JP2020129044A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で記録媒体に応じた波形の高圧を出力することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】電子写真方式の画像形成に利用される高圧電源基板を備える画像形成装置において、高圧電源基板に、高圧を発生する変換機が配置され、変換機内の駆動コイルと高圧発生コイルとは、絶縁された構造であり、駆動コイルを制御する制御信号を生成するＣＰＵを有し、ＣＰＵは、少なくとも、画像の転写に関する情報（記録媒体の凹凸情報、及び／又は、記録媒体に転写される画像情報）に基づいて出力波形を決定し、決定した出力波形に応じた制御信号を生成することにより、（記録媒体毎又は記録媒体内の位置毎に）出力波形を切り換え、高圧電源基板の一つの変換機の出力端子から複数の出力波形の高圧を出力する。【選択図】図６

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、電子写真方式の画像形成に利用される高圧電源基板を備える画像形成装置に関する。

電子写真方式で画像形成を行うＭＦＰ（Multi-Functional Peripherals）などの画像形成装置では、帯電や現像、転写の際に高圧を印加するための高圧電源回路を備えている。従来の高圧電源回路は、装置の全体制御（特に、エンジン制御）を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）の一部機能を使用して出力制御が行われている。この出力制御には、制御信号とＦＢ（feedback）信号とが必要であり、高圧電源回路とＣＰＵとの間で信号のやり取りが行われる。

一般的に、装置の全体制御（特に、エンジン制御）を行うＣＰＵが搭載されている制御基板と高圧電源回路が形成されている高圧電源基板とは分離されており、基板間の配線経路が長くなる場合がある。そのため、信号を確実に伝達するための部品が配置される。例えば、制御信号はノイズの影響を除去するためにＣＰＵからＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号で送り出し、高圧電源基板内で変換器を用いてアナログ信号に変換している。また、ＦＢ信号はアナログ信号であるため、ＳＮ比を上げるために増幅器で増幅して高圧電源基板から送り出し、ＣＰＵが搭載されている制御基板の受け側にフィルタを設けてノイズ除去を行っている。

このような高圧電源に関して、例えば、下記特許文献１には、電子写真方式の画像形成装置内で使用される帯電バイアス、現像バイアスおよび転写バイアスの少なくとも１つに供給する高電圧を発生する高圧電源装置であって、駆動パルスの周波数に応じた高電圧を出力する圧電トランスと、前記駆動パルスを発生する駆動パルス発生手段と、前記駆動パルス発生手段によって発生する駆動パルスの周波数を制御する周波数制御手段と、前記圧電トランスの出力電圧を検出する電圧検出手段とを具え、前記周波数制御手段は、前記駆動パルス発生手段によって発生する駆動パルスの周波数を順次段階的に上昇または下降して、前記電圧検出手段によって得られる電圧値がピークを超えたことを検出したときは、そのピークを超える１段階前の周波数を、動作下限周波数として設定し、前記画像形成装置の動作時において前記駆動パルス発生手段によって発生する駆動パルスの周波数を前記動作下限周波数以上に制御する構成が開示されている。

特開２００７−２９５７２２号公報

上述したように、高圧電源は、電子写真方式で画像形成を行う画像形成装置では、帯電、現像、転写などの際に利用されるが、この高圧電源の利用に際して下記のような問題が生じる。

例えば、転写ベルトに形成されたトナー像を用紙（記録媒体）に転写する際の二次転写に高圧電源を利用する場合の問題点について説明する。従来、二次転写電圧はＤＣ電圧としており、平坦な用紙では、ＤＣ電圧でトナーを均一に転写することができたが、エンボス等の加工が施された凹凸のある用紙では、凹凸のエッジ部分に電界が集中するため、ＤＣ電圧ではトナーを均一に転写することができない。そこで、所定の波形の交番（ＡＣ）成分を生成する回路を形成し、ＤＣ電圧に交番成分を付加してトナーを移動させることによって、凹凸のある用紙に対してもトナーが均一に転写されるようにしていた。しかしながら、用紙の形態は様々であり、１種類の波形では様々な用紙に対応することができない。この問題に対して、高圧電源基板に複数の波形を生成するための複数の回路を形成する方法が考えられるが、この方法では、高圧電源基板の構成が複雑になるという問題が生じる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、簡単な構成で記録媒体に応じた波形の高圧を出力することができる画像形成装置を提供することにある。

本発明の一側面は、電子写真方式の画像形成に利用される高圧電源基板を備える画像形成装置において、前記高圧電源基板に、高圧を発生する変換機が配置され、前記変換機内の駆動コイルと高圧発生コイルとは、絶縁された構造であり、前記駆動コイルを制御する制御信号を生成するＣＰＵを有し、前記ＣＰＵは、少なくとも、画像の転写に関する情報に基づいて出力波形を決定し、決定した前記出力波形に応じた前記制御信号を生成することにより、前記出力波形を切り換え、前記高圧電源基板の一つの前記変換機の出力端子から、複数の出力波形の高圧を出力することを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、簡単な構成で記録媒体に応じた波形の高圧を出力することができる。

その理由は、電子写真方式の画像形成に利用される高圧電源基板を備える画像形成装置において、高圧電源基板に、高圧を発生する変換機が配置され、変換機内の駆動コイルと高圧発生コイルとは、絶縁された構造であり、駆動コイルを制御する制御信号を生成するＣＰＵを有し、ＣＰＵは、少なくとも、画像の転写に関する情報（記録媒体の凹凸情報、及び／又は、記録媒体に転写される画像情報）に基づいて出力波形を決定し、決定した出力波形に応じた制御信号を生成することにより、（記録媒体毎又は記録媒体内の位置毎に）出力波形を切り換え、高圧電源基板の一つの変換機の出力端子から複数の出力波形の高圧を出力するからである。

本発明の一実施例に係る画像形成装置の構成を示す模式図である。 本発明の一実施例に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例に係る高圧電源基板の構成を示す回路図である。 本発明の一実施例に係る高圧電源基板の他の構成を示す回路図である。 本発明の一実施例に係る高圧電源基板の出力端子から出力される交番波形を示す模式図である。 本発明の一実施例に係る高圧電源制御を説明する図であり、（ａ）は用紙全体の出力波形、（ｂ）は１周期分の交番波形を示している。 本発明の一実施例に係る高圧電源制御を説明する図であり、（ａ）は用紙全体の出力波形、（ｂ）は１周期分の交番波形を示している。 従来の高圧電源基板の構成を示す回路図である。

背景技術で示したように、電子写真方式で画像形成を行うＭＦＰなどの画像形成装置では、帯電や現像、転写の際に高圧を印加するための高圧電源回路を備えており、装置の全体制御（特に、エンジン制御）を行うＣＰＵの一部機能を使用して出力制御が行われている。一般的に、装置の全体制御を行うＣＰＵが搭載されている制御基板と高圧電源基板とは分離されており、配線経路が長くなる場合があるため、制御信号の伝達経路に変換器を配置したり、アナログ信号であるＦＢ信号の伝達経路に、増幅器やフィルタ（ＦＢ信号をＰＷＭ信号とする場合は変換器）を配置したりしている。

この従来の高圧電源回路について図８を参照して説明する。図８の高圧電源回路は、いわゆるフィードバック制御により二次転写電圧を出力する回路であり、制御基板のＣＰＵにより制御される。高圧電源基板は、フィルタと出力アンプとエラーアンプとスイッチ素子とトランスと整流回路とを備えている。また、制御基板は、ＣＰＵと出力アンプとフィルタとを備え、ＣＰＵは、演算部と記憶部とＰＷＭ出力部とＡ／Ｄ変換入力部とを備えている。

この高圧電源基板において、トランスの一次側コイルの一端は、低圧電源（例えば、２４Ｖの直流電圧を供給する電源）に接続されており、他端は、トランジスタのコレクタ端子に接続されている。トランスの二次側コイルは、整流回路に接続されている。トランジスタは、トランスの一次側コイルをスイッチングするスイッチ素子として用いられ、ベース端子は、高圧電源基板のフィルタと制御基板の出力アンプとを介して、制御基板内のＣＰＵのＰＷＭ出力部に接続され、エミッタ端子は、アースされている。

制御基板内のＣＰＵのＰＷＭ出力部は、トランジスタをオン／オフするための駆動パルスを出力する回路であり、演算部の演算結果に応じて駆動パルスのパルス幅を変調させる構成になっている。

トランジスタは、駆動パルスのオン時に導通（オン）、オフ時に非導通（オフ）の状態になる。従って、駆動パルスのオン時間が長くなると、トランジスタのオン時間が長くなり、トランスの一次側コイルに蓄積されるエネルギーが多くなって、二次側コイルからの出力電圧を高くすることができ、逆に、駆動パルスのオン時間が短くなると、二次側コイルからの出力電圧を低くすることができる。

整流回路は、ダイオード、コンデンサ等からなり、トランスの二次側コイルから出力される交流電圧を整流、平滑して出力端子に出力する。また、整流回路の出力端子は、２つの抵抗の直列回路を介してアースされており、２つの抵抗により分圧された電圧が出力モニター信号として、高圧電源基板の出力アンプと制御基板のフィルタとを介して、制御基板内のＣＰＵのＡ／Ｄ変換入力部に入力される。

制御基板内のＣＰＵは、出力モニター信号をサンプリングし、その電圧値と、規定の電圧（例えば、２０００Ｖ）が出力されるとしたときに当該Ａ／Ｄ変換入力部に入力されるべき電圧として予め求められた値（目標値）との差をとり、その差ができるだけ小さくなるようにＰＷＭ出力部から出力される制御信号のデューティー比を変化させ、出力電圧が規定の電圧値で維持されるようにフィードバック制御する。

また、エラーアンプ（誤差増幅器）は、ＰＷＭ出力部から出力される制御信号と出力モニター信号とが入力され、２つの信号の電圧差を増幅した電圧を出力する。

上記の高圧電源基板は、１つの波形の高圧を出力するものであるが、用紙の種類に応じて、トナーを均一に転写するための好ましい波形が異なるため、様々な用紙（特に、エンボス等の加工が施された凹凸のある用紙）に対応することができない。また、１つの波形の高圧を出力する構成では、紙種の変化のみならず、坪量などの媒体情報、温度／湿度などの環境情報、搬送速度や用紙位置、転写方式、紙内情報などの状態情報の変化に対応することができない。この問題に対して、高圧電源基板に複数の波形を生成するための複数の回路を形成する方法が考えられるが、この方法では、高圧電源基板の構成が複雑になるという問題が生じる。

また、高圧電源基板は、通常、負荷に近い位置に配置され、制御基板は、装置の中央部分に配置されるため、高圧電源基板と制御基板との距離が大きくなり、信号の遅延が顕著になる。特に、近年の装置速度の向上や多種多様の用紙に対応するために、高圧の出力をより高速に切り換える必要があるが、各機能の接続点において時定数が形成されていると応答遅れや制御出力バラツキが発生し、要求される切り換えや出力が行えない場合が生じる。

例えば、線速アップに伴い、二次転写部では紙間での出力切り換え時間の短縮要求があり、出力電圧は１００Ｖと５０００Ｖの切り換えを１ｍｓｅｃで行う必要がある。しかしながら、上述した従来の構造では、出力モニター信号は高圧電源基板の出口の出力アンプと制御基板の入口のフィルタを介してＣＰＵに入力され、ＣＰＵから出力される制御信号は制御基板の出口の出力アンプと高圧電源基板の入口のフィルタを介して高圧電源回路に出力され、出力アンプやフィルタでは２ｍｓｅｃ程度の時定数が発生するため、１ｍｓｅｃの要求を満たすことができない。

また、近年の画像形成装置の多機能に伴って装置の構造が複雑になると、配線の引き回しも複雑になり、その結果、信号にノイズが乗りやすくなって装置の誤動作が生じやすくなっている。

そこで、本発明の一実施の形態では、電子写真方式の画像形成に利用される高圧電源基板を備える画像形成装置において、高圧電源基板に、高圧を発生する変換機が配置され、変換機内の駆動コイルと高圧発生コイルとは、絶縁された構造であり、駆動コイルを制御する制御信号を生成するＣＰＵを有し、ＣＰＵは、少なくとも、画像の転写に関する情報（記録媒体の凹凸情報、及び／又は、記録媒体に転写される画像情報）に基づいて出力波形を決定し、決定した出力波形に応じた制御信号を生成することにより、（記録媒体毎又は記録媒体内の位置毎に）出力波形を切り換え、高圧電源基板の一つの変換機の出力端子から複数の出力波形の高圧を出力する構成とする。また、ＣＰＵは、高圧電源基板内に配置されている構成とする。

具体的には、記録媒体表面の凹凸が大きい時は、出力波形の立ち上がり／立ち下がりを急峻にしてトナーを散らした方が凹凸面にトナーを均一に転写することができ、また、記録媒体に転写する画像のコントラストが大きい時は、出力波形の立ち上がり／立ち下がりを急峻にしてトナーを散らすと画像が滲むことから、凹凸の程度や画像の内容に対してどのような出力波形が好ましいかを経験的に取得し、テーブルに記述して記憶部などに記憶しておく。そして、記録媒体に画像を転写する際に、ＣＰＵは、その記録媒体の凹凸情報やその記録媒体に転写する画像情報を取得し、上記テーブルを参照して、取得した凹凸情報や画像情報に対応する出力波形を決定し、決定した出力波形に応じた制御信号を生成する。

その際、ＣＰＵは、直流波形、正弦波、台形波、矩形波、階段波、三角波の中から選択される出力波形の高圧を出力することができ、記録媒体上の凹凸が無い平滑な位置では直流波形の高圧を出力し、記録媒体上の凹凸がある位置では、正弦波、台形波、矩形波、階段波、三角波の中から選択される交番波形の高圧を出力することができる。

このように、１つの出力端子から複数の波形の高圧を出力できるようにすることにより、簡単な構成で環境情報、状態情報、媒体情報の変化に対応することができ、特に、これまで困難であったエンボス加工が施された記録媒体の凹凸部への転写が可能となる。また、ＣＰＵを高圧電源基板内に配置することにより、高圧の出力を高速に切り換えることができる。

なお、本明細書において、高圧とは、電気設備技術基準で定められた電圧であり、交流の場合は６００Ｖを超え７０００Ｖ以下の電圧である。また、交番波形とは、周期的に大きさが変化する波形であり、正又は負の領域で周期的に大きさが変化する（すなわち、周期的に正負が変化しない）場合を含む。

上記した本発明の一実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の一実施例に係る画像形成装置について、図１乃至図７を参照して説明する。図１は、本実施例の画像形成装置の構成を示す模式図であり、図２は、画像形成装置の構成を示すブロック図である。また、図３及び図４は、本実施例の高圧電源基板の構成を示す回路図であり、図５は、高圧電源基板から出力される波形を示す模式図である。また、図６及び図７は、本実施例の高圧電源制御を説明する模式図である。

図１に示すように、本実施例の画像形成装置１０は、原稿を読み取って取得した画像データ、又は、通信ネットワークを介して外部の情報機器（例えばクライアント装置）から入力された画像データに基づいて、用紙（記録媒体）に色を重ね合わせることにより画像を形成する装置であり、例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応する感光体としての感光体ドラム８３Ｙ、８３Ｍ、８３Ｃ、８３Ｋが、被転写体（中間転写ベルト）の走行方向に直列配置されたタンデム方式の画像形成装置である。

この画像形成装置１０は、図２（ａ）に示すように、制御部２０、高圧電源部３０、表示操作部４０、画像読取部５０、画像処理部６０、搬送部７０、画像形成部８０などで構成される。

制御部２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２やＲＡＭ（Random Access Memory）２３等のメモリと、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶部２４と、ＮＩＣ（Network Interface Card）やモデム等のネットワークＩ／Ｆ部２５などで構成される。ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２又は記憶部２４から処理内容に応じたプログラムを読み出し、ＲＡＭ２３に展開して実行することにより、画像形成装置１０の各部の動作を集中制御する。記憶部２４は、ＣＰＵ２１が各部を制御するためのプログラム、自装置の処理機能に関する情報、画像読取部５０が読み取った画像データ、図示しないクライアント装置などから入力された画像データ、環境情報、媒体情報、状態情報など（特に、記録媒体の凹凸情報や記録媒体に転写される画像情報などの画像の転写に関する情報）と出力波形とを対応付けるテーブルなどを記憶する。ネットワークＩ／Ｆ部２５は、画像形成装置１０をＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続し、外部の情報機器（例えばクライアント装置）との間で各種データの送受信を行う。

高圧電源部３０は、帯電や現像、転写の際に利用される高圧を発生する回路であり、制御部２０が生成する制御信号に従って、後述する帯電装置８４や現像装置８２、一次転写ローラ８６、中間転写ユニット８７に、１つの出力端子から複数の波形の高圧を出力する。例えば、２４Ｖの直流電圧を転写電圧に変換して、変換した転写電圧を二次転写ローラに出力することにより二次転写が実行される。この高圧電源部３０の詳細な構成は後述する。

表示操作部４０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイなどの表示部上に、透明電極が格子状に配置された感圧式や静電容量式などの操作部（タッチセンサ）を設けたタッチパネルなどで構成され、表示部及び操作部として機能する。表示部は、制御部２０から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部は、ユーザによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部２０に出力する。

画像読取部５０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と呼ばれる自動原稿給紙装置５１及び原稿画像走査装置（スキャナー）５２などで構成される。自動原稿給紙装置５１は、原稿トレイに載置された原稿を搬送機構により搬送して原稿画像走査装置５２へ送り出す。原稿画像走査装置５２は、自動原稿給紙装置５１からコンタクトガラス上に搬送された原稿又はコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサの受光面上に結像させて原稿画像を読み取る。画像読取部５０によって読み取られた画像（アナログ画像信号）は、画像処理部６０において所定の画像処理が施される。

画像処理部６０は、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換処理を行う回路及びデジタル画像処理を行う回路などで構成される。画像処理部６０は、画像読取部５０からのアナログ画像信号にＡ／Ｄ変換処理を施すことによりデジタル画像データを生成する。また、画像処理部６０は、外部の情報機器（例えばクライアント装置）から取得した印刷ジョブを解析し、原稿の各ページをラスタライズしてデジタル画像データを生成する。そして、画像処理部６０は、必要に応じて、画像データに対して、色変換処理、補正処理（シェーディング補正等）、及び圧縮処理等の画像処理を施し、画像処理後の画像データを画像形成部８０に出力する。また、画像処理部６０は、画像処理に際して、用紙に転写される画像情報（特に、コントラスト情報）などを取得して制御部２０や高圧電源部３０に出力する。

搬送部７０は、図１に示すように、給紙装置７１、搬送機構７２、及び排紙装置７３などで構成される。本実施例では、給紙装置７１は、３つの給紙トレイユニットを備えている。これらの給紙トレイユニットには、用紙の坪量やサイズ等に基づいて識別された規格用紙や特殊用紙（エンボス紙など）が予め設定された種類ごとに収容されており、用紙の凹凸情報などを制御部２０や高圧電源部３０に出力する。給紙トレイユニットに収容されている用紙は、最上部から一枚ずつ送出され、レジストローラ等の複数の搬送ローラを備えた搬送機構７２により画像形成部８０に搬送される。このとき、レジストローラが配設されたレジスト部により、給紙された用紙の傾きが補正されると共に搬送タイミングが調整される。そして、画像形成部８０によって画像が形成された用紙は、排紙ローラを備えた排紙装置７３により機外の排紙トレイに排紙される。

画像形成部８０は、図１及び図２（ｂ）に示すように、異なる色成分Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに対応して設けられた、露光装置８１（８１Ｙ、８１Ｍ、８１Ｃ、８１Ｋ）、現像装置８２（８２Ｙ、８２Ｍ、８２Ｃ、８２Ｋ）、感光体ドラム８３（８３Ｙ、８３Ｍ、８３Ｃ、８３Ｋ）、帯電装置８４（８４Ｙ、８４Ｍ、８４Ｃ、８４Ｋ）、クリーニング装置８５（８５Ｙ、８５Ｍ、８５Ｃ、８５Ｋ）、一次転写ローラ８６（８６Ｙ、８６Ｍ、８６Ｃ、８６Ｋ）、中間転写ユニット８７、定着装置８８等を備えて構成される。なお、以下の説明では、必要に応じて、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを除いた符号を使用する。

各色成分Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの感光体ドラム８３は、アルミ材よりなる円筒状の金属基体の外周面上に、保護層としてのオーバーコート層を設けた有機感光体層（ＯＰＣ）が形成された像担持体である。感光体ドラム８３は、接地された状態で後述する中間転写ベルトに従動して図１における反時計方向に回転される。

各色成分Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの帯電装置８４は、スコロトロン式であって、その長手方向を感光体ドラム８３の回転軸方向に沿わせた状態で、対応する感光体ドラム８３に近接配設されており、トナーと同極性のコロナ放電によって、当該感光体ドラム８３の表面に一様な電位を与える。この帯電に際して、必要に応じて、高圧電源部３０の１つの出力端子から複数の波形の高圧が出力される。

各色成分Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの露光装置８１は、例えばポリゴンミラーなどによって感光体ドラム８３の回転軸と平行に走査を行い、一様に帯電された対応する感光体ドラム８３の表面上に画像データに基づいて像露光を行うことにより静電潜像を形成させる。

各色成分Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの現像装置８２は、対応する色成分の小粒径のトナーと磁性体とからなる二成分現像剤を収容しており、トナーを感光体ドラム８３の表面に搬送して、当該感光体ドラム８３に担持された静電潜像をトナーにより顕像化する。この現像に際して、必要に応じて、高圧電源部３０の１つの出力端子から複数の波形の高圧が出力される。

各色成分Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの一次転写ローラ８６は、中間転写ベルトを感光体ドラム８３に圧接し、対応する感光体ドラム８３に形成された各色トナー像を順次重ねて中間転写ベルトに一次転写する。この一次転写に際して、必要に応じて、高圧電源部３０の１つの出力端子から複数の波形の高圧が出力される。

各色成分Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのクリーニング装置８５は、一次転写後に対応する感光体ドラム８３上に残留した残留トナーを回収する。また、クリーニング装置８５の感光体ドラム８３の回転方向下流側には図示しない潤滑剤の塗布機構が隣接状態で設けられており、対応する感光体ドラム８３の感光面に潤滑剤の塗布を行っている。

中間転写ユニット８７は、被転写体となる無端状の中間転写ベルト８７ａと支持ローラ８７ｂと二次転写ローラ８７ｃと中間転写クリーニング部８７ｄなどを備え、複数の支持ローラ８７ｂに中間転写ベルト８７ａが張架されて構成される。一次転写ローラ８６Ｙ、８６Ｍ、８６Ｃ、８６Ｋによって各色トナー像が一次転写された中間転写ベルト８７ａが、二次転写ローラ８７ｃによって用紙に圧接されると、用紙にトナー像が二次転写され、定着装置８８に送られる。中間転写クリーニング部８７ｄは、中間転写ベルト８７ａの表面に摺接されるベルトクリーニングブレード（以下、ＢＣＬブレード）を有する。二次転写後に中間転写ベルト８７ａの表面に残存する転写残トナーは、ＢＣＬブレードによって掻き取られ、除去される。この二次転写に際して、高圧電源部３０の１つの出力端子から複数の波形の高圧が出力される。

定着装置８８は、熱源となる加熱ローラ８８ａと定着ローラ８８ｂとこれらに掛け渡された定着ベルト８８ｃと加圧ローラ８８ｄなどを備え、定着ベルト８８ｃを介して定着ローラ８８ｂに加圧ローラ８８ｄが圧接されており、当該圧接部がニップ部を構成している。そして、加熱ローラ８８ａで加熱された定着ベルト８８ｃと各ローラとによりニップ部を通過する用紙を加熱加圧し、用紙に形成された未定着のトナー像を定着させる。

そして、定着装置８８によりトナー像が定着された用紙は、排紙ローラを備えた排紙装置７３により機外の排紙トレイに排紙される。

次に、高圧電源部３０の構成について、図３を参照して説明する。図３に示すように、本実施例の高圧電源部３０は、高圧電源基板３０ａに、ＣＰＵ３１と駆動アンプ部３２とスイッチ素子３３とトランス（変換機）３４と整流回路３５と出力モニター回路３６と出力端子３７とを備えている。また、ＣＰＵ３１は、演算部３１ａと記憶部３１ｂと出力部３１ｃと入力部３１ｄとを備えている。

トランス３４の一次側コイル（駆動コイル）と二次側コイル（高圧発生コイル）とは絶縁された構造になっている。一次側コイル（駆動コイル）の一端は、低圧電源（例えば、２４Ｖの直流電圧を供給する電源）に接続されており、他端は、トランジスタのコレクタ端子に接続されている。二次側コイル（高圧発生コイル）は、整流回路３５に接続されている。トランジスタは、トランスの一次側コイルをスイッチングするスイッチ素子３３として用いられ、ベース端子は、駆動アンプ部３２に接続され、エミッタ端子は、アースされている。

ＣＰＵ３１の出力部（ＰＷＭ出力部）３１ｃは、トランジスタをオン／オフするための駆動パルス（制御信号）を出力する回路であり、駆動パルスのパルス幅を変調させる構成になっている。トランジスタは、駆動パルスのオン時に導通（オン）、オフ時に非導通（オフ）の状態になる。従って、駆動パルスのオン時間が長くなると、二次側コイルからの出力電圧を高くすることができ、逆に、駆動パルスのオン時間が短くなると、二次側コイルからの出力電圧を低くすることができる。

この出力部３１ｃから出力される制御信号（ＰＷＭ信号）は、駆動アンプ部３２に入力されて増幅され、スイッチ素子３３のベース端子に入力される。なお、出力部３１ｃから出力される制御信号によってスイッチ素子３３を駆動できる場合は、駆動アンプ部３２を省略することができる。そして、スイッチ素子３３のスイッチング動作に応じて駆動コイルに電圧が印加され、高圧発生コイルからスイッチ素子３３の駆動周波数に同期した交番波形の高圧が発生する。

整流回路３５は、ダイオード、コンデンサ等からなる回路であり、高圧発生コイルから出力された交番波形の高圧を直流に変換し、高圧電源基板３０ａに配置される出力端子３７から画像形成部８０に出力する。本実施例では、出力端子３７は１つであり、出力部３１ｃから、駆動パルスのデューティー比を変化させた制御信号を出力することにより、１つの出力端子３７から、複数の波形の高圧を出力することができる。例えば、図５に示すように、直流波形、台形波、正弦波、矩形波、階段波、三角波などを出力することができる。なお、スイッチ素子３３の駆動周波数は６０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚとなるため、整流回路３５では、この周波数を平滑する１７μｓｅｃ以上、１７０μｓｅｃ以下の時定数となるように回路を構成する。

また、出力端子３７の高圧出力電圧は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２からなる出力モニター回路３６の抵抗分圧により、出力モニター信号として、ＣＰＵ３１の入力部３１ｄに入力される。ＣＰＵ３１の演算部３１ａは、出力モニター信号から誤差を算出し、出力制御を行う。例えば、ＣＰＵは、出力モニター信号をサンプリングし、その電圧値と、規定の電圧が出力されるとしたときに入力部３１ｄに入力されるべき電圧値（目標値）との差をとり、その差ができるだけ小さくなるように出力部３１ｃから出力される制御信号のデューティー比を変化させ、出力電圧が規定の電圧で維持されるようにフィードバック制御を行う。

上記構成の高圧電源部３０のＣＰＵ３１は、画像形成装置全体を制御する制御部２０の基板（制御基板）内にあるＣＰＵ２１から出力される情報に基づいて高圧の出力を制御する高圧出力制御部として機能する。この情報は、環境情報、媒体情報、状態情報などである。環境情報は、温度、湿度などである。媒体情報は、紙種（例えば、上質紙にエンボスあり）、坪量（例えば、１２８ｇ／ｍ^２）などである。状態情報は、搬送速度（例えば、６００ｍｍ／ｓｅｃ）、用紙位置（例えば、用紙の先端／後端）、転写方式（片面／両面）、紙内情報（例えば、エンボス種）などである。具体的には、ＣＰＵ３１は、ＣＰＵ２１から上記情報（特に、記録媒体の凹凸情報や記録媒体に転写される画像情報などの画像の転写に関する情報）を取得し、予め作成して記憶した、上記情報と出力波形とを対応付けるテーブルを参照して、記録媒体にトナー像を転写する際の出力波形を決定し、決定した出力波形に応じた制御信号を生成することにより、記録媒体毎又は記録媒体内の位置毎に出力波形を切り換える制御を行う。

以下、上記情報を用いて、二次転写の出力制御を行う場合について、図６を参照して説明する。図６（ａ）は、中央部分（エンボス領域１）のみにエンボス加工が施された用紙（エンボス紙１）がニップ部を通過する際に二次転写ローラ８７ｃに出力される電圧を示す図であり、図６（ｂ）は、エンボス領域１における１周期分の交番波形を拡大した図である。

例えば、環境情報がＬＬ（低温低湿）、媒体情報（紙種）がエンボス紙１、媒体情報（坪量）が１２８ｇ／ｍ^２、状態情報（転写方式）が片面に転写の場合、高圧電源部３０は、それらの条件に合った波形の高圧を出力端子３７から出力する。具体的には、用紙先端側のエンボス無し領域がニップ部を通過している時は、用紙に凹凸がなく、トナーを散らす必要がないことから、直流電圧を出力する。また、エンボス領域１がニップ部を通過している時は、用紙に凹凸があり、トナーを散らす必要があることから、交番電圧（ここでは正弦波）を出力する。また、用紙後端側のエンボス無し領域がニップ部を通過している時は、用紙に凹凸がなく、トナーを散らす必要がないことから、直流電圧を出力する。

この時、ＣＰＵ３１は、ＣＰＵ２１（又は搬送部７０）などからエンボス紙１の情報（凹凸情報）を取得し、予め記憶したテーブル（凹凸情報と出力波形とを対応付けるテーブル）を参照して凹凸情報に対応する出力波形を決定し、決定した出力波形に応じた制御信号を生成する。例えば、エンボス無し領域がニップ部を通過している時は、凹凸無しに対応する出力波形は直流波形であるため、指令値を固定にしてスイッチ素子３３を制御する。また、エンボス領域１がニップ部を通過している時は、エンボス領域１の凹凸に対応する出力波形は正弦波であるため、図６（ｂ）の矢印で示すタイミングで指令値を変えていき（出力電圧を徐々に大きくする時は制御信号のデューティー比を徐々に大きくし）、スイッチ素子３３のオン／オフを制御する。なお、ＣＰＵ３１の演算部３１ａは交番波形の１周期分の制御信号を随時演算し、出力部３１ｃは演算部３１ａが演算した制御信号を出力するようにしてもよいし、ＣＰＵ３１の記憶部３１ｂに交番波形の１周期分の制御信号を予め記憶しておき、出力部３１ｃは記憶部３１ｂに記憶された制御信号を出力するようにしてもよい。

上記エンボス紙１の二次転写が終了した後に、次の用紙の二次転写を開始する場合について、図７を参照して説明する。図７（ａ）は、中央部分（エンボス領域１）と両端部分（エンボス領域２）とで異なる凹凸が施された用紙（エンボス紙２）がニップ部を通過する際に二次転写ローラ８７ｃに出力される電圧を示す図であり、図７（ｂ）は、１周期分の交番波形を拡大した図である。

例えば、環境情報がＬＬ（低温低湿）、媒体情報（紙種）がエンボス紙２、媒体情報（坪量）が１２８ｇ／ｍ^２、状態情報（転写方式）が片面に転写の場合、高圧電源部３０は、それらの条件に合った交番波形の高圧を出力端子３７から出力する。具体的には、用紙先端側のエンボス領域２がニップ部を通過している時は、エンボス領域２の凹凸は多く（大きく）、トナーを散らしにくいことから、第１の階段波を出力する。また、エンボス領域１がニップ部を通過している時は、エンボス領域２に比べてエンボス領域１の凹凸は少なく（小さく）、トナーを散らしやすいことから、第２の階段波（例えば、正弦波に近い階段波）を出力する。また、用紙後端側のエンボス領域２がニップ部を通過している時は、エンボス領域２の凹凸は多く（大きく）、トナーを散らしにくいことから、第１の階段波を出力する。

この時、ＣＰＵ３１は、ＣＰＵ２１（又は搬送部７０）などからエンボス紙２の情報（凹凸情報）を取得し、予め記憶したテーブル（凹凸情報と出力波形とを対応付けるテーブル）を参照して凹凸情報に対応する出力波形を決定し、決定した出力波形に応じた制御信号を生成する。例えば、エンボス領域１、エンボス領域２の凹凸に対応する出力波形は階段波であるため、図７（ｂ）の矢印で示すタイミングで指令値（制御信号のデューティー比）を変えていき、スイッチ素子３３のオン／オフを制御する。なお、この場合においても、ＣＰＵ３１の演算部３１ａは交番波形の１周期分の制御信号を随時演算し、出力部３１ｃは演算部３１ａが演算した制御信号を出力するようにしてもよいし、ＣＰＵ３１の記憶部３１ｂに交番波形の１周期分の制御信号を予め記憶しておき、出力部３１ｃは記憶部３１ｂに記憶された制御信号を出力するようにしてもよい。

このようにエンボス紙１、エンボス紙２が交互に搬送される場合、エンボス紙１、エンボス紙２は凸凹形状が異なるため、凹凸形状に合わせて高圧出力の波形を変化させる制御が必要になるが、本実施例の高圧電源部３０は、ＣＰＵ３１が凹凸情報を取得し、予め記憶したテーブルを参照してその凹凸情報に対応する出力波形を決定して制御信号のデューティー比を変えることにより、１つの出力端子３７から複数の波形の高圧を出力することができるため、簡単な構成で複数の波形の高圧を出力することができる。また、本実施例の高圧電源部３０は、高圧電源基板３０ａ内のＣＰＵ３１から制御信号を出力するため、信号の遅延を抑制することができ、高圧の出力を高速に切り換えることができると共に、ノイズによる誤動作を抑制することができる。

なお、図６及び図７では、凹凸情報のみに基づいて出力波形を切り換える場合について説明したが、上述したように、転写される画像のコントラストが大きい場合は、出力波形の立ち上がり／立ち下がりを急峻にすると画像がにじむ恐れがあることから、用紙に転写される画像情報に基づいて出力波形を切り換えても良い。例えば、ＣＰＵ３１は、ＣＰＵ２１（又は画像処理部６０）などから記録媒体に転写される画像情報（特に、コントラスト情報）を取得し、予め記憶したテーブル（画像情報と出力波形とを対応付けるテーブル）を参照して画像情報に対応する出力波形を決定し、決定した出力波形に応じた制御信号を生成するようにしてもよい。また、ＣＰＵ３１は、ＣＰＵ２１（又は搬送部７０）などから凹凸情報を取得すると共にＣＰＵ２１（又は画像処理部６０）などから画像情報を取得し、予め記憶したテーブル（凹凸情報及び画像情報と出力波形とを対応付けるテーブル）を参照して凹凸情報及び画像情報に対応する出力波形を決定し、決定した出力波形に応じた制御信号を生成するようにしてもよい。

上記では、図３の構成の高圧電源部３０を用いて複数の波形の高圧を出力したが、高圧電源部３０は１つの出力端子３７から複数の波形の高圧を出力することができる構成であればよく、例えば、図４に示すような構成とすることができる。

図３の構成との相違点１は、ＣＰＵ３１内の出力部３１ｃがデジタル／アナログ変換出力部で構成されていることであり、リニアなアナログ制御信号を出力することができる。なお、アナログ制御信号はＰＷＭ信号に比べてノイズの影響を受けやすいが、本実施例の高圧電源部３０は、ＣＰＵ３１が高圧電源基板３０ａ内にあり、ＣＰＵ３１から駆動アンプ部３２（又はスイッチ素子３３）までの距離が短いため、アナログ制御信号を用いることができる。

図３の構成との相違点２は、トランス３４の駆動コイルを駆動するスイッチ素子３３がプッシュプル回路（純コンプリメンタリＢ級プッシュプル回路）で構成されていることであり、駆動コイルに流れる電流極性を交互に変更することができる。スイッチ素子３３をプッシュプル回路にすることにより、高圧発生コイルから直流電圧が出力されるため、トランス３４の後段に整流回路３５を設ける必要がない。なお、本実施例では、高圧発生コイルの後段に短絡保護のための接続回路３５ａを設けている。

図３の構成との相違点３は、出力モニター回路３６にダイオードアレイ３６ａが接続されていることであり、このダイオードアレイ３６ａにより一方向の交番電圧を取り出すことができ、抵抗分割して出力モニター信号を生成し、ＣＰＵ３１の入力部３１ｄに入力している。

以上、説明したように、１つの出力端子３７から複数の波形の高圧を出力できるようにすることにより、簡単な構成で環境情報、媒体情報、状態情報の変化に対応することができ、特に、凹凸情報や画像情報などの画像の転写に関する情報に基づいて出力波形を決定することにより、様々な状態の用紙に対して適切に画像を転写することができる。また、ＣＰＵ３１を高圧電源基板３０ａ内に配置することにより、高圧の出力を高速に切り換えることができ、かつ、ノイズによる誤動作を抑制することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、その構成や制御は適宜変更可能である。

本発明は、電子写真方式の画像形成に利用される高圧電源基板を備える画像形成装置に利用可能である。

１０ 画像形成装置
２０ 制御部
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
２４ 記憶部
２５ ネットワークＩ／Ｆ部
３０ 高圧電源部
３０ａ 高圧電源基板
３１ ＣＰＵ
３１ａ 演算部
３１ｂ 記憶部
３１ｃ 出力部
３１ｄ 入力部
３２ 駆動アンプ部
３３ スイッチ素子
３４ トランス
３５ 整流回路
３５ａ 接続回路
３６ 出力モニター回路
３６ａ ダイオードアレイ
３７ 出力端子
４０ 表示操作部
５０ 画像読取部
５１ 自動原稿給紙装置
５２ 原稿画像走査装置
６０ 画像処理部
７０ 搬送部
７１ 給紙装置
７２ 搬送機構
７３ 排紙装置
８０ 画像形成部
８１、８１Ｙ、８１Ｍ、８１Ｃ、８１Ｋ 露光装置
８２、８２Ｙ、８２Ｍ、８２Ｃ、８２Ｋ 現像装置
８３、８３Ｙ、８３Ｍ、８３Ｃ、８３Ｋ 感光体ドラム
８４、８４Ｙ、８４Ｍ、８４Ｃ、８４Ｋ 帯電装置
８５、８５Ｙ、８５Ｍ、８５Ｃ、８５Ｋ クリーニング装置
８６、８６Ｙ、８６Ｍ、８６Ｃ、８６Ｋ 一次転写ローラ
８７ 中間転写ユニット
８７ａ 中間転写ベルト
８７ｂ 支持ローラ
８７ｃ 二次転写ローラ
８７ｄ 中間転写クリーニング部
８８ 定着装置
８８ａ 加熱ローラ
８８ｂ 定着ローラ
８８ｃ 定着ベルト
８８ｄ 加圧ローラ

Claims (9)

1. 電子写真方式の画像形成に利用される高圧電源基板を備える画像形成装置において、
   前記高圧電源基板に、高圧を発生する変換機が配置され、前記変換機内の駆動コイルと高圧発生コイルとは、絶縁された構造であり、
   前記駆動コイルを制御する制御信号を生成するＣＰＵを有し、
   前記ＣＰＵは、少なくとも、画像の転写に関する情報に基づいて出力波形を決定し、決定した前記出力波形に応じた前記制御信号を生成することにより、前記出力波形を切り換え、
   前記高圧電源基板の一つの前記変換機の出力端子から、複数の出力波形の高圧を出力する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像の転写に関する情報は、前記記録媒体の凹凸情報、及び／又は、前記記録媒体に転写される画像情報であり、
   前記ＣＰＵは、前記記録媒体毎又は前記記録媒体内の位置毎に前記出力波形を切り換える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ＣＰＵは、前記凹凸情報及び／又は前記画像情報を取得し、予め記憶された、前記凹凸情報及び／又は前記画像情報と前記出力波形とを対応付けるテーブルを参照して、前記出力波形を決定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記ＣＰＵは、前記高圧電源基板内に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の画像形成装置。
5. 前記ＣＰＵは、直流波形、正弦波、台形波、矩形波、階段波、三角波の中から選択される出力波形の高圧を出力する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の画像形成装置。
6. 前記ＣＰＵは、前記記録媒体上の凹凸が無い平滑な位置では直流波形の高圧を出力し、前記記録媒体上の凹凸がある位置では、正弦波、台形波、矩形波、階段波、三角波の中から選択される交番波形の高圧を出力する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記高圧電源基板では、
   前記駆動コイルに、スイッチ素子が接続され、
   前記高圧発生コイルに、整流回路が接続され、
   前記整流回路に、１つの出力端子が接続され、
   前記ＣＰＵは、前記制御信号に基づいて前記スイッチ素子を駆動することにより、前記１つの出力端子から前記複数の出力波形の高圧を出力させる、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載の画像形成装置。
8. 前記高圧電源基板では、
   前記駆動コイルに、プッシュプル構成のスイッチ素子が接続され、
   前記高圧発生コイルに、直接又は接続回路を介して、１つの出力端子が接続され、
   前記ＣＰＵは、前記制御信号に基づいて前記スイッチ素子を駆動することにより、前記１つの出力端子から前記複数の出力波形の高圧を出力させる、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載の画像形成装置。
9. 前記高圧電源基板では、
   前記出力端子に、前記高圧の出力をモニターする出力モニター信号を生成する回路が接続され、前記出力モニター信号が前記ＣＰＵに入力される、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一に記載の画像形成装置。

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