JP5559457B2 - 圧電トランス方式高圧電源装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
まず、本発明の実施形態について説明するのに先立ち、後述する本実施形態に係る圧電トランス方式高圧電源装置10と一般的な圧電トランス方式高圧電源装置900と間の構成上の相違点を明確にするため、一般的な圧電トランス方式高圧電源装置900の構成例について、図7〜図9を参照しながら簡単に説明する。図7は、一般的な圧電トランス方式高圧電源装置の構成を示すブロック図である。図8および図9は、一般的な圧電トランスの駆動周波数について説明するための説明図である。
そこで、本発明の一実施形態に係る圧電トランス方式高圧電源装置10では、デジタル信号処理により駆動周波数及びデューティ比の同時制御を行うことにより、部品定数の製造ばらつきや温度変動により制御不能や異常発振状態に陥ることなく、広い出力電圧値範囲(例えば、出力電圧値が数kV〜数100V以下の範囲)で、安定かつ高効率に駆動周波数及びデューティ比同時制御を行うことを可能とするとともに、高圧出力の高速立上りを実現している。
まず、図1を参照しながら、本実施形態に係る圧電トランス方式高圧電源装置10の全体構成について説明する。
次に、図2を参照しながら、本実施形態に係る圧電トランス方式高圧電源装置10の特徴的構成である圧電トランス駆動制御部30の構成及び機能について説明する。本実施形態に係る圧電トランス駆動制御部30は、主に、駆動周波数制御部と、オフ時間設定部と、選択部と、駆動電圧発生部と、を有する。以下、これら各部について詳細に説明する。
駆動周波数制御部は、上述した出力電圧検出部50が出力したデジタル変動値(本実施形態では、UP/DOWN信号)に応じて、圧電トランスT201の駆動周波数を可変制御する。具体的には、駆動周波数制御部は、例えば、図2に示すように、アップダウンカウンタ301と、レジスタ303と、コンパレータ305と、を主に有する。
本実施形態に係るオフ時間設定部は、圧電トランスT201への駆動電圧への印加を停止するオフ時間を設定する。具体的には、駆動制御部30は、図2に示すように、オフ時間設定部の一例として、OFF time設定部307を有する。このOFF time設定部307は、駆動電圧がLow出力となるオフ時間を設定する基準値となる基準オフ時間設定レジスタ値(図2に示した「基準OFF timeレジスタ値」)を記憶するとともに、アップダウンカウンタ301の出力値に基づいて、オフ時間設定レジスタ値を設定するオフ時間処理部(図示せず)を有している。なお、基準オフ時間設定レジスタ値は、外部コントローラにより設定可能としてもよい。
(ここで、式(1)において、0≦α<1) ・・・(1)
本実施形態に係る選択部は、後述する駆動電圧発生部の出力値に応じて、駆動周波数制御部から出力された出力値とオフ時間設定部から出力された出力値とを選択し、当該選択した出力値を駆動電圧発生部に出力する。具体的には、駆動制御部30は、図2に示すように、選択部の一例として、セレクタ309を有する。
駆動電圧発生部は、上述した駆動周波数制御部により制御された駆動周波数、オフ時間設定部により設定されたオフ時間、及び選択部の出力値に基づいて、圧電トランスT201の駆動電圧を発生させる。具体的には、駆動電圧発生部は、例えば、図2に示すように、Nビットデジタルリセットカウンタ311と、コンパレータ313と、1ビットカウンタ315と、ANDゲート317、319とを主に有する。
以上、図1〜図4を参照しながら、本実施形態に係る圧電トランス方式高圧電源装置10の構成及び機能について説明したが、以下、図5及び図6に基づいて、このような圧電トランス方式高圧電源装置10の動作について詳細に説明する。なお、図5は、本実施形態に係る圧電トランス方式高圧電源装置10の動作時のタイミングチャートであり、図6は、本実施形態に係る圧電トランス方式高圧電源装置10の動作停止時のタイミングチャートである。また、図5及び図6においては、オフ時間設定レジスタ値が一定(α=0)の場合を示した。
続いて、本実施形態に係る圧電トランス方式高圧電源装置を用いた画像形成装置について、説明する。
20 駆動部
30 圧電トランス駆動制御部
40 整流平滑部
50 出力電圧検出部
101 リセット
103 クロック
105 コントローラ
301 アップダウンカウンタ
303 レジスタ
305,313 コンパレータ
307 OFF time設定部
309 セレクタ
311 Nビットカウンタ
315 1ビットカウンタ
317,319 ANDゲート
321 D/Aコンバータ
501 コンパレータ
Claims (5)
- 圧電トランスに所定の駆動周波数及びデューティ比により制御された駆動電圧を印加することにより前記圧電トランスが出力した出力電圧を負荷に供給する圧電トランス方式高圧電源装置において、
前記出力電圧と前記出力電圧を略一定に制御するための出力制御電圧との比較結果に基づいて、前記出力電圧の変動をデジタル変動値として検出する出力電圧検出部と、
前記出力電圧検出部から入力された前記デジタル変動値に応じて、前記駆動周波数及び前記デューティ比を制御する駆動制御部とを備えて、
前記デジタル変動値は、前記出力電圧が前記出力制御電圧より大きい場合、予め設定された第1デジタル値であり、前記出力電圧が前記出力制御電圧より小さい場合、予め設定された第2デジタル値であり、
前記駆動制御部は、前記デジタル変動値に応じて、前記駆動周波数を可変制御する駆動周波数制御部と、
前記圧電トランスへの前記駆動電圧の印加を停止するオフ時間を設定するオフ時間設定部と、
駆動電圧発生部の出力値に応じて、前記駆動周波数制御部から出力された出力値と前記オフ時間設定部から出力された出力値とを選択し、当該選択した出力値を前記駆動電圧発生部に出力する選択部と、
駆動周波数制御部により制御された前記駆動周波数、前記オフ時間設定部により設定された前記オフ時間、及び前記選択部の出力値に基づいて、前記駆動電圧を発生させる駆動電圧発生部とを有することを特徴とする圧電トランス方式高圧電源装置. - 前記駆動周波数制御部は、前記デジタル変動値が、前記出力電圧が前記出力制御電圧よりも大きいことを示す値である場合には、前記駆動周波数を増加させ、
前記デジタル変動値が、前記出力電圧が前記出力制御電圧よりも小さいことを示す値である場合には前記駆動周波数を減少させることを特徴とする、請求項1に記載の圧電トランス方式高圧電源装置。 - 前記駆動制御部は、前記駆動周波数の周波数可変範囲が記憶された記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記周波数可変範囲と前記駆動周波数制御部の出力値とに基づいて、前記駆動周波数を前記周波数可変範囲内で可変させるように制御する周波数範囲制御部とをさらに有し、
前記周波数範囲制御部は、前記駆動周波数制御部の出力値が前記周波数可変範囲から外れた場合に、前記駆動周波数の増加または減少を停止させる制御信号を出力し、
前記駆動周波数制御部は、前記周波数範囲制御部からの制御信号が入力された場合に、前記駆動周波数の増加または減少を停止することを特徴とする、請求項2に記載の圧電トランス方式高圧電源装置。 - 前記駆動制御部は、前記駆動電圧を前記圧電トランスに印加するオン時間を前記駆動周波数制御部により制御し、前記オフ時間を前記オフ時間設定部により制御し、かつ、前記オン時間と前記オフ時間とを切り替えるタイミングを前記選択部で制御することにより、前記デューティ比を制御することを特徴とする、請求項1に記載の圧電トランス方式高圧電源装置。
- 潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電手段と、
帯電後の前記潜像担持体の表面に潜像を形成させる露光手段と、
前記潜像を現像する現像手段と、
前記潜像担持体に形成されるトナー像を転写材に転写させる転写手段と、
前記帯電手段、前記現像手段、前記転写手段の少なくともいずれかに電圧を供給する電源装置と、を備え、
前記電源装置は、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の圧電トランス方式高圧電源装置であることを特徴とする、画像形成装置。
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