JP2005164901A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、感光体のトナー付着濃度を検出するＰセンサのオフ時の点灯を防止して、感光体の劣化を抑制する画像形成装置に関する。
【解決手段】画像形成装置は、Ｐセンサ１１の発光部１６から感光体の所定箇所に照射光を照射してその反射光を受光する受光部１７の出力に基づいて感光体の現像剤付着濃度を検出するが、このとき、ＰＷＭ生成部１２がＰＷＭで生成してフィルタ回路１３でフィルタ処理した電圧を、電圧電流変換回路１４で電流変換して、Ｐセンサ１１の発光部１６に供給し、電圧電流変換回路１４の入力オフセットによる微電流の出力を微電流出力防止回路１８で防止する。したがって、電圧電流変換回路１４の入力オフセットによる微電流が発光部１６に流れて発光部１６が微発光し、感光体２が劣化するのを防止できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像形成装置に関し、詳細には、感光体のトナー付着濃度を検出するＰセンサのオフ時の点灯を防止して、感光体の劣化を抑制する画像形成装置に関する。

複写装置、ファクシミリ装置、プリンタ等の画像形成装置としては、潜像担持体としての感光体を帯電器により均一に帯電させ、露光部に画像データに基づいて変調されたレーザビームを感光体に照射して静電潜像を形成し、この静電潜像を現像器により現像して、転写部で転写紙等の用紙に転写して画像形成する、いわゆる電子写真方式の画像形成装置が多く用いられている。

この電子写真方式の画像形成装置における潜像担持体表面には、一般的に帯電ローラ、転写ローラ、現像剤、現像入り口シールやクリーニングブレード、クリーニングブラシなどが接触するように設けられており、潜像担持体の回転によってその表面が徐々に磨耗する。

また、近年、多くの二成分現像方式を用いた画像形成装置においては、潜像担持体上の非画像領域にトナー付着パターンを形成し、このトナー付着パターンの濃度を光反射型フォトセンサ（以下、Ｐセンサという。）によって検出し、このＰセンサの検出結果に応じてトナー補給装置から現像器へのトナー補給量を制御するトナー濃度制御方式が一般に利用されている。

そして、従来、感光体のトナー付着量を検出するＰセンサを備えた画像形成装置としては、感光ドラムへのトナー付着濃度を一定に保つために、感光ドラムの非画像部に対する受光手段の出力電圧値が所定の出力電圧値になるように、予め発光手段の電流値を調整しておき、その状態においてトナー付着パターン部に対する受光手段の出力電圧値に基づいてトナー濃度を検知する画像形成装置が提案されており、また、この画像形成装置では、発光手段の電流値を調整するために、ＰＷＭ（Pulse Wide mosulation:パルス幅変調）を利用した電圧電流変換回路を使用している（特許文献１参照）。

すなわち、ＰＷＭの電圧電流変換回路では、図４に示すように、Ｐセンサの発光部１０１に対してエミッタ接地のトランジスタ１０２が直列に接続され、当該トランジスタ１０２のエミッタに接続された抵抗１０３で形成された電圧Ｖ２が、トランジスタ１０２のベースに接続されたオペアンプ１０４の反転入力に入力されている。そして、オペアンプ１０４の非反転入力には、ＰＷＭ生成部１０５で生成されたＰＷＭをフィルタ回路１０６でフィルタ処理した入力電圧Ｖ１が入力され、オペアンプ１０４は、反転入力の入力電圧Ｖ２が非反転入力の入力電圧Ｖ１と同電位になるように調整する。

このとき、抵抗１０３に流れる電流Ｉは、反転入力の電圧Ｖ２から、Ｉ＝Ｖ２／Ｒで求められ、Ｖ１＝Ｖ２であるので、発光部１０１に流れる電流は、約、Ｉ＝Ｖ１／Ｒで求めることができる。そして、電圧電流変換比は、抵抗１０３によって決定され、電圧Ｖ１は、ＰＷＭ値に比例して得られる。

したがって、発光部１０１に流れる電流とＰＷＭ値は、比例関係にあり、電圧電流変換比は、抵抗１０３に依存する。

特開２００２−２７８３８３号公報

しかしながら、上記公報記載の従来技術にあっては、ＰＷＭ制御で出力電流を調整して発光手段の電流値を調整しているため、感光体の劣化を防止する上で、改良の必要があった。

すなわち、Ｐセンサの発光手段をオフする場合、ＰＷＭ値を０％に設定することで、Ｐセンサの発光手段に電流が流れないように制御するが、電圧電流変換回路の入力オフセット誤差によりＰＷＭ値を０％に設定しても発光手段に微電流が流れて微発光し、感光体を劣化させる恐れがあった。

例えば、図４の場合、発光部１０１に流れる電流をオフするには、ＰＷＭ値を０％にして、オペアンプ１０４の非反転入力の入力電圧Ｖ１を０［Ｖ］にすることで、Ｉ＝Ｖ１／Ｒ＝０［Ａ］とする必要があるが、ＰＷＭ生成部１０５の特性上、ＰＷＭ値を０％としても、Ｖ１に微小電圧がオペアンプ１０４の入力オフセット電圧として残ってしまうおそれがあり、この入力オフセット電圧によってＰセンサの発光部１０１に微少電流が流れて発光してしまい、感光体を劣化させるおそれがあった。

そこで、請求項１記載の発明は、一様に帯電された後、画像データに基づいて変調された書込光が照射されて静電潜像の形成された感光体に、現像剤を付与し現像剤像を形成して画像形成するとともに、Ｐセンサの発光素子から当該感光体の所定箇所に照射光を照射してその反射光を受光手段で受光して当該受光手段の出力に基づいて当該感光体の現像剤付着濃度を検出するに際して、電圧生成回路がＰＷＭで生成する電圧を、電圧電流変換回路で電流変換して、Ｐセンサの発光手段に供給し、当該電圧電流変換回路の入力オフセットによる微電流の出力を微電流出力防止回路で防止することにより、電圧電流変換回路の入力オフセットによる微電流が発光手段に出力されるのを防止し、発光手段が微発光して感光体が劣化するのを防止する画像形成装置を提供することを目的としている。

請求項２記載の発明は、電圧電流変換回路が、電圧生成回路の生成する電圧を抵抗値に応じた比率で電流変換する抵抗を備え、微電流出力防止回路が、電圧電流変換回路の電圧電流変換比を調整する抵抗に直列に挿入されたダイオードを備えることにより、簡単な回路構成で、電圧電流変換回路の入力オフセットによる微電流が発光手段に出力されるのを防止し、発光手段が微発光して感光体が劣化するのを安価に防止する画像形成装置を提供することを目的としている。

請求項３記載の発明は、電圧電流変換回路が、電圧生成回路の生成する電圧を抵抗値に応じた比率で電流変換する抵抗を備え、微電流出力防止回路が、電圧電流変換回路の電圧電流変換比を調整する抵抗にオフセット電流を流すプルアップ抵抗を備えることにより、より簡単で部品点数の少ない回路で発光手段への微電流の出力を防止するとともに、オフセット電流を削減し、より一層安価かつ低消費電力で、発光手段が微発光して感光体が劣化するのを防止する画像形成装置を提供することを目的としている。

請求項１記載の発明の画像形成装置は、一様に帯電された後、画像データに基づいて変調された書込光が照射されて静電潜像の形成された感光体に、現像剤を付与し現像剤像を形成して画像形成するとともに、発光素子から当該感光体の所定箇所に照射光を照射してその反射光を受光手段で受光して当該受光手段の出力に基づいて当該感光体の現像剤付着濃度を検出するＰセンサを備えた画像形成装置において、ＰＷＭで任意の電圧を生成する電圧生成回路と、当該電圧生成回路の生成する電圧を前記Ｐセンサの前記発光手段に供給する電流に変換する電圧電流変換回路と、当該電圧電流変換回路の入力オフセットによる微電流の出力を防止する微電流出力防止回路と、を備えたことにより、上記目的を達成している。

この場合、例えば、請求項２に記載するように、前記電圧電流変換回路は、前記電圧生成回路の生成する電圧を抵抗値に応じた比率で電流変換する抵抗を備え、前記微電流出力防止回路は、前記電圧電流変換回路の電圧電流変換比を調整する前記抵抗に直列に挿入されたダイオードを備えているものであってもよい。

また、例えば、請求項３に記載するように、前記電圧電流変換回路は、前記電圧生成回路の生成する電圧を抵抗値に応じた比率で電流変換する抵抗を備え、前記微電流出力防止回路は、前記電圧電流変換回路の電圧電流変換比を調整する前記抵抗にオフセット電流を流すプルアップ抵抗を備えているものであってもよい。

請求項１記載の発明の画像形成装置によれば、一様に帯電された後、画像データに基づいて変調された書込光が照射されて静電潜像の形成された感光体に、現像剤を付与し現像剤像を形成して画像形成するとともに、Ｐセンサの発光素子から当該感光体の所定箇所に照射光を照射してその反射光を受光手段で受光して当該受光手段の出力に基づいて当該感光体の現像剤付着濃度を検出するに際して、電圧生成回路がＰＷＭで生成する電圧を、電圧電流変換回路で電流変換して、Ｐセンサの発光手段に供給し、当該電圧電流変換回路の入力オフセットによる微電流の出力を微電流出力防止回路で防止するので、電圧電流変換回路の入力オフセットによる微電流が発光手段に出力されるのを防止することができ、発光手段が微発光して感光体が劣化するのを防止することができる。

請求項２記載の発明の画像形成装置によれば、電圧電流変換回路が、電圧生成回路の生成する電圧を抵抗値に応じた比率で電流変換する抵抗を備え、微電流出力防止回路が、電圧電流変換回路の電圧電流変換比を調整する抵抗に直列に挿入されたダイオードを備えるので、簡単な回路構成で、電圧電流変換回路の入力オフセットによる微電流が発光手段に出力されるのを防止することができ、発光手段が微発光して感光体が劣化するのを安価に防止することができる。

請求項３記載の発明の画像形成装置によれば、電圧電流変換回路が、電圧生成回路の生成する電圧を抵抗値に応じた比率で電流変換する抵抗を備え、微電流出力防止回路が、電圧電流変換回路の電圧電流変換比を調整する抵抗にオフセット電流を流すプルアップ抵抗を備えているので、より簡単で部品点数の少ない回路で発光手段への微電流の出力を防止することができるとともに、オフセット電流を削減することができ、より一層安価かつ低消費電力で、発光手段が微発光して感光体が劣化するのを防止することができる。

以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な実施例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

図１及び図２は、本発明の画像形成装置の第１実施例を示す図であり、図１は、本発明の画像形成装置の第１実施例を適用した画像形成装置１のＰセンサ部１０の要部ブロック構成図である。

図１において、画像形成装置１は、感光体２上に形成するトナー像の画像濃度を調整する濃度調整部であるＰセンサ部１０の反射型フォトセンサ（以下、Ｐセンサという）１１が、画像形成装置１の現像部よりも感光体２の回転方向下流側に設けられている。

Ｐセンサ１１により、画像形成中のトナー濃度を制御する際に、感光体２に形成された基準画像の光学濃度を検出し、画像形成装置１は、Ｐセンサ１１の検出結果に基づいて、所定の濃度に近づけるように、必要な量のトナーをトナーホッパから現像部に補給させる。

Ｐセンサ部１０は、Ｐセンサ１１、ＰＷＭ発生部１２、フィルタ回路１３、電圧電流変換回路１４及びＡ／Ｄ変換部１５等を備えており、Ｐセンサ１１は、発光部１６と受光部１７を備えている。発光部（発光手段）１６としては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等が用いられ、受光部（受光手段）１７としては、フォトトランジスタ等が用いられている。

Ｐセンサ１１は、その発光部１６から照射光を感光体２上の所定の位置に照射し、感光体２からの当該照射光の反射光量を受光部１７で検出して、直流電圧としてＡ／Ｄ変換部１５に出力する。ここで、上記反射光量は、感光体２上の所定位置でのトナー付着量によって変化し、Ｐセンサ１１からの出力電圧値が、この感光体２上の所定位置におけるトナー付着量によって変化することで、感光体２の所定位置におけるトナー付着量を検出することができる。

ＰＷＭ生成部１２は、画像形成装置１の図示しない制御部からの制御信号の大きさ（以下、ＰＷＭ値）に基づいてＰＷＭを生成してフィルタ回路１３に出力し、フィルタ回路１３は、ＰＷＭ生成部１２からのＰＷＭを平滑積分化して、積分化した電圧を電圧電流変換回路１４に出力する。したがって、ＰＷＭ生成部１２及びフィルタ回路１３は、全体として、ＰＷＭで任意の電圧を生成する電圧生成回路として機能している。

電圧電流変換回路１４は、フィルタ回路１３から入力される積分化された電圧を電流に変換して、Ｐセンサ１１の発光部１６に駆動電流として出力する。

Ｐセンサ１１の発光部１６は、駆動電流の電流値に応じた発光量で発光して、感光体２の所定位置に照射光を照射し、Ｐセンサ１１の受光部１７は、この照射光の感光体２での反射光を受光して、直流電圧を検出電圧としてＡ／Ｄ変換部１５に出力する。

Ａ／Ｄ変換部１５は、直流電圧の検出電圧をデジタル変換して、画像形成装置１の図示しない制御部に出力し、画像形成装置１の制御部は、このデジタル変換された検出電圧に基づいて、画像形成中のトナー濃度を制御する際に、所定の濃度に近づけるように、必要な量のトナーをトナーホッパから現像部に補給させる。

そして、Ｐセンサ部１０の電圧電流変換回路１４は、図２に示すように、微電流出力防止回路１８を内蔵しており、オペアンプＯＰ、トランジスタＴｒ及び抵抗Ｒを備え、微電流出力防止回路１８は、プルアップＲｐ及びダイオードＤを備えている。

トランジスタＴｒは、エミッタ接地の状態でＰセンサ１１の発光部１６に直列に接続されており、トランジスタＴｒのエミッタには、電圧電流変換比を調整する抵抗Ｒと、抵抗Ｒに直列接続された微電流出力防止回路１８のダイオードＤとが接続されている。

微電流出力防止回路１８のプルアップ抵抗Ｒｐは、トランジスタＴｒのエミッタと抵抗Ｒとの間と所定の電源との間に接続されており、ダイオードＤの順方向電圧Ｖｆを一定以上の電圧に保証するための順方向電流を流す。

このトランジスタＴｒのエミッタは、オペアンプＯＰの反転入力に接続されており、オペアンプＯＰの反転入力には、トランジスタＴｒのエミッタに接続された抵抗Ｒ、ダイオードＤで形成された電圧Ｖ２が入力される。オペアンプＯＰの非反転入力には、上記フィルタ回路１３からの積分化された電圧が入力電圧Ｖ１として入力され、オペアンプＯＰは、反転入力の入力電圧Ｖ２が非反転入力の入力電圧Ｖ１と同電位になるように調整する。

次に、本実施例の作用を説明する。本実施例の画像形成装置１は、そのＰセンサ部１０の電圧電流変換回路１４が、Ｐセンサ１１の発光部１６に直列に接続されたトランジスタＴｒのエミッタに接続された電圧電流変換比を調整する抵抗Ｒに対して、直列に微電流出力防止回路１８のダイオードＤが接続されており、かつ、このダイオードＤの順方向電圧Ｖｆを一定以上の電圧に保証するための順方向電流を流す微電流出力防止回路１８のプルアップ抵抗Ｒｐが接続されている。

したがって、上記ダイオードＤの順方向電圧をＶｆ、抵抗Ｒの抵抗値をＲ、抵抗Ｒに流れる電流をＩとすると、オペアンプＯＰの反転入力に入力される入力電圧Ｖ２は、Ｖ２＝Ｉ・Ｒ＋Ｖｆとなる。

いま、順方向電圧Ｖｆが、フィルタ回路１３からの積分化された入力電圧Ｖ１よりも大きい（Ｖｆ＞Ｖ１）と、Ｖ２＝Ｉ・Ｒ＋Ｖｆ＞Ｖｆ＞Ｖ１となる。

その結果、トランジスタＴｒが完全にオフして、Ｐセンサ１１の発光部１６に微小電流が流れることを防止することができ、感光体２が劣化することを防止することができる。

このように、本実施例の画像形成装置１は、一様に帯電された後、画像データに基づいて変調された書込光が照射されて静電潜像の形成された感光体２に、現像剤を付与し現像剤像（トナー画像）を形成して画像形成するとともに、Ｐセンサ１１の発光部１６から感光体２の所定箇所に照射光を照射してその反射光を受光部１７で受光して受光部１７の出力に基づいて感光体２の現像剤付着濃度８トナー付着濃度）を検出するに際して、ＰＷＭ生成部１２がＰＷＭで生成してフィルタ回路１３でフィルタ処理した電圧を、電圧電流変換回路１４で電流変換して、Ｐセンサ１１の発光部１６に供給し、電圧電流変換回路１４の入力オフセットによる微電流の出力を微電流出力防止回路１８で防止している。

したがって、電圧電流変換回路１４の入力オフセットによる微電流が発光部１６に出力されるのを防止することができ、発光部１６が微発光して感光体２が劣化するのを防止することができる。

また、本実施例の画像形成装置１は、電圧電流変換回路１４が、ＰＷＭ生成部１２及びフィルタ回路１３の生成する電圧を抵抗値に応じた比率で電流変換する抵抗Ｒを備え、微電流出力防止回路１８が、電圧電流変換回路１４の電圧電流変換比を調整する抵抗Ｒに直列に挿入されたダイオードＤを備えている。

したがって、簡単な回路構成で、電圧電流変換回路１４の入力オフセットによる微電流が発光部１６に出力されるのを防止することができ、発光部１６が微発光して感光体２が劣化するのを安価に防止することができる。

図３は、本発明の画像形成装置の第２実施例を適用した画像形成装置のＰセンサ部２０の要部ブロック構成図である。

なお、本実施例は、上記載１実施例の画像形成装置１及びＰセンサ部１０と同様の画像形成装置及びＰセンサ部に適用したものであり、本実施例の説明においては、上記第１実施例の画像形成装置１及びＰセンサ部１０と同様の構成部分については、同一の符号を付して、その説明を省略し、また、図示しない部分についても、必要に応じて第１実施例で用いた符号をそのまま用いて説明する。

図３において、画像形成装置１のＰセンサ部２０は、上記第１実施例のＰセンサ部１０と同様のＰＷＭ発生部１２、フィルタ回路１３及び図示しないＡ／Ｄ変換部１５等を備えているとともに、電圧電流変換回路２１を備えてしる。電圧電流変換回路２１は、微電流出力防止回路２２を内蔵しており、上記第１実施例の電圧電流変換回路１４と同様のオペアンプＯＰ、トランジスタＴｒ及び抵抗Ｒを備え、微電流出力防止回路２２は、プルアップ抵抗Ｒｐのみを備えていて、第１実施例のＰセンサ部１０の電圧電流変換回路１４の備えていたダイオードＤは、備えていない。

すなわち、本実施例の電圧電流変換回路２１は、トランジスタＴｒが、エミッタ接地の状態でＰセンサ１１の発光部１６に直列に接続されており、トランジスタＴｒのエミッタに、電圧電流変換比を調整する抵抗Ｒが接続されていて、微電流出力防止回路２２のプルアップ抵抗Ｒｐが、トランジスタＴｒのエミッタと抵抗Ｒとの間と所定の電源との間に接続されている。

このトランジスタＴｒのエミッタは、オペアンプＯＰの反転入力に接続されており、オペアンプＯＰの反転入力には、トランジスタＴｒのエミッタに接続された抵抗Ｒで形成された電圧Ｖ２が入力される。オペアンプＯＰの非反転入力には、上記フィルタ回路１３からの積分化された電圧が入力電圧Ｖ１として入力され、オペアンプＯＰは、反転入力の入力電圧Ｖ２が非反転入力の入力電圧Ｖ１と同電位になるように調整する。

そして、この電圧電流変換回路２１は、電圧電流変換比を調整する抵抗Ｒに直列に、微電流出力防止回路２２のオフセット電流を流すためのプルアップ抵抗Ｒｐが挿入されているため、Ｖ２＞Ｉｐ・Ｒが保証される。

したがって、Ｉｐ・Ｒ＞Ｖ１であれば、Ｖ２＝Ｉ・Ｒ＞Ｉｐ・Ｒ＞Ｖ１となり、トランジスタＴｒが完全にオフして、Ｐセンサ１１の発光部１６に微小電流が流れることを防止することができ、感光体２が劣化することを防止することができる。

このように、本実施例の画像形成装置１は、電圧電流変換回路２１が、ＰＷＭ生成部１２及びフィルタ回路１３の生成する電圧を抵抗値に応じた比率で電流変換する抵抗Ｒを備え、微電流出力防止回路２２が、電圧電流変換回路２１の電圧電流変換比を調整する抵抗Ｒにオフセット電流を流すプルアップ抵抗Ｒｐを備えている。

したがって、より簡単で部品点数の少ない回路で発光部１６への微電流の出力を防止することができるとともに、オフセット電流を削減することができ、より一層安価かつ低消費電力で、発光部１６が微発光して感光体が劣化するのを防止することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

感光体のトナー付着濃度を検出するＰセンサのオフ時の発光を防止して、感光体の劣化を防止する画像形成装置に適用することができる。

本発明の画像形成装置の第１実施例を適用した画像形成装置のＰセンサ部の要部ブロック構成図。 図１の電圧電流変換回路の詳細な回路構成図。 本発明の画像形成装置の第２実施例を適用した画像形成装置のＰセンサ部の電流電圧変換回路の詳細な回路構成図。 従来のＰＷＭの電圧電流変換回路の回路構成図。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 感光体
１０ Ｐセンサ部
１１ 反射型フォトセンサ（Ｐセンサ）
１２ ＰＷＭ発生部
１３ フィルタ回路
１４ 電圧電流変換回路
１５ Ａ／Ｄ変換部
１６ 発光部
１７ 受光部
２０ Ｐセンサ部
２１ 電圧電流変換回路
ＯＰ オペアンプ
Ｔｒ トランジスタ
Ｒ 抵抗
Ｒｐ プルアップ
Ｄ ダイオード

Claims (3)

1. 一様に帯電された後、画像データに基づいて変調された書込光が照射されて静電潜像の形成された感光体に、現像剤を付与し現像剤像を形成して画像形成するとともに、発光素子から当該感光体の所定箇所に照射光を照射してその反射光を受光手段で受光して当該受光手段の出力に基づいて当該感光体の現像剤付着濃度を検出するＰセンサを備えた画像形成装置において、ＰＷＭで任意の電圧を生成する電圧生成回路と、当該電圧生成回路の生成する電圧を前記Ｐセンサの前記発光手段に供給する電流に変換する電圧電流変換回路と、当該電圧電流変換回路の入力オフセットによる微電流の出力を防止する微電流出力防止回路と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記電圧電流変換回路は、前記電圧生成回路の生成する電圧を抵抗値に応じた比率で電流変換する抵抗を備え、前記微電流出力防止回路は、前記電圧電流変換回路の電圧電流変換比を調整する前記抵抗に直列に挿入されたダイオードを備えていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記電圧電流変換回路は、前記電圧生成回路の生成する電圧を抵抗値に応じた比率で電流変換する抵抗を備え、前記微電流出力防止回路は、前記電圧電流変換回路の電圧電流変換比を調整する前記抵抗にオフセット電流を流すプルアップ抵抗を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形成装置。
   

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