JP2006039133A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像形成装置に関し、特に、それに備えられた電気的負荷への電力供給制御に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly to control of power supply to an electrical load provided therein.
例えばプリンタなどの画像形成装置は、それに備えられた各電気的負荷(例えば転写ローラなど)に対して、電源回路からの電力を定電流制御や定電圧制御によって供給するようになっている。ここで、画像形成装置では、特に周囲の温度や湿度の環境に応じて上記電気的負荷の負荷抵抗値が変動するため、その負荷抵抗値の変動を加味して制御を行う必要がある。 For example, an image forming apparatus such as a printer supplies power from a power supply circuit to each electrical load (for example, a transfer roller) provided therein by constant current control or constant voltage control. Here, in the image forming apparatus, since the load resistance value of the electric load varies depending on the ambient temperature and humidity environment in particular, it is necessary to perform control in consideration of the variation of the load resistance value.
そこで、下記特許文献1には、PWM(Pulse Width Modulation。パルス幅変調)制御によって電気的負荷への電力供給を行う技術が開示されている。より具体的には、このものには、PWMデューティ比−電気的負荷への出力特性情報が、予め選択された複数の負荷抵抗値毎に記憶されている。そして、所定のタイミングで読み込んだ電気的負荷への現在の出力値及び現在のPWMデューティ比と、PWMデューティ比−電気的負荷への出力特性情報とに基づき最も近い負荷抵抗値を決定する。次いで、この決定した負荷抵抗値に対応する1つのPWMデューティ比−電気的負荷への出力特性から上記出力値を制御目標値にするためのPWMデューティ比を予測して更新するようにしている。
ところが、上記特許文献1の構成では、現在の出力値及びPWMデューティ比が、予め記憶された複数のPWMデューティ比−電気的負荷への出力特性のいずれに対してもずれた位置となる場合がある。この場合、その現在の出力値及びPWMデューティ比は最も近い1つのPWMデューティ比−電気的負荷への出力特性上にあるとみなして電気的負荷の抵抗値が擬似的に決定されるのである。従って、現在の出力値及びPWMデューティ比と、PWMデューティ比−電気的負荷への出力特性とのずれが大きい場合には、結局、精度が高い電力供給制御が行えないという問題があった。
However, in the configuration of
また、上記特許文献1の構成では、負荷抵抗値の変動がない場合、現在の出力値と制御目標値の偏差量にかかわりなく一定の変化率で制御信号の増減量を決める構成であるから電力供給制御の応答性が悪いという問題があった。
Further, in the configuration of
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その第1の目的は、電気的負荷の負荷抵抗値の変動に対して精度が高い電力供給制御が可能な画像形成装置を提供することにあり、その第2の目的は、より応答性のよい電力供給制御が可能な画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been completed based on the above-described circumstances, and a first object of the present invention is an image forming apparatus capable of highly accurate power supply control with respect to fluctuations in the load resistance value of an electrical load. The second object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of more responsive power supply control.
上記の目的を達成するための手段として、請求項1の発明に係る画像形成装置は、制御手段と電気的負荷とを有し、前記制御手段から出力される制御信号に応じた電力を前記電気的負荷に供給する構成を備えた画像形成装置において、前記制御手段は、前記電気的負荷に対する印加電圧値を検出する電圧検出手段と、前記電気的負荷に流れる電流値を検出する電流検出手段と、前記電圧検出手段及び前記電流検出手段の両検出値のうち制御対象となる検出値と、その検出値の目標値との差分量を演算する差分演算手段と、前記差分演算手段で演算された前記差分量を無くすように前記検出値を変化させるための制御信号の増減量を決定する第1決定手段と、を備え、前記第1決定手段は、前記電圧検出手段及び前記電流検出手段の両検出値に応じて定まる差分変換変数を、前記差分量に乗じた変換差分量に基づき、前記制御信号の増減量を決定することを特徴とする。 As a means for achieving the above object, an image forming apparatus according to a first aspect of the present invention comprises a control means and an electric load, and the electric power corresponding to a control signal output from the control means is supplied to the electric device. In the image forming apparatus having a configuration for supplying to an electrical load, the control unit includes a voltage detection unit that detects a voltage value applied to the electrical load, and a current detection unit that detects a current value flowing through the electrical load. The difference calculation means for calculating the difference between the detection value to be controlled among the detection values of the voltage detection means and the current detection means and the target value of the detection value, and the difference calculation means First determining means for determining an increase / decrease amount of a control signal for changing the detected value so as to eliminate the difference amount, and the first determining means includes both the voltage detecting means and the current detecting means. To detected value Flip the difference conversion variables determined, based on the conversion difference amount obtained by multiplying the difference amount, and determines the decrease amount of the control signal.
なお、上記「制御手段」には、例えば次のものが含まれる。
(a)パルス列状の制御信号を出力しこのデューティ比に応じた制御、いわゆるPWM(Pulse Width Modulation。パルス幅変調)制御を行うもの。
(b)アナログ制御信号を出力しこの振幅レベルに応じた制御を行うもの。
また、上記決定手段における「電圧検出手段及び電流検出手段の両検出値」には、両検出値に限られず、これらに基づき算出される負荷抵抗値も含まれる。
更に、「検出値の目標値」は、最終的に制御したい制御目標値だけに限らず、例えば下記請求項5のように、上記制御目標値と現在の検出値との偏差量が補正され仮の目標値が一時的に設定される構成では当該仮の目標値であってもよい。
また、「画像形成装置」にはプリンタ(レーザプリンタ)だけでなく、ファクシミリ装置や、プリンタ機能及びスキャナ機能等を備えた複合機も含まれる。
The “control means” includes, for example, the following.
(A) A pulse train control signal is output to perform control according to this duty ratio, so-called PWM (Pulse Width Modulation) control.
(B) Outputting an analog control signal and performing control according to the amplitude level.
In addition, the “both detection values of the voltage detection means and the current detection means” in the determination means is not limited to both detection values, and includes a load resistance value calculated based on these values.
Further, the “target value of the detected value” is not limited to the control target value to be finally controlled. For example, as in
Further, the “image forming apparatus” includes not only a printer (laser printer) but also a facsimile machine, and a multifunction machine having a printer function and a scanner function.
請求項2の発明は、請求項1に記載の画像形成装置において、前記電圧検出手段及び前記電流検出手段の両検出値或いはそれらの両検出値によって定まる負荷抵抗値と、前記差分変換変数との関係を示す第1演算式が記憶される第1記憶手段を備え、前記第1決定手段は、前記第1記憶手段に記憶された前記第1演算式に基づき前記両検出値或いは前記負荷抵抗値に対応する差分変換変数を導き出すことを特徴する。 According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, both the detection values of the voltage detection unit and the current detection unit or a load resistance value determined by both the detection values and the difference conversion variable First storage means for storing a first arithmetic expression indicating the relationship is provided, and the first determination means is configured to detect the two detected values or the load resistance value based on the first arithmetic expression stored in the first storage means. It is characterized in that a difference transformation variable corresponding to is derived.
請求項3の発明は、請求項1に記載の画像形成装置において、前記第1決定手段は、前記電圧検出手段及び前記電流検出手段の両検出値或いはそれらの両検出値によって定まる負荷抵抗値と、前記差分変換変数との関係に対応する回路定数が設定可能な第1演算回路を備え、前記第1演算回路は、前記両検出値或いは前記負荷抵抗値に対応する信号を受けて、前記回路定数に応じた、前記制御信号の増減量に対応する信号を出力することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the first determining unit includes both the detection values of the voltage detection unit and the current detection unit, or a load resistance value determined by both the detection values. A first arithmetic circuit capable of setting a circuit constant corresponding to the relationship with the difference conversion variable, wherein the first arithmetic circuit receives the signals corresponding to the two detection values or the load resistance value, and A signal corresponding to an increase / decrease amount of the control signal according to a constant is output.
請求項4の発明は、請求項1〜請求項3のいずれかに記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記制御信号としてPWM制御信号を出力してPWM制御により前記電気的負荷への電力供給制御を行う構成であって、前記第1決定手段が決定する制御信号の増減量は、前記PWM制御信号におけるデューティ比の増減量であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, the control unit outputs a PWM control signal as the control signal and applies the PWM control signal to the electrical load. The power supply control is performed, and the increase / decrease amount of the control signal determined by the first determination unit is an increase / decrease amount of the duty ratio in the PWM control signal.
請求項5の発明に係る画像形成装置は、制御手段と電気的負荷とを有し、前記制御手段から出力される制御信号に応じた電力を前記電気的負荷に供給する構成を備えた画像形成装置において、前記制御手段は、前記電気的負荷への印加電圧値又は電流値を検出する検出手段と、前記検出手段での検出値と、その制御目標値との偏差量を演算する偏差演算手段と、前記偏差演算手段で演算された前記偏差量を無くすように前記検出値を変化させるための制御信号の増減量を決定する第2決定手段と、を備え、前記第2決定手段は、前記偏差量が大きくなるに伴って大きな値になる偏差補正変数を前記制御目標値に乗じた仮目標値と、前記検出値との偏差量である補正偏差量に基づき、前記制御信号の増減量を決定することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising a control unit and an electric load, wherein the image forming apparatus has a configuration for supplying power corresponding to a control signal output from the control unit to the electric load. In the apparatus, the control means includes a detection means for detecting a voltage value or a current value applied to the electrical load, and a deviation calculation means for calculating a deviation amount between the detection value in the detection means and the control target value. And second determining means for determining an increase / decrease amount of the control signal for changing the detected value so as to eliminate the deviation amount calculated by the deviation calculating means, wherein the second determining means Based on a correction deviation amount that is a deviation amount between the provisional target value obtained by multiplying the control target value by a deviation correction variable that becomes a large value as the deviation amount increases and the detection value, an increase / decrease amount of the control signal is calculated. It is characterized by determining.
請求項6の発明は、請求項5に記載の画像形成装置において、前記補正偏差量は、前記偏差量が所定の基準量よりも大きいときは当該偏差量よりも大きく、前記所定の基準量よりも小さいときは当該偏差量より小さくなることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fifth aspect, the correction deviation amount is larger than the deviation amount when the deviation amount is larger than a predetermined reference amount, and is larger than the predetermined reference amount. Is also smaller than the deviation amount.
請求項7の発明は、請求項5又は請求項6に記載の画像形成装置において、前記偏差演算手段での偏差量と、前記偏差補正変数との関係を示す第2演算式が記憶される第2記憶手段を備え、前記第2決定手段は、前記第2記憶手段に記憶された前記第2演算式に基づき前記偏差量に対応する偏差補正変数を導き出すことを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the image forming apparatus according to the fifth or sixth aspect, wherein a second arithmetic expression indicating a relationship between a deviation amount in the deviation calculating means and the deviation correction variable is stored. 2 storage means, wherein the second determination means derives a deviation correction variable corresponding to the deviation amount based on the second arithmetic expression stored in the second storage means.
請求項8の発明は、請求項5又は請求項6に記載の画像形成装置において、前記第2決定手段は、前記偏差量と前記偏差補正変数との関係に対応する回路定数が設定可能な第2演算回路を備え、前記第2演算回路は、前記偏差量に対応する信号を受けて、前記回路定数に応じた、前記制御信号の増減量に対応する信号を出力することを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fifth or sixth aspect, the second determination unit is capable of setting a circuit constant corresponding to a relationship between the deviation amount and the deviation correction variable. The second arithmetic circuit receives a signal corresponding to the deviation amount, and outputs a signal corresponding to the increase / decrease amount of the control signal according to the circuit constant.
請求項9の発明は、請求項5〜請求項8のいずれかに記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記制御信号としてPWM制御信号を出力してPWM制御により前記電気的負荷への電力供給制御を行う構成であって、前記第2決定手段が決定する制御信号の増減量は、前記PWM制御信号におけるデューティ比の増減量であることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the fifth to eighth aspects, the control unit outputs a PWM control signal as the control signal and applies the PWM control signal to the electrical load by the PWM control. The power supply control is performed, and the increase / decrease amount of the control signal determined by the second determination unit is an increase / decrease amount of the duty ratio in the PWM control signal.
請求項10の発明は、請求項5〜請求項9のいずれかに記載の画像形成装置において、前記偏差補正変数には上限値及び下限値が設けられていることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the fifth to ninth aspects, an upper limit value and a lower limit value are provided for the deviation correction variable.
請求項11の発明は、請求項5〜請求項10のいずれかに記載の画像形成装置において、前記偏差演算手段で演算された前記偏差量が所定の許容範囲内にあるときには、前記第2決定手段は、前記制御信号の増減量の補正動作を行わないことを特徴とする。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the fifth to tenth aspects, the second determination is performed when the deviation amount calculated by the deviation calculating means is within a predetermined allowable range. The means does not perform an operation of correcting the increase / decrease amount of the control signal.
請求項12の発明は、請求項5〜請求項11のいずれかに記載の画像形成装置において、前記検出手段での検出値又は前記偏差演算手段での偏差量の単位時間当たりの変化量と所定の閾値とを大小比較する比較手段を備え、前記第2決定手段は、前記比較手段で前記変化量が前記閾値以下であると判定されたことを条件に、前記制御信号の増減量の補正動作を行うことを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the fifth to eleventh aspects, a predetermined amount of change per unit time of a detection value by the detection unit or a deviation amount by the deviation calculation unit is predetermined. A comparison means for comparing the threshold value of the control signal, wherein the second determination means corrects the increase / decrease amount of the control signal on the condition that the change amount is determined to be less than or equal to the threshold value by the comparison means. It is characterized by performing.
請求項13の発明は、請求項5〜請求項12のいずれかに記載の画像形成装置において、前記請求項1〜請求項4のいずれかに記載の各手段を備え、前記第2決定手段における前記補正偏差量に対して、更に前記第1決定手段における前記差分変換変数を乗じた変換差分量に基づき、前記制御信号の増減量を決定することを特徴とする。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the fifth to twelfth aspects, each unit according to any one of the first to fourth aspects is provided, and the second determining unit includes An increase / decrease amount of the control signal is determined based on a conversion difference amount obtained by multiplying the correction deviation amount by the difference conversion variable in the first determination means.
請求項14の発明は、請求項1〜請求項13のいずれかに記載の画像形成装置において、前記電気的負荷は転写手段であることを特徴とする。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to thirteenth aspects, the electrical load is a transfer unit.
請求項15の発明は、請求項14に記載の画像形成装置において、前記転写手段に転写用バイアス電圧を印加する順バイアス印加手段と、前記転写手段に前記転写用バイアス電圧とは逆極性を有する逆転写用バイアス電圧を印加する逆バイアス印加手段と、を備え、前記順バイアス印加手段と前記逆バイアス印加手段とは、前記転写手段に対して直列接続した構成とされ、互いに異なるタイミングで前記制御手段からの制御信号に基づき駆動制御され、前記印加電圧値或いは前記電流値を検出するための前記検出手段は、前記順バイアス印加手段及び前記逆バイアス印加手段の直列接続線上の点における電位レベルに応じた検出信号が入力される共通入力端子を備え、前記制御手段は、前記共通入力端子に入力される検出信号について、前記順バイアス印加手段の駆動制御時には当該順バイアス印加手段の駆動制御のための検出値に対応する検出信号と認識し、前記逆バイアス印加手段の駆動制御時には当該逆バイアス印加手段の駆動制御のための検出値に対応する検出信号と認識してそれぞれのフィードバック制御を行うことを特徴とする。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fourteenth aspect, a forward bias applying unit that applies a transfer bias voltage to the transfer unit, and a reverse polarity of the transfer bias voltage to the transfer unit. Reverse bias applying means for applying a reverse transfer bias voltage, wherein the forward bias applying means and the reverse bias applying means are connected in series to the transfer means, and the control is performed at different timings. The detection means, which is driven and controlled based on a control signal from the means, and detects the applied voltage value or the current value, has a potential level at a point on a series connection line of the forward bias applying means and the reverse bias applying means. A common input terminal to which a corresponding detection signal is input, and the control means, with respect to the detection signal input to the common input terminal, It is recognized as a detection signal corresponding to a detection value for driving control of the forward bias applying means at the time of driving control of the bias applying means, and detection for driving control of the reverse bias applying means at the time of driving control of the reverse bias applying means. Each feedback control is performed by recognizing the detection signal corresponding to the value.
請求項16の発明は、請求項15に記載の画像形成装置において、前記検出信号は、増幅手段を介して前記共通入力端子に入力される構成とされ、前記増幅手段における増幅率を、前記順バイアス印加手段の駆動制御時と前記逆バイアス印加手段の駆動制御時とで変化させる増幅率変更手段を備えていることを特徴とする。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fifteenth aspect, the detection signal is input to the common input terminal via an amplifying unit, and the amplification factor in the amplifying unit is changed in the order. Amplifying factor changing means is provided which changes between driving control of the bias applying means and driving control of the reverse bias applying means.
請求項17の発明は、請求項16に記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記順バイアス印加手段の駆動制御時と前記逆バイアス印加手段の駆動制御時とに応じた指令信号を出力する出力手段を備え、前記増幅率変更手段は、前記増幅手段の増幅率を定める抵抗に対して並列接続され、前記出力手段からの前記指令信号に基づきオンオフ動作するスイッチング手段を備えて構成されていることを特徴とする。 According to a seventeenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the sixteenth aspect, the control unit outputs a command signal according to the drive control of the forward bias applying unit and the drive control of the reverse bias applying unit. The amplification factor changing unit is configured to include a switching unit that is connected in parallel to a resistor that determines the amplification factor of the amplification unit and that performs an on / off operation based on the command signal from the output unit. It is characterized by being.
請求項18の発明は、請求項15に記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記順バイアス印加手段の駆動制御時と前記逆バイアス印加手段の駆動制御時とに応じた指令信号を出力する出力手段と、前記直列接続線に対して並列接続され、前記出力手段からの前記指令信号に基づきオンオフ動作するスイッチング手段と、を備えて構成されていることを特徴とする。 According to an eighteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fifteenth aspect, the control unit outputs a command signal according to the driving control of the forward bias applying unit and the driving control of the reverse bias applying unit. Output means, and switching means connected in parallel to the series connection line and performing an on / off operation based on the command signal from the output means.
<請求項1,4の発明>
本構成は、上記第1の目的に対応する発明であり、本構成によれば、電圧検出手段及び電流検出手段の検出値によって定まる、電気的負荷の実際の負荷抵抗値に対応する差分変換変数に基づき制御信号の増減量が決定される。従って、予め記憶された複数の負荷抵抗毎のPWMデューティ比−電気的負荷への出力特性情報に基づきPWMデューティ比を予測して更新する従来の構成に比べて、より精度が高い電力供給制御を行うことができる。また、本発明は、請求項4に示すPWM制御にも適用できる。
<Inventions of
This configuration is an invention corresponding to the first object, and according to this configuration, the difference conversion variable corresponding to the actual load resistance value of the electrical load, which is determined by the detection values of the voltage detection means and the current detection means. The increase / decrease amount of the control signal is determined based on the above. Therefore, more accurate power supply control than the conventional configuration in which the PWM duty ratio is predicted and updated based on the PWM duty ratio for each of the plurality of load resistors stored in advance and the output characteristic information to the electrical load. It can be carried out. The present invention can also be applied to the PWM control shown in
<請求項2の発明>
本構成によれば、予め記憶された演算式に基づき実際の負荷抵抗値に対応する差分変換変数が導き出される構成である。従って、例えば各負荷抵抗値と差分変換変数との対応関係を示すデータテーブルを記憶手段に記憶する構成に比べて記憶容量が少なくて済む。
<Invention of
According to this configuration, the difference conversion variable corresponding to the actual load resistance value is derived based on the arithmetic expression stored in advance. Therefore, for example, the storage capacity can be reduced as compared with the configuration in which the data table indicating the correspondence between each load resistance value and the difference conversion variable is stored in the storage unit.
<請求項3の発明>
本構成によれば、負荷抵抗値と差分変換変数との関係に対応する回路定数によって、上記請求項2における演算式と同等の機能を実現する構成であり、このための記憶手段がない構成とすることが可能となる。
<Invention of
According to this configuration, the circuit constant corresponding to the relationship between the load resistance value and the difference conversion variable realizes a function equivalent to the arithmetic expression in
<請求項5,6,9の発明>
本構成は、上記第2の目的に対応する発明であり、本構成によれば、現在の検出値と制御目標値との偏差量に応じて変化する偏差補正変数によって補正された補正偏差量に基づき制御信号の増減量が決定される。つまり、前記偏差量が大きくなるに伴って大きな値になる偏差補正変数を制御目標値に乗じた仮目標値と検出値との偏差量である補正偏差量に基づき、制御信号の増減量が決定されるのである。従って、変化率が固定であった従来の構成に比べて、より応答性がよく、且つ安定性のよい電力供給制御が可能となる。また、補正偏差量は、上記偏差量が所定の基準量よりも大きいときはそのときの偏差量よりも大きく、所定の基準量よりも小さいときはそのときの偏差量より小さくなるような偏差補正変数に基づき導き出すことが望ましい。また、本発明は、請求項9に示すPWM制御にも適用できる。
<Inventions of
This configuration is an invention corresponding to the second object, and according to this configuration, the corrected deviation amount corrected by the deviation correction variable that changes according to the deviation amount between the current detected value and the control target value is obtained. Based on this, the increase / decrease amount of the control signal is determined. That is, the amount of increase / decrease in the control signal is determined based on the correction deviation amount that is the deviation amount between the temporary target value and the detection value obtained by multiplying the control target value by the deviation correction variable that increases as the deviation amount increases. It is done. Therefore, compared to the conventional configuration in which the rate of change is fixed, it is possible to perform power supply control with better responsiveness and better stability. In addition, the deviation correction is such that when the deviation is larger than a predetermined reference amount, it is larger than the deviation amount at that time, and when it is smaller than the predetermined reference amount, the deviation is smaller than the deviation amount at that time. It is desirable to derive based on variables. The present invention can also be applied to the PWM control shown in
<請求項7の発明>
本構成によれば、予め記憶された演算式に基づき偏差量に対応する偏差補正変数が導き出される構成である。従って、例えば各偏差量と偏差補正変数との対応関係を示すデータテーブルを記憶手段に記憶する構成に比べて記憶容量が少なくて済む。
<Invention of
According to this configuration, the deviation correction variable corresponding to the deviation amount is derived based on the arithmetic expression stored in advance. Therefore, for example, the storage capacity can be reduced as compared with the configuration in which the data table indicating the correspondence between each deviation amount and the deviation correction variable is stored in the storage unit.
<請求項8の発明>
本構成によれば、偏差量と偏差補正変数との関係に対応する回路定数によって、上記請求項7における演算式と同等の機能を実現する構成であり、このための記憶手段がない構成とすることが可能となる。
<Invention of
According to this configuration, the circuit constant corresponding to the relationship between the deviation amount and the deviation correction variable realizes a function equivalent to the arithmetic expression in
<請求項10の発明>
本構成によれば、偏差補正変数には上限値及び下限値が設けられている。つまり、偏差補正変数が上限値以上または下限値以下になった場合は、その上限値または下限値に対応する偏差補正変数に基づき制御信号の増減量が決定されるのである。従って、制御目標値を大きく超えてしまうといった事態を回避できる。
<Invention of
According to this configuration, the deviation correction variable has an upper limit value and a lower limit value. That is, when the deviation correction variable is equal to or greater than the upper limit value or less than the lower limit value, the increase / decrease amount of the control signal is determined based on the deviation correction variable corresponding to the upper limit value or the lower limit value. Therefore, it is possible to avoid a situation where the control target value is greatly exceeded.
<請求項11の発明>
偏差演算手段で演算された偏差量が所定の許容範囲内にあるとき、つまり、検出値が制御目標値に近接している場合、制御信号の増減を行うよりも行わない方が円滑に制御ができることがある。そこで、本構成によれば、このような場合には、増減させずにそのままの制御信号に基づき電力供給制御を行う構成とした。
<Invention of Claim 11>
When the deviation amount calculated by the deviation calculating means is within a predetermined allowable range, that is, when the detected value is close to the control target value, control is performed more smoothly than when the control signal is increased or decreased. There are things you can do. Therefore, according to the present configuration, in such a case, the power supply control is performed based on the control signal as it is without increasing or decreasing.
<請求項12の発明>
本構成によれば、検出手段での検出値(或いは偏差演算手段での偏差量)の単位時間当たりの変化量が所定の閾値を超える場合には、制御信号の増減量の補正動作を行わない構成とした。これにより、ノイズ等によって上記検出値や偏差量が一時的に大きく変化した場合における誤制御を回避できる。
<Invention of Claim 12>
According to this configuration, when the change amount per unit time of the detection value (or the deviation amount by the deviation calculation means) in the detection unit exceeds a predetermined threshold, the control signal increase / decrease correction operation is not performed. The configuration. As a result, it is possible to avoid erroneous control when the detected value or the deviation amount temporarily changes greatly due to noise or the like.
<請求項13の発明>
本構成によれば、上記第1及び第2の目的をともに達成し、応答性がよく精度の高い画像形成装置を実現できる。
<Invention of
According to this configuration, it is possible to achieve an image forming apparatus that achieves both the first and second objects and has high responsiveness and high accuracy.
<請求項14の発明>
本構成のように転写手段への電力供給制御に本発明を適用すると特に有益である。
<Invention of
It is particularly beneficial to apply the present invention to power supply control to the transfer means as in this configuration.
<請求項15の発明>
本構成によれば、順バイアス印加手段及び逆バイアス印加手段のフィードバック制御のための検出値を、共通の入力端子によって取り込む構成である。従って、順バイアス印加手段及び逆バイアス印加手段の検出値を、それぞれ別々の入力端子にて取り込む構成に比べて部品点数及びコストの低減を図ることが可能になる。
また、別々の入力端子に取り込む構成では、例えば順バイアス印加手段が駆動制御されているとき、逆バイアス印加手段に対応する入力端子から検出値を読み取る必要はない。しかしながら、この入力信号に漏れ電流が流れ込み、結果的に順バイアス印加手段に対する検出値が変動し、当該駆動制御の精度が低下してしまうおそれがある。これは逆バイアス印加手段の駆動制御時も同様である。これに対して、本構成は、共通の入力端子を使用するから漏れ電流による影響を排除できる。
<Invention of
According to this configuration, the detection value for feedback control of the forward bias applying unit and the reverse bias applying unit is captured by the common input terminal. Therefore, it is possible to reduce the number of parts and the cost as compared with the configuration in which the detection values of the forward bias applying means and the reverse bias applying means are fetched by separate input terminals.
Further, in the configuration in which the input is taken into separate input terminals, for example, when the forward bias applying unit is driven and controlled, it is not necessary to read the detection value from the input terminal corresponding to the reverse bias applying unit. However, a leakage current flows into this input signal, and as a result, the detection value for the forward bias applying means may fluctuate, which may reduce the accuracy of the drive control. The same applies to the drive control of the reverse bias applying means. On the other hand, since this configuration uses a common input terminal, the influence of leakage current can be eliminated.
<請求項16,17,18の発明>
順バイアス印加手段の駆動制御のための検出値と、逆バイアス印加手段の駆動制御のための検出値とでは、示すレベル範囲が異なる場合がある。そこで、請求項16の構成では、バイアス印加手段の駆動制御時と逆バイアス印加手段の駆動制御時とで検出信号に対する増幅率を変化させる構成とした。より具体的な構成として、請求項17の構成は、制御手段からの指令信号に基づきオンオフ動作するスイッチング手段によって増幅手段の増幅率を定める抵抗を短絡させることで当該増幅率を変化させる構成とした。
また、他の構成として、請求項18の構成は、直列接続線に対して並列接続したスイッチング手段に対して指令信号を与えて直列接続線を部分的に短絡させることで検出手段における出力抵抗値を変える構成とした。
<Invention of
The level range shown may differ between the detection value for driving control of the forward bias applying means and the detection value for driving control of the reverse bias applying means. Accordingly, in the configuration of the sixteenth aspect, the amplification factor for the detection signal is changed during the drive control of the bias applying means and during the drive control of the reverse bias applying means. As a more specific configuration, the configuration of claim 17 is a configuration in which the amplification factor is changed by short-circuiting a resistor that determines the amplification factor of the amplification unit by the switching unit that performs an on / off operation based on a command signal from the control unit. .
As another configuration, in the configuration of
<実施形態1>
本発明の実施形態1を図1〜図4を参照しつつ説明する。
1.画像形成装置の全体構成
図1は、本発明の画像形成装置としてのレーザプリンタの本実施形態を示す要部側断面図である。図1において、レーザプリンタ1は、画像形成装置の装置本体としての本体フレーム2内に、被記録媒体としての用紙3を給紙するためのフィーダ部4や、給紙された用紙3に画像を形成するための画像形成部5などを備えている。
<
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
1. Overall Configuration of Image Forming Apparatus FIG. 1 is a side cross-sectional view showing a main part of a laser printer as an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a
(1)フィーダ部
フィーダ部4は、本体フレーム2内の底部に、着脱可能に装着される給紙トレイ6と、給紙トレイ6内に設けられた用紙押圧板7と、給紙トレイ6の一端側(以下、一端側(図1で紙面右側)を前側、その反対側(図1で紙面左側)を後側とする。)端部の上方に設けられる給紙ローラ8および分離パッド9と、給紙ローラ8に対し用紙3の搬送方向の下流側に設けられる紙粉取りローラ10,11と、紙粉取りローラ10,11に対し用紙3の搬送方向の下流側に設けられるレジストローラ12とを備えている。
(1) Feeder unit The
用紙押圧板7は、用紙3を積層状にスタック可能とされ、給紙ローラ8に対して遠い方の端部(後端部)において揺動可能に支持されることによって、近い方の端部(前端部)が上下方向に移動可能とされている。また、その裏側から図示しないばねによって上方向に付勢されている。そのため、用紙押圧板7は、用紙3の積層量が増えるに従って、給紙ローラ8に対して後端部を支点として、ばねの付勢力に抗して下向きに揺動される。給紙ローラ8および分離パッド9は、互いに対向状に配設され、分離パッド9の裏側に設けられるばね13によって、分離パッド9が給紙ローラ8に向かって押圧されている。
用紙押圧板7上の最上位にある用紙3は、用紙押圧板7の裏側から図示しないばねによって給紙ローラ8に向かって押圧され、その給紙ローラ8の回転によって給紙ローラ8と分離パッド9とで挟まれた後、1枚毎に給紙される。
The
The
給紙された用紙3は、紙粉取りローラ10,11によって、紙粉が取り除かれた後、レジストローラ12に送られる。レジストローラ12は、1対のローラからなり、用紙3をレジスト後に、画像形成位置に送るようにしている。なお、画像形成位置は、用紙3に感光ドラム27上のトナー像を転写する転写位置であって、本実施形態では、感光ドラム27と転写ローラ30との接触位置とされる。
The fed
なお、このフィーダ部4は、さらに、マルチパーパストレイ14と、マルチパーパストレイ14上に積層される用紙3を給紙するためのマルチパーパス側給紙ローラ15およびマルチパーパス側分離パッド25とを備えている。マルチパーパス側給紙ローラ15およびマルチパーパス側分離パッド25は、互いに対向状に配設され、マルチパーパス側分離パッド25の裏側に設けられるばね25aによって、マルチパーパス側分離パッド25がマルチパーパス側給紙ローラ15に向かって押圧されている。
マルチパーパストレイ14上に積層される用紙3は、マルチパーパス側給紙ローラ15の回転によってマルチパーパス側給紙ローラ15とマルチパーパス側分離パッド25とで挟まれた後、1枚毎に給紙される。
The
The
(2)画像形成部
画像形成部5は、スキャナ部16、プロセスカートリッジ17および定着部18を備えている。
(a)スキャナ部
スキャナ部16は、本体フレーム2内の上部に設けられ、レーザ発光部(図示せず。)、回転駆動されるポリゴンミラー19、レンズ20,21、反射鏡22,23,24を備えている。レーザ発光部からの発光される画像データに基づくレーザビームは、鎖線で示すように、ポリゴンミラー19、レンズ20、反射鏡22,23、レンズ21、反射鏡24の順に通過あるいは反射して、プロセスカートリッジ17の感光ドラム27の表面上に高速走査にて照射される。
(2) Image Forming Unit The
(A) Scanner Unit The
(b)プロセスカートリッジ
プロセスカートリッジ17は、スキャナ部16の下方に設けられる。このプロセスカートリッジ17は、本体フレーム2に対して着脱自在に装着される感光体カートリッジとしてのドラムカートリッジ26と、ドラムカートリッジ26に収容される現像剤カートリッジとしての現像カートリッジ28とを備えている。なお、本体フレーム2の前面には、図1に示すように、下端部側を中心軸として開閉可能な前面カバー2aが設けられており、プロセスカートリッジ17はこの前面カバー2aを開けて本体フレーム2内に着脱可能に収容される。
(B) Process Cartridge The process cartridge 17 is provided below the
現像カートリッジ28は、ドラムカートリッジ26に対して着脱自在に収容されており、現像剤担持体としての現像ローラ31、層厚規制ブレード32、供給ローラ33、トナーホッパ34を備えている。
The developing
トナーホッパ34内には、現像剤として、正帯電性の非磁性1成分のトナーが充填されている。このトナーとしては、重合性単量体、たとえば、スチレンなどのスチレン系単量体や、アクリル酸、アルキル(C1〜C4)アクリレート、アルキル(C1〜C4)メタアクリレートなどのアクリル系単量体を、懸濁重合などの公知の重合方法によって共重合させることにより得られる重合トナーが使用されている。このような重合トナーは、略球状をなし、流動性が極めて良好であり、高画質の画像形成を達成することができる。
なお、このようなトナーには、カーボンブラックなどの着色剤やワックスなどが配合されるとともに、流動性を向上させるために、シリカなどの外添剤が添加されている。その粒子径は、約6〜10μm程度である。
The
Such a toner is blended with a colorant such as carbon black, wax, and the like, and an additive such as silica is added to improve fluidity. The particle diameter is about 6 to 10 μm.
そして、トナーホッパ34内のトナーは、トナーホッパ34の中心に設けられる回転軸35に支持されるアジテータ36により攪拌されて、トナーホッパ34の後側部に開口されたトナー供給口37から放出される。また、このアジテータ36は、図示しないモータからの動力の入力により、矢印方向(時計方向)に回転駆動される。なお、トナーホッパ34の両側壁(図1で紙面奥行き方向における両側壁)には、トナーの残量検知用の窓38が設けられており、回転軸35に支持されたワイパ39によって清掃される。
Then, the toner in the
トナー供給口37の後方位置には、供給ローラ33が回転可能に設けられており、また、この供給ローラ33に対向して、現像ローラ31が回転可能に設けられている。これら供給ローラ33と現像ローラ31とは、そのそれぞれがある程度圧縮するような状態で互いに当接されている。
A supply roller 33 is rotatably provided behind the
供給ローラ33は、金属製のローラ軸に、導電性の発泡材料からなるローラが被覆されている。この供給ローラ33は、図示しないモータからの動力の入力により、矢印方向(反時計方向)に回転駆動される。
また、現像ローラ31は、金属製のローラ軸31aに、導電性のゴム材料からなるローラが被覆されている。より具体的には、現像ローラ31のローラは、カーボン微粒子などを含む導電性のウレタンゴムまたはシリコーンゴムからなるローラ本体の表面に、フッ素が含有されているウレタンゴムまたはシリコーンゴムのコート層が被覆されている。なお、現像ローラ31には、現像時に、所定の現像バイアス電圧が印加される。また、この現像ローラ31は、図示しないモータからの動力の入力により、矢印方向(反時計方向)に回転駆動される。
The supply roller 33 has a metal roller shaft covered with a roller made of a conductive foam material. The supply roller 33 is rotationally driven in the direction of the arrow (counterclockwise) by the input of power from a motor (not shown).
In the developing roller 31, a roller made of a conductive rubber material is coated on a
また、現像ローラ31の近傍には、層厚規制ブレード32が設けられている。この層厚規制ブレード32は、金属の板ばね材からなるブレード本体の先端部に、絶縁性のシリコーンゴムからなる断面半円形状の押圧部40を備えている。層厚規制ブレード32は、現像ローラ31の近くにおいて現像カートリッジ28に支持されて、押圧部40がブレード本体の弾性力によって現像ローラ31上に圧接されている。
A layer thickness regulating blade 32 is provided in the vicinity of the developing roller 31. The layer thickness regulating blade 32 includes a
そして、トナー供給口37から放出されるトナーは、供給ローラ33の回転により、現像ローラ31に供給され、この時、供給ローラ33と現像ローラ31との間で正に摩擦帯電される。さらに、現像ローラ31上に供給されたトナーは、現像ローラ31の回転に伴って、層厚規制ブレード32の押圧部40と現像ローラ31との間に進入し、一定厚さの薄層として現像ローラ31上に担持される。
The toner discharged from the
ドラムカートリッジ26は、像担持体としての感光ドラム27、帯電器としてのスコロトロン型帯電器29、転写ローラ30(本発明の「電気的負荷、転写手段」に相当)およびクリーニング手段としてのクリーニングブラシ64を備えている。
このうち、感光ドラム27は、現像ローラ31の後方において、その現像ローラ31と対向配置され、ドラムカートリッジ26において、矢印方向(時計方向)に回転可能に支持されている。この感光ドラム27は、筒状のドラム本体と、ドラム本体を支持し、そのドラム本体の軸心に設けられる金属製のドラム軸27aとを備えている。ドラム本体は、アルミニウム製の素管からなり、その表面には、ポリカーボネートなどから構成される正帯電性の感光層が形成されている。また、ドラム軸27aは接地されている(図2参照)。
The
Among these, the
スコロトロン型帯電器29は、図1に示すように、感光ドラム27の上方に、感光ドラム27に接触しないように所定間隔を隔てて対向配置され、ドラムカートリッジ26に支持されている。このスコロトロン型帯電器29は、タングステンなどの帯電ワイヤ29aからコロナ放電を発生させる正帯電用のスコロトロン型の帯電器であり、その帯電ワイヤ29a及び感光ドラム27間にグリッド29bを備え、感光ドラム27の表面を一様に正極性に帯電させる。また、帯電ワイヤ29aには所定の帯電バイアス電圧が印加される。
As shown in FIG. 1, the scorotron charger 29 is disposed above the
そして、感光ドラム27の表面は、その感光ドラム27の回転に伴って、まず、スコロトロン型帯電器29により一様に正帯電された後、スキャナ部16からのレーザビームの高速走査により露光され、画像データに基づく静電潜像が形成される。
The surface of the
次いで、現像ローラ31の回転により、現像ローラ31の表面上に担持されかつ正極性に帯電されているトナーが、感光ドラム27に対向して接触するときに、感光ドラム27の表面上に形成された上記静電潜像に供給され、選択的に担持されることで可視化され現像が達成される。
Next, when the developing roller 31 rotates, the toner carried on the surface of the developing roller 31 and charged positively is formed on the surface of the
転写ローラ30は、感光ドラム27の下方において、この感光ドラム27に対向配置され、ドラムカートリッジ26に、矢印方向(反時計方向)に回転可能に支持されている。この転写ローラ30は、金属製のローラ軸30aに、導電性のゴム材料からなるローラが被覆されている。
The
この転写ローラ30のローラ軸30aには、高電圧電源回路基板52に実装されたバイアス印加回路60が接続されており、上記転写位置において現像ローラ31に担持されたトナー像を用紙3に転写するための転写動作(以下、「順転写動作」という)時には、このバイアス印加回路60から順転写バイアス電圧Va1(転写用バイアス電圧)が印加される。また、本実施形態では、画像形成動作の前後や、画像形成動作中における各用紙3への転写動作の間などにおいては、転写ローラ30には上記順転写バイアス電圧Va1とは逆極性の逆転写バイアス電圧Va2(逆転写用バイアス電圧)がバイアス印加回路60から印加される(以下、このときの動作を「逆転写動作」という)。これにより、転写ローラ30に付着したトナーを、感光ドラム27上に電気的に吐出させて、感光ドラム27の表面上に残存する残存トナーとともに現像ローラ31によって回収するようになっている。
A
クリーニングブラシ64は、感光ドラム27のドラム本体と対向接触するように設けられている。クリーニングブラシ64は、導電性部材から構成されており、所定のクリーニングバイアス電圧が印加され、感光ドラム27に付着する紙紛を除去する役割を果たす。
The cleaning
(c)定着部
定着部18は、図1に示すように、プロセスカートリッジ17の後方下流側に設けられ、加熱ローラ41、加熱ローラ41を押圧する押圧ローラ42、および、これら加熱ローラ41および押圧ローラ42の下流側に設けられる1対の搬送ローラ43を備えている。加熱ローラ41は、金属製で加熱のためのハロゲンランプを備えており、図示しないモータからの動力の入力により、矢印方向(時計方向)に回転駆動される。また、押圧ローラ42は、この加熱ローラ41を押圧した状態で、この加熱ローラ41に従動して矢印方向(反時計方向)に回転される。そして、定着部18では、プロセスカートリッジ17において用紙3上に転写されたトナーを、用紙3が加熱ローラ41と押圧ローラ42との間を通過する間に熱定着させ、その後、その用紙3を搬送ローラ43によって、排紙パス44に搬送するようにしている。排紙パス44に送られた用紙3は、排紙ローラ45に送られて、その排紙ローラ45によって排紙トレイ46上に排紙される。
(C) Fixing Unit As shown in FIG. 1, the fixing
なお、このレーザプリンタ1には、用紙3の両面に画像を形成するために、反転搬送部47が設けられている。この反転搬送部47は、排紙ローラ45と、反転搬送パス48と、フラッパ49と、複数の反転搬送ローラ50とを備えている。
The
2.バイアス印加回路
さて、図2には、バイアス印加回路60の要部構成のブロック図が示されている。前述したように、このバイアス印加回路60は、転写ローラ30に対して、上記順転写動作時に順転写バイアス電圧Va1を、上記逆転写動作時に逆転写バイアス電圧Va2をそれぞれ印加するためのものである。
2. Bias Application Circuit FIG. 2 shows a block diagram of the main configuration of the
このバイアス印加回路60は、CPU61(本発明の「制御手段」に相当)と、順転写バイアス印加回路62(本発明の「順バイアス印加手段」に相当)と、逆転写バイアス印加回路63(本発明の「逆バイアス印加手段」に相当)とを備えている。各バイアス印加回路62,63は、転写ローラ30のローラ軸30aに接続される接続ライン90(本発明の「直列接続線」)に、順転写バイアス印加回路62及び帯電バイアス印加回路63の順序で直列に接続されている。また、バイアス印加回路60には、上記接続ライン90に流れる電流値に応じた検出信号S4を出力する出力検出回路83(本発明の「電流検出手段」としても機能する)を備えている。そして、順転写バイアス印加回路62は、CPU61のPWM(Pulse Width Modulation。パルス幅変調)制御によって定電流制御され、逆転写バイアス印加回路63はCPU61のPWM制御によって定電圧制御される。また、CPU61にはメモリ100が接続されている。このメモリ100には、後述する第1演算式、第2演算式及び定電流設定値It(本発明の「制御目標値」に相当)が記憶されている。従って、このメモリ100は、本発明の「第1記憶手段」及び「第2記憶手段」に相当する。
The
(a)順転写バイアス印加回路
まず、順転写バイアス印加回路62について説明する。この順転写バイアス印加回路62は、順転写PWM信号平滑回路70、順転写トランスドライブ回路71、順転写昇圧・平滑整流回路72、順転写出力電圧検出回路73を備えている。
(A) Forward Transfer Bias Application Circuit First, the forward transfer
このうち、順転写PWM信号平滑回路70は、CPU61のPWMポート61aからのPWM信号S1を受けて平滑し順転写トランスドライブ回路71に与える役割を果たす。順転写トランスドライブ回路71は、受けたPWM信号S1に基づき、順転写昇圧・平滑整流回路72の1次側巻線75bに発振電流を流すよう構成されている。
Among them, the forward transfer PWM
順転写昇圧・平滑整流回路72は、トランス75、ダイオード76、平滑コンデンサ77などを備えている。トランス75は、2次側巻線75a,1次側巻線75b及び補助巻線75cを備えている。2次側巻線75aの一端は、ダイオード76を介して転写ローラ30のローラ軸30aに接続される接続ライン90に接続されている。一方、2次側巻線75aの他端は、逆転写バイアス印加回路63の出力端に共通接続されている。また、平滑コンデンサ77及び放電抵抗78がそれぞれ2次側巻線75aに並列に接続されている。
The forward transfer boost / smoothing
このような構成により、1次側巻線75bの発振電流は、順転写昇圧・平滑整流回路72において昇圧及び整流され、このバイアス印加回路60の出力端Aに接続された転写ローラ30のローラ軸30aに順転写バイアス電圧Va1として印加される。
With such a configuration, the oscillation current of the primary winding 75 b is boosted and rectified in the forward transfer boosting / smoothing
順転写出力電圧検出回路73は、順転写昇圧・平滑整流回路72のトランス75の補助巻線75cと、CPU61とに接続されている。CPU61は、順転写バイアス印加回路62による順転写動作時において、補助巻線75cの間で発生する出力電圧Vbを検出して、その検出信号S2をCPU61のA/Dポート61bに入力するように構成されている。
The forward transfer output
(b)逆転写バイアス印加回路
次に、逆転写バイアス印加回路63について説明する。この逆転写バイアス印加回路63は、逆転写PWM信号平滑回路80、逆転写トランスドライブ回路81、逆転写昇圧・平滑整流回路82を備えている。
(B) Reverse Transfer Bias Application Circuit Next, the reverse transfer
このうち、逆転写PWM信号平滑回路80は、CPU61のPWMポート61cからのPWM信号S3を受けて平滑し逆転写トランスドライブ回路81に与える役割を果たす。逆転写トランスドライブ回路81は、受けたPWM信号S3に基づき、逆転写昇圧・平滑整流回路82の1次側巻線85bに発振電流を流すよう構成されている。
Among these, the reverse transfer PWM
逆転写昇圧・平滑整流回路82は、トランス85、ダイオード86、平滑コンデンサ87などを備えている。トランス85は、2次側巻線85a,1次側巻線85b及び補助巻線85cを備えている。2次側巻線85aの一端は、ダイオード86を介して上記順転写バイアス印加回路62の2次側巻線75aの他端に接続されている。一方、2次側巻線85aの他端は抵抗91を介して接地されている。また、この2次側巻線85aに対し平滑コンデンサ87及び1対の抵抗88,89がそれぞれ並列に接続されている。本実施形態では、1対の抵抗88,89のうちの一方の抵抗89が検出抵抗とされ、この検出抵抗89に流れる電流値に応じた検出信号S4が増幅回路92(本発明の「増幅手段」に相当)を介してCPU61のA/Dポート61d(本発明の「共通入力端子」に相当)にフィードバックさせる構成になっている。
The reverse transfer boosting / smoothing
このような構成により、1次側巻線85bの発振電流は、逆転写昇圧・平滑整流回路82において昇圧及び整流され、やはりこのバイアス印加回路60の出力端Aに接続された転写ローラ30のローラ軸30aに逆転写バイアス電圧Va2として印加される。
With such a configuration, the oscillation current of the primary winding 85 b is boosted and rectified in the reverse transfer boosting / smoothing
以上により、CPU61は、順転写動作時(本発明でいう「順バイアス印加手段の駆動制御時」)には、PWM信号S1を順転写バイアス印加回路62に与えて駆動させつつ、接続ライン90に流れる電流値に応じた検出信号S4に基づきこの電流値が上記定電流設定値Itになるように、デューティ比を適宜変更したPWM信号S1を順転写PWM信号平滑回路70に出力する定電流制御を実行する。
As described above, the
また、CPU61は、逆転写動作時(本発明でいう「逆バイアス印加手段の駆動制御時」)には、PWM信号S3を逆転写バイアス印加回路63に与えて駆動させつつ、検出抵抗89の負荷電圧に応じた検出信号S4に基づきこの負荷電圧値が所定の定電圧値になるように、デューティ比を適宜変更したPWM信号S3を逆転写PWM信号平滑回路80に出力する定電圧制御を実行する。
Further, the
ここで、本実施形態では、順転写動作時及び逆転写動作時のいずれの動作時においても共通のA/Dポート61dによって出力検出回路83からの検出信号S4をフィードバックさせる構成になっている。順転写動作時における順転写バイアス電圧Va1と、逆転写動作時における逆転写バイアス電圧Va2とはレベル範囲が異なる。そこで、増幅回路92には、その増幅率を変化させるための増幅率変更手段93が設けられている。より具体的には、増幅回路92の増幅率を定める一対の帰還抵抗94,95の一方の帰還抵抗95(本発明でいう「増幅率を定める抵抗」に相当。なお、他方の帰還抵抗94であってもよい。)に並列接続され、CPU61の出力ポート61e(本発明の「出力手段」)から出力される指令信号S5によってオンオフ動作するスイッチング手段としてのトランジスタ96(TFTなどであってもよい。)を備えている。このトランジスタ96は、コレクタが切替抵抗97を介して上記一対の帰還抵抗94,95の接続点に共通接続され、エミッタが接地されている。
Here, in the present embodiment, the detection signal S4 from the
そして、CPU61は、例えばPWM信号S1を出力する順転写動作時には出力ポート61eから指令信号S5を出力しない。このとき、検出信号S4は1対の帰還抵抗94,95の抵抗値によって定まる増幅率で増幅されてA/Dポート61dに取り込まれる。CPU61は、このとき取り込まれた検出信号S4を、順転写動作のためのフィードバック信号であるとして順転写バイアス印加回路62に対するフィードバック制御を行う。
The
これに対して、CPU61は、例えばPWM信号S3を出力する逆転写動作時には出力ポート61eから指令信号S5を出力する。このとき、検出信号S4は帰還抵抗94及び補助抵抗97の抵抗値によって定まる増幅率で増幅されてA/Dポート61dに取り込まれる。CPU61は、このとき取り込まれた検出信号S4を、逆転写動作のためのフィードバック信号であるとして逆転写バイアス印加回路63に対するフィードバック制御を行う。そして、切替抵抗97及び帰還抵抗95の各抵抗値は、順転写動作時及び逆転写動作時におけるそれぞれ検出信号S4レベルを同じレンジ(範囲)でA/Dポート61dに取り込めるように調整されている。
On the other hand, the
3.順転写動作における具体的制御内容
さて、本実施形態のレーザプリンタ1においても、電気的負荷としての転写ローラ30の負荷抵抗値は周囲温度などによって変動する。従って、この変動し得る負荷抵抗値を考慮してPWM信号S1のデューティ比を増減させることで精度の高い定電流制御を行うようにしている。更に、本実施形態では、現在取り込んだ検出信号S4が示す出力電流値Ii(本発明の「制御対象となる検出値」に相当)と、上記定電流設定値Itとの偏差量を考慮してPWM信号S1のデューティ比を増減させることで応答性のよい定電流制御を行うようにしている。
3. Specific Control Contents in Forward Transfer Operation Now, also in the
以下、このための制御内容について、図3,4を参照しつつ説明する。
まず、CPU61は、順転写動作時において図3のフローチャートに示す制御を実行する。まず、ステップS1でメモリ100から定電流設定値Itを読み出し、ステップS2でタイマーのカウントを開始するとともに、起動フラグXを1に、ノイズキャンセル回数Yを0にそれぞれ初期化する。そして、タイマーが所定時間、例えば20msカウントしたとき(ステップS3で「Y」)、ステップS4で出力検出回路83からの検出信号S4及び順転写出力電圧検出回路73からの検出信号S2を所定のタイミングで読み込んで次に説明するようにPWM信号S1のデューティ比を設定する動作を順次行う。所定時間(20ms)だけ待機する構成としたのは、起動時から次述する出力電流値Iiがある程度定常状態になってから制御を開始することで安定した定電流制御を行うためである。
Hereinafter, the control content for this will be described with reference to FIGS.
First, the
(a)差分変換変数の算出
CPU61は、上記ステップS4で読み込まれた検出信号S2,S4に基づき転写ローラ30の負荷抵抗値Riを算出する。つまり、検出信号S4から転写ローラ30に流れる出力電流値Ii(制御対象となる検出値)を検出する。また、検出信号S2から補助巻線75cの間で発生する出力電圧Vbを検出する。そして、この出力電圧Vbに補助巻線75c及び2次側巻線75aの電圧比nを乗じた電圧Vcと、抵抗88,89に出力電流値Iiを乗じた電圧Vdとの加算によって転写ローラ30への印加電圧値Viを求める(下記数式1参照)。そして、印加電圧値Viを出力電流値Iiで除算した値が現環境下における転写ローラ30の負荷抵抗値Riであり、これがメモリ100に記憶される。
(A) Calculation of Difference Conversion Variable The
(数式1)
負荷抵抗値Ri={n*Vb+(r1+r2)*Ii}/Ii
r1,r2:抵抗88,89の抵抗値
そして、CPU61は、ステップS5でメモリ100に予め記憶された第1演算式(下記数式2)に基づき差分変換変数αを決定する。この第1演算式は、次のようにして導き出されたものである。まず、各負荷抵抗値毎に、PWM信号S1のデューティ比の単位パーセント量に対する出力電流値Iiの変化量を実験的に求める(図4(A)参照)。この単位パーセントあたりの変化量ΔIi/%(同図の各グラフの傾き)は、転写ローラ30の負荷抵抗値の変動に応じて変化する。そして、本実施形態では、例えば負荷抵抗値200MΩにおける変化量ΔIi/%を基準として、これに対する相対変化率を差分変換変数αとしている。これを各負荷抵抗値毎にプロットしていくと図4(B)に示すような曲線を描くことが実験的に分かる。そして、この曲線を次の数式2の近似式によって近似した式を第1演算式としている。
(Formula 1)
Load resistance value Ri = {n * Vb + (r1 + r2) * Ii} / Ii
r1, r2: resistance values of the
(数式2)
差分変換変数α=x/Ri+y
x,y:実験結果によって定める定数
なお、図4(A)に記載した実験結果によれば、第1演算式は、
α=160.25*106/(Vi/Ii)+0.1715
となる。CPU61は、現在の算出された負荷抵抗値Ri(Vi/Ii)を、上記第1演算式に代入することにより差分変換変数αを決定するのである。
(Formula 2)
Difference conversion variable α = x / Ri + y
x, y: constants determined by the experimental results Note that, according to the experimental results described in FIG.
α = 160.25 * 10 6 /(Vi/Ii)+0.1715
It becomes. The
次に、ステップS6で起動フラグが0かどうかを判断し、0であれば(ステップS6で「Y」)、ステップS9で出力電流値Iiの単位時間当たりの変化量ΔIiが所定の規定範囲内(例えば0.93〜1.07μA)にあるかどうかを判断する。ここで、この変化量ΔIiは例えば前回のタイミングと今回のタイミングで取得した出力電流値Iiのレベル差である。そして、変化量ΔIiが規定範囲外であれば(ステップS9で「N」)、ステップS10でノイズキャンセル回数Yに1加算する。そして、このノイズキャンセル回数Yが2回に達していないときは(ステップS11で「N」)、再びステップS4に戻る。これに対してノイズキャンセル回数Yが2回に達したときはノイズによる影響ではないとみなして、ステップS20でノイズキャンセル回数Yを0にリセットした後に、ステップ12に進む。このとき、CPU61は、本発明の比較手段として機能する。
Next, in step S6, it is determined whether the start flag is 0. If it is 0 (“Y” in step S6), the change amount ΔIi per unit time of the output current value Ii is within a predetermined specified range in step S9. It is judged whether it is in (for example, 0.93 to 1.07 μA). Here, the change amount ΔIi is, for example, a level difference between the output current value Ii acquired at the previous timing and the current timing. If the change amount ΔIi is outside the specified range (“N” in step S9), 1 is added to the noise cancellation count Y in step S10. When the noise cancel count Y has not reached 2 (“N” in step S11), the process returns to step S4 again. On the other hand, when the noise cancel count Y reaches two times, it is considered that the noise cancel count is not affected by the noise, and the process proceeds to step 12 after resetting the noise cancel count Y to 0 in step S20. At this time, the
ステップS12では、出力電流値Iiが定電流設定値Itに対して所定の許容範囲(例えばIt*0.97〜It*1.03)内にあるかどうかを判断し、許容範囲内にあれば(ステップS12で「Y」)PWM信号S1のデューティ比を補正しない。これに対して、許容範囲内になければ(ステップS12で「N」)、その出力電流値IiがIt*0.97よりも小さいか、It*1.03よりも大きいかによって異なる演算式によってデューティ比を補正する。 In step S12, it is determined whether or not the output current value Ii is within a predetermined allowable range (for example, It * 0.97 to It * 1.03) with respect to the constant current set value It. (“Y” in step S12) The duty ratio of the PWM signal S1 is not corrected. On the other hand, if the output current value Ii is not within the allowable range (“N” in step S12), the output current value Ii differs depending on whether the output current value Ii is smaller than It * 0.97 or larger than It * 1.03. Correct the duty ratio.
なお、ステップS6で起動フラグが1であるとき、つまり起動中であるとき(ステップS6で「N」)は、ステップS7で出力電流値IiがIt*0.97以上なのかどうかを判断し、It*0.97よりも小さければ(ステップS7で「N」)ステップS15に直接進む。これに対してIt*0.97以上であれば(ステップS7で「Y」)、起動は完了したとして、ステップS8で起動フラグを0にリセットしてステップS9に進む。 When the activation flag is 1 in step S6, that is, when the activation is in progress (“N” in step S6), it is determined in step S7 whether the output current value Ii is equal to or greater than It * 0.97. If it is smaller than It * 0.97 (“N” in step S7), the process directly proceeds to step S15. On the other hand, if it is greater than or equal to It * 0.97 (“Y” in step S7), it is determined that the activation has been completed, the activation flag is reset to 0 in step S8, and the process proceeds to step S9.
(b)出力電流値IiがIt*0.97よりも小さい場合
出力電流値IiがIt*0.97よりも小さい場合(ステップS13で「Y」)、ステップS15で次の数式3に示す演算式(本発明の「第2演算式」に相当)をメモリ100から読み出しこれに基づき仮目標値It’を算出する。
(B) When the output current value Ii is smaller than It * 0.97 When the output current value Ii is smaller than It * 0.97 (“Y” in Step S13), the calculation shown in the following
(数式3)
仮目標値It’={(1−Ii/It)*Ka+0.97}*It
={(It−Ii)*Ka+0.97*It}
Ka:所望の分解能に応じた定数(例えば0.5)
It−Ii:本発明の「偏差量」に相当
ここで、上記数式3のうち「(1−Ii/It)*Ka+0.97」は、本発明の偏差補正変数に相当するものであり、定電流設定値Itと現在の出力電流値Iiとの偏差量が大きくなるほど値が大きくなるように変化する。つまり、仮目標値It’は、定電流設定値Itと現在の出力電流値Iiとの偏差量が所定の基準値よりも大きいときは定電流設定値Itよりも大きい値(偏差補正変数>1)に設定され、偏差量が小さいときはIt*0.97により近い値に設定される。
但し、仮目標値It’がIt*1.03以上となる場合には、このIt*1.03を仮目標値It’とする。即ち、偏差補正変数には上限値(1.03)が設けられているのである。
(Formula 3)
Provisional target value It ′ = {(1−Ii / It) * Ka + 0.97} * It
= {(It-Ii) * Ka + 0.97 * It}
Ka: constant according to desired resolution (for example, 0.5)
It−Ii: Corresponding to “deviation amount” of the present invention Here, “(1−Ii / It) * Ka + 0.97” in the
However, when the temporary target value It ′ is equal to or greater than It * 1.03, this It * 1.03 is set as the temporary target value It ′. That is, the deviation correction variable has an upper limit value (1.03).
そして、この仮目標値It’と、上記ステップS5で決定した差分変換変数αとをメモリ100から読み出した次の数式4に代入することにより次のタイミングで出力すべきPWM信号S1のデューティ比Dtを決定する。
Then, by substituting the temporary target value It ′ and the difference conversion variable α determined in step S5 in the
(数式4)
次のデューティ比Dt=Di+(It’−Ii)*K/α
K:基準抵抗値200MΩ時の単位パーセントあたりの変化量ΔIi/%
Di:現在のデューティ比
(It’−Ii):本発明の「差分量」「補正偏差量」に相当
(It’−Ii)*K/α:本発明の「変換差分量」に相当
このような演算により、定電流設定値Itと現在の出力電流値Iiとの偏差量が大きいときは、定電流設定値Itよりも大きい仮目標値It’を設定し、この仮目標値It’との差分量を無くすように大きくデューティ比を変化させる。しかも、このとき、その差分量を無くすようなデューティ比を換算するに当たり、現在の負荷抵抗値Riを考慮して導出された差分変換変数αに基づき適切な値に換算するようにしている。なお、定電流設定値Itと現在の出力電流値Iiとの偏差量が小さいときは、定電流設定値Itよりも小さい仮目標値It’となる。
(Formula 4)
Next duty ratio Dt = Di + (It′−Ii) * K / α
K: amount of change ΔIi /% per unit percentage when the reference resistance value is 200 MΩ
Di: Current duty ratio (It′−Ii): equivalent to “difference amount” and “correction deviation amount” of the present invention (It′−Ii) * K / α: equivalent to “conversion difference amount” of the present invention When the deviation amount between the constant current set value It and the current output current value Ii is large by the calculation, a temporary target value It ′ that is larger than the constant current set value It is set, and the temporary target value It ′ The duty ratio is greatly changed so as to eliminate the difference amount. In addition, at this time, when the duty ratio that eliminates the difference amount is converted, the duty ratio is converted into an appropriate value based on the difference conversion variable α derived in consideration of the current load resistance value Ri. When the deviation amount between the constant current set value It and the current output current value Ii is small, the temporary target value It ′ is smaller than the constant current set value It.
(c)出力電流値IiがIt*1.03よりも大きい場合
出力電流値IiがIt*1.03よりも大きい場合(ステップS13で「N」)、ステップS14で次の数式5に示す演算式(本発明の「第2演算式」に相当)をメモリ100から読み出しこれに基づき仮目標値It”を算出する。
(C) When the output current value Ii is larger than It * 1.03 When the output current value Ii is larger than It * 1.03 (“N” in step S13), the calculation shown in the
(数式5)
仮目標値It”={(1−Ii/It)*Ka+1.03}*It
={(It−Ii)*Ka+1.03*It}
Ka:所望の分解能に応じた定数(例えば0.5)
It−Ii:本発明の「偏差量」に相当
ここで、上記数式5のうち「(1−Ii/It)*Ka+1.03」は、やはり本発明の偏差補正変数に相当するものであり、定電流設定値Itと現在の出力電流値Iiとの偏差量が大きくなるほど値が大きくなるように変化する。つまり、仮目標値It”は、定電流設定値Itと現在の出力電流値Iiとの偏差量が所定の基準値よりも大きいときは定電流設定値Itよりも小さい値(偏差補正変数<1)に設定され、偏差量が小さいときはIt*1.03により近い値に設定される。
但し、仮目標値It”がIt*0.97以下となる場合には、このIt*0.97を仮目標値It”とする。即ち、偏差補正変数には下限値(0.97)が設けられているのである。
(Formula 5)
Temporary target value It "= {(1-Ii / It) * Ka + 1.03} * It
= {(It-Ii) * Ka + 1.03 * It}
Ka: constant according to desired resolution (for example, 0.5)
It−Ii: Corresponds to “deviation amount” of the present invention Here, “(1−Ii / It) * Ka + 1.03” in the
However, when the temporary target value It ″ is equal to or less than It * 0.97, this It * 0.97 is set as the temporary target value It ″. That is, the deviation correction variable has a lower limit (0.97).
そして、この仮目標値It”と、上記ステップS5で決定した差分変換変数αとをメモリ100から読み出した上記数式6に代入することにより次のタイミングで出力すべきPWM信号S1のデューティ比Dtを決定する。
Then, the duty ratio Dt of the PWM signal S1 to be output at the next timing is obtained by substituting the provisional target value It ″ and the difference conversion variable α determined in step S5 into the
(数式6)
次のデューティ比Dt=Di+(It”−Ii)*K/α
K:基準抵抗値200MΩ時の単位パーセントあたりの変化量ΔIi/%
Di:現在のデューティ比
(It”−Ii):本発明の「差分量」「補正偏差量」に相当
(It”−Ii)*K/α:本発明の「変換差分量」に相当
このような演算により、定電流設定値Itと現在の出力電流値Iiとの偏差量が大きいときは、定電流設定値Itよりも小さい仮目標値It”を設定し、この仮目標値It”との差分量を無くすように大きくデューティ比を変化させる。しかも、このとき、その差分量を無くすようなデューティ比を換算するに当たり、現在の負荷抵抗値Riを考慮して導出された差分変換変数αに基づき適切な値に換算するようにしている。なお、定電流設定値Itと現在の出力電流値Iiとの偏差量が小さいときは、定電流設定値Itよりも大きい仮目標値It’となる。
(Formula 6)
Next duty ratio Dt = Di + (It ″ −Ii) * K / α
K: amount of change ΔIi /% per unit percentage when the reference resistance value is 200 MΩ
Di: Current duty ratio (It "-Ii): equivalent to" difference amount "and" correction deviation amount "of the present invention (It" -Ii) * K / α: equivalent to "conversion difference amount" of the present invention When the deviation amount between the constant current set value It and the current output current value Ii is large by a simple calculation, a temporary target value It ″ smaller than the constant current set value It is set, and the temporary target value It ″ The duty ratio is greatly changed so as to eliminate the difference amount. In addition, at this time, when the duty ratio that eliminates the difference amount is converted, the duty ratio is converted into an appropriate value based on the difference conversion variable α derived in consideration of the current load resistance value Ri. When the deviation between the constant current set value It and the current output current value Ii is small, the temporary target value It ′ is larger than the constant current set value It.
続いて、ステップS16で用紙3に対する画像形成動作が終了したかどうかを判断し、終了していれば(ステップS16で「Y」)デューティ比の補正動作を終了してPWM信号S1の出力動作を停止する(ステップS17)。一方、終了していなければ、再びタイマーで例えば20msカウントした後に(ステップS18,S19)ステップS4に戻り上記補正動作を繰り返す。
Subsequently, in step S16, it is determined whether or not the image forming operation on the
4.本実施形態の効果
(1)本実施形態によれば、検出信号S2,S4に基づき算出された転写ローラ30の負荷抵抗値Riに対応する差分変換変数αに基づきPWM信号S1のデューティ比を増減させる構成とした。従って、予め記憶された複数の負荷抵抗毎のPWMデューティ比−電気的負荷への出力特性情報に基づきPWMデューティ比を予測して更新する従来の構成に比べて、より精度が高い電力供給制御を行うことができる。
(2)また、メモリ100に予め記憶された第1演算式(数式2)に基づき実際の負荷抵抗値Riに対応する差分変換変数αが導き出される構成である。従って、例えば各負荷抵抗値と差分変換変数との対応関係を示すデータテーブルを記憶手段に記憶する構成に比べて記憶容量が少なくて済む。
4). Effects of this embodiment (1) According to this embodiment, the duty ratio of the PWM signal S1 is increased or decreased based on the difference conversion variable α corresponding to the load resistance value Ri of the
(2) In addition, the difference conversion variable α corresponding to the actual load resistance value Ri is derived based on the first arithmetic expression (Formula 2) stored in advance in the
(3)本実施形態では、現在の出力電流値Iiと定電流設定値Itとの偏差量に応じて変化する偏差補正変数によって補正された補正偏差量に基づきPWM信号S1の増減量が決定される。つまり、前記偏差量が大きくなるに伴って大きな値になる偏差補正変数を制御目標値に乗じた仮目標値と検出値との偏差量である補正偏差量に基づき、制御信号の増減量が決定されるのである。従って、変化率が固定であった従来の構成に比べて、より応答性がよく、且つ安定性のよい電力供給制御が可能となる。また、補正偏差量は、上記偏差量が所定の基準量よりも大きいときはそのときの偏差量よりも大きく、所定の基準量よりも小さいときはそのときの偏差量より小さくなるような偏差補正変数に基づき導き出される構成になっている。
(4)更に、メモリ100に予め記憶された第2演算式(数式3〜6)に基づき偏差量に対応する偏差補正変数が導き出される構成である。従って、例えば各偏差量と偏差補正変数との対応関係を示すデータテーブルを記憶手段に記憶する構成に比べて記憶容量が少なくて済む。
(3) In this embodiment, the increase / decrease amount of the PWM signal S1 is determined based on the correction deviation amount corrected by the deviation correction variable that changes according to the deviation amount between the current output current value Ii and the constant current set value It. The That is, the amount of increase / decrease in the control signal is determined based on the correction deviation amount that is the deviation amount between the temporary target value and the detection value obtained by multiplying the control target value by the deviation correction variable that increases as the deviation amount increases. It is done. Therefore, compared to the conventional configuration in which the rate of change is fixed, it is possible to perform power supply control with better responsiveness and better stability. In addition, the deviation correction is such that when the deviation is larger than a predetermined reference amount, it is larger than the deviation amount at that time, and when it is smaller than the predetermined reference amount, the deviation is smaller than the deviation amount at that time. The structure is derived based on variables.
(4) Further, a deviation correction variable corresponding to the deviation amount is derived based on the second arithmetic expressions (
(5)また、偏差補正変数には上限値及び下限値(仮目標値It’がIt*1.03、又は、仮目標値It”がIt*0.97になるときの偏差補正変数)が設けられている。つまり、偏差補正変数が上限値以上または下限値以下になった場合は、その上限値又は下限値に対応する偏差補正変数に基づきPWM信号S1の増減量が決定されるのである。従って、制御目標値を大きく超えてしまうといった事態を回避できる。
(6)現在の出力電流値Iiと定電流設定値Itとの偏差量が所定の許容範囲内にあるとき、つまり、出力電流値Iiが定電流設定値Itにある程度近接している場合(ステップS12で「Y」)、PWM信号S1の増減を行うよりも行わない方が円滑に制御ができることがある。そこで、本実施形態では、このような場合には、増減させずにそのままのPWM信号S1を出力する構成とした。
(5) Further, the deviation correction variable includes an upper limit value and a lower limit value (deviation correction variable when the temporary target value It ′ is It * 1.03 or the temporary target value It ″ is It * 0.97). That is, when the deviation correction variable is greater than or equal to the upper limit value or less than the lower limit value, the increase / decrease amount of the PWM signal S1 is determined based on the deviation correction variable corresponding to the upper limit value or the lower limit value. Therefore, a situation where the control target value is greatly exceeded can be avoided.
(6) When the deviation amount between the current output current value Ii and the constant current set value It is within a predetermined allowable range, that is, when the output current value Ii is close to the constant current set value It to some extent (step) In S12, “Y”), there are cases where smoother control is possible when the PWM signal S1 is not increased or decreased. Therefore, in this embodiment, in such a case, the PWM signal S1 is output as it is without increasing or decreasing.
(7)また、現在の出力電流値Iiの単位時間当たりの変化量ΔIiが所定の閾値(0.93〜1.07)を超える場合には、一定期間(ステップS11で「Y」となるまで)PWM信号S1の増減量の補正動作を行わない構成とした。これにより、ノイズ等によって出力電流値Ii等が一時的に大きく変化した場合における誤制御を回避できる。
(8)また、本実施形態では、順転写バイアス印加回路62及び逆転写バイアス印加回路63のフィードバック制御のための検出信号S4を、共通のA/Dポート61dによって取り込む構成である。従って、順転写バイアス印加回路62及び逆転写バイアス印加回路63の検出値を、それぞれ別々の入力端子にて取り込む構成に比べて部品点数及びコストの低減を図ることが可能になる。
また、別々の入力端子に取り込む構成では、例えば順転写動作時に、逆転写バイアス印加回路63に対応する入力端子から検出値を読み取る必要はない。しかしながら、この入力信号に漏れ電流が流れ込み、結果的に順転写バイアス印加回路62に対する検出値が変動し、当該定電流制御の精度が低下してしまうおそれがある。これは逆転写バイアス印加回路63の逆転写動作時も同様である。これに対して、本構成は、共通の入力端子を使用するから漏れ電流による影響を排除できる。
(7) Further, when the change amount ΔIi per unit time of the current output current value Ii exceeds a predetermined threshold (0.93 to 1.07), a predetermined period (until “Y” in step S11) ) A configuration in which the correction operation of the increase / decrease amount of the PWM signal S1 is not performed. As a result, it is possible to avoid erroneous control when the output current value Ii or the like changes temporarily due to noise or the like.
(8) In this embodiment, the detection signal S4 for feedback control of the forward transfer
Further, in the configuration in which the input is taken into separate input terminals, it is not necessary to read the detection value from the input terminal corresponding to the reverse transfer
(9)順転写バイアス印加回路62の順転写動作時の検出信号S4レベルと、逆転写バイアス印加回路63の逆転写動作時の検出信号S4レベルとでは、示すレベル範囲が異なる。そこで、本実施形態では、順転写動作時と逆転写動作時とで検出信号S4に対する増幅回路92の増幅率を変化させる構成とした。
(9) The level range shown differs between the detection signal S4 level during the forward transfer operation of the forward transfer
<実施形態2>
図5は(請求項18の発明に対応する)実施形態2を示す。上記実施形態1との相違は、順転写動作時と逆転写動作時における検出信号S4レベルを同範囲レベルに変更するための構成にあり、その他の点は前記実施形態1と同様である。従って、実施形態1と同一符号を付して重複する説明を省略し、異なるところのみを次に説明する。
<
FIG. 5 shows Embodiment 2 (corresponding to the invention of claim 18). The difference from the first embodiment is the configuration for changing the detection signal S4 level during the forward transfer operation and the reverse transfer operation to the same range level, and the other points are the same as in the first embodiment. Therefore, the same reference numerals as those in the first embodiment are given and the redundant description is omitted, and only different points will be described next.
図5に示すように、本実施形態では、接続ライン90に直列接続された検出抵抗89及び抵抗91に対して並列接続され、CPU61の出力ポート61e(本発明の「出力手段」)から出力される指令信号S5によってオンオフ動作するスイッチング手段としてのトランジスタ110(TFTなどであってもよい。)を備えている。このトランジスタ110は、コレクタが切替抵抗111を介して抵抗88及び検出抵抗89の接続点に共通接続され、エミッタが接地されている。
As shown in FIG. 5, in this embodiment, the
そして、CPU61は、例えばPWM信号S1を出力する順転写動作時には出力ポート61eから指令信号S5を出力しない。このとき、検出信号S4は検出抵抗89及び抵抗91の合成抵抗値に応じたレベルでA/Dポート61dに取り込まれる。CPU61は、このとき取り込まれた検出信号S4を、順転写動作のためのフィードバック信号であるとして順転写バイアス印加回路62に対するフィードバック制御を行う。
The
これに対して、CPU61は、例えばPWM信号S3を出力する逆転写動作時には出力ポート61eから指令信号S5を出力する。このとき、検出信号S4は切替抵抗111の抵抗値に応じたレベルでA/Dポート61dに取り込まれる。CPU61は、このとき取り込まれた検出信号S4を、逆転写動作のためのフィードバック信号であるとして逆転写バイアス印加回路63に対するフィードバック制御を行う。そして、検出抵抗89、抵抗91及び切替抵抗111の各抵抗値は、順転写動作時及び逆転写動作時におけるそれぞれ検出信号S4レベルを同じレンジ(範囲)でA/Dポート61dに取り込めるように調整されている。
On the other hand, the
このような構成であっても、順転写バイアス印加回路62及び逆転写バイアス印加回路63のフィードバック制御のための検出信号S4を、共通のA/Dポート61dによって取り込むことができ、上記実施形態1と同等の効果を得ることができる。
Even in such a configuration, the detection signal S4 for feedback control of the forward transfer bias applying
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)上記各演算式(数式2〜6)による演算処理の一部又は全部を演算回路で実現する構成であってもよい。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention, and further, within the scope not departing from the gist of the invention other than the following. Various modifications can be made.
(1) The structure which implement | achieves a part or all of the arithmetic processing by said each arithmetic formula (Formula 2-6) with an arithmetic circuit may be sufficient.
(2)上記実施形態では、本願発明の第1及び第2の目的を同時に解決するものであったが、これに限らず、上記第1演算式を用いて第1の目的だけを解決するものであってもよい。このとき、PWM信号S1のデューティ比の演算式は、次のようになる。
(数式7)
次のデューティ比Dt=Di+(It−Ii)*K/α
It:定電流設定値(制御目標値)
It−Ii:本発明の「差分量」に相当
(It−Ii)*K/α:本発明の「変換差分量」に相当
また、第2の目的だけを解決するものであってもよい。このとき、上記数式3,5を用いて仮目標値It’,It”を算出し、下記の式によってPWM信号S1の次のデューティ比を算出することになる。
(数式8)
次のデューティ比Dt=Di+(It’−Ii)*K
次のデューティ比Dt=Di+(It”−Ii)*K
It’−Ii,It”−Ii:本発明の「補正偏差量」に相当
(2) In the above embodiment, the first and second objects of the present invention are solved simultaneously. However, the present invention is not limited to this, and only the first object is solved using the first arithmetic expression. It may be. At this time, the calculation formula of the duty ratio of the PWM signal S1 is as follows.
(Formula 7)
Next duty ratio Dt = Di + (It−Ii) * K / α
It: Constant current set value (control target value)
It-Ii: Corresponds to “difference amount” of the present invention (It-Ii) * K / α: Corresponds to “conversion difference amount” of the present invention. Alternatively, only the second object may be solved. At this time, the temporary target values It ′ and It ″ are calculated using the
(Formula 8)
Next duty ratio Dt = Di + (It′−Ii) * K
Next duty ratio Dt = Di + (It ″ −Ii) * K
It′-Ii, It ″ -Ii: equivalent to “correction deviation amount” of the present invention
(3)上記各実施形態では転写手段としてローラ体の転写ローラ30としたが、これに限らず、例えば平板状の転写手段であってもよい。
(4)電気的負荷として転写ローラ30としたが、電力が供給され定電流又は定電圧制御されるものであれば、例えば、現像手段(現像ローラ31)、帯電手段(スコロトロン型帯電器29の帯電ワイヤ29aやグリッド29)、クリーニング手段(クリーニングブラシ64)などに本発明を適用してもよい。
(3) In each of the above-described embodiments, the
(4) The
(5)上記各実施形態では定電流制御について説明したが、これに限らず印加電圧値Viを所定のレベルにするための定電圧制御であってもよい。この場合、各負荷抵抗値毎の、PWM信号S1のデューティ比の単位パーセント量に対する出力電流値Iiの変化量は、図6(A)に示すようになる。そして、例えば負荷抵抗値200MΩにおける変化量ΔIi/%を基準として、これに対する相対変化率を差分変換変数βとしている。これを各負荷抵抗値毎にプロットしていくと図6(B)に示すような曲線を描くことが実験的に分かる。そして、この曲線を次の数式9の近似式によって近似した式を第1演算式としている。
(数式9)
差分変換変数β=z/Ri+w
z,w:実験結果によって定める定数
なお、同図(A)に記載した実験結果によれば、第1演算式は、
β=−34.293*106/(Vi/Ii)+1.2299
となる。CPU61は、現在の算出された負荷抵抗値Ri(Vi/Ii)を、上記数式9に代入することにより差分変換変数βを決定するのである。
(5) In the above embodiments, constant current control has been described. However, the present invention is not limited to this, and constant voltage control for setting the applied voltage value Vi to a predetermined level may be used. In this case, the change amount of the output current value Ii with respect to the unit percentage amount of the duty ratio of the PWM signal S1 for each load resistance value is as shown in FIG. For example, the change rate ΔIi /% at a load resistance value of 200 MΩ is used as a reference, and the relative change rate with respect to this is set as the difference conversion variable β. When this is plotted for each load resistance value, it is experimentally found that a curve as shown in FIG. 6B is drawn. An expression obtained by approximating this curve with the following approximate expression of
(Formula 9)
Difference transformation variable β = z / Ri + w
z, w: constants determined by the experimental results Note that, according to the experimental results described in FIG.
β = −34.293 * 10 6 /(Vi/Ii)+1.2299
It becomes. The
1…レーザプリンタ(画像形成装置)
30…転写ローラ(電気的負荷、転写手段)
61…CPU(制御手段、差分演算手段、決定手段、比較手段)
61d…A/Dポート(共通入力端子)
61e…出力ポート(出力手段)
62…順転写バイアス印加回路(順バイアス印加手段)
63…逆転写バイアス印加回路(逆バイアス印加手段)
83…電流検出回路(電流検出手段)
73…順転写出力電圧検出回路(電圧検出手段)
90…接続ライン(直列接続線)
92…増幅回路(増幅手段)
93…増幅率変更手段
95…抵抗
96,110…トランジスタ(スイッチング手段)
100…メモリ(第1,2記憶手段)
Va1…順転写バイアス電圧(転写用バイアス電圧)
Va2…逆転写バイアス電圧(逆転写用バイアス電圧)
Vb…帯電バイアス電圧(帯電用バイアス電圧)
Vd…クリーニングバイアス電圧(クリーニング用の分圧電圧)
Vh…グリッドバイアス電圧(グリッド用の分圧電圧)
Ii…出力電流値
It…定電流設定値(制御目標値)
Vi…印加電圧値
S1…PWM信号(制御信号)
S4…検出信号
S5…指令信号
1. Laser printer (image forming device)
30. Transfer roller (electric load, transfer means)
61 ... CPU (control means, difference calculation means, determination means, comparison means)
61d: A / D port (common input terminal)
61e ... Output port (output means)
62: Forward transfer bias application circuit (forward bias application means)
63. Reverse transfer bias application circuit (reverse bias application means)
83 ... Current detection circuit (current detection means)
73: Forward transfer output voltage detection circuit (voltage detection means)
90 ... connection line (series connection line)
92 ... Amplifier circuit (amplifying means)
93 ... amplification factor changing means 95 ... resistance 96,110 ... transistor (switching means)
100: Memory (first and second storage means)
Va1: Forward transfer bias voltage (transfer bias voltage)
Va2: Reverse transfer bias voltage (reverse transfer bias voltage)
Vb: Charging bias voltage (charging bias voltage)
Vd: Cleaning bias voltage (divided voltage for cleaning)
Vh: Grid bias voltage (divided voltage for grid)
Ii: Output current value It: Constant current set value (control target value)
Vi: Applied voltage value S1: PWM signal (control signal)
S4 ... Detection signal S5 ... Command signal
Claims (18)
前記制御手段は、
前記電気的負荷に対する印加電圧値を検出する電圧検出手段と、
前記電気的負荷に流れる電流値を検出する電流検出手段と、
前記電圧検出手段及び前記電流検出手段の両検出値のうち制御対象となる検出値と、その検出値の目標値との差分量を演算する差分演算手段と、
前記差分演算手段で演算された前記差分量を無くすように前記検出値を変化させるための制御信号の増減量を決定する第1決定手段と、を備え、
前記第1決定手段は、前記電圧検出手段及び前記電流検出手段の両検出値に応じて定まる差分変換変数を、前記差分量に乗じた変換差分量に基づき、前記制御信号の増減量を決定することを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus comprising a control means and an electrical load, and having a configuration for supplying power corresponding to a control signal output from the control means to the electrical load,
The control means includes
Voltage detection means for detecting an applied voltage value to the electrical load;
Current detecting means for detecting a current value flowing through the electrical load;
A difference calculation means for calculating a difference amount between a detection value to be controlled among both detection values of the voltage detection means and the current detection means and a target value of the detection value;
First determining means for determining an increase / decrease amount of a control signal for changing the detected value so as to eliminate the difference amount calculated by the difference calculating means;
The first determination unit determines an increase / decrease amount of the control signal based on a conversion difference amount obtained by multiplying the difference amount by a difference conversion variable determined according to both detection values of the voltage detection unit and the current detection unit. An image forming apparatus.
前記第1決定手段は、前記第1記憶手段に記憶された前記第1演算式に基づき前記両検出値或いは前記負荷抵抗値に対応する差分変換変数を導き出すことを特徴する請求項1に記載の画像形成装置。 A first storage means for storing a first arithmetic expression indicating a relationship between both the detection values of the voltage detection means and the current detection means or a load resistance value determined by the both detection values and the difference conversion variable;
The said 1st determination means derives | leads-out the difference conversion variable corresponding to the said both detection values or the said load resistance value based on the said 1st arithmetic expression memorize | stored in the said 1st memory | storage means. Image forming apparatus.
前記第1演算回路は、前記両検出値或いは前記負荷抵抗値に対応する信号を受けて、前記回路定数に応じた、前記制御信号の増減量に対応する信号を出力することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The first determining means is capable of setting a circuit constant corresponding to a relationship between both the detected values of the voltage detecting means and the current detecting means or a load resistance value determined by both detected values and the difference conversion variable. 1 arithmetic circuit,
The first arithmetic circuit receives a signal corresponding to the both detection values or the load resistance value, and outputs a signal corresponding to an increase / decrease amount of the control signal according to the circuit constant. Item 2. The image forming apparatus according to Item 1.
前記第1決定手段が決定する制御信号の増減量は、前記PWM制御信号におけるデューティ比の増減量であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の画像形成装置。 The control means is configured to output a PWM control signal as the control signal and perform power supply control to the electrical load by PWM control,
4. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the increase / decrease amount of the control signal determined by the first determination unit is an increase / decrease amount of the duty ratio in the PWM control signal. 5.
前記制御手段は、
前記電気的負荷への印加電圧値又は電流値を検出する検出手段と、
前記検出手段での検出値と、その制御目標値との偏差量を演算する偏差演算手段と、
前記偏差演算手段で演算された前記偏差量を無くすように前記検出値を変化させるための制御信号の増減量を決定する第2決定手段と、を備え、
前記第2決定手段は、前記偏差量が大きくなるに伴って大きな値になる偏差補正変数を前記制御目標値に乗じた仮目標値と、前記検出値との偏差量である補正偏差量に基づき、前記制御信号の増減量を決定することを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus comprising a control means and an electrical load, and having a configuration for supplying power corresponding to a control signal output from the control means to the electrical load,
The control means includes
Detecting means for detecting a voltage value or a current value applied to the electrical load;
Deviation calculation means for calculating a deviation amount between the detection value in the detection means and the control target value;
Second determining means for determining an increase / decrease amount of a control signal for changing the detected value so as to eliminate the deviation amount calculated by the deviation calculating means,
The second determining means is based on a correction deviation amount that is a deviation amount between a provisional target value obtained by multiplying the control target value by a deviation correction variable that increases as the deviation amount increases and the control target value. An image forming apparatus that determines an increase / decrease amount of the control signal.
前記第2決定手段は、前記第2記憶手段に記憶された前記第2演算式に基づき前記偏差量に対応する偏差補正変数を導き出すことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の画像形成装置。 A second storage means for storing a second calculation expression indicating a relationship between the deviation amount in the deviation calculation means and the deviation correction variable;
The image according to claim 5 or 6, wherein the second determination unit derives a deviation correction variable corresponding to the deviation amount based on the second arithmetic expression stored in the second storage unit. Forming equipment.
前記第2演算回路は、前記偏差量に対応する信号を受けて、前記回路定数に応じた、前記制御信号の増減量に対応する信号を出力することを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の画像形成装置。 The second determining means includes a second arithmetic circuit capable of setting a circuit constant corresponding to the relationship between the deviation amount and the deviation correction variable,
The said 2nd arithmetic circuit receives the signal corresponding to the said deviation amount, and outputs the signal corresponding to the increase / decrease amount of the said control signal according to the said circuit constant. The image forming apparatus described in 1.
前記第2決定手段が決定する制御信号の増減量は、前記PWM制御信号におけるデューティ比の増減量であることを特徴とする請求項5〜請求項8のいずれかに記載の画像形成装置。 The control means is configured to output a PWM control signal as the control signal and perform power supply control to the electrical load by PWM control,
9. The image forming apparatus according to claim 5, wherein the increase / decrease amount of the control signal determined by the second determination unit is an increase / decrease amount of the duty ratio in the PWM control signal.
前記第2決定手段は、前記比較手段で前記変化量が前記閾値以下であると判定されたことを条件に、前記制御信号の増減量の補正動作を行うことを特徴とする請求項5〜請求項11のいずれかに記載の画像形成装置。 Comparing means for comparing the amount of change per unit time of the detected value in the detecting means or the deviation amount in the deviation calculating means with a predetermined threshold,
The second determination means performs a correction operation of the increase / decrease amount of the control signal on condition that the change amount is determined to be equal to or less than the threshold value by the comparison means. Item 12. The image forming apparatus according to any one of Items 11.
前記第2決定手段における前記補正偏差量に対して、更に前記第1決定手段における前記差分変換変数を乗じた変換差分量に基づき、前記制御信号の増減量を決定することを特徴とする請求項5〜請求項12のいずれかに記載の画像形成装置。 Each means according to any one of claims 1 to 4 is provided,
The increase / decrease amount of the control signal is determined based on a conversion difference amount obtained by multiplying the correction deviation amount in the second determination unit by the difference conversion variable in the first determination unit. The image forming apparatus according to claim 5.
前記転写手段に前記転写用バイアス電圧とは逆極性を有する逆転写用バイアス電圧を印加する逆バイアス印加手段と、を備え、
前記順バイアス印加手段と前記逆バイアス印加手段とは、前記転写手段に対して直列接続した構成とされ、互いに異なるタイミングで前記制御手段からの制御信号に基づき駆動制御され、
前記印加電圧値或いは前記電流値を検出するための前記検出手段は、前記順バイアス印加手段及び前記逆バイアス印加手段の直列接続線上の点における電位レベルに応じた検出信号が入力される共通入力端子を備え、
前記制御手段は、前記共通入力端子に入力される検出信号について、前記順バイアス印加手段の駆動制御時には当該順バイアス印加手段の駆動制御のための検出値に対応する検出信号と認識し、前記逆バイアス印加手段の駆動制御時には当該逆バイアス印加手段の駆動制御のための検出値に対応する検出信号と認識してそれぞれのフィードバック制御を行うことを特徴とする請求項14に記載の画像形成装置。 Forward bias applying means for applying a transfer bias voltage to the transfer means;
Reverse bias applying means for applying a reverse transfer bias voltage having a reverse polarity to the transfer bias voltage to the transfer means,
The forward bias applying means and the reverse bias applying means are configured to be connected in series to the transfer means, and are driven and controlled based on control signals from the control means at different timings.
The detection means for detecting the applied voltage value or the current value is a common input terminal to which a detection signal corresponding to a potential level at a point on a series connection line of the forward bias applying means and the reverse bias applying means is input. With
The control means recognizes the detection signal input to the common input terminal as a detection signal corresponding to a detection value for driving control of the forward bias applying means during the driving control of the forward bias applying means, and 15. The image forming apparatus according to claim 14, wherein at the time of driving control of the bias applying unit, the feedback control is performed by recognizing the detection signal corresponding to the detection value for driving control of the reverse bias applying unit.
前記増幅手段における増幅率を、前記順バイアス印加手段の駆動制御時と前記逆バイアス印加手段の駆動制御時とで変化させる増幅率変更手段を備えていることを特徴とする請求項15に記載の画像形成装置。 The detection signal is configured to be input to the common input terminal via an amplification unit,
The amplification factor changing unit according to claim 15, further comprising: an amplification factor changing unit configured to change an amplification factor in the amplification unit between driving control of the forward bias applying unit and driving control of the reverse bias applying unit. Image forming apparatus.
前記増幅率変更手段は、前記増幅手段の増幅率を定める抵抗に対して並列接続され、前記出力手段からの前記指令信号に基づきオンオフ動作するスイッチング手段を備えて構成されていることを特徴とする請求項16に記載の画像形成装置。 The control means includes an output means for outputting a command signal according to drive control of the forward bias application means and drive control of the reverse bias application means,
The amplification factor changing means includes switching means that is connected in parallel to a resistor that determines the amplification factor of the amplification means and that is turned on and off based on the command signal from the output means. The image forming apparatus according to claim 16.
前記直列接続線に対して並列接続され、前記出力手段からの前記指令信号に基づきオンオフ動作するスイッチング手段と、を備えて構成されていることを特徴とする請求項15に記載の画像形成装置。 The control means is an output means for outputting a command signal according to drive control of the forward bias application means and drive control of the reverse bias application means;
The image forming apparatus according to claim 15, further comprising: a switching unit that is connected in parallel to the series connection line and performs an on / off operation based on the command signal from the output unit.
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