(57)【要約】【課題】高圧電源装置を複数の機種で共通使用する際のＡ／Ｄコンバータの仕様や制御系の電源電圧による制限を小さくする。【解決手段】高電圧発生回路１は、入力されるＰＷＭ信号に対応する高電圧を出力する。切り替え手段５と出力電圧と帰還信号の電圧との比率を決定する構成要素としての抵抗Ｒ３，Ｒ４とで構成される帰還電圧発生回路２は、高電圧に比例する帰還信号を発生し、帰還電圧が一定の値を超えると、抵抗を切り替えて帰還信号の電圧範囲を制御し、帰還電圧に対応するデジタルデータの目標値を切り替え後の目標値に変更する。定電圧制御回路４は、デジタルデータ値が目標値に合致するようにＰＷＭ信号のデューティを決定する。電圧監視手段１０が、帰還信号がＡ／Ｄコンバータ３のデジタル変換可能な最大入力電圧を超えたことを検知すると、抵抗が自動的に切り替えられ、帰還信号の電圧レベルを制御する。【選択図】図９
2008123373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されるＰＷＭ信号のデューティ比に対応する高電圧を発生する高電圧発生手段と、
前記高電圧発生手段の出力電圧に比例する帰還信号を発生する帰還信号発生手段と、
前記帰還信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換された帰還信号に対応するデジタルデータの値が目標値に合致するように前記ＰＷＭ信号のデューティ比を制御し、該ＰＷＭ信号を前記高電圧発生手段に出力する定電圧制御手段と、を備え、
前記帰還信号発生手段は、
前記高電圧発生手段の前記出力電圧と前記帰還信号の電圧との比率を決定するための複数の構成要素と、
各構成要素を切り替えることにより前記出力電圧に対する前記帰還信号の電圧範囲を複数設定可能とする切換手段と、
を有することを特徴とする高圧電源装置。
【請求項２】
前記出力電圧と前記帰還信号の電圧との比率を決定する構成要素として、少なくとも２つ以上の抵抗で構成された分圧比の異なる複数の分圧手段を備えることを特徴とする請求項１記載の高圧電源装置。
【請求項３】
前記出力電圧と前記帰還信号の電圧との比率を決定する構成要素として、前記帰還信号の電圧可変範囲を決定する複数の基準電圧源を備えることを特徴とする請求項１記載の高圧電源装置。
【請求項４】
前記複数の基準電圧源として、複数の異なる電圧源を外部から供給することを特徴とする請求項３記載の高圧電源装置。
【請求項５】
前記出力電圧と前記帰還信号の電圧との比率を決定する構成要素として、少なくとも２つ以上の抵抗で構成された分圧比の異なる分圧手段と、前記帰還信号の電圧可変範囲を決定する複数の基準電圧源と、を備えることを特徴とする請求項１記載の高圧電源装置。
【請求項６】
前記複数の構成要素の切換手段として、トランジスタを備えることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項記載の高圧電源装置。
【請求項７】
前記複数の構成要素の切換手段として、ＦＥＴを備えることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項記載の高圧電源装置。
【請求項８】
前記複数の構成要素の切換手段として、リレーを備えることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項記載の高圧電源装置。
【請求項９】
前記帰還信号の電圧を監視する電圧監視手段を有し、
該電圧監視手段が、前記帰還信号が前記Ａ／Ｄ変換手段のデジタル変換可能な最大入力電圧を超えたことを検知した場合に、前記切換手段により前記構成要素の切換を行い、前記帰還信号の電圧レベルを制御することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の高圧電源装置。
【請求項１０】
前記帰還信号の電圧範囲を監視する電圧範囲監視手段を有し、
該電圧範囲監視手段が、前記帰還信号が高圧出力の制御に必要な分解能を得られない電圧範囲にあることを検知した場合に、前記切換手段により前記構成要素の切換を行い、前記帰還信号の電圧範囲を制御することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の高圧電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置等に用いて好適な高圧電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置等で用いられる従来の高圧電源装置は、出力電圧に比例する帰還信号をＡ／Ｄコンバータでデジタルデータに変換し、帰還電圧に対応するデジタルデータが表す値が目標値に合致するように、ＰＷＭ信号のデューティを制御し出力することで定電圧制御を実現している。ここで、出力電圧を抵抗等で分圧し可変範囲を制限したものを帰還信号として出力している。帰還信号の電圧範囲の設定は出荷時に調整可能とするために、半固定抵抗で行うか、あるいは最初から固定抵抗にて決定するのが一般的である。
なお、上記固定抵抗に代えて２つの抵抗を設けて切り替えるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０９−２１８５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、帰還電圧の出力に対する比率が固定の場合、帰還電圧の電圧範囲が広いという分解能は大きくなるが、Ａ／Ｄコンバータがデジタル変換可能な最大入力電圧を超えてしまう。このため、高圧出力の制御に必要な分解能が得られなくなるとともに、高圧電源ユニットを複数の機種で共通使用する際に、Ａ／Ｄコンバータの仕様や制御系の電源電圧により制限ができてしまうことがあるという問題があった。
【０００４】
上記特許文献１によれば、この問題を一部解決することができるが、上記２つの抵抗を帰還電圧に応じて自動的に切り替えるための具体的な方法等については開示されていない。
【０００５】
本発明は、これらの課題を解決し、自動的に切り替えるための方法を提案するとともに、高圧出力の制御に必要な分解能が得られ、かつ高圧電源装置を複数の機種で共通使用する際に、Ａ／Ｄコンバータの仕様や制御系の電源電圧により制限されることのない高圧電源装置を提供することを課題とする。
【０００６】
そこで本発明は、高圧電源装置を複数の機種で共通使用する際のＡ／Ｄコンバータの仕様や制御系の電源電圧による制限を小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための請求項１記載の発明は、入力されるＰＷＭ信号のデューティ比に対応する高電圧を発生する高電圧発生手段と、前記高電圧発生手段の出力電圧に比例する帰還信号を発生する帰還信号発生手段と、前記帰還信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換された帰還信号に対応するデジタルデータの値が目標値に合致するように前記ＰＷＭ信号のデューティ比を制御し、該ＰＷＭ信号を前記高電圧発生手段に出力する定電圧制御手段と、を備え、前記帰還信号発生手段は、前記高電圧発生手段の前記出力電圧と前記帰還信号の電圧との比率を決定するための複数の構成要素と、各構成要素を切り替えることにより前記出力電圧に対する前記帰還信号の電圧範囲を複数設定可能とする切換手段と、を有することを特徴とする高圧電源装置である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の高圧電源装置において、前記出力電圧と前記帰還信号の電圧との比率を決定する構成要素として、少なくとも２つ以上の抵抗で構成された分圧比の異なる複数の分圧手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の高圧電源装置において、前記出力電圧と前記帰還信号の電圧との比率を決定する構成要素として、前記帰還信号の電圧可変範囲を決定する複数の基準電圧源を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の高圧電源装置において、前記複数の基準電圧源として、複数の異なる電圧源を外部から供給することを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の高圧電源装置において、前記出力電圧と前記帰還信号の電圧との比率を決定する構成要素として、少なくとも２つ以上の抵抗で構成された分圧比の異なる分圧手段と、前記帰還信号の電圧可変範囲を決定する複数の基準電圧源と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項２から５のいずれか１項記載の高圧電源装置において、前記複数の構成要素の切換手段として、トランジスタを備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項２から５のいずれか１項記載の高圧電源装置において、前記複数の構成要素の切換手段として、ＦＥＴを備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項８記載の発明は、請求項２から５のいずれか１項記載の高圧電源装置において、前記複数の構成要素の切換手段として、リレーを備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項９記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項記載の高圧電源装置において、前記帰還信号の電圧を監視する電圧監視手段を有し、該電圧監視手段が、前記帰還信号が前記Ａ／Ｄ変換手段のデジタル変換可能な最大入力電圧を超えたことを検知した場合に、前記切換手段により前記構成要素の切換を行い、前記帰還信号の電圧レベルを制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項１０記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項記載の高圧電源装置において、前記帰還信号の電圧範囲を監視する電圧範囲監視手段を有し、該電圧範囲監視手段が、前記帰還信号が高圧出力の制御に必要な分解能を得られない電圧範囲にあることを検知した場合に、前記切換手段により前記構成要素の切換を行い、前記帰還信号の電圧範囲を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高圧電源装置を複数の機種で共通使用する際のＡ／Ｄコンバータの仕様や制御系の電源電圧による制限を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１に、本発明の実施の形態による高圧電源装置のブロック図を示す。本実施の形態による高圧電源装置は、例えば、感光体を帯電し露光して感光体上に静電潜像を形成しこれをトナーで現像して記録紙に転写する電子写真方式の画像形成装置において、感光体を帯電するための、あるいは感光体上のトナー像を記録紙に転写するための高圧機能部材に高電圧を供給する電源装置に用いて好適なものである。
【００１９】
図１において、高電圧発生回路１は、定電圧制御回路４から入力されるＰＷＭ信号に対応する高電圧を出力する。
帰還電圧発生回路２は、高電圧発生回路１の出力電圧にレベルが比例する帰還信号を発生する。
Ａ／Ｄコンバータ３は、帰還信号をデジタルデータに変換する。
定電圧制御回路４は、変換されたデジタルデータが表す値が目標値に合致するように、上記ＰＷＭ信号のデューティを決定する。
【００２０】
帰還電圧発生回路２は、切り替え手段５と、出力電圧と帰還信号の電圧との比率を決定する構成要素Ａ，Ｂ，Ｃを有する構成である。
【００２１】
図２に、帰還電圧発生回路２の基本的な構成の一例を示す。
高電圧発生回路１の出力電圧は、構成要素Ａ，Ｂ，Ｃとしての抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３及び基準電圧Ｖ１により分圧され、分圧された電圧は、Ａ／Ｄコンバータ３に入力される。
【００２２】
本実施形態によれば、帰還信号発生手段を、高電圧発生手段の出力電圧と帰還信号の電圧との比率を決定するための複数の構成要素と、各構成要素の切り替え手段とにより構成したので、高圧電源ユニットを複数の機種で共通使用する際のＡ／Ｄコンバータ３の仕様や制御系の電源電圧による制限を小さくできる効果がある。
【００２３】
図３に、帰還電圧発生回路２の第１の具体例を示す。
帰還電圧発生回路２の構成要素である抵抗Ｒ３，Ｒ４を切り替え手段５により切り替えるように構成されている。
【００２４】
なお、この例では抵抗Ｒ３とＲ４は排他的に接続されているが、抵抗Ｒ３，Ｒ４を並列に接続し、切り替え手段５によりどちらか一方を切り離すよう構成してもよい。また、抵抗Ｒ１，Ｒ２に関しても同様の構成としてもよい。
図３のように構成すれば、前記の効果を得るとともに、安価に実現可能となる。
【００２５】
図４に、帰還電圧発生回路２の第２の具体例を示す。
帰還電圧発生回路２の構成要素である基準電圧Ｖ１，Ｖ２を切り替え手段５により切り替えるように構成されている。
【００２６】
なお、基準電圧源として、複数の異なる電圧源を外部から供給するようにしてもよい。
図４のように構成すれば、前記の効果を得るとともに、安定した帰還電圧が得られる。また、基準電圧源を外部から供給するように構成すれば、加えて、安価に実現可能となる。
【００２７】
図５に、帰還電圧発生回路２の第３の具体例を示す。
帰還電圧発生回路２の構成要素である基準電圧Ｖ１及び抵抗Ｒ２、基準電圧Ｖ２及び抵抗Ｒ３を、切り替え手段５により切り替えるように構成されている。
【００２８】
なお、この例では、基準電圧Ｖ１とＶ２は排他的に接続されているが、並列に接続し、切り替え手段５によりどちらか一方を切り離す構成としてもよい。また、その他の構成要素にも同様の構成としてもよい。
図５のように構成すれば、前記の効果を得るとともに、帰還電圧範囲の設定の自由度を増すことができる。
【００２９】
図６に、帰還電圧発生回路２の第４の具体例を示す。
並列に接続された２つの抵抗Ｒ３とＲ４の切り替え手段５をトランジスタ６で構成して、抵抗値の切り替えを行うように構成されている。
【００３０】
なお、抵抗Ｒ３，Ｒ４を直列に接続し、その一方をトランジスタによりショートカットすることで、抵抗値を切り替えるよう構成してもよい。
図６のように構成すれば、前記の効果を得るとともに、安価に実現可能となる。
【００３１】
図７に、帰還電圧発生回路２の第５の具体例を示す。
並列に接続された２つの抵抗Ｒ３とＲ４の切り替え手段５をＦＥＴ（電界効果トランジスタ）で構成して、抵抗値の切り替えを行うように構成されている。
【００３２】
なお、抵抗Ｒ３，Ｒ４を直列に接続し、その一方をＦＥＴによりショートカットすることで、抵抗値を切り替えるよう構成してもよい。
図７のように構成すれば、前記の効果を得るとともに、安定した帰還電圧が得られる。
【００３３】
図８に、帰還電圧発生回路２の第６の具体例を示す。
並列に接続された２つの抵抗Ｒ３とＲ４の一方をリレー８でスイッチすることにより、抵抗値の切り替えを行うように構成されている。
【００３４】
なお、抵抗Ｒ３，Ｒ４を直列に接続し、その一方をリレー８によりショートカットすることで、抵抗値を切り替えるよう構成してもよい。
図８のように構成すれば、前記の効果を得るとともに、優れた耐圧性を得ることができる。
【００３５】
図９に、帰還電圧発生回路２の第７の具体例を示す。
オペアンプ等９を用いた電圧監視手段１０により帰還電圧を監視し、帰還電圧が一定の値を超えた場合は切り替え手段５により抵抗Ｒ３，Ｒ４を切り替えて、帰還信号の電圧範囲を制御するとともに、帰還電圧に対応するデジタルデータの目標値を切り替え後の目標値に変更する。電圧監視手段１０は、Ａ／Ｄコンバータ３がデジタル変換可能な最大入力電圧を超えないように帰還信号の電圧を監視する。電圧監視手段１０が、帰還信号がデジタル変換可能な最大入力電圧を超えたことを検知した場合は、切り替え手段５による抵抗Ｒ３，Ｒ４の切り替えを行い、帰還信号の電圧レベルを制御する。
【００３６】
なお、ここでは、切り替え手段５をトランジスタ６で構成しているが、ＦＥＴ、リレー等で構成してもよい。
図９のように構成すれば、前記の効果を得るとともに、帰還信号に応じて自動的に切り替え手段５の切り替えを制御でき、また、Ａ／Ｄコンバータ３を保護することができる。
【００３７】
図１０に、本実施形態の高圧電源装置の電圧制御フローの一例を示す。
図１０において、定電圧制御回路４は、デューティ比の初期値を設定し、そのＰＷＭ信号を出力する（ステップＳ１）。
【００３８】
高電圧発生回路１は、そのデューティ比に対応する高電圧を発生し、帰還電圧発生回路２は、出力電圧（高電圧）に比例する帰還信号を発生する（ステップＳ２）。
この帰還信号は、Ａ／Ｄコンバータ３でデジタルデータに変換されて定電圧制御回路４に入力される。定電圧制御回路４は、デジタルデータと目標値とを比較する（ステップＳ３）。
【００３９】
両者が不一致の場合は、定電圧制御回路４は、ＰＷＭ信号のデューティ比を再計算して出力する（ステップＳ４）。
【００４０】
次に、出力を続行するのであれば（ステップＳ５、Ｙｅｓ）、ステップＳ２に戻り、ステップＳ３で上記デジタルデータと目標値とが一致するまでステップＳ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５を繰り返す。出力を停止したらフローを終了する。
【００４１】
図１１に、本実施形態の高圧電源装置の電圧制御フローの、別の一例を示す。本例においては、電圧監視手段１０は、電圧範囲監視手段として用いられる。
定電圧制御回路４は、帰還電圧に対応するデジタルデータの目標値を計算し（ステップＳ１１）、目標値が基準値以下の場合は、（ステップＳ１２、Ｙｅｓ）、ＦＢ（フィードバック）制御を開始する（ステップＳ１３）。
【００４２】
電圧監視手段１０において、目標値が基準値を超えたことが検知された場合は（ステップＳ１２、Ｎｏ）、切り替え手段５により、帰還信号の電圧範囲を制御する（ステップＳ１４）とともに、帰還電圧に対応するデジタルデータの目標値を切り替え後の目標値に変更して（ステップＳ１５）、ＦＢ制御を開始する（ステップＳ１３）。
【００４３】
このような動作をするよう構成すれば、前記の効果を得るとともに、電圧範囲監視手段としての電圧監視手段１０が、帰還信号が高圧出力の制御に必要な分解能が得られない電圧範囲であることを検知した場合に、切り替え手段５の切り替えを自動的に制御することにより、高圧出力の制御に必要な分解能を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態による高圧電源装置を示すブロック図である。
【図２】図１の帰還電圧発生回路の基本的な構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本実施形態の帰還電圧発生回路の第１の具体例を示す構成図である。
【図４】本実施形態の帰還電圧発生回路の第２の具体例を示す構成図である。
【図５】本実施形態の帰還電圧発生回路の第３の具体例を示す構成図である。
【図６】本実施形態の帰還電圧発生回路の第４の具体例を示す構成図である。
【図７】本実施形態の帰還電圧発生回路の第５の具体例を示す構成図である。
【図８】本実施形態の帰還電圧発生回路の第６の具体例を示す構成図である。
【図９】本実施形態の帰還電圧発生回路の第７の具体例を示す構成図である。
【図１０】本実施形態の高圧電源装置の電圧制御手順を示すフローチャート図である。
【図１１】本実施形態の高圧電源装置の電圧制御手順の、別の一例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００４５】
１    高電圧発生回路
２    帰還電圧発生回路
３    Ａ／Ｄコンバータ
４    定電圧制御回路
５    切り替え手段
６    トランジスタ
７    ＦＥＴ
８    リレー
９    オペアンプ
１０    電圧監視手段
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４    抵抗
Ｖ１，Ｖ２    基準電圧
Ａ，Ｂ，Ｃ    構成要素
【図１】
2008123373.tif 000003
【図２】
2008123373.tif 000004
【図３】
2008123373.tif 000005
【図４】
2008123373.tif 000006
【図５】
2008123373.tif 000007
【図６】
2008123373.tif 000008
【図７】
2008123373.tif 000009
【図８】
2008123373.tif 000010
【図９】
2008123373.tif 000011
【図１０】
2008123373.tif 000012
【図１１】
2008123373.tif 000013