特許ウォッチ

公開番号2025052797
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-07
出願番号2023161705
出願日2023-09-25
発明の名称電源装置および画像形成装置
出願人キヤノン株式会社
代理人弁理士法人大塚国際特許事務所
主分類H02M 3/155 20060101AFI20250328BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電源装置の製造コストを低減する。
【解決手段】制御手段は目標出力電圧に対応したデューティ比の第一パルス信号と、所定周波数の第二パルス信号とを出力する。生成手段は、第一パルス信号と電源装置からの出力電圧についてのフィードバック情報とに基づき当該出力電圧が目標出力電圧に近づくように駆動電圧を生成する。駆動手段は、第二パルス信号に応じて駆動電圧をスイッチングしてスイッチング電圧を生成する。圧電トランスは、スイッチング電圧を昇圧して交流電圧を生成する。検知手段は、駆動電圧を検知して駆動電圧を示す電圧情報を制御手段に出力する。制御手段は、第二パルス信号の周波数を掃引して駆動電圧を変化させることで駆動電圧が最も低くなる周波数を特定するか、または、予め特定された当該周波数を記憶手段から読み出すことで、当該周波数の第二パルス信号を生成するように構成されている。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
所定の出力電圧を生成する電源装置であって、
前記所定の出力電圧の目標となる目標出力電圧に対応したデューティ比の第一パルス信号と、所定周波数の第二パルス信号とを出力する制御手段と、
前記第一パルス信号と前記電源装置からの出力電圧についてのフィードバック情報とに基づき当該出力電圧が前記目標出力電圧に近づくように駆動電圧を生成する生成手段と、
前記第二パルス信号に応じて前記駆動電圧をスイッチングしてスイッチング電圧を生成する駆動手段と、
前記スイッチング電圧を昇圧して交流電圧を生成する圧電トランスと、
前記交流電圧を整流して前記出力電圧を生成する整流手段と、
前記出力電圧を前記駆動電圧にフィードバックするための前記フィードバック情報を生成するフィードバック手段と、
前記駆動電圧を検知して前記駆動電圧を示す電圧情報を前記制御手段に出力する検知手段と、を有し、
前記制御手段は、前記第二パルス信号の周波数を掃引して前記駆動電圧を変化させることで前記駆動電圧が最も低くなる周波数を特定するか、または、予め特定された当該周波数を記憶手段から読み出すことで、当該周波数の前記第二パルス信号を生成するように構成されている、電源装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記駆動電圧が最も低くなる周波数は、前記圧電トランスの共振周波数に等しい、請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記第二パルス信号の周波数を一ステップほど変化させるたびに前記駆動電圧を検知し、
先に検知された駆動電圧と、後に検知された駆動電圧との差分を求め、
当該差分の符号が変化する周波数を探索し、
当該探索された周波数を一ステップほど変化させる前の周波数を、前記駆動電圧が最も低くなる周波数として特定する、請求項１に記載の電源装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記第二パルス信号の周波数を一ステップほど削減するたびに前記駆動電圧を検知し、
先に検知された駆動電圧と、後に検知された駆動電圧との差分を求め、
当該差分の符号が正から負に変化する周波数を探索し、
当該探索された周波数に一ステップを加算して得られる周波数を、前記駆動電圧が最も低くなる周波数として特定する、請求項１に記載の電源装置。
【請求項５】
前記掃引において使用される初期周波数は、前記圧電トランスの公称の共振周波数と、当該共振周波数の最大ばらつきとの和となる周波数以上に設定される、請求項４に記載の電源装置。
【請求項６】
前記第一パルス信号はパルス幅変調（ＰＷＭ）信号であり、
前記第二パルス信号はパルス周波数変調（ＰＦＭ）信号である、請求項１に記載の電源装置。
【請求項７】
前記制御手段は、負荷に対して前記出力電圧の供給を開始するのに先立って前記駆動電圧が最も低くなる周波数を特定するための特定処理を実行する、請求項１に記載の電源装置。
【請求項８】
前記特定処理において前記目標出力電圧として設定される第一目標出力電圧は、前記負荷に対して出力される前記出力電圧に対する第二目標出力電圧よりも低い電圧である、請求項７に記載の電源装置。
【請求項９】
前記第一目標出力電圧は、前記第二目標出力電圧の半分以下である、請求項８に記載の電源装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記特定処理が完了すると、前記目標出力電圧を前記第一目標出力電圧から前記第二目標出力電圧に切り替える、請求項８に記載の電源装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は電源装置およびそれを備えた画像形成装置に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用する画像形成装置は、複数の高圧（例：帯電電圧、現像電圧および転写電圧）を生成する高圧電源を必要とする。高圧電源は、電磁トランスまたは圧電トランスを用いて高電圧を生成する。圧電トランスは、高圧電源を小型化することに寄与する。特許文献１によれば、圧電トランスの制御に汎用マイコンを用いることが提案されている。特許文献１によれば、圧電トランスの駆動周波数は固定され、出力電圧の分解能を上げるために入力電圧が制御されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第５８６４３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、電源装置に要求される最大出力電圧を得るためには、定格電圧が高く、かつ、定格電流の多い高額な電子部品が必要となり、電源装置が高額となる。そこで、本発明は、電源装置の製造コストを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、たとえば、
所定の出力電圧を生成する電源装置であって、
前記所定の出力電圧の目標となる目標出力電圧に対応したデューティ比の第一パルス信号と、所定周波数の第二パルス信号とを出力する制御手段と、
前記第一パルス信号と前記電源装置からの出力電圧についてのフィードバック情報とに基づき当該出力電圧が前記目標出力電圧に近づくように駆動電圧を生成する生成手段と、
前記第二パルス信号に応じて前記駆動電圧をスイッチングしてスイッチング電圧を生成する駆動手段と、
前記スイッチング電圧を昇圧して交流電圧を生成する圧電トランスと、
前記交流電圧を整流して前記出力電圧を生成する整流手段と、
前記出力電圧を前記駆動電圧にフィードバックするための前記フィードバック情報を生成するフィードバック手段と、
前記駆動電圧を検知して前記駆動電圧を示す電圧情報を前記制御手段に出力する検知手段と、を有し、
前記制御手段は、前記第二パルス信号の周波数を掃引して前記駆動電圧を変化させることで前記駆動電圧が最も低くなる周波数を特定するか、または、予め特定された当該周波数を記憶手段から読み出すことで、当該周波数の前記第二パルス信号を生成するように構成されている、電源装置を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、電源装置の製造コストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
画像形成装置を説明する図
画像形成に関わるコントローラを示すブロック図
圧電トランスの特性を説明する図
電源装置を示す回路図
駆動周波数と出力電圧または駆動電圧との関係を説明する図
実施例１における各種波形を説明する図
実施例１における駆動周波数と各種の測定結果を説明する図
実施例２の制御方法を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
【０００９】
＜実施例１＞
（１）画像形成装置
図１が示すように、画像形成装置１００は電子写真方式を利用した複写機、複合機、ファクシミリまたはプリンタなどである。画像形成装置１００は、複数の画像形成ステーション１０ａ～１０ｄを有する、いわゆるタンデムタイプのプリンタである。画像形成ステーション１０ａはイエローのトナー画像を形成する。画像形成ステーション１０ｂはマゼンタのトナー画像を形成する。画像形成ステーション１０ｃはシアンのトナー画像を形成する。画像形成ステーション１０ｄはブラックのトナー画像を形成する。このように、参照符号の末尾に付与されているａｂｃｄは、トナーの色であるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｂｋ）にそれぞれ対応している。４つの色に共通する事項が説明される際には、参照符号からａｂｃｄの文字が省略される。なお、本実施例は、モノクロ画像を形成する画像形成装置にも適用可能である。
【００１０】
画像形成ステーション１０は、感光体ドラム１、帯電ローラ２、現像器３、およびドラムクリーナ４を有している。感光体ドラム１は、矢印の方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動され、静電潜像およびトナー画像（現像剤像）を担持して回転する像担持体である。帯電ローラ２は、帯電電源２１から帯電電圧を印加され、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させる。一例として、感光体ドラム１の表面が負極性に帯電されることが想定されている。露光器５は、画像データに応じて感光体ドラム１の表面を露光して静電潜像を形成する。現像器３は、収容容器に収容されているトナーを用いて静電潜像を現像してトナー画像を形成する。トナーも負極性に帯電している。なお、現像器３の現像スリーブ（現像ローラ）には現像電源２２から現像電圧を印加される。一次転写部材６は、一次転写電源２３から一次転写電圧を印加され、トナー画像を感光体ドラム１から転写搬送ベルト７に転写する。ドラムクリーナ４は、感光体ドラム１に残存するトナーを回収するための部材である。ドラムクリーナ４は、たとえば、感光体ドラム１ａに当接するクリーニング部材であるクリーニングブレードと、クリーニングブレードが回収したトナーを収容する廃トナーボックスと、を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許