(57)【要約】  【課題】  帰還制御を用いて複数の出力電圧を制御する高圧電源装置において、制御部に入力される帰還信号の入力数の低減を可能にすること。  【解決手段】  高圧電源１１ａ〜ｃと出力部３０ａ〜ｃとの間には、高圧電源１１ａ〜ｃの出力電圧を検出するための分圧抵抗１２ａ〜ｃを接続し、さらに直列に分圧抵抗１３ａ〜ｃを接続する。分圧抵抗１２ａ〜ｃおよび分圧抵抗１３ａ〜ｃによって分圧された出力電圧を帰還電圧とする。高圧電源部１０には、接続点１５ａ〜ｃの何れかの接続点と、接続点１６とを接続するマルチプレクサ１４が設けられている。接続点１５ａ〜ｃは、帰還電圧の入力点として機能する。そして、帰還電圧は、マルチプレクサ１４の接続点１６に集合されるようになっている。マルチプレクサ１４の接続点の切り替えを行うことにより、Ａ／Ｄコンバータ２２に入力される帰還電圧を選択できる。  【選択図】  図１
2005094868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧を発生させる複数の高電圧発生部と、
前記高電圧発生部の出力電圧を制御する制御部と、
前記高電圧発生部の出力電圧に基づいて、帰還信号を生成する帰還信号生成手段と、
前記高電圧発生部ごとに生成された前記帰還信号から選択された所定の帰還信号が、前記制御部へ伝達されるように回路を切り替える切替手段と、
前記切替手段を介して前記制御部へ入力された前記帰還信号に基づいて、前記高電圧発生部の出力電圧の補正を行う補正手段と、
を備えたことを特徴とする高圧電源装置。
【請求項２】
前記切替手段は、前記帰還信号を所定の基準値を比較する帰還信号比較手段を備え、前記帰還信号比較手段の比較結果に基づいて、前記制御部へ入力される前記帰還信号を切り替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】
前記切替手段は、前記帰還信号比較手段の比較結果を記憶する記憶手段を備え、前記記憶手段の記憶情報に基づいて、前記制御部へ入力される前記帰還信号を切り替えることを特徴とする請求項２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、複数の出力を有する高圧電装置に関し、特に、複数色で構成された画像を形成する画像形成装置に用いられる高圧電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電子複写機装置やレーザプリンタ装置等の画像形成装置においては、帯電装置、転写装置、現像装置等が内蔵されている。これらの装置を動作させる際には、高圧電源装置の出力が用いられている。画像形成装置の制御装置では、この高圧電源の出力電圧を調整しながら画像形成処理を行っている。
また、複数色で構成されたカラー画像を形成するためのカラー画像形成装置においては、各色つまりＣ（シアン）Ｍ（マゼンタ）Ｙ（イエロー）Ｋ（ブラック）のそれぞれの画像を形成するために、各色に対応した帯電装置、転写装置、現像装置等が設けられている。従って、これらの装置を駆動させるため、装置の数に対応した高圧電源の出力が必要となる。
【０００３】
このように、多くの高圧電源の出力が必要となる画像形成装置においては、高圧電源の出力数の増加に伴い、高圧電源の出力を制御するための制御回路が複雑化する傾向にある。
従来、このような画像形成装置における高圧電源装置の制御回路の複雑化を抑制するための技術が、下記の特許文献に開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３０５３８０公報
【特許文献２】特開２０００−８９５８４公報
【特許文献３】特開平１０−９１２５８号公報
【０００４】
特許文献１には、高圧電源装置の出力電圧を分圧した後の電圧（分圧電圧）を、高圧電源装置の有するオン／オフのシーケンス回路を用いて測定することによって、適切に転写ロータを制御するための抵抗値を演算する技術が開示されている。
また特許文献２には、高圧部において回路を切り替えるためにマルチプレクサを用いて回路構成の簡略化を図った制御回路が開示されている。
さらに特許文献３には、一次側のスイッチングデューティ幅を所定の演算手段を用いて更新してトランスの出力を変化させることによって、複数のトランスを用いることなくトランスの出力範囲を拡大することができる高圧電源装置が開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、複数の出力電圧を有する高圧電源装置においては、これらの出力電圧を制御するための制御回路の複雑化を抑制するだけでなく、制御回路内の演算処理装置の負荷を低減させることが課題となっている。即ち、演算処理装置に入力される信号の数を必要最小限に制限することが望ましい。
そこで本発明は、帰還制御を用いて複数の出力電圧を制御する高圧電源装置において、制御部に入力される帰還信号の入力数を低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明では、高電圧を発生させる複数の高電圧発生部と、前記高電圧発生部の出力電圧を制御する制御部と、前記高電圧発生部の出力電圧に基づいて、帰還信号を生成する帰還信号生成手段と、前記高電圧発生部ごとに生成された前記帰還信号から選択された所定の帰還信号が、前記制御部へ伝達されるように回路を切り替える切替手段と、前記切替手段を介して前記制御部へ入力された前記帰還信号に基づいて、前記高電圧発生部の出力電圧の補正を行う補正手段と、を備えることにより前記目的を達成する。
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記切替手段は、前記帰還信号を所定の基準値を比較する帰還信号比較手段を備え、前記帰還信号比較手段の比較結果に基づいて、前記制御部へ入力される前記帰還信号を切り替えることにより前記目的を達成する。
請求項３記載の発明では、請求項２記載の発明において、前記切替手段は、前記帰還信号比較手段の比較結果を記憶する記憶手段を備え、前記記憶手段の記憶情報に基づいて、前記制御部へ入力される前記帰還信号を切り替えることにより前記目的を達成する。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、切替手段を用いて帰還信号の出力先を絞ることにより、制御部に入力される帰還信号の入力数を低減させることができる。
また、請求項２記載の発明によれば、帰還信号を所定の基準値を比較する帰還信号比較手段を用いて、帰還信号の出力先を適切に絞り込み、必要最小限の帰還信号を選択することによって、制御部に入力される帰還信号の入力数を適切に低減させることができる。
さらに請求項３記載の発明によれば、帰還信号比較手段の比較結果を記憶する記憶手段を用いて履歴情報を認識させ、記憶情報に基づいて帰還信号の出力先を選択することによって、帰還信号制御の固定化（安定化）を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の高圧電源装置における好適な実施の形態について、図１から図４を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置における高圧電源部１０およびその制御部２０の概略構成を示した図である。
なお、図１にはカラー画像形成装置において各色毎に設けられている高圧電源部１０のうちの一色分についてのみ示している。
図１に示すように、画像形成装置の内部回路には、高圧電源部１０と制御部２０が形成されている。
高圧電源部１０は、各装置の入力電圧を出力する高圧電圧出力部３０に接続されている。この高圧電圧出力部３０は、帯電装置の入力用の出力部３０ａ、転写装置の入力用の出力部３０ｂおよび現像装置の入力用の出力部３０ｃから構成されている。
なお、画像形成装置に設けられる装置は、仕様によって異なる。即ち、さらに分離装置、クリーニング装置、除電装置等が付加する場合もあり、このような場合には、その入力数に応じた出力部が設けられるようになっている。
【０００９】
高圧電源部１０には、高電圧を発生させる高圧電源（Ｈ．Ｖ）１１ａ〜ｃが出力部３０ａ〜ｃ毎に設けられている。高圧電源（Ｈ．Ｖ）１１ａ〜ｃは、スイッチング電源によって構成されている。
詳しくは、一次側の入力信号をＰＷＭ（パルス幅変調）制御によって、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等で構成された駆動回路をスイッチングさせる。そして、出力電圧比率を制御してトランス（変圧器）に印加される電圧を制御することによって、二次側に任意に設定された高圧出力電圧を発生させるようにする。なお、出力電圧値は、基本的に設定値に固定されているものとするが、必要に応じて、補正を行うようにしてもよい。
【００１０】
高圧電源１１ａ〜ｃと出力部３０ａ〜ｃとの間には、高圧電源１１ａ〜ｃの出力電圧を検出するための分圧抵抗１２ａ〜ｃが接続されている。この分圧抵抗１２ａ〜ｃと直列に分圧抵抗１３ａ〜ｃが接続され、分圧抵抗１３ａ〜ｃの他端は、画像形成装置の筐体に接地されている。なお、分圧抵抗１２ａ〜ｃおよび分圧抵抗１３ａ〜ｃは、帰還電圧検出手段として機能する。
高圧電源部１０には、接続点１５ａ〜ｃの何れかの接続点と、接続点１６とを接続するマルチプレクサ１４が設けられている。
マルチプレクサ１４の接続点１５ａは、分圧抵抗１２ａと分圧抵抗１３ａとの接続点、つまり高圧電源１１ａの出力電圧の分圧点と接続されている。同様に、接続点１５ｂは、分圧抵抗１２ｂと分圧抵抗１３ｂとの接続点と接続され、接続点１５ｃは、分圧抵抗１２ｃと分圧抵抗１３ｃとの接続点と接続されている。
【００１１】
なお、マルチプレクサ１４の接続点１５ａ〜ｃに入力される各出力電圧の分圧電圧は、高圧電源１１ａ〜ｃの出力電圧を検出した帰還電圧として用いる。
また、マルチプレクサ１４は、この帰還電圧の出力先を切り替える切替手段として機能する。そして、帰還電圧は、マルチプレクサ１４の接続点１６に集合されるようになっている。
【００１２】
制御部２０には、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２１が設けられている。ＣＰＵ２１は、画像形成装置の各処理の演算を行い、各部へ処理指令を出すことによって画像形成装置を制御している。
詳しくは、ＣＰＵは、高圧電源（Ｈ．Ｖ）１１ａ〜ｃ、およびマルチプレクサ１４と接続されており、これらの装置に対して各種処理信号を出している。
制御部２０には、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）コンバータ２２が設けられている。Ａ／Ｄコンバータ２２は、マルチプレクサ１４の接続点１６とＣＰＵ２１とに接続されている。アナログ信号をデジタル信号に変換すること。ＣＰＵ２１は、アナログ信号を直接扱うことができないため、Ａ／Ｄコンバータ２２を用いて、デジタル信号に変換する必要がある。
Ａ／Ｄコンバータ２２の出力は、ＣＰＵ２１に送られ、ＣＰＵ２１での演算結果が高圧電源１１ａ〜ｃへ反映されるようになっている。
【００１３】
ここで、このように構成された本実施の形態と図２に示すように構成された回路とを比較する。
図２は、マルチプレクサ１４を用いずに、検出した帰還電圧を制御部へ伝達させた場合の回路構成を示した図である。
図２では、高圧電源１１ａ〜ｃの出力電圧を検出した帰還電圧を直接Ａ／Ｄコンバータ２２’へ入力されるように接続されている。そのため、Ａ／Ｄコンバータ２２’におけるアナログポートが帰還電圧の数分つまり高圧電源１１ａ〜ｃの出力の数分分必要となる。
図２に示すように、カラー画像形成装置においては、Ｋ（ブラック）Ｃ（シアン）Ｍ（マゼンタ）Ｙ（イエロー）の各色に対応する数の高圧電源１１ａ〜ｃが必要となる。さらに、分離装置、クリーニング装置、除電装置等が付加される場合には、さらに帰還電圧の入力用のアナログポートが必要となる。そして、Ａ／Ｄコンバータ２２’の入力数の容量を超える場合には、新たに別のＡ／Ｄコンバータ２２’を追加する必要が発生し、回路構成が複雑になってしまう。
【００１４】
図１の説明にもどり、高圧電源部１０およびその制御部２０の動作について説明する。
ここでは、画像形成装置に設けられている、帯電装置、転写装置、現像装置等にそれぞれ補正機能を有する場合について説明する。このような補正機能は、画像形成装置の修理時に実行されるサービスモードと呼ばれる、装置性能の確認処理を実行する際に特に有効な機能である。
例えば、帯電装置において、帯電ローラにおいてローラ負荷の抵抗値に大きなばらつきが生じるといった不具合が発生した場合を想定する。この場合、他の装置、例えば、転写装置や現像装置には不具合（変動）が見られないとすると、帯電装置の入力電圧のみを補正することが望ましいと判断される。
【００１５】
このような場合、帯電装置の入力用の高圧電源１１ａの帰還電圧を補正対象信号として制御部２０に入力させる。詳しくは、マルチプレクサ１４を制御して、接続点１５ａと接続点１６とを接続させるように回路の切替を行う。そして、切替行った後、出力電圧調整等の補正を行う。
なお、帯電装置、転写装置、現像装置等の何れの装置において不具合が発生していないような場合にも、マルチプレクサ１４において接続点１５ａ〜ｃの何れかの接続点と、接続点１６とが接続され、補正回路の閉ループが形成されるが、補正を行うことにより不具合が発生することはないためそのままとする。
【００１６】
本実施の形態においては、マルチプレクサ１４を用いて、制御部２０に入力される帰還電圧の切り替えを行うようにしているが、帰還電圧を切り替える方法はこれに限られるものではない。切替手段としては、例えば、トランジスタ等のスイッチング素子を用いてスイッチング回路を構成し、帰還電圧が入力される補正回路そのものをオン・オフ（遮断）するようにしてもよい。このように切替手段を構成することにより、帯電装置、転写装置、現像装置等の何れの装置において不具合が発生していないような場合、例えば、出荷時の新品状態の場合において、全ての補正回路を遮断することが可能となる。
このように、本実施の形態によれば、マルチプレクサ１４を用いて、制御部２０へ入力される高圧電源１１ａの帰還電圧を切り替えることにより、ＣＰＵ２１へ入力される信号数を低減させることができる。これにより、ＣＰＵ２１の負荷を軽減させることができる。
【００１７】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の２つの変形例について図３および図４を参照して詳細に説明する。
（第１変形例）
図３は、本実施の形態に係る画像形成装置の第１変形例における高圧電源部１０’およびその制御部２０の概略構成を示した図である。
なお、図１に示す画像形成装置と重複する箇所には同一の符号を付して詳細な説明については省略し、変形箇所についてのみ説明を行う
図３に示すように、第１変形例では、分圧抵抗１２ａ〜ｃおよび分圧抵抗１３ａ〜ｃによって分圧された帰還電圧が、比較部４０ａ〜ｃを介してマルチプレクサ１４に入力されるようになっている。
【００１８】
比較部４０ａ〜ｃは、トランジスタ４１ａ〜ｃ、オペアンプ４２ａ〜ｃ、分圧抵抗４３ａ〜ｃ、分圧抵抗４４ａ〜ｃから構成されている。
トランジスタ４１ａ〜ｃは、ＰＮＰ形のトランジスタであり、ここではスイッチング素子として機能する。トランジスタ４１ａ〜ｃのコレクタ端子（Ｃ）は、マルチプレクサ１４の接続点１５ａ〜ｃに接続されている。トランジスタ４１ａ〜ｃのエミッタ端子（Ｅ）は、分圧抵抗１２ａ〜ｃおよび分圧抵抗１３ａ〜ｃの接続点に接続されている。トランジスタ４１ａ〜ｃのベース端子（Ｂ）は、オペアンプ４２ａ〜ｃの出力端子に接続されている。
【００１９】
オペアンプ４２ａ〜ｃは、比較器（コンパレータ）として機能する信号増幅器である。オペアンプ４２ａ〜ｃの＋（プラス）端子は、分圧抵抗１２ａ〜ｃおよび分圧抵抗１３ａ〜ｃの接続点に接続されている。オペアンプ４２ａ〜ｃの−（マイナス）端子は、分圧抵抗４３ａ〜ｃおよび分圧抵抗４４ａ〜ｃの接続点に接続されている。オペアンプ４２ａ〜ｃは、＋端子に印加される電圧値が、−端子に印可される電圧よりも高い値であれば、出力端子からＨ（ハイ）レベルの信号（電圧）が出力される。ここでは、オペアンプ４２ａ〜ｃの電源電圧（Ｖｃｃ）が５Ｖに設定されているため、Ｈレベル時の電圧値は５Ｖとなる。一方、＋端子に印加される電圧値が、−端子に印可される電圧よりも低い値であれば、出力端子からＬ（ロー）レベルの信号（電圧）が出力される。
オペアンプ４２ａ〜ｃの出力端子は、トランジスタ４１ａ〜ｃのベース端子（Ｂ）に接続されているため、オペアンプ４２ａ〜ｃの出力信号（電圧）に基づいて、トランジスタ４１ａ〜ｃがスイッチング制御されるようになっている。
トランジスタ４１ａ〜ｃはＰＮＰ形であるため、オペアンプ４２ａ〜ｃの出力がＬレベルの場合にオンし、Ｈレベルの場合にオフするようになっている。
【００２０】
電源電圧（Ｖｃｃ）には、分圧抵抗４３ａ〜ｃが接続されている。この分圧抵抗４３ａ〜ｃと直列に分圧抵抗４４ａ〜ｃが接続され、分圧抵抗４４ａ〜ｃの他端は、画像形成装置の筐体に接地されている。
ここでは、分圧抵抗１２ａ〜ｃを１ＭΩの抵抗器で構成し、分圧抵抗１３ａ〜ｃを８６７Ωの抵抗器で構成する。また、分圧抵抗４３ａ〜ｃを１ｋΩの抵抗器で構成し、分圧抵抗４４ａ〜ｃを１ｋΩの抵抗器で構成する。
【００２１】
次に、トランジスタ４１ａ〜ｃの動作について説明する。
ここでは、定常時、高圧電源１１ａ〜ｃの出力電圧が３ｋＶに設定されている場合について説明する。オペアンプ４２ａ〜ｃの−端子には、５Ｖの電源電圧（Ｖｃｃ）を１ｋΩの分圧抵抗４３ａ〜ｃと１ｋΩの分圧抵抗４４ａ〜ｃとによって分圧された２．５Ｖが印加されるようになっている。一方、オペアンプ４２ａ〜ｃの−端子には、３ｋＶの出力電圧を１ＭΩの分圧抵抗１２ａ〜ｃと８６７Ωの分圧抵抗１３ａ〜ｃとによって分圧された２．６Ｖが印加されるようになっている。
このように、＋端子に印加される電圧値が、−端子に印可される電圧よりも高い値であるため、オペアンプ４２ａ〜ｃはＨレベル出力する。従って、トランジスタ４１ａ〜ｃは、定常時にはオフ状態であり、マルチプレクサ１４に帰還信号が到達していない状態となっている。即ち、マルチプレクサ１４において、接続点１５ａと接続点１６とが接続されている状態であっても、帰還電圧は、制御部２０に入力されないようになっている。
【００２２】
一方、高圧電源１１ａ〜ｃの出力電圧が設定電圧値（３ｋＶ）より低下し、帰還電圧つまり、オペアンプ４２ａ〜ｃの−端子に印加される電圧値が、＋端子に印加される基準電圧値（２．５Ｖ）よりも低下した場合には、オペアンプ４２ａ〜ｃはＬレベル出力する。従って、トランジスタ４１ａ〜ｃは、オン状態となり、マルチプレクサ１４に帰還信号が到達した状態となる。そして、補正回路の閉ループが形成され、高圧電源１１ａ〜ｃの出力電圧の補正が可能となる。
なお、トランジスタ４１ａ〜ｃをオフするタイミングは、分圧抵抗１２ａ〜ｃおよび分圧抵抗１３ａ〜ｃの分圧比を変更することによって任意に設定できるようになっている。
【００２３】
帰還電圧の仕様は、帰還電圧ｎＶのとき、高圧電源１１ａ〜ｃの出力電圧ｎ’Ｖという対応を付けて成立している。ここでは、３ｋＶの出力電圧に対して２．６Ｖの帰還電圧となるように、分圧抵抗１２ａ〜ｃおよび分圧抵抗１３ａ〜ｃの分圧比が設定されている（通常、２点間のポイントを直線で結び、一次関数：ｙ＝ａｘ＋ｂの形で表される）。
マルチプレクサ１４の制御は、ＣＰＵ２１によって行われ、例えば、接続点１５ａと接続点１６が接続され、そして、トランジスタ４１ａがオン状態となった時に、高圧電源１１ａの帰還電圧が制御部２０に入力されるようになっている。
このように、第１変形例によれば、マルチプレクサ１４における接続点の選択条件と、トランジスタ４１ａ〜ｃのオン条件との双方が成立した場合にのみ帰還電圧を制御部２０へ入力させることができる。これにより、さらにＣＰＵ２１の負荷を軽減させることができる。
【００２４】
（第２変形例）
図４は、本実施の形態に係る画像形成装置の第２変形例における高圧電源部１０’’およびその制御部２０の概略構成を示した図である。
なお、図１に示す画像形成装置および図３に示す第１変形例と重複する箇所には同一の符号を付して詳細な説明については省略し、変形箇所についてのみ説明を行う。
図４に示すように、第２変形例では、第１変形例において比較部４０ａ〜ｃから出力された帰還電圧が、カウンタ５０ａ〜ｃを介してマルチプレクサ１４に入力されるようになっている。
【００２５】
カウンタ５０ａ〜ｃは、第２変形例で説明したトランジスタ４１ａ〜ｃのオフ期間をカウントする計数器である。カウンタ５０ａ〜ｃは、ＣＰＵ２１によって制御されている。カウンタ５０ａ〜ｃには、予め、基準期間が設定されており、トランジスタ４１ａ〜ｃのオフ期間がこの基準期間を超えた場合には、画像形成装置は、対応する高圧電源１１ａ〜ｃの出力変動率は低いものと判断する。なお、カウンタ５０ａ〜ｃは、帰還電圧比較手段の比較結果を記憶する記憶手段として機能する。
そして、補正回路の閉ループを形成する処理、つまり、マルチプレクサ１４による対象接続点の接続や、対象トランジスタ４１ａ〜ｃのオン・オフ動作を停止し、高圧電源１１ａ〜ｃの出力電圧を固定した状態とする。つまり、高圧電源１１ａ〜ｃの出力電圧の補正処理を行わないようにする。
例えば、高圧電源１１ａ〜ｃの出力電圧の補正処理を強制的に停止させるために、トランジスタ４１ａ〜ｃのスイッチング部付近に、ラッチ回路等を設けこの回路に開回路（オープンループ）を記憶させるようにしてもよい。
【００２６】
なお、高圧電源１１ａ〜ｃの出力電圧は、経時変化によって変動するおそれがあるため、カウンタ５０ａ〜ｃの履歴情報は、連続通電時のみ有とし、画像形成装置の電源を遮断する毎に解除されるようになっている。
このように、第２変形例によれば、出力電圧の安定した高圧電源１１ａ〜ｃの帰還電圧の制御部２０への入力を規制することができる。これにより、帰還制御系が安定化し、さらにＣＰＵ２１の負荷を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施の形態に係る画像形成装置における高圧電源部およびその制御部の概略構成を示した図である。
【図２】マルチプレクサを用いずに、検出した帰還電圧を制御部へ伝達させた場合の回路構成を示した図である。
【図３】本実施の形態に係る画像形成装置の第１変形例における高圧電源部およびその制御部の概略構成を示した図である。
【図４】本実施の形態に係る画像形成装置の第２変形例における高圧電源部およびその制御部の概略構成を示した図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  高圧電源部
１１ａ〜ｃ  高圧電源
１２ａ〜ｃ  分圧抵抗
１３ａ〜ｃ  分圧抵抗
１４  マルチプレクサ
２０  制御部
２１  ＣＰＵ
２２  Ａ／Ｄコンバータ
３０  高圧電圧出力部
４０ａ〜ｃ  比較部
４１ａ〜ｃ  トランジスタ
４２ａ〜ｃ  オペアンプ
４３ａ〜ｃ  分圧抵抗
４４ａ〜ｃ  分圧抵抗
５０ａ〜ｃ  カウンタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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