JP2017032730A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高圧基板を制御する制御基板において、高圧基板の高圧出力が目標値となるように短時間で矩形制御信号のデューティーを補償する。【解決手段】 制御基板２は、矩形制御信号を出力するコントローラー３２と、矩形制御信号のレベル変化に対応して矩形信号を生成し高圧基板１の高圧出力回路１１へ出力するドライバー回路３１とを備える。そして、コントローラー３２は、（ａ）矩形信号のデューティーを測定し、（ｂ）矩形制御信号のデューティーと矩形信号のデューティーとの差分を特定し、（ｃ）特定した差分に基づいて、矩形制御信号のデューティーを補正する。【選択図】 図１

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

図３は、電子写真方式の画像形成装置内の高圧基板１および制御基板１０１の一例を示すブロック図である。

プリンター、複合機などといった電子写真方式の画像形成装置は、高電圧が要求される現像ローラーなどの部位を内蔵しているため、図３に示す高圧基板１の高圧出力回路１１が、そのような部位に、所定の高電圧を印加している。

高圧基板１における高圧出力回路１１は、制御基板１０１から入力される矩形信号のデューティーに対応する高電圧を生成し、電子写真方式の現像プロセスにおいて使用される所定の部位に印加している。

制御基板１０１では、コントローラー１１１が、上述の所定の高電圧（目標値）に対応するデューティーの矩形制御信号を、ドライバー回路１１２に出力し、ドライバー回路１１２では、ドライバートランジスターＴｒがその矩形制御信号でオンオフ動作し、ドライバートランジスターＴｒのコレクター電位が矩形信号として高圧基板１の高圧出力回路１１に印加されている。

図４は、図３に示す制御基板１０１における矩形制御信号と矩形信号（ドライバートランジスターＴｒの出力信号）との関係を示すタイミングチャートである。図５は、図４において矩形制御信号がハイレベルからローレベルへ変化する際の矩形信号のレベル変化を説明するタイミングチャートである。

図３に示すドライバー回路１１２では、図４に示すように、矩形制御信号がハイレベルであるとき、ドライバートランジスターＴｒがオン状態となり、矩形信号はローレベルとなる。一方、矩形制御信号がローレベルであるとき、ドライバートランジスターＴｒがオフ状態となり、矩形信号はハイレベルとなる。

しかし、図５に示すように、矩形制御信号がハイレベルからローレベルへ変化する際、ドライバートランジスターＴｒのスイッチング特性、制御基板１０１内の浮遊容量などに起因して、ドライバートランジスターＴｒの出力信号がハイレベルに到達するまでに遅延が発生する。このため、矩形信号のデューティーが、矩形制御信号のデューティーに一致せず、ひいては、高圧出力回路１１の高圧出力（電圧値）が目標値からずれてしまう。このズレは、環境温度、ドライバートランジスターＴｒの特性の個体差などに起因して、一定していない。

ある画像形成装置では、高圧出力の電圧値や電流値をコントローラー側にフィードバックし、高圧出力の電圧値や電流値が目標値になるように矩形制御信号のデューティーを制御している（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−８８９６５号公報

しかしながら、上述の画像形成装置では、高圧基板１側で高圧出力の電圧値や電流値が安定するまで、制御基板１０１側では、矩形制御信号のデューティーのフィードバック制御を実行できないため、短時間で、矩形制御信号のデューティーを補償することは困難である。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、高圧基板を制御する制御基板において、高圧基板の高圧出力が目標値となるように短時間で矩形制御信号のデューティーを補償する画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、入力される矩形信号のデューティーに対応する高電圧を電子写真方式の現像プロセスにおいて使用される所定の部位に印加する高圧出力回路を備える高圧基板と、前記高圧基板に対して前記矩形信号を出力する制御基板とを備える。前記制御基板は、矩形制御信号を出力するコントローラーと、前記矩形制御信号のレベル変化に対応して前記矩形信号を生成し出力するドライバー回路とを備える。そして、前記コントローラーは、（ａ）前記矩形信号のデューティーを測定し、（ｂ）前記矩形制御信号のデューティーと前記矩形信号のデューティーとの差分を特定し、（ｃ）特定した前記差分に基づいて、前記矩形制御信号のデューティーを補正する。

本発明によれば、高圧基板を制御する制御基板において、高圧基板の高圧出力が目標値となるように短時間で矩形制御信号のデューティーを補償する画像形成装置が得られる。

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１０における高圧基板１および制御基板２の構成を示すブロック図である。 図２は、図１におけるコントローラー３２によるデューティーの差分を特定するための動作を説明するフローチャートである。 図３は、電子写真方式の画像形成装置１０内の高圧基板１および制御基板１０１の一例を示すブロック図である。 図４は、図３に示す制御基板１０１における矩形制御信号と矩形信号（ドライバートランジスターＴｒの出力信号）との関係を示すタイミングチャートである。 図５は、図４において矩形制御信号がハイレベルからローレベルへ変化する際の矩形信号のレベル変化を説明するタイミングチャートである。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１０における高圧基板１および制御基板２の構成を示すブロック図である。

この実施の形態に係る画像形成装置１０は、電子写真方式の画像形成装置であり、感光体ドラム、感光体ドラムを帯電させる帯電ローラー、感光体ドラムの表面上の静電潜像にトナーを付着させる現像ローラー、トナー画像の１次転写または２次転写のための転写ローラーなどを備えている。

これらの現像ローラー、帯電ローラー、転写ローラーなどの部位には、それぞれ独立して高電圧の印加が要求される。したがって、この実施の形態に係る画像形成装置１０は、そのような部位に、所定の高電圧を印加する高圧基板１、および高圧基板１を制御する制御基板２を備えている。

高圧基板１は、１または複数の高圧出力回路１１を備える。この実施の形態では、高圧基板１は、複数の高圧出力回路１１を備える。高圧出力回路１１は、入力される矩形信号のデューティーに対応する高電圧を、電子写真方式の現像プロセスにおいて使用される所定の部位（現像装置３、帯電装置４など）にそれぞれ印加する。各高圧出力回路１１は、積分回路２１、増幅回路２２、および昇圧回路２３を備える。

積分回路２１には、制御基板２のドライバー回路３１が接続され、その接続点が、抵抗Ｒ１１で高圧基板１の電源へプルアップされ、また、抵抗Ｒ１２でプルダウンされる。これにより、矩形信号が、制御基板２の電源レベル（ここでは３．３Ｖ）とは異なる電源レベル（ここでは２４Ｖ）の高圧基板１へ伝達される。

積分回路２１は、矩形信号のデューティーに応じた直流電圧を生成し、増幅回路２２に印加する。

増幅回路２２は、昇圧回路２３の所定部位（高圧出力に対応する電圧が現れる部位）の電圧に基づいて、高圧出力が目標値になるように増幅率を決定し、決定した増幅率で増幅した電圧を昇圧回路に印加する。つまり、増幅回路２２によって、高圧出力が、積分回路２１の出力電圧に対応する値になるようにフィードバック制御されている。

昇圧回路２３は、所定の倍率で増幅回路２２により印加された電圧を昇圧し、昇圧後の電圧を高圧出力として所定部位に印加する。

また、制御基板２は、高圧基板１に対して上述の矩形信号を出力する。制御基板２は、１または複数のドライバー回路３１、コントローラー３２、およびアナログスイッチ３３を備える。この実施の形態では、制御基板２は、複数のドライバー回路３１を備える。

各ドライバー回路３１は、コントローラー３２から供給される矩形制御信号のレベル変化に対応して矩形信号を生成し出力する。

コントローラー３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などを含むプロセッサーであって、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）で、各ドライバー回路３１に対して矩形制御信号を生成し出力する。コントローラー３２は、（ａ）ドライバー回路３１により生成された矩形信号のデューティーを測定し、（ｂ）矩形制御信号のデューティーと測定した矩形信号のデューティーとの差分を特定する。そして、その後、コントローラー３２は、（ｃ）特定した差分に基づいて、矩形制御信号のデューティーを補正し、補正したデューティーを有する矩形制御信号を生成しそのドライバー回路３１に供給する。

アナログスイッチ３３は、複数のドライバー回路３１によりそれぞれ生成された矩形信号から、入力される選択信号により選択された矩形信号を出力する。そして、この実施の形態では、コントローラー３２は、選択信号をアナログスイッチ３３へ供給し、その選択信号により選択された矩形信号のデューティーを測定し、選択された矩形信号に対応する矩形制御信号（つまり、その矩形信号を出力するドライバー回路３１へ供給する矩形制御信号）のデューティーと選択された矩形信号のデューティーとの差分を特定し、特定した差分に基づいて、選択された矩形信号に対応する矩形制御信号のデューティーを補正する。

この実施の形態では、各ドライバー回路３１は、ドライバートランジスターＴｒを備えており、ドライバートランジスターＴｒは、矩形制御信号のレベルに従ってオンオフ動作し、ドライバー回路３１から出力される矩形信号は、ドライバートランジスターＴｒのコレクター電位である。

具体的には、ドライバートランジスターＴｒは、Ｎ型トランジスターであり、そのエミッターがグランドに接続され、そのベースが、抵抗Ｒ２１を介してコントローラー３１に接続されるとともに、抵抗Ｒ２２を介してグランドに接続される。そのコレクターが、対応する高圧出力回路１１に接続される。したがって、矩形制御信号がハイレベルである場合、ドライバートランジスターＴｒは、オン状態となり、ドライバートランジスターＴｒのコレクター電位は、ローレベル（グランド電位）となる。一方、矩形制御信号がローレベルである場合、ドライバートランジスターＴｒは、オフ状態となり、ドライバートランジスターＴｒのコレクター電位は、高圧基板２４の電源およびプルアップ抵抗Ｒ１１によってハイレベルとなる。

次に、上記画像形成装置１０の動作について説明する。

コントローラー３２は、制御基板２内の図示せぬ不揮発性記憶装置（フラッシュメモリーなど）に記憶されている所定のテーブルまたは所定の変換式で、高圧基板１の高圧出力回路１１の高圧出力の目標値に対応する矩形信号のデューティーを特定する。なお、高圧出力と矩形信号のデューティーとの関係は、通常、線形である。

そして、コントローラー３２は、特定した矩形信号のデューティーからその不揮発性記憶装置に記憶されている差分データにより示される差分値を減算して得られる値のデューティーで矩形制御信号を生成し、その高圧出力回路１１に接続されているドライバー回路３１に供給する。そのドライバー回路３１は、その矩形制御信号に対応する矩形信号を出力する。

あるドライバー回路３１について、高圧出力の目標値（例えば電圧値）に対応する矩形信号のデューティーＤ１が５０％である場合、上述の差分データの値が１．７％であれば、コントローラー３２は、デューティーＤ２が４８．３％（＝５０％−１．７％）である矩形制御信号を生成し出力する。

また、別のドライバー回路３１について、高圧出力の目標値（例えば電圧値）に対応する矩形信号のデューティーＤ１が５０％である場合、上述の差分データの値が１．８％であれば、コントローラー３２は、デューティーＤ２が４８．２％（＝５０％−１．８％）である矩形制御信号を生成し出力する。

上述のように、ドライバートランジスターＴｒにおける遅延に起因して、矩形信号のデューティー（ローデューティー）は、矩形制御信号のデューティー（ハイデューティー）とは一致せず、矩形制御信号のデューティーより大きくなっている。そのため、矩形制御信号のデューティーを、目標値に対応する矩形信号のデューティーから上述の差分だけ小さくすることで、ドライバー回路３１から出力される矩形信号のデューティーは、目標値に対応する矩形信号のデューティーになる。

そして、高圧基板１では、高圧出力回路１１は、その矩形信号のデューティーに対応する高電圧を生成し、現像ローラーなどの所定部位にそれぞれ印加する。

ここで、上述の差分の特定について説明する。

図２は、図１におけるコントローラー３２によるデューティーの差分を特定するための動作を説明するフローチャートである。なお、デューティーの差分を特定する際、高圧基板１による高圧出力を停止し、制御基板２のみを動作させるようにしてもよい。

制御基板２が複数のドライバー回路３１を備えている場合、コントローラー３２は、すべてのドライバー回路３１に対して、それぞれ以下の処理を順番に実行する。

まず、コントローラー３２は、差分特定の対象となるドライバー回路３１に対応する高圧出力回路１１の高圧出力の目標値に対応する矩形信号のデューティーＤ１を特定し、そのデューティーＤ１で矩形制御信号を生成しそのドライバー回路３１へ出力する（ステップＳ１）。

そして、コントローラー３２は、アナログスイッチ３３を制御して、そのドライバー回路３１の出力電圧を監視し、その出力電圧がハイレベルである期間の長さとその出力電圧がローレベルである期間の長さを測定し、そのドライバー回路３１から出力される矩形信号のデューティーＤ２を特定する（ステップＳ２）。

次に、コントローラー３２は、デューティーＤ２からデューティーＤ１を減算して、両者の差分を特定し、特定した差分で、上述の不揮発性記憶装置に記憶されている差分データを更新する（ステップＳ３）。なお、差分データは、複数のドライバー回路３１のそれぞれに対して別々に記憶されており、別々に特定され更新される。

これにより、各ドライバー回路３１における矩形信号のレベル変化の遅延に起因するデューティーのズレが解消される。

以上のように、上記実施の形態によれば、制御基板２は、矩形制御信号を出力するコントローラー３２と、矩形制御信号のレベル変化に対応して矩形信号を生成し高圧基板１の高圧出力回路１１へ出力するドライバー回路３１とを備える。そして、コントローラー３２は、（ａ）矩形信号のデューティーを測定し、（ｂ）矩形制御信号のデューティーと矩形信号のデューティーとの差分を特定し、（ｃ）特定した差分に基づいて、矩形制御信号のデューティーを補正する。

これにより、高圧基板１によって正確な高圧出力が所定部位に印加されるとともに、高圧基板１を制御する制御基板２において、高圧基板１の高圧出力が目標値となるように短時間で矩形制御信号のデューティーが補償される。つまり、高圧基板１から制御基板２へ高圧出力の情報（現時点の高圧出力に対応する値）をフィードバックすることなく、矩形制御信号のデューティーが補正されるため、高圧基板１の高圧出力が安定するまで待つ必要がない。

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

例えば、上記実施の形態において、コントローラー３２は、所定の条件が成立したときに、（ａ）矩形信号のデューティーを測定し、（ｂ）矩形制御信号のデューティーと矩形信号のデューティーとの差分を特定する。例えば、その「所定の条件」は、当該画像形成装置１０の起動、当該画像形成装置１０の内部温度の所定値以上の変化などである。なお、その「内部温度」は、図示せぬ温度センサーにより検出したり、連続印刷枚数から推定したりすればよい。また、制御基板２が複数のドライバー回路３１を備えている場合、コントローラー３２は、ドライバー回路３１ごとに異なるタイミングで上述の差分データの更新を行うようにしてもよい。その場合、上述の「所定値」は、ドライバー回路３１に対応する高圧出力回路１１が接続されている部位に応じて別々に異なる値に設定してもよい。

本発明は、例えば、電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。

１ 高圧基板
２ 制御基板
１０ 画像形成装置
１１ 高圧出力回路
３１ ドライバー回路
３２ コントローラー
３３ アナログスイッチ

Claims (5)

1. 入力される矩形信号のデューティーに対応する高電圧を電子写真方式の現像プロセスにおいて使用される所定の部位に印加する高圧出力回路を備える高圧基板と、
   前記高圧基板に対して前記矩形信号を出力する制御基板とを備え、
   前記制御基板は、矩形制御信号を出力するコントローラーと、前記矩形制御信号のレベル変化に対応して前記矩形信号を生成し出力するドライバー回路とを備え、
   前記コントローラーは、（ａ）前記矩形信号のデューティーを測定し、（ｂ）前記矩形制御信号のデューティーと前記矩形信号のデューティーとの差分を特定し、（ｃ）特定した前記差分に基づいて、前記矩形制御信号のデューティーを補正すること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記高圧基板は、それぞれ入力される矩形信号のデューティーに対応する高電圧を電子写真方式の現像プロセスにおいて使用される所定の部位にそれぞれ印加する複数の高圧出力回路を備え、
   前記制御基板は、それぞれ入力される矩形制御信号のレベル変化に対応して前記矩形信号をそれぞれ生成し出力する複数のドライバー回路を備え、
   前記コントローラーは、複数の矩形制御信号を前記複数のドライバー回路へそれぞれ出力し、
   前記制御基板は、前記複数のドライバー回路によりそれぞれ生成された前記矩形信号から、入力される選択信号により選択された前記矩形信号を出力するアナログスイッチをさらに備え、
   前記コントローラーは、前記選択信号を前記アナログスイッチへ供給し、前記選択信号により選択された矩形信号のデューティーを測定し、選択された前記矩形信号に対応する前記矩形制御信号のデューティーと選択された前記矩形信号のデューティーとの差分を特定し、特定した前記差分に基づいて、選択された前記矩形信号に対応する前記矩形制御信号のデューティーを補正すること、
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記ドライバー回路は、ドライバートランジスターを備え、
   前記ドライバートランジスターは、前記矩形制御信号のレベルに従ってオンオフ動作し、
   前記矩形信号は、前記ドライバートランジスターのコレクター電位であること、
   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。
4. 前記コントローラーは、所定の条件が成立したときに、（ａ）前記矩形信号のデューティーを測定し、（ｂ）前記矩形制御信号のデューティーと前記矩形信号のデューティーとの差分を特定し、
   前記所定の条件は、当該画像形成装置の内部温度が所定値以上変化することであること、
   を特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
5. 前記所定の部位は、感光体ドラムを帯電させる帯電ローラー、現像ローラー、およびトナー画像を転写させる転写ローラーのいずれかであることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。

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