(57)【要約】【課題】画像形成装置の高圧電源ユニットから高圧発生の際の、部材コストを抑制し、高圧電源ユニットの誤動作を防止した信号伝送方式を提供する。【解決手段】エンジン制御回路１０側には、周波数の異なった第一の交番制御入力信号（交流入力信号Ｂ）と第二の交番制御入力信号（直流電圧制御信号Ａ）とを発生させる手段と、該手段が発生した周波数の異なる二つの交番制御入力信号を混合する混合手段（複合器１１）を備え、該混合手段が出力する混合信号を高圧電源ユニットへ伝送する一本の伝送線路と、高圧電源ユニット２０側には、一本の伝送線路を介して伝送された混合信号を分離し、第一の交番制御入力信号と第二の交番制御入力信号の周波数にそれぞれ復元する交番信号分離復元手段（第一のロウパスフィルタ２１とハイパスフィルタ２４）を備えた。【選択図】　　　図１
2004020964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置のエンジン制御回路から高圧電源ユニットへ第一の交番制御入力信号と第二の交番制御入力信号とを伝送線路を介して伝送し、該高圧電源ユニットから高圧電圧を出力させる画像形成装置における高圧電源ユニットへの信号伝送方式において、
前記エンジン制御回路側には、周波数の異なった第一の交番制御入力信号と第二の交番制御入力信号とを発生させる異周波数信号発生手段と、該異周波数信号発生手段が発生した周波数の異なる二つの交番制御入力信号を混合する混合手段を備え、
前記混合手段が出力する混合信号を前記高圧電源ユニットへ伝送する一本の伝送線路と、
前記高圧電源ユニット側には、前記一本の伝送線路を介して伝送された前記混合信号を分離し、前記第一の交番制御入力信号と第二の交番制御入力信号の周波数にそれぞれ復元する交番信号分離復元手段を備えた
ことを特徴とする画像形成装置における高圧電源ユニットへの信号伝送方式。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置における高圧電源ユニットへの信号伝送方式において、
前記交番信号分離復元手段は、前記周波数の低い方形波信号を分離するロウパスフィルタと、前記周波数の高い方形波信号を分離するハイパスフィルタとを備えてなることを特徴とする画像形成装置における高圧電源ユニットへの信号伝送方式。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像形成装置における高圧電源ユニットへの信号伝送方式において、
前記第一の交番制御入力信号は周波数の低い方形波信号であり、前記第二の交番制御入力信号はパルス幅変調された周波数の高い方形波信号であることを特徴とする画像形成装置における高圧電源ユニットへの信号伝送方式。
【請求項４】
請求項２または３に記載の画像形成装置における高圧電源ユニットへの信号伝送方式において、
前記ハイパスフィルタの後段にリミッタ回路を備えたことを特徴とする画像形成装置における高圧電源ユニットへの信号伝送方式。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置における高圧電源ユニットへの信号伝送方式において、
該画像形成装置における高圧電源ユニットへの信号伝送方式を、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの四色の画像形成装置に実施することを特徴とする画像形成装置における高圧電源ユニットへの信号伝送方式。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置における高圧電源ユニットへの信号伝送方式に関し、特に、交流入力信号と直流電圧制御信号とを高圧電源ユニットに伝送し、該高圧電源ユニットから高圧を発生させるのに要する部材のコストを抑制しつつ、高圧電源ユニットの誤動作を防止した画像形成装置における高圧電源ユニットへの信号伝送方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コピー，ＦＡＸ，プリンタなどの電子写真方式を利用した画像形成装置では、感光体ドラムの帯電または現像バイアス電圧用として高圧の電源装置を使用している。
この電子写真方式の画像形成装置の中で、タンデムカラー方式のプリンタ，複写機等では、Ｙ（ｙｅｌｌｏｗ），Ｍ（ｍａｇｅｎｔａ），Ｃ（ｃｙａｎ），Ｋ（ｂｌａｃｋ）の四色の現像装置に個々のタイミングで対応する必要があるので、多くの高圧電源装置の出力を必要とする。ここに、従来の高圧電源装置は、交流入力の信号線と直流電圧の制御線は、それぞれ別の線材（伝送線路）により構成されていた。
【０００３】
従って、入力信号を生成するエンジン制御回路と高圧電源ユニットとの間の線材が増加してしまい、例えばＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの四色を用いる現像バイアス電源装置の場合には、交流入力信号四本と直流電圧制御信号四本の合計で、八本の伝送線路（八本の線材）を必要としていた。
かかる線材増加への対処手段として、次の従来技術があった。即ち、直流電圧制御信号をエンジン制御回路側からデジタル値をシリアル信号で高圧電源ユニットに送り込む。そして、高圧電源ユニット側ではシリアル入力タイプのＤ／Ａコンバータを使用し、前記デジタル値をＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋのそれぞれでアナログ電圧（直流電圧制御信号）に変換し、線材の本数を減らしていた。このようにすれば、線材の本数をＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの四色で合計三本とすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術のシリアル入力タイプのＤ／Ａコンバータを使う手段は、三本の伝送線路を使用してコストを抑制しているものの、ノイズにより前記デジタル値がビット化けを起こしてしまうおそれがある。このビット化けの結果、直流電圧制御信号が大幅に変動し、次のデータを書き込むまで、その大幅変動を起こした電圧が保持され、例えば、高圧電源ユニットの出力不安定を引き起こすという問題点があった。
この事態を回避するためには、短い時間間隔でデータを繰り返し送り続ける手段（リトライ）があるが、このリトライを頻繁にかけるには、ソフトウェア上の負担となり、その他の処理時間に影響が出てしまう。
【０００５】
本発明は、上記の事情にかんがみなされたもので、交流入力信号と直流電圧制御信号とを高圧電源ユニットに伝送し、該高圧電源ユニットから高圧を発生させるのに要する部材のコストを抑制しつつ、高圧電源ユニットの誤動作を防止した画像形成装置における高圧電源ユニットへの信号伝送方式の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の発明は、画像形成装置のエンジン制御回路から高圧電源ユニットへ第一の交番制御入力信号と第二の交番制御入力信号とを伝送線路を介して伝送し、該高圧電源ユニットから高圧電圧を出力させる画像形成装置における高圧電源ユニットへの信号伝送方式において、
前記エンジン制御回路（図１の符号１０）側には、周波数の異なった第一の交番制御入力信号（交流入力信号Ｂ）と第二の交番制御入力信号（直流電圧制御信号Ａ）とを発生させる異周波数信号発生手段（図示省略）と、該異周波数信号発生手段が発生した周波数の異なる二つの交番制御入力信号を混合する混合手段（複合器１１）を備え、
前記混合手段が出力する混合信号を前記高圧電源ユニットへ伝送する一本の伝送線路（図示省略）と、
前記高圧電源ユニット（符号２０）側には、前記一本の伝送線路を介して伝送された前記混合信号を分離し、前記第一の交番制御入力信号と第二の交番制御入力信号の周波数にそれぞれ復元する交番信号分離復元手段（第一のロウパスフィルタ２１とハイパスフィルタ２４）を備えた構成としてある。
【０００７】
このようにすれば、例えば図１に示すように、エンジン制御回路１０は周波数の異なる第一の交番制御入力信号（交流入力信号Ｂ）と第二の交番制御入力信号（直流電圧制御信号Ａ）を発生し、混合手段（複合器１１）で混合して複合信号Ｃとし、伝送線路を介して高圧電源ユニット２０に伝送する。高圧電源ユニット２０の交番信号分離復元手段（第一のロウパスフィルタ２１とハイパスフィルタ２４）は、復元した交流入力信号Ｄ（交流入力信号Ｂに相当）と復元した直流電圧制御信号Ｅ（直流電圧制御信号Ｂに相当）とを生成する。その後、現像装置が必要とする交流と直流の重畳信号を生成し、図示省略の電源装置へ印加する。
従って、一本の伝送線路により第一，第二の交番制御入力信号を高圧電源ユニットに伝送することが可能となり、線材のコストアップを抑制できる。
【０００８】
次に請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置における高圧電源ユニットへの信号伝送方式において、
前記交番信号分離復元手段は、前記周波数の低い方形波信号を分離するロウパスフィルタ（第一のロウパスフィルタ２１）と、前記周波数の高い方形波信号を分離するハイパスフィルタ（ハイパスフィルタ２４）とを備えてなる構成としてある。
このようにすれば、第一のロウパスフィルタ２１が交流入力信号Ｂを復元した交流入力信号Ｄを生成し、ハイパスフィルタ２４が直流電圧制御信号Ａを復元した直流電圧制御信号Ｅを生成する。従って、ノイズが混入しても第二のロウパスフィルタ２５で除去されるので、安定した出力Ｖｏｕｔを確保できる。
【０００９】
次に請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の画像形成装置における高圧電源ユニットへの信号伝送方式において、
前記第一の交番制御入力信号は周波数の低い方形波信号であり、前記第二の交番制御入力信号はパルス幅変調された周波数の高い方形波信号である構成としてある。
このようにすれば、第二の交番制御入力信号のパルス幅変調のデューティ比を変更することにより、例えば図１に示す直流電圧Ｆを可変にすることができる。従って、直流電圧Ｆを可変にできれば、例えば図２に示すトランジスタＱ３のベース電圧をコントロールすることが可能となり、トランジスタＱ３に流れる電流を制御することができる。よって、出力Ｖｏｕｔの高圧直流電圧Ｖｄを可変にすることができる。
【００１０】
次に請求項４記載の発明は、請求項２または３に記載の画像形成装置における高圧電源ユニットへの信号伝送方式において、
前記ハイパスフィルタの後段にリミッタ回路（第二のロウパスフィルタ２５）を備えた構成としてある。
このようにすれば、たとえハイパスフィルタ２４の出力にノイズが混入していた場合であっても、第二のロウパスフィルタ２５でノイズを除去でき、安定した出力Ｖｏｕｔを確保できる。
【００１１】
次に請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置における高圧電源ユニットへの信号伝送方式において、
該画像形成装置における高圧電源ユニットへの信号伝送方式を、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの四色の画像形成装置に実施する構成としてある。
このようにすれば、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ四色のタンデムカラー方式の画像形成装置であっても、線材（伝送線路）を四本で構成することが可能となる。従って、画像形成装置のコストダウンに寄与する。また、ノイズの影響を受けずに出力Ｖｏｕｔを確保できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
本発明の概念説明
先ず、本発明の実施形態の説明に先立ち、本発明の概念を説明する。
図１は本発明の「画像形成装置における高圧電源ユニットへの信号伝送方式」を示す概念図である。即ち、この概念図は、タンデムカラー方式のプリンタまたは複写機のエンジン制御回路１０から高圧電源ユニット２０に、「第一の制御入力信号」である交流入力信号Ｂと、「第二の制御入力信号」である直流電圧制御信号Ａとが複合信号Ｃとして伝送される様子を説明した図である。
なお、以下の本発明の概念説明および実施形態の説明では、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ四色の内、Ｙ（ｙｅｌｌｏｗ）の場合を代表して説明する。他のＭ（ｍａｇｅｎｔａ），Ｃ（ｃｙａｎ），Ｋ（ｂｌａｃｋ）についても、同様の動作をする。
【００１３】
エンジン制御回路１０内で生成されるＹ（ｙｅｌｌｏｗ）用の周波数の低い交流入力信号Ｂと周波数の高い直流電圧制御信号Ａを、複合器１１で複合（混合）して複合信号Ｃを発生させる。この複合信号Ｃを高圧電源ユニット２０側で受けて第一のロウパスフィルタ２１を通し、元の交流入力信号Ｂに復元する（復元した交流入力信号Ｄ）。この復元した交流入力信号Ｄをアンプ２２で増幅し、高圧トランス２３の一次側に送り込む。
一方、前記直流電圧制御信号Ａは、ハイパスフィルタ２４を通過させて元の直流電圧制御信号Ａに復元した後に（復元した直流電圧制御信号Ｅ）、第二のロウパスフィルタ２５を通して直流電圧Ｆを可変にする。
【００１４】
前記復元した交流入力信号Ｄと直流電圧Ｆとを、高圧トランス２３等からなる昇圧回路により昇圧し、所望の高圧出力Ｈを発生させる。
１２はＭ（ｍａｇｅｎｔａ）用の複合器、１３はＣ（ｃｙａｎ）用の複合器、１４はＫ（ｂｌａｃｋ）用の複合器である。
２６は所望出力電圧調整用の可変抵抗器、２７は交流成分のバイパス用のコンデンサ、２８は整流用のダイオードである。
【００１５】
このようにすれば、従来技術ではＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ四色の場合に伝送線路として八本の線材を要していたが、本発明によれば、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにそれぞれ一本の合計四本の線材ですますことが可能となり、コストダウンに寄与する。
また、ノイズが混入した場合でも、第二のロウパスフィルタ２５で積分されるので、制御電圧はさほど変動することがない。なお、変動のおそれがあれば、ハイパスフィルタ２４の後段に比較器などを利用したリミッタ回路を追加すれば、ノイズによる問題を解消することが可能である。
【００１６】
（２）実施形態
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
図２は本実施形態の回路図である。
図２に示すように、エンジン制御回路１０内の中央処理装置ＣＰＵがもつ、タイマー機能等を使い、図１の交流入力信号Ｂに相当する周波数の低い交流入力信号ＨＶＣＬＫ（例えば、５Ｖの方形波，周波数２ＫＨｚ）と、図１の直流電圧制御信号Ａに相当するパルス幅変調（ＰＷＭ）された周波数の高い直流電圧制御信号ＰＷＭ（例えば、直流電圧５Ｖ，周波数５０ＫＨｚ）を生成する。電源電圧Ｖｃｃは、直流５Ｖである。
【００１７】
これらの信号ＨＶＣＬＫ，ＰＷＭを差動接続されたトランジスタＱ１，Ｑ２のベースにそれぞれ入力する。トランジスタＱ１のコレクタには、複合信号Ｃ（図１の複合信号Ｃに相当）が生成される（後述）。
該生成された複合信号Ｃは、ワイヤー３１とアース線により高圧電源ユニット２０に送られる。
Ｒ１とＲ２はバイアス用の抵抗器、Ｒ３とＲ４はトランジスタＱ１，Ｑ２の負荷用の抵抗器、Ｒ５はエミッタ電流帰還用の抵抗器、Ｒ６はベース電流制限用の抵抗器である。Ｃ１は直流阻止用のコンデンサである。
【００１８】
高圧電源ユニット２０側では増幅器Ａ１，コンデンサＣ２，抵抗器Ｒ１０により第一のロウパスフィルタ２１を形成する。この第一のロウパスフィルタ２１により高い周波数の直流電圧制御信号ＰＷＭが除去され、低い周波数の交流入力信号ＨＶＣＬＫのみが通過する。この信号ＨＶＣＬＫで高圧トランスＴｌをドライブすることにより、高圧トランスＴｌの二次側には１．６ＫＶ（Ｐ−Ｐ）程度の交流電圧Ｖａを発生させる。
Ｒ７は電流制限用の抵抗器、Ｒ８とＲ９は基準電圧発生用の抵抗器、Ｃ３は直流阻止用のコンデンサである。
【００１９】
一方、後段の現像装置（図示省略）に印加する出力Ｖｏｕｔは、感光体ドラムのバイアス用として交流電圧に直流電圧を重畳させる必要があるので、トランスТ１の二次側に発生する交流電圧ＶａをダイオードＤ１により整流して直流電圧に変換する。その動作について説明する。
直流電流は、トランスＴ１の二次側に接続されたダイオードＤ１から抵抗器Ｒ１１に流れて、該抵抗器Ｒ１１の両端に直流電圧Ｖｄが発生する。交流電流はＣ４に流れてパスする。この直流電圧Ｖｄを制御する信号が直流電圧制御信号ＰＷＭである。
【００２０】
即ち、複合信号Ｃに含まれる直流電圧制御信号ＰＷＭは周波数が高いために、コンデンサＣ５，Ｃ６を通過してダイオードＤ２，Ｄ３で直流成分に復調されて直流電圧Ｖｃとなる。Ｃ５，Ｃ６，Ｒ１２によりハイパスフィルタ２４を構成する。Ｃ７は交流成分の平滑用のコンデンサである。Ｒ１３，Ｒ１４は直流電圧Ｖｃの分圧用の抵抗器である。
直流電圧制御信号ＰＷＭがパルス幅で変調されたＰＷＭ信号なので、パルス幅のＯＮとＯＦＦの時間比率（デューティ比）を可変すれば、直流電圧Ｖｃを可変にすることが可能となる。
この直流電圧Ｖｃは、増幅器Ａ２で増幅されてトランジスタＱ３のベース電圧を制御する。Ｒ１５，Ｒ１６は直流出力電圧Ｖｄを分圧して増幅器Ａ２にフィードバックをかける抵抗器である。Ｒ１７は電流帰還用の抵抗器である。
【００２１】
トランジスタＱ３は、抵抗器Ｒ１７を介して電流帰還がかかっているために、コレクタ電流が安定化するとともに、ベース電圧を高くすることにより制御範囲が広くなる。従って、前述のようにベース電圧を制御すれば、トランジスタＱ３のコレクタに流れる電流を大幅に制御することができる。すなわち、高圧直流電圧Ｖｄを可変にすることが可能となる。
【００２２】
ここで、図３（Ａ），（Ｂ）に基づいて、前記複合信号Ｃの生成について簡単に説明する。図３（Ａ）は図２における差動増幅器の部分を再掲した図、図３（Ｂ）はトランジスタＱ１の動作状態を表す図である。
図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、交流入力信号ＨＶＣＬＫが無い場合は、トランジスタＱ１のエミッタ−ベース間電圧ＶＢＥは、図３（Ｂ）に符号ＡＡで示すＡ級動作位置である。
これに対し、交流入力信号ＨＶＣＬＫが入ると、振幅に応じてベース電流が振られてトランジスタＱ１のコレクタ電流ｉｃ１もｇｍ倍され、同位相で変動する。ｇｍはトランジスタＱ１の電流増幅率である。
【００２３】
一方、０Ｖから５Ｖまで振幅が変動するＰＷＭ信号をトランジスタＱ２に接続する。このＰＷＭ信号がハイレベルになった瞬間、トランジスタＱ２のコレクタ電流ｉｃ２が流れて抵抗器Ｒ５の電圧ＶＥが上昇する。この上昇はトランジスタＱ１のベースバイアス電圧ＶＢＥをシフトさせることになる。従って、図３（Ｂ）に示した点線方向にベースバイアス電圧ＶＢＥがシフトし、当然トランジスタＱ１のコレクタ電流ｉｃ１もシフトする。
また、ＰＷＭ信号がロウレベルではトランジスタＱ１のみの動作位置、即ち、実線の状態に戻る。Ｒ２１，Ｒ２２は入力信号分圧用の抵抗器である。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態によれば、先ず一本の伝送線路（ワイヤー３１）を介して交流入力信号ＨＶＣＬＫと直流電圧制御信号ＰＷＭを混合して伝送する。そして、高圧電源ユニット２０において高圧の交流電圧Ｖａと高圧の直流電圧Ｖｄとをそれぞれ復元・生成し、さらに交流電圧Ｖａと直流電圧Ｖｄを重畳して出力し、後段の図示省略の現像装置に印加することが可能となる。
【００２５】
ここで、前記従来技術で述べたシリアル入力タイプのＤ／Ａコンバータを用いた方式を、図４に基づいて説明する。なお、図４において、高圧トランスＴ１の二次側の部材構成は一般的なものであるので、説明を省略する。
図４に示すように、シリアル入力タイプのＤ／Ａコンバータ方式ではＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ四色用のそれぞれに一本の伝送線路を使用し合計四本である。また、入力データＳｉ，同期信号（シリアルクロック信号）ＳＣＬＫ，データロード信号ＬＤの伝送線路にそれぞれ一本の伝送線路を使用している。即ち、シリアル入力タイプのＤ／Ａコンバータ方式では総計七本の伝送線路を使用している。
【００２６】
従って、このシリアル入力タイプのＤ／Ａコンバータ方式は、それ以前の従来技術が前述のように伝送線路に八本を要していたので、一本、伝送線路が減ったことになる。しかし、前述のようにノイズによる誤動作という欠点があった。
これに対し、本発明によれば、本発明の概要説明で述べたように、ノイズが混入しても第二のロウパスフィルタ２５で積分されるので、制御電圧はさほど変動することがない。また、変動のおそれがあれば、ハイパスフィルタ２４の後段にリミッタ回路を追加すれば、ノイズによる問題を解消することが可能である。
【００２７】
なお、前記実施形態では複合信号Ｃの混合手段として差動回路の場合を示したが、例えば、演算増幅素子等による混合手段を用いてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、簡単な回路構成でエンジン制御回路と高圧電源ユニット間の線材を半減させることが可能となるので、従来の本数を減らす手段の一つであるシリアル入力のＤ／Ａコンバータを使うより、コストが削減できる。
また、線材を減らすために無理にエンジン制御回路と高圧電源ユニットとを合体させて、高圧出力を遠くまで引き回す必要がないので、プリンタ，複写機等のマシンの設計に自由度が増し、コンパクトなマシンに仕上げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明するブロック図である。
【図２】本発明の実施形態の回路図である。
【図３】同実施形態における、差動増幅器の動作を説明する図であって、（Ａ）は図２の回路図から差動増幅器の部分を再掲した回路図、（Ｂ）は差動増幅器の動作を説明する図である。
【図４】従来のシリアル入力タイプのＤ／Ａコンバータ方式のブロック図である。
【符号の説明】
Ａ，ＰＷＭ　直流電圧制御信号
Ｂ，ＨＶＣＬＫ　交流入力信号
Ｃ　複合信号
Ｄ　復元した交流入力信号
Ｅ　復元した直流電圧制御信号
Ｆ　直流電圧
Т１　高圧トランス
１０　エンジン制御回路
１１，１２，１３，１４　複合器
２０　高圧電源ユニット
２１　第一のロウパスフィルタ
２２　増幅器
２３　高圧トランス
２４　ハイパスフィルタ
２５　第二のロウパスフィルタ
２６　可変抵抗器
２７　交流成分のバイパス用コンデンサ
２８　整流用ダイオード
【図１】
2004020964.tif 000003
【図２】
2004020964.tif 000004
【図３】
2004020964.tif 000005
【図４】
2004020964.tif 000006