JP3894521B2 - 電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置に係り、更に詳しくは、例えば電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置等に搭載する場合に好適な電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子写真方式の複写機やプリンタ、特に、単色または複数色を重ねて一つの画像を形成する画像形成装置に関しては、感光体に形成されたトナー像を転写体に吸着されたコピー紙に転写し、その工程を複数回繰り返すことによって一つの画像に複数の画像を重ね合わせている。
【０００３】
上記のような転写体を有する電子写真方式の画像形成装置においては、トナー画像をコピー紙に転写する際に、定電流出力の高電圧を印加するが、画像を重ねる際にこの工程を複数回繰り返すと、転写体の帯電電位は上昇し、場合によっては１０数［ＫＶ］を超える高電圧が必要となる。しかしながら、装置内に上記のような高電圧を印加、帯電させることは、装置内のリークの防止を考慮した場合、シャーシ等のグランド筺体との沿面を充分確保することが必要であり、このため、装置自体が大型化するといった問題がある。
【０００４】
一方、上記のような問題を解決するために、転写体の電位を最初にマイナス側に帯電しておき、転写工程において電位を順次上昇させることで、転写体の帯電電位の絶対値を抑える手法が実用化されている。しかしながら、この手法においては、転写体上のコピー紙の乗っていない部分を帯電させるとその電位が感光体を痛めるおそれがあり、これを回避するために、転写体上のコピー紙の乗っていない部分は、常に０電位となるようにマイナス側の帯電を行わず、且つ、転写工程における帯電を行わないように、転写高圧出力を０［μＡ］制御する必要があった。
【０００５】
更にまた、上記のような０［μＡ］制御を行った場合、コピー紙が通過する際には転写高圧を印加する必要があるが、コピー紙の先端が通過する以前に転写高圧が印加されるとコピー紙と転写体の吸着力が低下し、場合によってはコピー紙が転写体から剥がれてしまうおそれがあり、従って、コピー紙の先端が通過するまでは、０［μＡ］制御を継続する制御を行っていた。
【０００６】
図１０は従来例に係る高圧発生装置における高圧停止手段の構成を示す回路図である。図示の如く、高圧発生装置の動作を停止させるために、電源Ｖｓの供給をカットするパワートランジスタＴｒ７１を有しており、このＯＮ／ＯＦＦによって装置のＯＮ／ＯＦＦを行っている。また、ＯＮ／ＯＦＦ切り替え時の出力のオーバーシュート（またはアンダーシュート）を抑制するために、電源Ｖｓの供給の立ち上がりに時定数を持たせており、このための回路が抵抗Ｒ７１、Ｒ７２、コンデンサＣ７１からなる時定数回路である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては下記のような問題があった。即ち、上述したような従来の定電流型高圧発生装置においては、０〜数百［μＡ］、または、（−）数百［μＡ］〜（＋）数百［μＡ］の出力を、（−）数［ＫＶ］〜（＋）数［ＫＶ］の電圧によって、外部供給される電圧レベル信号に従いリニアに可変する必要がある。このような高圧発生装置は、通常プラスの高圧駆動回路とマイナスの高圧駆動回路とを切り替え制御すると共に、双方への切り替えをスムーズに行う必要があるため、回路が複雑になり、装置の大型化やコストアップの原因となっていた。
【０００８】
また、上記のような高圧発生装置の出力をＯＦＦさせる場合には、出力電流を０［μＡ］に制御するだけでは電圧が０［ＫＶ］になるとは限らず、回路そのものを停止させる必要があるため、高圧駆動回路の駆動電源をカットする方法が採られており、このためのパワー素子が必要になったり、出力ＯＮ時のオーバーシュートを防止するための、電力の供給の時定数回路が必要であり、このためのコストアップも避けられなかった。更に、上述の時定数回路は高圧出力の立上がり時間にも影響を与えるため、高速の立上がりの要求には対応できないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上述した点に鑑みなされたものであり、簡単な構成でスムースな制御動作を実現すると共に装置の小型化とコストダウンを実現し、更に出力制御の遅延等の不具合を起こすことなく安定した停止制御を実現すること等を可能とした高圧電源装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電源装置は、正の高圧出力を発生する正高圧発生手段と、負の高圧出力を発生する負高圧発生手段とを有し、前記正高圧発生手段と前記負高圧発生手段から発生された高圧を負荷へ供給する電源装置であって、前記負荷に流れる負荷電流に応じた電圧を出力する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力信号と第１の外部入力信号との差分に応じた電圧を出力する増幅手段と、入力電圧の増加に従い出力電圧を減少する第１の入力電圧範囲と、入力電圧の増加に従い出力電圧を増加する第２の入力電圧範囲と、入力電圧の増加に拘わらず固定値を出力する第３の入力電圧範囲とを有する入出力特性を持ち、前記増幅手段の出力電圧が入力され、その入力電圧と前記入出力特性に従って電圧を出力する入出力手段と、前記入出力手段がどの入出力特性領域で動作するかを識別し、識別信号を出力する識別手段と、前記識別信号に基づいて前記入出力手段が出力する電圧の出力伝達先を切り替える切り替え手段と、前記第１とは別の第２の外部入力信号に応答して前記入出力手段への入力が前記第３の入力電圧範囲になるよう設定する出力制御手段と、を有し、前記入出力手段は、前記出力制御手段により前記第３の入力電圧範囲の電圧が入力されると、前記正高圧発生手段の出力及び前記負高圧発生手段の出力が共にオフするような固定値を出力することを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２７】
［１］第１の実施の形態
図１は本発明の第１の実施の形態に係る高圧電源装置の構成を示すブロック図である。第１の実施の形態に係る高圧電源装置は、電流検出手段１１と、誤差増幅手段１２と、非線形入出力手段１３と、識別手段１４と、切り替え手段１５と、マイナス高圧発生手段１６と、プラス高圧発生手段１７とを備える構成となっている。図中１８は負荷、Ａは出力端を示す。
【００２８】
上記各部の構成を詳述すると、電流検出手段１１は、負荷１８に流れる電流に応じた電圧レベル信号を発生する。誤差増幅手段１２は、外部から入力される電圧レベル信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）と電流検出手段１１からの検出信号とを比較し、その差分を増幅する。非線形入出力手段１３は、リニアに増加する入力電圧の変化に対して、リニアに減少する入力電圧範囲とリニアに増加する入力電圧範囲との少なくとも２つの入出力特性を有する。識別手段１４は、誤差増幅手段１２の出力電圧を予め設定された基準電圧と比較し、非線形入出力手段１３が誤差増幅手段１２の出力電圧に対してどの出力特性範囲に位置しているかを表す識別信号を出力する。
【００２９】
切り替え手段１５は、識別手段１４からの識別信号を受けて、非線形入出力手段１３の出力の伝達先を切り替える。マイナス高圧発生手段１６は、切り替え手段１５からの信号レベルに応じたマイナスの高圧出力を発生する。プラス高圧発生手段１７は、マイナス高圧発生手段１６のロウ側出力端子にその出力が接続されると共に、電流検出手段１１に接続され、切り替え手段１５からの信号レベルに応じたプラスの高圧出力を発生する。
【００３０】
次に、上記のごとく構成してなる第１の実施の形態に係る高圧電源装置における動作を説明する。誤差増幅手段１２は、外部入力される電圧レベル信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）と電流検出手段１１からの検出信号とを比較し、その差分を増幅する。この増幅された信号は、非線形入出力手段１３と識別手段１４に入力される。これに伴い、非線形入出力手段１３は上記増幅信号に応じた出力信号を発生する一方で、識別手段１４はその内部に予め設定された基準電圧と上記増幅信号とを比較し、識別信号を発生する。
【００３１】
この識別信号は例えば、誤差増幅手段１２からの増幅信号が上記予め設定された基準電圧よりも大きかった場合は、切り替え手段１５がプラス高圧発生手段１７を選択するような信号であり、誤差増幅手段１２からの増幅信号が上記予め設定された基準電圧よりも小さかった場合は、切り替え手段１５がマイナス高圧発生手段１６を選択するような信号である。これによって、非線形入出力手段１３からの出力信号は、誤差増幅手段１２の出力に応じてプラス高圧発生手段１７とマイナス高圧発生手段１６とに適宜伝達される。
【００３２】
一方、非線形入出力手段１３の入出力特性は、入力される信号の電圧レベルによってその特性がリニア減少からリニア増加に切り替わるように設定されているので、この切り替わりの入力電圧ポイントを識別手段１４に予め設定された基準電圧と同レベルに設定しておけば、マイナス高圧発生手段１６とプラス高圧発生手段１７の切り替えと同時に、各高圧発生手段１６、１７に合わせた入出力特性に切り替えることができる。
【００３３】
更に、外部入力の電圧レベル信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）に対して電流検出手段１１の検出した負荷電流値が低かった（或いはマイナス方向に高かった）場合に、誤差増幅手段１２の出力が大きくなるように、また、負荷電流値が高かった（或いはマイナス方向に低かった）場合に、誤差増幅手段１２の出力が小さくなるように、電流検出手段１１、誤差増幅手段１２、外部入力の電圧レベル信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）の特性を設定しておく。
【００３４】
上記の設定により、検出した電流値が外部入力の電圧レベル信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）よりも高かった場合は下げるように、低かった場合は上げるように、各高圧発生手段１６、１７の切り替え及び各高圧発生手段１６、１７の制御を行えるので、プラス、マイナス様々な電流値、電圧値に対応して、負荷電流の値を所望の一定値に制御することができる。
【００３５】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、高圧電源装置は、負荷電流に応じた電圧レベル信号を出力する電流検出手段１１と、電流検出手段１１の出力信号と外部入力信号とを比較しその差分を増幅する誤差増幅手段１２と、リニアに増加する入力電圧の変化に対してリニアに減少する入力電圧範囲とリニアに増加する入力電圧範囲との少なくとも二つの入出力特性を有する非線形入出力手段１３と、切り替え手段１５の信号レベルに応じたプラスの高圧出力を発生するプラス高圧発生手段１７と、切り替え手段１５の信号レベルに応じたマイナスの高圧出力を発生するマイナス高圧発生手段１６と、非線形入出力手段１３が誤差増幅手段１２の出力電圧に対してどの出力特性範囲に位置しているかを識別する識別手段１４と、識別手段１４の識別に基づき非線形入出力手段１３の出力伝達先を切り替える切り替え手段１５とを有するため、下記のような効果を奏する。
【００３６】
一つの誤差増幅手段１２の出力を非線形入出力手段１３に入力し、その出力動作に合わせて、プラス高圧発生手段１７とマイナス高圧発生手段１６の動作の切り替えと、出力動作の制御を行うようにしたので、簡単な構成でスムーズな制御動作を実現することができる。これにより、装置の小型化とコストダウンを実現することができる。
【００３７】
［２］第２の実施の形態
図２は本発明の第２の実施の形態に係る高圧電源装置の構成を示すブロック図である。第２の実施の形態に係る高圧電源装置は、電流検出手段２１と、誤差増幅手段２２と、非線形入出力手段２３と、識別手段２４と、切り替え手段２５と、マイナス高圧発生手段２６と、プラス高圧発生手段２７と、出力制御手段２９とを備える構成となっている。図中２８は負荷、Ａは出力端を示す。
【００３８】
上記各部の構成を詳述すると、電流検出手段２１は、負荷２８に流れる電流に応じた電圧レベル信号を発生する。誤差増幅手段２２は、外部から入力される電圧レベル信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）と電流検出手段２１からの検出信号とを比較し、その差分を増幅する。非線形入出力手段２３は、リニア減少領域、リニア増加領域を有すると共に、入出力特性に固定値出力領域を有する。識別手段２４は、誤差増幅手段２２の出力電圧を予め設定された基準電圧と比較し、非線形入出力手段２３が誤差増幅手段２２の出力電圧に対してどの出力特性範囲に位置しているかを表す識別信号を出力する。
【００３９】
切り替え手段２５は、識別手段２４からの識別信号を受けて、非線形入出力手段２３の出力の伝達先を切り替える。マイナス高圧発生手段２６は、切り替え手段２５からの信号レベルに応じたマイナスの高圧出力を発生する。プラス高圧発生手段２７は、マイナス高圧発生手段２６のロウ側出力端子にその出力が接続されると共に、電流検出手段２１に接続され、切り替え手段２５からの信号レベルに応じたプラスの高圧出力を発生する。
【００４０】
出力制御手段２９は、外部入力されるＯＮ／ＯＦＦ制御信号を受けて、ＯＮ信号が入力された場合は電流検出手段２１からの検出信号を有効とし、ＯＦＦ信号が入力された場合は電流検出手段２１からの検出信号を無効にすると共に、誤差増幅手段２２の出力を非線形入出力手段２３の固定値出力特性となる電圧範囲になるように、誤差増幅手段２２への入力信号を制御する。
【００４１】
次に、上記のごとく構成してなる第２の実施の形態に係る高圧電源装置における動作を説明する。外部からＯＮ信号が入力された場合、出力制御手段２９は電流検出手段２１からの検出信号を有効とする。一方、外部からＯＦＦ信号が入力された場合、出力制御手段２９は電流検出手段２１からの検出信号を無効にすると共に、誤差増幅手段２２の出力を非線形入出力手段２３の固定値出力特性となる電圧範囲になるように、誤差増幅手段２２への入力信号を制御する。
【００４２】
即ち、非線形入出力手段２３の入出力特性に固定値出力領域を持たせ、該固定値出力をマイナス高圧発生手段２６、プラス高圧発生手段２７の出力が共にＯＦＦとなるような電圧値に設定すると共に、誤差増幅手段２２の出力を上記固定値出力領域に制御する出力制御手段２９を設けることによって、ＯＦＦ出力の制御を容易に且つ確実に行うことができる。これにより、回路のフィードバック定数を適切に設定することによって、オーバーシュートやアンダーシュート等を起こすことなくＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことができる。
【００４３】
図３は上記図２に示した第２の実施の形態に係る高圧電源装置の出力制御手段２９を実現する詳細構成を示す回路図である。図３において、トランジスタＴｒ３１のベース端子に外部からＯＮ／ＯＦＦ信号が入力されると、該トランジスタＴｒ３１は外部からのＯＮ／ＯＦＦ信号の状態に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。
【００４４】
ここで例えば、外部入力のＯＮ／ＯＦＦ信号がハイレベルであった場合は、トランジスタＴｒ３１がＯＮとなり、これによってトランジスタＴｒ３２、トランジスタＴｒ３３はＯＦＦ、更に、トランジスタＴｒ３４、トランジスタＴｒ３５がＯＦＦ状態となる。この結果、出力制御手段２９は電流検出手段２１、誤差増幅手段２２から切り離された状態となり、何等の影響も与えることはない。
【００４５】
一方、外部入力のＯＮ／ＯＦＦ信号がロウレベルとなった場合は、上述の各トランジスタが逆の状態となるため、オペアンプＯＰ３１の出力が誤差増幅手段２２の入力、及び電流検出手段２１の出力に接続される状態となる。ここで、電流検出手段２１の出力インピーダンスが充分高く、且つオペアンプＯＰ３１の出力インピーダンスが充分低い場合は、本状態により電流検出手段２１の出力は無効となり、変わってオペアンプＯＰ３１の出力が有効となる。
【００４６】
ところで、オペアンプＯＰ３１はその一方の入力端に予め設定された基準電圧Ｖｒｅｆが入力されており、また、残る一方の入力端には誤差増幅手段２２の出力が接続されているため、誤差増幅手段２２の出力電圧が上記基準電圧Ｖｒｅｆとなるように制御される。従って、上記基準電圧Ｖｒｅｆを適当な値に設定しておけば、外部入力のＯＮ／ＯＦＦ信号によって高圧電源装置の出力を停止状態に固定することができる。
【００４７】
また、この場合の回路においては、ＯＮ／ＯＦＦの制御応答は高圧発生回路の出力制御応答と同様に行われるので、この応答を適当に設定しておけば、ＯＮ／ＯＦＦ動作による出力のオーバーシュート、アンダーシュート等の発生を回避することができる。
【００４８】
図４は上記図２に示した第２の実施の形態に係る高圧電源装置の出力制御手段２９のもう一つの詳細構成（ＯＮ／ＯＦＦ制御回路）を示す回路図である。本例は、誤差増幅手段２２の入力端に信号を返すことなく、非線形入出力手段２３への入力電圧を固定値出力特性の入力電圧範囲に直接設定するものである。
【００４９】
図４において、外部からのＯＮ／ＯＦＦ信号は、トランジスタＴｒ４１、トランジスタＴｒ４２のベース端に入力される。ここで、入力された信号がハイレベルのとき、トランジスタＴｒ４１、トランジスタＴｒ４２、及びトランジスタＴｒ４３はＯＮとなり、ツェナダイオードＺＤ４１、ツェナダイオードＺＤ４２に電圧がかかる状態となる。
【００５０】
この時、ツェナダイオードＺＤ４１のツェナ電圧ＶＺＬ、及び、電源電圧ＶｒとツェナダイオードＺＤ４２のツェナ電圧ＶＺＨとの差電圧（Ｖｒ−ＶＺＨ）が、非線形入出力手段２３の固定値出力特性の入力電圧範囲となるように、且つ、ＶＺＬ＜（Ｖｒ−ＶＺＨ）となるように設定しておけば、非線形入出力手段２３の出力は固定値出力特性による固定値となり、各高圧発生手段２６、２７の出力を停止することができる。
【００５１】
また、外部入力のＯＮ／ＯＦＦ信号がロウレベルである時は、トランジスタＴｒ４１、トランジスタＴｒ４２、更にはトランジスタＴｒ４３がＯＦＦ状態となり、誤差増幅手段２２の出力が直接、非線形入出力手段２３に入力されるようになる。
【００５２】
ところで、図４の例においては、固定値出力領域の入力電圧を直接、非線形入出力手段２３へ入力するため、ＯＮ／ＯＦＦ動作の切り替え信号は装置全体のループ応答とは無関係に行われてしまう。その結果、出力の立ち上がり、立ち下がりにオーバーシュートやアンダーシュートが出る場合があるので、このような問題が発生する場合は、出力制御手段２９内に設けた抵抗Ｒ４１、抵抗Ｒ４２、コンデンサＣ４１によって応答時間を調整する必要がある。
【００５３】
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態によれば、高圧電源装置は、負荷電流に応じた電圧レベル信号を出力する電流検出手段２１と、電流検出手段２１の出力信号と外部入力信号とを比較しその差分を増幅する誤差増幅手段２２と、入出力特性に固定値出力領域を有し、該固定値出力がマイナス高圧発生手段２６、プラス高圧発生手段２７の出力が共にＯＦＦとなるような電圧値に設定される非線形入出力手段２３と、切り替え手段２５の信号レベルに応じたプラスの高圧出力を発生するプラス高圧発生手段２７と、切り替え手段２５の信号レベルに応じたマイナスの高圧出力を発生するマイナス高圧発生手段２６と、非線形入出力手段２３が誤差増幅手段２２の出力電圧に対してどの出力特性範囲に位置しているかを識別する識別手段２４と、識別手段２４の識別に基づき非線形入出力手段２３の出力伝達先を切り替える切り替え手段２５と、外部からＯＮ信号が入力された場合は電流検出手段２１の検出信号を有効とし、外部からＯＦＦ信号が入力された場合は電流検出手段２１の検出信号を無効にすると共に、誤差増幅手段２２の出力を非線形入出力手段２３の固定値出力特性となる電圧範囲になるように誤差増幅手段２２への入力信号を制御する出力制御手段２９とを有するため、下記のような効果を奏する。
【００５４】
非線形入出力手段２３に、プラス高圧発生手段２７とマイナス高圧発生手段２６の双方の出力を同時に停止させ得る出力電圧に設定された固定値出力領域を設け、更に、非線形入出力手段２３の動作を、外部入力されるＯＮ／ＯＦＦ信号の状態に応じて前記固定値出力領域に設定する出力制御手段２９を設けているため、高圧出力制御のループ応答に大きな影響を与えずにＯＮ／ＯＦＦ制御することができ、出力のオーバーシュートやアンダーシュートを起こさずに、なお且つ、出力ＯＮ／ＯＦＦ時の立ち上がり、立ち下がり時間を極度に遅らせることなくスムーズなＯＮ／ＯＦＦ制御を実現することができる。
【００５５】
即ち、非線形入出力手段２３の出力を固定値出力領域に設定もしくは制御するだけの簡単な構成で、プラス高圧発生手段２７、マイナス高圧発生手段２６の動作を確実に停止させることができる。これにより、出力制御の遅延等の不具合を起こすことなく安定した停止制御を実現することができる。
【００５６】
［３］第３の実施の形態
上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、一つの非線形入出力手段をプラス、マイナス二つの高圧発生手段に切り替え供給して（−）〜（＋）の出力範囲の高圧出力をスムーズ且つ簡単に制御する場合について説明したが、第３の実施の形態では、二つの非線形入出力手段を用いてプラス、マイナスの各高圧発生手段をスムーズ且つ簡単に制御する場合について説明する。
【００５７】
図５は本発明の第３の実施の形態に係る高圧電源装置の構成を示すブロック図である。第３の実施の形態に係る高圧電源装置は、電流検出手段５１と、誤差増幅手段５２と、第一の非線形入出力手段５３と、第二の非線形入出力手段５４と、マイナス高圧発生手段５６と、プラス高圧発生手段５７とを備える構成となっている。図中５８は負荷、Ａは出力端を示す。
【００５８】
上記各部の構成を詳述すると、電流検出手段５１は、負荷５８に流れる電流に応じた電圧レベル信号を発生する。誤差増幅手段５２は、外部から入力される電圧レベル信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）と電流検出手段５１からの検出信号とを比較し、その差分を増幅する。第一の非線形入出力手段５３は、リニア減少領域と固定値出力領域を有し、誤差増幅手段５２からの入力電圧に応じた出力電圧を発生する。第二の非線形入出力手段５４は、固定値出力領域とリニア増加領域とを有し、誤差増幅手段５２からの入力電圧に応じた出力電圧を発生する。
【００５９】
マイナス高圧発生手段５６は、第一の非線形入出力手段５３からの信号レベルに応じたマイナスの高圧出力を発生する。プラス高圧発生手段５７は、マイナス高圧発生手段５６のロウ側出力端子にその出力が接続されると共に、電流検出手段５１に接続され、第二の非線形入出力手段５４からの信号レベルに応じたプラスの高圧出力を発生する。
【００６０】
次に、上記のごとく構成してなる第３の実施の形態に係る高圧電源装置における動作を説明する。誤差増幅手段５２は、電流検出手段５１からの検出信号と外部入力の電圧レベル信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）とを比較し、その比較結果に応じた出力電圧を発生する。この出力電圧は、第一の非線形入出力手段５３、第二の非線形入出力手段５４に入力され、第一の非線形入出力手段５３、第二の非線形入出力手段５４は該入力電圧に応じた出力電圧を発生する。
【００６１】
ここで例えば、電流検出手段５１による電流検出結果が、外部入力の制御信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）に対して高かった場合（電流値がプラス方向に大きかった場合）は、プラス方向の出力を抑えるべく誤差増幅手段５２の出力電圧が変化（減少）する。これによって第一及び第二の非線形入出力手段５３、５４の出力も変化する。
【００６２】
例えば、第一の非線形入出力手段５３の出力は固定値出力のままで第二の非線形入出力手段５４の出力電圧が下がったり、または、第二の非線形入出力手段５４の出力電圧は固定値のままで第一の非線形入出力手段５３の出力電圧が上昇したりして、マイナス高圧発生手段５６の出力は停止したままでプラス高圧発生手段５７の出力が低下したり、プラス高圧発生手段５７の動作は停止したままでマイナス高圧発生手段５６の出力が増加する等して、その結果、負荷５８に流れる電流がプラス方向に減少するように制御される。
【００６３】
また、逆に電流検出手段５１による電流検出結果が、外部入力の制御信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）に対して低かった場合は、上述した制御と逆の制御が行われ、負荷５８に流れる電流がプラス方向に増加するように制御される。
【００６４】
図６乃至図９は第３の実施の形態に係る高圧電源装置における動作を説明する動作説明図である。図６は誤差増幅手段５２の出力動作を示しており、その出力は、検出した負荷電流が外部入力の制御信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）に対して過多である場合は減少し、検出した負荷電流が外部入力の制御信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）に対して過少である場合は増加する。
【００６５】
図７は第一の非線形入出力手段５３の出力動作を示しており、誤差増幅手段５２からの出力に応じて、負荷電流過多（プラス方向に対して）の場合は該出力電圧は固定値領域内となり最小値、もしくは増加する方向を出力し、負荷電流過少の場合は該出力電圧は減少する方向、または固定値出力領域内となり最小値を出力する。
【００６６】
図８は第二の非線形入出力手段５４の出力動作を示しており、誤差増幅手段５２からの出力に応じて、負荷電流過多の場合は該出力電圧は減少する方向、または固定値領域内となり最小値を出力し、負荷電流過少の場合は該出力電圧は固定値領域内となり最小値、もしくは増加する方向を出力する。
【００６７】
図９は上述の動作を足し合わせた第３の実施の形態における出力動作を示しており、負荷電流が過少の場合はマイナス駆動が絞られてプラス駆動が増加して行き、負荷電流が過多の場合はプラス駆動が絞られてマイナス駆動が増加して行く。
【００６８】
また、図９に示されるように、第３の実施の形態においては、プラス駆動、マイナス駆動の双方が絞られて停止する停止領域を有しており、出力を停止させる場合は、誤差増幅手段５２の出力、或いは各非線形入出力手段５３、５４への入力を該停止範囲となるように、或いは該停止範囲に設定するようにすればよい。尚、この方法については上記第２の実施の形態で説明したので、ここでは説明を省略する。
【００６９】
以上説明したように、本発明の第３の実施の形態によれば、高圧電源装置は、負荷電流に応じた電圧レベル信号を出力する電流検出手段５１と、電流検出手段５１の出力信号と外部入力信号とを比較しその差分を増幅する誤差増幅手段５２と、リニア減少領域と固定値出力領域を有し、誤差増幅手段５２からの入力電圧に応じた出力電圧を発生する第一の非線形入出力手段５３と、固定値出力領域とリニア増加出力領域とを有し、誤差増幅手段５２からの入力電圧に応じた出力電圧を発生する第二の非線形入出力手段５４と、第一の非線形入出力手段５３の出力に基づきマイナスの高圧出力を発生するマイナス高圧発生手段５６と、第二の非線形入出力手段５４の出力に基づきプラスの高圧出力を発生するプラス高圧発生手段５７とを有するため、下記のような効果を奏する。
【００７０】
一つの誤差増幅手段５２の出力を、マイナス高圧発生手段５６の出力制御領域と停止制御領域との二つの制御領域を有する第一の非線形入出力手段５３と、プラス高圧発生手段５７の出力制御領域と停止制御領域との二つの制御領域を有する第二の非線形入出力手段５４とに入力するように構成したので、プラス高圧発生手段５７、マイナス高圧発生手段５６の制御が簡単な構成で且つスムーズな制御で実現することができ、更に、双方の停止も簡単に実現することができる。これにより、装置の小型化やコストダウンを実現することができると同時に、安定した停止制御をも可能とすることができる。
【００７１】
尚、本発明の第１乃至第３の実施の形態に係る電源装置は、例えば電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置に搭載して高圧を発生する等、所望の高圧の発生を必要とする種々の装置に用いることが可能である。また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、１つの機器からなる装置に適用してもよい。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、正の高圧出力を発生する正高圧発生手段と、負の高圧出力を発生する負高圧発生手段とを有し、前記正高圧発生手段と前記負高圧発生手段から発生された高圧を負荷へ供給する電源装置であって、前記負荷に流れる負荷電流に応じた電圧を出力する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力信号と第１の外部入力信号との差分に応じた電圧を出力する増幅手段と、入力電圧の増加に従い出力電圧を減少する第１の入力電圧範囲と、入力電圧の増加に従い出力電圧を増加する第２の入力電圧範囲と、入力電圧の増加に拘わらず固定値を出力する第３の入力電圧範囲とを有する入出力特性を持ち、前記増幅手段の出力電圧が入力され、その入力電圧と前記入出力特性に従って電圧を出力する入出力手段と、前記入出力手段がどの入出力特性領域で動作するかを識別し、識別信号を出力する識別手段と、前記識別信号に基づいて前記入出力手段が出力する電圧の出力伝達先を切り替える切り替え手段と、前記第１とは別の第２の外部入力信号に応答して前記入出力手段への入力が前記第３の入力電圧範囲になるよう設定する出力制御手段と、を有し、前記入出力手段は、前記出力制御手段により前記第３の入力電圧範囲の電圧が入力されると、前記正高圧発生手段の出力及び前記負高圧発生手段の出力が共にオフするような固定値を出力するようにしたので、簡単な構成で負荷側の様々な電圧状態に対して所望の出力電流となる様に制御することが可能となり、従って、スムースな正の高圧と負の高圧の切り替えを行うことができるとともに、出力制御の遅延等の不具合を起こすことなく安定した停止制御を実現することができる。また、これにより、装置の小型化とコストダウンを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る高圧電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る高圧電源装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る高圧電源装置における出力制御手段の構成例を示す回路図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る高圧電源装置における出力制御手段の他の構成例を示す回路図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る高圧電源装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る高圧電源装置における誤差増幅手段の動作を示す説明図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る高圧電源装置における第一の非線形入出力手段の動作を示す説明図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る高圧電源装置における第二の非線形入出力手段の動作を示す説明図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る高圧電源装置における誤差増幅手段、第一の非線形入出力手段、第二の非線形入出力手段の各動作を足し合わせた動作を示す説明図である。
【図１０】従来例に係る高圧発生装置における高圧停止手段の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１１、２１、５１ 電流検出手段
１２、２２、５２ 誤差増幅手段
１３、２３ 非線形入出力手段
１４、２４ 識別手段
１５、２５ 切り替え手段
１６、２６、５６ マイナス高圧発生手段
１７、２７、５７ プラス高圧発生手段
１８、２８、５８ 負荷
２９ 出力制御手段
５３ 第一の非線形入出力手段
５４ 第二の非線形入出力手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置に係り、更に詳しくは、例えば電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置等に搭載する場合に好適な電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子写真方式の複写機やプリンタ、特に、単色または複数色を重ねて一つの画像を形成する画像形成装置に関しては、感光体に形成されたトナー像を転写体に吸着されたコピー紙に転写し、その工程を複数回繰り返すことによって一つの画像に複数の画像を重ね合わせている。
【０００３】
上記のような転写体を有する電子写真方式の画像形成装置においては、トナー画像をコピー紙に転写する際に、定電流出力の高電圧を印加するが、画像を重ねる際にこの工程を複数回繰り返すと、転写体の帯電電位は上昇し、場合によっては１０数［ＫＶ］を超える高電圧が必要となる。しかしながら、装置内に上記のような高電圧を印加、帯電させることは、装置内のリークの防止を考慮した場合、シャーシ等のグランド筺体との沿面を充分確保することが必要であり、このため、装置自体が大型化するといった問題がある。
【０００４】
一方、上記のような問題を解決するために、転写体の電位を最初にマイナス側に帯電しておき、転写工程において電位を順次上昇させることで、転写体の帯電電位の絶対値を抑える手法が実用化されている。しかしながら、この手法においては、転写体上のコピー紙の乗っていない部分を帯電させるとその電位が感光体を痛めるおそれがあり、これを回避するために、転写体上のコピー紙の乗っていない部分は、常に０電位となるようにマイナス側の帯電を行わず、且つ、転写工程における帯電を行わないように、転写高圧出力を０［μＡ］制御する必要があった。
【０００５】
更にまた、上記のような０［μＡ］制御を行った場合、コピー紙が通過する際には転写高圧を印加する必要があるが、コピー紙の先端が通過する以前に転写高圧が印加されるとコピー紙と転写体の吸着力が低下し、場合によってはコピー紙が転写体から剥がれてしまうおそれがあり、従って、コピー紙の先端が通過するまでは、０［μＡ］制御を継続する制御を行っていた。
【０００６】
図１０は従来例に係る高圧発生装置における高圧停止手段の構成を示す回路図である。図示の如く、高圧発生装置の動作を停止させるために、電源Ｖｓの供給をカットするパワートランジスタＴｒ７１を有しており、このＯＮ／ＯＦＦによって装置のＯＮ／ＯＦＦを行っている。また、ＯＮ／ＯＦＦ切り替え時の出力のオーバーシュート（またはアンダーシュート）を抑制するために、電源Ｖｓの供給の立ち上がりに時定数を持たせており、このための回路が抵抗Ｒ７１、Ｒ７２、コンデンサＣ７１からなる時定数回路である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては下記のような問題があった。即ち、上述したような従来の定電流型高圧発生装置においては、０〜数百［μＡ］、または、（−）数百［μＡ］〜（＋）数百［μＡ］の出力を、（−）数［ＫＶ］〜（＋）数［ＫＶ］の電圧によって、外部供給される電圧レベル信号に従いリニアに可変する必要がある。このような高圧発生装置は、通常プラスの高圧駆動回路とマイナスの高圧駆動回路とを切り替え制御すると共に、双方への切り替えをスムーズに行う必要があるため、回路が複雑になり、装置の大型化やコストアップの原因となっていた。
【０００８】
また、上記のような高圧発生装置の出力をＯＦＦさせる場合には、出力電流を０［μＡ］に制御するだけでは電圧が０［ＫＶ］になるとは限らず、回路そのものを停止させる必要があるため、高圧駆動回路の駆動電源をカットする方法が採られており、このためのパワー素子が必要になったり、出力ＯＮ時のオーバーシュートを防止するための、電力の供給の時定数回路が必要であり、このためのコストアップも避けられなかった。更に、上述の時定数回路は高圧出力の立上がり時間にも影響を与えるため、高速の立上がりの要求には対応できないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上述した点に鑑みなされたものであり、簡単な構成でスムースな制御動作を実現すると共に装置の小型化とコストダウンを実現し、更に出力制御の遅延等の不具合を起こすことなく安定した停止制御を実現すること等を可能とした高圧電源装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電源装置は、正の高圧出力を発生する正高圧発生手段と、負の高圧出力を発生する負高圧発生手段とを有し、前記正高圧発生手段と前記負高圧発生手段から発生された高圧を負荷へ供給する電源装置であって、前記負荷に流れる負荷電流に応じた電圧を出力する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力信号と第１の外部入力信号との差分に応じた電圧を出力する増幅手段と、入力電圧の増加に従い出力電圧を減少する第１の入力電圧範囲と、入力電圧の増加に従い出力電圧を増加する第２の入力電圧範囲と、入力電圧の増加に拘わらず固定値を出力する第３の入力電圧範囲とを有する入出力特性を持ち、前記増幅手段の出力電圧が入力され、その入力電圧と前記入出力特性に従って電圧を出力する入出力手段と、前記入出力手段がどの入出力特性領域で動作するかを識別し、識別信号を出力する識別手段と、前記識別信号に基づいて前記入出力手段が出力する電圧の出力伝達先を切り替える切り替え手段と、前記第１とは別の第２の外部入力信号に応答して前記入出力手段への入力が前記第３の入力電圧範囲になるよう設定する出力制御手段と、を有し、前記入出力手段は、前記出力制御手段により前記第３の入力電圧範囲の電圧が入力されると、前記正高圧発生手段の出力及び前記負高圧発生手段の出力が共にオフするような固定値を出力することを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２７】
［１］第１の実施の形態
図１は本発明の第１の実施の形態に係る高圧電源装置の構成を示すブロック図である。第１の実施の形態に係る高圧電源装置は、電流検出手段１１と、誤差増幅手段１２と、非線形入出力手段１３と、識別手段１４と、切り替え手段１５と、マイナス高圧発生手段１６と、プラス高圧発生手段１７とを備える構成となっている。図中１８は負荷、Ａは出力端を示す。
【００２８】
上記各部の構成を詳述すると、電流検出手段１１は、負荷１８に流れる電流に応じた電圧レベル信号を発生する。誤差増幅手段１２は、外部から入力される電圧レベル信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）と電流検出手段１１からの検出信号とを比較し、その差分を増幅する。非線形入出力手段１３は、リニアに増加する入力電圧の変化に対して、リニアに減少する入力電圧範囲とリニアに増加する入力電圧範囲との少なくとも２つの入出力特性を有する。識別手段１４は、誤差増幅手段１２の出力電圧を予め設定された基準電圧と比較し、非線形入出力手段１３が誤差増幅手段１２の出力電圧に対してどの出力特性範囲に位置しているかを表す識別信号を出力する。
【００２９】
切り替え手段１５は、識別手段１４からの識別信号を受けて、非線形入出力手段１３の出力の伝達先を切り替える。マイナス高圧発生手段１６は、切り替え手段１５からの信号レベルに応じたマイナスの高圧出力を発生する。プラス高圧発生手段１７は、マイナス高圧発生手段１６のロウ側出力端子にその出力が接続されると共に、電流検出手段１１に接続され、切り替え手段１５からの信号レベルに応じたプラスの高圧出力を発生する。
【００３０】
次に、上記のごとく構成してなる第１の実施の形態に係る高圧電源装置における動作を説明する。誤差増幅手段１２は、外部入力される電圧レベル信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）と電流検出手段１１からの検出信号とを比較し、その差分を増幅する。この増幅された信号は、非線形入出力手段１３と識別手段１４に入力される。これに伴い、非線形入出力手段１３は上記増幅信号に応じた出力信号を発生する一方で、識別手段１４はその内部に予め設定された基準電圧と上記増幅信号とを比較し、識別信号を発生する。
【００３１】
この識別信号は例えば、誤差増幅手段１２からの増幅信号が上記予め設定された基準電圧よりも大きかった場合は、切り替え手段１５がプラス高圧発生手段１７を選択するような信号であり、誤差増幅手段１２からの増幅信号が上記予め設定された基準電圧よりも小さかった場合は、切り替え手段１５がマイナス高圧発生手段１６を選択するような信号である。これによって、非線形入出力手段１３からの出力信号は、誤差増幅手段１２の出力に応じてプラス高圧発生手段１７とマイナス高圧発生手段１６とに適宜伝達される。
【００３２】
一方、非線形入出力手段１３の入出力特性は、入力される信号の電圧レベルによってその特性がリニア減少からリニア増加に切り替わるように設定されているので、この切り替わりの入力電圧ポイントを識別手段１４に予め設定された基準電圧と同レベルに設定しておけば、マイナス高圧発生手段１６とプラス高圧発生手段１７の切り替えと同時に、各高圧発生手段１６、１７に合わせた入出力特性に切り替えることができる。
【００３３】
更に、外部入力の電圧レベル信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）に対して電流検出手段１１の検出した負荷電流値が低かった（或いはマイナス方向に高かった）場合に、誤差増幅手段１２の出力が大きくなるように、また、負荷電流値が高かった（或いはマイナス方向に低かった）場合に、誤差増幅手段１２の出力が小さくなるように、電流検出手段１１、誤差増幅手段１２、外部入力の電圧レベル信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）の特性を設定しておく。
【００３４】
上記の設定により、検出した電流値が外部入力の電圧レベル信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）よりも高かった場合は下げるように、低かった場合は上げるように、各高圧発生手段１６、１７の切り替え及び各高圧発生手段１６、１７の制御を行えるので、プラス、マイナス様々な電流値、電圧値に対応して、負荷電流の値を所望の一定値に制御することができる。
【００３５】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、高圧電源装置は、負荷電流に応じた電圧レベル信号を出力する電流検出手段１１と、電流検出手段１１の出力信号と外部入力信号とを比較しその差分を増幅する誤差増幅手段１２と、リニアに増加する入力電圧の変化に対してリニアに減少する入力電圧範囲とリニアに増加する入力電圧範囲との少なくとも二つの入出力特性を有する非線形入出力手段１３と、切り替え手段１５の信号レベルに応じたプラスの高圧出力を発生するプラス高圧発生手段１７と、切り替え手段１５の信号レベルに応じたマイナスの高圧出力を発生するマイナス高圧発生手段１６と、非線形入出力手段１３が誤差増幅手段１２の出力電圧に対してどの出力特性範囲に位置しているかを識別する識別手段１４と、識別手段１４の識別に基づき非線形入出力手段１３の出力伝達先を切り替える切り替え手段１５とを有するため、下記のような効果を奏する。
【００３６】
一つの誤差増幅手段１２の出力を非線形入出力手段１３に入力し、その出力動作に合わせて、プラス高圧発生手段１７とマイナス高圧発生手段１６の動作の切り替えと、出力動作の制御を行うようにしたので、簡単な構成でスムーズな制御動作を実現することができる。これにより、装置の小型化とコストダウンを実現することができる。
【００３７】
［２］第２の実施の形態
図２は本発明の第２の実施の形態に係る高圧電源装置の構成を示すブロック図である。第２の実施の形態に係る高圧電源装置は、電流検出手段２１と、誤差増幅手段２２と、非線形入出力手段２３と、識別手段２４と、切り替え手段２５と、マイナス高圧発生手段２６と、プラス高圧発生手段２７と、出力制御手段２９とを備える構成となっている。図中２８は負荷、Ａは出力端を示す。
【００３８】
上記各部の構成を詳述すると、電流検出手段２１は、負荷２８に流れる電流に応じた電圧レベル信号を発生する。誤差増幅手段２２は、外部から入力される電圧レベル信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）と電流検出手段２１からの検出信号とを比較し、その差分を増幅する。非線形入出力手段２３は、リニア減少領域、リニア増加領域を有すると共に、入出力特性に固定値出力領域を有する。識別手段２４は、誤差増幅手段２２の出力電圧を予め設定された基準電圧と比較し、非線形入出力手段２３が誤差増幅手段２２の出力電圧に対してどの出力特性範囲に位置しているかを表す識別信号を出力する。
【００３９】
切り替え手段２５は、識別手段２４からの識別信号を受けて、非線形入出力手段２３の出力の伝達先を切り替える。マイナス高圧発生手段２６は、切り替え手段２５からの信号レベルに応じたマイナスの高圧出力を発生する。プラス高圧発生手段２７は、マイナス高圧発生手段２６のロウ側出力端子にその出力が接続されると共に、電流検出手段２１に接続され、切り替え手段２５からの信号レベルに応じたプラスの高圧出力を発生する。
【００４０】
出力制御手段２９は、外部入力されるＯＮ／ＯＦＦ制御信号を受けて、ＯＮ信号が入力された場合は電流検出手段２１からの検出信号を有効とし、ＯＦＦ信号が入力された場合は電流検出手段２１からの検出信号を無効にすると共に、誤差増幅手段２２の出力を非線形入出力手段２３の固定値出力特性となる電圧範囲になるように、誤差増幅手段２２への入力信号を制御する。
【００４１】
次に、上記のごとく構成してなる第２の実施の形態に係る高圧電源装置における動作を説明する。外部からＯＮ信号が入力された場合、出力制御手段２９は電流検出手段２１からの検出信号を有効とする。一方、外部からＯＦＦ信号が入力された場合、出力制御手段２９は電流検出手段２１からの検出信号を無効にすると共に、誤差増幅手段２２の出力を非線形入出力手段２３の固定値出力特性となる電圧範囲になるように、誤差増幅手段２２への入力信号を制御する。
【００４２】
即ち、非線形入出力手段２３の入出力特性に固定値出力領域を持たせ、該固定値出力をマイナス高圧発生手段２６、プラス高圧発生手段２７の出力が共にＯＦＦとなるような電圧値に設定すると共に、誤差増幅手段２２の出力を上記固定値出力領域に制御する出力制御手段２９を設けることによって、ＯＦＦ出力の制御を容易に且つ確実に行うことができる。これにより、回路のフィードバック定数を適切に設定することによって、オーバーシュートやアンダーシュート等を起こすことなくＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことができる。
【００４３】
図３は上記図２に示した第２の実施の形態に係る高圧電源装置の出力制御手段２９を実現する詳細構成を示す回路図である。図３において、トランジスタＴｒ３１のベース端子に外部からＯＮ／ＯＦＦ信号が入力されると、該トランジスタＴｒ３１は外部からのＯＮ／ＯＦＦ信号の状態に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。
【００４４】
ここで例えば、外部入力のＯＮ／ＯＦＦ信号がハイレベルであった場合は、トランジスタＴｒ３１がＯＮとなり、これによってトランジスタＴｒ３２、トランジスタＴｒ３３はＯＦＦ、更に、トランジスタＴｒ３４、トランジスタＴｒ３５がＯＦＦ状態となる。この結果、出力制御手段２９は電流検出手段２１、誤差増幅手段２２から切り離された状態となり、何等の影響も与えることはない。
【００４５】
一方、外部入力のＯＮ／ＯＦＦ信号がロウレベルとなった場合は、上述の各トランジスタが逆の状態となるため、オペアンプＯＰ３１の出力が誤差増幅手段２２の入力、及び電流検出手段２１の出力に接続される状態となる。ここで、電流検出手段２１の出力インピーダンスが充分高く、且つオペアンプＯＰ３１の出力インピーダンスが充分低い場合は、本状態により電流検出手段２１の出力は無効となり、変わってオペアンプＯＰ３１の出力が有効となる。
【００４６】
ところで、オペアンプＯＰ３１はその一方の入力端に予め設定された基準電圧Ｖｒｅｆが入力されており、また、残る一方の入力端には誤差増幅手段２２の出力が接続されているため、誤差増幅手段２２の出力電圧が上記基準電圧Ｖｒｅｆとなるように制御される。従って、上記基準電圧Ｖｒｅｆを適当な値に設定しておけば、外部入力のＯＮ／ＯＦＦ信号によって高圧電源装置の出力を停止状態に固定することができる。
【００４７】
また、この場合の回路においては、ＯＮ／ＯＦＦの制御応答は高圧発生回路の出力制御応答と同様に行われるので、この応答を適当に設定しておけば、ＯＮ／ＯＦＦ動作による出力のオーバーシュート、アンダーシュート等の発生を回避することができる。
【００４８】
図４は上記図２に示した第２の実施の形態に係る高圧電源装置の出力制御手段２９のもう一つの詳細構成（ＯＮ／ＯＦＦ制御回路）を示す回路図である。本例は、誤差増幅手段２２の入力端に信号を返すことなく、非線形入出力手段２３への入力電圧を固定値出力特性の入力電圧範囲に直接設定するものである。
【００４９】
図４において、外部からのＯＮ／ＯＦＦ信号は、トランジスタＴｒ４１、トランジスタＴｒ４２のベース端に入力される。ここで、入力された信号がハイレベルのとき、トランジスタＴｒ４１、トランジスタＴｒ４２、及びトランジスタＴｒ４３はＯＮとなり、ツェナダイオードＺＤ４１、ツェナダイオードＺＤ４２に電圧がかかる状態となる。
【００５０】
この時、ツェナダイオードＺＤ４１のツェナ電圧ＶＺＬ、及び、電源電圧ＶｒとツェナダイオードＺＤ４２のツェナ電圧ＶＺＨとの差電圧（Ｖｒ−ＶＺＨ）が、非線形入出力手段２３の固定値出力特性の入力電圧範囲となるように、且つ、ＶＺＬ＜（Ｖｒ−ＶＺＨ）となるように設定しておけば、非線形入出力手段２３の出力は固定値出力特性による固定値となり、各高圧発生手段２６、２７の出力を停止することができる。
【００５１】
また、外部入力のＯＮ／ＯＦＦ信号がロウレベルである時は、トランジスタＴｒ４１、トランジスタＴｒ４２、更にはトランジスタＴｒ４３がＯＦＦ状態となり、誤差増幅手段２２の出力が直接、非線形入出力手段２３に入力されるようになる。
【００５２】
ところで、図４の例においては、固定値出力領域の入力電圧を直接、非線形入出力手段２３へ入力するため、ＯＮ／ＯＦＦ動作の切り替え信号は装置全体のループ応答とは無関係に行われてしまう。その結果、出力の立ち上がり、立ち下がりにオーバーシュートやアンダーシュートが出る場合があるので、このような問題が発生する場合は、出力制御手段２９内に設けた抵抗Ｒ４１、抵抗Ｒ４２、コンデンサＣ４１によって応答時間を調整する必要がある。
【００５３】
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態によれば、高圧電源装置は、負荷電流に応じた電圧レベル信号を出力する電流検出手段２１と、電流検出手段２１の出力信号と外部入力信号とを比較しその差分を増幅する誤差増幅手段２２と、入出力特性に固定値出力領域を有し、該固定値出力がマイナス高圧発生手段２６、プラス高圧発生手段２７の出力が共にＯＦＦとなるような電圧値に設定される非線形入出力手段２３と、切り替え手段２５の信号レベルに応じたプラスの高圧出力を発生するプラス高圧発生手段２７と、切り替え手段２５の信号レベルに応じたマイナスの高圧出力を発生するマイナス高圧発生手段２６と、非線形入出力手段２３が誤差増幅手段２２の出力電圧に対してどの出力特性範囲に位置しているかを識別する識別手段２４と、識別手段２４の識別に基づき非線形入出力手段２３の出力伝達先を切り替える切り替え手段２５と、外部からＯＮ信号が入力された場合は電流検出手段２１の検出信号を有効とし、外部からＯＦＦ信号が入力された場合は電流検出手段２１の検出信号を無効にすると共に、誤差増幅手段２２の出力を非線形入出力手段２３の固定値出力特性となる電圧範囲になるように誤差増幅手段２２への入力信号を制御する出力制御手段２９とを有するため、下記のような効果を奏する。
【００５４】
非線形入出力手段２３に、プラス高圧発生手段２７とマイナス高圧発生手段２６の双方の出力を同時に停止させ得る出力電圧に設定された固定値出力領域を設け、更に、非線形入出力手段２３の動作を、外部入力されるＯＮ／ＯＦＦ信号の状態に応じて前記固定値出力領域に設定する出力制御手段２９を設けているため、高圧出力制御のループ応答に大きな影響を与えずにＯＮ／ＯＦＦ制御することができ、出力のオーバーシュートやアンダーシュートを起こさずに、なお且つ、出力ＯＮ／ＯＦＦ時の立ち上がり、立ち下がり時間を極度に遅らせることなくスムーズなＯＮ／ＯＦＦ制御を実現することができる。
【００５５】
即ち、非線形入出力手段２３の出力を固定値出力領域に設定もしくは制御するだけの簡単な構成で、プラス高圧発生手段２７、マイナス高圧発生手段２６の動作を確実に停止させることができる。これにより、出力制御の遅延等の不具合を起こすことなく安定した停止制御を実現することができる。
【００５６】
［３］第３の実施の形態
上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、一つの非線形入出力手段をプラス、マイナス二つの高圧発生手段に切り替え供給して（−）〜（＋）の出力範囲の高圧出力をスムーズ且つ簡単に制御する場合について説明したが、第３の実施の形態では、二つの非線形入出力手段を用いてプラス、マイナスの各高圧発生手段をスムーズ且つ簡単に制御する場合について説明する。
【００５７】
図５は本発明の第３の実施の形態に係る高圧電源装置の構成を示すブロック図である。第３の実施の形態に係る高圧電源装置は、電流検出手段５１と、誤差増幅手段５２と、第一の非線形入出力手段５３と、第二の非線形入出力手段５４と、マイナス高圧発生手段５６と、プラス高圧発生手段５７とを備える構成となっている。図中５８は負荷、Ａは出力端を示す。
【００５８】
上記各部の構成を詳述すると、電流検出手段５１は、負荷５８に流れる電流に応じた電圧レベル信号を発生する。誤差増幅手段５２は、外部から入力される電圧レベル信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）と電流検出手段５１からの検出信号とを比較し、その差分を増幅する。第一の非線形入出力手段５３は、リニア減少領域と固定値出力領域を有し、誤差増幅手段５２からの入力電圧に応じた出力電圧を発生する。第二の非線形入出力手段５４は、固定値出力領域とリニア増加領域とを有し、誤差増幅手段５２からの入力電圧に応じた出力電圧を発生する。
【００５９】
マイナス高圧発生手段５６は、第一の非線形入出力手段５３からの信号レベルに応じたマイナスの高圧出力を発生する。プラス高圧発生手段５７は、マイナス高圧発生手段５６のロウ側出力端子にその出力が接続されると共に、電流検出手段５１に接続され、第二の非線形入出力手段５４からの信号レベルに応じたプラスの高圧出力を発生する。
【００６０】
次に、上記のごとく構成してなる第３の実施の形態に係る高圧電源装置における動作を説明する。誤差増幅手段５２は、電流検出手段５１からの検出信号と外部入力の電圧レベル信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）とを比較し、その比較結果に応じた出力電圧を発生する。この出力電圧は、第一の非線形入出力手段５３、第二の非線形入出力手段５４に入力され、第一の非線形入出力手段５３、第二の非線形入出力手段５４は該入力電圧に応じた出力電圧を発生する。
【００６１】
ここで例えば、電流検出手段５１による電流検出結果が、外部入力の制御信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）に対して高かった場合（電流値がプラス方向に大きかった場合）は、プラス方向の出力を抑えるべく誤差増幅手段５２の出力電圧が変化（減少）する。これによって第一及び第二の非線形入出力手段５３、５４の出力も変化する。
【００６２】
例えば、第一の非線形入出力手段５３の出力は固定値出力のままで第二の非線形入出力手段５４の出力電圧が下がったり、または、第二の非線形入出力手段５４の出力電圧は固定値のままで第一の非線形入出力手段５３の出力電圧が上昇したりして、マイナス高圧発生手段５６の出力は停止したままでプラス高圧発生手段５７の出力が低下したり、プラス高圧発生手段５７の動作は停止したままでマイナス高圧発生手段５６の出力が増加する等して、その結果、負荷５８に流れる電流がプラス方向に減少するように制御される。
【００６３】
また、逆に電流検出手段５１による電流検出結果が、外部入力の制御信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）に対して低かった場合は、上述した制御と逆の制御が行われ、負荷５８に流れる電流がプラス方向に増加するように制御される。
【００６４】
図６乃至図９は第３の実施の形態に係る高圧電源装置における動作を説明する動作説明図である。図６は誤差増幅手段５２の出力動作を示しており、その出力は、検出した負荷電流が外部入力の制御信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）に対して過多である場合は減少し、検出した負荷電流が外部入力の制御信号（ＣＯＮＴＲＯＬ）に対して過少である場合は増加する。
【００６５】
図７は第一の非線形入出力手段５３の出力動作を示しており、誤差増幅手段５２からの出力に応じて、負荷電流過多（プラス方向に対して）の場合は該出力電圧は固定値領域内となり最小値、もしくは増加する方向を出力し、負荷電流過少の場合は該出力電圧は減少する方向、または固定値出力領域内となり最小値を出力する。
【００６６】
図８は第二の非線形入出力手段５４の出力動作を示しており、誤差増幅手段５２からの出力に応じて、負荷電流過多の場合は該出力電圧は減少する方向、または固定値領域内となり最小値を出力し、負荷電流過少の場合は該出力電圧は固定値領域内となり最小値、もしくは増加する方向を出力する。
【００６７】
図９は上述の動作を足し合わせた第３の実施の形態における出力動作を示しており、負荷電流が過少の場合はマイナス駆動が絞られてプラス駆動が増加して行き、負荷電流が過多の場合はプラス駆動が絞られてマイナス駆動が増加して行く。
【００６８】
また、図９に示されるように、第３の実施の形態においては、プラス駆動、マイナス駆動の双方が絞られて停止する停止領域を有しており、出力を停止させる場合は、誤差増幅手段５２の出力、或いは各非線形入出力手段５３、５４への入力を該停止範囲となるように、或いは該停止範囲に設定するようにすればよい。尚、この方法については上記第２の実施の形態で説明したので、ここでは説明を省略する。
【００６９】
以上説明したように、本発明の第３の実施の形態によれば、高圧電源装置は、負荷電流に応じた電圧レベル信号を出力する電流検出手段５１と、電流検出手段５１の出力信号と外部入力信号とを比較しその差分を増幅する誤差増幅手段５２と、リニア減少領域と固定値出力領域を有し、誤差増幅手段５２からの入力電圧に応じた出力電圧を発生する第一の非線形入出力手段５３と、固定値出力領域とリニア増加出力領域とを有し、誤差増幅手段５２からの入力電圧に応じた出力電圧を発生する第二の非線形入出力手段５４と、第一の非線形入出力手段５３の出力に基づきマイナスの高圧出力を発生するマイナス高圧発生手段５６と、第二の非線形入出力手段５４の出力に基づきプラスの高圧出力を発生するプラス高圧発生手段５７とを有するため、下記のような効果を奏する。
【００７０】
一つの誤差増幅手段５２の出力を、マイナス高圧発生手段５６の出力制御領域と停止制御領域との二つの制御領域を有する第一の非線形入出力手段５３と、プラス高圧発生手段５７の出力制御領域と停止制御領域との二つの制御領域を有する第二の非線形入出力手段５４とに入力するように構成したので、プラス高圧発生手段５７、マイナス高圧発生手段５６の制御が簡単な構成で且つスムーズな制御で実現することができ、更に、双方の停止も簡単に実現することができる。これにより、装置の小型化やコストダウンを実現することができると同時に、安定した停止制御をも可能とすることができる。
【００７１】
尚、本発明の第１乃至第３の実施の形態に係る電源装置は、例えば電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置に搭載して高圧を発生する等、所望の高圧の発生を必要とする種々の装置に用いることが可能である。また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、１つの機器からなる装置に適用してもよい。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、正の高圧出力を発生する正高圧発生手段と、負の高圧出力を発生する負高圧発生手段とを有し、前記正高圧発生手段と前記負高圧発生手段から発生された高圧を負荷へ供給する電源装置であって、前記負荷に流れる負荷電流に応じた電圧を出力する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力信号と第１の外部入力信号との差分に応じた電圧を出力する増幅手段と、入力電圧の増加に従い出力電圧を減少する第１の入力電圧範囲と、入力電圧の増加に従い出力電圧を増加する第２の入力電圧範囲と、入力電圧の増加に拘わらず固定値を出力する第３の入力電圧範囲とを有する入出力特性を持ち、前記増幅手段の出力電圧が入力され、その入力電圧と前記入出力特性に従って電圧を出力する入出力手段と、前記入出力手段がどの入出力特性領域で動作するかを識別し、識別信号を出力する識別手段と、前記識別信号に基づいて前記入出力手段が出力する電圧の出力伝達先を切り替える切り替え手段と、前記第１とは別の第２の外部入力信号に応答して前記入出力手段への入力が前記第３の入力電圧範囲になるよう設定する出力制御手段と、を有し、前記入出力手段は、前記出力制御手段により前記第３の入力電圧範囲の電圧が入力されると、前記正高圧発生手段の出力及び前記負高圧発生手段の出力が共にオフするような固定値を出力するようにしたので、簡単な構成で負荷側の様々な電圧状態に対して所望の出力電流となる様に制御することが可能となり、従って、スムースな正の高圧と負の高圧の切り替えを行うことができるとともに、出力制御の遅延等の不具合を起こすことなく安定した停止制御を実現することができる。また、これにより、装置の小型化とコストダウンを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る高圧電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る高圧電源装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る高圧電源装置における出力制御手段の構成例を示す回路図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る高圧電源装置における出力制御手段の他の構成例を示す回路図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る高圧電源装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る高圧電源装置における誤差増幅手段の動作を示す説明図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る高圧電源装置における第一の非線形入出力手段の動作を示す説明図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る高圧電源装置における第二の非線形入出力手段の動作を示す説明図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る高圧電源装置における誤差増幅手段、第一の非線形入出力手段、第二の非線形入出力手段の各動作を足し合わせた動作を示す説明図である。
【図１０】従来例に係る高圧発生装置における高圧停止手段の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１１、２１、５１ 電流検出手段
１２、２２、５２ 誤差増幅手段
１３、２３ 非線形入出力手段
１４、２４ 識別手段
１５、２５ 切り替え手段
１６、２６、５６ マイナス高圧発生手段
１７、２７、５７ プラス高圧発生手段
１８、２８、５８ 負荷
２９ 出力制御手段
５３ 第一の非線形入出力手段
５４ 第二の非線形入出力手段
Claims (2)
- 正の高圧出力を発生する正高圧発生手段と、負の高圧出力を発生する負高圧発生手段とを有し、前記正高圧発生手段と前記負高圧発生手段から発生された高圧を負荷へ供給する電源装置であって、
前記負荷に流れる負荷電流に応じた電圧を出力する電流検出手段と、
前記電流検出手段の出力信号と第１の外部入力信号との差分に応じた電圧を出力する増幅手段と、
入力電圧の増加に従い出力電圧を減少する第１の入力電圧範囲と、入力電圧の増加に従い出力電圧を増加する第２の入力電圧範囲と、入力電圧の増加に拘わらず固定値を出力する第３の入力電圧範囲とを有する入出力特性を持ち、前記増幅手段の出力電圧が入力され、その入力電圧と前記入出力特性に従って電圧を出力する入出力手段と、
前記入出力手段がどの入出力特性領域で動作するかを識別し、識別信号を出力する識別手段と、
前記識別信号に基づいて前記入出力手段が出力する電圧の出力伝達先を切り替える切り替え手段と、
前記第１とは別の第２の外部入力信号に応答して前記入出力手段への入力が前記第３の入力電圧範囲になるよう設定する出力制御手段と、
を有し、
前記入出力手段は、前記出力制御手段により前記第３の入力電圧範囲の電圧が入力されると、前記正高圧発生手段の出力及び前記負高圧発生手段の出力が共にオフするような固定値を出力することを特徴とする電源装置。 - 前記出力制御手段は、前記第２の外部入力信号がオフの場合、前記電流検出手段からの検出信号を無効にすることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
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