(57)【要約】【課題】広範囲の出力−負荷特性に対応可能な高圧電源装置を提供する。【解決手段】高圧発生部を構成するトランス４のオン、オフデューティを任意に設定可能なＰＷＭ発生手段２を備え、トランス４の出力帰還値と制御すべき目標値とを一定周期毎に比較し、所定の演算式により次周期のＰＷＭデューティを更新することで出力制御を行う高圧電源装置において、トランス４の出力段にツェナーダイオードＺＤとフォトカプラＰＣを並列接続する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧発生部を構成するトランスのオン、オフデューティを任意に設定可能なＰＷＭ発生手段を備え、上記トランスの出力帰還値と制御すべき目標値とを一定周期毎に比較し、所定の演算式により次周期のＰＷＭデューティを更新することで出力制御を行う高圧電源装置において、上記トランスの出力段にツェナーダイオードとフォトカプラを並列接続することを特徴とする高圧電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の高圧電源装置において、上記並列接続されたツェナーダイオードとフォトカプラを直列に多段で構成することを特徴とする高圧電源装置。
【請求項３】
請求項１あるいは２記載の高圧電源装置において、上記ツェナーダイオードのツエナー電圧を出力設定値差に設定し、出力切り替え時に上記フォトカプラによる切り替えを行うことを特徴とする高圧電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスを用いた複写機・ファクシミリ・プリンタ等の画像形成装置に好適な高圧電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真プロセスによる複写機・ファクシミリ・プリンタ等の画像形成装置には、マイクロプロセッサＣＰＵとタイマ、Ａ／Ｄ変換器を備え、各高電圧出力をＡ／Ｄ変換器によりモニタし、一定周期毎にＡ／Ｄ変換からの現出力帰還値と目標出力との比較結果からＣＰＵによる演算更新を行い、高圧トランスを駆動するスイッチングトランジスタのスイッチングデューティを制御することで任意の高電圧を出力する高圧電源が搭載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
最近では、高圧電源が印加される電子写真プロセスの負荷としてのローラや感光体そのもののインピーダンスが広範囲になっていること、また、画像品質向上のために装置が置かれた環境や記録紙の種類、サイズにより出力設定値が異なることが多い。そのため、出力範囲・負荷範囲が非常に広範囲となる。
このように、ＰＷＭデューティ−出力特性を利用し制御する高圧電源装置においては負荷が大きいものに対し、出力可能とすると負荷が小さいときにＰＷＭデューティに対する出力変化幅が一定になっていない領域を使用せざるをえず、制御が安定しないことがある。また、負荷が軽い場合を想定した構成とすると逆に負荷が大きいときに出力が足りないと言った現象となり、画像に影響してしまう。
また、ＰＷＭの演算更新方式では出力切替においても定期タイミングでしかＰＷＭデューティを演算更新しないため切替時間がかかってしまい、画像に影響を及ぼしてしまう恐れがある。
本発明は、広範囲の出力−負荷特性に対応可能な高圧電源装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、高圧発生部を構成するトランスのオン、オフデューティを任意に設定可能なＰＷＭ発生手段を備え、トランスの出力帰還値と制御すべき目標値とを一定周期毎に比較し、所定の演算式により次周期のＰＷＭデューティを更新することで出力制御を行う高圧電源装置において、トランスの出力段にツェナーダイオードとフォトカプラを並列接続する高圧電源装置を最も主要な特徴とする。
請求項１によれば、トランスの出力段にツェナーダイオードを配置することでＰＷＭデューティに対する出力特性を変化させることができ、フォトカプラを並列に接続することで目標出力および負荷状態によってフォトカプラによる切り替えを行い、広範囲の出力−負荷特性に対応可能となり、画像形成装置に適用すれば画質の向上を図ることができる。
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、並列接続されたツェナーダイオードとフォトカプラを直列に多段で構成する高圧電源装置を主要な特徴とする。
請求項２によれば、並列に構成されたツェナーダイオードとフォトカプラを多段に構成することで、広範囲の出力−負荷特性に対応可能となり、画像形成装置に適用すれば画質の向上を図ることができる。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の高圧電源装置において、ツェナーダイオードのツエナー電圧を出力設定値差に設定し、出力切り替え時にフォトカプラを切り替える高圧電源装置を主要な特徴とする。
請求項３によれば、多段に構成されたツェナーダイオードを目標出力切替タイミングでフォトカプラにより切り替えることで、出力切替時の立ち上がり、立ち下がり時間を最小に抑えることが可能となり、画像形成装置に適用すれば画質の向上を図ることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る高圧電源装置の構成図である。また図２、図３はＰＷＭデューティ出力特性の第１、第２の例を示す図である。
本高圧電源装置の構成をその動作と併せて説明する。ＣＰＵ１は、記録紙搬送のためのモータ制御や各種センサの取り込み、光書き込み制御等の装置全体の制御を行うとともに、内部にタイマ機能を備え、一定間隔で発生するタイマ割り込み時に高圧電源の駆動条件を演算更新し、ＰＷＭ発生器２により必要な駆動条件でスイッチングトランジスタ３をオン／オフさせ、高圧発生部（トランス）４により出力を発生する。
そして、高圧出力端子に印加される出力をモニタするために帰還値変換部５により出力電圧および出力電流を帰還値変換してＡ／Ｄ変換器６に取り込み、このＡ／Ｄ変換の結果により駆動条件をＣＰＵ１が演算更新することを高圧出力停止タイミングまで繰り返し行う。
ＣＰＵ１は演算更新の同期を取るために内部のタイマ割り込み（ここでは１０ｍｓ割り込み）が入ったところで現在の出力をＡ／Ｄ変換器６から取り込み、目標出力のＡ／Ｄ値との差分を求め、所定の演算式に従って更新するＰＷＭ設定値を計算しＰＷＭ更新駆動する。これは１０ｍｓ毎に出力が停止されるまで継続して行われる。
計算式は上記で求めたＡ／Ｄ値の目標値との差分にある演算係数を掛け、現在のＰＷＭ設定値に対して増加減する。具体的には、新ＰＷＭ設定値＝現ＰＷＭ設定値＋（Ａ／Ｄ値差分×演算係数）となっており、出力が目標出力に対して小さい場合はＰＷＭデューティのオン幅が大きくなる様に、逆に出力が目標出力に対して大きい場合はＰＷＭデューティのオン幅が小さくなる様に演算される。また、Ａ／Ｄの差分が大きければ、ＰＷＭデューティの増減分も大きくなり、小さければ増減分は小さく更新される。
【０００６】
このような基本的な構成で、出力段にツェナーダイオード（以下：ＺＤ）とフォトカプラ（以下：ＰＣ）を並列に接続した対７を多段（この場合、７ａ、７ｂ、７ｃの３段）に直列接続し、出力をＺＤを介して行うことで、ＰＷＭデューティ出力特性を改善する。
具体的には低出力時（５０〜１００Ｖ程度）に負荷が小さい場合にはデューティは０〜５％程度で制御されることになるが、図２に示すＰＷＭデューティ出力特性（その１）のようにＺＤなしでは０〜１％の間で出力変化が大きすぎると共に、１〜５％における出力変化も大きく、出力自体が発振のように大きく変化してしまう。
この場合、図２に示すように、ＺＤ＝３００Ｖとすればデューティ＝２％以上で使用することで変化量も少なく、制御可能なレベルとなる。このように負荷状態と出力設定値により制御しやすいＰＷＭデューティ特性を得るためＺＤを挿入する。逆に高出力時にはＺＤを介しては出力不足となる場合にＣＰＵ１のポート制御により、ＰＣをオフすることでデューティに対する出力を上昇させる。
この実施形態の場合、５０Ｖ、１００Ｖ、１５０ＶのＺＤ１、ＺＤ２、ＺＤ３を多段に備え、フォトカプラＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３により切り換えることで出力と負荷条件から最適な組み合わせで制御する。また、このＺＤ電圧をプロセス条件に合わせ出力切替設定電圧と合わせることで、出力切替時にＰＷＭデューティを更新演算を行うことなく電圧差に応じて必要なＰＣを切り替えて出力電圧を変化させることができる。
なお、図３に高出力時のＰＷＭデューティ出力特性（その２）をも示す。図３に示すように、高出力時にはＺＤによる影響はあまり無いことが分る。
【０００７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、トランスの出力段にツェナーダイオードを配置することでＰＷＭデューティに対する出力特性を変化させることができ、フォトカプラを並列に接続することで目標出力および負荷状態によってフォトカプラによる切り替えを行い、広範囲の出力−負荷特性に対応可能となり、画像形成装置に適用すれば画質の向上を図ることができる。
請求項２によれば、並列に構成されたツェナーダイオードとフォトカプラを多段に構成することで、広範囲の出力−負荷特性に対応可能となり、画像形成装置に適用すれば画質の向上を図ることができる。
請求項３によれば、多段に構成されたツェナーダイオードを目標出力切替タイミングでフォトカプラにより切り替えることで、出力切替時の立ち上がり、立ち下がり時間を最小に抑えることが可能となり、画像形成装置に適用すれば画質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る高圧電源装置の構成図である。
【図２】ＰＷＭデューティ出力特性の第１の例を示す図である。
【図３】ＰＷＭデューティ出力特性の第２の例を示す図である。
【符号の説明】
２  ＰＷＭ発生器（ＰＷＭ発生手段）、４  高圧発生部（トランス）、ＺＤ  ツェナーダイオード、ＰＣ  フォトカプラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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