JP7252431B2 - 電源装置と、それを用いた印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源装置と、それを用いた印刷装置に関するものである。

露光装置としてレーザー装置を用いた印刷装置の構成は、以下のような構成となっている。
すなわち、円筒状の感光体表面上に、回転上流側から回転下流に向けて順番に、帯電ローラ、露光装置、現像スリーブ、転写ローラを配置し、先ず、帯電ローラで感光体表面を帯電させ、次に、前記感光体表面に、露光装置からレーザー照射を行って静電潜像を形成し、その後、現像スリーブからトナーを付着させて画像を形成し、最後に、転写ローラから紙、あるいは、転写ベルトなどに画像を転写させる構成となっている（これに類似する先行文献としては下記特許文献１が存在する）。

特開２０１２－６８４０９号公報

従来から良く知られているように、上記印刷装置においては、トナーによる静電潜像の現像を効率化するために、現像スリーブには、電源装置から、直流電圧でバイアスされた矩形波が供給されているが、矩形波のオーバーシュートが発生すると、印刷劣化を起こしてしまう。

そこで、従来は、電源装置から現像スリーブへの電源供給路に、ダンピング抵抗を介在させていたが、ダンピング抵抗を介在させると、ダンピング抵抗による電力損出、発熱対策が必要となり、これが課題となっている。

この点、上記先行文献では、矩形波の出力調整をすることで上記課題の解決を目指しているが、印刷装置ごとに、使用部品（特にＬ部品）の電気特性、環境温度、環境湿度などが異なるので、矩形波の出力調整が十分に行えず、ダンピング抵抗を併用しなければならない状況も発生する旨が記載されている。

そこで、本発明は、ダンピング抵抗を用いることなく、印刷装置ごとに、最適な出力を行える電源装置を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために本発明の電源装置は、制御部の通信端子に、印刷装置からの起動信号が供給されると、この制御部は、先ず、この印刷装置から提供された矩形波条件データにより基本矩形波データを生成し、次に、この基本矩形波データの１周期分を、少なくとも、前期上昇エリア（Ｋ１）、この前期上昇エリア（Ｋ１）に続く後期上昇エリア（Ｋ２）、この後期上昇エリア（Ｋ２）に続く上辺エリア（Ｋ３）、この上辺エリア（Ｋ３）に続く前期下降エリア（Ｋ４）、この前期下降エリア（Ｋ４）に続く後期下降エリア（Ｋ５）、この後期下降エリア（Ｋ５）に続く下辺エリア（Ｋ６）に分割した状態で、各エリア（Ｋ１～Ｋ６）のそれぞれに対する波形傾斜パラメータ（ａ１～ａ６）を形成し、その後、少なくとも前期上昇エリア（Ｋ１）と、前期下降エリア（Ｋ４）の波形傾斜パラメータ（ａ１、ａ４）を、前記メモリに記憶された前記昇圧トランスの二次側リーケージインダクタンス（Ｌｅ）に基づいて補正した矩形波出力を形成し、次に、この矩形波出力を、前記ＰＷＭ信号出力端子からローパスフィルターを介して、昇圧トランスの一次巻線に供給し、その後、前記出力電流検出端子を介して、出力電流検出回路で検出された検出値に基づき、少なくとも、前記波形傾斜パラメータ（ａ２、ａ５）の補正の必要性を判定する構成としたものである。

以上のように本発明の電源装置は、制御部の通信端子に、印刷装置からの起動信号が供給されると、この制御部は、先ず、この印刷装置から提供された矩形波条件データにより基本矩形波データを生成し、次に、この基本矩形波データの１周期分を、少なくとも、前期上昇エリア（Ｋ１）、この前期上昇エリア（Ｋ１）に続く後期上昇エリア（Ｋ２）、この後期上昇エリア（Ｋ２）に続く上辺エリア（Ｋ３）、この上辺エリア（Ｋ３）に続く前期下降エリア（Ｋ４）、この前期下降エリア（Ｋ４）に続く後期下降エリア（Ｋ５）、この後期下降エリア（Ｋ５）に続く下辺エリア（Ｋ６）に分割した状態で、各エリア（Ｋ１～Ｋ６）のそれぞれに対する波形傾斜パラメータ（ａ１～ａ６）を形成し、その後、少なくとも前期上昇エリア（Ｋ１）と、前期下降エリア（Ｋ４）の波形傾斜パラメータ（ａ１、ａ４）を、前記メモリに記憶された前記昇圧トランスの二次側リーケージインダクタンス（Ｌｅ）に基づいて補正した矩形波出力を形成し、次に、この矩形波出力を、前記ＰＷＭ信号出力端子からローパスフィルターを介して、昇圧トランスの一次巻線に供給し、その後、前記出力電流検出端子を介して、出力電流検出回路で検出された検出値に基づき、少なくとも、前記波形傾斜パラメータ（ａ２、ａ５）の補正の必要性を判定する構成としたものである。

また、この電源装置を用いた印刷装置は、電源装置の通信端子からの初期設定完了通知後に、印刷動作を開始する構成としたものである。
このため、例えば、印刷装置が設置された場所での温度、湿度などによって電源装置の電気的特性が変化しても、問題となる矩形波のオーバーシュートは発生しにくく、その結果として、ダンピング抵抗を併用する必要のないものとなる。
また、この電源装置を用いた印刷装置で有れば、印刷品質の低下、ダンピング抵抗による電力損出、発熱対策の問題も発生しなくなる。

本発明の一実施形態にかかる電源装置の制御ブロック図である。 同電源装置の動作フローチャートである。 同電源装置の動作を説明する波形図である。 同電源装置の動作を説明する波形図である。 同電源装置の動作を説明する波形図である。 同電源装置の動作を説明する波形図である。 同電源装置の動作を説明する波形図である。

以下、本発明の一実施形態を、添付図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
本実施形態の電源装置は、上記特許文献１と同じように、露光装置としてレーザー装置を用いた印刷装置に使用するものであるので、説明の煩雑化を避けるため、印刷装置の説明は簡略化する。
すなわち、今回使用する印刷装置も上記特許文献１と同じように、円筒状の感光体表面上に、回転上流側から回転下流に向けて順番に、帯電ローラ、露光装置、現像スリーブ、転写ローラを配置し、先ず、帯電ローラで感光体表面を帯電させ、次に、前記感光体表面に、露光装置からレーザー照射を行って静電潜像を形成し、その後、現像スリーブからトナーを付着させて画像を形成し、最後に、転写ローラから紙、あるいは、転写ベルトなどに画像を転写させる構成となっている。

そして、本実施形態の電源装置も、上記特許文献１と同じように、この印刷装置の現像スリーブへの電圧供給に使用されるものである。
以下、本発明の一実施形態にかかる電源装置を、図１～図７を用いて、説明する。

図１において、１は制御部で、印刷装置との通信を行う通信端子２、ＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号出力端子３、出力電流検出信号が入力される出力電流検出端子４、メモリ５が接続されるメモリ接続端子６、レギュレータ７を介して２４Ｖ電源８から５Ｖが供給される電源端子９を有する。

この制御部１のＰＷＭ信号出力端子３には、増幅器１０、１１、ローパスフィルター１２を介して昇圧トランス１３の一次巻線１４が接続されている。
また、昇圧トランス１３の二次巻線１５の一端側には高圧出力端子１６が接続され、この高圧出力端子１６に印刷装置の現像スリーブ１７が接続されている。

なお、この図１では現像スリーブ１７を、電気的な等価回路として記載している。
昇圧トランス１３の二次巻線１５の他端側には、出力電流検出回路１８が接続され、この出力電流検出回路１８の出力側が、増幅器１９を介して、前記制御部１の出力電流検出端子４に接続されている。

本実施形態の電源装置は、以上のような構成となっており、次に、その動作について、図２～図７も用いて説明する。
制御部１の通信端子２に、印刷装置から、起動信号（電源ボタンＯＮ操作や、スリープ状態からの復帰入力等）入力が伝達されると（図２のＳ１）、制御部１は、次に、通信端子２を介して、この印刷装置から矩形波条件データ（周波数、振幅、Ｄｕｔｙ）を受信、取得する（図２のＳ２）。
その後、制御部１は、受信した前記矩形波条件データ（周波数、振幅、Ｄｕｔｙ）に基づき、基本矩形波データを生成し、それを、メモリ接続端子６を介してメモリ５に記憶させる（図２のＳ３、Ｓ４）。

次に、制御部１は、波形傾斜パラメータを形成する（図２のＳ５）。
すなわち、上記メモリ５にも記憶させた基本矩形波データの１周期分を、図３に示すように、少なくとも、前期上昇エリア（Ｋ１）、この前期上昇エリア（Ｋ１）に続く後期上昇エリア（Ｋ２）、この後期上昇エリア（Ｋ２）に続く上辺エリア（Ｋ３）、この上辺エリア（Ｋ３）に続く前期下降エリア（Ｋ４）、この前期下降エリア（Ｋ４）に続く後期下降エリア（Ｋ５）、この後期下降エリア（Ｋ５）に続く下辺エリア（Ｋ６）に分割した状態で、各エリア（Ｋ１～Ｋ６）のそれぞれに対する波形傾斜パラメータ（ａ１～ａ６）を形成するのである。
具体的には、本実施形態は、波形傾斜パラメータの形成（図２のＳ５）を、図２のＳ６～Ｓ９にて行う。

先ず、図３における、上辺エリア（Ｋ３）、下辺エリア（Ｋ６）の波形傾斜パラメータ（ａ３、ａ６）は固定状態とする。
次に、前期上昇エリア（Ｋ１）、前期下降エリア（Ｋ４）の波形傾斜パラメータ（ａ１、ａ４）を、前記メモリ５に記憶された前記昇圧トランス１３の二次側リーケージインダクタンス（Ｌｅ）に基づいて補正する（図２のＳ７）。

つまり、昇圧トランス１３の二次側リーケージインダクタンス（Ｌｅ）は、個々の製品毎に差異があるので、その差異に対応するために、本実施形態では、前期上昇エリア（Ｋ１）、前期下降エリア（Ｋ４）の波形傾斜パラメータ（ａ１、ａ４）を、前記メモリ５に記憶された前記昇圧トランス１３の二次側リーケージインダクタンス（Ｌｅ）に基づいて補正するのである（図２のＳ７）。

メモリ５には、生産時に測定した個々の昇圧トランス１３の二次側リーケージインダクタンス（Ｌｅ）に対応する補正値が入力されている。
図２の右上に、昇圧トランス１３の二次側リーケージインダクタンス（Ｌｅ）に対応する補正値を、データテーブルの状態で表示しており、生産時に測定した個々の昇圧トランス１３の二次側リーケージインダクタンス（Ｌｅ）に対応し、このデータテーブルから、補正値が選択され、メモリ５に記憶されているのである。

次に、後期上昇エリア（Ｋ２）の波形傾斜パラメータ（ａ２）を、前期上昇エリア（Ｋ１）の波形傾斜パラメータ（ａ１）に合わせ、後期下降エリア（Ｋ５）の波形傾斜パラメータ（ａ５）を、前期下降エリア（Ｋ４）の波形傾斜パラメータ（ａ４）に合わせ、初回の波形傾斜パラメータ（ａ１～ａ６）の設定を完了する（図２のＳ８、Ｓ９）。
つまり、波形傾斜パラメータ（ａ１～ａ６）を用いた初回の矩形波出力は、図３の破線Ａのように、台形状態のものとなる（図２のＳ１０）。

このような矩形波出力がＰＷＭ変調され（図２のＳ１１）、増幅器１０、１１で増幅され、ローパスフィルター１２を介して昇圧トランス１３の一次巻線１４に供給される（図２のＳ１２、Ｓ１３）。
昇圧トランス１３の二次側では昇圧された出力が現れ、その時の、出力電流が出力電流検出回路１８のコンデンサ１８ａによって、出力電圧（図４のＣ）の状態で検出される（図２のＳ１４）。

この出力電流検出値は、増幅器１９を介して、制御部１の出力電流検出端子４に入力され、これにより図４のように、波形傾斜パラメータ（ａ１～ａ６）を有する初回の矩形波出力（図４のＢでは電圧表示）に対して、出力電流（図４のＣでは電圧に変換して表示）が、どのような状態となっているかが検出される（図２のＳ１５）。

次に、制御部１は、出力電流（図４のＣでは電圧に変換して表示）が適切なものか、否かを判定するために、注目すべき測定区間を設定する（図２のＳ１６）。
具体的には、オーバーシュートが現れる原因となる区間の設定であるが、本実施形態では、図４のように、前期下降エリア（Ｋ４）の始点を起点とし、１周期の２０％の区間を測定区間として設定した。この例では、前期下降エリア（Ｋ４）全域、後期下降エリア（Ｋ５）全域、下辺エリア（Ｋ６）の一部が含まれることとなる。

そして、この測定区間内において、昇圧トランス１３二次側の電流にオーバーシュートが発生しているか、否かを判定する（図２のＳ１７）。
具体的には、本実施形態では、図４のように検出電圧Ｃが、０．５Ｖを超えるか、否かで、高圧出力端子１６から印刷装置の現像スリーブ１７への供給電圧（図４のＢ）に、オーバーシュートが発生する虞があるとした。

この図４では、出力電流（図４のＣでは電圧に変換して表示）は、基準とした０．５Ｖを超えているので、本実施形態では、前記波形傾斜パラメータ（ａ２、ａ５）の補正の必要性があるとして、これらの波形傾斜パラメータ（ａ２、ａ５）を、マイナス０．０５Ｖ／μｓ変化させ（図２のＳ１８）、その変更を含んだ波形傾斜パラメータ（ａ１～ａ６）の矩形波出力を、ＰＷＭ信号出力端子３から出力させ（図２のＳ１０）、再び、測定区間内において、昇圧トランス１３二次側の電流にオーバーシュートが発生しているか、否かを判定する（図２のＳ１７）。

図５～図７は、波形傾斜パラメータ（ａ１～ａ６）の変更による、高圧出力端子１６から印刷装置の現像スリーブ１７への供給電圧の状態を示したものである。

図５～図７において、それぞれ（ａ）はＰＷＭ信号出力端子３からの矩形波出力、（ｂ）は出力電流検出端子４に入力された出力電流（図４では電圧に変換して表示）、（ｃ）は昇圧トランス１３の一次巻線１４への入力電圧、（ｄ）は高圧出力端子１６の出力電圧である。

図５（ｂ）の状態では、出力電流（電圧に変換して表示）が、基準とした０．５Ｖを超えているので、波形傾斜パラメータ（ａ２、ａ５）の補正の必要性があるとして、これらの波形傾斜パラメータ（ａ２、ａ５）を、マイナス０．０５Ｖ／μｓ変化させることとした。

図６は、波形傾斜パラメータ（ａ２、ａ５）の補正の必要性があるとして、これらの波形傾斜パラメータ（ａ２、ａ５）を、マイナス０．０５Ｖ／μｓづつ変化させることを、８回実行した状態を示している。

しかし、この状態でも出力電流（電圧に変換して表示）が、基準とした０．５Ｖを超えているので、波形傾斜パラメータ（ａ２、ａ５）の補正の必要性があるとして、これらの波形傾斜パラメータ（ａ２、ａ５）を、マイナス０．０５Ｖ／μｓ、さらに変化させることとした。

図７は、波形傾斜パラメータ（ａ２、ａ５）を、マイナス０．０５Ｖ／μｓづつ変化させることを、１６回実行した状態を示している。
この状態では、出力電流（電圧に変換して表示）が、基準とした０．５Ｖを超えていないので、波形傾斜パラメータ（ａ２、ａ５）の補正の必要性が無いとして、初期設定を完了し、通信端子２を介して印刷装置に初期設定完了通知を行うとともに（図２のＳ１９）、この初期設定を完了した波形傾斜パラメータ（ａ１～ａ６）をメモリ５に記憶させる（図２のＳ２０）。

その後、印刷装置からの印刷信号が通信端子２を介して制御部１に伝達されると、制御部１は、メモリ５に記憶された波形傾斜パラメータ（ａ１～ａ６）の矩形波出力をＰＷＭ信号出力端子３から出力することになる。
つまり、印刷装置の現像スリーブへ、図７（ｄ）の出力電圧を供給することになるが、この出力電圧には不適切なオーバーシュートが無いので、印刷品質を劣化させることが無い。

印刷装置からの印刷信号が通信端子２を介して制御部１に伝達されている状態では、制御部１は、メモリ５に記憶された波形傾斜パラメータ（ａ１～ａ６）の矩形波出力をＰＷＭ信号出力端子３から出力し続けることになる（図２のＳ２２、Ｓ２３）。

また、印刷装置からの印刷停止信号が通信端子２を介して制御部１に伝達されると、制御部１は、ＰＷＭ信号出力端子３からの矩形波出力を停止する（図２のＳ２２、Ｓ２４）。
つまり、印刷動作が終了することになる（図２のＳ２５）。

本実施形態の特徴としては、印刷終了後に、再び、印刷装置からの起動信号（電源ボタンＯＮ操作や、スリープ状態からの復帰入力等）の入力が制御部１に伝達されると（図２のＳ１）、再び、波形傾斜パラメータ（ａ１～ａ６）の再設定が行われるという事である。
つまり、印刷装置の設置された環境や、使用状態によって、上記不適切なオーバーシュートが発生することもあるので、本実施形態では、印刷装置からの起動信号（電源ボタンＯＮ操作や、スリープ状態からの復帰入力等）の入力が、通信端子２を介して制御部１に伝達されると（図２のＳ１）、再び、波形傾斜パラメータ（ａ１～ａ６）の再設定を行い、常に、印刷装置には適切な出力を供給し、印刷品質の低下を防ぐものである。

本発明の電源装置は、印刷装置などに使用される。

１ 制御部
２ 通信端子
３ ＰＷＭ信号出力端子
４ 出力電流検出端子
５ メモリ
６ メモリ接続端子
７ レギュレータ
８ ２４Ｖ電源
９ 電源端子
１０ 増幅器
１１ 増幅器
１２ ローパスフィルター
１３ 昇圧トランス
１４ 一次巻線
１５ 二次巻線
１６ 高圧出力端子
１７ 現像スリーブ
１８ 出力電流検出回路
１９ 増幅器

Claims (7)

1. 印刷装置との通信を行う通信端子、ＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号出力端子、出力電流検出信号が入力される出力電流検出端子、メモリが接続されるメモリ接続端子を有する制御部と、
   前記ＰＷＭ信号出力端子に、ローパスフィルターを介して、その一次巻線が接続された昇圧トランスと、
   この昇圧トランスの二次巻線に接続された高圧出力端子、および、出力電流検出回路と、を備え、
   前記出力電流検出回路の出力側が、前記制御部の出力電流検出端子に接続された構成とし、
   前記制御部は、前記通信端子に、前記印刷装置からの起動信号が供給されると、
   先ず、この印刷装置から提供された矩形波条件データにより基本矩形波データを生成し、
   次に、この基本矩形波データの１周期分を、少なくとも、前期上昇エリア（Ｋ１）、この前期上昇エリア（Ｋ１）に続く後期上昇エリア（Ｋ２）、この後期上昇エリア（Ｋ２）に続く上辺エリア（Ｋ３）、この上辺エリア（Ｋ３）に続く前期下降エリア（Ｋ４）、この前期下降エリア（Ｋ４）に続く後期下降エリア（Ｋ５）、この後期下降エリア（Ｋ５）に続く下辺エリア（Ｋ６）に分割した状態で、各エリア（Ｋ１～Ｋ６）のそれぞれに対する波形傾斜パラメータ（ａ１～ａ６）を形成し、
   その後、少なくとも前期上昇エリア（Ｋ１）と、前期下降エリア（Ｋ４）の波形傾斜パラメータ（ａ１、ａ４）を、前記メモリに記憶された前記昇圧トランスの二次側リーケージインダクタンス（Ｌｅ）に基づいて補正した矩形波出力を形成し、
   次に、この矩形波出力を、前記ＰＷＭ信号出力端子から前記ローパスフィルターを介して、前記昇圧トランスの一次巻線に供給し、
   その後、前記出力電流検出端子を介して入力される前記出力電流検出回路で検出された検出値に基づき、少なくとも、前記波形傾斜パラメータ（ａ２、ａ５）の補正の必要性を判定する構成とした電源装置。
2. 前記昇圧トランスの二次巻線の一方側に高圧出力端子を接続し、この昇圧トランスの二次巻線の他方側に、出力電流検出回路の入力側を接続した請求項１に記載の電源装置。
3. 前記制御部は、矩形波出力を、ＰＷＭ信号出力端子からローパスフィルターを介して、昇圧トランスの一次巻線に供給し、
   次に、前記出力電流検出端子に入力される検出値が、少なくとも、前期下降エリア（Ｋ４）、後期下降エリア（Ｋ５）、下辺エリア（Ｋ６）間において、設定値を超えるか、否かを判定し、
   前記電流値が設定値を越えなければ、前記波形傾斜パラメータ（ａ２、ａ５）の補正の必要性が無いとして矩形波の初期設定を終える構成とした請求項１または２に記載の電源装置。
4. 前記制御部は、少なくとも、前期下降エリア（Ｋ４）、後期下降エリア（Ｋ５）、下辺エリア（Ｋ６）間において、出力電流検出端子に入力される検出値が、設定値を越えれば、波形傾斜パラメータ（ａ２、ａ５）の補正の必要性があるとして、この波形傾斜パラメータ（ａ２、ａ５）を補正する構成とした請求項１から３のいずれか一つに記載の電源装置。
5. 前記制御部は、矩形波の初期設定が終了すると、通信端子を介して印刷装置に初期設定完了通知を行う構成とした請求項１から４のいずれか一つに記載の電源装置。
6. 請求項１から５のいずれか一つに記載の電源装置を用いた印刷装置であって、電源装置の通信端子からの初期設定完了通知後に、印刷動作を開始する構成とした印刷装置。
7. 前記電源装置の通信端子からの初期設定完了通知後に、電源装置に対して印刷動作開始指示を行う構成とした請求項６に記載の印刷装置。
   
   
   

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