JP2662976B2 - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2662976B2
JP2662976B2 JP63088146A JP8814688A JP2662976B2 JP 2662976 B2 JP2662976 B2 JP 2662976B2 JP 63088146 A JP63088146 A JP 63088146A JP 8814688 A JP8814688 A JP 8814688A JP 2662976 B2 JP2662976 B2 JP 2662976B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複写機やプリンタ等の画像形成装置に関する
ものである。
〔従来の技術〕
従来、複写機やプリンタ等の画像形成装置において
は、モータ、ソレノイド等の負荷や低圧・露光・帯電用
電源のオン・オフを制御するシーケンスコントローラ回
路と、低圧・露光・帯電用電源回路とは全く別のボード
に形成されていた。
そして電源にスイッチングレギュレータが用いられ、
その制御回路には、出力の一部(エラー信号)と基準信
号を比較する誤差増幅器と、この誤差増幅器の出力をパ
ルス幅制御出力に変換するパルス幅変調回路(PWM)が
必要で、この誤差増幅器,パルス幅変調回路にはディス
クリート回路や両者を1チップに集積した電源制御用IC
が用いられてきた。
又、電源の安定化制御の回路を簡素化するために、制
御をシーケンスコントローラ用のマイクロコンピュータ
のプログラムによって行う方式も提案されてきた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、従来の各回路を別々のボードに形成する装置
は小型化が困難である。
また、誤差増幅器を用いるものは、電源制御に要求さ
れるオフセット電圧,周波数特性等を満足する為に回路
構成が複雑である。又、位相補正の為の大容量のコンデ
ンサを入出力間に接続する為に入出力端子を外部に出す
必要があり、静電対策の為にセルサイズを大きくする必
要が生じ、CPUを含むデジタル回路との混載は難しいも
のとされてきた。
又、制御をマイクロコンピュータのプログラムにより
行うものは、高速処理のマイクロコンピュータと、高速
・高精度のA−Dコンバータが必要であり、かつプログ
ラムが繁雑になり、マイクロコンピュータの周辺回路即
ちドライバ回路,レベル変換回路等のアナログ回路がデ
ィスクリート回路で残りそれ程小型化,簡素化にならな
いということで実現されるに至っていない。
本発明は、これらの問題に鑑みなされたもので、アナ
ログ回路とデジタル回路とを同一チップに集積したICを
用いる小型,ローコスト,高信頼性の画像形成装置を提
供することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明では、画像形成装置
を次の(1)のとおりに構成する。
(1)スイッチング電源と、 上記スイッチング電源を制御するためのアナログ回路
と、画像形成装置の動作を制御するCPUを含むデジタル
回路と、を同一チップ上に集積したICと、を備えた画像
形成装置であって、 上記アナログ回路はインバータとその両端に並列接続
された第1のスイッチと上記インバータの入力側に直列
接続されたコンデンサと上記コンデンサに直列接続さ
れ、上記CPUから出力される基準値と上記電源の出力値
とを切り換えて入力する第2のスイッチとを備えたチョ
ッパー型コンパレータを含み、上記第1,第2のスイッチ
は上記CPUからの信号によりオンオフを制御され、 上記デジタル回路は上記コンパレータの出力に応じて
パルス幅変調された、上記スイッチング電源の駆動信号
を出力するPWM回路を含む画像形成装置。
〔作用〕
上述の構成により、電源制御用アナログ回路は入出力
用の大容量のコンデンサの外付を要せず、又チップ占有
面積が小さくでき、画像形成装置の大部分の制御回路を
同一チップに集積できる。
〔実施例〕
以下本発明を実施例により説明する。
実施例の説明に先だち、第9図のブロック図、第10図
の回路図により本発明の関連技術を説明する。
第9図は、画像形成装置の要部のブロック図であり、
1点鎖線の内部が1チップ化された集積回路である。チ
ップは低消費電力の目的でC−MOSプロセスで形成され
る。
Q1はCPUコアで、メモリ,内部バス等を含む。
Q4〜Q10はオペアンプもしくはコンパレータ、Q11はバ
ッファ、Q12,Q13はアナログマルチプレクサ、Q14〜Q16
はパルス幅変調回路(PWM)、Q17,Q18はタイマカウン
タ、Q19はLCDドライバ、Q20は外部機器との通信の制御
回路、Q21は電源投入時のリセット回路、Q22はCPUのプ
ログラム暴走を検知するウオッチ・ドッグタイマ回路で
ある。
コンパレータQ4,FET・Tr4,オペアンプQ5,コンデンサC
1はCPUのプログラミング制御下でA−Dコンバータを形
成し、アナログマルチプレクサQ12を介して入力される
アナログ信号である,濃度調整用ボリウムVR1の設定電
圧,図示されない定着ローラの温度検出用サーミスタ電
圧,蛍光灯の光量検出用のフォトダイオードP・S1の検
出出力がA−D変換され、CPUコアQ1に入力される。
タイマカウンタQ17,抵抗R1,コンデンサC2は、CPUのプ
ログラミング制御下でD−Aコンバータを形成し、その
出力は、アナログマルチプレクサQ13を介してコンデン
サC3,C4,C5に充電保持され、パルス幅変調回路Q14,Q15,
Q16を介して蛍光灯の光量の切換え,帯電用高圧出力の
切換え,現像用直流バイアスの切換えの基準電圧として
用いられる。
IC・Q301電源供給用の5Vは、ライン平滑出力をコンバ
ータトランスT31,スイッチングトランジスタTr302から
なるDC−DCコンバータによって分割,アイソレーション
して得られる。コンバータトランスT31の2次巻線の整
流出力は、ツェナーダイオードZD301を介して+5Vに安
定化されてIC・Q301の電源入力端子P303に接続される。
IC・Q301は、C−MOSプロセスで形成されるので、数m
Aの電流しか消費されない。IC・Q301に+5Vが供給され
ると、リセット回路Q21でマイクロコンピュータ内部を
リセットした後、マイクロコンピュータは、内部ROMに
記憶されたプログラムに従って制御を開始する。リセッ
ト後、所定時間経過して、Q41のパルス幅変調回路(PW
M)を動作して、PWMの出力を立上げる。該出力パルス
は、出力端子P302を介してスイッチング電源のコンバー
タトランスT21の1次巻線のスイッチングFET・Tr101
ゲート駆動トランスT32の1次側に接続されたスイッチ
ングトランジスタTr301のベースに加えられる。
コンバータトランスT21の出力(24V)は、抵抗R301,R
302で所定比に分圧された後、端子P301を介してチップQ
301の誤差増幅器Q42の入力に加えられる。誤差増幅器Q
42は該入力と反対入力に加えられた基準電圧とを比較し
て、その出力をパルス幅変調回路(PWM)Q42に加える。
このようにして、各種電源用の24V出力は安定化され
る。
次に、以上の関連技術を参照しながら、本発明の実施
例を説明する。
(1)実施例1について 実施例1は、第9図において帯電用高圧電源の制御回
路部分(Q7,Q15)を第1図の回路に置換したものに相当
する。
よって、帯電用高圧電源を第1図で説明し、その他の
部分の説明は省略する。
第1図において、Q53はチョッパー型コンパレータ
で、スイッチS3,コンデンサC403,スイッチS4で入出力間
を開閉するようにした通常のC−MOSのナンド回路の直
列接続体より構成される。
プログラマブルカウンタQ52の出力によって、スイッ
チS4オン,スイッチS3がD−AコンバータQ51の出力側
に接続されると、インバータの入力及び出力は、スレッ
ショルド電圧即ちC−MOSではVCC/2になり、コンデンサ
C403には、電圧(Vs−VCC/2)に相当する電荷が充電さ
れる。
次のタイミングでスイッチS4オフ,スイッチS3をP306
に接続しエラー信号を入力する、即ち高圧出力端子P401
に接続された帯電器の負荷電流を検出抵抗R403で検出し
た電圧(Ve)を入力すると、VeがVsより大きいと、低レ
ベルに、VeがVsより小さいと高レベルに変化する。該出
力はパルス幅変調回路(PWM)Q15に入力される。パルス
幅変調回路は、アップダウンカウンタで構成され、コン
パレータの出力が低レベルの時は、カウントダウン、逆
の場合カウントアップする。該出力は、端子P307を介し
てコンバータトランスT33の1次側のスイッチングトラ
ンジスタTr401のベースに接続される。カウントアップ
の間は、トランジスタTr401の通電比率を上げ続け、カ
ウントダウンになると通常比率を下げ続ける。
このようにして帯電用高圧電源の負荷電流は、設定値
Vsと一定比に制御される。
実施例1によれば、チョッパー型コンパレータは、ナ
ンド回路とスイッチ回路と微小容量だけで構成されるの
で、通常のコンパレータやオペアンプに比較して非常に
小さいチップ占有面積で構成される。又、オペアンプの
入出力間に接続する必要のある大容量のコンデンサが無
くなるので、外部に出力端子、逆相入力端子を出す必要
が無く、この面でもチップ占有面積を小さくでき、CPU
を含むデジタル回路と同一チップに集積することが容易
になる。
(2)実施例2について 実施例2は、第2図に示すように、実施例1(第1図
参照)のD−AコンバータQ51の代りに、プログラマブ
ルカウンタQ52でCR積分回路のコンデンサC401への充電
時間を制御して基準電圧を得たものである。第3図にそ
のタイミング図を示す。
プログラマブルカウンタQ52の出力によってスイッチS
1をオンするとコンデンサC401は電源VCCより抵抗R401
介して充電される。スイッチS1をオフにすると、それ迄
の充電電圧Vsを保持する。その後スイッチS4をオン、ス
イッチS3を端子P306に接続して、コンデンサC403に端子
P306から入力される誤差電圧Veを充電保持する。
次にスイッチS4をオフにしてスイッチS3をC401側に切
換ると、VeとVsの差の正負によって、コンパレータ出力
は反転する。スイッチS2は、コンデンサC301充電前に放
電しリセットするものである。
実施例2によれば、大面積を必要とするD−Aコンバ
ータの代りにプログラマブルカウンタ(或はカウンタ自
身も条件に応じては省略化)とスイッチ回路,微小容量
のコンデンサで済むのでチップ占有面積を小さくでき
る。
(3)実施例3について 実施例3は、第4図に示すように、実施例2(第2図
参照)のPWM回路Q15を削除してコンパレータQ53の出力
で直接外部のスイッチング素子を駆動するものである。
第5図にその動作波形を示す。
タイマカウンタQ57は、CPUクロック(a)の所定比の
カウントダウン出力(タイマ出力1)(b)と、該タイ
マ出力1と同一周波数で所定のパルス幅τを持つ出力
(タイマ出力2)(c)を出力する。チョッパー型コン
パレータQ53の出力と、タイマ出力1とナンドをナンド
回路Q55で取り、該出力とタイマ出力2のナンドをナン
ド回路Q56で取って端子P307へ出力する(d)。
該出力によって電源のコンバータトランスの1次側の
スイッチング素子が制御されると電源出力の検出信号で
あるエラー出力(端子P306入力)は、eに示すように基
準電圧を追尾するようになる。コンパレータQ53の出力
が発生しない場合でも、タイマ出力2は最低限発生し、
電源コンバータトランスのスイッチング周波数の低下を
押えている。
第5図のfは、電源の負荷の大・小でエラー信号がど
のように変るかを示した例である。
実施例3によれば、大面積を必要とするPWM回路の代
りにタイマカウンタとナンド回路2ヶだけで済むので、
チップ占有面積を十分小さくできる。
(4)実施例4について 第6図は実施例3の回路を更に簡素化した例である。
基準信号をコンデンサC403に読み込み(充電させる)
には、まずスイッチS4をオンにした後、スイッチS3を提
供R401側に基準電圧に相当する時間だけオンした後、端
子P306側に切換える。電源VCCより抵抗R401を介してコ
ンデンサC403にC403のS3側電位で基準電圧Vs迄充電され
て、スイッチS3が端子P306(印加電圧Ve)へ切換えられ
ると、VsとVeの差の正負によってチョッパー型コンパレ
ータQ53の出力は反転するようになる。スイッチS5は動
作前にコンデンサC403のS3のコモン側で零ボルト迄リセ
ットしておくためのものである。
第7図に実施例4の各部の電圧波形を示す。又、第8
図に同実施例のスイッチ動作のフローチャートを示す。
実施例4によれば誤差信号と基準信号側が同一のコン
デンサC403に充電されるので、コンデンサの容量バラツ
キによる制御精度の低下を押えることが可能で、又更に
回路がシンプルになっているのでチップ占有面積を小さ
くできる。
以上の実施例1〜実施例4は、いづれも帯電用高圧電
源の制御回路にチョッパー型コンパレータを適用したも
のであるが、他の電源の制御回路についても勿論適用す
ることができる。
〔発明の効果〕
以上説明した如く、本発明では、a 画像形成装置の
各種電源の制御用アナログ回路をシーケンス制御用CPU,
その周辺のデジタル回路とともに1チップに集積でき
る、b 電源制御は、シーケンス制御用のマイクロコン
ピュータのプログラムにより行われるものでなく、アナ
ログ回路で個別に行っている。c ICはアナログ回路を
含めてC−MOSプロセスで形成できる、d 電源の制御
回路がチップ内で配線され、外部回路へのボンディング
パッドの数が少なくできる。e 電源の制御回路で用い
るチョッパー型コンパレータは、ナンド回路とスイッチ
回路と微小容量で構成できチップ占有面積が小さくでき
るということで、装置の制御回路の大部分を1チップに
集積でき、小型,ローコスト,高信頼性の画像形成装置
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1の要部の回路図、第2図は実施例2の
要部の回路図、第3図は実施例2のスイッチのタイミン
グ図、第4図は実施例3の要部の回路図、第5図は実施
例3の動作波形図、第6図は実施例4の要部の回路図、
第7図は実施例4の各部電圧波形図、第8図は実施例4
のスイッチ動作のフローチャート、第9図は関連技術を
示すブロック図、第10図は第9図のICに接続されるスイ
ッチングレギュレータの回路図である。 Q1……CPUコア Q53……チョッパー型コンパレータ S3,S4……スイッチ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スイッチング電源と、 上記スイッチング電源を制御するためのアナログ回路
    と、画像形成装置の動作を制御するCPUを含むデジタル
    回路と、を同一チップ上に集積したICと、を備えた画像
    形成装置であって、 上記アナログ回路はインバータとその両端に並列接続さ
    れた第1のスイッチと上記インバータの入力側に直列接
    続されたコンデンサと上記コンデンサに直列接続され、
    上記CPUから出力される基準値と上記電源の出力値とを
    切り換えて入力する第2のスイッチとを備えたチョッパ
    ー型コンパレータを含み、上記第1,第2のスイッチは上
    記CPUからの信号によりオンオフを制御され、 上記デジタル回路は上記コンパレータの出力に応じてパ
    ルス幅変調された、上記スイッチング電源の駆動信号を
    出力するPWM回路を含むことを特徴とする画像形成装
    置。
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JP2984616B2 (ja) 1997-02-10 1999-11-29 キヤノン株式会社 電源制御用ic

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