(57)【要約】【課題】  従来は、特性情報を記憶する記憶手段をカートリッジに設け、更にはカートリッジの着脱時に、高電圧からユーザを保護する構造を装置本体に備える必要があったためコスト高や装置の小型化の障害となっていた。【解決手段】  感光体５１４と、感光体５１４を帯電する帯電器５０８と、感光体５１４上に形成された潜像を現像する現像器５２０と、帯電器５０８及び現像器５２０の内の少なくともいずれかに高電圧を供給する高電圧電源回路１０１とを有する。【選択図】  図１
2007328205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式の画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
感光体と、
前記感光体を帯電する帯電器と、
前記感光体上に形成された潜像を現像する現像器と、
前記帯電器及び前記現像器の内の少なくともいずれかに高電圧を供給する高電圧電源回路と、
を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項２】
前記プロセスカートリッジが前記画像形成装置に装着された状態で、前記装置本体に設けられた電力供給端子と接触する接続用端子を更に有し、前記高電圧電源回路は、前記接続用端子を介して前記装置本体から供給される電力に基づいて高電圧を発生することを特徴とする請求項１に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項３】
前記プロセスカートリッジが前記画像形成装置に装着された状態で、前記装置本体に設けられた電力供給端子と接触する接続用端子を更に有し、前記接続用端子を介して前記装置本体から供給される電力を、前記装置本体に設けられた高電圧電源回路に供給することを特徴とする請求項１に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項４】
前記高電圧電源回路は、前記画像形成装置本体のＣＰＵからの制御信号に応じて、出力する高電圧値を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項５】
前記高電圧電源回路は、出力する高電圧値の基準値を設定する電圧設定回路を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項６】
電子写真方式の画像形成装置であって、
商用電源を入力して電圧を発生する電源回路と、
感光体と、前記感光体を帯電する帯電器と、前記感光体上に形成された潜像を現像する現像器と、前記帯電器及び前記現像器の内の少なくともいずれかに高電圧を供給する高電圧電源回路とを有するプロセスカートリッジを装着可能な装着手段と、
前記装着手段により前記プロセスカートリッジが装着された状態で、前記プロセスカートリッジの第１電源用端子と接触して前記電源回路からの電力を前記高電圧電源回路に供給する第２電源用端子と、
前記プロセスカートリッジの取り出し用開口部の開口に応じて、前記プロセスカートリッジの前記第１電源用端子と前記第２電源用端子との接触を解除させる連結機構と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
高電圧を発生する高電圧回路を更に有し、
前記装着手段により前記プロセスカートリッジが装着された状態で、前記プロセスカートリッジを介して前記電源回路からの電力を前記高電圧回路に供給することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記プロセスカートリッジの前記高電圧電源回路から発生される高電圧値を制御する制御手段を更に有することを特徴とする請求項６又は７に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電子写真方式の画像形成装置と、その画像形成装置で使用されるプロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子写真方式の画像形成装置では、感光体と帯電ユニットと現像ユニット、更には、感光体上のトナーのクリーニングユニット等が一体に形成され、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジを利用するのが一般的となっている。また近年では、特許文献１に記載されているように、このプロセスカートリッジに、そのプロセスカートリッジの特性情報を格納した記憶手段（ＥＥＰＲＯＭ等）を備えるものがある。このようなプロセスカートリッジが画像形成装置本体に装着されると、装置本体のＣＰＵがその記憶手段に記憶されている情報を読み込み、そのプロセスカートリッジに供給する電圧等を最適化する等の処理が行われている。
【特許文献１】特開平３−２３０１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年では、画像形成装置の小型化と低コストを実現するために、画像形成装置の低電圧電源回路と、制御用のＣＰＵ等を備えたロジック回路と、電子写真プロセスを形成するための高電圧回路を１枚の基板に実装することが多くなってきている。この場合、商用電源を用いた回路と高電圧回路が同一の基板上に存在するために、各国の安全規格にて定められている絶縁距離を確保するための基板サイズが必要となる。例えば、２点間の電圧差が５ＫＶの場合は、強化絶縁の場合は沿面距離で１０ｃｍ以上を確保するか、或はアース板金などの遮蔽構造を備える必要がある。このため、基板の小型化や低コストの大きな妨げとなっていた。
【０００４】
また、どのようなカートリッジを用いても、常に安定した画像形成を行うことができるように、そのカートリッジ内に、カートリッジ内の部品特性情報等を記憶するための記憶装置（ＥＥＰＲＯＭなど）を備える必要があった。これもまた、コストアップの要因となっていた。
【０００５】
更に、カートリッジが画像形成装置本体から取り出された状態では、高電圧供給部が露出してしまう。従って、ユーザの安全性を確保するためのインターロックスイッチを装置本体に備えることが必須となっており、このために装置の構成が煩雑になっていた。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来の問題点を解決することにある。
【０００７】
本願発明の特徴は、簡単な構成で、画像形成装置の小型化を実現できるプロセスカートリッジを提供することにある。
【０００８】
また、このようなプロセスカートリッジを装着して使用できる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明の一態様に係るプロセスカートリッジは以下のような構成を備える。即ち、
電子写真方式の画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
感光体と、
前記感光体を帯電する帯電器と、
前記感光体上に形成された潜像を現像する現像器と、
前記帯電器及び前記現像器の内の少なくともいずれかに高電圧を供給する高電圧電源回路とを有することを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するために本発明の一態様に係る画像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、
電子写真方式の画像形成装置であって、
商用電源を入力して電圧を発生する電源回路と、
感光体と、前記感光体を帯電する帯電器と、前記感光体上に形成された潜像を現像する現像器と、前記帯電器及び前記現像器の内の少なくともいずれかに高電圧を供給する高電圧電源回路とを有するプロセスカートリッジを装着可能な装着手段と、
前記装着手段により前記プロセスカートリッジが装着された状態で、前記プロセスカートリッジの第１電源用端子と接触して前記電源回路からの電力を前記高電圧電源回路に供給する第２電源用端子と、
前記プロセスカートリッジの取り出し用開口部の開口に応じて、前記プロセスカートリッジの前記第１電源用端子と前記第２電源用端子との接触を解除させる連結機構と、
を有することを特徴とする。
【００１１】
尚、この課題を解決するための手段は、本願発明の特徴の全てを列挙しているものではなく、特許請求の範囲に記載された他の請求項及びそれら特徴群の組み合わせも発明になり得る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、低コストで画像形成装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。尚、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものでなく、また本実施の形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。
【００１４】
［実施の形態１］
まず本発明の実施の形態１について説明する。尚、以下、各図において同じ機能を有するものは同じ番号を付与して説明を行なう。
【００１５】
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置（レーザプリンタ）の断面図である。
【００１６】
図において、５１０は記録紙Ｐを収容する給紙カセットである。この給紙カセット５１０の上部にはピックアップローラ５１１が設けられており、このピックアップローラ５１１の回転により取り出された記録紙Ｐが、その搬送方向に配置された搬送ローラ５１２の回転によって搬送路上に搬送される。この搬送ローラ５１２の下流には電子写真プロセスによる画像形成手段が内包されたプロセスカートリッジ５１３が装着されている。このカートリッジ５１３には、静電潜像が形成される感光ドラム５１４、感光ドラム５１４の表面を一様に帯電させるための一次帯電器５０８と、感光ドラム５１４の表面に形成された静電潜像を可視像化するための現像器５２０が設けられている。
【００１７】
外部装置（不図示）からの画像信号により半導体レーザ５０３がオン／オフ駆動されると、そこから発射されるレーザ光がポリゴンミラー５０１に照射される。このポリゴンミラー５０１はポリゴンモータ５０２により回転駆動されており、このミラー５０１により反射されたレーザ光は、結像レンズ５０４及び反射ミラー５０５を介して感光ドラム５１４上に照射されてドラム５１４上を走査する。これにより感光ドラム５１４の表面には画像信号に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器５２０からのトナーにより可視像となり、搬送路を搬送されてきた記録紙Ｐ上に転写ローラ５１５によって転写される。
【００１８】
こうして可視像が転写された記録紙Ｐは、定着装置５１８へ向けて搬送され、ここで記録紙Ｐ上の可視像が永久画像として定着される。こうして画像が定着された記録紙Ｐは、排紙ローラ対５１７の回転によって装置外に排出され、排紙トレイ５１９上に積載される。
【００１９】
５０９は、このレーザプリンタの動作を司る低電圧電源回路や制御回路を備えた電気基板である。５２２は、プロセスカートリッジ５１３を着脱するためのカートリッジドアである。接点部２０１は、後述する高電圧電源基板１０１に設けられた接点部である。また４０１は、このレーザプリンタ内に備えられた接点部材で、後述するＣＰＵ３１６（図４）からの制御信号を高電圧電源基板１０１に供給するのに使用される。また４０２は、本実施の形態に係る連結機構である。カートリッジドア５２２が開けられた時に、この連結機構４０２によってプロセスカートリッジ５１３が装置外に引き出され、接点部材４０１と接点部２０１との距離が少なくとも１ｍｍ以上離れるように構成されている。
【００２０】
図２は、本発明の実施の形態１に係るプロセスカートリッジ５１３の断面図で、前述の図面と共通する部分は同じ記号で示し、それらの説明を省略する。
【００２１】
このプロセスカートリッジ５１３はその内部に、高電圧を発生する高電圧電源回路１０１を備えている点が従来のカートリッジと異なっている。１０２は、高電圧電源回路１０１から帯電器５０８への電力供給端子である。この電力供給端子１０２を介して供給された電力は、電線又は導電部材を介して帯電器５０８に供給される。１０３は、高電圧電源回路１０１から現像器５２０への電力供給端子である。この電力供給端子１０３を介して供給された電力は、電線又は導電部材を介して現像器５２０に供給される。１０４は、この高電圧電源回路１０１から、本実施の形態に係るレーザプリンタの本体内に備えられている転写ローラ５１５への電力供給端子である。１０５は、このレーザプリンタに備えられた転写ローラ５１５の導通部材との接点を表す。１０６は感光ドラム５１４の内面に備えられた金属部材を、この高電圧電源基板１０１のグランドと接続するための端子である。
【００２２】
図３は、本実施の形態に係るプロセスカートリッジ５１３の外観斜視図である。
【００２３】
接点部２０１は、高電圧電源基板１０１に設けられており、このレーザプリンタ本体の低圧電源部と、ＣＰＵより出力される制御信号を高電圧電源基板１０１に供給するための電気的接続を行っている。２０２はカートリッジドア５２２と連動してプロセスカートリッジ５１３を移動させるための連結機構部である。
【００２４】
図４は、本実施の形態１に係る高電圧電源基板の高圧電源回路の構成、及び本体との接続を説明するブロック図である。ここで前述の電気基板５０９は、電源回路３１５や、ＣＰＵ３１６を含む制御回路を備えている。この電気基板５０９と高電圧電源基板１０１とは、前述のレーザプリンタ内に備えられた接点部材４０１と、電気基板１０１に設けられた接点部２０１（２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ）を介して接続されている。
【００２５】
この高圧電源回路１０１として、薄型でプロセスカートリッジ５１３内のスペースを有効に使うことができる圧電トランス式の高電圧電源回路の場合で説明する。尚、ここでは帯電器５０８への高電圧を出力する電源回路だけを示しているが、これ以外にも現像器５２０、転写ローラ５１５等の複数の負荷へ各々高電圧を供給するための回路が、この高電圧電源基板１０１に複数設けられている。
【００２６】
図において、３０１は高圧電源用の圧電トランス（圧電セラミックトランス）である。この圧電トランス３０１の出力は、ダイオード３０２，３０３及び高圧コンデンサ３０４によって正電圧に整流平滑され、電力供給端子１０２を介して帯電器５０８に供給される。この出力電圧Ｖoutは、可変抵抗３０５，３０６，３０７によって分圧され、保護用抵抗３０８を介してオペアンプ３０９の非反転入力端子（＋端子）に入力される。他方オペアンプ３０９の反転入力端子（−端子）には、抵抗３１４を介して、このレーザプリンタ内に備えられている電気基板５０９の制御回路のＣＰＵ３１６からアナログ信号である高圧電源の制御信号Ｖcon）が入力される。
【００２７】
このようにオペアンプ３０９と抵抗３１４とコンデンサ３１３を配線することにより積分回路が構成され、抵抗３１４とコンデンサ３１３の部品定数によって決まる積分時定数で鈍った制御信号Ｖcontがオペアンプ３０９に入力される。このオペアンプ３０９の出力が電圧制御発振器（ＶＣＯ）３１０に入力されている。そして、この電圧制御発振器（ＶＣＯ）の出力が、インダクタ３１２に接続されたトランジスタ３１１を駆動することにより、圧電トランス３０１の一次側に電力を供給する。
【００２８】
このようにして、ＣＰＵ３１６からの制御信号（電圧）Ｖcontに応じた周波数でトランジスタ３１１がオン／オフ制御されることにより、それに応じた電圧Ｖoutが出力される。また、この出力電圧Ｖoutは、フィードバックされてオペアンプ３０９により制御信号（電圧）Ｖcontと比較されて、その比較結果に応じて出力電圧が制御されるため、一定の高電圧を供給することが可能になっている。
【００２９】
また電源回路３１５は、このレーザプリンタに電源を供給するための回路であり、商用電源から所定の電圧を生成し、ＣＰＵ３１６を含む制御回路に低電圧を供給するとともに、高電圧電源基板１０１へも電力を供給している。可変抵抗３０５，３０６，３０７は、負荷である帯電器５０８や感光ドラム５１４等の感度特性に合わせて出力電圧電圧Ｖoutの中心値を調整するために設けられている。
【００３０】
この様な構成にすることで、プロセスカートリッジ５１３を組み立てる際に、電力を供給する各部品の特性に合わせた出力電圧の調整を行なうことが可能となる。これにより従来の特性情報を記憶するための記憶手段を省略しても、良好な画像特性を得ることが可能となった。
【００３１】
また、このような記憶手段を使用しないことにより、従来のように、ＣＰＵがその記憶手段に記憶された特性情報を読み取り、その特性情報に応じて、出力電圧を決定するといったプログラムの作成が不要になる。
【００３２】
またプリンタ装置から供給された電力により高電圧を発生する高電圧電源回路を、プロセスカートリッジ内に設けることにより、プロセスカートリッジの接点部２０１とプリンタ装置本体の接点部材４０１との接続が解除された時点で高電圧が出力されなくなる。これにより、安全インターロック機構と同等の機能が備わるため、インターロックスイッチ等の安全確保のための特別な部品が不要になる。これにより部品点数が減少でき、低コスト及び製造コストを少なくできる効果がある。
【００３３】
又、高電圧電源回路１０１がプロセスカートリッジ５１３内にあるため、装置本体の電源回路との絶縁を確保することが容易となり、プリンタ装置の基板サイズ、並びにプリンタ装置全体の小型化が可能となる。
【００３４】
尚、本実施の形態１においては、スペース的に有利である圧電トランスを用いた高圧電源回路の場合で説明しているが、スペース的に問題がなければ、巻線トランス式の高圧電源回路でも同様の効果が得られる事はいうまでもない。
【００３５】
［実施の形態２］
次に本発明の実施の形態２について説明する。
【００３６】
図５は、本発明の実施の形態２に係る高圧電源回路の一例を示すブロック図で、前述の図４の構成と共通する部分は同じ記号で示し、それらの説明を省略する。尚、この例では、薄型でカートリッジ５１３内部のスペースを有効に使うことができる圧電トランス式の高電圧電源回路の場合で説明する。尚、ここでも帯電器５０８への電源供給回路の場合で説明するが、他の現像器や転写ローラなどの負荷へ電力を供給する場合は、同様の回路を同一基板内に複数備えることで対応できる。
【００３７】
この図５の構成と、前述の実施の形態１に係る図４の構成との相違点は、比較的大型の画像形成装置において、電子写真プロセス生成手段に高電圧を供給するための高電圧電源回路がプリンタ装置本体に設けられているものとする。その場合においても安全インターロック装置を備えることなく、前述の実施の形態１と同等の機能を有することを目的としてる。
【００３８】
ここでは本体の電気基板５０９上に高電圧電源回路６０２が設けられている。この高電圧電源回路６０２は、電気基板５０９上の電源回路３１５からの電力供給を、プリンタ装置本体の接点部材４０１と、プロセスカートリッジ５１３の接点部２０１ａ，６０１とを介して行っている。これによりカートリッジドア５２２が開けられてカートリッジ５１３が取り出される際、高電圧電源回路６０２への電力供給が遮断される。これにより、カートリッジ５１３の取り外しの際には、装置内の高電圧電源回路６０２の出力がオフになり、安全インターロック機構と同等の機能を備えることができる。これにより装置本体の電気基板５０９上の高電圧電源回路６０１の電源出力部が、カートリッジドア５２２を開けた際に露出していても安全性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施の形態に係る画像形成装置（レーザプリンタ）の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るプロセスカートリッジの断面図である。
【図３】本実施の形態に係るプロセスカートリッジ５外観斜視図である。
【図４】本実施の形態１に係る高電圧電源基板の高圧電源回路の構成、及び本体との接続を説明するブロック図である。
【図５】本実施の形態２に係る高電圧電源基板の高圧電源回路の構成、及び本体との接続を説明するブロック図である。
【図１】
2007328205.tif 000003
【図２】
2007328205.tif 000004
【図３】
2007328205.tif 000005
【図４】
2007328205.tif 000006
【図５】
2007328205.tif 000007