JP2860101B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、装置全体を統括制御するシステムコント
ローラと、このシステムコントローラの指示により画像
形成プロセスを実行するためのシーケンス制御を行なう
シーケンスコントローラと、このシーケンスコントロー
ラに制御される画像形成に係わる複数の電源とを備えた
画像形成装置に関し、特にその各電源の制御に関するも
のである。

〔従来の技術〕 一般に、与えられた目標値に応じた出力（電圧，電
流，電力等）が得られるように電源を制御する閉ループ
または開ループの電源装置がある。

その与えられる目標値は、予め設定された一定値であ
ることが多いが、温度，湿度のような周囲条件あるいは
その電源装置が使用される機器（以下「本体機器」とい
う）自体の使用状態等に応じて目標値が決定される場合
も少なくない。

このような場合に、その目標値を決定するための設定
値が、本体機器を統括制御するシステムコントローラか
ら、あるいは本体機器に接続されているホストマシンか
ら本体機器のシステムコントローラを介して電源制御装
置に入力され、そこでその設定値に対応する目標値が決
定され、その目標値に応じて電源出力を制御する。

例えば、前述した画像形成装置においては、システム
コントローラが周囲条件又は装置の使用状態に関するデ
ータに基づいて電源出力の設定値をシーケンスコントロ
ーラに出力し、シーケンスコントローラがその設定値を
入力して該設定値に対応する目標値を決定し、その目標
値に応じて画像形成に係わる複数の電源のうちその目標
値に対応する電源を制御するようにしたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、このようにシステムコントローラからシー
ケンスコントローラへ電源出力の設定値を送る際に、外
乱の影響やその他の原因によりその設定値が異常な値に
なることがある。そうすると、目標値及びそれに応じて
制御される電源出力も異常な値になり、形成される画像
がおかしくなったり、無意味なものになったりする。

例えば、電子写真複写機の現像バイアス電圧が異常に
なると、真黒あるいは真白なコピー画面になったりす
る。さらに、画像形成装置を構成する各機器がエラーを
発生して処理が停止したり、各機器の損傷や発熱等の問
題が起る恐れもあった。

この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、上
述のような画像形成装置において、シーケンスコントロ
ーラがシステムコントローラから受け取った電源出力の
設定値がもし許容範囲外の異常な値になっても、各電源
によってほぼ通常の電源出力が得られ、標準状態で動作
するようにし、画像形成装置の動作異常や事故の発生を
防止することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は上記の目的を達成するため、前述のような
画像形成装置において、システムコントローラからシー
ケンスコントローラに入力された電源出力の設定値が、
許容範囲内の正常な値か否かを判定する設定値判定手段
と、その設定値判定手段により上記入力された設定値が
正常な値でないと判定された時に、該設定値に係わらず
許容範囲の中央付近の電源出力が得られる標準目標値を
上記目標値として決定する手段とを設けたものである。

〔実施例〕 以下、この発明を実施例に基づいて具体的に説明す
る。

第２図はこの発明を実施した電子写真方式の複写機の
電源制御系の一例を示すブロツク図である。

この制御系は、オペレータが指示する各種のモードを
入力する操作パネル１と、操作パネル１から入力された
各モードおよび温度，湿度等の周囲条件や複写機の状況
に応じて最適なタイミングや作動条件を決定するなど複
写機全体を統括制御するシステムコントローラ２と、こ
のシステムコントローラ２の指示によりコピープロセス
を実行するための各機器を適切なタイミングで作動させ
るシーケンス制御を行なつたり各種のセンサから入力す
るデータをシステムコントローラ２へ出力するシーケン
スコントローラ３とからなる。

シーケンスコントローラ３には、各種電源として露光
ランプ14にAC電源を供給するランプ用電源４と、定着ロ
ーラ15を加熱するヒータにAC電源を供給するヒータ用電
源５と、現像ローラ16に負のバイアス電圧を加えるバイ
アス電源６と、帯電，転写，分離等の各チヤージヤ17毎
に適当な正負の放電電圧を印加する高圧電源７がそれぞ
れ接続されており、さらにモータ，ソレノイドその他の
シーケンス機器群８及び各種のセンサ９も接続されてい
る。

操作パネル１とシステムコントローラ２との間は信号
ラインで接続され、操作パネル１から入力された各モー
ドを示す信号やスイツチの状態がシステムコントローラ
２へ送られると共に、システムコントローラ２から操作
パネル１上のデイスプレイに表示すべき信号が送られ
る。

システムコントローラ２とシーケンスコントローラ３
との間はデータバス，アドレスバス等のバスラインと信
号ラインで接続され、シーケンスコントローラ３は各種
のセンサ９から得られる各機器の状態（ステータス）を
示すデータをシステムコントローラ２へ出力し、システ
ムコントローラ２からは各機器の最適設定条件や作動の
タイミングを入力する。

これらのデータは、それがパラレルに送られる場合は
バスラインを通じて、シリアルに送られる場合は各TxD
端子とRxD端子とを結ぶ２本の信号ラインを通じてそれ
ぞれ転送される。

シーケンスコントローラ３と各種のセンサ９との間は
信号ラインで接続され、シーケンスコントローラ３はそ
の信号ラインを通じて各センサ９からデータを入力す
る。

シーケンスコントローラ３と、ランプ用電源4,ヒータ
用電源5,バイアス電源6,高圧電源7,モータ・ソレノイド
等の機器群８との間は信号ラインで接続され、シーケン
スコントローラ３からその各信号ラインを通じて各シー
ケンス機器群を制御するデータや信号が送られる。

第１図は、この発明の実施例を現像バイアス電源の制
御例で説明するためのもので、第２図におけるシーケン
スコントローラ３とバイアス電源６の部分を更に具体的
に示した回路図である。

シーケンスコントローラ３は、マイクロコンピユータ
（以下「CPU」という）30と、各シーケンス機器群の制
御信号のインタフエース（以下「I/F」という）群と、
各センサから入力するデータのI/F群とからなつている
が、第１図においてはタイマ31と負論理のアンド回路
（ノア回路と等価であるから以下「ノア回路」という）
32とからなるバイアス電源制御信号のI/F 33と、抵抗
R₁,R₂よりなるセンサのI/Fであるバイアス電圧検出値の
変換回路34とのみを示し、他のI/Fは図示を省略してい
る。

バイアス電源６は、例えば低圧のDC24V電源から標準3
00V,最高600Vの中圧DC電源を得るスイツチングDC−DCコ
ンバータで、主としてトランス60と、そのトランス60の
１次側コイルへのDC24V電源による給電回路を開閉する
スイツチング素子であるNPN型のトランジスタ61と、ト
ランス60の２次側コイルに直列に接続された整流用のダ
イオード62,平滑用のコンデンサC₁と、出力端子63及びG
ND（グランド）端子64と、コンデンサC₁と並列に接続さ
れたバイアス電圧検出用センサである可変抵抗VR等から
なつている。

このバイアス電源６には、その他に、シーケンスコン
トローラ３のI/F 33のノア回路32から出力されてスイツ
チングのパルス幅を規制するバイアス電源制御信号を分
圧してトランジスタ61のベースに供給する抵抗R₃,R₄よ
りなる分圧器と、直列に接続された抵抗R₅とコンデンサ
C₂よりなりトランス60の１次側コイルに並列に接続され
ているスナバ回路と、ダイオード62と出力端子63との間
に介挿されている安全抵抗R₆とが設けられている。

システムコントローラ２は、シーケンスコントローラ
３から入力される温度・湿度等の周囲条件や、複写機や
連続何回作動しているか或いはどの位使用されないでい
るか等の使用状態や、トナーの状態等のデータに基づい
て最適なバイアス電圧に対応する設定値をシーケンスコ
ントローラ３に出力する。

シーケンスコントローラ３のCPU30は、入力された設
定値が正常な値（許容範囲内にある）か否かを判定し、
正常な値であればその設定値に対応する目標値を決定し
てストアする。

正常な値でなければ、入力された設定値に関係なく許
容範囲の中央付近の電源出力が得られる標準目標値を目
標値として決定してストアする。

すなわち、このシーケンスコントローラ３がこの発明
による設定値判定手段と目標値決定手段の機能を果た
す。

次に、CPU30はそのストアされた目標値に応じたトラ
ンジスタ61のオン時間をタイマ31にセツトする。

タイマ31は、別に定められている周期でCPU30から出
力される駆動パルスによつてオンになり、セツトされた
オン時間が経過するとオフに戻るサイクルを繰返す。タ
イマ31の負論理の出力端子は、タイマ31がオンの間は
“L"、オフの間は“H"をノア回路32の入力端子に出力す
る。

ノア回路32の他の入力端子は、CPU30の出力端子PC₆に
接続されている。

CPU30の出力端子PC₆は後述するバイアス出力許可フラ
グFBIASの出力端子であり、フラグFBIASが「０」の時は
“L"「１」の時は“H"を出力する。

ノア回路32の出力は２個の入力がいづれも“L"時のみ
“H"になるから、フラグFBIAS＝０の間はセツトされた
オン時間によるパルス幅のルスを一定の周期で出力し、
フラグFBIAS＝１の時は出力しない。

バイアス電源６のトランジスタ61はノア回路32の出力
が“H"の間オンとなり、トランス60の１次側コイルに電
流が流れるから、２次側コイルに昇圧された誘導起電力
が発生し、それがダイオード62により整流されてコンデ
ンサC₁をチヤージし、出力端子63から負のバイアス電圧
V_Bを出力する。

その出力電圧V_Bは可変抵抗VRにも印加され、分圧され
た低圧の負のアナログ信号となつてシーケンスコントロ
ーラ３の変換回路34に出力される。

変換回路34の抵抗R₁の一端はDC5Vの正の電源に接続さ
れているから、抵抗R₂の一端に入力される出力電圧V_Bに
比例した負のアナログ信号は正の5Vと混合され、正電圧
のアナログ信号に変換されて抵抗R₁,R₂の接続点からCPU
30のアナログ入力端子例えばAN₂に入力される。

アナログ入力端子AN₂に入力される正電圧の信号は、
このような変換回路34を通ることにより、負の出力電圧
V_Bが大きい時には低くなり、出力電圧が小さい時には高
くなる。

この入力信号は、CPU30に内蔵されている図示しないA
/Dコンバータによつてデジタル信号に変換され、一定の
係数を乗算されて目標値と同一スケールのデジタルの検
出値としてストアされる。

システムコントローラ２からの設定値に対応する目標
値に応じた適正なバイアス電圧に比べて、バイアス電源
６の電力電圧V_Bの方向が大きい場合にはストアされる検
出値は目標値よりも小さくなり、出力電圧の方が小さい
場合には大きくなる。

従つて、検出値が目標値よりも大きいか小さい場合に
は、その差に応じた修正値だけパルス幅すなわちタイマ
31にセツトされているオン時間のデータを、それぞれ増
減して修正すれば、出力電圧を適正なバイアス電圧値に
制御することが出来る。

然るに、第２図に示したセンサ９からシーケンスコン
トローラ３に入力する信号ライン上のアナログ信号やシ
ーケンスコントローラ３が処理してそのTxD端子からシ
ステムコントローラ２のRxD端子に出力する信号ライン
上のデジタル信号にノイズ等の障害が混入して誤まつた
データが入力されると、システムコントローラ２は誤つ
た判断による設定値を出力し、またシステムコントロー
ラ２のTxD端子からシーケンスコントローラ３のRxD端子
に入力する信号ライン上のデジタル信号に障害が混入し
ても誤まつた設定値が入力される場合が生ずる。

以下、このような誤まつた設定値による事故を防止す
る手段を第３図乃至第６図に示すCPU30による処理のフ
ロー図に従つて説明する。

第３図は、電源をオンにした時のメインルーチンの一
例を示すフロー図である。

電源がオンになると、始めに必要な各機器の初期設定
を実行した後、電源がオフになるまで繰返えすメインル
ーチンのループに入る。

先ず，第２図に示したランプ用電源4,ヒータ用電源５
等のAC電源の制御ルーチンACをそれぞれ実行する。

次に、バイアス電源６の制御ルーチンBIASを実行した
後、帯電，転写，分離等の各チヤージヤ用のそれぞれ
正，負の電圧電源７の制御ルーチンHVを実行する。

さらに、モータ，ソレノイドその他のシーケンス機器
群８の制御ルーチンPIOおよび光学系の制御ルーチンOPT
を実行して、制御ルーチンACへ戻る。

一方、AC100V電源に同期してその電圧極性が反転する
ゼロクロス毎に、各制御ルーチンの実行を許可するフラ
グを立てる。その周期は、AC電源の周波数が50Hz,60Hz
であればそれぞれ約10mS,8.3mSである。

これらの各制御ルーチンのうち、第２図の現像ローラ
16に印加する負のバイアス電圧を出力する第１図のバイ
アス電源６を制御するバイアス制御ルーチンBIASについ
て詳細に説明する。

システムコントローラ２から出力されるバイアス電圧
の設定値（５ビツト）と、その設定値に対応する目標値
と、その目標値に対応するバイアス電圧（絶対値）との
関係を前頁の表に示す。

この表から明らかなように、設定値「１」〜「28」が
正常な値すなわちバイアス電圧が最小値60V〜最大値600
Vの許容範囲に対応している。

設定値「29」以上は正常でない値として、バイアス電
圧の上記許容範囲の中央付近の値である標準値300Vに対
応する標準目標値「68」を目標値（前頁の表参照）とす
る。それによつて、異常な設定値が入力しても、バイア
ス電源６の出力電圧V_Bが標準のバイアス電圧300Vになる
ように制御される。

また、設定値「０」の時はバイアス電源６をオフにし
て（トランジスタ61をオフのままにする）バイアス電圧
を０にする。

第４図はバイアス制御ルーチンBIASの一例を示すフロ
ー図である。

このバイアス制御ルーチンBIASがスタートすると、直
ちにAC電源のゼロクロス毎に立てられるバイアス制御ル
ーチンBIASの実行を許可するフラグFBICALが立つている
かどうかを判別して、FBICAL＝0:すなわちフラグが立つ
ていなければメインルーチンにリターンする。

FBICAL＝1:すなわちフラグが立つていれば、バイアス
制御ルーチンBIASを続けて実行する。

先ず、フラグFBICALをクリアして、ストアされている
設定値をレジスタＡにロードする。

設定値が「０」（Ａ＝０）であれば、バイアス出力許
可フラグFBIAS＝１（CPU30の端子PC₆の出力＝“H"）と
してバイアス出力不許可にした後、タイマ31にセツトす
るオン時間のデータBPWと後述するデータBEMとを最小値
「１」にして、その最小値のデータBPWをタイマ31にセ
ツトしてから、第３図のメインルーチンにリターンす
る。

設定値が「０」でなければ（Ａ≠０）、「28」を越え
る異常値であるか否かを判定し、異常値でなければその
まま、異常値であればレジスタＡに標準設定値「13」
（前記表における標準目標値「68」に対応する）をロー
ドする。

次に、ROM等の固定メモリに格納されている前掲の表
から、設定値（Ａの内容）に対応する目標値をサーチし
て、その目標値をBSTとしてストアする。

次に、フラグFBIAS＝０（CPU30の端子PC₆の出力＝
“L"）としてバイアス出力許可にする。

さらに、PID（比例微積分）演算を行つてパルス幅を
修正する修正値を求めるサブルーチンBPIDと、パルス幅
修正演算を行うサブルーチンCOMPWを実行して、得られ
たデータBPWをタイマ31にセツトしてから、第３図のメ
インルーチンにリターンする。

第５図はサブルーチンBPIDの一例を示すフロー図であ
る。

第１図において説明したように、バイアス出力電圧か
ら分圧された負のアナログ信号は変換回路34によつて大
小逆転した正のアナログ信号に変換され、CPU30のアナ
ログ入力端子AN₂に入力された後、CPU30に内蔵されたA/
Dコンバータによりデジタル化され、一定の係数を乗算
されて目標値BSTと同一スケールの検出値となり、その
検出値はBOUTとしてストアされ、予め設定された周期で
バイアス出力電圧に応じて更新されている。

そこで、このサブルーチンBPIDがスタートすると、先
ず偏差値の符号の正負を示すデータBSIGNをクリア（正
を示す「０」に）する。

次に、レジスタＡ上で目標値BSTと検出値BOUTとの差
即わち偏差値（BST−BOUT）を計算して、その結果がレ
ジスタＡに残る。

次に、偏差値（Ａの内容）の正負を決定して、負であ
れば偏差値の絶対値をとり、データBSIGNに偏差値が負
であつたことを示す「１」をストアし、偏差値が正であ
ればそのまま次へ進む。

次に、偏差値からパルス幅すなわちタイマ31のオン時
間のデータBPWを修正する修正値BEMに換算するために、
ペアレジスタEA上で偏差値に定数KSを乗算し、定数KBで
除算する。ここで定数KS,KBはそれぞれ偏差値を修正値
に換算するための係数を分数型式にした時の分子，分母
に当る整数である。

なお、修正値（EAの内容）は、パルス幅そのものでは
なく、その修正値であるから８ビツトを越えることはな
い。

そこで、ペアレジスタEAの内容が16進数FFより大きい
か否かを判定し、否ならばそのまま次へ進む。

若し大きければ、何等かの原因で異常な修正値になつ
たものであるから、その結果を使用せずに修正値を小さ
い値、例えば「−１」とする。あるいは「０」にしても
よい。

最後に、このようにして得られた修正値（EAの内容）
をBEMとしてストアし、第４図のバイアス制御ルーチンB
IASへリターンする。

第６図はサブルーチンのCOMPWの一例を示すフロー図
である。

サブルーチンのCOMPWがスタートすると、先ず「偏差
値＝目標値−検出値」が正であつたか否か、すなわちBS
IGNが「０」か「１」かを判定する。

BSIGN＝1:すなわち偏差値が負であつたならば、検出
値が目標値より大きい。従つて、前掲の表から明らかな
ように出力電圧が最適なバイアス電圧よりも小さいか
ら、データBPWを増加させなければならない。

従つて、BSIGN＝１であれば、「BPW＋BEM」を新しいB
PWとする。

然しながら、出力電圧が最大許容電圧例えば600Vを超
えると異常放電や絶縁破壊等の障害を起すから、データ
BPWは最大許容電圧に対応する値BPMAX以下に抑える必要
がある。

そこで、新しいBPWがBPMAXより大きいか否かを判定し
て、否ならばそのまま、若し大きければBPMAXを新しいB
PWとして、第４図のバイアス制御ルーチンBIASへリター
ンする。

BSIGN＝0:すなわち偏差値が正であつたならば、デー
タBPWを減少させなければならないが、BPWが「０」以下
になつた場合は最小値「１」にする。

従つて、BPW−BEMを新しいBPWとし、その新しいBPWが
１より小さいか否かを判定して、否ならばそのまま、若
し小さければBPWを「１」として、第４図のバイアス制
御ルーチンBIASへリターンする。

以上説明してきたように、この実施例によれば、シー
ケンスコントローラ３のCPU30が設定値判定手段と、異
常な設定値が入力した時に標準目標値を新しい目標値と
して決定する手段となつているから、異常な設定値が入
力しても複写機は標準状態で作動し、たとえば最適な条
件でなくても一応の目的を果たすことが出来る。

なお、この実施例では、異常な設定値が「29」〜「3
1」と少ないから、「１」〜「28」の許容範囲内で変化
した時には検知出来ず、異常判定にかかる場合が少ない
が、例えば設定値にパリテイビツトを設ける等の方法に
よれば更に厳しく異常値を判定することが出来る。

また、バイアス電源６の制御ルーチンBIASを例として
説明したが、高圧電源７の制御ルーチンHVにも全く同様
にこの発明を実施することが出来る。

さらに、AC電源のゼロクロス毎にフラグを立てている
から、AC電源の制御ルーチンACにも同様にこの発明を実
施することが出来る。

例えば、ランプ用電源4,ヒータ用電源５の場合は設定
値に対応する目標値を適当な非直線関係とし、検出値と
してそれぞれ原稿面の白地部分の反射光量，定着ローラ
の表面温度をセンサにより捉えて修正値を計算し、タイ
マにより正負各半サイクルの通電開始時期を変化させれ
ばよい。

また、上記実施例においては、この発明を複写機に実
施した例について述べたが、例えばレーザプリンタ等の
光プリンタのような電子写真方式による画像形成装置、
あるいは周囲温度と使用頻度の影響を受けやすいサーマ
ルプリンタ，サーマル転写プリンタ，フアクシミリ等の
画像形成装置等にも同様に実施することが出来る。

さらに、電源の出力電圧を目標値に制御する例につい
て説明したが、出力電流あるいは出力電力等を目標値に
応じて制御することも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明による画像形成装置
は、シーケンスコントローラがシステムコントローラか
ら入力した電源出力の設定値が異常な値（正常でない
値）になったとしても、シーケンスコントローラ内の設
定値判定手段がその異常を判定し、目標値を決定する手
段が、入力された設定値に係わらず許容範囲の中央付近
の電源出力が得られる標準目標値を目標値として決定す
るので、略通常の電源出力が得られる。したがつて、標
準の画像形成動作を行なうことができ、動作異常や発熱
等の事故の発生を完全に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施した電子写真方式の複写機のバ
イアス電源及びその制御系の一例を示す回路図、 第２図は同じくその複写機の全電源制御系の一例を示す
ブロツク図、 第３図は同じくその全電源系を制御するシーケンスコン
トローラのCPUによるメインルーチンの処理を示すフロ
ー図、 第４図は同じくそのバイアス電源を制御するバイアス制
御ルーチンの処理を示すフロー図、 第５図及び第６図は同じくそのサブルーチンBPIDとCOMP
Wの処理を示すフロー図である。 １……操作パネル ２……システムコントローラ ３……シーケンスコントローラ ４……ランプ用電源、５……ヒータ用電源 ６……バイアス電源、７……高圧電源 ８……シーケンス機器群、９……センサ 30……マイクロコンピユータ（CPU） 31……タイマ、32……ノア回路 33……インタフエース（I/F） 34……変換回路、60……トランス 61……トランジスタ、62……ダイオード 63……出力端子、64……GND端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 21/00 370 - 540 G05F 1/00 H02M 3/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】装置全体を統括制御するシステムコントロ
   ーラと、このシステムコントローラの指示により画像形
   成プロセスを実行するためのシーケンス制御を行なうシ
   ーケンスコントローラと、該シーケンスコントローラに
   制御される画像形成に係わる複数の電源とを備え、 前記システムコントローラが周囲条件又は装置の使用状
   態に関するデータに基づいて電源出力の設定値を前記シ
   ーケンスコントローラに出力し、該シーケンスコントロ
   ーラがその設定値を入力して該設定値に対応する目標値
   を決定し、その目標値に応じて前記複数の電源のうちそ
   の目標値に対応する電源を制御するようにした画像形成
   装置であって、 前記シーケンスコントローラに、前記システムコントロ
   ーラから入力された設定値が許容範囲内の正常な値か否
   かを判定する設定値判定手段と、該設定値判定手段によ
   り前記入力された設定値が正常な値でないと判定された
   時に、該設定値に係わらず許容範囲の中央付近の電源出
   力が得られる標準目標値を前記目標値として決定する手
   段とを設けたことを特徴とする画像形成装置。