JP2006252386A - 電源装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 1つのPWM信号で2種類の可変情報を伝達する電源装置を提供。1chの汎用タイマで、2種類のパラメータを制御する電源装置を提供。
【解決手段】 第1指示値を表わすデューティおよび第2指示値を表わす周波数のPWM信号を生成する指示手段2;および、前記PWM信号のデューティに対応するレベルの第1電気信号を発生する第1のPWM信号変換手段5,前記PWM信号の周波数に対応する周波数の第2電気信号を発生する第2のPWM信号変換手段7、および、第1電気信号および第2電気信号によって制御される電力出力手段6,10/10、を含む電気回路4;を備える電源装置。電力出力手段は、DC/DCコンバータ6および又は交流昇圧回路10である。
【選択図】 図3
【解決手段】 第1指示値を表わすデューティおよび第2指示値を表わす周波数のPWM信号を生成する指示手段2;および、前記PWM信号のデューティに対応するレベルの第1電気信号を発生する第1のPWM信号変換手段5,前記PWM信号の周波数に対応する周波数の第2電気信号を発生する第2のPWM信号変換手段7、および、第1電気信号および第2電気信号によって制御される電力出力手段6,10/10、を含む電気回路4;を備える電源装置。電力出力手段は、DC/DCコンバータ6および又は交流昇圧回路10である。
【選択図】 図3
Description
本発明は電源装置に関し、特に、出力電力の2つのパラメータを制御できる電源装置に関する。本発明は例えば、電子写真方式の画像形成装置の帯電器や定着器の駆動に用いることができるが、これらの用途に限られるものではない。
電子写真方式の画像形成装置においては、感光体の画像プロセスに関連する現像バイアス、帯電電位、転写電流等の出力値は、温度、湿度、紙厚などの条件によって、画像が最適となるようにおのおのの条件で可変されて使用される。その場合、マイコンを搭載している制御基板から高圧電源に出力信号を制御する信号を出して制御している。高圧出力がオンとオフのみの制御であれば、信号は1本のみで制御可能であり、マイコンは汎用出力ポートを利用することで実現可能である。高圧出力がオン(H)、オン(L)、オフのように出力を変化させて利用する場合は、2値変化であればオン/オフ切り替え信号線とH/L切り替え信号線の2本で実現可能である。
高圧出力をさらに細かく可変制御する場合は、信号にPWM(Pulse Width Modulation)信号を用いて、パルスDuty(デューティ)を可変することで情報を伝達して出力を可変制御する方式が知られている(特許文献1,2)。PWM信号の生成には、マイコンの汎用タイマを利用する場合、1ch(1チャンネル)のPWM信号を生成するのに汎用タイマを1ch使用することになる。
しかしながら、近年の電子写真のカラータンデム化にともない、感光体の本数が従来のモノクロ機が1本なのに対してカラータンデム機では4本となり、画像プロセスに関連する高圧出力の数もモノクロよりも4倍近くとなっているので、ひとつの可変制御対象に対して1chの汎用タイマを使用する場合、可変制御対象の数に対して、マイコンのタイマの数が不足するという不具合が発生している。
本発明は上記不具合を解消するために、1つのPWM信号で2種類の可変情報を伝達する電源装置を提供することを第1の目的とする。1chの汎用タイマを利用して生成した1つのPWM信号で、2種類のパラメータを制御する電源装置を提供することを第2の目的とする。
(1)第1指示値を表わすデューティおよび第2指示値を表わす周波数のPWM信号を生成する指示手段(2);および、
前記PWM信号のデューティに対応するレベルの第1電気信号を発生する第1のPWM信号変換手段(5),前記PWM信号の周波数に対応する周波数の第2電気信号を発生する第2のPWM信号変換手段(7)、および、第1電気信号および第2電気信号によって制御される電力出力手段(6,10/10)、を含む電気回路(4);
を備える電源装置。
前記PWM信号のデューティに対応するレベルの第1電気信号を発生する第1のPWM信号変換手段(5),前記PWM信号の周波数に対応する周波数の第2電気信号を発生する第2のPWM信号変換手段(7)、および、第1電気信号および第2電気信号によって制御される電力出力手段(6,10/10)、を含む電気回路(4);
を備える電源装置。
なお、理解を容易にするために括弧内には、図面に示し後述する実施例の対応要素又は対応事項の記号を、例示として参考までに付記した。
1つのPWM信号で2種類の情報を伝達することにより、タイマ数を削減することを可能となる。例えば、1つのPWM信号を用いて高圧電源の直流電圧又は直流電流と交流周波数を制御する。あるいは、1つのPWM信号を用いて高圧電源の交流電圧又は直流電流と交流周波数を制御する。
(2)前記電力出力手段(6,10/10)は、第1電気信号によって制御される第1電力出力手段(6)、および、第2電気信号によって制御される第2電力出力手段(10)を含む:上記(1)に記載の電源装置(図2)。
(3)電気回路(4)は更に、第1および第2電力出力手段の出力を合成出力する手段(D1,D2)を含む;上記(2)に記載の電源装置(図2)。
(4)第1電力出力手段(6)はDC/DCコンバータ、第2電力出力手段(10)は交流昇圧回路である;上記(2)又は(3)に記載の電源装置(図2)。
(5)電気回路(4)は更に、第1電力出力手段(6)の出力電圧を検出する電圧検出手段(12)、および、第1電気信号を目標値とし前記電圧検出手段(12)が検出した出力電圧をフィードバック値として第1電力出力手段(6)の出力電圧をフィードバック制御する第1駆動手段(11a)、を含む;上記(2)乃至(4)のいずれか1つに記載の電源装置(図4)。
(6)電気回路(4)は更に、第1電力出力手段(6)の出力電流を検出する電流検出手段(15)、および、第1電気信号を目標値とし前記電流検出手段(15)が検出した出力電流をフィードバック値として第1電力出力手段(6)の出力電流をフィードバック制御する第2駆動手段(11b)、を含む;上記(2)乃至(4)のいずれか1つに記載の電源装置(図5)。
(7)電気回路(4)は更に、第2電力出力手段(10)の出力周波数を検出する周波数検出手段(14)、および、第2電気信号を目標値とし前記周波数検出手段(14)が検出した出力周波数をフィードバック値として第2電力出力手段(10)の出力周波数をフィードバック制御する第3駆動手段(13a)、を含む;上記(2)乃至(6)のいずれか1つに記載の電源装置(図4,図5)。
(8)電気回路(4)は更に、電力出力手段(10)の出力電圧を検出する電圧検出手段(12),出力周波数を検出する周波数検出手段(14)、および、第1電気信号を目標値とし前記電圧検出手段(12)が検出した出力電圧をフィードバック値として電力出力手段(10)の出力電圧をフィードバック制御するとともに、第2電気信号を目標値とし前記周波数検出手段(14)が検出した出力周波数をフィードバック値として電力出力手段(10)の出力周波数をフィードバック制御する、駆動手段(13)、を含む;上記(1)に記載の電源装置(図6)。
(9)前記電力出力手段の出力電圧を、定着装置の誘導加熱コイルに出力する;上記(8)に記載の電源装置(図8)。
(10)電気回路(4)は更に、電力出力手段(10)の出力電流を検出する電流検出手段(15),出力周波数を検出する周波数検出手段(14)、および、第1電気信号を目標値とし前記電流検出手段(15)が検出した出力電流をフィードバック値として電力出力手段(10)の出力電流をフィードバック制御するとともに、第2電気信号を目標値とし前記周波数検出手段(14)が検出した出力周波数をフィードバック値として電力出力手段(10)の出力周波数をフィードバック制御する、駆動手段(13)、を含む;上記(1)に記載の電源装置(図7)。
(11)前記指示手段(2)は、PWMタイマ(3)、および、第1指示値を表わすデューティおよび第2指示値を表わす周波数のPWM信号の高レベル出力時間(Th)および低レベル出力時間(Tr)を算出し、該高レベル出力時間(Th)および低レベル出力時間(Tr)を前記PWMタイマ(3)に交互に設定する手段(2)、を含む;上記(1)乃至(10)のいずれか1つに記載の電源装置。
(12)上記(1)乃至(8)および(10)のいずれか1つに記載の電源装置;および、該電源装置の出力が印加される帯電器(204);を備える画像形成装置。
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
図1に、本発明の一実施例の複合機能フルカラーデジタル複写機MF1の外観を示す。このフルカラー複写機は、大略で、自動原稿送り装置(ADF)120と、操作ボード20と、カラースキャナ100と、カラープリンタ200と、給紙バンク35の各ユニットで構成されている。機内の画像データ処理装置には、パソコンPCが接続したLAN(Local Area Network)が接続されている。また、機内のファクシミリコントローラは、交換機PBXおよび公衆通信網PNを介して、ファクシミリ通信をすることが出来る。
プリンタ200には、転写ユニットがあり、該転写ユニットには、無端ベルトである転写ベルト208がある。転写ベルト208は、3つの支持ローラと1つのテンションローラに掛け廻されており、反時計廻りに回動駆動される。テンションローラの近くに、画像転写後に転写ベルト208上に残留する残留トナーを除去する転写体クリーニングユニットがある。
1つの支持ローラともう1つの支持ローラとの間の転写ベルト208には、その移動方向に沿って、Bk,Y,M,C各色作像用の作像ユニットが装備され、これらの中にある各感光体ドラムに、転写ベルト208を挟んで対向して、転写ローラ205がある。前記作像装置の上方には、各色感光体ユニットの各感光体ドラムに画像形成のためのレーザ光を照射するレーザ露光ユニット203がある。感光体ドラムを、帯電ローラ204が均一に帯電し、帯電面をレーザ露光ユニット203が画像信号で変調したレーザを投射する。これによって生じた静電潜像を、現像器が現像してトナー像とする。このトナー像が転写ベルト208に転写される。
転写ベルト208の下方には、搬送ベルト213がある。搬送ベルト213は、転写ベルト208上のトナー像を、用紙上に転写する。トナー像を転写した用紙(転写紙)は、搬送ベルト213で定着ユニット214に送り出される。搬送ベルト213および定着ユニット214の下方に、表面に画像を形成した直後の用紙を、裏面にも画像を記録するために表裏を反転して送り出すシート反転ユニットである両面ドライブユニットがある。
スタートスイッチが押されると、原稿自動搬送装置(ADF)120に原稿があるときは、それをスキャナ100のコンタクトガラス上に搬送してから、ADF120に原稿が無いときにはコンタクトガラス上に手置きの原稿を読むために直ちに、スキャナ100を駆動し、スキャナ100内の第1キャリッジおよび第2キャリッジを、読み取り走査駆動する。そして、第1キャリッジ上の光源からコンタクトガラスに光を発射するとともに原稿面からの反射光を第1キャリッジ上の第1ミラーで反射して第2キャリッジに向け、第2キャリッジ上のミラーで反射して結像レンズを通して読取りセンサであるCCDに結像する。読取りセンサで得た画像信号に基づいてBk,Y,M,C各色記録データが生成される。
また、スタートスイッチが押されたときに、転写ベルト208の回動駆動が開始されるとともに、前記作像装置の各ユニットの作像準備が開始され、そして各色作像の作像シーケンスが開始されて、各色用の感光体ドラムに各色記録データに基づいて変調された露光レーザが投射され、各色作像プロセスにより、各色トナー像が転写ベルト208上に一枚の画像として、重ね転写される。このトナー画像の先端が搬送ベルト213に進入するときに同時に先端が搬送ベルト213に進入するようにタイミングをはかって用紙がレジストローラ対212から転写ベルト213に送り込まれ、これにより転写ベルト208上のトナー像が用紙に転写する。転写ベルト208には、転写ローラ205によって、トナーを転写する電圧が印加される。トナー像が移った用紙は定着ユニット214に送り込まれ、そこでトナー像が用紙に定着する。
なお、上述の用紙は、給紙バンク35の給紙トレイ(給紙段又はカセットとも言う)209〜211の直近上方の給紙ローラの1つを選択回転駆動し、給紙バンク35に多段に備える給紙トレイ209〜211の1つからシートを繰り出し、分離ローラで1枚だけ分離して、縦配列の搬送コロユニットに入れ、上方に搬送してプリンタ200内の搬送コロユニットに導き、搬送コロユニットのレジストローラ対212に突き当てて止めてから、前述のタイミングで搬送ベルト213に送り出されるものである。右側端の手差しトレイ上に用紙を差し込んで給紙することもできる。ユーザが手差しトレイ上に用紙を差し込んでいるときには、プリンタ200が手差しトレイ部の給紙ローラを回転駆動して手差しトレイ上のシートの一枚を分離して手差し給紙路に引き込み、同じくレジストローラ対212に突き当てて止める。
定着ユニット214で定着処理を受けて排出される用紙は、切換爪で排出ローラに案内して図示を省略した排紙トレイ上にスタックする。または、切換爪で両面ドライブユニットに案内して、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラで排紙トレイ上に排出する。一方、画像転写後の転写ベルト208上に残留する残留トナーは、図示を省略した転写体クリーニングユニットで除去し、再度の画像形成に備える。
図2に、帯電器204に給電する電源装置の概要を示す。この電源装置は、マイコン2のタイマを利用して、PWM信号を生成する。高圧電源側では、PWM信号の周波数を変換する周波数変換回路7と、Dutyを電圧に変換する積分回路5がある。そして、PWM周波数の変化や、PWMのDutyの変化に応じて、高圧電源の出力を可変して制御を行う。周波数変換回路7は、初段のフリップフロップ8でDutyを50%に変換して、後段の分周カウンタ9でPWM信号を分周することにより、PWM周波数から高圧電源の交流出力の周波数を生成している。分周比をあらかじめ設定しておけば、PWMの周波数を分周比分倍にすることで任意の周波数で交流出力を発生することが可能となる。
図3に、マイコン2のプログラムタイマ3によるPWM出力制御の概要を示す。高圧回路4から交流電圧(脈動電圧を含む)を重畳した帯電電圧を出力するとき、マイコン2は、DC/DCコンバータ6の、直流電圧目標値をPWMデューティDrに変換する(ステップ1)。以下では、括弧内にはステップという語を省略してステップNo.数字のみを記す。
次にマイコン2は、交流昇圧回路10の出力交流の周波数目標値をPWM周期Tcに変換して(2)、変換したデューティDrと周期Tcで規定されるPWM信号(PWMパルス)の高レベルH出力時間Thおよび低レベルL出力時間Trを算出する(3a,3b)。Th+Tr=Tc、Th/Tc=Drである。次にマイコン2は、プログラムタイマ3に時限値Thを設定して該時限値Thからクロックパルスのカウントダウンを開始して(5)、PWM出力すなわちPWM信号をHとし(6)、高圧出力開始済であることを示す「H」を、マイコン2内部のRAMの1領域に割り付けたレジスタFTRに書込む(7)。そして、プログラムタイマ3がタイムオーバするのを待つ(8)。すなわち、時間Thが経過するのを待つ。タイムオーバするとPWM信号をLに変更し(9)、プログラムタイマ3に時限値Trを設定して該時限値Trからクロックパルスのカウントダウンを開始して(10)、現時点の直流電圧目標値および周波数目標値をデューティDrおよび周期Tcに変換して(1,2)、H出力時間ThおよびL出力時間Trを算出して、このときは先のTrの計時中であるので、この計時が完了するのを待って(4,13)、完了すると、プログラムタイマ3に時限値Thを設定して該時限値Thからクロックパルスのカウントダウンを開始して(5)、PWM出力すなわちPWM信号をHとする(6)。以下この時限値Th,Trの切り換えと、PWM信号のH,Lの切り換えを繰り返す。出力停止タイミングになると、PWM信号がLのときにレジスタFTRをクリアして(10,11,12)、PWM出力制御を停止する。
図4に本発明の第2実施例の高圧回路4の構成を示す。この高圧回路4は、高圧電源の直流出力の電圧をPWMのDutyで可変制御し、交流出力の周波数をPWMの周波数で制御を行う。高圧回路4には更に、DC/DCコンバータ6の出力電圧を検出する電圧検出回路12、および、積分回路5の出力電圧を目標値とし電圧検出回路12が検出した出力電圧をフィードバック値としてDC/DCコンバータ6の出力電圧をフィードバック制御する直流駆動回路11aがある。更に、交流昇圧回路10の出力周波数を検出する周波数検出回路14、および、周波数変換回路7の出力周波数を目標値とし周波数検出回路14が検出した出力周波数をフィードバック値として交流昇圧回路10の出力周波数をフィードバック制御する交流駆動回路13aがある。その他の構成は第1実施例と同様である。
図5に本発明の第3実施例の高圧回路4の構成を示す。この高圧回路4は、高圧電源の直流出力の電流をPWMのDutyで可変制御し、交流出力の周波数をPWMの周波数で制御を行う。高圧回路4には、DC/DCコンバータ6の出力電流を検出する電流検出回路15、および、積分回路5の出力電圧を目標値とし電流検出回路15が検出した出力電流をフィードバック値としてDC/DCコンバータ6の出力電流をフィードバック制御する直流駆動回路11bがある。また第2実施例と同様に、交流昇圧回路10の出力周波数を検出する周波数検出回路14、および、周波数変換回路7の出力周波数を目標値とし周波数検出回路14が検出した出力周波数をフィードバック値として交流昇圧回路10の出力周波数をフィードバック制御する交流駆動回路13aがある。その他の構成は第1実施例と同様である。なお、第3実施例のマイコン2は、DC/DCコンバータ6の出力電流目標値に対応するPWM信号デューティDrを算出する。
図6に本発明の第4実施例の高圧回路4の構成を示す。この高圧回路4は、高圧電源の交流出力の電圧をPWMのDutyで可変制御し、交流出力の周波数をPWMの周波数で制御を行う。高圧回路4には、交流昇圧回路10の出力電圧を検出する電圧検出回路12,交流昇圧回路10の出力周波数を検出する周波数検出回路14、および、積分回路5の出力電圧を目標値とし電圧検出回路12が検出した出力電圧をフィードバック値として交流昇圧回路10の出力電圧をフィードバック制御するとともに、周波数変換回路7の出力周波数を目標値とし周波数検出回路14が検出した出力周波数をフィードバック値として交流昇圧回路10の出力周波数をフィードバック制御する交流駆動回路13bがある。その他の構成は第1実施例と同様である。
図7に本発明の第5実施例の高圧回路4の構成を示す。この高圧回路4は、高圧電源の交流出力の電流をPWMのDutyで可変制御し、交流出力の周波数をPWMの周波数で制御を行う。高圧回路4には、交流昇圧回路10の出力電流を検出する電流検出回路15,交流昇圧回路10の出力周波数を検出する周波数検出回路14、および、積分回路5の出力電圧を目標値とし電圧検出回路12が検出した出力電流をフィードバック値として交流昇圧回路10の出力電流をフィードバック制御するとともに、周波数変換回路7の出力周波数を目標値とし周波数検出回路14が検出した出力周波数をフィードバック値として交流昇圧回路10の出力周波数をフィードバック制御する交流駆動回路13bがある。その他の構成は第1実施例と同様である。
図8は、図6に示す高圧回路4と同一構成の高圧回路4ではあるが、定着器214の誘導加熱コイルに給電するものである。
20:操作ボード
100:カラー原稿スキャナ
120:自動原稿供給装置
200:カラープリンタ
PC:パソコン
PBX:交換器
PN:通信回線
203:光書込みユニット
204:帯電ローラ
205:転写ローラ
208:転写ベルト
209〜211:給紙トレイ
212:レジストローラ対
213:搬送ベルト
214:定着ユニット
100:カラー原稿スキャナ
120:自動原稿供給装置
200:カラープリンタ
PC:パソコン
PBX:交換器
PN:通信回線
203:光書込みユニット
204:帯電ローラ
205:転写ローラ
208:転写ベルト
209〜211:給紙トレイ
212:レジストローラ対
213:搬送ベルト
214:定着ユニット
Claims (12)
- 第1指示値を表わすデューティおよび第2指示値を表わす周波数のPWM信号を生成する指示手段;および、
前記PWM信号のデューティに対応するレベルの第1電気信号を発生する第1のPWM信号変換手段,前記PWM信号の周波数に対応する周波数の第2電気信号を発生する第2のPWM信号変換手段、および、第1電気信号および第2電気信号によって制御される電力出力手段、を含む電気回路;
を備える電源装置。 - 前記電力出力手段は、第1電気信号によって制御される第1電力出力手段、および、第2電気信号によって制御される第2電力出力手段を含む:請求項1に記載の電源装置。
- 電気回路は更に、第1および第2電力出力手段の出力を合成出力する手段を含む;請求項2に記載の電源装置。
- 第1電力出力手段はDC/DCコンバータ、第2電力出力手段は交流昇圧回路である;請求項2又は3に記載の電源装置
- 電気回路は更に、第1電力出力手段の出力電圧を検出する電圧検出手段、および、第1電気信号を目標値とし前記電圧検出手段が検出した出力電圧をフィードバック値として第1電力出力手段の出力電圧をフィードバック制御する第1駆動手段、を含む;請求項2乃至4のいずれか1つに記載の電源装置。
- 電気回路は更に、第1電力出力手段の出力電流を検出する電流検出手段、および、第1電気信号を目標値とし前記電流検出手段が検出した出力電流をフィードバック値として第1電力出力手段の出力電流をフィードバック制御する第2駆動手段、を含む;請求項2乃至4のいずれか1つに記載の電源装置。
- 電気回路は更に、第2電力出力手段の出力周波数を検出する周波数検出手段、および、第2電気信号を目標値とし前記周波数検出手段が検出した出力周波数をフィードバック値として第2電力出力手段の出力周波数をフィードバック制御する第3駆動手段、を含む;請求項2乃至6のいずれか1つに記載の電源装置。
- 電気回路は更に、電力出力手段の出力電圧を検出する電圧検出手段,出力周波数を検出する周波数検出手段、および、第1電気信号を目標値とし前記電圧検出手段が検出した出力電圧をフィードバック値として電力出力手段の出力電圧をフィードバック制御するとともに、第2電気信号を目標値とし前記周波数検出手段が検出した出力周波数をフィードバック値として電力出力手段の出力周波数をフィードバック制御する、駆動手段、を含む;請求項1に記載の電源装置。
- 前記電力出力手段の出力電圧を、定着装置の誘導加熱コイルに出力する;請求項8に記載の電源装置。
- 電気回路は更に、電力出力手段の出力電流を検出する電流検出手段,出力周波数を検出する周波数検出手段、および、第1電気信号を目標値とし前記電流検出手段が検出した出力電流をフィードバック値として電力出力手段の出力電流をフィードバック制御するとともに、第2電気信号を目標値とし前記周波数検出手段が検出した出力周波数をフィードバック値として電力出力手段の出力周波数をフィードバック制御する、駆動手段、を含む;請求項1に記載の電源装置。
- 前記指示手段は、PWMタイマ、および、第1指示値を表わすデューティおよび第2指示値を表わす周波数のPWM信号の高レベル出力時間および低レベル出力時間を算出し、該高レベル出力時間および低レベル出力時間を前記PWMタイマに交互に設定する手段、を含む;請求項1乃至10のいずれか1つに記載の電源装置。
- 請求項1乃至8および10のいずれか1つに記載の電源装置;および、該電源装置の出力が印加される帯電器;を備える画像形成装置。
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Cited By (2)
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JP2018049172A (ja) * | 2016-09-21 | 2018-03-29 | 富士ゼロックス株式会社 | 画像形成装置及びバイアス電源装置 |
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