JP6100128B2 - Output detection device, power supply device, and image forming apparatus - Google Patents
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本発明は、出力検出装置、電源装置および画像形成装置に関し、例えば、電子写真式の画像形成装置に適用し得る。 The present invention relates to an output detection device, a power supply device, and an image forming apparatus, and can be applied to, for example, an electrophotographic image forming apparatus.
従来の画像形成装置で、転写ローラ等のバイアス電源として用いられる高圧電源装置では、トランスを用いてバイアスを出力し、当該出力を検出した結果をトランスの駆動制御にフィードバックするものがある。 In a conventional high voltage power supply apparatus used as a bias power supply for a transfer roller or the like in an image forming apparatus, a bias is output using a transformer, and a result of detecting the output is fed back to drive control of the transformer.
従来のトランスを用いた高圧電源装置としては、例えば、特許文献1に記載されたものがある。特許文献1に記載された高圧電源装置では、出力検出に演算増幅器(オペアンプ)を用いる構成について記載されている。
As a high-voltage power supply device using a conventional transformer, for example, there is one described in
しかしながら、従来の高圧電源装置では、通常、片電源を接続したオペアンプでトランスの出力検出を行う。例えば、従来の高圧電源装置では、オペアンプの非反転入力端子を基準電位として、負極性バイアス出力の電流を検出する構成となっている。しかしながら、従来の高圧電源装置のように、トランスの出力検出に、非反転入力端子を基準電位として接続したオペアンプを用いる場合、トランスの出力シンク電流は、オペアンプ出力電位が低い場合に流れなくなってしまう。したがって、この場合当該オペアンプでは、非反転入力端子の電位から接地電位の範囲でオペアンプ出力が変化することはなく、電流が一定量を越えると反転入力端子の電位が非反転入力端子電位より高くなってしまうという問題があった。 However, in the conventional high-voltage power supply device, the output of the transformer is usually detected by an operational amplifier connected to a single power supply. For example, a conventional high-voltage power supply device is configured to detect a negative bias output current using the non-inverting input terminal of the operational amplifier as a reference potential. However, when an operational amplifier in which a non-inverting input terminal is connected as a reference potential is used for detecting the output of the transformer as in a conventional high-voltage power supply device, the output sink current of the transformer does not flow when the operational amplifier output potential is low. . Therefore, in this case, in the operational amplifier, the operational amplifier output does not change in the range from the potential of the non-inverting input terminal to the ground potential, and when the current exceeds a certain amount, the potential of the inverting input terminal becomes higher than the potential of the non-inverting input terminal. There was a problem that.
従来の高圧電源装置では、上述のような問題により、電流検出値を正しく検出できない場合があり、さらに基準電位が上昇することにより検出電圧値も正しくなくなってしまう場合があるという二重の問題が発生していた。 The conventional high-voltage power supply device has a double problem that the current detection value may not be detected correctly due to the problems described above, and the detection voltage value may also become incorrect due to a rise in the reference potential. It has occurred.
また、電子写真式の画像形成装置では、感光体ドラムや、感光体ドラムを帯電させるドラム、各ドラム上に付着した現像剤を除去するブレード等、正極性、負極性単独ではなく両極性の出力(バイアス)を必要とする構成要素が存在するため、出力する構成要素や出力タイミングに応じて、出力極性の変更を要する場合もある。従来のトランス出力検出に用いるオペアンプでは、トランスの出力の極性を変動させる場合、その出力極性の変動に伴って、非反転入力端子への入力電圧を切り替える必要が生じる。 Also, in an electrophotographic image forming apparatus, a positive polarity or negative polarity output, such as a photosensitive drum, a drum for charging the photosensitive drum, or a blade for removing developer adhering to each drum, is output in both polarities. Since there are components that require (bias), the output polarity may need to be changed depending on the components to be output and the output timing. In the conventional operational amplifier used for transformer output detection, when the output polarity of the transformer is changed, it is necessary to switch the input voltage to the non-inverting input terminal with the change of the output polarity.
上述のような問題点に鑑みて、正極性及び負極性の両方のバイアスを出力する電源装置の出力をより高い精度で検出することができる出力検出装置、電源装置および画像形成装置が望まれている。 In view of the above-described problems, an output detection device, a power supply device, and an image forming apparatus that can detect the output of a power supply device that outputs both positive and negative biases with higher accuracy are desired. Yes.
第1の本発明は、負極性バイアスを出力するための負極性トランスと、前記負極性トランスを駆動する負極性駆動部と、前記負極性トランスの出力を整流して負極性バイアスとして出力する負極性整流部とを有する負極性バイアス出力部と、正極性バイアスを出力するための正極性トランスと、前記正極性トランスを駆動する正極性駆動部と、前記正極性トランスの出力を整流して正極性バイアスとして出力する正極性整流部とを有する正極性バイアス出力部と、自装置の出力を検出する出力検出装置とを備え、前記負極性バイアス出力部又は前記正極性バイアス出力部により出力対象となる出力負荷に対してバイアスを出力する電源装置を構成する前記出力検出装置において、(1)片側接地の単電源に接続し、非反転入力端子を接地に接続し、反転入力端子と出力端子とが前記電源装置の出力を検出するための検出素子を介して、前記電源装置の出力に接続されている演算増幅器と、(2)前記演算増幅器を用いて、電圧検出位置を前記演算増幅器の反転入力端子と前記演算増幅器の出力端子の双方にすることにより正負両極性電流を検出する出力検出回路とを備え、(3)前記演算増幅器の反転入力端子は、前記正極性整流部と、前記負極性整流部のそれぞれに接続され、(4)前記電源装置から正極性バイアスが出力される場合には、前記出力検出回路の基準接地電位を前記演算増幅器の反転入力端子とし、前記電源装置から負極性バイアスが出力される場合には、前記出力検出回路の基準接地電位を前記演算増幅器の出力端子とし、(5)前記出力検出回路は、前記正極性バイアス出力部から正極性バイアスが出力される場合、前記演算増幅器の反転入力端子を接地電位とし、前記負極性バイアス出力部から負極性バイアスが出力される場合、前記演算増幅器の出力端子を接地電位とし、前記正極性バイアス出力部から正極性バイアスが出力される場合、又は前記負極性バイアス出力部から負極性バイアスが出力される場合のいずれであっても、前記演算増幅器の反転入力端子又は前記演算増幅器の出力端子のうち接地電位とした方の電位を基準として、対接地電位との電位差から正負両極性電流を検出することを特徴とする。
The first aspect of the present invention includes a negative transformer for outputting a negative bias, a negative drive unit for driving the negative transformer, and a negative electrode for rectifying the output of the negative transformer and outputting the negative bias A negative polarity bias output unit having a positive rectification unit, a positive polarity transformer for outputting a positive polarity bias, a positive polarity drive unit for driving the positive polarity transformer, and a positive polarity by rectifying the output of the positive polarity transformer A positive polarity rectification unit having a positive rectification unit that outputs as a positive bias, and an output detection device that detects the output of the device itself, and is output by the negative polarity bias output unit or the positive polarity bias output unit. in the output detecting device constituting a power supply unit for outputting a bias for the output load comprising, (1) to the single supply side ground, contacting the non-inverting input terminal to ground And, through the detection element for the inverting input terminal and an output terminal to detect an output of the power supply, an operational amplifier connected to the output of the power supply device, with (2) the operational amplifier, An output detection circuit for detecting a positive / negative bipolar current by setting the voltage detection position to both the inverting input terminal of the operational amplifier and the output terminal of the operational amplifier ; and (3) the inverting input terminal of the operational amplifier is: (4) When a positive polarity bias is output from the power supply device, the reference ground potential of the output detection circuit is inverted by the operational amplifier when connected to each of the positive polarity rectification unit and the negative polarity rectification unit. an input terminal, when the negative bias is outputted from the power supply, the reference ground potential of the output detection circuit and an output terminal of said operational amplifier, (5) the output detection circuit, the cathode When a positive polarity bias is output from the bias output unit, the inverting input terminal of the operational amplifier is set to the ground potential, and when a negative polarity bias is output from the negative polarity bias output unit, the output terminal of the operational amplifier is set to the ground potential. In either case where a positive polarity bias is output from the positive polarity bias output unit or a negative polarity bias is output from the negative polarity bias output unit, the inverting input terminal of the operational amplifier or the A positive / negative bipolar current is detected from a potential difference with respect to the ground potential with reference to the potential of the output terminal of the operational amplifier as the ground potential .
第2の本発明は、負極性バイアスを出力するための負極性トランスと、前記負極性トランスを駆動する負極性駆動部と、前記負極性トランスの出力を整流して負極性バイアスとして出力する負極性整流部とを有する負極性バイアス出力部と、正極性バイアスを出力するための正極性トランスと、前記正極性トランスを駆動する正極性駆動部と、前記正極性トランスの出力を整流して正極性バイアスとして出力する正極性整流部とを有する正極性バイアス出力部と、自装置の出力を検出する出力検出装置とを備え、前記負極性バイアス出力部又は前記正極性バイアス出力部により出力対象となる出力負荷に対してバイアスを出力する電源装置において、第1の本発明の出力検出装置を用いて当該電源装置の出力を検出し、その検出結果に基づいて、前記負極性駆動部及び前記正極性駆動部を制御することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, a negative transformer for outputting a negative bias, a negative driver for driving the negative transformer, and a negative that rectifies the output of the negative transformer and outputs it as a negative bias A negative polarity bias output unit having a positive rectification unit, a positive polarity transformer for outputting a positive polarity bias, a positive polarity drive unit for driving the positive polarity transformer, and a positive polarity by rectifying the output of the positive polarity transformer A positive polarity rectification unit having a positive rectification unit that outputs as a positive bias, and an output detection device that detects the output of the device itself, and is output by the negative polarity bias output unit or the positive polarity bias output unit. In the power supply device that outputs a bias to the output load, the output detection device of the first aspect of the present invention is used to detect the output of the power supply device, and based on the detection result , And controlling the negative driver and the positive drive unit.
第3の本発明は、出力負荷に対してバイアスを出力する電源装置を備える画像形成装置において、前記電源装置として、第2の本発明の電源装置を適用したことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in an image forming apparatus including a power supply device that outputs a bias to an output load, the power supply device according to the second aspect of the present invention is applied as the power supply device.
本発明によれば、正極性及び負極性の両方のバイアスを出力する電源装置の出力を精度よく検出することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately detect the output of a power supply device that outputs both positive and negative biases.
(A)第1の実施形態
以下、本発明による出力検出装置、電源装置および画像形成装置の第1の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。なお、この実施形態の出力検出装置、及び電源装置は、出力検出部、及び高圧電源装置である。
(A) First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of an output detection device, a power supply device, and an image forming apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the output detection device and the power supply device of this embodiment are an output detection unit and a high-voltage power supply device.
(A−1)第1の実施形態の構成
まず、第1の実施形態の画像形成装置101全体構成について説明する。
(A-1) Configuration of the First Embodiment First, the overall configuration of the
図2は、この実施形態の画像形成装置101の概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view of the
この画像形成装置101は、電子写真方式のカラー画像形成装置であり、複数色の現像装置102(図2では、ブラック現像装置102K、イエロー現像装置102Y、マゼンタ現像装置102M、及びシアン現像装置102C)と、各色の露光装置としての発光ダイオード(以下「LED」という。)ヘッド103(例えば、ブラックLEDヘッド103K、イエローLEDヘッド103Y、マゼンタLEDヘッド103M、及びシアンLEDヘッド103C)とを備えている。各色の現像装置102(102K,102Y,102M,102C)内には、各色のトナーカートリッジ104(104K,104Y,104M,104C)、各色の帯電ローラ136(136K,136Y,136M,136C)、各色の供給ローラ133(133K,133Y,133M,133C)、各色の現像ローラ134(134K,134Y,134M,134C)、各色の現像ブレード135(135K,135Y,135M,135C)、各色の感光体ドラム132(132K,132Y,132M,132C)、及び、各色のクリーニングブレード137(137K,137Y,137M,137C)が設けられている。
The
各現像装置102は、内部の各感光体ドラム132に接している各帯電ローラ136によって一様に帯電されるようになっている。帯電された各感光体ドラム132は、各LEDヘッド103の発光によって静電潜像が形成される。各供給ローラ133は、現像剤としてのトナーを各現像ローラ134へ供給するものである。各現像ブレード135が、各現像ローラ134の表面に一様にトナー層を形成すると、各感光体ドラム132上にトナー像が現像される構成になっている。各クリーニングブレード137は転写後の残トナーをクリーニングするものである。各トナーカートリッジ104は、各現像装置102内に着脱可能に取り付けられ、内部のトナーを各現像装置102に供給する構成になっている。
Each developing device 102 is uniformly charged by each charging roller 136 in contact with each internal photosensitive drum 132. An electrostatic latent image is formed on each charged photosensitive drum 132 by the light emission of each LED head 103. Each
各現像装置102の下方向には、各色の転写ローラ105(105K,105Y,105M,105C)、中間転写ベルト張架ローラ106、及び中間転写ベルト駆動ローラ107が設けられている。各転写ローラ105は、中間転写ベルト108の裏面から転写位置に、バイアス電圧(以下単に「バイアス」とも呼ぶ。)が印加可能に配置されている。中間転写ベルト張架ローラ106及び中間転写ベルト駆動ローラ107は、中間転写ベルト108を張架し、中間転写ベルト張架ローラ106の駆動によって中間転写ベルト108を回転させる。これにより、中間転写ベルト108の外周表面には、各色の画像形成装置101によるトナー像が転写される構成となっている。
Below each developing device 102, a transfer roller 105 (105K, 105Y, 105M, 105C) for each color, an intermediate transfer belt stretching roller 106, and an intermediate transfer
中間転写ベルト108のうち上側に位置する部分は、各色の画像形成装置101の感光体ドラム132と転写ローラ105との間で挟持されており、中間転写ベルト108のうち下側に位置する部分は、二次転写バックアップローラ120と二次転写ローラ130との間で挟持されている。そして、二次転写バックアップローラ120と二次転写ローラ130との間で形成されるニップ部(以下、「二次転写ニップ」とも呼ぶ)では、中間転写ベルト108と共に用紙115が挟持され、中間転写ベルト108の外周表面に形成されたトナー像が、用紙115に転写される。すなわち、用紙115は、二次転写バックアップローラ120と二次転写ローラ130との間で形成される二次転写ニップを通過する際に、中間転写ベルト108に形成されたトナー像が転写される。なお、二次転写ローラ130には、二次転写バイアス発生部150により、トナー像の転写や転写後に残ったトナーの除去を促進するバイアス電圧が印加されている。
The upper portion of the
中間転写ベルト108の近傍には、中間転写ベルトクリーニングブレード111、廃トナー容器112、及び用紙検出センサ140が設けられ、更に、その中間転写ベルト108の下方向に、用紙カセット113が着脱可能に取り付けられている。中間転写ベルトクリーニングブレード111は、中間転写ベルト108上のトナーを掻き落とせるようになっていて、その掻き落とされたトナーが、廃トナー容器112に収容される。用紙カセット113内には、用紙115が積載される。
An intermediate transfer
用紙カセット113の先端と二次転写ローラ130との間には、ホッピングローラ114、及び一対のレジストローラ116、117が配設されている。ホッピングローラ114は、用紙カセット113から用紙115を取り出して、レジストローラ116、117の側に繰り出す(給紙する)。そして、給紙された用紙115は、停止状態の一対のレジストローラ116、117に突き当たってスキュー補正(ずれ補正)される。一対のレジストローラ116、117は、用紙115のスキュー補正後に、用紙検出センサ140の検出に基づく所定タイミングで駆動され、その用紙115が中間転写ベルト108(二次転写ニップ)へ搬送される構成になっている。
A hopping roller 114 and a pair of
二次転写ニップの用紙供給下流側には、定着器118が配設されている。定着器118は、一対の熱定着ローラ118a、118bを有し、用紙115上のトナー像を熱と圧力によって定着するものである。定着器118内には、熱発生部としての定着器ヒータ259、及び熱検知手段(温度測定センサ)としてサーミスタ265が設けられている。
A fixing
そして、この定着器118の下流側には、一対の排出ローラ119a、119b、用紙ガイド119、及び排紙トレー121が設けられている。用紙115は、一対の排出ローラ119a、119bにより、用紙ガイド119に沿って搬送され、排紙トレー121にフェースダウンで排出される構成になっている。
A pair of discharge rollers 119 a and 119 b, a
また、画像形成装置101の筐体内には、各種センサとして、用紙検出センサ140、温湿度センサ290、トナー濃度センサ291等が配設されている。
In addition, a
濃度センサ291は、中間転写ベルト108に形成された所定の印刷濃度検査パターン(詳細いついては後述)の各領域の濃度を、反射光(反射濃度)により検出するセンサである。また、温湿度センサ290は、画像形成装置101の筐体内部の温度を検知するためのセンサである。用紙検出センサ140は、二次転写バックアップローラ120と二次転写ローラ130との間の二次転写ニップに、用紙115が突入するタイミングを検知するためのセンサである。
The
図3は、画像形成装置101における制御系の構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a control system in the
画像形成装置101は、制御系として、ホストインタフェース部250を有し、このホストインタフェース部250がコマンド/画像処理部251を制御する。コマンド/画像処理部251は、LEDヘッドインタフェース部252に対して画像データを出力する。LEDヘッドインタフェース部252は、プリンタエンジン制御部253によってヘッド駆動パルス等で制御され、LEDヘッド103K,103Y,103M,103Cを発光させる。
The
プリンタエンジン制御部253は、高圧制御部260に対して、帯電バイアス、現像バイアス、転写バイアス等の制御値を供給する。高圧制御部260は、供給された制御値に応じた信号を、帯電バイアス発生部261、現像バイアス発生部262、一次転写バイアス発生部263、及び二次転写バイアス発生部150のそれぞれに供給する。
The printer
帯電バイアス発生部261は、高圧制御部260からの信号に基づいて、各帯電ローラ136K,136Y,136M,136Cに対してバイアスを出力する。また、現像バイアス発生部262は、高圧制御部260からの信号に基づいて、各現像ローラ134K,134Y,134M,134Cに対してバイアスを出力する。さらにまた、一次転写バイアス発生部263は、高圧制御部260からの信号に基づいて、各転写ローラ105K,105Y,105M,105Cにバイアスを印加する。また、二次転写バイアス発生部150は、高圧制御部260からの信号に基づいて、二次転写ローラ130にバイアスを印加する。
The charging
なお、図3では、高圧電源装置301に、高圧制御部260、帯電バイアス発生部261、現像バイアス発生部262、一次転写バイアス発生部263、及び二次転写バイアス発生部150が含まれる構成として図示している。詳細については後述するが、高圧電源装置301では、各色のLEDヘッド103、各色の現像器102、各色の一次転写ローラ105、及び二次転写ローラ130が、それぞれ高電圧出力の負荷となる。
In FIG. 3, the high-voltage
プリンタエンジン制御部253は、ホッピングモータ254、レジストモータ255、ベルトモータ256、定着器ヒータモータ257、各色のドラムモータ258K,258Y,258M,258Cを所定のタイミングで駆動する。なお、プリンタエンジン制御部253は、サーミスタ265の検出値に応じて、定着器ヒータ259を駆動して定着器118内の温度制御を行う。
The printer
また、プリンタエンジン制御部253は、各センサ(用紙検出センサ140、温湿度センサ290、トナー濃度センサ291等)の検知内容に基づいて各構成要素の制御を行う。なお、プリンタエンジン制御部253は、当該画像形成装置101の用紙115への印刷動作に先立って、印刷濃度検査パターンのトナー像を中間転写ベルト108の外周表面に形成するように、各色の画像形成装置101及び中間転写ベルト駆動ローラ107等を制御する。そして、プリンタエンジン制御部253は、当該印刷濃度検査パターンの反射濃度をトナー濃度センサ291に検出させ、各色の画像形成装置101による印刷濃度の補正(例えば、現像バイアスの調整等)を行う。
Further, the printer
次に、第1の実施形態における高圧電源装置301の構成について、図1を用いて説明する。
Next, the configuration of the high-voltage
図1では、図3に示す高圧電源装置301の構成のうち、高圧制御部260及び二次転写バイアス発生部150の回路構成(1つのバイアス出力対象の負荷(二次転写ローラ130)に対してバイアスを出力する構成)についてのみ図示している。すなわち、第1の実施形態の高圧電源装置301では、バイアス出力対象の負荷(転写ローラ105又は、二次転写ローラ130)毎に図1に示す構成が設けられているものとする。なお、第1の実施形態の高圧電源装置としては、図1に示すバイアス1チャンネル分の回路構成だけで独立した装置として構成するようにしてもよいし、図3に示すように複数チャンネル分を1つの装置に収容する構成としてもよい。
1, among the configurations of the high-voltage
図1に示すように、二次転写バイアス発生部150は、検出値比較回路310、トランス駆動回路311、トランス312、正極性整流回路313、検出値比較回路314、トランス駆動回路315、トランス316、負極性整流回路317、抵抗318、抵抗319、抵抗320、定電圧素子321、検出素子としての電流電圧変換素子322、演算増幅器323を有している。
As shown in FIG. 1, the secondary
二次転写バイアス発生部150には、高圧制御部260のDA出力端子(デジタルアナログコンバータの出力端子)である第1のDAC出力330及び第2のDAC出力331と、AD入力端子(Aアナログデジタルコンバータの入力端子)である第1のADC入力332及び第2のADC333が接続されている。高圧制御部260は、AD入力端子及びDA出力端子を有するマイクロコンピュータ等により構成することができる。高圧制御部260は、二次転写バイアス発生部150に対しては、第1のDAC出力330と第2のDAC出力331からバイアス出力の指示値に対応する電圧を出力する。また高圧制御部260は、第1のADC入力332と第2のADC333で、二次転写バイアス発生部150からの入力を受付けて、バイアスの出力値を読み取る。なお、この実施形態において、高圧制御部260のDAC出力は8bitの出力設定値(8bitDAC)に基づく電圧が出力されるものとして説明する。また、高圧制御部260のADC入力では、入力値が10bitのデータに変換(10bitADC)されるものとして説明する。
The secondary
二次転写バイアス発生部150は、二次転写ローラ130により用紙115にトナー像の転写を行う場合には、定電圧制御を行い、逆極性のバイアスを印加する時には定電流制御を行う。二次転写ニップに用紙115がなく、二次転写ローラ130のトナーを中間転写ベルト108側に転写する場合には定電流制御が最適であるが、用紙115にトナー転写を行う場合には用紙115のサイズが各種あることにより定電圧制御が適している。用紙115の幅により用紙115外の直接中間転写ベルト108と二次転写ローラ130が接触する面積が異なり、最適な転写バイアス時の転写電流値が異なる為である。但し、二次転写ローラ130と中間転写ベルト108と二次転写バックアップローラ120により構成される部材の抵抗値が環境温度により異なるので、高圧制御部260では、用紙115への転写前に予め定電圧出力での電流値を検出し、それに応じたバイアス設定を行うことが望ましい。図1では、この二次転写ローラ130と中間転写ベルト108と二次転写バックアップローラ120により構成される部材の抵抗値を、二次転写バイアス発生部150の出力負荷R1と図示している。また、以下では、二次転写ローラ130で用紙115へのトナー像の転写(二次転写)を行う際に、二次転写ローラ130(出力負荷R1)に対して出力する電圧を「二次転写電圧」とも呼ぶものとする。
The secondary
二次転写バイアス発生部150では、検出値比較回路310、トランス駆動回路311、トランス312、及び正極性整流回路313により、正極性のバイアスを出力するための正極性バイアス出力部が形成されている。また、正極性バイアス出力部では、トランス駆動回路311により、正極性バイアスを出力するためのトランス312を駆動する。また、正極性バイアス出力部では、正極性整流回路313により、トランス312からの出力を整流する。さらに、正極性バイアス出力部では、検出値比較回路310により、後述する出力検出部を介して検出した正極性整流回路313の出力と、第1のDAC出力330の入力とが比較され、その比較結果に基づいてトランス312が駆動される。
In the secondary transfer
また、二次転写バイアス発生部150では、検出値比較回路314、トランス駆動回路315、トランス316、及び負極性整流回路317により、負極性のバイアスを出力するための負極性バイアス出力部が形成されている。また、負極性バイアス出力部では、トランス駆動回路315により、負極性バイアスを出力するためのトランス316を駆動する。さらに、負極性バイアス出力部では、負極性整流回路317により、トランス316からの出力を整流する。さらにまた、負極性バイアス出力部では、検出値比較回路314により、後述する出力検出部を介して検出した負極性整流回路317の出力と、第2のDAC出力331の入力とが比較され、その比較結果に基づいてトランス316が駆動される。
In the secondary
さらに、二次転写バイアス発生部150では、抵抗319、抵抗320、電流電圧変換素子322、演算増幅器323、及び高圧制御部260により、高圧電源装置301の出力(すなわち、正極性整流回路313又は負極性整流回路317からの出力)を検出する出力検出部(この実施形態の出力検出部)が形成されている。
Further, in the secondary
図4は、図1に示す二次転写バイアス発生部150内部の具体的な回路構成の例について示した説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a specific circuit configuration inside the secondary
図4の例では、二次転写バイアス発生部150が、高圧制御部260に接続された状態について示している。図4では、高圧制御部260(マイクロコンピュータ等の演算手段による演算処理)は、3.3V電源400を駆動電源としているものとする。
In the example of FIG. 4, the secondary
また、図4の例では、二次転写バイアス発生部150の各箇所印加される24V電源に401、二次転写バイアス発生部150の接地(グランド)に402という符号を付して図示している。なお、図4に示す二次転写バイアス発生部150の回路の具体的動作については後述する動作説明において詳述する。
In the example of FIG. 4, a
そして、図4に示すように二次転写バイアス発生部150は、抵抗410、コンデンサ411、コンデンサ412、抵抗413、オペアンプ414(差動増幅器)、抵抗415、コンデンサ416、抵抗417、NPNトランジスタ418、モールドトランス419、抵抗430、コンデンサ431、コンデンサ432、抵抗433、オペアンプ434、抵抗435、コンデンサ436、抵抗437、NPNトランジスタ438、巻線式オープントランス440、高耐圧ダイオード441、高耐圧ダイオード442、高耐圧コンデンサ443、高耐圧コンデンサ444、47kΩの抵抗445、10kΩの抵抗446、抵抗447、コンデンサ448、1000Vバリスタ449、コンデンサ450、15kΩ抵抗451、コンデンサ452、抵抗453、コンデンサ454、オペアンプ456、抵抗457、コンデンサ458、ダイオード459、抵抗460、コンデンサ461、オペアンプ462、抵抗463、コンデンサ464、及びオード465を有している。なお、モールドトランス419は、巻線トランス420、高耐圧ダイオード421、高耐圧ダイオード422、高耐圧コンデンサ423、高耐圧コンデンサ424、10MΩの高耐圧抵抗425、30MΩの高耐圧抵抗426を1つの部品として構成(例えば、エポキシ等により封止することにより絶縁して構成)したものである。
As shown in FIG. 4, the secondary
次に、図4に示す各構成部品と、図1に示す各構成要素との対応関係について説明する。なお、以下の説明で、図4に示す各構成部品のうち、図1に示す各構成要素に含まれる旨の説明がないものは、図1に示す各構成要素の機能自体を実現するものではないが、図1に示す各構成要素の機能を実現する上で、配置することが実装上望ましい部品である。 Next, the correspondence between each component shown in FIG. 4 and each component shown in FIG. 1 will be described. In the following description, among the components shown in FIG. 4, those that are not described as included in the components shown in FIG. 1 do not realize the functions of the components shown in FIG. 1 . not, but in realizing the function of each component shown in FIG. 1, is a component on the desired mounting placing.
図4に示す二次転写バイアス発生部150の例では、抵抗410、コンデンサ411、コンデンサ412、抵抗413、オペアンプ414(24V電源401により駆動)、抵抗415、コンデンサ416により、図1に示す検出値比較回路310が構成されている。また、図4に示す二次転写バイアス発生部150の例では、抵抗417、NPNトランジスタ418及び24V電源401により、図1に示すトランス駆動回路311が構成されている。さらに、図4に示す二次転写バイアス発生部150の例では、モールドトランス419の巻線トランス420が、図1に示すトランス312に対応する。さらにまた、図4に示す二次転写バイアス発生部150の例では、高耐圧ダイオード421、高耐圧ダイオード422、高耐圧コンデンサ423、高耐圧コンデンサ424、及び高耐圧抵抗425により、図1に示す正極性整流回路313が構成されている。
In the example of the secondary
また、図4に示す二次転写バイアス発生部150の例では、抵抗430、コンデンサ431、コンデンサ432、抵抗433、オペアンプ434(24V電源401により駆動)、抵抗435、及びコンデンサ436により、図1に示す検出値比較回路314が構成されている。さらに、図4に示す二次転写バイアス発生部150の例では、抵抗437、NPNトランジスタ438、及び24V電源401により図1に示すトランス駆動回路315が構成されている。さらにまた、図4に示す二次転写バイアス発生部150の例では、巻線式オープントランス440が、図1に示すトランス316に対応する。また、図4に示す二次転写バイアス発生部150の例では、高耐圧ダイオード441、高耐圧ダイオード442、高耐圧コンデンサ443、及び高耐圧コンデンサ444により、図1に示す負極性整流回路317が構成されている。
In the example of the secondary
また、図4に示す二次転写バイアス発生部150の例では、高耐圧抵抗426、抵抗445、及び抵抗446が、それぞれ抵抗318、抵抗319、及び抵抗320に対応する。さらに、図4に示す二次転写バイアス発生部150の例では、オペアンプ462(24V電源401により駆動)が、図1に示す演算増幅器323に対応する。さらにまた、図4に示す二次転写バイアス発生部150の例では、抵抗451が、図1に示す電流電圧変換素子322に対応する。
Further, in the example of the secondary transfer
(A−2)第1の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第1の実施形態の画像形成装置101の動作を説明する。
(A-2) Operation of the First Embodiment Next, the operation of the
[画像形成装置の全体の動作]
まず、図2、図3を参照して、第1の実施形態における画像形成装置101全体の概略の動作を説明する。
[Overall Operation of Image Forming Apparatus]
First, an overall operation of the
まず、画像形成装置101において、図3に示すホストインタフェース部250に、図示しない外部機器から、PDL(Page Description Language、ページ記述言語)等で記述された印刷データが供給されたものとする。ホストインタフェース部250は、供給された印刷データを、コマンド/画像処理部251によってビットマップデータに変換し、LEDヘッドインタフェース部252及びプリンタエンジン制御部253に出力する。プリンタエンジン制御部253は、定着器118の熱定着ローラをサーミスタ265の検知値に応じて定着器ヒータ259を制御することにより所定の温度にした後、印刷動作を開始する。
First, in the
プリンタエンジン制御部253は、給紙カセット113にセットされた用紙115をホッピングローラ114により給紙する。プリンタエンジン制御部253は、後述する画像形成動作に同期したタイミングで、レジストローラ対116および117を用いて、用紙115を中間転写ベルト108上の二次転写ローラ130と二次転写バックアップローラ120により形成される二次転写ニップに搬送する。また、プリンタエンジン制御部253は、各色の現像器102を制御して、電子写真プロセスにより現像器102内の感光体ドラム132にトナー像を形成する。この時、プリンタエンジン制御部253は、前記ビットマップデータに応じて各色のLEDヘッド103が点灯するように制御する。プリンタエンジン制御部253は、各色の現像器102によって現像されたトナー像を、各色の転写ローラ105に印加されたバイアスによって、中間転写ベルト108上に転写させる。プリンタエンジン制御部253は、4色のトナー像が中間転写ベルトに転写された後、用紙115を、所定のタイミングで、二次転写ローラ130と二次転写バックアップローラ120により形成される二次転写ニップに搬送させ、4色のトナー像を一括転写させる。さらに、プリンタエンジン制御部253は、トナー像が転写された用紙115を、定着器118に定着処理させて排紙するする。プリンタエンジン制御部253は、前記印刷動作に先立って、4色のトナー像を中間転写ベルト108に形成させて、その反射濃度を検出することによりトナー濃度を検出し、現像バイアスの調整を行う。
The printer
各色のトナーカートリッジ容器104は、各色の現像器102に着脱可能で内部のトナーを供給先の現像器102に供給可能な構造になっている。そして、プリンタエンジン制御部253は、予め定められたテーブル値に従って高圧出力電圧を設定し、帯電バイアス発生部261、現像バイアス発生部262、一次転写バイアス発生部263、及び二次転写バイアス発生部150へ所定の信号を出力する。帯電バイアス発生部261および現像バイアス発生部262は、各色の現像器102へ帯電バイアスおよび現像バイアスを供給する。一次転写バイアス発生部263は、各色の一次転写ローラ105へ一次転写バイアスを供給する。二次転写バイアス発生部150は、二次転写ローラ130が用紙115に二次転写を行っている間(二次転写ニップを用紙115が通過している間)は、正極性バイアスを印加し、それ以外は負極性バイアスを印加する。これにより、画像形成装置101では、非印刷時(二次転写中以外の時)の二次転写ローラ130の表面における残トナーによる汚れを防止する。
Each color
[高圧電源装置の動作概要]
次に、高圧電源装置における高圧制御部260及び二次転写バイアス発生部150の動作概要について、図1を用いて説明する。
[Overview of high-voltage power supply operation]
Next, an outline of operations of the
高圧制御部260はマイコンにより構成され、うち二次転写バイアス発生部150に対しては第1のDAC出力330と第2のDAC出力331が出力指示値として使用され、第1のADC入力332と第2のADC333が出力検出部の一部として機能する。
二次転写バイアスは用紙に用紙115を行う場合には定電圧制御を行い、逆極性のバイアスを印加する時には定電流制御を行う。二次転写ローラ130上のトナーを転写(除去)する場合には定電流制御が最適であるが、用紙115にトナー像の転写を行う場合には用紙115のサイズが各種存在することにより定電圧制御を行うものとする。これは、用紙115の幅により用紙115の範囲外の領域で、直接中間転写ベルト108と二次転写ローラ130が接触する面積が異なり、最適な転写バイアス時の転写電流値が異なる為である。但し、二次転写ローラ130と中間転写ベルト108と二次転写バックアップローラ120により構成される部材の抵抗値(出力負荷R1)が環境温度により異なるので、プリンタエンジン制御部253は、用紙115へのトナー像転写前に、予め定電圧出力での電流値を検出し、それに応じたバイアス設定を行うように、プリンタエンジン制御部253を制御する。プリンタエンジン制御部253は、上述の検出結果に基づいて出力負荷R1を求め、求めた出力負荷R1に応じたバイアス設定を行うように、高圧制御部260を制御する。
The high-
As for the secondary transfer bias, constant voltage control is performed when the
次に、高圧制御部260がプリンタエンジン制御部253の制御に基づいて動作し、出力負荷R1を求める動作の詳細について説明する。
Next, details of the operation in which the high-
まず、高圧制御部260は、出力負荷R1(二次転写負荷の抵抗値)を求める為の電流検出を行う。高圧制御部260は、所定電圧を出力負荷R1に印加する為、第1のDAC出力330から検出値比較回路310へ所定の電圧を設定出力する(正極性バイアスを出力するように設定出力する)。なお、高圧制御部260から検出値比較回路310、314への出力電圧は0〜3.3Vの範囲(高圧制御部260の駆動電圧の範囲内)であるものとする。
First, the high
検出値比較回路310は、正極性整流回路313の出力を抵抗318、抵抗319、抵抗320により分圧された電圧と、第1のDAC出力330の出力値とを比較する。抵抗318と抵抗319の間にある負極性整流回路317は、非動作時にはダイオードにより前記正極性出力をバイパスする。正極性整流回路313の一方には定電圧素子321が接続され、正極性整流回路313の出力電流と同じ電流が定電圧素子321に流れる。正極性整流回路313の出力電流は、出力負荷R1に流れる電流と抵抗318に流れる電流の合計であり、定電圧素子321に流れる電流もこれに等しいが、電流電圧変換素子322には出力負荷R1に流れる電流と等しい電流が流れる。
The detection
正極性整流回路313の出力は、前記分圧された電圧と第1のDAC出力330の電圧が等しくなるように、検出値比較回路310によりトランス駆動回路311が駆動されることにより制御される。高圧制御部260は出力設定後、所定の立ち上がり時間を見越した後、第1のADC入力332ポートの入力電圧をアナログデジタル変換して演算増幅器323の出力電圧を検出する。高圧制御部260は、検出された電圧値から演算等により、出力負荷R1の抵抗値を算出する。そして、高圧制御部260は、算出された抵抗値、温湿度センサ290検出値により予めテーブル値として設定された二次転写電圧を、用紙115の種類や、用紙115幅等に応じて決定する。なお、二次転写電圧の決定に必要な演算処理については、高圧制御部260又はプリンタエンジン制御部253のいずれで行うようにしてもよいし、別の構成要素(例えば、当該演算処理の専用IC等)を用いて行うようにしてもよい。
The output of the
以上のように、高圧制御部260は、出力負荷R1の抵抗値を求めた後(正極性バイアス印加での電流検出後)、第1のDAC出力330の出力を0Vとして、正極性バイアスをオフとし、同時に第2のDAC出力331を所定電圧に設定し、負極性バイアスを出力する。
As described above, after obtaining the resistance value of the output load R1 (after detecting the current when the positive bias is applied), the
二次転写バイアス発生部150の負極性バイアス制御については、検出値比較回路314が、電流電圧変換素子である抵抗322、抵抗320、及び抵抗319に流れる電流値を電流・電圧変換した信号と、第2のDAC出力331の出力とが等しくなるように、トランス駆動回路315を制御することにより行われる。
Regarding the negative polarity bias control of the secondary transfer
トランス316の出力は負極性整流回路317により負極性バイアス(負極性のDCバイアス)に変換される。そして、負極性整流回路317の出力電流は、抵抗319、抵抗320および電流電圧変換素子322を介して演算増幅器323の出力(シンク電流)となる。この時、演算増幅器323の入力電位は電流電圧変換素子322に流れる電流分だけ上昇する。それは演算増幅器323の出力が、電源電圧以下の負にはならない構成となっている為である。負極性整流回路317の出力電圧は、抵抗318を介して出力負荷R1に印加される。負極性整流回路317から抵抗318に印加された電圧から、抵抗318による電圧降下分を差し引いた出力電圧が、定電圧素子321の閾値電圧より高い場合には、定電圧素子321に電流が流れることにより−1000Vにクランプされる。これにより、二次転写バイアス発生部150は、出力負荷R1の抵抗値が高い場合でも、定電流制御により際限なくトランス316の出力が高くなることがない構成となっている。そして、出力負荷R1に流れる電流は、演算増幅器323だけでなく、高圧制御部260の第2のADC333にも入力される。そして高圧制御部260では、当該電流の電位がアナログデジタル変換されて検出される。
The output of the
上述の通り、二次転写バイアス発生部150から出力負荷R1への負極性バイアスは、中間転写ベルト108駆動時で、かつ、用紙115が二次転写ニップにない時に常に印加される。中間転写ベルト108の表面上には、トナー濃度検出用のトナー像(トナー濃度検出パッチ)等も形成されるが、これらのトナー像は用紙115には転写されない。このトナー像が二次転写ローラ130に付着すると、印刷時の用紙115の裏汚れを発生してしまう。それを防ぐ為に、画像形成装置101では、二次転写バイアス発生部150から二次転写ローラ130に、負極性バイアスを印加する。さらに、画像形成装置101において、印刷前(二次転写前)に、正極性バイアスと負極性バイアスを、ローラー1周分毎に交互に印加(以下、この交互に印加する動作を「クリーニングシーケンス」とも呼ぶ)すると、二次転写ローラ130上のトナーを除去する上で好ましい。これにより、二次転写ローラ130では、いわゆる「かぶりトナー」等の逆帯電トナーが付着していても除去することができる。この時、高圧制御部260は、負極性バイアス印加時の電流値を、第2のADC333で読み取り、定電圧素子321の閾値電圧を越えたバイアスとなり、出力負荷R1に流れる電流が指示値より低い場合には、クリーニングシーケンスにおける正負交互のバイアス印加回数を増加させるようにしてもよい。
As described above, the negative polarity bias from the secondary
以上の動作により、二次転写バイアス発生部150において、演算増幅器323の出力端子および非反転入力端子は電流電圧変換素子322に電流が流れていない場合には所定のオフセット電圧を生じているが、非反転入力端子から出力端子へとシンク電流が流れた場合には出力端子は接地レベルとなる。一方、演算増幅器323の出力端子から非反転入力端子へソース電流が流れた場合には、非反転入力端子は接地レベルとなる。この特性により、高圧制御部260では、それぞれの電流の方向に応じて非反転入力端子の電位、出力端子の電位を検出することにより出力負荷R1に流れる電流が、高い精度で検出可能となる。
With the above operation, in the secondary
[高圧電源装置の動作詳細]
次に、高圧電源装置の詳細動作について図4を用いてさらに詳細に説明する。
[Details of operation of high-voltage power supply]
Next, the detailed operation of the high-voltage power supply device will be described in more detail with reference to FIG.
画像形成装置101は、二次転写ローラ130、中間転写ベルト108、二次転写バックアップローラ120により構成される系の抵抗値である出力負荷R1を検出する為、イニシャル動作時(例えば、起動時等の初期化動作時)において、出力負荷R1に、正極性バイアスを印加する。この出力負荷R1は、通常10M〜100MΩ程度であり、検出する為の電圧、例えば2000Vの正極性を印加する。高圧制御部260は第2のDAC出力331に対しては、負極性バイアスの出力がオフとなる出力設定値(例えば、00h(16進数、8bit)を出力設定とする出力)とし、第1のDAC出力330に対しては2000Vに相当する出力設定値とするものとする。第1のDAC出力330及び第2のDAC出力331の設定値の算出は以下の(1)式を用いるようにしてもよい。(1)式において、VFはダイオード441および442の順方向電圧である。
The
255×{(2000−VF×2)×10×10^3
/(30×10^6+47×10^3+10×10^3)}/3・3 …(1)
オペアンプ414により構成される積分回路は、正極性整流回路313の出力を、30MΩの抵抗426、47kΩの抵抗445、及び10kΩの抵抗446により、10/30047に分圧した電圧と、第1のDAC出力330の出力とが等しくなるように、オペアンプ414の出力を所定の時定数(抵抗413及びコンデンサ412により決定される時定数)で暫増させる。その結果、NPNトランジスタ418のベースに流れる電流が増加し、トランス420の励磁電流が増加する。
255 × {(2000−VF × 2) × 10 × 10 ^ 3
/(30×10^6+47×10^3+10×10^3)}/3.3 (1)
The integrating circuit composed of the
NPNトランジスタ418のスイッチングはトランスの巻線との共振による自励発振であり、制御回路(トランス駆動回路315)が制御するのはベース電流だけとなる。分圧時の基準電位はオペアンプ456の非反転入力端子が接地レベルとなるので0Vである。高圧制御部260は第1のDAC出力330を設定後、電圧が立ち上がる所定時間後(例えば20〜30msec後)に第1のADC入力332からの入力をAD変換する。高圧制御部260によるAD変換は複数回の平均値を用いても良い。トランス420に流れる電流はAC電流であるが、コンデンサ452、450、458によりAC成分が除去され、平滑化されたDC信号として第1のADC入力332に入力されることになる。抵抗451が15kΩであるからADC入力0〜3.3Vに対して0〜220μAの検出範囲となる。例えば、高圧制御部260によるAD変換のビット数が10bit(10BitADC)であれば、以下の(2)式により出力負荷R1が算出出来る。なお、抵抗425が10MΩであるので、式(2)では、その分の抵抗値を差し引くようにしている。
The switching of the
出力負荷R1の抵抗値=
{2000/(ADC検出値×220×10^−6/1023)}
−10×10^6(Ω) …(2)
高圧制御部260では、以上により求めた出力負荷R1の抵抗値が、予め実験等により求めたテーブル値を参照する等して、二次転写バイアスを決定するのに利用される。
Resistance value of output load R1 =
{2000 / (ADC detection value × 220 × 10 ^ −6 / 1023)}
−10 × 10 ^ 6 (Ω) (2)
In the high
高圧制御部260は、正極性バイアス出力による電流検出が終了すると、第1のDAC出力330の出力設定を0Vに相当する「00he」(16進数、8bitDAC)として、正極性バイアスをオフとする。続いて、高圧制御部260は、負極性バイアスをオンする。上述の通り、二次転写バイアス発生部150において、負極性バイアスは定電流制御であり、例えば−20μAを印加したものとする。この場合、二次転写バイアス発生部150において、負極性バイアスに基づく電流は、抵抗445、446および451を流れ、オペアンプ456の出力はこの時、接地レベルとなる。したがって、高圧制御部260は、以下の(3)式で求めた値111(10進数)を16進数に変換した「6Fh」を、第2のDAC出力331に設定することになる。
When the current detection by the positive bias output is completed, the high
255×{20×10^
−6×(47×10^3+10×10^3+15×10^3)}/3.3…(3)
そして、前記同様オペアンプ434で構成された積分回路によって、NPNトランジスタ438のベース電流が制御され、トランス440が駆動される。ダイオード441および442、コンデンサ443および444により構成される負極性整流回路317出力は抵抗426および425を介して出力負荷R1に印加される。
255 × {20 × 10 ^
−6 × (47 × 10 ^ 3 + 10 × 10 ^ 3 + 15 × 10 ^ 3)} / 3.3 (3)
Then, the base current of the
この時、抵抗426と抵抗425の接続点の電位が「−(1000+VF×2)」を越えた場合には、バリスタ449に電流が流れ、出力電圧がクランプされる。ダイオード421および422の順方向電圧を無視して−1000Vと仮定した場合には、抵抗425が10MΩであるので出力負荷R1が40MΩを越えるとクランプされることになる。例えば、出力負荷R1に電流が流れない場合、装置の故障や組み立て不良により接点が外れている場合などがこれに当たる。
At this time, when the potential at the connection point between the
抵抗451には電流は流れないのでオペアンプ456の入力はほぼ0Vとなる。第2のDAC出力331指示値は、抵抗値47k+10k+15k=72kΩに相当したものであるが、15kΩの抵抗には電流は流れないので20μA指示値に対して流れる電流は2μA×72k/(47k+10k)=25.3μAとなる。この電流値はバリスタ449に流れる電流と等価である。また、この電流は、抵抗426の30MΩを介して出力されるのでここの電圧降下分(25.3×10^−6×30×10^6=759V)と、バリスタ電圧1000Vを加算しても無負荷時は約1759Vでクランプされる。
Since no current flows through the
また、第2のDAC出力331が最大値(FFh(16進数)、3.3Vに相当)の場合は、電流値は3.3/(57×10^3)=57.9μAであり、電圧降下分57.9×10^−6×30×10^6=1737Vと、バリスタ電圧1000Vとを加算しても無負荷時は約−2737Vでクランプされる。電子写真式の画像形成装置に用いられる正負極性高圧電源では正負両極性出力回路のトランスを単極性の物と共用してコスト低減を図っている為、片方がモールドトランスでも、第1の実施形態の負極性出力のトランス440のように片方がオープンタイプとなる。紙フェノール基板上にトランスをオープンで配置した場合に出力電圧が3kVを超えると沿面放電等のリスクが高くなるので、第1の実施形態では上述のような回路とした。
When the
高圧制御部260は、二次転写動作を行う直前に正極性バイアスを40μAとなる電圧値を、以下の(4)式により求める。さらに、高圧制御部260は、前記同様に設定値を以下の(5)式で算出し、負極性バイアスを−20μAに設定する。そして、高圧制御部260は、二次転写ローラ130は一周毎に交互に両極性を印加して二次転写ローラ130上に付着したトナーのクリーニングを行う。
The high
β(V)={α(MQ)+10(MΩ)}×40(μA)…(4)
255×{(β(V)−VF×2)×10×10^3
/(30×10^6+47×10^3+10×10^3)}/3.3…(5)
この時に、高圧制御部260は、第2のADC333で負極性バイアス印加時の電流値を検出する。そして、高圧制御部260は、この検出値を電流値に変換し、さらに、以下の(6)式のNを計算する。高圧制御部260は、このNが1以上である場合にはクリーニング時間をN倍するものとする。これにより出力負荷R1の抵抗値が高く、バイアス電流が不足している時でも、極性変化の回数を増やすことにより十分なクリーニングを行うことができる。
β (V) = {α (MQ) +10 (MΩ)} × 40 (μA) (4)
255 × {(β (V) −VF × 2) × 10 × 10 ^ 3
/(30×10^6+47×10^3+10×10^3)}/3.3 (5)
At this time, the
さらに、第1のADC入力332および第2のADC333にて各々のバイアス印加時の電流検出値が0(00h(16進数))の場合には、高圧制御部260は、接点が外れている、もしくは故障していると判断し、画像形成装置101の動作を停止し、エラー表示する等の処理を行っても良い。
Further, when the current detection value at the time of bias application at each of the
(A−3)第1の実施形態の効果
第1の実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。
(A-3) Effects of First Embodiment According to the first embodiment, the following effects can be achieved.
二次転写バイアス発生部150では、演算増幅器323(オペアンプ456)の非反転入力端子をグラウンド(接地電位)に接続し、正負両極性回路の負荷電流(正極性整流回路313又は負極性整流回路317から出力負荷R1への出力電流)と等しい電流を非反転入力端子と出力端子間に流れるように構成している。言い換えると、二次転写バイアス発生部150では、演算増幅器323(オペアンプ456)の非反転入力端子の電位をグラウンド(接地電位)に固定したまま、電流検出の為の電圧検出位置を演算増幅器323(オペアンプ456)の反転入力端子と出力端子の双方にすることにより正負両極性電流を検出出来るようにしている。さらに、二次転写バイアス発生部150では、電圧検出の場合も、正極性バイアス出力時に、演算増幅器323(オペアンプ456)の反転入力端子電位が接地電位となることを利用し、負極性バイアス出力時には、演算増幅器323(オペアンプ456)の出力端子が接地電位となることを利用して負極性バイアスの電圧検出に利用している。これにより、演算増幅器323(オペアンプ456)では、どちらの極性出力時にもグラウンドが基準電位となり、グラウンド相対の電位差から電流を検出するように構成している。したがって、高圧制御部260では、電源電圧、電源精度によらず高い精度での電流検出が可能となる。そして、このような二次転写バイアス発生部150を適用した画像形成装置101では、高精度な転写電流検知(二次転写ローラ130等の転写ローラに対するバイアス値の検知)が可能となる。
In the secondary
オペアンプは入出力にオフセットを有するが、第1の実施形態の二次転写バイアス発生部150では、演算増幅器323(オペアンプ456)のの反転入力端子と出力端子間に電流が流れた場合、電位が低い側は常に接地電位となる。それはオペアンプの各端子が負電源端子の電位より低い電位とはならない特徴を有するからである。したがって、二次転写バイアス発生部150を用いることにより、高圧制御部260では、各バイアスに用いるマイクロアンペアオーダーの電流値を正確に検出することができる。
Although the operational amplifier has an offset in the input and output, in the secondary transfer
(B)第2の実施形態
以下、本発明による出力検出装置、電源装置および画像形成装置の第2の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。なお、この実施形態の出力検出装置、及び電源装置は、出力検出部、及び高圧電源装置である。
(B) Second Embodiment Hereinafter, a second embodiment of an output detection device, a power supply device, and an image forming apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the output detection device and the power supply device of this embodiment are an output detection unit and a high-voltage power supply device.
(B−1)第2の実施形態の構成
まず、第2の実施形態の画像形成装置1101全体構成について説明する。
(B-1) Configuration of Second Embodiment First, the overall configuration of the
図5は、第2の実施形態の画像形成装置1101の概略側断面図である。また、図6は、画像形成装置1101における制御系の構成を示すブロック図である。図5、図6では、第1の実施形態の図面(上述の図2、図3)と同一又は対応する部分に、同一又は対応する符号を付している。
FIG. 5 is a schematic sectional side view of the
第2の実施形態の画像形成装置1101では、1対の屈曲ローラ1100、1110が配置設されている点で、第1の実施形態と異なっている。1対の屈曲ローラ1100、1110は、二次転写ローラ130と中間転写ベルト張架ローラ106との間(二次転写ニップとクリーニングブレード111の間)で、中間転写ベルト108を挟み込み、さらに中間転写ベルト108を内側に向けて屈曲させる位置に配置されている。屈曲ローラ1110は、中間転写ベルト108の外側に配置されており、中間転写ベルト108を内側の方向に張架した状態となっている。1対の屈曲ローラ1100、1110により、第2の実施形態では、二次転写ローラ130と二次転写バックアップローラ120との間に形成される二次転写ニップと定着器との距離(用紙搬送方向の距離)を短くし、より用紙搬送方向に対して短い用紙の印刷も可能としている。
The
また、屈曲ローラ1100には、バイアス電圧を印加するための、屈曲ローラバイアス発生部1150が接続され、屈曲ローラ1110はグラウンドに接地している。
The bending
さらに、第2の実施形態では、高圧電源装置301が、屈曲ローラバイアス発生部1150を含む、高圧電源装置1301に置き換わっている点で、第1の実施形態と異なっている。さらに、高圧電源装置1301では、高圧制御部260が、屈曲ローラバイアス発生部1150を含めて制御(制御信号の供給等)可能な高圧制御部1260に置き換わっている点で、第1の実施形態と異なっている。
Further, the second embodiment differs from the first embodiment in that the high-voltage
屈曲ローラ1100は二次転写ニップとクリーニングブレード111の間に配置されているので、中間転写ベルト108の表面上に形成されたトナー像(用紙115に転写するためのトナー像)には触れないが、二次転写残トナーや、トナー濃度検出用のトナー像(濃度検出パッチ)等触れる場合がある。その為、画像形成装置1101では、屈曲ローラ1100に屈曲ローラバイアス発生部1150を接続し、正負両極性バイアスを印加することにより、トナーの付着防止(トナーのクリーニング)が行われる。屈曲ローラバイアス発生部1150は、屈曲ローラ1100に、トナー濃度検出用のトナー像(トナー濃度検出パッチ)が通過する時や、ジャムによるトナー像未転写時等には、負極性バイアスを印加して付着を防止し、それ以外の時はローラ1周毎に正極性バイアスと負極性バイアスとを交互に印加して、付着したトナーを中間転写ベルト108上に戻すクリーニングシーケンスの動作を行う。屈曲ローラ1100に負極性バイアスを印加した場合、負極性バイアスによりローラ上のトナーはマイナスに帯電(負帯電)され、また、屈曲ローラ1100に正極性バイアスを印加した場合、正極性バイアスによりマイナスに帯電しているトナーが中間転写ベルト108上に移動する。屈曲ローラバイアス発生部1150は、屈曲ローラ1100に負極性バイアスを印加する場合、付着したトナー等を負極性に帯電させる為に必要なバイアスを印加する。第2の実施形態では、屈曲ローラバイアス発生部1150は、負極性バイアスを印加する場合、−40μAの定電流制御を行うものとする。屈曲ローラバイアス発生部1150は、正極性バイアスを印加する場合、中間転写ベルト108から用紙115へのトナー像転写の妨げとならないように、トナーを転写する為に必要なバイアスで帯電させることのない低めの20μAの定電流制御を行うものとする。また、屈曲ローラバイアス発生部1150は、クリーニングシーケンスにおいて、正極性バイアスを印加する場合も、同様に、20μAの定電流制御を行うものとする。
Since the
図7は、第2の実施形態の高圧電源装置1301のうち屈曲ローラバイアス発生部1150に関係する構成要素のみを抽出して図示したブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing only components related to the bending
図7では、図6に示す高圧電源装置1301の構成のうち、高圧制御部1260及び屈曲ローラバイアス発生部1150の回路構成(1つのバイアス印加対象の負荷(それぞれの転写ローラ105又は、屈曲ローラ1110)に対してバイアスを印加する構成)についてのみ図示している。すなわち、第2の実施形態の高圧電源装置1301では、バイアス印加対象の負荷(転写ローラ105、二次転写ローラ130、又は屈曲ローラ1110)毎に図7に示す回路が設けられているものとする。なお、第2の実施形態の高圧電源装置としては、図7に示すバイアス1チャンネル分の回路構成だけで独立した装置として構成するようにしてもよいし、図7に示すように複数チャンネル分を1つの装置に収容する構成としてもよい。また、図7では、屈曲ローラ1100、屈曲ローラ1110、及び中間転写ベルト108を含む構成による出力負荷(屈曲ローラバイアス発生部1150の出力負荷)を出力負荷R2と図示している。
7, among the configurations of the high-voltage
図7に示すように、屈曲ローラバイアス発生部1150は、機能的には、検出値比較回路1310、トランス駆動回路1311、圧電トランス1312、負極性整流回路1313、検出値比較回路1314、トランス駆動回路1315、圧電トランス1316、正極性整流回路1317、抵抗1318、抵抗1319、抵抗1320、電流バイパス回路1321、電流電圧変換素子1322、演算増幅器1323を有している。また、屈曲ローラバイアス発生部1150には、高圧制御部1260の第1のポート出力1350、第2のポート出力1351、第1のDAC出力1330、第2のDAC出力1331、及びADC入力1332が接続されている。
As shown in FIG. 7, the bending
図7に示すように、第2の実施形態の高圧電源装置1301では、バイアス出力に用いるトランスが巻線式から圧電式(圧電トランス1312、1316)置き換わっている点で第1の実施形態と異なっている。また、第2の実施形態では、正極性バイアス出力部の位置と、負極性バイアス出力部の位置とが入れ替わっている点で第1の実施形態と異なっているが、正極性バイアス出力部及び負極性バイアス出力部の位置は限定されないものである。また、第2の実施形態の高圧電源装置1301では、定電圧素子321が、電流バイパス回路1321に置き換わっている点で第1の実施形態と異なっている。このように、本発明の高圧電源装置(電源装置)では、出力負荷に対して要求されるバイアスの内容に応じて、回路の配置や構成するトランスの方式を変更したとしても、第1の実施形態の場合と同様に、バイアス出力の検出を行うことが可能である。
As shown in FIG. 7, the high-voltage
屈曲ローラバイアス発生部1150では、検出値比較回路1310、トランス駆動回路1311、圧電トランス1312、及び正極性整流回路1317により、正極性のバイアスを出力するための正極性バイアス出力部が形成されている。また、正極性バイアス出力部では、トランス駆動回路1311により、正極性バイアスを出力するための圧電トランス1312を駆動する。また、正極性バイアス出力部では、正極性整流回路1317により、圧電トランス1312からの出力を整流する。さらに、正極性バイアス出力部では、検出値比較回路1310により、後述する出力検出部を介して検出した正極性整流回路1317の出力と、第1のDAC出力1330の入力とが比較され、その比較結果に基づいて圧電トランス1312が駆動される。
In bending
また、屈曲ローラバイアス発生部1150では、検出値比較回路1314、トランス駆動回路1315、圧電トランス1316、及び負極性整流回路1313により、負極性のバイアスを出力するための負極性バイアス出力部が形成されている。また、負極性バイアス出力部では、トランス駆動回路1315により、負極性バイアスを出力するための圧電トランス1316を駆動する。また、負極性バイアス出力部では、負極性整流回路1313により、圧電トランス1316からの出力を整流する。さらに、負極性バイアス出力部では、検出値比較回路1314により、後述する出力検出部を介して検出した負極性整流回路1313の出力と、第2のDAC出力331の入力とが比較され、その比較結果に基づいて圧電トランス1316が駆動される。
Further, the bending
さらに、屈曲ローラバイアス発生部1150では、抵抗1319、抵抗1320、検出素子としての電流電圧変換素子1322、演算増幅器1323、及び高圧制御部1260により、正極性整流回路1317(正極性バイアス出力部)、及び負極性整流回路1313(負極性バイアス出力部)の出力を検出してフィードバックする出力検出部(この実施形態の出力検出部)が形成されている。
Further, in the bending roller
図8は、図7に示す屈曲ローラバイアス発生部1150内部の具体的な回路構成の例について示した説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a specific circuit configuration inside the bending
図8の例では、屈曲ローラバイアス発生部1150が、高圧制御部1260に接続された状態について示しており、図8では、高圧制御部1260(マイクロコンピュータによる演算処理)は、3.3V電源400を駆動電源としているものとする。
8 shows a state in which the bending roller
また、図8の例では、屈曲ローラバイアス発生部1150に印加される24V電源に401、二次転写バイアス発生部150の接地(グラウンド)に402という符号を付して図示している。なお、図8に示す屈曲ローラバイアス発生部1150の回路の具体的動作については後述する動作説明において詳述する。
Further, in the example of FIG. 8, a
そして、図8に示すように屈曲ローラバイアス発生部1150は、抵抗1400、コンデンサ1401、コンデンサ1402、抵抗1403、オペアンプ1404、電圧制御発振器(VCO)1405、インダクタ1406、NチャンネルパワーMOSFET1407、コンデンサ1408、抵抗1420、コンデンサ1421、コンデンサ1422、抵抗1423、オペアンプ1424、VCO1425(電圧制御発振器)、インダクタ1426、NチャンネルパワーMOSFET1427、コンデンサ1428、圧電トランス1430、高耐圧ダイオード1431、高耐圧ダイオード1432、高耐圧コンデンサ1433、10MΩの高耐圧抵抗1434、10kΩの抵抗1435、ダイオード1440、コンデンサ1441、抵抗1442、コンデンサ1443、抵抗1444、コンデンサ1445、抵抗1446、コンデンサ1447、抵抗1448、コンデンサ1449、抵抗1450、コンデンサ1451、オペアンプ1452、抵抗1453、コンデンサ1454、PチャンネルFET1470、抵抗1471、NPNトランジスタ1472、抵抗1473、PチャンネルFET1480、抵抗1481、NPNトランジスタ1482、及び抵抗1483を有している。なお、モールド圧電トランス1409は、圧電トランス1410、高耐圧ダイオード1411、高耐圧ダイオード1412、高耐圧コンデンサ1413、50MΩの高耐圧抵抗1414、高耐圧ダイオード1415、及び200MΩの高耐圧抵抗1416を樹脂等で絶縁封止して構成されている。
8, the bending
次に、図8に示す各構成部品と、図7に示す各構成要素との対応関係について説明する。なお、以下の説明で、図8に示す各構成部品のうち、図7に示す各構成要素に含まれる旨の説明がないものは、図7に示す各構成要素の機能自体を実現するものではないが、図7に示す各構成要素の機能を実現する上で、配置することが実装上望ましい部品である。 Next, the correspondence between each component shown in FIG. 8 and each component shown in FIG. 7 will be described. In the following description, among the components shown in FIG. 8, those that are not included in the components shown in FIG. 7 are not intended to realize the functions of the components shown in FIG. However, in order to realize the function of each component shown in FIG.
図8に示す屈曲ローラバイアス発生部1150の例では、抵抗1400、コンデンサ1401、コンデンサ1402、抵抗1403、及びオペアンプ1404(24V電源401により駆動)により、図7に示す検出値比較回路1310が構成されている。
In the example of the bending roller
また、図8に示す屈曲ローラバイアス発生部1150の例では、VCO1405、インダクタ1406、NチャンネルパワーMOSFET1407、コンデンサ1408、PチャンネルFET1470、抵抗1471、NPNトランジスタ1472、抵抗1473、及び24V電源401により、図7に示すトランス駆動回路1311が構成されている。さらに、図8に示す屈曲ローラバイアス発生部1150の例では、モールド圧電トランスで1409の圧電トランス1410が、図7に示す圧電トランス1312に対応する。さらにまた、図8に示す屈曲ローラバイアス発生部1150の例では、高耐圧ダイオード1411、高耐圧ダイオード1412、及び高耐圧コンデンサ1413により、図7に示す負極性整流回路1313が構成されている。
In the example of the bending
また、図8に示す屈曲ローラバイアス発生部1150の例では、抵抗1420、コンデンサ1421、コンデンサ1422、抵抗1423、及びオペアンプ1424により、図7に示す検出値比較回路1314が構成されている。さらに、図8に示す屈曲ローラバイアス発生部1150の例では、インダクタ1426、NチャンネルパワーMOSFET1427、コンデンサ1428、PチャンネルFET1480、抵抗1481、NPNトランジスタ1482、抵抗1483、及び24V電源401、により図7に示すトランス駆動回路1315が構成されている。さらにまた、図8に示す屈曲ローラバイアス発生部1150の例では、圧電トランス1430が、図7に示す圧電トランス1316に対応する。また、図8に示す屈曲ローラバイアス発生部1150の例では、高耐圧ダイオード1431、高耐圧ダイオード1432、及び高耐圧コンデンサ1433により、図7に示す正極性整流回路1317が構成されている。
In the example of the bending roller
さらに、図8に示す屈曲ローラバイアス発生部1150の例では、高耐圧抵抗1414、高耐圧抵抗1434、及び抵抗1435が、図7に示す抵抗1318、抵抗1319、及び抵抗1320にそれぞれ対応する。さらにまた、図8に示す屈曲ローラバイアス発生部1150の例では、高耐圧ダイオード1415及び高耐圧抵抗1416により、図7に示す電流バイパス回路1321が構成されている。また、図8に示す屈曲ローラバイアス発生部1150の例では、抵抗1448が、図7に示す電流電圧変換素子1322に対応する。さらにまた、図8に示す屈曲ローラバイアス発生部1150の例では、24V電源401により駆動されるオペアンプ1452が、図7に示す演算増幅器1323に対応する。
Further, in the example of the bending roller
(B−2)第2の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第2の実施形態の画像形成装置1101の動作を説明する。
(B-2) Operation of Second Embodiment Next, the operation of the
画像形成装置1101全体の動作としては、屈曲ローラバイアス発生部1150に係る動作が追加されていること以外は、第1の実施形態と同様である。したがって、以下では、第2の実施形態の画像形成装置1101の動作について、第1の実施形態との差異部分である屈曲ローラバイアス発生部1150に係る動作を中心として説明する。
The overall operation of the
まず、屈曲ローラバイアス発生部1150の動作概要について、図7を用いて説明する。
First, an outline of the operation of the bending
演算増幅器1323の出力は、正極性整流回路1317が接続された圧電トランス1316側の検出値比較回路1314に入力され、演算増幅器1323の反転入力端子は負極性整流回路1313が接続された圧電トランス1316側の検出値比較回路1310に入力されている。検出値比較回路1310、1314は高圧制御部1260からDAC信号(第1のDAC出力1330又は第2のDAC出力1331からの信号)が入力され、前記演算増幅器1323から入力される信号を比較し、トランス駆動回路1311および1315への信号を増減する。トランス駆動回路1311、1315は、前記入力された信号を周波数信号に変換し、周波数信号により圧電トランス1312、1316の一次側に電圧を印加する。圧電トランス1312、1316は、入力された電圧信号の周波数に応じた昇圧比で二次側に高圧を出力する。圧電トランス1312および1316から出力された高圧は、それぞれ負極性整流回路1313および正極性整流回路1317により整流され、出力負荷R2に印加される。
The output of the
第1のポート出力1350、及び第2のポート出力1351は、それぞれ、負極性の圧電トランス1312(トランス駆動回路1311)、正極性の圧電トランス1316(トランス駆動回路1315)を駆動するための信号(Hレベル又はLレベルの信号)が出力される端子である。高圧制御部1260は、第1のポート出力1350又は第2のポート出力1351のいずれかのポートのみにHレベル(圧電トランスを駆動状態するための回路)を出力し、他方のポートにはLレベル(圧電トランスの駆動を停止状態とするための信号)を出力する。これにより、屈曲ローラバイアス発生部1150は、高圧制御部1260の制御に応じて、出力負荷R2に対して、正負どちらかの極性のバイアスも印加することができる。
The
高圧制御部1260では、ADC入力1332に抵抗1319、1320により分圧された正極性整流回路1317の出力電圧値が入力され、検出可能となっている。なお、正極性整流回路1317の出力は抵抗1318を介して出力負荷R2に印加される。
In the high
負極性整流回路1313の出力に対しては、電流バイパス回路1321が出力負荷R2と別に負荷として接続される。高圧制御部1260では、ADC入力1332により、負極性バイアス出力時には抵抗1320に流れる電流値を検出可能となっている。具体的には、高圧制御部1260は、第1のDAC出力1330の出力指示電圧と演算増幅器1323の反転入力端子電圧が等しくなることより、ADC入力1332の検出電圧値から第1のDAC出力1330の出力電圧値を差し引いた値により抵抗1320に流れる電流値を計算できる。
A
電流電圧変換素子1322に流れる電流と抵抗1320に流れる電流の差分は電流バイパス回路1321に流れる電流と等しくなるので、高圧制御部1260では、負極性整流回路1313の出力電圧を検知可能となっている。ADC入力1332は、高圧制御部1260の内部プログラムにより正極性、負極性どちらの出力時にも整流回路出力電圧(負極性整流回路1313又は正極性整流回路1317によるバイアス電圧)を検知可能である。それにより、屈曲ローラバイアス発生部1150は、無負荷時等の異常時(アブノーマル時)であっても、過電圧を検出し、出力停止可能となっている。高圧制御部1260において、第1のポート出力1350および第2のポート出力1351は、駆動回路(圧電トランス1312、又はトランス駆動回路1315)にそれぞれ入力され、Hレベル入力時に駆動回路に電源を供給するようになっている。そして、高圧制御部1260では、DAC出力(第1のDAC出力1330又は第2のDAC出力1331)が0V時は、第1のポート出力1350又は第2のポート出力1351の出力レベルをLレベル(出力停止指示の信号)として駆動回路への電源供給を遮断する。
Since the difference between the current flowing through the current-
次に、図8を用いて、高圧制御部1260及び屈曲ローラバイアス発生部1150の動作の詳細について説明する。
Next, the details of the operations of the high-
高圧制御部1260は、屈曲ローラバイアス発生部1150から、負極性バイアスとして−40μAを出力する場合は、以下の(6)式を用いて求めることができる。なお、以下の(6)式は、抵抗1448が30kΩであるものとした内容となっている。
The high-
255×(30×10^3)×(40×10^6)/3.3≒93…(6)
そして、上記の(6)式で求めた「93」を16進変換すると「5Dh」となる。したがって、この場合、高圧制御部1260は、「5Dh」(16進数)を、第1のDAC出力1330の出力に設定する。また、この時、高圧制御部1260は、第2のDAC出力1331から、0Vを出力(00h(16進数)に相当する出力)する。また、この時、高圧制御部1260は、第1のポート出力1350からHレベルを出力し、第2のポート出力1351からLレベルを出力する。これにより、屈曲ローラバイアス発生部1150では、NPNトランジスタ1472のコレクタ電位が低下し、PチャンネルFET1470がオン状態となる。これにより、24V電源401からの入力電圧が、インダクタ1406を介して、NチャンネルパワーMOSFET1407のドレインに印加される。さらに、オペアンプ1404により構成される積分回路は初期状態でVOHを出力しており、VCO1405は出力周波数範囲の上限周波数のパルスでNチャンネルパワーMOSFET1407を駆動する。オペアンプ1404により構成される積分回路により、設定した目標電流−40μAとなるまで当該積分回路はVCO1405へ入力する電圧を下げていくことになる。VCO1405は入力電圧が下がると出力周波数を下げ、結果圧電トランスの昇圧比が上昇し、負極性整流回路1313出力の絶対値が増大する。1対の屈曲ローラ1100、1110と中間転写ベルト108による系の抵抗値(出力負荷R2の抵抗値)は10M〜100MΩ程度の範囲の部材が選択されており、−40μAの定電流制御により負極性整流回路出力電圧は−400〜−4000V程度の出力となる。オペアンプ1452の反転入力端子は−40μAの目標電流値に到達すると、1.2Vの電位となる。この時高圧制御部1260は、ADC入力1332の入力電圧を検出する。抵抗1435に流れる電流は前記40μAに加えて抵抗1416に流れる電流が加えられる。例えばADC入力1332の検出電圧が1.8Vであったとする。また、ADC入力1332の検出電圧(1.8V)と、第1のDAC出力1330の設定電圧1.2Vとの差分が0.6Vであり、抵抗1435は10kΩであるので、抵抗1435には、−60μAの電流が流れている計算となる。この場合、指示電流(第1のDAC出力1330が出力する指示電流値「−40μA」)との差分は20μAであり、これが200MΩの抵抗1416に流れていることになるので、負極性整流回路1313出力電圧は−4000Vとなる(ただしダイオードVF分(ダイオード1411、1412の順方向電圧である)を除く)。高圧制御部1260は、出力負荷R2への接点が外れたり、故障によってこの電圧計算値(負極性整流回路1313出力電圧)が閾値を越えた場合には、第1のDAC出力1330の出力を0Vとし、エラー表示を行う。前記閾値はモールド圧電トランス1409の耐圧、負荷変動範囲による上限電圧等を加味して決定するが、例えば、7kV以上の値としてもよい。
255 × (30 × 10 ^ 3) × (40 × 10 ^ 6) /3.3≈93 (6)
Then, when “93” obtained by the above equation (6) is hexadecimal-converted, “5Dh” is obtained. Therefore, in this case, the high
高圧制御部1260は、屈曲ローラバイアス発生部1150を負極性バイアス出力とした後に、続いて正極性バイアス出力に切り替える場合には、まず、第1のDAC出力1330指示出力を0V(16進数で00hに相当する指示電ある)とし、第1のポート出力1350の出力をLとする。続いて、高圧制御部1260は、第2のDAC出力1331の出力を20μAとする。具体的には、高圧制御部1260は、以下の(7)により求められる値(46(10進数))に基づいて、第2のDAC出力1331の出力を20μAに制御する。
When the
255×(30×10^3)×(20×10^−6)/3.3≒46 …(7)
高圧制御部1260は、上記の(7)式で求めた「46」(10進数)を16進変換した「2Eh」(16進数)を第2のDAC出力1331の出力として設定する。続いて、高圧制御部1260は、第2のポート出力1351の出力をHレベルとする。これにより、屈曲ローラバイアス発生部1150では、前記同様今度は圧電トランス1430が駆動され、正極性整流回路1317出力が増大する。これにより、高圧制御部1260では、ADC入力1332の検出値が10MΩの抵抗1434と10kΩの抵抗1435による分圧された電圧となるので、その電圧(以下、「ADC検出値」と呼ぶ)から、以下の(8)式により、正極性整流回路1317の出力電圧を得ることができる。
255 × (30 × 10 ^ 3) × (20 × 10 ^ −6) /3.3≈46 (7)
The high
(10×10^6+10×10^3)×(3.3×ADC検出値/1023)
/(10×10^3) …(8)
そして、高圧制御部1260は、上記の(8)式で求めた電圧が、3000Vを越えた場合には、第2のDAC出力1331の設定値を1ずつ減じていくものとする。
(10 × 10 ^ 6 + 10 × 10 ^ 3) × (3.3 × ADC detection value / 1023)
/ (10 × 10 ^ 3) (8)
The
次に、高圧制御部1260が、正極性整流回路1317の出力電圧に基づいて、第2のDAC出力1331の設定値を設定する動作について図9を用いて説明する。
Next, an operation in which the high
まず、高圧制御部1260は、正極性整流回路1317の出力電圧を、上述の(8)式と同様の計算により求める(S1001)。
First, the
次に、高圧制御部1260は、正極性整流回路1317の出力電圧が閾値(ここでは、3000Vであるものとする)を超えるか否かを判定し(S1002)、超えている場合のみ第2のDAC出力1331の出力設定値を01h(16進数)減じる(デクリメントする)(S1003)。
Next, the high
そして、高圧制御部1260は、第2のDAC出力1331の出力設定値が、00h(16進数)となったか否かを判定し(S1004)、00hとなっている場合には処理を終了し、そうでない場合には上述のステップS1001に戻って動作する。
Then, the
高圧制御部1260は、例えば上述のフローチャートの動作に従って、正極性整流回路1317が出力する電流値を目標に調整する。なお、正極性整流回路1317の出力電圧が上限である3000Vを越えていない場合には、高圧制御部1260は、第2のDAC出力1331の出力設定値を変更しないようにしてもよい。特に、圧電トランス1430の正極性整流回路1317が、基板上に絶縁モールドされずに実装される場合には、正極性整流回路1317の出力が上限電圧(上述の3000V)を超えないように制御を行うことが望ましい。
The
(B−3)第2の実施形態の効果
第2の実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。
(B-3) Effects of Second Embodiment According to the second embodiment, the following effects can be achieved.
第2の実施形態の画像形成装置1101を構成する画像形成装置1101では、巻線式のトランスだけでなく、圧電方式のトランスでも基準電位をグランドとして精度の高い電流検知が可能となり、正確な定電流制御が可能となっている。
In the
(C)他の実施形態
本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。
(C) Other Embodiments The present invention is not limited to the above-described embodiments, and may include modified embodiments as exemplified below.
(C−1)第1の実施形態では、本発明の出力検出装置を適用した電源装置を、中間転写方式の二次転写バイアスに適用した場合について説明した。また第2の実施形態では、本発明の出力検出装置を適用した電源装置を、屈曲ローラに適用した場合について説明した。しかし、本発明の電源装置は、出力検出装置を適用した電子写真式の画像形成装置で正負両極性バイアスを印加する物であればモノクロの画像形成装置の転写ローラバイアス等、他のバイアス源にも適用可能である。 (C-1) In the first embodiment, the case where the power supply apparatus to which the output detection apparatus of the present invention is applied is applied to the secondary transfer bias of the intermediate transfer system has been described. In the second embodiment, the case where the power supply device to which the output detection device of the present invention is applied is applied to a bending roller has been described. However, the power supply apparatus of the present invention is an electrophotographic image forming apparatus to which the output detection apparatus is applied and applies a positive / negative bipolar bias to other bias sources such as a transfer roller bias of a monochrome image forming apparatus. Is also applicable.
(C−2)図10は、第2の実施形態の変形例に係る、屈曲ローラバイアス発生部1150の回路構成について示した図である。図10の変形例では、ダイオード2400とツェナーダイオード2401および抵抗2402が、第2の実施形態の構成(上述の図8の構成)に対して追加され、配線が変更してある。図10の変形例では、この変更により正極性電流検出時はオペアンプ出力電圧からダイオード2400の順方向電圧を差し引いた電圧から、抵抗1448に流れる電流に対応した第2のDAC出力1331を設定することにより、正極性バイアスを定電流制御する。また、図10の変形例では、負極性バイアスはツェナーダイオード2401のツェナー電圧と負極性整流回路出力を抵抗1416と抵抗2402で分圧した電圧に対応した電圧を第1のDAC出力1330に設定することにより、定電圧制御を行う。さらに、図10の変形例では、負極性バイアス電流はADC入力1332の検出電圧から計算することができる。
(C-2) FIG. 10 is a diagram illustrating a circuit configuration of the bending
101…画像形成装置、102…現像器、103…LEDヘッド、104…トナーカートリッジ、105…転写ローラ、106…中間転写ベルト張架ローラ、107…中間転写ベルト駆動ローラ、108…中間転写ベルト、111…中間転写ベルトクリーニングブレード、115…用紙、150…二次転写バイアス発生部、120…二次転写バックアップローラ、130…二次転写ローラ、150…二次転写バイアス発生部、290…温湿度センサ、132…感光体ドラム、133…供給ローラ、134…現像ローラ
136…帯電ローラ、137…クリーニングブレード、250…ホストインタフェース部、251…コマンド/画像処理部、252…LEDヘッドインタフェース部、253…プリンタエンジン制御部、260…高圧制御部、261…帯電バイアス発生部、262…現像バイアス発生部、263…転写バイアス発生部、254…ホッピングモータ、301…高圧電源装置、310…検出値比較回路、311…トランス駆動回路、312…トランス、313…正極性整流回路、314…検出値比較回路、315…トランス駆動回路、316…トランス、317…負極性整流回路、318…抵抗、319…抵抗、320…抵抗、321…定電圧素子、322…電流電圧変換素子、323…演算増幅器、330…第1のDAC出力、331…第2のDAC出力、332…第1のADC入力、333…第2のADC入力、R1…出力負荷、401…24V電源、402…グラウンド(接地)。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
片側接地の単電源に接続し、非反転入力端子を接地に接続し、反転入力端子と出力端子とが前記電源装置の出力を検出するための検出素子を介して、前記電源装置の出力に接続されている演算増幅器と、
前記演算増幅器を用いて、電圧検出位置を前記演算増幅器の反転入力端子と前記演算増幅器の出力端子の双方にすることにより正負両極性電流を検出する出力検出回路とを備え、
前記演算増幅器の反転入力端子は、前記正極性整流部と、前記負極性整流部のそれぞれに接続され、
前記電源装置から正極性バイアスが出力される場合には、前記出力検出回路の基準接地電位を前記演算増幅器の反転入力端子とし、前記電源装置から負極性バイアスが出力される場合には、前記出力検出回路の基準接地電位を前記演算増幅器の出力端子とし、
前記出力検出回路は、前記正極性バイアス出力部から正極性バイアスが出力される場合、前記演算増幅器の反転入力端子を接地電位とし、前記負極性バイアス出力部から負極性バイアスが出力される場合、前記演算増幅器の出力端子を接地電位とし、前記正極性バイアス出力部から正極性バイアスが出力される場合、又は前記負極性バイアス出力部から負極性バイアスが出力される場合のいずれであっても、前記演算増幅器の反転入力端子又は前記演算増幅器の出力端子のうち接地電位とした方の電位を基準として、対接地電位との電位差から正負両極性電流を検出する
ことを特徴とする出力検出装置。 Negative electrode having negative polarity transformer for outputting negative polarity bias, negative polarity drive unit for driving negative polarity transformer, and negative polarity rectification unit for rectifying output of negative polarity transformer and outputting as negative polarity bias A positive-polarity bias output unit, a positive-polarity transformer for outputting a positive-polarity bias, a positive-polarity drive unit that drives the positive-polarity transformer, and a positive-polarity that rectifies the output of the positive-polarity transformer and outputs it as a positive-polarity bias A positive-polarity bias output unit having a rectification unit and an output detection device that detects the output of the device itself, and the negative-polarity bias output unit or the positive-polarity bias output unit biases the output load to be output In the output detection device constituting the power supply device that outputs
Connect to a single power supply with one side ground, connect the non-inverting input terminal to the ground, and connect the inverting input terminal and the output terminal to the output of the power supply device via a detection element for detecting the output of the power supply device Operational amplifier,
Using the operational amplifier, an output detection circuit that detects a positive / negative bipolar current by making the voltage detection position both an inverting input terminal of the operational amplifier and an output terminal of the operational amplifier , and
The inverting input terminal of the operational amplifier is connected to each of the positive rectification unit and the negative rectification unit,
When a positive polarity bias is output from the power supply device, a reference ground potential of the output detection circuit is used as an inverting input terminal of the operational amplifier, and when a negative polarity bias is output from the power supply device, the output the reference ground potential of the detection circuit to an output terminal of said operational amplifier,
The output detection circuit, when a positive bias is output from the positive bias output unit, the inverting input terminal of the operational amplifier is a ground potential, and when a negative bias is output from the negative bias output unit, When the output terminal of the operational amplifier is set to the ground potential and the positive bias is output from the positive bias output unit, or the negative bias is output from the negative bias output unit, An output detection apparatus, wherein positive and negative bipolar currents are detected from a potential difference with respect to a ground potential with reference to a potential that is a ground potential of an inverting input terminal of the operational amplifier or an output terminal of the operational amplifier .
前記出力検出回路では、
前記演算増幅器の反転入力端子の電位が前記出力負荷に流れる電流に応じて上昇し、その上昇した電位を検出する検出手段が設けられている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の出力検出装置。 The detection element constituting the output detection circuit is a resistor,
In the output detection circuit ,
Increases with current potential of the inverting input terminal of the pre-Symbol operational amplifier flows through the output load, according to claim 1 or 2, characterized in that the detecting means is provided for detecting the increased potential Output detection device.
前記出力検出回路は、前記検出素子としての抵抗を流れる電流と、前記分圧抵抗を流れる電流との差分に基づいて、前記電源装置から正極性バイアスが出力される場合の出力電圧を演算する演算手段をさらに備えることを特徴とする請求項5の出力検出装置。 The detection element constituting the output detection circuit is a resistor,
The output detection circuit calculates an output voltage when a positive polarity bias is output from the power supply device based on a difference between a current flowing through a resistor as the detection element and a current flowing through the voltage dividing resistor. 6. The output detection apparatus according to claim 5 , further comprising means.
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