JP2007108743A - 高電圧電源をもつ顧客交換可能ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】顧客交換可能ユニット（ＣＲＵ）に、ホスト（本体部）から高電圧電力が供給されるのを無くして、高電圧電力の供給に伴う絶縁破壊等の問題を阻止する。
【解決手段】印刷装置９に取り付けることができる顧客交換可能ユニット１０が設けられる。顧客交換可能ユニット１０には、作動のために高電圧電力を必要とする部品（１０４、１０８）と、低電圧電力入力部と、低電圧電力入力部からの低電圧電力を、前記部品が用いるための高電圧電力に変換するように、低電圧電力入力部と協働する高電圧電源ユニット１３０とが設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写・印刷システム等の複製機械において用いられる、顧客が取り外しできるモジュール形態の、顧客交換可能ユニットに関する。

機械設計の、特に事務機器産業における一般的な傾向は、モジュールを基礎として複数のモジュールで機械を組織化することであり、ここでは、機械の特定の別体の複数のサブシステムが複数のモジュールとして組み付けられ、各モジュールは容易に機械から取り外すことができ、同じモジュール又は同様な種類の新規なモジュールと交換することができるようになっている。モジュール設計は、顧客との取引関係における大きな融通性を可能にする。サブシステムを、「顧客交換可能ユニット（Customer Replaceable Unit）」すなわちＣＲＵ（本書ではＣＲＵと称する）としても知られる個別のモジュールで設けることにより、サービス担当者は、欠陥のあるモジュールを取り外して交換するだけでよいため、担当者の訪問を非常に短縮することができる。

複写・印刷システム等において、帯電コロトロン、転写コロトロン等の、ＣＲＵ内の様々な部品は、作動のために高電圧電力を必要とする。典型的には、電子写真式複写・印刷システム等の複製システムは、高電圧電力を発生させるため、ホスト（主機械すなわち顧客交換可能ユニットが取付けられる側の本体部）に取付けられた、１個の高電圧電源ユニットを用いて、その高電圧電力を、様々な導線、端子、コンタクトなどによって、ＣＲＵへ送っている。このような印刷装置の故障形態の１つは、ホストに取り付けられた高電圧電源から、ＣＲＵ内の部品に高電圧電力を送る導線周辺での絶縁破壊による、不安定なふるまいと印刷品質欠陥である。絶縁破壊は、典型的には、高電圧ワイヤ周辺に常に存在するプラズマの影響によって引き起される。絶縁体の故障によって引き起こされる問題は、不安定なものであり、症状を説明するのが困難で、その結果として熟練したサービス技術者でも、故障を修理するのが非常に困難である。

米国特許第３，９８５，４３６号明細書 米国特許第６，７９８，９９７号明細書 米国特許第６，５２９，６９２号明細書

本発明の目的は、顧客交換可能ユニット（ＣＲＵ）には、ホスト（すなわち主機械となる本体部）から高電圧電力が供給されるのを無くして、高電圧電力の供給に伴う絶縁破壊等の問題を阻止することにある。

１つの態様によれば、印刷装置に取り付けることができる顧客交換可能ユニットが設けられる。本発明において、顧客交換可能ユニットに、作動のために高電圧電力を必要とする部品と、低電圧電力入力部と、この低電圧電力入力部からの低電圧電力を、前記部品が用いるための高電圧電力に変換するように、前記低電圧電力入力部と協働する高電圧電源ユニットと、が設けられる。

図１において、符号９は電子写真印刷装置を示し、本実施形態においては、デジタルコピー機／印刷機として示されている。本明細書で用いられる「印刷装置」は、光レンズ・コピー機、デジタル・プリンタ、デジタル・コピー機、製本機、ファクシミリ機械、又は多機能装置といったあらゆる方法で印刷物を出力する機械のいずれにも適用することができ、インクジェット、ホットメルト、又は他の方法のいずれかにより、静電写真的に画像を生成することができる。印刷装置９は、モジュール形態として組織化されており、ここでは、機械の特定の個別のサブシステムが、「顧客交換可能ユニット」すなわちＣＲＵとしても知られるモジュールとして組み付けられており、このモジュールは容易に印刷装置９の本体（ホスト）から取り外すことができ、同じ又は同様な種類の新規なモジュールと交換することができるようになっている。例えば、印刷装置９は、顧客交換可能ユニットとして、１つのモジュール「ゼログラフ・モジュール」１０を含むことが示されている。ゼログラフ・モジュール１０が顧客交換可能ユニットとして例示目的のために与えられているが、その他のモジュールを用いることができ、かつそれらは印刷装置９の部品、部品の群、システム又はサブシステムのいずれかとなりうることが考えられる。通常、印刷装置９は、１つ又はそれ以上の顧客交換可能ユニット（モジュール）を含むとが考えられ、印刷装置９の寿命において複数回、１つ又はそれ以上のモジュールが取り外される、又は交換される必要があることが予想される。

デジタル印刷装置においては、デジタル・プリンタ形態であっても、デジタルコピー機形態であっても、画像は、表面がコロトロンなどによって全体的に帯電された後すぐに、感光体表面上のピクセルサイズの領域を選択的に放電することにより生成される。典型的には、この選択的な放電は、公知のように、回転する反射ポリゴンからビームを反射させる変調レーザを含むラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）によって、実行される。ＬＥＤバー又はイオノグラフィック・ヘッドといった、感光体を画像単位で放電する他の装置もまた知られている。ＲＯＳその他の装置により作動する画像データは、典型的には、本明細書では２０として示す、「電子サブシステム」すなわちＥＳＳと呼ばれるものによって生成される。

ＥＳＳ２０は、パーソナルコンピュータから、又はネットワーク上のいくつかのパーソナルコンピュータあるいは他の装置の１つから、又は装置がデジタルコピー機として使用されている場合には、公知のように光センサバーにより、オリジナル画像データを受信することができる。手短に言えば、光センサバーは、典型的には、ピクセルサイズの光センサの直線アレイを含み、この上に、オリジナルのハードコピー画像上の一連の小さい領域が合焦される。アレイにおける光センサは、オリジナル画像の暗い反射領域及び明るい反射領域を、ＥＳＳ２０が編集し、保持することができる電気信号に変換する。

電子写真印刷／コピー装置内には、更に、「分配ボード（distribution board）」３０と呼ばれるものが設けられる。分配ボード３０は、ＥＳＳ２０へのものと同じネットワークチャネルを通して、又は、電話線あるいはファクシミリ線（図示せず）を通して、メッセージを送信又は受信することができ、あるいは、分配ボード３０は、メッセージを、典型的には、装置の外に配置されたタッチスクリーン形態で表示装置を通じて表示されるようにすることができる。

分配ボード３０は、典型的には、特別に適応されたメモリ装置１１への通信が可能であり、前記特別に適応されたメモリ装置１１は、装置内の１つ又はそれ以上の顧客交換可能ユニット（モジュール）と関連付けられている、ここでは「顧客交換可能ユニット・モニタ（Customer Replaceable Unit Monitor）」すなわちＣＲＵＭと呼ばれる。図の示実施形態においては、ゼログラフ・モジュール１０は、顧客により交換可能なものとして設計されており、モジュール１０全体が装置９から全体として簡単に取り外され、次いで、同じ又は同様な種類の他のモジュールと即座に交換できるようになっている。コピー機又は印刷機産業では良く知られていることであるが、顧客は、必要に応じて、個々のモジュールを買うか又はリースすることができ、典型的には、何の特別な訓練もなしで、モジュールを交換することができる。図示のように、ゼログラフ・モジュール１０はＣＲＵＭ１１と関連付けられている。

ＣＲＵＭ１１の全体的な目的は、特定のモジュールがどのように機械において使用されるかについて、そのモジュールの情報を保持することである。ＣＲＵＭ１１は、特定の主要データが入力されて保持され、更に定期的に更新される小さな「ノートパッド」であると考えることができる。従って、特定のモジュール１０が装置９から取り外されても、情報はモジュールと共に留まる。特定の時間にＣＲＵＭ内に保持されるデータを読み取ることにより、ＣＲＵＭの特定の使用特性を見出すことができる。

ＣＲＵＭ１１は、ＥＥＰＲＯＭ（電気的に消去可能な、プログラム可能型読み取り専用メモリ）の形態とすることができる。ＣＲＵＭ１１は、有線アーキテクチャ（例えば、２線式シリアルバス・アーキテクチャ）又は無線アーキテクチャ（例えば、赤外線又は無線周波信号アーキテクチャ）を用いて、分配ボード３０に接続することができる。ＣＲＵＭ内の不揮発性メモリは、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭモードにおいてデータの格納を必要とする特別なアプリケーションのために設計することができる。ＣＲＵＭ１１は、分配ボード３０とのデータ転送において、送信機及び受信機両方の役割を果たすことができる。

例えば、印刷装置９のような機械においては、機械内のモジュール（例えば、モジュール１０）の様々な部品は、作動のために高電圧電力を必要とする。このような部品は、例えば、帯電コロトロン、現像剤ユニット、及び転写コロトロンのようなゼログラフ部品を含む。本明細書で使用される「高電圧」とは、電力ラインからアースまで測定した場合において、３００ボルト以上の電圧をいう。高電圧は、モジュール１０内の装置の要求に応じて、交流（ＡＣ）又は直流（ＤＣ）とすることができる。ＡＣ電圧においては、３００ボルト値は、ＲＭＳ（二乗平均平方根）電圧を表わす。

これらの部品により要求される高電圧は、普通の１１０から２２０ボルトの、ほとんどのコンセントで利用可能な供給電圧より大きいので、印刷装置９は、高電圧電源ユニット１３０を含み、この高電圧電源ユニット１３０は、低い供給電圧を、コロトロンのような部品に使用する高電圧に変換する。高電圧電源ユニット１３０は、更に、高電圧電源ユニット１３０における制御論理により適用されることができる制御信号１３２をＥＳＳから受信して、高電圧電源ユニット１３０から出力される電力の様々な媒介変数（例えばタイミング、振幅、電圧レベル及び同様なもの）を調節することができる。電源を調節することに加えて、高電圧電源ユニット１３０は、更に、高電圧を必要とする部品の電力要求を満たすように、その供給電圧を、整流し、フィルタ処理し、あるいは、調整することができる。

示されていないが、印刷装置９は、更に、１１０／２２０ボルトの供給電力を、印刷装置９内の様々な部品が使用可能な低電圧電力に変換及び／又は別の方法により調整する、低電圧電源ユニットを含む。本明細書で使用される「低電圧」とは、電力ラインからアースまで測定した場合に、３００ボルト未満の電圧のことである。ＡＣ電圧においては、これはＲＭＳ（二乗平均平方根）電圧を表わす。

前述のように、従来の電子写真コピー機及び印刷機の故障モードの１つは、ホスト（主機械部分）に取り付けられた高電圧電源ユニットからＣＲＵ１０内の部品に高電圧電力を送る導線周辺での絶縁破壊による、不安定なふるまいと印刷品質欠陥である。システムが古くなるにつれて、高電圧に曝される機械部品は、高電圧電界（＞０．１ｋＶ／ｍｍ）又は電場勾配のいずれかの領域で発生するプラズマの影響のために、劣化の問題を生じる。最も頻繁に故障するのは、ワイヤ周辺の絶縁体である。コピー機及び印刷機においては、高電圧ケーブルの劣化は、特に湿度が高い条件下で電気的破壊を引き起こすことがあり、これらの高電圧アークの電気的雑音に曝された場合には、システムの反応は全く予測できない。結果として、このような障害は、高度に熟練したサービス員でも原因を突き止めるのが難しく、しばしば、数回の再サービス事象を必要とし、あるいは、特定の故障部品を容易に識別できない場合には、高電圧部品全ての高価な強制的な交換が必要となる。

図１に示すように、本発明においては、高電圧電源ユニット１３０はモジュール１０の一部を形成し、モジュール１０が取り外された場合には、高電圧電源ユニット１３０もまた取り外されるようになっている。高電圧電源ユニット１３０は１つしか示されていないが、モジュール又はＣＲＵ１０は、１つ又はそれ以上の高電圧電源ユニット１３０を含むことができる。更に、機械は印刷装置９として示されているが、高電圧電源ユニット１３０を含むモジュールは、異なる種類の機械において使用できる。

本発明においては、ＣＲＵ１０とホスト印刷装置９との間の電気接続は、低電圧接続によってなされる利点がある。図２に示すように、ＣＲＵ１０には、低電圧入力部（端子、コンタクト及び同様なもの）１５０、１５４、及び１３８が取り付けられており、これらは、印刷装置９に取り付けられた対応する低電圧出力部（端子、コンタクト等）１５２、１５６、及び１４０に接続される。図２は、各々の接続を単一の導線又は端子として示すが、各々の接続は、必要に応じて、複数の導線及び端子を通して作られることを理解されたい。

ＣＲＵ１０が印刷装置９内に取り付けられた状態では、低電圧入力部１５０は低電圧出力部１５２に接続されて、高電圧電源ユニット１３０と外部の低電圧（例えば１１０／２２０）電源との間の電気接続を提供し、低電圧入力部１５４は低電圧出力部１５６と接続して、高電圧電源とＥＳＳ２０との間の電気接続を提供し、低電圧入力部１３８は低電圧出力部１４０と接続して、分配ボード３０とＣＲＵＭ１１との間の電気接続を提供する。これら入力部／出力部の対の各々は、印刷装置９からＣＲＵ１０を取り外すことを可能にするように、分離することができる。低電圧出力部１５２、１５６、及び１４０は、ＣＲＵ１０が印刷装置９から取り外された場合には、ホスト印刷装置９に固定されて、これと共に残る。同様に、低電圧入力部１５０、１５４、及び１３８は、印刷装置９から取り外された場合には、ＣＲＵ１０に固定されて、ＣＲＵ１０に残る。

高電圧電源ユニット１３０をＣＲＵ１０の内部、したがって、使用位置の近くに置くことにより、ホスト印刷装置９全体にわたり高電圧を送ることに関連する電力損失及び信頼性のリスクが減少し、高電圧をＣＲＵ１０に伝達するのに必要な高電圧端子の費用はなくなる。

高電圧電源ユニット１３０は、プラズマによる劣化に対して脆弱な高電圧発生部品を含むことがあると考えられる。したがって、「脆弱な」高電圧部品は、ＣＲＵ１０が顧客又はサービス技術者により交換されるときはいつでも全て交換され、次いで、高電圧部品が点検され、試験されて、定期的に、改装施設において一新されるか又は交換されることになる。ゼログラフＣＲＵは、高電圧電界応力下での絶縁体の電気寿命に匹敵する時定数を数時間の作動範囲から潜在的に数百時間までの作動にまで引き出したので、定期的に交換されるＣＲＵ１０の一部として、高電圧電源ユニット１３０を含むのが実現可能である。更に、ＣＲＵ１０を印刷装置から取り外すことを、サービス員がインターロックとして用いて、サービス員が印刷装置９の残りの部分に関して仕事をする場合に、高電圧照射の可能性をなくすようにすることができることが理解されるであろう。このＣＲＵは、物理的に、低電圧活性電源と分離されているので高電圧を生成することができず、いくつかの実施形態においては、どのような制御信号も受信しない。

高電圧電源ユニット１３０がＣＲＵ１０に含まれるので、ＥＳＳ２０が、電源ユニット１３０を制御するのに使用するための一組の標準的なインターフェース・コマンドを与えることが可能であり、同時に、高電圧電源ユニット１３０の作動の詳細をＥＳＳ２０から「隠す」ことが可能である。換言すると、ＥＳＳ２０から電源ユニット１３０に入力される信号１３２は、ＣＲＵ１０内の部品の種類及び／又は電源ユニット１３０の種類とは独立している。ホスト印刷装置９は、ＣＲＵ１０を既知の入力信号１３２をもつ「ブラックボックス」とみなしており、高電圧電源ユニット１３０は、入力信号１３２に応じて適切な高電圧電力を提供する。このＣＲＵ１０に対する電源のカプセル化は、ＥＳＳ２０によって提供される信号１３２を変えることなく、ＣＲＵ１０内の部品を変更することを可能にする。

本発明の１実施形態に係る、顧客交換可能ユニット（ＣＲＵ）を有する電子写真印刷装置の概略断面図である。 電子写真印刷装置と顧客交換可能ユニット（ＣＰＵ）との間の電気接続の概略図である。

符号の説明

９：印刷装置
１０：ゼログラフ・モジュール（顧客交換可能ユニット＝ＣＲＵ）
１１：顧客交換可能ユニット・モニタ（ＣＲＵＭ）
２０：電子サブシステム（ＥＳＳ）
３０：分配ボード
１３０：高電圧電源ユニット
１３２：入力信号
１３８、１５０、１５４：低電圧入力部
１４０、１５２、１５６：低電圧出力部

Claims (4)

1. 印刷装置に取り付けることができる顧客交換可能ユニットであって、
   作動のために高電圧電力を必要とする部品と、
   低電圧電力入力部と、
   前記低電圧電力入力部と協働して、該低電圧電力入力部からの低電圧電力を、前記部品が用いる高電圧電力に変換する高電圧電源ユニットと、
   を含むことを特徴とする顧客交換可能ユニット。
2. 請求項１に記載の顧客交換可能ユニットにおいて、更に、低電圧信号入力部を含み、前記高電圧電源ユニットは、前記低電圧信号入力部において受信した信号に応じて、前記高電圧電力の出力を制御している、ことを特徴とする顧客交換可能ユニット。
3. 印刷装置であって、
   前記印刷装置内に配置された低電圧電力出力部と、前記印刷装置から取り外すことができる顧客交換可能ユニットとを含み、
   前記顧客交換可能ユニットが、
   作動のために高電圧電力を必要とする前記印刷装置の部品と、
   低電圧電力入力部と、
   前記低電圧電力入力部と協働して、該低電圧電力入力部からの低電圧電力を、前記部品が用いる高電圧電力に変換する高電圧電源ユニットとを含む、
   ことを特徴とする印刷装置。
4. 請求項３に記載の印刷装置において、更に、前記高電圧電源ユニットの作動に関する情報が格納された、前記顧客交換可能ユニットに取り付けられた顧客交換可能ユニット・モニタを含む、ことを特徴とする印刷装置。

Images