JP2007295722A - High-tension power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置に適用される高圧電源装置に関するものである。 The present invention relates to a high voltage power supply device applied to an image forming apparatus using an electrophotographic process.
従来から知られている電子写真方式の画像形成装置において、感光体に記録紙を当接させて転写を行う直接転写方式を採る場合、転写部材には金属の軸にローラ状の導電性ゴムを巻きつけた転写ローラを用いる。そして、感光体のプロセススピードに合わせ回転駆動させている。さらに、転写部材に印加する電圧として直流バイアス電圧を用いており、転写ローラを用いて良好な転写を行うために、通常10μA程度の電流を供給している。 In a conventionally known electrophotographic image forming apparatus, when a direct transfer method is employed in which a recording sheet is brought into contact with a photosensitive member for transfer, a roller-like conductive rubber is provided on a metal shaft for a transfer member. A wound transfer roller is used. Then, it is driven to rotate according to the process speed of the photoreceptor. Further, a DC bias voltage is used as a voltage applied to the transfer member, and a current of about 10 μA is usually supplied in order to perform good transfer using the transfer roller.
上述したような画像形成に必要とされる高電圧を生成するために、従来は巻線式の電磁トランスを使用していた。しかし、電磁トランスは、銅線,ボビン,磁芯で構成されており、上記のような仕様の画像形成装置に用いる場合は、出力電流値が10μA程度という微小な電流のために、各部に於いて漏れ電流を最大限少なくしなければならなかった。そのため、トランスの巻線をモールド等により絶縁する必要が有り、しかも供給電力に比較して大きなトランスを必要としたため、高圧電源装置の小型化・軽量化の妨げとなっていた。 In order to generate a high voltage required for image formation as described above, a winding type electromagnetic transformer has been conventionally used. However, the electromagnetic transformer is composed of a copper wire, a bobbin, and a magnetic core. When used in an image forming apparatus having the above specifications, the output current value is about 10 μA. The leakage current had to be reduced to the maximum. For this reason, it is necessary to insulate the windings of the transformer by a mold or the like, and a larger transformer is required compared to the supplied power, which hinders the miniaturization and weight reduction of the high-voltage power supply device.
そこで、これらの欠点を補うために、薄型で軽量の高出力の圧電トランスを用いて高電圧を発生させることが検討されている。すなわち、セラミックを素材とした圧電トランスを用いることにより、電磁トランス以上の効率で高電圧を生成する事が可能となる。しかも、圧電トランスは一次側と二次側の電極間の距離を離す事が可能となるので特別に絶縁の為にモールド加工する必要がなく、高圧発生装置を小型・軽量にできるという優れた特性が得られている(特許文献1,2参照)。
Therefore, in order to compensate for these drawbacks, it has been studied to generate a high voltage by using a thin and light high-power piezoelectric transformer. That is, by using a piezoelectric transformer made of a ceramic material, it is possible to generate a high voltage with an efficiency higher than that of an electromagnetic transformer. In addition, the piezoelectric transformer can be separated from the primary and secondary electrodes, so there is no need to mold for special insulation, and the high-voltage generator can be made compact and lightweight. (See
ここで、図9に定電圧制御を行う圧電トランス式高圧電源の従来例の回路図を示す。 Here, FIG. 9 shows a circuit diagram of a conventional example of a piezoelectric transformer type high voltage power source for performing constant voltage control.
110は電圧制御発振器(以降VCOと記載)である。本従来例のVCO110は、CR発振回路を基本構成としており、以下の構成を有する。すなわち、比較素子であるコンパレータ131と、コンパレータ131の反転入力端子(−端子)に接続された充放電動作をコンデンサ130、抵抗素子136とを有する。さらに、コンパレータ131の非反転入力端子(+端子)に接続された充放電の切換えとなる充電閾値電圧及び放電閾値電圧を生成するための抵抗素子132、133、ダイオード137を有する。そしてトランジスタ138、抵抗素子139、140、141からなるエミッタフォロア回路を前記抵抗素子136と並列に接続し、コンデンサ130への充電電流を可変にする。これによって、オペアンプ109からの出力電圧に応じて発振周波数が制御可能となっている。トランジスタ135と抵抗142はコンパレータ131の出力端子の立ち上がり時間を速めるものである。さらに、ダイオード134はトランジスタ138の保護ダイオードである。
その他の構成要素として、101は圧電トランス(圧電セラミックトランス)、102,103は整流ダイオード、104は平滑用高圧コンデンサ、105、106、107、108は抵抗、111はトランジスタ、112はインダクタである。113はコンデンサ、114は抵抗である。 As other components, 101 is a piezoelectric transformer (piezoelectric ceramic transformer), 102 and 103 are rectifier diodes, 104 is a high-voltage capacitor for smoothing, 105, 106, 107, and 108 are resistors, 111 is a transistor, and 112 is an inductor. 113 is a capacitor and 114 is a resistor.
次に、従来例における圧電トランス式高圧電源の動作について説明する。 Next, the operation of the conventional piezoelectric transformer type high voltage power supply will be described.
まず、オペアンプ109の反転入力端子(−端子)に抵抗114を介して不図示のコントローラ手段から出力されたアナログ信号である高圧出力制御信号(以降Vcontと記載)が入力される。一方、オペアンプ109の非反転入力端子(+端子)には出力電圧(以降Voutと記載)を抵抗105、106、107によって分圧した電圧が、保護用抵抗108を介して入力される。オペアンプ109は反転入力端子(−端子)に入力されるVcontの電圧値と、Voutを抵抗105、106、107によって分圧した分圧電圧が同じになるように出力端子から電圧を出力する。オペアンプ109の出力端子はVCO110に接続される。VCO110はオペアンプ109の出力電圧に応じた周波数でトランジスタ111をスイッチングさせ圧電トランス101の一次側に電力を供給する。圧電トランス101は一次側に供給された駆動パルスに応じて振動し、2次側に圧電トランス101のサイズに応じた昇圧比で増幅した交流電圧を発生させる。発生した交流電圧はダイオード102、103及び高圧コンデンサ104によって正電圧に整流平滑され負荷である転写ローラ(不図示)に供給される。
First, a high-voltage output control signal (hereinafter referred to as Vcont), which is an analog signal output from controller means (not shown), is input to the inverting input terminal (− terminal) of the
次に、図3に所定の負荷に電圧を供給する場合の圧電トランス101の駆動周波数と出力電圧の関係を示す。一般に圧電トランスの特性は、同図に示すように共振周波数f0において出力電圧が最大となるような裾広がりな形状をしている。
Next, FIG. 3 shows the relationship between the drive frequency of the
通常は、最高周波数fHと共振周波数f0との間で駆動パルスの周波数を変化させることにより圧電トランスの出力電圧を制御している。 Usually, the output voltage of the piezoelectric transformer is controlled by changing the frequency of the drive pulse between the maximum frequency fH and the resonance frequency f0.
上述の通り、従来例に記載の圧電トランス式高圧電源では最高周波数fHと共振周波数f0との間で圧電トランスの駆動パルスの周波数を変化させることにより出力電力を制御している。 As described above, in the piezoelectric transformer type high voltage power supply described in the conventional example, the output power is controlled by changing the frequency of the driving pulse of the piezoelectric transformer between the maximum frequency fH and the resonance frequency f0.
しかしながら、記録紙の搬送が遅れるなどの不測の事態により、記録紙が無いにも関わらず記録紙への転写に必要な大きな電圧を印加する設定にしてしまった場合には、次のような問題が生じる。即ち、その後記録紙が到達しても、画像形成に必要な出力電力を確保できないため、画像不良を発生させ続けてしまうという問題があった。 However, due to unforeseen circumstances such as the conveyance of the recording paper being delayed, if the large voltage required for the transfer to the recording paper is set even though there is no recording paper, the following problems Occurs. That is, there is a problem that even if the recording paper arrives after that, the output power necessary for image formation cannot be secured, and image defects continue to occur.
図11は記録紙がある場合と記録紙が無い場合との圧電トランスの駆動周波数と出力電圧の関係を示した図である。fLはVCO110で動作可能な最低周波数、fHはVCO110で動作可能な最高周波数である。
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the drive frequency of the piezoelectric transformer and the output voltage when there is recording paper and when there is no recording paper. fL is the lowest frequency operable with the
ここで記録紙の搬送が遅れた場合の動作について説明する。
(1)不図示のコントロール手段は、所定のタイミングでVoutを3kVにするためにVcontを4.5Vに上昇させる。
(2)オペアンプ109はVcontとVoutの分圧電圧とが同じになるまで出力電圧を低下させ、VCO110の動作周波数を低下させる。記録紙が無いため、VCO110の動作周波数とVoutは図11の破線をたどって変化する。
(3)しかしながら、記録紙が無い場合、圧電トランス101はVoutを2.7kVまでしか出力できないため、VCO110の動作周波数が、共振周波数f0よりも低域側に変化してしまう。一旦、VCO110の動作周波数が共振周波数f0よりも低域側に変化してしまうと、Voutは低下するため、VCO110は動作最低周波数fLで動作を続け、VoutはEfLbとなる。
(4)その後、記録紙が到達してもVoutは図10に記載のEfLaまでは上昇するものの、Vcontで設定した3kVまでは到達しないため、VCO110は動作最低周波数fLでの動作を継続する。EfLaでは良好な転写を行うために必要な転写電流を確保できないため、画像不良が発生する。そして、画像不良はVcontをEfLaに対応する値以下の設定電圧にするまで発生しつづける。
Here, the operation when the conveyance of the recording paper is delayed will be described.
(1) A control means (not shown) raises Vcont to 4.5 V in order to set Vout to 3 kV at a predetermined timing.
(2) The
(3) However, when there is no recording paper, since the
(4) After that, even if the recording paper arrives, Vout rises to EfLa shown in FIG. 10, but does not reach 3 kV set by Vcont, so the
また、感光体の帯電ムラを防止するため、転写ローラから感光体に流れる電流を記録紙の有無に関わらず所定範囲以内に保つ技術が採用されている。すなわち、連続した画像形成における、記録紙と記録紙の間(紙間)においても転写ローラに所定の電圧が印加されている。この場合、一旦、VCOの動作周波数が共振周波数f0よりも低域側に変化してしまうと、連続した画像形成が終了して転写バイアスがOFFされるまで画像不良が発生しつづけることとなる。 In order to prevent uneven charging of the photoconductor, a technique is employed in which the current flowing from the transfer roller to the photoconductor is kept within a predetermined range regardless of the presence or absence of recording paper. In other words, a predetermined voltage is applied to the transfer roller even between recording sheets (between sheets) in continuous image formation. In this case, once the operating frequency of the VCO changes to a lower frequency side than the resonance frequency f0, image defects continue to occur until continuous image formation is completed and the transfer bias is turned off.
VCOの動作下限周波数を、想定される共振周波数f0よりも高域側に設定して、この設定した周波数よりも高くなるようにVCO110の動作周波数を制御する。これによって、動作周波数が共振周波数f0よりも低域側に変化してしまうことを防止することが可能である。しかしながら、実際の共振周波数f0は圧電トランス毎のバラツキが大きい。このため、全ての圧電トランスに対して、f0よりも低域側への動作周波数の変化を回避しようとすると次のような問題が生じる。即ち、共振周波数f0が他の圧電トランスに比べて、より低域側に存在する圧電トランスでは、前述の設定したVCOの下限周波数を用いると所望の電圧が出力できないという問題が発生してしまう。これを回避するためには、圧電トランス毎に可変抵抗等で個別にVCOの動作下限周波数を設定する必要がある。例えば、図9の抵抗132,133を可変抵抗に代えなければならない。しかしながら、画像形成装置のように多数の圧電トランスを有する装置における高圧電源装置では、全ての可変抵抗を調整すること、特に手動で調整することは極めて煩雑な作業になってしまう。このため多大な調整時間が必要となるという問題があった。
The operation lower limit frequency of the VCO is set higher than the assumed resonance frequency f0, and the operation frequency of the
本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、圧電トランス毎に動作下限周波数を手動で調整する必要をなくした高圧電源装置を提供することにある。さらに本発明の目的は、不測の事態により圧電トランスの能力以上の電力が必要になった場合でも圧電トランスの制御不能範囲、すなわち駆動周波数が共振周波数を越えないようにして画像不良の発生を防止することが可能な高圧電源装置を提供することにある。 The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to provide a high-voltage power supply apparatus that eliminates the need to manually adjust the operating lower limit frequency for each piezoelectric transformer. Further, the object of the present invention is to prevent the occurrence of image defects by preventing the control range of the piezoelectric transformer, that is, the drive frequency from exceeding the resonance frequency, even when power exceeding the capacity of the piezoelectric transformer is required due to unforeseen circumstances. An object of the present invention is to provide a high-voltage power supply device that can be used.
本発明は、電子写真方式の画像形成装置内で使用される帯電バイアス、現像バイアスおよび転写バイアスの少なくとも1つに供給する高電圧を発生する高圧電源装置であって、駆動パルスの周波数に応じた高電圧を出力する圧電トランスと、前記駆動パルスを発生する駆動パルス発生手段と、前記駆動パルス発生手段によって発生する駆動パルスの周波数を制御する周波数制御手段と、前記圧電トランスの出力電圧を検出する電圧検出手段とを具え、前記周波数制御手段は、前記駆動パルス発生手段によって発生する駆動パルスの周波数を順次段階的に上昇または下降して、前記電圧検出手段によって得られる電圧値がピークを超えたことを検出したときは、そのピークを超える1段階前の周波数を、動作下限周波数として設定し、前記画像形成装置の動作時において前記駆動パルス発生手段によって発生する駆動パルスの周波数を前記動作下限周波数以上に制御することを特徴とする。 The present invention is a high-voltage power supply apparatus that generates a high voltage to be supplied to at least one of a charging bias, a developing bias, and a transfer bias used in an electrophotographic image forming apparatus, and that corresponds to the frequency of a driving pulse. A piezoelectric transformer for outputting a high voltage, a driving pulse generating means for generating the driving pulse, a frequency control means for controlling the frequency of the driving pulse generated by the driving pulse generating means, and an output voltage of the piezoelectric transformer are detected. Voltage detecting means, and the frequency control means sequentially increases or decreases the frequency of the driving pulse generated by the driving pulse generating means step by step, and the voltage value obtained by the voltage detecting means exceeds the peak. Is detected, the frequency one step before the peak is set as the operation lower limit frequency, and the image The frequency of the drive pulse generated by said drive pulse generating means during operation of the forming device and controls over the operation limit frequency.
本発明の高圧電源装置によれば、画像形成装置のような出力負荷変動の大きい装置に使用する場合においても、圧電トランスの駆動周波数範囲を圧電トランス毎に手動で調整することなく、圧電トランスが制御不能となることを防止することが可能となる。また、コストを上げることなく、圧電トランスの制御不能範囲、すなわち駆動周波数が共振周波数を越えないようにして画像不良の発生を防止させ画像不良の発生を防止することが可能となる。 According to the high-voltage power supply device of the present invention, the piezoelectric transformer can be used without manually adjusting the driving frequency range of the piezoelectric transformer for each piezoelectric transformer, even when used in an apparatus having a large output load fluctuation such as an image forming apparatus. It becomes possible to prevent control from becoming impossible. Further, without increasing the cost, it is possible to prevent the occurrence of image defects by preventing the controllable range of the piezoelectric transformer, that is, the drive frequency from exceeding the resonance frequency, thereby preventing the occurrence of image defects.
(実施例1)
以下、本発明の第一の実施例について説明する。
図2は本実施例のカラーレーザプリンタの構成図である。
Example 1
The first embodiment of the present invention will be described below.
FIG. 2 is a configuration diagram of the color laser printer of this embodiment.
401はカラーレーザプリンタ、402は記録紙32を収納するデッキ、403はデッキ402内の記録紙32の有無を検知するデッキ紙有無センサ、404はデッキ402から記録紙32を繰り出すピックアップローラである。405は前記ピックアップローラ404によって繰り出された記録紙32を搬送するデッキ給紙ローラ、406は前記デッキ給紙ローラ405と対をなし記録紙32の重送を防止するためのリタードローラである。デッキ給紙ローラ405の下流には記録紙32を同期搬送するレジストローラ対407、前記レジストローラ対への記録紙32の搬送状態を検知するレジ前センサ408が配設されている。
401 is a color laser printer, 402 is a deck for storing the
またレジストローラ対407の下流には静電吸着搬送転写ベルト(以下ETBと記す)409が配設されている。ETB409上には次のようにして、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、B(ブラック)の4色のトナー画像からなるカラー画像が形成される。即ち、Y、M、C、Bの4色分のプロセスカートリッジ410(Y、M、C、B)とスキャナユニット420(Y、M、C、B)からなる画像形成部によって形成された画像が、転写ローラ430(Y、M、C、B)によって順次重ね合わされて行く。これによりカラー画像が形成され、記録紙32上に転写される。カラー画像が形成された記録紙32は下流に搬送される。下流には定着部が具えられており、ここで、記録紙32上に転写されたトナー像を熱定着する。定着部は、内部に加熱用のヒータ432を備えた定着ローラ433と加圧ローラ434の対、定着ローラからの記録紙32を搬送するための、定着排紙ローラ対435を有している。さらに、定着部からの記録紙の搬送状態を検知する定着排紙センサ436が配設されている。
An electrostatic attraction transfer belt (hereinafter referred to as ETB) 409 is disposed downstream of the
また、前記各スキャナユニット420は、レーザユニット421、ポリゴンミラー422、スキャナモータ423、結像レンズ群424より構成されている。レーザユニット421は、ビデオコントローラ440から送出される各画像信号に基づいて変調されたレーザ光を発光する。ポリゴンミラー422とスキャナモータ423は、各レーザユニット421からのレーザ光を各感光ドラム305上に走査する。そして、前記各プロセスカートリッジ410は公知の電子写真プロセスに必要な感光ドラム305、帯電ローラ303と現像ローラ302、トナー格納容器411を備えており、レーザプリンタ401本体に対して着脱可能に構成されている。さらに、前記ビデオコントローラ440は、ホストコンピュータ等の外部装置441から送出される画像データを受け取るとこの画像データをビットマップデータに展開し、画像形成用の画像信号を生成する。
Each scanner unit 420 includes a laser unit 421, a polygon mirror 422, a scanner motor 423, and an imaging lens group 424. The laser unit 421 emits laser light modulated based on each image signal sent from the
また、201はレーザプリンタ401の制御手段であるDCコントローラである。このDCコントローラ201は、RAM207a、ROM207b、タイマ207c、デジタル入出力ポート207d、D/Aポート207eを備えた1チップマイクロコンピュータ(以降メインCPUと記載)207を有する。ROM207bは、図4に示すメインCPUの制御手順を格納している。さらにDCコントローラ201は、不揮発記憶装置(EEPROM)208、及び各種入出力制御回路(不図示)等を有する。また、202は高圧電源(圧電トランス式高圧電源装置)である。この高圧電源202は、各プロセスカートリッジ410(Y、M、C、B)に対応した帯電高圧電源(不図示)、現像高圧電源(不図示)を有する。さらに、高圧電源202は、各転写ローラ430(Y、M、C、B)に対応した高圧を出力可能な圧電トランスを使用した転写高圧電源を有する。205は、高圧電源202の制御を行う1チップマイクロコンピュータ(以降サブCPUと記載)である。サブCPU205は、メインCPU207とシリアル通信を行い、前記各高圧電源の出力電圧を出力パルスの周波数を変化させることによって制御する。シリアル通信は、一般的な3本の通信線を使い、メインCPU207からクロック(CLC)、コマンド(CMD)を出力し、サブCPU205からステータス(STS)を出力する構成とする。
次に本実施例の圧電トランス式高圧電源の構成について説明する。 Next, the configuration of the piezoelectric transformer type high voltage power source of this embodiment will be described.
図1に本実施例における圧電トランス式高圧電源の回路図を示す。 FIG. 1 shows a circuit diagram of a piezoelectric transformer type high-voltage power supply in the present embodiment.
従来例と同一の構成は、同一の記号を付して、説明は、省略する。 The same components as those of the conventional example are denoted by the same symbols, and the description thereof is omitted.
従来例の回路図との相違点は、圧電トランスを駆動するための駆動パルスをVCOではなく、サブCPU205が出力している点である。サブCPU205は駆動パルス発生手段を構成する。また、サブCPU205を制御するメインCPU207は、サブCPU205によって発生する駆動パルスの周波数を制御する周波数制御手段を構成する。
The difference from the circuit diagram of the conventional example is that the
次に、本実施例における高圧電源回路の動作について、図1及び図3を用いて説明する。 Next, the operation of the high-voltage power supply circuit in this embodiment will be described with reference to FIGS.
図3は、圧電トランス101の駆動周波数に対する出力電圧(Vout)の特性を示した図である。同図に示すように、共振周波数f0において出力電圧が最大となるような裾広がりな形状をしている。fLは圧電トランス101のバラツキで共振周波数f0が変動する最低周波数、fHはサブCPU205でパルスを発生させることができる最高周波数である。サブCPU205の発生するパルスの周波数範囲は、最高がfHから最低は周波数fLを含む範囲である。
FIG. 3 is a diagram showing the characteristics of the output voltage (Vout) with respect to the drive frequency of the
図4は、本実施例における共振周波数f0の測定を行うメインCPU207の制御手順を示すフローチャートである。この処理実行の契機は、工場出荷前に作業者が実行する場合とユーザー先で故障等により、高圧基板を交換された場合にサービスマンが実行する場合がある。
FIG. 4 is a flowchart showing a control procedure of the
まず、不図示のオペレーションパネルのキー操作によって、共振周波数f0の測定動作モードにする。 First, the measurement operation mode of the resonance frequency f0 is set by a key operation on an operation panel (not shown).
カラーレーザプリンタ401は、感光ドラム305、帯電ローラ303と現像ローラ302、ETB409をそれぞれの駆動モータ(不図示)によって駆動させる。そして、無駄なトナーを消費しないように初期値の帯電バイアス、現像バイアスを各色のそれぞれの帯電ローラ303と現像ローラ302へ印加する。帯電バイアスのための圧電トランスの駆動パルスの周波数(Fout)は、180kHz(約−1kV)、現像バイアスのためのそれは、170kHz(約300V)である。最初にY帯電バイアスから特性測定を開始する。
The
カウンタtを0にする(S101)。Fout(t)すなわちFout(0)をfH(200kHz)[kHz]にする(S102)。(Voutを分圧して得られる)出力電圧Voutの検出値としてのVsns(t)の値をサブCPU205で読取りRAM207aに記憶する(S103)。このときのVoutの値はシリアル通信で送信し、RAM207aに記憶する。Voutの値が、前回測定した値以上の場合は、カウンタtを+1した後(S105)FoutをFout(t)=Fout(t−1)−0.1kHzとし(S106)、S103へ戻る。もし、S104でVsns(t)の値が、前回測定した値より小さくなった場合(S104)、1つ前のFout(t−1)が、共振周波数f0であると認識し、Fout(t-1)の値をEEPROM208に記憶する(S107)。本体の電源をOFFし、測定動作は、終了する。
The counter t is set to 0 (S101). Fout (t), that is, Fout (0) is set to fH (200 kHz) [kHz] (S102). A value of Vsns (t) as a detected value of the output voltage Vout (obtained by dividing Vout) is read by the
その後、各色の各バイアスで順に帯電バイアス、現像バイアス、転写バイアスの特性を同様にして測定する。 Thereafter, the characteristics of the charging bias, the developing bias, and the transfer bias are measured in the same manner for each bias of each color.
このような構成と動作によって、各バイアスの共振周波数f0であるFoutがEEPROM208に記憶され、通常の印字動作の際には、駆動周波数Foutの値が共振周波数f0以上(図3の通常動作領域内)の周波数になるようにFoutを制御する。
With such a configuration and operation, Fout which is the resonance frequency f0 of each bias is stored in the
よって、実際の各圧電トランスに固有の共振周波数より高い周波数範囲で圧電トランスを制御することが可能となり、圧電トランスが制御不能になることを防止することができる。 Therefore, the piezoelectric transformer can be controlled in a frequency range higher than the resonance frequency inherent in each actual piezoelectric transformer, and the piezoelectric transformer can be prevented from becoming uncontrollable.
尚、本実施例のメインCPUとサブCPU間の通信方式は、一般に良く使われている3線式のシリアル通信を例に挙げたものの、メインCPUとサブCPU間で通信できる方式であれば、その他の方式でも良い。例えば、バスを接続したパラレル通信やコマンドとステータスを共通にした2線式等が挙げられる。 The communication method between the main CPU and the sub CPU in this embodiment is an example of a commonly used three-wire serial communication. However, as long as communication is possible between the main CPU and the sub CPU, Other methods may be used. For example, parallel communication using a bus or a two-wire system using a common command and status can be used.
(実施例2)
実施例1では、圧電トランスに対してサブCPU205で駆動パルスを出力した。本実施例では、メインCPU207で駆動パルスを出力する。
(Example 2)
In the first embodiment, the
本実施例では、図2からサブCPU205を削除したものとなる。
In this embodiment, the
図5は、本実施例における圧電トランス式高圧電源の回路図を示す。 FIG. 5 shows a circuit diagram of the piezoelectric transformer type high voltage power source in the present embodiment.
従来例及び実施例1と同一の構成は、同一の記号を付して、説明は、省略する。 The same configurations as those of the conventional example and the first embodiment are denoted by the same reference symbols, and description thereof is omitted.
第一実施例との相違点は、サブCPU205を使用せずにメインCPU207のポートP1からパルスを出力して、高圧出力検出信号VsnsをメインCPUのアナログ入力ポート(AIN)に入力している点である。但し、当然メインCPU207は、高機能なものを使用する。例えば、H8S/2282F(日立製作所製)あるいは、M16C/62T等が好適である。
The difference from the first embodiment is that a pulse is output from the port P1 of the
メインCPU207による特性測定の処理手順は、第一の実施例と同一で良い。
The characteristic measurement processing procedure by the
このような構成とすることにより、高圧電源の基板面積を小さくできる。また、通信処理が不要となり、通信不良による誤動作は、回避できる。 With such a configuration, the substrate area of the high-voltage power supply can be reduced. In addition, communication processing is unnecessary, and malfunctions due to poor communication can be avoided.
(実施例3)
本実施例は、特定用途向け集積回路(以降ASICと記載)で圧電トランスに対する駆動パルスを生成し、メインCPUで制御を行う。
(Example 3)
In this embodiment, a drive pulse for a piezoelectric transformer is generated by an application specific integrated circuit (hereinafter referred to as ASIC), and is controlled by a main CPU.
図6は、本実施例における圧電トランス式高圧電源の回路図を示す。 FIG. 6 shows a circuit diagram of the piezoelectric transformer type high voltage power source in the present embodiment.
従来例及び実施例1と同一の構成は、同一の記号を付して、説明は、省略する。 The same configurations as those of the conventional example and the first embodiment are denoted by the same reference symbols, and description thereof is omitted.
第一の実施例との違いは、サブCPUの代わりにASICを実装している点である。 The difference from the first embodiment is that an ASIC is mounted instead of the sub CPU.
また、制御は、メインCPU207で行っており、高圧検出信号Vsnsは、メインCPU207のアナログ入力ポート(AIN)に入力されている。
Further, the control is performed by the
特性測定の処理手順は、第一の実施例と同一で良い。 The characteristic measurement processing procedure may be the same as in the first embodiment.
図7は、ASICの内部ブロック図である。701は、シリアル通信で入力し12ビットのパラレル信号に変換するシリアルレジスタである。702は、12ビットのパラレル信号を8ビットのデータと4ビットのアドレスデータに変換し出力先を選択する。即ち、高圧出力は16ラインあり、各ラインの出力部(703a〜703u)の1つを選択する。各出力部において、データセレクト704aで設定する出力を選択されたことを検出して、DAコンバータ705aでデジタルーアナログ変換する。そのアナログ出力信号をVCO706aに入力して、VCO706aは、設定された周波数でパルス(Fout)を出力する。VCO706aの具体的な回路は、従来例と同一である。
FIG. 7 is an internal block diagram of the ASIC. A
本実施例は、高圧出力が16ライン有り、それぞれのデータ選択(704b〜704u)8ビットデジタルーアナログ変換(DAC)(705b〜705u)、VCO(110b〜110u)、パルス出力(Fout1〜Fout16)を備えている。このような構成とすることにより、サブCPUを用いる場合と比較して、コストは安くできる。 In this embodiment, there are 16 high-voltage outputs, and each data selection (704b to 704u) 8-bit digital-analog conversion (DAC) (705b to 705u), VCO (110b to 110u), pulse output (Fout1 to Fout16) It has. By adopting such a configuration, the cost can be reduced as compared with the case of using a sub CPU.
(実施例4)
本実施例は、ASICをDCコントローラに装備し、圧電トランス駆動パルスを生成し、メインCPUで制御を行う。
Example 4
In this embodiment, an ASIC is installed in a DC controller, a piezoelectric transformer drive pulse is generated, and control is performed by a main CPU.
図8は、本実施例における圧電トランス式高圧電源の回路図を示す。 FIG. 8 shows a circuit diagram of the piezoelectric transformer type high voltage power source in the present embodiment.
従来例及び第一実施例乃至第三実施例と同一の構成は、同一の記号を付して、説明は、省略する。 The same components as those of the conventional example and the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
第三の実施例との違いは、DCコントローラ201にASIC290を実装している点である。また、ASIC290とメインCPU207は、シリアル通信よりも高速なバス通信を行う。
The difference from the third embodiment is that the
また、第三の実施例と同様に制御は、メインCPU207で行っており、高圧検出値であるVsnsは、メインCPU207のアナログ入力ポート(AIN)に入力されている。
Further, the control is performed by the
ASICの内部ブロック図は、図7の12ビットシリアルレジスタ701を削除した構成である。バス通信なのでシリアルーパラレル変換が不要である。
The internal block diagram of the ASIC has a configuration in which the 12-bit
特性測定の処理手順は、第一の実施例と同一で良い。 The characteristic measurement processing procedure may be the same as in the first embodiment.
本実施例のようにDCコントローラ207にASIC290を搭載することにより、ステッピングモータの制御や拡張ポートとしての機能ももたせることができる利点がある。
By mounting the
(実施例5)
実施例1乃至4では、所定の契機に共振周波数foもしくは最大動作電圧に対応する周波数を記憶手段に記憶させた。本実施例では、電源投入直後のイニシャル動作時に特性測定を行う。構成は、実施例1乃至4と同じである。また、処理手順は、実施例1の図5の説明で説明した内容と同一であり、そのスタートはイニシャル動作開始時となるようにプログラムされる。即ち、実行するタイミングがオペレーションパネルのキー操作によってではなく、自動で実行される。電源投入毎に実行するので、カラーレーザプリンタ周囲の環境による温度変化や耐久が進んだときの経時変化(foの変化)があっても、対応できることと、EEPROMの記憶領域を縮小できることの効果がある。
(Example 5)
In the first to fourth embodiments, the resonance frequency fo or the frequency corresponding to the maximum operating voltage is stored in the storage unit at a predetermined timing. In this embodiment, characteristic measurement is performed at the time of initial operation immediately after power-on. The configuration is the same as in the first to fourth embodiments. Further, the processing procedure is the same as that described in the description of FIG. 5 of the first embodiment, and its start is programmed to be at the start of the initial operation. That is, the execution timing is automatically executed, not by key operation on the operation panel. Since it is executed every time the power is turned on, it is possible to cope with temperature changes due to the environment around the color laser printer and changes over time (changes in fo) as durability progresses, and the effect of reducing the storage area of the EEPROM is there.
尚、実施例1乃至5では、圧電トランスの駆動周波数を高域側から低域側に変化させることで出力電圧を増加させる構成で説明を行った。しかしながら、低域側から高域側に駆動周波数を変化させることにより出力電圧を増加させても構わない。 In the first to fifth embodiments, the description has been given of the configuration in which the output voltage is increased by changing the driving frequency of the piezoelectric transformer from the high frequency side to the low frequency side. However, the output voltage may be increased by changing the drive frequency from the low frequency side to the high frequency side.
実施例1乃至5では、画像形成装置をカラーレーザプリンタの構成で説明を行った。しかしながら、画像形成装置はカラーレーザプリンタに限定されるものではなく、モノクロレーザプリンタや複写機、ファックスであっても構わない。 In the first to fifth embodiments, the image forming apparatus is described with the configuration of a color laser printer. However, the image forming apparatus is not limited to a color laser printer, and may be a monochrome laser printer, a copying machine, or a fax machine.
また、実施例1乃至4では、記憶手段としてEEPROMを例に挙げた。しかし、その他の不揮発性の記憶装置あるいは、不揮発性の記憶素子であれば代用可能であり、例えば、フラッシュROM等でも良いことは、言うまでも無い。 In the first to fourth embodiments, an EEPROM is taken as an example of the storage means. However, other nonvolatile storage devices or nonvolatile storage elements can be substituted, and needless to say, for example, a flash ROM or the like may be used.
さらに、実施例1乃至5では、共振周波数f0を記憶手段に記憶したものの、最大動作電圧に対応する制御周波数であるFoutの値を記憶させても良い。また、共振周波数f0や最大動作周波数等を推定できるか、或いは算出可能な制御周波数Foutの値を記憶させても良い。 Furthermore, in Examples 1 to 5, although the resonance frequency f0 is stored in the storage unit, the value of Fout, which is the control frequency corresponding to the maximum operating voltage, may be stored. Further, the resonance frequency f0, the maximum operating frequency, etc. can be estimated, or the value of the control frequency Fout that can be calculated may be stored.
101 圧電トランス(圧電セラミックトランス)
102,103、135 ダイオード
104 高圧コンデンサ
109、504、703、803 オペアンプ
110 電圧制御発振器(VCO)
112 インダクタ
201 DCコントローラ
202 高圧電源(圧電トランス式高圧電源装置)
205 サブCPU(1チップマイクロコンピュータ)
207 メインCPU(1チップマイクロコンピュータ)
208 EEPROM(不揮発性記憶素子)
290 ASIC(特定用途向け集積回路)
401 カラーレーザプリンタ(画像形成装置)
101 Piezoelectric transformer (piezoelectric ceramic transformer)
102, 103, 135
112
205 Sub CPU (1-chip microcomputer)
207 Main CPU (1-chip microcomputer)
208 EEPROM (nonvolatile memory element)
290 ASIC (Application Specific Integrated Circuit)
401 color laser printer (image forming apparatus)
Claims (5)
駆動パルスの周波数に応じた高電圧を出力する圧電トランスと、前記駆動パルスを発生する駆動パルス発生手段と、前記駆動パルス発生手段によって発生する駆動パルスの周波数を制御する周波数制御手段と、前記圧電トランスの出力電圧を検出する電圧検出手段とを具え、
前記周波数制御手段は、前記駆動パルス発生手段によって発生する駆動パルスの周波数を順次段階的に上昇または下降して、前記電圧検出手段によって得られる電圧値がピークを超えたことを検出したときは、そのピークを超える1段階前の周波数を、動作下限周波数として設定し、前記画像形成装置の動作時において前記駆動パルス発生手段によって発生する駆動パルスの周波数を前記動作下限周波数以上に制御することを特徴とする高圧電源装置。 A high-voltage power supply device that generates a high voltage supplied to at least one of a charging bias, a developing bias, and a transfer bias used in an electrophotographic image forming apparatus,
A piezoelectric transformer that outputs a high voltage corresponding to the frequency of the drive pulse; drive pulse generating means for generating the drive pulse; frequency control means for controlling the frequency of the drive pulse generated by the drive pulse generating means; Voltage detecting means for detecting the output voltage of the transformer,
When the frequency control means detects that the voltage value obtained by the voltage detection means exceeds the peak by gradually increasing or decreasing the frequency of the drive pulse generated by the drive pulse generation means step by step, A frequency one step before the peak is set as an operation lower limit frequency, and the frequency of the drive pulse generated by the drive pulse generation means during operation of the image forming apparatus is controlled to be equal to or higher than the operation lower limit frequency. High voltage power supply device.
The high-voltage power supply apparatus according to claim 1, wherein the frequency control unit executes the setting operation of the operation lower limit frequency when the image forming apparatus is powered on.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006120832A JP2007295722A (en) | 2006-04-25 | 2006-04-25 | High-tension power supply device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006120832A JP2007295722A (en) | 2006-04-25 | 2006-04-25 | High-tension power supply device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010035314A (en) * | 2008-07-28 | 2010-02-12 | Tamura Seisakusho Co Ltd | Control circuit for piezoelectric transformer, and method of controlling piezoelectric transformer |
JP2020098220A (en) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | コニカミノルタ株式会社 | Image forming apparatus |
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2006
- 2006-04-25 JP JP2006120832A patent/JP2007295722A/en active Pending
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