Ｖｉ４が閾値Ｖｔｈ１（－１０００Ｖ）よりも大きいため、周波数ｆ２で動作させると、出力電圧のリプルが周波数ｆ２の許容出力電圧リプルＹｆを超えた状態になってしまい、画像不良が発生するおそれがある。そこで、負荷電流が小さいときは、図１０（ｂ）に示したように、閾値Ｖｔｈ３（－１０７５Ｖ）（＞Ｖｔｈ１）を境に、周波数を切り替える。すなわち、初期出力電圧Ｖｉ４（－１０２５Ｖ）は閾値Ｖｔｈ３（－１０７５Ｖ）よりも小さいため、周波数ｆ１で動作させる。そして、出力電圧を上げていき、閾値Ｖｔｈ３となったら周波数ｆ１から周波数ｆ２に切り替えて周波数ｆ２の出力限界電圧まで出力電圧を変化させることができる。なお、閾値Ｖｔｈ３で周波数を切り替えずに周波数ｆ１のままで負荷電流が小さいときの周波数ｆ１の出力限界電圧まで変化させてもよく、大きな範囲で電圧を変更することができる。

【0059】

以上のように、制御部３は、出力電圧を初期の出力電圧よりも大きくする場合において、負荷電流検知回路５０１の検知結果に基づき次のような制御を行う。すなわち、制御部３は、負荷電流検知回路５０１により検知した電流が所定値以下である場合に周波数を切り替えるための閾値を、第４閾値である閾値Ｖｔｈ３に設定する。ここで、閾値Ｖｔｈ３は、負荷電流検知回路５０１により検知した電流が所定値よりも大きい場合に周波数を切り替えるための第１閾値である閾値Ｖｔｈ１よりも大きい。

【0060】

以上、説明したように、初期出力電圧から出力電圧を大きくする、又は、小さくするシーケンス、に加えて、負荷電流に応じて駆動信号Ｓ２０２の周波数を切り替えるための閾値を変える。これにより、負荷電流が大きく変わった場合でも、それぞれ最適な駆動信号Ｓ２０２の周波数を設定することが可能である。

【0061】

また、図６に示すように、制御部３と通信信号Ｓ２０４により通信可能な記憶部である不揮発性メモリ５１０を使用してもよい。高電圧電源ユニット５００に用いられる基板ごとにトランス２０１のＬ値のばらつきなどを考慮し、ユニット毎に駆動信号Ｓ２０２のデューティーおよび周波数を調整できる。その方法として、高電圧電源ユニット５００の出力特性を製造ラインであらかじめ測定し、不揮発性メモリ５１０に記憶しておく方法が知られている。このように、高電圧電源ユニット５００は、出力電圧とデューティーおよび周波数とを関連付けた情報や、出力電力を上げるときと下げるときの閾値の情報を記憶した記憶部を備えていてもよい。また、記憶部には、負荷に流れる電流に応じて、出力電圧とデューティーおよび周波数とを関連付けた情報や閾値の情報が、複数記憶されていてもよい。このように、高電圧電源ユニット５００の負荷電流毎の出力特性をあらかじめ測定し、記憶部に記憶しておくことにより、トランス２０１のＬ値バラつきにかかわらず、出力電圧を任意の値に制御することができる。

【0062】

以上、実施例２によれば、出力電圧を変更することができる電源装置において、出力電圧のリプルの発生と消費電力とを低減させることができる。