JP2004053908A

JP2004053908A - 電子写真装置および電源装置

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Publication number: JP2004053908A
Application number: JP2002211024A
Authority: JP
Inventors: Koji Doi; 土井　浩嗣
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】小型で、低コストの電子写真装置、電源装置を提供する。
【解決手段】制御部２０１は、クロック送信手段１により所要の周波数，デューティのクロック信号を高圧電源部２０２に送信する。高圧電源部２０２は、受信したクロック信号をクロック＝三角波変換手段３で三角波に変換し、この三角波と高圧電源部２０２の出力にかかる電圧レベル信号とを比較手段５０２で比較してＰＷＭ信号を発生し、このＰＷＭ信号に応じて高圧電源部２０２の出力を制御する。この制御された高圧電源部２０２の出力は画像形成工程に用いられる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光体および高電圧を利用して画像形成を行う電子写真装置、およびこの電子写真装置に好適な電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は、従来例である“電子写真装置”の構成を示す断面図である。図において、ＰＫ〜ＰＭはそれぞれブラック，イエロ，マゼンタ，シアン色のトナー画像を形成する画像形成部、１３１は前記各画像形成部で形成されたトナー画像が重ねて転写され、フルカラーのトナー画像が形成される中間転写媒体、１３２は前記中間転写媒体に転写紙Ｐを搬送する転写紙搬送手段、１３３は前記転写紙搬送手段１３２に搬送された転写紙Ｐに前記中間転写媒体１３１上に形成されたフルカラーのトナー画像を転写する二次転写手段、１３４は前記二次転写手段１３３を経た前記転写紙Ｐを挟んで、圧力と熱とにより前記転写紙Ｐに前記トナー画像を定着する定着手段である。
【０００３】
以上の構成において、画像形成部ＰＫ〜ＰＭは、ＰＭでマゼンタ、ＰＣでシアン、ＰＹでイエロ、ＰＫでブラックの各色のトナー画像を形成し、それぞれＰＭから順に形成したトナー画像を中間転写媒体１３１に転写して、各色トナー画像が重ねられることによってフルカラーのトナー画像を形成する。形成されたフルカラーのトナー画像は二次転写手段１３３部で、前記転写紙搬送手段１３２によって搬送された転写紙Ｐと位置合わせされ、二次転写手段１３３の作用によって前記転写紙Ｐに転写される。更に、前記転写紙Ｐは定着手段１３４部に搬送され、前記フルカラーのトナー画像が前記転写紙Ｐに定着される。
【０００４】
更に、各色画像形成部について説明する。なお、画像形成部内での画像形成動作は各画像形成部ＰＫ〜ＰＭで共通であるので、ＰＭを代表として説明し、他の画像形成部の動作説明は省略する。図中１３５Ｍは光の照射によってその表面の帯電状態を変化させる感光ドラム、１３６Ｍは前記感光ドラム１３５Ｍの表面を一様に帯電させるための一次帯電ローラ、１３７Ｍは前記一次帯電ローラ１３６Ｍによって一様に帯電された感光ドラム１３５Ｍに画像情報に基づいた光の照射を行うレーザ照射手段、１３８Ｍは前記レーザ照射手段１３７Ｍによって感光ドラム１３５Ｍ上に形成された静電潜像にしたがってマゼンタ色のトナーを付着させ、前記静電潜像をマゼンタ色のトナー画像に可視化する現像手段、１３９Ｍは前記現像手段１３８Ｍによって形成されたトナー画像を前記中間転写媒体１３１に転写する一次転写手段、１３１０Ｍは前記一次転写手段１３９Ｍを経て前記感光ドラム１３５Ｍ上に残された残トナーを回収するクリーニング手段である。
【０００５】
以上の構成において、感光ドラム１３５Ｍは一次帯電ローラ１３６Ｍによってその表面を一様に帯電され、該一様に帯電された感光ドラム１３５Ｍ表面に前記レーザ照射手段１３７Ｍから画像情報に従ったレーザ光の照射が行われて、前記感光ドラム１３５Ｍの表面に帯電量の凹凸で出来た静電潜像が形成される。以上のように形成された静電潜像は前記現像手段１３８Ｍによってトナーによる可視像に現像され、該トナー画像は一次転写手段１３９Ｍによって前記中間転写手段１３１上に転写される。前記一次転写手段１３９Ｍの転写プロセスにおいて中間転写手段１３１に転写されずに感光ドラム１３５Ｍ表面に残ったトナーはクリーニング手段１３１０Ｍによって掻き落とされて回収される。
【０００６】
図１４に前記電子写真装置を動作させる電装部のブロック図を示す。図中２０１は前述の電子写真装置の動作を制御するための制御部、２０２は前記制御部２０１からの制御信号を受けて前述の一次帯電，現像，一次転写，二次転写などの負荷に高圧出力を発生する高圧電源部、ＬＭ〜ＬＫは前述の画像形成部ＰＭ〜ＰＫ内に含まれる一次帯電，現像，一次転写の電子写真負荷、ＬＳＴは前述の二次転写に関わる電子写真負荷、２０３は前記制御部２０１，高圧電源部２０２に電力を供給するスイッチング電源部、２０４は電子写真装置本体である。
【０００７】
図１４の構成において、制御部２０１は前述の画像形成プロセスに従って各動作が行われるよう、感光ドラムの回転や転写紙の搬送用のモータなどに動作信号を送信する一方、各画像形成部ＰＭ〜ＰＫ内や二次転写のための電子写真負荷に高圧出力を供給するよう高圧電源部２０２に動作信号を送信する。高圧電源部２０２は前記制御部２０１からの制御信号に従って、所定のタイミングで所定の電子写真負荷に対して所定の高圧出力値を供給するよう動作し、これによって前述の転写紙への画像形成プロセスが実行される。一方、スイッチング電源部２０３は以上の制御部２０１，高圧電源部２０２、その他、不図示のモータなどに電力供給を行い、以上の電子写真プロセスを実行可能にしている。
【０００８】
図１５に高圧電源部内の一出力を生成する高圧発生部の回路ブロック図を示す。図中３０１は二つの入力信号を受けてＰＷＭ信号を出力する専用ＩＣ等で構成されたＰＷＭ生成手段、３０２は前記ＰＷＭ生成手段からのＰＷＭ信号にしたがってＯＮ／ＯＦＦのスイッチング動作を行うスイッチング手段、３０３は前記スイッチング電源部２０３からの電源供給を受けて、前記スイッチング手段３０２の動作に従って発生する交流信号を増幅して出力する昇圧手段、３０４は前記昇圧手段によって増幅された交流信号を直流信号に変換する平滑手段、３０５は高圧出力を外部接続する出力端、３０６は前記出力端３０５に発生する電圧や電流などの所望の出力を検出する出力検出手段、ＣＯＮＴ−ＳＩＧは前述の制御部２０１から送信される、本高圧発生部からの出力を設定するための出力制御信号である。
【０００９】
以上の構成において、ＰＷＭ生成手段３０１は制御部２０１から送信される出力制御信号ＣＯＮＴ−ＳＩＧと前記出力検出手段３０６からの検出信号とが入力されて該二つの入力信号に基づいた所定の演算動作によりＰＷＭ信号を発生する。発生したＰＷＭ信号はスイッチング手段３０２に送信され、スイッチング手段３０２は前記ＰＷＭ信号に応じたタイミングでＯＮ／ＯＦＦ動作を行って昇圧手段３０３に前記ＯＮ／ＯＦＦ動作に従った交流信号を入力する。昇圧手段３０３は該交流信号を増幅して平滑手段３０４に出力し、平滑手段３０４は該増幅された信号を平滑して直流出力を出力端３０５に生じさせる。出力検出手段３０６は出力端３０５に生じる出力の電圧値や電流値などの予め定められた検出対象を電圧レベルに変換して検出信号としてＰＷＭ生成手段３０１に対して送信する。以上の構成と動作によって、出力端３０５に発生する出力は、制御信号ＣＯＮＴ−ＳＩＧが表す所望の出力値に制御される。
【００１０】
図１６に高圧発生部の別の従来例を説明する回路ブロック図を示す。図中４０１は予め定められた固定周波数，固定デューティのクロック信号を出力するクロック発生手段、４０２は制御部２０１から送信される制御信号ＣＯＮＴ−ＳＩＧと出力検出手段３０６から出力される検出信号とを受けてその差分を増幅する誤差増幅手段、Ｔｒは前記誤差増幅手段４０２からの出力に従って、スイッチング手段３０２から昇圧手段３０３への電力供給を制限し、前記スイッチング手段３０２の動作に従って前記昇圧手段３０３に入力される交流信号の信号レベルを調整するトランジスタである。
【００１１】
以上の構成によれば、クロック発生手段４０１からのクロックによってスイッチング手段３０２は予め定められたタイミングでＯＮ／ＯＦＦ動作を行い、これによって昇圧手段３０３にはトランジスタＴｒによって信号レベルが調整された交流信号が入力される。昇圧手段３０３は前記交流信号を増幅して交流信号を発生し、平滑手段３０４はこれを平滑して出力端３０５に直流信号を発生させる。出力検出手段３０６は出力端３０５の電圧または電流を検出して電圧レベル信号に変換し、前記誤差増幅手段４０２に送信する。誤差増幅手段４０２は該検出信号と前述の制御信号ＣＯＮＴ−ＳＩＧとの差分を増幅して前記トランジスタＴｒを動作させる。以上の構成と動作の結果、誤差増幅手段４０２の出力は二つの入力が一致するような電圧を発生し、トランジスタＴｒを動作させるため、出力端３０５の出力は制御信号ＣＯＮＴ−ＳＩＧが表す出力を発生することとなる。
【００１２】
図１７に高圧発生部の更に別の従来例を説明する回路ブロック図を示す。図中５０１は予め定められた所定の周波数，所定の電圧の三角波を発生する三角波発生手段、５０２は誤差増幅手段４０２からの誤差増幅信号と前記三角波発生手段５０１から発生される三角波とを比較する比較手段である。
【００１３】
図１７の構成においては、制御信号ＣＯＮＴ−ＳＩＧと出力検出信号との差分を増幅した誤差増幅手段４０２の出力が前記三角波発生手段５０１から出力される三角波と前記比較手段５０２で比較される。この結果、比較手段５０２からの出力は出力端３０５に生じる出力が制御信号ＣＯＮＴ−ＳＩＧの表す出力値となるように調整出力されるＰＷＭ信号となる。
【００１４】
以上の構成においては、三角波発生手段５０１を共通に使用して、比較手段から先を複数設けることによって複数の高圧出力を得る構成も採用されている。
【００１５】
図１８に高圧発生部の更なる従来例を説明する回路ブロック図を示す。図中６０１は入力信号に応じて所定の演算を行いＰＷＭ信号を出力するＣＰＵなどの演算手段、６０２は出力検出手段３０６からの電圧レベルで表現される出力検出信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段である。
【００１６】
図１８の構成において、Ａ／Ｄ変換手段６０２は出力検出信号をデジタル変換して演算手段６０１に送信する。演算手段６０１は前記Ａ／Ｄ変換手段６０２でデジタル変換された出力検出信号と、前記演算手段６０１内部に設定される出力制御値とに基づいて予め定められた所定の演算を行いＰＷＭ信号を出力する。スイッチング手段３０２は前記ＰＷＭ信号に基づいて動作し、昇圧手段３０３に交流信号を送信し、昇圧手段３０３は該交流信号を増幅し、平滑手段３０４はこれを平滑して出力端３０５に発生させる。以上の構成、および動作により、出力端３０５の出力は演算手段６０１内部に設定された出力制御値が表すレベルに調整制御されることとなる。
【００１７】
【発明が解決しようとしている課題】
前述したような従来の電子写真装置においては、以下のような問題を有していた。
【００１８】
図１５のようなＰＷＭ生成手段を高圧発生部に用いた場合、各高圧出力毎に専用のＰＷＭ生成手段が必要となり、電子写真装置のように複数の高圧出力を要する装置においては、無駄が多く、コストアップを招く問題があった。
【００１９】
図１６のような高圧発生部を用いた場合、出力電力を幅広く制御しようとした場合、トランジスタＴｒが大きな電力を背負う必要が生じるため、トランジスタＴｒの発熱の問題や発熱を防止するための放熱器が必要になり、コストアップや大型化を招くといった問題、更には、出力に寄与しない電力が増大し、省電力化の妨げになるといった問題があった。
【００２０】
図１７のような高圧発生部を用いた場合、複数出力の生成に三角波発生手段を共通で使用できる反面、複数の高圧発生部を複数基板に分けて配置しなければならない場合、三角波の送信のためのバッファが必要になったり、三角波送信のために基板間を接続する信号線が必要になったり、あるいは、各基板に三角波発生手段を用意しなければならなくなるなど、やはりコストアップや大型化を生じる問題があった。
【００２１】
図１８のような高圧発生部を用いた場合、ＣＰＵのような演算手段を用いるには出力検出のためのＡ／Ｄ変換手段が必要になったり、高圧出力の数だけ演算手段のポート数が必要になる上、複雑なＰＷＭ演算が必要で、複数の高圧出力制御を実現するには専用のＣＰＵが必要になるなど、やはりコストアップを生じる問題があった。
【００２２】
更に、図１５〜図１７の従来の高圧発生部を用いた場合、出力の立ち上がり、立ち下がり時間は、高圧発生部の性能により決定され、その調整には、昇圧手段に用いられるトランスの能力や、接続された負荷のインピーダンス、高圧発生手段内の制御応答を決定する各種インピーダンスや制御に用いられるＩＣの性能などが複雑に影響するため、所望の動作を得るのは非常に困難であった。
【００２３】
また、近年の電子写真装置においては、そのカラー化の進展と共に、多くの高圧出力を様々なタイミングでＯＮ／ＯＦＦさせる必要があり、各高圧出力の立ち上げや立ち下げの動作が、スイッチング電源部からの出力電圧に影響し、他の高圧電源出力の出力電圧を一時的に狂わせて、形成画像にすじ状の斑を生じさせたり、各高圧出力の出力線間での干渉によって前記と同様の画像異常を生じさせる問題があった。
【００２４】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、小型で、低コストの電子写真装置、電源装置を提供することを目的とするものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、電子写真装置を次の（１）ないし（８）のとおりに構成し、電源装置を次の（９）ないし（１５）のとおりに構成する。
【００２６】
（１）感光体と高電圧を利用して画像形成を行う電子写真装置において、
前記電子写真装置における画像形成工程の一部、または全てを制御する制御部と、
前記制御部からの制御信号を受けて該制御信号に応じた高圧出力を発生する高圧電源部とを備え、
前記制御部は所要の周波数，デューティのクロック信号を送信するクロック送信手段を有し、前記高圧電源部は前記クロック送信手段から送信されるクロック信号を三角波に変換するクロック＝三角波変換手段と、前記クロック＝三角波変換手段の出力電圧と前記高圧電源部の出力にかかる電圧レベル信号とを比較してＰＷＭ信号を発生する比較手段とを有し、前記高圧電源部の出力が前記ＰＷＭ信号に応じて制御され、該制御された前記高圧電源部の出力が前記画像形成工程に用いられる電子写真装置。
【００２７】
（２）前記（１）に記載の電子写真装置において、
前記高圧電源部は前記クロック＝三角波変換手段からの信号を受けて所要の高圧出力を発生する高圧発生部を複数有し、前記複数の高圧発生部が共通のクロック＝三角波変換手段からの信号を受けて動作するよう構成された電子写真装置。
【００２８】
（３）前記（１）に記載の電子写真装置において、
前記電子写真装置は前記クロック送信手段手段からのクロック信号を受けて所要の高圧出力を発生する高圧電源部を複数有し、該複数の高圧電源部が共通のクロック送信手段からのクロック信号を受けて動作するよう構成された電子写真装置。
【００２９】
（４）前記（１）ないし（３）のいずれかに記載の電子写真装置において、
前記制御部と前記高圧電源部とが相互の信号の中継を行う信号中継手段により接続されると共に、
前記高圧発生部は前記比較手段から出力されるＰＷＭ信号を受けてスイッチング動作を行うスイッチング手段を有し、
前記高圧電源部の出力が前記スイッチング手段の動作に応じて制御されると共に、前記中継手段の断線、あるいは短絡による前記クロック送信手段からのクロック信号が停止した場合に、前記スイッチング手段の動作が停止するよう前記比較手段への信号の入力が関係付けられている電子写真装置。
【００３０】
（５）前記（１）ないし（４）のいずれかに記載の電子写真装置において、
前記制御部と前記高圧電源部とが相互の信号の中継を行う信号中継手段により接続されると共に、前記制御部は前記高圧電源部からの出力の設定に用いられる制御信号を出力する出力制御手段を有し、
前記高圧電源部は当該高圧電源部の出力を検出する出力検出手段と、前記出力制御手段からの制御信号と前記出力検出手段からの出力信号とに応じてエラー信号を出力する誤差増幅手段と、前記誤差増幅手段からのエラー信号を所定の電圧値範囲に調整する信号調整手段とを有し、
前記信号調整手段が、前記中継手段の断線、あるいは、短絡によって前記クロック送信手段からのクロック信号が停止した場合に、前記スイッチング手段の動作を停止するように前記エラー信号を調整するよう構成された電子写真装置。
【００３１】
（６）前記（１）ないし（５）のいずれかに記載の電子写真装置において、
前記クロック送信手段は、発生するクロック信号のデューティを変更可能に構成された電子写真装置。
【００３２】
（７）前記（１）ないし（６）のいずれに記載の電子写真装置において、
前記クロック送信手段は、高圧出力の発生開始時に送信クロックのデューティを所定のタイミングで徐々に広げるよう制御される電子写真装置。
【００３３】
（８）前記（１）ないし（７）のいずれに記載の電子写真装置において、
前記クロック送信手段は、高圧出力の停止時に送信クロックのデューティを所定のタイミングで徐々に狭めるよう制御される電子写真装置。
【００３４】
（９）制御部と、前記制御部からの制御信号を受けて該制御信号に応じた出力を発生する電源部とを備えた電源装置において、
前記制御部は所要の周波数，デューティのクロック信号を送信するクロック送信手段を有し、前記電源部は前記クロック送信手段から送信されるクロック信号を三角波に変換するクロック＝三角波変換手段と、前記クロック＝三角波変換手段の出力電圧と前記高圧電源部の出力にかかる電圧レベル信号とを比較してＰＷＭ信号を発生する比較手段とを有し、前記電源部の出力が前記ＰＷＭ信号に応じて制御される電源装置。
【００３５】
（１０）前記（９）に記載の電源装置において、
前記電源部は前記クロック＝三角波変換手段からの信号を受けて所要の出力を発生する出力発生部を複数有し、前記複数の出力発生部が共通のクロック＝三角波変換手段からの信号を受けて動作する電源装置。
【００３６】
（１１）前記（９）に記載の電源装置において、
前記電源装置は前記クロック送信手段手段からのクロック信号を受けて所要の出力を発生する電源部を複数有し、該複数の電源部が共通のクロック送信手段からのクロック信号を受けて動作する電源装置。
【００３７】
（１２）前記（９）ないし（１１）のいずれかに記載の電源装置において、
前記制御部と前記電源部とが相互の信号の中継を行う信号中継手段により接続されると共に、
前記制御部は前記電源部からの出力の設定に用いられる制御信号を出力する出力制御手段を有し、
前記電源部は当該電源部の出力を検出する出力検出手段と、前記出力制御手段からの制御信号と前記出力検出手段からの出力信号とに応じてエラー信号を出力する誤差増幅手段と、前記誤差増幅手段からのエラー信号を所定の電圧値範囲に調整する信号調整手段とを有し、
前記信号調整手段が、前記中継手段の断線、あるいは、短絡によって前記クロック送信手段からのクロック信号が停止した場合に、前記スイッチング手段の動作を停止するように前記エラー信号を調整するよう構成された電源装置。
【００３８】
（１３）前記（９）ないし（１２）のいずれに記載の電源装置において、
前記クロック送信手段は、前記電源装置の出力の発生開始時に送信クロックのデューティを所定のタイミングで徐々に広げるよう制御される電源装置。
【００３９】
（１４）前記（９）ないし（１３）のいずれに記載の電源装置において、
前記クロック送信手段は、前記電源装置の出力の停止時に送信クロックのデューティを所定のタイミングで徐々に狭めるよう制御される電源装置。
【００４０】
（１５）前記（９）ないし（１４）のいずれに記載の電源装置において、
前記クロック＝三角波変換手段は、コンデンサの充放電回路である電源装置。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を電子写真装置の実施例により詳しく説明する。
【００４２】
【実施例】
（実施例１）
図１は、実施例１である“電子写真装置”に用いられる制御部、および高圧電源部の構成を示す回路ブロック図である。なお、電子写真装置の全体構成は図１３と同様であり、電装部の全体構成は図１４と同様なので、図１３、図１４の説明を援用し、ここでの説明を省略する。
【００４３】
図１中、１は制御部２０１内に設けられ、予め定められた所定周波数、所定デューティのクロック信号を発生送出するクロック送信手段、２は制御部２０１内に設けられ高圧電源部２０２からの出力値を設定する出力制御手段、３は高圧電源部２０２内に設けられ、前記クロック送信手段１から送信されたクロック信号を三角波などに変換するクロック＝三角波変換手段である。
【００４４】
図１の構成において、クロック発生手段１は予め定められている周波数，デューティのクロック信号を発生しクロック＝三角波変換手段３に送信する。クロック＝三角波変換手段３は入力されたクロック信号を同じ周波数の三角波に変換し、比較手段５０２に送信する。また、出力制御手段２は高圧出力調整用の制御信号ＣＯＮＴ−ＳＩＧを発生して、高圧発生手段１００内の誤差増幅手段４０２に送信する。以下図１７に示す従来例と同様に動作し、高圧発生手段１００に発生する出力は前記高圧制御手段２からの制御信号の表す出力に調整制御される。
【００４５】
図２に本実施例におけるクロック＝三角波変換手段のより詳細な具体例を示す。図中Ｖｓはスイッチング電源２０３から供給される電源電圧、Ｒ１，Ｒ２は抵抗、Ｃはコンデンサ、Ｔｒ１はベース、および、ベース＝エミッタ間に抵抗を内蔵したトランジスタ、Ｖｏｕｔは三角波出力端である。
【００４６】
図２において、トランジスタＴｒ１のベースには前述のクロック送信手段１からの信号が入力され、トランジスタＴｒ１は前記予め定められた周波数，デューティのクロック信号でＯＮ／ＯＦＦされる。ここで、クロック信号がローレベルの期間ではトランジスタＴｒ１はＯＦＦ状態にあり、電源電圧Ｖｓは抵抗Ｒ１，Ｒ２を介してコンデンサＣに充電される。すなわち、三角波出力端Ｖｏｕｔの電圧は低い電圧から時定数（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃに従って上昇する。次にクロック信号がハイレベルの期間では、トランジスタＴｒ１はＯＮ状態にあり、コンデンサＣに充電された電圧は抵抗Ｒ２，トランジスタＴｒ１を介して放電される。すなわち、三角波出力端Ｖｏｕｔの電圧は高い電圧から低い電圧へと時定数Ｒ２＊Ｃに従って放電される。なお、クロック信号は、ハイとローの信号を繰り返すため、クロック＝三角波変換手段の出力電圧は前述の上昇と下降を繰り返し、その結果、入力されたクロック信号は三角波に変換されて出力される。
【００４７】
次に図３（ａ）は、本実施例における高圧電源部に、複数の高圧発生手段１００−１〜１００−３を具備した変形の構成例を示している。図に示すとおり、高圧電源部は一つのクロック信号を受けてこれを一つのクロック＝三角波変換手段３に入力し、該クロック＝三角波変換手段３からの三角波信号を基板内の他の高圧発生手段にも分配する構成をとっている。
【００４８】
更に、図３（ｂ）の構成では、複数の基板に用意された高圧電源部２０２−１〜２０２−３に対して、一つのクロック信号を共用して分配する構成を採用している。本構成では各基板の高圧電源部２０２−１〜２０２−３にクロック＝三角波変換手段を具備しているが、該変換手段は図２に示したとおり簡単な構成で実現できるため、コストアップや基板の大型化を招く心配はない。
【００４９】
以上説明したように、本実施例によれば、制御部内に固定クロックの送信手段を構成して所定のクロック信号を送信し、高圧電源部に該クロック信号を三角波に変換するクロック＝三角波変換手段を設け、該変換手段で変換した三角波を高圧発生手段でのＰＷＭ生成用に用いるようにしたので、制御部に用いられるゲートアレー等のデジタルＩＣ内のわずかな部分を利用して、コストアップを招くこと無くクロック送信手段を実現できるばかりでなく、高圧電源部では、抵抗とコンデンサとトランジスタといった簡単な構成で前記クロック送信手段からのクロック信号を三角波に変換できるので、従来のＰＷＭ生成方法と比して安価なＰＷＭ生成手段が構成できる。
【００５０】
更に、基板内では前記変換された三角波を共用し、複数基板間では前記クロック送信信号を共用するように構成できるので、従来方式のように三角波の送信のためのバッファや基板間信号のやり取りのための信号線や信号ルートを追加する必要が無く、コストアップや配線のための大型化を招くこと無くローコストな構成で複数の高圧発生手段を実現することができる。
【００５１】
（実施例２）
図４は、実施例２である“電子写真装置”に用いられる制御部、および高圧電源部の構成を示す回路ブロック図である。図中、４は誤差増幅手段４０２からの信号に所定の条件を付加した調整信号を出力する信号調整手段、５ａ，５ｂは制御部２０１内に設けられ、高圧電源部２０２ｂに各種信号を送信するための送信コネクタ、６ａ，６ｂは高圧電源部２０２ｂに設けられ制御部２０１からの各種送信信号を受信するための受信コネクタ、７ａ，７ｂは制御部２０１、高圧電源部２０２ｂ間の前記送受信信号を伝送するための伝送手段である。
【００５２】
図４の構成において、クロック送信手段１は実施例１に記載の通りクロック＝三角波変換手段３にクロック信号を送信し、これに基づいて、クロック＝三角波変換手段３は三角波信号を比較手段５０２に送信する。一方、誤差増幅手段４０２からの誤差増幅信号は、信号調整手段４に入力され、該入力された誤差増幅信号に所定の調整を施した調整信号を前記比較手段５０２に送信する。比較手段５０２は前述の三角波信号と前記調整信号とを比較してスイッチング手段３０２に比較信号を送信するが、前述の誤差増幅信号は直流的な電圧値であり、三角波信号は交流信号であることから、出力信号は前記三角波信号と周期を同一にしたパルス信号となる。ところで、スイッチング手段３０２は昇圧手段３０３に入力される電源電圧Ｖｓを昇圧手段３０３内部に用意されたトランスの入力巻線を介してグランドに対してＯＮ／ＯＦＦする。従って、前記スイッチング手段３０２の動作が、仮にＯＮ状態を継続した場合、抵抗Ｒは通常電圧ドロップを最小限に抑えるために１０［Ω］前後に設定されるため、電源電圧Ｖｓは図中の抵抗Ｒ，前述の一次巻線，スイッチング手段３０２を通る回路は、過電力状態に至って抵抗Ｒは発熱，溶断に至る。
【００５３】
そこで、本実施例においては信号調整手段４がこの状態を避けるように条件設定されている。例えば、前述の図２に示したクロック＝三角波変換手段３の具体的構成においては、送信コネクタ５ａや６ａの接触不良や伝送手段７ａの断線や装置内ビスによる挟み込み等のグランド間ショートが生じた場合、該変換手段３の出力する信号は、内部のトランジスタＴｒ１のＯＦＦ状態を受けて、電源電圧Ｖｓに張り付いた状態となる。従って、この状態でスイッチング手段３０２がＯＦＦ状態となるように前述の信号調整手段を構成している。
【００５４】
図５（ａ），（ｂ）にこの場合の信号調整手段の具体的構成例を示めす。まず、（ａ）において、Ｖａは誤差増幅手段４０２からの誤差増幅信号の入力端、Ｖｂは調整信号の出力端、Ｒ３，Ｒ４は抵抗である。この構成によれば、Ｖａに入力される誤差増幅信号は抵抗Ｒ３，Ｒ４によって分圧されてＶｂに出力される。誤差増幅手段４０２は通常オペアンプで構成されるためその出力の最大値は供給される電源電圧Ｖｓが限界である。従って、前記誤差増幅手段４０２から出力される最大出力はＶｓであり、信号調整手段からの出力Ｖｂの最大値は前記Ｖｓを抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧した電圧レベルとなる。つまり、クロック＝三角波変換手段３がＶｓとなって出力が停止し、誤差増幅手段４０２の誤差増幅信号が最大となっても、比較手段５０２に入力される信号調整手段からの出力は前記クロック＝三角波変換手段３からの出力Ｖｓを超えることは無いので、この状態で比較手段５０２の出力がスイッチング手段３０２をＯＦＦさせるよう構成すれば、前述したような抵抗の溶断を生じる危険は回避される。
【００５５】
なお、本実施例における正常動作時のクロック＝三角波変換手段３と信号調整手段４、ならびに、比較手段５０２の出力信号の関係を図６に示す。信号調整手段４からの信号は三角波信号の下側で上下可能に構成され、比較手段５０２の出力は三角波の信号レベルが調整信号の信号レベルを下回ったところでハイとなるように動作し、これをスイッチング手段３０２内のスイッチのＯＮ動作に利用するよう構成している。なお、この構成によれば、前述の抵抗Ｒ３，Ｒ４の設定により、比較手段５０２から出力されるＰＷＭ信号の最大デューティを設定できることは言うまでもない。
【００５６】
次に、図６（ｂ）は図６（ａ）の抵抗Ｒ４をツェナーダイオードＺＤ１に置き換えた構成である。出力Ｖｂの最大電圧がツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧に抑制されるため、これによって比較手段５０２がハイ状態に固定されることを回避し、前述したような抵抗Ｒの溶断が生じる危険を防止している。
【００５７】
更に、図７（ａ），（ｂ）に信号調整手段のもう一つの構成例を示す。図７の構成は図５の信号の極性を反転させたもので、図８に示すように三角波信号の上側で調整信号が上下可能に構成され、この場合の比較信号５０２は三角波信号が前記調整信号を越えた時にハイ状態を出力するように構成される。この構成では、比較手段５０２から出力されるＰＷＭ信号は（ａ）においては抵抗Ｒ５，Ｒ６の分圧で、（ｂ）においてはツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧で、デューティ限界が設定される。
【００５８】
更に、この場合に適用されるクロック＝三角波変換手段の詳細例を図９に示す。図中Ｖｃはクロック信号の入力端、Ｖｄは出力端、Ｒ７，Ｒ８は抵抗、Ｃ１はコンデンサである。この場合抵抗Ｒ７，Ｒ８とコンデンサＣ１の充放電動作によって三角波が生成されるが、前述したような接触不良やグランドショートによって入力端Ｖｃがオープン、または、ショート状態となった場合、出力端Ｖｄからの信号はグランドレベルとなる。従って、このような状態に至った場合に、スイッチ手段３０２内のスイッチがＯＦＦするように前記信号変換手段４は構成されている。
【００５９】
以上説明したように、本実施例によれば、クロック信号のオープン，ショートといった異常時においても、スイッチング手段がＯＮ状態に保持されることが無いので、コネクタの挿し忘れなどでクロックが停止しても抵抗の溶断といった装置の故障を回避できる。
【００６０】
（実施例３）
図１０に、実施例３である“電子写真装置”における高圧発生部の出力動作を説明する、各部電圧動作のタイミングチャートを示す。本実施例におけるハードウエアの構成は、図４に示す高圧電源部を図３（ｂ）のように配置した構成なので、その説明を援用し、ここでの説明を省略する。
【００６１】
図１０中、（ａ），（ｃ），（ｄ）は各高圧出力を示し、（ｂ）はスイッチング電源から各高圧電源部に供給される電源電圧を示している。図に示す通り、従来の装置においては、（ａ）のように高圧出力が立ち上がると、その駆動電力供給のために（ｂ）に示すように電源電圧が一時的に降下し、これによって、それ以前から出力されていた（ｃ）の高圧出力が変動してしまうといった問題があった。これに対し、従来の（ａ）のように動作していた出力の立ち上がりを（ｄ）のように変更し、電源電圧の降下を抑えることが本実施例の作用である。
【００６２】
図１１に前述の出力立ち上がりを実現するための各部信号動作のタイミングチャートを示す。図中（ａ）はクロック送信手段１から出力されるクロック信号、（ｂ），（ｃ）は比較手段５０２に入力されるクロック＝三角波変換手段３の出力と信号調整手段４からの出力、（ｄ）は比較手段５０２の動作によるＰＷＭ出力、（ｅ）は前記ＰＷＭによる高圧出力である。
【００６３】
図１１に示すように、本実施例におけるクロック送信手段１からのクロック信号はそのデューティが徐々に広がるよう制御され、これによって、クロック＝三角波変換手段３からの出力は（ｂ）に示すように、徐々に信号調整手段４の出力レベルに近づき、やがて交差する動作となる。比較手段５０２は前記（ｂ），（ｃ）の信号が入力されるので、その出力信号は（ｄ）に示すように徐々にそのデューティを広げるＰＷＭ信号となり、これによる高圧出力は（ｅ）に示すように、ゆっくりと上昇する動作となる。前記クロック信号が更に広がり、予め定められた所定のデューティに達するとクロック信号のデューティの増加は停止し、クロック＝三角波変換手段３の出力は、この動作に伴って、やがて所定の三角波信号を出力するに至る。一方、比較手段５０２からの出力は前述の動作を続けて徐々にそのデューティを広げるが、出力が所定の設定値に達すると、前述の誤差増幅手段４０２の出力が低下し、これによって前記信号調整手段４からの出力も低下する。この動作によって、比較手段５０２からのＰＷＭ信号は、出力制御動作に移り、所定のＰＷＭ制御で動作するようになる。
【００６４】
なお、前述と同様の問題は立ち下げの場合にも生じる。そこで、高圧出力の立ち上がりだけでなく、立ち下げにおいても同様にして処理し問題を解決することができる。この場合は、クロック送信手段からのクロック信号のデューティを徐々に狭めていくようにすればよい。
【００６５】
図１２に本実施例における制御部の制御フローチャートを示す。図中、Ｓ（ステップ）１は立ち上げルーチンを判断するシーケンス、Ｓ２はパルス信号出力のデューティ（パルス幅）が最大になったことを判断するシーケンス、Ｓ３はパルス信号出力のデューティ（パルス幅Ｐｗ）に所定の増加パルス幅Ｐａを加算するシーケンス、Ｓ４は立ち下げルーチンを判断するシーケンス、Ｓ５はパルス信号出力が０になったことを判断するシーケンス、Ｓ６はパルス信号出力のデューティ（パルス幅Ｐｗ）から所定の減少パルス幅Ｐｂを減算するシーケンスである。
【００６６】
次に動作を説明する。先ず、Ｓ１で立ち上げルーチンにあるか否かを判断し、立ち上げルーチンにある場合はＳ２でその時のパルス信号出力のデューティ（パルス幅Ｐｗ）が最大になっているか否かを判断する。ここで、最大に達している場合は何もせずに本ルーチンを終了するが、そうでない場合は、Ｓ３でその時のパルス信号出力の出力パルス幅に予め設定される所定のパルス幅Ｐａを加算して、新たなパルス幅を設定し、本ルーチンを終了する。また、Ｓ１で立ち上げルーチンでないと判断された場合、Ｓ４で立ち下げルーチンにあるか否かの判断がされ、立ち下げルーチンでない場合は何もせずに本ルーチンを終了する。一方、立ち下げルーチンにあると判断された場合、Ｓ５でその時のパルス信号出力のデューティ（パルス幅Ｐｗ）が０になっているか否かを判断し、ここで、０に達している場合は何もせずに本ルーチンを終了する。また、０になっていなかった場合は、その時のパルス信号出力のパルス幅から予め設定される所定のパルス幅Ｐｂを減算して、新たなパルス幅を設定し、本ルーチンを終了する。
【００６７】
なお、本ルーチンはタイマ割り込み等を用いて、所定のタイミングで定期的に実行することで、立ち上げ工程では徐々にクロック信号出力のデューティを広げ、立ち下げ工程では徐々に狭める動作が実現される。
【００６８】
以上説明したように、本実施例によれば、制御部内のクロック送信手段の操作によって、高圧出力の立ち上げ，立ち下げ速度を自在に調整できるので、高圧出力の立ち上げ，立ち下げをゆっくり行うように調整することで、出力開始や出力停止に伴う瞬時的な電源電圧の変動の発生を抑制でき、高圧出力の振れを回避し、画像斑の発生を防止できる効果がある。
【００６９】
なお、以上の説明では、高圧出力の振れが生じる原因として、電源電圧の変動を挙げたが、実際はこれだけに限られたものではなく、例えば、高圧出力が伝送されるケーブル同士や負荷同士の間で、一方の出力の立ち上げや立ち下げに伴う急峻な変化が容量結合などによる干渉で他方の高圧出力を変動させる場合もあり、本実施例はこのような変動に対しても同様の効果を発揮することができるものである。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、小型で、低コストの電子写真装置、電源装置を提供することができる。
【００７１】
詳しくは、制御部に用いられるゲートアレー等のデジタルＩＣ内のわずかな部分を利用して、コストアップを招くこと無くクロック送信手段を実現できるばかりでなく、電源部では、抵抗とコンデンサとトランジスタといった簡単な構成で前記クロック送信手段からのクロック信号を三角波に変換できるので、従来のＰＷＭ生成方法と比して安価なＰＷＭ生成手段が構成できる。
【００７２】
また、請求項２，１０，３，１１に記載の発明によれば、従来方式のように三角波の送信のためのバッファや基板間信号のやり取りのための信号線や信号ルートを追加する必要が無く、コストアップや配線のための大型化を招くこと無くローコストな構成で複数の出力を供給できる。
【００７３】
また、請求項４，５，１２に記載の発明によれば、クロック信号のオープン，ショートといった異常時においても、スイッチング手段がＯＮ状態に保持されることが無いので、コネクタの挿し忘れなどでクロックが停止しても抵抗の溶断といった装置の故障を回避できる。
【００７４】
請求項６，７，８，１３，１４に記載の発明によれば、出力開始または出力停止に伴う瞬時的な電源電圧の変動の発生を抑制でき、出力の振れを回避し、たとえば、電子写真装置の画像斑の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における制御部および高圧電源部の構成を示すブロック図
【図２】クロック＝三角波変換手段の回路図
【図３】実施例１における高圧電源部の変形を示すブロック図
【図４】実施例２における制御部および高圧電源部の構成を示すブロック図
【図５】信号調整手段の構成例を示す回路図
【図６】図５の構成を採用した場合のタイミングチャート
【図７】信号調整手段の構成例を示す回路図
【図８】図７の構成を採用した場合のタイミングチャート
【図９】クロック＝三角波変換手段の回路図
【図１０】実施例３の動作説明図
【図１１】実施例３の動作を示すタイミングチャート
【図１２】実施例３の制御動作を示すフローチャート
【図１３】電子写真装置の構成を示す断面図
【図１４】電装部の構成を示すブロック図
【図１５】高圧電源部内の高圧発生部の回路構成を示すブロック図
【図１６】別の高圧発生部の回路構成を示すブロック図
【図１７】別の高圧発生部の回路構成を示すブロック図
【図１８】別の高圧発生部の回路構成を示すブロック図
【符号の説明】
１　クロック送信手段
２　出力制御手段
３　クロック＝三角波変換手段
２０１　制御部
２０２　高圧電源部
５０２　比較手段

Claims

感光体と高電圧を利用して画像形成を行う電子写真装置において、
前記電子写真装置における画像形成工程の一部、または全てを制御する制御部と、
前記制御部からの制御信号を受けて該制御信号に応じた高圧出力を発生する高圧電源部とを備え、
前記制御部は所要の周波数，デューティのクロック信号を送信するクロック送信手段を有し、前記高圧電源部は前記クロック送信手段から送信されるクロック信号を三角波に変換するクロック＝三角波変換手段と、前記クロック＝三角波変換手段の出力電圧と前記高圧電源部の出力にかかる電圧レベル信号とを比較してＰＷＭ信号を発生する比較手段とを有し、前記高圧電源部の出力が前記ＰＷＭ信号に応じて制御され、該制御された前記高圧電源部の出力が前記画像形成工程に用いられることを特徴とする電子写真装置。
請求項１に記載の電子写真装置において、
前記高圧電源部は前記クロック＝三角波変換手段からの信号を受けて所要の高圧出力を発生する高圧発生部を複数有し、前記複数の高圧発生部が共通のクロック＝三角波変換手段からの信号を受けて動作するよう構成されたことを特徴とする電子写真装置。
請求項１に記載の電子写真装置において、
前記電子写真装置は前記クロック送信手段からのクロック信号を受けて所要の高圧出力を発生する高圧電源部を複数有し、該複数の高圧電源部が共通のクロック送信手段からのクロック信号を受けて動作するよう構成されたことを特徴とする電子写真装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の電子写真装置において、
前記制御部と前記高圧電源部とが相互の信号の中継を行う信号中継手段により接続されると共に、
前記高圧発生部は前記比較手段から出力されるＰＷＭ信号を受けてスイッチング動作を行うスイッチング手段を有し、
前記高圧電源部の出力が前記スイッチング手段の動作に応じて制御されると共に、前記中継手段の断線、あるいは短絡による前記クロック送信手段からのクロック信号が停止した場合に、前記スイッチング手段の動作が停止するよう前記比較手段への信号の入力が関係付けられていることを特徴とする電子写真装置。
請求項１ないし４のいずれかに記載の電子写真装置において、
前記制御部と前記高圧電源部とが相互の信号の中継を行う信号中継手段により接続されると共に、前記制御部は前記高圧電源部からの出力の設定に用いられる制御信号を出力する出力制御手段を有し、
前記高圧電源部は当該高圧電源部の出力を検出する出力検出手段と、前記出力制御手段からの制御信号と前記出力検出手段からの出力信号とに応じてエラー信号を出力する誤差増幅手段と、前記誤差増幅手段からのエラー信号を所定の電圧値範囲に調整する信号調整手段とを有し、
前記信号調整手段が、前記中継手段の断線、あるいは、短絡によって前記クロック送信手段からのクロック信号が停止した場合に、前記スイッチング手段の動作を停止するように前記エラー信号を調整するよう構成されたことを特徴とする電子写真装置。
請求項１ないし５のいずれかに記載の電子写真装置において、
前記クロック送信手段は、発生するクロック信号のデューティを変更可能に構成されたことを特徴とする電子写真装置。
請求項１ないし６のいずれに記載の電子写真装置において、
前記クロック送信手段は、高圧出力の発生開始時に送信クロックのデューティを所定のタイミングで徐々に広げるよう制御されることを特徴とする電子写真装置。
請求項１ないし７のいずれに記載の電子写真装置において、
前記クロック送信手段は、高圧出力の停止時に送信クロックのデューティを所定のタイミングで徐々に狭めるよう制御されることを特徴とする電子写真装置。
制御部と、前記制御部からの制御信号を受けて該制御信号に応じた出力を発生する電源部とを備えた電源装置において、
前記制御部は所要の周波数，デューティのクロック信号を送信するクロック送信手段を有し、前記電源部は前記クロック送信手段から送信されるクロック信号を三角波に変換するクロック＝三角波変換手段と、前記クロック＝三角波変換手段の出力電圧と前記高圧電源部の出力にかかる電圧レベル信号とを比較してＰＷＭ信号を発生する比較手段とを有し、前記電源部の出力が前記ＰＷＭ信号に応じて制御されることを特徴とする電源装置。
請求項９に記載の電源装置において、
前記電源部は前記クロック＝三角波変換手段からの信号を受けて所要の出力を発生する出力発生部を複数有し、前記複数の出力発生部が共通のクロック＝三角波変換手段からの信号を受けて動作することを特徴とする電源装置。
請求項９に記載の電源装置において、
前記電源装置は前記クロック送信手段手段からのクロック信号を受けて所要の出力を発生する電源部を複数有し、該複数の電源部が共通のクロック送信手段からのクロック信号を受けて動作することを特徴とする電源装置。
請求項９ないし１１のいずれかに記載の電源装置において、
前記制御部と前記電源部とが相互の信号の中継を行う信号中継手段により接続されると共に、
前記制御部は前記電源部からの出力の設定に用いられる制御信号を出力する出力制御手段を有し、
前記電源部は当該電源部の出力を検出する出力検出手段と、前記出力制御手段からの制御信号と前記出力検出手段からの出力信号とに応じてエラー信号を出力する誤差増幅手段と、前記誤差増幅手段からのエラー信号を所定の電圧値範囲に調整する信号調整手段とを有し、
前記信号調整手段が、前記中継手段の断線、あるいは、短絡によって前記クロック送信手段からのクロック信号が停止した場合に、前記スイッチング手段の動作を停止するように前記エラー信号を調整するよう構成されたことを特徴とする電源装置。
請求項９ないし１２のいずれに記載の電源装置において、
前記クロック送信手段は、前記電源装置の出力の発生開始時に送信クロックのデューティを所定のタイミングで徐々に広げるよう制御されることを特徴とする電源装置。
請求項９ないし１３のいずれに記載の電源装置において、前記クロック送信手段は、前記電源装置の出力の停止時に送信クロックのデューティを所定のタイミングで徐々に狭めるよう制御されることを特徴とする電源装置。
請求項９ないし１４のいずれに記載の電源装置において、前記クロック＝三角波変換手段は、コンデンサの充放電回路であることを特徴とする電源装置。