JP4524685B2 - 電源装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
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、その目的は、電気的負荷に対する電力供給制御を安定的に行うことが可能な電源装置及びそれを備えた画像形成装置を提供するところにある。
なお、本発明の「供給部」には、PWM信号に応じて供給する電流を変化させる構成であっても、PWM信号に応じて供給する電圧を変化させる構成であってもよい。
なお、「画像形成装置」は、プリンタ(例えばレーザプリンタ)などの印刷装置だけでなく、ファクシミリ装置や、プリンタ機能及び読み取り機能(スキャナ機能)等を備えた複合機であってもよい。
「被記録媒体」は、用紙などの紙製の被記録媒体に限らず、OHPシートなどのプラスチック製の被記録媒体などであってもよい。
本発明によれば、通常は、測定値を目標値に近付けるようにPWM信号のパルス幅を増減させる第1制御動作を実行するが、測定値の上下変動が繰り返される発振状態が発生すると、第2制御動作に切り替えることで上記発振状態が低減される。
測定値が発振状態となったときには、当該測定値が目標値に対して繰り返し上下動することになる。そこで、本発明によれば、測定値が所定の上限閾値及び下限閾値(これは必ずしも目標値の上限値及び下限値に一致した値である必要はなく、例えば目標値よりも大きい値と小さい値であってもよい)を通過する回数に基づき発振状態を検出する構成とした。
測定値が発振状態となったときには、PWM信号のパルス幅の増減傾向が繰り返し反転することになる。そこで、本発明によれば、PWM信号のパルス幅の増減反転の回数に基づき発振状態を検出する構成とした。
本発明によれば、例えば所望の応答速度に応じた検出時間内における回数(測定値が所定の上限閾値及び下限閾値を通過する回数、PWM信号のパルス幅の増減反転の回数)が所定回数に達したか否かによって、発振状態の有無を判定することで、その判定を上記応答速度に応じて迅速に行うことができる。
本発明によれば、測定値の発振状態が検出されても、測定値が目標値に近付く値にPWM信号のパルス幅を変更していく制御を続行するが、当該測定値を目標値に近付ける過程において、PWM信号のパルス幅の単位時間当たりにおける変更量を小さくすることで、発振状態の低減を図る。
第2制御動作においてPWM信号のパルス幅を所定の固定値にすれば、発振状態をより確実に抑制できる。
本発明によれば、測定値の発振状態が検出されると、第1制御動作において測定値が所定の上限閾値及び下限閾値をそれぞれ通過したときのパルス幅の略平均値に、PWM信号のパルス幅を固定する。従って、第2制御動作において測定値が目標値から大きく外れることを抑制できる。
本発明によれば、測定値の発振状態が検出されると、第1制御動作において測定値が最大値及び最小値をそれぞれ示したときのパルス幅の略平均値に、PWM信号のパルス幅を固定する。従って、第2制御動作において測定値が目標値から大きく外れることを抑制できる。
本発明によれば、測定値の発振状態が検出されると、第1制御動作における任意の複数時点でのパルス幅の略平均値に、PWM信号のパルス幅を固定する。従って、第2制御動作において測定値が目標値から大きく外れることを抑制できる。
本発明によれば、測定値の発振状態が検出されると、第2制御動作において、PWM信号のパルス幅制御の実行タイミング間隔が第1制御動作よりも長くなる。これにより、第2制御動作において目標値から外れた測定値は緩やかに目標値に近付くようになり、測定値の発振状態を抑制できる。
第2制御動作に移行後、所定の待機時間経過したときに一度、第1制御動作に復帰する構成が望ましい。
PWM信号のパルス幅を、電源投入時から所定の開始値に向けて段階的に変更していき、当該所定の開始値になった場合に、第1制御動作に基づくフィードバック制御を開始する構成が電源の早期立ち上げの観点から望ましい。
本発明によれば、電源装置から安定した電力を電気的負荷に供給することができ、品質の高い画像形成を行うことが可能となる。
1.レーザプリンタの全体構成
図1は、本発明の画像形成装置の一例としてのレーザプリンタの実施形態1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、本体フレーム2内に、用紙3(「被記録媒体」の一例)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。
フィーダ部4は、給紙トレイ6と、用紙押圧板7と、給紙ローラ8および分離パッド9と、紙粉取りローラ10,11と、レジストローラ12とを備えている。分離パッド9はばね13によって給紙ローラ8に押圧されている。なお、以下、図1で紙面右側をレーザプリンタ1の前側、図1で紙面左側をレーザプリンタ1の後側として説明する。
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。
スキャナ部16は、レーザ発光部(図示せず)、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、感光ドラム27の表面上に照射される。
プロセスカートリッジ17は、現像ローラ31(「電気的負荷」の一例)、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。
定着部18は、用紙3上のトナーを、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によって排紙トレイ46上に排紙される。
(1)転写バイアス印加回路
図2には、転写ローラ30に順転写バイアス電圧Vaを印加するための転写バイアス印加回路60の要部構成のブロック図が示されている。この転写バイアス印加回路60は、PWM(Pulse Width Modulation。パルス幅変更)制御回路62(「PWM信号発生部」の一例)と、高電圧出力回路63(「供給部」の一例)とを備えて構成されている。
図3には、帯電ワイヤ29aに帯電バイアス電圧Vb、及び、現像ローラ31に現像バイアス電圧Vcをそれぞれ印加するための帯電バイアス印加回路61の要部構成のブロック図が示されている。この帯電バイアス印加回路61は、PWM制御回路72(「PWM信号発生部」の一例)と、高電圧出力回路73(本発明の「供給部」の一例)とを備えて構成されている。
図4には、PWM制御回路62,72の要部構成のブロック図が示されている。これらのPWM制御回路62,72は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)によって構成されている。
(1)立上り時処理
例えばレーザプリンタ1の電源が投入されると、CPU117によってPWM制御回路62(72)が駆動され、図5に示す立上り時処理が開始される。この立上り時処理では、S1でカウント値Kを初期値(例えばゼロ)にリセットし、S2で、目標値である上限値th1及び下限値th2に基づき目標カウント値を決定する。そして、所定のタイミング間隔(例えば上記制御時間間隔t1 本実施形態では例えば240μs)ごとに現在のカウント値Kに単位カウント値k3を加算していき(S3〜S5)、現在のカウント値Kが目標カウント値に達したときに(S5:Y)、S6で図7に示す立上り後処理に移行する。
立上り後処理では、電流測定値iの発振状態が検出される前までは「第1制御動作(前進制御・後退制御)」が実行され、電流測定値iの発振状態が検出されると、その発振状態を抑制するための「第2制御動作」を行う。以下、詳細に説明する。
S16に進むと、PWM制御回路62(72)は「第1制御動作」を実行する。この第1制御動作には「前進制御」と「後退制御」とがある。
比較演算部91は、読み込んだ測定信号P1(P2)に基づき、電流測定値iが上限値th1及び下限値th2の間に入っているかどうかを順次判定する(S20,S21)。ここで、電流測定値iが上限値th1及び下限値th2の間に入っていれば(S20で「N」かつS21で「N」)、S22でPWMカウンタ制御部97は現在のカウント値Kを維持する。即ち、PWM信号S1(S2)のパルス変更動作を実行しない。そして、当初は、UP/DOWNモード記憶部102にはSTOPモードのフラグのみが立てられているから(S23で「Y」)、そのままS12に戻る。
電流測定値iが上限値th1及び下限値th2の間に入っていない場合には、制御時間間隔t1毎に現在のカウント値Kを所定量ずつ増減させる変更動作を繰り返し実行して、電流測定値iを上限値th1及び下限値th2の間に近付ける前進制御が実行される。
電流測定値iが上限値th1を上回っている場合(S20:Y)には、S27でPWMカウンタ制御部97は、UP/DOWNモード記憶部102の記憶内容に基づき現在設定されているモードがUPモードかどうかを判断する。ここで、UPモードが設定されていないときは(S24:N)、S25でPWMカウンタ制御部97は、図8に示す減算処理を実行する。
電流測定値iが下限値th2を下回っている場合(S20:N、且つ、S4:Y)には、S26でPWMカウンタ制御部97は、UP/DOWNモード記憶部102の記憶内容に基づき現在設定されているモードがDOWNモードかどうかを判断する。ここで、DOWNモードが設定されていないときは(S26:N)、S27でPWMカウンタ制御部97は、図9に示す加算処理を実行する。
これに対して、現在設定されているモードがSTOPモードである場合には(S61:Y)、前回の制御タイミングと今回の制御タイミングとの間に、電流測定値iが下限値th2を通過したことを意味するから、S63で下限値通過回数FCDに1加算し、S64で現在のカウント値Kをカウント値記憶部119に記憶する。つまり、電流測定値iが下限値th2をほぼ通過したときのカウント値Kを記憶しておくのである。その後S62へ進む。
前進制御実行後に、検出電流値が上限値及び下限値の間に入った場合
上記前進制御の実行後に、電流測定値iが上限値th1及び下限値th2の間に入った場合(S20:N、且つ、S21:N)には、S22で現在のカウント値Kを維持する。このとき、UP/DOWNモード記憶部102にはUPモードかDOWNモードのフラグが立てられているから(S23:N)、S28で、PWM補正演算部111は、判定回数Xに1を加算し、S29で判定回数Xが2回であるかどうかを判断する。
UPモード時:
補正値h1=(Σk1)×[{(Σk1)−A}/{(Σk1)+B}]−C
補正後のカウント値K=初期カウント値K'+補正値h1
但し、補正後のカウント値K>初期カウント値K'−k1のときは、補正後のカウント値K=初期カウント値K'+k1
DOWNモード時:
補正値h2=(Σk2)×[{(Σk2)−D}/{(Σk2)+E}]−F
補正後のカウント値K=初期カウント値K'−補正値h2
但し、補正後のカウント値K>初期カウント値K'+k2のときは、補正後のカウント値K=初期カウント値K'−k2
DOWNモード時に、減算後のカウント値K(=K'−Σk2)が、補正下限値th4を下回っているとき(S55:Y)、又は、UPモード時に、加算後のカウント値K(=K'+Σk1)が、補正上限値th3を上回っているとき(S65:Y)も、S31に進み、上記した後退制御が実行される。本実施形態では、変更後のPWM信号S1(S2)のパルス幅は、予め定められた補正上限値th3と補正下限値th4との間のカウント値に応じたパルス幅(10%〜85%)を越えて変更すると、安定した定電流制御が実行できなくなる可能性がある。そこで、加減算後のカウント値Kが補正上限値th3及び補正下限値th4の間から外れる場合にも後退制御を実行するようにしている。
DOWNモード時に、積算変更値Σk2がDOWN幅限界値th6を上回っているとき(S56:Y)、又は、UPモード時に、積算変更値Σk1がUP幅限界値th5を上回っているとき(S66:Y)も、S31に進み、上記した後退制御が実行される。
さて、上記後退制御を行ったとしても例えば電気的負荷の負荷変動が大きい場合には、やはり追従遅れが生じ、第1制御動作中において電流測定値iが目標値を上回ることと下回ることとが交互に繰り返される発振状態になることがある。そこで、本実施形態では、上記S53で上記検出時間t3において電流測定値iが上限値th1を通過した回数である上限値通過回数FCUをカウントし、S54でそのときのカウント値Kを記憶した。また、S63で上記検出時間t3において電流測定値iが下限値th2を通過した回数である下限値通過回数FCDをカウントし、S64でそのときのカウント値Kを記憶した。
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る。
(1)上記実施形態では、検出時間t3内における上限値通過回数FCU及び下限値通過回数FCDの合計回数が発振規定数に達し、且つ、上限値通過回数FCUと下限値通過回数FCDとが略同一回数になったときに発振状態を検出したとして第2制御動作を実行する構成であったが、これに限らず、例えば上記合計回数が発振規定数に達したことのみをもって発振状態を検出したとする構成(図7でS18を省略した構成)であってもよい。
3…用紙(被記録媒体)
5…画像形成部
30…転写ローラ(電気的負荷)
31…現像ローラ(電気的負荷)
29a…帯電ワイヤ(電気的負荷)
60…転写バイアス印加回路(電源装置)
61…帯電バイアス印加回路(電源装置)
62,72…PWM制御回路(PWM信号発生部)
63,73…高電圧出力回路(供給部)
67,77…出力電流測定回路(測定部)
91…比較演算部(判定部)
97…PWMカウンタ制御部(制御部、検出部)
117…CPU
i(i1,i2)…電流測定値(測定値)
S1,S2…PWM信号
t1…制御時間間隔(制御の実行タイミング間隔)
t3…検出時間
t4…待機時間
th1…上限値(上限閾値)
th2…下限値(下限閾値)
Claims (13)
- PWM信号を発生するPWM信号発生部と、
前記PWM信号に応じた電力を電気的負荷に供給する供給部と、
前記電気的負荷に供給される電力の電圧値又は電流値を測定する測定部と、
目標値に対する、前記測定値の過不足を判定する判定部と、
前記測定値の発振状態を検出する検出部と、
前記測定値の発振状態が検出されていない場合には、前記判定部の判定結果に基づき前記測定値を前記目標値に近付ける値に前記PWM信号のパルス幅を制御する第1制御動作を行い、前記測定値の発振状態が検出された場合には、当該発振状態を低減させる値に前記PWM信号のパルス幅を制御する第2制御動作を行う制御部と、
を備える電源装置。 - 検出部は、前記測定値が所定の上限閾値及び下限閾値を通過する回数に基づき前記発振状態を検出する請求項1に記載の電源装置。
- 前記検出部は、前記第1制御動作における前記PWM信号のパルス幅の増減反転の回数に基づき前記発振状態を検出する請求項1または請求項2記載の電源装置。
- 前記検出部は、所定の検出時間内における前記回数に基づき前記発振状態の検出を行う請求項2又は請求項3に記載の電源装置。
- 前記第2制御動作は、前記PWM信号のパルス幅の単位時間当たりにおける変更量が前記第1制御動作よりも小さい請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の電源装置。
- 前記第2制御動作は、前記PWM信号のパルス幅を所定の固定値にする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の電源装置。
- 前記固定値は、前記第1制御動作において前記測定値が所定の上限閾値及び下限閾値をそれぞれ通過したときのパルス幅の略平均値である請求項6に記載の電源装置。
- 前記固定値は、前記第1制御動作において前記測定値が最大値及び最小値それぞれを示したときのパルス幅の略平均値である請求項6に記載の電源装置。
- 前記固定値は、前記第1制御動作における任意の複数時点でのパルス幅の略平均値である請求項6に記載の電源装置。
- 前記第2制御動作は、前記PWM信号のパルス幅制御の実行タイミング間隔が前記第1制御動作よりも長い請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の電源装置。
- 前記制御部は、前記第2制御動作に移行した時点から所定の待機時間経過後に前記第1制御動作に移行する請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の電源装置。
- 前記制御部は、電源投入に基づき所定の開始値に向けて前記PWM信号のパルス幅を段階的に変更させ、当該パルス幅が前記所定の開始値になった場合に、前記第1制御動作を開始する請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の電源装置。
- 前記請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の電源装置と、
前記電源装置から電力が供給される電気的負荷を有し、被記録媒体に画像形成を行う画像形成部と、を備える画像形成装置。
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