JP2002262566A - 高圧電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成装置の画像品質の向上、出力精度の
向上を図る高圧電源装置を提供する。 【解決手段】 高圧トランスの１次側に並列に備えられ
た抵抗値を切り替えてｐｗｍｄｕｔｙ−出力特性を最適
な特性にした状態で演算駆動する。また、各高圧電源出
力の起動時に出力帰還値をモニタし、目標値到達までの
時間を計測して、起動時のパラメータテーブルを更新す
ることで、立ち上がり時間の最適化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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
装置の高圧電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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値との比
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ｄ
ｕｔｙ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】

【発明が解決しようとする課題】このような、高圧トラ
ンスの１次側を直接スイッチング駆動して目標の出力を
得る場合、次周期のＰＷＭｄｕｔｙを決定する演算更新
は、ｐｗｍｄｕｔｙ−出力特性の代表的な値を使用して
演算を行う。ここで、ｐｗｍｄｕｔｙ−出力特性を直線
的な特性とすることで、演算更新を１次式を使って行う
ためにトランスの１次側にトランスコイルと並列に抵抗
を備え、この抵抗によって特性を直線的にしているもの
がよくある。

【０００４】また、このｐｗｍ制御ではｐｗｍ分解能が
出力精度に効くため、ｐｗｍ１％あたりの出力変化量が
小さい方が精度としては上がるが、最高出力としては低
くなってしまう。また、この特性は負荷の状態によって
も変わってくるため、通常は高圧の負荷範囲を考慮し中
心的な特性を持たせている。しかしながら、このよう
に、特性を固定にしてしまうと広い負荷範囲に対して出
力可能なように設定すれば、出力精度は粗くなってしま
い、出力精度の向上の弊害となる。

【０００５】ところで、電子写真プロセスの高圧電源の
負荷としてはローラや各記録媒体となっていることが多
く、この場合は負荷範囲が広く、特に感光体上に形成さ
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式の場合、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。この場合、記録紙サイズにより高圧電源の
負荷が大きく異なること、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。このように、出力範囲・負荷範囲が広いものに対
して一定の制御を行っていると、負荷条件により起動特
性が大きく異なり、画像に影響を及ぼす可能性がある。
特に立ち上がり時間や立ち上がり時のオーバーシュート
による画像への影響や経時劣化の原因になる恐れがあ
る。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、画像形成装置の画像品質の向上、出力精度の向上
を図る高圧電源装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、トランスを駆動するスイ
ッチ手段と、スイッチ手段のオン・オフデューティに応
じた出力を発生する高圧トランスと、高圧トランスの高
圧出力の帰還信号をＡ／Ｄコンバータによりモニタする
モニタ手段と、一定周期毎にモニタ手段から得られる出
力値と、高圧トランスが有するＰＷＭｄｕｔｙ−出力特
性とを基にＰＷＭｄｕｔｙを導き、ＰＷＭｄｕｔｙを制
御することにより、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ＰＷＭ発生手段と、を有し、ＰＷＭ
ｄｕｔｙ−出力特性を切り替える抵抗を高圧トランスの
１次側に備え、最適な値に切り替えて駆動することを特
徴としている。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、装置が設置された環境の温度・湿度を取り
込む温湿度センサをさらに有し、温湿度センタにより取
り込まれた値により高圧トランスの１次側に備えられた
抵抗を切り替えることを特徴としている。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、不揮発性の記憶媒体をさらに有
し、記憶媒体は、印字動作を行う度にその時使用された
高圧トランスの１次側に備えられた抵抗の抵抗値を記憶
しておき、ＰＷＭ発生手段は、次回の印字動作時に記憶
媒体に記憶された抵抗値に切り替えて演算更新を行うこ
とを特徴としている。

【００１０】請求項４記載の発明は、各高圧電源出力の
起動時に出力帰還値をモニタし、目標値到達までの時間
を計測する第１の計測手段と、第１の計測手段により計
測された値を基に、起動時のパラメータテーブルを更新
し、次回の立ち上げ時にパラメータテーブルを参照し、
制御を行う制御手段と、を有することを特徴としてい
る。

【００１１】請求項５記載の発明は、各高圧電源出力の
起動時に出力帰還値をモニタし、出力オーバーシュート
量を計測する第２の計測手段と、第２の計測手段により
計測された値を基に、起動時のパラメータテーブルを更
新し、次回の立ち上げ時にパラメータテーブルを参照
し、制御を行う制御手段と、を有することを特徴として
いる。

【００１２】請求項６記載の発明は、出力を行う毎に起
動時の出力帰還値をモニタし、環境および記録紙種を検
出する検出手段と、検出手段により検出された値を基
に、パラメータテーブルを更新し、同条件下での出力時
には、同条件下の前回のパラメータを参照し、制御を行
う制御手段と、を有することを特徴としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明の第１の実施の形態におけ
る高圧電源装置を示す構成図である。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
み時に高圧電源駆動条件を演算更新し、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ｏ
ｎ／ｏｆｆさせ、高圧トランス４を駆動する。

【００１５】これにより高圧出力端子に印加される出力
をモニタするＡ／Ｄコンバータ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】温度・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コン
バータ３により温度及び湿度を取り込む。不揮発性メモ
リ６は、各設定値および印字動作に必要なパラメータや
その装置特有の調整値などを記憶しておくためのもので
ある。

【００１７】基本的な演算更新について、ＣＰＵ１は、
出力開始タイミング（フラグによる判定）ならば、演算
更新の同期をとるために、内部のタイマ割り込み（ここ
では１０ｍｓ割り込み）が入ったところで現在の出力を
Ａ／Ｄ変換によって取り込み、目標出力のＡ／Ｄ値との
差分を求め、所定の演算式１に従って更新するｐｗｍ設
定値を計算し、ｐｗｍ更新駆動する。これは１０ｍｓ毎
に出力が停止されるまで継続して行われる。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
には下記に示す式１により行う。

【００１８】 新ｐｗｍ設定値＝現ｐｗｍ設定値＋（Ａ／Ｄ値差分×演算係数）・・・・式１

【００１９】上記式１によれば、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幅が小さくなる様に演算される。

【００２０】図３は、本発明の第１の実施の形態におけ
るｐｗｍｄｕｔｙ−出力特性を示す図である。特性曲線
は、抵抗７がない状態での特性を表している。抵抗７
でのロス分がないため出力としては高出力が可能となる
がｄｕｔｙとの関係は１次的とはならず、トランス４の
特性によって出力変化が大きい部分と出力変化が小さい
部分とが存在している。

【００２１】このような特性の状態では、大きい出力を
発生するには適しているが、急激な出力変化点や出力変
化が少ない領域では出力精度は向上しない。抵抗７の抵
抗値を小さくしていくことによって、抵抗７でのロス分
が増え、ｄｕｔｙ特性は１次式的になっていく。→
→の順に抵抗値を小さくして直線性を向上させたもの
である。についてはｄｕｔｙと出力の関係は１次式的
になり、ｄｕｔｙの増減に対する出力変化幅も小さくな
るために出力精度としては向上する。ただし、最高出力
としては小さいものとなる。

【００２２】通常、の特性となる抵抗値に切り替えた
状態でｐｗｍ駆動を行い、ｐｗｍｄｕｔｙ変化に対する
Ａ／Ｄ取り込みによる出力変化幅が大きいと判断した場
合に、もしくはの特性となる抵抗値への切替を行
い、出力精度を向上させる。逆に、出力変化幅が小さい
もしくはｄｕｔｙを大きくしても目標出力へ到達しない
様な場合にの特性となる抵抗値へ切り替え、ｐｗｍ演
算更新を行う。

【００２３】また、温度や湿度の環境により高圧電源の
負荷条件が変わるものがあり、この場合、温度・湿度セ
ンサ５の取り込み値により、装置が置かれた環境を判断
し、その負荷の環境変動を予測し、抵抗値を切り替えて
ｐｗｍｄｕｔｙ−出力特性を最適な条件での演算駆動を
開始する。

【００２４】また、負荷側の条件として部品バラツキや
経時変化による負荷範囲の変化に対応するために、前回
の印字動作時の駆動条件を記憶しておき、次回の印字動
作時に抵抗値を切り替えてｐｗｍｄｕｔｙ−出力特性を
最適な条件での演算駆動を開始する。

【００２５】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。図２は、本発明の第２の実施の形態における
高圧電源装置を示す構成図である。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し、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ｏ
ｎ／ｏｆｆさせ、高圧トランス４を駆動する。

【００２６】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Ａ／Ｄコンバータ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。

【００２７】温度・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コン
バータ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。記録紙サイ
ズセンサ８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。

【００２８】次に、基本的な演算更新について説明す
る。図４は、本発明の第２の実施の形態における高圧電
源装置の動作を示すフローチャートである。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Ｓ２０１／Ｙ）、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）が入ったところで（ステップＳ２０２／
Ｙ）、現在の出力をＡ／Ｄコンバータ３によって取り込
む（ステップＳ２０３）。

【００２９】目標出力のＡ／Ｄ値との差分を求め（ステ
ップＳ２０４）、所定の演算式１に従って更新するｐｗ
ｍ設定値を計算し（ステップＳ２０５）、ｐｗｍ更新駆
動する（ステップＳ２０６）。これは１０ｍｓ毎に出力
が停止されるまで（ステップＳ２０７／Ｙ）、継続して
行われる。

【００３０】第１の実施の形態と同様に、計算式は上記
で求めたＡ／Ｄ値の目標値との差分に所定の演算係数を
掛け、現在のｐｗｍ設定値に対して増加減する。具体的
には上記式１により、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ｐｗｍｄｕｔｙのｏ
ｎ幅が小さくなる様に演算される。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。

【００３１】実際の高圧出力においては、出力開始のタ
イミングでｐｗｍｄｕｔｙ設定を、初期固定ｐｗｍ設定
値で駆動を開始し、その時の出力に対するｆｂ値をＡ／
Ｄ変換し、次周期のｐｗｍを演算する。この初期ｐｗｍ
設定値と目標出力値および負荷条件によって立ち上がり
時間やオーバーシュート等の起動特性が決まってくる。

【００３２】例えば、立ち上がり時間を早くしようとす
れば、初期ｐｗｍ設定値を大きくすることで可能になる
が、負荷が小さい場合にはオーバーシュートが発生する
要因となる。また、同様に演算係数によっても立ち上が
り時間は変わってくる。このように、起動特性は負荷条
件が支配的に作用するため、この負荷条件にあった初期
ｐｗｍ設定値、演算係数を設定する。

【００３３】ある出力起動時に、所定の初期ｐｗｍ設定
値にて駆動を開始し、１０ｍｓ毎にｆｂ値を取得し演算
更新していった結果、ｆｂ値が目標値に達した時間と規
定された立ち上がり時間とを比較し、実際の立ち上がり
時間が規定時間を超えているときは、次回の起動時には
初期ｐｗｍ設定値を大きい値に変更して行う。

【００３４】また、起動時のｆｂ値のオーバーシュート
が大きければ、初期ｐｗｍ設定値を小さい値へ変更し起
動する。この負荷が記録紙への転写のような場合には記
録紙種類や、装置の動作環境により負荷条件を細分化し
てテーブルをもち、起動時にはそのテーブルを参照し、
駆動する。

【００３５】また、感光体やその他のローラへの供給バ
イアスのような場合にはそれぞれの個体バラツキや環境
による負荷の違いを吸収するための参照テーブルを準備
しておく。これは、初期ｐｗｍ設定値のみではなく演算
更新時に参照される演算係数についても同様に、テーブ
ルを持ち演算実行する。

【００３６】実際には初期ｐｗｍ設定値と演算係数との
組み合わせによって立ち上がり時間およびオーバーシュ
ートの最適化を図る。それぞれのテーブルは起動時にｆ
ｂ値と環境、紙種などの条件から更新していけば、経時
での負荷変動にも対応可能である。

【００３７】なお、上述した実施の形態は、本発明の好
適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれ
に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内に
おいて、種々変形実施が可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１記載の発明によれば、高圧トランスの１次側に並列に
備えられた抵抗値を切り替えてｐｗｍｄｕｔｙ−出力特
性を最適な特性にした状態で演算駆動するので、その負
荷条件にあった制御が可能となり、出力精度が向上す
る。

【００３９】請求項２記載の発明によれば、装置が置か
れた環境条件を取得することで高圧電源負荷を予測して
抵抗値を切り替えてｐｗｍｄｕｔｙ−出力特性を最適化
できるので、環境条件による負荷条件にあった演算駆動
が可能になり、出力精度が向上する。

【００４０】請求項３記載の発明によれば、前回の印字
動作時のｐｗｍ駆動条件を記憶して、その時の抵抗値に
切り替えてｐｗｍｄｕｔｙ−出力特性を最適化できるの
で、負荷条件のバラツキ、経時変化に適応した演算駆動
が可能になり、出力精度が向上する。

【００４１】請求項４記載の発明によれば、各高圧電源
出力の起動時に出力帰還値をモニタし、目標値到達まで
の時間を計測する手段を備え、起動時のパラメータテー
ブルを更新することで、立ち上がり時間の最適化を図る
ことができ、画像品質の向上が可能となる。

【００４２】請求項５記載の発明によれば、各高圧電源
出力の起動時に出力帰還値をモニタし、出力オーバーシ
ュート量を計測する手段を備え、起動時のパラメータテ
ーブルを更新することで、起動特性の最適化を図ること
ができ、画像品質の向上が可能となる。

【００４３】請求項６記載の発明によれば、環境や記録
紙種を検出するための手段を備えて、出力を行う毎に出
力帰還値をモニタし、パラメータテーブルを更新してい
き、同条件下での出力時には前回のパラメータを参照
し、起動特性を決める設定を行い、立ち上げるのでバラ
ツキ、環境や経時での特性変化に対してもその時の最適
な出力立ち上げができ、画像品質の向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における高圧電源装
置を示す構成図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態における高圧電源装
置を示す構成図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態におけるｐｗｍｄｕ
ｔｙ−出力特性を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態における高圧電源装
置の動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ ＣＰＵ ２ ｐｗｍ発生器 ３ Ａ／Ｄ ４ 高圧トランス ５ 温度・湿度センサ ６ 不揮発性メモリ ７ 抵抗 ８ 記録紙サイズセンサ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トランスを駆動するスイッチ手段と、 該スイッチ手段のオン・オフデューティに応じた出力を
   発生する高圧トランスと、 該高圧トランスの高圧出力の帰還信号をＡ／Ｄコンバー
   タによりモニタするモニタ手段と、 一定周期毎に前記モニタ手段から得られる出力値と、前
   記高圧トランスが有するＰＷＭｄｕｔｙ−出力特性とを
   基にＰＷＭｄｕｔｙを導き、該ＰＷＭｄｕｔｙを制御す
   ることにより、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ＰＷＭ発生手段と、を有し、 前記ＰＷＭｄｕｔｙ−出力特性を切り替える抵抗を前記
   高圧トランスの１次側に備え、最適な値に切り替えて駆
   動することを特徴とする高圧電源装置。
2. 【請求項２】 装置が設置された環境の温度・湿度を取
   り込む温湿度センサをさらに有し、 該温湿度センタにより取り込まれた値により前記高圧ト
   ランスの１次側に備えられた抵抗を切り替えることを特
   徴とする請求項１記載の高圧電源装置。
3. 【請求項３】 不揮発性の記憶媒体をさらに有し、 該記憶媒体は、印字動作を行う度にその時使用された前
   記高圧トランスの１次側に備えられた抵抗の抵抗値を記
   憶しておき、 前記ＰＷＭ発生手段は、次回の印字動作時に前記記憶媒
   体に記憶された抵抗値に切り替えて演算更新を行うこと
   を特徴とする請求項１または２記載の高圧電源装置。
4. 【請求項４】 各高圧電源出力の起動時に出力帰還値を
   モニタし、目標値到達までの時間を計測する第１の計測
   手段と、 該第１の計測手段により計測された値を基に、起動時の
   パラメータテーブルを更新し、次回の立ち上げ時に前記
   パラメータテーブルを参照し、制御を行う制御手段と、 を有することを特徴とする高圧電源装置。
5. 【請求項５】 各高圧電源出力の起動時に出力帰還値を
   モニタし、出力オーバーシュート量を計測する第２の計
   測手段と、 該第２の計測手段により計測された値を基に、起動時の
   パラメータテーブルを更新し、次回の立ち上げ時に前記
   パラメータテーブルを参照し、制御を行う制御手段と、 を有することを特徴とする高圧電源装置。
6. 【請求項６】 出力を行う毎に起動時の出力帰還値をモ
   ニタし、環境および記録紙種を検出する検出手段と、 該検出手段により検出された値を基に、パラメータテー
   ブルを更新し、同条件下での出力時には、該同条件下の
   前回のパラメータを参照し、制御を行う制御手段と、 を有することを特徴とする高圧電源装置。