JP2006301069A - Power supply apparatus system and image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply apparatus system capable of detecting more outputs at a satisfactory sampling cycle without increasing a circuit operation frequency (clock frequency), and to provide an image forming apparatus. <P>SOLUTION: The power supply apparatus system includes; a plurality of output detecting means for detecting the outputs of the plurality of power supply apparatuses; an order deciding means for deciding an order of selecting the detection outputs from the plurality of output detecting means in accordance with a timing signal generated by a timing signal generating means; a detection output selecting means for selecting a required detection output out of the detection outputs by the plurality of output detecting means; a difference calculating means for calculating a difference between the detection output selected by the detection output selecting means and a target value set by a target value setting means; a difference evaluation value calculating means for calculating the evaluation value of the difference; and a control means for controlling the plurality of power supply apparatuses based on the evaluation value calculated by the evaluation value calculating means. The sampling cycle is varied by the order deciding means in accordance with the object selected by the detection output selecting means. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置に好適な電源装置システムに関し、特にその電源装置システムにおける電源出力のサンプリングに関するものである。   The present invention relates to a power supply system suitable for an image forming apparatus such as a copying machine or a printer using an electrophotographic system, and more particularly to sampling of power output in the power supply system.

近年のデジタル技術、半導体集積回路技術の急速な進歩により、複写機、プリンタにおけるスイッチング電源の制御をデジタル化し制御用チップを作り電源装置内に実装する事が行われている(特許文献1参照)。   Due to rapid advances in digital technology and semiconductor integrated circuit technology in recent years, control of switching power supplies in copying machines and printers has been digitized to produce control chips and mount them in power supply devices (see Patent Document 1). .

図4、5、6(実施の形態1の説明用の図であるが、背景技術の説明に援用する)を用いてその概略を説明する。   The outline will be described with reference to FIGS. 4, 5, and 6 (which are diagrams for explaining the first embodiment, but are used for explaining the background art).

ここでは高圧Aという一つの高圧出力のみに着目して説明する。
1は画像形成プロセス形成のための高圧発生手段であり、高圧出力はAとして、例えば画像形成プロセス要素の現像スリーブに給電されている。
Here, only one high-voltage output called high-voltage A will be described.
Reference numeral 1 denotes a high voltage generating means for forming an image forming process, and a high voltage output is supplied as A, for example, to a developing sleeve of an image forming process element.

各部品要素の接続、及び一連の動作について説明する。   Connection of each component element and a series of operations will be described.

(1)直流高圧発生装置
図4において、トランスT1の1次側入力にはB電圧として所定の電圧が入力されており、トランスT1の他端はスイッチング素子Q4に接続されている。スイッチング素子Q4のゲートには、後述する直流高圧制御装置内のデジタルPWM信号生成装置2−2からパルス信号(PWM信号)が入力される。スイッチング素子Q4は該PWM信号に応じてスイッチング動作を行うことで、トランスT1の2次側に巻き数比と前記PWM信号に応じたパルス出力を得る。そのパルス出力をダイオード301とコンデンサ201で整流、平滑化し、ダイオード301のカソード側に直流高圧出力を発生させる。T1,Q4,D301,C201は、一般にフライバック型(またはオン/オフ型)・コンバータと呼ばれ、スイッチング素子Q4のスイッチング動作におけるのオン時間比率が大きいほど、高い電圧を出力するものである。
(1) DC high voltage generator In FIG. 4, a predetermined voltage is input as a B voltage to the primary side input of the transformer T1, and the other end of the transformer T1 is connected to the switching element Q4. A pulse signal (PWM signal) is input to the gate of the switching element Q4 from a digital PWM signal generation device 2-2 in a DC high voltage control device described later. The switching element Q4 performs a switching operation according to the PWM signal, thereby obtaining a turn ratio and a pulse output corresponding to the PWM signal on the secondary side of the transformer T1. The pulse output is rectified and smoothed by the diode 301 and the capacitor 201, and a DC high-voltage output is generated on the cathode side of the diode 301. T1, Q4, D301, and C201 are generally called flyback type (or on / off type) converters, and output higher voltages as the on-time ratio in the switching operation of the switching element Q4 is larger.

直流高圧出力端には抵抗R101と抵抗R102が接続されるとともに、前記各抵抗の抵抗分割により降圧された電圧、すなわち高圧出力の検出信号が出力される。   A resistor R101 and a resistor R102 are connected to the DC high voltage output terminal, and a voltage stepped down by resistance division of each resistor, that is, a detection signal of a high voltage output is output.

(2)直流高圧制御装置
前記高圧発生装置1内の抵抗R101,R102により得られた高圧出力検出信号は、ADコンバータ2−3に入力されサンプリング、ホールド、アナログ/デジタル変換(AD変換)される。サンプリングに際しては、サンプリング周波数に応じた適切なローパスフィルタを通してから行うこととする。
(2) DC high voltage controller The high voltage output detection signal obtained by the resistors R101 and R102 in the high voltage generator 1 is input to the AD converter 2-3, and is sampled, held, and analog / digital converted (AD converted). . Sampling is performed after passing through an appropriate low-pass filter corresponding to the sampling frequency.

デジタルデータに変換された検出信号は、比較装置2−1の一方に入力される。前記比較装置2−1のもう一方には直流高圧目標値が入力され、検出された出力値と設定された目標値の差分ΔVは、デジタルPWM部2−2に入力されそこで、様々な演算処理が行われPWM信号が生成される。   The detection signal converted into digital data is input to one side of the comparison device 2-1. A DC high voltage target value is input to the other side of the comparison device 2-1, and a difference ΔV between the detected output value and the set target value is input to the digital PWM unit 2-2, where various arithmetic processes are performed. And a PWM signal is generated.

デジタルPWM部2−2においては、まず差分評価値Zを演算する。差分評価値Zとしてここでは、以下の値を用いる。
Z=F1*ΔV(k)………(1)式
ここで、ΔV(k):時刻kにおける検出された出力値と設定された目標値との差、F1:定数
前記Zの値に応じて、パルス幅の変動時間分(Δtとする)を決定する。例えば、Δt=Z=0100110(2進)=38(10進)として、
スイッチング素子Q4駆動信号であるPWM信号のONパルス幅を38パルス増加させる。高圧制御回路のクロックとして20MHzを用いたとすると、クロック38パルス分は1.9μSでありスイッチング素子Q4のON時間幅をΔt=1.9μS増加させる。
In the digital PWM unit 2-2, a difference evaluation value Z is first calculated. Here, the following values are used as the difference evaluation value Z.
Z = F1 * ΔV (k) Equation (1) where ΔV (k): difference between the detected output value at time k and the set target value, F1: constant According to the value of Z Thus, the fluctuation time of the pulse width (denoted as Δt) is determined. For example, if Δt = Z = 0100110 (binary) = 38 (decimal),
The ON pulse width of the PWM signal that is the switching element Q4 drive signal is increased by 38 pulses. Assuming that 20 MHz is used as the clock of the high-voltage control circuit, the 38 clock pulses are 1.9 μS, and the ON time width of the switching element Q4 is increased by Δt = 1.9 μS.

デジタルPWM部2−2では、スイッチング素子Q4の現在のON時間T(k)にΔtを加えて
T(K+1)=T(K)+Δt を新しくスイッチング素子Q4のON時間とする。
In the digital PWM unit 2-2, Δt is added to the current ON time T (k) of the switching element Q4, and T (K + 1) = T (K) + Δt is newly set as the ON time of the switching element Q4.

以上の動作を繰り返すことにより、高圧出力Aは、目標値に応じた所定の値に制御される。   By repeating the above operation, the high voltage output A is controlled to a predetermined value corresponding to the target value.

さらに最近では電子写真装置は、さらなる高画質化のためにより複雑な高電圧制御を行うようになっている。例えば、静電潜像にトナーをのせるための現像バイアス高電圧においては、直流高電圧(以後DC成分と呼ぶ)に所望の交流高電圧(以後AC成分と呼ぶ)を重畳させることで、トナーの挙動を制御する等の例がある。図5、6にその構成例を記す。電子写真方式の画像形成装置では、静電潜像を担持した像担持体に、現像器の現像剤を担持した現像スリーブ(現像剤担持体)を対応させて現像を行うことが一般的であり、像担持体と現像スリーブの間には現像電界を形成するために、現像スリーブに現像バイアスが印加される。   More recently, electrophotographic apparatuses have performed more complex high voltage control for further higher image quality. For example, in developing bias high voltage for applying toner to an electrostatic latent image, toner is obtained by superimposing a desired alternating high voltage (hereinafter referred to as AC component) on a direct current high voltage (hereinafter referred to as DC component). There is an example of controlling the behavior of Examples of the configuration are shown in FIGS. In an electrophotographic image forming apparatus, development is generally performed by causing a developing sleeve (developer carrying member) carrying a developer of a developing device to correspond to an image carrier carrying an electrostatic latent image. A developing bias is applied to the developing sleeve to form a developing electric field between the image carrier and the developing sleeve.

この現像バイアスとしては、DC成分にAC成分を重畳したものが用いられてきており、AC成分としての矩形波は、従来、周波数2kHz(1/2周期=250μ秒)程度、ピークツウピーク電圧(Vpp)2kV程度が用いられ、DC成分としては300〜800程度の高電圧が用いられ、良好な現像像が得られていた。   As this developing bias, a DC component in which an AC component is superimposed has been used. Conventionally, a rectangular wave as an AC component has a frequency of about 2 kHz (1/2 period = 250 μsec) and a peak-to-peak voltage ( Vpp) of about 2 kV was used, a high voltage of about 300 to 800 was used as the DC component, and a good developed image was obtained.

また、静電潜像を形成する感光ドラムを均一に帯電させるための帯電ローラ、帯電器等に印加する帯電バイアス高電圧においては、直流高電圧に所望の交流高電圧を重畳させることで、ドラム電位分布の均一化を実現する等の例がある。この場合に用いられるAC成分としては周波数500Hz〜2KHz程度でピークツウピーク電圧(Vpp)1kV程度の正弦波が用いられ、DC成分としては300〜1500V程度の高電圧が用いられている。
特開平09−197916号公報
In addition, in the charging bias high voltage applied to the charging roller, the charger, etc. for uniformly charging the photosensitive drum for forming the electrostatic latent image, the desired high AC voltage is superimposed on the high DC voltage, so that the drum There is an example of realizing a uniform electric potential distribution. As an AC component used in this case, a sine wave having a frequency of about 500 Hz to 2 KHz and a peak-to-peak voltage (Vpp) of about 1 kV is used, and a high voltage of about 300 to 1500 V is used as a DC component.
JP 09-197916 A

前述のように、複雑な高電圧を用いるようになったために、高圧制御回路はより多くの出力を検出する必要が生じた。従来はマルチプレクサ等を用いて時分割で各高電圧出力を検知していたが、従来なみのサンプリング周期を確保するためには、制御回路の数を増やすか、動作周波数を早くする必要がある。しかし、いずれもコストアップになってしまう。一般に高速で安定な制御を行うためには、十分短いサンプリング周期が必要である。言い換えるとサンプリング周期以上に早く安定な応答を得ることはできない。   As described above, since a complex high voltage is used, the high voltage control circuit needs to detect more outputs. Conventionally, each high voltage output is detected in a time-sharing manner using a multiplexer or the like. However, in order to ensure the same sampling period as before, it is necessary to increase the number of control circuits or to increase the operating frequency. However, both increase costs. In general, a sufficiently short sampling period is necessary to perform high-speed and stable control. In other words, a stable response cannot be obtained faster than the sampling period.

電子写真装置で用いられる高圧出力においては、その出力電圧精度が画質に与える影響は一様ではない。たとえば、帯電出力のDC成分、現像バイアス出力のDC成分の画像に対する感度は非常に高く、次いで転写出力、帯電出力のAC成分、現像バイアス出力のAC成分などであり、その他定着装置へのトナー移りや異常帯電を防止するための定着バイアス高圧などそこそこの精度で十分なものも存在する。   In the high voltage output used in the electrophotographic apparatus, the influence of the output voltage accuracy on the image quality is not uniform. For example, the sensitivity of the DC component of the charging output and the DC component of the developing bias output with respect to the image is very high, followed by the transfer output, the AC component of the charging output, the AC component of the developing bias output, and other toner transfer to the fixing device. In addition, there are sufficient accuracy such as a fixing bias high voltage to prevent abnormal charging.

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、回路動作周波数(クロック周波数)を上げることなく、より多くの出力を十分なサンプリング周期で検出できる電源装置システム、画像形成装置を提供することを課題とするものである。   The present invention has been made under such circumstances, and provides a power supply system and an image forming apparatus that can detect more outputs with a sufficient sampling period without increasing the circuit operating frequency (clock frequency). It is an object to do.

前記課題を解決するため、本発明では、電源装置システムを次の(1)のとおりに構成する。   In order to solve the above-described problems, in the present invention, a power supply system is configured as described in (1) below.

(1)複数の電源装置と、前記複数の電源装置における出力を検出する複数の出力検出手段と、前記複数の出力検出手段の検出出力をサンプリングするタイミングを決めるタイミング信号を生成するタイミング信号生成手段と、前記タイミング信号生成手段で生成したタイミング信号に応じて前記複数の出力検出手段からの検出出力を選択する順序を決定する順序決定手段と、前記順序決定手段の出力にもとづいて、前記複数の出力検出手段の検出出力から所要の検出出力を選択する検出出力選択手段と、前記検出出力選択手段により選択された検出出力をデジタル値に変換するA/D変換手段と、前記複数の電源装置の出力の目標値をデジタル信号で設定する目標値設定手段と、前記A/D変換手段からの出力と前記目標値設定手段で設定した目標値との差分を演算する差分演算手段と、前記差分演算手段で演算した差分を用いて差分の評価値を演算する差分評価値演算手段と、前記評価値演算手段で演算した評価値にもとづいて前記複数の電源装置を制御する制御手段とを備えた電源装置システム。   (1) A plurality of power supply apparatuses, a plurality of output detection means for detecting outputs from the plurality of power supply apparatuses, and a timing signal generation means for generating a timing signal for determining timing for sampling the detection outputs of the plurality of output detection means And an order determining means for determining an order of selecting the detection outputs from the plurality of output detecting means according to the timing signal generated by the timing signal generating means, and the plurality of the order determining means based on the outputs of the order determining means. A detection output selection means for selecting a required detection output from the detection outputs of the output detection means; an A / D conversion means for converting the detection output selected by the detection output selection means into a digital value; and Target value setting means for setting the output target value with a digital signal, output from the A / D conversion means, and setting with the target value setting means A difference calculation means for calculating a difference from the target value, a difference evaluation value calculation means for calculating an evaluation value of the difference using the difference calculated by the difference calculation means, and an evaluation value calculated by the evaluation value calculation means A power supply system comprising control means for controlling the plurality of power supply devices based on the above.

本発明によれば、回路動作周波数(クロック周波数)を上げることなく、より多くの出力を十分なサンプリング周期で検出できるようになる。   According to the present invention, more outputs can be detected with a sufficient sampling period without increasing the circuit operating frequency (clock frequency).

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施の形態の例により詳しく説明する。   BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode for carrying out the present invention will be described in detail below with reference to embodiments.

[実施の形態1]
図1は、実施の形態1である、画像形成プロセス形成のための“高圧電源装置システム”の要部構成を示す図である。図2は図1中のサンプリング装置11の構成例であり、図3は、図1の演算装置16内部構成を示すのブロック図である。図4,5,は直流高圧発生装置および交流高圧発生装置の構成を詳述した図である。図7,図9は、検出出力選択信号による選択パターンをあらわす表である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of a “high-voltage power supply system” for forming an image forming process according to the first embodiment. 2 is a configuration example of the sampling device 11 in FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram showing the internal configuration of the arithmetic device 16 in FIG. 4 and 5 are diagrams detailing the configuration of the DC high voltage generator and the AC high voltage generator. 7 and 9 are tables showing selection patterns based on the detection output selection signal.

まず各部品について説明する。図4にて、T1は1次側に入力された電圧を1次−2次間の巻き数比とPWM信号のオン/オフ時間比率に応じて昇圧変換して2次側に所定の電圧を出力するインバータトランス、Q4はインバータトランスT1を駆動するスイッチング素子である。   First, each component will be described. In FIG. 4, T1 boosts and converts a voltage input to the primary side in accordance with a primary-secondary winding ratio and an on / off time ratio of the PWM signal to provide a predetermined voltage on the secondary side. The output inverter transformer Q4 is a switching element for driving the inverter transformer T1.

図5にて、T2は1次側に入力された電圧を1次−2次間の巻き数比に応じて昇圧変換して2次側に所定の電圧を出力する交流高圧発生トランス、Q3−1,Q3−2は交流高圧発生トランスT2を駆動するスイッチング素子である。   In FIG. 5, T2 is an AC high-voltage generating transformer that boosts and converts the voltage input to the primary side according to the primary-secondary winding ratio and outputs a predetermined voltage to the secondary side, Q3- Reference numerals 1 and 3-2 denote switching elements for driving the AC high-voltage generating transformer T2.

図1にて、11は高圧発生装置の出力電圧の検出信号を取り込むサンプリング回路、12はアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器、13は不図示の高圧シーケンス制御装置からの信号により高圧発生装置の出力の目標値を設定する装置、14は前記A/D変換器12の出力と目標値設定装置13の出力の差分を演算する装置、15は差分演算装置14の出力を保持する装置、16は保持装置15の値を用いて目標値と検出された出力値との差分評価値Zを演算する装置。20ないし22は出力制御回路であり、PWM信号生成装置または振幅制御信号生成装置より構成される。例えば直流高圧の制御においては、パルス幅の変動分ΔTを決定し、スイッチング素子Q4をオンさせる時間T=T+ΔTを出力する。多出力の制御を行うために、時分割装置を用いて、複数出力の検出/PWM信号の発生を行う。   In FIG. 1, 11 is a sampling circuit that takes in a detection signal of the output voltage of the high voltage generator, 12 is an A / D converter that converts an analog signal into a digital signal, and 13 is a signal from a high voltage sequence controller (not shown). A device for setting a target value of the output of the high pressure generator, 14 is a device for calculating the difference between the output of the A / D converter 12 and the output of the target value setting device 13, and 15 is for holding the output of the difference calculator 14 A device 16 is a device that calculates a difference evaluation value Z between the target value and the detected output value using the value of the holding device 15. Reference numerals 20 to 22 denote output control circuits, each of which includes a PWM signal generation device or an amplitude control signal generation device. For example, in DC high voltage control, a pulse width variation ΔT is determined, and a time T = T + ΔT for turning on the switching element Q4 is output. In order to perform multi-output control, a multi-output detection / PWM signal generation is performed using a time division device.

次に、各部品要素の接続、及び一連の動作について説明する。   Next, connection of each component element and a series of operations will be described.

<直流高圧発生装置>
図4において、トランスT1の1次側入力にはB電圧として所定の電圧が入力されており、トランスT1の他端はスイッチング素子Q4に接続されている。スイッチング素子Q4のゲートには、後述する高圧制御装置内のPWM信号生成装置21からパルス信号(PWM信号)が入力され、スイッチング素子Q4は、該PWM信号に応じてスイッチング動作を行うことで、トランスT1の2次側に巻き数比と前記PWM信号に応じたパルス出力を得る。そのパルス出力をダイオード301とコンデンサC201で整流、平滑化しダイオードD301のカソード側に直流高圧出力を発生させる。T1,Q4,D301,C201は、一般にフライバック型(またはオン/オフ型)・コンバータと呼ばれ、スイッチング素子Q4のスイッチング動作におけるのオン時間比率が大きいほど、高い電圧を出力するものである。
<DC high voltage generator>
In FIG. 4, a predetermined voltage is inputted as a B voltage to the primary side input of the transformer T1, and the other end of the transformer T1 is connected to the switching element Q4. A pulse signal (PWM signal) is input to the gate of the switching element Q4 from a PWM signal generation device 21 in the high-voltage control device described later, and the switching element Q4 performs a switching operation according to the PWM signal, so that the transformer A pulse output corresponding to the turn ratio and the PWM signal is obtained on the secondary side of T1. The pulse output is rectified and smoothed by the diode 301 and the capacitor C201, and a DC high voltage output is generated on the cathode side of the diode D301. T1, Q4, D301, and C201 are generally called flyback type (or on / off type) converters, and output higher voltages as the on-time ratio in the switching operation of the switching element Q4 is larger.

直流高圧出力には抵抗R101と抵抗R102が接続されるとともに、前記各抵抗の抵抗分割により降圧された電圧、すなわち高圧出力の検出信号が出力される。   A resistor R101 and a resistor R102 are connected to the DC high-voltage output, and a voltage stepped down by resistance division of each resistor, that is, a detection signal of a high-voltage output is output.

<交流高圧発生装置>
図5において、トランスT2の1次側巻き線には、中間タップを設けてあり、振幅制御トランジスタQ3−3を通して、電源電圧Vccに接続されている。トランスT2一次巻き線の両端はスイッチング素子Q3−1、Q3−2に接続されている。スイッチング素子Q3−1、Q3−2のゲートには駆動信号発生装置3−6に接続される。前記駆動信号発生装置3−6では、入力された駆動信号に応じて、2個の互いに逆極性の矩形波信号を発生させる。また、必要に応じてスイッチング素子Q3−1、Q3−2の両方の素子がオフする“デットタイム”を設けることもある。
<AC high pressure generator>
In FIG. 5, the intermediate side tap is provided in the primary side winding of the transformer T2, and is connected to the power supply voltage Vcc through the amplitude control transistor Q3-3. Both ends of the transformer T2 primary winding are connected to switching elements Q3-1 and Q3-2. The gates of the switching elements Q3-1 and Q3-2 are connected to the drive signal generator 3-6. The drive signal generator 3-6 generates two rectangular wave signals having opposite polarities according to the input drive signal. Further, a “dead time” in which both the switching elements Q3-1 and Q3-2 are turned off may be provided as necessary.

トランスT2の二次側には、一次/二次巻き線の巻き数比と、スイッチング素子Q3−3出力電圧に応じたピーク電圧、且つスイッチング素子Q3−1、Q3−2のオン/オフ時間に応じたパルス幅の矩形波が出力される。トランスT2の二次巻き線の一方は、前記直流高圧発生装置の出力である直流高圧VHdcに接続され、他方は、画像形成プロセス要素の現像スリーブに給電される。   On the secondary side of the transformer T2, the turn ratio of the primary / secondary winding, the peak voltage corresponding to the output voltage of the switching element Q3-3, and the on / off time of the switching elements Q3-1 and Q3-2 A rectangular wave with a corresponding pulse width is output. One of the secondary windings of the transformer T2 is connected to a DC high voltage VHdc that is an output of the DC high voltage generator, and the other is supplied with power to the developing sleeve of the image forming process element.

T2、Q3−1、Q3−2は、一般にプッシュプル型インバータと呼ばれる構成である。   T2, Q3-1, and Q3-2 are generally referred to as push-pull inverters.

前述のように、(直流高圧+交流高圧)よりなる高圧出力は、C301により直流分をカットされ、抵抗R301,R302により交流分を分圧し、振幅検出装置3−5により全波整流される。前記全波整流された信号は、交流振幅検出信号として高圧制御装置に向かって出力される。   As described above, the high-voltage output composed of (DC high voltage + AC high voltage) is cut into a DC component by C301, divided into an AC component by resistors R301 and R302, and full-wave rectified by an amplitude detector 3-5. The full-wave rectified signal is output to the high voltage control device as an AC amplitude detection signal.

<高圧制御装置>
図1において、前記直流高圧発生装置1内の抵抗R101,R102により得られた直流高圧出力検出信号は、サンプリング装置11に入力される。サンプリングに際しては、サンプリング周波数に応じた適切なローパスフィルタを通してから行うこととする。多出力を制御する場合にはサンプリング装置としてマルチプレクサ等を用いて各出力の検出信号を順次サンプリングする。
<High pressure control device>
In FIG. 1, the DC high voltage output detection signal obtained by the resistors R101 and R102 in the DC high voltage generator 1 is input to the sampling device 11. Sampling is performed after passing through an appropriate low-pass filter corresponding to the sampling frequency. When controlling multiple outputs, the detection signal of each output is sequentially sampled using a multiplexer or the like as a sampling device.

サンプリングされた高圧出力検出信号は、A/D変換器12に入力されデジタルデータに変換され差分演算装置14の入力端子の一方に入力される。   The sampled high-voltage output detection signal is input to the A / D converter 12, converted into digital data, and input to one of the input terminals of the difference calculation device 14.

高圧ユニットを制御する不図示のシーケンス制御ユニットは、直流高圧出力の出力設定値(目標値)に対応したデジタルデータを出力しており、該目標値は目標値設定装置13を通して、前記差分演算装置14のもう一方の入力端子に入力される。差分演算装置14は検出された出力値と設定された目標値の差分ΔVを演算して保持装置15に一時的に保持する。   A sequence control unit (not shown) that controls the high-voltage unit outputs digital data corresponding to an output set value (target value) of the DC high-voltage output, and the target value passes through the target value setting device 13 and the difference calculation device. 14 to the other input terminal. The difference calculation device 14 calculates a difference ΔV between the detected output value and the set target value, and temporarily holds it in the holding device 15.

保持された差分を用いて演算装置16は、差分評価値Zを演算する。差分評価値Zとしてここでは、以下の値を用いる。
Z=F1*ΔV(k)+F2*{ΔV(k)−ΔV(k−1)}……(2)式
ここで、ΔV(k):時刻kにおける検出された出力値と設定された目標値との差、ΔV(k−1):時刻kより1回過去のサンプリング時刻k−1において検出された出力値と設定された目標値との差
F1,F2:定数
前記(2)式において、前半部分:F1*ΔV(k)は、現在の差分を評価した値であり、後半部分:F2*{ΔV(k)−ΔV(k−1)}は、差分が増えているのか、減っているのかという差分の変動を評価した値である。
The arithmetic unit 16 calculates the difference evaluation value Z using the held difference. Here, the following values are used as the difference evaluation value Z.
Z = F1 * ΔV (k) + F2 * {ΔV (k) −ΔV (k−1)} (2) where ΔV (k): the detected output value at time k and the set target ΔV (k−1): difference between the output value detected once at the sampling time k−1 past the time k and the set target value F1, F2: constants In the equation (2) The first half part: F1 * ΔV (k) is an evaluation value of the current difference, and the second half part: F2 * {ΔV (k) −ΔV (k−1)} is the difference increasing or decreasing. It is a value that evaluates the fluctuation of the difference of whether or not.

PWM信号生成装置21では、前記Zの値に応じて、パルス幅の変動時間分(Δtとする)を決定する。例えば、Δt=2*Z=2*38(D)として、Q4駆動信号であるPWM信号のONパルス幅を76パルス増加させる。高圧制御回路のクロックとして20MHzを用いたとすると、クロック76パルス分は3.8μSでありQ4のON時間幅をΔt=3.8μS増加させる。   The PWM signal generation device 21 determines a pulse width fluctuation time (Δt) according to the value of Z. For example, as Δt = 2 * Z = 2 * 38 (D), the ON pulse width of the PWM signal that is the Q4 drive signal is increased by 76 pulses. Assuming that 20 MHz is used as the clock of the high voltage control circuit, the 76 clock pulses are 3.8 μS, and the ON time width of Q4 is increased by Δt = 3.8 μS.

PWM信号生成装置21では、前記Δtを用いて、現在のスイッチング素子Q4のON時間T(k)にΔtを加えてT(K+1)=T(K)+Δtを新しくスイッチング素子Q4のON時間とする。
このようにして、直流高圧出力を制御する。
In the PWM signal generation device 21, Δt is added to the current ON time T (k) of the switching element Q4 using the Δt, and T (K + 1) = T (K) + Δt is newly set as the ON time of the switching element Q4. .
In this way, the DC high voltage output is controlled.

前記交流高圧発生装置より得られた交流検出信号は、サンプリング装置11に入力される。サンプリングに際しては、サンプリング周波数に応じた適切なローパスフィルタを通してから行うこととする。多出力を制御する場合にはサンプリング装置としてマルチプレクサ等を用いて各出力の検出信号を順次サンプリングする。   An AC detection signal obtained from the AC high voltage generator is input to the sampling device 11. Sampling is performed after passing through an appropriate low-pass filter corresponding to the sampling frequency. When controlling multiple outputs, the detection signal of each output is sequentially sampled using a multiplexer or the like as a sampling device.

サンプリングされた高圧出力検出信号は、A/D変換器12に入力されデジタルデータに変換され差分演算装置14の入力端子の一方に入力される。   The sampled high-voltage output detection signal is input to the A / D converter 12, converted into digital data, and input to one of the input terminals of the difference calculation device 14.

高圧ユニットを制御する不図示のシーケンス制御ユニットは、交流高圧出力の振幅出力設定値(目標値)に対応したデジタルデータを出力しており、該目標値は目標値設定装置13を通して、前記差分演算装置14のもう一方の入力端子に入力される。差分演算装置14は検出された出力値と設定された目標値の差分ΔVを演算して保持装置15に一時的に保持する。   A sequence control unit (not shown) that controls the high voltage unit outputs digital data corresponding to the amplitude output set value (target value) of the AC high voltage output, and the target value passes through the target value setting device 13 to calculate the difference. The signal is input to the other input terminal of the device 14. The difference calculation device 14 calculates a difference ΔV between the detected output value and the set target value, and temporarily holds it in the holding device 15.

保持された差分を用いて演算装置16は、差分評価値Zを演算する。差分評価値Zとしてここでは、以下の値を用いる。
Z=F1*ΔV(k)+F2*{ΔV(k)−ΔV(k−1)}……(2)式
ここで、ΔV(k):時刻kにおける検出された出力値と設定された目標値との差、ΔV(k−1):時刻kより1回過去のサンプリング時刻k−1において検出された出力値と設定された目標値との差、F1,F2:定数
(2)式において、前半部分:F1*ΔV(k)は、現在の差分を評価した値であり、後半部分:F2*{ΔV(k)−ΔV(k−1)}は、差分が増えているのか、減っているのかという差分の変動を評価した値である。
The arithmetic unit 16 calculates the difference evaluation value Z using the held difference. Here, the following values are used as the difference evaluation value Z.
Z = F1 * ΔV (k) + F2 * {ΔV (k) −ΔV (k−1)} (2) where ΔV (k): the detected output value at time k and the set target ΔV (k−1): difference between the output value detected once at the sampling time k−1 past the time k and the set target value, F1, F2: in constant (2) The first half part: F1 * ΔV (k) is an evaluation value of the current difference, and the second half part: F2 * {ΔV (k) −ΔV (k−1)} is the difference increasing or decreasing. It is a value that evaluates the fluctuation of the difference of whether or not.

ここまでは、直流高圧の制御と同一であり、制御回路においても同一ブロックを時分割にて利用する。   Up to this point, the control is the same as the DC high voltage control, and the same block is used in the control circuit in a time division manner.

振幅制御信号生成装置20では、前記Zの値に応じて、振幅制御信号の電圧変動分(Δvとする)を決定する。例えば、Δv=10*Z=1*380(D)として、振幅制御信号の電圧を380mV増加させる。   In the amplitude control signal generation device 20, a voltage variation (Δv) of the amplitude control signal is determined according to the value of Z. For example, Δv = 10 * Z = 1 * 380 (D), and the voltage of the amplitude control signal is increased by 380 mV.

振幅制御信号生成装置20では、前記Δvを用いて、現在の振幅制御信号V(k)にΔvを加えてV(K+1)=V(K)+Δvを新しく振幅制御信号とする。
このようにして、交流高圧出力の振幅値を制御する。
In the amplitude control signal generating device 20, Δv is added to the current amplitude control signal V (k) using the Δv, and V (K + 1) = V (K) + Δv is newly set as the amplitude control signal.
In this way, the amplitude value of the AC high voltage output is controlled.

次に、前述の高圧出力が複数ある場合のサンプリング装置11の動作について図2、7、8を用いて説明する。   Next, the operation of the sampling apparatus 11 when there are a plurality of high-voltage outputs described above will be described with reference to FIGS.

サンプリング装置11は、マルチプレクサ11−1、メモリ読みだし装置11−2、マルチプレクサ選択信号パターンメモリ11−3、サンプリングクロック発生器11−4より構成されている。   The sampling device 11 includes a multiplexer 11-1, a memory reading device 11-2, a multiplexer selection signal pattern memory 11-3, and a sampling clock generator 11-4.

マルチプレクサ選択信号パターンメモリ11−3には、図7に記す検出出力選択信号パターンが記憶されている。この検出出力選択信号パターンを、サンプリングクロック発生器11−4のクロック信号に同期して、メモリ読みだし装置11−2により順次読み出し、マルチプレクサ11−1のSEL.0〜SEL.2に入力することで、マルチプレクサ11−1にて選択される信号の順序を決定している。図7の例では、CH.0〜1〜2〜3〜0〜1〜4〜5〜0〜1〜2〜3〜0〜1〜6〜7の順序で選択される。   The multiplexer selection signal pattern memory 11-3 stores the detection output selection signal pattern shown in FIG. This detection output selection signal pattern is sequentially read out by the memory reading device 11-2 in synchronization with the clock signal of the sampling clock generator 11-4, and the SEL. 0-SEL. 2, the order of signals selected by the multiplexer 11-1 is determined. In the example of FIG. It is selected in the order of 0 to 1 to 3 to 0 to 1 to 4 to 5 to 0 to 1 to 3 to 0 to 1 to 6 to 7.

この場合、CH.0、CH.1は、サンプリングクロック11−4の4回に1回の周期で選択される。   In this case, CH. 0, CH. 1 is selected at a cycle of once every four sampling clocks 11-4.

CH.2、CH.3は、サンプリングクロック11−4の8回に1回の周期で選択される。   CH. 2, CH. 3 is selected at a cycle of once every eight sampling clocks 11-4.

CH.4、CH.5、CH.6、CH.7は、サンプリングクロック11−4の16回に1回の周期で選択される。   CH. 4, CH. 5, CH. 6, CH. 7 is selected at a cycle of once every 16 sampling clocks 11-4.

したがって、図8に示すように、画質に対する影響の大きい高圧出力の検出周期をより短くするために、CH.0、CH.1に現像DC、帯電DCを割り当てる。比較的画質に対する感度の低い現像AC、帯電AC出力をCH.4、CH.6に割り当てる。   Therefore, as shown in FIG. 8, in order to shorten the detection cycle of the high-voltage output that has a great influence on the image quality, CH. 0, CH. A development DC and a charging DC are assigned to 1. Development AC and charging AC output with relatively low sensitivity to image quality are set to CH. 4, CH. 6 is assigned.

このような検出出力選択信号パターン例は他にもたくさん考えられるが、もう1例を図9に記す。   Many other examples of such detection output selection signal patterns are conceivable, but another example is shown in FIG.

図9の例では、CH.0、CH.1、CH.2、CH.3は、サンプリングクロック11−4の5回に1回の周期で選択される。   In the example of FIG. 0, CH. 1, CH. 2, CH. 3 is selected at a cycle of once every five sampling clocks 11-4.

CH.4、CH.5、CH.6、CH.7は、サンプリングクロック11−4の20回に1回の周期で選択される。   CH. 4, CH. 5, CH. 6, CH. 7 is selected at a cycle of once every 20 sampling clocks 11-4.

以上説明したように、本実施の形態によれば、図8に示すように、画質に対する影響の大きい高圧出力の検出周期を短くし、画質に対する影響の小さい高圧出力の検出周期は長くする。これにより、回路動作周波数(クロック周波数)を上げることなく、より多くの高電圧出力を十分なサンプリング周期で検出できるようになる
[実施の形態2]
図10に実施の形態2である、画像形成プロセス形成のための“高圧電源装置システム”の要部構成を示す図である。
8チャンネルマルチプレクサを用いて、6個の出力を切り替えて検出する例である。
As described above, according to the present embodiment, as shown in FIG. 8, the detection period of the high voltage output having a large influence on the image quality is shortened, and the detection period of the high voltage output having a small influence on the image quality is lengthened. As a result, more high-voltage outputs can be detected with a sufficient sampling period without increasing the circuit operating frequency (clock frequency) [Embodiment 2]
FIG. 10 is a diagram showing a main configuration of a “high-voltage power supply system” for forming an image forming process, which is the second embodiment.
In this example, six outputs are switched and detected using an 8-channel multiplexer.

マルチプレクサの0,4チャンネルに現像DC検出信号を接続し、1,5チャンネルに帯電DC検出出力を接続する。本実施の形態は、検出出力選択信号生成装置をカウンタとした構成である。   The development DC detection signal is connected to the 0th and 4th channels of the multiplexer, and the charged DC detection output is connected to the 1st and 5th channels. In the present embodiment, the detection output selection signal generation device is configured as a counter.

このようにすることで、現像DC出力、帯電DC出力のサンプリング周期は他の出力の2倍にすることができる。   In this way, the sampling cycle of the development DC output and the charging DC output can be doubled as compared with other outputs.

実施の形態1の概略構成を示すブロック図FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the first embodiment. 実施の形態1におけるサンプリング装置の構成を示すブロック図FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a sampling device according to Embodiment 1. 実施の形態1における演算装置の内部構成を示す図The figure which shows the internal structure of the arithmetic unit in Embodiment 1. 実施の形態1における直流高圧発生装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the DC high voltage generator in Embodiment 1. 実施の形態1における交流高圧発生装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the alternating current high voltage generator in Embodiment 1. 実施の形態1における直流,交流高圧発生装置およびその制御装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the direct current | flow and alternating current high voltage generator in Embodiment 1, and its control apparatus 実施の形態1における検出出力選択パターン例1を示す図The figure which shows the detection output selection pattern example 1 in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における検出出力割り当て例を示す図The figure which shows the example of detection output allocation in Embodiment 1. 実施の形態1における検出出力選択パターン例2を示す図The figure which shows the detection output selection pattern example 2 in Embodiment 1. 実施の形態2におけるサンプリング装置の構成を示すブロック図Block diagram showing a configuration of a sampling apparatus according to Embodiment 2

符号の説明Explanation of symbols

1 高圧直流発生装置
2 高圧制御装置
3 高圧交流発生装置
11 サンプリング装置
13 目標値設定装置
14 差分演算装置
16 演算装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High voltage direct current generator 2 High voltage controller 3 High voltage alternating current generator 11 Sampling device 13 Target value setting device 14 Difference calculating device 16 Computing device

Claims (5)

複数の電源装置と、
前記複数の電源装置における出力を検出する複数の出力検出手段と、
前記複数の出力検出手段の検出出力をサンプリングするタイミングを決めるタイミング信号を生成するタイミング信号生成手段と、
前記タイミング信号生成手段で生成したタイミング信号に応じて前記複数の出力検出手段からの検出出力を選択する順序を決定する順序決定手段と、
前記順序決定手段の出力にもとづいて、前記複数の出力検出手段の検出出力から所要の検出出力を選択する検出出力選択手段と、
前記検出出力選択手段により選択された検出出力をデジタル値に変換するA/D変換手段と、
前記複数の電源装置の出力の目標値をデジタル信号で設定する目標値設定手段と、
前記A/D変換手段からの出力と前記目標値設定手段で設定した目標値との差分を演算する差分演算手段と、
前記差分演算手段で演算した差分を用いて差分の評価値を演算する差分評価値演算手段と、
前記評価値演算手段で演算した評価値にもとづいて前記複数の電源装置を制御する制御手段と、
を備え、前記順序決定手段は、前記検出出力選択手段により選択される対象に応じてサンプリング周期を異ならせることを特徴とする電源装置システム。
Multiple power supplies;
A plurality of output detection means for detecting outputs in the plurality of power supply devices;
Timing signal generation means for generating a timing signal for determining timing for sampling the detection outputs of the plurality of output detection means;
Order determining means for determining the order of selecting the detection outputs from the plurality of output detection means according to the timing signal generated by the timing signal generating means;
Detection output selection means for selecting a required detection output from detection outputs of the plurality of output detection means based on the output of the order determination means;
A / D conversion means for converting the detection output selected by the detection output selection means into a digital value;
Target value setting means for setting a target value of an output of the plurality of power supply devices by a digital signal;
Difference calculating means for calculating a difference between an output from the A / D conversion means and a target value set by the target value setting means;
Difference evaluation value calculation means for calculating an evaluation value of the difference using the difference calculated by the difference calculation means;
Control means for controlling the plurality of power supply devices based on the evaluation values calculated by the evaluation value calculation means;
And the order determination means varies the sampling period according to the object selected by the detection output selection means.
請求項1に記載の電源装置システムにおいて、
前記順序決定手段は、記憶手段に予め書き込まれた選択順序により順序を決定することを特徴とする電源装置システム。
The power supply system according to claim 1,
The power supply system according to claim 1, wherein the order determining means determines the order based on a selection order written in advance in the storage means.
請求項1または2に記載の電源装置システムにおいて、
前記検出出力選択手段として、マルチプレクサを用い、該マルチプレクサの複数の入力端に同一の検出出力を供給することを特徴とする電源装置システム。
The power supply system according to claim 1 or 2,
A power supply apparatus system using a multiplexer as the detection output selection means and supplying the same detection output to a plurality of input terminals of the multiplexer.
請求項1ないし3のいずれかに記載の電源装置システムにおいて、
前記検出出力選択手段として、マルチプレクサを用い、該マルチプレクサの複数の入力端に同一の検出出力を供給することを特徴とする電源装置システム。
In the power supply system according to any one of claims 1 to 3,
A power supply apparatus system using a multiplexer as the detection output selection means and supplying the same detection output to a plurality of input terminals of the multiplexer.
請求項4に記載の画像形成装置において、
前記順序決定手段は、現像DC、帯電DCの検出周期が現像AC、帯電ACの検出周期より短くなるように、検出出力を選択する順序を決定することを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 4.
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the order determining unit determines an order of selecting the detection output so that a detection cycle of the development DC and the charging DC is shorter than a detection cycle of the development AC and the charging AC.
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