JP5573566B2

JP5573566B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP5573566B2
Application number: JP2010222262A
Authority: JP
Inventors: 勝己犬飼; 剛丸山
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: JP2012078472A; US8737851B2; US20120082470A1

Description

本発明は画像形成装置に関し、詳しくは画像形成装置において異常放電の検出に係る技術に関する。

従来、画像形成装置において、異常放電を検出する技術として、例えば、特許文献１には、放電ワイヤおよびグリッドを有する帯電器、すなわち、スコロトロン帯電器においてワイヤ汚れ等により生じる異常放電（火花放電）を検出する放電検出回路を、グリッドに接続する技術が開示されている。

特開２００９−５３４２２号公報

上述した従来技術文献に開示された放電検出回路は、帯電器の放電ワイヤおよびグリッド間で発生する異常放電を好適に検出することができる。しかしながら、帯電電圧は高圧（例えば、６ｋＶ〜８ｋＶ）であるため、帯電電圧を帯電器に供給するまでの経路において異常放電が発生する虞があった。
そのため、本明細書では、帯電器での異常放電を検出しつつ、帯電電圧に起因する他の異常放電も好適に検出できる技術を開示する。

本明細書によって開示される画像形成装置は、感光体と、放電ワイヤおよびグリッドを有し、前記感光体を帯電させる帯電器と、帯電電圧を生成し、前記帯電電圧を前記放電ワイヤに印加する帯電電圧印加部と、前記帯電電圧印加部の一出力端とグランドとの間に設けられ、前記帯電器で発生する異常放電を、該異常放電の際に前記グリッドおよび前記グランドを介して流れる異常電流を検出することによって検出する異常放電検出部とを備える。

また、上記画像形成装置において、前記異常放電検出部は、前記帯電電圧の一出力端とグランドとの間に設けられる検出抵抗を含む構成でもよい。

また、上記画像形成装置は、前記グリッドと前記グランドとの間に設けられ、前記帯電電圧の前記放電ワイヤへの印加によって前記グリッドに流れるグリッド電流を検出するグリッド電流検出部をさらに備え、前記異常放電検出部は、前記グリッド電流検出部を介して流れる異常電流を検出することによって前記異常放電を検出する構成でもよい。

また、上記画像形成装置は、一または複数の前記感光体と、前記一の感光体に対して複数設けられるか、あるいは前記複数の感光体に対してそれぞれ設けられ、前記一または複数の感光体を帯電させる複数の前記帯電器と、前記複数の帯電器に対応した複数の前記グリッド電流検出部を備え、前記帯電電圧印加部は、前記複数の帯電器に共通に前記帯電電圧を印加し、前記異常放電検出部は、いずれか一個の前記グリッド電流検出部を介して流れる異常電流を検出することによって前記異常放電を検出する構成でもよい。

また、上記画像形成装置において、前記異常放電検出部は、一端が前記帯電電圧低電位側端子に接続され、他端が前記グランドに接続される検出抵抗を含む構成でもよい。

また、上記画像形成装置において、前記帯電電圧印加部はトランスを含み、前記帯電電圧印加部の一出力端は前記トランスの二次巻き線の低電圧側に接続される構成でもよい。

本発明の画像形成装置によれば、放電ワイヤとグリッドとの間で発生する異常放電のみならず、異常放電検出部とグランドとの間、例えば、帯電電圧印加部の高圧側出力端部とグランドとの間、あるいは帯電電圧配線とグランドとの間で発生する異常放電も検出することができる。すなわち、帯電器での異常放電を検出しつつ、帯電電圧に起因する他の異常放電も好適に検出できる。

実施形態１に係るプリンタの内部構成を表す概略断面図実施形態１における高圧電源装置に係る概略的な回路図実施形態２における高圧電源装置に係る概略的な回路図別の高圧電源装置に係る概略的な回路図別の高圧電源装置に係る概略的な回路図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を、図１〜図２を参照しつつ説明する。

１．プリンタの全体構成
図１は、実施形態１のカラープリンタ１（画像形成装置の一例）の内部構成を表す概略断面図である。以下の説明では、各構成要素について、色毎に区別する場合は各部の符号にＹ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の添え字を付し、区別しない場合は添え字を省略する。なお、画像形成装置は、カラープリンタに限られず、例えば、ＦＡＸおよびコピー機能を有する複合機であってもよい。

カラープリンタ（以下、単に「プリンタ」という）１は、給紙部３、画像形成部５、搬送機構７、定着部９、および高圧電源装置５０を含む。プリンタ１は、例えば外部から入力される画像データに応じた１または複数色（本実施形態ではイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色）のトナー（現像剤）からなるトナー像を、シート１５（用紙、ＯＨＰシートなど）に形成する。

給紙部３は、プリンタ１の最下部に設けられており、シート１５を収容するトレイ１７と、ピックアップローラ１９とを含む。トレイ１７に収容されたシート１５は、ピックアップローラ１９により１枚ずつ取り出され、搬送ローラ１１，レジストレーションローラ１２を介して搬送機構７に送られる。

搬送機構７は、シート１５を搬送するためのものであり、例えば、プリンタ１内に形成された所定の装着部（図示せず）に着脱自在に装着される。搬送機構７は、駆動ローラ３１、従動ローラ３２、およびベルト３４を含み、ベルト３４は、駆動ローラ３１と従動ローラ３２との間に架け渡されている。駆動ローラ３１が回動すると、ベルト３４は、感光ドラム４４と対向する側の表面が、図１中の右方向から左方向へ移動する。これにより、レジストレーションローラ１２から送られてきたシート１５が、画像形成部５へと搬送される。また、搬送機構７は、４つの転写ローラ３３を含む。

画像形成部５は、４個のプロセスユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋおよび４個の露光装置４５を含む。各プロセスユニット４０は、スコロトロン帯電器４１、感光ドラム（感光体の一例）４４、ユニットケース４６、現像ローラ４７、および供給ローラ４８を含む。各プロセスユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋは、プリンタ１内に形成された所定の装着部（図示せず）に着脱自在に着される。

感光ドラム４４は、例えば、アルミニウム製の基材上に、正帯電性の感光層が形成されたものであり、アルミニウム製の基材が、例えば、導電性の軸４４ａを介してプリンタ１のグランドラインに接続されている。スコロトロン帯電器（以下、単に「帯電器」という）４１はスコロトロン型の帯電器であり、放電ワイヤ４２およびグリッド４３を有する。放電ワイヤ４２に帯電電圧ＣＨＧが印加され、グリッド４３のグリッド電圧ＧＲＩＤは、感光ドラム４４の表面がほぼ同電位（例えば、＋７００Ｖ）になるように制御される。

露光装置４５は、例えば、感光ドラム４４の回転軸方向に沿って一列状に並んだ複数の発光素子（例えばＬＥＤ）を有し、複数の発光素子を、外部より入力される画像データに応じて発光制御することにより、感光ドラム４４の表面に静電潜像を形成する。なお、露光装置４５は、プリンタ１内に固定設置される。露光装置４５はレーザを使用したものであってもよい。

ユニットケース４６は、各色のトナー（本実施形態では、例えば正帯電性の非磁性１成分トナー）を収納するとともに、現像ローラ４７および供給ローラ４８を有する。トナーは、供給ローラ４８の回転により現像ローラ４７に供給され、供給ローラ４８と現像ローラ４７との間で正に摩擦帯電される。さらに、現像ローラ４７が、トナーを均一な薄層として感光ドラム４４上へ供給することによって静電潜像を現像して、感光ドラム４４上にトナー象を形成する。

各転写ローラ３３は、各感光ドラム４４との間でベルト３４を挟む位置に配置されている。各転写ローラ３３は、感光ドラム４４との間にトナーの帯電極性とは逆極性（ここでは、負極性）の転写電圧が印加されることで、感光ドラム４４上に形成されたトナー像をシート１５に転写する。その後、シート１５は、搬送機構７により定着部９へと搬送され、定着部９にてトナー像が熱定着され、プリンタ１の上面に排出される。

２．高圧電源装置の構成
次に、図２を参照して、プリンタ１の本発明に関連する電気的構成を説明する。図２は、回路基板（図示せず）に実装される高圧電源装置５０の概略的なブロック図および高圧電源装置５０に関連する接続構成を示す。

高圧電源装置５０は、ＣＰＵ（異常放電検出部、制御部の一例）５１、ＣＰＵ５１に接続された高圧電源回路５２を含む。ＣＰＵ５１は、高圧電源回路５２の制御の他に、プリンタ全体の制御を司る。なお、制御部はＣＰＵに限られず、例えば、ＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）であってもよい。

高圧電源回路５２は、帯電電圧生成回路（帯電電圧印加部の一例）６０、抑制抵抗６７、異常放電検出回路（異常放電検出部の一例）７０、およびグリッド電流検出回路（グリッド電流検出部の一例）８０を含む。なお、高圧電源回路５２は、各帯電器（４１Ｋ〜４１Ｃ）に対してそれぞれ設けられが、構成が同一のため、図２には一個の高圧電源回路５２のみが示される。

帯電電圧生成回路６０は、トランス駆動回路６１および昇圧回路６２を含む。帯電電圧生成回路６０は、帯電器４１の放電ワイヤ４２に印加する帯電電圧ＣＨＧを生成する。帯電電圧ＣＨＧの放電ワイヤ４２への印加に伴って、放電ワイヤ４２からグリッド４３に対する放電が発生する。その放電によって、グリッド４３にはグリッド電圧ＧＲＩＤが生成される。帯電電圧ＣＨＧは、例えば、５．５ｋＶ〜８ｋＶであり、グリッド電圧ＧＲＩＤは、例えば、約７００Ｖである。

トランス駆動回路６１は、例えば、ＣＰＵ５１のポートＰＷＭ１からのＰＷＭ（Pulse Width Modulation；パルス幅変調）信号を受けて、ＰＷＭ信号を平滑し、平滑されたＰＷＭ信号に基づいて、昇圧回路６２のトランス６３の１次側巻線６３ａに発振電流を流す。そして、ここでは、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じて、帯電電圧ＣＨＧの値が制御される。例えば、ＰＷＭ信号のデューティ比が大きくなるほど昇圧回路６２によって生成される帯電電圧ＣＨＧが大きくなるように制御される。

昇圧回路６２は、例えば、トランス６３、整流ダイオード６４、平滑コンデンサ６５を含む。このような構成により、トランス６３の１次側巻線６３ａの電圧は、２次側巻線６３ｂを介して昇圧され、整流ダイオード６４および平滑コンデンサ６５によって整流・平滑され、帯電電圧ＣＨＧが生成される。帯電電圧ＣＨＧは、帯電器４１の放電ワイヤ４２に印加される。

なお、高圧の帯電電圧ＣＨＧを生成する帯電電圧生成回路６０の構成、すなわち、昇圧回路６２の構成はトランス６３を含む構成に限られず、トランス６３を含まない構成であってもよい。

異常放電検出回路７０は、帯電電圧生成回路６０の低圧側出力端部（一出力端の一例）Ｔ２とグランドとの間に設けられ、帯電器４１で発生する火花放電（異常放電の一例）を、火花放電に起因してグリッド４３およびグランドを介して瞬間的に流れる異常放電電流を検出することによって検出する。低圧側出力端部Ｔ２は、トランスの二次巻き線６３ｂの低電圧側に接続される。

このような接続構成において、トランスの二次巻き線６３ｂの高電圧側から帯電器４１に帯電電圧ＣＨＧが印加された場合、グリッド電流（帯電電流にほぼ等しい）Ｉｇは、グリッド４３およびグランドとの間に設けられるグリッド電流検出回路８０、異常放電検出回路７０および低圧側出力端部Ｔ２を介して、トランスの二次巻き線６３ｂの低電圧側に戻る。また、帯電器４１に異常放電が発生した場合、異常放電検出回路７０は、グリッド電流検出回路８０を介して流れる異常放電電流を検出することによって異常放電を検出する。そのため、このような接続構成によって、グリッド電流Ｉｇおよび異常放電を好適に検出できる。

異常放電検出回路７０は、例えば、ツェナーダイオード７１、電流検出抵抗（検出抵抗の一例）７２、トランジスタＱ１、抵抗７３，７５およびコンデンサ７４を含む。

電流検出抵抗７２の一端が帯電電圧生成回路６０の低圧側出力端部Ｔ２に接続され、その他端がグランドに接続されている。電流検出抵抗７２は、火花放電に起因する異常放電電流を検出するために用いられる。なお、電流検出抵抗７２は、実際には異常放電電流による電圧を検出する。

すなわち、放電ワイヤ４２とグリッド４３との間で火花放電が発生すると、グリッド４３に流れるグリッド電流Ｉｇが断続的に大きく変化する。そして、電流検出抵抗７２による検出電圧が断続的にツェナーダイオード７１のツェナー電圧に達すると、それに応じてトランジスタＱ１がオンする。すなわち、放電ワイヤ４２とグリッド４３との間に所定レベル以上の火花放電が発生する毎にトランジスタＱ１がオンする。トランジスタＱ１からのオン信号は、抵抗７３およびコンデンサ７４によって積分され、ＣＰＵ５１の入力ポートＩＰ１に供給される。ＣＰＵ５１は、それによって火花放電の発生を検知する。なお、抵抗７５はコンデンサ７４の放電用の抵抗である。また、火花放電（異常放電）が検知された場合、ＣＰＵ５１は、火花放電をユーザに報知して、帯電器４１の清掃を促すようにしてもよい。

グリッド電流検出回路８０は、分圧抵抗８１、グリッド電流検出抵抗８２およびコンデンサ８３を含み、グリッド４３に流れるグリッド電流を検出する。グリッド電流検出抵抗８２の一端が分圧抵抗８１に接続され、その他端がグランドに接続される。そして、分圧抵抗８１とグリッド電流検出抵抗８２との接続点Ｐ１における電圧値が、グリッド電流Ｉｇの検出信号としてＣＰＵ５１のポートＡ／Ｄ１に供給される。ＣＰＵ５１は、検出信号に基づいて、グリッド電流Ｉｇが所定の定電流となるように、帯電電圧生成回路６０を制御する。
なお、コンデンサ８３は、グリッド電流Ｉｇを平均化する機能を有する。また、分圧抵抗８１は所定のツェナー電圧を有するツェナーダイオードとしてもよい。この場合、ある程度グリッド電圧を定電圧化できる。

ＣＰＵ５１は、グリッド電流検出回路８０による検出値に基づいて、グリッド電流Ｉｇが一定となるように帯電電圧生成回路６０を制御する。それによって、感光ドラム４４の帯電が安定して行われる。グリッド電流Ｉｇは、グリッド電流検出抵抗８２による検出値（検出電圧値）と、グリッド電流検出抵抗８２の抵抗値によって検出される。

抑制抵抗６７は帯電器４１において火花放電が発生した場合に異常放電エネルギーを抑制するために設けられる。その抵抗値は、例えば、１ＭΩである。その一端が帯電器４１のグリッド４３に接続され、他端がグリッド電流検出回路８０の分圧抵抗８１に接続される。

３．実施形態１の効果
このように、実施形態１では、異常放電検出回路７０が帯電電圧生成回路６０の低圧側出力端部Ｔ２とグランドとの間に設けられている。そのため、放電ワイヤ４２とグリッド４３との間で発生する異常放電のみならず、異常放電検出回路７０とグランドとの間、例えば、高圧側出力端部Ｔ１とグランドとの間、あるいは帯電電圧配線Ｌ１とグランドとの間で発生する異常放電も検出することができる。すなわち、帯電器４１での異常放電を検出しつつ、帯電電圧ＣＨＧに起因する他の異常放電も好適に検出できる。
また、帯電器４１での異常放電は、グリッド電流検出回路８０を介して流れる異常放電電流を検出することによって検出される。そのため、グリッド電流Ｉｇを精度良く検出することができるとともに、帯電器４１での異常放電を検出する検出経路を別途設けることなく、好適に異常放電を検出することができる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を、図３を参照しつつ説明する。実施形態１とは、
高圧電源回路５２Ａの帯電電圧生成回路６０が各色の帯電器４１Ｋ，４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃに共通に帯電電圧ＣＨＧを印加する点のみが相違する。そのため、実施形態１の高圧電源回路５２と同一の構成には同一の符号を符し、その説明を省略する。

この場合、異常放電検出回路７０は、いずれか一個の帯電器４１に異常放電が発生した場合、異常放電が発生した帯電器４１に関連するグリッド電流検出回路８０を介して流れる異常電流を検出することによって異常放電を検出する。
また、各グリッド電流検出回路８０Ｋ，８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃによる検出値（検出電圧値）は、それぞれ、ＣＰＵ５１のポートＡ／Ｄ１，Ａ／Ｄ２，Ａ／Ｄ３、Ａ／Ｄ４に供給される。

すなわち、この構成においては、異常放電が発生した帯電器４１を特定することはできないものの、いずれかの帯電器４１で発生した異常放電、および帯電電圧ＣＨＧに起因する他の異常放電を、一個の異常放電検出回路７０によって好適に検出できる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記第１実施形態において、図４に示すように、異常放電検出回路７０の電流検出抵抗７２の検出値（電圧検出値）をグリッド電流（帯電電流）Ｉｇの検出信号としてＣＰＵ５１のポートＡ／Ｄ１に供給するようにしてもよい。この場合、電流検出抵抗７２によって、異常放電検用の抵抗と、グリッド電流検出用の抵抗とを兼ねることができ、グリッド電流検出回路８０に係る構成の一部を省略することができる。

（２）上記第２実施形態において、図５に示すように、異常放電検出回路７０の電流検出抵抗７２の検出値（電圧検出値）を全体のグリッド電流（帯電電流）Ｉｇの検出信号としてＣＰＵ５１のポートＡ／Ｄ５に供給するようにしてもよい。この場合、電流検出抵抗７２によって、異常放電検出用の抵抗と、グリッド電流（帯電電流）全体に係る異常電流、例えば、過電流を検出する抵抗とを兼ねることができる。

（３）上記各実施形態においては、一つの感光ドラム４４に一つの帯電器４１を対応させたもの（言い換えれば、各色ごとに感光ドラム４４を有するもの）を例示したがこれに限定されない。本発明は、一つの感光ドラムに対して複数の帯電器４１を対応させて配置したもの、すなわち、一つの感光ドラム４４上に各色のトナー像を重ねた後、シートに一括転写するプリンタ（画像形成装置）にも適用することが可能である。

１…プリンタ
４１…スコロトロン帯電器
４２…放電ワイヤ
４３…グリッド
４４…感光ドラム
５１…ＣＰＵ
６０…帯電電圧生成回路
７０…異常放電検出回路
７２…電流検出抵抗
８０…グリッド電流検出回路

Claims

感光体と、
放電ワイヤおよびグリッドを有し、前記感光体を帯電させる帯電器と、
帯電電圧を生成し、前記帯電電圧を前記放電ワイヤに印加する帯電電圧印加部と、
前記グリッドとグランドとの間に設けられ、前記帯電電圧の前記放電ワイヤへの印加によって前記グリッドに流れるグリッド電流を検出するグリッド電流検出部と、
前記グランドを介して前記グリッド電流検出部と電気的に接続されるとともに、前記帯電電圧印加部の低電位側端子と前記グランドとの間に設けられ、前記帯電器で発生する異常放電を、該異常放電の際に前記グリッド、前記グリッド電流検出部、および前記グランドを介して流れる異常電流を検出することによって検出する異常放電検出部と、備え、
前記異常放電検出部は、
一端が前記帯電電圧印加部の前記低電位側端子に接続され、他端が前記グランドに接続され、前記異常電流に応じた電圧を発生する抵抗と、
前記抵抗に接続されるツェナーダイオードと、
前記ツェナーダイオードに接続されるトランジスタと、を含み、
前記抵抗による発生電圧が断続的に前記ツェナーダイオードのツェナー電圧に達すると、それに応じて前記トランジスタがオンすることに基づいて前記異常放電を検出する、画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、
一または複数の前記感光体と、
前記一の感光体に対して複数設けられるか、あるいは前記複数の感光体に対してそれぞれ設けられ、前記一または複数の感光体を帯電させる複数の前記帯電器と、
前記複数の帯電器に対応した複数の前記グリッド電流検出部を備え、
前記帯電電圧印加部は前記複数の帯電器に共通に前記帯電電圧を印加し、
前記異常放電検出部は、いずれか一個の前記グリッド電流検出部を介して流れる異常電流を検出することによって前記異常放電を検出する、画像形成装置。
請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において、
前記帯電電圧印加部はトランスを含み、
前記帯電電圧印加部の前記低電位側端子は前記トランスの二次巻き線の低電圧側に接続される、画像形成装置。