JP5031489B2 - 高圧電源ユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、夫々の出力電圧が重畳されて帯電ローラに印加される直流高圧電源及び交流高圧電源を、前記帯電ローラと前記帯電ローラにより帯電される感光体ドラムとを備えた感光体ユニットに対応した数だけ備えた高圧電源ユニット及び当該高圧電源ユニットを搭載した画像形成装置に関する。

帯電ローラ方式の画像形成装置では、制御部に駆動される高圧電源ユニットに備えられた直流高圧電圧と交流高圧電圧から出力されて重畳された電圧が印加される帯電ローラを感光体ドラムに接触配置して、前記感光体ドラム表面を均一に帯電させている。

特許文献１には、感光体ドラムの帯電電圧制御において、前記交流高圧電圧のピーク間電圧値Ｖｐｐを昇圧させると前記感光体ドラムの帯電電圧がそれに比例して上昇し、前記ピーク間電圧値Ｖｐｐが前記直流高圧電圧による帯電開始電圧の約２倍に達すると帯電電位が飽和し、それ以上に昇圧しても帯電電位が変わらないことが開示されている。

前記交流高圧電圧が必要以上に高くなると、放電生成物が増加して帯電ローラや感光体ドラムに付着し、画像劣化や前記感光体ドラムの特性劣化を引き起こすため、前記交流高圧電圧は前記感光体ドラムの帯電電位の飽和が維持される最も低い値に調整することが望ましく、感光体ドラムの帯電電位を調整する制御部は、前記帯電電位が飽和すると同様に飽和する前記帯電ローラから前記感光体ドラムに流れる直流帯電電流に基づいて前記交流高圧電圧の調整を実行する。

ところで、帯電ローラと感光体ドラムを備えた感光体ユニットがトナー色毎に備えられたタンデム型の画像形成装置では、感光体ユニット毎に感光体ドラムの帯電電位、即ち帯電量の調整が必要であり、感光体ユニット毎に前記直流帯電電流を検出する必要がある。

そこで、コストを重視する低速機では、感光体ユニット毎の直流帯電電流の加算後の電流値を検出する電流検出部を１つだけ高圧電源ユニットに備え、前記電流検出部の出力信号に基づいて、前記制御部は各帯電ローラに印加する交流高圧電圧を１つずつ順次切り替えて調整するように構成される。つまり、前記制御部は、調整対象の感光体ユニットにのみ交流高圧電圧を印加して帯電電位を飽和させ、前記電流検出部により検出した直流帯電電流に基づいて前記交流高圧電圧を調整し、調整対象を順次切り替えて調整を実行することで全ての感光体ユニットの交流高圧電圧を調整するのである。よって、調整に時間を要するものの、必要な電流検出部は１つであり、部品コストを節約することができるのである。

また、コストより速度を重視する高速機では、高圧電源ユニットに感光体ユニットの数だけ電流検出部を備え、前記制御部は各帯電ローラに印加する交流高圧電圧を同時に調整するように構成される。つまり、前記制御部は、全ての感光体ユニットに対して交流高圧電圧を同時に印加して各帯電電位を飽和させ、夫々の電流検出部により検出した各直流帯電電流に基づいて夫々の交流高圧電圧を調整するのである。よって、短時間で各感光体ユニットの帯電量調整を完了することができるのである。

特開昭６３−１４９６６８号公報

ところで、低速機または高速機とで高圧電源ユニットを共通化すると量産効果による製造コストの低減を図ることができ、更に、管理コストやメンテナンスコストの低減を実現することが可能となるため、低速機用の高圧電源ユニットと高速機用の高圧電源ユニットとを夫々個別に準備するよりも、トータル的なコストの低減を図ることが可能となると考えられる。

しかし、上述のように、低速機と高速機とでは高圧電源ユニットに対する制御部の制御プロセスが異なるため、例えば、夫々に特化した高圧電源ユニットを備えた機器に対して共通化した高圧電源ユニットを用いる場合などには、前記制御部のソフトウェアの書き換え等が必要であり、作業効率が低下し、トータル的なコストが増加するという問題があり、高圧電源ユニットを共通化することは難しかった。

本発明の目的は、上述の問題に鑑み、ソフトウェアの書き換え等を行わなくても、夫々異なるプロセスで感光体ドラムの帯電量調整制御を実行する制御部の何れからでも共通して駆動可能であり、量産効果による製造コストや部品共通化による管理コストの低減を図ることができる高圧電源ユニット及び当該高圧電源ユニットを搭載した画像形成装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による高圧電源ユニットの特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、夫々の出力電圧が重畳されて帯電ローラに印加される直流高圧電源及び交流高圧電源と、前記帯電ローラから感光体ドラムに流れる直流帯電電流を検出する電流検出部を、前記帯電ローラと前記感光体ドラムを備えた感光体ユニットに対応した数だけ備えるとともに、各電流検出部の出力信号を加算する加算回路と、各電流検出部からの出力信号を個別に出力する複数の第一出力コネクタと、前記加算回路の出力信号を出力する第二出力コネクタを備えている点にある。

上述の構成によれば、各電流検出部からの出力信号を同時に受信して各帯電ローラに印加する交流高圧電圧の調整を同時に実行するように構成された、例えば、高速機に搭載された制御部に対しては第一出力コネクタを接続すればよく、各電流検出部からの出力信号を順次切り替えて受信して各帯電ローラに印加する交流高圧電圧の調整を順次実行するように構成された、例えば、低速機に搭載された制御部に対しては第二出力コネクタを接続すればよい。即ち、高速機及び低速機の何れの制御部に対しても当該高圧電源ユニットを共通に設置することができる。

本発明による画像形成装置の第一の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、前記電流検出部の各出力信号に基づいて各感光体ユニットの帯電量調整制御を同時に実行する同時調整モードと、前記加算回路の出力信号に基づいて各感光体ユニットの帯電量調整制御を順次実行する順次調整モードの何れかのモードで帯電量を調整する帯電量調整部と、前記第一出力コネクタが接続されているか否かを判断する接続状態判断部と、前記接続状態判断部の判断結果に基づいて前記帯電量調整制御モードを切り替えるモード切替部を有する制御部と、前記制御部により駆動される請求項１記載の高圧電源ユニットを備えている点にある。

上述の構成によると、制御部は、第一出力コネクタが接続されているときには、各帯電ローラに印加する交流高圧電圧の調整を同時に実行するため、感光体ドラムの帯電量調整を紙間などの短時間で実行することができ、第一出力コネクタが何らかの要因により断線したようなときには、各帯電ローラに印加する交流高圧電圧の調整を順次実行するため、時間を要するものの、感光体ドラムの帯電量調整を確実に実行することができる。

同第二の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記接続状態判断部は、各電流検出部から出力される出力信号レベルに基づいて前記第一出力コネクタが接続されているか否かを判断する点にある。

上述の構成によれば、コスト増加や設置スペースを必要とする部品を用いることなくソフトウェアにより、第一出力コネクタが接続されているか否かを判断することができる。

同第三の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記接続状態判断部は、前記第一出力コネクタが接続されているか否かに対応してオンオフ状態が切り替えられるスイッチ部を備えている点にある。

上述の構成によれば、簡単な構成のハードウェアにより、第一出力コネクタが接続されているか否かを確実に判断することができる。

以上説明した通り、本発明によれば、ソフトウェアの書き換え等を行わなくても、夫々異なるプロセスで感光体ドラムの帯電量調整制御を実行する制御部の何れからでも共通して駆動可能であり、量産効果による製造コストや部品共通化による管理コストの低減を図ることができる高圧電源ユニット及び当該高圧電源ユニットを搭載した画像形成装置を提供することができるようになった。

以下に、本発明の高圧電源ユニットが搭載された画像形成装置の一例である複写機について説明する。

電子写真方式が採用されたタンデム型の複写機１は、図２に示すように、液晶画面でなる表示部や複写動作等を起動するスタートキー等が配置された操作部１０と、原稿給紙台１１に載置された原稿を順次給紙して原稿画像を光電変換して画像データとして読み取る画像読取部１２と、画像読取部１２で読み取られた画像データを出力画像データに変換する画像処理部１３と、前記出力画像データに基づいてトナー像を形成し、当該トナー画像を給紙された用紙に転写する画像形成部２と、用紙上に転写されたトナー像を加熱して定着させる熱定着部１４と、画像形成部２でトナー像が転写される用紙を収容した用紙収容部１５と、前記用紙を搬送する搬送機構１６と、前記用紙が排出される排紙部１７と、これらの機能ブロックを制御して複写機１としての処理を実行させるための制御部３を備えて構成される。

制御部３は、ＣＰＵと、前記ＣＰＵの動作プログラムを格納するＲＯＭと、作業領域となるＲＡＭと、各部に設置したセンサ等からの信号が入力される入力ポートと、各部に制御信号などを出力する出力ポート等を備える。前記ＲＯＭに格納された動作プログラムを実行する前記ＣＰＵと関連するハードウェアとは協働し、画像形成部２を含め、複写機１の各部を制御する複数の制御ブロックを構成する。

画像形成部２は、図１に示すように、直流高圧電源２２と交流高圧電源２１と電流検出部２３と加算回路２４とコネクタ部２５を備えた高圧電源ユニット２０と、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラッグ（Ｋ）のトナー色毎に、帯電ローラ２６と感光体ドラム２７を備えた感光体ユニットを備える。直流高圧電源２１と交流高圧電源２２、及び、電流検出部２３は、感光体ユニット毎に対応した数だけ備えられ、感光体ユニット毎に夫々同一のハード構成を有する。

以下に、一の感光体ユニットに対する直流高圧電源２２と交流高圧電源２１と電流検出部２３について説明する。

直流高圧電源２２は、図３に示すように、コネクタ部２５を介して制御部３から入力される直流電圧制御信号に基づいてパルス信号を出力するパルス信号発生手段２２０からのパルス信号がトランス２２１の一次側に入力されると、高圧交流電圧が二次側から出力され、ダイオード２２２とコンデンサ２２３による整流回路により平滑化されて直流高圧電圧として交流高圧電源２１の二次側に出力される。

交流高圧電源２１は、コネクタ部２５を介して制御部３から入力される交流電圧制御信号に基づいてパルス信号を出力するパルス信号発生手段２１０からのパルス信号がトランス２１１の一次側に入力されると、二次側には交流高圧電圧が発生し、直流高圧電源２２から出力された直流高圧電圧と重畳されて出力され、帯電ローラ２６に印加される。

電流検出部２３は、電流電圧変換用のオペアンプ２３０と電圧増幅用のオペアンプ２３１を備えて構成される。オペアンプ２３０の反転入力端子は直流高圧電源２２の二次側と接続され、非反転入力端子は基準電圧Ｖｒｅｆを分圧する抵抗２３２と抵抗２３３の接続ノードと接続されており、オペアンプ２３０により、前記非反転入力端子と前記反転入力端子間の電圧が等しくなるように抵抗２３４を流れる電流、即ち、帯電ローラ２６から感光体ドラム２７に流れる直流帯電電流Ｉｄｃが電圧変換され、オペアンプ２３１により増幅されて検出電流の出力信号として出力される。

加算回路２４は、図４に示すように、非反転入力端子が接地され、反転入力端子に電流検出部２３の各出力信号が抵抗２４１、２４２、２４３、２４４を介して入力されるオペアンプ２４０を備え、オペアンプ２４０は前記各出力信号が加算されて反転された検出総電流の出力信号を出力する。ここで、加算回路２４は、インバータを介して前記検出総電流信号の極性を反転させた後、出力するものであってもよい。

コネクタ部２５は、図５、図６、図７に示すように、制御部３から各感光体ユニット毎に出力される直流電圧制御信号と交流電圧制御信号が入力される複数の入力コネクタ２５０と、各電流検出部２３からの出力信号を各感光体ユニット毎に個別に出力する複数の第一出力コネクタ２５１と、加算回路２５の出力信号を出力する第二出力コネクタ２５２を備え、各コネクタ２５０、２５１、２５２は図示しないハーネスを介して制御部３の出力ポートまたは入力ポートと接続される。

以下に、加算回路２４の出力信号に基づいて各感光体ユニットの帯電量調整制御を順次実行するように構成された、例えば、低速機に備えられる制御部３による各感光体ユニットの帯電量調整制御について説明する。

制御部３は、図５に示すように、画像形成部２を制御する一部の制御ブロックとして、各感光体ユニットの帯電量調整制御を順次実行する複数の帯電量調整部３０と、第二出力コネクタ２５２を介して加算回路２４から入力されたアナログ信号でなる出力信号をデジタル信号に変換して各帯電量調整部３０に入力するＡＤ変換部３１を備える。

各帯電量調整部３０は、複写機１への電源投入時や各感光体ユニットにおける帯電量が所定帯電量より逸脱したときなどに、直流電圧制御信号及び交流電圧制御信号を出力するタイミングを調整して各感光体ユニットの帯電量調整制御を実行するように構成され、一の帯電量調整部３０の調整制御実行中には、他の帯電量調整部３０は前記交流電圧制御信号の出力を停止する。

よって、帯電量調整中の感光体ユニットに対応する電流検出部２３のみが、帯電ローラ２６から感光体ドラム２７に流れる直流帯電電流Ｉｄｃを検出し、加算回路２４からは当該直流帯電電流Ｉｄｃに対する出力信号のみが出力され、調整制御実行中の帯電量調整部３０は、ＡＤ変換部３１を介して受信した当該出力信号に基づいて帯電量調整制御を実行するのである。

各帯電量調整部３０は、予め設定された順序で夫々の感光体ユニットに対する帯電量調整制御を順次実行するように構成され、一の帯電量調整部３０が帯電量調整を完了すると、次の帯電量調整部３０が帯電量調整制御を開始し、全ての感光体ユニットに対する帯電量調整が完了するまでこれを繰り返す。

以下に、電流検出部２３の各出力信号に基づいて各感光体ユニットの帯電量調整制御を同時に実行するように構成された、例えば、高速機に備えられる制御部３による各感光体ユニットの帯電量調整制御について説明する。

制御部３は、図６に示すように、画像形成部２を制御する一部の制御ブロックとして、各感光体ユニットの帯電量調整制御を実行する複数の帯電量調整部３０と、複数の第一出力コネクタ２５１を介して電流検出部から入力されたアナログ信号でなる各出力信号をデジタル信号に変換して対応する帯電量調整部３０に入力する複数のＡＤ変換部３１を備える。

各帯電量調整部３０は、複写機１への電源投入時や各感光体ユニットにおける帯電量が所定帯電量より逸脱したときなどに、直流電圧制御信号及び交流電圧制御信号を出力するタイミングを調整して各感光体ユニットの帯電量調整制御を実行するように構成され、他の帯電量調整部３０の調整制御の実行状態に関わらず、当該帯電量調整制御を実行するように構成される。

つまり、各帯電量調整部３０は、夫々に対応するＡＤ変換部３１を介して受信した夫々に対応する直流帯電電流Ｉｄｃに基づいて帯電量調整制御を各別に実行することができる。即ち、全ての感光体ユニットに対して帯電量調整制御が必要であるときには、各帯電量調整部３０は、各感光体ユニットの帯電量調整制御を同時に実行することができ、更に、一部の感光体ユニットに対して帯電量調整制御が必要であるときには、対応する帯電量調整部３０のみが帯電量調整制御を同時に実行する。よって、短時間で感光体ユニットの帯電量調整制御を完了することができる。

以下に、電流検出部２３の各出力信号に基づいて各感光体ユニットの帯電量調整制御を同時に実行する同時調整モードと、加算回路２４の出力信号に基づいて各感光体ユニットの帯電量調整制御を順次実行する順次調整モードの何れかのモードで各感光体ユニットの帯電量を調整するように構成された制御部３による各感光体ユニットの帯電量調整制御について説明する。

制御部３は、図７に示すように、画像形成部２を制御する一部の制御ブロックとして、電流検出部２３の各出力信号に基づいて各感光体ユニットの帯電量調整制御を同時に実行する同時調整モードと、加算回路２４の出力信号に基づいて各感光体ユニットの帯電量調整制御を順次実行する順次調整モードの何れかのモードで帯電量を調整する帯電量調整部３０と、第一出力コネクタ２５１が接続されているか否かを判断する接続状態判断部３２と、接続状態判断部３２の判断結果に基づいて帯電量調整制御モードを切り替えるモード切替部３３を有し、更に、第二出力コネクタ２５２を介して加算回路２４から入力されたアナログ信号でなる出力信号、及び、複数の第一出力コネクタ２５１を介して電流検出部から入力されたアナログ信号でなる各出力信号をデジタル信号に変換して接続状態判断部３２と、モード切替部３３に入力する複数のＡＤ変換部３１を備える。帯電量調整部３０は各感光体ユニットに対応した数だけ備えられる。

接続状態判断部３２は、各電流検出部からの出力信号のレベルに基づき、即ち、各ＡＤ変換部３１から入力される各出力信号のデジタル値が所定時間変化しないとき、または、予め設定された範囲を逸脱するときに、第一出力コネクタ２５１が接続されていないと判断し、それ以外では、第一出力コネクタ２５１が接続されていると判断するように構成される。

モード切替部３３は、接続状態判断部３２により第一出力コネクタ２５１が接続されていると判断されると、帯電量調整制御モードを同時調整モードに切り替え、接続状態判断部３２により第一出力コネクタ２５１が接続されていないと判断されると、帯電量調整制御モードを順次調整モードに切り替えるように構成される。

各帯電量調整部３０は、複写機１への電源投入時や各感光体ユニットにおける帯電量が所定帯電量より逸脱したときなどに、直流電圧制御信号及び交流電圧制御信号を出力するタイミングを調整して各感光体ユニットの帯電量調整制御を実行するように構成される。

帯電量調整制御モードが同時調整モードであるとき、各帯電量調整部３０は、夫々に対応するＡＤ変換部３１を介して受信した夫々に対応する直流帯電電流Ｉｄｃに基づいて帯電量調整制御を各別に実行する。即ち、全ての感光体ユニットに対して帯電量調整制御が必要であるときには、各帯電量調整部３０は、各感光体ユニットの帯電量調整制御を同時に実行することができ、更に、一部の感光体ユニットに対して帯電量調整制御が必要であるときには、対応する帯電量調整部３０のみが帯電量調整制御を同時に実行する。よって、短時間で感光体ユニットの帯電量調整制御を完了することができる。

帯電量調整制御モードが順次調整モードであるとき、各帯電量調整部３０は、予め設定された順序で夫々の感光体ユニットに対する帯電量調整制御を順次実行し、一の帯電量調整部３０が帯電量調整を完了すると、次の帯電量調整部３０が帯電量調整制御を開始し、全ての感光体ユニットに対する帯電量調整が完了するまでこれを繰り返す。一の帯電量調整部３０の調整制御実行中には、他の帯電量調整部３０は前記交流電圧制御信号の出力を停止するように構成される。

よって、帯電量調整中の感光体ユニットに対応する電流検出部２３のみが、帯電ローラ２６から感光体ドラム２７に流れる直流帯電電流Ｉｄｃを検出し、加算回路２４からは当該直流帯電電流に対する出力信号のみが出力され、調整制御実行中の帯電量調整部３０は、ＡＤ変換部３１を介して受信した当該出力信号に基づいて帯電量調整制御を実行するのである。

以下に、別実施形態について説明する。

上述の実施形態では、接続状態判断部３２は、ＡＤ変換部３１から入力される出力信号の値に基づいて、第一出力コネクタ２５１が接続されているか否かを判断するものとして説明したが、第一出力コネクタ２５１が接続されているか否かに対応してオンオフ状態が切り替えられるスイッチ部を備え、前記スイッチ部のオンオフ状態に基づいて、第一出力コネクタ２５１が接続されているか否かを判断するものであってもよい。

例えば、コネクタ部２５に、第一出力コネクタ２５１が接続されているときに、プルアップされた出力信号を出力する第三出力コネクタを備え、接続状態判断部３２は、ハーネスを介して入力された前記第三出力コネクタの出力信号のレベルがハイレベルであるときに、第一出力コネクタ２５１が接続されていると判断するものであってもよい。この場合、前記第三出力コネクタとハーネスがスイッチ部となる。尚、前記第三出力コネクタが出力する出力信号はプルアップされたものに限定するものではなく、プルダウンするものや所定のレベルを出力するものであってもよく、接続状態判断部３２は夫々のレベルに基づいて、第一出力コネクタ２５１が接続されているか否かを判断するものであればよい。

また、例えば、図８に示すように、第一出力コネクタ２５１と制御部３を接続するハーネスの制御部３側プラグの接続ピンを六本で構成し、内二本で制御部３の入力ポートの一つからプルアップされて出力される出力信号を折り返して制御部３へと入力するように構成することで、第一出力コネクタ２５１が接続されていると接続状態判断部３２が判断するように構成するものであってもよい。この場合、制御部３からプルアップされた出力信号を出力し、また、ハーネスのプラグから折り返して入力される入力ポートと、前記プラグの当該出力信号を折り返す接続ピンによりスイッチ部が構成される。尚、制御部３が出力する出力信号はプルアップされたものに限定するものではなく、プルダウンするものや所定のレベルを出力するものであってもよく、接続状態判断部３２は夫々のレベルに基づいて、第一出力コネクタ２５１が接続されているか否かを判断するものであればよい。

上述の実施形態では、本発明の高圧電源ユニット２０が搭載された複写機１について説明したが、当該高圧電源ユニット２０は複写機のみに搭載されるものではなく、複合機やプリンタなどの他の電子写真方式を採用したタンデム型の画像形成装置に搭載されるものであっても良い。

尚、上述した実施形態は何れも本発明の一実施例に過ぎず、当該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計することができることは言うまでもない。さらに、上述の複数の実施形態を適宜組み合わせて構成しても良い。

高圧電源ユニットの説明図 複写機の外観図 交流高圧電源と直流高圧電源と電流検出部の説明図 加算回路の説明図 制御部とコネクタ部の説明図 制御部とコネクタ部の説明図 制御部とコネクタ部の説明図 別実施形態において制御部と第一出力コネクタを接続するハーネスの説明図

符号の説明

２０：高圧電源ユニット
２１：交流高圧電源
２２：直流高圧電源
２３：電流検出部
２４：加算回路
２５：第一出力コネクタ、第二出力コネクタ（コネクタ部）
２６：帯電ローラ
２７：感光体ドラム

Claims (4)

1. 夫々の出力電圧が重畳されて帯電ローラに印加される直流高圧電源及び交流高圧電源と、前記帯電ローラから感光体ドラムに流れる直流帯電電流を検出する電流検出部を、前記帯電ローラと前記感光体ドラムを備えた感光体ユニットに対応した数だけ備えるとともに、各電流検出部の出力信号を加算する加算回路と、各電流検出部からの出力信号を個別に出力する複数の第一出力コネクタと、前記加算回路の出力信号を出力する第二出力コネクタを備えた高圧電源ユニット。
2. 前記電流検出部の各出力信号に基づいて各感光体ユニットの帯電量調整制御を同時に実行する同時調整モードと、前記加算回路の出力信号に基づいて各感光体ユニットの帯電量調整制御を順次実行する順次調整モードの何れかのモードで帯電量を調整する帯電量調整部と、前記第一出力コネクタが接続されているか否かを判断する接続状態判断部と、前記接続状態判断部の判断結果に基づいて前記帯電量調整制御モードを切り替えるモード切替部を有する制御部と、前記制御部により駆動される請求項１記載の高圧電源ユニットを備えた画像形成装置。
3. 前記接続状態判断部は、各電流検出部から出力される出力信号レベルに基づいて前記第一出力コネクタが接続されているか否かを判断する請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記接続状態判断部は、前記第一出力コネクタが接続されているか否かに対応してオンオフ状態が切り替えられるスイッチ部を備えている請求項２記載の画像形成装置。

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