JP3777972B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写機等の電源装置に関する。さらに詳細には、プリンタ、複写機等の帯電装置、転写装置、ヒューザー装置、現像装置等に適用可能な電源装置であり、状態値検出によるフィードバック制御を正確に実行することを可能とした構成を持つ電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ、複写機等の画像形成装置は、感光体ドラムに静電潜像を接触帯電装置（以下帯電装置）で形成し、トナー像を現像装置で形成し、接触転写装置（以下転写装置）で、トナー像を用紙に転写する。さらに、用紙への転写後、剥離（デタック）装置で用紙を感光体または、転写装置等から剥離し、ヒューザー装置において用紙にトナーを定着して、画像を出力する。
【０００３】
図９は、画像形成装置の感光体回りの構成を示す図である。感光体ドラム３１０１は、図示しないモータにより駆動されて矢印方向に回転する。この感光体ドラム３１０１の周囲には、帯電ロールを備えた接触帯電装置３１０２が備えられ、接触帯電装置３１０２により感光体３１０１が一様に帯電された後、ラスター出力スキャン（ＲＯＳ）において像を出力する。ＲＯＳが実行する機能は、一連の変調されたスキャン・ラインをもって感光体表面を連続的にスキャンすることにより、感光性の表面上に出力イメージ・コピーを露光することである。感光体ドラム３１０１上に形成された静電潜像は、現像装置３１０３の現像ロール３１１０により現像され、感光体ドラム３１０１上に形成されたトナー像は、転写装置３１０４により用紙（ペーパー）３１０５上に転写される。用紙への転写後、剥離（デタック）装置３１０６で用紙を感光体から剥離し、ヒューザー装置３１０７において用紙（ペーパ）３１０５にトナーを定着して、画像を出力する。
【０００４】
上記構成において、帯電装置は感光体ドラムに接触しており、帯電電源により帯電用バイアスが印加され、感光体ドラムを一様に帯電する。また、現像装置を構成する現像ロールは、感光体ドラムに近接して配置され、帯電したトナーをその表面に担持して回転し、そのトナーを感光体に向き合う現像位置に運ぶ。また、その現像ロールには、現像電源から、現像バイアスが印加される。この現像バイアスの印加により現像ロールの表面に担持されたトナーが感光体ドラム側に飛翔し、感光体ドラム上にトナー像が形成される。
【０００５】
また、転写装置は、感光体ドラムに接触した状態に配置されて回転し、転写電源により転写バイアスが印加され、感光体ドラムと転写ロールとの間に挿入された用紙上にトナー像を転写させる。これら、帯電装置電源、現像装置電源、および転写装置電源は、制御回路により、バイアス印加のタイミング等が制御される。
【０００６】
上述の帯電、転写処理において、従来、主流であったコロトロンワイヤー等の放電による給電方式は、低電力化やオゾンレス化等の利点から、接触形ロールによる直接給電、微少隙間での微少放電方式が現在では主流となってきている。
【０００７】
一方、近年のＣＰＵ性能の向上に伴い、高圧出力をソフトウエアで制御する高圧電源が提案されている。制御方法は、高圧出力の状態量を検出回路で検出し、検出値をＣＰＵ等のＡ／Ｄ変換機構によりディジタル変換し、プログラムにより制御するべき目標値との差異を判断する。その結果により、高圧電源の出力を増減させるＰＷＭ信号のデューティ（Ｄｕｔｙ）値を変化させ、目標値に近づける制御を実行する。このようなディジタル制御方式では、ソフトウエアで高圧電源が制御可能なため、従来必要だったオペアンプ（ＯＰＡｍｐ）等のアナログ制御回路が必要なくなり、制御回路のコストダウン、実装スペースの縮小が達成される。このようなソフトウエアによるディジタル制御を開示した構成に、特開平９−２１５３２９、または特開昭６２−２７９３６６号がある。
【０００８】
一般的なディジタル制御方式の高圧電源構成を示すブロック図を図１０に示す。図１０に示すように、高圧電源３２１０は出力負荷３２４０に対して、転写、帯電など、負荷に応じた所定の出力を行なう。
【０００９】
高圧電源３２１０は、昇圧トランス３２１１、トランスの１次側印加電圧を周期的にスイッチングするスイッチング回路３２１２、トランスの２次側で所望の出力波形を生成する整流回路３２１３と出力状態量を検出する検出手段３２１４、検出手段による検出結果から出力目標値に制御信号を送信する制御手段３２３０によって構成される。直流電源（２４Ｖ）３２１５の生成した直流電圧はトランスの１次側に印加される。
【００１０】
高圧電源の出力は、制御手段３２３０のＣＰＵ３２３１を利用したプログラミングによるディジタル制御によりコントロールされる。ＣＰＵ３２３１による制御は、検出手段３２１４により検出された状態量をＡ／Ｄ変換器３２３３によりディジタル変換を行ない、高圧電源が制御すべき目標値とを比較し、その比較結果に応じてパルス発振器３２３２によってスイッチング手段に与えるＰＷＭ信号のデューテイ（Ｄｕｔｙ）値を制御するものである。スイッチング手段３２１２は、パルス幅信号に基づいて入力電圧をスイッチングして出力制御を実行する。直流電源（５Ｖ）３２３５は、制御手段３２３０に印加され、制御手段３２３０では、これを基準値として各制御を行っている。
【００１１】
ディジタル制御方式の電源回路制御のステップは以下のようにまとめられる。
（１）出力電圧を検出回路にてＡ／Ｄ変換器に入力できる電圧に変換（高圧を低圧に変換、また−出力ならば＋出力に変換）し、または出力電流を検出回路にてA/D変換器に入力できる電圧に変換（電流量を＋電圧に変換）し、
（２）、（１）の値をＡ／Ｄ変換器にて必要なビット（bit）数のディジタル（Digital）値に変換し、
（３）演算器にて予め設定されている目標値と（２）で得られたモニター値を予め決められた演算式で比較・演算を実施し、パルス幅変調（PWM）信号のデューティ（Duty）値を設定する値を算出する。
（４）パルス発振器にて、（３）で得られた設定値に従ったデューティ（Duty）値を持つ パルス幅変調（PWM）信号信号を作成する。
（５）（４）で生成されたＰＷＭ信号にてスイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦし、昇圧トランスの２次側にＯＮ／ＯＦＦのデューティ（Duty）に従った出力を発生する。
（６）（５）で発生した出力を検出し、（１）に戻る。
上記（１）〜（６）を繰り返しモニター値が目標値に一致するようにデューティ（Duty）の増減の制御を行なうことで出力の制御を行なう。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のようなＣＰＵ、Ａ／Ｄ変換器等を含む制御手段としてのＭＣＵ（マシンコントロールユニット）は、商用電源から直流電圧に変換する所謂低圧電源の例えば５Ｖを入力し、これを基準値として各制御を行っている。また、通常前記低圧電源の出力は数％の誤差（従来±３〜４％）を持っている。これは電気回路の構成上回避できないものであり、また低圧電源からＭＣＵへの５Ｖ入力ラインではその流れる電流が大きいためラインドロップ（接続ハーネスのインピーダンスと流れる電流による電圧降下）が生じるためである。
【００１３】
ＭＣＵは当然その誤差の範囲内で誤動作することのないように設計されているが、ここで問題となるのがＡ／Ｄ変換器の基準電圧としても低圧電源の５Ｖを使用しているためその誤差を含んでしまい、結果的に高圧電源の出力の誤差になってしまうということである。Ａ／Ｄ変換器は基準電圧と入力電圧値（電源装置では検出値）を比較することによってそのＡ／Ｄ変換器がもつ分解能でディジタル値に変換するものであるため、入力電圧値（電源装置では検出値）が同一の値でも基準電圧が変動するとそのディジタル出力値は変動してしまう。
【００１４】
またディジタル制御の高圧電源は、出力と検出電圧の関係が正比例（または反比例）になるように構成されており、例えば出力−４０００Ｖの時、検出値は４Ｖとすると出力−２０００Ｖの時、検出値は２Ｖとなるようになっている。
【００１５】
ここでＡ／Ｄ変換器にてディジタル値に変換された場合、例えばＡ／Ｄ変換器が１０ビット（ｂｉｔ）で基準電圧が５Ｖの場合出力−４０００Ｖの時、検出値は４Ｖで変換後の値は”８１８”となる。すなわち、
ディジタル値＝１０２３（１０ｂｉｔ）×４／５＝８１８
であるからである。
【００１６】
例えば実際の低圧電源（Ｍ／Ｃ）で高圧電源の出力を−４０００Ｖとして出力する必要があった場合、ＭＣＵは高圧電源の出力目標値として”８１８”を設定し出力検出値をＡ／Ｄ変換した値が”８１８”になるよう演算処理しＰＷＭ信号のデューティ（Duty）を可変制御を実施する。ここでＡ／Ｄ変換器の基準電圧が＋４％（５．２Ｖ）であった場合、目標値”８１８”は検出値として４．１５８Ｖとなり高圧電源装置の出力は−４１５８Ｖになるように制御がおこなわれてしまい、出力値として大きく目標値から乖離してしまう。
【００１７】
また、感光体に形成されたトナー像を記録用紙に転写する転写装置において、転写ローラが使用されることがある。特開平５−２４９８５０に記載のようにこの転写ローラは環境や経時変化によってそれが持つインピーダンスが大きく変化する特徴を持つ。特開平５−１８１３７３にあるように、様々な環境下において、最適な転写動作を行うために、あるポイントである所定の出力電圧(または電流)を印加し、その際の電流(または電圧)値を求めてその検出結果から転写ロールの負荷を測定し、最適な定電圧(または定電流)値で制御を行うという制御が一般的に行われている。
【００１８】
この転写ロールの負荷を測定し、最適な定電圧(または定電流)値で制御を行なう場合も負荷測定で使用する電圧モニター電流モニターは高圧電源内の検出回路にて検出値を生成し、ＭＣＵにてＡ／Ｄ変換器を介してディジタル値に変換した後予め決められている負荷測定式等により次回からの出力を変更している。よって同様にＡ／Ｄ変換器の基準電圧値が変動した場合には、正しい電流または電圧検出ができず、負荷測定の結果に影響を与えてしまう。
【００１９】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、検出値に基づくフィードバック制御を実行する電源装置において、検出値との比較電圧としての基準値の変動に関わらず、正確なフィードバック制御を実行することを可能とし、簡単な構成で高精度の出力を供給できるディジタル制御方式の電源装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、制御装置からの制御信号に基づいて第１の入力に対する出力を制御するフィードバック制御型の電源装置において、前記第１の入力に対する出力に対応した検出値を検出する検出手段と、前記第１の入力に基づいて前記検出値に対する参照値としての基準値を生成する基準値生成手段と、前記第１の入力とは独立した異なる第２の入力によって動作する制御部であり、前記検出手段からの検出値と、前記基準値生成手段の生成した基準値とを入力し、入力検出値と入力基準値との差分に基づくディジタル値を生成して、生成したディジタル値に基づいてオンオフ信号の比率としてのデューティ値を設定し、設定デューティ値に対応するオンオフ信号からなるパルス幅信号を出力する制御手段と、前記制御手段から前記パルス幅信号を入力し、該パルス幅信号に基づいて入力電圧をスイッチングして出力制御を実行するスイッチング手段と、を有することを特徴とする。本構成により、電源装置単体での検出値と基準値との比較による制御値を正確に設定することができ、実用上においても調整段階と同様の条件での正確なフィードバック制御が可能となり、また、制御手段の制御用値の調整が、検出値と基準値との比較による制御値を正確に設定でき、実用上におけるフィードバック制御が調整段階と同じ条件で実行可能となり、さらに、ディジタル値を電源装置内の基準値生成手段の生成する基準値と、検出手段の検出値とに基づいて生成する構成であるため、調整時と実際のフィードバック制御時と同一条件での制御が可能となり、正確な制御が可能となる。
【００２１】
さらに、本発明の電源装置の一実施態様において、前記検出手段は、前記基準値生成手段の生成した基準値を入力し、該入力基準値との比較に基づいて、検出値を出力する構成を有することを特徴とする。本構成によれば、基準値生成手段の生成する基準値のずれと、検出手段の検出値のずれが同様の条件のもとに発生することになり、一方の値のみがずれて制御値を変化させることがない。
【００２４】
さらに、本発明の電源装置の一実施態様において、前記基準値生成手段は、出力基準値調整用の調整手段を有することを特徴とする。本構成によれば、基準値の微調整が可能となり、部品間のばらつきによる出力値の変化を調整可能となる。
【００２５】
さらに、本発明の電源装置の一実施態様において、前記検出手段は、検出値調整用の調整手段を有することを特徴とする。本構成によれば、基準値の微調整が可能となり、部品間のばらつきによる出力値の変化を調整可能となる。
【００２６】
さらに、本発明の電源装置の一実施態様において、前記検出値を出力の負荷を算出するために利用することを特徴とする。本構成によれば、出力の負荷を検出値から取得することにより、負荷に応じた制御を行なうことが可能になる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電源装置の詳細について図面を参照しながら説明する。
【００２８】
【実施例】
［実施例１］
本発明に係る電源装置の回路構成例を図１に示す。なお、以下に説明する実施例は、転写装置、帯電装置、現像装置、ヒューザー装置等における電源において、またプリンタ、複写装置以外の分野においても、出力検出によるフィードバック制御構成を有する構成において適用可能である。
【００２９】
［構成］
図１に示すディジタル制御方式の高圧電源及び周辺回路（ＭＣＵ，ＬＶＰＳ（低圧電源））は、出力負荷５００に出力値を与える高圧電源１００、高圧電源の制御を行なう制御手段としてのＭＣＵ（マシンコントロールユニット）２００、高圧電源１００に入力される直流電源３００、ＭＣＵに入力される直流電源４００を有する。
【００３０】
ＭＣＵ２００内部には高圧電源１００の制御に必要なＣＰＵ２０１、スイッチングパルスを出力するパルス発振器２０２、高圧電源１００の検出値をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器２０３が備えられている。ＭＣＵ２００はこの他にも様々な部品で構成されているが、ここでは高圧電源１００のフィードバック制御に関する構成部品のみ記載している。
【００３１】
高圧電源１００は、昇圧トランス１０１、整流平滑回路１０２、スイッチ素子１０３、検出回路（電圧または電流）１０４及び基準電圧生成回路１０５を備えている。ここで基準電圧生成回路１０５の基準値と検出回路１０４の検出値をＭＣＵ２００内部のＡ／Ｄ変換器２０３のそれぞれＶｒｅｆ（基準電圧入力）及び入力（検出電圧入力）に接続する。
【００３２】
上述の構成は、出力に対応する検出値に基づいて入力を制御するフィードバック制御型の電源装置であり、出力に対応した検出値を検出する検出回路１０４によって検出し、基準電圧生成回路１０５は、高圧電源１００に入力される直流電源３００の入力に基づいて前記検出値に対する参照値としての基準値を生成する。フィードバック制御は、検出回路１０４の検出値と、基準電圧生成回路１０５の基準値とに基づいて入力制御信号を得て行なう。
【００３３】
フィードバック制御は、検出回路１０４からの検出値と、基準電圧生成回路１０５の生成した基準値とを入力し、検出値と基準値とに基づくディジタル制御値を生成し、スイッチ素子１０３に対するオンオフ信号の比率としてのデューティ値をディジタル制御値に基づいて設定して、これを制御信号としてスイッチ素子１０３に出力する処理として行なう。
【００３４】
本発明の電源装置における特徴は、高圧電源１００側に基準電圧生成回路１０５を設けた点である。基準電圧生成回路１０５の生成する基準電圧は、ＭＣＵ２００に入力される直流電源（５Ｖ）４００とは無関係であり、直流電源（２４Ｖ）３００に基づいて生成される。
【００３５】
図２に基準電圧生成回路１０５の回路構成例を２通り示す。図２（ａ）は、２４Ｖラインに対して、ツェナーダイオード１０５１、抵抗１０５２を直列に接続した構成であり、ツェナーダイオード１０５１、抵抗１０５２間から５Ｖの基準電圧を取り出す構成である。
【００３６】
また、図２（ｂ）は、シャントレギュレータ１０５３を用い、抵抗１０５４，ボリューム調整可能な可変抵抗１０５５をシャントレギュレータ１０５３に並列に接続し、さらに抵抗１０５６を接続した構成であり、可変抵抗１０５５のボリューム調整により、基準電圧（５Ｖ）の微調整を可能とした構成である。なお、ここでは、基準電圧として５Ｖを用いるが、５Ｖに限らず、他の様々な値を基準値として用いる構成が可能である。
【００３７】
このように、本構成は、高圧電源に入力される直流電源（２４Ｖ）３００に基づいて、検出電圧との比較参照値となる基準電圧を生成する。
【００３８】
［調整動作］
次に、本構成の基準電圧生成構成を持つ電源装置の調整処理について説明する。従来、本方式のようなフィードバック制御型の高圧電源の場合、高圧電源の製造及び調整検査等は高圧電源単品で行われる。出力の調整時、高圧電源は制御回路（ＭＣＵ）が接続されていない。従って、次のような方法で調整を行う。
【００３９】
（１）パルス発振器による調整
パルス発振器（パルスジェネレータ等）を用いて、出力値が予め決められた値になるようにＰＷＭ信号のデューティ（Ｄｕｔｙ）を調整する。その際の検出値を出力電圧に対応した値となるように、高圧電源の検出回路内に設定したボリュームで検出電圧の出力調整を実行する。
【００４０】
図３に高圧電源の主要構成であるスイッチング回路６１０、整流回路６２０、検出回路６３０の各回路の具体的構成例を示す。検出回路６３０は、整流回路６２０によって生成された出力電圧Ｖｏｕｔに基づくモニタ値としての検出電圧Ｖｍｏｎを出力する。
【００４１】
整流回路６２０は、トランス６４０の２次側に接続されたダイオード６２２、コンデンサ６２１を備えており、トランス６４０によって昇圧された交番電流をコンデンサ６２１とダイオード６２２の組み合わせにより整流し平滑する。
【００４２】
スイッチング回路６１０は、トランジスタ６１２を含み、トランジスタ６１２のコレクタはトランス６４０の１次巻線に、エミッタは接地されるとともに抵抗６１１を介して自身のベースに、ベースは抵抗６１３を介してパルス発振器に接続されている。
【００４３】
パルス発振器から入力するＰＷＭ信号がハイレベルであるときにトランジスタ６１２がオンされ、ＰＷＭ信号がローレベルであるときにトランジスタ６１２がオフされる。従って、トランジスタ６１２はＰＷＭ信号のデューテイに応じた期間でオン／オフの状態を交互に繰り返すので、ＰＷＭ信号のデューテイに応じてトランス６４０の１次側の直流電圧Ｖｉｎの印加、非印加を交互に行なうことになる。
【００４４】
検出回路６３０には、オペアンプ６３３が備えられており、オペアンプ６３３の反転入力は、自身の出力端に接続されており、オペアンプ６３３の非反転入力端は、抵抗６３２を介して出力側に接続されている。また、オペアンプ６３３の出力端は抵抗６３４を介して制御部に接続され、モニター値（Ｖｍｏｎ）を出力する。また検出回路６３０は、Ｖｍｏｎを調整するためのボリューム６３１を有しており、高圧電源の製造及び調整検査等において、出力値が予め決められた値になるようにＰＷＭ信号のデューティ（Ｄｕｔｙ）を調整するとともに、その際の検出値を出力電圧に対応した値となるように、検出回路６３０内に設定したボリューム６３１で検出電圧の出力調整を実行する。
【００４５】
検出回路のボリュームによる出力調整例を図４に示す。横軸が検出回路から出力される出力検出電圧値（Ｖｍｏｎ）であり、縦軸が出力電圧に対応する。例えば図４の実線の特性を持つ高圧電源に設定しようとする場合、実際の検出値と出力値との対応は、部品のばらつきによって例えば図の点線のようになることがある。このような場合に、例えば調整ポイントとして、パルス発振器により出力電圧が４ｋＶになるようにＰＷＭ信号のＤｕｔｙを調整した点７０１を設定し、この点７０１の検出回路の検出値が４Ｖになるように高圧電源の検出回路のボリュームを調整する処理を実行する。
【００４６】
本発明の電源装置構成の基準電圧生成回路１０５（図１参照）では、直流電源（２４Ｖ）３００から高圧電源１００に入力される電圧に基づいて基準電圧としての５Ｖを生成する。本構成ではＭＣＵに入力する直流電源（５Ｖ）４００からではなく、高圧電源１００の基準電圧生成回路１０５で生成した５Ｖを基準電圧としてＭＣＵ２００に供給した構成とした。
【００４７】
前述したように、高圧電源単品で行われる高圧電源の製造及び調整検査における出力の調整時、高圧電源は制御回路（ＭＣＵ）が接続されていない。しかし、本発明の構成によれば、高圧電源１００内の基準電圧生成回路１０５で生成した５Ｖを基準電圧として、検出値と出力値の対応の調整が可能となり、後で接続される、直流電源（５Ｖ）４００の誤差や変動に関係のない検出値と出力値の対応の調整が可能となる。
【００４８】
高圧電源１００内の基準電圧生成回路１０５は、実際の使用時においても調整時と同じ安定した基準電圧となるため、Ａ／Ｄ変換器２０３によるディジタル値の変動を防ぎディジタル制御そのものの出力精度の向上につながる。この方式の場合、基準電圧生成回路１０５で生成される５Ｖの精度が良いほど高圧電源の精度も良くなる。
【００４９】
（２）仮想ＭＣＵによる調整、
高圧電源の出力の調整手法としては、さらに、仮想ＭＣＵを用いてフィードバック制御を行い、予め決められた出力目標値を設定し、それに対応した出力値になるように検出回路のボリューム調整を行なう方法がある。
【００５０】
この方式は、仮想ＭＣＵボードを調整対象の高圧電源に接続して、高圧電源回路のフィードバック制御により、調整を行なう構成である。出力目標値と出力検出値を仮想ＭＣＵボードのＡ／Ｄ変換器でディジタル値に変換した値が一致するように、仮想ＭＣＵボードのパルス発振器で出力するＰＷＭ信号のＤｕｔｙを予め決められたアルゴリズムにより制御する。
【００５１】
例えば図５のようにＰＷＭ信号のＤｕｔｙ制御のディジタル信号としての出力目標値”８１８”に対して出力が４ｋＶとなる調整を実行することを想定する。この場合、高圧電源装置からの検出回路からの検出値をＡ／Ｄ変換したディジタル値が”８１８”となるように制御する。この調整処理を電源装置の検出回路内のボリュームの調整により実行する。
【００５２】
また、この調整の際、基準電圧生成回路１０５（図１参照）では、２４Ｖ入力から５Ｖを生成する。この５Ｖを仮想ＭＣＵボードのＡ／Ｄ変換器のＶｒｅｆに供給する。この方式の場合は、仮想ＣＰＵにより出力目標値と電圧検出値をディジタル値に変換した値が一致するように制御する。従って、基準電圧生成回路１０５から供給されるＡ／Ｄ変換器のＶｒｅｆが多少ずれていてもその変動も含めて出力調整を行うことができる。
【００５３】
例えば基準電圧生成回路１０５から供給される基準電圧Ｖｒｅｆが４．５Ｖにずれている場合、図６に示すように、検出回路からの検出値に対応するＡ／Ｄ変換後のディジタル値”８１８”は、検出電圧Ｖｍｏｎ値：３．６Ｖに相当する。このとき、出力は４ｋＶであり、出力４ｋＶに相当するＶｍｏｎ値が３．６ＶとなるＶｏｕｔ−Ｖｍｏｎとして調整すれば、基準電圧生成回路１０５から供給されるＶｒｅｆが４．５Ｖでも目標値”８１８”で出力４ｋＶのＶｏｕｔ−目標特性にすることができる。つまり目標値”８１８”でフィードバック制御させ、出力４ｋＶとなるように検出回路１０４のボリュームを調整することで、Ｖｏｕｔ−Ｖｍｏｎ特性をＶｒｅｆのずれ量に対して自動的に補正することができる。そのためＡ／Ｄ変換器２０３による誤差要因が排除でき高圧電源の出力調整精度も向上する。
【００５４】
この方式は、（１）と違って基準電圧生成回路の５Ｖ出力の精度は、あまり必要ではなく基準電圧生成回路の構成が簡単ですむ。実際のフィードバック制御時は（１）と同様に高圧電源で生成した５Ｖの供給により直流電源（５Ｖ）４００の誤差や変動に関係なく安定した基準電圧となるため、Ａ／Ｄ変換器によるディジタル値の変動を防ぎディジタル制御そのものの出力精度の向上につながる。また、Ｖｒｅｆがずれた場合もその高圧電源ではその分のＶｏｕｔ−Ｖｍｏｎ特性の補正がされているため、実際のフィードバック制御においても調整時の仮想ＣＰＵと同じ条件で正確なフィードバック制御が可能となる。
【００５５】
［実施例２］
［構成］
実施例１では、ＭＣＵが高圧電源の外部に独立した構成である例を説明したが、実施例２として高圧電源内部に高圧電源コントロール用のＣＰＵ等を内蔵したディジタル制御方式を用いた構成について説明する。
【００５６】
高圧電源内部に高圧電源コントロール用のＣＰＵ等を内蔵した構成を持つ高圧電源及び周辺回路（ＭＣＵ，ＬＶＰＳ（低電圧供給源））は図７のように構成される。
【００５７】
図７は、高圧電源１００内部に高圧電源用コントロールユニット１５０が内蔵されている。外部には、マシン全体の制御を行なう別のＭＣＵ６００が備えられ、高圧電源用コントロールユニット１５０、ＭＣＵ６００に対しては、直流電源（５Ｖ）４００が電源供給し、高圧電源１００に対しては、直流電源（２４Ｖ）３００が電源供給する。
【００５８】
ＭＣＵ６００内部には高圧電源１００の出力情報を送受信するＣＰＵ６０１が備えられている。ＭＣＵはこの他にも様々な部品で構成されているが、ここでは高圧電源の制御に関する部品のみ記載している。
【００５９】
高圧電源１００は、昇圧トランス１０１、整流回路１０２、スイッチ回路１０３、検出回路（電圧または電流）１０４及び基準電圧生成回路１０５を備えている。また、ＭＣＵ６００からの出力情報に対して高圧電源１００の出力を制御する高圧電源用コントロールユニット１５０を内部に備えている。
【００６０】
高圧電源用コントロールユニット１５０は、高圧電源の制御に必要なＣＰＵ１５１、スイッチングパルスを出力するパルス発振器１５２、高圧電源１００の検出回路１０４から入力される検出値をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器１５３が備えられている。ここで基準電圧生成回路１０５の基準値と検出回路１０４の検出値を高圧電源用コントロールユニット１５０内部のＡ／Ｄ変換器１５３のそれぞれＶｒｅｆ（基準電圧入力）及び入力（検出電圧入力）に接続する。本実施例においても、実施例１と同様、高圧電源１００側に基準電圧生成回路１０５を設けている。基準電圧生成回路１０５の生成する基準電圧は、高圧電源用コントロールユニット１５０に入力される直流電源（５Ｖ）４００とは無関係であり、直流電源（２４Ｖ）３００に基づいて生成される。
【００６１】
［調整動作］
本実施例では、高圧電源１００内部に高圧電源用コントロールユニット１５０が設けられており、実施例１の（２）において仮想ＭＣＵを使用した調整ではなく、高圧電源用コントロールユニット１５０を適用した調整が行なわれる。
【００６２】
すなわち、高圧電源用コントロールユニット１５０を用いてフィードバック制御を行い、予め決められた出力目標値を設定し、それに対応した出力値になるように検出回路のボリューム調整を行なう。出力目標値と、出力検出値を高圧電源用コントロールユニット１５０のＡ／Ｄ変換器１５３でディジタル値に変換した値が一致するように、パルス発振器１５２で出力するＰＷＭ信号のＤｕｔｙを制御する。
【００６３】
例えば、前述した図５のようにＰＷＭ信号のＤｕｔｙ制御のディジタル信号としての出力目標値”８１８”に対して出力が４ｋＶとなる調整を実行することを想定する。この場合、高圧電源装置からの検出回路からの検出値をＡ／Ｄ変換したディジタル値が”８１８”となるように制御する。この調整処理を電源装置１００の検出回路１０４内のボリュームの調整により実行する。
【００６４】
また、この調整の際、基準電圧生成回路１０５（図７参照）では、２４Ｖ入力から５Ｖを生成する。この５Ｖを高圧電源用コントロールユニット１５０のＡ／Ｄ変換器１５３のＶｒｅｆに供給し、出力目標値と電圧検出値をディジタル値に変換した値が一致するように制御する。本実施例においても、実施例１の（２）仮想ＭＣＵによる調整と同様、基準電圧生成回路１０５から供給されるＡ／Ｄ変換器のＶｒｅｆが多少ずれていてもその変動も含めて出力調整を行うことができる。従って、この方式においても基準電圧生成回路の５Ｖ出力の精度は、あまり必要ではなく基準電圧生成回路の構成が簡単ですむ。実際のフィードバック制御時は高圧電源の基準電圧生成回路１０５で生成した５Ｖの供給により直流電源（５Ｖ）４００の誤差や変動に関係なく安定した基準電圧となるため、Ａ／Ｄ変換器によるディジタル値の変動を防ぎディジタル制御そのものの出力精度の向上につながる。また、Ｖｒｅｆがずれた場合もその高圧電源ではその分のＶｏｕｔ−Ｖｍｏｎ特性の補正がされているため、実際のフィードバック制御においても調整時の仮想ＣＰＵと同じ条件で正確なフィードバック制御が可能となる。
【００６５】
本例は実施例１の（２）仮想ＭＣＵによる調整に対して、調整時と実際のフィードバック制御時での条件がＡ／Ｄ変換器そのものも同じとなり、Ａ／Ｄ変換器の基準電圧以外での誤差要因についても排除でき高圧電源の出力調整精度が向上できる。なお、高圧電源１００内部に構成される高圧電源用コントロールユニット１５０はサブ基板構成でも、高圧電源と一体基板で構成してもよい。
【００６６】
［実施例３］
［構成］
次に、基準電圧生成回路の出力を検出回路部の基準電圧として使用した構成を実施例３として説明する。
【００６７】
図８に実施例３のディジタル制御方式の高圧電源及び周辺回路（ＭＣＵ，ＬＶＰＳ（低圧電源））構成を示す。高圧電源１００、高圧電源の制御を行なう制御手段としてのＭＣＵ（マシンコントロールユニット）２００、高圧電源１００に入力される直流電源３００、ＭＣＵに入力される直流電源４００を有する。
【００６８】
ＭＣＵ２００内部には高圧電源１００の制御に必要なＣＰＵ２０１、スイッチングパルスを出力するパルス発振器２０２、高圧電源１００の検出値をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器２０３が備えられている。ＭＣＵ２００はこの他にも様々な部品で構成されているが、ここでは高圧電源１００のフィードバック制御に関する構成部品のみ記載している。
【００６９】
高圧電源１００は、昇圧トランス１０１、整流平滑回路１０２、スイッチ素子１０３、検出回路（電圧または電流）１０４及び基準電圧生成回路１０５を備えている。ここで基準電圧生成回路１０５の基準値と検出回路１０４の検出値をＭＣＵ２００内部のＡ／Ｄ変換器２０３のそれぞれＶｒｅｆ（基準電圧入力）及び入力（検出電圧入力）に接続する。
【００７０】
本実施例の電源装置における特徴は、高圧電源１００側に基準電圧生成回路１０５を設けた点と、基準電圧生成回路１０５の出力を検出回路１０４の基準電圧として使用した点である。基準電圧生成回路１０５の生成する基準電圧は、ＭＣＵ２００に入力される直流電源（５Ｖ）４００とは無関係であり、直流電源（２４Ｖ）３００に基づいて生成される。また、基準電圧生成回路１０５の生成する基準電圧が検出回路１０４の検出値出力のための基準電圧として用いられる。すなわち、検出回路１０４は、基準電圧生成回路１０５の生成した基準値を入力し、入力基準値との比較に基づいて、検出値を出力する。
【００７１】
なお、本構成は、先に説明したコントロールユニットを高圧電源内部に有する実施例２の構成に適用することも可能である。
【００７２】
［調整動作］
調整動作は、実施例１と同様、（１）パルス発振器による調整、（２）仮想ＭＣＵによる調整が適用可能である。
【００７３】
本実施例３の構成によれば、検出回路１０４の検出値は基準電圧生成回路１０５の生成する基準電圧を基に生成されているため、Ａ／Ｄ変換器２０３に入力する基準電圧生成回路１０５の生成する基準電圧と、Ａ／Ｄ変換器２０３に入力する検出回路１０４の検出値とが同じずれや変動を発生させることになるため、Ａ／Ｄ変換器２０３において、基準電圧と検出値とに基づいてデューティ制御のためのディジタル値に変換した後の値には影響がでないという利点がある。
【００７４】
このように、本発明の電源装置によれば、フィードバック制御を実行する電源装置において、基準電圧を高圧電源側で生成し、調整を実行することが可能となるので、ＭＣＵの低電圧源の誤差の影響を受けない調整が可能となり、正確なフィードバック制御が可能となる。なお、本発明の電源装置は、転写装置、帯電装置、現像装置、ヒューザー装置等における電源において、またプリンタ、複写装置以外の分野においても、出力検出によるフィードバック制御構成を有する構成において適用可能である。なお、マシン動作上の出力負荷が帯電器（ＢＣＲ）または転写ロール（ＢＴＲ）などの場合は、予め決められたポイントで負荷測定モードが発生し、その際に出力電圧又は出力電流モニターを電源からＭＣＵに供給し、出力の負荷を出力電圧と出力電流から算出している。この場合、出力電圧または出力電流モニターを入力するＡ／Ｄ変換器のＶｒｅｆに高圧電源部の基準電圧生成回路の出力を入力することで実施例１−（１）、（２）、実施例２、３と同じ動作となるため、モニターのディジタル変換後の精度を上げることが可能になり、結果的に負荷の測定値の向上につながる。出力電流モニターの場合は、前述の実施例の出力電圧が出力電流にかわるのみで動作原理は同じである。また高圧電源の制御方式はアナログ制御方式、ディジタル制御方式どちらでも可能である。
【００７５】
以上、特定の実施例を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【００７６】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の電源装置においては、フィードバック制御において検出値との比較用として用いる基準電圧を電源装置内に構成した基準電圧生成回路において生成する構成としたので、調整段階で検出値と基準値との正確な対応付けが可能となり、正確なフィードバック制御が可能となる。
【００７７】
さらに、本発明の電源装置においては、ディジタル制御型のフィードバック制御構成を持ち、検出値と基準値とに基づいて生成されるディジタル値により、ＰＷＭ信号のデューティ値を変更して制御を行なう構成において、基準電圧を電源装置内に構成した基準電圧生成回路において生成する構成とし、検出値と、基準電圧値をＡ／Ｄ変換器に入力してディジタル値を生成する構成としたので、調整段階において得られる出力調整用の値としてのディジタル値が検出値と基準値との正確な対応付けの元に生成される値となり、実際のフィードバック制御においても調整時と同様の条件となるので、正確なフィードバック制御が可能となる。
【００７８】
さらに、本発明の電源装置においては、ディジタル制御型のフィードバック構成を持つ電源装置において、基準電圧を電源装置内に構成した基準電圧生成回路において生成する構成とし、さらに、検出値を生成する検出回路の基準電圧として電源装置内に構成した基準電圧生成回路の出力を用いる構成としたので、基準電圧の変動に伴い検出値の変動が発生することになり、一方のみが変動することがなく、フィードバック制御がより正確に実行可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の電源装置の構成例（例１）を示す図である。
【図２】 本発明の電源装置の回路における基準電圧生成回路の例を示す図である。
【図３】 本発明の電源装置の回路構成例を示す図である。
【図４】 本発明の電源装置の調整処理を説明する図（その１）である。
【図５】 本発明の電源装置の調整処理を説明する図（その２）である。
【図６】 本発明の電源装置の調整処理を説明する図（その３）である。
【図７】 本発明の電源装置の構成例（例２）を示す図である。
【図８】 本発明の電源装置の構成例（例３）を示す図である。
【図９】 プリンタ、複写装置の感光体回りの構成を説明する図である。
【図１０】 ＣＰＵ等を用いたフィードバックによる電圧制御を実行する構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１００ 高圧電源、 １０１ トランス
１０２ 整流回路、 １０３ スイッチング回路
１０４ 検出回路、 ２００ マシンコントロールユニット
２０１ ＣＰＵ、 ２０２ パルス発振器
２０３ Ａ／Ｄ変換器、 ３００ 直流電源
４００ 直流電源 ５００ 出力負荷
１０５１ ツェナーダイオード
１０５２，１０５４，１０５６ 抵抗
１０５３ シャントレギュレータ
１０５５ 可変抵抗、 ６１０ スイッチング回路
６１１，６１３ 抵抗、６１２ トランジスタ
６２０ 整流回路、 ６２１ コンデンサ
６２２ ダイオード、 ６３０ 検出回路
６３１ ボリューム、６３２，６３４ 抵抗
６３３ オペアンプ ６４０ トランス
１５０ 高圧電源用コントロールユニット
１５１ ＣＰＵ、１５２ パルス発振器
１５３ Ａ／Ｄ変換器、
３１０１ 感光体ドラム、 ３１０２ 接触帯電装置
３１０３ 現像装置、 ３１０４ 転写装置
３１０５ 用紙（ペーパー）、 ３１０６ 剥離（デタック）装置
３１０７ ヒューザー装置、 ３１１０ 現像ロール
３２１０ 高圧電源、 ３２１１ トランス
３２１２ スイッチング回路、 ３２１３ 整流回路
３２１４ 検出回路、 ３２１５ 直流電源
３２３０ マシンコントロールユニット
３２３１ ＣＰＵ、 ３２３２ パルス発振器
３２３３ Ａ／Ｄ変換器、 ３２３５ 直流電源
３２４０ 出力負荷

Claims (5)

1. 制御装置からの制御信号に基づいて第１の入力に対する出力を制御するフィードバック制御型の電源装置において、
   前記第１の入力に対する出力に対応した検出値を検出する検出手段と、
   前記第１の入力に基づいて前記検出値に対する参照値としての基準値を生成する基準値生成手段と、
   前記第１の入力とは独立した異なる第２の入力によって動作する制御部であり、前記検出手段からの検出値と、前記基準値生成手段の生成した基準値とを入力し、入力検出値と入力基準値との差分に基づくディジタル値を生成して、生成したディジタル値に基づいてオンオフ信号の比率としてのデューティ値を設定し、設定デューティ値に対応するオンオフ信号からなるパルス幅信号を出力する制御手段と、
   前記制御手段から前記パルス幅信号を入力し、該パルス幅信号に基づいて入力電圧をスイッチングして出力制御を実行するスイッチング手段と、
   を有することを特徴とする電源装置。
2. 前記検出手段は、前記基準値生成手段の生成した基準値を入力し、該入力基準値との比較に基づいて、検出値を出力する構成を有することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記基準値生成手段は、出力基準値調整用の調整手段を有することを特徴とする請求項１乃至２いずれかに記載の電源装置。
4. 前記検出手段は、検出値調整用の調整手段を有することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の電源装置。
5. 前記検出値を出力の負荷を算出するために利用することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の電源装置。

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