JP6919816B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

２成分現像プロセスの画像形成装置（プリンター、複合機など）では、電源遮断時には、現像装置からキャリアが飛翔して感光体ドラムに付着してしまうこと（いわゆる、キャリア付着）を防ぐために、感光体ドラムの帯電電圧と現像装置の現像電圧（現像バイアス）との電圧差を所定値以下に維持したまま、感光体ドラムの帯電電圧および現像装置の現像電圧を降下させる必要がある。

ある画像形成装置は、画像形成開始動作および画像形成終了動作において、上述の電圧差の絶対値が所定値以下になるように、帯電電圧および現像電圧を生成する高圧回路のオンオフ制御を行っている（例えば特許文献１参照）。

特開平９−３２９９４６号公報

しかしながら、上述の画像形成装置では、予期せぬ電源遮断が発生した場合、高圧回路のオンオフ制御が困難となり、上述のキャリア付着が発生する可能性がある。つまり、帯電電圧および現像電圧が制御されない場合、高圧回路のコンデンサー容量、高圧回路の電源系（２４ボルトなどの低圧電源）に接続されている他の回路やデバイス（モーター等）などに、帯電電圧の降下速度および現像電圧の降下速度が依存するため、上述の電圧差が大きくなり、感光体ドラムへのキャリア付着が発生してしまう可能性がある。

この問題に対し、帯電電圧および現像電圧のうちの一方の高圧回路の出力段に大容量のコンデンサーを設けて、帯電電圧および現像電圧のうちの一方の降下を遅延させることで、感光体ドラムへのキャリア付着を抑制することが考えられるが、その場合、大容量のコンデンサーを設ける必要があり、装置のコストが高くなってしまう。また、そのような大容量のコンデンサーを設けると、電源オンの際の突入電流が大きくなるため、過電流防止用のヒューズの遮断電流値を高く設定する必要があり、安全性が低下してしまう。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、予期せぬ電源遮断時における感光体ドラムへのキャリア付着の発生を抑制する画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、感光体ドラムと、現像ローラーと、前記感光体ドラムの帯電電圧を生成する帯電出力回路と、前記現像ローラーの現像電圧を生成する現像出力回路と、制御信号に従って前記感光体ドラムに印加される前記帯電電圧を遮断する遮断部と、前記帯電出力回路および前記現像出力回路の電源電圧の低下を検知したときに前記制御信号で前記遮断部に前記帯電電圧を遮断させる断検知回路と、商用電源から前記帯電出力回路および前記現像出力回路へ印加される前記電源電圧を生成する電源回路と、所定部位が操作された際に、前記帯電出力回路および前記現像出力回路へ印加される前記電源電圧を遮断するインターロックスイッチとを備える。前記遮断部は、前記感光体ドラムを含む感光体ドラムユニットと前記帯電出力回路が実装された高圧基板とを電気的に接続する接続部と、接点駆動部とを備える。前記接続部は、前記感光体ドラムユニットの高圧端子と、前記高圧基板上で前記高圧端子の接触を受ける導電接触部とを備える。前記接点駆動部は、前記制御信号に従って、前記高圧端子と前記導電接触部との接触および前記接触の解除を行い、前記高圧端子は、巻きバネ端子であり、当該画像形成装置の本体に前記感光体ドラムユニットが固定されるときに前記導電接触部に接触して縮み、当該高圧端子の所定高さの位置に当接部材を備え、前記接点駆動部は、アクチュエーターを備え、前記制御信号に従って前記アクチュエーターで前記当接部材の突起部を移動させて前記高圧端子と前記導電接触部との接触の解除を行う。また、前記断検知回路は、前記商用電源の遮断または前記インターロックスイッチに起因する前記電源電圧の低下を検知したときに前記制御信号で前記遮断部に前記帯電電圧を遮断させ、前記断検知回路は、前記帯電出力回路および前記現像出力回路の電源電圧より低い制御用電源で前記制御信号を生成し、当該制御用電源の電源電圧は、前記インターロックスイッチが作動しても低下せず、また、前記商用電源の遮断の際には、前記電源回路の前記電源電圧より遅く降下を開始する。

本発明によれば、予期せぬ電源遮断時における感光体ドラムへのキャリア付着の発生を抑制する画像形成装置が得られる。

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

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置における現像システムの構成を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的構成の一例を示すブロック図である。 図３は、図２における接続部１５ａの構成の一例を示す図である。 図４は、図２における断検知回路３１の構成例を示す回路図である。 図５は、図２に示す画像形成装置の動作を説明するタイミングチャートである。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置における現像システムの構成を示す図である。図１に示す画像形成装置は、電子写真方式の画像形成装置であり、感光体ドラムユニット１、露光装置２、および現像ユニット３を備える。

感光体ドラムユニット１は、感光体ドラム１ａと帯電ローラー１ｂとを備える。感光体ドラム１ａは、帯電ローラー１ｂにより一様に帯電された後、露光装置２による光の照射で形成される静電潜像を担持する。帯電ローラー１ｂは、感光体ドラム１ａを所定の電位に帯電させる。

露光装置２は、光源２ａを備え、光源２ａを用いて、感光体ドラム１ａの表面に光（ここではレーザー光）を照射し、感光体ドラム１ａの表面に静電潜像を形成する。

現像ユニット３は、現像ローラー３ａを備えるとともに、キャリアを内蔵し、図示せぬトナーカートリッジから供給されるトナーをキャリアと混合して２成分現像剤を生成する。

現像ローラー３ａは、感光体ドラム１ａに対して配置され、通常の現像動作時において、所定の電位を印加され、感光体ドラム１ａとの間の電界に基づく静電力でトナーを感光体ドラム１ａの静電潜像に付着させる。２成分現像剤を使用する場合、現像ローラー３ａは、通常の現像動作時において、トナーが付着したキャリアを磁力でその表面に付着させ、キャリアを磁力で表面に保持したままで、静電力でトナーだけを感光体ドラム１ａへ付着させる。これにより、トナー像が形成され、印刷用紙に転写され、定着器で定着される。

図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的構成の一例を示すブロック図である。図２に示す画像形成装置は、高圧基板１１、制御基板１２、電源回路１３、インターロックスイッチ１４、遮断部１５、および接続部１６を備える。

当該画像形成装置では、上述の現像ローラー３ａ、帯電ローラー１ｂ、転写ローラーなどの部位には、それぞれ独立して高電圧の印加が要求される。高圧基板１１は、そのような部位に、所定の高電圧を印加し、制御基板１２は、高圧基板１１を制御する。

高圧基板１１は、それらの高電圧を生成する帯電出力回路２１および現像出力回路２２を備える。帯電出力回路２１は、感光体ドラムユニット１の帯電ローラー１ｂに印加される帯電電圧（つまり、感光体ドラム１ａの帯電電圧）を生成する。現像出力回路２２は、現像ユニット３の現像ローラー３ａに印加される現像電圧（つまり、現像ローラー３ａの現像電圧）を生成する。

例えば、帯電出力回路２１および現像出力回路２２は、所定の低圧電源電圧Ｖｃ１を印加され、制御基板１２から印加されるアナログ制御信号のレベルなどに対応する高電圧を、増幅回路、昇圧回路などで生成する。

制御基板１２は、電源回路１３によりインターロックスイッチ１４を介して低圧電源電圧Ｖｃ１を印加され、高圧基板１１に対して、その低圧電源電圧Ｖｃ１を印加するとともに、帯電電圧および現像電圧を設定する制御信号を供給する。

電源回路１３は、商用ＡＣ電源から直流の所定の低圧電源電圧Ｖｃ１（例えば２４ボルト）を生成するレギュレーターなどでる。つまり、電源回路１３は、商用電源から帯電出力回路２１および現像出力回路２２へ印加される電源電圧Ｖｃ１を生成する。

インターロックスイッチ１４は、当該画像形成装置における筐体カバーなどの所定部位がユーザーにより操作された場合に、帯電出力回路２１および現像出力回路２２へ印加される電源電圧Ｖｃ１を自動的に遮断するスイッチである。

遮断部１５は、帯電出力回路２１と感光体ドラム１ａとの間に設けられ、制御信号に従って感光体ドラム１ａに印加される帯電電圧を遮断する。

この実施の形態では、遮断部１５は、接続部１５ａおよび接点駆動部１５ｂを備える。

接続部１５ａは、感光体ドラムユニット１と高圧基板１１とを（つまり、帯電ローラー１ｂと帯電出力回路２１とを）電気的に接続する部分である。

例えば、接続部１５ａは、高圧基板１１上の導電体（ジャンパー線など）と感光体ドラムユニット１の高圧端子とを備え、感光体ドラムユニット１が当該画像形成装置の本体に装着されると、当該高圧端子が高圧基板１１上の導電体に接触して両者が電気的に接続され、感光体ドラムユニット１が当該画像形成装置の本体から取り外されると、当該高圧端子が高圧基板１１上の導電体から離れて両者が電気的に絶縁状態となるように構成されている。

また、接点駆動部１５ｂは、感光体ドラムユニット１が当該画像形成装置の本体に装着された状態で、接続部１５ａにおける高圧基板１１と感光体ドラムユニット１との電気的接続を解除する。なお、接点駆動部１５ｂは、所定の電源電圧（ここでは、電源回路１３により印加される電源電圧）で動作し、この電源電圧が所定未満に低下した場合、動作せず、接続部１５ａにおける高圧基板１１と感光体ドラムユニット１との電気的接続を自動的に解除する。例えば、接点駆動部１５ｂは、所定の電源電圧が所定値未満に低下し動作していない状態では、図示せぬバネによるバネ力で高圧端子６１とジャンパー線６２とが接触しないように高圧端子６１を付勢する。

図３は、図２における接続部１５ａの構成の一例を示す図である。

図３に示す接続部１５ａにおいて、感光体ドラムユニット１は、巻きバネ端子である高圧端子６１を備える。高圧端子６１は、その巻きバネの軸方向に沿って伸縮する。高圧端子６１は、それぞれ、感光体ドラムユニット１の円筒状の端子台内に、その先端が露出するようにして配置されている。高圧端子６１の端部（先端とは反対側の端部）は、円筒状の端子台の底部に固定されており、高圧端子６１が伸縮自在になっている。

そして、図３に示す接続部１５ａにおいて、高圧基板１１は、上述の高圧端子６１の接触を受ける導電接触部としての複数のジャンパー線６２を備える。複数のジャンパー線６２は、高圧基板１１の表面に配置されており、帯電出力回路２１に電気的に接続されている。

当該画像形成装置本体に感光体ドラムユニット１が固定されるときに、高圧端子６１が高圧基板１１のジャンパー線６２に接触して縮み、適度な接触圧で接触した状態となる。そして、帯電出力回路２１は、例えば５００ボルト以上の所定の高電圧を発生し、接続部１５ａを介して、感光体ドラムユニット１にその高電圧を帯電電圧として印加する。

さらに、この実施の形態では、高圧端子６１の所定高さの位置に当接部材６３が設けられており、当接部材６３の突起部６３ａが、接点駆動部１５ｂによって高圧端子６１の高さ方向に移動させられる。接点駆動部１５ｂは、当該画像形成装置本体に設けられ、例えば、ソレノイドなどを備えたアクチュエーターを備え、制御信号に従って電気的に動作してアクチュエーターで突起部６３ａを移動させ、これにより、高圧端子６１とジャンパー線６２との接触およびその接触の解除を行う。

接続部１６は、高圧基板１１（現像出力回路２２）と現像ユニット３（現像ローラー３ａ）とを電気的に接続する部分である。接続部１６は、例えば、高圧基板１１上の導電体（ジャンパー線など）と現像ユニット３の高圧端子とを備え、現像ユニット３が当該画像形成装置の本体に装着されると、当該高圧端子が高圧基板１１上の導電体に接触して両者が電気的に接続され、現像ユニット３が当該画像形成装置の本体から取り外されると、当該高圧端子が高圧基板１１上の導電体から離れて両者が電気的に絶縁状態となるように構成されている。

ここで、制御基板１２の詳細について説明する。図２に示すように、制御基板１２は、断検知回路３１、ヒューズ３２、およびコントローラー３３を備える。

断検知回路３１は、帯電出力回路２１および現像出力回路２２の電源電圧Ｖｃ１の低下を検知したときに制御信号で遮断部１５に帯電電圧を遮断させる回路である。特に、この実施の形態では、断検知回路３１は、上述の商用電源の遮断またはインターロックスイッチ１４に起因する電源電圧Ｖｃ１の低下を検知したときに上述の制御信号で遮断部１５に帯電電圧を遮断させる。

ヒューズ３２は、高圧基板１１への電源ラインに設けられており、所定電流値を超える過電流時に回路を遮断する。

コントローラー３３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などを含むプロセッサーであって、上述の制御信号を生成して高圧基板１１の帯電出力回路２１および現像出力回路２２に供給し、帯電電圧および現像電圧を制御する。

図４は、図２における断検知回路３１の構成例を示す回路図である。図４に示す断検知回路３１は、スイッチング素子としてのトランジスターＴｒ１，Ｔｒ２、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３、およびツェナーダイオードＺＤを備える。電源断を検出すべき電源とトランジスターＴｒ１のベースとの間にツェナーダイオードＺＤおよび抵抗Ｒ１が設けられ、トランジスターＴｒ１のエミッターがグランドに接続され、トランジスターＴｒ１のコレクターが抵抗Ｒ２を介して別の制御用電源（電源断を検出すべき電源の電源電圧Ｖｃ１より低い制御電源電圧Ｖｃ２の電源）に接続され、トランジスターＴｒ１のコレクター電圧が制御信号として出力される。なお、制御電源電圧Ｖｃ２は、インターロックスイッチ１４が作動しても、低下しない。

そして、電源電圧Ｖｃ１が所定閾値以上であると（電源電圧Ｖｃ１が定常電圧である場合を含む）、トランジスターＴｒ１はオン状態となり、制御信号がローレベル（グランドレベル）となる。一方、電源電圧Ｖｃ１が所定閾値未満になると、トランジスターＴｒ１がオフ状態となり、制御信号がハイレベル（別電源の電源電圧Ｖｃ２）となる。この場合、接点駆動部１５ｂは、その制御信号がローレベルであるときに動作して、接続部１５ａを電気的接続状態とし、その制御信号がハイレベルであるときに動作せず、接続部１５ａを電気的遮断状態（開放状態）とする。

具体的には、接点駆動部１５ｂは、その制御信号がローレベルである場合、高圧端子６１とジャンパー線６２とを接触させ、その制御信号がハイレベルである場合、高圧端子６１とジャンパー線６２との接触を解除させる。

また、断検知回路３１は、帯電出力回路２１および現像出力回路２２の電源電圧Ｖｃ１より低い別の電源電圧Ｖｃ２以下の振幅で上述の制御信号を生成する。ここでは、例えば、Ｖｃ１は２４ボルトであり、Ｖｃ２は、３．３ボルトである。

次に、上記画像形成装置の動作について説明する。図５は、図２に示す画像形成装置の動作を説明するタイミングチャートである。

正常状態の場合（図５における時刻Ｔ１以前）、電源回路１３により帯電出力回路２１および現像出力回路２２に印加される低圧電源電圧Ｖｃ１は、所定基準値（ここでは２４ボルト）であり、制御電源電圧Ｖｃ２は、所定基準値（ここでは３．３ボルト）であり、接点駆動部１５ｂの制御信号はローレベルとなり、接点駆動部１５ｂは、接続部１５ａを導電状態とする。また、接続部１６は、導電状態となっている。したがって、この場合、帯電電圧Ｖｈ１は所定基準値となっており、現像電圧Ｖｈ２は所定基準値となっている。

そして、時刻Ｔ１で図５に示すように商用ＡＣ電源に予期せぬ遮断が発生した場合やインターロックスイッチ１４が作動した場合、その後、低圧電源電圧Ｖｃ１は、時刻Ｔ２で降下を開始する。そして、現像出力回路２２の電源電圧が徐々に低下していくと、これに伴い、現像電圧も徐々に低下していく。

そして、低圧電源電圧Ｖｃ１が所定閾値Ｔｈ未満になると、断検知回路３１が、電源断を検知し、制御信号のレベルをハイレベルからローレベルに変化させる。この時点（時刻Ｔ３）で、接点駆動部１５ｂは、接続部１５ａの電気的接続を解除する。

したがって、この時点（時刻Ｔ３）で、感光体ドラム１ａに印加される帯電電圧が遮断され、帯電電圧と現像電圧との電圧差が所定範囲に固定され、現像ローラー３ａから感光体ドラム１ａへのキャリアの付着が抑制される。

なお、制御電源電圧Ｖｃ２は、低圧電源電圧Ｖｃ１より低いので、時刻Ｔ２，Ｔ３より遅い時刻Ｔ４で降下を開始する。そのため、時刻Ｔ３の時点で、断検知回路３１は、正常に動作する。

以上のように、上記実施の形態によれば、帯電出力回路２１は、感光体ドラム１ａの帯電電圧を生成し、現像出力回路２２は、現像ローラー３ａの現像電圧を生成する。遮断部１５は、帯電出力回路２１と感光体ドラム１ａとの間に設けられ、制御信号に従って感光体ドラム１ａに印加される帯電電圧を遮断する。そして、断検知回路３１は、帯電出力回路２１および現像出力回路２２の電源電圧Ｖｃ１の低下を検知したときに制御信号で遮断部１５に帯電電圧を遮断させる。

これにより、現像出力回路２２の電源電圧Ｖｃ１の低下を遅延させるために現像出力回路２２の前段（図２における電源ラインの分岐Ｐと現像出力回路２２との間）にコンデンサーおよび逆流防止用のダイオードを設けることなく、電源ケーブルの引き抜き、停電、インターロックスイッチ１４の作動などに起因する予期せぬ電源遮断時における感光体ドラム１ａへのキャリア付着の発生が抑制される。

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

本発明は、例えば、電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。

１ａ 感光体ドラム
３ａ 現像ローラー
１１ 高圧基板
１２ 制御基板
１３ 電源回路
１４ インターロックスイッチ
１５ 遮断部
１５ａ 接続部
１５ｂ 接点駆動部
２１ 帯電出力回路
２２ 現像出力回路
３１ 断検知回路
６１ 高圧端子
６２ ジャンパー線（導電接触部の一例）

Claims (2)

1. 画像形成装置において、
   感光体ドラムと、
   現像ローラーと、
   前記感光体ドラムの帯電電圧を生成する帯電出力回路と、
   前記現像ローラーの現像電圧を生成する現像出力回路と、
   制御信号に従って前記感光体ドラムに印加される前記帯電電圧を遮断する遮断部と、
   前記帯電出力回路および前記現像出力回路の電源電圧の低下を検知したときに前記制御信号で前記遮断部に前記帯電電圧を遮断させる断検知回路と、
   商用電源から前記帯電出力回路および前記現像出力回路へ印加される前記電源電圧を生成する電源回路と、
   所定部位が操作された際に、前記帯電出力回路および前記現像出力回路へ印加される前記電源電圧を遮断するインターロックスイッチとを備え、
   前記遮断部は、前記感光体ドラムを含む感光体ドラムユニットと前記帯電出力回路が実装された高圧基板とを電気的に接続する接続部と、接点駆動部とを備え、
   前記接続部は、前記感光体ドラムユニットの高圧端子と、前記高圧基板上で前記高圧端子の接触を受ける導電接触部とを備え、
   前記接点駆動部は、前記制御信号に従って、前記高圧端子と前記導電接触部との接触および前記接触の解除を行い、
   前記高圧端子は、巻きバネ端子であり、当該画像形成装置の本体に前記感光体ドラムユニットが固定されるときに前記導電接触部に接触して縮み、当該高圧端子の所定高さの位置に当接部材を備え、
   前記接点駆動部は、アクチュエーターを備え、前記制御信号に従って前記アクチュエーターで前記当接部材の突起部を移動させて前記高圧端子と前記導電接触部との接触の解除を行い、
   前記断検知回路は、前記商用電源の遮断または前記インターロックスイッチに起因する前記電源電圧の低下を検知したときに前記制御信号で前記遮断部に前記帯電電圧を遮断させ、
   前記断検知回路は、前記帯電出力回路および前記現像出力回路の電源電圧より低い制御用電源で前記制御信号を生成し、当該制御用電源の電源電圧は、前記インターロックスイッチが作動しても低下せず、また、前記商用電源の遮断の際には、前記電源回路の前記電源電圧より遅く降下を開始すること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記接点駆動部は、前記電源回路の前記電源電圧で動作し、前記電源回路の前記電源電圧が低下した場合、前記高圧端子と前記導電接触部との接触を自動的に解除させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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