JP5340255B2 - Power supply, IC and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真プロセスにより画像を形成する画像形成装置に好適な電源に関し、特に圧電トランスを用いる電源とその電源を有する画像形成装置等に関するものである。 The present invention relates to a suitable power supply to the image forming apparatus which forms an image by an electrophotographic process, and more particularly to an image forming apparatus or the like having a its power supply using a piezoelectric transformer.
電子写真プロセスにより画像を形成する画像形成装置において、感光体に転写部材を当接させて転写を行なう直接転写方式を採る場合、転写部材には導電体の回転軸を持つローラ状の導電性ゴムが用いられる。このとき、転写部材の駆動は感光体のプロセススピードに合わせて制御される。 In an image forming apparatus for forming an image by an electrophotographic process, when adopting a direct transfer method in which a transfer member is brought into contact with a photoconductor to perform transfer, a roller-like conductive rubber having a rotating shaft of a conductor is used as the transfer member. Is used. At this time, the driving of the transfer member is controlled in accordance with the process speed of the photoreceptor.
そして、転写部材に印加する電圧として、直流バイアス電圧を用いている。この時、直流バイアス電圧の極性は、通常のコロナ放電式の転写電圧と同じ極性である。しかし、こういった転写ローラを用いて良好な転写を行なうためには、通常3kV以上の電圧(所要電流は数μA)を転写ローラに印加する必要がある。上述の画像形成処理に必要とされる高電圧を生成するために、従来は巻線式の電磁トランスが使用されていた。しかし、電磁トランスは、銅線、ボビン、磁芯で構成されており、上記のような、3kV以上の電圧を印加して用いる場合は、出力電流値が数μAという微小な電流のために各部に於いて漏れ電流を最小限にしなければならなかった。そのため、トランスの巻線を絶縁物によりモールドする必要が有り、しかも供給電力に比較して大きなトランスを必要としたため、高圧電源装置の小型化・軽量化の妨げとなっていた。 A DC bias voltage is used as the voltage applied to the transfer member. At this time, the polarity of the DC bias voltage is the same as that of a normal corona discharge transfer voltage. However, in order to perform good transfer using such a transfer roller, it is usually necessary to apply a voltage of 3 kV or more (required current is several μA) to the transfer roller. In order to generate a high voltage required for the above-described image forming processing, a winding type electromagnetic transformer has been conventionally used. However, the electromagnetic transformer is composed of a copper wire, bobbin, and magnetic core. When a voltage of 3 kV or more is applied as described above, each part has a small output current value of several μA. The leakage current had to be minimized. Therefore, it is necessary to mold the winding of the transformer with an insulator, and a large transformer is required as compared with the supplied power, which hinders miniaturization and weight reduction of the high-voltage power supply device.
そこで、これらの欠点を補うために、薄型で軽量の高出力の圧電トランスを用いて高電圧を発生させることが検討されている。すなわち、セラミックを素材とした圧電トランスを用いることにより、電磁トランス以上の効率で高電圧を生成する事が可能となる。しかも、一次側および二次側間の結合に関係なく一次側と二次側の電極間の距離を離すことが可能になるので特別に絶縁のためにモールド加工をする必要がない。そのため高圧発生装置を小型・軽量にできるという優れた特性が得られる。 Therefore, in order to compensate for these drawbacks, it has been studied to generate a high voltage by using a thin and light high-power piezoelectric transformer. That is, by using a piezoelectric transformer made of a ceramic material, it is possible to generate a high voltage with an efficiency higher than that of an electromagnetic transformer. In addition, since the distance between the primary and secondary electrodes can be increased regardless of the coupling between the primary side and the secondary side, it is not necessary to perform special molding for insulation. Therefore, an excellent characteristic that the high-pressure generator can be reduced in size and weight can be obtained.
圧電トランスを用いた高圧発生装置として、例えば、特許文献1に示されるものがある。
An example of a high-pressure generator using a piezoelectric transformer is disclosed in
圧電トランスを用いている高圧電源回路の例を図13の参照により説明する。図13において、101Yは高圧電源の圧電トランス(圧電セラミックトランス)である。圧電トランス101Yの出力はダイオード102Y、103Y及び高圧コンデンサ104Yによって正電圧に整流平滑され、負荷である転写ローラ(不図示)に供給される。出力電圧は抵抗105Y、106Y、107Yによって分圧され、保護用抵抗108Yを介してオペアンプ109Yの非反転入力端子(+端子)に入力される。他方オペアンプの反転入力端子(−端子)には抵抗114Yを介してDCコントローラ201からアナログ信号である高圧電源の制御信号(Vcont)が接続端子118Yに入力される。オペアンプ109Yと抵抗114Yとコンデンサ113Yにて積分回路を構成することにより、抵抗とコンデンサの部品定数によって決まる積分時定数で平滑された制御信号(Vcont)がオペアンプ109Yに入力される。オペアンプ109Yの出力端は電圧制御発振器(VCO)110Yに接続され、その出力端がインダクタ112Yに接続されたトランジスタ111Yを駆動することで、圧電トランスの一次側に電源が供給される。
An example of a high-voltage power supply circuit using a piezoelectric transformer will be described with reference to FIG. In FIG. 13, 101Y is a piezoelectric transformer (piezoelectric ceramic transformer) of a high voltage power source. The output of the
電子写真方式の画像形成装置の高圧電源ユニットでは、図13に示す圧電トランスを用いる高圧電源回路を複数有する。例えば、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(BK)の画像形成部に対応し、帯電、現像、転写等のバイアスを出力し画像形成を行っている。 The high voltage power supply unit of the electrophotographic image forming apparatus has a plurality of high voltage power supply circuits using the piezoelectric transformer shown in FIG. For example, corresponding to the image forming portions of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (BK), image formation is performed by outputting biases such as charging, developing, and transfer.
上記の例では、高圧電源ユニット内に圧電トランス及び制御回路を複数個配置することにより、複数バイアス電圧を出力して画像形成を行っている。特に、タンデム方式のカラー画像形成装置に搭載される高圧電源ユニットにおいては、帯電、現像、転写等のバイアス出力回路をシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの画像形成に対応して4回路が必要となる。そして、シアン(C)、マゼンダ(M)、イエロー(Y)、ブラック(BK)の各色に対応した各回路は、ほぼ同一バイアス出力電圧に制御される。このとき高圧電源ユニットに搭載されている圧電トランスは帯電、現像、転写等のバイアス出力回路(C、M、Y、BK)毎にほぼ同一周波数(近接する周波数)で駆動される。 In the above example, a plurality of piezoelectric transformers and control circuits are arranged in the high-voltage power supply unit, so that a plurality of bias voltages are output to form an image. In particular, in a high-voltage power supply unit mounted in a tandem color image forming apparatus, four bias output circuits for charging, developing, transfer, and the like are required corresponding to cyan, magenta, yellow, and black image formation. . Each circuit corresponding to each color of cyan (C), magenta (M), yellow (Y), and black (BK) is controlled to substantially the same bias output voltage. At this time, the piezoelectric transformer mounted on the high-voltage power supply unit is driven at substantially the same frequency (adjacent frequency) for each bias output circuit (C, M, Y, BK) for charging, developing, transfer, and the like.
このように、複数の圧電トランスを近接する周波数にて駆動し同一バイアス電圧出力を行なう場合に、隣接配置された圧電トランスにおいて、電源ライン経由或いは静電容量結合などによって、相互干渉を起こし、高圧バイアス電圧の出力精度向上が困難になる。或いは干渉周波数による高圧バイアス電圧の揺らぎ等の発生等を原因とする画像品質低下を招く恐れがある。 As described above, when a plurality of piezoelectric transformers are driven at close frequencies and the same bias voltage is output, the adjacently arranged piezoelectric transformers cause mutual interference via a power line or capacitive coupling, thereby causing a high voltage. It becomes difficult to improve the output accuracy of the bias voltage. Alternatively, there is a risk that image quality may be deteriorated due to the occurrence of fluctuations in the high-voltage bias voltage due to the interference frequency.
このような高圧バイアス電圧精度を原因とする画像に対する影響を避けるために、圧電トランスの配置間隔を十分に広げる対策が考えられる。また、電源ラインを通じて干渉を抑えるために電源ラインのパターン設計の際に、パターン長を伸ばしたり、デカップリングコンデンサの容量を増やすなどの対策が考えられる。 In order to avoid such an influence on the image due to the high-voltage bias voltage accuracy, a measure for sufficiently widening the arrangement interval of the piezoelectric transformers can be considered. In order to suppress interference through the power supply line, measures such as increasing the pattern length and increasing the capacity of the decoupling capacitor can be considered when designing the power supply line pattern.
しかし、このような対策を理論的な計算によって求めることは困難であり、多くの実験によって上記対策による問題解決が可能かどうか、また可能ならば、その具体的内容を決定しなければならない。そのため、製品開発に要する期間が長くなってしまい、更に、上述の対策により問題解決が可能な場合であっても、高圧電源ユニットの小型化と高画質化とを両立することは困難である。 However, it is difficult to obtain such countermeasures by theoretical calculation, and it is necessary to determine whether or not the problem can be solved by the above countermeasures through many experiments and, if possible, the specific contents thereof. Therefore, the time required for product development becomes long, and even if the problem can be solved by the above-described countermeasures, it is difficult to achieve both miniaturization and high image quality of the high-voltage power supply unit.
本発明は、上述の問題点を鑑みてなされたものであり、圧電トランスにおける駆動周波数相互の干渉の影響を抑え、小型化と高画質化を両立し、実験による対策を必要としない圧電トランスを用いた電源の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. A piezoelectric transformer that suppresses the influence of mutual interference between driving frequencies in a piezoelectric transformer, achieves both miniaturization and high image quality, and does not require countermeasures through experiments. and an object thereof is to provide a power used.
あるいは、上述の電源を有する画像形成装置の提供を目的とする。 Alternatively, an object to provide an image forming apparatus having a power above.
上記目的を達成するため、本発明にかかる電源、画像形成装置は主として、以下の構成を備えることを特徴とする。 To achieve the above object, power according to the present invention, the image forming apparatus is mainly characterized in that it comprises the following arrangement.
すなわち、本発明に係る電源は、
圧電トランスと、前記圧電トランスを駆動する駆動手段と、前記駆動手段を駆動するために周波数信号を出力する発振手段とを有する第1と第2の電圧出力手段と、を備え、
前記第1の電圧出力手段と前記第2の電圧出力手段の夫々の駆動手段が相互に近接した駆動周波数で駆動して前記第1と前記第2の電圧出力手段から電圧を出力する場合に、前記第1と前記第2の電圧出力手段の周波数干渉によって生じる前記第1と第2の電圧出力手段からの出力電圧の変動を低減するために、前記第1の電圧出力手段の前記発振手段は、前記第1の電圧出力手段の前記駆動手段の駆動周波数よりも高い周波数の前記周波数信号を出力し、前記第2の電圧出力手段の前記発振手段は、前記第2の電圧出力手段の前記駆動手段の駆動周波数よりも高い周波数の前記周波数信号を出力し、
前記第1の電圧出力手段は、前記第1の電圧出力手段の前記発振手段から出力される前記周波数信号を分周する第1の分周手段を備え、
前記第2の電圧出力手段は、前記第2の電圧出力手段の前記発振手段から出力される前記周波数信号を分周する第2の分周手段を備えることを特徴とする。
That is, the power source according to the present invention is
First and second voltage output means having a piezoelectric transformer, driving means for driving the piezoelectric transformer, and oscillating means for outputting a frequency signal to drive the driving means,
When the driving means of the first voltage output means and the second voltage output means are driven at a driving frequency close to each other to output voltages from the first and second voltage output means, In order to reduce fluctuations in the output voltage from the first and second voltage output means caused by frequency interference between the first and second voltage output means , the oscillation means of the first voltage output means includes: and outputs the frequency signal of a frequency higher than the driving frequency of the driving means of the first voltage output means, before Symbol oscillating means of the second voltage output means, said second voltage output means Outputting the frequency signal having a frequency higher than the driving frequency of the driving means;
The first voltage output means includes first frequency dividing means for frequency-dividing the frequency signal output from the oscillation means of the first voltage output means,
The second voltage output means includes second frequency dividing means for dividing the frequency signal output from the oscillation means of the second voltage output means.
あるいは、本発明に係る画像形成装置は、
第1の画像形成手段と第2の画像形成手段と、
圧電トランスと、前記圧電トランスを駆動する駆動手段と、前記駆動手段を駆動するために周波数信号を出力する発振手段とを有し、前記第1の画像形成手段と前記第2の画像形成手段の夫々に電圧を出力する第1と第2の電圧出力手段を備えた電源と、を備え、
前記第1の電圧出力手段と前記第2の電圧出力手段の夫々の駆動手段が相互に近接した駆動周波数で駆動して前記第1と前記第2の電圧出力手段から電圧を出力する場合に、前記第1と前記第2の電圧出力手段の周波数干渉によって生じる出力電圧の変動を低減するために、前記第1の電圧出力手段の前記発振手段は、前記第1の電圧出力手段の前記駆動手段の駆動周波数よりも高い周波数の前記周波数信号を出力し、前記第2の電圧出力手段の前記発振手段は、前記第2の電圧出力手段の前記駆動手段の駆動周波数よりも高い周波数の前記周波数信号を出力し、
前記第1の電圧出力手段は、前記第1の電圧出力手段の前記発振手段から出力される前記周波数信号を分周する第1の分周手段を備え、
前記第2の電圧出力手段は、前記第2の電圧出力手段の前記発振手段から出力される前記周波数信号を分周する第2の分周手段を備えることを特徴とする。
Alternatively, an image forming apparatus according to the present invention is
A first image forming unit and a second image forming unit;
A piezoelectric transformer; a driving means for driving the piezoelectric transformer; and an oscillating means for outputting a frequency signal for driving the driving means. The first image forming means and the second image forming means A power source provided with first and second voltage output means for outputting a voltage to each,
When the driving means of the first voltage output means and the second voltage output means are driven at a driving frequency close to each other to output voltages from the first and second voltage output means, In order to reduce fluctuations in output voltage caused by frequency interference between the first and second voltage output means , the oscillation means of the first voltage output means is the drive means of the first voltage output means. of outputting the frequency signal of a frequency higher than the driving frequency, the prior SL oscillating means of the second voltage output means, the frequency of the frequency higher than the driving frequency of the driving means of said second voltage output means Output signal,
Before the first voltage output unit SL includes a first frequency dividing means for dividing the frequency signal output from the oscillating means of the first voltage output means,
The second voltage output means includes second frequency dividing means for dividing the frequency signal output from the oscillation means of the second voltage output means.
本発明によれば、圧電トランスにおける駆動周波数相互の干渉の影響を抑え、小型化と高画質化を両立し、実験による対策を必要としない圧電トランスを用いた電源装置の提供が可能になる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the power supply device using the piezoelectric transformer which suppresses the influence of the mutual interference of the driving frequency in the piezoelectric transformer, achieves both miniaturization and high image quality, and does not require countermeasures by experiment.
あるいは、本発明によれば、上述の電源装置を有する画像形成装置の提供が可能になる。 Alternatively, according to the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus having the power supply device described above.
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態を図面の参照により説明する。図2は、圧電トランスを用いた高圧電源装置202を備える本実施形態に係る画像形成装置(以下、「カラーレーザプリンタ」という。)の構成図である。
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a configuration diagram of an image forming apparatus (hereinafter referred to as “color laser printer”) according to the present embodiment including a high voltage
カラーレーザプリンタ401は記録紙32を収納するデッキ402を有し、デッキ402内の記録紙32の有無を検知するデッキ紙有無センサ403が設けられている。また、カラーレーザプリンタ401は、デッキ402から記録紙32を繰り出すピックアップローラ404、ピックアップローラ404によって繰り出された記録紙32を搬送するデッキ給紙ローラ405が設けられている。更に、カラーレーザプリンタ401はデッキ給紙ローラ405と対をなし、記録紙32の重送を防止するためのリタードローラ406が設けられている。
The
そして、デッキ給紙ローラ405の下流側には記録紙32を同期搬送するレジストローラ対407、レジストローラ対407への記録紙32の搬送状態を検知するレジ前センサ408が配設されている。また、レジストローラ対407の下流には静電吸着搬送転写ベルト(以下、「ETB」と記す)409が配設されている。ETB409上には4色(Y、M、C、BK)分のプロセスカートリッジ410(Y、M、C、BK)と、スキャナーユニット420(Y、M、C、BK)とからなる画像形成部によって画像が形成される。そして、形成された画像が転写ローラ430(Y、M、C、BK)によって順次重ね合わされてゆくことによりカラー画像が形成され、記録紙32上に転写搬送される。
A
下流側には記録紙32上に転写されたトナー像を熱定着するために内部に加熱用のヒータ432を備えた定着ローラ433と加圧ローラ434対が配設されている。更に、定着ローラからの記録紙32を搬送するための定着排紙ローラ対435、定着部からの搬送状態を検知する定着排紙センサ436が配設されている。
On the downstream side, in order to thermally fix the toner image transferred onto the
各スキャナーユニット420は、レーザユニット421、各レーザユニット421からのレーザ光を各感光ドラム305上に走査するためのポリゴンミラー422とスキャナモータ423、結像レンズ群424より構成されている。ここで、レーザユニット421から照射されるレーザ光は、ビデオコントローラ440から送出される各画像信号に基づいて変調されものである。
Each scanner unit 420 includes a laser unit 421, a polygon mirror 422 for scanning the laser light from each laser unit 421 onto each photosensitive drum 305, a scanner motor 423, and an imaging lens group 424. Here, the laser light emitted from the laser unit 421 is modulated based on each image signal sent from the
各プロセスカートリッジ410には公知の電子写真プロセスに必要な感光ドラム305、帯電ローラ303と現像ローラ302、トナー格納容器411が具備されている。各プロセスカートリッジ410は、カラーレーザプリンタ401に対して着脱可能に構成されている。
Each process cartridge 410 includes a photosensitive drum 305, a charging roller 303 and a developing roller 302, and a toner storage container 411 necessary for a known electrophotographic process. Each process cartridge 410 is configured to be detachable from the
更に、ビデオコントローラ440はパーソナルコンピュータ(ホストコンピュータ)等の外部装置441から送出される画像データを受け取ると画像データをビットマップデータに展開し、画像形成用の画像信号を生成する。
Further, upon receiving image data sent from an
また、201はレーザプリンタの制御部であるDCコントローラである。RAM207a、ROM207b、タイマ207c、デジタル入出力ポート207d、D/Aポート207eを具備したMPU(マイクロコンピュータ)207、及び各種入出力制御回路(不図示)等で構成されている。
202は高圧電源部(高圧電源装置)である。高圧電源装置202は、各プロセスカートリッジ410(Y、M、C、BK)に対応した帯電高圧電源(不図示)、現像高圧電源(不図示)と、各転写ローラ430に対応した高電圧を出力可能な圧電トランスを使用した転写高圧電源とで構成されている。
次に、圧電トランスを使用した転写高圧電源の構成を図1の参照により説明する。尚、本実施形態に係る圧電トランスを使用した転写高圧電源(以下、単に「転写高圧電源」ともいう。)の構成は、正電圧、負電圧どちらの出力回路に対しても有効である。ここでは代表的に正電圧を必要とする転写高圧電源について説明を行なう。 Next, the configuration of a transfer high-voltage power supply using a piezoelectric transformer will be described with reference to FIG. Note that the configuration of a transfer high-voltage power supply (hereinafter also simply referred to as “transfer high-voltage power supply”) using the piezoelectric transformer according to the present embodiment is effective for both positive voltage and negative voltage output circuits. Here, a transfer high-voltage power supply that typically requires a positive voltage will be described.
また、転写高圧電源は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(BK)の各転写ローラ430(Y、M、C、BK)に対応し、4回路設けられている。回路構成は各回路とも同じであるため、図1ではイエロー(Y)、マゼンタ(M)の2回路(符号末尾にY、Mを付して区別している)代表として示している。しかしながら、本発明の趣旨は2回路に限定されるものではなく、4回路以上の転写高圧電源を設ける構成でも適用できることはいうまでもない。 The transfer high-voltage power supply is provided with four circuits corresponding to the transfer rollers 430 (Y, M, C, BK) of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (BK). . Since the circuit configuration is the same for each circuit, FIG. 1 shows two circuits, yellow (Y) and magenta (M) (represented by Y and M at the end of the reference). However, the gist of the present invention is not limited to two circuits, and it goes without saying that the present invention can also be applied to a configuration in which four or more transfer high-voltage power supplies are provided.
本発明の実施形態に係る画像形成装置は、相互に異なる色の画像を形成する複数の色ステーションを有する。画像形成装置は、各色(Y、M、C、BK)ステーションで使用される電圧を出力するために、それぞれが圧電トランスを有する複数の高圧電源回路を有する。以下の説明では、各回路を、「Yステーション高圧回路」、「Mステーション高圧回路」、「Cステーション高圧回路」、「BKステーション高圧回路」ともいう。 An image forming apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plurality of color stations that form images of different colors. The image forming apparatus includes a plurality of high-voltage power supply circuits each having a piezoelectric transformer in order to output a voltage used in each color (Y, M, C, BK) station. In the following description, each circuit is also referred to as “Y station high voltage circuit”, “M station high voltage circuit”, “C station high voltage circuit”, and “BK station high voltage circuit”.
図1において、101Mは高圧電源の圧電トランス(圧電セラミックストランス)である。圧電トランス101Mの出力はダイオード102M、103M及び高圧コンデンサ104Mによって正電圧に整流平滑され、出力端子116Mから負荷である転写ローラ(不図示)に供給される。出力電圧は抵抗105M、106M、107Mによって分圧され、保護用抵抗108Mを介してオペアンプ109Mの非反転入力端子(+端子)に入力される。他方オペアンプの反転入力端子(-端子)には直列抵抗114Mを介してDCコントローラ201からアナログ信号である高圧電源の制御信号(Vcont)が接続端子118Mより入力される。
In FIG. 1, 101M is a piezoelectric transformer (piezoelectric ceramic transformer) of a high voltage power source. The output of the
オペアンプ109Mの出力端は電圧制御発振器(VCO)110Mに接続され、電圧制御発振器110Mの出力端は電界効果トランジスタ111Mのゲートに接続される。電界効果トランジスタ111Mのドレインはインダクタ112Mを介して電源(+24V:Vcc)に接続され、コンデンサ115Mを介して接地されている。更に、圧電トランス101Mにおける一次側の電極の一方に接続される。この一次側の電極の他方は接地されている。また、電界効果トランジスタ111Mのソースも接地されている。
The output terminal of the
図4は圧電トランスの特性として、出力電圧(V)と駆動周波数(Hz)の関係を示す図である。圧電トランスの特性は一般的に図4に示すような共振周波数f0において出力電圧が最大電圧(Emax)となる。駆動周波数fxにおいて、規定出力電圧(以下、「制御出力電圧」ともいう。)Edcを出力する。共振周波数(以下、これを「最大周波数」ともいう。)f0を中心として、出力電圧(V)の分布は裾広がりの分布形状となる。駆動周波数を変化させることにより、出力電圧の制御が可能になる。例えば、圧電トランスの出力電圧を増加させる場合は、駆動周波数を高い方から共振周波数f0に向かい低い方へ変化させることで可能となる。これ以降、共振周波数f0より高い側の周波数で制御を行なう場合について説明を行なうが、低い側の周波数で制御を行なう場合も考え方は同様である。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the output voltage (V) and the drive frequency (Hz) as the characteristics of the piezoelectric transformer. In general, the piezoelectric transformer has a maximum output voltage (Emax) at a resonance frequency f 0 as shown in FIG. A specified output voltage (hereinafter also referred to as “control output voltage”) Edc is output at the drive frequency fx. With the resonance frequency (hereinafter also referred to as “maximum frequency”) f 0 as the center, the distribution of the output voltage (V) has a skirt-wide distribution shape. The output voltage can be controlled by changing the driving frequency. For example, when the output voltage of the piezoelectric transformer is increased, it is possible to change the drive frequency from the higher side toward the resonance frequency f 0 toward the lower side. Thereafter, description will be given assuming that controls at frequencies higher than the resonance frequency f 0 side, is also concept is the same as when performing control at a lower side frequency.
電圧制御発振器(VCO)110Mは入力電圧が上がると出力周波数を上げ、入力電圧が下がると出力周波数を下げるように動作する。圧電トランス101Mの制御出力電圧(Edc)が上がると、抵抗105Mを介してオペアンプ109Mの非反転入力端子(+端子)の入力電圧(Vsns)も上がり、オペアンプ109Mの出力端子の電圧は上昇する。つまり、電圧制御発振器110Mの入力電圧が上昇するので、電圧制御発振器(VCO)110Mの出力周波数も上昇することになり、圧電トランス101Mの駆動周波数も上昇する。従って、駆動周波数fxより高い周波数で圧電トランス101Mは駆動する。駆動周波数fxが上がると圧電トランス101Mの出力電圧は下がるため、出力電圧は下がる方向に制御される。すなわち、図1の構成は、負帰還制御回路を構成している。
The voltage controlled oscillator (VCO) 110M operates to increase the output frequency when the input voltage increases and decrease the output frequency when the input voltage decreases. When the control output voltage (Edc) of the
また、圧電トランス101Mの制御出力電圧(Edc)が下がると、オペアンプ109Mの入力電圧(Vsns)も下がり、オペアンプ109Mの出力端子電圧は下がる。つまり、電圧制御発振器110Mの入力電圧は下がるので、電圧制御発振器(VCO)110Mの出力周波数も下がることになり、圧電トランス101Mの駆動周波数は下がる。駆動周波数fxが下がると、圧電トランス101Mの出力電圧は上がるため、出力電圧は上がる方向に制御される。
When the control output voltage (Edc) of the
このように、オペアンプ109Mの反転入力端子(-端子)に入力されるDCコントローラ201からの制御信号(Vcont)の電圧で決定される電圧に等しくなるよう、出力電圧が定電圧制御される。
As described above, the output voltage is controlled at a constant voltage so as to be equal to the voltage determined by the voltage of the control signal (Vcont) from the
通常の印刷動作においては、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(BK)の4色に対応した印刷動作においては、Y、M、C、BKの4色に対応して、高圧回路、即ち、圧電トランスがほぼ同じタイミングで動作している。ここで、本実施形態の特徴を説明するために、イエロー(Y)及びマゼンタ(M)の2つの回路の動作について説明する。 In the normal printing operation, the printing operation corresponding to four colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (BK) corresponds to four colors of Y, M, C, and BK. Thus, the high-voltage circuit, that is, the piezoelectric transformer operates at almost the same timing. Here, in order to explain the characteristics of the present embodiment, the operation of two circuits of yellow (Y) and magenta (M) will be described.
説明の準備として、イエロー(Y)及びマゼンタ(M)の2つの高圧回路において、干渉の発生するメカニズムの概略を図3の参照により説明する。 As a preparation for explanation, an outline of a mechanism in which interference occurs in two high voltage circuits of yellow (Y) and magenta (M) will be described with reference to FIG.
図3におけるYステーション高圧回路の圧電トランス101Yは、図5に示す駆動周波数Fx1で駆動され、Mステーション高圧回路の圧電トランス101Mは、図5に示す駆動周波数Fx2で駆動されているものとする。
3 is driven at the driving frequency Fx1 shown in FIG. 5, and the
抵抗105Y、106Y、107Y、108Yが接続するラインは、Yステーション高圧回路の圧電トランス101Yの電圧制御を行なうオペアンプ109Yの出力電圧を検出する出力電圧検出ラインを構成する。
The lines connected to the
オペアンプ109Yの出力電圧検出ラインと、Mステ-ション高圧回路の圧電トランス101Mの駆動信号ライン(112M、111M、115M)及び整流回路接続ライン(102M、103M、104M等)とは近接して配置される。このとき、Yステーション高圧回路とMステーション高圧回路との間には、破線で示されるコンデンサ151、152が接続された回路モデルが形成される。
The output voltage detection line of the
Yステーション高圧回路の圧電トランス101Yの電圧制御を行うオペアンプ109Yの出力電圧検出ラインに関しては高圧出力(約1KV)を、通常は回路電圧(約5V)に降下させている。このため、この接続ラインのインピーダンスは他の回路のインピーダンスと比較して高くなり、干渉の影響を受けやすくなる。
Regarding the output voltage detection line of the
Yステーション高圧回路の電圧制御発振器110Yには、圧電トランス101Yの制御周波数Fx1に加えて、Mステーション高圧回路の圧電トランス101Mの制御周波数成分Fx2が、オペアンプ109Yを通じて入力される。
In addition to the control frequency Fx1 of the
YステーシションのVCO回路110Yに入力される周波数Fx1は、Mステーション高圧回路の圧電トランス101Mを制御するための周波数Fx2の影響を受け、出力電圧に干渉周波数のリップル電圧が現れる。ここで干渉周波数は、互いの圧電トランスにおける駆動周波数の差分となり、図3、図5の場合には、(1)式で示すように、制御出力電圧(Edc)に対応する駆動周波数の差分の絶対値として与えられる。
The frequency Fx1 input to the Y-
干渉周波数Fb=|Fx1−Fx2|・・・(1)
この干渉に起因して、イエロー(Y)、マゼンタ(M)間における転写効率に差が生じる。この影響は、画像形成装置のプロセス速度(PS mm/S)との関係に従い、視覚的に確認できる周期として画像に表れ、画像品質を低下させてしまう可能性がある。
Interference frequency Fb = | Fx1-Fx2 | (1)
Due to this interference, a difference occurs in transfer efficiency between yellow (Y) and magenta (M). This influence appears in the image as a period that can be visually confirmed in accordance with the relationship with the process speed (PS mm / S) of the image forming apparatus, which may reduce the image quality.
プロセス速度PS(mm/S)と、干渉周波数Fbから画像に表れる可能性のある干渉画像周期Tb(mm)は、(2)式で与えられる。 The process speed PS (mm / S) and the interference image period Tb (mm) that may appear in the image from the interference frequency Fb are given by equation (2).
Tb=プロセス速度Ps/干渉周波数Fb・・・(2)
一般的に、この干渉画像周期Tb(mm)が0.3mm以上になると視覚認識できるといわれており、干渉画像周期が、印刷画像品質低下の原因となる。例えば、プロセス速度PSが100mm/Sで、干渉周波数Fbが300Hz以下になると、(2)式から印刷画像の濃度ムラとして人間の目で認識できるピッチは0.3mm以上となる。
Tb = process speed Ps / interference frequency Fb (2)
In general, it is said that visual recognition is possible when the interference image period Tb (mm) is 0.3 mm or more, and the interference image period causes a decrease in print image quality. For example, when the process speed PS is 100 mm / S and the interference frequency Fb is 300 Hz or less, the pitch that can be recognized by the human eye as density unevenness of the printed image from Equation (2) is 0.3 mm or more.
例えば、各周波数をFx1=163KHz、Fx2=163.2KHzとすると、(1)式の関係より干渉周波数は(3)式で与えられる。 For example, assuming that each frequency is Fx1 = 163 KHz and Fx2 = 163.2 KHz, the interference frequency is given by Equation (3) from the relationship of Equation (1).
干渉周波数Fb=|163−163.2|=200Hz・・・(3)
干渉周波数Fb=200Hz、プロセス速度PSを100mm/Sとすると、印刷画像に生じる濃度ムラのピッチは(4)式で与えられる。
Interference frequency Fb = | 163-163.2 | = 200 Hz (3)
Assuming that the interference frequency Fb = 200 Hz and the process speed PS is 100 mm / S, the pitch of density unevenness that occurs in the printed image is given by equation (4).
Tb=100/200=0.5mm・・・(4)
次に、本発明の実施形態に係る電源装置の回路構成を図1の参照により説明する。本実施形態に係る電源装置は、複数の電源回路を備え、各電源回路が、圧電トランスと、制御信号に応じて圧電トランスを駆動するために使用する動作周波数の信号を発生する電圧制御発振器(VCO)とを有する。電源装置は、少なくとも一の電源回路における電圧制御発振器(VCO)が発生する動作周波数を分周し、一の電源回路の圧電トランスを駆動するための駆動周波数の信号を出力する分周回路を備える。少なくとも一の電源回路及び他の電源回路から電圧が出力されるとき、一の電源回路における電圧制御発振器が発生する動作周波数は、駆動周波数に対して高くなるように制御される。
Tb = 100/200 = 0.5 mm (4)
Next, the circuit configuration of the power supply device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The power supply device according to the present embodiment includes a plurality of power supply circuits, and each power supply circuit generates a piezoelectric transformer and a signal of an operating frequency used for driving the piezoelectric transformer according to the control signal ( VCO). The power supply apparatus includes a frequency dividing circuit that divides an operating frequency generated by a voltage controlled oscillator (VCO) in at least one power supply circuit and outputs a signal having a driving frequency for driving a piezoelectric transformer of the one power supply circuit. . When a voltage is output from at least one power supply circuit and another power supply circuit, the operating frequency generated by the voltage controlled oscillator in the one power supply circuit is controlled to be higher than the drive frequency.
図1の回路と、干渉モデルの説明に用いた図3の回路との相違点は、Yステーション高圧回路における電圧制御発振器(VCO)110Yと圧電トランス駆動用FET111Yとの間に分周回路141Yを配した点にある。分周比の例として、分周回路141Yの分周比を2に設定している。このため電圧制御発振器(VCO)回路110Yの動作周波数は圧電トランス101Yを駆動する周波数の2倍の周波数で動作することになる。電圧制御発振器(VCO)回路110Yの動作周波数は、分周回路141の分周比がK(=1、2、4、8・・)の場合、K倍の周波数で動作することが可能である。
The difference between the circuit of FIG. 1 and the circuit of FIG. 3 used to describe the interference model is that a
ここで、分周比は、電圧制御発振器(VCO)の動作周波数と、圧電トランス101の駆動周波数との関係で、(5)式により求めることができる。 Here, the frequency division ratio can be obtained by the expression (5) based on the relationship between the operating frequency of the voltage controlled oscillator (VCO) and the driving frequency of the piezoelectric transformer 101.
分周比K=電圧制御発振器の動作周波数/圧電トランスの駆動周数・・・(5)
尚、図1に示す分周比は「2」に限定されるものでなく、回路構成、電圧制御発振器の動作周波数、圧電トランスの駆動周波数に応じて設定可能であることはいうまでもない。
Dividing ratio K = operating frequency of voltage controlled oscillator / driving frequency of piezoelectric transformer (5)
Incidentally, the frequency division ratio shown in FIG. 1 is not limited to "2", the circuit configuration, the operating frequency of the voltage controlled oscillator, to say it is set according to the driving-frequency of the piezoelectric transformer Absent.
図3の回路と同様に図1の回路構成においても、抵抗105Y、106Y、107Y、108Yが接続するラインは、Yステーション高圧回路の圧電トランス101Yの電圧制御を行なうオペアンプ109Yの出力電圧を検出する出力電圧検出ラインを構成する。また、オペアンプ109Yの出力電圧検出ラインとMステ-ション高圧回路の圧電トランス101Mの駆動信号ライン(112M、111M、115M)や整流回路接続ライン(102M、103M、104M等)とが近接配置されている。そして、Yステーション高圧回路とMステーション高圧回路との間にコンデンサ151、152が接続された回路モデルを構成する。
As in the circuit of FIG. 3, in the circuit configuration of FIG. 1, the line connected to the
Yステーション高圧回路の電圧制御発振器110Yは圧電トランス101Yの駆動周波数の2倍の周波数(動作周波数)で動作する。動作周波数は、分周回路141Yにより2分周(1/2倍)され、FET111Yを介して圧電トランス101Yに入力される。入力された周波数に基づいて圧電トランス101Yは駆動する。圧電トランス101Yの出力はダイオード102Y、103Y及び高圧コンデンサ104Yによって正電圧に整流平滑され、高圧回路181Yから高電圧出力バイアスが出力端子116Yを介して出力される。
The voltage controlled
出力電圧は抵抗105Y、106Y、107Yによって分圧され、保護用抵抗108Yを介してオペアンプ109Yの非反転入力端子(+端子)に入力される。更に、+端子側の入力には、破線で示すコンデンサ151、152によって、Mステーション高圧回路の圧電トランス110Mの駆動周波数(Fx2)に基づく電圧成分が重畳して入力される。
The output voltage is divided by the
他方オペアンプの反転入力端子(-端子)には直列抵抗114Yを介してDCコントローラ201からアナログ信号である高圧電源の制御信号(Vcont)が接続端子118Yより入力される。1/K(分周比K(=1、2、4、8、・・・))に分周する場合、DCコントローラ201は、分周比Kに対応した高圧電源の制御信号を反転入力端子(-端子)に入力することが可能である。
On the other hand, a high-voltage power supply control signal (Vcont), which is an analog signal, is input from the
分周する前の信号のスプリアス(回路間の干渉によって生じる成分)が−A(dB)である場合、1/Kに分周すると、−A−20・logK(dB)となり、分周した分だけスプリアスの影響を低減することが可能になることが知られている。 When the spurious signal (component caused by interference between circuits) before frequency division is -A (dB), dividing it to 1 / K gives -A-20.logK (dB). It is known that only the effect of spurious can be reduced.
図6は、本実施形態に係る転写高圧電源の構成に、分周回路141Yを設けた場合の効果を示す図である。図中の参照番号601は分周しない場合の、周波数Fx1とFX2との干渉周波数Fb(Hz)に対する出力電圧に含まれるリップル電圧(Vrpl)を示す。601は2分周、603は4分周、604は8分周時のリップル電圧を示す。図6により分周回路141Yを設けることにより、リップル電圧(Vrpl)は低減され、分周比を高くするに従い、リップル電圧のピークはフラットな状態に近づく。すなわち、分周回路141Yを設けることにより、スプリアスの影響を低減することが可能になる。分周比2の分周回路141Yを設けることで、電圧制御発振器(VCO回路)110Yの出力電圧のスプリアスが約1/2に低減され、出力端子116Yから出力されるリップル電圧値が約半分に低減される。
FIG. 6 is a diagram showing an effect when the
本実施形態に係る電源装置の回路構成において、分周回路141には分周比として、「2」を例示したが、図6の分周の効果でも説明したように、分周比として、1、2、4、8、・・・を設定することが可能であることはいうまでもない。また、本実施形態では、Yステーション高圧回路に分周回路141Yを設けた例を示したが、Mステーション高圧回路、Cステーション高圧回路、BKステーション高圧回路において分周回路を設けてもよい。この場合、それぞれ異なる分周比を各分周回路に設定することが可能である。
In the circuit configuration of the power supply device according to the present embodiment, “2” is exemplified as the frequency dividing ratio in the frequency dividing circuit 141. However, as described in the effect of frequency dividing in FIG. Needless to say, 2, 4, 8,... Can be set. In the present embodiment, an example in which the
本実施形態に係る電源装置によれば、高圧回路間において、圧電トランス101Y及び101Mを近接する周波数で駆動する場合であっても、出力リップル電圧値を低減し、干渉の影響を低減した良好な画像形成が可能になる。
According to the power supply device according to this embodiment, even when the
あるいは、本実施形態に係る電源装置によれば、圧電トランスにおける駆動周波数相互の干渉の影響を抑え、小型化と高画質化を両立し、実験による対策を必要としない圧電トランスを用いた電源装置の提供が可能になる。 Alternatively, according to the power supply device according to the present embodiment, the power supply device using the piezoelectric transformer that suppresses the influence of mutual interference between the driving frequencies in the piezoelectric transformer, achieves both miniaturization and high image quality, and does not require countermeasures through experiments. Can be provided.
(第2実施形態)
第1実施形態においては、高圧回路に分周回路(例えば、141Y)を設ける構成が出力リップル電圧値を低減するのに効果的であることを説明した。本実施形態では、分周回路の分周比をエンジンコントローラ(DCコントローラ)201から設定可能とした構成を説明する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, it has been described that the configuration in which the frequency dividing circuit (eg, 141Y) is provided in the high voltage circuit is effective in reducing the output ripple voltage value. In the present embodiment, a configuration in which the frequency dividing ratio of the frequency dividing circuit can be set from the engine controller (DC controller) 201 will be described.
図7は第2実施形態に係る圧電トランスを使用した転写高圧電源の構成を示す図であり、第1実施形態に係る図1と同一の構成に関しては同一の参照番号を付している。 FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a transfer high-voltage power supply using the piezoelectric transformer according to the second embodiment, and the same reference numerals are assigned to the same configurations as those in FIG. 1 according to the first embodiment.
オペアンプ109Yの出力電圧検出ラインと、Mステ-ション高圧回路の圧電トランス101Mの駆動信号ライン(112M、111M、115M)及び整流回路接続ライン(102M、103M、104M等)とは近接して配置される。このとき、Yステーション高圧回路とMステーション高圧回路との間には、破線で示されるコンデンサ151、152が接続された回路モデルが形成される。また、オペアンプ109Mの出力電圧検出ラインと、Yステ-ション高圧回路の圧電トランス101Yの駆動信号ライン(112Y、111Y、115Y)及び整流回路接続ライン(102Y、103Y、104Y等)とは近接して配置されている。このとき、Mステーション高圧回路とYステーション高圧回路との間には、破線で示されるコンデンサ153、154が接続された回路モデルが形成される。
The output voltage detection line of the
Yステーション高圧回路の電圧制御発振器(VCO回路)110Yに接続された分周回路141Yはプログラマブルカウンタ等、外部からの分周比の設定が可能な回路で構成されている。また、同様にMステーション高圧回路の電圧制御発振器(VCO回路)110Mに接続された分周回路141Mもプログラマブルカウンタ等、外部からの分周比の設定が可能な回路で構成されているものとする。分周回路141Yには接続用の端子(端子142Ya、142Yb、142Yc)が設けられており、各端子はDCコントローラ201内に実装されたMPU207の出力ポートに接続されている。また、同様に、分周回路141Mにも接続用の端子(端子142Ma、142Mb、142Mc)が設けられており、各端子はDCコントローラ201内に実装された制御素子(例えば、MPU207)の出力ポートに接続されている。本実施形態において、分周比の設定に関する制御の主体は、MPU207を例として説明しているが、本発明の趣旨は、これに限定されるものでない。例えば、ASICや他の半導体デバイスを利用する構成でも同様の構成を実現することは可能である。
The
図8は、DCコントローラ201のMPU207による分周比の設定を説明する図である。例えば、分周比2を分周回路141Y、141Mに設定する場合、MPU207の制御の下、端子(142Yc、142M)がオン(ON:1)、端子(142Ya、142Ma)及び端子(142Yb、142Mb)がオフ(OFF:0)に制御される。DCコントローラ201のMPU207は、各端子のオン、オフ状態を切り替えることにより、各分周回路(141Y、141M)に分周比(1、2、4、8、16、32、・・・等)を設定することが可能になる。
FIG. 8 is a diagram for explaining setting of the frequency division ratio by the MPU 207 of the
分周比を固定せず、予め決められた値(例えば、1、2、4、8、16、32、・・・等)から選択設定を可能にすることで、転写高圧電源の回路基板を設計する際、使用する電子部品や、特に、電子部品の配置等の自由度を増大させることが可能になる。 The circuit board of the transfer high-voltage power supply can be selected and set from a predetermined value (for example, 1, 2, 4, 8, 16, 32,...) Without fixing the division ratio. When designing, it becomes possible to increase the degree of freedom of electronic parts to be used and, in particular, arrangement of electronic parts.
例えば、干渉周波数Fbを大きくするように各分周回路の分周比を設定することで、干渉画像周期Tbを小さくすることができるので((2)式)、周波数の干渉の影響による印刷画像の品質低下を防止することが可能になる。 For example, since the interference image period Tb can be reduced by setting the frequency dividing ratio of each frequency dividing circuit so as to increase the interference frequency Fb (equation (2)), the printed image due to the influence of frequency interference. It becomes possible to prevent quality degradation.
図9(a)は、バイアス電圧(制御出力電圧(Edc))と駆動周波数の関係を示す図である。図9(b)は図9(a)の破線で囲んだ領域901を拡大した図である。図9(b)に示すようにYステーション高圧回路の制御出力電圧はEdc_YLに設定され、Mステーション高圧回路の制御出力電圧はEdc_MLに設定されているものとする。2つのステーション高圧回路の制御出力電圧(Edc)の差分をΔEdcとする(図9(b)を参照)。
FIG. 9A is a diagram showing the relationship between the bias voltage (control output voltage (Edc)) and the drive frequency. FIG. 9B is an enlarged view of a
Yステーション高圧回路が制御出力電圧Edc_YLを出力する時の圧電トランス101Yの駆動周波数をFx_YL、Mステーション高圧回路が制御出力電圧Edc_MLを出力する時の圧電トランス101Mの駆動周波数をFx_MLとする。このとき、Yステーション高圧回路及びMステーション高圧回路における駆動周波数の差分はΔFLとなる。
The driving frequency of the
環境変動等により、Yステーション高圧回路の制御出力電圧がEdc_YH、Mステーション高圧回路の制御出力電圧がEdc_MHに上昇する場合、制御出力電圧の差分はΔEdcである。このとき、各ステーション高圧回路の圧電トランスの駆動周波数は、図9(b)に示すようにFxY_H、FxM_Hとなり、その差分はΔFHとなる。駆動周波数の差分を比較した場合、ΔFH<ΔFLとなる。すなわち、環境変動等の影響により制御出力電圧が共に上昇する場合、駆動周波数の差分(ΔFH)は低下することになる。ΔFHが300Hzを下回る場合、プロセス速度PSを100mm/sとすると、印刷画像の濃度ムラとして人間の目で認識できるピッチは0.3mm以上となり((2)式を参照)、印刷画像の濃度ムラが発生する。 When the control output voltage of the Y station high voltage circuit rises to Edc_YH and the control output voltage of the M station high voltage circuit rises to Edc_MH due to environmental fluctuation or the like, the difference between the control output voltages is ΔEdc. At this time, the drive frequency of the piezoelectric transformer of each station high-voltage circuit is FxY_H and FxM_H as shown in FIG. 9B, and the difference between them is ΔFH. When the difference in driving frequency is compared, ΔFH <ΔFL. That is, when the control output voltage rises due to the influence of environmental fluctuation or the like, the drive frequency difference (ΔFH) decreases. When ΔFH is less than 300 Hz, if the process speed PS is 100 mm / s, the pitch that can be recognized by the human eye as the density unevenness of the printed image is 0.3 mm or more (see equation (2)). Will occur.
駆動周波数の差分(ΔFH)が300Hzを下回ることよる印刷画像の濃度ムラの発生を防止するために、MPU207は、図8の設定例に従って、各分周回路(141Y、141M)の分周比を設定することが可能である。分周比の設定(例えば、分周比1を2に変更すること)により出力リップル電圧値は低減され、駆動周波数の干渉の影響を低減した良好な画像形成を実現することができる。
In order to prevent the occurrence of density unevenness in the printed image due to the difference in driving frequency (ΔFH) being less than 300 Hz, the MPU 207 sets the frequency dividing ratio of each frequency dividing circuit (141Y, 141M) according to the setting example of FIG. It is possible to set. By setting the frequency division ratio (for example, changing the
ここで、Y及びMステーション高圧回路における分周回路の分周比を双方1に設定した状態(142Ya=142Yb=142Yc=0、142Ma=142Mb=142Mc=0)で、駆動周波数の差分ΔFL=500Hzの場合を考える。このとき、環境変動により駆動周波数の差分ΔFH=250Hzになった場合、MPU207は、Yステーション高圧回路における分周回路141Yの分周比を「2」(142Ya=142Yb=0、142Yc=1)に設定する。分周比の設定を「1」から「2」に切り替えることで出力リップル電圧値を低減することができる(図6を参照)。すなわち、駆動周波数の差分が小さくなる場合には、分周比の設定を大きくして干渉エネルギーを低減させて、出力リップル電圧値の影響を低減することが可能になる。
Here, in a state where the frequency dividing ratios of the frequency dividing circuits in the Y and M station high voltage circuits are both set to 1 (142Ya = 142Yb = 142Yc = 0, 142Ma = 142Mb = 142Mc = 0), the difference in driving frequency ΔFL = 500 Hz Consider the case. At this time, when the drive frequency difference ΔFH = 250 Hz due to environmental fluctuations, the MPU 207 sets the frequency dividing ratio of the
分周比の設定の制御は、駆動周波数の差分(ΔEdc)に対して、各分周回路に設定するべき分周比を予めテーブルに記憶しておくことで実現が可能である。また、分周比の設定を変える場合、電圧制御発振器(VCO回路)110Y、110Mの動作周波数は分周比の設定に応じて可変することとする。この際、DCコントローラ201は、分周比に対応した高圧電源の制御信号を反転入力端子(-端子)に入力することが可能である。
Control of the setting of the frequency division ratio can be realized by storing in advance a frequency division ratio to be set in each frequency divider circuit in a table with respect to the difference (ΔEdc) in the drive frequency. Further, when changing the setting of the division ratio, the operating frequencies of the voltage controlled oscillators (VCO circuits) 110Y and 110M are varied according to the setting of the division ratio. At this time, the
本実施形態によれば、分周比を固定せず、設定の変更を可能にすることで、転写高圧電源の回路基板を設計する際、使用する電子部品や、特に、電子部品の配置等の自由度を増大させることが可能になる。 According to the present embodiment, it is possible to change the setting without fixing the division ratio, and when designing the circuit board of the transfer high-voltage power supply, the electronic components to be used, in particular, the arrangement of the electronic components, etc. The degree of freedom can be increased.
あるいは、本実施形態によれば、電子部品の配置や回路の動作状態に応じて分周比を設定することで、出力リップル電圧値を低減し、干渉の影響を低減した良好な画像形成が可能になる。 Alternatively, according to the present embodiment, by setting the frequency division ratio according to the arrangement of electronic components and the operation state of the circuit, it is possible to reduce the output ripple voltage value and to form a favorable image with reduced influence of interference. become.
あるいは、本実施形態に係る電源装置によれば、圧電トランスにおける駆動周波数相互の干渉の影響を抑え、小型化と高画質化を両立し、実験による対策を必要としない圧電トランスを用いた電源装置の提供が可能になる。 Alternatively, according to the power supply device according to the present embodiment, the power supply device using the piezoelectric transformer that suppresses the influence of mutual interference between the driving frequencies in the piezoelectric transformer, achieves both miniaturization and high image quality, and does not require countermeasures through experiments. Can be provided.
(第3実施形態)
第2実施形態においては、分周回路の分周比をエンジンコントローラ(DCコントローラ)201から設定可能とした構成を説明した。本実施形態では、一の電源回路における圧電トランスの駆動周波数と、他の電源回路における圧電トランスの駆動周波数との干渉周波数成分の大きさを検出する検出回路(143Y、143M)を備える。この検出回路(143Y、143M)の検出結果に基づいて、分周回路の分周比の設定を制御する構成を説明する。
(Third embodiment)
In the second embodiment, the configuration in which the frequency dividing ratio of the frequency dividing circuit can be set from the engine controller (DC controller) 201 has been described. In this embodiment, a detection circuit (143Y, 143M) that detects the magnitude of an interference frequency component between the driving frequency of the piezoelectric transformer in one power supply circuit and the driving frequency of the piezoelectric transformer in another power supply circuit is provided. A configuration for controlling the setting of the frequency division ratio of the frequency divider circuit based on the detection result of the detection circuits (143Y, 143M) will be described.
図10は第3実施形態に係る圧電トランスを使用した転写高圧電源の構成を示す図であり、第2実施形態に係る転写高圧電源の構成を示す図7と同一の構成に関しては同一の参照番号を付している。 FIG. 10 is a diagram showing the configuration of a transfer high-voltage power supply using the piezoelectric transformer according to the third embodiment. The same reference numerals are used for the same configurations as those in FIG. 7 showing the configuration of the transfer high-voltage power supply according to the second embodiment. Is attached.
Yステーション高圧回路の電圧制御発振器(VCO回路)110Yに接続された分周回路141Yはプログラマブルカウンタ等、外部からの分周比の設定が可能な回路で構成されている。また、同様にMステーション高圧回路の電圧制御発振器(VCO回路)110Mに接続された分周回路141Mもプログラマブルカウンタ等、外部からの分周比の設定が可能な回路で構成されているものとする。
The
分周回路141Yには接続用の端子(端子142Ya、142Yb、142Yc)が設けられており、各端子はDCコントローラ201内に実装されたMPU207の出力ポートに接続されている。また、同様に、分周回路141Mにも接続用の端子(端子142Ma、142Mb、142Mc)が設けられており、各端子はDCコントローラ201内に実装された制御素子(例えば、MPU207)の出力ポートに接続されている。
The
また、電圧制御発振器(VCO回路)110Y、110Mへの入力信号は、検出回路143Y、143Mにも入力される。検出回路143Y、143Mで処理された結果は接続端子144Y、144Mを介してDCコントローラ201のMPU207に入力される。
Further, input signals to the voltage controlled oscillators (VCO circuits) 110Y and 110M are also input to the
図11は、Yステーション高圧回路に設けられている検出回路143Yの構成を示すブロック図である。Mステーション高圧回路内にも同様の構成のものが設けられているものとする。図11の構成において、電圧制御発振器(VCO回路)110Yへの入力信号は端子143inを介して検出回路143Yに入力される。検出回路143Yには、カットオフ周波数Fc=350Hzのローパスフィルタ1101Y(以下、「LPF」という)が設けられている。LPF1101Yの出力側にはアンプ素子(amp)1102Yが設けられており、amp1102Yは、LPF1101Yにて高周波成分がカットされた信号(LPFout)、即ち、干渉周波数成分のみが載った信号を増幅する。コンデンサ1103YにてDC成分を除去し、AC成分のみを整流回路(1104Y〜1107Y)にてDC化する。DC化された信号は端子143outを介して出力され、MPU207に入力される。
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the
例えば、分周回路141Y、141Mの分周比を1、Yステーション高圧回路における圧電トランス101Yの駆動周波数をFx1=163KHz、Mステーション高圧回路の圧電トランス101Mの駆動周波数をFx2=163.25KHzとする。この場合、駆動周波数Fx1とFx2の差分周波数(干渉周波数)250Hzの信号が検出回路143Yの入力信号として入力される。入力信号(143in(図12(a))はLPF1101Yにより、350Hz以上の高周波成分がカットされ(LPFout(図12(b)))、図12(c)に示す143outなるDC化された信号がMPU207に入力される。
For example, the frequency dividing ratio of the
MPU207はDC化された信号(143out)の電圧値と、分周比の設定を変更する基準となる閾値電圧(Vth)とを比較する。そして、MPU207は閾値電圧(Vth)よりもDC化された信号(143out)の電圧値が大きい場合、視認可能な印刷画像の濃度ムラが発生すると判定し、分周比の設定を変更する。 The MPU 207 compares the voltage value of the DC signal (143out) with a threshold voltage (Vth) that serves as a reference for changing the setting of the division ratio. Then, when the voltage value of the DC signal (143out) is larger than the threshold voltage (Vth), the MPU 207 determines that the density unevenness of the visible print image is generated, and changes the setting of the frequency division ratio.
例えば、分周回路の分周比がY及びMステーション高圧回路において双方1に設定されている場合、MPU207は、Yステーション高圧回路における分周回路141Yの分周比を「2」(142Ya=142Yb=0、142Yc=1)に設定する。分周比の設定は、第1実施形態で説明したように、各端子(142Ya、142Yb、142Yc)に印加するオン、オフ信号の切り替えにより設定が可能である。分周比の設定を「1」から「2」に変更することで出力リップル電圧値を低減することができる(図6を参照)。すなわち、検出回路143Yの処理により得られた電圧値が閾値電圧(Vth)より大きくなる場合には、分周比の設定値を大きくして干渉エネルギーを低減させて、出力リップル電圧値の影響を低減することが可能になる。
For example, when the frequency dividing ratio of the frequency dividing circuit is set to 1 in both the Y and M station high voltage circuits, the MPU 207 sets the frequency dividing ratio of the
上述の説明では、Yステーション高圧回路の分周比の設定を変更する例を示している。Mステーション高圧回路において、検出回路143Mの処理によりDC化された信号の電圧値が閾値電圧(Vth)より大きくなる場合には、分周比の設定値を大きくして干渉エネルギーを低減させて、出力リップル電圧値の影響を低減することも可能である。
In the above description, an example of changing the setting of the frequency division ratio of the Y station high voltage circuit is shown. In the M station high voltage circuit, when the voltage value of the signal converted to DC by the processing of the
また、分周比の設定を変える場合、電圧制御発振器(VCO回路)110Y、110Mの動作周波数は分周比の設定に応じて可変することとする。この際、DCコントローラ201は、分周比に対応した高圧電源の制御信号を反転入力端子(-端子)に入力することが可能である。検出回路143Y、143Mにより干渉周波数成分の大きさの検出を実行する高圧回路(ステーション)と、分周比の設定を行なう高圧回路(ステーション)の組み合わせは、DCコントローラの制御の下、選択が可能である。例えば、Yステーション高圧回路及びMステーション高圧回路の双方における干渉周波数成分の大きさの検出結果に基づいて、いずれか一方、または双方の高圧回路の分周比の設定を変更することが可能である。
Further, when changing the setting of the division ratio, the operating frequencies of the voltage controlled oscillators (VCO circuits) 110Y and 110M are varied according to the setting of the division ratio. At this time, the
また、プロセス速度PSが100mm/Sで、干渉周波数Fbが300Hz以下になると、(2)式から印刷画像の濃度ムラとして人間の目で認識できるピッチは0.3mm以上となる。このことから、本実施形態ではLPF1101Yのカットオフ周波数を350Hzと設定しているが、例えば、画像形成装置のプロセス速度PSに応じて、カットオフ周波数を変更することも可能である。このカットオフ周波数の制御もDCコントローラ201を介して行うことが可能である。
When the process speed PS is 100 mm / S and the interference frequency Fb is 300 Hz or less, the pitch that can be recognized by the human eye as density unevenness of the printed image from the equation (2) is 0.3 mm or more. Thus, in this embodiment, the cutoff frequency of the
第1乃至第3実施形態においては、画像形成装置の説明を、タンデム方式のカラー画像形成装置に用いる転写高圧電源を例に説明している。更に、本発明の適用対象として、画像形成装置は、カラー画像形成装置に限定されるものではなく、モノクロ画像を形成するモノクロ画像形成装置であってもよい。画像形成装置を構成する高圧電源装置202に、図1、図7、図10の何れかの回路構成を適用することで、出力リップル電圧値を低減し、干渉の影響を低減した良好な画像形成の実現が可能になる。
In the first to third embodiments, the image forming apparatus is described by taking a transfer high-voltage power source used for a tandem color image forming apparatus as an example. Further, as an application target of the present invention, the image forming apparatus is not limited to a color image forming apparatus, and may be a monochrome image forming apparatus that forms a monochrome image. By applying any one of the circuit configurations of FIGS. 1, 7, and 10 to the high-voltage
尚、第1乃至第3実施形態で説明した転写高圧電源の回路構成においてはディスクリート部品で構成されていても、半導体ICで構成されていたとしてもよい。例えば、第1乃至第3実施形態で説明した転写高圧電源の回路構成おいて、電圧制御発振器(VCO)及び分周回路はディスクリート部品により構成することが可能である。あるいは、本実施形態にかかる電源装置おいて、電圧制御発振器(VCO)及び分周回路は集積化された半導体ICデバイスで構成することも可能である。 Note that the circuit configuration of the transfer high-voltage power source described in the first to third embodiments may be configured with discrete components or a semiconductor IC. For example, in the circuit configuration of the transfer high-voltage power supply described in the first to third embodiments, the voltage controlled oscillator (VCO) and the frequency dividing circuit can be configured by discrete components. Alternatively, in the power supply device according to the present embodiment, the voltage controlled oscillator (VCO) and the frequency dividing circuit can be configured by integrated semiconductor IC devices.
本実施形態によれば、分周比を固定せず、設定の変更を可能にすることで、転写高圧電源の回路基板を設計する際、使用する電子部品や、特に、電子部品の配置等の自由度を増大させることが可能になる。 According to the present embodiment, it is possible to change the setting without fixing the division ratio, and when designing the circuit board of the transfer high-voltage power supply, the electronic components to be used, in particular, the arrangement of the electronic components, etc. The degree of freedom can be increased.
また、本実施形態によれば、電子部品の配置や回路の動作状態に応じて分周比を設定することで、出力リップル電圧値を低減し、干渉の影響を低減した良好な画像形成が可能になる。 In addition, according to the present embodiment, by setting the frequency division ratio according to the arrangement of electronic components and the operation state of the circuit, it is possible to reduce the output ripple voltage value and achieve good image formation with reduced influence of interference. become.
Claims (16)
前記第1の電圧出力手段と前記第2の電圧出力手段の夫々の駆動手段が相互に近接した駆動周波数で駆動して前記第1と前記第2の電圧出力手段から電圧を出力する場合に、前記第1と前記第2の電圧出力手段の周波数干渉によって生じる前記第1と第2の電圧出力手段からの出力電圧の変動を低減するために、前記第1の電圧出力手段の前記発振手段は、前記第1の電圧出力手段の前記駆動手段の駆動周波数よりも高い周波数の前記周波数信号を出力し、前記第2の電圧出力手段の前記発振手段は、前記第2の電圧出力手段の前記駆動手段の駆動周波数よりも高い周波数の前記周波数信号を出力し、
前記第1の電圧出力手段は、前記第1の電圧出力手段の前記発振手段から出力される前記周波数信号を分周する第1の分周手段を備え、
前記第2の電圧出力手段は、前記第2の電圧出力手段の前記発振手段から出力される前記周波数信号を分周する第2の分周手段を備えることを特徴とする電源。 First and second voltage output means having a piezoelectric transformer, driving means for driving the piezoelectric transformer, and oscillating means for outputting a frequency signal to drive the driving means,
When the driving means of the first voltage output means and the second voltage output means are driven at a driving frequency close to each other to output voltages from the first and second voltage output means, In order to reduce fluctuations in the output voltage from the first and second voltage output means caused by frequency interference between the first and second voltage output means , the oscillation means of the first voltage output means includes: and outputs the frequency signal of a frequency higher than the driving frequency of the driving means of the first voltage output means, before Symbol oscillating means of the second voltage output means, said second voltage output means Outputting the frequency signal having a frequency higher than the driving frequency of the driving means;
The first voltage output means includes first frequency dividing means for frequency-dividing the frequency signal output from the oscillation means of the first voltage output means,
The power supply, wherein the second voltage output means includes second frequency dividing means for dividing the frequency signal output from the oscillation means of the second voltage output means.
前記第1の電圧出力手段と前記第2の電圧出力手段の夫々の駆動手段が相互に近接した駆動周波数で駆動して前記第1と前記第2の電圧出力手段から電圧を出力する場合に、前記第1と前記第2の電圧出力手段の周波数干渉によって生じる出力電圧の変動を低減するために、前記第1の電圧出力手段の前記発振手段は、前記第1の電圧出力手段の前記駆動手段の駆動周波数よりも高い周波数の前記周波数信号を出力し、
前記第1の電圧出力手段は、前記第1の電圧出力手段の前記発振手段から出力される前記周波数信号を分周する分周手段を備えることを特徴とする電源。 First and second voltage output means having a piezoelectric transformer, driving means for driving the piezoelectric transformer, and oscillating means for outputting a frequency signal to drive the driving means,
When the driving means of the first voltage output means and the second voltage output means are driven at a driving frequency close to each other to output voltages from the first and second voltage output means, In order to reduce fluctuations in output voltage caused by frequency interference between the first and second voltage output means, the oscillation means of the first voltage output means is the drive means of the first voltage output means. Output the frequency signal having a frequency higher than the driving frequency of
The power source, wherein the first voltage output means includes frequency dividing means for dividing the frequency signal output from the oscillation means of the first voltage output means.
前記第1の電圧出力手段と前記第2の電圧出力手段の夫々の駆動手段が相互に近接した駆動周波数で駆動して前記第1と前記第2の電圧出力手段から電圧を出力する場合に、前記第1と前記第2の電圧出力手段の周波数干渉によって生じる出力電圧の変動を低減するために、前記第1の電圧出力手段の前記駆動手段に、前記第1の電圧出力手段の前記駆動手段の駆動周波数より高い周波数の周波数信号を出力する第1の発振手段と、
前記第1の電圧出力手段と前記第2の電圧出力手段の夫々の駆動手段が相互に近接した駆動周波数で駆動して前記第1と前記第2の電圧出力手段から電圧を出力する場合に、前記第1と前記第2の電圧出力手段の周波数干渉によって生じる出力電圧の変動を低減するために、前記第2の電圧出力手段の前記駆動手段に、前記第2の電圧出力手段の前記駆動手段の駆動周波数より高い周波数の周波数信号を出力する第2の発振手段と、
前記第1の発振手段から出力される前記周波数信号を分周する第1の分周手段と、
前記第2の発振手段から出力される前記周波数信号を分周する第2の分周手段と、を備えることを特徴とするIC。 A power supply comprising first and second voltage output means having a piezoelectric transformer and drive means for driving the piezoelectric transformer, and outputting a voltage from each of the first voltage output means and the second voltage output means IC for controlling
When the driving means of the first voltage output means and the second voltage output means are driven at a driving frequency close to each other to output voltages from the first and second voltage output means, In order to reduce fluctuations in the output voltage caused by frequency interference between the first and second voltage output means, the drive means of the first voltage output means is connected to the drive means of the first voltage output means. First oscillation means for outputting a frequency signal having a frequency higher than the driving frequency of
When the driving means of the first voltage output means and the second voltage output means are driven at a driving frequency close to each other to output voltages from the first and second voltage output means, In order to reduce fluctuations in the output voltage caused by frequency interference between the first and second voltage output means, the drive means of the second voltage output means is connected to the drive means of the second voltage output means. Second oscillating means for outputting a frequency signal having a frequency higher than the driving frequency of
First frequency dividing means for frequency-dividing the frequency signal output from the first oscillating means;
IC, comprising: second frequency dividing means for dividing the frequency signal output from the second oscillating means.
前記第1の電圧出力手段と前記第2の電圧出力手段の夫々の駆動手段が相互に近接した駆動周波数で駆動して前記第1と前記第2の電圧出力手段から電圧を出力する場合に、前記第1と前記第2の電圧出力手段の周波数干渉によって生じる出力電圧の変動を低減するために、前記第1の電圧出力手段の前記駆動手段に、前記第1の電圧出力手段の前記駆動手段の駆動周波数より高い周波数の周波数信号を出力する発振手段と、
前記発振手段から出力される前記周波数信号を分周する分周手段と、を備えることを特徴とするIC。 A power supply comprising first and second voltage output means having a piezoelectric transformer and drive means for driving the piezoelectric transformer, and outputting a voltage from each of the first voltage output means and the second voltage output means IC for controlling
When the driving means of the first voltage output means and the second voltage output means are driven at a driving frequency close to each other to output voltages from the first and second voltage output means, In order to reduce fluctuations in the output voltage caused by frequency interference between the first and second voltage output means, the drive means of the first voltage output means is connected to the drive means of the first voltage output means. Oscillation means for outputting a frequency signal having a frequency higher than the driving frequency of
Frequency division means for dividing the frequency signal output from the oscillation means.
圧電トランスと、前記圧電トランスを駆動する駆動手段と、前記駆動手段を駆動するために周波数信号を出力する発振手段とを有し、前記第1の画像形成手段と前記第2の画像形成手段の夫々に電圧を出力する第1と第2の電圧出力手段を備えた電源と、を備え、
前記第1の電圧出力手段と前記第2の電圧出力手段の夫々の駆動手段が相互に近接した駆動周波数で駆動して前記第1と前記第2の電圧出力手段から電圧を出力する場合に、前記第1と前記第2の電圧出力手段の周波数干渉によって生じる出力電圧の変動を低減するために、前記第1の電圧出力手段の前記発振手段は、前記第1の電圧出力手段の前記駆動手段の駆動周波数よりも高い周波数の前記周波数信号を出力し、前記第2の電圧出力手段の前記発振手段は、前記第2の電圧出力手段の前記駆動手段の駆動周波数よりも高い周波数の前記周波数信号を出力し、
前記第1の電圧出力手段は、前記第1の電圧出力手段の前記発振手段から出力される前記周波数信号を分周する第1の分周手段を備え、
前記第2の電圧出力手段は、前記第2の電圧出力手段の前記発振手段から出力される前記周波数信号を分周する第2の分周手段を備えることを特徴とする画像形成装置。 A first image forming unit and a second image forming unit;
A piezoelectric transformer; a driving means for driving the piezoelectric transformer; and an oscillating means for outputting a frequency signal for driving the driving means. The first image forming means and the second image forming means A power source provided with first and second voltage output means for outputting a voltage to each,
When the driving means of the first voltage output means and the second voltage output means are driven at a driving frequency close to each other to output voltages from the first and second voltage output means, In order to reduce fluctuations in output voltage caused by frequency interference between the first and second voltage output means , the oscillation means of the first voltage output means is the drive means of the first voltage output means. of outputting the frequency signal of a frequency higher than the driving frequency, the prior SL oscillating means of the second voltage output means, the frequency of the frequency higher than the driving frequency of the driving means of said second voltage output means Output signal,
Before the first voltage output unit SL includes a first frequency dividing means for dividing the frequency signal output from the oscillating means of the first voltage output means,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the second voltage output unit includes a second frequency dividing unit that divides the frequency signal output from the oscillation unit of the second voltage output unit.
圧電トランスと、前記圧電トランスを駆動する駆動手段と、前記駆動手段を駆動するために周波数信号を出力する発振手段とを有し、前記第1の画像形成手段と前記第2の画像形成手段の夫々に電圧を出力する第1と第2の電圧出力手段を備えた電源と、を備え、
前記第1の電圧出力手段と前記第2の電圧出力手段の夫々の駆動手段が相互に近接した駆動周波数で駆動して前記第1と前記第2の電圧出力手段から電圧を出力する場合に、前記第1と前記第2の電圧出力手段の周波数干渉によって生じる出力電圧の変動を低減するために、前記第1の電圧出力手段の前記発振手段は、前記第1の電圧出力手段の前記駆動手段の駆動周波数よりも高い周波数の前記周波数信号を出力し、
前記第1の電圧出力手段は、前記発振手段から出力される前記周波数信号を分周する分周手段を備えることを特徴とする画像形成装置。 A first image forming unit and a second image forming unit;
A piezoelectric transformer; a driving means for driving the piezoelectric transformer; and an oscillating means for outputting a frequency signal for driving the driving means. The first image forming means and the second image forming means A power source provided with first and second voltage output means for outputting a voltage to each,
When the driving means of the first voltage output means and the second voltage output means are driven at a driving frequency close to each other to output voltages from the first and second voltage output means, In order to reduce fluctuations in output voltage caused by frequency interference between the first and second voltage output means, the oscillation means of the first voltage output means is the drive means of the first voltage output means. Output the frequency signal having a frequency higher than the driving frequency of
Before SL first voltage output means, the image forming apparatus characterized by comprising a frequency dividing means for dividing the frequency signal output from said oscillation means.
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