KR101364399B1

KR101364399B1 - 고전압 전원 장치 및 그것을 구비한 화상 형성 장치

Info

Publication number: KR101364399B1
Application number: KR1020100125617A
Authority: KR
Inventors: 유우지 다까야마; 아쯔히꼬 야마구찌
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2014-02-17
Also published as: JP2011142799A; KR20110066101A; EP2339731A2; CN102097942B; US8682197B2; EP2339731A3; CN102097942A; EP2339731B1; US20110142478A1; JP5882574B2

Abstract

고전압 전원 장치에서, 펄스 생성 유닛은 미리결정된 주파수를 갖는 펄스 신호를 생성한다. 압전 변압기는 펄스 신호의 주파수에 따라 전압을 출력한다. 검출 유닛은 압전 변압기의 출력 전압을 검출한다. 제어 유닛은, 출력 전압이 목표 전압과 동일해질 때까지 목표 전압에 대응하는 주파수를 향해 미리결정된 값만큼 펄스 신호의 주파수를 변경하도록 펄스 생성 유닛을 제어한다. 기억 유닛은, 출력 전압이 목표 전압에 도달할 때의 주파수를 나타내는 데이터를 기억한다. 제어 유닛은 기억 유닛에 기억된 데이터에 대응하는 주파수로부터 미리결정된 주파수보다 작은 값에 의해 펄스 신호의 주파수를 가변적으로 제어함으로써 목표 전압과 동일하게 출력 전압을 제어한다.

Description

고전압 전원 장치 및 그것을 구비한 화상 형성 장치{HIGH VOLTAGE POWER SUPPLYING APPARATUS AND IMAGE FORMING APPARATUS HAVING THE SAME}

본 발명은 일반적으로 압전 변압기를 사용하는 고전압 전원 장치에 관한 것이고, 특히 고전압 전원 장치를 사용하는 화상 형성 장치에 관한 것이다.

전자 사진 화상 형성 장치는 수백 V보다 더 높은 전압(고전압)을 생성하기 위해 고전압 전원 장치를 필요로한다. 이는 화상 형성 장치가 전사 부재에 DC 바이어스 전압을 인가하기 때문이다. 종래의 고전압 전원 장치는 권선형 전자기 변압기를 사용하였지만, 최근의 고전압 전원 장치는 압전 변압기(압전 세라믹 변압기)를 사용한다.

일본 특허 공개 공보 제11-206113호는 압전 변압기에 입력될 주파수를 생성하는 VCO(voltage-controlled oscillator)를 갖는 고전압 전원 장치를 개시한다. 압전 변압기는 출력 전압이 공진 주파수에서 최대인 특성을 갖는다. 일본 특허 공개 공보 제11-206113호에 설명된 고전압 전원 장치는 VCO로부터 출력된 주파수를 제어함으로써 압전 변압기의 출력 전압을 제어한다.

일반적으로, 압전 변압기의 출력 전압을 증가시키기 위해, VCO는,예를 들어 압전 변압기의 주파수를 고주파수로부터 저주파수로 (또는 그 반대로) 변경한다. VCO는 주파수의 변화량을 제어함으로써 출력 전압의 상승 시간과 양을 제어한다. 따라서, 원하는 전압이 높아질수록, 주파수의 변화량은 커져서, 상승 시간을 연장시킨다. 화상 형성 장치의 고전압 전원 장치에서는, 예를 들어 상승 시간이 길어질수록, 장치를 시동하는데 걸리는 시간도 길어진다. 이는 화상 형성을 준비하는데 필요한 시간을 연장할 수도 있다.

본 발명의 상기의 문제와 다른 문제 중 적어도 하나를 해결하는 것을 특징으로 하고 있다. 예를 들어, 본 발명은 상승 시간을 짧게 하기 위해 압전 변압기를 채용하는 전원 장치에서의 출력 전압의 상승 특성을 향상시키는 것을 특징으로 하고 있다. 다른 문제들은 명세서 전체로부터 이해될 것이다.

본 발명은 미리결정된 주파수를 갖는 펄스 신호를 생성하는 펄스 생성 유닛과, 펄스 신호의 주파수에 따라 전압을 출력하는 압전 변압기와, 압전 변압기의 출력 전압을 검출하는 검출 유닛과, 출력 전압이 목표 전압과 동일해질 때까지 목표 전압에 대응하는 주파수를 향해 미리결정된 값만큼 펄스 신호의 주파수를 변경하도록 펄스 생성 유닛을 제어하는 제어 유닛과, 출력 전압이 목표 전압에 도달할 때의 주파수를 나타내는 데이터를 기억하는 기억 유닛을 포함하고, 제어 유닛은, 기억 유닛에 기억된 데이터에 대응하는 주파수로부터 미리결정된 주파수보다 작은 값에 의해 펄스 신호의 주파수를 가변적으로 제어함으로써 상기 출력 전압이 목표 전압과 동일하게 되도록 제어하는 고전압 전원 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 화상을 형성하는 화상 형성 유닛과, 화상 형성 유닛에 고전압을 인가하고, 미리결정된 주파수의 펄스 신호를 생성하는 펄스 생성 유닛, 상기 펄스 신호의 주파수에 따라 전압을 출력하는 압전 변압기 및 압전 변압기의 출력 전압을 검출하는 검출 유닛을 갖는 고전압 전원 장치와, 출력 전압이 목표 전압과 동일해질 때까지 미리결정된 값만큼 펄스 신호의 주파수를 변경하도록 펄스 생성 유닛을 제어하는 제어 유닛과, 출력 전압이 목표 전압에 도달한 경우의 주파수를 나타내는 데이터를 기억하는 기억 유닛을 포함하고, 제어 유닛은, 기억 유닛에 기억된 데이터에 대응하는 주파수로부터 미리결정된 주파수보다 작은 값에 의해 펄스 신호의 주파수를 가변적으로 제어하여 출력 전압이 목표 전압과 동일하게 되도록 제어하는 화상 형성 장치를 제공한다.

본 발명의 추가적인 특징은 (첨부된 도면을 참조하여) 이하의 예시적인 실시예로부터 명백해질 것이다.

도 1은 일 실시예에 따른 압전 변압기를 사용하는 고전압 전원 장치를 도시하는 블록도.
도 2a 및 도 2b는 본 실시예에 따른 각각의 주신호를 도시하는 타이밍 챠트.
도 3은 압전 변압기의 주파수에 대한 출력 전압의 특성을 도시하는 그래프.
도 4는 압전 변압기의 주파수에 대한 출력 전압의 특성에 대해, 목표 전압이 스퓨리어스(spurious) 주파수가 생성되는 범위 내에 속하는 경우를 도시하는 그래프.
도 5는 부하 변화 전후에 압전 변압기의 주파수와 출력 전압 사이의 관계를 도시하는 그래프.

우선 본 발명의 제1 실시예가 설명될 것이다.

본 발명은, 단계적으로, 압전 변압기에 송신될 펄스 신호의 주파수를 전환하고, 각각의 주파수에 대해 압전 변압기로부터 출력된 전압을 검출하고, 검출된 전압이 미리결정된 목표 전압과 동일하게 될 때의 주파수를 판정한다. 이러한 동작은 검색(sweep) 동작으로 지칭될 것이다. 목표 전압은, 고전압 전원 장치에 의해 전압이 공급되는 부하가 필요한 전압으로서 설정된다는 점을 유의한다. 컬러 레이저 프린터와 같은 화상 형성 장치에 대해, 목표 부하는, 상 담지체를 대전시키는 대전 유닛, 상 담지체에 형성된 잠상을 현상하는 현상 유닛 및 상 담지체에 형성된 토너상을 인쇄 용지 시트 상에 전사하는 전사 유닛이다. 이러한 부하에 출력될 고전압은 대전 바이어스, 현상 바이어스 및 전사 바이어스에 대응한다.

도 1은 본 실시예에 따른 고전압 전원 장치(100)의 일례를 도시하는 블록도이다. DC 제어기(120)는 부하에의 직류(DC) 공급을 제어하는 제어 유닛으로서 기능하고, 주로 ASIC(130) 및 CPU(140)에 의해 형성된다. ASIC는 "Application Specific Integrated Circuit"의 약어이다. 압전 변환기(101)는 펄스 신호의 주파수에 대응하는 전압을 출력한다.

압전 변압기(101)는 ASIC(130)로부터 공급되는 펄스 신호의 주파수에 대응하는 전압을 출력한다. 일반적으로, 고전압 전원 장치는, 압전 변압기(101)에 접속된 VCO를 포함한 아날로그 회로에 의해 발진되는 펄스의 발진 주파수에 의해 압전 변압기(101)의 출력 전압을 제어한다. VCO는 특히 주파수의 변화량을 제어함으로써 출력 전압의 상승량과 시간을 제어한다. 따라서, 원하는 전압이 높아질수록, 상승 시간은 길어진다. 대조적으로, 제1 실시예에서, ASIC(130)은 펄스 신호를 생성하고, 그것을 압전 변압기(101)에 공급한다. 이러한 방식으로, 디지털 회로에 의해 주파수 생성 유닛과 제어 유닛을 형성함으로써 출력 전압의 상승 시간을 짧게 할 수 있게 된다.

ASIC(130)은 압전 변압기(101)로부터 전압 출력을 검출하도록 피드백 제어 회로를 형성한다. ASIC(130)은 CPU(140)로부터 출력된 목표 전압값을 취득하고, 취득된 목표 전압값에 대응하는 주파수를 갖는 펄스 신호를 압전 변압기(101)에 공급한다. ASIC(130)으로부터 출력된 펄스 신호는 트랜지스터(111)의 베이스 단자(게이트 단자)로 입력된다. 트랜지스터(111)의 콜렉터 단자(드레인 단자)는 인덕터(112)를 통해 포지티브 전원 전압 Vcc에 접속된다. 트랜지스터(111)의 이미터 단자(소스 단자)는 접지된다. 트랜지스터(111)의 콜렉터 단자는 또한 압전 변압기(101)의 1차측 단자에 접속된다. 압전 변압기(101)의 1차측 단자는 캐패시턴스를 갖는다. 트랜지스터(111)는 ASIC(130)에 의해 공급된 펄스 신호에 따라 전환 동작을 수행한다. 인덕터(112)와 1차측 단자는 캐패시턴스에 의한 LC 공진 회로에 의해 입력 전압을 단계적으로 증가시켜 고전압을 생성한다. 생성된 고전압은 압전 변압기(101)의 1차측에 펄스 신호로서 공급된다. 압전 변압기(101)는 1차측에 공급된 펄스 신호에 응답하여 발진하고, 압전 변압기(101)의 크기에 대응하는 스텝업 비율로 증폭되는 교류(AC) 전압을 2차측에 생성한다.

정류 유닛은 압전 변압기(101)의 후단에 접속된다. 즉, 압전 변압기(101)의 출력 단자는 정류 다이오드(102)의 캐소드 단자와 정류 다이오드(103)의 애노드 단자에 접속된다. 평활 캐패시터(104)의 일 단자는 다이오드(103)의 캐소드 단자에 접속되고 접지된다. 평활 캐패시터(104)의 다른 단자는 접지된다. 다이오드(102, 103)는 정류 회로를 형성한다. 압전 변압기(101)의 출력 단자로부터 출력된 AC 전압은 정류 회로와 캐패시터(104)에 의해 정류되고 평활화되고, 그 후 출력 단자(113)를 통해 부하에 공급된다.

전압 검출 유닛은 압전 변압기(101)의 출력 전압을 검출하는데 제공된다. 전압 검출 유닛의 배열은 다음과 같다. 출력 단자(113)는 레지스터(105)의 일 단자에 접속된다. 레지스터(105)의 다른 단자는 레지스터(107)의 일 단자와 레지스터(108)의 일 단자에 접속된다. 레지스터(108)의 다른 단자는 기준 전압을 공급하는 기준 전압원(예를 들어, +5V)에 접속된다. 레지스터(107)의 다른 단자는 접지된다. 레지스터(108)의 다른 단부는 또한 ASIC(130)의 입력 단자[A/D 컨버터(135)]에 접속된다. 즉, 레지스터(105, 107)는 출력 전압을 분압한다. 분압된 전압은 레지스터(108)를 통해 ASIC(130)으로 입력된다. 레지스터(105, 107)는 전압 검출 회로를 형성한다. 레지스터(108)는 전압 검출 회로의 일부로서 또한 간주될 수도 있다는 점을 유의한다. 이러한 전압 검출 회로는 압전 변압기의 출력 전압을 검출하는 유닛의 일례이다.

다음으로, ASIC(130)의 내부 구성이 설명될 것이다. 레지스터(131)는 CPU(140)로부터 송신된 데이터를 기억한다. 측정 개시 신호 생성 블록(132)은 레지스터(131)의 데이터[CPU(140)에 의해 설정된 값]에 기초하여 검색 동작을 개시하기 위한 개시 신호를 생성한다. 타이밍 신호 생성 블록(133)은 측정 개시 신호 생성 블록(132)으로부터 송신된 개시 신호에 응답하여 개시하고, 압전 변압기(101)에 송신될 펄스 신호의 주파수를 단계적으로 전환하기 위한 트리거를 나타내는 타이밍 신호를 생성한다. 주파수 생성 블록(134)은 미리결정된 주파수를 갖는 펄스 신호를 생성하는 펄스 생성 유닛의 일례이다. 타이밍 신호 생성 블록(133)으로부터 송신된 타이밍 신호에 기초하여, 주파수 생성 블록(134)은 그 주파수를 전환하면서 압전 변압기(101)에 송신될 펄스 신호를 생성한다. A/D 컨버터(135)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 변환된 디지털값은 레지스터(131)에 기억된다는 점을 유의한다. 전압값 비교 블록(136)은 레지스터(131)에 기억된 디지털값을 목표 전압값과 비교하고, 디지털값과 목표 전압값간의 차분을 계산하고, 그 후 다음에 압전 변압기(101)에 송신될 주파수에 관한 주파수 생성 블록(134)에 지시한다. 본 실시예에서, 전압값 비교 블록(136)은, 출력 전압이 출력 전압의 목표값으로서 설정된 목표 전압을 가로지를 때까지 펄스 신호의 주파수를 단계적으로 증가시키거나 감소시키도록 펄스 생성 유닛을 제어하는 제어 유닛으로서 기능한다. 출력 전압이 목표 전압을 가로지르는 2개의 예가 있다는 점을 유의한다. 제1 예에서, 출력 전압은 목표 전압을 초과한다. 제2 예에서 출력 전압은 목표 전압 아래로 내려간다.

도 2a를 참조하면, ⅰ)은 측정 개시 신호 생성 블록(132)의 출력 신호, ⅱ)는 타이밍 신호 생성 블록(133)의 출력 신호, ⅲ)은 주파수 생성 블록(134)으로부터 출력된 펄스 신호의 주파수, ⅳ)는 A/D 컨버터(135)에 의해 생성된 디지털 신호를 나타낸다. ⅳ)에 대해서, VA < VB < VC < VD인 것으로 가정한다.

CPU(140)는 레지스터(131)가 측정을 개시하게 하는 데이터를 설정한다. 이 데이터가 레지스터(131)에 설정된 경우에, 측정 개시 신호 생성 블록(132)은 도 2a에 도시된 ⅰ)에 도시된 측정 개시 신호를 타이밍 신호 생성 블록(133)에 부여한다. 타이밍 신호 생성 블록(133)은 측정 신호의 상승에 응답하고, 압전 변압기(101)에 송신될 펄스 신호의 주파수를 전환하는 타이밍 신호를 주파수 생성 블록(134)에 송신한다. 타이밍 신호는 ⅱ)에 나타낸 바와 같다. CPU(140)에 의해 레지스터(131)에 설정된 값은 타이밍 신호 생성 블록(133)이 전환 타이밍 신호를 생성하는 생성 간격 t1으로서 사용된다. 주파수 생성 블록(134)은 타이밍 신호 생성 블록(133)으로부터 송신된 타이밍 신호에 기초하여 도 2a의 ⅲ)에 도시된 바와 같이 초기 주파수(예를 들어, 150KHz)에서 검색 동작을 개시한다. 이후에, 타이밍 신호의 상승을 검출하기 위해, 주파수 생성 블록(134)은 미리결정된 변화폭(변화량으로도 지칭됨)(본 실시예에서 10KHz)만큼 단계적으로 주파수를 증가시키거나 감소시킨다. 도 2a에 도시된 예에서, 블록(134)은 주파수를 증가시킨다. 초기 주파수로서 150KHz는 CPU(140)에 의해 레지스터(131)에 기억된 값이다. 전압값 비교 블록(136)은 변화폭을 10KHz로 결정한다.

압전 변압기(101)에 송신될 펄스 신호의 주파수가 전환되는 동안, 압전 변압기(101)로부터 출력된 전압 또한 점차적으로 변한다. 도 2a의 ⅳ)에 도시된 바와 같이, 압전 변압기(101)로부터 출력된 전압이 변함에 따라, A/D 컨버터(135)로부터의 디지털값 또한 변한다. 출력 전압을 나타내는 디지털값이 레지스터(131)에 기억된다. 출력 전압이 CPU(140)에 의해 설정된 목표 전압을 초과하는지 여부를 판정하기 위해, 전압값 비교 블록(136)은 출력 전압의 값을 목표 전압의 값과 비교한다.

다음으로 출력 전압이 목표 전압을 초과하는 경우에 RAM(141)에 주파수를 기록하는 것이 설명될 것이다. 일단 검색 동작이 개시하면, 전압값 비교 블록(136)은 주파수 생성 블록(134)을 제어해서 출력 전압이 목표 전압을 초과한다고 판정될 때까지 미리결정된 변화량에 의해 단계적으로 펄스 신호의 주파수를 증가시키거나 감소시킨다. 레지스터(131)에 기억된 출력 전압값이 목표 전압값을 초과한다고 판정된 경우에, 전압값 비교 블록(136)은 주파수 생성 블록(134)으로부터 현재 출력된 주파수를 레지스터(131)에 판독하기 위한 신호를 레지스터(131)로 출력한다. 주파수 생성 블록(134)은 레지스터(131)에 설정된 주파수 판독 신호에 기초하여 압전 변압기(101)에 현재 송신된 펄스 신호의 주파수의 값을 레지스터(131)에 기입한다. CPU(140)는 레지스터(131)에 기입된 주파수의 값을 RAM(141)에 기억한다. 전술된 바와 같이, 각각의 레지스터(131)와 RAM(141)은 출력 전압이 목표 전압을 초과하는 주파수를 나타내는 데이터를 기억하는 기억 유닛으로서 기능한다.

본 실시예에서, RAM(141)은 출력 전압이 목표 전압을 초과하는 주파수의 값을 기억하지만, 주파수의 값은 레지스터(131)에 기억되어 유지될 수도 있다. 주파수값이 RAM(141)에 기억된 경우에, ⅰ)에 도시된 측정 개시 신호는 측정 개시 신호 생성 블록(132)에 떨어진다. 이는 검색 동작을 종료시킨다. 검색 동작은 전원 온시, 또는 CPU(140)가 검색 동작이 필요하다고 판정한 경우에 수행된다.

도 3은 압전 변압기(101)의 주파수에 대한 출력 전압의 특성을 도시한다. 출력 전압은 공진 주파수 f0에서 최대값에 도달한다. 따라서, f0보다 낮은 주파수 영역에서, 주파수가 증가할수록 출력 전압이 상승한다. 그러나, f0보다 높은 주파수 영역에서, 주파수가 감소할수록 출력 전압이 상승한다. 즉, 좌측 절반 영역에서, 출력 전압은 초기 주파수 f1로부터 단계적으로 증가되고, 주파수가 목표 전압값 VT를 가로지르면(초과하면) 주파수 f2는 RAM(141)에 기억된다. 한편, 우측 절반 영역에서, 출력 전압은 초기 주파수 f1'으로부터 단계적으로 감소되고, 주파수가 목표 전압값 VT를 가로지르면(아래로 떨어지면), 주파수 f2'는 RAM(141)에 기억된다. 압전 변압기로부터 출력 전압의 주파수를 변경함으로써 제어를 수행하는 방법에서, 공진 주파수 f0이외의 주파수에서도 공진점이 존재한다. f0이외의 공진점에서의 주파수는 스퓨리어스 주파수로 지칭된다. 스퓨리어스 주파수가 존재하기 때문에, 기본 특성이 적용되지 않는 영역이 존재한다. 스퓨리어스 주파수를 피하는 방법이 제2 실시예에 상세히 설명될 것이다.

RAM(141)에 기억된 주파수값에 기초하여 목표 전압을 출력하는 구성이 도 1 및 도 2b를 참조하여 설명될 것이다. 설명의 편의를 위해, 도 2b에서 VE > VF, VF < VH 및 VH > VI라고 가정한다.

도 2b의 ⅴ)는 타이밍 신호 생성 블록(133)에 의해 생성된 타이밍 신호를 나타낸다. ⅵ)는 주파수 생성 블록(134)에 의해 생성된, 압전 변압기(101)에 송신된 펄스 신호의 주파수를 나타낸다. ⅶ)는 A/D 컨버터(135)로부터 출력된 디지털값을 나타내고, 압전 변압기(101)의 출력 전압을 나타낸다.

RAM(141)에 기억된 주파수(예를 들면, 200KHz)가 초기값으로 설정된다. 초기값은 출력 전압이 목표 전압을 초과하는 주파수에 대응한다. 전압값 비교 블록(136)은, 출력 전압이 목표 전압을 초과할 때의 주파수를 단계적으로 감소시키거나 증가시킴으로써 출력 전압이 목표 전압과 동일할 때의 주파수의 값을 검색한다. 도 2b의 ⅴ)에 도시된 타이밍 신호와 동기하여, 주파수 생성 블록(134)은 도 2b의 ⅵ)에 도시된 바와 같이, 200KHz로부터 190KHz까지 주파수를 감소시킨다. 이때 A/D 컨버터(135)로부터 출력된 디지털값은 200KHz에서 검출된 전압값 VE로부터 전압값 VF로 감소한다. 즉, 목표 전압 VT보다 높은 전압에 대응하는 주파수가 초기값으로 설정되기 때문에, 주파수를 감소시킴으로써 출력 전압이 목표 전압에 근접하게 된다.

전압값 비교 블록(136)은 전압값 VF가 목표 전압 VT와 동일한지 여부를 판정한다. 이 경우에, 출력 전압이 목표 전압 VT보다 낮아진다고 가정한다. 출력 전압이 목표 전압 VT보다 낮기 때문에, 전압값 비교 블록(136)은 주파수 생성 블록(134)이 주파수를 증가시키도록 지시한다. 즉, 주파수는 감소에서 증가로 변한다. 주파수 생성 블록(134)은 190KHz로부터 195KHz까지 주파수를 변경한다. 여기서 변화폭은 검색 동작에서의 변화폭보다 작게 설정된다는 점을 유의한다. 이는 미세 조정이 목표 전압을 얻기 위한 주파수를 검색하는데 필요하기 때문이다. 전술된 바와 같이, 주파수 생성 블록(134)은, 출력 전압이 목표 전압과 동일할 때의 주파수의 값을 검색하기 위해서 펄스 신호의 주파수가 감소에서 증가로 변하거나 그 반대일 경우에, 주파수의 단계적인 변화 폭이 더 작아지게 만든다.

도 2b의 ⅶ)에 도시된 바와 같이, 압전 변압기(101)의 출력 전압은 전압값 VF로부터 전압값 VH까지 증가한다. 전압값 비교 블록(136)은 전압값 VH가 목표 전압 VT와 동일한지 여부를 다시 판정한다. 출력 전압이 목표 전압 VT보다 커진다고 가정한다.

이러한 경우에, 전압값 비교 블록(136)은 주파수 생성 블록(134)이 주파수를 감소시키도록 지시한다. 이는 출력 전압을 낮아지게 하기 위해 행해진다. 주파수 생성 블록(134)은 주파수를 증가에서 감소로 변경해서, 변화폭을 더 작게 설정한다. 주파수 생성 블록(134)은 예를 들어, 195KHz에서 192KHz로 주파수를 변경한다. 변화폭은 5KHz에서 3KHz로 변경된다. 즉, 변화폭은 더 작아진다.

이러한 처리를 이용하여, 압전 변압기(101)의 출력 전압이 도 2b의 ⅶ)에 도시된 바와 같이 전압값 VH로부터 전압값 VI까지 감소한다. 전압값 비교 블록(136)은 전압값 VI가 목표 전압 VT와 동일한지 여부를 판정한다. 이러한 경우에, 목표 전압 VT = VI이기 때문에, 2개 전압이 서로 동일하다고 판정된다. 전압값 비교 블록(136)은 192KHz의 주파수에서 펄스 신호를 계속 출력하도록 주파수 생성 블록(134)에 지시한다.

전술된 바와 같이, 전압값 비교 블록(136)은 펄스 생성 유닛을 제어하도록 기억 유닛에 기억된 데이터를 사용하여 출력 전압을 목표 전압과 동일하게 유지한다. 즉, 전원 온시에 검색 동작을 수행하여 결정되는, 목표 전압을 얻기 위한 주파수의 값은 RAM(141)에 기억되고, 목표 전압은 이러한 값을 사용하여 얻어진다. 이는 종래의 기술과 비교하여 압전 변압기(101)의 출력 전압의 상승 시간을 짧게 할 수 있게 한다.

다음으로 본 발명의 제2 실시예가 설명될 것이다.

본 실시예는 전술된 스퓨리어스 주파수의 영향을 피하는 방법을 제안한다. 목표 전압이 저전압이면, 스퓨리어스 주파수가 도 4에 도시된 바와 같이 압전 변압기(101)의 구성적 특성으로 인해 생성된다. 예를 들어, 저전압에 대응하는 초기 주파수를 갖는 펄스 신호가 압전 변압기(101)에 입력되면, 압전 변압기(101)는 목표 전압보다 높은 전압을 출력할 수도 있다. 따라서, 스퓨리어스 주파수의 생성을 검출하고, 그 영향을 피하고, 목표 전압을 획득하기 위한 주파수를 RAM(141)에 기억하는 것이 필요하다. 제2 실시예에서, 이 문제는 출력 전압이 목표 전압보다 낮아지는 것을 검출하고, 그 후 출력 전압이 목표 전압보다 높아질 때까지 검색 동작을 실행함으로써 구체적으로 해결된다.

도 4는 압전 변압기(101)에 송신될 펄스 신호의 주파수가 변경되는 경우에 압전 변압기(101)로부터 출력된 전압을 도시한다. 참조 부호 fA1은 검색 동작 개시를 위한 초기 주파수를 나타낸다. 도 4를 참조하면, fA1은 스퓨리어스 주파수 영역에 속한다. 참조 부호 VO1은 초기 주파수에 대해 압전 변압기(101)로부터 출력된 전압값을, VO2는 목표 전압값을, fA2는 목표 전압값에 대해 압전 변압기(101)에 송신될 펄스 신호의 주파수를, fA3는 압전 변압기(101)의 출력 전압의 전압값이 목표 전압값 아래로 떨어질 때 압전 변압기(101)에 송신되는 펄스 신호의 주파수를, fA4는 압전 변압기(101)의 출력 전압의 전압값이 목표 전압값 VO2를 초과할 때 압전 변압기(101)에 송신되는 펄스 신호의 주파수를 나타낸다.

검색 동작의 개시를 나타내는 데이터가 CPU(140)에 의해 레지스터(131)에 설정되는 경우에, 측정 개시 신호 생성 블록(132)은 타이밍 신호 생성 블록(133)에 측정 개시 신호를 송신한다. 측정 개시 신호의 입력시, 타이밍 신호 생성 블록(133)은 타이밍 신호를 생성하고, 그것을 주파수 생성 블록(134)에 송신한다. 주파수 생성 블록(134)이 타이밍 신호를 수신할 때마다, 주파수 생성 블록은 펄스 신호의 주파수를 단계적으로 전환한다. 주파수 생성 블록(134)의 초기 주파수 fA1은 CPU(140)에 의해 레지스터(131)에 설정된 값이다. 제1 실시예에서, CPU(140)는 부하에 의해 요구된 전압에 따라 초기 주파수 fA1을 결정한다. 주파수 생성 블록(134)은 설정된 초기 주파수 fA1을 갖는 펄스 신호를 생성하고 출력한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 초기 주파수 fA1에 대해, 압전 변압기(101)로부터 출력된 전압값이 VO1이다. 전압값 비교 블록(136)은 전압값 VO1이 목표 전압값 VO2보다 크다고 판정한다. 전압값 비교 블록(136)은, 초기 전압값 VO1이 목표 전압값 VO2보다 크다고 나타내는 데이터를 레지스터(131)에 기입한다. 전술된 바와 같이, 전압값 비교 블록(136)은, 초기 주파수가 펄스 생성 유닛에 설정될 때, 검출 유닛에 의해 검출된 초기 전압이 목표 전압을 초과하는지 여부를 판정하는 판정 유닛으로서 기능한다.

CPU(140)는 레지스터(131)에 기입된 값을 검출한다. CPU(140)는, 출력 전압값이 목표 전압값 VO2보다 작아진 후에, 목표 전압값 VO2보다 큰 전압값이 출력될 때까지 압전 변압기(101)에 송신될 펄스 신호의 주파수를 전환하도록 주파수 생성 블록(134)에 지시한다. 즉, CPU(140)는 출력 전압이 목표 전압 아래로 떨어질 때까지 초기 주파수로부터의 펄스 신호의 주파수를 단계적으로 감소시키거나 증가시키도록 펄스 생성 유닛을 제어하는 유닛으로서 기능한다. CPU(140)는, 일단 출력 전압이 목표 전압 아래로 떨어진다는 것을 확인하면, 출력 전압이 목표 전압을 초과할 때까지 펄스 신호의 주파수를 단계적으로 증가시키거나 감소시키도록 펄스 생성 유닛을 제어하는 유닛으로서도 기능한다.

타이밍 신호 생성 블록(133)으로부터 송신된 타이밍 신호에 기초하여, 주파수 생성 블록(134)은, 목표 전압값 VO2보다 작은 전압값이 출력될 때까지 압전 변압기(101)에 송신될 펄스 신호의 주파수를 단계적으로 변경한다. 본 예에서, 주파수는 단계적으로 감소한다. 따라서, 주파수가 fA3가 되는 경우에, 출력 전압값은 목표 전압값 VO2보다 작아진다. 전압값 비교 블록(136)은 출력 전압값이 목표 전압값 VO2보다 작아지는 것을 검출한 경우에, 주파수 생성 블록(134)은 주파수를 계속 감소시킨다. 주파수 생성 블록(134)은, 전압값 비교 블록(136)이 출력 전압이 목표 전압을 초과한다고 판정할 때까지 펄스 신호의 주파수를 단계적으로 감소시킨다. 전압값 비교 블록(136)이 출력 전압값이 목표 전압값 VO2보다 커진다는 것을 검출한 경우에, 주파수 생성 블록(134)은 주파수를 감소에서 증가로 변경한다. 주파수 생성 유닛(134)은, 전압값 비교 블록(136)이 출력 전압이 목표 전압을 초과하지 않는다고 판정할 때까지, 펄스 신호의 주파수를 단계적으로 전환한다. 주파수의 미세 조정은, 예를 들어, 주파수를 감소에서 증가로 변경하는 경우에, 주파수의 변화폭을 10KHz에서 5KHz로 변경하여 변화폭을 더 작게 만들어서 구현될 수도 있다.

전압값 비교 블록(136)이 출력 전압값이 목표 전압값 VO2보다 다시 커지는 것을 검출하는 경우에, 주파수 생성 블록(134)은 이때의 주파수 fA4를 레지스터(131)에 기입한다. CPU(140)는 주파수 fA4의 값을 RAM(141)에 기억한다. RAM(141)에 기억된 주파수값과 그 주파수 기억 처리에 기초하여 목표 전압을 연속적으로 출력하는 구성은 제1 실시예와 동일하고, 그 설명은 생략될 것이라는 점을 유의한다.

전술된 바와 같이, 제2 실시예에 따르면, 스퓨리어스 주파수의 영향을 피하면서 고정밀도로 저전압을 출력할 수 있다.

이제부터 제3 실시예가 설명될 것이다.

제3 실시예에서, 부하 변화가 발생하는 경우에 압전 변압기(101)로부터 출력된 전압값이 변하는 문제를 해결하는 방법이 설명될 것이다. 즉, 제3 실시예에서, 부하 변화가 검출될 때, 검색 동작이 재실행되어서, 이 문제를 해결한다.

도 5는 부하 변화가 발생한 전후에 압전 변압기(101)의 주파수와 출력 전압값의 관계를 도시하는 도면이다. 주파수 특성 커브 C1은 부하 변화가 발생하기 전의 주파수 특성을 나타낸다. 주파수 특성 커브 C2는 부하 변화가 발생한 후의 주파수 특성을 나타낸다. 참조 부호 fB0은 부하 변화가 발생하기 전의 목표 전압에 대한 펄스 신호의 주파수를, VO3는 부하 변화가 발생하기 전의 주파수 fB0에 대한 출력 전압값을, VO4는 부하 변화가 발생한 후의 주파수 fB0에 대한 출력 전압값을, fB1은 부하 변화가 발생할 때 CPU(140)에 의해 초기값으로 설정된 펄스 신호의 주파수를, VO5는 주파수 fB1에 대응하는 출력 전압값을 나타낸다.

CPU(140)는 고전압 전원 장치에 대한 부하 변화를 검출하는 부하 검출 유닛으로서 기능한다. CPU(140)는 부하로부터 직접 검출에 의해, 또는 주파수와 출력 전압 사이의 관계의 무너짐을 검출함으로써 부하 변화를 또한 검출한다. 부하 변화의 검출시, CPU(140)는 검색 동작을 재실행한다. 검색 동작을 재실행하기 위해, RAM(141)에 기억된 주파수 fB0이 참조된다. 즉, CPU(140)는 RAM(141)에 기억된 주파수 fB0을 레지스터(131)에 설정한다. 주파수 생성 블록(134)은 레지스터(131)에 설정된 주파수 fB0에 따라 펄스 신호를 출력한다. 주파수 fB0을 송신할 때 압전 변압기(101)로부터 출력된 전압값 VO4에 기초하여 CPU(140)는 다음에 출력될 주파수를 결정한다.

예를 들어, 부하 변화가 발행하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 출력 전압이 부하 변화가 발생하기 전의 출력 전압보다 낮다. 따라서, CPU(140)는 출력 전압을 올리기 위해 주파수를 감소시킨다. 즉, CPU(140)는 레지스터(131)에 주파수 fB1을 설정한다. 주파수 생성 블록(134)은 주파수 fB1을 갖는 펄스 신호를 생성하고, 그것을 압전 변압기(101)에 출력한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 압전 변압기(101)는 전압값 VO5인 전압을 출력한다. 이후에, 출력 전압이 목표 전압값 VO3인 전압을 초과하거나 더 큰 주파수가 제1 실시예에서와 같이 RAM(141)에 기억된다.

제3 실시예에 따라, 부하 변화 검출시에, CPU(140) 등은 출력 전압이 목표 전압을 다시 초과할 때까지 펄스 신호의 주파수를 단계적으로 증가시키거나 감소시키도록 펄스 생성 유닛을 제어한다. 이러한 처리를 이용하여, 출력 전압이 목표 전압과 동일한 주파수의 값이 검색된다. 따라서, 부하 변화가 발생해도, 초기 단계에서 목표 전압을 회복할 수 있다.

상기 전원 장치가 화상 형성 장치에 대한 전원 장치로서 채택될 수 있다는 점을 유의한다. 전자 사진 화상 형성 장치는 상 담지체 상에 정전 잠상을 형성하는 잠상 형성 유닛(예를 들면, 대전 롤러 또는 노광 장치)을 갖고, 정전 잠상을 토너상으로 현상하는 현상 유닛(예를 들어, 현상 롤러), 토너상을 전사재로 전사하는 전사 유닛(예를 들어, 전사 롤러) 및 토너상을 전사재 상에 가열하고 정착시키는 정착 유닛(예를 들어, 정착 롤러 또는 가압 롤러)을 갖는다. 특히, 전원 장치는 상 담지체에 인가된 대전 바이어스, 현상 유닛에 인가된 현상 바이어스, 및 전사 유닛에 인가된 전사 바이어스 중 적어도 하나를 공급한다. 전원 장치의 제어 속도가 향상되면, 화상 형성 장치의 시동으로부터 인쇄 용지 시트 상에 화상이 형성되고 인쇄 용지 시트가 배출될 때까지의 시간이 짧아질 수 있다.

제1 내지 제3 실시예에서 전술된 ASIC(130)을 IC로서 구성할 수도 있다는 점을 유의한다.

본 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명이 개시된 예시적인 실시예에 한정되지 않는다는 점을 이해해야 한다. 이하 청구 범위의 범위는 그러한 변경물과, 동일한 구성과, 기능을 모두 포함하도록 최광의의 해석과 일치해야 한다.

Claims

고전압 전원 장치로서,
미리 결정된 주파수를 갖는 구동 신호를 생성하는 신호 생성 유닛과,
상기 구동 신호의 주파수에 따라 전압을 출력하는 압전 변압기와,
상기 압전 변압기의 출력 전압을 검출하는 검출 유닛과,
상기 구동 신호의 주파수를 변경하여 상기 압전 변압기의 출력 전압이 목표 전압으로 되도록 상기 신호 생성 유닛을 제어하는 제어 유닛을 포함하고,
상기 제어 유닛은, 상기 압전 변압기의 출력 전압이 목표 전압을 통과하도록 상기 구동 신호의 주파수를 미리 정해진 제1 값만큼 변경하고, 상기 출력 전압이 상기 목표 전압을 통과한 후에 상기 구동 신호의 주파수를 상기 미리 정해진 제1 값보다 작은 미리 정해진 제2 값만큼 더 변경하도록 구성된, 고전압 전원 장치.
제1항에 있어서,
상기 출력 전압이 상기 목표 전압을 통과한 후의 상기 구동 신호의 주파수를 나타내는 데이터를 기억하는 기억 유닛을 더 포함하고,
상기 제어 유닛은, 상기 기억 유닛에 기억된 상기 데이터에 대응하는 주파수로부터 이 주파수를 단계적으로 감소 또는 증가시킴으로써, 상기 출력 전압이 상기 목표 전압으로 되도록 상기 구동 신호의 주파수를 제어하는, 고전압 전원 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 유닛이 상기 신호 생성 유닛에 초기 주파수를 설정하는 경우에, 상기 검출 유닛에 의해 검출된 초기 전압이 상기 목표 전압을 초과하는지 여부를 판정하는 판정 유닛을 더 포함하고,
상기 제어 유닛은,
상기 출력 전압이 상기 목표 전압 아래로 떨어질 때까지 상기 초기 주파수로부터 상기 구동 신호의 주파수를 단계적으로 감소 또는 증가시키도록 상기 신호 생성 유닛에 의해 생성된 상기 구동 신호의 주파수를 제어하고,
상기 출력 전압이 상기 목표 전압 아래로 떨어진 것을 확인한 경우에, 상기 출력 전압이 상기 목표 전압을 초과할 때까지 상기 출력 전압이 상기 목표 전압 아래로 떨어질 때의 주파수로부터 상기 구동 신호의 주파수를 단계적으로 증가 또는 감소시키도록 상기 신호 생성 유닛을 제어함으로써, 상기 출력 전압이 상기 목표 전압과 동일해지도록 상기 구동 신호의 주파수를 제어하는, 고전압 전원 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고전압 전원 장치에 대한 부하 변화를 검출하는 부하 검출 유닛을 더 포함하고,
상기 제어 유닛은, 상기 부하 변화가 검출되는 경우에, 상기 구동 신호의 주파수를 증가 또는 감소시켜 상기 출력 전압이 상기 목표 전압과 다시 동일해지도록 상기 신호 생성 유닛을 제어하는, 고전압 전원 장치.
삭제
화상 형성 장치로서,
화상을 형성하는 화상 형성 유닛과,
미리결정된 주파수를 갖는 구동 신호를 생성하는 신호 생성 유닛, 상기 구동 신호의 주파수에 따라 전압을 출력하는 압전 변압기 및 상기 압전 변압기의 출력 전압을 검출하는 검출 유닛을 구비하고, 상기 화상 형성 유닛에 고전압을 인가하는, 고전압 전원 장치와,
상기 구동 신호의 주파수를 변경하여 상기 압전 변압기의 출력 전압이 목표 전압으로 되도록 상기 신호 생성 유닛을 제어하는 제어 유닛을 포함하고,
상기 제어 유닛은, 상기 압전 변압기의 출력 전압이 목표 전압을 통과하도록 상기 구동 신호의 주파수를 미리 정해진 제1 값만큼 변경하고, 상기 출력 전압이 상기 목표 전압을 통과한 후에 상기 구동 신호의 주파수를 상기 미리 정해진 제1 값보다 작은 미리 정해진 제2 값만큼 더 변경하도록 구성된, 화상 형성 장치.
제6항에 있어서,
상기 출력 전압이 상기 목표 전압을 통과한 후의 상기 구동 신호의 주파수를 나타내는 데이터를 기억하는 기억 유닛을 더 포함하고,
상기 제어 유닛은, 상기 기억 유닛에 기억된 상기 데이터에 대응하는 주파수로부터 이 주파수를 단계적으로 감소 또는 증가시킴으로써, 상기 출력 전압이 상기 목표 전압과 동일해지도록 상기 구동 신호의 주파수를 제어하는, 화상 형성 장치.
제6항에 있어서,
상기 제어 유닛이 상기 신호 생성 유닛에 초기의 주파수를 설정하는 경우에, 상기 검출 유닛에 의해 검출된 초기 전압이 상기 목표 전압을 초과하는지 여부를 판정하는 판정 유닛을 포함하고,
상기 제어 유닛은,
상기 출력 전압이 상기 목표 전압 아래로 떨어질 때까지 상기 초기 주파수로부터 상기 구동 신호의 주파수를 단계적으로 감소 또는 증가시키도록 상기 신호 생성 유닛에 의해 생성된 상기 구동 신호의 주파수를 제어하고,
상기 출력 전압이 상기 목표 전압 아래로 떨어진 것을 확인한 경우에, 상기 출력 전압이 상기 목표 전압을 초과할 때까지 상기 출력 전압이 상기 목표 전압 아래로 떨어질 때의 주파수로부터 상기 구동 신호의 주파수를 단계적으로 증가 또는 감소시키도록 상기 신호 생성 유닛을 제어함으로써, 상기 출력 전압이 상기 목표 전압과 동일해지도록 상기 구동 신호의 주파수를 제어하는, 화상 형성 장치.
제6항에 있어서,
상기 고전압 전원 장치에 대한 부하 변화를 검출하는 부하 검출 유닛을 더 포함하고,
상기 제어 유닛은, 상기 부하 변화가 검출되는 경우에, 상기 구동 신호의 주파수를 증가 또는 감소시켜 상기 출력 전압이 상기 목표 전압과 다시 동일해지도록 상기 신호 생성 유닛을 제어하는, 화상 형성 장치.
삭제
제6항에 있어서,
상기 화상 형성 유닛은, 상 담지체, 상기 상 담지체를 대전시키는 대전 유닛, 상기 상 담지체 상에 정전 잠상을 형성하는 잠상 형성 유닛, 상기 정전 잠상을 토너상으로 현상하는 현상 유닛, 상기 토너상을 전사재로 전사하는 전사 유닛, 및 상기 전사재에 상기 토너상을 가열하여 정착시키는 정착 유닛을 갖고,
상기 고전압 전원 장치는 상기 대전 유닛, 상기 현상 유닛, 및 상기 전사 유닛 중 하나에 고전압을 인가하는, 화상 형성 장치.
고전압 전원 장치로서,
구동 신호를 생성하는 신호 생성 유닛과,
상기 구동 신호의 주파수에 따라 전압을 출력하는 압전 변압기와,
상기 압전 변압기의 출력 전압이 목표 전압으로 되도록 상기 구동 신호의 주파수를 제어하는 제어 유닛을 포함하고,
상기 제어 유닛은, 상기 목표 전압에 대응하는 구동 신호의 주파수를 위해 상기 출력 전압에 대응하는 상기 구동 신호의 주파수를 변경하도록 구성되고,
상기 제어 유닛은, 상기 출력 전압이 상기 목표 전압을 통과하기 전에는, 상기 출력 전압에 대응하는 구동 신호의 주파수를 미리 정해진 제1 값만큼 변경하고, 상기 출력 전압이 상기 목표 전압을 통과한 후에는, 상기 출력 전압에 대응하는 상기 구동 신호의 주파수를 상기 제1 값보다 작은 미리 정해진 제2 값만큼 변경하는, 고전압 전원 장치.
제12항에 있어서,
상기 출력 전압이 상기 목표 전압을 통과할 때의 상기 구동 신호의 주파수를 나타내는 데이터를 기억하는 기억 유닛을 더 포함하는, 고전압 전원 장치.
화상 형성 장치로서,
화상을 형성하는 화상 형성 유닛과,
상기 화상 형성 유닛에 고 전압을 인가하는 고전압 전원부를 포함하고,
상기 고전압 전원부는,
구동 신호를 생성하는 신호 생성 유닛과,
상기 구동 신호의 주파수에 따라 전압을 출력하는 압전 변압기와,
상기 압전 변압기의 출력 전압이 목표 전압으로 되도록 상기 구동 신호의 주파수를 제어하는 제어 유닛을 포함하고,
상기 제어 유닛은,
상기 출력 전압이 상기 목표 전압을 통과하기 전에는, 상기 출력 전압에 대응하는 구동 신호의 주파수를 미리 정해진 제1 값만큼 변경하고, 상기 출력 전압이 상기 목표 전압을 통과한 후에는, 상기 출력 전압에 대응하는 구동 신호의 주파수를 상기 제1 값보다 작은 미리 정해진 제2 값만큼 변경하도록, 상기 출력 전압에 대응하는 상기 구동 신호의 주파수를 변경하도록 구성된, 화상 형성 장치.
제14항에 있어서,
상기 출력 전압이 상기 목표 전압을 통과할 때의 상기 구동 신호의 주파수를 나타내는 데이터를 기억하는 기억 유닛을 더 포함하는, 화상 형성 장치.
제14항에 있어서,
상기 화상 형성 유닛은, 상 담지체, 상기 상 담지체를 대전시키는 대전 유닛, 상기 상 담지체 상에 정전 잠상을 형성하는 잠상 형성 유닛, 상기 정전 잠상을 토너상으로 현상하는 현상 유닛, 상기 토너상을 전사재로 전사하는 전사 유닛, 및 상기 전사재에 상기 토너상을 가열하여 정착시키는 정착 유닛을 갖고,
상기 고전압 전원부는 상기 대전 유닛, 상기 현상 유닛, 및 상기 전사 유닛 중 하나에 고전압을 인가하는, 화상 형성 장치.