JP2005338846A - 現像器の電圧供給装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 負荷の変動に拘わらず,複数の現像器に安定して直流電圧と交流電圧とが重なった電圧を供給する。
【解決手段】 少なくとも一つ以上のツェナーダイオードからなり,第1直流電圧と第1交流電圧とが重なったメイン電圧から,現像剤供給ローラに印加する第1サブ電圧を生成する第1サブ電圧生成部210と,少なくとも一つ以上のツェナーダイオードからなり,上記メイン電圧から,現像ローラに印加する第2サブ電圧を生成する第2サブ電圧生成部230と,上記第1サブ電圧生成部と上記現像剤供給ローラとの間にある第1サブ電圧の印加接点と接地との間に連結される第1電流安定化部250と,上記第2サブ電圧生成部と上記現像ローラとの間にある第2サブ電圧の印加接点と接地との間に連結される第2電流安定化部270とを備えることを特徴とする,現像器の電圧供給装置が提供される。
【選択図】 図2
【解決手段】 少なくとも一つ以上のツェナーダイオードからなり,第1直流電圧と第1交流電圧とが重なったメイン電圧から,現像剤供給ローラに印加する第1サブ電圧を生成する第1サブ電圧生成部210と,少なくとも一つ以上のツェナーダイオードからなり,上記メイン電圧から,現像ローラに印加する第2サブ電圧を生成する第2サブ電圧生成部230と,上記第1サブ電圧生成部と上記現像剤供給ローラとの間にある第1サブ電圧の印加接点と接地との間に連結される第1電流安定化部250と,上記第2サブ電圧生成部と上記現像ローラとの間にある第2サブ電圧の印加接点と接地との間に連結される第2電流安定化部270とを備えることを特徴とする,現像器の電圧供給装置が提供される。
【選択図】 図2
Description
本発明は,電子写真方式のカラー画像形成装置に係り,特に,カラー印刷あるいは複写のため,複数のカラー毎に設けられた現像器に,負荷の変動に拘わらず安定して直流電圧と交流電圧とが重なった電圧を供給する,現像器の電圧供給装置および方法に関する。
非接触方式のカラー画像形成装置は,現像ローラが感光体ドラムに対して接触または離隔せずに,一定の現像ギャップ,例えば,0.2mmを維持するように配置された固定式現像器を備える。このような固定式現像器は,イエロー,マゼンタ,シアンおよびブラックの現像剤をそれぞれ収容した現像器を現像時に交換するために,偏心カム,カム駆動モーターおよび電子クラッチを使用する接触方式で引き起こされる多様な問題点を解消できる。
上記非接触方式の画像形成装置において,現像器の電圧供給装置は,現像ローラで利用される電圧および現像剤供給ローラで利用される電圧を提供する電圧供給源,固定式現像器の固定接点端子,および電圧供給源の各出力電圧とそれぞれの現像器の固定接点端子を連結する接続印刷回路基板(Printing
Circuit Board:以下,PCB)を備える。
Circuit Board:以下,PCB)を備える。
そのような固定式現像器を使用する非接触方式のカラー画像形成装置は,現像器が感光体に対して接触または離隔しないことにより,接触衝撃などによる画像品質の低下および感光体の寿命低下といった問題が改善される。また,現像器の電圧供給装置が接続PCBを使用することで,複雑なワイヤーハーネスを使用する高電圧区間を最小化するという利点がある。
しかし,電圧供給源で電圧を供給するワイヤーハーネスの構成と,接続PCB内にパターンされた連結線および電圧を切り替える電圧接点の構成は,未だ持って複雑であり,現像時に現像器を交換する場合に電圧ノイズが発生し,電圧接点で切替の信頼性が低下するという問題点がある。
したがって,負荷変動に依存せず,且つ電圧ノイズを最小化し,各カラーのための複数の現像器に電圧を安定して供給できるシステムおよび方法が必要となる。
本発明は,従来の電圧供給装置が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり,本発明の目的は,カラー印刷あるいは複写のためにツェナーダイオードを使用して,電圧供給源から供給される一つのメイン電圧から異なる電圧レベルを有する少なくとも2つ以上のサブ電圧を生成して,現像器に供給することが可能な,新規かつ改良された現像器の電圧供給装置および方法を提供することである。
本発明が達成しようとする他の技術的課題は,負荷の変動に拘わらず,複数の現像器に安定して直流電圧と交流電圧とが重なった電圧を供給することが可能な現像器の電圧供給装置および方法を提供することである。
上記課題を解決するために,本発明のある観点によれば,少なくとも一つ以上のツェナーダイオードからなり,第1直流電圧と第1交流電圧とが重なったメイン電圧から,現像剤供給ローラに印加する第1サブ電圧を生成する第1サブ電圧生成部と;少なくとも一つ以上のツェナーダイオードからなり,上記メイン電圧から,現像ローラに印加する第2サブ電圧を生成する第2サブ電圧生成部と;上記第1サブ電圧生成部と上記現像剤供給ローラとの間にある第1サブ電圧の印加接点と接地との間に連結される第1電流安定化部と;上記第2サブ電圧生成部と上記現像ローラとの間にある第2サブ電圧の印加接点と接地との間に連結される第2電流安定化部と;を備えることを特徴とする,現像器の電圧供給装置が提供される。かかる電圧は,高電圧であるとしても良い。
上記第1および第2電流安定化部は,それぞれ少なくとも一つ以上の抵抗からなるとしても良い。かかる各抵抗値は,上記ツェナーダイオードの定格ツェナー電流の最小値と,上記第1交流電圧の最大−最小間値(ピークツーピーク値)とにより決定されるとしても良い。
上記第1および第2サブ電圧生成部と,上記第1および第2電流安定化部は,一つのバイアスボードを構成しても良い。このバイアスボードは,上記現像器内に設置されるとしても良い。
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,第1直流電圧と第1交流電圧とが重なったメイン電圧を生成するメイン電圧ユニットと;上記メイン電圧を所定の現像タイミングによって切り替え,カラー毎に設けられた現像器のうち一つに提供する切替ユニットと;上記切替ユニットから提供されるメイン電圧から,負荷の変動に関係なく安定した第1および第2サブ電圧を生成して,それぞれ現像剤供給ローラと現像ローラとに供給する複数のサブ電圧ユニットと;を備えることを特徴とする,現像器の電圧供給装置が提供される。
かかるサブ電圧ユニットは,上述した第1サブ電圧生成部と,第2サブ電圧生成部と,第1電流安定化部と,第2電流安定化部とを備えても良い。
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,第1直流電圧と第1交流電圧とが重なったメイン電圧から,現像剤供給ローラに印加する第1サブ電圧を生成するステップと;上記メイン電圧から現像ローラに印加する第2サブ電圧を生成するステップと;現像過程中に,上記現像剤供給ローラに印加される上記第1サブ電圧を安定化させるステップと;現像過程中に,上記現像ローラに印加される上記第2サブ電圧を安定化させるステップと,を含み,上記第1および第2サブ電圧は,現像器で発生することを特徴とする,現像器の電圧供給方法が提供される。
以上説明したように本発明によれば,現像器内で複数のツェナーダイオードを利用して,メイン電圧から第1および第2サブ電圧を生成し,第1および第2サブ電圧の出力端と接地端との間にツェナー電流を安定化させるための抵抗を付加的に連結することで,現像器の交換時に電圧ノイズを減らしうるだけでなく,電圧接点切替の信頼性を向上させることが可能となる。
また,現像剤供給ローラ抵抗および/または現像ローラ抵抗の変動や接地ラインの変動によって負荷抵抗が変動しても,ツェナーダイオードが正常にレギュレーション動作を行うことができる。その結果,安定した第1および第2サブ電圧が現像剤供給ローラおよび現像ローラに供給され,現像動作も安定し,印刷品質を向上させることが可能となる。また,感光体ドラムの寿命を延長することができる。
以下に添付図面を参照しながら,本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお,本明細書および図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
本実施形態に係る現像器の電圧供給装置は,好ましくは,非接触方式のカラー画像形成装置に適用される。非接触方式のカラー画像形成装置は,現像ローラが感光体ドラムに対して接触または離隔せず,一定の現像ギャップ,例えば,0.2mmを維持するように固定された固定式現像器を備える。
電界が現像ギャップに反比例して減少する固定式現像器を利用し,カラーレーザープリンタで現像を行うために,本実施形態では,直流電圧に交流電圧を重ねた電圧を現像剤供給ローラおよび現像ローラに供給する。こうして,トナーを現像ローラから感光体ドラムに移動させる。すなわち,交流電圧を印加した時のトナーの移動方向は,現像ベクトル(すなわち,現像バイアスのDC成分−感光体ドラム表面の電位)によって決定されるため,負(−)に帯電されたトナーを使用する場合,現像ベクトルが負に帯電されたならば,現像ローラのトナーは感光体ドラムに移動し,現像ベクトルが正に帯電されたならば,現像ローラのトナーは移動しない。
図1は,本実施形態に係る現像器の電圧電源装置の構成を示すブロック図である。かかる電圧電源装置は,メイン電圧ユニット110と,切替ユニット130と,サブ電圧ユニット150とを含んで構成される。ここで,サブ電圧ユニット150は,切替ユニット130に存在する電圧出力接点の数と,カラー別現像器161,163,165,167に存在する電圧の印加接点の数とを減少させるために,カラー別現像器161,163,165,167内に位置したほうが良い。
図1を参照すると,メイン電圧ユニット110は,第1直流電圧と第1交流電圧とを重ねてメイン電圧を生成する。メイン電圧を構成する第1直流電圧と第1交流電圧との適正範囲は,現像ローラ180で必要とする第1サブ電圧と,現像剤供給ローラ170で必要とする第2サブ電圧とを,生成可能な範囲である。メイン電圧ユニット110で生成されたメイン電圧は,電圧出力接点T1と電圧の印加接点T2との間のワイヤーリングハーネスを介して切替ユニット130に提供される。
切替ユニット130は,電圧の印加接点T3と電圧出力接点T4とを含むソレノイド120からなり,メイン電圧から生成されるサブ電圧をカラー毎に設けられた現像器に供給する。即ち,所定の現像タイミングによって,電圧の印加接点T2から提供されるメイン電圧を選択的に切り替え,電圧出力接点T5と電圧の印加接点T6との間のワイヤーリングハーネスを介して,カラー別現像器161,163,165,167に提供する。リレーの一例としてソレノイドを挙げたが,これに限定されるものではない。
サブ電圧ユニット150は,切替ユニット130から電圧の印加接点T6に提供されるメイン電圧から,負荷の変動に拘わらず安定した第1および第2サブ電圧を生成して,それぞれ現像剤供給ローラ170と現像ローラ180とに提供する。
上記した構成によれば,カラー別現像器161,163,165,167内で,メイン電圧ユニット110から供給される一つのメイン電圧から,少なくとも2つ以上のサブ電圧を生成することで,メイン電圧ユニット110からカラー別現像器161,163,165,167まで,電圧供給に必要な電圧ワイヤーハーネス,パターン連結線および電圧切替接点の数を大幅に減少することができる。
図2は,図1におけるサブ電圧ユニット150の詳細な構成を示す回路図である。サブ電圧ユニット150は,第1サブ電圧生成部210,第2サブ電圧生成部230,第1電流安定化部250および第2電流安定化部270から構成される。サブ電圧ユニット150の動作については,図3A〜図3Cに示された波形図と関連付けて説明する。
図2を参照すると,まず,図3Aに示した,第1直流電圧Vm_dcと第1交流電圧Vm_ppとが重なったメイン電圧が,第1および第2サブ電圧生成部210,230に印加される。
第1サブ電圧生成部210は,少なくとも一つのツェナーダイオードあるいは直列連結された複数のツェナーダイオードからなり,一実施形態では,逆方向である第1および第2ツェナーダイオードZD1,ZD2を含む。ここで,第1および第2ツェナーダイオードZD1,ZD2は,何れもツェナー電圧が200Vであるとする。
第1および第2ツェナーダイオードZD1,ZD2は,第1交流電圧Vm_ppに対して正方向に400Vクリッピングさせる。その結果,第1サブ電圧生成部210は,図3Bのように,第1サブ直流電圧Vs1_dcと第1サブ交流電圧Vs1_ppとが重なった第1サブ電圧を生成して,現像剤供給ローラ170に提供する。第1サブ直流電圧Vs1_dcは,第1直流電圧Vm_dcに比べて200V減少し,第1サブ交流電圧Vs1_ppは,第1交流電圧Vm_ppに比べて400Vpp減少する。
第2サブ電圧生成部230は,少なくとも一つのツェナーダイオードあるいは直列連結された複数のツェナーダイオードからなり,一実施形態では,逆方向である第3ツェナーダイオードZD3と順方向である第4および第5ツェナーダイオードZD4,ZD5を含む。ここで,第3ツェナーダイオードZD3は,ツェナー電圧が100Vであり,第4および第5ツェナーダイオードZD4,ZD5は,それぞれツェナー電圧が100V,200Vであるとする。
第3ツェナーダイオードZD3は,第1交流電圧Vm_ppに対して正方向に100V,第4および第5ツェナーダイオードZD4,ZD5は,第1交流電圧Vm_ppに対して負方向に300Vクリッピングさせる。その結果,第2サブ電圧生成部230は,図3Cのように,第2サブ直流電圧Vs2_dcと第2サブ交流電圧Vs2_ppとが重なった第2サブ電圧を生成して,現像ローラ180に提供する。第2サブ直流電圧Vs2_dcは,第1直流電圧Vm_dcに比べて100V増加し,第2サブ交流電圧Vs2_ppは,第1交流電圧Vm_ppに比べて400Vpp減少する。
そのように,現像ローラ180に供給される第2サブ電圧は,一般的に,現像剤供給ローラ170に供給される第1サブ電圧に比べて,100Vないし400V高く設定されるが,ここでは,第1サブ電圧が第2サブ電圧に比べて,直流電圧で300V異ならし,交流電圧が等しくなるように設計したものである。
一方,上記第1および第2サブ電圧生成部210,230を構成するツェナーダイオードZD1,ZD2,ZD3,ZD4,ZD5の数と連結方向は,これに限定されず,メイン電圧をなす第1直流電圧および第1交流電圧の大きさ,現像剤供給ローラ170および現像ローラ180で必要とする第1および第2サブ電圧の大きさによって多様な変形が可能である。
第1電流安定化部250は,少なくとも一つ以上の抵抗(図示せず)からなり,現像剤供給ローラ170抵抗,トナー抵抗や現像ローラ180抵抗などを含んでなる負荷抵抗(図示せず)に対して並列に連結される。第2電流安定化部270は,少なくとも一つ以上の抵抗からなり,現像剤供給ローラ170抵抗,トナー抵抗や現像ローラ180抵抗などを含んでなる負荷抵抗に対して並列に連結される。
第1および第2電流安定化部250,270は,現像剤供給ローラ170抵抗および/または現像ローラ180抵抗が変動するか,または接地端が変動することによって,負荷抵抗が可変したとしても,ツェナーダイオードのレギュレーションを可能にする所定範囲のツェナー電流を,ツェナーダイオードZD1,ZD2,ZD3,ZD4,ZD5を介して流す。その結果,レギュレーションが実行されず,定格電圧以上の電圧が現像剤供給ローラ170および現像ローラ180に印加され,感光体ドラムに形成される静電潜像が損傷されて,印刷品質を低下し,または現像ローラ180から感光体ドラムに放電が発生しうる状況を,未然に防止することが可能である。
図4は,図2において,ツェナー電流を安定化させるために,第1および第2電流安定化部250,270を構成する抵抗値の算出法を説明するための図面である。
図4を参照して,第1サブ電圧生成部210を構成するツェナーダイオードZD1,ZD2を介して流れるツェナー電流をiz1とし,第2サブ電圧生成部230を構成するツェナーダイオードZD3,ZD4,ZD5を介して流れるツェナー電流をiz2とする。一方,RL1は,現像剤供給ローラ170の抵抗,RL2は,トナー抵抗,RL3は,現像ローラ180の抵抗,CL1は,現像ローラ180と感光体ドラムとの間の一定ギャップにより生成されるキャパシタンス,RL4は,感光体ドラムの抵抗をそれぞれ示す。ここで,RL1ないしRL4と,CL1との結合インピーダンスは,負荷抵抗RLを示し,トナー特性の変化,または時間の経過または接地端の変動によって可変しうる。
第1電流安定化部250を構成し,負荷抵抗RLと並列に接続される第1抵抗Rs1の値は,第1サブ電圧生成部210を構成するツェナーダイオードZD1,ZD2の最小ツェナー電流iz1_minとメイン電圧の第1交流電圧Vm_pp値(ピークツーピーク)によって決定される。最小ツェナー電流iz1_minは,ツェナーダイオードがレギュレーションを正常に行うために必要とする最も低い電流値であって,部品仕様書から得られる。例えば,最小ツェナー電流iz1_minが1mAであり,第1交流電圧Vm_ppが2KVである場合,第1抵抗Rs1の値は2Mオームになる。これによれば,負荷抵抗RLが可変しても,第1抵抗Rs1と負荷抵抗RLとの並列抵抗値である全体負荷抵抗Rtの値は,第1抵抗Rs1の値,すなわち,2Mオームより小さな値になるため,ツェナーダイオードZD1,ZD2を介して最小ツェナー電流iz1_minより大きな値の電流が流れる。
一方,第2電流安定化部270を構成する第2抵抗Rs2の値も,第2サブ電圧生成部230を構成するツェナーダイオードZD3,ZD4,ZD5の最小ツェナー電流iz2_minとメイン電圧の第1交流電圧Vm_pp値によって決定される。
上記した実施形態は,現像剤供給ローラ170のための第1サブ電圧,および現像ローラ180のための第2サブ電圧を例として挙げたが,同じ方法を使用して現像剤層の規制ブレード(図示せず)のための第3サブ電圧を更に生成することが可能であり,マルチパス方式やシングルパス方式のうち,任意の方式を使用するレーザープリンタに何れも適用できる。
以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された範疇内において,各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明は,電子写真方式のカラー画像形成装置における現像器の電圧供給装置および方法に適用可能である。
150 サブ電圧ユニット
210 第1サブ電圧生成部
230 第2サブ電圧生成部
250 第1電流安定化部
270 第2電流安定化部
ZD1〜ZD5 ツェナーダイオード
210 第1サブ電圧生成部
230 第2サブ電圧生成部
250 第1電流安定化部
270 第2電流安定化部
ZD1〜ZD5 ツェナーダイオード
Claims (12)
- 少なくとも一つ以上のツェナーダイオードからなり,第1直流電圧と第1交流電圧とが重なったメイン電圧から,現像剤供給ローラに印加する第1サブ電圧を生成する第1サブ電圧生成部と;
少なくとも一つ以上のツェナーダイオードからなり,前記メイン電圧から,現像ローラに印加する第2サブ電圧を生成する第2サブ電圧生成部と;
前記第1サブ電圧生成部と前記現像剤供給ローラとの間にある第1サブ電圧の印加接点と接地との間に連結される第1電流安定化部と;
前記第2サブ電圧生成部と前記現像ローラとの間にある第2サブ電圧の印加接点と接地との間に連結される第2電流安定化部と;
を備えることを特徴とする,現像器の電圧供給装置。 - 前記第1および第2電流安定化部は,それぞれ少なくとも一つ以上の抵抗からなることを特徴とする,請求項1に記載の現像器の電圧供給装置。
- 前記各抵抗値は,前記ツェナーダイオードの定格ツェナー電流の最小値と,前記第1交流電圧の最大−最小間値とにより決定されることを特徴とする,請求項2に記載の現像器の電圧供給装置。
- 前記第1および第2サブ電圧生成部と,前記第1および第2電流安定化部は,一つのバイアスボードを構成することを特徴とする,請求項1に記載の現像器の電圧供給装置。
- 前記バイアスボードは,前記現像器内に設置されることを特徴とする,請求項4に記載の現像器の電圧供給装置。
- 第1直流電圧と第1交流電圧とが重なったメイン電圧を生成するメイン電圧ユニットと;
前記メイン電圧を所定の現像タイミングによって切り替え,カラー毎に設けられた現像器のうち一つに提供する切替ユニットと;
前記切替ユニットから提供されるメイン電圧から,負荷の変動に関係なく安定した第1および第2サブ電圧を生成して,それぞれ現像剤供給ローラと現像ローラとに供給する複数のサブ電圧ユニットと;
を備えることを特徴とする,現像器の電圧供給装置。 - 前記サブ電圧ユニットは,
少なくとも一つ以上のツェナーダイオードからなり,前記メイン電圧から,現像剤供給ローラに印加する第1サブ電圧を生成する第1サブ電圧生成部と;
少なくとも一つ以上のツェナーダイオードからなり,前記メイン電圧から,現像ローラに印加する第2サブ電圧を生成する第2サブ電圧生成部と;
前記第1サブ電圧生成部と前記現像剤供給ローラとの間にある第1サブ電圧の印加接点と接地との間に連結される第1電流安定化部と;
前記第2サブ電圧生成部と前記現像ローラとの間にある第2サブ電圧の印加接点と接地との間に連結される第2電流安定化部と;
を備えることを特徴とする,請求項6に記載の現像器の電圧供給装置。 - 前記第1および第2電流安定化部は,それぞれ少なくとも一つ以上の抵抗からなることを特徴とする,請求項7に記載の現像器の電圧供給装置。
- 前記各抵抗値は,前記ツェナーダイオードの定格ツェナー電流の最小値と,前記第1交流電圧の最大−最小間値とにより決定されることを特徴とする,請求項8に記載の現像器の電圧供給装置。
- 前記各サブ電圧ユニットは,一つのバイアスボードを構成することを特徴とする,請求項6に記載の現像器の電圧供給装置。
- 前記バイアスボードは,前記現像器内に設置されることを特徴とする,請求項10に記載の現像器の電圧供給装置。
- 第1直流電圧と第1交流電圧とが重なったメイン電圧から,現像剤供給ローラに印加する第1サブ電圧を生成するステップと;
前記メイン電圧から現像ローラに印加する第2サブ電圧を生成するステップと;
現像過程中に,前記現像剤供給ローラに印加される前記第1サブ電圧を安定化させるステップと;
現像過程中に,前記現像ローラに印加される前記第2サブ電圧を安定化させるステップと,
を含み,
前記第1および第2サブ電圧は,現像器で発生することを特徴とする,現像器の電圧供給方法。
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