JP2021113908A

JP2021113908A - 電源装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2021113908A
Application number: JP2020006632A
Authority: JP
Inventors: 邦敬駒井; Kunitaka Komai
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2020-01-20
Filing date: 2020-01-20
Publication date: 2021-08-05

Abstract

【課題】負荷電流の検出精度を向上させる。【解決手段】本発明による、電源装置は、負荷に対して負荷電流を印加する電源部と、前記電源部に一端が接続し、かつ、他端がグラウンドに接続する第１抵抗器と、前記電源部に一端が接続し、他端がグラウンドに接続し、かつ、前記第１抵抗器と並列に接続するコンデンサと、前記第１抵抗器及び前記コンデンサに基づいて、前記第１抵抗器に流れる第１電流を検出する検出部と、前記第１抵抗器とは別に、前記電源部に一端が接続し、かつ、他端がグラウンドに接続する第２抵抗器と、前記負荷を接続した状態で検出される前記第１電流から、前記負荷を遮断した状態で前記第２抵抗器に流れる第２電流を減算して前記負荷電流を算出する算出部とを備える。【選択図】図４

Description

本発明は、電源装置及び画像形成装置に関する。

従来、感光体を帯電ローラで帯電させて画像形成を行う画像形成装置等が知られている。

そして、画像形成装置が、帯電ローラに印加される帯電直流高電圧を検知して、放電開始電圧に基づいて感光体の表面における膜厚を検知する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、従来の方法では、内部抵抗における抵抗値又は電圧がばらつくため、帯電ローラ等の負荷に印加する電流（以下「負荷電流」という。）の検出精度が低い場合がある。

本発明の一態様は、負荷電流の検出精度の向上を目的とする。

本発明の一実施形態による、電源装置は、
負荷に対して負荷電流を印加する電源部と、
前記電源部に一端が接続し、かつ、他端がグラウンドに接続する第１抵抗器と、
前記電源部に一端が接続し、他端がグラウンドに接続し、かつ、前記第１抵抗器と並列に接続するコンデンサと、
前記第１抵抗器及び前記コンデンサに基づいて、前記第１抵抗器に流れる第１電流を検出する検出部と、
前記第１抵抗器とは別に、前記電源部に一端が接続し、かつ、他端がグラウンドに接続する第２抵抗器と、
前記負荷を接続した状態で検出される前記第１電流から、前記負荷を遮断した状態で前記第２抵抗器に流れる第２電流を減算して前記負荷電流を算出する算出部とを備える。

本発明の実施形態によって、負荷電流の検出精度を向上できる。

画像形成装置の例を示す図である。負荷を遮断した状態の例を示す図である。負荷を接続した状態の例を示す図である。電源装置の機能構成例を示す図である。全体処理例を示すフローチャートである。

以下、発明を実施するための最適かつ最小限な形態について、図面を参照して説明する。なお、図面において、同一の符号を付す場合には、同様の構成であることを示し、重複する説明を省略する。また、図示する具体例は、例示であり、図示する以外の構成が更に含まれる構成であってもよい。

＜電源装置、及び、画像形成装置の構成例＞
図１は、画像形成装置の例を示す図である。以下、画像形成装置１が電源装置１０を備える場合の例で説明する。

例えば、画像形成装置１は、電源装置１０、１次転写電源１１、感光体２、帯電ローラ３、露光器４、現像器５、１次転写ローラ６、中間転写ベルト７、及び、除電器８等を有するハードウェア構成である。

電源装置１０は、負荷の例である、帯電ローラ３に負荷電流を印加する装置である。

帯電ローラ３は、感光体２を帯電させる帯電部の例である。

露光器４は、帯電ローラ３が帯電させた感光体２に対して、画像信号に基づいて露光を行う。このように露光が行われると、感光体２には、静電潜像が形成される。

現像器５は、静電潜像に対してトナーを付着させ、トナー像を感光体２上に形成する。

１次転写電源１１は、１次転写ローラ６を帯電させる。このように１次転写ローラ６が帯電すると、感光体２上のトナー像は、中間転写ベルト７に転写される。

その後、中間転写ベルト７に転写されたトナー像は、２次転写によって記録媒体に更に転写される。次に、定着が行われると、記録媒体には、画像が形成される。

除電器８は、感光体２の表面における電荷を除去する。除去が終わった後、再度、画像形成が行われる。

また、カラー印刷、すなわち、複数の色を用いる場合には、同様の構成が、色ごとに設けられる。

例えば、画像形成装置１は、画像データに基づいて、記録媒体に対して画像を形成する。

＜負荷を遮断した状態の例＞
図２は、負荷を遮断した状態の例を示す図である。負荷が遮断された状態とは、例えば、図示するように、帯電ローラ３及び感光体２等の負荷が電源装置１０に対して電気的に接続されていない状態である。この状態では、負荷に対して負荷電流が印加されない。具体的には、負荷が遮断された状態とは、帯電ローラ３及び感光体２等の負荷を設置する前の状態等である。

一方で、図に「無負荷」と記載している箇所等に帯電ローラ３及び感光体２等を設けると、負荷が接続された状態となる。この状態では、負荷に対して負荷電流が印加される。

電源装置１０は、例えば、第１抵抗器Ｒ１、第２抵抗器Ｒ２、及び、コンデンサＣ１等が接続される。なお、抵抗器及びコンデンサは、これら以外が接続されてもよい。

電源回路１０１は、帯電ローラ３等の負荷に対して印加される負荷電流を生成する回路である。例えば、電源回路１０１は、制御装置２０が発する制御信号ＳＧ１に基づいて、負荷電流を負荷に対して印加するタイミング及び負荷電流の大きさ等を決める。例えば、制御信号ＳＧ１は、ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号等である。

検出回路１０２は、例えば、図示するように、電源回路１０１に一端が接続し、かつ、他端がグラウンドに接続する第１抵抗器Ｒ１と、電源回路１０１に一端が接続し、かつ、他端がグラウンドに接続するコンデンサＣ１とを並列に接続した構成を有する回路等である。そして、検出回路１０２は、第１抵抗器Ｒ１に流れる第１電流Ｉ１を検出する。例えば、第１電流Ｉ１は、フィードバック信号ＳＧ２によって制御装置２０に通知される。

第２抵抗器Ｒ２は、電源装置１０における内部抵抗である。例えば、第２抵抗器Ｒ２は、第１抵抗器Ｒ１とは別に、電源回路１０１の出力側に接続される。そして、第２抵抗器Ｒ２は、電源回路１０１が出力する負荷電流の電圧を安定化させるために設置される。

制御装置２０は、例えば、演算装置２２及び記憶装置２１等を有するハードウェア構成である。なお、制御装置２０、演算装置２２、記憶装置２１又はこれらの組み合わせを電源装置１０が有する構成でもよい。

演算装置２２は、例えば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）又は電子回路等である。

記憶装置２１は、例えば、補助記憶装置等である。

制御装置２０は、フィードバック信号ＳＧ２に基づいて、感光体２の膜厚、又は、表面の電位等を算出する。

例えば、図示するような負荷を遮断した状態において、制御装置２０は、第１電流Ｉ１を検出した結果、すなわち、フィードバック信号ＳＧ２に基づいて、第２抵抗器Ｒ２に流れる第２電流Ｉ２を取得する。

負荷を遮断した状態では、負荷電流が流れないため、第１電流Ｉ１は、第２電流Ｉ２を示す。そして、負荷を遮断した状態で第２電流Ｉ２を検出すると、負荷がないため、第２抵抗器Ｒ２に印加される電圧Ｖ２、及び、抵抗公差による第２抵抗器Ｒ２のばらつきを含めて、第２電流Ｉ２を精度良く検出できる。

制御装置２０は、このようにして得られる負荷を遮断した状態での第２電流Ｉ２を記憶装置２１等で記憶する。なお、第２電流Ｉ２を記憶する記憶手順は、他の方法でもよい。すなわち、負荷を遮断した状態での第２電流Ｉ２の値は、後で入力される等でもよい。

＜負荷を接続した状態の例＞
図３は、負荷を接続した状態の例を示す図である。図２と比較すると、負荷となる、帯電ローラ３及び感光体２が設置される点が異なる。以下、図２と同様の構成は、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

負荷を接続した状態とは、図示するように、帯電ローラ３等の負荷が電源回路１０１に対して電気的に接続され、電源回路１０１から負荷に負荷電流が印加できる状態である。

負荷を接続した状態では、負荷電流Ｉ３が負荷に流れるため、検出回路１０２による検出結果、すなわち、負荷を接続した状態下での第１抵抗器Ｒ１に流れる電流（以下「負荷接続時第１電流Ｉ１Ａ」という。）は、負荷を接続した状態で第２抵抗器Ｒ２に流れる電流（以下「負荷接続時第２電流Ｉ２Ａ」という。）及び負荷電流Ｉ３の合計を示す（下記（１）式に示すような関係となる）。

負荷接続時第１電流Ｉ１Ａ＝負荷接続時第２電流Ｉ２Ａ＋負荷電流Ｉ３（１）

上記（１）式が示すように、負荷接続時第１電流Ｉ１Ａから負荷電流Ｉ３を算出するには、画像形成装置１は、第２抵抗器Ｒ２に流れる電流を減算すると負荷電流Ｉ３を算出できる。

そこで、画像形成装置１は、負荷接続時第２電流Ｉ２Ａでなく、負荷を遮断した状態で取得した第２電流Ｉ２を用いて負荷電流Ｉ３を算出する。具体的には、画像形成装置１は、下記（２）式のように負荷電流Ｉ３を算出する。

負荷電流Ｉ３＝負荷接続時第１電流Ｉ１Ａ − 第２電流Ｉ２（２）

第２抵抗器Ｒ２に流れる電流は、オーム則に基づいて、第２抵抗器Ｒ２の両端に印加される電圧（すなわち、図における電圧Ｖ２である。）を第２抵抗器Ｒ２の抵抗値で除算して計算される。

第２抵抗器Ｒ２の両端に印加される電圧は、電圧公差を持つ場合が多い。さらに、第２抵抗器Ｒ２の抵抗値は、抵抗公差を持つ場合が多い。したがって、第２抵抗器Ｒ２の両端に印加される電圧及び第２抵抗器Ｒ２の抵抗値に基づく計算の計算結果となる、第２抵抗器Ｒ２に流れる電流は、第２抵抗器Ｒ２の両端に印加される電圧及び第２抵抗器Ｒ２の抵抗値のばらつきの影響を受ける。

そこで、上記（２）式のように、負荷電流Ｉ３の算出には、第２電流Ｉ２、すなわち、負荷を遮断した状態下で第２抵抗器Ｒ２に流れる電流を用いる。このようにすると、電圧公差及び電圧公差等によるばらつきの影響が少ない条件下で、第２抵抗器Ｒ２に流れる電流を検出できる。したがって、上記（２）式による負荷電流の算出により、負荷電流の検出精度を向上できる。

なお、負荷の接続及び遮断は、負荷の設置及び設置される前による切り替えに限られない。例えば、接続及び遮断は、スイッチ等で切り替えられてもよい。

＜比較例＞
上記（１）式に基づいて、例えば、下記（３）式のようにして負荷電流Ｉ３を算出する。

負荷電流Ｉ３＝負荷接続時第１電流Ｉ１Ａ − 負荷接続時第２電流Ｉ２Ａ（３）

上記（３）式による算出の結果は、負荷接続時第２電流Ｉ２Ａがばらつくと、算出の結果となる、負荷電流Ｉ３にも影響が出やすい。

＜機能構成例＞
図４は、電源装置の機能構成例を示す図である。例えば、電源装置１０は、第１抵抗器Ｒ１、コンデンサＣ１、第２抵抗器Ｒ２、電源部Ｆ１、検出部Ｆ２、及び、算出部Ｆ３等を備える機能構成である。また、図示するように、電源装置１０は、記憶部Ｆ４を更に備える機能構成であるのが望ましい。

第１抵抗器Ｒ１、及び、コンデンサＣ１は、電源部Ｆ１に一端が接続し、かつ、他端がグラウンドに接続する。また、第１抵抗器Ｒ１、及び、コンデンサＣ１は、並列な接続関係である。

電源部Ｆ１は、電源回路１０１によって、負荷に対して負荷電流Ｉ３を印加する。

検出部Ｆ２は、第１抵抗器Ｒ１、及び、コンデンサＣ１によって、第１電流を検出する。

算出部Ｆ３は、制御装置２０によって、負荷を接続した状態で検出される第１電流から、負荷を遮断した状態の第２電流を減算して負荷電流を算出する。

記憶部Ｆ４は、制御装置２０によって、負荷を遮断した状態で検出される第１電流に基づいて算出された第２電流を記憶する。

＜全体処理例＞
図５は、全体処理例を示すフローチャートである。

ステップＳ１及びステップＳ２は、「負荷を遮断した状態」、すなわち、図２等の状態で行われる。

ステップＳ１では、検出部Ｆ２は、負荷を遮断した状態で検出される第１電流に基づいて、第２電流を検出する。

ステップＳ２では、記憶部Ｆ４は、ステップＳ１で検出した第２電流を記憶する。

ステップＳ２が終了すると、負荷が接続される。したがって、ステップＳ３以降の処理は連続して行われなくともよい。すなわち、ステップＳ３が行われる前に、負荷を遮断した状態でステップＳ１及びステップＳ２が行われていればよい。

以下、ステップＳ３以降は、「負荷を接続した状態」、すなわち、図３等の状態で行われる。例えば、画像形成装置が画像形成を行う場合には、ステップＳ３では、算出部Ｆ３は、ステップＳ２で記憶した第２電流を取得する。

なお、ステップＳ３では、記憶装置以外から負荷を遮断した状態の第２電流を取得してもよい。例えば、負荷を遮断した状態の第２電流は、バーコード又は２次元コード等のコードで画像形成装置１に印字されてもよい。そして、電源装置１０を画像形成装置１に組み付ける際等に、コードを読み取り、負荷を遮断した状態の第２電流が電源装置１０に取得されてもよい。このようにコードを有する画像形成装置１であると、電源装置１０を取り換え等した際に、負荷を遮断した状態の第２電流を入力できる。

ステップＳ４では、検出部Ｆ２は、負荷を接続した状態で検出される第１電流を検出する。

ステップＳ５では、算出部Ｆ３は、ステップＳ４で検出された第１電流に基づいて、上記（２）式を計算し、負荷電流を算出する。

ステップＳ６では、画像形成装置１は、ステップＳ５で算出される負荷電流に基づいて、様々な後処理を行う。

例えば、負荷電流が求まると、感光体２の膜厚、感光体２の表面電位、又は、これらの組み合わせを検出できる。上記（２）式を用いる算出によって算出された負荷電流は、検出精度が高いため、このようにして算出された負荷電流に基づいて、感光体２の膜厚、又は、感光体２の表面電位を検出すると精度良く検出できる。

さらに、画像形成装置１は、検出された感光体２の膜厚、又は、感光体２の表面電位に基づいて、感光体２の寿命を計算、又は、帯電部に出力させる帯電直流バイアスを決定するのが望ましい。

感光体２の膜厚に基づいて感光体２の寿命を計算すると、画像形成装置１は、精度良く寿命を計算できる。

感光体２の膜厚に基づいて帯電直流バイアスを決定し、制御を行うと、画像形成装置１は、画質の向上、又は、異常画像を防止させることができる。

感光体２の表面電位に基づいて帯電直流バイアスを決定し、制御を行うと、画像形成装置１は、画質の向上、又は、異常画像を防止させることができる。

＜その他の実施形態＞
なお、上記の例は、電源装置は、画像形成装置に適用した例を示したが、電源装置は他の装置に適用されてもよい。

上記に説明する装置は、１つの装置でなくともよい。すなわち、それぞれの装置は、複数の装置で構成されてもよい。例えば、図示する回路において、記憶装置、演算装置、抵抗器及びコンデンサ等は複数の装置で構成されてもよい。

なお、本発明に係る各処理の全部又は一部は、コンピュータに電源制御方法を実行させるためのプログラムによって実現されてもよい。したがって、プログラムに基づいて電源制御方法が実行されると、コンピュータが有する演算装置及び制御装置は、各処理を実行するため、プログラムに基づいて演算及び制御を行う。また、コンピュータが有する記憶装置は、各処理を実行するため、プログラムに基づいて、処理に用いられるデータを記憶する。

また、プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されて頒布することができる。なお、記録媒体は、磁気テープ、フラッシュメモリ、光ディスク、光磁気ディスク又は磁気ディスク等のメディアである。さらに、プログラムは、電気通信回線を通じて頒布することができる。

以上、実施形態における一例について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されない。すなわち、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

１画像形成装置
２感光体
３帯電ローラ
１０電源装置
２０制御装置
２１記憶装置
２２演算装置
１０１電源回路
１０２検出回路
Ｆ１電源部
Ｆ２検出部
Ｆ３算出部
Ｆ４記憶部
Ｉ１第１電流
Ｉ１Ａ負荷接続時第１電流
Ｉ２第２電流
Ｉ２Ａ負荷接続時第２電流
Ｉ３負荷電流
Ｃ１コンデンサ
Ｒ１第１抵抗器
Ｒ２第２抵抗器

特開２０１８−１２４５０９号公報

Claims

負荷に対して負荷電流を印加する電源部と、
前記電源部に一端が接続し、かつ、他端がグラウンドに接続する第１抵抗器と、
前記電源部に一端が接続し、他端がグラウンドに接続し、かつ、前記第１抵抗器と並列に接続するコンデンサと、
前記第１抵抗器及び前記コンデンサに基づいて、前記第１抵抗器に流れる第１電流を検出する検出部と、
前記第１抵抗器とは別に、前記電源部に一端が接続し、かつ、他端がグラウンドに接続する第２抵抗器と、
前記負荷を接続した状態で検出される前記第１電流から、前記負荷を遮断した状態で前記第２抵抗器に流れる第２電流を減算して前記負荷電流を算出する算出部とを備える
電源装置。
前記負荷を遮断した状態で検出される前記第１電流に基づいて算出された第２電流を記憶する記憶部を更に備える
請求項１に記載の電源装置。
前記負荷が帯電部である
請求項１又は２に記載の電源装置を有する画像形成装置。
前記負荷電流に基づいて、感光体の膜厚を検出する
請求項３に記載の画像形成装置。
前記膜厚に基づいて、前記感光体の寿命を計算する
請求項４に記載の画像形成装置。
前記膜厚に基づいて、前記帯電部に出力させる帯電直流バイアスを決定する
請求項４又は５に記載の画像形成装置。
前記負荷電流に基づいて、感光体の表面電位を検出する
請求項３乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記表面電位に基づいて、前記帯電部に出力させる帯電直流バイアスを決定する
請求項７に記載の画像形成装置。
前記負荷を遮断した状態で検出される前記第１電流に基づいて算出された第２電流を示すコードを有する
請求項３乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。