JP3906619B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に係り、より詳しくは、各々交流成分を有する電力を生成する複数の電源を備えた電源装置を電力源として用いた画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年のカラー画像形成装置(カラー複写機、カラープリンタ等)の普及に伴い、市場からは高画質化及び高速化が要望されており、高画質化に対応するための技術としては数ミクロントナーを用いる技術等があった。
【0003】
一方、高速化に対応したカラー画像形成装置として、各々異なる色に対応する複数の感光体を有し、対応する色の画像(トナー像)を各感光体に並行して形成した後に各感光体上に形成された各色のトナー像を所定の方向(副走査方向)に所定の速度で移動している単一の転写体に順次転写することによってカラー画像を得る、所謂タンデム型のカラー画像形成装置があった。
【0004】
この種のカラー画像形成装置では一般に、感光体上にトナー像を形成するために、感光体を帯電させる帯電器、帯電された感光体にトナーを付着させる現像器等が各感光体の近傍に各々設けられており、これらの帯電器、現像器等の電力源として用いる高圧電源を各感光体毎に個別に備えている場合が多い。これは主に次の2つの理由による。
【0005】
第1の理由は、タンデム型の画像形成装置では、上述したように感光体毎に色別に形成したトナー像を副走査方向に移動している転写体に順次転写することによってカラー画像を形成しているため、各感光体に対応して設けられている帯電器、現像器等を感光体毎に異なるタイミングでオン/オフ(駆動/駆動停止)する必要があるためである。
【0006】
すなわち、副走査方向に移動している転写体に対して、各々異なる位置に配置された複数の感光体からトナー像を転写することにより1つのカラー画像を形成するためには、同一画素に対応する各感光体上のトナー像を転写体の同一位置に転写する必要があり、このためには、一例として図17に示すように、複数の現像器の各々に供給する電力(図17では直流電力(DC)及び交流電力(AC)の2つの電力)の供給のタイミングを各感光体間の距離及び転写体の移動速度に応じた時間だけずらす必要があるのである。なお、図17における動作信号は1枚分の画像形成動作の期間を示す信号である。また、同図では現像器が4つ設けられた、すなわち感光体が4つ設けられたカラー画像形成装置の場合を例示している。
【0007】
また、第2の理由は、感光体の劣化を抑制するためである。感光体は一般に帯電によって劣化するため、感光体に対する帯電期間を極力短くする必要があり、感光体毎に異なるタイミングで電力の供給/遮断を制御できるようにすることによって、不必要に感光体を帯電することを防止することができ、これによって感光体の劣化を抑制することができる。
【0008】
一方、上記のようなカラー画像形成装置には、上述した高画質化及び高速化の他、小型化に対する要望も高く、上記のような感光体毎に異なる高圧電源を備えたタンデム型のカラー画像形成装置では、次のような問題があった。
【0009】
各高圧電源は、装置の小型化を実現する上でのレイアウト上の制約によって、対応する感光体近傍に設けられた現像器、帯電器等から離れた位置に配置される場合が多く、この場合には各高圧電源と、対応する現像器、帯電器等とを接続する高耐圧の複数の高圧ケーブルが略同一経路で引き回される場合が多い。
【0010】
一方、従来の高圧電源では、交流出力の周波数及びデューティを設定するためのクロック信号を生成する発振器等のクロック信号生成手段を各高圧電源毎に個別に備えているため、各高圧電源からの交流出力は同期がとりにくい状態となっている。
【0011】
一般に、同期がとれていない交流出力同士がケーブル等で近接した場合、各ケーブル間の浮遊容量によって相互誘導が発生し、この影響によって各ケーブル間で位相のずれに起因して電位差が発生し、交流出力波形に図18(A)に示すような歪みが発生することになる。この状態が連続すると、図18(B)に示すように交流出力の周波数(一般に数kHz〜数10kHz)より低い周波数(数10Hz〜数100Hz程度)で出力波形が変化する。
【0012】
図18(C)には、このような出力波形の変化の実測結果の一例が示されている。同図に示す例では、交流出力の周波数が9kHzであり、発生した低周波の周波数が560Hzであった。
【0013】
この低い周波数と当該画像形成のプロセススピードとの関係から、現像や帯電の均一性の悪化を招き、所謂バンディング(縞縞)となって画質ディフェクトとなってしまう、という問題が発生するのである。
【0014】
ところで、この問題は、高速化及び高画質化に対応するために、帯電器、現像器等に対する駆動用の交流電力の周波数を上昇したことに起因して発生した問題である。図19には、交流出力の周波数が5kHz、9kHz、15kHzである場合の、上記高圧ケーブル間の距離に対する電位差の状態が示されている。同図に示すように、交流出力の周波数が高くなる程、各高圧ケーブル間の距離を大きくしても大きな電位差が発生してしまう。従って、交流出力の周波数が高くなる程、バンディングが発生しやすくなる。
【0015】
このようなバンディングを防止するために適用し得る技術としては、高圧電源と現像器、帯電器等とを接続する高圧ケーブルとしてシールドケーブルを用いることにより各ケーブルの分布容量を一定にして相互干渉をなくす技術(以下、シールド化方式という)、高圧電源を1つにし、かつ該高圧電源からの出力電力を全ての現像器、帯電器等に供給することにより各電力の位相のずれを抑制する技術(以下、1コンバータ方式という)、及び高圧電源と現像器、帯電器等とを直結してケーブルレス化する技術(以下、ケーブルレス方式という)の3つの技術があった。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記シールド化方式による技術では、ケーブルの分布容量が増加するため、高圧電源のパワーアップ化が必要となり、コスト及び消費電力が増加してしまう、という問題点があった。また、この技術では、装置組み立て時、若しくはケーブル製造時にケーブルのシールド処理を行う必要があり、この点においてもコストアップとなってしまう。
【0017】
また、上記1コンバータ方式による技術では、各感光体に対応して電源出力を独立にオン/オフ制御する必要があり、特別に出力切換回路又は出力端に高圧リレー等が必要となってコストが増加してしまう、という問題点があった。特に高圧リレーの場合は、開閉時にノイズが発生し、CPU等の誤動作を招いた。また、この技術では、高圧電源にトランスが備えられている場合、熱設計が困難となり、信頼性が低下する場合がある、という問題点もあった。
【0018】
更に、上記ケーブルレス方式による技術は、装置のレイアウト上の制約で実際に導入することが困難である、という問題点があった。また、該ケーブルレス方式を導入することができた場合でも、装置の小型化に対応すべく各感光体間の距離は短くなる傾向にあり、これに伴って各感光体間の浮遊容量がコンデンサ結合と同様に作用するため、バンディングが発生してしまう、という問題点があった。
【0019】
本発明は上記問題点を解消するために成されたものであり、出力電力の交流成分の歪みを防止することができると共に、高品質な画像を形成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の画像形成装置は、多値画像データに基づいて画像を形成する画像形成装置であって、単一の基準クロック信号を生成する基準クロック信号生成手段、前記基準クロック信号を逓倍して異なる周波数の変換クロック信号を少なくとも1つ生成する変換手段、各々交流成分を有する電力を生成して同一機能を有する複数の被供給体に供給する複数の電源、及び前記基準クロック信号及び前記変換クロック信号の何れかを前記交流成分の周波数及びデューティを設定するための信号として前記複数の電源のうちの少なくとも2つの電源に供給することによって当該少なくとも2つの電源により生成される電力の前記交流成分の同期をとる同期手段を備えた電源装置と、前記同期手段により前記交流成分の同期がとられた電力によって現像及び帯電の少なくとも一方の動作が行われる複数の感光体と、前記複数の感光体を前記多値画像データに基づく光ビームによって走査する複数の走査光学系と、を備えたことを特徴としている。
【0021】
請求項1に記載の画像形成装置によれば、基準クロック信号生成手段により単一の基準クロック信号が生成され、変換手段により前記基準クロック信号が逓倍されて異なる周波数の変換クロック信号が少なくとも1つ生成される。なお、上記基準クロック信号生成手段には、水晶発振器、LC発振器、マルチバイブレータ等が含まれる。また、上記変換手段には、逓倍器等が含まれる。
ここで、請求項1に記載の画像形成装置によれば、各々交流成分を有する電力を生成して同一機能を有する複数の被供給体に供給する複数の電源のうちの少なくとも2つの電源に前記基準クロック信号及び前記変換クロック信号の何れかが前記交流成分の周波数及びデューティを設定するための信号として供給されることによって当該少なくとも2つの電源により生成される電力の前記交流成分の同期が同期手段によってとられる。なお、上記被供給体には、画像形成装置における帯電器、現像器等が含まれる。
また、請求項1に記載の画像形成装置では、前記同期手段により前記交流成分の同期がとられた電力によって現像及び帯電の少なくとも一方の動作が行われる。
この際、請求項1記載の画像形成装置では、複数の走査光学系によって上記複数の感光体が多値画像データに基づく光ビームによって走査される。これによって、各感光体には上記多値画像データに基づく画像潜像が形成される。
【0022】
このように、請求項1に記載の画像形成装置によれば、単一の基準クロック信号を逓倍して異なる周波数の変換クロック信号を少なくとも1つ生成し、各々交流成分を有する電力を生成して同一機能を有する複数の被供給体に供給する複数の電源のうちの少なくとも2つの電源に前記基準クロック信号及び前記変換クロック信号の何れかを前記交流成分の周波数及びデューティを設定するための信号として供給することによって当該少なくとも2つの電源により生成される電力の前記交流成分の同期をとっているので、出力電力の交流成分の歪みを防止することができる。
また、請求項1に記載の画像形成装置によれば、前記同期手段により前記交流成分の同期がとられた電力によって複数の感光体に対する現像及び帯電の少なくとも一方の動作が行われるので、バンディングの発生を抑制することができ、この結果として高品質な画像を形成することができる。
また、請求項1に記載の画像形成装置によれば、各電源毎にクロック信号を生成するための手段を備える場合に比較して低コストかつ小スペースに出力電力の交流成分の歪みを防止することができる。
更に、請求項1に記載の画像形成装置によれば、交流成分の周波数が異なる電力を生成する複数の電源が混在する場合にも対応することができる。
【0043】
図1には、一例として本発明の基本構成に係る画像形成装置の好適な構成例が示されている。同図において、マシン・コントロール・ユニットは画像形成装置の動作を司るものであり、電源#1〜電源#4は各々対応する感光体に対して現像を行う現像器及び帯電を行う帯電器の何れか一方に駆動用の交流電力を供給するものであり、オン/オフ信号は各電源からの交流電力の出力/出力停止を個別に設定するための信号であり、コントロール信号は各電源により生成される交流電力の交流成分の振幅を個別に設定するための信号である。
【0044】
本構成例では、各電源からの交流出力の周波数及びデューティを設定するための基準クロック信号が基準クロック信号生成手段によって生成され、該基準クロック信号が分岐されて各電源に供給されている。
【0046】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の電源装置及び画像形成装置の実施の形態について詳細に説明する。
【0047】
〔基本構成〕
図2には本基本構成に係るカラー画像形成装置10Aの概略構成が示されている。同図に示すように、カラー画像形成装置10Aには、無端ベルトからなる中間転写ベルト12が、駆動ロール14、ステアリングロール16、2次転写ロール18及び従動ロール20、22、24により、所定の張力を持って支持されている。また、中間転写ベルト12上には、そのベルト走行方向Yに従って、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色に対応した画像形成ユニット26、28、30、32が順に配設されている。
【0048】
各々の画像形成ユニット26、28、30、32は、それぞれ図示しない装置本体フレームに回転可能に軸支された感光体ドラム26a、28a、30a、32aと、各々の感光体ドラム26a、28a、30a、32aの表面をレーザビーム等の光ビームで走査露光する画像書き込み部26b、28b、30b、32bを有している。また、各々の感光体ドラム26a、28a、30a、32aの周囲には、そのドラム回転方向(図2時計回り方向)に従って、帯電器26c、28c、30c、32c、現像器26d、28d、30d、32d、1次転写ロール26e、28e、30e、32e及びクリーナ26f、28f、30f、32fが順に配設されている。
【0049】
なお、本基本構成に係るカラー画像形成装置10Aには、上記帯電器26c、28c、30c、32c、現像器26d、28d、30d、32d等の感光体ドラム周りの機器に対して駆動用の電力を供給する電源装置60A、及びカラー画像形成装置10Aの動作を司るマシン・コントロール・ユニット(以下、MCUという)80Aが備えられているが、この詳細については後述する。
【0050】
一方、中間転写ベルト12の走行経路上には、ベルトホームセンサ34とエッジセンサ36とが配置されている。
【0051】
このうち、ベルトホームセンサ34は、中間転写ベルト12の周長方向1箇所に設けられたマーク等を検知するもので、ベルト走行方向Yにおいてイエロー(Y)の画像形成ユニット26の上流側に配置されている。なお、ベルトホームセンサ34により出力されるマーク等の検出信号は、画像をベルトシーム(継ぎ目)と重ならないようにするために、画像形成タイミングを決定するためにも用いられる。
【0052】
また、エッジセンサ36は、中間転写ベルト12のエッジ位置を検出するもので、ベルト走行方向Yにおいてブラック(K)の画像形成ユニット32の下流側に(ステアリングロール16の手前)に配置されている。
【0053】
また、画像形成対象となる用紙38は図示しない給紙カセットに収容され、その給紙カセットの用紙繰出側に設けられたピックアップロール40により一枚ずつ繰り出される。繰り出された用紙38は、所定数のロール対42により図中破線で示す経路を辿って搬送され、2次転写ロール18の圧接位置へと送られて、ここで中間転写ベルト12上のカラー画像が一括転写(2次転写)される。カラー画像が転写された用紙38は、用紙搬送系48によって定着器50に搬送されて画像の定着処理がなされた後、図示しないトレイに排出される。
【0054】
図3には、本基本構成に係るカラー画像形成装置10Aの電源装置60A及びMCU80Aの概略構成が示されている。なお、説明の錯綜を回避するために、図3では電源装置60Aにおいて現像器26d、28d、30d、32dに駆動電力(交流電力)を供給する部分のみを示し、かつMCU80Aにおいて電源装置60Aに関係する部分のみを示すと共に、以下では、この部分のみについて説明を行うが、実際の電源装置60Aには現像器26d、28d、30d、32d以外の機器に駆動電力を供給する部分も含まれており、MCU80Aには上記電源装置60に関係する部分以外の部分も含まれている。
【0055】
図3に示すように、本基本構成に係る電源装置60Aには、各々昇圧回路61、制御回路63、出力検知回路64、クロック受信回路66等を含んで構成された電源60a、60b、60c、60dが備えられており、各電源60a、60b、60c、60dは各々高圧ケーブル70a、70b、70c、70dによって現像器26d、28d、30d、32dに接続されて、対応する現像器に駆動電力を供給する。
【0056】
一方、MCU80Aにはカラー画像形成装置10Aの各部の動作を司るCPU(中央処理装置)82が備えられていると共に、該CPU82による制御によって、電源60a、60b、60c、60dの各々による出力電力の交流成分の周波数及びデューティを設定するためのクロック信号CLK、電源60a、60b、60c、60dの各々からの電力の出力/出力停止を設定するためのオン/オフ信号OS1、OS2、OS3、OS4、及び電源60a、60b、60c、60dの各々による出力電力の交流成分の振幅を設定するためのコントロール信号CS1、CS2、CS3、CS4を生成可能に構成されたASIC(Application Specific Integrated Circuit)84が備えられている。
【0057】
なお、本基本構成に係るクロック信号CLKによる交流成分のデューティは25%から75%までの範囲内で設定され、各コントロール信号CSによる交流成分の振幅は500Vp-pから2kVp-pまでの範囲内で設定される。
【0058】
ここで、ASIC84のクロック信号CLKを出力する出力端は4つに分岐されて、各々電源60a、60b、60c、60dのクロック受信回路66の入力端に接続されている。従って、各電源60a、60b、60c、60dには同一のクロック信号CLKが入力されることになる。
【0059】
一方、ASIC84のオン/オフ信号OS1、OS2、OS3、OS4を出力する出力端及びコントロール信号CS1、CS2、CS3、CS4を出力する出力端は各々電源60a、60b、60c、60dの所定の入力端に個別に接続されている。従って、電源60a、60b、60c、60dの各々の出力の断続、及び交流成分の振幅は、電源毎に設定可能に構成されている。
【0060】
図4に示すように、電源60aは、容量性である現像器26dに接続され、該容量性の現像器26dと共にLC直列共振回路を構成して直列共振エネルギーを回生させるインダクタンスと昇圧トランスを含んで構成された昇圧回路61と、昇圧回路61に含まれる昇圧トランスの1次巻線側に接続されて第1のスイッチング手段、第2のスイッチング手段、及び直列共振エネルギーを回生させるダイオードを含んで構成されたプッシュプル駆動回路62と、プッシュプル駆動回路62の入力側に接続されてプッシュプル駆動回路62の制御を行う制御回路63と、昇圧回路61に含まれる昇圧トランスの2次巻線側と制御回路63との間に接続されて現像器26dへの出力の大きさを検出して該検出結果を示す信号を制御回路63にフィードバックする出力検知回路64と、昇圧回路61に含まれる昇圧トランスの2次巻線側に接続されて現像器26dに直流バイアス電圧を印加する直流バイアス電源65と、ASIC84から入力されたクロック信号CLKを受信するクロック受信回路66と、を含んで構成されている。
【0061】
一方、制御回路63は、トリガ生成回路70と、単安定マルチバイブレータ75と、2つの2入力のAND回路76及び77と、オン/オフ切換回路78と、出力設定回路79と、を含んで構成されており、更にトリガ生成回路70は、2つの微分回路71及び72と、反転回路73と、2入力のOR回路74と、を含んで構成されている。
【0062】
微分回路71の入力端はクロック受信回路66の出力端に直接接続されて、微分回路72の入力端は反転回路73を介してクロック受信回路66の出力端に接続されており、微分回路71及び72の各々の出力端はOR回路74の一方及び他方の入力端に各々接続されており、OR回路74の出力端は単安定マルチバイブレータ75の入力端に接続されており、更に単安定マルチバイブレータ75の出力端はAND回路76及びAND回路77の一方の入力端に接続されている。
【0063】
また、AND回路76の他方の入力端はクロック受信回路66の出力端に直接接続され、AND回路77の他方の入力端は反転回路73を介してクロック受信回路66の出力端に接続されており、AND回路76及び77の各々の出力端はプッシュプル駆動回路62に含まれる第1のスイッチング手段及び第2のスイッチング手段の制御入力端に各々接続されている。
【0064】
一方、オン/オフ切換回路78の入力端はASIC84のオン/オフ信号OS1を出力する出力端に接続され、オン/オフ切換回路78の出力端はプッシュプル駆動回路62に接続されている。また、出力設定回路79の入力端はASIC84のコントロール信号CS1を出力する出力端に接続され、出力設定回路79の出力端はプッシュプル駆動回路62に接続されている。
【0065】
なお、電源60b、60c、60dも電源60aと同様の構成とされているので、ここでの説明は省略する。
【0066】
感光体ドラム26a、28a、30a、32aが本発明の感光体に、画像書き込み部26b、28b、30b、32bが本発明の走査光学系に、各々相当する。
【0067】
次に、電源60aの動作を図5に示す各部のタイミングチャートを参照して説明する。
【0068】
クロック信号CLKがASIC84からクロック受信回路66を介してトリガ生成回路70に入力されると、該入力された信号aの立ち上がり、すなわちクロック信号CLKの立ち上がりに対応したワンショットパルスが微分回路71により生成されてトリガ信号cとしてOR回路74の一方の入力端に出力され、反転回路73を介することによって反転された信号bの立ち上がり、すなわちクロック信号CLKの立ち下がりに対応したワンショットパルスが微分回路72により生成されてトリガ信号dとしてOR回路74の他方の入力端に出力される。
【0069】
OR回路74では、微分回路71及び微分回路72から入力された2つのトリガ信号c及びdの論理和がとられてクロック信号CLKの立ち上がり及び立ち下がりの双方に対応したワンショットパルスからなるトリガ信号eが生成される。
【0070】
トリガ生成回路70から単安定マルチバイブレータ75にトリガ信号eが入力されると、単安定マルチバイブレータ75では、トリガ信号eのワンショットパルス毎に出力検知回路64から入力されている信号に応じてパルス幅が設定されたパルス信号fが生成され、2つのAND回路76及び77の一方の入力端に出力される。
【0071】
AND回路76では、信号aとパルス信号fとの論理積がとられて、この結果得られたパルス信号gがプッシュプル駆動回路62の第1のスイッチング手段の制御入力端に出力され、AND回路77では、信号bとパルス信号fとの論理積がとられて、この結果得られたパルス信号hがプッシュプル駆動回路62の第2のスイッチング手段の制御入力端に出力される。
【0072】
このように、パルス信号g及びパルス信号hをプッシュプル駆動回路62に入力する信号として振り分けることによってプッシュプル駆動回路62を駆動する。これにより、各プッシュプル駆動信号のパルス幅を変化させることなく、プッシュプル駆動回路62の駆動タイミングを出力周期の半周期位置よりシフトすることができる。
【0073】
パルス信号gとパルス信号hにより、プッシュプル駆動回路62に含まれる第1、第2のスイッチング手段が交互にオンオフされ、容量性の現像器26dと昇圧回路61に含まれるインダクタンスによるLC直列共振回路が直列共振される。これにより発生した直列共振エネルギーは上記第1、第2のスイッチング手段がオフする際にプッシュプル駆動回路62に含まれるダイオードを介して回生される。この動作によって、パルス信号gとパルス信号hのパルス発生のタイミングに応じてインダクタンス電流iが流れ、インダクタンス電流iに対応して出力に交流矩形波バイアスjが発生する。
【0074】
このようにして発生された交流矩形波バイアスjの周波数及びデューティは、各々クロック信号CLKの周波数及びデューティと略同一となる。
【0075】
一方、以上のように電源60aの動作が行われている際には、オン/オフ切換回路78によって、オン/オフ信号OS1に応じて昇圧回路61へのインダクタンス電流iの入力/入力停止が行われるようにプッシュプル駆動回路62が制御されると共に、出力設定回路79によって、コントロール信号CS1に応じてインダクタンス電流iの大きさが設定されるようにプッシュプル駆動回路62が制御される。この、オン/オフ切換回路78及び出力設定回路79の作用によって、電力(交流矩形波バイアスj)の出力/出力停止を設定することができると共に、出力電力の交流成分の振幅を設定することができる。
【0076】
なお、電源60b、60c、60dも電源60aと同様に動作するので、ここでの説明は省略する。
【0077】
次に、カラー画像形成装置10Aのカラー画像を形成する際の作用について説明する。
【0078】
まず、駆動ロール14の回転駆動によって中間転写ベルト12をY方向に走行させると、そのベルト走行中において、ベルトホームセンサ34から出力されたマーク検出信号(ベルトホーム信号)を基準として各々の画像形成ユニット26、28、30、32で画像の書き込みが順に開始される。
【0079】
ここで、各々の画像形成ユニット26、28、30、32では、対応する感光体ドラム26a、28a、30a、32aの表面が帯電器26c、28c、30c、32cによって所定電位に帯電され、該帯電された部位が各々の画像書き込み部26b、28b、30b、32bから射出された光ビームで走査露光されることによって各感光体ドラム表面に画像(潜像)が形成された後、該潜像が形成された部位に各々現像器26d、28d、30d、32dによって対応する色のトナーが付着されることにより、感光体ドラム26a、28a、30a、32aには、各々イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像が形成される。
【0080】
この際、各々現像器26d、28d、30d、32dに駆動電力を供給している電源60a、60b、60c、60dには、上述したように同一のクロック信号CLKが供給されているので、各電源から各現像器に供給される交流出力は同期がとられたものとなっている。
【0081】
その後、中間転写ベルト12上には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が順次重ね転写(1次転写)され、これによって1つのカラー画像が形成される。このように、カラー画像形成装置10Aでは、感光体ドラム毎に色別に形成したトナー像を副走査方向(図2矢印Y方向)に移動している中間転写ベルト12に順次転写することによってカラー画像を形成しているため、各感光体ドラムに対応して設けられている帯電器、現像器等を感光体ドラム毎に異なるタイミングでオン/オフ(駆動/駆動停止)する必要がある。
【0082】
その後、カラー画像は中間転写ベルト12の走行に伴って2次転写ロール18の配置位置へと搬送され、そこで用紙38に一括転写(2次転写)される。カラー画像が転写された用紙38は、用紙搬送系48によって定着器50の配置位置に搬送されて画像の定着処理(加熱、加圧等)がなされた後、図示しないトレイに排出される。
【0083】
図6には、本基本構成に係るカラー画像形成装置10Aにおける電源装置60Aの電源60a及び電源60bの各々の交流出力と、クロック信号CLKとの実測結果の一例が示されている。ここで、クロック信号CLKの周波数は9kHz、デューティは55%である。また、各交流出力の振幅が1kVp-pとなるようにコントロール信号CS1及びCS2が予め設定されている。
【0084】
同図に示すように、本基本構成に係る電源装置60Aの電源60a及び電源60bからの交流出力は、ほぼ完全に同期がとれており、従って、高圧ケーブルの引き回し経路に拘らず、図18(A)に示したような交流成分に対する歪みが発生することがない。
【0085】
以上詳細に説明したように、本基本構成に係る電源装置では、基準となるクロック信号を生成する手段を備えると共に、該クロック信号を各電源の出力電力における交流成分の周波数及びデューティを設定するための信号として全ての電源に供給することによって交流成分の同期をとっているので、出力電力の交流成分の歪みを防止することができる。
【0086】
また、本基本構成に係る画像形成装置では、上記のような電源装置、すなわち出力電力の交流成分が歪まない電源装置を現像器の駆動用電源として用いているので、バンディングの発生を抑制することができ、この結果として高品質な画像を形成することができる。
【0087】
〔実施形態〕
上記基本構成では、各電源の交流出力の周波数が全て同一である場合の一形態について説明したが、本実施形態では、交流出力の周波数が異なる電源が含まれる場合の一形態について説明する。すなわち、高画質化等を目的として、Y、M、C、Kの各色の現像器のうちのK色の現像器だけを他色に比較して周波数が高い交流電力によって駆動させる場合等がある。本実施形態では、このような場合の一形態について説明する。なお、ここでは、電源60a、60b及び60cの交流出力の周波数を5kHzとし、電源60dの交流出力の周波数を9kHzとする場合について説明する。
【0088】
図7には、本実施形態に係るカラー画像形成装置10Bの電源装置60A及びMCU80Bの概略構成が示されている。なお、図7における図3と同様の部分については図3と同一の符号を付して、ここでの説明を省略する。
【0089】
図7に示すように、本実施形態に係るカラー画像形成装置10Bは、基本構成に係るカラー画像形成装置10Aに比較して、MCUがASIC84から出力されたクロック信号CLKを互いに異なる周波数に分周する分周器86A及び86Bが備えられたMCU80Bとされている点のみが相違している。
【0090】
すなわち、ASIC84のクロック信号CLKを出力する出力端は分岐されて分周器86A及び86Bの入力端に接続されており、分周器86Aの出力端は3つに分岐されて電源60a、60b及び60cのクロック受信回路66の入力端に接続され、分周器86Bの出力端は電源60dのクロック受信回路66の入力端に接続されている。
【0091】
ここで、ASIC84によって生成されるクロック信号CLKの周波数は45kHzに設定されており、分周器86Aは入力されたクロック信号を9分の1に分周するものとされ、分周器86Bは入力されたクロック信号を5分の1に分周するものとされている。従って、分周器86Aでは周波数が5kHzのクロック信号が生成され、かつ分周器86Bでは周波数が9kHzのクロック信号が生成されると共に、分周後の各クロック信号は互いに同期がとれたものとなる。従って、図8に示すように、電源60a、60b及び60cの交流出力、すなわちY、M、Cの各色用の交流出力は5kHzとなり、電源60dの交流出力、すなわちK色用の交流出力は9kHzとなり、各交流出力は1mS周期で同期がとれたものとなる。
【0092】
従って、この形態においても高圧ケーブルの引き回し経路に拘らず、図18(A)に示したような交流成分に対する歪みが発生することはない。
【0093】
なお、カラー画像形成装置10Bが本発明の画像形成装置に、電源装置60A及びMCU80Bによって構成される部分が請求項1記載の発明の電源装置に、各々相当する。
【0094】
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る電源装置では、基本構成に係る電源装置と同様の効果を奏することができると共に、クロック信号CLKを分周して異なる周波数の分周クロック信号を生成する分周器を備えて上記分周クロック信号を電源に供給しているので、交流成分の周波数が異なる電力を生成する複数の電源が混在する場合にも対応することができる。
【0095】
また、本実施形態に係る画像形成装置では、上記のような電源装置、すなわち出力電力の交流成分が歪まない電源装置を現像器の駆動用電源として用いているので、上記基本構成に係る画像形成装置と同様に、バンディングの発生を抑制することができ、この結果として高品質な画像を形成することができる。
【0096】
なお、本実施形態では、電源装置60Aに備えられた全ての電源に対して分周されたクロック信号を供給する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図9に示すように一部の電源についてのみ分周されたクロック信号を供給し、残りの電源についてはASIC84から直接クロック信号を供給する形態とすることもできる。この場合には、本実施形態に比較して分周器の数を削減することができるので、低コスト化、小スペース化することができる。
【0097】
また、本実施形態では、クロック信号CLKを分周器にて分周することによってクロック信号CLKとは異なる周波数のクロック信号を生成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、クロック信号CLKを逓倍器にて逓倍することによりクロック信号CLKと異なる周波数のクロック信号を生成する形態とすることもできる。この場合も本実施形態と同様の効果を奏することができる。
【0098】
〔参考例1〕
上記基本構成及び実施形態では、電源の外部で生成された単一のクロック信号CLKを分岐して4つの電源に供給する場合の形態例について説明したが、本参考例1では、1つの電源において生成したクロック信号を他の電源に供給する場合の一形態について説明する。
【0099】
図10には、本参考例1に係るカラー画像形成装置10Cの電源装置60B及びMCU80Cの概略構成が示されている。なお、図10における図3と同様の部分については図3と同一の符号を付して、ここでの説明を省略する。
【0100】
図10に示すように、本参考例1に係る電源装置60Bは、基本構成に係る電源装置60Aに比較して、電源60aがクロック受信回路66がクロック信号CLKを生成するクロック生成回路67とされた電源60a’とされており、クロック生成回路67によって生成されたクロック信号CLKが分岐されて他の電源60b、60c及び60dの各々のクロック受信回路66に供給されている点のみが相違している。また、本参考例1に係るMCU80Cは、基本構成に係るMCU80Aに比較して、ASIC84がクロック信号CLKを生成しないASIC84’とされている点のみが相違している。
【0101】
図11には、本参考例1に係る電源60a’の概略構成が示されている。なお、図11における図4と同様の部分については図4と同一の符号を付して、ここでの説明を省略する。
【0102】
図11に示すように、本参考例1に係る電源60a’は、基本構成に係る電源60aに比較して、クロック受信回路66がクロック信号CLKを生成するクロック生成回路67とされている点のみが相違している。
【0103】
従って、各々現像器26d、28d、30d、32dに駆動電力を供給している電源60a’、60b、60c、60dでは、同一のクロック信号CLKに基づいて交流出力が生成されているので、各電源から各現像器に供給される交流出力は同期がとられたものとなる。
【0104】
従って、この形態においても高圧ケーブルの引き回し経路に拘らず、図18(A)に示したような交流成分に対する歪みが発生することはない。
【0106】
このように、本参考例1に係る電源装置では、電源装置に含まれる4つの電源のうちの1つに交流成分の周波数及びデューティを設定するためのクロック信号CLKを生成する手段を備えると共に、該クロック信号CLKを他の電源に供給することによって交流成分の同期をとっているので、上記基本構成及び実施形態に係る電源装置と同様に、出力電力の交流成分の歪みを防止することができる。
【0107】
また、本参考例1に係る画像形成装置では、上記のような電源装置、すなわち出力電力の交流成分が歪まない電源装置を現像器の駆動用電源として用いているので、上記基本構成及び実施形態に係る画像形成装置と同様に、バンディングの発生を抑制することができ、この結果として高品質な画像を形成することができる。
【0108】
〔参考例2〕
上記基本構成、実施形態及び参考例1では、1つのクロック信号CLKを分岐して電源に供給する場合の形態について説明したが、本参考例2では、1つのクロック信号を基準として他のクロック信号を生成するクロック生成回路の同期をとることによって各電源の交流出力の同期をとる場合の一形態について説明する。
【0109】
図12には、本参考例2に係るカラー画像形成装置10Dの電源装置60C及びMCU80Cの概略構成が示されている。なお、図12における図10と同様の部分については図10と同一の符号を付して、ここでの説明を省略する。
【0110】
図12に示すように、本参考例2に係るカラー画像形成装置10Dは、参考例1に係るカラー画像形成装置10Cに比較して、電源60dがクロック受信回路66と制御回路63との間にリセット回路68及びクロック生成回路67’が介在している電源60d’とされている点のみが相違している。
【0111】
図13には、本参考例2に係る電源60d’のクロック受信回路66から制御回路63へ至る概略構成が示されている。なお、図13に示す部分以外の構成は図4に示す電源60aと同様であるので、ここでの説明を省略する。
【0112】
図13に示すように、本参考例2に係る電源60d’におけるリセット回路68は、コンデンサC、2つの抵抗R1及びR2、トランジスタTrを含んで構成されており、コンデンサCの一方の端子はクロック受信回路66の出力端に接続され、コンデンサCの他方の端子は抵抗R1を介してトランジスタTrのベースに接続されると共に、抵抗R1及び抵抗R2を介して接地されている。一方、トランジスタTrのコレクタはクロック生成回路67’の入力端に接続されており、エミッタは接地されている。
【0113】
ここで、電源60a’のクロック生成回路67では所定周波数(例えば1kHz)のクロック信号を生成しており、電源60d’のクロック生成回路67’ではクロック生成回路67によって生成されるクロック信号とは異なる周波数(例えば10kHz)のクロック信号を生成している。
【0114】
以上のように構成された電源装置60Cでは、図14に示すように、電源60a’のクロック生成回路67で生成されるクロック信号Aと電源60d’のクロック生成回路67’で生成されるクロック信号(図14では「内部クロック信号」と表記)とは、異なるクロック生成回路で生成されているため、同期がとれていない場合が多いが、電源40d’ではクロック信号Aの立ち上がりエッジでトランジスタTrをオンさせ、クロック生成回路67’の内部クロック信号をリセットさせることによってクロック信号Aに同期したクロック信号Bを生成している。
【0116】
このように、本参考例2に係る電源装置では、電源60a’に交流成分の周波数及びデューティを設定するためのクロック信号を生成するクロック生成回路を備えると共に、電源60d’に上記クロック信号とは異なる周波数のクロック信号を生成するクロック生成回路を備え、かつ電源60a’のクロック生成回路によって生成されたクロック信号を基準として電源60d’のクロック生成回路の同期をとることによって交流成分の同期をとっているので、クロック生成回路として低精度のものを適用することができ、低コストに出力電力の交流成分の歪みを防止することができる。
【0117】
更に、本参考例2に係る画像形成装置では、上記のような電源装置、すなわち出力電力の交流成分が歪まない電源装置を現像器の駆動用電源として用いているので、上記基本構成、実施形態及び参考例1に係る画像形成装置と同様に、バンディングの発生を抑制することができ、この結果として高品質な画像を形成することができる。
【0118】
なお、本参考例2では、1つの電源内によって生成されたクロック信号により他の電源内において生成されたクロック信号の同期をとる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、各電源にクロック信号を生成するクロック信号生成手段を設けると共に電源装置の外部に基準となる基準クロック信号を生成する基準クロック生成回路を設け、該基準クロック信号により、各電源内のクロック信号の同期をとる形態とすることもできる。
【0119】
図15には、この形態の一構成例が示されている。同図に示すように、このカラー画像形成装置10Eでは、電源装置60Dに含まれる全ての電源が本参考例2に係る電源60d’(図12、図13も参照)と同様に、クロック受信回路66、リセット回路68及びクロック生成回路67’を備えて構成されており、ASIC84によって基準クロック信号CLKを生成して、各電源のクロック受信回路66に供給している。
【0120】
この構成では、各電源において供給された基準クロック信号CLKの立ち上がりエッジでリセット回路68に設けられたトランジスタTrをオンさせ、クロック生成回路67’の内部クロック信号をリセットさせることによって基準クロック信号CLKに同期したクロック信号を生成している。
【0121】
従って、このような構成においても、各電源からの交流出力の同期をとることができ、本参考例2と同様の効果を奏することができる。
【0123】
表1は、本発明による改善効果と従来技術による改善効果とを示したものである。なお、表1において、〇は有利、△はやや不利、×は不利を各々示している。
【0124】
【表1】
【0125】
表1に示すように、1コンバータ方式、ケーブルレス方式、及びシールド化方式の各従来技術では、電源出力の独立制御性、電源出力の高周波化、電源出力の矩形波化、装置の小型化、レイアウト上の制約の回避、コスト、の何れかにおいて不利であり、本発明では何れの面についても有利であることが分かる。
【0126】
なお、上記基本構成及び実施形態の各々では、本発明の電源装置を昇圧回路による電源を備えた電源装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、降圧回路による電源を備えた電源装置に適用する形態とすることもできる。
【0127】
図16には、この場合の降圧回路を備えた電源の構成例が示されている。同図に示す電源では、入力電圧Vccを用いて高周波のDC−DCコンバータで負荷容量(現像器の容量)を充電し、クロック受信回路を介して入力されたクロック信号CLKに基づくタイミングで高耐圧のスイッチング素子Tr1をスイッチングして負荷容量を放電することで高圧の矩形波を発生させている。また、一定の電圧に達した後、その電圧をしばらく維持するために、その電圧を電圧検出回路(上記基本構成及び実施形態の各々における出力検知回路に相当)で検知し、一定電圧以上の場合にはDC−DCコンバータの駆動を停止させている。
【0128】
なお、同図に示す電源では、オン/オフ信号及びコントロール信号が省略されているが、オン/オフ信号がオフを示す状態である場合にトランスの1次巻線への入力電圧の印加/非印加を制御するスイッチング素子Tr2をオフ状態とすることによりオン/オフ信号による制御が可能となり、また、コントロール信号に応じてトランスの1次巻線に印加する電圧を加減することによりコントロール信号による制御が可能となる。
【0129】
このような降圧回路による電源を備えた電源装置に本発明の電源装置を適用した場合でも、上記基本構成及び実施形態の各々と同様の効果を奏することができる。
【0130】
また、上記基本構成及び実施形態の各々では、電源装置に備えられた全ての電源の交流出力の同期をとる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電源装置に備えられた電源のうちの複数に対して同期をとる形態とすることもできる。
【0131】
例えば、図3に示す構成において、電源60aと電源60bとを略同一の位置に配置し、電源60cと電源60dとを電源60a及び電源60bの配置位置とは異なる略同一の位置に配置した場合、電源60a及び電源60bからの高圧ケーブルと、電源60c及び電源60dからの高圧ケーブルとは引き回し経路が異なるため、全ての電源について同期をとる必要はなく、電源60a及び電源60bの同期をとると共に、電源60c及び電源60dの同期をとることによって、上記基本構成及び実施形態の各々と同様の効果を奏することができる。
【0132】
また、例えば、図3に示す構成において、全ての電源の配置位置が略同一である場合においても、各電源のうちの複数に対して同期をとることによって、ある程度のバンディングの抑制効果は期待でき、従って、画像品質をある程度は向上することができる。
【0133】
また、上記基本構成及び実施形態の各々では、ASICにより各種信号を生成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、同様の機能を有する回路を電子部品の組合せによって構成する形態とすることもできることは言うまでもない。この場合は、該機能のための占有面積が広くなってしまうものの、ASIC製作のためのコストを削減することができる。
【0134】
また、上記基本構成及び実施形態の各々では、電源毎の電力出力のオン/オフを設定するための信号(オン/オフ信号)と交流出力の振幅を設定するための信号(コントロール信号)を別個に備えた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各信号の機能を1つの信号によって実現する形態とすることもできる。この形態の信号の一例としては、交流出力の振幅に対応するパルス幅とされたPWM(Pulse Width Modulation、パルス幅変調)信号が挙げられる。この場合、PWM信号のデューティが0%である場合が電力出力をオフすることを示す。この形態では、2つの信号による設定を1つの信号で行うことができるので、信号供給のためのケーブルを削減することができ、装置を低コスト化及び小型化することができる。
【0135】
【発明の効果】
請求項1記載の画像形成装置によれば、単一の基準クロック信号を逓倍して異なる周波数の変換クロック信号を少なくとも1つ生成し、各々交流成分を有する電力を生成して同一機能を有する複数の被供給体に供給する複数の電源のうちの少なくとも2つの電源に前記基準クロック信号及び前記変換クロック信号の何れかを前記交流成分の周波数及びデューティを設定するための信号として供給することによって当該少なくとも2つの電源により生成される電力の前記交流成分の同期をとっているので、出力電力の交流成分の歪みを防止することができる、という効果が得られる。
【0136】
また、請求項1記載の画像形成装置によれば、前記交流成分の同期がとられた電力によって複数の感光体に対する現像及び帯電の少なくとも一方の動作が行われるので、バンディングの発生を抑制することができ、この結果として高品質な画像を形成することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の基本構成に係る画像形成装置の好適な構成例を示すブロック図である。
【図2】 基本構成に係るカラー画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。
【図3】 基本構成に係るカラー画像形成装置における電源装置及びMCUの概略構成を示すブロック図である。
【図4】 基本構成に係るカラー画像形成装置における電源の概略構成を示すブロック図である。
【図5】 図4に示す電源の動作の説明に供するタイムチャートである。
【図6】 基本構成に係る電源装置における2つの電源の交流出力の実測結果を示す波形図である。
【図7】 実施形態に係るカラー画像形成装置における電源装置及びMCUの概略構成を示すブロック図である。
【図8】 実施形態に係る各電源からの交流出力の状態を示すタイムチャートである。
【図9】 実施形態の変形例の構成を示すブロック図である。
【図10】 参考例1に係るカラー画像形成装置における電源装置及びMCUの概略構成を示すブロック図である。
【図11】 参考例1に係るカラー画像形成装置における電源60a’の概略構成を示すブロック図である。
【図12】 参考例2に係るカラー画像形成装置における電源装置及びMCUの概略構成を示すブロック図である。
【図13】 参考例2に係るリセット回路の概略構成を示すブロック図(一部回路図)である。
【図14】 参考例2に係る電源60d’の各部の波形状態を示すタイムチャートである。
【図15】 参考例2の変形例の構成を示すブロック図である。
【図16】 降圧回路を備えた電源の構成例を示すブロック図(一部回路部)である。
【図17】 複数の現像器に対する駆動電力の入力のタイミングの一例を示す波形図である。
【図18】 従来技術の問題点の説明に供する波形図であり、(A)は電源の交流出力の歪みの状態を示す波形図、(B)は交流出力の歪みに起因する低周波の発生の状態を示す波形図、(C)は(B)の実測結果例を示す波形図である。
【図19】 電源からの出力電力の周波数が5kHz、9kHz及び15kHzである場合の、電力供給用のケーブル間の距離に対する電位差の状態の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
10B カラー画像形成装置(画像形成装置)
26a、28a、30a、32a 感光体ドラム(感光体)
26b、28b、30b、32b 画像書き込み部(走査光学系)
26c、28c、30c、32c 帯電器
26d、28d、30d、32d 現像器
60A、60B、60C、60D 電源装置
60a、60b、60c、60d 電源
61 昇圧回路
63 制御回路
64 出力検知回路
66 クロック受信回路
67 クロック生成回路
68 リセット回路
80B マシン・コントロール・ユニット(電源装置)
82 CPU
84’ ASIC(基準クロック信号生成手段、同期手段)
86A、86B 分周器 [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention, PaintingMore particularly, the power supply device includes a plurality of power supplies that generate electric power each having an AC component.PlaceThe present invention relates to an image forming apparatus used as a power source.
[0002]
[Prior art]
With the spread of color image forming devices (color copiers, color printers, etc.) in recent years, the market demands higher image quality and higher speed. There was technology to use.
[0003]
On the other hand, as a color image forming apparatus corresponding to speeding up, each photoconductor has a plurality of photoconductors corresponding to different colors, and an image (toner image) of the corresponding color is formed on each photoconductor in parallel. So-called tandem type color image formation that obtains a color image by sequentially transferring the toner images of the respective colors formed thereon onto a single transfer body moving at a predetermined speed in a predetermined direction (sub-scanning direction) There was a device.
[0004]
In general, in this type of color image forming apparatus, in order to form a toner image on a photoconductor, a charger for charging the photoconductor, a developing device for attaching toner to the charged photoconductor, and the like are provided in the vicinity of each photoconductor. In many cases, each photoconductor is provided with a high-voltage power supply provided as a power source for each of these chargers and developing units. This is mainly due to the following two reasons.
[0005]
The first reason is that in the tandem type image forming apparatus, as described above, a color image is formed by sequentially transferring the toner image formed for each color for each photoconductor to a transfer body moving in the sub-scanning direction. This is because it is necessary to turn on / off (drive / stop driving) charging units, developing units, and the like provided for the respective photoconductors at different timings for each photoconductor.
[0006]
That is, in order to form a single color image by transferring toner images from a plurality of photoconductors arranged at different positions to a transfer body moving in the sub-scanning direction, it corresponds to the same pixel. The toner image on each photosensitive member must be transferred to the same position on the transfer member. For this purpose, as shown in FIG. 17, as an example, as shown in FIG. It is necessary to shift the timing of supply of electric power (DC) and alternating-current power (AC) by a time corresponding to the distance between the photosensitive members and the moving speed of the transfer member. Note that the operation signal in FIG. 17 is a signal indicating the period of the image forming operation for one sheet. In addition, this figure illustrates the case of a color image forming apparatus provided with four developing units, that is, four photoconductors.
[0007]
The second reason is to suppress deterioration of the photoreceptor. Since the photoconductor generally deteriorates due to charging, it is necessary to shorten the charging period for the photoconductor as much as possible. By making it possible to control power supply / cutoff at different timings for each photoconductor, the photoconductor is unnecessarily removed. Charging can be prevented, thereby suppressing deterioration of the photoreceptor.
[0008]
On the other hand, in the color image forming apparatus as described above, there is a high demand for downsizing in addition to the above-described high image quality and high speed, and a tandem type color image provided with a high-voltage power source different for each photoconductor as described above. The forming apparatus has the following problems.
[0009]
Each high-voltage power supply is often placed at a position away from the developing device, charging device, etc. provided in the vicinity of the corresponding photoconductor due to layout restrictions in realizing downsizing of the device. In many cases, a plurality of high-voltage cables that connect each high-voltage power source and the corresponding developing device, charging device, etc. are routed through substantially the same route.
[0010]
On the other hand, the conventional high-voltage power supply has a clock signal generating means such as an oscillator for generating a clock signal for setting the frequency and duty of the AC output for each high-voltage power supply. The output is difficult to synchronize.
[0011]
In general, when AC outputs that are not synchronized are close to each other with cables, mutual induction occurs due to stray capacitance between the cables, and due to this effect, a potential difference occurs due to a phase shift between the cables, A distortion as shown in FIG. 18A occurs in the AC output waveform. If this state continues, the output waveform changes at a frequency (several tens of Hz to several hundreds of Hz) lower than the frequency of the AC output (generally several kHz to several tens of kHz) as shown in FIG.
[0012]
FIG. 18C shows an example of an actual measurement result of such a change in output waveform. In the example shown in the figure, the frequency of the AC output was 9 kHz, and the generated low frequency was 560 Hz.
[0013]
From the relationship between this low frequency and the process speed of image formation, there arises a problem that the uniformity of development and charging is deteriorated, resulting in so-called banding (stripe fringe) and an image quality defect.
[0014]
By the way, this problem is caused by increasing the frequency of the AC power for driving the charger, the developing device, etc. in order to cope with high speed and high image quality. FIG. 19 shows the state of the potential difference with respect to the distance between the high-voltage cables when the AC output frequency is 5 kHz, 9 kHz, or 15 kHz. As shown in the figure, as the frequency of the AC output increases, a larger potential difference occurs even if the distance between the high-voltage cables is increased. Therefore, banding is more likely to occur as the frequency of the AC output increases.
[0015]
A technique that can be applied to prevent such banding is to use a shielded cable as a high-voltage cable that connects the high-voltage power supply to the developing device, charger, etc. Eliminating technology (hereinafter referred to as a shield system), a technology that suppresses the phase shift of each power by using a single high-voltage power supply and supplying output power from the high-voltage power supply to all developing devices, chargers, etc. There are three techniques, namely, a single converter system, and a technique for directly connecting a high-voltage power supply to a developing device, a charger, and the like (hereinafter referred to as a cableless system).
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described technology based on the shield method has a problem in that since the distribution capacity of the cable increases, it is necessary to increase the power of the high-voltage power supply, and the cost and power consumption increase. In addition, according to this technique, it is necessary to perform a shield process for the cable when assembling the apparatus or manufacturing the cable, which also increases the cost.
[0017]
Further, in the technology based on the above-mentioned single converter system, it is necessary to independently control on / off of the power output corresponding to each photoconductor, and a high voltage relay or the like is specially required for the output switching circuit or the output terminal, which is costly. There was a problem that it would increase. In particular, in the case of a high-voltage relay, noise is generated at the time of opening and closing, causing a malfunction of the CPU or the like. In addition, this technique has a problem that, when a high-voltage power supply is equipped with a transformer, thermal design becomes difficult and reliability may be lowered.
[0018]
Further, the above-described cableless technique has a problem that it is difficult to actually introduce the device due to restrictions on the layout of the apparatus. Even when the cableless system can be introduced, the distance between the photoconductors tends to be shortened in order to cope with the downsizing of the apparatus. There is a problem in that banding occurs because it acts in the same way as coupling.
[0019]
The present invention has been made to solve the above problems, and can prevent distortion of the AC component of the output power.WhenBoth aims to provide an image forming apparatus capable of forming a high-quality image.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to
[0021]
According to the image forming apparatus of
Here, according to the image forming apparatus of
In the image forming apparatus according to the first aspect, at least one of development and charging is performed by the electric power in which the AC component is synchronized by the synchronization unit.
In this case, in the image forming apparatus according to the first aspect, the plurality of photosensitive members are scanned by the light beam based on the multi-value image data by the plurality of scanning optical systems. As a result, an image latent image based on the multi-value image data is formed on each photoconductor.
[0022]
Thus, according to the image forming apparatus of
According to the image forming apparatus of the first aspect, at least one of the development and charging operations for the plurality of photosensitive members is performed by the electric power in which the AC component is synchronized by the synchronization unit. Occurrence can be suppressed, and as a result, a high-quality image can be formed.
In addition, according to the image forming apparatus of the first aspect, the distortion of the AC component of the output power can be prevented in a low cost and in a small space as compared with a case where a means for generating a clock signal is provided for each power source. be able to.
Furthermore, according to the image forming apparatus of the first aspect, it is possible to cope with a case where a plurality of power sources that generate electric power having different frequencies of AC components coexist.
[0043]
In FIG. 1, as an exampleAccording to the basic configuration of the present inventionA preferred configuration example of the image forming apparatus is shown. In the figure, the machine control unit controls the operation of the image forming apparatus, and the
[0044]
In this configuration example, a reference clock signal for setting the frequency and duty of the AC output from each power supply is generated by the reference clock signal generation means, and the reference clock signal is branched and supplied to each power supply.
[0046]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a power supply apparatus and an image forming apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
[0047]
[Basic configuration]
Figure 2 shows the bookBasic configurationA schematic configuration of a color image forming apparatus 10A according to FIG. As shown in the figure, in the color image forming apparatus 10A, an
[0048]
Each of the
[0049]
BookBasic configurationThe color image forming apparatus 10A according to the present invention includes a power supply device that supplies driving power to devices around the photosensitive drum such as the
[0050]
On the other hand, a belt home sensor 34 and an
[0051]
Among them, the belt home sensor 34 detects a mark or the like provided at one place in the circumferential direction of the
[0052]
The
[0053]
Further, the
[0054]
Figure 3 shows the bookBasic configurationThe schematic configuration of the
[0055]
As shown in FIG.Basic configurationThe
[0056]
On the other hand, the
[0057]
BookBasic configurationThe duty of the AC component due to the clock signal CLK is set within a range of 25% to 75%, and the amplitude of the AC component due to each control signal CS is set within a range of 500 Vp-p to 2 kVp-p.
[0058]
Here, the output terminal for outputting the clock signal CLK of the
[0059]
On the other hand, an output terminal for outputting the on / off signals OS1, OS2, OS3, OS4 of the
[0060]
As shown in FIG. 4, the
[0061]
On the other hand, the
[0062]
The input terminal of the
[0063]
The other input terminal of the AND
[0064]
On the other hand, the input terminal of the on / off switching
[0065]
Since the
[0066]
FeelingThe
[0067]
Next, the operation of the
[0068]
When the clock signal CLK is input from the
[0069]
In the OR circuit 74, a trigger signal composed of a one-shot pulse corresponding to both rising and falling of the clock signal CLK is obtained by ORing the two trigger signals c and d inputted from the differentiating
[0070]
When the trigger signal e is input from the trigger generation circuit 70 to the
[0071]
In the AND
[0072]
In this manner, the push-
[0073]
The first and second switching means included in the push-
[0074]
The frequency and duty of the AC rectangular wave bias j generated in this way are substantially the same as the frequency and duty of the clock signal CLK, respectively.
[0075]
On the other hand, when the operation of the
[0076]
Since the
[0077]
Next, the operation of the color image forming apparatus 10A when forming a color image will be described.
[0078]
First, when the
[0079]
Here, in each of the
[0080]
At this time, since the same clock signal CLK is supplied to the
[0081]
Thereafter, toner images of yellow, magenta, cyan, and black are sequentially superimposed and transferred (primary transfer) on the
[0082]
Thereafter, the color image is conveyed to the position where the
[0083]
Figure 6 shows the bookBasic configurationAn example of an actual measurement result of the AC signal of the
[0084]
As shown in the figure,Basic configurationThe AC outputs from the
[0085]
As detailed above, the bookBasic configurationIn the power supply apparatus according to the present invention, a means for generating a reference clock signal is provided, and the clock signal is supplied to all power supplies as a signal for setting the frequency and duty of the alternating current component in the output power of each power supply. Since the AC component is synchronized, distortion of the AC component of the output power can be prevented.
[0086]
Also bookBasic configurationIn the image forming apparatus according to the present invention, since the power supply device as described above, that is, the power supply device in which the AC component of the output power is not distorted is used as the driving power source for the developing device, the occurrence of banding can be suppressed. As a result, a high-quality image can be formed.
[0087]
[ActualForm]
the aboveBasic configurationThen, although one form when all the frequencies of the AC output of each power supply were the same was explained,RealIn the embodiment, one mode in the case where power supplies having different frequencies of AC output are included will be described. That is, for the purpose of improving image quality, there are cases where only the K color developing device among Y, M, C, and K color developing devices is driven by AC power having a higher frequency than other colors. .RealIn the embodiment, one form of such a case will be described. Here, the case where the frequency of the AC output of the
[0088]
In FIG.RealA schematic configuration of the
[0089]
As shown in FIG.RealThe color image forming apparatus 10B according to the embodimentBasic configurationIs different from the color image forming apparatus 10A according to the present invention only in that the MCU is an MCU 80B provided with
[0090]
That is, the output terminal for outputting the clock signal CLK of the
[0091]
Here, the frequency of the clock signal CLK generated by the
[0092]
Therefore, even in this embodiment, regardless of the route of the high-voltage cable, the distortion with respect to the AC component as shown in FIG. 18A does not occur.
[0093]
It should be noted that the color image forming apparatus 10B includes an image forming apparatus according to the present invention in which a portion constituted by the
[0094]
As explained in detail above,RealIn the power supply device according to the embodiment,Basic configurationAnd a frequency divider that divides the clock signal CLK to generate a divided clock signal having a different frequency, and supplies the divided clock signal to a power source. Therefore, it is possible to cope with a case where a plurality of power sources that generate electric power having different frequencies of alternating current components coexist.
[0095]
Also,RealIn the image forming apparatus according to the embodiment, the power supply device as described above, that is, the power supply device in which the AC component of the output power is not distorted is used as the driving power source for the developing device.Basic configurationAs with the image forming apparatus according to the above, the occurrence of banding can be suppressed, and as a result, a high-quality image can be formed.
[0096]
In addition,RealIn the embodiment, the case where the divided clock signals are supplied to all the power supplies provided in the
[0097]
Also,RealIn the embodiment, the case where a clock signal having a frequency different from that of the clock signal CLK is generated by dividing the clock signal CLK by a frequency divider has been described. However, the present invention is not limited to this. A clock signal having a frequency different from that of the clock signal CLK may be generated by multiplying the signal CLK by a multiplier. AgainRealThe same effect as the embodiment can be achieved.
[0098]
[Reference example 1]
the aboveBasic configuration andIn the embodiment, an example in which a single clock signal CLK generated outside the power supply is branched and supplied to four power supplies has been described.Reference example 1Now, an example in which a clock signal generated in one power supply is supplied to another power supply will be described.
[0099]
In FIG.Reference example 1The schematic configuration of the power supply device 60B and
[0100]
As shown in FIG.Reference example 1The power supply device 60B according toBasic configurationCompared with the
[0101]
In FIG.Reference example 1A schematic configuration of a
[0102]
As shown in FIG.Reference example
[0103]
Accordingly, since the AC outputs are generated based on the same clock signal CLK in the
[0104]
Therefore, even in this embodiment, regardless of the route of the high-voltage cable, the distortion with respect to the AC component as shown in FIG. 18A does not occur.
[0106]
Like thisReference example 1The power supply apparatus according to the present invention includes means for generating a clock signal CLK for setting the frequency and duty of the AC component in one of four power supplies included in the power supply apparatus, and the clock signal CLK is supplied to another power supply. Since the AC component is synchronized by supplying toBasic configuration andSimilarly to the power supply device according to the embodiment, distortion of the AC component of the output power can be prevented.
[0107]
Also bookReference example 1In the image forming apparatus according to the present invention, since the power supply device as described above, that is, the power supply device in which the AC component of the output power is not distorted, is used as the power supply for driving the developing device.Basic configuration andSimilarly to the image forming apparatus according to the embodiment, the occurrence of banding can be suppressed, and as a result, a high-quality image can be formed.
[0108]
[Reference example 2]
the aboveBasic configuration,EmbodimentAnd Reference Example 1In the above description, the case where one clock signal CLK is branched and supplied to the power supply has been described.Reference example 2In the following, an embodiment will be described in which the AC output of each power supply is synchronized by synchronizing clock generation circuits that generate other clock signals based on one clock signal.
[0109]
In FIG.Reference example 2The schematic configuration of the power supply device 60C and
[0110]
As shown in FIG.Reference example 2The color image forming apparatus 10D according toReference example 1Compared to the color image forming apparatus 10C according to the present embodiment, only the
[0111]
In FIG.Reference example 2A schematic configuration from the
[0112]
As shown in FIG.Reference example 2The reset
[0113]
Here, the
[0114]
In the power supply device 60C configured as described above, as shown in FIG. 14, the clock signal A generated by the
[0116]
Like thisReference example 2In the power supply apparatus according to the present invention, the
[0117]
In addition, bookReference example 2In the image forming apparatus according to the present invention, since the power supply device as described above, that is, the power supply device in which the AC component of the output power is not distorted, is used as the power supply for driving the developing device.Basic configuration,EmbodimentAnd Reference Example 1As with the image forming apparatus according to the above, the occurrence of banding can be suppressed, and as a result, a high-quality image can be formed.
[0118]
BookReference example 2In the above description, the clock signal generated in one power supply is synchronized with the clock signal generated in the other power supply.ThisHowever, the present invention is not limited to this. Each power supply is provided with a clock signal generating means for generating a clock signal and a reference clock generating circuit for generating a reference clock signal serving as a reference is provided outside the power supply apparatus. The clock signal in each power supply can be synchronized.
[0119]
FIG. 15 shows a configuration example of this form. As shown in the figure, in this color image forming apparatus 10E, all power supplies included in the power supply device 60D are connected to the main power supply 60D.Reference example 2Similarly to the
[0120]
In this configuration, the transistor Tr provided in the
[0121]
Therefore, even in such a configuration, it is possible to synchronize the AC output from each power source.Reference example 2The same effect can be achieved.
[0123]
Table 1 shows the improvement effect of the present invention and the improvement effect of the prior art. In Table 1, ○ indicates advantageous, Δ indicates slightly disadvantageous, and × indicates disadvantageous.
[0124]
[Table 1]
[0125]
As shown in Table 1, in each conventional technology of 1 converter system, cableless system, and shield system, independent controllability of power output, high frequency of power output, rectangular wave of power output, downsizing of device, It is disadvantageous in either avoidance of layout restrictions and cost, and it can be seen that the present invention is advantageous in any aspect.
[0126]
The aboveBasic configuration andEmbodimentEach ofIn the above, the case where the power supply device of the present invention is applied to a power supply device provided with a power supply by a booster circuit has been described. However, the present invention is not limited to this and is applied to a power supply device provided with a power supply by a step-down circuit. It can also be in the form.
[0127]
FIG. 16 shows a configuration example of a power supply including the step-down circuit in this case. In the power supply shown in the figure, the load capacity (developer capacity) is charged by a high-frequency DC-DC converter using the input voltage Vcc, and a high withstand voltage is obtained at a timing based on the clock signal CLK input through the clock receiving circuit. A high-voltage rectangular wave is generated by switching the switching element Tr1 to discharge the load capacitance. In order to maintain the voltage for a while after reaching a certain voltage, the voltage is detected by a voltage detection circuit (aboveBasic configuration andEmbodimentEach ofIn the case where the voltage is equal to or higher than a certain voltage, the driving of the DC-DC converter is stopped.
[0128]
In the power supply shown in the figure, the on / off signal and the control signal are omitted. However, when the on / off signal is in the off state, the application / non-application of the input voltage to the primary winding of the transformer is not performed. The on / off signal can be controlled by turning off the switching element Tr2 that controls the application, and the control signal can be controlled by adjusting the voltage applied to the primary winding of the transformer according to the control signal. Is possible.
[0129]
Even when the power supply device of the present invention is applied to a power supply device provided with a power supply by such a step-down circuit,Basic configuration andEmbodimentEach ofThe same effect can be achieved.
[0130]
Also, aboveBasic configuration andEmbodimentEach ofIn the above description, the case where the AC outputs of all the power supplies provided in the power supply device are synchronized has been described, but the present invention is not limited to this, and a plurality of power supplies provided in the power supply device are provided. It can also be set as the form which takes a synchronization.
[0131]
For example, in the configuration shown in FIG. 3, when the
[0132]
In addition, for example, in the configuration shown in FIG. 3, even when all the power supply positions are substantially the same, a certain degree of banding suppression effect can be expected by synchronizing with a plurality of power supplies. Therefore, the image quality can be improved to some extent.
[0133]
Also, aboveBasic configuration andEmbodimentEach ofIn the above description, the case where various signals are generated by the ASIC has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a circuit having the same function may be configured by a combination of electronic components. Needless to say. In this case, although the occupied area for the function is widened, the cost for manufacturing the ASIC can be reduced.
[0134]
Also, aboveBasic configuration andEmbodimentEach ofIn the above, a case where a signal for setting ON / OFF of the power output for each power supply (ON / OFF signal) and a signal for setting the amplitude of the AC output (control signal) are separately provided has been described. The present invention is not limited to this, and the function of each signal may be realized by one signal. An example of this form of signal is a PWM (Pulse Width Modulation) signal having a pulse width corresponding to the amplitude of the AC output. In this case, when the duty of the PWM signal is 0%, the power output is turned off. In this embodiment, since setting with two signals can be performed with one signal, a cable for supplying signals can be reduced, and the cost and size of the apparatus can be reduced.
[0135]
【The invention's effect】
Claim1According to the described image forming apparatus,Multiplying a single reference clock signal to generate at least one converted clock signal of a different frequency;Of a plurality of power supplies that generate electric power each having an AC component and supply it to a plurality of supplies having the same functionBy supplying either of the reference clock signal and the converted clock signal to at least two power supplies as a signal for setting the frequency and duty of the AC componentSince the AC component of the electric power generated by at least two power supplies is synchronized, an effect of preventing distortion of the AC component of the output power can be obtained.
[0136]
Claims1According to the above-described image forming apparatus, at least one of the development and charging operations for the plurality of photoconductors is performed by the electric power in which the alternating current component is synchronized, so that occurrence of banding can be suppressed. As a result, an effect that a high-quality image can be formed is obtained.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]According to the basic configuration of the present invention1 is a block diagram illustrating a preferred configuration example of an image forming apparatus.
[Figure 2]Basic configuration1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a color image forming apparatus according to FIG.
[Fig. 3]Basic configuration2 is a block diagram showing a schematic configuration of a power supply device and an MCU in the color image forming apparatus according to FIG.
[Fig. 4]Basic configuration2 is a block diagram showing a schematic configuration of a power supply in the color image forming apparatus according to FIG.
FIG. 5 is a time chart for explaining the operation of the power supply shown in FIG. 4;
[Fig. 6]Basic configurationIt is a wave form diagram which shows the measurement result of the alternating current output of two power supplies in the power supply device which concerns on.
[Fig. 7]FruitFIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a power supply device and an MCU in a color image forming apparatus according to an embodiment.
[Fig. 8]FruitIt is a time chart which shows the state of the alternating current output from each power supply which concerns on embodiment.
FIG. 9FruitIt is a block diagram which shows the structure of the modification of embodiment.
FIG. 10Reference example 12 is a block diagram showing a schematic configuration of a power supply device and an MCU in the color image forming apparatus according to FIG.
FIG. 11Reference example 12 is a block diagram showing a schematic configuration of a
FIG.Reference example 22 is a block diagram showing a schematic configuration of a power supply device and an MCU in the color image forming apparatus according to FIG.
FIG. 13Reference example 22 is a block diagram (partial circuit diagram) showing a schematic configuration of a reset circuit according to FIG.
FIG. 14Reference example 2It is a time chart which shows the waveform state of each part of
FIG. 15Reference example 2It is a block diagram which shows the structure of this modification.
FIG. 16 is a block diagram (partial circuit portion) illustrating a configuration example of a power supply including a step-down circuit.
FIG. 17 is a waveform diagram illustrating an example of input timing of driving power to a plurality of developing devices.
FIGS. 18A and 18B are waveform diagrams for explaining the problems of the prior art, in which FIG. 18A is a waveform diagram showing a state of distortion of an AC output of a power supply, and FIG. (C) is a waveform diagram showing an example of an actual measurement result of (B).
FIG. 19 is a graph showing an example of a state of a potential difference with respect to a distance between power supply cables when the frequency of output power from a power supply is 5 kHz, 9 kHz, and 15 kHz.
[Explanation of symbols]
10B Color image forming device (image forming device)
26a, 28a, 30a, 32a Photosensitive drum (photosensitive member)
26b, 28b, 30b, 32b Image writing unit (scanning optical system)
26c, 28c, 30c, 32c charger
26d, 28d, 30d, 32d Developer
60A, 60B, 60C, 60D Power supply
60a, 60b, 60c, 60d
61 Booster circuit
63 Control circuit
64 Output detection circuit
66 Clock receiver circuit
67 Clock generation timesRoad
68 reset timesRoad
80B Machine control unit (power supply)
82 CPU
84 'ASIC (reference clock signal generation means, synchronization means)
86A, 86B Dividevessel
Claims (1)
単一の基準クロック信号を生成する基準クロック信号生成手段、前記基準クロック信号を逓倍して異なる周波数の変換クロック信号を少なくとも1つ生成する変換手段、各々交流成分を有する電力を生成して同一機能を有する複数の被供給体に供給する複数の電源、及び前記基準クロック信号及び前記変換クロック信号の何れかを前記交流成分の周波数及びデューティを設定するための信号として前記複数の電源のうちの少なくとも2つの電源に供給することによって当該少なくとも2つの電源により生成される電力の前記交流成分の同期をとる同期手段を備えた電源装置と、
前記同期手段により前記交流成分の同期がとられた電力によって現像及び帯電の少なくとも一方の動作が行われる複数の感光体と、
前記複数の感光体を前記多値画像データに基づく光ビームによって走査する複数の走査光学系と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus that forms an image based on multi-value image data,
Reference clock signal generating means for generating a single reference clock signal, conversion means for multiplying the reference clock signal to generate at least one converted clock signal of a different frequency, and generating the same power each having an AC component At least one of the plurality of power supplies as a signal for setting a frequency and a duty of the alternating current component. A power supply device comprising synchronization means for synchronizing the AC components of the power generated by the at least two power sources by supplying the two power sources;
A plurality of photoconductors on which at least one of development and charging operations is performed by the electric power in which the AC component is synchronized by the synchronization unit;
A plurality of scanning optical systems for scanning the plurality of photosensitive members with a light beam based on the multi-value image data;
An image forming apparatus comprising:
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