JP2012181336A - 電源装置、画像形成装置および電源制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】交流電圧を印加してトナーを浮遊させて現像を行うフレア現像方式の画像形成装置に用いられる電源装置において、インターロック機構の動作指示が検出された場合に、交流電圧をトナーの浮遊開始電圧VFを跨いで低下させるに際して、トナーの規制力を維持可能な電圧低下率で交流電圧を低下させる。
【選択図】図4
Description
本実施の形態にかかる画像形成装置は、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能およびファクシミリ機能のうち少なくとも2つの機能を有する一般に複合機と称されるものであって、原稿を読み取り画像データに変換する画像読取部と、画像読取部で原稿を読み取って得られた画像データに対して画像処理を施す画像処理部と、画像処理された画像データに基づき紙面に画像を形成する画像形成部とを有する。
まず、画像形成部は、4つの感光体ドラム10Y,10M,10C,10Kと、各感光体ドラム10Y,10M,10C,10K上に形成した潜像を互いに異なる色のトナー像にそれぞれ現像する複数の現像装置11Y,11M,11C,11Kと、異なる色のトナー像がそれぞれ重ね合わせ状態に一次転写される矢印A方向に回転する像担持体としての中間転写ベルト16とを備えている。
第1実施形態の電源装置は、図2に示すように、図示しない商用交流電源からの電力供給を受け、安定化、ノイズ除去などの処理を施して、フレア現像用高圧電源装置100に電力を供給する元電源200と、は、商用電源等の元電源200からの供給電力を受けてフレア現像用高圧電源装置100と、外装カバーの開状態時及び電源遮断時に元電源200からのフレア現像用高圧電源装置100への電力供給を遮断する安全装置としてのインターロックスイッチ(SW)300と、を備えている。
ブリッジ回路107は、昇圧回路101およびコンデンサ108と接続されており、内部に高容量の負荷を有するフレア現像ローラ120と、高電位側スイッチ121,122及び低電位側スイッチ131,132としては、電圧制御可能な電解効果トランジスタ(FET)等を用いることができる。
図16は、従来の電源装置の通常動作時の説明図である。
また、図17は、従来の電源装置の放電動作時(外装カバー開状態時及び電源遮断時)の説明図である。
また、図18は、従来の電源装置の処理フローチャートである。
これにより、フレア現像用高圧電源510には、元電源520からの電力供給が行われる。しかし、外装カバー開状態時及び電源遮断時には、図17に示すように、インターロックSW530は開状態(オフ状態)となっており、フレア現像用高圧電源510には、元電源520からの電力供給が遮断される。
一方、インターロックSW530が閉状態(オン状態)であり、元電源520からの電力供給が継続している場合には(ステップS51;No)、昇圧回路511は、インターロックSW530を介して元電源200に接続され、元電源200から供給される電力の電圧を数100Vの直流高電圧に昇圧して、コンデンサ514を充電するとともに、ブリッジ回路517に供給して交流パルス電圧を発生させ、容量性負荷であるフレア現像ローラ526に供給する。フレア現像ローラ526は、トナーをホッピングさせてクラウド状態としてフレア現像を行う通常動作を行う。
図3は、第1実施形態の処理フローチャートである。
コントローラ103の第1制御部103Aは、図2に示すように、第1電圧検出回路が出力した第1電圧検出信号に基づいて、第1電圧検出信号D1がL(ロウ)レベル、すなわち、外装カバーが開状態であること、あるいは、電源遮断指示に起因してインターロックSW300が開状態となっているか否かを判別する(ステップS11)。
まず、図2を参照して通常時の動作について説明する。
ステップS11の判別において、第1電圧検出信号がH(ハイ)レベル、すなわち、外装カバーが閉状態にあり、かつ、電源供給がなされており、インターロックSW300が閉状態である場合には(ステップS11;No)、コントローラ103は、第1制御部103A及び第2制御部103Bにより第1切替SW109及び第2切替SW110を開状態(オフ状態)とする(ステップS16)。
この結果、元電源200からインターロックSW300を介して供給された電力の電圧を昇圧回路101により昇圧してコンデンサ108に充電を行うとともに、ブリッジ回路107に昇圧後の電力を供給する。
図4は、第1実施形態の動作タイミングチャートである。
図5は、第1実施形態において緩やかに放電を行う場合の動作状態説明図である。
ステップS11の判別において、第1電圧検出信号D1の電圧がL(ロウ)レベル、すなわち、外装カバーが開状態となり、あるいは、電源遮断されると、インターロックスイッチが開状態となっているので(ステップS11;Yes)、コントローラ103の第1制御部103Aは、時刻t0において、第1切替SW109をオン状態とし、第2制御部103Bは、第2切替SW110をオフ状態として(ステップS12)、放電を開始させる。
この放電と並行して、コントローラ103の第2制御部103Bは、第2電圧検出回路105の出力している第2電圧検出信号D2を監視し、その電圧がトナーがホッピング(浮遊)を開始するトナー浮遊開始電圧VF未満となったか否かを判別する(ステップS13)。
ステップS13の判別において、第2電圧検出信号D2の電圧がトナー浮遊開始電圧VF未満となった場合には(ステップS13;Yes)、具体的には、図4における時刻t1に至ると、トナーはホッピング状態ではなくなるので、当該タイミング以降は、電圧を急激に低下させたとしても、トナーが機内で舞い散らされることを抑制できる。
そこで、コントローラ103は、第1制御部103A及び第2制御部103Bを制御して、第1切替SW109及び第2切替SW110を閉状態(オン状態)とする(ステップS14)。
以上の第1実施形態は、昇圧回路101の入力電圧及びコンデンサ108の残留電圧に基づいて、放電速度を制御する構成を採っていたが、本第2実施形態は、昇圧回路101の入力電圧及び放電開始からの経過時間に基づいて放電速度を制御する実施形態である。
ここで、タイマ回路103Cは、放電電流が少ない緩やかな放電を開始してからの経過時間T1及び放電電流が多い急激な放電を開始してからの経過時間T2を計測する。
これにより、第1制御部103A及び第2制御部103Bは、タイマ回路103Cの計測時間に基づいて、第1切替SW109あるいは第2切替SW110を制御する。
図8は、第2実施形態の処理フローチャートである。
コントローラ103Xの第1制御部103Aは、電圧検出回路102Xが出力した第1電圧検出信号D1に基づいて、第1電圧検出信号D1がL(ロウ)レベル、すなわち、外装カバーが開状態であることに起因してインターロックSW300が開状態となっているか否かを判別する(ステップS21)。
まず、図7を参照して通常時の動作について説明する。
ステップS21の判別において、第1電圧検出信号D1がH(ハイ)レベル、すなわち、外装カバーが閉状態にあり、かつ、電源スイッチがオンとなっており電源供給がなされており、インターロックSW300が閉状態である場合には(ステップS21;No)、コントローラ103は、第1制御部103A及び第2制御部103Bにより第1切替SW109及び第2切替SW110を開状態(オフ状態)とする(ステップS26)。
図9は、第2実施形態において緩やかに放電を行う場合の動作状態説明図である。
ステップS21の判別において、第1電圧検出信号D1の電圧がL(ロウ)レベル、すなわち、外装カバーが開状態となり、あるいは、電源遮断されると、インターロックスイッチが開状態となっているので(ステップS21;Yes)、コントローラ103Xの第1制御部103Aは、時刻t0において、第1切替SW109をオン状態とし、第2制御部103Bは、第2切替SW110をオフ状態として(ステップS22)、放電を開始させる。
これにより、コンデンサ108は、徐々に放電を行い、その残留電圧が徐々に低下する。
そこで、コントローラ103Xは、第1制御部103A及び第2制御部103Bを制御して、第1切替SW109及び第2切替SW110を閉状態(オン状態)とする(ステップS24)。
上記第1実施形態は、昇圧回路101の入力電圧及びコンデンサ108の残留電圧に基づいて、放電速度を制御する構成を採り、上記第2実施形態は、昇圧回路101の入力電圧及び放電開始からの経過時間に基づいて放電速度を制御する構成を採っていたが、本第3実施形態は、昇圧回路101の入力電圧、コンデンサ108の残留電圧及びタイマ回路103Cの出力に基づく放電開始からの経過時間に基づいて放電速度を制御する実施形態である。
第3実施形態の電源装置は、図11に示すように、図示しない商用交流電源からの電力供給を受け、安定化、ノイズ除去などの処理を施して、フレア現像用高圧電源装置100に電力を供給する元電源200と、商用電源等の元電源200からの供給電力を受けてフレア現像用高圧電源装置100Yと、外装カバーの開状態時及び電源遮断時に元電源200からのフレア現像用高圧電源装置100Yへの電力供給を遮断する安全装置としてのインターロックスイッチ(SW)300と、を備えている。
本第3実施形態において、コントローラ103Xは、第1制御部103Aと、第2制御部103Bと、タイマ回路103Cと、を備えている。
ここで、タイマ回路103Cは、第2実施形態と同様に、放電電流が少ない緩やかな放電を開始してからの経過時間T1及び放電電流が多い急激な放電を開始してからの経過時間T2を計測する。
これにより、第1制御部103A及び第2制御部103Bは、タイマ回路103Cの計測時間に基づいて、第1切替SW109あるいは第2切替SW110を制御する。
図12は、第3実施形態の処理フローチャートである。
制御回路の第1制御回路103は、第1電圧検出回路が出力した第1電圧検出信号に基づいて、第1電圧検出信号がL(ロウ)レベル、すなわち、外装カバーが開状態であることに起因してインターロックSW300が開状態となっているか否かを判別する(ステップS31)。
まず、図11を参照して通常時の動作について説明する。
ステップS31の判別において、第1電圧検出信号がH(ハイ)レベル、すなわち、外装カバーが閉状態にあり、かつ、電源スイッチがオン状態で電源供給がなされており、インターロックSW300が閉状態である場合には(ステップS31;No)、コントローラ103Xは、第1制御部103A及び第2制御部103Bにより第1切替SW109及び第2切替SW110を開状態(オフ状態)とする(ステップS39)。
図13は、第3実施形態において緩やかに放電を行う場合の動作状態説明図である。
ステップS31の判別において、第1電圧検出信号がL(ロウ)レベル、すなわち、外装カバーが開状態時あるいは電源遮断時であり、インターロックSW300が開状態である場合には(ステップS31;Yes)、第2電圧検出回路105が出力した第2電圧検出信号D2に基づいて、コンデンサ108の残留電圧を検出する(ステップS32)。
これにより、コンデンサ108は、徐々に放電を行い、その残留電圧が徐々に低下する。
続いて、コントローラ103Xは、算出した残留電圧の変動率から、コンデンサ108の残留電圧が、トナーがホッピング(浮遊)を開始するトナー浮遊開始電圧未満となると推定される経過時間T1及びコンデンサ108の残留電圧がトナー浮遊電圧未満に至ってから危険電圧未満に至るまでの時間T2を算出する(ステップS35)。
ステップS36の判別において、未だステップS33により放電を開始してからの経過時間が経過時間T1を経過していない場合には、コンデンサ108の残留電圧がトナー浮遊開始電圧以上であると推定されるので、コントローラ103Yは、トナーのホッピング状態を維持するため、待機状態となる。
そこで、コントローラ103Xは、第1制御部103A及び第2制御部103Bを制御して、第1切替SW109及び第2切替SW110を閉状態(オン状態)とする(ステップS37)。
この結果、第1放電回路104及び第2放電回路106の合成抵抗値は、第1放電回路104を構成する抵抗素子の抵抗値よりも小さくなって、第1放電回路104のみを介して放電を行う場合よりも、急激に放電が行える。したがって、コンデンサ108の残留電圧を急速に安全確保電圧以下とすることができることとなる。
ステップS38の判別において、未だステップS37により急激な放電を開始してからの経過時間が経過時間T2を経過していない場合には、未だコンデンサ108の残留電圧が安全確保電圧を超えていると推定されるので、コントローラ103Yは、待機状態となる。
以上の各実施形態においては、所定の安全確保上限電圧VDがトナーの浮遊開始電圧VFより低い場合に、コンデンサに蓄えられた電力に基づいてブリッジ回路で生成される交流電圧が浮遊開始電圧VF未満となった場合に、規制力を維持可能な電圧低下率よりも大きな所定の電圧低下率で交流電圧を安全確保電圧域(安全確保上限電圧VD未満の電圧領域)に至らせる構成としていた。
例えば、図15に示すように、時刻t10において、インターロックスイッチが開状態(オフ状態)となったことが検出された場合には、規制力を維持した電圧低下率よりも大きな所定の電圧低下率で交流電圧を安全確保上限電圧VD未満に至らせる。すなわち、第1実施形態乃至第3実施形態において、急激に放電を行った場合と同様の制御を行う。具体的には、第1実施形態と同様の回路構成の場合には、図5に示したように、第1切替SW109をオン状態とし、第2制御部103Bは、第2切替SW110をオフ状態として、穏やかな放電を行わせる。
101 昇圧回路
102 第1電圧検出回路
103、103X コントローラ(インターロック機構)
103A 第1制御部
103B 第2制御部
103C タイマ回路
104 第1放電回路(インターロック機構)
105 第2電圧検出回路
106 第2放電回路(インターロック機構)
107 ブリッジ回路
108 コンデンサ
109 第1切替スイッチ(インターロック機構)
110 第2切替スイッチ(インターロック機構)
120 フレア現像ローラ
200 元電源
300 インターロックスイッチ(インターロック機構)
D1 第1電圧検出信号
D2 第2電圧検出信号
T1、T2 経過時間
VD 安全確保上限電圧
VF 浮遊開始電圧
Claims (9)
- 交流電圧を印加してトナーを浮遊させて現像を行うフレア現像方式の画像形成装置に用いられる電源装置において、
前記交流電圧を低下させるために動作するインターロック機構の動作指示がなされたか否かを検出する指示検出手段と、
前記交流電圧を低下させる際の放電路を形成する放電手段と、
前記インターロック機構の動作指示が検出され、前記交流電圧を前記トナーの浮遊開始電圧を跨いで低下させる場合に、前記放電手段に前記トナーの規制力を維持可能な電圧低下率で前記交流電圧を低下させる放電路を形成させる電圧低下制御手段と、
を備えたことを特徴とする電源装置。 - 前記電圧低下制御手段は、所定の安全確保上限電圧が前記浮遊開始電圧より低い場合には、前記交流電圧が前記浮遊開始電圧未満となった場合に、前記規制力を維持可能な電圧低下率よりも大きな所定の電圧低下率で前記交流電圧を前記安全確保上限電圧未満に至らせることを特徴とする請求項1記載の電源装置。
- 前記電圧低下制御手段は、所定の安全確保上限電圧が前記浮遊開始電圧より高い場合には、前記交流電圧を前記トナーの規制力を維持可能な電圧低下率で低下させる電圧域に至るまでは、前記規制力を維持した電圧低下率よりも大きな所定の電圧低下率で前記交流電圧を前記安全確保上限電圧未満に至らせることを特徴とする請求項1記載の電源装置。
- 前記交流電圧を印加するための電力を蓄える電力蓄積部と、当該電力蓄積の蓄電電力を前記交流電圧に変換する変換回路と、を備え、
前記電圧低下手段は、前記インターロック機構の動作指示が検出された場合に、前記放電路を介して前記電力蓄積部の蓄電電力を放電させることで前記交流電圧を低下させる、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の電源装置。 - 前記放電手段は、第1の抵抗値を有する第1の放電回路と、
第2の抵抗値を有し、前記第1の放電回路と並列に接続可能な第2の放電回路と、を備え、
前記規制力を維持可能な電圧低下率よりも大きな所定の電圧低下率とする場合に、前記第1の放電回路と、前記第2の放電回路と、を並列に接続して、前記電力蓄積部に直列に接続する、
ことを特徴とする請求項4記載の電源装置。 - 前記第1の抵抗値は、前記第2の抵抗値よりも大きな値とされ、
前記電圧低下手段は、前記規制力を維持した電圧低下率とする場合に、前記第2の放電回路を非接続状態で、前記第1の放電回路を前記電力蓄積部に直列に接続して放電を行わせる、
ことを特徴とする請求項5記載の電源装置。 - 前記電圧低下制御手段は、前記放電手段に前記第1の放電回路を前記電力蓄積部に直列に接続させて放電を行わせて、前記電力蓄積部の残留電圧の変動率を算出し、前記電力蓄積部の残留電圧が、前記浮遊開始電圧未満に至るまでの時間および所定の安全確保上限電圧未満に至るまでの時間を算出し、前記放電手段を制御する、
ことを特徴とする請求項6記載の電源装置。 - 元電源と、
前記元電源に接続され、所定の場合に開状態となって前記元電源からの電力供給を遮断するインターロックスイッチと、
前記インターロックスイッチを介して前記元電源に接続され、前記電力供給を受けて電力を蓄える電力蓄積手段と、
前記電力蓄積手段の蓄電電力を交流電圧に変換して印加し、トナーを浮遊させて現像を行うフレア現像手段と、
前記交流電圧を低下させる際の放電路を形成する放電手段と、
前記インターロック機構の動作指示が検出され、前記交流電圧を前記トナーの浮遊開始電圧を跨いで低下させる場合に、前記放電手段に前記トナーの規制力を維持可能な電圧低下率で前記交流電圧を低下させる放電路を形成させる電圧低下制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 交流電圧を低下させるために動作するインターロック機構を有し、前記交流電圧を印加してトナーを浮遊させて現像を行うフレア現像方式の画像形成装置に用いられる電源装置で実行させる電源制御方法において、
前記インターロック機構の動作指示がなされたか否かを検出する指示検出過程と、
前記インターロック機構の動作指示が検出され、前記交流電圧を前記トナーの浮遊開始電圧を跨いで低下させる場合に、前記トナーの規制力を維持可能な電圧低下率で前記交流電圧を低下させる電圧低下過程と、
を備えたことを特徴とする電源制御方法。
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