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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−25291(P2007−25291A)
公開日 平成19年2月1日(2007.2.1)
出願番号 特願2005−207697(P2005−207697)
出願日 平成17年7月15日(2005.7.15)
代理人 【識別番号】100087480
【弁理士】
【氏名又は名称】片山 修平
発明者 寺崎 政博
要約 課題
動作の安定化を図った画像形成装置を提供する。

解決手段
制御回路100aにおいて、過電流保護素子202は、スイッチングトランジスタ108の前段に設けられている。正常時や静電気ノイズ発生時においては過電流保護素子202を流れる電流のピーク値は小さくなり、当該過電流保護素子202の定格値を超えて誤動作が生じることが防止される。一方、一方、過電流保護素子202に定格値を超えるような過電流が流れる場合には、過電流保護素子202が切断されるため、制御回路100aの出力制御を停止させ、発煙を防止することが可能となる。
特許請求の範囲
【請求項1】
帯電ロールに対して交流電力と直流電力とを重畳して供給し、前記帯電ロールを感光体に接触させて帯電させる画像形成装置であって、
前記交流電力について定電流制御を行う制御回路内の過電流による発煙を防止するとともに、静電気ノイズによる誤動作を防止する無煙化回路を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
前記無煙化回路は、過電流保護素子を有することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項3】
前記制御回路は、スイッチング素子を内蔵し、
前記過電流保護素子は、前記交流電力の供給路における前記制御回路以外の他の制御回路への分岐点の後段であって前記スイッチング素子の前段に設けられることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
【請求項4】
前記無煙化回路は、
前記制御回路の所定箇所の温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタと、前記サーミスタの抵抗値が所定値に達した場合に前記制御回路の出力制御を停止させる温度検出回路とを有することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項5】
前記制御回路は、トランスを内蔵し、
前記サーミスタは、前記トランスの温度に応じて抵抗値が変化することを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
【請求項6】
前記無煙化回路は、
前記制御回路の所定箇所の誤動作による出力異常を吸収するフィルタ回路を有することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項7】
前記制御回路は、第1のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子の後段に設けられ、前記第1のスイッチング素子に流れる電流が所定値に達した場合にオン状態となり、前記制御回路の出力制御を停止させる第2のスイッチング素子とを有し、
前記フィルタ回路は、前記第2のスイッチング素子の誤動作による出力異常を吸収することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項8】
前記制御回路は、トランスを内蔵し、
前記無煙化回路は、
前記トランスに接続されるカレントトランスと、
前記トランスに流れる電流の増加によって、前記カレントトランスにて発生する磁束エネルギーが所定値に達した場合に前記制御回路の出力制御を停止させる過電流検出回路とを有することを特徴とする請求項1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、帯電ロールに対して交流電力と直流電力とを重畳して供給し、前記帯電ロールを感光体に接触させて帯電させる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
コピー機、プリンタ、あるいはこれらの機能を併せ持ついわゆるデジタル複合機等の画像形成装置では、電源装置により感光体周辺の部品である帯電ローラに対して交流電力と直流電力とを重畳したものが供給され、当該帯電ローラによる感光体への帯電等が行われる。
【0003】
このような電源装置では、構成部品に過電流が流れることによる発煙、発火を防止すべく、様々な対策が図られている(例えば、特許文献1参照)。図1は、従来の電源装置内の制御回路の構成を示す図である。図1に示す制御回路500は、カラー印刷を行う画像形成装置において、所定の色に対応ものであり、その所定の色に対応する感光体610を帯電させる帯電ローラ620に対して、定電流制御により、交流電力とDC出力回路570からの直流電力とを重畳して供給する制御を行う。
【0004】
この制御回路500は、ヒューズ抵抗502、過電流保護素子504、コンデンサ506、スイッチングトランジスタ508、OPアンプ510、コンデンサ512、スイッチングトランジスタ514、コンデンサ516、トランス518、コンデンサ520、無煙化回路522、過電流保護素子530、直流電源532、OPアンプ534、抵抗536、抵抗538、コンデンサ540、抵抗542、抵抗546、トランジスタ548、コンデンサ550、コンデンサ552により構成される。これらのうち、無煙化回路522は、トランジスタ524、抵抗526、コンデンサ528により構成される。なお、図1の制御回路500は、説明のためのものであり、実際には無煙化回路522と過電流保護素子530は、いずれか一方が設けられている。
【0005】
制御回路500において、24Vの直流電圧の入力段には、ヒューズ抵抗502及び過電流保護素子504が設けられている。制御回路500内の部品に何らかの異常が生じ、過電流保護素子504に所定値以上の電流が流れた場合には、当該過電流保護素子504の切断により入力段のラインが切断されるとことにより、制御回路500の出力制御が停止され、異常が生じた部品が発熱して発煙や発火が生じることを防止している。
【0006】
また、制御回路500において、スイッチングトランジスタ514の後段には、無煙化回路522が設けられている。この無煙化回路522は、安全基準の見直しに伴い、近年、帯電ロールへの印加電圧が上昇する傾向にあり、これに伴って過電流保護素子504の定格値が大きくなっていることにより、当該過電流保護素子504のみでは必ずしも発煙を防止することができないことから設けられている。無煙化回路522は、スイッチングトランジスタ514を流れるスイッチング電流を検出し、当該スイッチング電流が所定値以上になった場合には、無煙化回路522内のトランジスタ524がオン状態となることによって制御回路500の出力制御が停止され、発煙が防止される。
【0007】
あるいは、制御回路500において、スイッチングトランジスタ514の後段には、過電流保護素子530が設けられている。この過電流保護素子530は、無煙化回路として機能するものであり、スイッチングトランジスタ514を流れるスイッチング電流が所定値以上になった場合に切断される。これにより、スイッチング電流が流れなくなり、制御回路500の出力制御が停止され、発煙が防止される。
【特許文献1】特開平9−322391号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかし、無煙化回路522内のトランジスタ524は、静電気ノイズによって誤動作する場合があり、その結果、不必要な制御回路500の出力制御の停止が生じ、画像の欠損等、印刷画質に悪影響を及ぼすことが起こり得る。
【0009】
一方、過電流保護素子530が設けられる場合には、静電気ノイズによる誤動作は生じないものの、スイッチングトランジスタ514の後段に設けられているため、過電流保護素子530を流れる電流のピーク値が大きくなる。このため、電流のピーク値が当該過電流保護素子530の定格値を超える場合には、異常が発生していないにもかかわらず過電流保護素子530が切断されて、制御回路500の出力制御が停止してしまうことが起こり得る。
【0010】
本発明は、前述したような従来の問題を解決するためになされたもので、動作の安定化を図った画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明は、帯電ロールに対して交流電力と直流電力とを重畳して供給し、前記帯電ロールを感光体に接触させて帯電させる画像形成装置であって、前記交流電力について定電流制御を行う制御回路内の過電流による発煙を防止するとともに、静電気ノイズを防止する無煙化回路を有する。
【0012】
この構成により、無煙化回路が発煙を防止するとともに、静電気ノイズによる誤動作を防止するため、動作が安定化し、画質の劣化が防止される。
【0013】
また、本発明の画像形成装置は、前記無煙化回路が、過電流保護素子を有する。
【0014】
また、本発明の画像形成装置は、前記制御回路が、スイッチング素子を内蔵し、前記過電流保護素子が、前記交流電力の供給路における前記制御回路以外の他の制御回路への分岐点の後段であって前記スイッチング素子の前段に設けられる。
【0015】
この構成により、静電気ノイズ発生時において、過電流保護素子を流れる電流のピーク値が小さくなり定格値を超えることがないため、過電流保護素子が切断されることが防止され、動作の安定化が図られる。
【0016】
また、本発明の画像形成装置は、前記無煙化回路が、前記制御回路の所定箇所の温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタと、前記サーミスタの抵抗値が所定値に達した場合に前記制御回路の出力制御を停止させる温度検出回路とを有する。
【0017】
また、本発明の画像形成装置は、前記制御回路が、トランスを内蔵し、前記サーミスタが、前記トランスの温度に応じて抵抗値が変化する。
【0018】
この構成により、サーミスタの温度は、静電気ノイズに影響を受けることがないため、静電気ノイズによる誤動作の防止が図られる。
【0019】
また、本発明の画像形成装置は、前記無煙化回路が、前記制御回路の所定箇所の誤動作による出力異常を吸収するフィルタ回路を有する。
【0020】
また、本発明の画像形成装置は、前記制御回路が、第1のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子の後段に設けられ、前記第1のスイッチング素子に流れる電流が所定値に達した場合にオン状態となり、前記制御回路の出力制御を停止させる第2のスイッチング素子とを有し、前記フィルタ回路が、前記第2のスイッチング素子の誤動作による出力異常を吸収する。
【0021】
この構成により、静電気ノイズによって第2のスイッチング素子が誤動作しても、後段への出力異常が吸収され、静電気ノイズによる誤動作の防止が図られる。
【0022】
また、本発明の画像形成装置は、前記制御回路が、トランスを内蔵し、前記無煙化回路が、前記トランスに接続されるカレントトランスと、前記トランスに流れる電流の増加によって、前記カレントトランスにて発生する磁束エネルギーが所定値に達した場合に前記制御回路の出力制御を停止させる過電流検出回路とを有する。
【0023】
この構成により、電流が磁束エネルギーに変換されて出力制御がなされているため、当該出力制御が静電気ノイズの影響を受けることがなく、誤動作が防止される。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、発煙を防止とともに、静電気ノイズによる誤動作の防止が図られ、動作を安定化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
以下、本発明の実施の形態の画像形成装置内に構成される電源装置について、図面を用いて説明する。図2は、電源装置内の制御回路の第1の構成を示す図である。図2に示す制御回路100aは、カラー印刷を行う画像形成装置において、所定の色に対応するものであり、その所定の色に対応する感光体310を帯電させる帯電ローラ320に対して、定電流制御により、交流電力とDC出力回路170からの直流電力とを重畳して供給する制御を行う。
【0026】
この制御回路100aは、ヒューズ抵抗102、過電流保護素子104、コンデンサ106、PNP型のスイッチングトランジスタ108、OPアンプ110、コンデンサ112、NPN型のスイッチングトランジスタ114、コンデンサ116、トランス118、コンデンサ120、直流電源132、OPアンプ134、抵抗136、抵抗138、コンデンサ140、抵抗142、抵抗146、PNP型のトランジスタ148、コンデンサ150、コンデンサ152により構成される。
【0027】
制御回路100aにおいて、24Vの直流電圧の入力段には、ヒューズ抵抗102及び過電流保護素子104が直列に設けられている。また、過電流保護素子104におけるヒューズ抵抗102が接続されている端部とは反対側の端部には、制御回路100a以外の他の色に対応する制御回路160、一端が接地されたコンデンサ106、及び、過電流保護素子202の一端が接続され、当該過電流保護素子202の他端には、PNP型のスイッチングトランジスタ108のエミッタが接続されている。
【0028】
また、スイッチングトランジスタ108のベースとNPN型のスイッチングトランジスタ114のベースとが接続され、スイッチングトランジスタ108のコレクタとスイッチングトランジスタ114のコレクタとが接続されている。スイッチングトランジスタ114のエミッタは接地されている。また、スイッチングトランジスタ108及び114のベースには、一端が接地されたコンデンサ112、OPアンプ110の出力端子が接続され、スイッチングトランジスタ108及び114のコレクタには、過電圧を検知するためのOPアンプ134の一方の入力端子、及び、コンデンサ118の一端が接続されている。
【0029】
OPアンプ110の一方の入力端子にクロックが入力され、他方の入力端子に交流制御用のOPアンプ144の出力端子が接続されている。また、OPアンプ134の他方の入力端子には、マイナス端子が接地された直流電源132のプラス端子が接続されている。一方、コンデンサ118の他端は、トランス118の一次側巻線の一端に接続されている。また、トランス118の一次側巻線の他端は接地され、トランス118の二次側巻線にはコンデンサ120が並列に接続されている。更に、トランス118の二次側巻線の一端には、電力供給先である帯電ローラ320が接続され、他端には、DC出力回路170と、コンデンサ150の一端とが接続されている。
【0030】
コンデンサ150の他端には、一端が接地されたコンデンサ152の他端と、抵抗136の一端が接続されている。抵抗136の他端には、一端が接地された抵抗138の他端、一端が接地されたコンデンサ140の他端、及び、抵抗142の一端が接続されている。抵抗142の他端には、OPアンプ134の出力端子と、OPアンプ144の一方の入力端子が接続されている。更に、OPアンプ144の他方の入力端子には、一端が基準電位(VREF)に維持された抵抗146の他端と、PNP型のトランジスタ148のエミッタとが接続され、当該トランジスタ148のベースには、交流制御のためのPWM信号が入力され、コレクタが接地されている。
【0031】
交流電力は、スイッチングトランジスタ108及び114のスイッチング動作に応じてトランス118に供給され、更に、このトランス118によって電圧が昇圧される。そして、昇圧後の交流電力とDC出力回路170からの直流電力とが重畳されて帯電ローラ320に供給される。
【0032】
制御回路100aにおいて、過電流保護素子202は、スイッチングトランジスタ108の前段に設けられている。このため、正常時や静電気ノイズ発生時においては過電流保護素子202を流れる電流のピーク値は小さくなり、当該過電流保護素子202の定格値を超えて誤動作が生じることが防止される。一方、一方、過電流保護素子202に定格値を超えるような過電流が流れる場合には、過電流保護素子202が切断されるため、制御回路100aの出力制御を停止させ、発煙を防止することが可能となる。
【0033】
図3は、電源装置内の制御回路の第2の構成を示す図である。図2に示す制御回路100bは、図1に示す制御回路100aと比較すると、過電流保護素子202が設けられていない一方、温度検出回路210が設けられている。この温度検出回路210は、サーミスタ212、抵抗214、NPN型のトランジスタ216を有する。
【0034】
サーミスタ212は、一端が基準電位(VREF)に維持され、他端が抵抗214の一端、及び、トランジスタ216のベースに接続されている。また、抵抗214の他端と、トランジスタ216のエミッタは、それぞれ接地されている。
【0035】
サーミスタ212は、トランス118の温度に応じて抵抗値が変化するものである。スイッチングトランジスタ108及び114に過電流が流れると、トランス118の温度が上昇し、これに伴ってサーミスタ212の抵抗値が低下する。この際、サーミスタ212の一端が基準電位(VREF)に維持され、抵抗214の他端が接地されているため、サーミスタ212と抵抗214の分圧比が変化し、これらサーミスタ212と抵抗214との接続部分であるトランジスタ216のベース電圧が上昇する。このベース電圧が動作電圧を上回るとトランジスタ216がオン状態となる。そして、トランジスタ216がオン状態になることによって、制御回路100bの出力制御が停止されるようになっており、発煙が防止される。また、サーミスタ212による温度上昇に伴う抵抗値の変化に応じて、制御回路100bの出力制御がなされているため、当該出力制御が静電気ノイズの影響を受けず、誤動作が防止される。
【0036】
図4は、電源装置内の制御回路の第3の構成を示す図である。図4に示す制御回路100cは、図1に示す制御回路100aと比較すると、過電流保護素子202が設けられていない一方、温度検出回路220が設けられている。この温度検出回路220は、図3の温度検出回路210よりも更に静電気ノイズに対する耐性を向上させたものであり、サーミスタ221、抵抗222、PNP型のトランジスタ223、抵抗224、ツェナーダイオード225、抵抗226を有する。
【0037】
サーミスタ221は、一端が抵抗222の一端、及び、ツェナーダイオード225のカソードに接続され、他端が接地されている。また、抵抗222の他端は、基準電位(VREF)に維持されている。ツェナーダイオード225のアノードは、抵抗226の一端に接続され、当該抵抗226の他端は、トランジスタ223のベースに接続される。更に、トランジスタ224のコレクタは接地されている。また、抵抗224の一端は、抵抗226の他端、及び、トランジスタ223のベースに接続され、他端は接地されている。
【0038】
サーミスタ221は、トランス118の温度に応じて抵抗値が変化するものである。スイッチングトランジスタ108及び114に過電流が流れると、トランス118の温度が上昇し、これに伴ってサーミスタ222の抵抗値が低下する。この際、抵抗222の他端が基準電位(VREF)に維持され、サーミスタ221の他端が接地されているため、抵抗222とサーミスタ221との分圧比が変化し、これら抵抗222とサーミスタ221との接続部分であるツェナーダイオード225のカソード電圧が下降する。このカソード電圧が動作電圧を下回るとトランジスタ223がオン状態となる。そして、トランジスタ223がオン状態になることによって、制御回路100cの出力制御が停止されるようになっており、発煙が防止される。また、サーミスタ221による温度上昇に伴う抵抗値の変化に応じて、制御回路100bの出力制御がなされているため、当該出力制御が静電気ノイズの影響を受けることがなく、誤動作が防止される。
【0039】
図5は、電源装置内の制御回路の第4の構成を示す図である。図5に示す制御回路100dは、図1に示す制御回路100aと比較すると、過電流保護素子202が設けられていない一方、無煙化回路122及びフィルタ回路230が設けられている。無煙化回路122は、NPN型のスイッチングトランジスタ124、抵抗126、コンデンサ128を有し、フィルタ回路230は、抵抗232、コンデンサ234を有する。
【0040】
無煙化回路122において、スイッチングトランジスタ124は、エミッタが接地され、ベースがスイッチングトランジスタ114のエミッタ、並列に接続された抵抗126及びコンデンサ128の一端に接続されている。また、これら並列に接続された抵抗126及びコンデンサ128の他端は接地されている。一方、フィルタ回路230において、抵抗232の一端と、コンデンサ234の一端は、スイッチングトランジスタ124のコレクタに接続されている。また、抵抗232の他端は、OPアンプ144の他方の入力端子、及び、トランジスタ148のコレクタに接続され、コンデンサ234の他端は、接地されている。
【0041】
スイッチングトランジスタ124が静電気ノイズによって誤動作を起こし、短時間(例えば約10ms)オン状態になった場合を考える。この場合、フィルタ回路230内の抵抗の抵抗値を100kΩ、コンデンサ234の容量を0.1μFとすることによって、スイッチングトランジスタ124がオン状態になっても後段への影響(例えば、OPアンプ144の他方の入力端子の電圧変動)が生じることがなく、制御回路100dの安定した出力制御が可能となる。一方、スイッチングトランジスタ124に過電流が流れる場合には、当該スイッチングトランジスタ124は、静電気ノイズによるオン状態の時間よりも長い時間(例えば10ms以上)オン状態になるため、フィルタ回路230の後段でも電位が低下し、制御回路100dの出力制御が停止されるため、発煙が防止される。
【0042】
図6は、電源装置内の制御回路の第5の構成を示す図である。図6に示す制御回路100eは、図1に示す制御回路100aと比較すると、過電流保護素子202が設けられていない一方、過電流検出回路240が設けられている。この過電流検出回路240は、カレントトランス241、抵抗242、ダイオードブリッジ243、コンデンサ244、抵抗245、ツェナーダイオード246、抵抗247、NPN型のトランジスタ248を有する。
【0043】
過電流検出回路240において、カレントトランス241は、1次側巻線がトランス118の1次側巻線とグランドとの間に設けられている。また、カレントトランス241の2次側巻線に並列に抵抗242及びダイオードブリッジ243が設けられている。このダイオードブリッジ243のアノードは接地され、カソードは、並列に接続された抵抗244及びコンデンサ245の一端と、ツェナーダイオード246のカソードとに接続されている。更に、ツェナーダイオード246のアノードは抵抗247の一端に接続されている。トランジスタ248のベースは、抵抗247の他端に接続され、エミッタは接地されている。
【0044】
トランス118の1次側巻線に過電流が流れる場合、この過電流によってカレントトランス241の磁束エネルギーが上昇する。この際、カレントトランス241の2次側巻線には、1次側巻線との巻線比に応じたエネルギーが発生し、このエネルギーは、電圧に変換され、更に、ダイオードブリッジ243によって整流される。更に、その整流後の電圧値がツェナーダイオード246の動作電圧を上回ることによって、トランジスタ248がオン状態となる。そして、トランジスタ248がオン状態になることによって、制御回路100eの出力制御が停止されるようになっており、発煙が防止される。また、電流を磁束エネルギーに変換して制御回路100eの出力制御がなされているため、当該出力制御が静電気ノイズの影響を受けることがなく、誤動作が防止される。
【0045】
図7は、電源装置内の制御回路の第6の構成を示す図である。図7に示す制御回路100fは、図1に示す制御回路100aと比較すると、過電流保護素子202が設けられていない一方、過電流検出回路250が設けられている。この過電流検出回路250は、図6の過電流検出回路240よりも静電気ノイズに対する耐性を向上させたものであり、カレントトランス251、抵抗252、ダイオードブリッジ253、コンデンサ254、抵抗255、ツェナーダイオード256、抵抗257、PNP型のトランジスタ258、ダイオード259、抵抗260を有する。
【0046】
過電流検出回路250において、カレントトランス251、抵抗252、ダイオードブリッジ253、コンデンサ254、抵抗255、ツェナーダイオード256、抵抗257の接続状態は、図6の過電流検出回路240におけるカレントトランス241、抵抗242、ダイオードブリッジ243、コンデンサ244、抵抗245、ツェナーダイオード246、抵抗247の接続状態と同様である。
【0047】
トランジスタ258のエミッタには、抵抗257の他端、ダイオード259のカソード、及び、一端が設置された抵抗260の他端が接続されている。また、トランジスタ258のコレクタは接地され、ベースは、抵抗261の一端及び抵抗262の一端に接続されている。更に、抵抗261の他端は基準電位(VREF)に維持され、抵抗262の他端は接地されている。
【0048】
トランス118の1次側巻線に過電流が流れる場合、この過電流によってカレントトランス251の磁束エネルギーが上昇する。この際、カレントトランス251の2次側巻線には、1次側巻線との巻線比に応じたエネルギーが発生し、このエネルギーは、電圧に変換され、更に、ダイオードブリッジ253によって整流される。更に、その整流後の電圧値がツェナーダイオード256の動作電圧を上回ることによって、トランジスタ258がオン状態となる。そして、トランジスタ258がオン状態になることによって、制御回路100eの出力制御が停止されるようになっている。トランジスタ258は、静電気ノイズによってベース電圧が上昇するだけではオン状態とはならず、静電気ノイズに対する耐性が高くなっている。
【産業上の利用可能性】
【0049】
以上、説明したように、本発明に係る画像形成装置は、動作の安定化が可能であり、電源装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1】従来の画像形成装置を構成する電源装置内の制御回路の構成を示す図である。
【図2】本発明の画像形成装置を構成する電源装置内の制御回路の第1の構成を示す図である。
【図3】本発明の画像形成装置を構成する電源装置内の制御回路の第2の構成を示す図である。
【図4】本発明の画像形成装置を構成する電源装置内の制御回路の第3の構成を示す図である。
【図5】本発明の画像形成装置を構成する電源装置内の制御回路の第4の構成を示す図である。
【図6】本発明の画像形成装置を構成する電源装置内の制御回路の第5の構成を示す図である。
【図7】本発明の画像形成装置を構成する電源装置内の制御回路の第6の構成を示す図である。
【符号の説明】
【0051】
100a、100b、100c、100d、100e、100f 制御回路
102 ヒューズ抵抗
104 過電流保護素子
108、114、124 スイッチングトランジスタ
118 トランス
122 無煙化回路
210、220 温度検出回路
212、221 サーミスタ
216、223、248、258 トランジスタ
230 フィルタ回路
240、250 過電流検出回路
241、251 カレントトランス




 

 


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