JP3825979B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関し、特に電子写真方式の画像形成装置（以下電子写真装置という）が備える高圧電源部に関し、その出力の制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来例の高圧電源装置の回路ブロック図である。図８において、１は信号入力を受けて０〜数十［Ｖ］の可変電圧で電力供給を行なう可変直流電圧源、２は前記可変直流電圧源１からの供給電力に応じた所定パルスを発生する駆動手段、３は駆動巻線と高圧巻線とを有し、前記駆動手段２からの駆動パルスを前記駆動巻線に入力し、該駆動パルスを増幅して高圧巻線に生じさせる高圧トランス（増幅手段ということもできる）、４は前記高圧トランス３で増幅された駆動パルスを受け、これを直流電圧に整流，平滑する整流，平滑回路、５は前記平滑された直流電圧が出力される出力端、６は前記出力端５より出力される負荷電流を検出し、電圧レベルの電流検出信号を出力する電流検出手段、７は外部より入力される制御信号ＣＮＴと前記電流検出手段６からの検出信号とを受けエラー信号を前記可変直流電圧源１に出力する誤差増幅手段である。
【０００３】
以上の構成により、従来例の高圧電源装置は、外部入力される制御信号ＣＮＴの信号レベルに応じた出力電流の高圧出力が発生するよう動作する。
【０００４】
図９（１）は前記従来例の高圧電源装置を電子写真装置の転写装置に用いた場合の動作例を示すタイムチャートである。図９（１）において、（ａ）は前記高圧電源装置により出力される制御電流の動作、（ｂ）は同出力電圧の動作、（ｃ）は転写紙先端の通過動作、（ｄ）は前記転写紙上に転写される画像領域の通過動作を示す。
【０００５】
図示のとおり、従来例の高圧電源装置の制御動作では、その電流出力は転写紙先端が通過する前から開始され、転写紙の先端が通過する頃には出力電流、および出力電圧が十分立ち上がった状態に制御される。そして、転写紙の先端が通過すると出力電流は所定の電流を維持すると共に、出力電圧は転写紙通過に伴う負荷インピーダンスの変化に伴い上昇する。更に、出力電圧の上昇がある程度落ち着いたタイミングで転写画像の先端が通過するようにタイミング付けされており、これによって、画像がその先端から確実に転写紙に転写されるように制御されている。
【０００６】
図９（２）に従来例の高圧電源装置におけるもう一つの制御動作例を示す。これは、前述の従来例の動作では、転写紙先端が通過する以前より高圧出力が印加されることにより、転写紙を介さずに図示しない感光ドラムに高圧電流を供給する動作となり、これが前記感光ドラムを帯電して残トナーなどの汚れを引き付け、結果、画像上に帯状の汚れ画像を生成してしまう問題を有していることに鑑み、とられた制御動作である。この図９（２）の動作によれば、高圧電源装置の電流出力は転写紙先端が通過した直後から開始され、電圧の動作はこれに伴って上昇を開始する。しかしながら、本制御における動作では、電圧の上昇までにある程度の時間が必要であるため、充分に電圧を高めようとすると画像領域を遅らせなければならず、いわゆる余白領域が大きくなり、かといって、従来どおりのタイミングで画像先端のタイミングを維持しようとすると、電圧が足りないため転写に寄与できる電流が少なくなり、結果、画像先端が充分に転写されずに薄くなってしまうといった問題を有していた。
【０００７】
図９（３）に前述の図９（２）の問題を回避しようとした従来例の高圧電源装置における別の制御動作を示す。図示の動作によれば、転写紙の先端が通過した直後から高圧電源の出力を立ち上げると共に、その電流の設定を所望の転写動作に必要な電流値よりも高い電流値に設定し、電流の立ち上げ、および電圧の立ち上げを速める一方で、転写画像の通過タイミングに先駆けて前記出力電流の設定を所定の転写電流値に切り替えることによって、画像先端から確実に転写紙への画像転写を行なえるように制御するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述の図９（３）に示す、従来例の高圧電源装置、およびその制御方法によれば、画像先端に間に合わせるための電流制御領域と、画像転写を行なうための電流制御領域とを有しており、いわゆる余白を小さくしようとすると前述の画像先端に間に合わせるための電流制御領域の設定電流が大きくなり、電流の制御レンジが広がるため所望の転写電流の制御が荒くなるといった問題があった。
【０００９】
また、前述の例とは別に、転写電圧を制御して画像先端までの立ち上げを速めようとする手法も試みられているが、通常転写に必要な電圧は最大７ＫＶ程度と高いため、電圧検出のための回路と制御回路等の周辺回路との間に大きな沿面距離が必要となって装置の小型化の障壁になるとか、検出手段をモールド等に充填して大型化を避ける手法では、充填材の凝縮に伴って検出精度が低下するとか、部品コストが上がるといった問題があった。
【００１０】
更に、電圧検出を、例えば、増幅手段に用いられるトランスに検出巻線を設けて、該検出巻線からの出力を整流，平滑して出力検知信号として得る手法もあるが、この手法ではトランスそのものの出力精度が得られないといった問題や、検出巻線からの交流信号を整流，平滑しなければならないといった必要性から数ｍＳオーダの高速な電圧検出には不向きであるといった問題を有しており、有効な立ち上げ手段が無い現状である。
【００１１】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、電子写真プロセスに用いた場合に、転写紙先端の検出後、速やかに立ち上げ、転写画像の先端から確実に転写高圧（電流，電圧）を印加することができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、画像形成装置を次ぎの（１）〜（１０）のとおりに構成する。
【００１３】
（１）像担持体に可視像を形成する画像形成手段と、前記可視像を転写紙に転写する転写手段と、前記転写手段に用いる高圧電源部と、前記画像形成手段、前記転写手段及び前記高圧電源部を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記高圧電源部は、出力電圧を変化させる可変直流電圧発生手段と、前記可変直流電圧発生手段の出力電圧により駆動される高圧トランスと、前記可変直流電圧発生手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、入力される制御信号と前記電圧検出手段からの検出信号とを一致させるよう前記可変直流電圧発生手段の出力電圧を調整制御する電圧制御手段とを備え、前記制御手段は、前記転写手段に必要な負荷電力に応じて前記制御信号を設定し、前記転写紙が前記転写手段を通過した直後に該制御信号を前記電圧制御手段に出力し、前記電圧制御手段は、前記可変直流電圧発生手段を調整制御して、前記高圧トランスの出力を定電力制御することを特徴とする画像形成装置。
（２）前記電圧制御手段は、固定周波数と固定デューティを有するパルス信号を発振する発振手段と、前記発振手段からのパルス信号によりオン、オフ動作するスイッチ手段と、前記電圧検出手段からの検出信号と前記制御信号との比較結果を出力する誤差増幅手段とを備えることを特徴とする前記（１）記載の画像形成装置。
（３）前記高圧電源部は、前記定電力制御が開始されたことを判別して判別信号を出力する判別手段と、前記判別手段からの信号の高周波成分を伝達するコンデンサと、出力電流を検出する電流検出手段と、前記コンデンサからの信号が重畳された基準電圧と、前記電流検出手段からの電流検出信号とを比較して過電流を判別する過電流判別手段とを備えることを特徴とする前記（１）記載の画像形成装置。
（４）像担持体に可視像を形成する画像形成手段と、前記可視像を転写紙に転写する転写手段と、前記転写手段に用いる高圧電源部と、前記画像形成手段、前記転写手段及び前記高圧電源部を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、出力電圧を変化させる可変直流電圧発生手段と、前記可変直流電圧発生手段の出力電圧により駆動される高圧トランスと、前記可変直流電圧発生手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、出力電流を検出し電流検出信号を出力する電流検出手段と、入力される第一の制御信号または第二の制御信号と前記電圧検出手段からの検出信号または前記電流検出手段からの電流検出信号とを一致させるよう前記可変直流電圧発生手段の出力電圧を調整制御する電圧制御手段とを備え、前記制御手段は、前記転写手段に必要な負荷電力に応じて第一の制御信号および第二の制御信号を設定し、前記転写紙が前記転写手段を通過した直後に該第一の制御信号を前記電圧制御手段に出力し、また、前記像担持体上の可視像が前記転写手段を通過する直前に該第二の制御信号を前記電圧制御手段に出力し、前記電圧制御手段は、前記第一の制御信号に基づき前記可変直流電圧発生手段を調整制御して、前記高圧トランスの出力を定電力制御し、また、前記第二の制御信号に基づき前記可変直流電圧発生手段を調整制御して、前記高圧トランスの出力を定電流制御することを特徴とする画像形成装置。
（５）前記電圧制御手段は、固定周波数と固定デューティを有するパルス信号を発振する発振手段と、前記発振手段からのパルス信号によりオン、オフ動作するスイッチ手段と、前記電圧検出手段からの検出信号と前記第一の制御信号または前記第二の制御信号との比較結果を出力する第一の誤差増幅手段と、前記電流検出手段からの電流検出信号に前記第一の誤差増幅手段の出力を重畳した信号と、前記第一の制御信号または前記第二の制御信号との比較を出力する第二の誤差増幅手段とを備えることを特徴とする前記（４）記載の画像形成装置。
（６）前記第一の誤差増幅手段は、基準設定電圧と前記第一の制御信号または前記第二の制御信号との差分を増幅する第一の差分増幅手段と、前記第一の差動増幅手段からの出力と前記電圧検出手段からの検出信号との差分を増幅する第二の差分増幅手段とを備えることを特徴とする前記（５）記載の画像形成装置。
（７）前記高圧電源部は、前記定電力制御が開始されたことを判別して判別信号を出力する判別手段と、前記判別手段からの信号の高周波成分を伝達するコンデンサと、前記コンデンサからの信号が重畳された基準電圧と、前記電流検出手段からの電流検出信号とを 比較して過電流を判別する過電流判別手段とを備えることを特徴とする前記（４）記載の画像形成装置。
（８）前記高圧トランスは、フライバックトランスであることを特徴とする前記（１）または（４）記載の画像形成装置。
（９）環境情報や使用される転写紙の情報を検出する情報検出手段を有し、前記制御手段は、前記情報検出手段に基づいて、前記転写手段に必要な負荷電力を設定することを特徴とする前記（１）または（４）記載の画像形成装置。
（１０）前記情報検出手段で検出した情報と前記転写手段に必要な負荷電力を関係付けて記憶するメモリを有し、前記制御手段は、前記情報検出手段で検出した情報に基づいて、前記メモリから前記負荷電力を読み出し、該負荷電力に基づいて前記制御信号を出力し、読み出した負荷電力と前記電流検出手段の出力から設定すべき負荷電力を演算し、前記情報検出手段で検出した情報と前記演算した負荷電力を対応させて記憶させることを特徴とする前記（９）記載の画像形成装置。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を画像形成装置の高圧電源部（以下、高圧電源装置ともいう）の実施例により詳しく説明する。
【００２６】
【実施例】
（実施例１）
図１は、実施例１である“高圧電源装置”の構成を示すブロック図である。図１において、１は入力される信号レベルに応じて０〜数十[Ｖ]の範囲で電圧を可変する可変直流電圧源、８は前記可変直流電圧源１からの出力電圧を受け、電圧レベルに応じた検出信号を出力する電圧検出手段、３は駆動巻線と高圧出力巻線とを有し、前記駆動巻線に供給される駆動電力を前記高圧出力巻線に伝達すると共に、前記駆動巻線に印加されたパルス状の駆動電圧を増幅し前記高圧出力巻線の両端に出力する高圧トランス、４は前記高圧出力巻線３に発生した増幅されたパルス出力を直流の高圧電圧に整流，平滑する整流，平滑手段、５は前記整流，平滑手段４により整流，平滑された高圧電圧を負荷に出力する出力端、９は予め定められた所定の周波数，所定のＤｕｔｙを有するパルス信号を発生するパルス発振手段、Ｔｒは前記パルス発振手段９からのパルス信号を受けて、前記高圧トランス３の駆動巻線に前記可変直流電圧源１からの電力を前記パルス信号に従って周期的に供給するよう動作するスイッチ手段、Ｃはコンデンサ、７は前記電圧検出手段８からの電圧検出信号と外部より入力される制御信号ＣＮＴとを受けて、前記可変電源手段１にエラー信号を出力する誤差増幅手段である。
【００２７】
以上の回路構成により、前記可変直流電圧源１は前記誤差増幅手段７からの信号レベルに応じた電圧レベルを有する直流電圧電力を高圧トランス３に入力する。該高圧トランス３は前記パルス発振手段９からの固定されたパルス信号を受けたスイッチ手段Ｔｒのオン／オフ動作に従って、前記直流電圧電力が印加されることによって駆動され、該駆動電力に等しい出力電力が前記高圧トランス３の高圧出力巻線に出力される。
【００２８】
さらに、出力された高圧の出力電力は整流，平滑回路４で直流高圧電圧に整流，平滑され、出力端５から出力されて負荷に電力制御された高圧電圧として供給される。
【００２９】
また、電圧検出手段８は前記可変直流電圧源１から出力される直流電圧を検出して誤差増幅手段７に入力する。前記誤差増幅手段７は電圧検出手段８の検出信号と外部より入力される制御信号ＣＮＴとの差分を増幅して、エラー信号として出力する。該出力されたエラー信号は前記可変直流電圧源１に入力され、該可変直流電圧源１は前記エラー信号に応じた直流電圧を出力する。
【００３０】
以上の制御により、高圧トランス３には前記制御信号ＣＮＴに応じた電圧レベルの直流電圧が入力される。一方、スイッチ手段Ｔｒはパルス発振手段９からの固定パルスによって固定のタイミングでオン／オフ動作を繰り返しており、これによって前記高圧トランス３の駆動巻線には前記可変直流電圧源１からの電圧と前記固定のスイッチ動作とで決定される電力が入力される。因みに、高圧トランス３の駆動巻線のインダクタンスをＬｐ、パルス発振手段９からのパルス周波数をｆ、前記パルス発振手段９からのパルス信号の一周期あたりにおけるスイッチ手段Ｔｒのオン時間をｔｏｎ、前記可変直流電圧源１からの入力電圧をＶｐとすると、前記駆動巻線に入力される駆動電力Ｐは、
Ｐ＝Ｖｐ2・ｔｏｎ2・ｆ／（２・Ｌｐ）……………（１）
で表される。即ち、前述のパルス出力が固定であるので、ｆ，ｔｏｎは固定であり、駆動巻線のインダクタンスＬｐも固定値であるので、前記駆動巻線に入力される駆動電力Ｐは可変直流電圧源１により入力される入力電圧Ｖｐによって調整制御することができる。更に、前述したとおり、可変直流電圧源１の出力電圧は外部入力される制御信号ＣＮＴによって制御されるので、前記制御信号ＣＮＴによって高圧トランス３の駆動電力Ｐは調整制御される。
【００３１】
ところで、スイッチ手段Ｔｒに並列に接続されたコンデンサＣは、前記高圧トランス３の駆動巻線とにより共振回路を構成しているため、スイッチ手段９がオンからオフに変化するとコンデンサＣに共振電圧が発生する。この共振電圧は高圧トランス３の高圧巻線に電圧増幅されて出力され、この電圧が整流，平滑手段４に入力されて高圧直流電圧を生成する。即ち、本回路に用いられる高圧トランス３はオフ／オンで動作するフライバックトランスである。また、前述の（１）式に基づきスイッチ手段Ｔｒのオンにより蓄えられた電力は、スイッチ手段３のオフ期間に負荷電力として消費されるので、前述の制御信号ＣＮＴにより出力電力が制御されることとなる。
【００３２】
図２に本実施例における高圧電源装置を電子写真装置の転写高圧電源として用いた場合の制御動作の一例を示す。図２において、（ａ）は負荷電流の動作、（ｂ）は負荷電圧の動作、（ｃ）は転写紙先端の通過動作、（ｄ）は転写画像の通過動作を示すタイミングチャートである。図に示すとおり、本実施例の高圧電源装置は、転写紙の先端が通過するタイミング（（ｃ）参照）で所定の出力電力に設定されて出力を開始し、これに伴って出力電流は瞬時的に大きな出力となって負荷の容量成分を充電する（（ａ）参照）。ここでいう容量成分とは、転写紙や図示しない感光ドラムとの間に形成される容量であり、この容量に蓄えられる電荷は画像の転写動作には寄与しないと考えられている。前述の電流の動作に伴って、高圧電源装置の出力電圧は上昇し（（ｂ）参照）、前記容量への充電完了と同時に負荷への供給電力が所望の値に到達する。ここで、従来の転写プロセスの制御では、転写プロセスに直接寄与する転写電流を所定の値に制御するよう構成されていたが、本実施例における転写プロセスの制御では、転写プロセスに必要となる電流とその時の電圧との関係から予め必要となる負荷電力を想定しておき、該想定電力に前記制御信号ＣＮＴのレベルを設定することで、簡単な制御で高速に所望の転写負荷電流、ひいては、転写負荷電力に制御できるように構成される。
【００３３】
従って、本実施例によれば、高圧電源装置の出力は紙先端の通過から高速で立ち上がり、短時間の内に所望の負荷電力に到達するため、紙先端から転写画像の先端までの余白部分を最小限に抑えつつ、画像の先端から確実に転写紙への画像転写を実施できる（（ｄ）参照）。
【００３４】
なお、以下の説明においては、電力制御の一つの方法として高圧トランスを固定パルスで駆動し、該トランスへの入力電圧を調整する方法を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、出力電力を制御する方法であれば如何なる方法をとっても良い。従って、例えば、高圧トランスの駆動巻線を固定振幅のＰＷＭ信号で駆動し、該ＰＷＭ駆動で前記駆動巻線に生じる電流を検出して該電流が所定値になるように前記ＰＷＭ駆動のパルス幅を制御することによって入力電力、ひいては、出力電力を制御するように構成することもこれに含むものである。
【００３５】
（実施例２）
図３は実施例２である“高圧電源装置”の構成を示すブロック図である。図３において、１０は負荷電流を検出する電流検出手段であり、負荷電流が増大するにしたがって電圧レベルが低下する電流検出信号を出力する。また、１１は前記電流検出手段１０から出力される電流検出信号と外部入力される制御信号ＣＮＴとを受けてエラー信号を出力する第二の誤差増幅手段、Ｄはダイオードである。
【００３６】
ここで、本実施例における誤差増幅手段７の出力は前記ダイオードＤを介して前記電流検出手段１０からの信号に接続されており、これによって、第二の誤差増幅手段１１に入力される構成となっている。また、前記誤差増幅手段７は制御信号の所定の範囲では動作しないように設定されており、この制御信号の範囲で前記第二の誤差増幅手段１１の動作により負荷への電力供給が定電流動作で制御されるように構成されている。更に、前記の範囲を超えた制御信号の範囲では、前記誤差増幅手段７は動作を開始し、ダイオードＤを介して第二の誤差増幅手段１１にエラー信号が入力される。
【００３７】
以上の構成によって、本実施例における高圧電源装置は、まず、制御信号ＣＮＴのレベルにより定電流動作を行なう場合は、誤差増幅手段７は停止状態にあり、その出力はダイオードＤを通過する出力レベルを有しない。一方、第二の誤差増幅手段１１は制御信号ＣＮＴと電流検出手段１０からの電流検出信号とを受けて、エラー信号を出力し、可変直流電圧源１に入力する。可変直流電圧源１は前記第二の誤差増幅手段１１からのエラー信号を受けて、該信号レベルに応じたレベルの直流電圧を出力する。高圧トランス３は該直流電圧を受けて、パルス発振手段９、そこからのパルス出力を受けて動作するスイッチ手段Ｔｒの動作により駆動されて高圧出力を出力端５に発生する。ここで発生した高圧出力は負荷である転写装置に印加され、そのインピーダンスに応じた出力電流が負荷を経由して前述の電流検出手段１０内を通過する。電流検出手段１０は当該負荷電流を電圧に変換して電流検出信号を出力し、前記第二の誤差増幅手段１１に入力される。以上の動作により、本実施例における高圧電源装置の出力電流は制御信号ＣＮＴの信号レベルに応じた負荷電流に制御される。
【００３８】
一方、制御信号ＣＮＴのレベルが定電力制御を指示するレベルに設定された場合は、誤差増幅手段７は前記制御信号ＣＮＴと可変直流電圧源１の出力電圧を検出する電圧検出手段８からの検出信号とを受けて動作を開始し、その出力にエラー信号を発生する。このエラー信号が電流検出手段１０からの電流検出信号よりも大きい場合は、ダイオードＤを通して該エラー信号が第二の誤差増幅手段１１に入力され、該第二の誤差増幅手段１１は前記制御信号ＣＮＴと前記エラー信号との差分を増幅して第二のエラー信号を出力して、可変直流電圧源１に入力する。この結果、制御信号ＣＮＴのレベルに応じて可変直流電圧源１の出力電圧が制御され、実施例１に示した同様の動作により負荷に供給される高圧出力は所望の電力で定電力制御される。
【００３９】
図４に本実施例における誤差増幅手段７の詳細例を示す。図４において、Ｒ１〜Ｒ４は抵抗、Ｃ１はコンデンサ、ＯＰ１，ＯＰ２はオペアンプ、Ｖｒは予め設定される電圧レベルを出力する電圧源である。図中、制御信号ＣＮＴはＣＮＴ端より入力され、抵抗Ｒ１を介してオペアンプＯＰ１の（−）入力に入力される。この（−）入力に入力される電圧が（＋）入力に入力されている設定電圧Ｖｒよりも大きい範囲においては、オペアンプＯＰ１出力はグランドレベル付近に張り付いた出力となり、これが抵抗Ｒ３を介してオペアンプＯＰ２の（＋）入力に入力される。ここで、オペアンプＯＰ２の（−）入力には電圧検出手段８からの検出電圧が入力されており、オペアンプＯＰには抵抗Ｒ４とコンデンサＣ１とにより誤差増幅器を構成しているので、双方の入力が同じレベルとなるように動作し、この場合、出力Ｖｏはグランドレベル付近に張り付いた電圧を出力する。更に、この出力はダイオードＤを介して第二の誤差増幅器１１に接続されるが、電流検出手段１０からの電流検出信号がグランドレベル以上の範囲で検出信号を生成するように構成されているため、前述のオペアンプＯＰ２からのエラー信号は伝達されず、この場合の本高圧電源装置の動作は定電流動作で制御されることとなる。
【００４０】
一方、前述のオペアンプＯＰ１の（−）入力への電圧が前記設定電圧Ｖｒよりも低い電圧レベルとなる制御信号ＣＮＴの範囲においては、オペアンプＯＰ１の出力は制御信号ＣＮＴ、設定電圧Ｖｒ、抵抗Ｒ１，Ｒ２によって決定される出力電圧を発生し、抵抗Ｒ３を介してオペアンプＯＰ２の（＋）入力に入力される。
【００４１】
これにより、オペアンプＯＰ２を含む誤差増幅手段７はＶｉｎに入力される電圧検出手段８からの検出信号と前述のオペアンプＯＰ１の出力電圧との差分を増幅しエラー信号を発生する。さらに、ここで発生したエラー信号はダイオードＤを介して第二の誤差増幅手段１１に入力されるので、結果、この場合の高圧電源装置の動作は前述で説明した定電力制御の動作を行なう。
【００４２】
以上説明したように、本実施例における高圧電源装置においては、制御信号ＣＮＴのレベルに応じて定電流制御の動作と定電力制御の動作とを切り替えるよう動作すると同時に、該制御信号ＣＮＴのレベルに応じて定電流制御時の電流値、更には、定電力制御時の電力値が制御されるよう動作する。
【００４３】
図５に、本実施例における高圧電源装置を電子写真装置の転写高圧に用いた場合の制御動作を説明するタイムチャートを示す。図５において、（ｅ）は高圧電源装置外部より入力される制御信号ＣＮＴの動作を示している。まず、（ｃ）に示すように転写紙先端が通過するタイミングで、制御信号ＣＮＴが電力制御動作を指示するレベルに設定される。これに応じて高圧電源装置は設定された制御信号ＣＮＴに対応する電力値を出力するように制御動作を開始し、（ａ）に示すように大きな負荷電流を出力する。これに伴い（ｂ）に示すように、出力電圧は高速に上昇する。続いて、制御信号ＣＮＴが所定の負荷電流を出力するように電流制御動作、および、電流動作における出力電流値を指示する信号レベルに設定されると、出力電流は直ちに所定の値に向かって制御され、まもなく目標の電流値に達してその電流値を維持するように制御動作を行なう。出力電圧は電流動作に伴って、負荷インピーダンスとの関係できまる電圧値を出力する。また、電流制御に切り替わって、所望の電流値制御に到達した後に、転写画像の先端が通過し、これによって、転写紙への画像の転写が行われる。
【００４４】
以上説明したように、本実施例によれば、実施例１の効果に加えて、転写電流をより正確に制御することができ、より確実に転写を行うことができる。
【００４５】
（実施例３）
図６は、実施例３である“高圧電源装置”の要部である過電流検知回路を示す。高圧電源装置としては、実施例２の構成を想定している。
【００４６】
過電流検知回路は、例えば負荷の異常などにより過電流が発生した場合に、負荷である転写ユニットや感光ドラムにダメージが及ぶのを防ぐために用いられるもので、通常の高圧電源装置においては所定の電流レベルを予め設定しておき、負荷電流が該設定電流に達したことを検出して電源出力を停止したり、低下させたりするものである。
【００４７】
しかしながら、本実施例では、定電力動作が開始された直後の短い期間に、負荷の容量成分を充電するために大きな負荷電流が生じるため、過電流検知回路においては、この電流では通常レベルの過電流検知がかかることを避ける必要がある。またその一方で、前記定電力動作開始時の大きな電流の発生において過電流検知が動作しない電流レベルに、前記予め定められる所定の検知電流レベルを一律に設定してしまうと、過電流検知が動作して電源出力を低下させるに至る電流値が大きくなり、結果、過電流動作に至る以前に負荷にダメージを与えてしまう危険が生じるといった問題がある。
【００４８】
そこで、本実施例における過電流検知回路では、本高圧電源装置に入力される制御信号ＣＮＴのレベルにより本高圧電源装置が定電力動作を開始したことを判別する比較手段ＣＭＰ１と該比較手段ＣＭＰ１から出力される比較結果信号の高周波成分のみを伝達するコンデンサＣ２とを具備し、過電流判別用に用意された比較手段ＣＭＰ２に設定される比較電圧のレベルを最初の所定期間だけ変化させるように構成している。ここで、信号の伝達手段としてＣ２なるコンデンサを用いたのは、電流が大きなレベルを示すのが最初の短期間だけであること、比較手段ＣＭＰ１からの信号が電力制御のまま固定された場合でも、所定の時間経過後は通常の低いレベルの過電流検知レベルに確実に戻せることを狙っているからである。
【００４９】
次に図６の回路の動作を説明する。制御信号ＣＮＴが電力制御を指示するレベルに設定されると、比較手段ＣＭＰ１はその出力をＨレベルからＬレベルに反転し、この変化がコンデンサＣ２を介して比較手段ＣＭＰ２に入力される。比較手段ＣＭＰ２には抵抗Ｒｂ〜Ｒｅによって決定される所定の基準電圧が設定されており、これによって、通常動作における過電流検知レベルが設定されている。
【００５０】
ところで、前記比較手段ＣＭＰ１の出力反転の動作信号は前述のようにコンデンサＣ２を介してＣＭＰ２に伝わるが、これによって、所定の期間前記基準電圧が引き下げられる動作となる。一方、比較手段ＣＭＰ２のもう一つの入力端には電流検知信号が入力されており、この信号は電流が増加するほど低下するように設定されている。従って、電力制御動作が開始された直後には、該電流検知信号は大幅に低下し、前述の基準電圧を下回るレベルにまで下がるが、前述のコンデンサＣ２からの反転信号の伝達により、比較電圧は前記基準電圧から引き下げられているため過電流検知が動作するには至らない。しかし、過電流制御動作が開始されてからある程度の時間が経過すると前記コンデンサＣ２からの伝達信号は無くなり、比較手段ＣＭＰ２に入力されている基準電圧のレベルは元のレベルに復帰する。この時、すでに前記電力制御動作開始時の電流の増加は終了し、負荷インピーダンスと供給電力によって決定される出力電流が流れる動作となっている。
【００５１】
ところで、図中に示すダイオードＤ１は制御信号ＣＮＴが電力制御動作と電流制御動作とで短時間の内に切り替えられる場合等に備えて具備されているもので、比較手段ＣＭＰ１の出力がＬレベルからＨレベルに切り替わる際にこの動作がコンデンサＣ２を介して比較手段ＣＭＰ２に入力されて比較電圧が上昇し、過電流検知が誤動作することを防ぐために用意されている。
【００５２】
以上説明したように、本実施例によれば、本高圧電源装置が定電圧制御領域，定電流制御領域のいずれの領域にあっても過電流を適切に検出することができる。
【００５３】
（実施例４）
図７は、実施例４である“高圧電源装置”の構成を示すブロック図である。高圧電源装置本体としては、実施例２の装置を想定している。
【００５４】
図７において、１２は電力制御機能を有する高圧電源装置、１３は該高圧電源装置１２に設けられる負荷電流検出手段、１４は電子写真装置内に設けられる前記高圧電源装置１２を含む諸々の制御を司る制御手段、１５はメモリである。
【００５５】
以上の構成において、前記制御手段１４には電子写真装置を取り巻く温度や湿度の情報や、使用される転写紙の厚さなどの情報、更には、前記高圧電源装置１２内に設けられた負荷電流検知手段１３からの検知電流レベルの情報が入力される。また、前記制御手段１４は諸々の情報を記憶するためのメモリ１５と接続される。
【００５６】
次に、動作を説明する。まず、印刷動作が開始されると、制御手段１４は所定のプロセス動作の実行を開始する。その中で、転写プロセスが開始されると、まず、所定の制御信号ＣＮＴを出力して高圧電源装置１２を動作させる。その後制御手段１４は、転写紙が通過し、所定の転写プロセスが開始された所定のタイミングで電流検知手段１３から送られてくる電流検知信号を読み取り、実際の負荷電流を検知する。また、制御手段１４は更に、その時の環境情報，使用用紙の情報を同時に読み取り、その一方で、制御信号ＣＮＴにより設定した出力電力と、読み取った出力電流とから、本来転写プロセスに必要となる転写電流を出力するために設定すべき出力電力を演算する。この演算は下記のようにして行なうことが出来る。即ち、出力した電力をＰ０、読み取った電流をＩ０、出力すべき電流をＩ１、設定すべき出力電力をＰ１とすると、
Ｐ１＝（Ｉ１／Ｉ０）2＊Ｐ０………………（２）
このようにして演算された設定電力Ｐ０を、読み取った環境情報や使用用紙の情報と合わせてメモリ１５に記憶させる。制御手段１４は、次の印刷動作が開始される際に、読み取った環境情報や使用される転写紙の情報をもとに、前記メモリ１５から設定すべき出力電力を読み取り、該設定電力による転写プロセスを実行する。
【００５７】
制御手段１４は以上の制御動作を繰り返し、メモリ１５内に最適な電力設定値を記憶、更新し、常に安定した転写プロセスを実行できるように動作する。
【００５８】
以上説明したように、本実施例によれば、周囲温度や湿度、使用用紙の厚さ等の条件に基づき、かつ、実際のプロセス動作から最適な転写電流を得るための出力電力を演算し、該演算結果に基づいて、高圧電源装置を動作させるようにしたので、常に最適な転写プロセス制御が実現でき、好適な印刷結果を得ることができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電子写真プロセスに用いた場合に、転写紙先端の検出後、速やかに立ち上げ、転写画像の先端から確実に転写高圧（電流，電圧）を印加することができる。
【００６０】
詳しくは、以下の効果を得る事ができる。
【００６１】
ａ、請求項１ないし１０記載の発明によれば、転写紙先端の検知直前の高圧印加を廃止する一方で、転写画像の先端から確実に転写高圧を印加することが可能になるので、帯状に発生する画像汚れを防止し、かつ、余白の拡張を避ける事が可能に出来る。
【００６２】
ｂ、請求項４ないし６のいずれかに記載の発明によれば、簡単な構成で電力制御から電流制御に切り替えることが可能になるので、前述の効果と共に、転写プロセスの動作をより確実に実現することが可能に出来る。
【００６３】
ｃ、請求項３または７記載の発明によれば、簡単な構成で、瞬時的に過電流検知レベルをシフトする構成としたので、電力制御における転写高圧立ち上げ時の過電流検知誤動作を避けられると同時に、立ち上げ後の通常出力の動作においては従来と同等の過電流検知が実現できるため、万一の際の転写ユニットや感光ドラム等へのダメージを最小限に抑えることが可能に出来る。
【００６４】
ｄ、請求項９または１０記載の発明によれば、周囲温度や湿度、使用用紙の厚さ等の条件に基づき、かつ、実際のプロセス動作から最適な転写電流を得るための出力電力を演算し、該演算結果に基づいて、高圧電源部を動作させるようにしたので、常に最適な転写プロセス制御が実現でき、好適な印刷結果を得ることが可能に出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１の構成を示すブロック図
【図２】 実施例１の動作を示すタイミングチャート
【図３】 実施例２の構成を示すブロック図
【図４】 誤差増幅手段７の詳細を示す図
【図５】 実施例２の動作を示すタイミングチャート
【図６】 実施例３の要部の構成を示す図
【図７】 実施例４の構成を示すブロック図
【図８】 従来例の構成を示すブロック図
【図９】 従来例の動作を示すタイミングチャート
【符号の説明】
１ 可変直流電圧源
３ 高圧トランス
４ 整流，平滑手段
７ 誤差増幅手段
８ 電圧検出手段
９ パルス発振手段
Ｔｒ スイッチ手段
Ｃ コンデンサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関し、特に電子写真方式の画像形成装置（以下電子写真装置という）が備える高圧電源部に関し、その出力の制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来例の高圧電源装置の回路ブロック図である。図８において、１は信号入力を受けて０〜数十［Ｖ］の可変電圧で電力供給を行なう可変直流電圧源、２は前記可変直流電圧源１からの供給電力に応じた所定パルスを発生する駆動手段、３は駆動巻線と高圧巻線とを有し、前記駆動手段２からの駆動パルスを前記駆動巻線に入力し、該駆動パルスを増幅して高圧巻線に生じさせる高圧トランス（増幅手段ということもできる）、４は前記高圧トランス３で増幅された駆動パルスを受け、これを直流電圧に整流，平滑する整流，平滑回路、５は前記平滑された直流電圧が出力される出力端、６は前記出力端５より出力される負荷電流を検出し、電圧レベルの電流検出信号を出力する電流検出手段、７は外部より入力される制御信号ＣＮＴと前記電流検出手段６からの検出信号とを受けエラー信号を前記可変直流電圧源１に出力する誤差増幅手段である。
【０００３】
以上の構成により、従来例の高圧電源装置は、外部入力される制御信号ＣＮＴの信号レベルに応じた出力電流の高圧出力が発生するよう動作する。
【０００４】
図９（１）は前記従来例の高圧電源装置を電子写真装置の転写装置に用いた場合の動作例を示すタイムチャートである。図９（１）において、（ａ）は前記高圧電源装置により出力される制御電流の動作、（ｂ）は同出力電圧の動作、（ｃ）は転写紙先端の通過動作、（ｄ）は前記転写紙上に転写される画像領域の通過動作を示す。
【０００５】
図示のとおり、従来例の高圧電源装置の制御動作では、その電流出力は転写紙先端が通過する前から開始され、転写紙の先端が通過する頃には出力電流、および出力電圧が十分立ち上がった状態に制御される。そして、転写紙の先端が通過すると出力電流は所定の電流を維持すると共に、出力電圧は転写紙通過に伴う負荷インピーダンスの変化に伴い上昇する。更に、出力電圧の上昇がある程度落ち着いたタイミングで転写画像の先端が通過するようにタイミング付けされており、これによって、画像がその先端から確実に転写紙に転写されるように制御されている。
【０００６】
図９（２）に従来例の高圧電源装置におけるもう一つの制御動作例を示す。これは、前述の従来例の動作では、転写紙先端が通過する以前より高圧出力が印加されることにより、転写紙を介さずに図示しない感光ドラムに高圧電流を供給する動作となり、これが前記感光ドラムを帯電して残トナーなどの汚れを引き付け、結果、画像上に帯状の汚れ画像を生成してしまう問題を有していることに鑑み、とられた制御動作である。この図９（２）の動作によれば、高圧電源装置の電流出力は転写紙先端が通過した直後から開始され、電圧の動作はこれに伴って上昇を開始する。しかしながら、本制御における動作では、電圧の上昇までにある程度の時間が必要であるため、充分に電圧を高めようとすると画像領域を遅らせなければならず、いわゆる余白領域が大きくなり、かといって、従来どおりのタイミングで画像先端のタイミングを維持しようとすると、電圧が足りないため転写に寄与できる電流が少なくなり、結果、画像先端が充分に転写されずに薄くなってしまうといった問題を有していた。
【０００７】
図９（３）に前述の図９（２）の問題を回避しようとした従来例の高圧電源装置における別の制御動作を示す。図示の動作によれば、転写紙の先端が通過した直後から高圧電源の出力を立ち上げると共に、その電流の設定を所望の転写動作に必要な電流値よりも高い電流値に設定し、電流の立ち上げ、および電圧の立ち上げを速める一方で、転写画像の通過タイミングに先駆けて前記出力電流の設定を所定の転写電流値に切り替えることによって、画像先端から確実に転写紙への画像転写を行なえるように制御するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述の図９（３）に示す、従来例の高圧電源装置、およびその制御方法によれば、画像先端に間に合わせるための電流制御領域と、画像転写を行なうための電流制御領域とを有しており、いわゆる余白を小さくしようとすると前述の画像先端に間に合わせるための電流制御領域の設定電流が大きくなり、電流の制御レンジが広がるため所望の転写電流の制御が荒くなるといった問題があった。
【０００９】
また、前述の例とは別に、転写電圧を制御して画像先端までの立ち上げを速めようとする手法も試みられているが、通常転写に必要な電圧は最大７ＫＶ程度と高いため、電圧検出のための回路と制御回路等の周辺回路との間に大きな沿面距離が必要となって装置の小型化の障壁になるとか、検出手段をモールド等に充填して大型化を避ける手法では、充填材の凝縮に伴って検出精度が低下するとか、部品コストが上がるといった問題があった。
【００１０】
更に、電圧検出を、例えば、増幅手段に用いられるトランスに検出巻線を設けて、該検出巻線からの出力を整流，平滑して出力検知信号として得る手法もあるが、この手法ではトランスそのものの出力精度が得られないといった問題や、検出巻線からの交流信号を整流，平滑しなければならないといった必要性から数ｍＳオーダの高速な電圧検出には不向きであるといった問題を有しており、有効な立ち上げ手段が無い現状である。
【００１１】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、電子写真プロセスに用いた場合に、転写紙先端の検出後、速やかに立ち上げ、転写画像の先端から確実に転写高圧（電流，電圧）を印加することができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、画像形成装置を次ぎの（１）〜（１０）のとおりに構成する。
【００１３】
（１）像担持体に可視像を形成する画像形成手段と、前記可視像を転写紙に転写する転写手段と、前記転写手段に用いる高圧電源部と、前記画像形成手段、前記転写手段及び前記高圧電源部を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記高圧電源部は、出力電圧を変化させる可変直流電圧発生手段と、前記可変直流電圧発生手段の出力電圧により駆動される高圧トランスと、前記可変直流電圧発生手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、入力される制御信号と前記電圧検出手段からの検出信号とを一致させるよう前記可変直流電圧発生手段の出力電圧を調整制御する電圧制御手段とを備え、前記制御手段は、前記転写手段に必要な負荷電力に応じて前記制御信号を設定し、前記転写紙が前記転写手段を通過した直後に該制御信号を前記電圧制御手段に出力し、前記電圧制御手段は、前記可変直流電圧発生手段を調整制御して、前記高圧トランスの出力を定電力制御することを特徴とする画像形成装置。
（２）前記電圧制御手段は、固定周波数と固定デューティを有するパルス信号を発振する発振手段と、前記発振手段からのパルス信号によりオン、オフ動作するスイッチ手段と、前記電圧検出手段からの検出信号と前記制御信号との比較結果を出力する誤差増幅手段とを備えることを特徴とする前記（１）記載の画像形成装置。
（３）前記高圧電源部は、前記定電力制御が開始されたことを判別して判別信号を出力する判別手段と、前記判別手段からの信号の高周波成分を伝達するコンデンサと、出力電流を検出する電流検出手段と、前記コンデンサからの信号が重畳された基準電圧と、前記電流検出手段からの電流検出信号とを比較して過電流を判別する過電流判別手段とを備えることを特徴とする前記（１）記載の画像形成装置。
（４）像担持体に可視像を形成する画像形成手段と、前記可視像を転写紙に転写する転写手段と、前記転写手段に用いる高圧電源部と、前記画像形成手段、前記転写手段及び前記高圧電源部を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、出力電圧を変化させる可変直流電圧発生手段と、前記可変直流電圧発生手段の出力電圧により駆動される高圧トランスと、前記可変直流電圧発生手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、出力電流を検出し電流検出信号を出力する電流検出手段と、入力される第一の制御信号または第二の制御信号と前記電圧検出手段からの検出信号または前記電流検出手段からの電流検出信号とを一致させるよう前記可変直流電圧発生手段の出力電圧を調整制御する電圧制御手段とを備え、前記制御手段は、前記転写手段に必要な負荷電力に応じて第一の制御信号および第二の制御信号を設定し、前記転写紙が前記転写手段を通過した直後に該第一の制御信号を前記電圧制御手段に出力し、また、前記像担持体上の可視像が前記転写手段を通過する直前に該第二の制御信号を前記電圧制御手段に出力し、前記電圧制御手段は、前記第一の制御信号に基づき前記可変直流電圧発生手段を調整制御して、前記高圧トランスの出力を定電力制御し、また、前記第二の制御信号に基づき前記可変直流電圧発生手段を調整制御して、前記高圧トランスの出力を定電流制御することを特徴とする画像形成装置。
（５）前記電圧制御手段は、固定周波数と固定デューティを有するパルス信号を発振する発振手段と、前記発振手段からのパルス信号によりオン、オフ動作するスイッチ手段と、前記電圧検出手段からの検出信号と前記第一の制御信号または前記第二の制御信号との比較結果を出力する第一の誤差増幅手段と、前記電流検出手段からの電流検出信号に前記第一の誤差増幅手段の出力を重畳した信号と、前記第一の制御信号または前記第二の制御信号との比較を出力する第二の誤差増幅手段とを備えることを特徴とする前記（４）記載の画像形成装置。
（６）前記第一の誤差増幅手段は、基準設定電圧と前記第一の制御信号または前記第二の制御信号との差分を増幅する第一の差分増幅手段と、前記第一の差動増幅手段からの出力と前記電圧検出手段からの検出信号との差分を増幅する第二の差分増幅手段とを備えることを特徴とする前記（５）記載の画像形成装置。
（７）前記高圧電源部は、前記定電力制御が開始されたことを判別して判別信号を出力する判別手段と、前記判別手段からの信号の高周波成分を伝達するコンデンサと、前記コンデンサからの信号が重畳された基準電圧と、前記電流検出手段からの電流検出信号とを 比較して過電流を判別する過電流判別手段とを備えることを特徴とする前記（４）記載の画像形成装置。
（８）前記高圧トランスは、フライバックトランスであることを特徴とする前記（１）または（４）記載の画像形成装置。
（９）環境情報や使用される転写紙の情報を検出する情報検出手段を有し、前記制御手段は、前記情報検出手段に基づいて、前記転写手段に必要な負荷電力を設定することを特徴とする前記（１）または（４）記載の画像形成装置。
（１０）前記情報検出手段で検出した情報と前記転写手段に必要な負荷電力を関係付けて記憶するメモリを有し、前記制御手段は、前記情報検出手段で検出した情報に基づいて、前記メモリから前記負荷電力を読み出し、該負荷電力に基づいて前記制御信号を出力し、読み出した負荷電力と前記電流検出手段の出力から設定すべき負荷電力を演算し、前記情報検出手段で検出した情報と前記演算した負荷電力を対応させて記憶させることを特徴とする前記（９）記載の画像形成装置。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を画像形成装置の高圧電源部（以下、高圧電源装置ともいう）の実施例により詳しく説明する。
【００２６】
【実施例】
（実施例１）
図１は、実施例１である“高圧電源装置”の構成を示すブロック図である。図１において、１は入力される信号レベルに応じて０〜数十[Ｖ]の範囲で電圧を可変する可変直流電圧源、８は前記可変直流電圧源１からの出力電圧を受け、電圧レベルに応じた検出信号を出力する電圧検出手段、３は駆動巻線と高圧出力巻線とを有し、前記駆動巻線に供給される駆動電力を前記高圧出力巻線に伝達すると共に、前記駆動巻線に印加されたパルス状の駆動電圧を増幅し前記高圧出力巻線の両端に出力する高圧トランス、４は前記高圧出力巻線３に発生した増幅されたパルス出力を直流の高圧電圧に整流，平滑する整流，平滑手段、５は前記整流，平滑手段４により整流，平滑された高圧電圧を負荷に出力する出力端、９は予め定められた所定の周波数，所定のＤｕｔｙを有するパルス信号を発生するパルス発振手段、Ｔｒは前記パルス発振手段９からのパルス信号を受けて、前記高圧トランス３の駆動巻線に前記可変直流電圧源１からの電力を前記パルス信号に従って周期的に供給するよう動作するスイッチ手段、Ｃはコンデンサ、７は前記電圧検出手段８からの電圧検出信号と外部より入力される制御信号ＣＮＴとを受けて、前記可変電源手段１にエラー信号を出力する誤差増幅手段である。
【００２７】
以上の回路構成により、前記可変直流電圧源１は前記誤差増幅手段７からの信号レベルに応じた電圧レベルを有する直流電圧電力を高圧トランス３に入力する。該高圧トランス３は前記パルス発振手段９からの固定されたパルス信号を受けたスイッチ手段Ｔｒのオン／オフ動作に従って、前記直流電圧電力が印加されることによって駆動され、該駆動電力に等しい出力電力が前記高圧トランス３の高圧出力巻線に出力される。
【００２８】
さらに、出力された高圧の出力電力は整流，平滑回路４で直流高圧電圧に整流，平滑され、出力端５から出力されて負荷に電力制御された高圧電圧として供給される。
【００２９】
また、電圧検出手段８は前記可変直流電圧源１から出力される直流電圧を検出して誤差増幅手段７に入力する。前記誤差増幅手段７は電圧検出手段８の検出信号と外部より入力される制御信号ＣＮＴとの差分を増幅して、エラー信号として出力する。該出力されたエラー信号は前記可変直流電圧源１に入力され、該可変直流電圧源１は前記エラー信号に応じた直流電圧を出力する。
【００３０】
以上の制御により、高圧トランス３には前記制御信号ＣＮＴに応じた電圧レベルの直流電圧が入力される。一方、スイッチ手段Ｔｒはパルス発振手段９からの固定パルスによって固定のタイミングでオン／オフ動作を繰り返しており、これによって前記高圧トランス３の駆動巻線には前記可変直流電圧源１からの電圧と前記固定のスイッチ動作とで決定される電力が入力される。因みに、高圧トランス３の駆動巻線のインダクタンスをＬｐ、パルス発振手段９からのパルス周波数をｆ、前記パルス発振手段９からのパルス信号の一周期あたりにおけるスイッチ手段Ｔｒのオン時間をｔｏｎ、前記可変直流電圧源１からの入力電圧をＶｐとすると、前記駆動巻線に入力される駆動電力Ｐは、
Ｐ＝Ｖｐ2・ｔｏｎ2・ｆ／（２・Ｌｐ）……………（１）
で表される。即ち、前述のパルス出力が固定であるので、ｆ，ｔｏｎは固定であり、駆動巻線のインダクタンスＬｐも固定値であるので、前記駆動巻線に入力される駆動電力Ｐは可変直流電圧源１により入力される入力電圧Ｖｐによって調整制御することができる。更に、前述したとおり、可変直流電圧源１の出力電圧は外部入力される制御信号ＣＮＴによって制御されるので、前記制御信号ＣＮＴによって高圧トランス３の駆動電力Ｐは調整制御される。
【００３１】
ところで、スイッチ手段Ｔｒに並列に接続されたコンデンサＣは、前記高圧トランス３の駆動巻線とにより共振回路を構成しているため、スイッチ手段９がオンからオフに変化するとコンデンサＣに共振電圧が発生する。この共振電圧は高圧トランス３の高圧巻線に電圧増幅されて出力され、この電圧が整流，平滑手段４に入力されて高圧直流電圧を生成する。即ち、本回路に用いられる高圧トランス３はオフ／オンで動作するフライバックトランスである。また、前述の（１）式に基づきスイッチ手段Ｔｒのオンにより蓄えられた電力は、スイッチ手段３のオフ期間に負荷電力として消費されるので、前述の制御信号ＣＮＴにより出力電力が制御されることとなる。
【００３２】
図２に本実施例における高圧電源装置を電子写真装置の転写高圧電源として用いた場合の制御動作の一例を示す。図２において、（ａ）は負荷電流の動作、（ｂ）は負荷電圧の動作、（ｃ）は転写紙先端の通過動作、（ｄ）は転写画像の通過動作を示すタイミングチャートである。図に示すとおり、本実施例の高圧電源装置は、転写紙の先端が通過するタイミング（（ｃ）参照）で所定の出力電力に設定されて出力を開始し、これに伴って出力電流は瞬時的に大きな出力となって負荷の容量成分を充電する（（ａ）参照）。ここでいう容量成分とは、転写紙や図示しない感光ドラムとの間に形成される容量であり、この容量に蓄えられる電荷は画像の転写動作には寄与しないと考えられている。前述の電流の動作に伴って、高圧電源装置の出力電圧は上昇し（（ｂ）参照）、前記容量への充電完了と同時に負荷への供給電力が所望の値に到達する。ここで、従来の転写プロセスの制御では、転写プロセスに直接寄与する転写電流を所定の値に制御するよう構成されていたが、本実施例における転写プロセスの制御では、転写プロセスに必要となる電流とその時の電圧との関係から予め必要となる負荷電力を想定しておき、該想定電力に前記制御信号ＣＮＴのレベルを設定することで、簡単な制御で高速に所望の転写負荷電流、ひいては、転写負荷電力に制御できるように構成される。
【００３３】
従って、本実施例によれば、高圧電源装置の出力は紙先端の通過から高速で立ち上がり、短時間の内に所望の負荷電力に到達するため、紙先端から転写画像の先端までの余白部分を最小限に抑えつつ、画像の先端から確実に転写紙への画像転写を実施できる（（ｄ）参照）。
【００３４】
なお、以下の説明においては、電力制御の一つの方法として高圧トランスを固定パルスで駆動し、該トランスへの入力電圧を調整する方法を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、出力電力を制御する方法であれば如何なる方法をとっても良い。従って、例えば、高圧トランスの駆動巻線を固定振幅のＰＷＭ信号で駆動し、該ＰＷＭ駆動で前記駆動巻線に生じる電流を検出して該電流が所定値になるように前記ＰＷＭ駆動のパルス幅を制御することによって入力電力、ひいては、出力電力を制御するように構成することもこれに含むものである。
【００３５】
（実施例２）
図３は実施例２である“高圧電源装置”の構成を示すブロック図である。図３において、１０は負荷電流を検出する電流検出手段であり、負荷電流が増大するにしたがって電圧レベルが低下する電流検出信号を出力する。また、１１は前記電流検出手段１０から出力される電流検出信号と外部入力される制御信号ＣＮＴとを受けてエラー信号を出力する第二の誤差増幅手段、Ｄはダイオードである。
【００３６】
ここで、本実施例における誤差増幅手段７の出力は前記ダイオードＤを介して前記電流検出手段１０からの信号に接続されており、これによって、第二の誤差増幅手段１１に入力される構成となっている。また、前記誤差増幅手段７は制御信号の所定の範囲では動作しないように設定されており、この制御信号の範囲で前記第二の誤差増幅手段１１の動作により負荷への電力供給が定電流動作で制御されるように構成されている。更に、前記の範囲を超えた制御信号の範囲では、前記誤差増幅手段７は動作を開始し、ダイオードＤを介して第二の誤差増幅手段１１にエラー信号が入力される。
【００３７】
以上の構成によって、本実施例における高圧電源装置は、まず、制御信号ＣＮＴのレベルにより定電流動作を行なう場合は、誤差増幅手段７は停止状態にあり、その出力はダイオードＤを通過する出力レベルを有しない。一方、第二の誤差増幅手段１１は制御信号ＣＮＴと電流検出手段１０からの電流検出信号とを受けて、エラー信号を出力し、可変直流電圧源１に入力する。可変直流電圧源１は前記第二の誤差増幅手段１１からのエラー信号を受けて、該信号レベルに応じたレベルの直流電圧を出力する。高圧トランス３は該直流電圧を受けて、パルス発振手段９、そこからのパルス出力を受けて動作するスイッチ手段Ｔｒの動作により駆動されて高圧出力を出力端５に発生する。ここで発生した高圧出力は負荷である転写装置に印加され、そのインピーダンスに応じた出力電流が負荷を経由して前述の電流検出手段１０内を通過する。電流検出手段１０は当該負荷電流を電圧に変換して電流検出信号を出力し、前記第二の誤差増幅手段１１に入力される。以上の動作により、本実施例における高圧電源装置の出力電流は制御信号ＣＮＴの信号レベルに応じた負荷電流に制御される。
【００３８】
一方、制御信号ＣＮＴのレベルが定電力制御を指示するレベルに設定された場合は、誤差増幅手段７は前記制御信号ＣＮＴと可変直流電圧源１の出力電圧を検出する電圧検出手段８からの検出信号とを受けて動作を開始し、その出力にエラー信号を発生する。このエラー信号が電流検出手段１０からの電流検出信号よりも大きい場合は、ダイオードＤを通して該エラー信号が第二の誤差増幅手段１１に入力され、該第二の誤差増幅手段１１は前記制御信号ＣＮＴと前記エラー信号との差分を増幅して第二のエラー信号を出力して、可変直流電圧源１に入力する。この結果、制御信号ＣＮＴのレベルに応じて可変直流電圧源１の出力電圧が制御され、実施例１に示した同様の動作により負荷に供給される高圧出力は所望の電力で定電力制御される。
【００３９】
図４に本実施例における誤差増幅手段７の詳細例を示す。図４において、Ｒ１〜Ｒ４は抵抗、Ｃ１はコンデンサ、ＯＰ１，ＯＰ２はオペアンプ、Ｖｒは予め設定される電圧レベルを出力する電圧源である。図中、制御信号ＣＮＴはＣＮＴ端より入力され、抵抗Ｒ１を介してオペアンプＯＰ１の（−）入力に入力される。この（−）入力に入力される電圧が（＋）入力に入力されている設定電圧Ｖｒよりも大きい範囲においては、オペアンプＯＰ１出力はグランドレベル付近に張り付いた出力となり、これが抵抗Ｒ３を介してオペアンプＯＰ２の（＋）入力に入力される。ここで、オペアンプＯＰ２の（−）入力には電圧検出手段８からの検出電圧が入力されており、オペアンプＯＰには抵抗Ｒ４とコンデンサＣ１とにより誤差増幅器を構成しているので、双方の入力が同じレベルとなるように動作し、この場合、出力Ｖｏはグランドレベル付近に張り付いた電圧を出力する。更に、この出力はダイオードＤを介して第二の誤差増幅器１１に接続されるが、電流検出手段１０からの電流検出信号がグランドレベル以上の範囲で検出信号を生成するように構成されているため、前述のオペアンプＯＰ２からのエラー信号は伝達されず、この場合の本高圧電源装置の動作は定電流動作で制御されることとなる。
【００４０】
一方、前述のオペアンプＯＰ１の（−）入力への電圧が前記設定電圧Ｖｒよりも低い電圧レベルとなる制御信号ＣＮＴの範囲においては、オペアンプＯＰ１の出力は制御信号ＣＮＴ、設定電圧Ｖｒ、抵抗Ｒ１，Ｒ２によって決定される出力電圧を発生し、抵抗Ｒ３を介してオペアンプＯＰ２の（＋）入力に入力される。
【００４１】
これにより、オペアンプＯＰ２を含む誤差増幅手段７はＶｉｎに入力される電圧検出手段８からの検出信号と前述のオペアンプＯＰ１の出力電圧との差分を増幅しエラー信号を発生する。さらに、ここで発生したエラー信号はダイオードＤを介して第二の誤差増幅手段１１に入力されるので、結果、この場合の高圧電源装置の動作は前述で説明した定電力制御の動作を行なう。
【００４２】
以上説明したように、本実施例における高圧電源装置においては、制御信号ＣＮＴのレベルに応じて定電流制御の動作と定電力制御の動作とを切り替えるよう動作すると同時に、該制御信号ＣＮＴのレベルに応じて定電流制御時の電流値、更には、定電力制御時の電力値が制御されるよう動作する。
【００４３】
図５に、本実施例における高圧電源装置を電子写真装置の転写高圧に用いた場合の制御動作を説明するタイムチャートを示す。図５において、（ｅ）は高圧電源装置外部より入力される制御信号ＣＮＴの動作を示している。まず、（ｃ）に示すように転写紙先端が通過するタイミングで、制御信号ＣＮＴが電力制御動作を指示するレベルに設定される。これに応じて高圧電源装置は設定された制御信号ＣＮＴに対応する電力値を出力するように制御動作を開始し、（ａ）に示すように大きな負荷電流を出力する。これに伴い（ｂ）に示すように、出力電圧は高速に上昇する。続いて、制御信号ＣＮＴが所定の負荷電流を出力するように電流制御動作、および、電流動作における出力電流値を指示する信号レベルに設定されると、出力電流は直ちに所定の値に向かって制御され、まもなく目標の電流値に達してその電流値を維持するように制御動作を行なう。出力電圧は電流動作に伴って、負荷インピーダンスとの関係できまる電圧値を出力する。また、電流制御に切り替わって、所望の電流値制御に到達した後に、転写画像の先端が通過し、これによって、転写紙への画像の転写が行われる。
【００４４】
以上説明したように、本実施例によれば、実施例１の効果に加えて、転写電流をより正確に制御することができ、より確実に転写を行うことができる。
【００４５】
（実施例３）
図６は、実施例３である“高圧電源装置”の要部である過電流検知回路を示す。高圧電源装置としては、実施例２の構成を想定している。
【００４６】
過電流検知回路は、例えば負荷の異常などにより過電流が発生した場合に、負荷である転写ユニットや感光ドラムにダメージが及ぶのを防ぐために用いられるもので、通常の高圧電源装置においては所定の電流レベルを予め設定しておき、負荷電流が該設定電流に達したことを検出して電源出力を停止したり、低下させたりするものである。
【００４７】
しかしながら、本実施例では、定電力動作が開始された直後の短い期間に、負荷の容量成分を充電するために大きな負荷電流が生じるため、過電流検知回路においては、この電流では通常レベルの過電流検知がかかることを避ける必要がある。またその一方で、前記定電力動作開始時の大きな電流の発生において過電流検知が動作しない電流レベルに、前記予め定められる所定の検知電流レベルを一律に設定してしまうと、過電流検知が動作して電源出力を低下させるに至る電流値が大きくなり、結果、過電流動作に至る以前に負荷にダメージを与えてしまう危険が生じるといった問題がある。
【００４８】
そこで、本実施例における過電流検知回路では、本高圧電源装置に入力される制御信号ＣＮＴのレベルにより本高圧電源装置が定電力動作を開始したことを判別する比較手段ＣＭＰ１と該比較手段ＣＭＰ１から出力される比較結果信号の高周波成分のみを伝達するコンデンサＣ２とを具備し、過電流判別用に用意された比較手段ＣＭＰ２に設定される比較電圧のレベルを最初の所定期間だけ変化させるように構成している。ここで、信号の伝達手段としてＣ２なるコンデンサを用いたのは、電流が大きなレベルを示すのが最初の短期間だけであること、比較手段ＣＭＰ１からの信号が電力制御のまま固定された場合でも、所定の時間経過後は通常の低いレベルの過電流検知レベルに確実に戻せることを狙っているからである。
【００４９】
次に図６の回路の動作を説明する。制御信号ＣＮＴが電力制御を指示するレベルに設定されると、比較手段ＣＭＰ１はその出力をＨレベルからＬレベルに反転し、この変化がコンデンサＣ２を介して比較手段ＣＭＰ２に入力される。比較手段ＣＭＰ２には抵抗Ｒｂ〜Ｒｅによって決定される所定の基準電圧が設定されており、これによって、通常動作における過電流検知レベルが設定されている。
【００５０】
ところで、前記比較手段ＣＭＰ１の出力反転の動作信号は前述のようにコンデンサＣ２を介してＣＭＰ２に伝わるが、これによって、所定の期間前記基準電圧が引き下げられる動作となる。一方、比較手段ＣＭＰ２のもう一つの入力端には電流検知信号が入力されており、この信号は電流が増加するほど低下するように設定されている。従って、電力制御動作が開始された直後には、該電流検知信号は大幅に低下し、前述の基準電圧を下回るレベルにまで下がるが、前述のコンデンサＣ２からの反転信号の伝達により、比較電圧は前記基準電圧から引き下げられているため過電流検知が動作するには至らない。しかし、過電流制御動作が開始されてからある程度の時間が経過すると前記コンデンサＣ２からの伝達信号は無くなり、比較手段ＣＭＰ２に入力されている基準電圧のレベルは元のレベルに復帰する。この時、すでに前記電力制御動作開始時の電流の増加は終了し、負荷インピーダンスと供給電力によって決定される出力電流が流れる動作となっている。
【００５１】
ところで、図中に示すダイオードＤ１は制御信号ＣＮＴが電力制御動作と電流制御動作とで短時間の内に切り替えられる場合等に備えて具備されているもので、比較手段ＣＭＰ１の出力がＬレベルからＨレベルに切り替わる際にこの動作がコンデンサＣ２を介して比較手段ＣＭＰ２に入力されて比較電圧が上昇し、過電流検知が誤動作することを防ぐために用意されている。
【００５２】
以上説明したように、本実施例によれば、本高圧電源装置が定電圧制御領域，定電流制御領域のいずれの領域にあっても過電流を適切に検出することができる。
【００５３】
（実施例４）
図７は、実施例４である“高圧電源装置”の構成を示すブロック図である。高圧電源装置本体としては、実施例２の装置を想定している。
【００５４】
図７において、１２は電力制御機能を有する高圧電源装置、１３は該高圧電源装置１２に設けられる負荷電流検出手段、１４は電子写真装置内に設けられる前記高圧電源装置１２を含む諸々の制御を司る制御手段、１５はメモリである。
【００５５】
以上の構成において、前記制御手段１４には電子写真装置を取り巻く温度や湿度の情報や、使用される転写紙の厚さなどの情報、更には、前記高圧電源装置１２内に設けられた負荷電流検知手段１３からの検知電流レベルの情報が入力される。また、前記制御手段１４は諸々の情報を記憶するためのメモリ１５と接続される。
【００５６】
次に、動作を説明する。まず、印刷動作が開始されると、制御手段１４は所定のプロセス動作の実行を開始する。その中で、転写プロセスが開始されると、まず、所定の制御信号ＣＮＴを出力して高圧電源装置１２を動作させる。その後制御手段１４は、転写紙が通過し、所定の転写プロセスが開始された所定のタイミングで電流検知手段１３から送られてくる電流検知信号を読み取り、実際の負荷電流を検知する。また、制御手段１４は更に、その時の環境情報，使用用紙の情報を同時に読み取り、その一方で、制御信号ＣＮＴにより設定した出力電力と、読み取った出力電流とから、本来転写プロセスに必要となる転写電流を出力するために設定すべき出力電力を演算する。この演算は下記のようにして行なうことが出来る。即ち、出力した電力をＰ０、読み取った電流をＩ０、出力すべき電流をＩ１、設定すべき出力電力をＰ１とすると、
Ｐ１＝（Ｉ１／Ｉ０）2＊Ｐ０………………（２）
このようにして演算された設定電力Ｐ０を、読み取った環境情報や使用用紙の情報と合わせてメモリ１５に記憶させる。制御手段１４は、次の印刷動作が開始される際に、読み取った環境情報や使用される転写紙の情報をもとに、前記メモリ１５から設定すべき出力電力を読み取り、該設定電力による転写プロセスを実行する。
【００５７】
制御手段１４は以上の制御動作を繰り返し、メモリ１５内に最適な電力設定値を記憶、更新し、常に安定した転写プロセスを実行できるように動作する。
【００５８】
以上説明したように、本実施例によれば、周囲温度や湿度、使用用紙の厚さ等の条件に基づき、かつ、実際のプロセス動作から最適な転写電流を得るための出力電力を演算し、該演算結果に基づいて、高圧電源装置を動作させるようにしたので、常に最適な転写プロセス制御が実現でき、好適な印刷結果を得ることができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電子写真プロセスに用いた場合に、転写紙先端の検出後、速やかに立ち上げ、転写画像の先端から確実に転写高圧（電流，電圧）を印加することができる。
【００６０】
詳しくは、以下の効果を得る事ができる。
【００６１】
ａ、請求項１ないし１０記載の発明によれば、転写紙先端の検知直前の高圧印加を廃止する一方で、転写画像の先端から確実に転写高圧を印加することが可能になるので、帯状に発生する画像汚れを防止し、かつ、余白の拡張を避ける事が可能に出来る。
【００６２】
ｂ、請求項４ないし６のいずれかに記載の発明によれば、簡単な構成で電力制御から電流制御に切り替えることが可能になるので、前述の効果と共に、転写プロセスの動作をより確実に実現することが可能に出来る。
【００６３】
ｃ、請求項３または７記載の発明によれば、簡単な構成で、瞬時的に過電流検知レベルをシフトする構成としたので、電力制御における転写高圧立ち上げ時の過電流検知誤動作を避けられると同時に、立ち上げ後の通常出力の動作においては従来と同等の過電流検知が実現できるため、万一の際の転写ユニットや感光ドラム等へのダメージを最小限に抑えることが可能に出来る。
【００６４】
ｄ、請求項９または１０記載の発明によれば、周囲温度や湿度、使用用紙の厚さ等の条件に基づき、かつ、実際のプロセス動作から最適な転写電流を得るための出力電力を演算し、該演算結果に基づいて、高圧電源部を動作させるようにしたので、常に最適な転写プロセス制御が実現でき、好適な印刷結果を得ることが可能に出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１の構成を示すブロック図
【図２】 実施例１の動作を示すタイミングチャート
【図３】 実施例２の構成を示すブロック図
【図４】 誤差増幅手段７の詳細を示す図
【図５】 実施例２の動作を示すタイミングチャート
【図６】 実施例３の要部の構成を示す図
【図７】 実施例４の構成を示すブロック図
【図８】 従来例の構成を示すブロック図
【図９】 従来例の動作を示すタイミングチャート
【符号の説明】
１ 可変直流電圧源
３ 高圧トランス
４ 整流，平滑手段
７ 誤差増幅手段
８ 電圧検出手段
９ パルス発振手段
Ｔｒ スイッチ手段
Ｃ コンデンサ
Claims (10)
- 像担持体に可視像を形成する画像形成手段と、前記可視像を転写紙に転写する転写手段と、前記転写手段に用いる高圧電源部と、前記画像形成手段、前記転写手段及び前記高圧電源部を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、
前記高圧電源部は、
出力電圧を変化させる可変直流電圧発生手段と、
前記可変直流電圧発生手段の出力電圧により駆動される高圧トランスと、
前記可変直流電圧発生手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、
入力される制御信号と前記電圧検出手段からの検出信号とを一致させるよう前記可変直流電圧発生手段の出力電圧を調整制御する電圧制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記転写手段に必要な負荷電力に応じて前記制御信号を設定し、前記転写紙が前記転写手段を通過した直後に該制御信号を前記電圧制御手段に出力し、
前記電圧制御手段は、前記可変直流電圧発生手段を調整制御して、前記高圧トランスの出力を定電力制御することを特徴とする画像形成装置。 - 前記電圧制御手段は、
固定周波数と固定デューティを有するパルス信号を発振する発振手段と、
前記発振手段からのパルス信号によりオン、オフ動作するスイッチ手段と、
前記電圧検出手段からの検出信号と前記制御信号との比較結果を出力する誤差増幅手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。 - 前記高圧電源部は、
前記定電力制御が開始されたことを判別して判別信号を出力する判別手段と、
前記判別手段からの信号の高周波成分を伝達するコンデンサと、
出力電流を検出する電流検出手段と、
前記コンデンサからの信号が重畳された基準電圧と、前記電流検出手段からの電流検出信号とを比較して過電流を判別する過電流判別手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。 - 像担持体に可視像を形成する画像形成手段と、前記可視像を転写紙に転写する転写手段と、前記転写手段に用いる高圧電源部と、前記画像形成手段、前記転写手段及び前記高圧電源部を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、
出力電圧を変化させる可変直流電圧発生手段と、
前記可変直流電圧発生手段の出力電圧により駆動される高圧トランスと、
前記可変直流電圧発生手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、
出力電流を検出し電流検出信号を出力する電流検出手段と、
入力される第一の制御信号または第二の制御信号と前記電圧検出手段からの検出信号または前記電流検出手段からの電流検出信号とを一致させるよう前記可変直流電圧発生手段の出力電圧を調整制御する電圧制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記転写手段に必要な負荷電力に応じて第一の制御信号および第二の制御信号を設定し、前記転写紙が前記転写手段を通過した直後に該第一の制御信号を前記電圧制御手段に出力し、また、前記像担持体上の可視像が前記転写手段を通過する直前に該第二の制御信号を前記電圧制御手段に出力し、
前記電圧制御手段は、前記第一の制御信号に基づき前記可変直流電圧発生手段を調整制御して、前記高圧トランスの出力を定電力制御し、また、前記第二の制御信号に基づき前記可変直流電圧発生手段を調整制御して、前記高圧トランスの出力を定電流制御することを特徴とする画像形成装置。 - 前記電圧制御手段は、
固定周波数と固定デューティを有するパルス信号を発振する発振手段と、
前記発振手段からのパルス信号によりオン、オフ動作するスイッチ手段と、
前記電圧検出手段からの検出信号と前記第一の制御信号または前記第二の制御信号との比較結果を出力する第一の誤差増幅手段と、
前記電流検出手段からの電流検出信号に前記第一の誤差増幅手段の出力を重畳した信号 と、前記第一の制御信号または前記第二の制御信号との比較を出力する第二の誤差増幅手段とを備えることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。 - 前記第一の誤差増幅手段は、
基準設定電圧と前記第一の制御信号または前記第二の制御信号との差分を増幅する第一の差分増幅手段と、前記第一の差動増幅手段からの出力と前記電圧検出手段からの検出信号との差分を増幅する第二の差分増幅手段とを備えることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。 - 前記高圧電源部は、
前記定電力制御が開始されたことを判別して判別信号を出力する判別手段と、
前記判別手段からの信号の高周波成分を伝達するコンデンサと、
前記コンデンサからの信号が重畳された基準電圧と、前記電流検出手段からの電流検出信号とを比較して過電流を判別する過電流判別手段とを備えることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。 - 前記高圧トランスは、フライバックトランスであることを特徴とする請求項１または４記載の画像形成装置。
- 環境情報や使用される転写紙の情報を検出する情報検出手段を有し、
前記制御手段は、前記情報検出手段に基づいて、前記転写手段に必要な負荷電力を設定することを特徴とする請求項１または４記載の画像形成装置。 - 前記情報検出手段で検出した情報と前記転写手段に必要な負荷電力を関係付けて記憶するメモリを有し、
前記制御手段は、前記情報検出手段で検出した情報に基づいて、前記メモリから前記負荷電力を読み出し、該負荷電力に基づいて前記制御信号を出力し、読み出した負荷電力と前記電流検出手段の出力から設定すべき負荷電力を演算し、前記情報検出手段で検出した情報と前記演算した負荷電力を対応させて記憶させることを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
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