(57)【要約】【課題】高圧電源システムの消費電力を抑制する手段を提供する。【解決手段】電圧設定信号に基づいて出力電圧を出力する高圧電源と、前記高圧電源の出力電流を検出し、前記出力電流の電圧値を出力する電流検出手段と、前記高圧電源と前記電流検出手段とを接続する定電圧素子と、切替信号に基づいて前記定電圧素子の両端の短絡と開放とを切替える切替手段と、前記電圧設定信号および前記切替信号を出力するとともに、前記電流検出手段から前記電圧値を入力する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記電圧設定信号を出力してから所定時間経過後に前記切替信号を出力し、前記定電圧素子の両端を短絡させる。【選択図】        図１
2016025768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧設定信号に基づいて出力電圧を出力する高圧電源と、
前記高圧電源の出力電流を検出し、前記出力電流の電圧値を出力する電流検出手段と、
前記高圧電源と前記電流検出手段とを接続する定電圧素子と、
切替信号に基づいて前記定電圧素子の両端の短絡と開放とを切替える切替手段と、
前記電圧設定信号および前記切替信号を出力するとともに、前記電流検出手段から前記電圧値を入力する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記電圧設定信号を出力してから所定時間経過後に前記切替信号を出力し、前記定電圧素子の両端を短絡させることを特徴とする高圧電源システム。
【請求項２】
請求項１に記載の高圧電源システムにおいて、
前記定電圧素子は、ツェナダイオードまたはバリスタにより構成されていることを特徴とする高圧電源システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の高圧電源システムにおいて、
前記切替手段は、トライアックにより構成されていることを特徴とする高圧電源システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の高圧電源システムを備えた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、高電圧を供給する高圧電源システムおよび画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置は、感光体ドラムに形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写ローラへ電圧を供給する高圧電源システムとしての高圧電源装置を備え、その高圧電源装置を自動発振回路で構成し、回路起動時に転写ローラへ流れ込む電流によって発生する起動不良を回避するため、出力側にツェナダイオードを実装し、クランプ電圧を確保して流れ込む電流を低減するようにしていた（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２００１−１０９２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術においては、自動発振回路の通常動作時においてツェナダイオードの両端に電位差が発生し、その電位差がトランス巻線間の電位差に加えられるため、高圧電源システムの消費電力が大きくなるという問題がある。
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、高圧電源システムの消費電力を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのため、本発明は、電圧設定信号に基づいて出力電圧を出力する高圧電源と、前記高圧電源の出力電流を検出し、前記出力電流の電圧値を出力する電流検出手段と、前記高圧電源と前記電流検出手段とを接続する定電圧素子と、切替信号に基づいて前記定電圧素子の両端の短絡と開放とを切替える切替手段と、前記電圧設定信号および前記切替信号を出力するとともに、前記電流検出手段から前記電圧値を入力する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記電圧設定信号を出力してから所定時間経過後に前記切替信号を出力し、前記定電圧素子の両端を短絡させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
このようにした本発明は、高圧電源システムの消費電力を抑制することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例における高圧電源システムの構成を示す回路図
【図２】実施例における画像形成装置の構成を示す概略側断面図
【図３】実施例における電子写真プロセスの説明図
【図４】実施例における高圧電源システム動作を示すタイムチャート
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明による高圧電源システムおよび画像形成装置の実施例を説明する。
【実施例】
【０００９】
図２は実施例における画像形成装置の構成を示す概略側断面図である。
図２において、画像形成装置１は、例えば電子写真プロセスにより画像を形成する電子写真プリンタであり、下部には印刷用紙等の記録媒体ＫＢを格納する給紙カセット２が設けられている。給紙カセット２の右上部には給紙カセット２から記録媒体ＫＢを図中矢印Ａが示す媒体搬送路方向へ繰り出す給紙ローラ３が設けられている。
【００１０】
媒体搬送路における給紙ローラ３の下流側には、給紙ローラ３により繰り出された記録媒体ＫＢを図中矢印ＢおよびＣが示す方向に搬送するレジストローラ４が設けられている。媒体搬送路におけるレジストローラ４の下流側の上方には、現像剤としてのトナー像を形成する像担持体としての感光体ドラム５が配設され、媒体搬送路を挟んで感光体ドラム５に対向して感光体ドラム５のトナー像を記録媒体ＫＢへ転写する転写ローラ６が配設されている。
【００１１】
この感光体ドラム５と転写ローラ６とにより、記録媒体ＫＢを挟んで媒体搬送路の下流側へ進めるニップ部が形成されている。このニップ部の媒体搬送路の下流側には、記録媒体ＫＢに転写されたトナー像を記録媒体ＫＢに定着させる定着装置７が設けられている。
定着装置７には、トナー像が転写された記録媒体ＫＢを加熱するヒートローラ８と、ヒートローラ８を加熱するヒータ９と、ヒートローラに押圧され記録媒体ＫＢに圧力を加える加圧ローラ１０と、ヒートローラ８の表面温度を検知するサーミスタ１１とが設けられている。
【００１２】
媒体搬送路における定着装置７の下流側には、記録媒体ＫＢのおもて面と裏面とを反転させる反転装置１２が設けられている。この反転装置１２には、正逆回転可能な反転ローラ１３と、記録媒体ＫＢを反転させる際に、反転ローラ１３で搬送された記録媒体ＫＢを図中矢印ＤおよびＥが示す方向に退避させる反転スイッチバック部１４と、反転ローラ１３により反転スイッチバック部１４から図中矢印Ｆが示す方向に搬送された記録媒体ＫＢを図中矢印ＧおよびＨが示す方向へ搬送する搬送ローラ１５とが設けられている。
【００１３】
また、媒体搬送路における定着装置７の下流側には、記録媒体ＫＢの搬送方向を図中矢印Ｉまたは矢印Ｄが示す方向に切替え、また記録媒体ＫＢの搬送方向を図中矢印Ｊまたは矢印Ｄが示す方向に切替え、さらに記録媒体ＫＢの搬送方向を図中矢印Ｇが示す方向に切替える用紙搬送切替部１８が設けられている。
図中矢印Ｉが示す媒体搬送路の下流側には、片面または両面に画像が形成された記録媒体ＫＢが排出されて積層されるスタッカ１７が設けられている。媒体搬送路におけるレジストローラ４の下流側には、記録媒体ＫＢの位置を検出する媒体センサ１９が設けられている。
【００１４】
図３は実施例における電子写真プロセスの説明図である。
図３において、画像形成装置１は、感光体ドラム５の表面に静電荷を帯電させる帯電ローラ２１を有している。この帯電ローラ２１により静電荷が帯電された感光体ドラム５の上方には、画像データに基づいて感光体ドラム５上の静電荷を矢印２２ａの位置で露光して静電潜像を形成する発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という。）ヘッド２２が設けられている。
【００１５】
感光体ドラム５の図中矢印が示す回転方向におけるＬＥＤヘッド２２の下流側には、感光体ドラム５上に形成された静電潜像に現像剤としてのトナー２３を供給してトナー像を形成する現像ローラ２５と、トナー２３を現像ローラ２５に供給するトナー供給ローラ２４とが設けられている。さらに、感光体ドラム５の上方には、感光体ドラム５へ供給する現像ローラ２５のトナー２３の量を調整する現像ブレード２６が設けられている。
感光体ドラム５には、帯電ローラ２１、現像ローラ２５および転写ローラ６が接触するように配置されている。さらに、帯電ローラ２１、転写ローラ６、トナー供給ローラ２４および現像ローラ２５には、高圧電源３０から各電圧が供給されている。
【００１６】
図１は実施例における高圧電源システムの構成を示す回路図である。
高圧電源システムは、図３に示す画像形成装置１の高圧電源３０と、制御手段１００と、電流検出手段１５０と、切替手段１５１とにより構成されている。
高圧電源３０は、制御手段１００から与えられる電圧設定信号に基づき高電圧の出力電圧Ｖｏを出力するものである。この高圧電源３０は、制御手段１００から与えられる電圧設定信号と、内部の出力電圧検出回路の出力信号との差が零に近づくように出力側の出力電圧Ｖｏを制御する。
【００１７】
高圧電源３０の出力側は、転写ローラ６および感光体ドラム５に接続され、高圧電源３０から出力電圧Ｖｏが供給されるようになっている。また、高圧電源３０の出力側には、定電圧素子としてのツェナダイオード１３６の両端の短絡状態と、解放状態とを切替える切替手段１５１が接続されており、その切替手段１５１には高圧電源３０から流れる出力電流Ｉｏを検出する電流検出手段１５０が接続されている。
従って、ツェナダイオード１３６は、高圧電源３０と、電流検出手段１５０との間に接続されている。なお、本実施例では、定電圧素子としてツェナダイオード１３６を使用するものとして説明するが、バリスタを使用するようにしても良い。
【００１８】
電流検出手段１５０は、高圧電源３０の出力電流を検出し、その出力電流の電圧値を出力するものであり、演算増幅器１４５を用いた反転増幅回路で構成され、出力が制御手段１００のアナログ／デジタル変換機としてのアナログ／デジタル（以下、「Ａ／Ｄ」という。）コンバータ１０４に接続されている。
制御手段１００は、高圧電源３０へ電圧設定信号を出力するＰＷＭ出力ポート１０２と、切替手段１５１へ入力する切替信号としての電圧信号を論理「Ｈ」（Ｈｉｇｈ）レベルまたは論理「Ｌ」（Ｌｏｗ）レベルで出力する出力ポート１０３と、電流検出手段１５０の出力をアナログ／デジタル変換して入力するＡ／Ｄコンバータ１０４と、媒体センサ１９の出力レベルを入力する入力ポート１０５と、制御部１０１とから構成されている。
【００１９】
制御部１０１は、Ａ／Ｄコンバータ１０４からデジタル信号を受信し、ＰＷＭ出力ポート１０２へ電圧設定信号を出力し、入力ポート１０５から媒体センサ１９の出力信号である媒体情報を受信し、出力ポート１０３の出力信号を決定するものである。
高圧電源３０は、ＰＷＭ出力ポート１０２から与えられる電圧設定信号としてのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を平滑化して演算増幅器３３ａの＋端子に出力し、２つの抵抗３１ａ、３１ｂと、コンデンサ３１ｃとを有している。また、高圧電源３０の出力電圧を平滑して演算増幅器３３ａの−端子に出力し、３つの抵抗３２ａ、３２ｂ、１３５と、コンデンサ３２ｃとを有している。
【００２０】
演算増幅器３３ａは、＋端子と−端子との入力電圧が等しくなるように出力端子の電圧を制御するものである。この演算増幅器３３ａの出力端子と−端子との間にはコンデンサ３３ｂと抵抗３３ｃとが直列接続され、電流の帰還路が設けられている。
演算増幅器３３ａの出力端子は、抵抗３４ａ、コンデンサ３４ｂ、および抵抗３４ｃを介して電圧変換トランス３４ｄの１次巻線の一端Ｔ４に接続されている。電圧変換トランス３４ｄの１次巻線の他端Ｔ１は、電源電圧Ｖｄｄ１でプルアップされている。
【００２１】
また、電圧変換トランス３４ｄの１次巻線の中間端子Ｔ２には、ＮＰＮ型のトランジスタ３４ｅと、トランジスタ３４ｅのエミッタからコレクタ方向にダイオード３４ｆが接続され、トランジスタ３４ｅのベースと１次巻線の中間端子Ｔ３との間には抵抗３４ｇが接続されている。トランジスタ３４ｅのエミッタは、接地されている。
電圧変換トランス３４ｄの２次巻線の端子Ｔ５、Ｔ６には、ダイオード３４ｈとコンデンサ３４ｉとによる整流平滑回路が接続され、この整流平滑回路の出力部が抵抗３４ｊを介して転写ローラ６に接続されている。さらに、転写ローラ６は、感光体ドラム５を介して接地されている。
【００２２】
ツェナダイオード１３６のアノード端子は、電圧変換トランス３４ｄの２次側端子Ｔ５に接続され、ツェナダイオード１３６のカソード端子は、電流検出手段１５０に接続されている。
切替手段１５１は、制御部１０１からの切替信号に基づいてツェナダイオード１３６の両端の短絡と開放とを切替えるものであり、ツェナダイオード１３６と、制御手段１００の出力ポート１０３とに接続され、トライアック１３７と、２つの抵抗１３８、１３９とを有している。
【００２３】
トライアック１３７のＴ１端子がツェナダイオード１３６のカソード端子に接続され、Ｔ２端子がツェナダイオード１３６のアノード端子に接続され、このトライアック１３７によりツェナダイオード１３６の両端の短絡と開放とを切替える。トライアック１３７のゲート端子に接続されている抵抗１３８は接地され、トライアック１３７のゲート端子に接続されている抵抗１３９は制御手段１００の出力ポート１０３に接続されている。
【００２４】
電流検出手段１５０は、演算増幅器１４４と、４つの抵抗１４０、１４１、１４３、１４５と、２つのコンデンサ１４２、１４６とによる反復増幅回路を有している。抵抗１４０の一端は、接地され、他端はツェナダイオード１３６のカソード端子、トライアック１３７、抵抗１４１、およびコンデンサ１４２に接続されている。コンデンサ１４２は接地され、抵抗１４１は演算増幅器１４４の−端子および抵抗１４３に接続されている。
【００２５】
演算増幅器１４４の＋端子は接地され、演算増幅器１４４の出力端子は抵抗１４３および抵抗１４５に接続されている。抵抗１４５は、コンデンサ１４６および制御手段１００のＡ／Ｄコンバータ１０４に接続されている。コンデンサ１４６は、接地されている。
このように構成された高圧電源システムの制御手段１００は、高圧電源３０へ電圧設定信号を出力してから所定時間経過後に切替手段１５１へ切替信号を出力し、ツェナダイオード１３６の両端を開放状態から短絡状態に切替え、高圧電源３０と電流検出手段１５０とを接続する。
【００２６】
上述した構成の作用について説明する。
まず、画像形成装置の動作を図２に基づいて説明する。
図２において、給紙カセット２に格納された記録媒体ＫＢは、レジストローラ４を経由して媒体センサ１９による位置情報に基づいて感光体ドラム５および転写ローラ６によりトナー像が転写され、定着装置７へと搬送され、トナー像が定着される。片面印刷の場合、搬送ローラ１５を経由して矢印Ｉが示す方向のスタッカ１７へ搬送される。一方、両面印刷の場合、記録媒体ＫＢは、矢印Ｄが示す方向の反転ローラ１３へ搬送され、正回転している反転ローラ１３を通過し、矢印Ｅが示す方向のスイッチバック部１４へ一旦搬送され、停止する。記録媒体ＫＢは、反転ローラ１３が逆回転すると、反転装置１２を経由し、矢印Ｆ、矢印Ｇ、矢印Ｈが示す方向に搬送され、再度レジストローラ４へ搬送される。そして、再度媒体センサ１９による位置情報に基づいて感光体ドラム５および転写ローラ６により、トナー像が記録媒体ＫＢに転写され、記録媒体ＫＢは定着装置７を通過してトナー像が定着され、搬送ローラ１５を経由して矢印Ｉが示す方向のスタッカ１７へ搬送される。
【００２７】
次に、画像形成装置が行う電子写真プロセスを図３に基づいて説明する。
図３において、回転する感光体ドラム５の表面は、帯電ローラ２１により一様に帯電され、帯電された感光体ドラム５の表面は媒体センサ１９により検出された記録媒体ＫＢの位置情報に基づいてＬＥＤヘッド２２により露光される。このＬＥＤヘッド２２の露光により感光体ドラム５の表面に静電潜像が形成される。
【００２８】
トナー供給ローラ２４により現像ローラ２５へトナー２３を移動し、現像ブレード２６によりトナー２３を一様にし、現像ローラ２５によりトナー２３が感光体ドラム５の静電潜像へ移動し、トナー像が形成される。
さらに、転写ローラ６により感光体ドラム５の表面に形成されたトナー像が記録媒体ＫＢに転写され、ヒートローラ８および加圧ローラ１０により記録媒体ＫＢ上にトナー２３が定着される。
【００２９】
高圧電源３０は、帯電ローラ２１、現像ローラ２５、トナー供給ローラ２４および転写ローラに１００Ｖ以上の高圧電圧を供給する。
次に、高圧電源システムの動作を図１に基づいて説明する。
制御手段１００の制御部１０１は、ＰＷＭ出力ポート１０２に電圧設定信号としてのＰＷＭ信号を指示し、ＰＷＭ出力ポート１０２は所定の電圧値Ｖ１の値に応じたオンデューティのＰＷＭ信号を出力する。
【００３０】
ＰＷＭ出力ポート１０２は、ロジック電源から電圧Ｖｃｃの供給を受けており、「Ｈ」レベルのときに電圧Ｖｃｃ、「Ｌ」レベルのときに０Ｖの電圧設定信号を出力する。この電圧設定信号の電圧が「Ｈ」レベルのとき、抵抗３１ｂを介してコンデンサ３１ｃへ充電電流が流れる。一方、電圧設定信号の電圧が「Ｌ」レベルのとき、コンデンサ３１ｃから抵抗３１ｂを介してＰＷＭ出力ポート１０２へ放電電流が流れる。これを繰り返すことにより、演算増幅器３３ａの＋端子の電位Ｖ０が一定となる。
【００３１】
演算増幅器３３ａの−端子の電位Ｖ２が＋端子の電位Ｖ０より低い場合、演算増幅器３３ａの出力端子は「Ｈ」レベルを出力する。逆に、演算増幅器３３ａの−端子の電位Ｖ２が＋端子の電位Ｖ０より高い場合、演算増幅器３３ａの出力端子は「Ｌ」レベルを出力する。
ＰＷＭ出力ポート１０２の出力開始時は、電位Ｖ２より電位Ｖ０の方が低いため、演算増幅器３３ａの出力端子は「Ｈ」レベルとなり、２つの抵抗３４ａ、３４ｃ、トランス３４ｄ、および抵抗３４ｇを介してトランジスタ３４ｅのベース電流が流れる。
【００３２】
アナログ電源Ｖｄｄ１から、例えば直流（ＤＣ）２４Ｖの電圧が、トランス３４ｄの端子Ｔ１から端子Ｔ２を介してトランジスタ３４ｅへコレクタ電流が流れる。トランス３４ｄの端子Ｔ１から端子Ｔ２の巻線数ｎ１と、トランス３４ｄの端子Ｔ５から端子Ｔ６の巻線数ｎ２との比により、トランス３４ｄの端子Ｔ６に高圧電圧が誘起される。
トランス３４ｄの端子Ｔ１から端子Ｔ２の電位差をＶ３とし、トランス３４ｄの端子Ｔ５から端子Ｔ６の電位差をＶ４とすると、次式（１）の関係が成り立つ。
Ｖ４＝Ｖ３×ｎ２／ｎ１  ・・・（１）
【００３３】
誘起された高圧電圧は、ダイオード３４ｈにより整流され、コンデンサ３４ｉにより平滑され、電位Ｖ１となり、抵抗３４ｊを介して転写ローラ６および感光体ドラム５へ電流Ｉ１が流れる。
トランス３４ｄの端子Ｔ５から端子Ｔ６の巻線数と、トランス３４ｄの端子Ｔ３から端子Ｔ４の巻線数の比により、トランス３４ｄの端子Ｔ３に電圧が誘起される。この誘起された電圧が抵抗３４ｃを介してコンデンサ３４ｂに流れると、トランス３４ｄの端子Ｔ３の電位は、負の電圧となり、トランジスタ３４ｅのベース電圧も負の電圧となり、トランジスタ３４ｅのコレクタ電流は停止する。トランス３４ｄの端子Ｔ１に逆起電力の電圧が発生し、トランス３４ｄの端子Ｔ１から端子Ｔ２へ電流が流れる。
以降、この動作が繰り返され、電位Ｖ０の値に応じて電位Ｖ１が生成され、徐々に一定の電圧値となる。
【００３４】
ロジック電源Ｖｃｃと電位Ｖ１の電位差を抵抗１３５と抵抗３２ｂと抵抗３２ａとで分圧した電位Ｖ２が演算増幅器３３ａの−端子に入力される。この電位Ｖ２は、抵抗１３５、抵抗３２ａおよび抵抗３２ｂの抵抗値を、それぞれＲ２、Ｒ３およびＲ４とすると、次式（２）により算出される。
Ｖ２＝Ｒ３×（Ｖｃｃ×Ｒ２＋Ｖ１×Ｒ４）／（Ｒ２×Ｒ３＋Ｒ３×Ｒ４＋Ｒ２×Ｒ４）  ・・・（２）
【００３５】
電圧設定信号のＰＷＭ信号の周期Ｔに対する「Ｈ」レベルを出力する時間の比率であるオンデューティｗは、転写ローラ６へ印加すべき電圧値Ｖ１を決定し、上記式（２）から電位Ｖ２を算出し、その電位と等しくなるように決定する。そのオンデューティｗは、次式（３）で算出することができる。
ｗ＝（「Ｈ」レベルの出力時間）／Ｔ  ・・・（３）
【００３６】
上記式（３）により算出されるオンデューティｗと、ロジック電源Ｖｃｃとの積である、Ｖ０＝Ｖｃｃ×ｗが演算増幅器３３ａの＋端子に供給される電位となる。
高圧電源３０は電位Ｖ０と電位Ｖ２が同じ値となるように動作するため、高圧電源３０では転写ローラ６に印加される電圧Ｖ１を一定とする定電圧制御が行われる。
次に、転写ローラ６に流れる電流値Ｉ１を検出する電流検出手段１５０の動作について説明する。
【００３７】
演算増幅器１４４の＋端子は設置されているため、演算増幅器１４４の−端子も仮想接地される。電流検出手段１５０を流れる電流値Ｉ２は、抵抗１４１を流れる電流値と、抵抗１４０を流れる電流値との合計値となる。抵抗１４０の両端にかかる電位をＶ６は、抵抗１４１および抵抗１４０の抵抗値をそれぞれＲ５およびＲ６とすると、次式（４）により算出される。
Ｖ６＝Ｉ２×Ｒ７  ・・・（４）
なお、Ｒ７＝Ｒ５／／Ｒ６＝１／（１／Ｒ５＋１／Ｒ６）である。
また、コンデンサ１４２はリップル除去用のものである。
【００３８】
電流検出手段１５０は、反転増幅回路で構成されている。抵抗１４３の抵抗値をＲ８とすると、演算増幅器１４４の出力端子の電位Ｖ７は次式（５）により算出される。
Ｖ７＝−Ｖ６×Ｒ８／Ｒ５  ・・・（５）
抵抗１４５とコンデンサ１４６はリップル除去用のものであり、抵抗１４５の後の電位もＶ７となる。電流検出手段１５０の出力電圧Ｖ７は、Ａ／Ｄコンバータ１０４に入力される。
【００３９】
Ａ／Ｄコンバータ１０４は、アナログ値Ｖ７をデジタル値ｇに変換する。Ａ／Ｄコンバータ１０４の分解能をｊとすると、デジタル値ｇは次式（６）で算出される。
ｇ＝Ｖ７／Ｖｒｅｆ×ｊ  ・・・（６）
ここで、分解能ｊは、２５５（８ｂｉｔ）とする。また、Ｖｒｅｆは、ＰＷＭ出力およびＡ／Ｄコンバータ１０４の基準電圧であり、ロジック電源Ｖｃｃと同じ電圧値である。この結果、電流検出手段１５０で検出された電流値が制御部１０１へ通知される。
【００４０】
電流検出手段１５０に流れる電流値Ｉ２は、ツェナダイオード１３６、またはトライアック１３７のいずれかを経由してトランス３４ｄの端子Ｔ５から端子Ｔ６へ、その後ダイオード３４ｈへ流れ、ここから、抵抗３４ｊを経由して転写ローラ６へ流れる電流値Ｉ１と抵抗１３５を経由して流れる電流値Ｉ３に分かれる。
【００４１】
Ｉ２＝Ｉ１＋Ｉ３  ・・・（７）
抵抗１３５に流れる電流値Ｉ３は、抵抗１３５の抵抗値Ｒ２が十分大きいため、次式（８）で代用される。
Ｉ３＝Ｖ１／Ｒ２  ・・・（８）
ここで、電位Ｖ１と抵抗Ｒ２は既知であり、電流値Ｉ２もＡ／Ｄコンバータ１０４により検出できるため、転写ローラ６へ流れる電流値Ｉ１が算出可能になる。
Ｉ１＝Ｉ２−Ｉ３＝Ｖ６／Ｒ７−Ｖ１／Ｒ２  ・・・（９）
【００４２】
次に、高圧電源３０と電流検出手段１５０とを接続するツェナダイオード１３６と並列に接続されている切替手段１５１の切替動作について説明する。
制御部１０１は、出力ポート１０３に対して切替手段１５１を切替える電圧信号を出力する。出力ポート１０３の電圧信号が「Ｈ」レベルの場合、出力ポート１０３から抵抗１３９を介してトライアック１３７のゲート端子へゲート電流が流れる。このとき、トライアック１３７のＴ１端子とＴ２端子とが短絡状態となり、電流検出手段１５０を流れる電流値Ｉ２はトライアック１３７を介して高圧電源３０へ流れる。トライアック１３７のＴ１端子とＴ２端子との電位差は略０Ｖとみなせる。
【００４３】
一方、出力ポート１０３の電圧信号が「Ｌ」レベルの場合、トライアック１３７のゲート端子は抵抗１３８にて接地される。このとき、トライアック１３７のＴ１端子とＴ２端子とが開放状態となり、電流検出手段１５０を流れる電流値Ｉ２はツェナダイオード１３６を介して高圧電源３０へ流れる。ツェナダイオード１３６のツェナ電圧値をＶ５とすると、トライアック１３７が開放状態であるため、ツェナダイオード１３６の両端には電位差Ｖ５が発生する。この結果、トランス３４ｄの端子Ｔ５から端子Ｔ６の電位差Ｖ４は次式（１０）で算出される。
【００４４】
Ｖ４＝Ｖ１＋Ｖ５  ・・・（１０）
トライアック１３７が短絡状態では、Ｖ５＝０Ｖとなり、Ｖ４＝Ｖ１となる。Ｖ５はＶ６に対して十分大きい値となるように抵抗Ｒ５および抵抗Ｒ６を選定する。上述した式（１）により、トランス３４ｄの端子Ｔ１から端子Ｔ２の電位差Ｖ３は次式（１１）で算出される。
【００４５】
Ｖ３＝（Ｖ１＋Ｖ５）×ｎ１／ｎ２  ・・・（１１）
式（１１）より、出力ポート１０３の出力電位レベルに基づいて電位Ｖ５が変化する。巻線数ｎ１、ｎ２および電位Ｖ１の値が変わらない場合、電位（Ｖ１＋Ｖ５）の値が小さい方が電位Ｖ３は小さくなる。トライアック１３７が短絡状態（Ｖ５＝０Ｖ）の方が電位Ｖ３は小さくなる。
電位Ｖ３は小さい方がトランジスタ３４ｅのコレクタ−エミッタ間の電圧も減少し、さらにコレクタ電流も減少するため、コレクタ損失が小さくなる。従って、電位Ｖ４の値が小さい方がコレクタ損失を小さくすることができる。
【００４６】
次に、画像形成装置が行う片面印刷において、高圧電源が帯電ローラへの電圧の供給を開始してから高圧電源が転写ローラを介して記録媒体へ転写電圧を供給するに至るまでの高圧電源システムの動作を図４の実施例における高圧電源システム動作を示すタイムチャートの図中ＴＩで表すタイミングに従って図１および図３を参照しながら説明する。なお、図４中の実線は本実施例の動作を表し、破線は比較例の動作を表している。
【００４７】
ＴＩ１：高圧電源３０から帯電ローラ２１へ電圧の供給が開始される。回転する感光体ドラム５の表面は、帯電ローラ２１により一様に−６００Ｖに帯電される。このとき、転写ローラ６上の感光体ドラム５の表面電位は０Ｖ、すなわち転写ローラ６と隣接する感光体ドラム５の表面は帯電されておらず０Ｖである、
ＴＩ２：転写ローラ６上の転写ローラ６と隣接する感光体ドラム５の表面電位は−６００Ｖとなる。このＴ２のタイミングは、感光体ドラム５の回転速度と、帯電ローラ２１から転写ローラ６までの感光体ドラム５の円周長により決定される。
【００４８】
ＴＩ３：制御部１０１は、ＰＷＭ出力ポート１０２に対して電圧設定信号を出力する。ＰＷＭ出力ポート１０２は、演算増幅器３３ａの＋端子の電位が０Ｖとなるようにオンデューティｗ１を決定する。このとき、転写ローラ６に隣接する感光体ドラム５には記録媒体ＫＢが到達していないため、転写ローラ６に印加する高圧電源３０の出力電圧Ｖ１は大きくならないようにする。感光体ドラム５へ電流が流れすぎて感光体ドラム５を損傷させないためである。
【００４９】
この出力電圧Ｖ１は、転写ローラ６近傍の温度値および湿度値などの環境や転写ローラ６の抵抗値により変化させるのが一般的である。例えば、低温低湿時で転写ローラ６の抵抗値が大きいときは出力電圧Ｖ１の電圧値を大きくする。
また、ツェナダイオード１３６のツェナ電圧値Ｖ５は、感光体ドラム５の表面電圧より大きい値にする必要がある。本実施例では、ツェナ電圧値Ｖ５＝６００Ｖとする。
【００５０】
出力ポート１０３の出力レベルは「Ｌ」としているため、トライアック１３７へゲート電流が流れず、Ｔ１端子とＴ２端子との間は開放状態となっている。この結果、ツェナダイオード１３６のツェナ電圧値Ｖ５が６００Ｖと大きいため、電流検出手段１５０から高圧電源３０を経由して感光体ドラム５へ電流が流れず、高圧電源３０の起動不良が発生しない。
正常に起動した高圧電源３０の出力電圧値が電圧値Ｖ１となったとき、トランス３４ｄの端子Ｔ５から端子Ｔ６の電位差Ｖ４は、電圧値Ｖ１＋電圧値Ｖ５となる。
【００５１】
仮に、出力ポート１０３の出力レベルが「Ｈ」の場合、トライアック１３７へゲート電流が流れ、Ｔ１端子とＴ２端子との間は短絡状態となる。この結果、電流検出手段１５０の接地と、感光体ドラム５の表面電位との間で６００Ｖの電位差が発生するため、電流検出手段１５０からトライアック１３７、さらに高圧電源３０を経由して感光体ドラム５へ電流が流れ、高圧電源３０の起動不良が発生してしまう。このような高圧電源３０の起動時の動作不良を抑制するため、ツェナダイオード１３６を備えるようにしている。
【００５２】
ＴＩ４：制御部１０１は、出力ポート１０３に対して電圧レベルを「Ｌ」から「Ｈ」に変更する信号を出力し、出力ポート１０３の出力レベルを「Ｈ」にする。出力ポート１０３の出力レベルを「Ｈ」にすると、抵抗１３９を介してトライアック１３７のゲート端子へゲート電流が流れ、Ｔ１端子とＴ２端子との間は解放状態から短絡状態へ切り替わる。
この結果、ツェナダイオード１３６のツェナ電圧値Ｖ５は０Ｖとなるため、トランス３４ｄの端子Ｔ５から端子Ｔ６の電位差Ｖ４は、Ｖ１と同じになり、高圧電源３０の出力電圧値はＶ１のまま変化しない。
【００５３】
ＴＩ５：制御部１０１は、Ａ／Ｄコンバータ１０４のデジタル値の読み込みを開始し、電流検出手段１５０へ流れる電流値Ｉ２を検出し、上述した式（９）により転写ローラ６へ流れる電流値Ｉ１を算出する。本実施例では、制御部１０１は、５回程度、Ａ／Ｄコンバータ１０４のデジタル値の読み込みを行い、電流値Ｉ１を算出し、その平均値を電流値Ｉ１とする動作をＴＩ６まで継続する。
【００５４】
ＴＩ６：制御部１０１が電流値Ｉ１を算出した結果、電流値Ｉ１が小さい場合は転写ローラ６の抵抗値が大きく、逆に大きい場合は転写ローラ６の抵抗値が小さいことが分かる。記録媒体ＫＢへトナー２３を転写する場合、転写ローラ６の抵抗値に係わらず常に同じ電流が流れることが望ましい。したがって、転写ローラ６の抵抗値が大きい場合は、高圧電源３０の出力電圧値Ｖ１を大きく、転写ローラ６の抵抗値が小さい場合は、高圧電源３０の出力電圧値Ｖ１を小さくすることが望ましい。
【００５５】
ＴＩ７：媒体センサ１９の出力信号の電位レベルが「Ｈ」から「Ｌ」へ切り替わり、その出力信号が入力ポート１０５へ入力される。入力ポート１０５は、これを制御部１０１へ通知し、記録媒体ＫＢが媒体センサ１９に到達したことを認識する。なお、媒体センサ１９の出力電位が「Ｌ」レベルの場合、記録媒体ＫＢが媒体センサ１９を通過している期間であり、「Ｈ」レベルの場合、記録媒体ＫＢが媒体センサ１９を通過していない期間である。
【００５６】
ＴＩ８：制御部１０１は、入力ポート１０５により検出された媒体位置情報に基づき、すなわち記録媒体ＫＢの先端が転写ローラ６および感光体ドラム５と接触してから所定の距離（数ｍｍ）を搬送されたタイミングにおいて、ＰＷＭ出力ポート１０２のオンデューティをｗ１からｗ２に変化させ、大きくする。なお。ｗ１＜ｗ２の関係があるものとする。
【００５７】
この結果、演算増幅器３３ａの＋端子の電位Ｖ０が高くなり、トランス３４ｄの端子Ｔ５から端子Ｔ６の電位差Ｖ４も高くなり、高圧電源３０の出力電位Ｖ１も高くなる。この出力電位Ｖ１が高くなり過ぎると、転写ローラ６へ流れる電流値Ｉ１が大きくなり、電流過多となって白チリといった転写不良が発生する。一方、出力電位Ｖ１が低くなり過ぎると、転写ローラ６へ流れる電流値Ｉ１が小さくなり、電流不足となってかすれといった転写不良が発生する。したがって、このような転写不良が発生しない出力電位Ｖ１にする必要がある。
【００５８】
このようにして高圧電源システムは、高圧電源３０から転写ローラ６を介して記録媒体ＫＢへ転写電圧を供給する。
なお、高圧電源３０の立ち上がり時間は高圧電源３０の回路構成や出力電位Ｖ１の値、温度および湿度等による電子部品の特性により影響を受けるため、ＴＩ３からＴＩ４までの時間を１０〜１００ｍｓとすることが望ましい。
【００５９】
また、電流検出手段１５０により高圧電源３０に流れる電流値Ｉ２を検出しているため、制御部１０１は、その電流値Ｉ２が一定または所定の閾値を超えたと判定した後、ＴＩ４において出力ポート１０３の出力レベルを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替えるようにしても良い。
さらに、ＴＩ４において出力ポート１０３の出力レベルを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替えるタイミングを、Ａ／Ｄコンバータ１０４により転写ローラ６の抵抗値を検出するタイミングＴＩ５よりも前にしたことにより、電流検出手段１５０は安定して転写ローラ６に流れる電流値Ｉ２を検出することができる。
【００６０】
図４において、切替手段１５１のトライアック１３７のＴ１端子とＴ２端子とを短絡した状態を実線で記載し、一方、トライアック１３７のＴ１端子とＴ２端子とを開放した状態を破線で記載した。
短絡した状態では、開放した状態よりもトランス３４ｄの端子Ｔ５から端子Ｔ６の電位差Ｖ４の電位を小さくすることができるため、トランス３４ｄの端子Ｔ１から端子Ｔ２の電位差Ｖ３の電位を小さくすることができる。この結果、トランジスタ３４ｅのコレクタ−エミッタ間の電圧も小さくなり、コレクタ電流も減少し、コレクタ損失を小さくすることができる。
【００６１】
ここで、電位Ｖ３はＶｄｄ１の電圧を超えないようにする必要がある。電位Ｖ３がＶｄｄ１の電圧を超えた場合、トランジスタ３４ｅのコレクタ−エミッタ間の電圧がマイナスとなり、コレクタ損失が大きくなるためである。
上述した式（１）により、電位Ｖ３がＶｄｄ１の電圧を超えないようにする方法は以下の３つの方法がある。
【００６２】
１つ目は、電位Ｖ４を小さくすることである。本実施例で説明したトライアック１３７のＴ１端子とＴ２端子とを短絡してＶ５を０Ｖにする以外に、高圧電源３０の出力電位Ｖ１の最大値を小さくすることにより、電位Ｖ４を小さくすることができる。しかしながら、高圧電源３０の出力電位Ｖ１の最大値を小さくすると、低温低湿時において、転写ローラ６の抵抗値が大きい場合等、転写ローラ６に流れる電流値Ｉ１が不足し、かすれといった転写不良が発生するため、出力電位Ｖ１の最大値は十分に大きくしなければならず、実現が困難である。
【００６３】
２つ目は、トランス３４ｄの端子Ｔ１から端子Ｔ２の巻線数ｎ１を小さくすることである。電位と巻線数だけでなく電流と巻線数にも比例関係があり、トランス３４ｄの端子Ｔ１から端子Ｔ２へ流れる電流値、すなわちトランジスタ３４ｅのコレクタ電流をＩ４とすると、次式（１２）が成り立つ。
Ｉ４＝Ｉ２×ｎ２／ｎ１  ・・・（１２）
巻線数ｎ１を小さくした場合、コレクタ電流値Ｉ４が大きくなり、逆にコレクタ損失が大きくなってしまう。この結果、巻線数ｎ１を小さくしない方が効果的であることが分かる。
【００６４】
３つ目は、トランス３４ｄの端子Ｔ５から端子Ｔ６の巻線数ｎ２を大きくすることである。転写ローラ６へ供給する電位Ｖ１は、帯電ローラ２１等とは異なり、５ｋＶから７ｋＶの電圧を供給する必要があり、巻線数ｎ２／ｎ１の比率は、１００から１５０と高くする必要がある。従って、巻線数ｎ２を大きくした場合、トランス３４ｄが大型化してしまう。
【００６５】
以上のことを考慮すると、本実施例で説明したように、切替手段１５１のトライアック１３７のＴ１端子とＴ２端子とを短絡状態にし、ツェナダイオード１３６の両端を短絡することが最も効果的であり、高圧電源３０のトランジスタ３４ｅのコレクタ損失を低減させることができ、高圧電源３０の省電力化を図ることができる。
以上説明したように、本実施例では、切替手段のトライアックによりツェナダイオードの両端を短絡するようにしたことにより、高圧電源システムの消費電力を抑制することができるという効果が得られる。
【００６６】
なお、本実施例では、高圧電源３０が転写ローラ６に出力電圧Ｖｏ（電位Ｖ１）および出力電流Ｉｏ（電流値Ｉ１）を出力するものとして説明したが、高圧電源３０の出力電圧Ｖｏおよび出力電流Ｉｏの出力先は転写ローラ６に限定されるものでなく、高圧電源３０の出力先は帯電ローラ２１、トナー供給ローラ２４、または現像ローラ２５とし、それぞれの供給される出力電圧Ｖｏおよび出力電流Ｉｏを温度検出値および湿度検出値に応じて制御するようにしても良い。
また、本実施例では、画像形成装置を電子写真方式のプリンタとして説明したが、それに限られることなく、複写機、ファクシミリ装置、または複合機（ＭＦＰ）等としても良い。
【符号の説明】
【００６７】
１    画像形成装置
２    給紙カセット
３    給紙ローラ
４    レジストローラ
５    感光体ドラム
６    転写ローラ
７    定着装置
１９  媒体センサ
２１  帯電ローラ
２４  トナー供給ローラ
２５  現像ローラ
３０  高圧電源
３４ｄ  電圧変換トランス
１００  制御手段
１０１  制御部
１０２  ＰＷＭ出力ポート
１０３  出力ポート
１０４  Ａ／Ｄコンバータ
１０５  入力ポート
１３６  ツェナダイオード
１３７  トライアック
１４４  演算増幅器
１５０  電流検出手段
１５１  切替手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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