(57)【要約】【課題】帯電用電圧の交流成分における出力電流変動率を減少させ、ベタ画像等の帯電特性への悪影響を低減させる画像形成装置を提供すること。【解決手段】４色分の帯電用電圧、４色分の現像用電圧、および、４色分のドラムクリーニング用電圧を高圧電源基板２１上に一体化させ、かつ、各高圧ハーネスを分離することなく同一束線に集約することにより、現像用電圧の交流成分を除去することができる。なお、帯電用電圧の直流電圧成分および交流電圧成分、現像用電圧の直流電圧成分、ドラムクリーニング用電圧の直流電圧成分の各出力電圧成分を１枚の基板上で発生させることができるような構成となっている。本実施の形態によれば、現像用電圧の交流成分を除去することにより、同じレイアウト構成をとる場合、位相のずれによる帯電用電圧の交流電圧成分の出力電流値の変動を減少させることができる。【選択図】　図２
2004126430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色ごとの感光体ドラムからなり、前記ＹＭＣＫ各色の感光体ドラム上に形成された静電潜像を、搬送ベルトにより搬送される用紙上に転写して画像形成を行う画像形成装置において、
前記ＹＭＣＫ各色の感光体ドラムの表面を帯電させるために前記感光体ドラムへ供給される帯電用電圧、前記静電潜像を現像するために現像装置へ供給される現像用電圧、および前記感光体ドラムをクリーニングするためにクリーニング装置へ供給されるクリーニング用電圧を発生させる高圧電源回路が形成された高圧電源回路基板と、
前記高圧電源回路基板と、負荷である前記感光体ドラム、前記現像装置、および、前記クリーニング装置との接続をするための高圧ハーネスと、
前記高圧電源回路基板に形成された前記高圧電源回路から出力される前記現像用電圧、および、前記クリーニング用電圧に対して、定電圧制御を行う制御回路と、を備え、
前記帯電用電圧は、直流電圧に交流電圧を重畳された電圧であり、
前記高圧ハーネスは、同一束線として全て同一の配線経路をたどる構成であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記帯電用電圧の前記交流電圧に対して定電流制御を行い、さらに、前記現像用電圧、および、前記クリーニング用電圧の出力を同時にオン／オフすることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記高圧電源回路基板は、出力端子部の少なくとも一部分においてコネクタを用いることを特徴とする請求項１、または、請求項２記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力変動を抑制する改良が加えられた、感光体の帯電に使用される高圧電源装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、画像形成装置において画像形成を行う場合、感光体上に静電潜像を形成するために感光体の表面を均一に帯電させる必要がある。この感光体を帯電させる方式には、電圧を印可した導電性の物体を直接感光体の表面に接触させる接触方式と、空気中のコロナ放電によって発生したイオンを感光体の表面に与える非接触方式とがある。
従来、接触方式による帯電では、感光体の表面電位を目標となる暗部電位に収束させるために、直流電圧に交流電圧を重畳させたものを感光体に印加するようになっていた。
帯電用のローラと感光体との間のインピーダンスは、環境によって大きく変動するため、重畳させる交流電圧が定電圧であると、帯電不良やリークなどが発生してしまうおそれがある。このような問題を解消するために、帯電用電圧は、定電流制御が施されている交流成分を重畳させることにより、帯電用のローラと感光体との間のインピーダンスの変化に応じて電圧を変化させていた。
【０００３】
しかしながら、帯電用電圧は、画像形成時に重畳させる交流電圧に定電流制御を施した場合、感光体上に生じたピンホールを帯電ローラが通過することにより発生する急激なインピーダンスの変化や、電気的なノイズによって電流値が影響を受け、印加電圧が降下して帯電不良を起こし易くなってしまっていた。
このような帯電不良を解消するための技術が、下記の文献をはじめ種々開示されている。
【特許文献１】
特開平５−１１５７１号公報
【０００４】
特許文献１には、画像形成装置の電源投入時や、定期的に実行されるプロセスコントロールの際に、帯電用電圧の交流成分は、の電流検出を実施し、目標とする電流値になるまで交流出力電圧を変動させ、そして、出力電圧値を制御装置内の記憶装置に記憶させ、所定の期間内において、交流出力電圧の定電圧制御を実行する技術が開示されている。
また、カラー複写装置に関する現像手段では、該現像剤担持体に周期的に変化するバイアス電圧を印加する第１現像モードと、該現像剤担持体に直流バイアス電圧を印加する第２現像モードとを切り替える方式を用いて、階調性を重視しながら直流成分に交流成分を重畳する処理を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コスト削減と装置内レイアウトの集約化をはかるために、帯電４色分と現像４色分を一体化させた高圧電源回路基板や、各高圧ハーネスを同一経路において同一束線を使用した画像形成装置においては、上述したような従来の技術を用いた場合、以下に示すような問題が生じるおそれがある。
帯電用電圧の交流成分を定電流にて制御を行う際の出力電流値が、現像用交流電圧の出力オン／オフ、および、帯電用電圧の交流成分と現像用交流電圧との位相のずれによって同一経路となっている高圧ハーネスの干渉を通じて大きく変動し、ベタ画像などの帯電特性に悪影響を与えてしまう。
【０００６】
そこで本発明は、帯電用電圧の交流成分における出力電流変動率を減少させ、ベタ画像等の帯電特性への悪影響をなくすことを第１の目的とする。
また、本発明は、外部制御に、現像用電圧とドラムクリーニング用電圧の出力を同時にオン／オフする制御方式を採用することにより、帯電用電圧の交流成分における出力電流変動率をさらに減少させることを第２の目的とする。
さらに、本発明は、現像４色分とドラムクリーニング４色分の各高圧出力部を独立した端子を用いずに、最小数のコネクタを用いることにより、高圧基板および高圧ハーネスのコストダウンをはかることを第３の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色ごとの感光体ドラムからなり、前記ＹＭＣＫ各色の感光体ドラム上に形成された静電潜像を、搬送ベルトにより搬送される用紙上に転写して画像形成を行う画像形成装置において、前記ＹＭＣＫ各色の感光体ドラムの表面を帯電させるために前記感光体ドラムへ供給される帯電用電圧、前記静電潜像を現像するために現像装置へ供給される現像用電圧、および前記感光体ドラムをクリーニングするためにクリーニング装置へ供給されるクリーニング用電圧を発生させる高圧電源回路が形成された高圧電源回路基板と、前記高圧電源回路基板と、負荷である前記感光体ドラム、前記現像装置、および、前記クリーニング装置との接続をするための高圧ハーネスと、前記高圧電源回路基板に形成された前記高圧電源回路から出力される前記現像用電圧、および、前記クリーニング用電圧に対して、定電圧制御を行う制御回路と、を備え、前記帯電用電圧は、直流電圧に交流電圧を重畳された電圧であり、前記高圧ハーネスは、同一束線として全て同一の配線経路をたどる構成であることにより前記第１の目的を達成する。
【０００８】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記制御回路は、前記帯電用電圧の前記交流電圧に対して定電流制御を行い、さらに、前記現像用電圧、および、前記クリーニング用電圧の出力を同時にオン／オフすることにより前記第２の目的を達成する。
請求項３記載の発明では、請求項１、または、請求項２記載の発明において、前記高圧電源回路基板は、出力端子部の少なくとも一部分においてコネクタを用いることにより前記第３の目的を達成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像形成装置における好適な実施の形態について、図１から図４を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示した図である。本実施の形態では、画像形成装置の一例として図１に示したように複数の画像形成部が並んだタンデムタイプといわれるカラー画像形成装置について説明する。
図１に示すように、画像形成装置は、露光された原稿からの反射光を光電変換して信号処理を行うスキャナー部１０１と、光源より照射されたレーザー光を感光体上に投影する書き込み部１０２と、書き込み部１０２のレーザー出力のＰＭ（位相変調）制御、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御に基づいて静電潜像を形成する感光体１０３とを備えている。
【００１０】
また、画像形成装置は、感光体１０３の表面を一様に帯電させるための帯電部１０４と、静電潜像を形成した感光体１０３にトナーを付着させる現像部１０５と、感光体１０３に付着させたトナー画像を転写紙に転写する転写部１０６とを備えている。なお、感光体１０３における静電潜像の形成処理、および、現像部１０５での現像処理は、Ｃ（シアン）、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ）、Ｋ（ブラック）の４色分を独立で行う。
この他、画像形成装置は、給紙トレイを本体部１０７と給紙バンク１０８に備え、手差し給紙台１０９を本体部１０７に備えている。
さらに、画像形成装置は、搬送部から送られてきた用紙に温度と圧を加えて、トナーを用紙上に融着させる定着ユニット１１１と、定着ローラ１１２、加圧ローラ１１３とを備えている。
【００１１】
図２は、本実施の形態に係る画像形成装置の内部構成を示した図である。
図２に示すように、画像形成装置は、静電潜像を形成する４色の感光体ドラム１〜４、感光体ドラム１〜４に形成された静電潜像を現像する４色の現像ユニット５〜８を備え、現像ユニット５〜８によって形成されたトナー像を転写ローラ１３〜１６が設けられている転写ベルト上に順次１次転写を行いカラー画像を形成する。
また、画像形成装置は、感光体ドラム１〜４のクリーニング機構９〜１２、ベルトクリーニングバイアス機構１７、紙分離および紙転写用のバイアス機構１８、１９、高圧電源基板２１を備えている。
高圧電源基板２１は、帯電部１０４、現像部１０５およびクリーニング機構９〜１２などの負荷に対して、電圧を供給するための高圧発生回路を一体化した基板である。
【００１２】
この高圧電源基板２１の出力は、４色分の帯電用電圧、４色分の現像用電圧、および、４色分のドラムクリーニング用電圧の計１２出力あり、負荷までのインターフェイスを高圧ハーネスを用いて同一ルートにて配線している。
Ｔ１５６〜Ｔ１５９は、４色分の帯電用電圧の各出力端子、Ｔ１６６〜Ｔ１６９は、４色分の現像用電圧の各出力端子、Ｔ１７６〜Ｔ１７９は、ドラムクリーニング用電圧の各出力端子を示している。
また、干渉部２０は、各高圧出力ハーネスが同一束線として干渉している部分である。
【００１３】
本実施例では、上述したように、４色分の帯電用電圧、４色分の現像用電圧、および、４色分のドラムクリーニング用電圧を高圧電源基板２１上に一体化させ、かつ、各高圧ハーネスを分離することなく同一束線に集約することにより、現像用電圧の交流成分を除去することができる。
なお、画像形成装置は、帯電用電圧の直流電圧成分および交流電圧成分、現像用電圧の直流電圧成分、ドラムクリーニング用電圧の直流電圧成分の各出力電圧成分を１枚の基板上で発生させることができるような構成となっている。
本実施の形態によれば、現像用電圧の交流成分を除去することにより、同じレイアウト構成をとる場合、位相のずれによる帯電用電圧の交流電圧成分の出力電流値の変動を減少させることができる。
【００１４】
次に、画像形成装置におけるの帯電用電圧の出力電流値の変動率の測定方法について説明する。
ここでは、高圧電源基板２１、高圧ハーネス、および、定格負荷を使用し、さらに、高圧電源基板２１と定格負荷との間は、高圧ハーネスを同一ルート上に配線するような構成とする。
そして、このように構成された画像形成装置における帯電用電圧の交流電圧出力を固定とした時の現像用電圧、ドラムクリーニング用電圧の各出力のオン／オフに伴う帯電用電圧の出力電流値の変動率を測定する。
【００１５】
各出力のオン／オフ方式としては、帯電用電圧、現像用電圧およびドラムクリーニング用電圧を１枚の高圧電源基板２１で発生させる構成を想定した現像用電圧＋ドラムクリーニング用電圧同時出力方式、現像用電圧の単独出力方式、現像用電圧を分割して（帯電用電圧、ドラムクリーニング用電圧＋現像用電圧）２枚の高圧電源基板２１で発生させる構成を想定したドラムクリーニング用電圧の単独出力方式の計３方式を用いる。
なお、現像用電圧、ドラムクリーニング用電圧の出力は全色同時に最大仕様（現像用電圧：−８００Ｖ、ドラムクリーニング用電圧：３００Ｖ）にてオン／オフ動作を行う。目標電圧値は、画像に影響しないレベルである帯電用電圧の出力電流値の変動率１％以内に設定する。
【００１６】
図３は、帯電用電圧の出力電流値の変動率の測定結果を示した図である。
図３に示すように、帯電用電圧の出力電流値の変動率は、帯電用電圧、現像用電圧およびドラムクリーニング用電圧を１枚の高圧電源基板２１で発生させる構成における、現像用電圧＋ドラムクリーニング用電圧同時出力時には、０．６％ｍａｘ（帯電用電圧出力：ＰＷＭ１０％Ｄｕｔｙ（オン時間比））、現像用電圧を分割して２枚の高圧電源基板２１で発生させる構成において、０．４％ｍａｘ（帯電用電圧出力：ＰＷＭ１０％Ｄｕｔｙ）という結果が得られた。いずれの場合においても、目標の出力電流変動率１％以内を満足しており、本実施の形態に係る画像形成装置において問題がないことを確認することができる。
このように、本実施の形態によれば、帯電用電圧、現像用電圧、ドラムクリーニンク゛用電圧を共通の高圧電源基板２１で発生させる構成とし、かつ、高圧電源基板２１と定格負荷との間は、高圧ハーネスを同一ルート上に配線するような構成とすることにより、現像用電圧から交流成分を除去することができるため、帯電用電圧の出力電流値の変動率を低減し、ベタ画像等の帯電特性に影響を及ぼさないようにすることができる。
【００１７】
次に、さらに帯電用電圧の出力電流値の変動率を低減させる構成について説明する。
ここでは、上記のハード構成を利用し、ソフトウェアを追加することにより、帯電用電圧の出力電流値の変動率を低減させる構成について説明する。
４色分の現像用電圧、および、４色分のドラムクリーニング用電圧は、高圧電源基板２１とのインターフェイスを備えた外部制御にてオン／オフ制御を行う。現像用電圧とドラムクリーニング用電圧のそれぞれの成分は、現像用電圧：負の直流成分、ドラムクリーニング用電圧：正の直流成分である。
帯電用電圧の出力中に負の直流成分を持った現像出力のオン／オフをする際には、正の直流成分を持ったドラムクリーニング用電圧の出力を同時にオン／オフすることにより、出力電圧の正／負の相互干渉からそれぞれの電圧を打ち消し合い、帯電用電圧の出力電流値の変動率をさらに低減させることができる。
図４は、正／負の相互干渉からそれぞれの電圧を打ち消し合う電圧波形を示した図である。
帯電用電圧の出力中に、図４に示すｔ１のポイントにおいて、現像用電圧およびドラムクリーニング用電圧を同時に出力するような制御を行うプログラムを設定する。
【００１８】
図３に示すように、帯電用電圧の出力電流値の変動率は、現像用電圧の単独出力のオン／オフ時で１．０％ｍａｘ（帯電用電圧出力：ＰＷＭ１０％Ｄｕｔｙ）、現像用電圧＋ドラムクリーニング用電圧同時出力のオン／オフで０．６％ｍａｘ（帯電用電圧出力：ＰＷＭ１０％Ｄｕｔｙ）という結果が得られた。
このことから、本実施の形態によれば、帯電用電圧出力中に現像用電圧出力のオン／オフをする場合、ドラムクリーニング用電圧の出力を同時にオン／オフするような制御方式を採り入れることにより、帯電用電圧の出力電流変動率を０．２％まで低減することができる。
【００１９】
また、本実施の形態に係る画像形成装置においては、図２に示すように、計１２個の高圧出力端子にコネクタを用いて最小数の高圧出力部を構成するようにしている。
具体的には、現像用電圧の出力（−５００ＶＤＣ）、ドラムクリーニング用電圧の出力（５０ＶＤＣ）などの比較的電圧値の低い出力端子には、７ｍｍピッチ程度の耐電圧１５００ＶＡＣのコネクタ仕様を満足することができるため、それぞれ４色分を１つのコネクタにて構成するようにする。
また、コネクタによっては、４色分の現像用電圧の出力端子、および、４色分のドラムクリーニング用電圧の出力端子を１つのコネクタでまかなうことも可能である。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、現像用電圧の交流成分を除去することにより、位相のずれによる帯電用電圧の交流電圧成分の出力電流値の変動を減少させることができ、さらに、ベタ画像等の帯電特性への悪影響をなくすことができる。
請求項２記載の発明によれば、帯電用電圧出力中に現像用電圧出力のオン／オフをする場合、ドラムクリーニング用電圧の出力を同時にオン／オフするような制御方式を採り入れることにより、帯電用電圧の交流電圧成分の出力電流値の変動をさらに減少させることができる。
請求項３記載の発明によれば、高圧電源回路基板の出力端子に最小数のコネクタを用いることにより、高圧電源回路基板および高圧ハーネスのコストダウンをはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示した図である。
【図２】本実施の形態に係る画像形成装置の内部構成を示した図である。
【図３】帯電用電圧の出力電流値の変動率の測定結果を示した図である。
【図４】出力電圧の正／負の相互干渉からそれぞれの電圧を打ち消し合う電圧波形を示した図である。
【符号の説明】
１０１　スキャナー部
１０２　書き込み部
１０３　感光体
１０４　帯電部
１０５　現像部
１０６　転写部
１０７　本体部
１０８　給紙バンク
１０９　手差し給紙台
１１１　定着ユニット
１１２　定着ローラ
１１３　加圧ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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