JP2002165450A - 高圧電源 - Google Patents

高圧電源

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JP2002165450A
JP2002165450A JP2000353506A JP2000353506A JP2002165450A JP 2002165450 A JP2002165450 A JP 2002165450A JP 2000353506 A JP2000353506 A JP 2000353506A JP 2000353506 A JP2000353506 A JP 2000353506A JP 2002165450 A JP2002165450 A JP 2002165450A
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pwm
ratio
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Takeshi Mazaki
健 真崎
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力範囲・負荷範囲が広く、かつ画質に影響
のない高圧電源を得る。 【解決手段】 PWM発生器2によりスイッチングトラ
ンジスタをオン/オフさせ高圧トランス4を駆動し、高
圧出力端子に印可される出力をモニタするためA/D変
換器3へ帰還させる。この結果により、CPU1が装置
全体の制御を行うとともに、一定間隔で発生するタイマ
割り込み時に高圧電源の駆動条件を演算更新する。さら
に、高圧出力の出力値が帰還され、出力値と高圧トラン
スが有するパルス変調比(PWMduty)−出力特性
を基にPWM比を導き比率を制御する。このことで、出
力を目標値に近づける演算更新を所定の周期毎に行い、
任意の設定された一定周期でパルスのon比率を間引い
ている。本構成により、PWM最小の分可能以下で制御
し、広範囲の負荷に追従可能になり、安価な方法で画質
を向上させるための高圧を発生できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧電源に関し、
特に、電子写真プロセスを用いた複写機・ファクシミリ
・プリンタ等の画像形成装置へ適用される高圧電源に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、高圧電源は、例えば、電子写真プ
ロセスによる複写機・ファクシミリ・プリンタ等の高圧
電源として構成される。この電子写真プロセスによる複
写機・ファクシミリ・プリンタ等の高圧電源の制御方式
として、マイクロプロセッサCPUとタイマ、A/D変
換器を備え、各高電圧出力をA/D変換器によりモニタ
し、一定周期毎にA/D変換からの現出力帰還値と目標
出力との比較結果からCPUによる演算更新を行い、高
圧トランスを駆動するスイッチングトランジスタのスイ
ッチング比(duty)を制御することで、任意の高電
圧を出力する高圧電源が搭載されている。
【0003】電子写真プロセスにおいては、感光体上に
形成された画像を記録紙へ転写する際にローラを介して
記録紙に電荷を供給する方法がある。このローラに対す
る高圧電源の仕様としては、記録紙サイズや装置がおか
れた環境により目標出力値を切替えて画像品質を向上さ
せているものがある。
【0004】上記のローラを使用した方式の場合には、
記録紙サイズにより高圧電源の負荷が大きく異なると、
装置の置かれた環境によって温度によるローラ自体の抵
抗変化、記録紙の吸湿による負荷変化があり、出力範囲
・負荷範囲が非常に広範囲となる。また、CPU演算更
新により次周期のPWM(Pulse Width Modulation/パ
ルス幅変調)duty(比率)を決定し駆動する方式で
は、設定可能比率(duty)が細かければ細かいほど
出力精度が向上する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、PWMの分解能は、PWM信号を形成す
るクロック原振に起因し、分解能をあげようとすればク
ロックを上げる必要があり、その分多くのカウンタ数が
必要となる。このため、コスト面においても限界がある
という問題点を伴う。
【0006】このように、出力範囲・負荷範囲が広いも
のに対して十分なPWM分解能が確保できない場合に、
高圧出力の精度が悪く、変動幅が大きくなり、画質に影
響してしまう。
【0007】本発明は、出力範囲・負荷範囲が広いもの
に対して十分なPWM分解能が確保できない場合にも画
質に影響のない高圧電源を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の高圧電源は、高圧トランスに接続されPW
M信号に基づきスイッチングされるスイッチング素子
と、スイッチング素子に対するPWM信号を発生するP
WM発生手段と、高圧出力の出力値が帰還され、出力値
と高圧トランスが有するパルス幅変調比(PWMdut
y)−出力特性をもとにPWMdutyを導きデューテ
ィを制御することで、出力を目標値に近づける演算更新
を所定の周期毎に行うCPUとを有し、任意の設定され
た一定周期でパルスのパルスのon比(オンデューティ
/onduty)を間引くことを特徴としている。
【0009】また、上記の装置がおかれている環境を把
握するための温湿度センサと、記録媒体である記録紙サ
イズを把握するための記録紙サイズセンサとをさらに備
え、得られた温湿度及び記録紙サイズ情報からPWM発
生手段のパルスのon比の間引きパターンを決定し、ス
イッチング素子を駆動するとよい。
【0010】さらに、高圧出力中の負荷変動による出力
の変化が大きいとき、PWM発生手段のパルスのon比
の間引きパターンを変更してスイッチング素子を駆動す
るとよい。
【0011】なお、上記の記録紙の搬送経路途中に記録
紙の先端・後端を検出可能なセンサをさらに備え、この
センサから得られたセンサ情報から高圧電源の負荷変動
が発生するタイミングをはかり、PWM発生手段のパル
スのon比の間引きパターンを変更してスイッチング素
子を駆動するとよい。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
による高圧電源の実施の形態を詳細に説明する。図1か
ら図3を参照すると、本発明の高圧電源の一実施形態が
示されている。
【0013】図1に、この装置の高圧電源を制御するた
めのシステムの回路構成ブロックを記す。図1に示す本
実施形態の高圧電源は、CPU1、PWM発生器2、A
/D変換器3、高圧トランス4、温湿度センサ5、記録
紙サイズセンサ6、レジストセンサ7を含み構成され
る。
【0014】CPU1は、記録紙搬送のためのモータ制
御や各種センサの取り込み、光書き込み制御等の装置全
体の制御を行うとともに、内部にタイマ機能を備え、一
定間隔で発生するタイマ割り込み時に高圧電源の駆動条
件を演算更新する。
【0015】PWM発生器2により必要な駆動条件でス
イッチングトランジスタを稼働/非稼働(on/of
f)とさせ、高圧トランス4を駆動する。これにより高
圧出力端子に印可される出力をモニタするためA/D変
換器3へ帰還させ、このA/D変換の結果により駆動条
件をCPU1が演算更新することを高圧出力停止タイミ
ングまで繰り返し行う。
【0016】温湿度センサ5は、この装置がおかれた環
境条件を把握するためのセンサであり、A/D変換器3
により温度及び湿度を取り込む。この情報により転写ロ
ーラのインピーダンスを予測するとともに記録紙の吸湿
状態を把握することが可能になる。
【0017】記録紙サイズセンサ6は、数bitのSW
によって構成され7〜8種の定型紙サイズを検知し画像
領域の設定、転写ローラに印可する高圧出力値を決定す
る。
【0018】また、レジストセンサ7は記録紙が転写領
域に入る直前に配置され、画像位置合わせに使用され
る。基本的な演算更新について図2に従い説明する。
【0019】CPU1は、出力開始タイミング(フラグ
による判定)ならば(ステップS1/Yes)、演算更
新の同期をとるためにCPU1は内部のタイマ割り込み
(ここでは10ms割り込み)が入ったところ(ステッ
プS2/Yes)で現在の出力をA/D変換によって取
り込み(ステップS3)、目標出力のA/D値との差分
を求め(ステップS4)、所定の演算式1に従って更新
するPWM設定値を計算し(ステップS5)、PWM設
定値更新を駆動する(ステップS6)。これは10ms
毎に出力が停止されるまで(ステップS2/No)、継
続して行われる(ステップS2〜ステップS7/N
o)。
【0020】計算式は上記で求めたA/D値の目標値と
の差分にある演算係数を掛け、現在のPWM設定値に対
して増加減する。具体的には下記の式1とする。 新PWM設定値=現PWM設定値+(A/D値差分×演算係数)・・・式1
【0021】上記式1の結果、出力が目標出力に対して
小さい場合はPWMdutyのon幅が大きくなる様
に、逆に出力が目標出力に対して大きい場合はPWMd
utyのon幅が小さくなるように演算される。また、
A/Dの差分が大きければPWMdutyの増減分も大
きくなり、小さければ増減分は小さく更新される。この
時PWMdutyが小さい方向へ更新され、PWMの設
定可能な最小パルス幅が設定、駆動されても目標値に近
づかない場合の間引き制御について説明する。
【0022】図3は、同一負荷条件時のPWMduty
出力特性を示したものであり、間引きを行わないときの
duty出力特性を間欠Aとし、1/8の割合で間引き
を行った特性を間欠Bとし、更に1/4で間引きを行っ
たものを間欠Cとしたとき、同一dutyにおいても間
引き率により出力が異なってくる特性の形態を示してい
る。
【0023】上記の特性の結果、dutyを小さくして
も目標値に届かない場合、間欠A特性での最小デューテ
ィを図3中のとし、更に演算結果が小さいdutyと
なったときに間欠B特性、つまり1/8の間引きを行っ
た状態でduty更新を継続する。同様に間欠Bでの最
小dutyをとし、更に演算結果が小さいdutyと
なったときに間欠C特性、つまり1/4間引きを行った
状態でduty更新を継続する。つまり設定可能な最小
パルス幅は、1/4間引きを行った状態でのduty
となる。
【0024】この間引き率は、任意の率を設定できる構
成なっていれば環境条件や記録紙サイズによって設定す
ることで最適な制御が可能となる。また、逆に間欠Cで
の駆動から演算結果が大きいdutyとなった場合、d
utyとなったら間欠Bのdutyへ移行し、間欠
Bでのdutyになったら間欠Aのdutyへ移行
し、演算更新を継続する。
【0025】また、記録動作中の急激な負荷変動が発生
した場合には帰還信号の変化量を算出し、ある値以上に
変化した場合は間欠Aから間欠C、もしくは間欠Cから
間欠Aの同一dutyへ移行することで急激な負荷変動
にも追従が可能になる。
【0026】記録紙やローラ自体に依存する高圧負荷は
環境条件が影響するため、温湿度センサからの情報によ
って駆動開始から間欠モードで行うことで、負荷に合っ
た最適な演算制御が可能になり、出力の目標値への収束
も早くなる。同様に、記録紙サイズによって設定出力値
が異なるとともにサイズにより高圧負荷が大きく違って
くる。このように温湿度・記録紙サイズの組み合わせに
より高圧電源の負荷範囲としては広領域となってくる
が、出力値の小さい場合に間引き率によって制御し、環
境・サイズにより負荷領域を予測し、最適な間引きを行
う。また、紙転写については記録紙がローラに噛んだ時
点から急激に高圧負荷が変化する。
【0027】この場合、間欠制御を行った状態で急激な
負荷変動が発生すると間欠モードを移行していく時間が
かかり、追従しきれないと画像に影響してしまう。この
ため、レジストセンサにより記録紙の先端・後端を検知
することでそこからかかる時間を予測し、間欠モードを
切替えて負荷変動に追従しやすくする。
【0028】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
1記載の発明は、PWMパルスを一定周期で間引いて駆
動する構成にし、PWM最小の分可能以下で制御可能と
した。このため、広範囲の負荷に追従可能になり、安価
な方法で画質を向上させるための高圧を発生できる。
【0029】請求項2記載の発明では、環境や記録紙の
状態により間引き率を変更し制御するため、起動特性や
負荷変動に追従に適した制御が可能になり、安価な方法
で画質を向上させるための高圧を発生できる。
【0030】請求項3記載の発明では、PWMduty
出力特性の動作特性を数種類備え、負荷変動が大きいと
きには動作特性を切り替え演算更新するので、追従性の
よい制御が可能となる。
【0031】請求項4記載の発明では、記録紙の先端・
後端を検知する手段により、負荷変動が大きいタイミン
グに動作特性を切り替え演算更新するので、追従性のよ
い制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高圧電源の実施形態を示す回路構成ブ
ロック図である。
【図2】動作例を示すフローチャートである。
【図3】同一負荷条件時のPWMduty−出力特性を
示した図である。
【符号の説明】
1 CPU 2 PWM発生器 3 A/D変換器 4 高圧トランス 5 温湿度センサ 6 記録紙サイズセンサ 7 レジストセンサ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高圧トランスに接続されパルス幅変調
    (PWM)信号に基づきスイッチングされるスイッチン
    グ素子と、 前記スイッチング素子に対するパルス幅変調信号を発生
    するPWM発生手段と、 高圧出力の出力値が帰還され、前記出力値と高圧トラン
    スが有するパルス幅変調比−出力特性をもとにパルス幅
    変調比を導き該パルス幅変調比を制御することで、出力
    を目標値に近づける演算更新を所定の周期毎に行うCP
    Uとを有し、 任意の設定された一定周期でパルスのon比(オンデュ
    ーティ/onduty)を間引くことを特徴とする高圧
    電源。
  2. 【請求項2】 装置がおかれている環境を把握するため
    の温湿度センサと、記録媒体である記録紙サイズを把握
    するための記録紙サイズセンサとをさらに備え、得られ
    た温湿度及び記録紙サイズ情報から前記PWM発生手段
    のonデューティの間引きパターンを決定し、スイッチ
    ング素子を駆動することを特徴とする請求項1記載の高
    圧電源。
  3. 【請求項3】 高圧出力中の負荷変動による出力の変化
    が大きいとき、前記パルス幅変調(PWM)発生手段の
    前記パルスのon比の間引きパターンを変更してスイッ
    チング素子を駆動することを特徴とする請求項1または
    2記載の高圧電源。
  4. 【請求項4】 記録紙の搬送経路途中に記録紙の先端・
    後端を検出するセンサをさらに備え、該センサから得ら
    れたセンサ情報から高圧電源の負荷変動が発生するタイ
    ミングをはかり、前記パルス幅変調発生手段のパルスの
    on比の間引きパターンを変更してスイッチング素子を
    駆動することを特徴とする請求項1から3の何れか1項
    に記載の高圧電源。
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