JP3777973B2

JP3777973B2 - Power supply device and output voltage control method

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Publication number: JP3777973B2
Application number: JP2000346184A
Authority: JP
Inventors: 忠志岡田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-11-14
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2020-11-14
Also published as: JP2002153062A

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および出力電圧制御方法に関する。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実行する構成を持つ電源装置および出力電圧制御方法に関する。
【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７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８に示す。図８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】
一方、高圧発生用スイッチング電源回路として、所謂アナログ制御方式の高圧発生回路は、図９のように構成されている。図９に示すように、高圧電源３４１０は出力負荷３４４０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。
【００１３】
高圧電源３４１０は、昇圧トランス３４１１、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３４１２、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３４１３と出力状態量を検出する検出手段３４１４、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回路３４１５、さらに、入力ＰＷＭ信号をアナログ変換して制御回路３４１５に出力するＤ／Ａ変換器３４１６、入力ＰＷＭ信号のデューテイに基づいてオン／オフ判定して制御回路に判定結果を出力するＯＮ／ＯＦＦ判定回路３４１７を有する。
【００１４】
アナログ制御方式の電源回路は次のように出力の制御を行なう。
（１）出力電圧を検出回路にて制御回路３４１５内のＲｅｇ．ＩＣ（レギュレータＩＣ）やエラーアンプ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、出力電流を検出回路３４１４にて制御回路内のＲｅｇ．ＩＣやエラーアンプにに入力できる電圧に変換（電流量を＋電圧に変換）し、制御回路３４１５に入力する。
【００１５】
（２）図示しないＭＣＵ等のコントローラからＰＷＭ信号を入力し、ＰＷＭ信号のデューテイＤｕｔｙからＯＮ／ＯＦＦ判定回路３４１７にてＯＮ／ＯＦＦの判定を制御回路３４１５に入力し、また前記ＰＷＭ信号のデューテイ（Ｄｕｔｙ）からＤ／Ａ変換器３４１６にて目標値（アナログ値）を生成し、制御回路３４１５内のＲｅｇ．ＩＣやエラーアンプに入力する。
【００１６】
（３）制御回路３４１５にて（２）で得られた目標値と（１）で得られた検出値が一致するように制御し、その結果に応じたＰＷＭ信号をスイッチング回路３４１２に出力する。
【００１７】
（４）スイッチング回路３４１２では（３）で出力されたＰＷＭ信号にてスイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦし、昇圧トランス３４１１の２次側にＯＮ／ＯＦＦのデューテイ（Ｄｕｔｙ）に従った出力を発生する。
【００１８】
（５）（４）で発生した出力を検出回路３４１４で検出し、検出値に対応する出力値（Ｍｏｎ）を制御回路３４１５に入力して、（１）に戻る。
【００１９】
上記（１）〜（５）を繰り返し検出値が目標値に一致するようにデューテイ（Ｄｕｔｙ）の増減の制御を行なうことで出力の制御を行なう。
【００２０】
また、特開平４−２５８８５にあるようなＭ／Ｃ全体の動作を司るＭＣＵからの情報に対して高圧電源回路の制御を行なう制御回路を高圧電源装置の内部に持つ構成は知られている。図１０にその構成図を示す。
【００２１】
図１０の構成はＭ／Ｃ全体の動作を司るＭＣＵからの高圧電源情報（出力データ）に対して高圧電源回路の制御を行なうためのＣＰＵ、パルス発振器、Ａ／Ｄ変換器等を持った高圧電源コントロールユニットト少なくとも１つ以上のアナログ制御高圧電源、ディジタル制御高圧電源とで構成されている。
【００２２】
図１０に示す高圧電源及び周辺回路は、出力負荷５５１０に出力値を与えるディジタル制御高圧電源５１００と、出力負荷５５２０に出力値を与えるアナログ制御高圧電源５１１０と、各高圧電源の制御を行なう制御手段としての高圧電源用コントロールユニット５１５０、高圧電源用コントロールユニット５１５０に対してコマンド入力、高圧電源用コントロールユニット５１５０からのデータ出力を行なう外部コントローラとしてのＭＣＵ５６００、ディジタル制御高圧電源５１００とアナログ制御高圧電源５１１０に入力される直流電源５３００、ＭＣＵに入力される直流電源５４００を有する。
【００２３】
高圧電源用コントロールユニット５１５０内部にはディジタル制御高圧電源５１００とアナログ制御高圧電源５１１０の制御を実行するＣＰＵ５１５１、スイッチングパルスを出力するパルス発振器５１５２、ディジタル制御高圧電源５１００の検出値をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器５１５３を備えている。
【００２４】
ディジタル制御高圧電源５１００は、昇圧トランス５１０１、整流平滑回路５１０２、スイッチ素子５１０３、検出回路（電圧または電流）５１０４を備えている。ここで検出回路５１０４の検出値をＭＣＵ５１５０内部のＡ／Ｄ変換器５１５３の入力（検出電圧入力）に接続する。
【００２５】
一方、アナログ制御高圧電源５１１０は、昇圧トランス５１１１、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５１１３、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５１１２と出力状態量を検出する検出手段５１１４、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回路５１１５、さらに、入力ＰＷＭ信号をアナログ変換して制御回路５１１５に出力するＤ／Ａ変換器５１１６、入力ＰＷＭ信号のデューテイに基づいてオン／オフ判定して制御回路に判定結果を出力するＯＮ／ＯＦＦ判定回路５１１７を有する。
【００２６】
上述のように、高圧電源には、ディジタル制御型、アナログ制御型の電源装置が存在し、それぞれの態様での制御を行なうことが必要である。実際の使用時において正確なフィードバック制御を行なうため、各高圧電源は、その生産時に出力値と、検出回路の検出値に対応するモニター値との対応の調整をとることが必要となる。
【００２７】
調整手法は、アナログ制御方式高圧電源と、ディジタル制御方式高圧電源とでは異なる。例えば図９に示すアナログ制御方式高圧電源では、調整用の仮想ＭＣＵユニットを高圧電源に接続し、仮想ＭＣＵにおいてディジタル値で出力目標値を設定し、目標値に応じたＰＷＭ信号をアナログ制御方式高圧電源に出力し、モニター値を取得して調整を行なう。
【００２８】
仮想ＭＣＵにおいて設定するディジタル出力目標値は、例えば１０ｂｉｔ分解能であれば、１０ｂｉｔ表現で［１１００１１００１０］とした目標出力：８１８（アナログ値で４Ｖ目標）といった情報を送る。
【００２９】
この出力目標値に対して、アナログ制御の場合は出力目標値：８１８によって予め決められているデューテイ（Ｄｕｔｙ）を持ったＰＷＭ信号を仮想ＭＣＵから出力し、図９に示すアナログ方式の高圧発生回路は、ＰＷＭ信号を入力し、ＰＷＭ信号のデューテイ（Ｄｕｔｙ）からＯＮ／ＯＦＦ判定回路３４１７にてＯＮ／ＯＦＦの判定を制御回路３４１５に入力し、また前記ＰＷＭ信号のデューテイ（Ｄｕｔｙ）からＤ／Ａ変換器３４１６にて目標値（アナログ値）を生成し、制御回路３４１５内のＲｅｇ．ＩＣやエラーアンプに入力し、制御回路３４１５にて目標値とで得られた検出値が一致するように制御する。ただし、この際高圧発生回路の出力と検出値はその回路を構成する部品バラツキ等により所望の出力値となっていないため出力と検出値の調整が必要となる。結果、仮想ＭＣＵから送った出力目標値に対して適切な出力となるように検出回路３４１４内のボリューム調整を実施している。
【００３０】
図１１に高圧電源の主要構成であるスイッチング回路３６１０、整流回路３６２０、検出回路３６３０の各回路の具体的構成例を示す。検出回路３６３０は、整流回路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。検出回路３６３０には、検出電圧Ｖｍｏｎを調整するためのボリューム３６３１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３６３０内に設定したボリューム３６３１で検出電圧の出力調整を実行する。
【００３１】
整流回路３６２０は、トランス３６４０の２次側に接続されたダイオード３６２２、コンデンサ３６２１を備えており、トランス３６４０によって昇圧された交番電流をコンデンサ３６２１とダイオード３６２２の組み合わせにより整流し平滑する。
【００３２】
スイッチング回路３６１０は、トランジスタ３６１２を含み、トランジスタ３６１２のコレクタはトランス３６４０の１次巻線に、エミッタは接地されるとともに抵抗３６１１を介して自身のベースに、ベースは抵抗３６１３を介してパルス発振器に接続されている。
【００３３】
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３６１２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３６１２がオフされる。従って、トランジスタ３６１２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３６４０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。
【００３４】
検出回路３６３０には、オペアンプ３６３３が備えられており、オペアンプ３６３３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３６３３の非反転入力端は、抵抗３６３２を介して出力側に接続されている。また、オペアンプ３６３３の出力端は抵抗３６３４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３６３０は、Ｖｍｏｎを調整するためのボリューム３６３１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３６３０内に設定したボリューム３６３１で検出電圧の出力調整を実行する。
【００３５】
アナログ制御型高圧電源における検出回路のボリュームによる出力調整例を図１２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（ｋＶ）に対応する。例えば図１２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り調整が必要となる。このような場合に、仮想ＭＣＵから送った出力目標値に対して適切な出力となるようにボリューム調整を実施する。
【００３６】
一方、図８に示したデジタル制御型電源装置の場合は出力目標値に対して出力検出値が一致するように制御する。ディジタル制御型高圧電源における検出回路のボリュームによる出力調整例を図１３に示す。デジタル制御型電源装置においても高圧発生回路の出力と検出値はその回路を構成する部品ばらつき等により出力目標値に対して一定の出力値とならないため出力と検出値の調整が必要となる。結果、仮想ＭＣＵから送った出力目標値に対して適切な出力となるようにボリューム調整を実施している。
【００３７】
ここで問題となるのは１つ１つの電源装置に対してボリューム調整を実施する必要があるということで、特に人手によるものである場合、この調整処理は、コストアップの要因となる。また、調整そのものの工程において、例えば目標値８１８（デジタル値）に対して、出力を正確に４０００Ｖに調整することは現実にはほぼ不可能であり、例えば出力：４０００±２０Ｖ程度の幅をもたせた調整、すなわち公差が存在することになる。高精度の出力特性を得るためには高価なボリューム及び周辺部品や長い調整時間が必要となる。
【００３８】
また検出回路に高精度の抵抗器等を使うことによってボリューム削除している回路もあるがその場合出力精度が更に悪くなるといった問題がある。
【００３９】
また、高圧電源による出力を受ける負荷側の変動により、出力の調整を余儀なくされる場合がある。例えばプリンタ、複写機等の負荷の１つである転写ローラは、経時変化により負荷変動、すなわちインピーダンス変動が大きく、例えば特開平２−２６４２７８号においては、負荷のインピーダンスを測定するための専用装置を備え、測定値に基づいて制御を行なう構成を開示している。
【００４０】
このような構成では、専用の測定装置を付加することが必要となり、装置のコストアップ、大型化という問題が発生する。
【００４１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、様々な電源装置における出力検出回路から制御装置に出力されるモニタ値と、モニタ値に応じて制御装置から電源装置に出力するＰＷＭ信号とを、装置の生産時のボリューム調整を行なうことなく、正確な対応付けを行ないフィードバック制御を実行可能とする電源装置および出力電圧制御方法を提供することを目的とする。
【００４２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、トランスと、前記トランスの一次側において入力電源のオンオフ制御を行なうスイッチング手段と、前記トランスの二次側出力を検出して検出値に対応する出力値を出力する検出手段とを有し、前記検出手段の出力値に基づいてフィードバック制御を行なう制御手段を有する電源装置において、前記制御手段は、電源装置に対応する電源装置情報を格納した記憶装置を有し、前記検出手段の出力値と、前記記憶装置に格納した電源装置情報に基づいて制御値を生成する構成であり、前記記憶装置には、電源装置の負荷の電圧または電流少なくともいずれかの測定値と、前記検出手段の検出する出力との対応を示す特性データを格納し、前記制御装置は、前記検出手段の出力値と、前記記憶装置に格納した前記特性データに基づいて、電源装置に対する制御値を設定する処理を実行する構成を有することを特徴とする電源装置にある。本構成によれば、個々の電源装置に対応した制御が可能となるとともに、負荷の計測値と、各高圧電源の検出回路の検出値との対応に基づいて、補正した制御値に基づいてフィードバック制御を行なうことができ、実際の負荷に対する印加電圧、電流の直接的な制御が可能となる。
【００４６】
さらに、本発明の第２の側面は、トランスと、前記トランスの一次側において入力電源のオンオフ制御を行なうスイッチング手段と、前記トランスの二次側出力を検出して検出値に対応する出力値を出力する検出手段とを有し、前記検出手段の出力値に基づいてフィードバック制御を行なう制御手段を有する電源装置における出力電圧制御方法において、前記検出手段の出力値と、記憶装置に格納した電源装置情報に基づいて制御値を生成する制御ステップを有し、前記記憶装置に格納する電源装置情報は、電源装置の負荷の電圧または電流少なくともいずれかの測定値と、前記検出手段の検出する出力との対応を示す特性データであり、前記制御ステップは、前記検出手段の出力値と、前記記憶装置に格納した前記特性データに基づいて、電源装置に対する制御値を設定する処理を実行するステップを含むことを特徴とする出力電圧制御方法にある。本構成によれば、個々の電源装置に対応した制御が可能となるとともに、電源の生産時に例えば検出回路のボリューム調整などで制御値と出力値との対応をとる必要がなくなり、調整処理が省略可能となり、実測値に基づく補正値によるフィードバック制御が可能となるので、個々の電源装置に対してより正確なフィードバック制御が可能となる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電源装置および出力電圧制御方法の詳細について図面を参照しながら説明する。
【００５１】
【実施例】
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。
【００５２】
図１に示す高圧電源及び周辺回路（ＭＣＵ，ＬＶＰＳ（低圧電源））は、出力負荷５１０に出力値を与えるディジタル制御高圧電源１００と、出力負荷５２０に出力値を与えるアナログ制御高圧電源１１０と、各高圧電源の制御を行なう制御手段としての高圧電源用コントロールユニット１５０、高圧電源用コントロールユニット１５０に対してコマンド入力、高圧電源用コントロールユニット１５０からのデータ出力を行なう外部コントローラとしてのＭＣＵ６００、ＭＣＵ６００に付属する制御値等を入力する入力装置６１０、モニター値、警告表示等を行なう表示装置６２０、ディジタル制御高圧電源１００とアナログ制御高圧電源１１０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。
【００５３】
高圧電源用コントロールユニット１５０内部にはディジタル制御高圧電源１００とアナログ制御高圧電源１１０の制御を実行するＣＰＵ１５１、スイッチングパルスを出力するパルス発振器１５２、ディジタル制御高圧電源１００の検出値をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器１５３、さらに、制御対象のディジタル制御高圧電源１００とアナログ制御高圧電源１１０の識別データ、制御用データ等を記憶する記憶装置１５４、外部からＡ／Ｄ変換器１５３に接続可能なインタフェース（Ｉ／Ｆ）１５５を備えている。記憶装置１５４は、例えば磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ、ＥＥＰＲＯＭなど、データ記憶可能な装置によって構成される。高圧電源用コントロールユニット１５０はこの他にも様々な部品で構成されているが、ここではディジタル制御高圧電源１００とアナログ制御高圧電源１１０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。
【００５４】
ディジタル制御高圧電源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を備えている。ここで検出回路１０４の検出値をＭＣＵ１５０内部のＡ／Ｄ変換器１５３の入力（検出電圧入力）に接続する。
【００５５】
一方、アナログ制御高圧電源１１０は、昇圧トランス１１１、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１１３、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１１２と出力状態量を検出する検出手段１１４、検出手段による検出結果から出力目標値に制御するためのスイッチングパルスを送信する制御回路１１５、さらに、入力ＰＷＭ信号をアナログ変換して制御回路１１５に出力するＤ／Ａ変換器１１６、入力ＰＷＭ信号のデューテイに基づいてオン／オフ判定して制御回路に判定結果を出力するＯＮ／ＯＦＦ判定回路１１７を有する。
【００５６】
上述の構成において、ディジタル制御高圧電源１００、およびアナログ制御高圧電源１１０は、各装置の検出回路において検出する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る。
【００５７】
本発明の電源装置においては、高圧電源用コントロールユニット１５０の記憶装置１５４に制御対象の電源装置、ここではディジタル制御高圧電源１００、およびアナログ制御高圧電源１１０の識別データ、特性データを格納する。高圧電源用コントロールユニット１５０は、ディジタル制御高圧電源１００の検出回路１０４からのモニタ値と、記憶装置１５４に格納されたディジタル制御高圧電源１００の特性データに基づいて、ディジタル制御高圧電源１００に出力する制御値としてのＰＷＭ信号の更新を実行し、また、アナログ制御高圧電源１１０の検出回路１１４からのモニタ値と、記憶装置１５４に格納されたアナログ制御高圧電源１１０のの特性データに基づいて、アナログ制御高圧電源１１０に出力する制御値としてのＰＷＭ信号の更新を実行する。
【００５８】
以下、記憶装置１５４に格納された各高圧電源の特性データに基づくフィードバック制御処理について説明する。
【００５９】
ここでは下記の条件の設定された高圧電源装置を想定して説明を行う。
（１）アナログ制御方式の高圧電源１１０の出力は＋定電圧制御で＋１ｋＶｍａｘ。
（２）デジタル制御方式の高圧電源１００の出力は＋定電圧制御で＋４ｋＶｍａｘ、またその際の電圧モニターは４Ｖ近辺になるように設計する。
（３）高圧電源用コントロールユニット１５０は、Ａ／Ｄ変換器１５３が１０ｂｉｔの分解能、すなわち１０ビットのディジタル値での制御を行なう。また、Ｉ／Ｆ１５５には外部測定器の出力が接続されている。
（４）ＭＣＵ６００からの各出力情報は、アナログ制御高圧電源１１０が、図２に示すように、ディジタル値：１０２３で出力目標値は＋１ｋＶとし、、デジタル制御高圧電源１００が、図３に示すように、ディジタル値が８１８で出力目標値は＋４ｋＶとする。
【００６０】
プロセスコントロール等の制御により、アナログ制御高圧電源１１０およびデジタル制御高圧電源１００の出力値が決定されるが、その値に対して、ＭＣＵ６００は図２、図３に従った出力データを高圧電源用コントロールユニット１５０に送る。
【００６１】
［アナログ制御高圧電源の特性データの取得、記憶装置１５４への格納処理、および記憶装置１５４の格納データを用いたフィードバック制御処理］
まず、アナログ制御高圧電源１１０の特性データの取得、記憶装置１５４への格納処理、および記憶装置１５４の格納データを用いたフィードバック制御処理について説明する。
【００６２】
アナログ制御高圧電源１１０内の定電圧制御は、ＰＷＭ信号をＤ／Ａ変換器１１６でアナログ値に変換した目標値（Ａ）と、検出回路１１４の出力（電圧モニター）が一致するようにスイッチング回路１１３を駆動するスイッチングパルスのデューテイ（Ｄｕｔｙ）を制御回路１１５において制御している。
【００６３】
＜高圧電源装置の調整過程＞
高圧電源用コントロールユニット１５０のパルス発振器１５２から予め決められたデューテイ（Ｄｕｔｙ）を持つＰＷＭ信号を出力する。例えばデューテイ８０％のＰＷＭ信号を出力する。なお、デューテイ８０％は、ＭＣＵ６００からのディジタル値：８１８（１０ビットデータでＭＡＸ１０２３がデューテイ：１００％）に相当する。アナログ制御高圧電源１１０は、このＰＭＷ信号（８０％）を入力して、スイッチング回路１１３によりトランスが動作し、出力負荷に対する電圧が出力される。
【００６４】
アナログ制御高圧電源１１０内のＤ／Ａ変換器１１６でアナログ値に変換した目標値は４Ｖとなり、アナログ制御高圧電源１１０内の制御回路１５０は、検出回路１１４の出力が４Ｖとなるように制御が開始される。
【００６５】
この制御時の実際の出力値を図示しない高電圧測定器（例えば１／１０００出力）にて出力電圧を測定し、その結果を高圧電源用コントロールユニット１５０のＩ／Ｆ１５５からＡ／Ｄ変換器に入力する。このとき、例えば出力値が８５０Ｖで高電圧測定器の出力測定値が０．８５Ｖであったとする。
【００６６】
この実測値から、このアナログ制御高圧電源１１０は、入力ＰＷＭ信号のデューティ（Ｄｕｔｙ）＝８０％に対して出力８５０Ｖの特性を持つと判定される。
【００６７】
この実測の結果として、このアナログ制御高圧電源１１０は図４のような特性を有すると判定される。図４に示される関係を式で示すと、
出力（Ｖ）＝（８５／８）×ＰＷＭ信号デューテイ
となり、アナログ制御高圧電源１１０は、入力するＰＷＭ信号のデューテイに対する出力が上記式または図４の関係の特性を持つものであると判定される。
【００６８】
上記式によって示される特性データを、高圧電源用コントロールユニット１５０の記憶装置１５４に格納する。格納する特性データは、上記算出式に相当する演算実行プログラムとし、ＰＷＭ信号デューテイ、または出力（Ｖ）を入力として他方を求めることを可能とする演算プログラムデータであってもよく、あるいは、予め複数のＰＷＭ信号デューテイと出力（Ｖ）値とを対応付けたテーブルであってもよい。
【００６９】
高圧電源用コントロールユニット１５０は、記憶装置１５４に格納した上記特性データに基づいてフィードバック制御を実行する。高圧電源用コントロールユニット１５０は、フィードバック制御において、目標値に対してアナログ制御高圧電源１１０に出力するＰＷＭ信号のデューテイ（Ｄｕｔｙ）をいくつにするかを決定する必要がある。この際、記憶装置１５４に格納した特性［ＰＷＭのＤｕｔｙ＝（８／８５）×出力目標値（Ｖ）］を使用する。
【００７０】
例えば目標出力：８００Ｖであるときは、図２に示す出力と出力目標ディジタル値との関係に基づいて、ディジタル値‘８１８’がＭＣＵ６００から高圧電源用コントロールユニット１５０に送られる。
【００７１】
高圧電源用コントロールユニット１５０は、この目標値（ディジタル値‘８１８’）に対して、記憶装置１５４に格納したアナログ制御高圧電源１１０の特性に従って、アナログ制御高圧電源１１０に対して出力すべきＰＷＭ信号のデューテイを求める。アナログ制御高圧電源１１０の特性は、前述したように、図４の特性を持つから、
ＰＷＭのＤｕｔｙ＝（８／８５）＊８００（Ｖ）＝７５．３％
として求められる。
但し、ここでの表記はわかりやすく説明を行うために、アナログ量で行っているが実際には全てデジタル量で行われている。
【００７２】
実際の動作と同じデジタル量で説明をする。
＜条件＞
高圧電源用コントロールユニット１５０のパルス発振器１５２のＰＷＭ波形成形は１０ｂｉｔ（１０２４）で構成されているものとし、ＣＰＵ１５１からはオンデューテイ（ＯＮ−Ｄｕｔｙ）のディジタル値が送られる。例えばＣＰＵ１５１からディジタル値≡４５０≡が送られると、パルス発振器１５２からはデューテイ（Ｄｕｔｙ）＝４５０／１０２３＝４３．９９％のＰＷＭ信号が生成される。
【００７３】
Ａ／Ｄ変換器１５３は、１０ｂｉｔ（１０２４）で構成されているものとし、基準電圧は５Ｖとする。よって５Ｖが入力された時の出力ディジタル値は≡１０２３≡、４Ｖが入力された時の出力ディジタル値は≡８１８≡となる。
【００７４】
＜調整時＞
仮想ＭＣＵから予め決められた数値（≡８１８≡）が高圧電源用コントロールユニット１５０に送られ、パルス発振器１５２はデューテイ（Ｄｕｔｙ）＝８１８／１０２３＝７９．９６％のＰＷＭ信号を生成してアナログ制御高圧電源１１０に出力する。
【００７５】
アナログ制御高圧電源１１０内のＤ／Ａ変換器１１６でアナログ値に変換した目標値は３．９９８Ｖとなり、検出回路１１４の出力が３．９９８Ｖとなるように制御回路１１５で制御が行われる。
【００７６】
次にこの時の出力値を図示しない高電圧測定器（例えば１／１０００出力）を用いて出力電圧を測定し、その結果を高圧電源用コントロールユニット１５０のＩ／Ｆ１５５からＡ／Ｄ変換器に入力する。このとき、例えば実際の出力値が８５０Ｖで高電圧測定器の出力測定値が０．８５Ｖであったとする。
【００７７】
測定器のＡ／Ｄ変換器で出力は、（０．８５／５）＊１０２３＝≡１７３≡に変換される。ＭＣＵ６００からの出力ディジタル値≡８１８≡に対して出力８００Ｖを得るのが当初の予定であったが、実測の結果、このアナログ制御高圧電源１１０はＭＣＵ６００からの出力ディジタル値≡８１８≡に対して出力８５０Ｖが得られたことになる。
【００７８】
従って、出力８００Ｖを得るためには、Ａ／Ｄ変換器の出力として、（８００／８５０）×１７３＝１６３であればよいことが分かる。
【００７９】
これらの実測結果に基づいて、アナログ制御高圧電源１１０に入力すべきＰＷＭ信号のオンデューテイと、出力目標値の関係を示す以下の特性式が導かれる。
ＰＷＭ信号のオンデューテイ（ＯＮ−Ｄｕｔｙ値）
＝（８１８／１７３）×（１６３／８１８）×出力目標値（Ｄ）
＝（１６３／１７３）×出力目標値（Ｄ）
となり、この式、あるいはこの式から求められるＰＷＭ信号のオンデューテイ（ＯＮ−Ｄｕｔｙ値）と出力目標値（Ｄ）の対応データを高圧電源用コントロールユニット１５０内の記憶装置１５４に記憶する。
【００８０】
＜フィードバック制御時＞
例えばＭＣＵ６００からアナログ制御高圧電源１１０の出力目標として８００Ｖ、すなわちディジタル値≡８１８≡がアナログ制御高圧電源１１０の制御値として、高圧電源用コントロールユニット１５０に送られた時は、高圧電源用コントロールユニット１５０内のＣＰＵ１５１はその値に対して記憶装置１５４に記憶した前記式を用いて、
ＰＷＭ信号ＯＮＤｕｔｙ値＝（１６３／１７３）×８１８＝７７１
を算出して、パルス発振器１５２に送ら。
【００８１】
パルス発振器１５２では、
ＰＷＭ−Ｄｕｔｙ＝７７１／１０２３＝７５．３６％
のＰＷＭ信号を生成して、アナログ制御高圧電源１１０に対して出力する。
【００８２】
［デジタル制御高圧電源の特性データの取得、記憶装置１５４への格納処理、および記憶装置１５４の格納データを用いたフィードバック制御処理］
次に、ディジタル制御高圧電源１００の特性データの取得、記憶装置１５４への格納処理、および記憶装置１５４の格納データを用いたフィードバック制御処理について説明する。
【００８３】
ディジタル制御高圧電源１００の定電圧制御は、ＭＣＵ６００から入力した出力目標値に従った目標値と、ディジタル制御高圧電源１００内の検出回路１０４の出力（電圧モニター）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Ａ／Ｄ変換した値が一致するようにスイッチング素子１０３を駆動するパルス発振器のＰＷＭ信号のデューテイ（Ｄｕｔｙ）を制御することで行われる。
【００８４】
＜高圧電源装置の調整過程＞
ディジタル値を入力可能な仮想ＭＣＵを接続し、仮想ＭＣＵから高圧電源用コントロールユニット１５０に、例えばディジタル値とした出力目標値≡８１８≡を出力する。先に説明した図３のディジタル回路の出力目標特性から理解されるように、８１８は、理想的には出力４ｋＶに相当する。
【００８５】
高圧電源用コントロールユニット１５０は、目標値≡８１８≡を格納する。高圧電源用コントロールユニット１５０は、目標値とディジタル制御高圧電源１００の検出回路１０４の検出したモニター値をＡ／Ｄ変換器１５３でディジタル変換したモニター出力とを予め決められたアルゴリズムに従って比較演算しパルス発振器１５２からＰＷＭ信号を出力する。
【００８６】
ディジタル制御高圧電源１００内の検出回路１０４では予め決められた比率で出力電圧を降圧したモニター電圧が作成され、高圧電源用コントロールユニット１５０内のＡ／Ｄ変換器１５３に入力され、予め決められたアルゴリズムに従って前記目標値とＡ／Ｄ変換器からのモニター出力が一致するようにＰＷＭ信号のＤｕｔｙが制御される。
【００８７】
次にこの時の出力値を図示しない高電圧測定器（例えば１／１０００出力）を用いて出力電圧を測定し、その結果を高圧電源用コントロールユニット１５０のＩ／Ｆ１５５からＡ／Ｄ変換器に入力する。このとき、例えば実際の出力値が３５００Ｖで高電圧測定器の出力が３．５Ｖであったとする。
【００８８】
この実測値に基づいて、このディジタル制御高圧電源１００は、目標値≡８１８≡に対して出力３５００Ｖの特性を持つ高圧発生回路であると判定される。
【００８９】
この実測の結果として、このディジタル制御高圧電源１００は図５のような特性を有すると判定される。図５に示される関係を式で示すと、
出力（Ｖ）＝（３５００／８１８）×ＭＣＵからの入力目標値
となる。
【００９０】
ここで実際の出力計測値３５００のディジタル値は、（３５００／５０００）×１０２３＝７１６であり、ＭＣＵからの入力目標値８１８に対して実際の計測結果は７１６であったということを意味する。従って、ＭＣＵからの入力目標値に対応する制御を行なうためには、高圧電源用コントロールユニット１５０は、デジタル制御高圧電源１００に対するディジタル出力目標値を、
ディジタル出力目標値＝（８１８／７１６）×ＭＣＵからの入力目標値
として修正して出力する必要があると判定される。
【００９１】
上記式によって示される特性データを、高圧電源用コントロールユニット１５０の記憶装置１５４に格納する。格納する特性データは、上記算出式に相当する演算実行プログラムとし、ＭＣＵからの入力目標値を入力としてディジタル出力目標値を求めることを可能とする演算プログラムデータであってもよく、あるいは、予め複数のディジタル出力目標値とＭＣＵからの入力目標値とを対応付けたテーブルであってもよい。
【００９２】
高圧電源用コントロールユニット１５０は、記憶装置１５４に格納した上記特性データに基づいてフィードバック制御を実行する。高圧電源用コントロールユニット１５０は、フィードバック制御において、ＭＣＵ６００から高圧電源用コントロールユニット１５０に入力されるディジタル目標値に対してデジタル制御高圧電源１００に出力する実際の出力目標値をいくつにするかを決定する必要がある。この際、記憶装置１５４に格納した特性に基づいて、出力目標値を設定する。
【００９３】
例えば出力：４０００Ｖが必要なときは‘８１８’というディジタル目標値がＭＣＵ６００から高圧電源用コントロールユニット１５０に送られてくる。その目標値に対して、このデジタル制御高圧電源１００の特性は図５のようになっているため、記憶装置１５４に記憶されているデジタル制御高圧電源１００の特性式に基づいて、高圧電源用コントロールユニット１５０内のＣＰＵ１５１は、
出力目標値＝（８１８／７１６）＊８１８＝９３４
を算出し、９３４を、デジタル制御高圧電源１００の出力目標値として設定し、デジタル制御高圧電源１００の電圧モニターをＡ／Ｄ変換した値が９３４になるように、デジタル制御高圧電源１００に出力するＰＷＭ信号のデューテイ（Ｄｕｔｙ）を制御する。
【００９４】
このように、本発明の電源装置、出力電圧制御方法によれば、制御値としてのデューテイあるいは出力目標値と実際に計測される出力値との対応関係を特性データとして記憶装置に記憶し、記憶装置の特性データを用いて補正したデューテイまたは目標値によりフィードバック制御する構成としたので、電源の生産時に例えば検出回路のボリューム調整などで制御値と出力値との対応をとる必要がなくなり、調整処理が省略可能となる。
【００９５】
また、実測値に基づく補正値によるフィードバック制御が可能となるので、個々の電源装置に対してより正確なフィードバック制御が可能となる。
【００９６】
なお、高圧電源用コントロールユニット１５０の記憶装置１５４に格納するデータは、上記のような特性データに限らず、電源装置の識別子、または、履歴情報などを格納してもよい。電源装置の識別子と、出力すべきデューテイ情報、目標値データなどの制御情報を対応づけ、高圧電源用コントロールユニット１５０に接続された電源装置を識別して対応付けられた制御情報を出力するように構成してもよい。また、履歴情報を外部のＭＣＵ６００を介して表示装置６２０に表示して、メンテナンス情報として利用するなどの処理が可能となる。
【００９７】
［その他の実施例］
上述した実施例においては、ディジタル高圧電源、アナログ高圧電源各々に対して、それぞれ、デューテイ、目標値と、出力との対応を求めて、その対応関係をコントロールユニットの記憶装置に格納して、対応関係に基づいて補正した制御データを生成してそれぞれの高圧電源ユニットに出力する構成を説明したが、次に、負荷に対する出力電圧または出力電流を計測し、その計測値を高圧電源用コントロールユニット１５０のインタフェース１５５に入力し、この計測値と、各高圧電源の検出回路の検出値との対応を記憶装置に格納して、その関係に基づいて修正した制御値を生成して各高圧電源の制御を行なう構成も可能である。
【００９８】
例えば、図６に示すような負荷における電圧計測値と、各高圧電源の検出回路の検出値との対応を求め、特性式として、
負荷電圧＝ａ×検出電圧
（ａは係数）
なる式が求める。上記式は、実際に負荷に加わる電圧は、検出回路によって検出された値と異なることを示している。
【００９９】
高圧電源用コントロールユニット１５０は、上記負荷の計測値と、各高圧電源の検出回路の検出値との対応に基づいて、新たな制御値を検出値に基づくものから、実際の負荷の測定電圧値に、対応するものに補正してフィードバック制御を行なうことにより、実際の負荷に対する印加電圧、電流の直接的な制御が可能となる。
【０１００】
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。
【０１０１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の電源装置および出力電圧制御方法においては、フィードバック制御において、制御値としてのデューテイあるいは出力目標値などの制御データと実際に計測される出力値との対応関係を特性データとして記憶装置に記憶し、記憶装置の特性データを用いて補正したデューテイまたは目標値によりフィードバック制御する構成としたので、電源の生産時に例えば検出回路のボリューム調整などで制御値と出力値との対応をとる必要がなくなり、調整処理が省略可能となる。
【０１０２】
また、本発明の電源装置および出力電圧制御方法によれば、実測値に基づく補正値によるフィードバック制御が可能となるので、個々の電源装置に対してより正確なフィードバック制御が可能となる。
【０１０３】
また、本発明の電源装置および出力電圧制御方法によれば、負荷の計測値と、各高圧電源の検出回路の検出値との対応に基づいて、補正した制御値に基づいてフィードバック制御を行なうことができ、実際の負荷に対する印加電圧、電流の直接的な制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電源装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の電源装置におけるアナログ回路の出力目標値特性を示す図である。
【図３】本発明の電源装置におけるディジタル回路の出力目標値特性を示す図である。
【図４】本発明の電源装置におけるアナログ回路の特性を示す図である。
【図５】本発明の電源装置におけるディジタル回路の出力特性を示す図である。
【図６】本発明の電源装置における検出値−計測値特性を示す図である。
【図７】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８】ディジタル高圧電源装置の構成を示す図である。
【図９】アナログ高圧電源装置の構成を示す図である。
【図１０】従来の電源装置の構成例を示す図である。
【図１１】高圧電源の回路構成を示す図である。
【図１２】アナログ高圧電源装置の出力検出値と出力値との対応を説明する図である。
【図１３】ディジタル高圧電源装置の出力目標値と出力値との対応を説明する図である。
【符号の説明】
１００ディジタル制御高圧電源、１０１トランス
１０２整流回路、１０３スイッチング回路
１０４検出回路、１１０アナログ制御高圧電源
１１１トランス、１１２整流回路
１１３スイッチング回路、１１４検出回路
１１５制御回路、１１６Ｄ／Ａ変換器
１１７ＯＮ／ＯＦＦ判定回路、
１５０高圧電源コントロールユニット
１５１ＣＰＵ、１５２パルス発振器
１５３Ａ／Ｄ変換器、１５４記憶装置
１５５インタフェース
３００直流電源、４００直流電源
５１０出力負荷、５２０出力負荷
６００ＭＣＵ、６１０入力装置、
６２０表示装置、
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ディジタル制御高圧電源、
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
３２３１ＣＰＵ、３２３２パルス発振器
３２３３Ａ／Ｄ変換器、３２３５直流電源
３２４０出力負荷、３４１０アナログ制御高圧電源
３４１１トランス、３４１２スイッチング回路
３４１３整流回路、３４１４検出回路
３４１５制御回路、３４１６Ｄ／Ａ変換器
３４１７ＯＮ／ＯＦＦ判定回路、３４４０出力負荷
３６１０スイッチング回路
３６１１，３６１３抵抗、３６１２トランジスタ
３６２０整流回路、３６２１コンデンサ
３６２２ダイオード、３６３０検出回路
３６３１ボリューム、３６３２，３６３４抵抗
３６３３オペアンプ３６４０トランス
５１００ディジタル制御高圧電源、５１０１トランス
５１０２整流回路、５１０３スイッチング回路
５１０４検出回路、５１１０アナログ制御高圧電源
５１１１トランス、５１１２整流回路
５１１３スイッチング回路、５１１４検出回路
５１１５制御回路、５１１６Ｄ／Ａ変換器
５１１７ＯＮ／ＯＦＦ判定回路、
５１５０高圧電源コントロールユニット
５１５１ＣＰＵ、５１５２パルス発振器
５１５３Ａ／Ｄ変換器、
５３００直流電源、５４００直流電源
５５１０出力負荷、５５２０出力負荷[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply apparatus such as a printer and a copying machine, and an output voltage control method. More specifically, the power supply device can be applied to a charging device such as a printer or a copying machine, a transfer device, a fuser device, or a developing device, and has a configuration for performing feedback control based on state value detection and output voltage control. Regarding the method.
[0002]
[Prior art]
An image forming apparatus such as a printer or a copying machine forms an electrostatic latent image on a photosensitive drum with a contact charging device (hereinafter referred to as a charging device), forms a toner image with a developing device, and uses a contact transfer device (hereinafter referred to as a transfer device). The toner image is transferred to a sheet. Further, after the transfer to the paper, the paper is peeled off from the photosensitive member or the transfer device by a peeling (detack) device, and the toner is fixed on the paper in the fuser device to output an image.
[0003]
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration around the photoconductor of the image forming apparatus. The photosensitive drum 3101 is driven by a motor (not shown) and rotates in the direction of the arrow. A contact charging device 3102 provided with a charging roll is provided around the photosensitive drum 3101. After the photoreceptor 3101 is uniformly charged by the contact charging device 3102, an image is output in a raster output scan (ROS). To do. The function performed by the ROS is to expose the output image copy on the photosensitive surface by continuously scanning the photoreceptor surface with a series of modulated scan lines. The electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 3101 is developed by the developing roller 3110 of the developing device 3103, and the toner image formed on the photosensitive drum 3101 is transferred onto the paper (paper) 3105 by the transfer device 3104. Transcribed. After the transfer to the paper, the paper is peeled from the photosensitive member by a peeling (detacking) device 3106, and the toner is fixed on the paper (paper) 3105 by the fuser device 3107, and an image is output.
[0004]
In the above configuration, the charging device is in contact with the photosensitive drum, and a charging bias is applied from the charging power source to uniformly charge the photosensitive drum. Further, the developing roll constituting the developing device is arranged in the vicinity of the photosensitive drum, rotates with the charged toner carried on the surface thereof, and carries the toner to a developing position facing the photosensitive member. A developing bias is applied to the developing roll from a developing power source. By applying this developing bias, the toner carried on the surface of the developing roll flies to the photosensitive drum side, and a toner image is formed on the photosensitive drum.
[0005]
The transfer device is disposed in contact with the photosensitive drum and rotates, and a transfer bias is applied by a transfer power source to transfer the toner image onto a sheet inserted between the photosensitive drum and the transfer roll. . The charging device power source, the developing device power source, and the transfer device power source are controlled by a control circuit in terms of bias application timing.
[0006]
In the above-mentioned charging and transfer processes, the power supply method using the discharge of corotron wires, etc., which has been the mainstream in the past, is a direct power supply using a contact type roll, a micro discharge method with a small gap due to advantages such as low power consumption and ozonelessness. Is now mainstream.
[0007]
On the other hand, with recent improvements in CPU performance, high-voltage power supplies that control high-voltage output with software have been proposed. In the control method, the state quantity of the high-voltage output is detected by a detection circuit, the detected value is digitally converted by an A / D conversion mechanism such as a CPU, and a difference from a target value to be controlled by a program is determined. As a result, control is performed to change the duty value of the PWM signal that increases or decreases the output of the high-voltage power supply to approach the target value. In such a digital control system, since a high voltage power supply can be controlled by software, an analog control circuit such as an operational amplifier (OPAmp) which has been required in the past is not necessary, thereby reducing the cost of the control circuit and reducing the mounting space. . Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-215329 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-279366 discloses a configuration that discloses such digital control by software.
[0008]
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a general digital control high voltage power supply. As shown in FIG. 8, the high-voltage power supply 3210 outputs a predetermined output corresponding to the load, such as transfer and charging, to the output load 3240.
[0009]
The high-voltage power supply 3210 includes a step-up transformer 3211, a switching circuit 3212 that periodically switches a primary side applied voltage of the transformer, a rectifier circuit 3213 that generates a desired output waveform on the secondary side of the transformer, and detection that detects an output state quantity. The unit 3214 includes a control unit 3230 that transmits a control signal to the output target value from the detection result of the detection unit. The DC voltage generated by the DC power supply (24V) 3215 is applied to the primary side of the transformer.
[0010]
The output of the high voltage power source is controlled by digital control by programming using the CPU 3231 of the control means 3230. In the control by the CPU 3231, the state quantity detected by the detection unit 3214 is digitally converted by the A / D converter 3233, compared with a target value to be controlled by the high voltage power source, and the pulse oscillator 3232 according to the comparison result. It controls the duty value of the PWM signal applied to the switching means. The switching means 3212 performs output control by switching the input voltage based on the pulse width signal. A DC power supply (5V) 3235 is applied to the control means 3230, and the control means 3230 performs each control using this as a reference value.
[0011]
The steps of digital control power supply circuit control are summarized as follows.
(1) The output voltage is converted to a voltage that can be input to the A / D converter by the detection circuit (high voltage is converted to low voltage, and if -output is converted to + output), or the output current is converted to A / D by the detection circuit. Convert to voltage that can be input to D converter (convert current to + voltage)
(2) The value of (1) is converted into a digital value of the required number of bits by an A / D converter,
(3) Comparing and calculating the target value preset in the calculator and the monitor value obtained in (2) using a predetermined calculation formula, the duty of the pulse width modulation (PWM) signal (Duty ) Calculate the value to set the value.
(4) Using a pulse oscillator, create a pulse width modulation (PWM) signal signal having a duty value according to the setting value obtained in (3).
(5) The switch element is turned ON / OFF by the PWM signal generated in (4), and an output according to the ON / OFF duty (Duty) is generated on the secondary side of the step-up transformer.
(6) The output generated in (5) is detected, and the process returns to (1).
The output is controlled by repeating the above (1) to (6) and controlling the increase / decrease of the duty so that the monitor value matches the target value.
[0012]
On the other hand, as a high voltage generating switching power supply circuit, a so-called analog control type high voltage generating circuit is configured as shown in FIG. As shown in FIG. 9, the high-voltage power supply 3410 outputs a predetermined output corresponding to the load, such as transfer and charging, to the output load 3440.
[0013]
The high-voltage power supply 3410 includes a step-up transformer 3411, a switching circuit 3412 that periodically switches the primary-side applied voltage of the transformer, a rectifier circuit 3413 that generates a desired output waveform on the secondary side of the transformer, and detection that detects an output state quantity. Means 3414, a control circuit 3415 that transmits a control signal to the output target value from the detection result of the detection means, a D / A converter 3416 that converts the input PWM signal into an analog signal and outputs it to the control circuit 3415, and a duty of the input PWM signal And an ON / OFF determination circuit 3417 for making an ON / OFF determination and outputting a determination result to the control circuit.
[0014]
The analog control type power supply circuit controls the output as follows.
(1) The output voltage is detected by the detection circuit in the control circuit 3415 Reg. The voltage is converted to a voltage that can be input to an IC (regulator IC) or an error amplifier (high voltage is converted to low voltage, and if it is -output, it is converted to + output), and the output current is converted to Reg. The voltage is converted into a voltage that can be input to the IC or the error amplifier (the amount of current is converted into a positive voltage) and input to the control circuit 3415.
[0015]
(2) A PWM signal is input from a controller such as MCU (not shown), ON / OFF determination is input to the control circuit 3415 by the ON / OFF determination circuit 3417 from the duty of the PWM signal, and the duty of the PWM signal ( Duty) generates a target value (analog value) in D / A converter 3416, and Reg. Input to IC or error amplifier.
[0016]
(3) The control circuit 3415 performs control so that the target value obtained in (2) matches the detection value obtained in (1), and outputs a PWM signal corresponding to the result to the switching circuit 3412.
[0017]
(4) In the switching circuit 3412, the switching element is turned ON / OFF by the PWM signal output in (3), and an output according to the ON / OFF duty (Duty) is generated on the secondary side of the step-up transformer 3411.
[0018]
(5) The output generated in (4) is detected by the detection circuit 3414, the output value (Mon) corresponding to the detection value is input to the control circuit 3415, and the process returns to (1).
[0019]
The output is controlled by repeating the above (1) to (5) and controlling the increase / decrease of the duty so that the detected value matches the target value.
[0020]
Further, a configuration having a control circuit for controlling the high-voltage power supply circuit with respect to information from the MCU that controls the operation of the entire M / C as disclosed in JP-A-4-25885 is known. FIG. 10 shows a configuration diagram thereof.
[0021]
The configuration of FIG. 10 is a high voltage having a CPU, a pulse oscillator, an A / D converter, etc. for controlling the high voltage power supply circuit for high voltage power supply information (output data) from the MCU that controls the operation of the entire M / C. The power supply control unit includes at least one analog control high-voltage power supply and digital control high-voltage power supply.
[0022]
The high-voltage power supply and peripheral circuit shown in FIG. 10 include a digitally controlled high-voltage power supply 5100 that gives an output value to the output load 5510, an analog-controlled high-voltage power supply 5110 that gives an output value to the output load 5520, and control means for controlling each high-voltage power supply. High-voltage power supply control unit 5150, MCU 5600 as an external controller for inputting commands to high-voltage power supply control unit 5150 and outputting data from high-voltage power supply control unit 5150, digitally controlled high-voltage power supply 5100 and analog-controlled high-voltage power supply 5110 DC power supply 5300 that is input to the MCU and a DC power supply 5400 that is input to the MCU.
[0023]
In the control unit 5150 for high voltage power supply, a CPU 5151 for executing control of the digital control high voltage power supply 5100 and the analog control high voltage power supply 5110, a pulse oscillator 5152 for outputting a switching pulse, and a detection value of the digital control high voltage power supply 5100 are converted into digital values. An A / D converter 5153 is provided.
[0024]
The digitally controlled high-voltage power supply 5100 includes a step-up transformer 5101, a rectifying / smoothing circuit 5102, a switch element 5103, and a detection circuit (voltage or current) 5104. Here, the detection value of the detection circuit 5104 is connected to the input (detection voltage input) of the A / D converter 5153 in the MCU 5150.
[0025]
On the other hand, the analog-controlled high-voltage power supply 5110 includes a step-up transformer 5111, a switching circuit 5113 that periodically switches the applied voltage on the primary side of the transformer, a rectifier circuit 5112 that generates a desired output waveform on the secondary side of the transformer, and an output state quantity , A control circuit 5115 for transmitting a control signal to the output target value from the detection result by the detection means, a D / A converter 5116 for converting the input PWM signal to analog and outputting it to the control circuit 5115, input An ON / OFF determination circuit 5117 is provided that determines ON / OFF based on the duty of the PWM signal and outputs a determination result to the control circuit.
[0026]
As described above, there are digital control type and analog control type power supply devices for the high voltage power supply, and it is necessary to perform control in each mode. In order to perform accurate feedback control at the time of actual use, each high-voltage power supply needs to adjust the correspondence between the output value and the monitor value corresponding to the detection value of the detection circuit at the time of production.
[0027]
The adjustment method is different between the analog control type high voltage power supply and the digital control type high voltage power supply. For example, in the analog control type high-voltage power supply shown in FIG. 9, the adjustment virtual MCU unit is connected to the high-voltage power supply, the output target value is set as a digital value in the virtual MCU, and the PWM signal corresponding to the target value is sent to the analog control type high-voltage power supply. Output to the power supply, get the monitor value and adjust.
[0028]
If the digital output target value set in the virtual MCU is, for example, 10-bit resolution, information such as a target output: 818 (analog value 4 V target) is sent as 10-bit expression [1100110010].
[0029]
With respect to this output target value, in the case of analog control, a PWM signal having a duty determined in advance by the output target value: 818 is output from the virtual MCU, and an analog high voltage generation circuit shown in FIG. Inputs a PWM signal, inputs a determination of ON / OFF from the duty of the PWM signal in the ON / OFF determination circuit 3417 to the control circuit 3415, and also determines the D / A from the duty of the PWM signal. A target value (analog value) is generated by the converter 3416, and the Reg. Input to the IC or error amplifier, and control is performed so that the detection value obtained by the control circuit 3415 matches the target value. However, at this time, the output and the detected value of the high voltage generation circuit are not the desired output value due to variations in the components constituting the circuit, and therefore the adjustment of the output and the detected value is necessary. As a result, the volume in the detection circuit 3414 is adjusted so that the output target value sent from the virtual MCU is appropriate.
[0030]
FIG. 11 illustrates a specific configuration example of each circuit of the switching circuit 3610, the rectifier circuit 3620, and the detection circuit 3630 which are main components of the high-voltage power source. The detection circuit 3630 outputs a detection voltage Vmon as a monitor value based on the output voltage Vout generated by the rectifier circuit. The detection circuit 3630 has a volume 3631 for adjusting the detection voltage Vmon, and the duty of the PWM signal (Duty) so that the output value becomes a predetermined value in the manufacture and adjustment inspection of the high-voltage power supply. ), And the output of the detection voltage is adjusted by the volume 3631 set in the detection circuit 3630 so that the detection value at that time becomes a value corresponding to the output voltage.
[0031]
The rectifier circuit 3620 includes a diode 3622 and a capacitor 3621 connected to the secondary side of the transformer 3640. The alternating current boosted by the transformer 3640 is rectified and smoothed by a combination of the capacitor 3621 and the diode 3622.
[0032]
The switching circuit 3610 includes a transistor 3612. The collector of the transistor 3612 is the primary winding of the transformer 3640, the emitter is grounded and is connected to its own base via the resistor 3611, and the base is a pulse oscillator via the resistor 3613. It is connected.
[0033]
The transistor 3612 is turned on when the PWM signal input from the pulse oscillator is at a high level, and the transistor 3612 is turned off when the PWM signal is at a low level. Accordingly, since the transistor 3612 repeats the ON / OFF state alternately in a period corresponding to the duty of the PWM signal, the application and non-application of the DC voltage Vin on the primary side of the transformer 3640 are alternately performed according to the duty of the PWM signal. Will do.
[0034]
The detection circuit 3630 includes an operational amplifier 3633, the inverting input of the operational amplifier 3633 is connected to its own output terminal, and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 3633 is connected to the output side via the resistor 3632. ing. The output terminal of the operational amplifier 3633 is connected to the control unit via the resistor 3634 and outputs a monitor value (Vmon). The detection circuit 3630 has a volume 3631 for adjusting Vmon, and the duty (duty) of the PWM signal is set so that the output value becomes a predetermined value in the manufacture and adjustment inspection of the high-voltage power supply. In addition to the adjustment, output adjustment of the detection voltage is executed by the volume 3631 set in the detection circuit 3630 so that the detection value at that time becomes a value corresponding to the output voltage.
[0035]
FIG. 12 shows an example of output adjustment by the volume of the detection circuit in the analog control type high-voltage power supply. The horizontal axis represents the output detection voltage value (VMon) output from the detection circuit, and the vertical axis corresponds to the output voltage (kV). For example, when setting a high-voltage power supply having the characteristics of the solid line in FIG. 12, the correspondence between the actual detection value and the output value may be, for example, the dotted line in the figure due to component variations, requiring adjustment. . In such a case, the volume adjustment is performed so that the output target value sent from the virtual MCU is appropriate.
[0036]
On the other hand, in the case of the digital control type power supply device shown in FIG. 8, control is performed so that the output detection value matches the output target value. FIG. 13 shows an example of output adjustment by the volume of the detection circuit in the digitally controlled high-voltage power supply. Also in the digital control type power supply device, the output and detection value of the high voltage generation circuit do not become a constant output value with respect to the output target value due to variations in the components constituting the circuit, and thus adjustment of the output and detection value is necessary. As a result, volume adjustment is performed so that the output target value sent from the virtual MCU is appropriate.
[0037]
The problem here is that it is necessary to adjust the volume of each power supply device, and this adjustment process causes an increase in cost, particularly when it is manually performed. In the adjustment process, for example, it is almost impossible to accurately adjust the output to 4000 V with respect to the target value 818 (digital value). For example, the output has a width of about 4000 ± 20 V. Adjustment, that is, a tolerance exists. In order to obtain highly accurate output characteristics, expensive volumes and peripheral components and a long adjustment time are required.
[0038]
In addition, there is a circuit in which the volume is deleted by using a high-precision resistor or the like in the detection circuit, but in this case, there is a problem that the output accuracy is further deteriorated.
[0039]
Further, there is a case where the output is forced to be adjusted due to the fluctuation on the load side that receives the output from the high voltage power source. For example, a transfer roller, which is one of the loads of a printer, a copying machine, etc., has a large load fluctuation, that is, an impedance fluctuation due to a change with time. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2-264278, a dedicated device for measuring the impedance of a load And a configuration for performing control based on the measured value.
[0040]
In such a configuration, it is necessary to add a dedicated measuring device, which causes problems of cost increase and size increase of the device.
[0041]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described problems. Monitor values output from an output detection circuit in various power supply apparatuses to the control apparatus, and PWM output from the control apparatus to the power supply apparatus in accordance with the monitor values. It is an object of the present invention to provide a power supply apparatus and an output voltage control method capable of performing feedback control by accurately associating signals with each other without adjusting the volume during production of the apparatus.
[0042]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, a transformer, switching means for performing on / off control of an input power source on the primary side of the transformer, and a secondary side output of the transformer are detected and an output value corresponding to a detected value is output. A power supply apparatus having a control means for performing feedback control based on an output value of the detection means, wherein the control means has a storage device storing power supply information corresponding to the power supply apparatus, Configuration for generating a control value based on the output value of the detection means and the power supply device information stored in the storage deviceThe storage device stores characteristic data indicating a correspondence between a measured value of at least one of a load voltage and a current of the power supply device and an output detected by the detection unit, and the control device stores the detection A configuration for executing a process of setting a control value for the power supply device based on the output value of the means and the characteristic data stored in the storage deviceThere is a power supply device characterized by comprising: According to this configuration, control corresponding to each power supply device is possible.In addition, feedback control can be performed based on the corrected control value based on the correspondence between the measured value of the load and the detected value of the detection circuit of each high-voltage power supply, and the applied voltage and current directly to the actual load can be directly controlled. Control is possible.
[0046]
Furthermore, the second aspect of the present invention provides a transformer, switching means for performing on / off control of an input power source on the primary side of the transformer, and detecting an output on the secondary side of the transformer to obtain an output value corresponding to the detected value. An output voltage control method in a power supply apparatus having a control means for performing feedback control based on an output value of the detection means, and an output value of the detection means and a power supply apparatus stored in a storage device Has a control step that generates control values based on informationThe power supply device information stored in the storage device is characteristic data indicating a correspondence between a measured value of at least one of a load voltage and a current of the power supply device and an output detected by the detection unit, and the control step includes And executing a process of setting a control value for the power supply device based on the output value of the detection means and the characteristic data stored in the storage device.The output voltage control method is characterized by the above. According to this configuration, control corresponding to each power supply device is possible.At the same time, it is not necessary to take the correspondence between the control value and the output value, for example, by adjusting the volume of the detection circuit at the time of production of the power supply. More accurate feedback control is possible for each power supply device.
[0050]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Details of the power supply apparatus and the output voltage control method of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0051]
【Example】
A circuit configuration example of a power supply device according to the present invention is shown in FIG. The embodiments described below can be applied to a power source in a transfer device, a charging device, a developing device, a fuser device, etc., and in a field having a feedback control configuration based on output detection in fields other than a printer and a copying machine. is there.
[0052]
The high-voltage power supply and peripheral circuit (MCU, LVPS (low-voltage power supply)) shown in FIG. 1 includes a digitally controlled high-voltage power supply 100 that provides an output value to the output load 510, an analog-controlled high-voltage power supply 110 that provides an output value to the output load 520, Control unit 150 for high-voltage power supply as a control means for controlling each high-voltage power supply, command input to control unit 150 for high-voltage power supply, MCU 600, MCU600 as external controller for data output from high-voltage power supply control unit 150 An input device 610 for inputting attached control values, a display device 620 for displaying monitor values and warnings, a DC power supply 300 input to the digital control high voltage power supply 100 and the analog control high voltage power supply 110, a DC power supply input to the MCU 400.
[0053]
Inside the control unit 150 for high voltage power supply is a CPU 151 for controlling the digitally controlled high voltage power supply 100 and the analog controlled high voltage power supply 110, a pulse oscillator 152 for outputting a switching pulse, and a detection value of the digitally controlled high voltage power supply 100 is converted into a digital value. A / D converter 153, storage device 154 for storing identification data, control data, etc. of digitally controlled high-voltage power supply 100 and analog controlled high-voltage power supply 110 to be controlled, connectable to A / D converter 153 from the outside An interface (I / F) 155 is provided. The storage device 154 is configured by a device capable of storing data, such as a magnetic disk, a magneto-optical disk, a semiconductor memory, or an EEPROM. The high-voltage power supply control unit 150 includes various other components, but only the components related to feedback control of the digitally controlled high-voltage power supply 100 and the analog-controlled high-voltage power supply 110 are described here.
[0054]
The digitally controlled high-voltage power supply 100 includes a step-up transformer 101, a rectifying / smoothing circuit 102, a switch element 103, and a detection circuit (voltage or current) 104. Here, the detection value of the detection circuit 104 is connected to the input (detection voltage input) of the A / D converter 153 inside the MCU 150.
[0055]
On the other hand, the analog-controlled high-voltage power supply 110 includes a step-up transformer 111, a switching circuit 113 that periodically switches the primary-side applied voltage of the transformer, a rectifier circuit 112 that generates a desired output waveform on the secondary side of the transformer, and an output state quantity Detecting means 114 for detecting the signal, a control circuit 115 for transmitting a switching pulse for controlling the detection result from the detection means to the output target value, and D / A conversion for analogly converting the input PWM signal and outputting it to the control circuit 115 116, and has an ON / OFF determination circuit 117 that makes an ON / OFF determination based on the duty of the input PWM signal and outputs a determination result to the control circuit.
[0056]
In the above-described configuration, the digitally controlled high voltage power supply 100 and the analog controlled high voltage power supply 110 are feedback control type power supply devices that control input based on detection values corresponding to outputs detected by the detection circuits of the respective devices.
[0057]
In the power supply device of the present invention, the storage device 154 of the high-voltage power supply control unit 150 stores identification data and characteristic data of the power supply device to be controlled, here, the digital control high-voltage power supply 100 and the analog control high-voltage power supply 110. The high voltage power supply control unit 150 outputs to the digital control high voltage power supply 100 based on the monitor value from the detection circuit 104 of the digital control high voltage power supply 100 and the characteristic data of the digital control high voltage power supply 100 stored in the storage device 154. The PWM signal is updated as the control value, and based on the monitor value from the detection circuit 114 of the analog control high-voltage power supply 110 and the characteristic data of the analog control high-voltage power supply 110 stored in the storage device 154 Update of the PWM signal as a control value to be output to the control high voltage power supply 110 is executed.
[0058]
Hereinafter, feedback control processing based on the characteristic data of each high-voltage power supply stored in the storage device 154 will be described.
[0059]
Here, description will be made assuming a high-voltage power supply device in which the following conditions are set.
(1) The output of the analog control type high-voltage power supply 110 is +1 kVmax by + constant voltage control.
(2) The output of the digital control type high-voltage power supply 100 is designed to be +4 kVmax by + constant voltage control, and the voltage monitor at that time is designed to be around 4V.
(3) In the high-voltage power supply control unit 150, the A / D converter 153 performs control with a 10-bit resolution, that is, with a 10-bit digital value. Further, the output of an external measuring device is connected to the I / F 155.
(4) As for each output information from the MCU 600, the analog control high voltage power supply 110 has a digital value: 1023 and an output target value of +1 kV as shown in FIG. In addition, the digital value is 818 and the output target value is +4 kV.
[0060]
The output values of the analog control high voltage power supply 110 and the digital control high voltage power supply 100 are determined by control such as process control. The MCU 600 controls the output data according to FIG. 2 and FIG. Send to unit 150.
[0061]
[Acquisition of Characteristics Data of Analog Control High Voltage Power Supply, Storage Processing in Storage Device 154, and Feedback Control Processing Using Storage Data of Storage Device 154]
First, acquisition of characteristic data of the analog control high-voltage power supply 110, storage processing in the storage device 154, and feedback control processing using the storage data in the storage device 154 will be described.
[0062]
The constant voltage control in the analog control high voltage power supply 110 is a switching circuit so that the target value (A) obtained by converting the PWM signal into an analog value by the D / A converter 116 and the output (voltage monitor) of the detection circuit 114 coincide. The control circuit 115 controls the duty (Duty) of the switching pulse for driving 113.
[0063]
<Adjustment process of high-voltage power supply>
A PWM signal having a predetermined duty is output from the pulse oscillator 152 of the high-voltage power supply control unit 150. For example, a PWM signal with a duty of 80% is output. The duty 80% corresponds to the digital value from the MCU 600: 818 (10-bit data, MAX1023 is duty: 100%). The analog control high-voltage power supply 110 receives this PMW signal (80%), operates the transformer by the switching circuit 113, and outputs a voltage for the output load.
[0064]
The target value converted into an analog value by the D / A converter 116 in the analog control high voltage power supply 110 becomes 4V, and the control circuit 150 in the analog control high voltage power supply 110 is controlled so that the output of the detection circuit 114 becomes 4V. Be started.
[0065]
The actual output value at the time of control is measured by a high voltage measuring device (for example, 1/1000 output) (not shown), and the result is transferred from the I / F 155 of the high voltage power supply control unit 150 to the A / D converter. input. At this time, for example, it is assumed that the output value is 850V and the output measurement value of the high voltage measuring device is 0.85V.
[0066]
From this actual measurement value, it is determined that the analog-controlled high-voltage power supply 110 has a characteristic of an output 850V with respect to the duty (Duty) = 80% of the input PWM signal.
[0067]
As a result of this actual measurement, it is determined that the analog-controlled high-voltage power supply 110 has characteristics as shown in FIG. When the relationship shown in FIG.
Output (V) = (85/8) x PWM signal duty
Thus, the analog-controlled high-voltage power supply 110 determines that the output with respect to the duty of the input PWM signal has the characteristics of the above formula or the relationship shown in FIG.
[0068]
The characteristic data represented by the above equation is stored in the storage device 154 of the high voltage power supply control unit 150. The characteristic data to be stored may be a calculation execution program corresponding to the above calculation formula, and may be calculation program data that allows the other to be obtained with the PWM signal duty or the output (V) as an input, or a plurality of preprogrammed data. A table in which the PWM signal duty and the output (V) value are associated with each other may be used.
[0069]
The high-voltage power supply control unit 150 executes feedback control based on the characteristic data stored in the storage device 154. The high-voltage power supply control unit 150 needs to determine the duty of the PWM signal output to the analog-controlled high-voltage power supply 110 with respect to the target value in the feedback control. At this time, the characteristic [PWM Duty = (8/85) × output target value (V)] stored in the storage device 154 is used.
[0070]
For example, when the target output is 800 V, the digital value '818' is sent from the MCU 600 to the high voltage power supply control unit 150 based on the relationship between the output and the output target digital value shown in FIG.
[0071]
The high voltage power supply control unit 150 outputs a PWM signal to be output to the analog control high voltage power supply 110 in accordance with the characteristics of the analog control high voltage power supply 110 stored in the storage device 154 with respect to the target value (digital value “818”). Ask for a duty. Since the characteristics of the analog control high-voltage power supply 110 have the characteristics shown in FIG.
PWM Duty = (8/85) * 800 (V) = 75.3%
As required.
However, the notation here is an analog amount for easy understanding, but in reality it is all a digital amount.
[0072]
The explanation will be made with the same digital quantity as the actual operation.
<Conditions>
The PWM waveform shaping of the pulse oscillator 152 of the high-voltage power supply control unit 150 is assumed to be 10 bits (1024), and a digital value of on-duty is sent from the CPU 151. For example, when the digital value ≡450≡ is sent from the CPU 151, the pulse oscillator 152 generates a PWM signal with a duty (Duty) = 450/1023 = 43.9%.
[0073]
The A / D converter 153 is assumed to be composed of 10 bits (1024), and the reference voltage is 5V. Therefore, the output digital value when 5V is input is ≡1023≡, and the output digital value when 4V is input is ≡818≡.
[0074]
<During adjustment>
A predetermined numerical value (≡818≡) is sent from the virtual MCU to the high-voltage power supply control unit 150, and the pulse oscillator 152 generates a PWM signal of duty = 818/1023 = 79.96% for analog control. Output to the high voltage power supply 110.
[0075]
The control value is controlled by the control circuit 115 so that the target value converted into an analog value by the D / A converter 116 in the analog control high voltage power supply 110 becomes 3.998 V and the output of the detection circuit 114 becomes 3.998 V.
[0076]
Next, the output value at this time is measured using a high voltage measuring device (for example, 1/1000 output) (not shown), and the result is transferred from the I / F 155 of the high voltage power supply control unit 150 to the A / D converter. input. At this time, for example, it is assumed that the actual output value is 850V and the output measurement value of the high voltage measuring device is 0.85V.
[0077]
The output is converted into (0.85 / 5) * 1023 = ≡173≡ by the A / D converter of the measuring instrument. Although it was originally planned to obtain an output of 800V with respect to the output digital value ≡818≡ from the MCU 600, as a result of actual measurement, the analog-controlled high-voltage power supply 110 outputs an output with respect to the output digital value ≡818≡ from the MCU 600. 850V was obtained.
[0078]
Therefore, in order to obtain the output of 800 V, it can be understood that (800/850) × 173 = 163 is sufficient as the output of the A / D converter.
[0079]
On the basis of these actual measurement results, the following characteristic equation indicating the relationship between the on-duty of the PWM signal to be input to the analog control high voltage power supply 110 and the output target value is derived.
PWM signal on-duty (ON-Duty value)
= (818/173) × (163/818) × output target value (D)
= (163/173) × target output value (D)
Thus, this equation, or the correspondence data of the on-duty (ON-Duty value) of the PWM signal obtained from this equation and the output target value (D), is stored in the storage device 154 in the high-voltage power supply control unit 150.
[0080]
<During feedback control>
For example, when the output target of the analog control high-voltage power supply 110 is sent from the MCU 600 to the high-voltage power supply control unit 150 as a control value of the analog control high-voltage power supply 110, that is, the digital value ≡818≡ is sent to the high-voltage power supply control unit 150. CPU 151 uses the above formula stored in the storage device 154 for the value,
PWM signal ON Duty value = (163/173) × 818 = 771
Is calculated and sent to the pulse oscillator 152.
[0081]
In the pulse oscillator 152,
PWM-Duty = 771/1023 = 75.36%
Are generated and output to the analog control high voltage power supply 110.
[0082]
[Acquisition of characteristic data of digitally controlled high-voltage power supply, storage processing in storage device 154, and feedback control processing using storage data in storage device 154]
Next, acquisition of characteristic data of the digitally controlled high-voltage power supply 100, storage processing in the storage device 154, and feedback control processing using the storage data in the storage device 154 will be described.
[0083]
The constant voltage control of the digitally controlled high-voltage power supply 100 is performed by using the target value according to the output target value input from the MCU 600 and the output (voltage monitor) of the detection circuit 104 in the digitally controlled high-voltage power supply 100. This is done by controlling the duty of the PWM signal of the pulse oscillator that drives the switching element 103 so that the values A / D converted by the A / D converter 153 coincide.
[0084]
<Adjustment process of high-voltage power supply>
A virtual MCU capable of inputting a digital value is connected, and an output target value ≡818≡, for example, a digital value is output from the virtual MCU to the high-voltage power supply control unit 150. As can be understood from the output target characteristics of the digital circuit of FIG. 3 described above, 818 ideally corresponds to an output of 4 kV.
[0085]
The high-voltage power supply control unit 150 stores the target value ≡818≡. The high-voltage power supply control unit 150 compares the target value and the monitor value detected by the detection circuit 104 of the digitally controlled high-voltage power supply 100 with a digital output by the A / D converter 153 according to a predetermined algorithm, and performs pulse calculation. A PWM signal is output from the oscillator 152.
[0086]
In the detection circuit 104 in the digitally controlled high voltage power supply 100, a monitor voltage obtained by stepping down the output voltage at a predetermined ratio is created and input to the A / D converter 153 in the high voltage power supply control unit 150 to be predetermined. According to the algorithm, the duty of the PWM signal is controlled so that the target value matches the monitor output from the A / D converter.
[0087]
Next, the output value at this time is measured using a high voltage measuring device (for example, 1/1000 output) (not shown), and the result is transferred from the I / F 155 of the high voltage power supply control unit 150 to the A / D converter. input. At this time, for example, it is assumed that the actual output value is 3500V and the output of the high voltage measuring device is 3.5V.
[0088]
Based on this actually measured value, it is determined that this digitally controlled high-voltage power supply 100 is a high-voltage generating circuit having a characteristic of output 3500V with respect to target value ≡818≡.
[0089]
As a result of this actual measurement, it is determined that the digitally controlled high-voltage power supply 100 has characteristics as shown in FIG. The relationship shown in FIG.
Output (V) = (3500/818) x Input target value from MCU
It becomes.
[0090]
Here, the digital value of the actual output measurement value 3500 is (3500/5000) × 1023 = 716, which means that the actual measurement result is 716 with respect to the input target value 818 from the MCU. Therefore, in order to perform control corresponding to the input target value from the MCU, the high voltage power supply control unit 150 sets the digital output target value for the digitally controlled high voltage power supply 100 as follows:
Digital output target value = (818/716) × input target value from MCU
It is determined that it is necessary to modify and output the data.
[0091]
The characteristic data represented by the above equation is stored in the storage device 154 of the high voltage power supply control unit 150. The characteristic data to be stored may be an arithmetic execution program corresponding to the above-described calculation formula, and may be arithmetic program data that makes it possible to obtain a digital output target value using an input target value from the MCU as an input, A table in which the digital output target value and the input target value from the MCU are associated with each other may be used.
[0092]
The high-voltage power supply control unit 150 executes feedback control based on the characteristic data stored in the storage device 154. The high-voltage power supply control unit 150 determines how many actual output target values to be output to the digitally controlled high-voltage power supply 100 with respect to the digital target value input from the MCU 600 to the high-voltage power supply control unit 150 in feedback control. There is a need to. At this time, the output target value is set based on the characteristics stored in the storage device 154.
[0093]
For example, when an output of 4000 V is required, a digital target value of “818” is sent from the MCU 600 to the high voltage power supply control unit 150. Since the characteristics of the digitally controlled high voltage power supply 100 with respect to the target value are as shown in FIG. 5, the control for the high voltage power supply is based on the characteristic formula of the digitally controlled high voltage power supply 100 stored in the storage device 154. The CPU 151 in the unit 150
Output target value = (818/716) * 818 = 934
934 is set as an output target value of the digitally controlled high voltage power supply 100, and output to the digitally controlled high voltage power supply 100 so that the value obtained by A / D conversion of the voltage monitor of the digitally controlled high voltage power supply 100 becomes 934. Controls the duty of the PWM signal.
[0094]
Thus, according to the power supply device and the output voltage control method of the present invention, the correspondence between the duty as the control value or the output target value and the actually measured output value is stored in the storage device as the characteristic data, and stored. Since it is configured to perform feedback control with the duty or target value corrected using the device characteristic data, it is not necessary to take the correspondence between the control value and the output value, for example, by adjusting the volume of the detection circuit during power supply production. Can be omitted.
[0095]
Further, since feedback control using a correction value based on the actual measurement value is possible, more accurate feedback control can be performed for each power supply device.
[0096]
The data stored in the storage device 154 of the high-voltage power supply control unit 150 is not limited to the characteristic data as described above, and may store a power supply identifier, history information, or the like. The power supply device identifier is associated with control information such as duty information to be output and target value data, and the power supply device connected to the high-voltage power supply control unit 150 is identified and the associated control information is output. It may be configured. Further, the history information can be displayed on the display device 620 via the external MCU 600 and used as maintenance information.
[0097]
[Other Examples]
In the above-described embodiment, the correspondence between the duty, target value, and output is obtained for each of the digital high-voltage power supply and the analog high-voltage power supply, and the correspondence is stored in the storage device of the control unit. The configuration in which the control data corrected based on the relationship is generated and output to each high-voltage power supply unit has been described. Next, the output voltage or output current for the load is measured, and the measured value is used as the high-voltage power supply control unit 150. The correspondence between the measured value and the detection value of the detection circuit of each high-voltage power supply is stored in a storage device, and a control value corrected based on the relationship is generated to control each high-voltage power supply. It is also possible to perform the configuration.
[0098]
For example, the correspondence between the voltage measurement value at the load as shown in FIG. 6 and the detection value of the detection circuit of each high-voltage power supply is obtained,
Load voltage = a x detection voltage
(A is a coefficient)
The following formula is obtained. The above equation shows that the voltage actually applied to the load is different from the value detected by the detection circuit.
[0099]
The high-voltage power supply control unit 150 determines a new control value based on the detection value based on the correspondence between the measured value of the load and the detection value of the detection circuit of each high-voltage power supply. In addition, by performing feedback control with correction to the corresponding one, direct control of the applied voltage and current to the actual load becomes possible.
[0100]
The present invention has been described in detail above with reference to specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can make modifications and substitutions of the embodiments without departing from the gist of the present invention. In other words, the present invention has been disclosed in the form of exemplification, and should not be interpreted in a limited manner. In order to determine the gist of the present invention, the claims section described at the beginning should be considered.
[0101]
【The invention's effect】
As described above, in the power supply device and the output voltage control method of the present invention, in the feedback control, the correspondence between the control data such as the duty or the output target value as the control value and the actually measured output value is characterized. Since the data is stored in the storage device and feedback control is performed with the duty or target value corrected using the characteristic data of the storage device, the control value and the output value are adjusted by adjusting the volume of the detection circuit, for example, during power supply production. There is no need to take a countermeasure and the adjustment process can be omitted.
[0102]
In addition, according to the power supply device and the output voltage control method of the present invention, feedback control based on a correction value based on an actual measurement value is possible, so that more accurate feedback control is possible for each power supply device.
[0103]
Further, according to the power supply device and the output voltage control method of the present invention, feedback control is performed based on the corrected control value based on the correspondence between the measured value of the load and the detection value of the detection circuit of each high-voltage power supply. It is possible to directly control the applied voltage and current to the actual load.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a power supply device of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing output target value characteristics of an analog circuit in the power supply device of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing output target value characteristics of a digital circuit in the power supply device of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing characteristics of an analog circuit in the power supply device of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing output characteristics of a digital circuit in the power supply device of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing detected value-measured value characteristics in the power supply device of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration around a photoconductor of a printer and a copying apparatus.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a digital high-voltage power supply device.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an analog high-voltage power supply device.
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional power supply device.
FIG. 11 is a diagram showing a circuit configuration of a high-voltage power supply.
FIG. 12 is a diagram for explaining a correspondence between an output detection value and an output value of an analog high-voltage power supply device.
FIG. 13 is a diagram for explaining a correspondence between an output target value and an output value of the digital high-voltage power supply device.
[Explanation of symbols]
100 digitally controlled high-voltage power supply, 101 transformer
102 rectifier circuit, 103 switching circuit
104 detection circuit, 110 analog control high voltage power supply
111 transformer, 112 rectifier circuit
113 switching circuit, 114 detection circuit
115 control circuit, 116 D / A converter
117 ON / OFF determination circuit,
150 High voltage power supply control unit
151 CPU, 152 Pulse oscillator
153 A / D converter, 154 storage device
155 interface
300 DC power supply, 400 DC power supply
510 output load, 520 output load
600 MCU, 610 input device,
620 display device,
3101 photosensitive drum, 3102 contact charging device
3103 Development device, 3104 Transfer device
3105 Paper, 3106 Peeling device
3107 fuser device, 3110 developing roll
3210 digitally controlled high voltage power supply,
3211 transformer, 3212 switching circuit
3213 rectifier circuit, 3214 detection circuit
3215 DC power supply
3230 Machine control unit
3231 CPU, 3232 pulse oscillator
3233 A / D converter, 3235 DC power supply
3240 Output load, 3410 Analog controlled high voltage power supply
3411 transformer, 3412 switching circuit
3413 Rectifier circuit, 3414 detection circuit
3415 Control circuit, 3416 D / A converter
3417 ON / OFF determination circuit, 3440 Output load
3610 switching circuit
3611, 3613 resistors, 3612 transistors
3620 Rectifier circuit, 3621 capacitor
3622 diode, 3630 detection circuit
3631 Volume, 3632, 3634 Resistance
3633 Operational Amplifier 3640 Transformer
5100 Digitally controlled high-voltage power supply, 5101 Transformer
5102 Rectifier circuit, 5103 Switching circuit
5104 Detection circuit, 5110 Analog control high voltage power supply
5111 transformer, 5112 rectifier circuit
5113 switching circuit, 5114 detection circuit
5115 Control circuit, 5116 D / A converter
5117 ON / OFF determination circuit,
5150 High voltage power supply control unit
5151 CPU, 5152 pulse oscillator
5153 A / D converter,
5300 DC power supply, 5400 DC power supply
5510 output load, 5520 output load

Claims

A transformer, switching means for performing on / off control of an input power source on the primary side of the transformer, and detection means for detecting a secondary side output of the transformer and outputting an output value corresponding to a detected value, the detection In a power supply apparatus having control means for performing feedback control based on the output value of the means,
The control means includes
Having a storage device that stores power supply information corresponding to the power supply;
The control value is generated based on the output value of the detection means and the power supply device information stored in the storage device ,
The storage device stores characteristic data indicating a correspondence between a measurement value of at least one of a load voltage and a current of the power supply device and an output detected by the detection unit,
The controller is
A power supply apparatus, comprising: a process for setting a control value for the power supply apparatus based on an output value of the detection unit and the characteristic data stored in the storage device.

A transformer, switching means for performing on / off control of an input power source on the primary side of the transformer, and detection means for detecting a secondary side output of the transformer and outputting an output value corresponding to a detected value, the detection In the output voltage control method in the power supply apparatus having the control means for performing feedback control based on the output value of the means,
A control step of generating a control value based on the output value of the detection means and the power supply device information stored in the storage device;
The power supply device information stored in the storage device is characteristic data indicating a correspondence between a measured value of at least one of a load voltage and a current of the power supply device and an output detected by the detection unit,
The control step includes
An output voltage control method comprising a step of executing a process of setting a control value for a power supply device based on an output value of the detection means and the characteristic data stored in the storage device .