JP2007052690A - 電源装置及び画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の課題は、電圧変動が起こったとしても、現像部と現像剤搬送部に供給される電位の差を変動させない電源装置を提供することを目的とする。さらに、その電源装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明の電源装置は、現像部と現像剤搬送部との電源回路を共通化することで、現像部と現像剤搬送部とに供給される電位の差を常に一定とすることができる。したがって、現像剤搬送部から現像部への現像剤の搬送量は常に一定となり、記録媒体上の現像剤の濃度差、濃度むらをなくすことができる。また、本発明の画像形成装置は、常に安定した画像形成が可能となる。
【選択図】
図１

Description

本発明は、現像部及び現像剤搬送部に電圧を供給する電源装置及びそれを用いた画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置において、像担持体に接触し、現像剤画像を形成する現像部と、現像部に接触し、現像部に現像剤を搬送する現像剤搬送部を有する画像形成装置があった（例えば、特許文献１参照）。この画像形成装置は、負極性である現像剤を現像剤搬送部から現像部を介して像担持体に搬送する際、電位差を与えることにより搬送していた。現像剤搬送部は、現像部よりも絶対値で高い電圧が供給され、現像部は、像担持体よりも絶対値で高い電圧が供給される高圧電源装置が必要であり、各々独立した回路から電圧が供給されていた。また、各々の回路は、正極性及び負極性の電圧を供給できる構成となっていた。

特開２００１−１３７７９号公報

しかしながら、特許文献１の画像形成装置に使用される高圧電源装置では、現像部と現像剤搬送部とに電圧を供給する回路が各々独立している。そのため、現像部と現像剤搬送部の負荷変動により、各々に供給する電圧変動が発生し、現像部と現像剤搬送部とに供給される電位の差が変動してしまうという問題があり、現像剤の濃度差や濃度むらの原因となっていた。

そこで、本発明は、上記実状に鑑み、現像部と現像剤搬送部への電圧を供給する回路を接続し、電圧変動が起こったとしても、現像部と現像剤搬送部に供給される電位の差を変動させない電源装置を提供することを目的とする。さらに、その電源装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の電源装置は、制御手段から入力される第１の制御信号に基づいて正極性の電圧を出力する第１の昇圧整流回路と、前記第１の昇圧整流回路から前記正極性の電圧の出力を、前記制御手段から入力される第２の制御信号に基づいて制限する制限手段と、前記制御手段から入力される第３の制御信号に基づいて負極性の電圧を出力する第２の昇圧整流回路と、前記第１の昇流整流回路の出力と、前記第２の昇流整流回路の出力との間に接続される第１の定電圧素子と、前記第１の昇流整流回路の出力と基準電位との間に接続された第２の定電圧素子と、前記第１の昇流整流回路の出力と前記第２の定電圧素子との間、又は、前記第２の定電圧素子と基準電位との間に、前記第１の昇圧整流回路の方向に電流が流れるように接続される整流素子とを有し、前記制御手段の前記第１の昇圧整流回路と前記第２の昇圧整流回路とは排他的に電圧を出力するように、前記第１の制御信号、前記第２の制御信号、及び、前記第３の制御信号を前記制御手段によって制御することを特徴とする。

本発明の電源装置によれば、現像部と現像剤搬送部との電源回路を共通化することで、現像部と現像剤搬送部とに供給される電位の差を常に一定とすることができる。したがって、現像剤搬送部から現像部への現像剤の搬送量は常に一定となり、記録媒体上の現像剤の濃度差、濃度むらをなくすことができる。

本発明の電源装置において、前記第２の昇圧整流回路の出力と基準電位との間には、第３の定電圧素子を有することを特徴とする。これにより、現像剤搬送部に正極性の電圧を供給することができるようになる。

また、本発明の電源装置において、前記第１の定電圧素子は、ツェナダイオード、又は、バリスタのいずれかであることを特徴とする。これにより、好適な電源装置となる。

さらに、本発明の電源装置において、前記第２の定電圧素子は、ツェナダイオード、又は、バリスタのいずれかであることを特徴とする。これにより、好適な電源装置となる。

またさらに、本発明の電源装置において、前記第３の定電圧素子は、ツェナダイオード、又は、バリスタのいずれかであることを特徴とする。これにより、好適な電源装置となる。

また、本発明の電源装置において、前記制限手段は、単方向サイリスタ、双方向サイリスタ、又は、トランジスタのいずれかであることを特徴とする。これにより、好適な電源装置となる。

本発明の画像形成装置は、像担持体に形成される現像剤画像を記録媒体上に形成する画像形成装置において、請求項１乃至６記載のいずれか１つの前記電源装置と、前記電源装置の前記第１の昇圧整流回路の出力に接続され、前記像担持体に前記現像剤画像を形成する現像部と、前記電源装置の前記第２の昇圧整流回路の出力に接続され、前記現像部に現像剤を搬送する現像剤搬送部とを有することを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、現像部と現像剤搬送部に供給される電位の差は、常に一定となる。したがって、現像剤搬送部から現像部への現像剤の搬送量は常に一定となる。よって、記録媒体上の現像剤の濃度差、濃度むらをなくすことができ、常に安定した画像形成が可能となる。

本発明の電源装置は、現像部と現像剤搬送部との電源回路を共通化することで、現像部と現像剤搬送部とに供給される電位の差を常に一定とすることができる。したがって、現像剤搬送部から現像部への現像剤の搬送量は常に一定となり、記録媒体上の現像剤の濃度差、濃度むらをなくすことができる。

本発明の画像形成装置は、現像部と現像剤搬送部に供給される電位の差は、常に一定となる。したがって、現像剤搬送部から現像部への現像剤の搬送量は常に一定となる。よって、記録媒体上の現像剤の濃度差、濃度むらをなくすことができ、常に安定した画像形成が可能となる。

以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

［実施の形態１］
図１は、電源装置４の構成図である。電源装置４は、図１のように、昇圧整流回路である正極性の倍電圧整流回路５と、同じく昇圧整流回路である負極性の倍電圧整流回路６と、定電圧素子であるツェナダイオード７及びツェナダイオード２８と、制限手段である双方向サイリスタ８と、整流素子であるダイオード９にて構成されている。そして、この電源装置４には、制御信号として装置内の素子に所定の電圧を入力する制御部１０が制御手段として接続されている。

正極性の倍電圧整流回路５は、トランジスタ１８と、ダイオード１９と、コンデンサ２０と、トランス２１と、ダイオード２２と、コンデンサ２３とにより構成されている。この正極性の倍電圧整流回路５は、電圧源Ｖｃｃ３０に接続されている。この電圧源Ｖｃｃ３０は、トランス２１の１次側に接続され、このトランス２１の１次側に対して並列にコンデンサ２０が接続されている。さらに、この並列に接続されたコンデンサ２０及びトランス２１の１次側を介してダイオード１９のアノードが接続されている。このダイオード１９のカソードは、トランジスタ１８のコレクタに接続されている。このトランジスタ１８のエミッタは接地され、ゲートは制御部１０の第２出力ポート２７と接続されている。

トランス２１の２次側は、ダイオード２２のアノードが接続されている。このダイオード２２のカソードは、コンデンサ２３に接続されている。このトランス２１の２次側が正極性の倍電圧整流回路５の出力となる。コンデンサ２３の反対側の電極は、トランス２１の２次側のダイオード２２が接続されていない端子と接続されている。さらに、トランス２１の２次側のダイオード２２が接続されていない端子は、双方向サイリスタ８が接続される接点が形成される。また、ダイオード２２のカソードは、ツェナダイオード７のカソード、ツェナダイオード２８のアノード、及び、現像ローラ２に接続されている。

負極性の倍電圧整流回路６は、トランジスタ１１と、ダイオード１２と、コンデンサ１３と、トランス１４と、ダイオード１５と、コンデンサ１６とにより構成されている。この負極性の倍電圧整流回路６は、電圧源Ｖｃｃ２９に接続されている。この電圧源Ｖｃｃ２９は、トランス１４の１次側に接続され、このトランス１４の１次側に対して並列にコンデンサ１３が接続されている。さらに、この並列に接続されたコンデンサ１４及びトランス１３の１次側を介してダイオード１２のアノードが接続されている。このダイオード１２のカソードは、トランジスタ１１のコレクタに接続されている。このトランジスタ１１のエミッタは接地され、ゲートは制御部１０の第１出力ポート１７と接続されている。

トランス１４の２次側は、ダイオード１５のカソードが接続されている。このダイオード１５のアノードは、コンデンサ１６及びトナー供給ローラ３と接続されている。このトランス１４の２次側が負極性の倍電圧整流回路６の出力となる。コンデンサ１６の反対側の電極は、トランス１４の２次側のダイオード１５が接続されていない端子と接続されている。さらに、トランス１４の２次側のダイオード２２が接続されていない端子は接地されている。また、ダイオード１５のアノードは、ツェナダイオード７のアノード、及び、トナー供給ローラ３に接続されている。

ツェナダイオード７は、定電圧素子で、そのカソードは、正極性の倍電圧整流回路５のダイオード２２のカソードと接続している。また、ツェナダイオード７のアノードは、負極性の倍電圧整流回路６のダイオード１５のアノードと接続している。

ツェナダイオード２８は、定電圧素子で、そのカソードは、接地されている。また、ツェナダイオード２８のアノードは、ダイオード９のアノードと接続され、そのダイオード９のカソードが正極性の倍電圧整流回路５のダイオード２２のカソードと接続している。このダイオード９は、ツェナダイオード２８と基準電位となる接地との間に、すなわちツェナダイオード２８のカソードとダイオード９のカソードとを接続し、ダイオード９のアノードを接地するように備えてもよい。これにより、接地から正極性の倍電圧整流回路５の方向に電流が流れるようにすることができる。

双方向サイリスタ８は、Ｔ１側がトランス２１の２次側のダイオード２２が接続されていない端子に接続されている。また、双方向サイリスタ８のＴ２側は接地されている。そして、双方向サイリスタ８のゲートは、一方の電極が接地されたコンデンサ２５と接続するとともに、抵抗２４を介して制御部１０の第３出力ポート２６に接続されている。

図２は、本発明の画像形成装置の構成の一例を示す概略図である。本発明の画像形成装置は、像担持体である感光体ドラム１と、現像部である現像ローラ２と、現像剤搬送部であるトナー供給ローラ３と、下記で詳細に説明する電源装置４と、帯電ローラ３１と、ＬＥＤヘッド３２と、転写ローラ３３とからなる現像器、及び、ヒートローラ３４と、バックアップローラ３５とからなる定着器を有している。この感光体ドラム１と、現像ローラ２と、トナー供給ローラ３と、帯電ローラ３１とは図示されていないフレーム内に設けられている。

感光体ドラム１は、固定シャフトを中心軸としてフレームに図中矢印Ａの方向に回転可能に軸固定されている。この感光体ドラム１は、像担持体で、その表面に電荷を蓄えることが可能に構成されている。そして、感光体ドラム１は接地されている。この表面に蓄えられた電荷は、ＬＥＤヘッド３２での露光によって電荷を除去することが可能に構成されている。この感光体ドラム１は、その表面に形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付着させることにより、可視化することができる。

現像ローラ２は、一定の圧力で感光体ドラム１の表面に接触するように、フレームに図中矢印Ｂの方向に回転可能に軸固定されている。また、この現像ローラ２は、下記で説明する電源装置４に接続されている。これにより、この現像ローラ２は、所定の電圧、例えば＋１５０Ｖあるいは−３００Ｖの電圧が供給され、接触した感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像をトナーによって現像する。このとき、現像ローラ２は、回転することでトナーを感光体ドラム１に搬送する。

この現像ローラ２には、現像ブレード３６がその表面に接触するように備えられている。この現像ブレード３６は、例えば板状弾性部材で形成され、トナー供給ローラ３から搬送されるトナーが現像ローラ２上で均一の厚さとなるようにすることができる。

トナー供給ローラ３は、現像ローラ２における感光体ドラム１よりも回転上流側に一定の圧力で現像ローラ２の表面に接触するように、フレームに図中矢印Ｃの方向に回転可能に軸固定されている。このトナー供給ローラ３は、図示されていないトナーカートリッジからトナー槽に搬送されたトナーを現像ローラ２に搬送する。そして、このローラ４は、電源装置４に接続され、所定の電圧、例えば０Ｖあるいは−４５０Ｖの電圧が供給される。

帯電ローラ３１は、感光体ドラム１における現像ローラ２よりも回転上流側に一定の圧力で感光体ドラム１の表面に接触するように、フレームに図中矢印Ｄ方向に回転可能に軸固定されている。この帯電ローラ３１は、感光体ドラムに対して所定の正電圧又は負電圧を供給する、例えば、−１．３５ｋＶを供給することにより、感光体ドラム１を帯電させる。この帯電ローラ３１は、電源装置４に接続され、電源装置４から電圧が供給されてもよい。

転写ローラ３３は、図示されていない記録媒体搬送路とともに用紙等の記録媒体３８を感光体ドラム１ではさむように感光体ドラム１の下方に配置され、図中矢印Ｅの方向に回転可能に軸固定されている。この転写ローラ３３には、感光体ドラム１に供給される電圧と逆のバイアス電圧、例えば−１．１ｋＶあるいは最大８ｋＶの電圧が供給されている。そして、感光体ドラム１上に形成された現像剤画像を記録媒体３８に転写することができる。この転写ローラ３３は、電源装置４に接続され、電源装置４から電圧が供給されてもよい。この転写ローラ３３への供給電圧は、温度、記録媒体３８の種類により適宜変動させるのが好ましい。

このように構成される現像器は、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナーを貯蔵する図示されないトナーカートリッジとともに、各色に対応する感光体ドラム１、現像ローラ２、トナー供給ローラ３を含む現像器を有している。この各色の現像器は、感光体ドラム１上に各色に対応するトナーによる現像剤画像をそれぞれ形成し、その現像剤画像を記録媒体３８上にそれぞれ定着させる。これにより、所定の画像が記録媒体３８に形成される。

定着器であるヒートローラ３４とバックアップローラ３５は、図示されない記録媒体搬送路下流側に設けられ、記録媒体搬送路とともに、搬送される記録媒体３８を挟むように配置されている。ヒートローラ３４は、図示されない熱源により熱を供給される。この熱を用いて記録媒体３８上に付着したトナーを溶解し、記録媒体３８上に定着させる。また、トナーの定着時には、バックアップローラ３５からの加圧力を利用し、溶解したトナーを記録媒体３８に定着させる。トナーが定着した記録媒体３８は、図示されない記録媒体搬送路によって搬送され、画像形成装置の外に排出される。

上述のような画像形成装置は、現像ローラ２及びトナー供給ローラ３に供給する電圧を変動させることで例えば−２００Ｖの電位を有する負極性のトナーを感光体ドラム１に付着させて記録媒体３８に現像剤画像を形成したり、感光体ドラム１に付着したトナーを回収したりすることができる。

トナーを回収する場合、例えば、電源装置４は、現像ローラ２に＋１５０Ｖ、トナー供給ローラ３に０Ｖ、帯電ローラ３１に−１．３５ｋＶ、転写ローラに−１．１ｋＶの電圧を供給する。転写ローラ３３及び帯電ローラ３１上のトナーは、感光体ドラム１と転写ローラ３３及び帯電ローラ３１との間の電位差により電気的に感光体ドラム１に引き付けられる。感光体ドラム１上のトナー３７は、感光体ドラム１と現像ローラ２との間の電位差により、電気的に現像ローラ２に引き付けられ、トナーが回収される。

一方、記録媒体３８に現像剤画像を形成する場合、例えば、電源装置は、現像ローラ２に−３００Ｖ、トナー供給ローラ３に−４５０Ｖ、帯電ローラ３１に−１．３５ｋＶ、転写ローラに正極性の電圧を供給する。移転する感光体ドラム１の表面を帯電ローラ３１に−１．３５ｋＶの電圧をかけることにより一様（約−８５０Ｖ）に帯電し、ＬＥＤヘッド３２により露光することで感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。そして、トナー供給ローラ３と現像ローラ２との間の電位差により、トナーがトナー供給ローラ３から現像ローラ２へ電気的に引き付けられることで、トナーを現像ローラ２に搬送する。さらに、搬送されたトナーは、現像ブレード３６により現像ローラ２上で一様となる。現像ローラ２上のトナーは、感光体ドラム１と現像ローラ２との電位差により、トナーを現像ローラ２から感光体ドラム１へ電気的に引き付けられることで感光体ドラム１上に現像剤画像を形成する。さらにまた、感光体ドラム１と転写ローラ３３との間の電位差により、現像剤画像を形成するトナーを感光体ドラム１から記録媒体３８へ電気的に引き付けることで、トナーを記録媒体３８に転写し、ヒートローラ３４及びバックアップローラ３５によりトナーを記録媒体３８に定着させる。

このように、画像形成装置を作動させる電源装置４は、以下のように現像ローラ２及びトナー供給ローラ３に所定の電位を供給する。図３は、正極性の倍電圧整流回路５のトランス２１の１次側の回路の動作の例を示した電圧電流波形である。図１及び図３のように、時間ｔ１において、制御部１０が第１の制御信号であるトランジスタ１８のベース−エミッタ間の順方向電圧Ｖｂｅを超える電圧ｖ１を第２出力ポート２７から出力した場合、この電圧ｖ１の入力によりトランジスタ１８がオンとなる。これにより、電圧源Ｖｃｃ３０からトランス２１及びダイオード１９を介して、コレクタ−エミッタ間に電流ｉ１が流れる。このとき、トランス２１にはエネルギーが蓄積される。このときトランジスタ１８がオンとなっている時間をｔとする。

そして、時間ｔ２において、制御部１０がトランジスタ１８のベース−エミッタ間の順方向電圧Ｖｂｅを越えない電位ｖ２を第２出力ポート２７から出力した場合、トランジスタ１８がオフとなる。これにより、トランス２１及びコンデンサ２０にて充放電が繰り返され、ＬＣ共振回路となる。このときの電圧ｖ２は、図３に示されるような電圧波形となる。

さらに、時間ｔ３において、制御部１０が再び第２出力ポート２７から電圧Ｖｂｅを超える電圧ｖ１を出力し、トランジスタ１８がオンとなる。このとき、再び電流ｉ１が流れ、ＬＣ共振は停止する。また、時間ｔ４において、制御部１０が再び第２出力ポート２７から電圧Ｖｂｅを超えない電圧ｖ１を出力し、トランジスタ１８がオフとなる。このとき、再びＬＣ共振が発生する。以後、周期Ｔで上述のように繰り返される。

このときの電流ｉ１とｖ２は、以下の式で求められる。

図４は、正極性の倍電圧整流回路５のトランス２１の２次側の回路の動作の例を示した電圧波形である。図１及び図４のように、トランス２１の２次側の電圧ｖ３は、トランス２１の１次側の電圧ｖ２から昇圧された電圧値となる。このときの昇圧電圧は、トランス２１の巻線比となる。したがって、トランジスタ１８がオフになっている時間ｔ２から時間ｔ３の間の電圧ｖ２のＬＣ振幅に対応するような電圧波形となる。そして、ダイオード２２を通過した電圧ｖ４は、ダイオード２２により整流されるとともにコンデンサ２３により平滑され、図４のような平滑させた正極性の電圧となる。

一方、負極性の倍電圧整流回路６も同様に、制御部１０が第１出力ポート１７から第３の制御信号であるトランジスタ１１の順方向電位よりも大きい電位を出力することで、所定の電圧ｖ６が得られる。

次に、現像ローラ２及びトナー供給ローラ３への電圧の供給を、図１、図５乃至図７を用いて説明する。まず、図５のように、時間ｔ１０において、制御部１０は、第３出力ポート２６から第２の制御信号である双方向サイリスタ８のゲートをオンとするような高い電圧（以下、Ｈレベル電圧）を出力する。このＨレベル電圧の入力により、双方向サイリスタ８のゲートがオンとなる。

そして、時間ｔ１１において、制御部１０が第２出力ポート２７からトランジスタ１８をオンとするような電圧を出力する。これにより、正極性の倍電圧整流回路５が作動する。図６に示されたように、接地から双方向サイリスタ８、トランス２１、ダイオード２２、及び現像ローラ２を介して接地へ電流ｉ２が流れる。また、接地から双方向サイリスタ８、トランス２１、ダイオード２２、ツェナダイオード７及びトナー供給ローラ３を介して接地へ電流ｉ３が流れる。さらに、双方向サイリスタ８、トランス２１、ダイオード２２、ツェナダイオード７、ダイオード１５及びトランス１４を介して接地へ電流ｉ４が流れる。ツェナダイオード２８には、ダイオード９によって電流が流れない。

このとき、トナー供給ローラ３には、ダイオード１５の順方向電圧値（約２Ｖ程度）の電圧が供給されるが、実施の形態１では、ツェナダイオード７及びツェナダイオード２８の降伏電圧値よりも十分に小さいため、無視できると判断し、０Ｖとして扱うことにする。また、実施の形態１では、ツェナダイオード７の降伏電圧値を１５０Ｖ、ツェナダイオード２８の降伏電圧値を３００Ｖとして説明するが、本発明はこれに限られるものではない。そして、現像ローラ２には、電流ｉ２が流れることでツェナダイオード７の降伏電圧値である＋１５０Ｖが供給される。これにより、現像ローラ２には＋１５０Ｖの電圧が、トナー供給ローラ３には０Ｖの電圧がそれぞれ供給され、感光体ドラム１からトナーを回収することができる。

さらに、時間ｔ１２で制御部１０が第２出力ポート２７からの出力をオフとし、トランジスタ１８をオフとする。そして、時間ｔ１３で制御部１０が第３出力ポート２６から双方向サイリスタ８のゲートをオフとするような低い電圧（以下、Ｌレベル電圧）を出力する。これにより、現像ローラ２及びトナー供給ローラ３に供給される電圧が図５のように０Ｖとなり、感光体ドラム１からのトナーの回収が終了する。

そして、時間ｔ１４において、図５のように、制御部１０は、第１出力ポート１７から第３の制御信号であるトランジスタ１１をオンとするような電圧を出力する。これにより、負極性の倍電圧整流回路６が作動する。図７に示されたように、接地から現像ローラ２、ツェナダイオード７、ダイオード１５及びトランス１４を介して接地へ電流ｉ５が流れる。また、接地から、トナー供給ローラ３、ダイオード１５及びトランス１４を介して接地へ電流ｉ６が流れる。さらに、接地からツェナダイオード２８、ダイオード９、ツェナダイオード７、ダイオード１５及びトランス１４を介して接地へ電流ｉ７が流れる。

このとき、現像ローラ２には、ツェナダイオード２８の降伏電圧値である−３００Ｖが供給される。また、トナー供給ローラ３には、ツェナダイオード２８の降伏電圧値である−３００Ｖと、ツェナダイオード７の降伏電圧値である−１５０Ｖとの合計電圧値である−４５０Ｖが供給される。この現像ローラ２及びトナー供給ローラ３の電圧は、トランジスタ１１をオンとしたときに同時に供給される。これにより、トナー供給ローラ３から現像ローラ２に、及び現像ローラ２から感光体ドラム１にトナーを搬送する。そして、感光体ドラム１上で形成された現像剤画像を記録媒体３８に転写し、画像を形成することができる。

さらに、時間ｔ１５で制御部１０が第１出力ポート１７からの出力をオフとし、トランジスタ１１をオフとする。これにより、現像ローラ２及びトナー供給ローラ３に供給される電圧が図５のように０Ｖとなり、記録媒体３８への現像剤画像の形成が終了する。

この電源装置４の入出力の関係について下記表１に示す。なお、第１出力ポート１７及び第２出力ポート２７を同時にオンとすることはない。これにより、正極性の倍電圧整流回路５と負極性の倍電圧整流回路６とが排他的に電圧を出力するようになる。

実施の形態１で示した電源装置４、及び、従来例として例示した電源装置等は、ノイズをはじめとする種々の要因により、電圧値が変動することがある。例えば、記録媒体３８に現像剤画像を形成する際の電圧値として、現像ローラ２に−３００Ｖ、トナー供給ローラ３に−４５０Ｖを供給しても、図８のように、変動することがある。実施の形態１で示した電源装置４では、現像ローラ２とトナー供給ローラ３とに電圧を供給する回路がツェナダイオード７によって接続されている。そのため、電圧値が変動しても、現像ローラ２とトナー供給ローラ３との差は、常に一定である。したがって、トナー供給ローラ３から現像ローラ２へのトナーの搬送量は常に一定となり、記録媒体３８上のトナーの濃度差、濃度むらをなくすことができる。

このように、実施の形態１で説明した現像装置４は、制御部１０で第１出力ポート１７、及び、第２出力ポート２７と第３出力ポート２６からの電圧の出力を制御信号として制御することで、現像ローラ２とトナー供給ローラ３とへの電圧の供給を同時に行うことができる。これにより、現像ローラ２とトナー供給ローラ３の電源回路を共通化でき、現像ローラ２とトナー供給ローラ３とに供給される電位の差を常に一定とすることができる。

［実施の形態２］
実施の形態２で説明する電源装置は、実施の形態１で説明した電源装置の複製の倍電圧整流回路６のトランス２次側と接地との間に第３の定電圧素子であるツェナダイオード４０を加えたものである。以下、この電源装置について説明するが、実施の形態１と重複する部材の説明は省略する。

ツェナダイオード４０は、図９のように、カソードがトランス１４の２次側のダイオード１５が接続されていない端子に接続されている。また、このツェナダイオード４０のアノードは、接地されている。このツェナダイオード４０を備えることで、トナー供給ローラ３に正極性の電圧を供給することができるようになる。

実施の形態２で説明する電源装置４は、正極性の倍電圧整流回路５から得られる電圧ｖ４及び負極性の倍電圧整流回路６から得られる電圧ｖ６は、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。以下、実施の形態２で説明する電源装置４による現像ローラ２及びトナー供給ローラ３への電圧の供給について図９乃至図１２を用いて説明する。また、実施の形態２では、ツェナダイオード７の降伏電圧値を１５０Ｖ、ツェナダイオード２８の降伏電圧値を３００Ｖ、ツェナダイオード７の降伏電圧値を１００Ｖとして説明するが、本発明はこれに限られるものではない。

まず、図１０のように、時間ｔ２０において、制御部１０は、第３出力ポート２６から第２の制御信号であるＨレベル電圧を出力する。このＨレベル電圧の入力により、双方向サイリスタ８のゲートがオンとなる。

そして、時間ｔ２１において、制御部１０が第２出力ポート２７からトランジスタ１８をオンとするよな電圧を出力する。これにより、正極性の倍電圧整流回路５が作動する。図１１に示されたように、接地から双方向サイリスタ８、トランス２１、ダイオード２２、及び現像ローラ２を介して接地へ電流ｉ１０が流れる。また、接地から双方向サイリスタ８、トランス２１、ダイオード２２、ツェナダイオード７及びトナー供給ローラ３を介して接地へ電流ｉ１１が流れる。さらに、双方向サイリスタ８、トランス２１、ダイオード２２、ツェナダイオード７、ダイオード１５、トランス１４及びツェナダイオード４０を介して接地へ電流ｉ１２が流れる。ツェナダイオード２８には、ダイオード９によって電流が流れない。

このとき、トナー供給ローラ３には、電流ｉ１１が流れることでツェナダイオード４０の降伏電圧値である＋１００Ｖが供給される。そして、現像ローラ２には、電流ｉ１０が流れることでツェナダイオード４０の降伏電圧値である＋１００Ｖとツェナダイオード７の降伏電圧値である＋１５０Ｖとの合計電圧値＋２５０Ｖが供給される。これにより、現像ローラ２には＋２５０Ｖの電圧が、トナー供給ローラ３には＋１００Ｖの電圧がそれぞれ供給され、感光体ドラム１からトナーを回収することができる。

さらに、時間ｔ２２で制御部１０が第２出力ポート２７からの出力をオフとし、トランジスタ１８をオフとする。そして、時間ｔ２３で制御部１０が第３出力ポート２６からＬレベル電圧を出力する。これにより、現像ローラ２及びトナー供給ローラ３に供給される電圧が図１０のように０Ｖとなり、感光体ドラム１からのトナーの回収が終了する。

そして、時間ｔ２４において、図１０のように、制御部１０は、第１出力ポート１７から第３の制御信号であるトランジスタ１１をオンとするような電圧を出力する。これにより、負極性の倍電圧整流回路６が作動する。図１２に示されたように、接地から現像ローラ２、ツェナダイオード７、ダイオード１５、トランス１４及びツェナダイオード４０を介して接地へ電流ｉ１３が流れる。また、接地から、トナー供給ローラ３、ダイオード１５、トランス１４及びツェナダイオード４０を介して接地へ電流ｉ１４が流れる。さらに、接地からツェナダイオード２８、ダイオード９、ツェナダイオード７、ダイオード１５、トランス１４及びツェナダイオード４０を介して接地へ電流ｉ１５が流れる。

このとき、現像ローラ２には、ツェナダイオード２８の降伏電圧値である−３００Ｖが供給される。また、トナー供給ローラ３には、ツェナダイオード２８の降伏電圧値である−３００Ｖと、ツェナダイオード７の降伏電圧値である−１５０Ｖとの合計電圧値である−４５０Ｖが供給される。この現像ローラ２及びトナー供給ローラ３の電圧は、トランジスタ１１をオンとしたときに同時に供給される。これにより、トナー供給ローラ３から現像ローラ２に、及び現像ローラ２から感光体ドラム１にトナーを搬送する。そして、感光体ドラム１上で形成された現像剤画像を記録媒体３８に転写し、画像を形成することができる。

さらに、時間ｔ２５で制御部１０が第１出力ポート１７からの出力をオフとし、トランジスタ１１をオフとする。これにより、現像ローラ２及びトナー供給ローラ３に供給される電圧が図１０のように０Ｖとなり、記録媒体３８への現像剤画像の形成が終了する。

この電源装置４の入出力の関係について下記表１に示す。なお、第１出力ポート１７及び第２出力ポート２７を同時にオンとすることはない。これにより、正極性の倍電圧整流回路５と負極性の倍電圧整流回路６とが排他的に電圧を出力するようになる。

このように、実施の形態２で説明した現像装置４は、実施の形態１と同様に、制御部１０で第１出力ポート１７、及び、第２出力ポート２７と第３出力ポート２６とから出力される電圧を制御信号として制御することで、現像ローラ２とトナー供給ローラ３とへの電圧の供給を同時に行うことができる。これにより、現像ローラ２とトナー供給ローラ３の電源回路を共通化でき、現像ローラ２とトナー供給ローラ３とに供給される電位の差を常に一定とすることができる。また、ツェナダイオード４０を備えることで、トナー供給ローラ３に正極性の電圧を供給することができるようになる。

本発明の電源装置４は、上述の実施の形態１及び実施の形態２で説明したものに限られない。例えば、定電圧素子として使用したツェナダイオード７、２８、４０は、バリスタを使用することもできる。すなわち、第１の定電圧素子をツェナダイオード又はバリスタのいずれかにしてもよい。第２の定電圧素子をツェナダイオード又はバリスタのいずれかにしてもよい。第３の定電圧素子をツェナダイオード又はバリスタのいずれかにしてもよい。これにより電源装置４が好適となる。

また、第１の定電圧素子であるツェナダイオード７は、２つの抵抗とトランジスタを用いて、トランジスタのコレクタ−ベース間に抵抗を接続し、ベース−エミッタ間に抵抗を接続する。そして、コレクタを正極性の倍電圧整流回路５のダイオード２２のカソードに接続し、エミッタを負極性の倍電圧整流回路６のダイオード１５のアノードに接続した回路としてもよい。

さらに、制限手段として使用している双方向サイリスタ８は、これに限らず、単方向サイリスタやトランジスタも使用することができる。例えば、単方向サイリスタを使用する場合、単方向サイリスタのカソードをトランス２１の２次側のダイオード２２が接続されていない端子に接続し、単方向サイリスタのアノードを電圧源に接続することにより双方向サイリスタ８と同じ動作効果を発する。また、例えば、ＮＰＮトランジスタを使用する場合、ＮＰＮトランジスタのエミッタをトランス２１の２次側のダイオード２２が接続されていない端子に接続し、ＮＰＮトランジスタのコレクタを電圧源に接続することにより双方向サイリスタ８と同じ動作効果を発する。すなわち、制限手段は、単方向サイリスタ、双方向サイリスタ、トランジスタのいずれかにしてもよく、これにより、電源装置４が好適となる。また、双方向サイリスタ８の代わりに電磁クラッチを利用し、このスイッチを電磁クラッチで物理的にオンオフする方法でもよい。

またさらに、正極性の倍電圧整流回路５のダイオード２２のカソードとツェナダイオード７及びダイオード９との間に１ＭΩ程度の抵抗を追加することにより、電圧ｖ４及び電圧ｖ６のリップル電圧を抑える効果がある。

さらにまた、現像ローラ２とダイオード９及びツェナダイオード７との間に１００ｋΩの抵抗を追加することにより、静電気などのノイズに対して効果がある。

また、トナー供給ローラ３とダイオード１５及びツェナダイオード７との間に１００ｋΩの抵抗を追加することにより、静電気などのノイズに対して効果がある。

本発明の画像形成装置は、実施の形態１及び実施の形態２で説明した電源装置４を使用する。これにより、現像ローラ２とトナー供給ローラ３とに供給されるの電位の差は、常に一定となり、電位の差が生じることで発生するトナーの搬送量の変動を少なくすることができる。すなわち、トナー供給ローラ３から現像ローラ２へのトナーの搬送量は常に一定となる。よって、記録媒体３８上のトナーの濃度差、濃度むらをなくすことができ、常に安定した画像形成が可能となる。この画像形成装置としては、電子写真方式を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ、マルチファンクションプリンタ等が挙げられる。

実施の形態１で説明する電源装置及びその周辺装置の構成図である。 本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。 実施の形態１で説明する電源装置の正極性の倍電圧整流回路の動作例を示した電圧電流波形の図である。 実施の形態１で説明する電源装置の正極性の倍電圧整流回路の動作例を示した電圧波形の図である。 実施の形態１で説明する電源装置の電圧供給タイムチャートである。 実施の形態１で説明する正極性の倍電圧整流回路動作時の電流の向きを示した回路図である。 実施の形態１で説明する負極性の倍電圧整流回路動作時の電流の向きを示した回路図である。 実施の形態１で説明する電源装置と従来の電源装置との効果比較する図である。 実施の形態２で説明する電源装置及びその周辺装置の構成図である。 実施の形態２で説明する電源装置の電圧供給タイムチャートである。 実施の形態２で説明する正極性の倍電圧整流回路動作時の電流の向きを示した回路図である。 実施の形態２で説明する負極性の倍電圧整流回路動作時の電流の向きを示した回路図である。

符号の説明

２ 現像ローラ
３ トナー供給ローラ
４ 電源装置
５ 正極性の倍電圧整流回路
６ 負極性の倍電圧整流回路
７、２８ ツェナダイオード
８ 双方向サイリスタ
９、１２、１５、１９、２２ ダイオード
１０ 制御部
１１、１８ トランジスタ
１３、１６、２０、２３、２５ コンデンサ
１４、２１ トランス
１７ 第１出力ポート
２４ 抵抗
２６ 第２出力ポート
２７ 第３出力ポート
２９、３０ 電圧源

Claims (7)

1. 制御手段から入力される第１の制御信号に基づいて正極性の電圧を出力する第１の昇圧整流回路と、
   前記第１の昇圧整流回路から前記正極性の電圧の出力を、前記制御手段から入力される第２の制御信号に基づいて制限する制限手段と、
   前記制御手段から入力される第３の制御信号に基づいて負極性の電圧を出力する第２の昇圧整流回路と、
   前記第１の昇流整流回路の出力と、前記第２の昇流整流回路の出力との間に接続される第１の定電圧素子と、
   前記第１の昇流整流回路の出力と基準電位との間に接続された第２の定電圧素子と、
   前記第１の昇流整流回路の出力と前記第２の定電圧素子との間、又は、前記第２の定電圧素子と基準電位との間に、前記第１の昇圧整流回路の方向に電流が流れるように接続される整流素子とを有し、
   前記制御手段の前記第１の昇圧整流回路と前記第２の昇圧整流回路とは排他的に電圧を出力するように、前記第１の制御信号、前記第２の制御信号、及び、前記第３の制御信号を前記制御手段によって制御することを特徴とする電源装置。
2. 前記第２の昇圧整流回路の出力と基準電位との間には、第３の定電圧素子を有することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 前記第１の定電圧素子は、ツェナダイオード、又は、バリスタのいずれかであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源装置。
4. 前記第２の定電圧素子は、ツェナダイオード、又は、バリスタのいずれかであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源装置。
5. 前記第３の定電圧素子は、ツェナダイオード、又は、バリスタのいずれかであることを特徴とする請求項２記載の電源装置。
6. 前記制限手段は、単方向サイリスタ、双方向サイリスタ、又は、トランジスタのいずれかであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源装置。
7. 像担持体に形成される現像剤画像を記録媒体上に形成する画像形成装置において、
   請求項１乃至６記載のいずれか１つの前記電源装置と、
   前記電源装置の前記第１の昇圧整流回路の出力に接続され、前記像担持体に前記現像剤画像を形成する現像部と、
   前記電源装置の前記第２の昇圧整流回路の出力に接続され、前記現像部に現像剤を搬送する現像剤搬送部とを有することを特徴とする画像形成装置。