電圧発生装置及び画像形成装置
【課題】簡易にＰＷＭ信号を生成して、目標とする電圧を生成することができる電圧発生装置を提供する。
【解決手段】出力電圧値に対応したデューティ比を設定電圧テーブルから取得し、デューティ比を有する送信データを生成して出力するＣＰＵ３と、受信した送信データを格納し、格納した送信データをその格納した順番に読み出して、ＰＷＭ信号として直列送信するバッファと、この送信データをバッファからすべて読み出したときは、ＣＰＵ３へ送信データの送信を要求する送信要求部とを有するＵＡＲＴ送信機７と、ＰＷＭ信号からその平均電圧を生成する累積電圧生成部１５と、平均電圧を増幅して出力電圧を生成する増幅器１１と、出力電圧に基づく制御信号を生成して、この出力電圧の出力／停止を制御する出力制御部１７と、を備えることを特徴とする。
【解決手段】出力電圧値に対応したデューティ比を設定電圧テーブルから取得し、デューティ比を有する送信データを生成して出力するＣＰＵ３と、受信した送信データを格納し、格納した送信データをその格納した順番に読み出して、ＰＷＭ信号として直列送信するバッファと、この送信データをバッファからすべて読み出したときは、ＣＰＵ３へ送信データの送信を要求する送信要求部とを有するＵＡＲＴ送信機７と、ＰＷＭ信号からその平均電圧を生成する累積電圧生成部１５と、平均電圧を増幅して出力電圧を生成する増幅器１１と、出力電圧に基づく制御信号を生成して、この出力電圧の出力／停止を制御する出力制御部１７と、を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源電圧をＰＷＭ(Pulse Width Modulation)信号を用いて制御を行う電圧発生装置、及びこの電圧発生装置を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電圧発生装置は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を用いて電圧を制御する方式が広く採用されている。この電圧発生装置は、ＰＷＭ制御回路及びスイッチング電源回路を有し、これをＦ／Ｗ(Firm/Ware)等で制御することにより、電圧を制御している。
【０００３】
特許文献１では、電子写真記録装置の高圧電源回路における制御回路のＣＰＵ（Central Processing Unit）が転写ローラの抵抗値と印刷媒体の抵抗値とに基づいて転写電圧を制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１６８４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、高電圧制御回路における電圧制御のためにＰＷＭ制御回路を必要とするが、このＰＷＭ制御回路では、ＣＰＵがＰＷＭ信号の生成を制御するため、ＣＰＵの負荷が小さくなかった。また、ＰＷＭ制御回路は汎用性に乏しいため、新規にＬＳＩ(Large Scale Integration)を設計する経費が発生し、コストアップになるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、簡易にＰＷＭ信号を生成して、目標とする電圧を発生することができる電圧発生装置を提供することを課題とする。また、この電圧発生装置を用いた画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の一の手段は、ＰＷＭ信号を用いて出力電圧を発生する電圧発生装置であって、前記出力電圧の値とＰＷＭ信号のデューティ比とを対応付けた設定電圧テーブルを格納した記憶部と、前記出力電圧の値に対応したデューティ比を前記設定電圧テーブルから取得し、前記デューティ比の時系列データに対応する送信データを生成して出力する演算部と、前記演算部から受信した送信データを格納し、格納した送信データをその格納した順番に読み出して、ＰＷＭ信号として直列送信するバッファと、この送信データをバッファからすべて読み出したときは、前記演算部へ送信データの送信を要求する送信要求部とを有する直列送信機と、前記ＰＷＭ信号からその平均電圧を生成する累積電圧生成部と、前記累積電圧生成部で生成された平均電圧を増幅して出力電圧を生成する増幅器と、前記出力電圧に基づく制御信号を生成して、この出力電圧の出力／停止を制御する出力制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
ここで、出力制御部は、さらに、出力電圧に対応する基準電圧を生成する基準電圧生成部と、前記出力電圧を所定の抵抗値で分割して検査電圧を生成する検査電圧生成部と、前記基準電圧と、前記検査電圧とを入力して比較する比較器とを備え、前記検査電圧が前記基準電圧より低下したときは、前記比較器が、前記ＰＷＭ信号を出力するようにして前記直列送信機を制御するものである。
【０００９】
また、本発明の他の手段は、少なくとも、感光ドラムと、前記感光ドラムの表面を一様に帯電させるための帯電部と、前記帯電部によって一様に帯電された前記感光ドラムに、形成する画像に基づいて光の照射を行う光源と、前記光の照射によって前記感光ドラム上に形成された静電潜像に従ってトナーを付着させ、静電潜像をトナー画像に可視化する現像装置と、前記感光ドラム上に残されたトナーを回収するクリーニング部と、印刷用紙に前記トナー画像を転写する転写部と、前記電圧発生装置と、を備え、前記電圧発生装置は、前記帯電部と前記現像装置と前記転写部との何れか一つ、又は、これらの組み合わせに印加するバイアス電圧を発生することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡易にＰＷＭ信号を生成して、目標とする電圧を発生することができる電圧発生装置を提供することが可能になる。また、この電圧発生装置を用いた画像形成装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る電圧発生装置の構成図である。
【図２】電圧発生装置に用いられるＵＡＲＴ送信機の内部構成図である。
【図３】第１実施形態に係る電圧発生装置の初期化処理の動作を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態に係る電圧発生装置の高圧電源ＯＮ処理の動作を示すフローチャートである。
【図５】図４における電圧設定処理の動作の詳細を示すフローチャートである。
【図６】設定電圧値とＰＷＭ信号のデューティ値との対応を示すテーブルである。
【図７】図５における送信データセット処理の動作を示すフローチャートである。
【図８】PWM-Dutyと送信データの変換テーブルである。
【図９】送信データテーブル、及びその演算経過を示す表である。
【図１０】ＵＡＲＴ送信機の送信データを示す図である。
【図１１】送信データの送信例を示す図である。
【図１２】図５における送信処理の動作を示すフローチャートである。
【図１３】第１実施形態に係る電圧発生装置の送信割り込み発生処理の動作を示すフローチャートである。
【図１４】第１実施形態に係る電圧発生装置の高圧電源ＯＦＦ処理の動作を示すフローチャートである。
【図１５】ＰＷＭ信号と出力電圧との関係を示す図である
【図１６】電圧発生装置を用いた画像形成装置を示す図である。
【図１７】図１６における画像形成部の詳細を示す図である。
【図１８】第２実施形態に係る電圧発生装置の構成図である。
【図１９】第２実施形態に係る電圧発生装置の初期化処理の動作を示すフローチャートである。
【図２０】第２実施形態に係る電圧発生装置の電圧設定処理を示すフローチャートである。
【図２１】第２実施形態に係る電圧発生装置の設定電圧ごとのPWM-Duty初期値、PWM-Duty最大値、PWM-Duty最小値及びPWM-ON-Duty目標値を示すテーブルである。
【図２２】第２実施形態に係る電圧発生装置の送信処理の動作を示すフローチャートである。
【図２３】第２実施形態に係る電圧発生装置のタイマ割り込み処理の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る電圧発生装置について、図１ないし図２３を参照しながら実施形態を説明する。なお、実施形態を説明するにあたり、同様な構成又は機能を示す部位については、同一の符号を付し、その説明の重複を省略する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る電圧発生装置１の構成図である。図１に示すように、電圧発生装置１は、制御基板２、高圧電源基板１０及びドライバ１２（緩衝手段）を備える。制御基板２は、制御部（演算部）としてのＣＰＵ３、記憶部としてのＲＯＭ５及びＲＡＭ６、並列−直列変換器としてのＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)送信機７、Ｄ／Ａ(Digital/Analogue)コンバータ８、比較器９及びスイッチ１３を備える。
【００１４】
ＣＰＵ３は、各種プログラムを実行して、ＰＷＭ信号の元になる送信データを生成するものである。ＲＯＭ５及びＲＡＭ６は、ＣＰＵ３に実行させるためのプログラムや各種データを記憶するものである。ドライバ１２は、電圧発生装置１が未使用のとき、ＵＡＲＴ送信機７の出力をシリアル伝送して外部機器に接続するためのものである。スイッチ１３は、スイッチ１３の端子ａとＵＡＲＴ送信機７のＴＸ端子とを接続する。スイッチ１３の端子ｃを平均化回路としての累積電圧生成部１５の抵抗器Ｒ１の一端と接続する。スイッチ１３の端子ｂをドライバ１２と接続する。これにより、スイッチ１３は、ＵＡＲＴ送信機７のＴＸ端子と、累積電圧生成部１５の抵抗器Ｒ１の一端及びドライバ１２の入力端の何れか一方とを接続する。
【００１５】
Ｄ／Ａコンバータ８は、電圧発生装置１の出力電圧である目標とする高電圧のスライスレベル（基準電圧）をデジタル信号からアナログ信号に変換して出力するものである。比較器９は、Ｄ／Ａコンバータ８の出力であるスライスレベルと、高圧電源基板１０からのフィードバック電圧である検査電圧とを比較し、出力を制御信号としてＵＡＲＴ送信機７のゲート端子としてのＴＸ−ＲＤＹ端子に入力するものである。
【００１６】
高圧電源基板１０は、累積電圧生成部１５、増幅器１１及び検査電圧生成部１６を備える。累積電圧生成部１５は、抵抗器Ｒ１、Ｒ２及びコンデンサＣ１を備え、入力電圧を平滑する。図１に示すように、抵抗器Ｒ１は、一端がスイッチ１３の端子ｃと接続され、他の一端が増幅器１１の入力端に接続されている。抵抗器Ｒ２は、一端を抵抗器Ｒ１と増幅器１１の入力との接続線に接続し、他の一端を接地させている。コンデンサＣ１は、一端を抵抗器Ｒ１と増幅器１１の入力との接続線に接続し、他の一端を接地させている。スイッチ１３の切り替えにより、抵抗器Ｒ１の一端とＵＡＲＴ送信機７の端子ＴＸとが接続される。
【００１７】
増幅器１１は、累積電圧生成部１５で生成された電圧を目標の高電圧に昇圧させるものである。検査電圧生成部１６は、抵抗器Ｒ３及び抵抗器Ｒ４を備える。抵抗器Ｒ３及び抵抗器Ｒ４は、高電圧を抵抗器Ｒ３と抵抗器Ｒ４とで分圧して検査電圧を作り出すものであり、抵抗器Ｒ３は一端を増幅器の出力端に接続し、他の一端を抵抗器Ｒ４の一端と接続している。抵抗器Ｒ４の他の一端は接地されている。抵抗器Ｒ３と抵抗器Ｒ４との接続点における電位は、検査電圧として比較器９に入力される。
ここで、Ｄ／Ａコンバータ８、比較器９及び検査電圧生成部１６は出力制御部１７を構成する。
【００１８】
図２は、電圧発生装置１に用いられるＵＡＲＴ送信機７の内部構成図である。ＵＡＲＴ送信機７は、ＣＰＵ３から送出される送信データを格納し、比較器９（図１参照）から出力される制御信号に従って、この送信データを格納した順に読み出して１ビットずつＰＷＭ信号として出力するものである。ＵＡＲＴ送信機７は、内部バス２１、バッファとしての送信データＦＩＦＯ２２及びレジスタ２３から構成される。さらに、ＵＡＲＴ送信機７は、比較器９からの制御信号の入力端子ＴＸ−ＲＤＹ２５と、ＰＷＭ信号の出力端子ＴＸ２４とを備える。
【００１９】
内部バス２１は、ＣＰＵ３との間で送信データ等のデータのやり取りを行うものである。送信データＦＩＦＯ２２は、ＣＰＵ３から受信した送信データを８バイト分格納し、格納した順に読み出して（先入れ先出し）１ビットずつＰＷＭ信号として、所定のボーレートで出力するものである。レジスタ２３は、ＵＡＲＴ送信機７の各種設定を保持しておくものである。
【００２０】
レジスタ２３は、複数のフリップフロップから構成され、ＵＡＲＴ送信機７の機能を発揮するように設定される。例えば、送信データＦＩＦＯ２２における送信データがすべて読み込まれて、送信データＦＩＦＯ２２がEmptyになったときに、レジスタ２３は、割り込み信号２６をＣＰＵ３に対して出力して、送信データを送信するように送信データ要求割り込みが設定される（送信要求部）。また、他の一つのレジスタ２３は、ＴＸ−ＲＤＹ端子２５に入力される信号（比較器９からの制御信号）の有無に対応して、送信データ（ＰＷＭ信号）の送信の開始又は停止を行うように設定される。送信データＦＩＦＯ２２からは、所定のボーレートに従って、送信データが格納された順に読み出されて、１ビットずつＰＷＭ信号として出力端子ＴＸ２４から出力される。
【００２１】
本実施形態に係る電圧発生装置１の動作を図３〜図１５で説明する。図３は、電圧発生装置１の初期化処理の動作を示すフローチャートである。
まず、ＣＰＵ３は、ＵＡＲＴ送信機７からＣＰＵ３への送信データ要求割り込みを禁止するように、ＵＡＲＴ送信機７のレジスタ２３に設定する（ステップＳ１０１）。次に、ＣＰＵ３は、ＵＡＲＴ送信機７のボーレートに対応する通信速度が１１５２００ＢＰＳ(Bits Per Second)になるように、ＵＡＲＴ送信機７のレジスタ２３に設定する（ステップＳ１０２）。これは、ＵＡＲＴ送信機７の送信データをＰＷＭ信号と見なした場合、ＰＷＭ信号の周波数が約１１．５ｋＨｚに相当することを意味する。
【００２２】
次に、ＣＰＵ３は、ＵＡＲＴ送信機７が送信する送信データ（ＰＷＭ信号）のフォーマットをレジスタ２３に設定する。ここでは、送信データは、Data ８bits（パリティ無し）、Start bit 1bit及びStop bit 1bitの合計１０bitsから構成される（ステップＳ１０３）。次に、ＣＰＵ３は、ＵＡＲＴ送信機７からの割り込み要因を、「送信データＦＩＦＯがEmptyになったとき」と設定する（ステップＳ１０４）。以上の動作により、本電圧発生装置１の初期化処理の動作が終了する。
【００２３】
次に、図４を用いて、電圧発生装置１において目標とする高電圧を出力する処理（高圧電源ＯＮ処理）について説明する。図４は、電圧発生装置１の高圧電源ＯＮ処理の動作を示すフローチャートである。まず、電圧設定処理を実行する（ステップＳ２０１）。電圧設定処理の詳細は後記する（図５参照）。これにより、ＵＡＲＴ送信機７が送信データの送信を開始すると共に、送信データがＰＷＭ信号と見なされ、累積電圧生成部１５で時間平均され平均電圧が出力される。そして、この平均電圧が増幅器１１で増幅されて高電圧が出力する。次に、ＣＰＵ３は、ＵＡＲＴ送信機７の送信データ要求割り込みを許可するようにレジスタ２３を設定する（ステップＳ２０２）。これにより、ＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯがEmptyになると割り込みが発生するようになる。以上の動作により、電圧発生装置１の高圧電源ＯＮ処理の動作が終了する。
【００２４】
高圧電源ＯＮ処理に基づいて、ＵＡＲＴ送信機７からＰＷＭ信号が出力される。このＰＷＭ信号は、前記した制御信号がＯＮのときは、即ち、検査電圧が基準電圧（スライスレベル）よりも低いときは、比較器９は、ＵＡＲＴ送信機７からＰＷＭ信号を出力するように制御信号をＯＮにして、ＵＡＲＴ送信機７のＴＸ−ＲＤＹ端子に入力する（図１５参照）。そして、検査電圧が基準電圧より高いときは、比較器９はＰＷＭ信号の出力を停止するように制御信号をＯＦＦにする。
【００２５】
図５は、図４における電圧設定処理の動作の詳細を示すフローチャートである。図６は、設定電圧値（高電圧値）とＰＷＭ信号のデューティ比との対応を示すテーブルである。図５に示す電圧設定処理は、前記した高圧電源ＯＮ処理において実行されるが、発生している高電圧を変更する際にも実行される。まず、ＣＰＵ３は、目標とする高電圧を設定電圧としてスライス値（基準電圧）をＤ／Ａコンバータに出力する（ステップＳ４０１）。これは、設定電圧ｘから関数fv()により、Ｄ／Ａコンバータ８に出力するスライス値を算出する。関数fv(x)は、例えば式１のようになる。
【００２６】
fv(x)=255-(255・R6・x)/(Vss・(R5+R6)) ・・・・・ （式１）
但し、
x:設定電圧
R5:増幅抵抗値(kΩ)
R6:増幅抵抗値(kΩ)
Vss:システム電圧(５Ｖ)
とする。
【００２７】
ここで、増幅抵抗値Ｒ５＝５００００、増幅抵抗値Ｒ６＝１１０とし、例えば、設定電圧が１１００Ｖの場合、式１は、
fv(1100)=255−(255×110×1100)／(5×(50000＋110))≒131.8
となり、スライス値は、四捨五入して１３２となる。そして、そのスライス値１３２をＤ／Ａコンバータに出力する（ステップＳ４０１）。次に、ＲＯＭ５に格納された図６に示すテーブルを用いて、ＰＷＭ信号をＯＮにしたときのデューティ比（以下、「PWM-Duty」という）を設定する（ステップＳ４０２）。例えば、設定電圧が１１００Ｖの場合、PWM-Dutyは２３％に設定される。次に、ＣＰＵ３は、送信データのセット処理を行う（ステップＳ４０３）。送信データのセット処理の詳細は、後記する（図７参照）。
【００２８】
次に、ＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２をクリア（Empty）する（ステップＳ４０４）。これは、この電圧設定処理がＰＷＭ信号出力中に実行された場合、新たな設定電圧のための送信データを早く送信するためである。次に、送信データの送信処理を実行する（ステップＳ４０５）。これは、送信データテーブルSend_Data_t[]（図９参照）の送信データをＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２に書き込む処理である。送信処理の詳細は後記する（図１２参照）。以上の動作により、電圧発生装置１における電圧設定処理の動作が終了する。
【００２９】
図７は、図５における送信データセット処理の動作を示すフローチャートである。図８は、PWM-Dutyと送信データの変換テーブルである。図９（ａ）は、送信データテーブルであり、図９（ｂ）はその演算過程を示す表である。図１０は、ＵＡＲＴ送信機７の送信データ（ＰＷＭ信号）を示す図である。
送信データセット処理では、PWM-Dutyより、ＵＡＲＴ送信機７が送信する送信データを求める（図６参照）。図１０に示すように、ＵＡＲＴ送信機７の送信データは、Start-bitが１bit、Data-bitが８bits、Stop-bitが１bitの計１０bitsから構成される。このため、ＵＡＲＴ送信機７は、例えばPWM-Dutyが１０％なら送信データとして“００Ｈ”を送信し、PWM-Dutyが９０％なら“ＦＦＨ”を送信する。ここで、Ｈ（Hexadecimal）は６進数を示す。
【００３０】
しかし、送信データ1バイト単位では、前記したように１０bitsから構成されるため、PWM-Dutyは１０％刻みでしか設定できない。図１１は、送信データの送信例を示す図である。そこで、図１１に示すように、例えばPWM-Duty２５％では、送信データ“０３Ｈ”と“０１Ｈ”とを交互に送信することにより、平均して２５％を実現することができる。このように、送信データはデューティ比の時系列データに対応したものとなる。
【００３１】
まず、PWM-Dutyから送信データの組み合わせを求める準備として、変数Ａに“PWM-Duty×８”を代入し、変数Ｂに“８”を代入する（ステップＳ１１０１）。ここで、変数Ａは、ＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２（図２）における８バイト分の送信データを求めるための変数である。なお、変数Ｂはカウンタとなる。次に、変数Ｃに“Ａ÷Ｂ(１の位を四捨五入)”を代入し、変数Ｂに“Ｂ−１“を代入する（ステップＳ１１０２）。ここで、変数Ｃは、求める送信データのPWM-Dutyである。変数Ｂは、求めた送信データを図９（ａ）に示す送信データテーブルSend_Data_t[]に格納するポインタ（アドレス）とするため、また、送信データをカウントするために減算する。
【００３２】
次に、変数Ｃから送信データを求める。送信データは、図８に示すPWM-Duty→送信データ変換テーブルであるDuty_2_Data_t[]において、“Ｃ÷１０”でポインタとしてのアドレスを算出してこのアドレスの送信データを読み出すことにより求められる。このようにして求めた送信データを、図９（ａ）の送信データテーブルSend_Data_t[]に変数Ｂの値をアドレスとして書き込む（ステップＳ１１０３）。次に、変数ＡからＣを減算した値を変数Ａに代入する（ステップＳ１１０４）。次に、変数Ｂの値が０か否か判断する（ステップＳ１１０５）。変数Ｂの値が０でなければステップＳ１１０２に進み（Ｓ１１０５のＮｏ）、これにより、ステップＳ１１０２〜Ｓ１１０４が８回繰り返されることになる。一方、変数Ｂの値が０であれば、処理を終了する（ステップＳ１１０５のＹｅｓ）。以上の動作により、電圧発生装置１の送信データセット処理の動作が終了する。
【００３３】
具体的に、前記したPWM-Duty２５％を例にすると、変数Ａに２５×８＝２００が代入され（Ｓ１１０１）、Ａ÷Ｂ＝２００÷８＝２５を四捨五入した“３０”が変数Ｃに代入され、変数Ｂの値がＢ−１＝８−１＝７に変更され（Ｓ１１０２）、Duty_2_Data_t[３０÷１０]の値“０３Ｈ”がSend_Data_t[７]に入る。そして、変数ＡにＡ−Ｃ＝２００−３０＝１７０が代入され（Ｓ１１０４）、処理がＳ１１０２に戻る。これらの処理Ｓ１１０２〜Ｓ１１０４が８回繰り返された変数Ａ、Ｂ、（Ｂ−１）、Ｃの変化を図９（ｂ）に示す。これにより、変数Ｃの値が“２０”と“３０”とで交互に繰り返されることになり、
図８のDuty_2_Data_t[２０÷１０]の値“０１Ｈ”と、Duty_2_Data_t[３０÷１０]の値“０３Ｈ”とが交互にSend_Data_t[]（図９（ａ））に入る。
【００３４】
図１２は、図５における送信処理の動作を示すフローチャートである。ここでいう送信処理は、ＣＰＵ３からＵＡＲＴ送信機７への送信データの書き込みをいう。
まず、変数Ｂに“０”を代入する（ステップＳ６０１）。変数Ｂは、８バイトの送信データをＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２に書き込むためのカウンタである。次に、ＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２がＦＵＬＬか否かを判断する（ステップＳ６０２）。送信データＦＩＦＯ２２がＦＵＬＬの場合は（ステップＳ６０２のＹｅｓ）、送信処理を終了する。一方、ＦＵＬＬでない場合は（ステップＳ６０２のＮｏ）、変数Ｂの値をアドレス値とした送信データテーブルSend_Data_t[]（図９（ａ）参照）の送信データを取得する（ステップＳ６０３）。
【００３５】
次に、送信データをＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２に書き込む（ステップＳ６０４）。次に、ＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２への書き込み回数をカウントするため、変数Ｂの値を＋１カウントアップする（ステップＳ６０５）。次に、変数Ｂの値が８以上か否かを判断する（ステップＳ６０６）。ここで、変数Ｂの値が８以上でなければ（ステップＳ６０６のＮｏ）、ステップＳ６０２に進み、ステップＳ６０２〜ステップＳ６０５が８回繰り返される。一方、変数Ｂの値が８以上であれば（ステップＳ６０６のＹｅｓ）、送信データが送信データＦＩＦＯ２２に８バイト書き込まれたことになり、送信処理を終了する。以上の動作により、電圧発生装置１におけるＣＰＵ３からＵＡＲＴ送信機７への送信データの送信処理の動作が終了する。
【００３６】
図１３は、ＵＡＲＴ送信機７における送信データＦＩＦＯ２２がEmptyのときの送信データ要求割り込み発生処理（送信割り込み処理）の動作を示すフローチャートである。
ここで、ＵＡＲＴ送信機７のボーレート（通信速度）を１１５２００ＢＰＳ、送信データＦＩＦＯを８バイトとすると、約７００μsecごとに、ＵＡＲＴ送信機７からＣＰＵ３へ送信割り込み処理が実行されることになる。まず、ＵＡＲＴ送信機７で発生した送信データ要求割り込みの割り込み要因をクリアする。これは、ＣＰＵ３からＵＡＲＴ送信機７のレジスタ２３の内、割り込みに関するクリアレジスタに“１”を書き込むことにより実行される（ステップＳ５０１）。
【００３７】
次に、図１２に示す送信処理が実行される（ステップＳ５０２）。これにより、ＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２に送信データが書き込まれる。そして、ＵＡＲＴ送信機７のボーレートに対応する通信速度を１１５２００ＢＰＳとすると、送信データの書き込みを約８７μsec以内に実行すれば、送信データが途切れることなく送信される。これは、ＵＡＲＴ送信機７の送信データが、Start-bit（１bit）、Data-bit（８bits）、Stop-bit（１bit）の計１０bitsから構成されるため、１０bits÷１１５２００bpsで、データ送信時間に約８７μsec必要であるからである。以上の動作により、電源電圧装置１の送信割り込み処理が終了する。
【００３８】
図１４は、電圧発生装置１の高圧電源ＯＦＦ処理の動作を示すフローチャートである。
まず、ＵＡＲＴ送信機７の割り込み設定を「割り込み禁止」にする（ステップＳ７０１）。これにより、ＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２がEmptyになった時点で送信データの送信が停止し、ＰＷＭ信号がＯＦＦされたと同等になり、高電圧がＯＦＦされることになる。次に、ＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２をクリアする（ステップＳ７０２）。これは、ＵＡＲＴ送信機７おけるレジスタ２３の割り込み設定を割り込み禁止にしても、送信データＦＩＦＯ２２がEmptyになるまでＰＷＭ信号が出力されるが、送信データＦＩＦＯ２２をクリアすることにより、即時にＰＷＭ信号をＯＦＦするためである。
以上の動作により、電圧発生装置１の高圧電源ＯＦＦ処理の動作が終了する。
【００３９】
このように、第１実施形態によれば、ＵＡＲＴ送信機７から出力される送信データをＰＷＭ信号とみなして、目標とする高電圧を発生させることができる。図１５は、ＰＷＭ信号と出力電圧との関係を示す図であるが、基準電圧と検査電圧を比較して、図１５に示すように、検査電圧がスライスレベル（基準電圧）よりも低いときは、ＣＰＵ３が介在することなく、ＵＡＲＴ送信機７がＰＷＭ信号を発生して、目標とする高電圧を発生させることができる。
また、ドライバ１２及びスイッチ１３が設けられているので、ＲＳ−２３２Ｃの通信機能を備えている制御基板２を用いて、コストを増加させることなく、ＰＷＭ制御された高電圧を発生することができる。
【００４０】
本実施形態に係る電圧発生装置１を図１６に示す画像形成装置３０に用いることが可能である。
図１６は、電圧発生装置１を用いた画像形成装置３０を示す図である。
画像形成装置３０は、本実施形態に係る電圧発生装置１、トナー像を形成する画像形成部３１、光源であるＬＥＤヘッド４３、印刷用紙３７を取り出す給紙ローラ３２、印刷用紙３７を搬送する搬送ローラ３３、印刷用紙３７の傾きの補正を行うレジストローラ３４、印刷用紙３７に画像形成部３１により形成されたトナー像を転写する転写ローラ３５、及び、トナー像が転写された印刷用紙３７を挟んで圧力と熱とによりトナー像を定着させる定着手段３６を備える。
【００４１】
図１７は、図１６の画像形成部３１の詳細を示す図である。
画像形成部３１は、光の照射によってその表面の帯電状態を変化させる感光ドラム４１、感光ドラム４１の表面を一様に帯電させるための帯電ローラ４２、帯電ローラ４２によって一様に帯電された感光ドラム４１に形成しようとする画像に基づいて光の照射を行うＬＥＤヘッド４３、ＬＥＤヘッド４３によって感光ドラム４１上に形成された静電潜像にしたがってトナーを付着させ、静電潜像をトナー像に可視化する現像ローラ４４、及び、感光ドラム４１上に残されたトナーを回収するクリーニングローラ４５を備える。
【００４２】
画像形成部３１では、感光ドラム４１は帯電ローラ４２によってその表面が一様に帯電され、一様に帯電された感光ドラム４１の表面にＬＥＤヘッド４３から画像情報に従った光の照射が行われて、感光ドラム４１の表面に静電潜像が形成される。このようにして形成された静電潜像は、現像ロ一ラ４４によってトナーによる可視像に現像されて、トナー画像となり、転写ローラ３５によって印刷用紙３７上に転写される。転写ローラ３５の転写プロセスにおいて、印刷用紙３７に転写されずに感光ドラム４１の表面に残ったトナーはクリーニングローラ４５によって掻き落とされて回収される。
ここで、帯電ローラ４２、現像ローラ４４及びクリーニングローラ４５の電圧制御は、本実施形態の電圧発生装置１を用いることにより実現される。
【００４３】
（変形例）
前記したように高圧電源ＯＦＦ処理（図１４）により、高電圧の出力を停止させたが、増幅器１１そのものを停止させることにより、高電圧の出力を停止させてもよい。
【００４４】
（第２実施形態）
図１８は、第２実施形態に係る電圧発生装置１００である。第１実施形態と同様な構成又は機能を示す部位については、その説明の重複を省略する。
電圧発生装置１００は、制御基板２００、高圧電源基板１０及びドライバ１２から構成される。制御基板２００は、制御部としてのＣＰＵ３、記憶部としてのＲＯＭ５０及びＲＡＭ６、タイマ１４、並列−直列変換器としてのＵＡＲＴ送信機７、Ｄ／Ａコンバータ８、比較器９、及び、スイッチ１３を備える。
タイマ１４は、ＣＰＵ３に対して、所定時間が経過したときに定期的に割り込みを発生させるものである。タイマ１４を備える点が、第１実施形態と相違する。
高圧電源基板１０及びドライバ１２は、第１の実施形態と同様なのでその説明を省略する。
【００４５】
図１９は、電圧発生装置１００の初期化処理の動作を示すフローチャートである。
まず、ＣＰＵ３は、ＵＡＲＴ送信機７からＣＰＵ３への送信データ要求割り込みを禁止するように、ＵＡＲＴ送信機７のレジスタ２３を設定する（ステップＳ１２０１）。次に、ＣＰＵ３は、ＵＡＲＴ送信機７のボーレートが１１５２００ＢＰＳ(Bits Per Second)になるように、ＵＡＲＴ送信機７のレジスタ２３を設定する（ステップＳ１２０２）。これは、ＵＡＲＴ送信機７の送信データをＰＷＭ信号と見なした場合、ＰＷＭ信号の周波数が約１１．５ｋＨｚに相当することを意味する。次に、ＣＰＵ３は、ＵＡＲＴ送信機７が送信するＰＷＭ信号を送信データとしてフォーマットをレジスタ２３に設定する。ここでは、送信データは、Data bitが８bits（パリティ無し）、Start bitが1bit、及び、Stop bitが1bitの合計１０bitsから構成される（ステップＳ１２０３）。
【００４６】
次に、ＣＰＵ３は、送信データＦＩＦＯ２２がEmptyになったときに割り込むように、ＵＡＲＴ送信機７からの割り込み要因をレジスタ２３に設定する（ステップＳ１２０４）。次に、ＣＰＵ３は、割り込みを発生させる所定時間として１００ｍｓにタイマ１４を設定する（ステップＳ１２０５）。次に、ＣＰＵ３は、タイマ１４の動作をスタートさせる（ステップＳ１２０６）。次に、タイマ１４からのタイマ割り込みを割り込み許可に設定する（ステップＳ１２０７）。これにより、１００msec間隔でタイマ割り込みが発生し、タイマ割り込み処理が実行される。以上の動作により、電圧発生装置１００の初期化処理の動作が終了する。
【００４７】
次に、高圧電源ＯＮ処理の動作は、図４に示す第１実施形態と同様である。ここでは、図４において、第１実施形態（図４ステップＳ２０１参照）と異なる電圧設定処理について図２０を用いて説明する。図２０は、第２実施形態における電圧設定処理を示すフローチャートである。
【００４８】
まず、ＣＰＵ３は、目標とする高電圧を設定電圧としてスライス値（基準電圧）をＤ／Ａコンバータに出力する。これは、設定電圧ｘから関数fv()により、Ｄ／Ａコンバータ８に設定するスライス値を算出する。スライス値の算出方法は第１実施形態と同様なので省略する。そして、スライス値である“１３２”をＤ／Ａコンバータ８に設定する（ステップＳ８０１）。
【００４９】
次に、設定電圧よりPWM-Duty初期値（PWM-Duty）、PWM-Duty最大値（PWM-Dutymax）、PWM-Duty最小値(PWM-Dutymin)及びPWM-ON-Duty目標値(PWM-ON-Dtgt)を求める。
図２１は、設定電圧ごとのPWM-Duty初期値、PWM-Duty最大値、PWM-Duty最小値及びPWM-ON-Duty目標値を示すテーブルである。設定電圧を元に、図２１に示す表より各値を抽出し、それぞれ、パラメータPWM-Duty、PWM-Dutymax、PWM-Dutymin及びPWM-ON-Dtgtに格納する（ステップＳ８０２）。例えば、設定電圧が１１００Ｖの場合、PWM-Dutyは２３％、PWM-Dutymaxは２６％、PWM-Dutyminは２０％、PWM-ON-Dtgtは５０％となる。次に、送信データセット処理を実行する（ステップＳ８０３）。これは、第１実施形態において図７で説明した送信データセット処理と同様である。これにより、図９に示す送信データテーブルSend_Data_t[]に送信データがセットされる。
【００５０】
次に、ＣＰＵ３は、ＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２をクリアする（ステップＳ８０４）。これは、この電圧設定処理がＰＷＭ信号の送出中に実行された場合、新たな設定電圧のための送信データを早く送信するためである。次に、ＣＰＵ３は、送信データの送信処理を実行する（ステップＳ８０５）。これは、送信データテーブルSend_Data_t[]の送信データをＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２に書き込む処理である。送信処理の詳細は後記（図２２参照）する。以上の動作により、電圧発生装置１００の電圧設定処理の動作が終了する。
【００５１】
図２２は、電圧発生装置１００の送信処理の動作を示すフローチャートである。ここでいう送信処理とは、ＣＰＵ３からＵＡＲＴ送信機７への送信データの書き込みをいう。
まず、ＣＰＵ３は変数Ｂに０を代入する（ステップＳ９０１）。変数Ｂは、８バイトの送信データをＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２に書き込むためのカウンタである。
次に、ＣＰＵ３は、ＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２がＦＵＬＬか否か判断する（ステップＳ９０２）。送信データＦＩＦＯ２２がＦＵＬＬの場合は（ステップＳ９０２のＹｅｓ）、ステップS９０７に進む。ＦＵＬＬでない場合は（ステップＳ９０２のＮｏ）、ステップＳ９０３に進む。
【００５２】
次に、変数Ｂの値をアドレス値とした送信データテーブルSend_Data_t[]（図９参照）の送信データを取得する（ステップＳ９０３）。次に、送信データをＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２に書き込む（ステップＳ９０４）。次に、ＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯへ書き込んだ送信データのバイト数をカウントするため、変数Ｂの値を＋１カウントアップする（ステップＳ９０５）。次に、変数Ｂの値が８以上かどうか判断する（ステップＳ９０６）。変数Ｂの値が８以上でなければ（ステップＳ９０６のＮｏ）、ステップＳ９０２に進み、ステップＳ９０２〜９０５が８回繰り返される。一方、変数Ｂの値が８以上であれば（ステップＳ９０６のＹｅｓ）、送信データが送信データＦＩＦＯ２２に８バイト書き込まれたことになる。次に、ＵＡＲＴ送信機７が送信した送信データの送信バイト数を数えるため、変数Txbに変数Ｂの値を加算する（ステップＳ９０７）。これは、PWM-ON-Dutyにより、PWM-Dutyを補正する計算に用いられる。以上の動作により、電圧発生装置１００の送信処理の動作が終了する。
【００５３】
第２実施形態における送信機７の送信データＦＩＦＯ２２による送信データの送信割り込み処理は、図１３に示す第１実施形態における送信割り込み処理と同様なので説明を省略する。
【００５４】
図２３は、電圧発生装置１００のタイマ割り込み処理の動作を示すフローチャートである。タイマ割り込み処理は、１００msecごとに実行される。このタイマ割り込み処理は、タイマ割り込み１周期の間（１００msec）にＵＡＲＴ送信機７が送信した送信データ量を元にPWM-Dutyを補正するために行われる。
【００５５】
まず、高圧電源がＯＮ状態か否かを確認する（Ｓ１００１）。ＯＮ状態でない場合は（ステップＳ１００１のＮｏ）、ＣＰＵ３は、PWM-Dutyの補正モードをクリアするため、ＲＡＭ６に設定されているレジスタの補正モードを０にする（ステップＳ１００９）。
一方、高圧電源がＯＮ状態であれば（ステップＳ１００１のＹｅｓ）、PWM-Duty補正モードか否かを確認する（ステップＳ１００２）。なお、ステップＳ１００２が最初に実行されるときはPWM-Duty補正モードではないため（ステップＳ１００２のＮｏ）、PMTM-Duty補正モードをセットするため、補正モードを“１”にする（ステップＳ１０１０）。
【００５６】
PWM-Duty補正モードであった場合は（ステップＳ１００２のＹｅｓ）、PWM-ON-Dutyを計算する。ここで、ＵＡＲＴ送信機７のボーレートを１１５２００bps、タイマの割り込み周期を１００msecとすると、タイマ割り込み１周期の間の送信データの最大送信バイト数は、１１５２００÷１０×０．１＝１１５２バイトとなり、１５５２バイトとなる。実際の送信バイト数は、変数Txbの値であり、PWM-ON-Dutyを計算して変数Ｄに入れる変数Ｄは、Ｄ＝Txb／１１５２×１００となる。
【００５７】
次に、PWM-ON-Dutyである変数Ｄと、PWM-ON-Dutyの目標値であるPWM-ON-Dtgtとを比較する（ステップＳ１００４）。変数ＤがPWM-ON-Dtgtより小さい場合は（ステップＳ１００４のＹｅｓ）、PWM-DutyとPWM-Duty最小値であるPWM-Dutyminとを比較する（ステップＳ１００５）。PWM-DutyがPWM-Dutyminより大きい場合は（ステップＳ１００５のＹｅｓ）、PWM-Dutyから１減算する（ステップＳ１００６）。これは、PWM-ON-Dutyが目標値であるPWM-ON-Dtgtより小さいため、PWM-Dutyを小さくすることにより、PWM-ON-Dutyを大きくするためである。
【００５８】
次に、送信データセット処理を実行する（ステップＳ１００７）。この処理は、図７に示す送信データセット処理と同様なので説明は省略する。これにより、図９に示す送信データテーブルSend_Data_t[]に送信データがセットされる。次に、タイマ割り込み１周期の間の送信データの送信バイト数をクリアするため、変数Txbに０を入れる（ステップＳ１００８）。
【００５９】
一方、変数Ｄの値がPWM-ON-Dtgtより大きい場合は（ステップＳ１００４でＮｏ）、PWM-ON-Dutyである変数Ｄと、PWM-ON-Dutyの目標値であるPWM-ON-Dtgtとを比較する（ステップＳ１０１１）。変数Ｄの値がPWM-ON-Dtgtより大きい場合は（ステップＳ１０１１のＹｅｓ）、PWM-DutyとPWM-Duty最大値であるPWM-Dutymaxとを比較する（ステップＳ１０１２）。ここで、PWM-DutyがPWM-Dutymaxより小さい場合は（ステップＳ１０１２でＹｅｓ）、PWM-Dutyに１を加算する（ステップＳ１０１３）。これは、PWM-ON-Dutyが目標値であるPWM-ON-Dtgtより大きいため、PWM-Dutyを大きくすることにより、PWM-ON-Dutyを小さくさせるためである。
【００６０】
ステップＳ１０１３終了後はステップＳ１００７に進む。なお、ステップＳ１００５でPWM-DutyがPWM-Dutymin以下の場合、ステップＳ１０１１で変数ＤがPWM-ON-Dtgtと同じ場合、及び、ステップＳ１０１２でPWM-DutyがPWM-Dutymax以上の場合は、ステップＳ１００８に進む。
以上の動作により、電圧発生装置１００のタイマ割り込み処理の動作が終了する。
【００６１】
第２実施形態における高圧電源ＯＦＦ処理の動作は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００６２】
第２実施形態によれば、ＵＡＲＴ送信機７が所定時間に出力した送信データ（ＰＷＭ信号）の量と、所定時間に出力可能な送信データ（ＰＷＭ信号）の量とに基づいてデューティ比を補正することにより、出力電圧を制御することが可能になる。
【符号の説明】
【００６３】
１、１００ 電圧発生装置
２、２００ 制御基板
３ ＣＰＵ（演算部）
５ ＲＯＭ（記憶部）
６ ＲＡＭ（記憶部）
７ ＵＡＲＴ送信機（送信機）
８ Ｄ／Ａコンバータ（基準電圧生成部）
９ 比較器
１０ 高圧電源基板
１１ 増幅器
１２ ドライバ（緩衝手段）
１３ スイッチ
１４ タイマ
１５ 累積電圧生成部
１６ 検査電圧生成部
１７ 出力制御部
２１ 内部バス
２２ 送信データＦＩＦＯ（バッファ）
２３ レジスタ（送信要求部）
３０ 画像形成装置
３１ 画像形成部
３２ 給紙ローラ
３３ 搬送ローラ
３４ レジストローラ
３５ 転写ローラ（転写部）
３６ 定着手段
３７ 印刷用紙
４１ 感光ドラム
４２ 帯電ローラ（帯電部）
４３ ＬＥＤヘッド（光源）
４４ 現像ローラ（現像装置）
４５ クリーニングローラ（クリーニング部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源電圧をＰＷＭ(Pulse Width Modulation)信号を用いて制御を行う電圧発生装置、及びこの電圧発生装置を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電圧発生装置は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を用いて電圧を制御する方式が広く採用されている。この電圧発生装置は、ＰＷＭ制御回路及びスイッチング電源回路を有し、これをＦ／Ｗ(Firm/Ware)等で制御することにより、電圧を制御している。
【０００３】
特許文献１では、電子写真記録装置の高圧電源回路における制御回路のＣＰＵ（Central Processing Unit）が転写ローラの抵抗値と印刷媒体の抵抗値とに基づいて転写電圧を制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１６８４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、高電圧制御回路における電圧制御のためにＰＷＭ制御回路を必要とするが、このＰＷＭ制御回路では、ＣＰＵがＰＷＭ信号の生成を制御するため、ＣＰＵの負荷が小さくなかった。また、ＰＷＭ制御回路は汎用性に乏しいため、新規にＬＳＩ(Large Scale Integration)を設計する経費が発生し、コストアップになるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、簡易にＰＷＭ信号を生成して、目標とする電圧を発生することができる電圧発生装置を提供することを課題とする。また、この電圧発生装置を用いた画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の一の手段は、ＰＷＭ信号を用いて出力電圧を発生する電圧発生装置であって、前記出力電圧の値とＰＷＭ信号のデューティ比とを対応付けた設定電圧テーブルを格納した記憶部と、前記出力電圧の値に対応したデューティ比を前記設定電圧テーブルから取得し、前記デューティ比の時系列データに対応する送信データを生成して出力する演算部と、前記演算部から受信した送信データを格納し、格納した送信データをその格納した順番に読み出して、ＰＷＭ信号として直列送信するバッファと、この送信データをバッファからすべて読み出したときは、前記演算部へ送信データの送信を要求する送信要求部とを有する直列送信機と、前記ＰＷＭ信号からその平均電圧を生成する累積電圧生成部と、前記累積電圧生成部で生成された平均電圧を増幅して出力電圧を生成する増幅器と、前記出力電圧に基づく制御信号を生成して、この出力電圧の出力／停止を制御する出力制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
ここで、出力制御部は、さらに、出力電圧に対応する基準電圧を生成する基準電圧生成部と、前記出力電圧を所定の抵抗値で分割して検査電圧を生成する検査電圧生成部と、前記基準電圧と、前記検査電圧とを入力して比較する比較器とを備え、前記検査電圧が前記基準電圧より低下したときは、前記比較器が、前記ＰＷＭ信号を出力するようにして前記直列送信機を制御するものである。
【０００９】
また、本発明の他の手段は、少なくとも、感光ドラムと、前記感光ドラムの表面を一様に帯電させるための帯電部と、前記帯電部によって一様に帯電された前記感光ドラムに、形成する画像に基づいて光の照射を行う光源と、前記光の照射によって前記感光ドラム上に形成された静電潜像に従ってトナーを付着させ、静電潜像をトナー画像に可視化する現像装置と、前記感光ドラム上に残されたトナーを回収するクリーニング部と、印刷用紙に前記トナー画像を転写する転写部と、前記電圧発生装置と、を備え、前記電圧発生装置は、前記帯電部と前記現像装置と前記転写部との何れか一つ、又は、これらの組み合わせに印加するバイアス電圧を発生することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡易にＰＷＭ信号を生成して、目標とする電圧を発生することができる電圧発生装置を提供することが可能になる。また、この電圧発生装置を用いた画像形成装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る電圧発生装置の構成図である。
【図２】電圧発生装置に用いられるＵＡＲＴ送信機の内部構成図である。
【図３】第１実施形態に係る電圧発生装置の初期化処理の動作を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態に係る電圧発生装置の高圧電源ＯＮ処理の動作を示すフローチャートである。
【図５】図４における電圧設定処理の動作の詳細を示すフローチャートである。
【図６】設定電圧値とＰＷＭ信号のデューティ値との対応を示すテーブルである。
【図７】図５における送信データセット処理の動作を示すフローチャートである。
【図８】PWM-Dutyと送信データの変換テーブルである。
【図９】送信データテーブル、及びその演算経過を示す表である。
【図１０】ＵＡＲＴ送信機の送信データを示す図である。
【図１１】送信データの送信例を示す図である。
【図１２】図５における送信処理の動作を示すフローチャートである。
【図１３】第１実施形態に係る電圧発生装置の送信割り込み発生処理の動作を示すフローチャートである。
【図１４】第１実施形態に係る電圧発生装置の高圧電源ＯＦＦ処理の動作を示すフローチャートである。
【図１５】ＰＷＭ信号と出力電圧との関係を示す図である
【図１６】電圧発生装置を用いた画像形成装置を示す図である。
【図１７】図１６における画像形成部の詳細を示す図である。
【図１８】第２実施形態に係る電圧発生装置の構成図である。
【図１９】第２実施形態に係る電圧発生装置の初期化処理の動作を示すフローチャートである。
【図２０】第２実施形態に係る電圧発生装置の電圧設定処理を示すフローチャートである。
【図２１】第２実施形態に係る電圧発生装置の設定電圧ごとのPWM-Duty初期値、PWM-Duty最大値、PWM-Duty最小値及びPWM-ON-Duty目標値を示すテーブルである。
【図２２】第２実施形態に係る電圧発生装置の送信処理の動作を示すフローチャートである。
【図２３】第２実施形態に係る電圧発生装置のタイマ割り込み処理の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る電圧発生装置について、図１ないし図２３を参照しながら実施形態を説明する。なお、実施形態を説明するにあたり、同様な構成又は機能を示す部位については、同一の符号を付し、その説明の重複を省略する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る電圧発生装置１の構成図である。図１に示すように、電圧発生装置１は、制御基板２、高圧電源基板１０及びドライバ１２（緩衝手段）を備える。制御基板２は、制御部（演算部）としてのＣＰＵ３、記憶部としてのＲＯＭ５及びＲＡＭ６、並列−直列変換器としてのＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)送信機７、Ｄ／Ａ(Digital/Analogue)コンバータ８、比較器９及びスイッチ１３を備える。
【００１４】
ＣＰＵ３は、各種プログラムを実行して、ＰＷＭ信号の元になる送信データを生成するものである。ＲＯＭ５及びＲＡＭ６は、ＣＰＵ３に実行させるためのプログラムや各種データを記憶するものである。ドライバ１２は、電圧発生装置１が未使用のとき、ＵＡＲＴ送信機７の出力をシリアル伝送して外部機器に接続するためのものである。スイッチ１３は、スイッチ１３の端子ａとＵＡＲＴ送信機７のＴＸ端子とを接続する。スイッチ１３の端子ｃを平均化回路としての累積電圧生成部１５の抵抗器Ｒ１の一端と接続する。スイッチ１３の端子ｂをドライバ１２と接続する。これにより、スイッチ１３は、ＵＡＲＴ送信機７のＴＸ端子と、累積電圧生成部１５の抵抗器Ｒ１の一端及びドライバ１２の入力端の何れか一方とを接続する。
【００１５】
Ｄ／Ａコンバータ８は、電圧発生装置１の出力電圧である目標とする高電圧のスライスレベル（基準電圧）をデジタル信号からアナログ信号に変換して出力するものである。比較器９は、Ｄ／Ａコンバータ８の出力であるスライスレベルと、高圧電源基板１０からのフィードバック電圧である検査電圧とを比較し、出力を制御信号としてＵＡＲＴ送信機７のゲート端子としてのＴＸ−ＲＤＹ端子に入力するものである。
【００１６】
高圧電源基板１０は、累積電圧生成部１５、増幅器１１及び検査電圧生成部１６を備える。累積電圧生成部１５は、抵抗器Ｒ１、Ｒ２及びコンデンサＣ１を備え、入力電圧を平滑する。図１に示すように、抵抗器Ｒ１は、一端がスイッチ１３の端子ｃと接続され、他の一端が増幅器１１の入力端に接続されている。抵抗器Ｒ２は、一端を抵抗器Ｒ１と増幅器１１の入力との接続線に接続し、他の一端を接地させている。コンデンサＣ１は、一端を抵抗器Ｒ１と増幅器１１の入力との接続線に接続し、他の一端を接地させている。スイッチ１３の切り替えにより、抵抗器Ｒ１の一端とＵＡＲＴ送信機７の端子ＴＸとが接続される。
【００１７】
増幅器１１は、累積電圧生成部１５で生成された電圧を目標の高電圧に昇圧させるものである。検査電圧生成部１６は、抵抗器Ｒ３及び抵抗器Ｒ４を備える。抵抗器Ｒ３及び抵抗器Ｒ４は、高電圧を抵抗器Ｒ３と抵抗器Ｒ４とで分圧して検査電圧を作り出すものであり、抵抗器Ｒ３は一端を増幅器の出力端に接続し、他の一端を抵抗器Ｒ４の一端と接続している。抵抗器Ｒ４の他の一端は接地されている。抵抗器Ｒ３と抵抗器Ｒ４との接続点における電位は、検査電圧として比較器９に入力される。
ここで、Ｄ／Ａコンバータ８、比較器９及び検査電圧生成部１６は出力制御部１７を構成する。
【００１８】
図２は、電圧発生装置１に用いられるＵＡＲＴ送信機７の内部構成図である。ＵＡＲＴ送信機７は、ＣＰＵ３から送出される送信データを格納し、比較器９（図１参照）から出力される制御信号に従って、この送信データを格納した順に読み出して１ビットずつＰＷＭ信号として出力するものである。ＵＡＲＴ送信機７は、内部バス２１、バッファとしての送信データＦＩＦＯ２２及びレジスタ２３から構成される。さらに、ＵＡＲＴ送信機７は、比較器９からの制御信号の入力端子ＴＸ−ＲＤＹ２５と、ＰＷＭ信号の出力端子ＴＸ２４とを備える。
【００１９】
内部バス２１は、ＣＰＵ３との間で送信データ等のデータのやり取りを行うものである。送信データＦＩＦＯ２２は、ＣＰＵ３から受信した送信データを８バイト分格納し、格納した順に読み出して（先入れ先出し）１ビットずつＰＷＭ信号として、所定のボーレートで出力するものである。レジスタ２３は、ＵＡＲＴ送信機７の各種設定を保持しておくものである。
【００２０】
レジスタ２３は、複数のフリップフロップから構成され、ＵＡＲＴ送信機７の機能を発揮するように設定される。例えば、送信データＦＩＦＯ２２における送信データがすべて読み込まれて、送信データＦＩＦＯ２２がEmptyになったときに、レジスタ２３は、割り込み信号２６をＣＰＵ３に対して出力して、送信データを送信するように送信データ要求割り込みが設定される（送信要求部）。また、他の一つのレジスタ２３は、ＴＸ−ＲＤＹ端子２５に入力される信号（比較器９からの制御信号）の有無に対応して、送信データ（ＰＷＭ信号）の送信の開始又は停止を行うように設定される。送信データＦＩＦＯ２２からは、所定のボーレートに従って、送信データが格納された順に読み出されて、１ビットずつＰＷＭ信号として出力端子ＴＸ２４から出力される。
【００２１】
本実施形態に係る電圧発生装置１の動作を図３〜図１５で説明する。図３は、電圧発生装置１の初期化処理の動作を示すフローチャートである。
まず、ＣＰＵ３は、ＵＡＲＴ送信機７からＣＰＵ３への送信データ要求割り込みを禁止するように、ＵＡＲＴ送信機７のレジスタ２３に設定する（ステップＳ１０１）。次に、ＣＰＵ３は、ＵＡＲＴ送信機７のボーレートに対応する通信速度が１１５２００ＢＰＳ(Bits Per Second)になるように、ＵＡＲＴ送信機７のレジスタ２３に設定する（ステップＳ１０２）。これは、ＵＡＲＴ送信機７の送信データをＰＷＭ信号と見なした場合、ＰＷＭ信号の周波数が約１１．５ｋＨｚに相当することを意味する。
【００２２】
次に、ＣＰＵ３は、ＵＡＲＴ送信機７が送信する送信データ（ＰＷＭ信号）のフォーマットをレジスタ２３に設定する。ここでは、送信データは、Data ８bits（パリティ無し）、Start bit 1bit及びStop bit 1bitの合計１０bitsから構成される（ステップＳ１０３）。次に、ＣＰＵ３は、ＵＡＲＴ送信機７からの割り込み要因を、「送信データＦＩＦＯがEmptyになったとき」と設定する（ステップＳ１０４）。以上の動作により、本電圧発生装置１の初期化処理の動作が終了する。
【００２３】
次に、図４を用いて、電圧発生装置１において目標とする高電圧を出力する処理（高圧電源ＯＮ処理）について説明する。図４は、電圧発生装置１の高圧電源ＯＮ処理の動作を示すフローチャートである。まず、電圧設定処理を実行する（ステップＳ２０１）。電圧設定処理の詳細は後記する（図５参照）。これにより、ＵＡＲＴ送信機７が送信データの送信を開始すると共に、送信データがＰＷＭ信号と見なされ、累積電圧生成部１５で時間平均され平均電圧が出力される。そして、この平均電圧が増幅器１１で増幅されて高電圧が出力する。次に、ＣＰＵ３は、ＵＡＲＴ送信機７の送信データ要求割り込みを許可するようにレジスタ２３を設定する（ステップＳ２０２）。これにより、ＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯがEmptyになると割り込みが発生するようになる。以上の動作により、電圧発生装置１の高圧電源ＯＮ処理の動作が終了する。
【００２４】
高圧電源ＯＮ処理に基づいて、ＵＡＲＴ送信機７からＰＷＭ信号が出力される。このＰＷＭ信号は、前記した制御信号がＯＮのときは、即ち、検査電圧が基準電圧（スライスレベル）よりも低いときは、比較器９は、ＵＡＲＴ送信機７からＰＷＭ信号を出力するように制御信号をＯＮにして、ＵＡＲＴ送信機７のＴＸ−ＲＤＹ端子に入力する（図１５参照）。そして、検査電圧が基準電圧より高いときは、比較器９はＰＷＭ信号の出力を停止するように制御信号をＯＦＦにする。
【００２５】
図５は、図４における電圧設定処理の動作の詳細を示すフローチャートである。図６は、設定電圧値（高電圧値）とＰＷＭ信号のデューティ比との対応を示すテーブルである。図５に示す電圧設定処理は、前記した高圧電源ＯＮ処理において実行されるが、発生している高電圧を変更する際にも実行される。まず、ＣＰＵ３は、目標とする高電圧を設定電圧としてスライス値（基準電圧）をＤ／Ａコンバータに出力する（ステップＳ４０１）。これは、設定電圧ｘから関数fv()により、Ｄ／Ａコンバータ８に出力するスライス値を算出する。関数fv(x)は、例えば式１のようになる。
【００２６】
fv(x)=255-(255・R6・x)/(Vss・(R5+R6)) ・・・・・ （式１）
但し、
x:設定電圧
R5:増幅抵抗値(kΩ)
R6:増幅抵抗値(kΩ)
Vss:システム電圧(５Ｖ)
とする。
【００２７】
ここで、増幅抵抗値Ｒ５＝５００００、増幅抵抗値Ｒ６＝１１０とし、例えば、設定電圧が１１００Ｖの場合、式１は、
fv(1100)=255−(255×110×1100)／(5×(50000＋110))≒131.8
となり、スライス値は、四捨五入して１３２となる。そして、そのスライス値１３２をＤ／Ａコンバータに出力する（ステップＳ４０１）。次に、ＲＯＭ５に格納された図６に示すテーブルを用いて、ＰＷＭ信号をＯＮにしたときのデューティ比（以下、「PWM-Duty」という）を設定する（ステップＳ４０２）。例えば、設定電圧が１１００Ｖの場合、PWM-Dutyは２３％に設定される。次に、ＣＰＵ３は、送信データのセット処理を行う（ステップＳ４０３）。送信データのセット処理の詳細は、後記する（図７参照）。
【００２８】
次に、ＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２をクリア（Empty）する（ステップＳ４０４）。これは、この電圧設定処理がＰＷＭ信号出力中に実行された場合、新たな設定電圧のための送信データを早く送信するためである。次に、送信データの送信処理を実行する（ステップＳ４０５）。これは、送信データテーブルSend_Data_t[]（図９参照）の送信データをＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２に書き込む処理である。送信処理の詳細は後記する（図１２参照）。以上の動作により、電圧発生装置１における電圧設定処理の動作が終了する。
【００２９】
図７は、図５における送信データセット処理の動作を示すフローチャートである。図８は、PWM-Dutyと送信データの変換テーブルである。図９（ａ）は、送信データテーブルであり、図９（ｂ）はその演算過程を示す表である。図１０は、ＵＡＲＴ送信機７の送信データ（ＰＷＭ信号）を示す図である。
送信データセット処理では、PWM-Dutyより、ＵＡＲＴ送信機７が送信する送信データを求める（図６参照）。図１０に示すように、ＵＡＲＴ送信機７の送信データは、Start-bitが１bit、Data-bitが８bits、Stop-bitが１bitの計１０bitsから構成される。このため、ＵＡＲＴ送信機７は、例えばPWM-Dutyが１０％なら送信データとして“００Ｈ”を送信し、PWM-Dutyが９０％なら“ＦＦＨ”を送信する。ここで、Ｈ（Hexadecimal）は６進数を示す。
【００３０】
しかし、送信データ1バイト単位では、前記したように１０bitsから構成されるため、PWM-Dutyは１０％刻みでしか設定できない。図１１は、送信データの送信例を示す図である。そこで、図１１に示すように、例えばPWM-Duty２５％では、送信データ“０３Ｈ”と“０１Ｈ”とを交互に送信することにより、平均して２５％を実現することができる。このように、送信データはデューティ比の時系列データに対応したものとなる。
【００３１】
まず、PWM-Dutyから送信データの組み合わせを求める準備として、変数Ａに“PWM-Duty×８”を代入し、変数Ｂに“８”を代入する（ステップＳ１１０１）。ここで、変数Ａは、ＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２（図２）における８バイト分の送信データを求めるための変数である。なお、変数Ｂはカウンタとなる。次に、変数Ｃに“Ａ÷Ｂ(１の位を四捨五入)”を代入し、変数Ｂに“Ｂ−１“を代入する（ステップＳ１１０２）。ここで、変数Ｃは、求める送信データのPWM-Dutyである。変数Ｂは、求めた送信データを図９（ａ）に示す送信データテーブルSend_Data_t[]に格納するポインタ（アドレス）とするため、また、送信データをカウントするために減算する。
【００３２】
次に、変数Ｃから送信データを求める。送信データは、図８に示すPWM-Duty→送信データ変換テーブルであるDuty_2_Data_t[]において、“Ｃ÷１０”でポインタとしてのアドレスを算出してこのアドレスの送信データを読み出すことにより求められる。このようにして求めた送信データを、図９（ａ）の送信データテーブルSend_Data_t[]に変数Ｂの値をアドレスとして書き込む（ステップＳ１１０３）。次に、変数ＡからＣを減算した値を変数Ａに代入する（ステップＳ１１０４）。次に、変数Ｂの値が０か否か判断する（ステップＳ１１０５）。変数Ｂの値が０でなければステップＳ１１０２に進み（Ｓ１１０５のＮｏ）、これにより、ステップＳ１１０２〜Ｓ１１０４が８回繰り返されることになる。一方、変数Ｂの値が０であれば、処理を終了する（ステップＳ１１０５のＹｅｓ）。以上の動作により、電圧発生装置１の送信データセット処理の動作が終了する。
【００３３】
具体的に、前記したPWM-Duty２５％を例にすると、変数Ａに２５×８＝２００が代入され（Ｓ１１０１）、Ａ÷Ｂ＝２００÷８＝２５を四捨五入した“３０”が変数Ｃに代入され、変数Ｂの値がＢ−１＝８−１＝７に変更され（Ｓ１１０２）、Duty_2_Data_t[３０÷１０]の値“０３Ｈ”がSend_Data_t[７]に入る。そして、変数ＡにＡ−Ｃ＝２００−３０＝１７０が代入され（Ｓ１１０４）、処理がＳ１１０２に戻る。これらの処理Ｓ１１０２〜Ｓ１１０４が８回繰り返された変数Ａ、Ｂ、（Ｂ−１）、Ｃの変化を図９（ｂ）に示す。これにより、変数Ｃの値が“２０”と“３０”とで交互に繰り返されることになり、
図８のDuty_2_Data_t[２０÷１０]の値“０１Ｈ”と、Duty_2_Data_t[３０÷１０]の値“０３Ｈ”とが交互にSend_Data_t[]（図９（ａ））に入る。
【００３４】
図１２は、図５における送信処理の動作を示すフローチャートである。ここでいう送信処理は、ＣＰＵ３からＵＡＲＴ送信機７への送信データの書き込みをいう。
まず、変数Ｂに“０”を代入する（ステップＳ６０１）。変数Ｂは、８バイトの送信データをＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２に書き込むためのカウンタである。次に、ＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２がＦＵＬＬか否かを判断する（ステップＳ６０２）。送信データＦＩＦＯ２２がＦＵＬＬの場合は（ステップＳ６０２のＹｅｓ）、送信処理を終了する。一方、ＦＵＬＬでない場合は（ステップＳ６０２のＮｏ）、変数Ｂの値をアドレス値とした送信データテーブルSend_Data_t[]（図９（ａ）参照）の送信データを取得する（ステップＳ６０３）。
【００３５】
次に、送信データをＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２に書き込む（ステップＳ６０４）。次に、ＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２への書き込み回数をカウントするため、変数Ｂの値を＋１カウントアップする（ステップＳ６０５）。次に、変数Ｂの値が８以上か否かを判断する（ステップＳ６０６）。ここで、変数Ｂの値が８以上でなければ（ステップＳ６０６のＮｏ）、ステップＳ６０２に進み、ステップＳ６０２〜ステップＳ６０５が８回繰り返される。一方、変数Ｂの値が８以上であれば（ステップＳ６０６のＹｅｓ）、送信データが送信データＦＩＦＯ２２に８バイト書き込まれたことになり、送信処理を終了する。以上の動作により、電圧発生装置１におけるＣＰＵ３からＵＡＲＴ送信機７への送信データの送信処理の動作が終了する。
【００３６】
図１３は、ＵＡＲＴ送信機７における送信データＦＩＦＯ２２がEmptyのときの送信データ要求割り込み発生処理（送信割り込み処理）の動作を示すフローチャートである。
ここで、ＵＡＲＴ送信機７のボーレート（通信速度）を１１５２００ＢＰＳ、送信データＦＩＦＯを８バイトとすると、約７００μsecごとに、ＵＡＲＴ送信機７からＣＰＵ３へ送信割り込み処理が実行されることになる。まず、ＵＡＲＴ送信機７で発生した送信データ要求割り込みの割り込み要因をクリアする。これは、ＣＰＵ３からＵＡＲＴ送信機７のレジスタ２３の内、割り込みに関するクリアレジスタに“１”を書き込むことにより実行される（ステップＳ５０１）。
【００３７】
次に、図１２に示す送信処理が実行される（ステップＳ５０２）。これにより、ＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２に送信データが書き込まれる。そして、ＵＡＲＴ送信機７のボーレートに対応する通信速度を１１５２００ＢＰＳとすると、送信データの書き込みを約８７μsec以内に実行すれば、送信データが途切れることなく送信される。これは、ＵＡＲＴ送信機７の送信データが、Start-bit（１bit）、Data-bit（８bits）、Stop-bit（１bit）の計１０bitsから構成されるため、１０bits÷１１５２００bpsで、データ送信時間に約８７μsec必要であるからである。以上の動作により、電源電圧装置１の送信割り込み処理が終了する。
【００３８】
図１４は、電圧発生装置１の高圧電源ＯＦＦ処理の動作を示すフローチャートである。
まず、ＵＡＲＴ送信機７の割り込み設定を「割り込み禁止」にする（ステップＳ７０１）。これにより、ＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２がEmptyになった時点で送信データの送信が停止し、ＰＷＭ信号がＯＦＦされたと同等になり、高電圧がＯＦＦされることになる。次に、ＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２をクリアする（ステップＳ７０２）。これは、ＵＡＲＴ送信機７おけるレジスタ２３の割り込み設定を割り込み禁止にしても、送信データＦＩＦＯ２２がEmptyになるまでＰＷＭ信号が出力されるが、送信データＦＩＦＯ２２をクリアすることにより、即時にＰＷＭ信号をＯＦＦするためである。
以上の動作により、電圧発生装置１の高圧電源ＯＦＦ処理の動作が終了する。
【００３９】
このように、第１実施形態によれば、ＵＡＲＴ送信機７から出力される送信データをＰＷＭ信号とみなして、目標とする高電圧を発生させることができる。図１５は、ＰＷＭ信号と出力電圧との関係を示す図であるが、基準電圧と検査電圧を比較して、図１５に示すように、検査電圧がスライスレベル（基準電圧）よりも低いときは、ＣＰＵ３が介在することなく、ＵＡＲＴ送信機７がＰＷＭ信号を発生して、目標とする高電圧を発生させることができる。
また、ドライバ１２及びスイッチ１３が設けられているので、ＲＳ−２３２Ｃの通信機能を備えている制御基板２を用いて、コストを増加させることなく、ＰＷＭ制御された高電圧を発生することができる。
【００４０】
本実施形態に係る電圧発生装置１を図１６に示す画像形成装置３０に用いることが可能である。
図１６は、電圧発生装置１を用いた画像形成装置３０を示す図である。
画像形成装置３０は、本実施形態に係る電圧発生装置１、トナー像を形成する画像形成部３１、光源であるＬＥＤヘッド４３、印刷用紙３７を取り出す給紙ローラ３２、印刷用紙３７を搬送する搬送ローラ３３、印刷用紙３７の傾きの補正を行うレジストローラ３４、印刷用紙３７に画像形成部３１により形成されたトナー像を転写する転写ローラ３５、及び、トナー像が転写された印刷用紙３７を挟んで圧力と熱とによりトナー像を定着させる定着手段３６を備える。
【００４１】
図１７は、図１６の画像形成部３１の詳細を示す図である。
画像形成部３１は、光の照射によってその表面の帯電状態を変化させる感光ドラム４１、感光ドラム４１の表面を一様に帯電させるための帯電ローラ４２、帯電ローラ４２によって一様に帯電された感光ドラム４１に形成しようとする画像に基づいて光の照射を行うＬＥＤヘッド４３、ＬＥＤヘッド４３によって感光ドラム４１上に形成された静電潜像にしたがってトナーを付着させ、静電潜像をトナー像に可視化する現像ローラ４４、及び、感光ドラム４１上に残されたトナーを回収するクリーニングローラ４５を備える。
【００４２】
画像形成部３１では、感光ドラム４１は帯電ローラ４２によってその表面が一様に帯電され、一様に帯電された感光ドラム４１の表面にＬＥＤヘッド４３から画像情報に従った光の照射が行われて、感光ドラム４１の表面に静電潜像が形成される。このようにして形成された静電潜像は、現像ロ一ラ４４によってトナーによる可視像に現像されて、トナー画像となり、転写ローラ３５によって印刷用紙３７上に転写される。転写ローラ３５の転写プロセスにおいて、印刷用紙３７に転写されずに感光ドラム４１の表面に残ったトナーはクリーニングローラ４５によって掻き落とされて回収される。
ここで、帯電ローラ４２、現像ローラ４４及びクリーニングローラ４５の電圧制御は、本実施形態の電圧発生装置１を用いることにより実現される。
【００４３】
（変形例）
前記したように高圧電源ＯＦＦ処理（図１４）により、高電圧の出力を停止させたが、増幅器１１そのものを停止させることにより、高電圧の出力を停止させてもよい。
【００４４】
（第２実施形態）
図１８は、第２実施形態に係る電圧発生装置１００である。第１実施形態と同様な構成又は機能を示す部位については、その説明の重複を省略する。
電圧発生装置１００は、制御基板２００、高圧電源基板１０及びドライバ１２から構成される。制御基板２００は、制御部としてのＣＰＵ３、記憶部としてのＲＯＭ５０及びＲＡＭ６、タイマ１４、並列−直列変換器としてのＵＡＲＴ送信機７、Ｄ／Ａコンバータ８、比較器９、及び、スイッチ１３を備える。
タイマ１４は、ＣＰＵ３に対して、所定時間が経過したときに定期的に割り込みを発生させるものである。タイマ１４を備える点が、第１実施形態と相違する。
高圧電源基板１０及びドライバ１２は、第１の実施形態と同様なのでその説明を省略する。
【００４５】
図１９は、電圧発生装置１００の初期化処理の動作を示すフローチャートである。
まず、ＣＰＵ３は、ＵＡＲＴ送信機７からＣＰＵ３への送信データ要求割り込みを禁止するように、ＵＡＲＴ送信機７のレジスタ２３を設定する（ステップＳ１２０１）。次に、ＣＰＵ３は、ＵＡＲＴ送信機７のボーレートが１１５２００ＢＰＳ(Bits Per Second)になるように、ＵＡＲＴ送信機７のレジスタ２３を設定する（ステップＳ１２０２）。これは、ＵＡＲＴ送信機７の送信データをＰＷＭ信号と見なした場合、ＰＷＭ信号の周波数が約１１．５ｋＨｚに相当することを意味する。次に、ＣＰＵ３は、ＵＡＲＴ送信機７が送信するＰＷＭ信号を送信データとしてフォーマットをレジスタ２３に設定する。ここでは、送信データは、Data bitが８bits（パリティ無し）、Start bitが1bit、及び、Stop bitが1bitの合計１０bitsから構成される（ステップＳ１２０３）。
【００４６】
次に、ＣＰＵ３は、送信データＦＩＦＯ２２がEmptyになったときに割り込むように、ＵＡＲＴ送信機７からの割り込み要因をレジスタ２３に設定する（ステップＳ１２０４）。次に、ＣＰＵ３は、割り込みを発生させる所定時間として１００ｍｓにタイマ１４を設定する（ステップＳ１２０５）。次に、ＣＰＵ３は、タイマ１４の動作をスタートさせる（ステップＳ１２０６）。次に、タイマ１４からのタイマ割り込みを割り込み許可に設定する（ステップＳ１２０７）。これにより、１００msec間隔でタイマ割り込みが発生し、タイマ割り込み処理が実行される。以上の動作により、電圧発生装置１００の初期化処理の動作が終了する。
【００４７】
次に、高圧電源ＯＮ処理の動作は、図４に示す第１実施形態と同様である。ここでは、図４において、第１実施形態（図４ステップＳ２０１参照）と異なる電圧設定処理について図２０を用いて説明する。図２０は、第２実施形態における電圧設定処理を示すフローチャートである。
【００４８】
まず、ＣＰＵ３は、目標とする高電圧を設定電圧としてスライス値（基準電圧）をＤ／Ａコンバータに出力する。これは、設定電圧ｘから関数fv()により、Ｄ／Ａコンバータ８に設定するスライス値を算出する。スライス値の算出方法は第１実施形態と同様なので省略する。そして、スライス値である“１３２”をＤ／Ａコンバータ８に設定する（ステップＳ８０１）。
【００４９】
次に、設定電圧よりPWM-Duty初期値（PWM-Duty）、PWM-Duty最大値（PWM-Dutymax）、PWM-Duty最小値(PWM-Dutymin)及びPWM-ON-Duty目標値(PWM-ON-Dtgt)を求める。
図２１は、設定電圧ごとのPWM-Duty初期値、PWM-Duty最大値、PWM-Duty最小値及びPWM-ON-Duty目標値を示すテーブルである。設定電圧を元に、図２１に示す表より各値を抽出し、それぞれ、パラメータPWM-Duty、PWM-Dutymax、PWM-Dutymin及びPWM-ON-Dtgtに格納する（ステップＳ８０２）。例えば、設定電圧が１１００Ｖの場合、PWM-Dutyは２３％、PWM-Dutymaxは２６％、PWM-Dutyminは２０％、PWM-ON-Dtgtは５０％となる。次に、送信データセット処理を実行する（ステップＳ８０３）。これは、第１実施形態において図７で説明した送信データセット処理と同様である。これにより、図９に示す送信データテーブルSend_Data_t[]に送信データがセットされる。
【００５０】
次に、ＣＰＵ３は、ＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２をクリアする（ステップＳ８０４）。これは、この電圧設定処理がＰＷＭ信号の送出中に実行された場合、新たな設定電圧のための送信データを早く送信するためである。次に、ＣＰＵ３は、送信データの送信処理を実行する（ステップＳ８０５）。これは、送信データテーブルSend_Data_t[]の送信データをＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２に書き込む処理である。送信処理の詳細は後記（図２２参照）する。以上の動作により、電圧発生装置１００の電圧設定処理の動作が終了する。
【００５１】
図２２は、電圧発生装置１００の送信処理の動作を示すフローチャートである。ここでいう送信処理とは、ＣＰＵ３からＵＡＲＴ送信機７への送信データの書き込みをいう。
まず、ＣＰＵ３は変数Ｂに０を代入する（ステップＳ９０１）。変数Ｂは、８バイトの送信データをＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２に書き込むためのカウンタである。
次に、ＣＰＵ３は、ＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２がＦＵＬＬか否か判断する（ステップＳ９０２）。送信データＦＩＦＯ２２がＦＵＬＬの場合は（ステップＳ９０２のＹｅｓ）、ステップS９０７に進む。ＦＵＬＬでない場合は（ステップＳ９０２のＮｏ）、ステップＳ９０３に進む。
【００５２】
次に、変数Ｂの値をアドレス値とした送信データテーブルSend_Data_t[]（図９参照）の送信データを取得する（ステップＳ９０３）。次に、送信データをＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯ２２に書き込む（ステップＳ９０４）。次に、ＵＡＲＴ送信機７の送信データＦＩＦＯへ書き込んだ送信データのバイト数をカウントするため、変数Ｂの値を＋１カウントアップする（ステップＳ９０５）。次に、変数Ｂの値が８以上かどうか判断する（ステップＳ９０６）。変数Ｂの値が８以上でなければ（ステップＳ９０６のＮｏ）、ステップＳ９０２に進み、ステップＳ９０２〜９０５が８回繰り返される。一方、変数Ｂの値が８以上であれば（ステップＳ９０６のＹｅｓ）、送信データが送信データＦＩＦＯ２２に８バイト書き込まれたことになる。次に、ＵＡＲＴ送信機７が送信した送信データの送信バイト数を数えるため、変数Txbに変数Ｂの値を加算する（ステップＳ９０７）。これは、PWM-ON-Dutyにより、PWM-Dutyを補正する計算に用いられる。以上の動作により、電圧発生装置１００の送信処理の動作が終了する。
【００５３】
第２実施形態における送信機７の送信データＦＩＦＯ２２による送信データの送信割り込み処理は、図１３に示す第１実施形態における送信割り込み処理と同様なので説明を省略する。
【００５４】
図２３は、電圧発生装置１００のタイマ割り込み処理の動作を示すフローチャートである。タイマ割り込み処理は、１００msecごとに実行される。このタイマ割り込み処理は、タイマ割り込み１周期の間（１００msec）にＵＡＲＴ送信機７が送信した送信データ量を元にPWM-Dutyを補正するために行われる。
【００５５】
まず、高圧電源がＯＮ状態か否かを確認する（Ｓ１００１）。ＯＮ状態でない場合は（ステップＳ１００１のＮｏ）、ＣＰＵ３は、PWM-Dutyの補正モードをクリアするため、ＲＡＭ６に設定されているレジスタの補正モードを０にする（ステップＳ１００９）。
一方、高圧電源がＯＮ状態であれば（ステップＳ１００１のＹｅｓ）、PWM-Duty補正モードか否かを確認する（ステップＳ１００２）。なお、ステップＳ１００２が最初に実行されるときはPWM-Duty補正モードではないため（ステップＳ１００２のＮｏ）、PMTM-Duty補正モードをセットするため、補正モードを“１”にする（ステップＳ１０１０）。
【００５６】
PWM-Duty補正モードであった場合は（ステップＳ１００２のＹｅｓ）、PWM-ON-Dutyを計算する。ここで、ＵＡＲＴ送信機７のボーレートを１１５２００bps、タイマの割り込み周期を１００msecとすると、タイマ割り込み１周期の間の送信データの最大送信バイト数は、１１５２００÷１０×０．１＝１１５２バイトとなり、１５５２バイトとなる。実際の送信バイト数は、変数Txbの値であり、PWM-ON-Dutyを計算して変数Ｄに入れる変数Ｄは、Ｄ＝Txb／１１５２×１００となる。
【００５７】
次に、PWM-ON-Dutyである変数Ｄと、PWM-ON-Dutyの目標値であるPWM-ON-Dtgtとを比較する（ステップＳ１００４）。変数ＤがPWM-ON-Dtgtより小さい場合は（ステップＳ１００４のＹｅｓ）、PWM-DutyとPWM-Duty最小値であるPWM-Dutyminとを比較する（ステップＳ１００５）。PWM-DutyがPWM-Dutyminより大きい場合は（ステップＳ１００５のＹｅｓ）、PWM-Dutyから１減算する（ステップＳ１００６）。これは、PWM-ON-Dutyが目標値であるPWM-ON-Dtgtより小さいため、PWM-Dutyを小さくすることにより、PWM-ON-Dutyを大きくするためである。
【００５８】
次に、送信データセット処理を実行する（ステップＳ１００７）。この処理は、図７に示す送信データセット処理と同様なので説明は省略する。これにより、図９に示す送信データテーブルSend_Data_t[]に送信データがセットされる。次に、タイマ割り込み１周期の間の送信データの送信バイト数をクリアするため、変数Txbに０を入れる（ステップＳ１００８）。
【００５９】
一方、変数Ｄの値がPWM-ON-Dtgtより大きい場合は（ステップＳ１００４でＮｏ）、PWM-ON-Dutyである変数Ｄと、PWM-ON-Dutyの目標値であるPWM-ON-Dtgtとを比較する（ステップＳ１０１１）。変数Ｄの値がPWM-ON-Dtgtより大きい場合は（ステップＳ１０１１のＹｅｓ）、PWM-DutyとPWM-Duty最大値であるPWM-Dutymaxとを比較する（ステップＳ１０１２）。ここで、PWM-DutyがPWM-Dutymaxより小さい場合は（ステップＳ１０１２でＹｅｓ）、PWM-Dutyに１を加算する（ステップＳ１０１３）。これは、PWM-ON-Dutyが目標値であるPWM-ON-Dtgtより大きいため、PWM-Dutyを大きくすることにより、PWM-ON-Dutyを小さくさせるためである。
【００６０】
ステップＳ１０１３終了後はステップＳ１００７に進む。なお、ステップＳ１００５でPWM-DutyがPWM-Dutymin以下の場合、ステップＳ１０１１で変数ＤがPWM-ON-Dtgtと同じ場合、及び、ステップＳ１０１２でPWM-DutyがPWM-Dutymax以上の場合は、ステップＳ１００８に進む。
以上の動作により、電圧発生装置１００のタイマ割り込み処理の動作が終了する。
【００６１】
第２実施形態における高圧電源ＯＦＦ処理の動作は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００６２】
第２実施形態によれば、ＵＡＲＴ送信機７が所定時間に出力した送信データ（ＰＷＭ信号）の量と、所定時間に出力可能な送信データ（ＰＷＭ信号）の量とに基づいてデューティ比を補正することにより、出力電圧を制御することが可能になる。
【符号の説明】
【００６３】
１、１００ 電圧発生装置
２、２００ 制御基板
３ ＣＰＵ（演算部）
５ ＲＯＭ（記憶部）
６ ＲＡＭ（記憶部）
７ ＵＡＲＴ送信機（送信機）
８ Ｄ／Ａコンバータ（基準電圧生成部）
９ 比較器
１０ 高圧電源基板
１１ 増幅器
１２ ドライバ（緩衝手段）
１３ スイッチ
１４ タイマ
１５ 累積電圧生成部
１６ 検査電圧生成部
１７ 出力制御部
２１ 内部バス
２２ 送信データＦＩＦＯ（バッファ）
２３ レジスタ（送信要求部）
３０ 画像形成装置
３１ 画像形成部
３２ 給紙ローラ
３３ 搬送ローラ
３４ レジストローラ
３５ 転写ローラ（転写部）
３６ 定着手段
３７ 印刷用紙
４１ 感光ドラム
４２ 帯電ローラ（帯電部）
４３ ＬＥＤヘッド（光源）
４４ 現像ローラ（現像装置）
４５ クリーニングローラ（クリーニング部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＷＭ信号を用いて出力電圧を発生する電圧発生装置であって、
前記出力電圧の値とＰＷＭ信号のデューティ比とを対応付けた設定電圧テーブルを格納した記憶部と、
前記出力電圧の値に対応したデューティ比を前記設定電圧テーブルから取得し、前記デューティ比の時系列データに対応する送信データを生成して出力する演算部と、
前記演算部から受信した送信データを格納し、格納した送信データをその格納した順番に読み出して、ＰＷＭ信号として直列送信するバッファと、この送信データをバッファからすべて読み出したときは、前記演算部へ送信データの送信を要求する送信要求部とを有する直列送信機と、
前記ＰＷＭ信号からその平均電圧を生成する累積電圧生成部と、
前記累積電圧生成部で生成された平均電圧を増幅して出力電圧を生成する増幅器と、
前記出力電圧に基づく制御信号を生成して、この出力電圧の出力／停止を制御する出力制御部と、を備えること
を特徴とする電圧発生装置。
【請求項２】
前記出力制御部は、
前記出力電圧に対応する基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
前記出力電圧を所定の抵抗値で分割して検査電圧を生成する検査電圧生成部と、
前記基準電圧と、前記検査電圧とを入力して比較する比較器とを備え、
前記検査電圧が前記基準電圧より低下したときは、前記比較器は、前記ＰＷＭ信号を出力させるようにして前記直列送信機を制御すること
を特徴とする請求項１に記載の電圧発生装置。
【請求項３】
前記送信要求部は、前記バッファから送信データをすべて読み出したときは、前記演算部へ割り込み信号を出力して、前記送信データの送信を要求すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電圧発生装置。
【請求項４】
前記直列送信機が所定時間に出力した送信データの量と、前記直列送信機が前記所定時間に出力可能な送信データの量とに基づいて前記デューティ比を補正することにより、前記出力電圧を制御すること
を特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の電圧発生装置。
【請求項５】
外部機器とのシリアル伝送を緩衝する緩衝手段と、
前記直列送信機の出力端子と、前記累積電圧生成部の入力端子及び前記緩衝手段の何れか一方とを接続するスイッチ回路とを備えること
を特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか一項に記載の電圧発生装置。
【請求項６】
少なくとも、
感光ドラムと、
前記感光ドラムの表面を一様に帯電させるための帯電部と、
前記帯電部によって一様に帯電された前記感光ドラムに、形成する画像に基づいて光の照射を行う光源と、
前記光の照射によって前記感光ドラム上に形成された静電潜像にしたがってトナーを付着させ、静電潜像をトナー画像に可視化する現像装置と、
前記感光ドラム上に残されたトナーを回収するクリーニング部と、
印刷用紙に前記トナー画像を転写する転写部と、
請求項１ないし請求項５の何れか一項に記載の電圧発生装置と、を備え、
前記電圧発生装置は、前記帯電部と前記現像装置と前記転写部との何れか一つ、又は、これらの組み合わせに印加するバイアス電圧を発生することを
を特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
ＰＷＭ信号を用いて出力電圧を発生する電圧発生装置であって、
前記出力電圧の値とＰＷＭ信号のデューティ比とを対応付けた設定電圧テーブルを格納した記憶部と、
前記出力電圧の値に対応したデューティ比を前記設定電圧テーブルから取得し、前記デューティ比の時系列データに対応する送信データを生成して出力する演算部と、
前記演算部から受信した送信データを格納し、格納した送信データをその格納した順番に読み出して、ＰＷＭ信号として直列送信するバッファと、この送信データをバッファからすべて読み出したときは、前記演算部へ送信データの送信を要求する送信要求部とを有する直列送信機と、
前記ＰＷＭ信号からその平均電圧を生成する累積電圧生成部と、
前記累積電圧生成部で生成された平均電圧を増幅して出力電圧を生成する増幅器と、
前記出力電圧に基づく制御信号を生成して、この出力電圧の出力／停止を制御する出力制御部と、を備えること
を特徴とする電圧発生装置。
【請求項２】
前記出力制御部は、
前記出力電圧に対応する基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
前記出力電圧を所定の抵抗値で分割して検査電圧を生成する検査電圧生成部と、
前記基準電圧と、前記検査電圧とを入力して比較する比較器とを備え、
前記検査電圧が前記基準電圧より低下したときは、前記比較器は、前記ＰＷＭ信号を出力させるようにして前記直列送信機を制御すること
を特徴とする請求項１に記載の電圧発生装置。
【請求項３】
前記送信要求部は、前記バッファから送信データをすべて読み出したときは、前記演算部へ割り込み信号を出力して、前記送信データの送信を要求すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電圧発生装置。
【請求項４】
前記直列送信機が所定時間に出力した送信データの量と、前記直列送信機が前記所定時間に出力可能な送信データの量とに基づいて前記デューティ比を補正することにより、前記出力電圧を制御すること
を特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の電圧発生装置。
【請求項５】
外部機器とのシリアル伝送を緩衝する緩衝手段と、
前記直列送信機の出力端子と、前記累積電圧生成部の入力端子及び前記緩衝手段の何れか一方とを接続するスイッチ回路とを備えること
を特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか一項に記載の電圧発生装置。
【請求項６】
少なくとも、
感光ドラムと、
前記感光ドラムの表面を一様に帯電させるための帯電部と、
前記帯電部によって一様に帯電された前記感光ドラムに、形成する画像に基づいて光の照射を行う光源と、
前記光の照射によって前記感光ドラム上に形成された静電潜像にしたがってトナーを付着させ、静電潜像をトナー画像に可視化する現像装置と、
前記感光ドラム上に残されたトナーを回収するクリーニング部と、
印刷用紙に前記トナー画像を転写する転写部と、
請求項１ないし請求項５の何れか一項に記載の電圧発生装置と、を備え、
前記電圧発生装置は、前記帯電部と前記現像装置と前記転写部との何れか一つ、又は、これらの組み合わせに印加するバイアス電圧を発生することを
を特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１２−８８４８９（Ｐ２０１２−８８４８９Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３４４７４（Ｐ２０１０−２３４４７４）
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
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