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JP2014077982A - 転写装置及び画像形成装置 - Google Patents

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JP2014077982A JP2013106526A JP2013106526A JP2014077982A JP 2014077982 A JP2014077982 A JP 2014077982A JP 2013106526 A JP2013106526 A JP 2013106526A JP 2013106526 A JP2013106526 A JP 2013106526A JP 2014077982 A JP2014077982 A JP 2014077982A
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

【課題】顧客が必要とする機能に対して最適な電源を提供することができる転写装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】直流電圧を出力する直流電源110と、少なくとも直流電圧が印加される斥力ローラ24と、を備え、直流電源110から出力された直流電圧に交流電圧を重畳した重畳電圧と直流電源110から出力された直流電圧とを選択的に斥力ローラ24に出力する交流電源140を、直流電源110と斥力ローラ24との間に着脱可能である。
【選択図】図4

Description

本発明は、転写装置及び画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置では、通常、像担持体上に作成された静電トナーパターンに転写電源から直流電圧を印加することで、静電トナーパターンを構成するトナーなどの現像剤を用紙に移動させ、静電トナーパターンを用紙に転写する。
ところで、レザック紙や和紙などのように、表面の凹凸が大きく、表面平滑性が低い用紙の場合、凹部は凸部に比べて現像剤が転写されにくいため、凹部への印刷が淡くなってしまうという問題がある。
このため、転写用の直流電圧に交流電圧を重畳し、現像剤を振動させることで、凹部への現像剤の転写率を向上させる技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上述したような従来技術では、電源は、直流電源と交流電源とが一体化されていることが前提となっているため、顧客が必要とする機能に対して最適な電源を提供できているとはいえなかった。
例えば、表面平滑性が低い用紙での印刷を必要としない顧客の場合、交流電源は不要であるため、上述したような従来技術では、オーバースペックでの電源の提供となってしまう。
なお、表面平滑性が低い用紙での印刷を必要としない顧客用に、交流電源を有さない電源も用意(開発)するという対策も考えられるが、開発工数や管理コストなどの増大を招いてしまう。また、最初は、表面平滑性が低い用紙での印刷を必要としなくても、その後、表面平滑性が低い用紙での印刷が必要となる場合も考えられる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、顧客が必要とする機能に対して最適な電源を提供することができる転写装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様にかかる転写装置は、直流電圧を出力する直流電源と、少なくとも前記直流電圧が印加される負荷と、を備え、前記直流電源から出力された前記直流電圧に交流電圧を重畳した重畳電圧と前記直流電源から出力された前記直流電圧とを選択的に前記負荷に出力する交流電源を、前記直流電源と前記負荷との間に直列に着脱可能である。
また、本発明の別の態様にかかる画像形成装置は、上記転写装置を備える。
本発明によれば、顧客が必要とする機能に対して最適な電源を提供することができるという効果を奏する。
図1は、本実施形態の複写システムの全体構成の一例を示す模式図である。 図2は、本実施形態の複写機の作像及び転写にかかる構成の一例を示す模式図である。 図3は、本実施形態の複写機の電気的構成の一例を示すブロック図である。 図4は、本実施形態の複写機の電気的構成の一例を示すブロック図である。 図5は、短パルス状矩形波の交流電圧を直流電圧に重畳した重畳電圧の一例を示す図である。 図6は、正弦波の交流電圧を直流電圧に重畳した重畳電圧の一例を示す図である。 図7は、本実施形態の電気接続部の形状の一例を示す図である。 図8は、本実施形態の電気接続部の大きさ(サイズ)の一例を示す図である。 図9は、本実施形態の電気接続部との誤接続を防止する例を示す図である。 図10は、本実施形態の交流電源を正しく取り付け可能な配置を示す図である。 図11は、本実施形態の交流電源を正しく取り付け不可能な配置を示す図である。 図12は、本実施形態の直流電源及び交流電源の構成の一例を示す回路図である。 図13は、変形例1の直流電源及び交流電源の構成の一例を示す回路図である。 図14は、変形例2の説明図である。 図15は、変形例3の説明図である。 図16は、変形例4の説明図である。 図17は、変形例5の説明図である。 図18は、変形例6の説明図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明にかかる転写装置及び画像形成装置の実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態では、本発明の画像形成装置を電子写真方式のモノクロ複写機に適用した場合を例に取り説明するが、これに限定されるものではない。本発明の画像形成装置は、電子写真方式で画像を形成する装置であれば、モノクロ、カラーを問わず適用でき、例えば、電子写真方式の印刷装置や複合機(MFP:Multifunction Peripheral)などにも適用できる。なお、複合機とは、印刷機能、複写機能、スキャナ機能、及びファクシミリ機能のうち少なくとも2つの機能を有する装置である。
まず、本実施形態の複写システムの構成について説明する。
図1は、本実施形態の複写システム1の全体構成の一例を示す模式図である。図1に示すように、複写システム1は、複写機2と、ADF(Auto Document Feeder)3と、フィニッシャ4と、両面反転ユニット5と、拡張給紙トレイ6と、大容量給紙トレイ7と、インサートフィーダ8と、1ビン排紙トレイ9とを、備える。
複写機2は、複写システム1の本体部に該当し、原稿を電子的に読み取って画像データを生成するスキャナ部、スキャナ部によって生成された画像データに基づく画像を作像する作像部、用紙を給紙する給紙部、作像された画像を用紙に転写する転写部など(スキャナ部及び給紙部については図示省略、作像部及び転写部については図1では図示省略)を、備える。以下では、画像が転写された用紙を複写物と称する場合がある。
ADF3は、原稿を自動的に複写機2(詳細には複写機2のスキャナ部)に送るものである。
フィニッシャ4は、ステープラ及びシフトトレイなどを有するいわゆる後処理装置であり、複写機2によって複写された複写物にステープル処理などの後処理を施す。なお、フィニッシャ4は、これに限定されるものではなく、ステープル処理、パンチ(穿孔)処理、及び折り処理などの後処理を施すものであればよい。
両面反転ユニット5は、用紙の両面に複写を行う場合に、片面に画像が転写された用紙を反転して複写機2(詳細には複写機2の転写部)に戻すものである。
拡張給紙トレイ6は、拡張用の給紙トレイであり、用紙を複写機2の転写部に送る。
大容量給紙トレイ7は、複写機2の給紙部や拡張給紙トレイ6よりも多くの用紙を収納可能な給紙トレイであり、用紙を複写機2の転写部に送る。
インサートフィーダ8は、表紙や合紙などの用紙を複写機2の転写部に送る。
1ビン排紙トレイ9は、1つのビンを排紙先とする排紙トレイであり、複写機2によって複写された複写物が排紙される。
図2は、本実施形態の複写機2の作像及び転写にかかる構成の一例を示す模式図である。図2に示すように、複写機2は、作像部20と、駆動用ローラ21、22と、中間転写ベルト23と、斥力ローラ24と、二次転写ローラ25と、二次転写用の直流電源110及び交流電源140とを、備える。なお、交流電源140は、複写機2から着脱可能である。
作像部20は、感光体ドラム20a、帯電装置、現像装置、一次転写ローラ20b、及びクリーニング装置など(帯電装置、現像装置、及びクリーニング装置については図示省略)を、備える。
作像部20及び図示せぬ照射装置は、感光体ドラム20a上で作像プロセス(帯電工程、照射工程、現像工程、転写工程、及びクリーニング工程)を行うことにより、感光体ドラム20a上に静電トナーパターンを形成し、中間転写ベルト23に転写する。
まず、帯電工程では、図示せぬ帯電装置は、回転駆動されている感光体ドラム20aの表面を帯電する。
続いて、照射工程では、図示せぬ照射装置は、感光体ドラム20aの帯電面に光変調されたレーザ光を照射し、感光体ドラム20aの表面に静電潜像を形成する。
続いて、現像工程では、図示せぬ現像装置は、感光体ドラム20a上に形成された静電潜像をトナー(現像剤の一例)で現像する。これにより、静電潜像をトナーで現像したトナー像である静電トナーパターンが感光体ドラム20a上に形成される。
続いて、転写工程では、一次転写ローラ20bは、感光体ドラム20a上に形成された静電トナーパターンを中間転写ベルト23に転写(一次転写)する。なお、感光体ドラム20a上には、静電トナーパターンの転写後においても未転写トナーが僅かながら残存する。
続いて、クリーニング工程では、図示せぬクリーニング装置は、感光体ドラム20a上に残存している未転写トナーを払拭する。
なお本実施形態では、複写機2がモノクロで複写を行う複写機であるため、作像部は単数となっているが、複写機2がカラーで複写可能であれば、作像部は複数となり、使用するトナーの色彩の数に応じた数の作像部を備えることになる。この場合、各作像部は、使用するトナーの色彩は異なるが、構成及び動作は、共通となる。
中間転写ベルト23は、駆動用ローラ21、22や斥力ローラ24などの複数のローラに掛け回されたエンドレスのベルトであり、駆動用ローラ21、22の一方が回転駆動させられることにより無端移動する。
中間転写ベルト23は、作像部20(一次転写ローラ20b)により静電トナーパターンが転写され、転写された静電トナーパターンを斥力ローラ24と二次転写ローラ25との間に搬送する。この際、図示せぬ給紙部などにより、用紙Pが、静電トナーパターンの搬送タイミングに合わせて、斥力ローラ24と二次転写ローラ25との間に搬送される。このため、静電トナーパターンと用紙Pとの転写位置が一致する。
なお本実施形態では、用紙Pは、例えば、表面平滑性が低い(表面の凹凸が大きい)レザック紙や表面平滑性が高い(表面の凹凸が小さい)普通紙であるものとするが、これに限定されるものではない。
斥力ローラ24(負荷の一例)は、二次転写ローラ25との間の二次転写ニップ(図示省略)で、中間転写ベルト23により搬送された静電トナーパターンを用紙Pに転写(二次転写)する。なお、斥力ローラ24は、転写バイアス用の電源である交流電源140(但し、交流電源140が複写機2に接続されていない場合は、直流電源110)に接続され、二次転写ローラ25は、接地されている。
直流電源110及び交流電源140は、二次転写電源を構成し、斥力ローラ24及び二次転写ローラ25による二次転写が行われるタイミングで、斥力ローラ24に高電圧を印加する。ここで、複写機2では、一般的な画像形成装置同様、トナーが負極性に帯電しているため、直流電源110及び交流電源140は、斥力ローラ24に負極性の高電圧を印加することで、トナーに斥力を加え、転写を行うものとする。
直流電源110は、直流電圧を出力する。なお、直流電源110は、交流電源140が接続されている場合には、交流電源140に直流電圧を出力し、交流電源140が接続されていない場合には、斥力ローラ24に直流電圧を出力する。交流電源140は、直流電源110と斥力ローラ24との間に直列に着脱可能であり、直流電源110から出力された直流電圧に交流電圧を重畳した重畳電圧と直流電源110から出力された直流電圧とを選択的に斥力ローラ24に出力する。
具体的には、交流電源140は、ユーザ設定に応じて、重畳電圧を斥力ローラ24に印加したり、直流電圧を斥力ローラ24に印加したりする。なお本実施形態では、用紙Pがレザック紙である場合には、斥力ローラ24を重畳電圧で印加するユーザ設定、用紙Pが普通紙である場合には、斥力ローラ24を直流電圧で印加するユーザ設定が、ユーザにより予め行われることを想定している。
これにより、斥力ローラ24と二次転写ローラ25との間に電位差が生じ、トナーが中間転写ベルト23から用紙P側へ向かう電圧が生じるため、静電トナーパターンを用紙Pに転写することができる。つまり、斥力ローラ24は、交流電源140から出力された電圧(重畳電圧又は直流電圧)を用いて、トナーを用紙Pに転写する。
なお、用紙Pが表面平滑性の低いレザック紙である場合、重畳電圧でトナーを双方向(転写方向及びその逆方向)に移動させて(振動させて)転写を行うため、凹部へのトナーの転写率が向上し、濃度ムラなどの発生を防止できるため、画像品質を向上できる。また、用紙Pが表面平滑性の高い普通紙である場合、直流電圧でトナーを転写方向に移動させて転写を行うため、トナーの散りを抑制でき、画像のにじみなどの発生を防止できるため、画像品質を向上できる。
静電トナーパターンが用紙Pに転写されると、図示せぬ定着装置により用紙Pの加熱及び加圧が行われ、静電トナーパターンが用紙Pに定着される。そして、静電トナーパターンが定着された用紙Pは、複写機2から1ビン排紙トレイ9(図1参照)に排紙される。
図3及び図4は、本実施形態の複写機2の電気的構成の一例を示すブロック図であり、図3は、交流電源140が接続されていない場合の電気的構成を示し、図4は、交流電源140が接続されている場合の電気的構成を示す。図3及び図4に示すように、複写機2は、直流電源110と、着脱可能な交流電源140と、電源制御部200とを、備える。
直流電源110は、トナー転写用の電源であり、直流出力制御部111と、直流駆動部112と、直流電圧用トランス113と、直流出力検知部114と、出力異常検知部115と、電気接続部221(第1電気接続部の一例)とを、有する。交流電源140は、トナー振動用の電源であり、交流出力制御部141と、交流駆動部142と、交流電圧用トランス143と、交流出力検知部144と、除去部145と、出力異常検知部146と、電気接続部242(第2電気接続部の一例)と、電気接続部243(第3電気接続部の一例)とを、有する。電源制御部200は、直流電源110及び交流電源140を制御するものであり、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、及びRAM(Random Access Memory)などを有する制御装置により実現できる。
直流出力制御部111には、電源制御部200から、直流電圧の出力の大きさを制御するDC_PWM信号が入力され、また、直流出力検知部114から、直流出力検知部114により検知された直流電圧用トランス113の出力値が入力される。そして直流出力制御部111は、入力されたDC_PWM信号のデューティ比及び直流電圧用トランス113の出力値に基づき、直流電圧用トランス113の出力値がDC_PWM信号で指示された出力値となるように、直流駆動部112を介して直流電圧用トランス113の駆動を制御する。
直流駆動部112は、直流出力制御部111からの制御に従って、直流電圧用トランス113を駆動する。
直流電圧用トランス113は、直流駆動部112により駆動され、負極性の直流の高電圧出力を行う。なお、交流電源140が接続されていない場合、電気接続部221と斥力ローラ24とがハーネス301で電気的に接続されるので、直流電圧用トランス113は、ハーネス301を介して斥力ローラ24に直流電圧を出力(印加)する。一方、交流電源140が接続されている場合、電気接続部221と電気接続部242とがハーネス302で電気的に接続されるので、直流電圧用トランス113は、ハーネス302を介して交流電源140に直流電圧を出力する。
直流出力検知部114は、直流電圧用トランス113の直流の高電圧出力の出力値を検知し、直流出力制御部111に出力する。また、直流出力検知部114は、検知した出力値をFB_DC信号(フィードバック信号)として電源制御部200に出力する。これは、環境や負荷によって転写性が落ちないように、電源制御部200においてDC_PWM信号のデューティを制御させるためである。
ここで本実施形態では、交流電源140が着脱可能であるため、交流電源140が接続されている場合と接続されていない場合とで、高電圧出力の出力経路のインピーダンスが変化する。このため、直流電源110が定電圧制御を行って直流電圧を出力した場合、交流電源140の有無に応じて出力経路中のインピーダンスが変化することにより分圧比が変化し、更に斥力ローラ24に印加される高電圧が変化してしまうので、交流電源140の有無に応じて転写性が変化してしまう。
そこで本実施形態では、直流電源110が定電流制御を行って直流電圧を出力し、交流電源140の有無に応じて出力電圧を変化させる。これにより、出力経路中のインピーダンスが変化しても、斥力ローラ24に印加される高電圧を一定に保つことができ、交流電源140の有無によらず転写性を一定に保つことができる。更に、DC_PWM信号の値を変更せずに交流電源140の着脱が可能となる。
このように本実施形態では、直流電源110を定電流制御するが、交流電源140の着脱時にDC_PWM信号の値を変更するなどを行い、斥力ローラ24に印加される高電圧を一定に保つことができれば、直流電源110を定電圧制御してもよい。
出力異常検知部115は、直流電源110の出力ライン上に配置されており、電線の地絡等によって出力異常が発生した際には、リークなどの出力異常を示すSC信号を電源制御部200に出力する。これにより、電源制御部200による直流電源110からの高圧出力を停止するための制御が可能となる。
交流出力制御部141には、電源制御部200から、交流電圧の出力の大きさを制御するAC_PWM信号、また、交流出力検知部144から、交流出力検知部144により検知された交流電圧用トランス143の出力値が入力される。そして交流出力制御部141は、入力されたAC_PWM信号のデューティ比、及び交流電圧用トランス143の出力値に基づき、交流電圧用トランス143の出力値がAC_PWM信号で指示された出力値となるように、交流駆動部142を介して交流電圧用トランス143の駆動を制御する。
交流駆動部142には、交流電圧の出力周波数を制御するAC_CLK信号が入力される。そして交流駆動部142は、交流出力制御部141からの制御及びAC_CLK信号に基づき、交流電圧用トランス143を駆動する。交流駆動部142は、AC_CLK信号に基づき交流電圧用トランス143を駆動することで、交流電圧用トランス143によって生成される出力波形を、AC_CLK信号で指示された任意の周波数に制御することができる。
交流電圧用トランス143は、交流駆動部142により駆動されて交流電圧を生成し、生成した交流電圧と直流電圧用トランス113から出力された直流の高電圧とを重畳して重畳電圧を生成する。そして、交流電源140が接続されている場合、電気接続部243と斥力ローラ24とがハーネス301で電気的に接続されるので、交流電圧用トランス143は、生成した重畳電圧を、ハーネス301を介して斥力ローラ24に出力(印加)する。なお交流電圧用トランス143は、交流電圧を生成しない場合には、直流電圧用トランス113から出力された直流の高電圧を、ハーネス301を介して斥力ローラ24に出力(印加)する。斥力ローラ24に出力された電圧(重畳電圧又は直流電圧)は、その後、二次転写ローラ25を介して直流電源110内に帰還する。
交流出力検知部144は、交流電圧用トランス143の交流電圧の出力値を検出し、交流出力制御部141に出力する。また、交流出力検知部144は、検出した出力値をFB_AC信号(フィードバック信号)として電源制御部200に出力する。これは、環境や負荷によって転写性が落ちないように、電源制御部200においてAC_PWM信号のデューティを制御させるためである。
なお本実施形態では、交流電源140は、定電圧制御を行っているものとするが、これに限定されるものではなく、定電流制御を行うようにしてもよい。
また、交流電圧用トランス143(交流電源140)が生成する交流電圧は、正弦波及び矩形波のいずれであってもよいが、本実施形態では、短パルス状矩形波であるものとする。これは、交流電圧の波形を短パルス状矩形波にすることで、より画像品質の向上に寄与できるためである。
以下、正弦波に対する短パルス状矩形波の利点を具体的に説明する。図5は、短パルス状矩形波の交流電圧を直流電圧に重畳した重畳電圧の一例を示す図であり、図6は、正弦波の交流電圧を直流電圧に重畳した重畳電圧の一例を示す図である。
一般的に、交流電圧は、時間によって表すことができるため、図5に示す重畳電圧は、数式(1)、(2)で表すことができ、図6に示す重畳電圧は、数式(3)で表すことができる。
V(s)=V+ (0≦s≦T’) …(1)
V(s)=V− (T’≦s≦T) …(2)
V(s)=Vmsinωs …(3)
ここで、sは時間を表し、V+はパルス電圧の正極性の増大値を表し、V−はパルス電圧の負極性の増大値を表し、Tはパルス電圧の波形の周期を表し、T’は極性の切換点を表す。なお、パルス電圧の正極性の出力エネルギーと負極性の出力エネルギーとは等しく、数式(4)の関係が成立するものとする。
V+×T’=V−×(T−T’) …(4)
また、Vmは正弦波の振幅を表し、ωは角速度を表す。
まず、図5及び図6に示す重畳電圧は、いずれも負極性の直流電圧に交流電圧を重畳したものであるため、負極性の直流電圧の値である重畳電圧の平均値(負の値)に、正極性の電気エネルギー及び負極性の電気エネルギーが互いに周期的に加えられている。そして、正極性の電気エネルギーが周期的に加えられることで、トナーは転写方向及びその逆方向に振動し、用紙の凹部へのトナーの付着量が増加する。一方、負極性の電気エネルギーも周期的に加えられるので、負極性の電圧も増大し、負極性の電圧ピーク値は重畳電圧の平均値よりも小さくなる。
ここで、負極性の電圧が増大しすぎると、気中放電が発生し、用紙の凸部に白抜けが生じてしまうため、負極性の電圧の増大値は、正極性の電圧の増大値よりも小さくすることが好ましい。しかし、図6に示すように、重畳電圧が正弦波の交流電圧と直流電圧とを重畳したものである場合、電圧の増大値は、正弦波の振幅Vmとなるため、上述のような調整は困難である。このため本実施形態では、図5に示すように、重畳電圧を短パルス状矩形波の交流電圧と直流電圧とを重畳したものとし、負極性の電圧の増大値V−を正極性の電圧の増大値V+よりも小さくすることで、用紙の凸部への白抜けの発生を防止し、画像品質を向上している。
また、図5に示す重畳電圧と図6に示す重畳電圧との正極性のピーク値が等しい(V+=Vm)とすると、V−は、数式(5)で表すことができる。
V−=Vm×T’/T−T’ …(5)
ここで、発明者らは、T’がTの10〜20%程度の場合、画像のにじみが低減することを発見した。これは、短パルス状矩形波において正極性の電圧印加時間を短時間にすることにより、正弦波における正極性の電圧印加に比べ、トナーの移動が急峻になり、トナーの散りが減少したことに起因していると考えられる。
このため本実施形態では、図5に示すように、重畳電圧を短パルス状矩形波の交流電圧と直流電圧とを重畳したものとし、T’をTの10〜20%程度に設定することで、画像のにじみを低減し、画像品質を向上している。
なお、T’をTの10〜20%程度に設定しても、V−は、Vmの11〜25%程度に抑えられるため、図6に示す重畳電圧と比べて、気中放電電圧に対しVm×3/4〜Vm×8/9程度のマージンを確保することができ、気中放電に起因する用紙の凸部への白抜けの発生も防止することが可能になる。
図4に戻り、除去部145は、交流電源140が斥力ローラ24に重畳電圧を印加することで直流電源110に流れ込む(回り込む)電流を除去(バイパス)するものであり、例えば、バイパスコンデンサなどにより実現できる。これにより、交流電源140の出力に伴って電流が直流電源110に回り込むことを防止でき、直流電源110内の損失を抑えることができる。
但し、直流電源110の起動時には、バイパスコンデンサ(除去部145)内に電荷が蓄積されていないため、当該バイパスコンデンサのインピーダンスは非常に低く、直流電源110から出力された直流電流は、当該バイパスコンデンサに流れ込んでしまう。このため、直流電源110は、バイパスコンデンサ内に電荷が蓄積されるまで、斥力ローラ24に十分な電力を供給することができず、立ち上がり時間に遅延が生じてしまう。また、直流電源110の停止時には、直流駆動部112の駆動が停止した後もバイパスコンデンサ内に電荷が蓄積されている。このため、直流電源110からの直流電圧の出力は、バイパスコンデンサ内に蓄積されている電荷が消費されるまで完全には低下せず立ち下がり時間に遅延が生じてしまう。
そこで本実施形態では、着脱可能な交流電源140内に除去部145(バイパスコンデンサ)を設けることで、交流電源140が接続されていない場合に上記問題が発生してしまうことを回避し、交流電源140未接続時の印加電圧の応答速度を向上させている。従って本実施形態によれば、交流電源140が接続されていない場合の電源オン時間の短縮や紙間を短くすることが可能となり、低電力化や印刷速度を向上することが可能となる。
出力異常検知部146は、電線の地絡等によって出力異常が発生した際には、リークなどの出力異常を示すSC信号を電源制御部200に出力する。これにより、電源制御部200による交流電源140からの高圧出力を停止するための制御が可能となる。
図7〜図9は、本実施形態の電気接続部221、242、243の誤接続を防止する防止手法の説明図であり、図7は、本実施形態の電気接続部221、242、243の形状の一例を示し、図8は、本実施形態の電気接続部221、242、243の大きさ(サイズ)の一例を示し、図9は、本実施形態の電気接続部243との誤接続を防止する例を示す。
本実施形態の電気接続部221、242、243は、図7に示すように、例えば、タブ端子などの出力端子などで実現できるが、これらを誤接続した場合、交流電源140から出力した重畳電圧が直流電源110と干渉してしまい、高電圧の出力ができなくなってしまう。このため本実施形態では、電気接続部242及び電気接続部243の大きさを異ならせ、誤接続を防止している。
本実施形態の直流電源110及び交流電源140では高圧出力を行うため、#187〜#250程度の大きさのタブ端子(図7及び図8参照)が用いられることが想定されるが、電気接続部242及び電気接続部243の大きさを異ならせることで、誤接続を防止する。
例えば、電気接続部242を#187のタブ端子とし、電気接続部243を#250のタブ端子とすれば、電気接続部221と電気接続部242とをハーネス302で接続する際に、電気接続部221と電気接続部243とをハーネス302で誤接続してしまうという事態や、電気接続部243と斥力ローラ24とをハーネス301で接続する際に、電気接続部242と斥力ローラ24とをハーネス301で誤接続してしまうという事態を防止できる。
詳細には、図9に示すように、電気接続部242と本来接続されるハーネス302の電気接続部(タブ端子のメス)302Aは、#187のタブ端子用であるため、#250のタブ端子である電気接続部243と接続した場合、嵌合されないので誤接続を防止できる。同様に、電気接続部243と本来接続されるハーネス301の電気接続部(タブ端子のメス)は、#250のタブ端子用であるため、#187のタブ端子である電気接続部242と接続した場合、嵌合されないので誤接続を防止できる。
なお、電気接続部221及び電気接続部243の大きさを同一にすれば、交流電源140が接続されていない場合に、電気接続部221と斥力ローラ24とを接続するハーネスと、交流電源140が接続されている場合に、電気接続部243と斥力ローラ24とを接続するハーネスとを、ハーネス301に共通化することができ、コストを削減することができる。例えば、上記例においては、電気接続部221を#250のタブ端子とすればよい。
また、ハーネス302の長さを、直流電源110及び交流電源140の配置に対し、電気接続部221と電気接続部242とを接続できるが、電気接続部221と電気接続部243とを接続できないような長さにするようにしてもよい。このようにしても、電気接続部242や電気接続部243との誤接続を防止することができる。
本実施形態では、電気接続部221、242、243が同一形状であるため、電気接続部242及び電気接続部243の大きさを異ならせる例について説明したが、電気接続部242及び電気接続部243の形状を異ならせるようにしてもよい。
図10〜図11は、本実施形態の交流電源140の物理的な誤接続を防止する防止手法の説明図であり、図10は、本実施形態の交流電源140を正しく取り付け可能な配置を示し、図11は、本実施形態の交流電源140を正しく取り付け不可能な配置を示す。
本実施形態の交流電源140には、複写機2(詳細には、図示せぬ基盤)との物理的な接続を行う複数の物理接続部として、図10に示すように、4つのネジ穴221A〜221Dが、交流電源140の中心に対して非点対称に配置されている。なお、ネジ穴321A〜321Dは、交流電源140がネジ止めされる図示せぬ基板上のネジ穴である。
このように本実施形態では、4つのネジ穴221A〜221Dを非点対称に配置しているため、図10に示すように、ネジ止め対象の基板に対して交流電源140が正しく配置されている場合のみ、ネジ穴221A〜221Dがそれぞれネジ穴321A〜321Dと一致し、ネジ止め可能となる。一方、図11に示すように、ネジ止め対象の基板に対して交流電源140が180度回転されており正しく配置されていない場合、ネジ穴221B、221Dは、それぞれネジ穴321D、321Bと一致するが、ネジ穴221A、221Cは、ネジ穴321A、321Cと一致せず、ネジ止めが不可能である。
これにより、交流電源140を誤った配置で複写機2に物理的に接続してしまうことを防止でき、電気接続部242や電気接続部243の誤接続の防止に寄与できる。
図12は、本実施形態の直流電源110及び交流電源140の構成の一例を示す回路図である。
直流電源110には、電源制御部200からDC(−)_PWM信号が入力され、入力されたDC(−)_PWM信号は積分されて、電流制御回路122(コンパレータ)に入力される。積分されたDC(−)_PWM信号の値は、電流制御回路122における基準電圧となる。また、直流電流検出回路128は、直流電源110が出力した直流電流を直流電源110の出力ライン上で検出し、検出した直流電流の出力値を電流制御回路122に入力する。そして電流制御回路122は、基準電圧に対し直流電流が小さい場合には直流高圧トランスの直流駆動回路123を積極的に駆動させ、基準電圧に対し直流電流が大きい場合には直流高圧トランスの直流駆動回路123の駆動を規制する。これにより、直流電源110は、定電流性を確保している。
また、直流電圧検出回路126は、直流電源110が出力した直流電圧を検出し、検出した直流電圧の出力値を電圧制御回路121(コンパレータ)に入力する。そして電圧制御回路121は、直流電圧の出力値が上限に達した際には、直流高圧トランスの直流駆動回路123の駆動を規制する。また、直流電圧検出回路127は、直流電圧検出回路126により検出された直流電圧の出力値をFB_DC(−)信号として電源制御部200にフィードバックする。
電流制御回路122及び電圧制御回路121の制御に従った直流駆動回路123の駆動により、直流高圧トランスの1次側巻線N1_DC(−)124及び直流高圧トランスの2次側巻線N2_DC(−)125にて生成された出力はダイオード及びコンデンサによって平滑された後、直流電圧として電気接続部221及び電気接続部242を介して交流電源入力部157から交流電源140に入力され、交流高圧トランスの2次側巻線N2_AC156に印加される。但し、交流電源140が接続されていない場合には、直流電圧として電気接続部221及び電気接続部243を介して斥力ローラ24に出力(印加)される。
出力異常検出回路129は、直流電源110の出力を監視し、出力値の急激な変化や出力がされていないことを検出すると、直流電源110の出力異常を示すDC_SC信号を電源制御部200に出力する。
交流電源140には、電源制御部200からAC_PWM信号が入力され、電圧制御回路151(コンパレータ)に入力される。入力されたAC_PWM信号の値は、電圧制御回路151における基準電圧となる。また、交流電圧検出回路162は、交流高圧トランスの1次側巻線N3_AC155によって生じる相互誘導電圧から交流電圧の出力値を予測し、予測した交流電圧の出力値を電圧制御回路151に入力する。これは、交流電圧は直流電圧と重畳されるため、交流電源140自身の出力(交流電圧)のみを交流電源140の出力ライン上で検出することが困難なためである。そして電圧制御回路151は、基準電圧に対し交流電圧が小さい場合には交流高圧トランスの交流駆動回路153を積極的に駆動させ、基準電圧に対し交流電圧が大きい場合には交流高圧トランスの交流駆動回路153の駆動を規制する。これにより、交流電源140は、定電圧性を確保している。
また、交流電流検出回路160は、交流電源140の出力ラインである交流バイパス用コンデンサ159の低圧側で交流電流を検出し、検出した交流電流の出力値を電流制御回路152(コンパレータ)に入力する。そして電流制御回路152は、交流電流の出力値が上限に達した際には、交流高圧トランスの交流駆動回路153の駆動を規制する。また、交流電流検出回路161は、検出した交流電流の出力値をFB_AC信号として電源制御部200にフィードバックする。
交流高圧トランスの交流駆動回路153は、電源制御部200から入力されるAC_CLK信号と電圧制御回路151及び電流制御回路152とのAND論理に従って駆動し、AC_CLKと同一の周期を持つ出力を生成する。
交流駆動回路153の駆動により、交流高圧トランスの1次側巻線N1_AC154にて生成された交流電圧は、2次側巻線N2_AC156に印加されている直流電圧に重畳されて、電気接続部243から重畳電圧として斥力ローラ24に出力(印加)される。但し、交流電源140が駆動していない場合は、2次側巻線N2_AC156に印加されている直流電圧がそのまま電気接続部243から斥力ローラ24に出力(印加)される。
出力異常検出回路171は、交流電源140の出力を監視し、出力値の急激な変化や出力がされていないことを検出すると、交流電源140の出力異常を示すAC_SC信号を電源制御部200に出力する。
以上のように本実施形態では、複写機2に対し交流電源140を着脱可能であるため、表面平滑性が低い用紙での印刷を必要としない顧客の場合、直流電源110によって構成した二次転写電源を提供し、表面平滑性が低い用紙での印刷を必要とする顧客の場合、直流電源110及び交流電源140によって構成した二次転写電源を提供することができる。
このため本実施形態によれば、開発工数や管理コストなどを抑えながら、顧客が必要とする機能に対して最適な二次転写電源を提供することができる。特に本実施形態によれば、直流電源110によって二次転写電源を構成することにより、交流電源140の待機電力や、直流電源110が出力した直流電圧が交流電源140内部で損失してしまうことを、無くすことができる。また本実施形態によれば、複写機2に対し交流電源140を着脱可能であるため、最初は、表面平滑性が低い用紙での印刷を必要としなかったが、後日、表面平滑性が低い用紙での印刷が必要となった顧客にも対応できる。
(変形例)
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
(変形例1)
例えば、上記実施形態において直流電源がクリーニング用電源を備えるようにしてもよい。
上記実施形態の複写機2は、一般的な画像形成装置同様、印刷動作中において、中間転写ベルト23が常に回転しているため、斥力ローラ24と二次転写ローラ25との間に紙がない場合(紙間の場合)、中間転写ベルト23上に付着したトナーが二次転写ローラ25に付着し、次に印刷される用紙の裏面を汚してしまう。特に、両面印刷を行う場合には、画像面(印刷面)を汚すことになり、画質の悪化を招いてしまう。
このため変形例1では、紙間時に転写時とは逆極性(正極性)の直流電圧を斥力ローラ24に印加することで、トナーを中間転写ベルト23に吸着させ、二次転写ローラ25の汚れを防止する。
図13は、変形例1の直流電源1010及び交流電源140の構成の一例を示す回路図である。なお、変形例1でも、交流電源140が着脱可能であるため、直流電源1010内に、転写用電源120に加え、クリーニング用電源180が設けられている。
なお、用紙へのトナー転写時の直流電源1010及び交流電源140の動作は、上記実施形態と同様であるため、説明を省略する。
一方、紙間では、クリーニング用電源180には、電源制御部200からDC(+)_PWM信号が電圧制御回路191(コンパレータ)に入力される。入力されたDC(+)_PWM信号の値は、電圧制御回路191における基準電圧となる。また、直流電圧検出回路196は、直流電源1010の出力ライン上でクリーニング用電源180が出力した直流電圧を検出し、検出した直流電圧の出力値を電圧制御回路191に入力する。そして電圧制御回路191は、基準電圧に対し直流電圧が小さい場合には直流高圧トランスの直流駆動回路193を積極的に駆動させ、基準電圧に対し直流電圧が大きい場合には直流高圧トランスの直流駆動回路193の駆動を規制する。これにより、クリーニング用電源180は、定電圧性を確保している。
また、直流電流検出回路128は、クリーニング用電源180が出力した直流電流を検出し、検出した直流電流の出力値を電流制御回路192(コンパレータ)に入力する。そして電流制御回路192は、直流電流の出力値が上限に達した際には、直流高圧トランスの直流駆動回路193の駆動を規制する。
電流制御回路192及び電圧制御回路191の制御に従った直流駆動回路193の駆動により、直流高圧トランスの1次側巻線N1_DC(+)194及び直流高圧トランスの2次側巻線N2_DC(+)195にて生成された出力はダイオード及びコンデンサによって平滑された後、直流電圧として交流電源入力部157から交流電源140に入力され、交流高圧トランスの2次側巻線N2_AC156に印加される。但し、紙間では、直流電源1010及び交流電源140が駆動していないため、2次側巻線N2_AC156に印加されている直流電圧がそのまま斥力ローラ24に出力(印加)される。
以上のように、変形例1によれば、残存トナーによる用紙の汚れを防止できるため、より画像品質を向上させることができる。
(変形例2)
例えば、図14に示すように、感光体ドラム1103に中抵抗の転写ローラ1102を接触させ、転写ローラ1102に電源1101からバイアスを印加し、トナーを用紙1104に転写させ、かつ用紙1104を搬送させる構成において、電源1101に上記実施形態と同様の電源構成、即ち交流電源を着脱可能な電源構成を採用してもよい。
なお、感光体ドラム1103などを有する作像部の構成は、上記実施形態と同様であり、転写ローラ1102は、ステンレスやアルミニウム等からなる芯金上に導電性のスポンジからなる抵抗層が形成される。なお、抵抗層の表面にフッ素樹脂等からなる表層を設けてもよい。
また、感光体ドラム1103及び転写ローラ1102が当接して転写ニップ(図示省略)が形成されている。感光体ドラム1103は接地され、転写ローラ1102は、電源1101が接続され、転写バイアスが印加される。これにより、感光体ドラム1103と転写ローラ1102との間に、感光体ドラム1103から転写ローラ1102側に向けてトナーを静電移動させる転写電界が形成され、感光体ドラム1103上のトナー像は、転写電界やニップ圧の作用によって転写ニップに向けて送り出された用紙1104に転写される。
(変形例3)
例えば、図15に示すように、感光体ドラムに中抵抗の転写ベルト1204を接触させ、転写ベルト1204に電源1201からバイアスを印加し、トナーを用紙に転写させ、かつ用紙を搬送させる構成において、電源1201に上記実施形態と同様の電源構成、即ち交流電源を着脱可能な電源構成を採用してもよい。
なお、感光体ドラムなどを有する作像部の構成は、上記実施形態と同様である。転写ベルト1204は、駆動ローラ1202と従動ローラ1203との間に架け回されて支持され、駆動ローラ1202によって図中矢印で示す方向に走行する。転写ベルト1204は駆動ローラ1202と従動ローラ1203との間の位置で感光体ドラムと当接する。転写ベルト1204のループ内側には転写バイアスローラ1205とバイアスブラシ1206とが設けられ、感光体ドラムと転写ベルト1204とが当接する領域よりも下流側の位置でベルトに当接する。
また、感光体ドラム及び転写バイアスローラ1205が当接して転写ニップ(図示省略)が形成されている。感光体ドラムは接地され、転写バイアスローラ1205は、電源1201が接続され、転写バイアスが印加される。これにより、感光体ドラムと転写バイアスローラ1205との間に、感光体ドラムから転写バイアスローラ1205側に向けてトナーを静電移動させる転写電界が形成され、感光体ドラム上のトナー像は、転写電界やニップ圧の作用によって転写ニップに向けて送り出された用紙に転写される。
なお、転写バイアスローラ1205及びバイアスブラシ1206は、いずれか一方のみを設けるようにしてもよい。また、転写バイアスローラ1205及びバイアスブラシ1206のいずれかを転写ニップの直下に設けてもよい。また、転写バイアスローラ1205及びバイアスブラシ1206に代えて、転写チャージャを用いてもよい。
(変形例4)
例えば、図16に示すように、CMYK各色の感光体ドラムに中抵抗の転写ベルト1303を介してCMYK各色の転写ローラ1304C、1304M、1304Y、及び1304Kを接触させ、転写ローラ1304C、1304M、1304Y、及び1304Kそれぞれに電源1301C、1301M、1301Y、1301Kからバイアスを印加し、トナーを用紙に転写させ、かつ用紙を搬送させる構成において、電源1301C、1301M、1301Y、1301Kに上記実施形態と同様の電源構成、即ち交流電源を着脱可能な電源構成を採用してもよい。
CMYK各色の感光体ドラムなどを有する各色作像部の構成は、トナー色が異なる点を除き、上記実施形態と同様である。
転写ベルト1303は、複数のローラの間に架け回されて支持され、図中反時計周りに走行する。転写ベルト1303は、各色の感光体ドラムそれぞれと当接する。転写ベルト1303のループ内側には各色の転写ローラ1304C、1304M、1304Y、及び1304Kが設けられ、各色の感光体ドラムに対向して転写ベルト1303に当接する。
転写ローラ1304CとC色の感光体ドラムとが当接して転写ニップが形成されている。C色の感光体ドラムは、接地され、転写ローラ1304Cは、電源1301Cが接続され、転写バイアスが印加される。転写ローラ1304Cには、電源1301Cによって転写バイアスが印加される。これにより、転写ニップにおいてC色の感光体ドラムから転写ローラ1304C側に向けてC色のトナーを静電移動させる転写電界が形成される。なお、他の色の感光体ドラム、転写ローラ及び電源においても、上述と同様の動作が行われる。
用紙は、図右下側から搬送され、バイアス印加された紙吸着ローラと転写ベルト1303の間を通過することで転写ベルト1303に吸着した後、各色の転写ニップへ搬送される。感光体ドラム上の各色のトナー像は、転写電界やニップ圧の作用によって、転写ニップへ搬送された用紙に順次転写され、用紙にフルカラートナー像が形成される。
なお、電源1301C、1301M、1301Y、及び1301Kを色毎に用意せずに、1つの電源とし、転写ローラ1304C、1304M、1304Y、及び1304Kにバイアスを印加してもよい。
(変形例5)
例えば、図17に示すように、感光体ドラムの近傍に転写チャージャ1402及び分離チャージャ1404を配置して、紙を転写・分離させて搬送させる方式において、転写チャージャ1402のワイヤーに電源1401からバイアスを印加し、トナーを用紙に転写させ、かつ用紙を搬送させる場合に、電源1401に上記実施形態と同様の電源構成、即ち交流電源を着脱可能な電源構成を採用してもよい。
用紙は、レジストローラ1403を通過後、転写チャージャ1402にて転写され、分離チャージャ1404にて分離されて定着部へと搬送される。
(変形例6)
例えば、図18に示すように、中間転写ベルト1502に二次転写ベルト1504を接触させて、用紙を転写・分離させて搬送させる方式において、対向ローラ1503に電源1501からバイアスを印加し、トナーを用紙に転写させ、かつ用紙を搬送させる場合に、電源1501に上記実施形態と同様の電源構成、即ち交流電源を着脱可能な電源構成を採用してもよい。
CMYK各色の感光体ドラムなどを有する各色作像部の構成は、トナー色が異なる点を除き、上記実施形態と同様である。
二次転写ベルト1504は、駆動ローラ1505と従動ローラ1506との間に架け回されて支持され、駆動ローラ1505によって図中反時計周りに走行する。二次転写ベルト1504は、中間転写ベルト1502と当接する。
二次転写ベルト1504と中間転写ベルト1502とが当接して二次転写ニップが形成されている。駆動ローラ1505は、接地され、対向ローラ1503は、電源1501が接続され、転写バイアスが印加される。これにより、二次転写ニップにおいて中間転写ベルト1502から二次転写ベルト1504側に向けてトナーを静電移動させる転写電界が形成される。中間転写ベルト1502上のトナー像は、二次転写電界やニップ圧の作用によって、二次転写ニップに進入した用紙に転写される。
なお、対向ローラ1503も接地するとともに、ローラcを設け、ローラcに電源1501を接続し、転写バイアスを印加するようにしてもよい。
(変形例7)
上記実施形態及び各変形例では、トナーが負極性に帯電しているため、二次転写電源は、斥力ローラ24に負極性の高電圧を印加することで、トナーに斥力を加え、転写を行う例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、二次転写電源は、二次転写ローラ25に正極性の高電圧を印加することで、トナーに引力を加え、転写を行うようにしてもよい。
(変形例8)
なお、上述した実施形態及び各変形例は、一例を示すものであり、構成やプロセス条件が変わっても本発明を実現できることを他の画像形成装置や種々の画像形成環境で確認している。
1 複写システム
2 複写機
3 ADF
4 フィニッシャ
5 両面反転ユニット
6 拡張給紙トレイ
7 大容量給紙トレイ
8 インサートフィーダ
9 1ビン排紙トレイ
20 作像部
20a 感光体ドラム
20b 一次転写ローラ
21、22 駆動用ローラ
23 中間転写ベルト
24 斥力ローラ
25 二次転写ローラ
110、1010 直流電源
111 直流出力制御部
112 直流駆動部
113 直流電圧用トランス
114 直流出力検知部
115 出力異常検知部
121 電圧制御回路
122 電流制御回路
123 直流駆動回路
124 1次側巻線N1_DC(−)
125 2次側巻線N2_DC(−)
126 直流電圧検出回路
127 直流電圧検出回路
128 直流電流検出回路
129 出力異常検出回路
140 交流電源
141 交流出力制御部
142 交流駆動部
143 交流電圧用トランス
144 交流出力検知部
145 除去部
146 出力異常検知部
151 電圧制御回路
152 電流制御回路
153 交流駆動回路
154 1次側巻線N1_AC
155 1次側巻線N3_AC
156 2次側巻線N2_AC
157 交流電源入力部
159 交流バイパス用コンデンサ
160 交流電流検出回路
161 交流電流検出回路
162 交流電圧検出回路
191 電圧制御回路
192 電流制御回路
193 直流駆動回路
194 1次側巻線N1_DC(+)
195 2次側巻線N2_DC(+)
196 直流電圧検出回路
200 電源制御部
221、242、243 電気接続部
221A〜221D、321A〜321D ネジ穴
301、302 ハーネス
特開2012−42835号公報

Claims (9)

  1. 直流電圧を出力する直流電源と、
    少なくとも前記直流電圧が印加される負荷と、を備え、
    前記直流電源から出力された前記直流電圧に交流電圧を重畳した重畳電圧と前記直流電源から出力された前記直流電圧とを選択的に前記負荷に出力する交流電源を、前記直流電源と前記負荷との間に直列に着脱可能である転写装置。
  2. 前記直流電源は、電気的な接続を行う第1電気接続部を有し、
    前記交流電源は、電気的な接続を行う第2電気接続部及び第3電気接続部を有し、
    前記交流電源が接続されない場合、前記負荷は前記第1電気接続部と接続され、
    前記交流電源が接続される場合、前記負荷は前記第3電気接続部と接続されるとともに、前記第1電気接続部と前記第2電気接続部とが接続される請求項1に記載の転写装置。
  3. 前記第2電気接続部及び前記第3電気接続部は、形状及び大きさの少なくともいずれかが異なる請求項1又は2に記載の転写装置。
  4. 前記第1電気接続部及び前記第3電気接続部は、形状及び大きさが同一である請求項3に記載の転写装置。
  5. 前記交流電源は、前記転写装置との物理的な接続を行う複数の物理接続部を有し、
    前記複数の物理接続部は、非点対称に配置されている請求項1〜4のいずれか1つに記載の転写装置。
  6. 前記直流電源は、定電流制御を行って、前記直流電圧を出力する請求項1〜5のいずれか1つに記載の転写装置。
  7. 前記交流電源は、前記負荷に印加されなかった前記重畳電圧を除去する除去部を有する請求項1〜6のいずれか1つに記載の転写装置。
  8. 前記交流電源は、少なくとも、交流電圧用トランス、前記交流電圧用トランスを駆動する交流駆動部、及び前記交流駆動部を制御する交流出力制御部を有する請求項1〜7のいずれか1つに記載の転写装置。
  9. 請求項1〜8のいずれか1つに記載の転写装置を備える画像形成装置。
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