(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真装置に用いる高圧電源装置において、
入力電圧を昇圧した出力電圧を、負荷に供給するトランスと、
該トランスの出力端子に接続され、前記高圧電源装置の外部から電流を供給することなく、前記トランスと前記負荷との間に流れるループ電流を切断するスイッチング素子と、
一方を前記トランスの出力端子に、他方を前記スイッチング素子に、それぞれ接続され、前記トランスが昇圧した出力電圧を前記負荷に供給するのを開始した場合に、前記スイッチング素子をオフ状態からオン状態へと切り替えるスイッチング制御手段と
を備え、
前記スイッチング制御手段は、前記トランスの出力端子と前記スイッチング素子との間に、ダイオードとコンデンサとで構成される整流回路部が接続されており、
前記トランスから前記負荷に供給される前記出力電圧によって前記整流回路部の出力に接続されている抵抗素子に流れる電流で前記スイッチング素子を駆動することを特徴とする高圧電源装置。
【請求項２】
前記スイッチング素子は、バイポーラトランジスタであって、
前記整流回路部の出力が、前記抵抗素子を介して前記バイポーラトランジスタのベース端子に入力されていることを特徴とする請求項１に記載の高圧電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧電源装置に関し、特に電子写真装置に用いる高圧電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の電子写真装置では、帯電、露光、現像、分離、転写等のプロセスに高圧電源装置が用いられる。図４は、従来の高圧電源装置の回路図である。図４に示す高圧電源装置１０１は、制御部１０２、駆動電源１０３、トランス１０４、整流回路部１０５、ブリーダ抵抗素子１０６、ツェナーダイオード１０７、及び出力電流検出手段１０８を備える。制御部１０２は、出力電流検出手段１０８にて検出される出力電流を電圧変換してモニタして、駆動電源１０３がトランス１０４に供給する電力を制御する。駆動電源１０３は、直流電源である。トランス１０４は、駆動電源１０３から入力される入力電圧を昇圧し、昇圧した出力電圧を負荷１０９（例えば、感光ドラム）に供給する。整流回路部１０５は、トランス１０４が昇圧した出力電圧を負荷１０９に供給する前に、出力電圧に基づく出力電流を整流する。具体的に、整流回路部１０５は、トランス１０４の出力端子（ＨＶ端子）に直列に接続されたダイオード１０５ａ、該ダイオード１０５ａに接続されたコンデンサ１０５ｂを備えている。ブリーダ抵抗素子１０６は、トランス１０４の出力電圧が停止した際に、コンデンサ１０５ｂに蓄積された電荷を放電させるための抵抗である。
【０００３】
負荷１０９は、例えば感光ドラムであり、トランス１０４から供給される出力電圧により感光ドラムの感光層の表面が帯電することで、潜像、トナー画像等が形成される。図４では、負荷１０９を、トランス１０４の出力端子（ＨＶ端子）に直列に接続された抵抗素子１０９ａ、該抵抗素子１０９ａに並列に接続されたコンデンサ１０９ｂ、抵抗素子１０９ａ及びコンデンサ１０９ｂに直列に接続された電源１０９ｃとで擬似的に表している。負荷１０９が電源１０９ｃを備えているように擬似的に表しているのは、感光ドラムの感光層の表面が帯電した状態（負荷１０９に電荷が蓄積された状態）を維持するためである。そのため、トランス１０４が昇圧した出力電圧を負荷１０９に供給するのを停止した場合でも、電源１０９ｃにより、トランス１０４と負荷１０９との間にループ電流が流れることになる。トランス１０４と負荷１０９との間にループ電流が流れる場合、高圧電源装置１０１を構成する回路が破損する等の影響を与えるという問題、又は感光ドラムの感光層の表面が帯電した状態で安定せず、所望の潜像、トナー画像等を形成することができないという問題があった。
【０００４】
そこで、従来の高圧電源装置１０１では、トランス１０４が昇圧した出力電圧を負荷１０９に供給するのを停止した場合に、負荷１０９が備える電源１０９ｃ（負荷１０９に蓄積された電荷）によりトランス１０４と負荷１０９との間に流れるループ電流を切断するために、ツェナーダイオード１０７を備えている。特許文献１では、ツェナーダイオード１０７を備える代わりに、トランジスタを備える従来の高圧電源装置１０１の構成が開示されている。出力電流検出手段１０８は、トランス１０４から供給される出力電圧に応じて負荷１０９に流れる負荷電流量を検出し、検出した負荷電流量に基づく信号を制御部１０２に送信する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１３４８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高圧電源装置１０１がツェナーダイオード１０７を備える場合、トランス１０４と負荷１０９との間に流れるループ電流を切断することはできるが、ツェナーダイオード１０７がグランド端子とトランス１０４の出力端子（ＬＶ端子）との間に挿入されているので、ツェナーダイオード１０７のツェナー電圧分だけ、トランス１０４は過剰に電圧を出力しなければならないという問題があった。
【０００７】
また、特許文献１に開示されている従来の高圧電源装置１０１のように、ツェナーダイオード１０７を備える代わりに、トランジスタを備える場合、トランジスタを駆動するために外部から電流を供給する必要がある。トランジスタに外部から電流を供給する場合、外部から供給される電流が負荷１０９に流れるために、出力電流検出手段１０８が検出する電流量と負荷１０９に流れる電流量との関係に影響を与え、トランス１０４から供給される出力電圧に応じて負荷１０９に流れる負荷電流量を正確に検出することができなくなるという問題があった。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、トランスが過剰に電圧を出力することなく、トランスから供給される出力電圧に応じて負荷に流れる負荷電流量を正確に検出することができる高圧電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために第１発明に係る高圧電源装置は、電子写真装置に用いる高圧電源装置において、入力電圧を昇圧した出力電圧を、負荷に供給するトランスと、該トランスの出力端子に接続され、前記高圧電源装置の外部から電流を供給することなく、前記トランスと前記負荷との間に流れるループ電流を切断するスイッチング素子と、一方を前記トランスの出力端子に、他方を前記スイッチング素子に、それぞれ接続され、前記トランスが昇圧した出力電圧を前記負荷に供給するのを開始した場合に、前記スイッチング素子をオフ状態からオン状態へと切り替えるスイッチング制御手段とを備え、前記スイッチング制御手段は、前記トランスの出力端子と前記スイッチング素子との間に、ダイオードとコンデンサとで構成される整流回路部が接続されており、前記トランスから前記負荷に供給される前記出力電圧によって前記整流回路部の出力に接続されている抵抗素子に流れる電流で前記スイッチング素子を駆動する。
【００１１】
また、第２発明に係る高圧電源装置は、第１発明において、前記スイッチング素子は、バイポーラトランジスタであって、前記整流回路部の出力が、前記抵抗素子を介して前記バイポーラトランジスタのベース端子に入力されている。
【００１２】
第１発明では、スイッチング素子が、トランスと負荷との間に流れるループ電流を切断するので、ツェナーダイオードでトランスと負荷との間に流れるループ電流を切断する場合のように、ツェナーダイオードのツェナー電圧分だけ、トランスが過剰に電圧を出力しなければならないという問題が生じない。また、トランスが昇圧した出力電圧を負荷に供給するのを開始した場合に、スイッチング素子をオフ状態からオンへと切り替えるスイッチング制御手段が、高圧電源装置の外部から電流を供給することなく、トランス内に流れる電流でスイッチング素子を駆動するので、スイッチング素子を駆動するために外部から電流を供給する必要がなく、出力電流検出手段が検出する電流量と負荷に流れる電流量との関係に影響を与えることなくトランスから供給される出力電圧に応じて負荷に流れる負荷電流量を正確に検出することができる。
【００１４】
第２発明では、スイッチング素子は、バイポーラトランジスタであって、整流回路部の出力が、抵抗素子を介してバイポーラトランジスタのベース端子に入力されているので、ツェナーダイオードでトランスと負荷との間に流れるループ電流を切断する場合のように、ツェナーダイオードのツェナー電圧分だけ、トランスが過剰に電圧を出力しなければならないという問題が生じない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る高圧電源装置は、スイッチング素子が、トランスと負荷との間に流れるループ電流を切断するので、ツェナーダイオードでトランスと負荷との間に流れるループ電流を切断する場合のように、ツェナーダイオードのツェナー電圧分だけ、トランスが過剰に電圧を出力しなければならないという問題が生じない。また、トランスが昇圧した出力電圧を負荷に供給するのを開始した場合に、スイッチング素子をオフ状態からオン状態へと切り替えるスイッチング制御手段が、高圧電源装置の外部から電流を供給することなく、トランス内に流れる電流でスイッチング素子を駆動するので、スイッチング素子を駆動するために外部から電流を供給する必要がなく、出力電流検出手段が検出する電流量と負荷に流れる電流量との関係に影響を与えることなくトランスから供給される出力電圧に応じて負荷に流れる負荷電流量を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る高圧電源装置の回路図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る高圧電源装置を備える電子写真装置の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る別の構成の高圧電源装置の回路図である。
【図４】従来の高圧電源装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係る高圧電源装置について、図面を用いて詳細に説明する。以下の実施の形態は、特許請求の範囲に記載された発明を限定するものではなく、実施の形態の中で説明されている特徴的事項の組み合わせの全てが解決手段の必須事項であるとは限らないことは言うまでもない。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係る高圧電源装置の回路図である。図２は、本発明の実施の形態に係る高圧電源装置を備える電子写真装置の構成を示す概略図である。図２に示す電子写真装置１０は、耐久性、機械強度に優れたセレン・テルル（Ｓｅ・Ｔｅ）やアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等の無機系材料からなる感光層１１ａを備える感光ドラム１１、感光ドラム１１の感光層１１ａの表面を帯電させる帯電手段であるコロナ帯電器１２、及び感光ドラム１１の感光層１１ａの表面に所望の潜像（図示せず）を形成する露光手段であるレーザ光１３を備えている。さらに、電子写真装置１０は、感光ドラム１１の感光層１１ａの表面に形成した潜像上にトナー１４を供給する供給手段であるトナー供給装置１５、潜像上にトナー１４を供給して形成したトナー画像（図示せず）を被印刷物１６上へ転写する転写手段である転写器１７、及び被印刷物１６上に転写されたトナー画像のトナー１４を定着させ、被印刷物１６上に画像（図示せず）を形成する定着手段であるフラッシュランプ１８を備えている。
【００１９】
図１に示す高圧電源装置１は、コロナ帯電器１２、転写器１７等に高電圧を供給するための装置であり、高圧電源装置１が高電圧を供給するコロナ帯電器１２、転写器１７等を、感光ドラム１１等を含めて負荷９として擬似的に表している。図１に示す高圧電源装置１は、制御部２、駆動電源３、トランス４、整流回路部５、ブリーダ抵抗素子６（スイッチング制御手段）、トランジスタ７（スイッチング素子）、及び出力電流検出手段８を備える。制御部２は、出力電流検出手段８からの信号に基づき、駆動電源３がトランス４に供給する電力を制御する。駆動電源３は、直流電源である。トランス４は、駆動電源３から入力される入力電圧を昇圧した出力電圧を、負荷９（例えば、感光ドラム１１）に供給する。整流回路部５は、トランス４が昇圧した出力電圧を負荷９に供給する前に、出力電圧に基づく出力電流を整流する。具体的に、整流回路部５は、トランス４の出力端子（ＨＶ端子）に直列に接続されたダイオード５ａ、該ダイオード５ａに接続されたコンデンサ５ｂを備えている。
【００２０】
ブリーダ抵抗素子６は、出力電圧が出力停止した際に、コンデンサ５ｂに蓄積された電荷を放電させるための抵抗である。さらに、ブリーダ抵抗素子６は、一方がトランス４の出力端子（ＨＶ端子）に、他方がトランジスタ７のベース電極（制御電極）に、それぞれ接続され、後述するスイッチング制御手段として機能している。
【００２１】
負荷９は、例えば感光ドラム１１であり、トランス４から供給される出力電圧により感光ドラム１１の感光層１１ａの表面が帯電することで、潜像、トナー画像等が形成される。図１では、負荷９を、トランス４の出力端子（ＨＶ端子）に直列に接続された抵抗素子９ａ、該抵抗素子９ａに並列に接続されたコンデンサ９ｂ、抵抗素子９ａ及びコンデンサ９ｂに直列に接続された電源９ｃとで擬似的に表している。負荷９が電源９ｃを備えているように擬似的に表しているのは、感光ドラム１１の感光層１１ａの表面が帯電した状態（負荷９に電荷が蓄積された状態）を維持するためである。そのため、トランス４が昇圧した出力電圧を負荷９に供給するのを停止した場合でも、電源９ｃにより、トランス４と負荷９との間にループ電流が流れる。
【００２２】
本発明の実施の形態に係る高圧電源装置１は、トランス４が昇圧した出力電圧を負荷９に供給するのを停止した場合に、負荷９が備える電源９ｃ（負荷９に蓄積された電荷）によりトランス４と負荷９との間に流れるループ電流を切断するために、ｎｐｎ型のトランジスタ７を備えている。トランジスタ７は、エミッタ電極がトランス４の出力端子（ＬＶ端子）に、コレクタ電極が出力電流検出手段８の一方に、ベース電極がブリーダ抵抗素子６の他方にそれぞれ接続されている。そのため、トランジスタ７は、トランス４から負荷９に供給される出力電圧によってブリーダ抵抗素子６に流れるブリーダ電流で駆動される。なお、ブリーダ電流は、トランス４内に流れる電流であり、外部から供給される電流ではなく、トランジスタ７を駆動するための電流を外部から供給する必要がない。トランジスタ７は、トランス４と負荷９との間に流れるループ電流を切断するスイッチング素子であれば良く、例えばバイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ等がある。
【００２３】
出力電流検出手段８は、トランス４から供給される出力電圧に応じて負荷９に流れる負荷電流量を検出し、検出した負荷電流量に基づく信号を制御部２に送信する。出力電流検出手段８は、一方がトランジスタ７のコレクタ電極に、他方がグランド端子に、それぞれ接続されている。本発明の実施の形態では、トランジスタ７を駆動するために外部から電流を供給する必要がなく、トランジスタ７のベース電流は出力電流検出手段８及び負荷９に流れないため、出力電流検出手段８が検出する電流量と負荷９に流れる電流量との関係に影響を与えることなくトランス４から供給される出力電圧に応じて負荷９に流れる負荷電流量を正確に検出することができる。
【００２４】
次に、本発明の実施の形態に係る高圧電源装置１の動作について説明する。まず、トランス４が昇圧した出力電圧を負荷９に供給する場合、トランス４から負荷９に供給される出力電圧はブリーダ抵抗素子６にも供給され、ブリーダ抵抗素子６にブリーダ電流が流れる。トランス４から供給される出力電圧に応じてブリーダ抵抗素子６に流れるブリーダ電流は、トランジスタ７をオン状態にするベース電流の閾値以上の電流量があるので、トランス４が昇圧した出力電圧を負荷９に供給する場合、トランジスタ７はオン状態となり、トランス４から負荷９に供給される出力電圧によりトランス４と負荷９との間にループ電流が流れる。
【００２５】
一方、トランス４が昇圧した出力電圧を負荷９に供給するのを停止した場合、トランジスタ７をオン状態にするためのベース電流の供給がなくなるため、負荷９が備える電源９ｃからの電流にかかわらずトランジスタ７はオフ状態となる。そのため、トランス４が昇圧した出力電圧を負荷９に供給するのを停止した場合、トランジスタ７はオン状態からオフ状態へと切り替わり、負荷９が備える電源９ｃによりトランス４と負荷９との間に流れるループ電流を切断することができる。負荷９が備える電源９ｃによりトランス４と負荷９との間に流れるループ電流を切断するので、高圧電源装置１を構成する回路が破損する等の影響を与えず、感光ドラム１１の感光層１１ａの表面を帯電した状態で安定し、所望の潜像、トナー画像等を形成することができる。
【００２６】
上述したように、ブリーダ抵抗素子６は、トランジスタ７のオン状態とオフ状態との切り替えを制御するスイッチング制御手段として機能している。本発明の実施の形態に係る高圧電源装置１は、ブリーダ抵抗素子６をスイッチング制御手段として用いる場合に限定されるものではなく、一方をトランス４の出力端子（ＨＶ端子）に、他方をトランジスタ７のベース電極（制御電極）に、それぞれ接続された抵抗素子を備えるスイッチング制御手段であっても良い。さらに、スイッチング制御手段は、ブリーダ抵抗素子６や抵抗素子に限定されるものではなく、トランス４が昇圧した出力電圧を負荷９に供給するのを開始した場合に、トランジスタ７をオフ状態からオン状態へと切り替え、トランス４内に流れる電流でトランジスタ７を駆動することができる回路構成であれば良い。
【００２７】
以上のように、本発明の実施の形態に係る高圧電源装置１は、トランジスタ７で、トランス４と負荷９との間に流れるループ電流を切断するので、ツェナーダイオードでトランス４と負荷９との間に流れるループ電流を切断する場合のように、ツェナーダイオードのツェナー電圧分だけ、トランス４が過剰に電圧を出力しなければならないという問題が生じない。また、トランス４が昇圧した出力電圧を負荷９に供給するのを開始した場合に、トランジスタ７をオフ状態からオン状態へと切り替えるスイッチング制御手段（ブリーダ抵抗素子６）が、トランス４内に流れる電流でトランジスタ７を駆動するので、トランジスタ７を駆動するために外部から電流を供給する必要がなく、トランジスタ７のベース電流は出力電流検出手段８及び負荷９に流れないため、出力電流検出手段８が検出する電流量と負荷９に流れる電流量との関係に影響を与えることなくトランス４から供給される出力電圧に応じて負荷９に流れる負荷電流量を正確に検出することができる。
【００２８】
図３は、本発明の実施の形態に係る別の構成の高圧電源装置１の回路図である。図３に示す高圧電源装置１は、トランス４から負荷９に供給される出力電圧の極性が図１に示す高圧電源装置１と比べて逆になる。逆極性の出力電圧を負荷９に供給する高圧電源装置１は、整流回路部５のダイオード５ａがトランス４の出力端子（ＬＶ端子）に直列に接続され、アノード（陽極）とカソード（陰極）とが図１に示すダイオード５ａとは逆向きで、トランジスタ７がｎｐｎ型ではなくｐｎｐ型である。その他の回路構成は、図１に示す高圧電源装置１と同じであるため、同じ構成要素については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。高圧電源装置１のトランス４から逆極性の出力電圧が供給される負荷９は、電源９ｃの電圧極性が図１に示す電源９ｃの電圧極性と逆になる。
【００２９】
また、トランス４から負荷９に供給される出力電圧の電圧極性が固定された高圧電源装置１の回路構成に限定されるものではなく、トランス４から負荷９に供給される出力電圧の電圧極性を切り替えることができる高圧電源装置１の回路構成であっても良い。
【符号の説明】
【００３０】
１  高圧電源装置
２  制御部
３  駆動電源
４  トランス
５  整流回路部
５ａ  ダイオード
５ｂ、９ｂ  コンデンサ
６  ブリーダ抵抗素子
７  トランジスタ
８  出力電流検出手段
９  負荷
９ａ  抵抗素子
９ｃ  電源
１０  電子写真装置
１１  感光ドラム
１１ａ  感光層
１２  コロナ帯電器
１３  レーザ光
１４  トナー
１５  トナー供給装置
１６  被印刷物
１７  転写器
１８  フラッシュランプ
【図１】
0005923848.tif 000002
【図２】
0005923848.tif 000003
【図３】
0005923848.tif 000004
【図４】
0005923848.tif 000005