JP2020052296A

JP2020052296A - バイアス電圧変更回路、作像ユニット及び画像形成装置

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Publication number: JP2020052296A
Application number: JP2018182880A
Authority: JP
Inventors: 悠岡村; Hisashi Okamura
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2020-04-02
Anticipated expiration: 2038-09-27
Also published as: US10948854B2; JP7147430B2; US20200103792A1

Abstract

【課題】交換部の交換時に、交換部内の部材に印加されるバイアス電圧を低コストで変更する。【解決手段】開示の技術の一態様に係るバイアス電圧変更回路は、電源を有する本体部に着脱可能な交換部において、前記電源から前記交換部内の部材に印加されるバイアス電圧を変更するバイアス電圧変更回路であって、前記部材に電気的に接続され、前記本体部に前記交換部を装着した場合に、前記電源に含まれる少なくとも１つの本体側ツェナーダイオードに対して、並列に接続される少なくとも１つの交換側ツェナーダイオードを有し、相互に直列に接続された前記交換側ツェナーダイオードの降伏電圧の絶対値の総和は、相互に直列に接続された前記本体側ツェナーダイオードの降伏電圧の絶対値の総和より小さい。【選択図】図６Ｂ

Description

本発明は、バイアス電圧変更回路、作像ユニット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、トナー担持体の表面に当接してトナー層厚を規制する規制部材を備え、規制部材にトナーが堆積することを防止するため、規制部材にトナーと同極性の規制バイアス電圧を印加する装置が知られている。

このような装置では、印加した規制バイアス電圧の逆極性の添加剤や微粉トナー等が規制部材に引き寄せられ、規制部材に固着することで、地汚れ等の異常画像が発生する場合がある。これに対し、既に市場で稼働している製品における上記の異常画像を防止するため、画像形成装置に着脱して交換可能なＰＣＵ（Process Cartridge Unit）等の作像ユニットの交換時に、作像ユニット内の規制部材に印加される規制バイアス電圧を低く変更する対応がなされている。規制バイアス電圧を低くすることで、引き寄せられる逆極性の添加剤や微粉トナー等を抑制し、異常画像の発生を抑制することができる。

作像ユニットの交換時に、作像ユニット内の規制部材等の部材に印加されるバイアス電圧を変更する装置として、作像ユニット内に降伏電圧の異なる複数のツェナーダイオードを設け、切替機構でツェナーダイオードの接続を切り替えることで、部材に所望のバイアス電圧を印加する装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１の装置では、ツェナーダイオードの接続の切替機構を設ける必要があるため、作像ユニット等の交換部のコストが増大する場合があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、交換部の交換時に、交換部内の部材に印加されるバイアス電圧を低コストで変更することを課題とする。

開示の技術の一態様に係るバイアス電圧変更回路は、電源を有する本体部に着脱可能な交換部において、前記電源から前記交換部内の部材に印加されるバイアス電圧を変更するバイアス電圧変更回路であって、前記部材に電気的に接続され、前記本体部に前記交換部を装着した場合に、前記電源に含まれる少なくとも１つの本体側ツェナーダイオードに対して、並列に接続される少なくとも１つの交換側ツェナーダイオードを有し、相互に直列に接続された前記交換側ツェナーダイオードの降伏電圧の絶対値の総和は、相互に直列に接続された前記本体側ツェナーダイオードの降伏電圧の絶対値の総和より小さい。

本発明の実施形態によれば、交換部の交換時に、交換部内の部材に印加されるバイアス電圧を低コストで変更することができる。

実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を説明する図である。実施形態に係る作像ユニットの構成の一例を説明する図である。実施形態に係る作像ユニット内の部材にバイアス電圧を印加する構成の一例を説明する図である。実施形態に係る画像形成装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。規制ブレードに微粉トナーが固着する様子を説明する図である。初期状態の作像ユニットの装着時に作像ユニット内の部材に印加されるバイアス電圧の一例を説明する図である。実施形態に係る作像ユニットの装着時に作像ユニット内の部材に印加されるバイアス電圧の一例を説明する図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

［第１の実施形態］
実施形態では、電子写真方式のカラーの画像形成装置を一例として説明する。

＜画像形成装置の構成＞
図１は、実施形態に係る画像形成装置２００の構成の一例を説明する図である。図１において画像形成装置２００は、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラック（以下、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと示す）のトナー像を作像するための４つの作像ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ及び１Ｋを有している。これらは、互いに異なる色のＹ、Ｍ、Ｃ及びＫトナーによりトナー像を作像し、寿命到達時に交換される。

作像ユニットの構成の一例を、図２を参照して説明する。図２は、Ｋトナー像を形成する作像ユニット１Ｋの構成の一例を説明する図である。図２に示すように、作像ユニット１Ｋは、感光体ドラム２Ｋと、クリーニングユニット３Ｋと、除電ユニットと、帯電ローラ４Ｋと、現像ユニット５Ｋとを有する。作像ユニット１Ｋは、画像形成装置２００に対して着脱可能である。作像ユニット１Ｋを画像形成装置２００から着脱して交換することで、作像ユニット１Ｋに含まれる感光体ドラム２Ｋ等の消耗品を一度に交換することが可能となっている。ここで画像形成装置２００は、「本体部」の一例であり、作像ユニット１Ｋは、「交換部」の一例である。

潜像担持体の一例である感光体ドラム２Ｋは、図の時計回り方向に所定の回転速度で回転駆動される。帯電ローラ４Ｋは、図の時計回り方向に回転し、感光体ドラム２Ｋの表面を一様に帯電させる。帯電された感光体ドラム２Ｋの表面は、レーザー光Ｌを感光体ドラム２Ｋの軸方向に走査することで露光され、静電潜像を担持する。現像ユニット５Ｋは、担持された静電潜像を現像し、感光体ドラム２Ｋの表面にＫトナー像を形成する。Ｋトナー像は、後述する中間転写ベルト１６上に一次転写される。

クリーニングユニット３Ｋは、一次転写が行われた後の感光体ドラム２Ｋの表面に付着する転写残トナーを除去する。また除電ユニットは、クリーニング後の感光体ドラム２Ｋの残留電荷を除電する。

作像ユニット１Ｙ、１Ｍ及び１Ｃでも同様に、感光体ドラム２Ｙ上にＹトナー像が、また感光体ドラム２Ｍ上にＭトナー像が、感光体ドラム２Ｃ上にＣトナー像がそれぞれ形成され、後述する中間転写ベルト１６上に転写される。

現像ユニット５Ｋは、Ｋトナーを収容する縦長のホッパ部６Ｋと、現像部７Ｋとを有する。ホッパ部６Ｋの内部には、アジテータ８Ｋ、撹拌パドル９Ｋ及びトナー供給ローラ１０Ｋ等がそれぞれ回転可能に設けられている。ホッパ部６Ｋ内のＫトナーは、アジテータ８Ｋや撹拌パドル９Ｋの回転により撹拌されながら、自重によりトナー供給ローラ１０Ｋに向けて移動する。

現像ユニット５Ｋの現像部７Ｋには、感光体ドラム２Ｋやトナー供給ローラ１０Ｋに当接しながら図の反時計回り方向に回転する現像ローラ１１Ｋと、現像ローラ１１Ｋの表面に先端を当接させる規制ブレード１２Ｋとが設けられている。

トナー供給ローラ１０Ｋはローラ部を有し、ホッパ部６Ｋ内のＫトナーをローラ部の表面に付着させながら図の反時計回り方向に回転し、現像ローラ１１Ｋに当接している。規制ブレード１２Ｋは、金属製プレートからなる部材である。ここで規制ブレード１２Ｋは、「規制部材」の一例であり、現像ローラ１１Ｋは、「トナー担持体」の一例である。

ホッパ部６Ｋ内のトナー供給ローラ１０Ｋに付着したＫトナーは、現像ローラ１１Ｋとトナー供給ローラ１０Ｋとが当接する部分で現像ローラ１１Ｋの表面に供給される。現像ローラ１１Ｋとトナー供給ローラ１０Ｋは、互いが当接する部分で互いの表面を逆方向に移動させるように回転駆動する。

トナー供給ローラ１０Ｋは当接する部分で表面を現像ローラ１１Ｋとは逆方向に移動させることで、現像ローラ１１Ｋ上のＫトナーを回収したり、現像ローラ１１Ｋに対して新たなＫトナーを供給したりすることができる。

現像ローラ１１Ｋに供給されたＫトナーは、現像ローラ１１Ｋの回転に伴って現像ローラ１１Ｋと規制ブレード１２Ｋが当接する部分を通過する際に、規制ブレード１２Ｋとの摺擦によって摩擦帯電が促されるとともに、ローラ表面上でのトナー層厚が均一に規制される。そして、層厚規制後のＫトナーは、現像ローラ１１Ｋと感光体ドラム２Ｋが当接する部分である現像領域において、感光体ドラム２Ｋ表面のＫ用の静電潜像に付着する。この付着により、Ｋ用の静電潜像がＫトナー像に現像される。

次に図３は、作像ユニット１Ｋ内の規制ブレード１２Ｋ等の部材にバイアス電圧を印加する構成の一例を説明するための図である。高圧電源１５１は、商用電源等から供給される電圧を所望の電圧に変換してトナー供給ローラ１０Ｋ、現像ローラ１１Ｋ及び規制ブレード１２Ｋに出力し、それぞれにバイアス電圧を印加する。

現像ローラ１１Ｋには、現像バイアス電圧が印加される。現像バイアス電圧はＫトナーの帯電極性と同極性であり、且つ絶対値が感光体ドラム２Ｋの地肌部電位の絶対値と静電潜像電位の絶対値との間の値になっている。

トナー供給ローラ１０Ｋには、供給バイアス電圧が印加される。供給バイアス電圧は、Ｋトナーの帯電極性と同極性であり、且つその絶対値が現像バイアスの絶対値よりも大きな値になっている。このため、現像ローラ１１Ｋとトナー供給ローラ１０Ｋが当接する部分では、トナー供給ローラ１０Ｋ上のＫトナーに対して、トナー供給ローラ１０Ｋ側から現像ローラ１１Ｋ側に向かう静電気力が付与される。これにより、トナー供給ローラ１０Ｋ上のＫトナーが効率良く現像ローラ１１Ｋに転位することができる。

規制ブレード１２Ｋには、規制バイアス電圧が印加される。規制バイアス電圧は、Ｋトナーの帯電極性と同極性であり、且つその絶対値が現像バイアスの絶対値よりも大きな値になっている。このため、規制ブレード１２Ｋと現像ローラ１１Ｋが当接する部分に進入したＫトナーは、現像ローラ１１Ｋ表面に向けて押し付けられて摩擦帯電が助長される。

図２〜３ではＫ用の作像ユニット１Ｋを例にして説明したが、作像ユニット１Ｙ、１Ｍ及び１Ｃにおいても同様である。また各バイアス電圧の具体的な電圧値等については、別途、図６を用いて詳述する。

図１に戻り、作像ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ及び１Ｋの鉛直方向下方には、転写ユニット１５が設けられている。転写ユニット１５は、中間転写ベルト１６と、従動ローラ１７と、駆動ローラ１８と、４つの一次転写ローラ１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ及び１９Ｋとを有し、無端状の中間転写ベルト１６を張架しながら図の反時計回り方向に回転する。また転写ユニット１５は、二次転写ローラ２０と、ベルトクリーニング部２１と、クリーニングバックアップローラ２２とを有する。

従動ローラ１７と、駆動ローラ１８と、クリーニングバックアップローラ２２と、４つの一次転写ローラ１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ及び１９Ｋとは、中間転写ベルト１６のループの内側に設けられている。従動ローラ１７及び駆動ローラ１８はそれぞれ中間転写ベルト１６を張架する張架ローラとしての機能を有する。駆動ローラ１８は、図の反時計回り方向に回転駆動されることで、中間転写ベルト１６を同じ方向に回転させる。

４つの一次転写ローラ１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ及び１９Ｋは、回転する中間転写ベルト１６を感光体ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ及び２Ｋとの間に挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト１６の表面と、感光体ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ及び２Ｋとが当接し、Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫ用の一次転写ニップが形成されている。

一次転写ローラ１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ及び１９Ｋには、一次転写バイアス電源によってそれぞれ一次転写バイアスが印加され、これにより感光体ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ及び２Ｋの静電潜像と、一次転写ローラ１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ及び１９Ｋとの間に転写電界が形成されている。

Ｙ用の作像ユニット１Ｙの感光体ドラム２Ｙの表面に形成されたＹトナー像は、感光体ドラム２Ｙの回転に伴ってＹ用の一次転写ニップに進入すると、転写電界やニップ圧の作用により、感光体ドラム２Ｙ上から中間転写ベルト１６上に一次転写される。

Ｙトナー像が一次転写された中間転写ベルト１６は、回転によりＭ、Ｃ及びＫ用の一次転写ニップを通過する際に、感光体ドラム２Ｍ上のＭトナー像、感光体ドラム２Ｃ上のＣトナー像及び感光体ドラム２Ｋ上のＫトナー像がそれぞれＹトナー像上に順次重ね合わされて一次転写される。このようにして中間転写ベルト１６上には４色のトナー像が形成される。

駆動ローラ１８は、中間転写ベルト１６における周方向の全領域のうち、二次転写ニップを形成する箇所を周面に掛け回してベルト湾曲箇所を形成する転写裏打ちローラとしての機能を有する。転写ユニット１５の二次転写ローラ２０は、駆動ローラ１８の曲率に沿って湾曲するベルト湾曲箇所にベルト表面側から当接して二次転写ニップを形成している。

二次転写ローラ２０、及び駆動ローラ１８のうちの何れか一方には、転写バイアス電源によって二次転写バイアスが印加される。また、他方はアース接続されている。これにより、二次転写ローラ２０と駆動ローラ１８との間に二次転写電界が形成される。

転写ユニット１５の鉛直方向下方には、用紙Ｐを複数枚重ねた紙束の状態で収容している給紙カセット３０が、画像形成装置の筐体に対してスライド着脱可能に設けられている。給紙カセット３０は、紙束の一番上の用紙Ｐに給紙ローラ３０ａを当接させ、所定のタイミングで図の反時計回り方向に回転させることで、給紙ローラ３０ａに当接する用紙Ｐを給紙路３１に向けて送り出すことができる。

給紙路３１の末端付近には、レジストローラ対３２が設けられている。レジストローラ対３２は、給紙カセット３０における紙排出側の端部の斜め上方に設けられている。給紙カセット３０内からカセット側方に向けてほぼ水平方向に排出された用紙Ｐは、排出後方向転換されて、レジストローラ対３２のレジストニップに向けて搬送される。

レジストローラ対３２は、給紙カセット３０から送り出された用紙Ｐをローラ間に挟み込むとすぐに両ローラの回転を停止させる。そして挟み込んだ用紙Ｐを二次転写ニップ内で中間転写ベルト１６上の４色トナー像に同期させ得るタイミングで回転駆動を再開し、用紙Ｐを二次転写ニップに向けて送り出す。

二次転写ニップで用紙Ｐに密着された中間転写ベルト１６上の４色トナー像は、二次転写電界やニップ圧の影響を受けて用紙Ｐ上に一括二次転写され、用紙Ｐの白色と相まってフルカラートナー像となる。このようにして表面にフルカラートナー像が形成された用紙Ｐは、二次転写ニップを通過すると、二次転写ローラ２０や中間転写ベルト１６から曲率分離する。そして転写後搬送路３３を経由して、二次転写ニップの上方に設けられた定着装置３４に搬送される。

二次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト１６には、用紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。中間転写ベルト１６の表面に当接しているベルトクリーニング部２１は、このような転写残トナーをベルト表面からクリーニングする。クリーニングバックアップローラ２２は、ベルトクリーニング部２１によるベルトのクリーニングをループ内側からバックアップする。

定着装置３４は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ３４ａと、これに所定の圧力で当接しながら回転する加圧ローラ３４ｂとによって定着ニップを形成する。定着装置３４内に送り込まれた用紙Ｐは、未定着トナー像の担持面を定着ローラ３４ａに密着させるようにして定着ニップに挟まれる。そして定着ローラ３４ａと加圧ローラ３４ｂによる加熱や加圧によってトナー像中のトナーが軟化されて、フルカラー画像が用紙Ｐに定着される。

定着装置３４内から排出された用紙Ｐは、定着後搬送路３５を経由した後、排紙路３６と反転前搬送路４１との分岐点にさしかかる。定着後搬送路３５の側方には、回動軸４２ａを中心にして回動駆動される切替爪４２が設けられている。切替爪４２の回動により定着後搬送路３５の末端付近を閉鎖したり開放したりすることができる。

定着装置３４から用紙Ｐが送り出されるタイミングでは、切替爪４２が図に実線で示す回動位置で停止して、定着後搬送路３５の末端付近を開放している。これにより用紙Ｐが定着後搬送路３５から排紙路３６内に進入して、排紙ローラ対３７のローラ間に挟み込まれる。

テンキー等からなる操作部に対する入力操作や、パーソナルコンピュータ等から送られてくる制御信号などにより、片面プリントモードが設定されている場合には、排紙ローラ対３７に挟み込まれた用紙Ｐがそのまま機外へと排出される。そして、筐体の上カバー５０の上面であるスタック部にスタックされる。

一方、両面プリントモードに設定されている場合には、先端側を排紙ローラ対３７に挟み込まれながら排紙路３６内を搬送される用紙Ｐの後端側が定着後搬送路３５を通り抜ける。そして切替爪４２が図中一点鎖線の位置まで回動して、定着後搬送路３５の末端付近が閉鎖される。これとほぼ同時に、排紙ローラ対３７が逆回転を開始し、用紙Ｐは後端側を先頭に向けながら搬送されて、反転前搬送路４１内に進入する。

画像形成装置の右端部は、回動軸４０ａを中心に回動することで筐体本体に対して開閉可能な反転ユニット４０になっている。排紙ローラ対３７が逆回転すると用紙Ｐがこの反転ユニット４０の反転前搬送路４１内に進入して、鉛直方向上側から下側に向けて搬送される。反転搬送ローラ対４３のローラ間を経由した後、半円状に湾曲している反転搬送路４４内に進入する。更に、その湾曲形状に沿って搬送されるのに伴って上下面が反転されながら、鉛直方向上側から下側に向けての進行方向も反転して、鉛直方向下側から上側に向けて搬送される。その後、給紙路３１内を経て、二次転写ニップに再進入する。そして、もう一方の面にもフルカラー画像が一括二次転写された後、転写後搬送路３３、定着装置３４、定着後搬送路３５、排紙路３６、排紙ローラ対３７を順次経由して、機外へと排出される。

次に図４は、実施形態に係る画像形成装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。メイン制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、不揮発性メモリとを有し、プリンタ全体の各種機器の駆動の制御や演算処理を統括する。

メイン制御部１００は、Ｉ／Ｏインターフェース１０１を介してプリントサーバー回路１０４、画像データ処理部１０５、ＬＡＮ（Local Area Network）ポート１０２等に電気的に接続されている。またメイン制御部１００は、Ｉ／Ｏインターフェース１０１を介して、ＵＳＢポート１０３、書込制御部１０７、ユニット交換検知器１０９、光書込ユニット７０、高圧電源制御部１５３等に接続されている。

高圧電源制御部１５３は、メイン制御部１００から入力される制御信号に基づいて高圧電源１５１の出力を制御する。具体的には、現像バイアス電圧の出力値を制御したり、供給バイアス電圧の出力値を制御したり、規制バイアス電圧の出力値を制御したりする。

ＬＡＮポート１０２は、外部のローカルエリアネットワークを介して、パーソナルコンピュータやスキャナとの通信を行って、出力すべき画像の画像データを取得することが可能である。また、ＵＳＢポート１０３は、ＵＳＢケーブルを介して外部のパーソナルコンピュータと通信を行って、出力すべき画像の画像データを取得することが可能である。

パーソナルコンピュータからローカルエリアネットワークを介してＬＡＮポート１０２に入力された画像データは、プリントサーバー回路１０４を介して画像データ処理部１０５に入力される。また、パーソナルコンピュータからＵＳＢポート１０３に入力されたカラー画像データは、そのまま画像データ処理部１０５に入力される。

画像データ処理部１０５は、受信したカラー画像データを、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の色分解画像データに分離した後、それらをＹ、Ｍ、Ｃ及びＫの４つの色分解画像データに変換する。そして、得られたＹ、Ｍ、Ｃ及びＫの色分解画像データを、書込制御部１０７に送信する。書込制御部１０７は、画像データ処理部１０５から受信したＹ、Ｍ、Ｃ及びＫの色分解画像データに基づいて、光書込ユニット７０の駆動を制御して感光体ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ及び２Ｋをそれぞれ光走査させる。また、各ページで同期をとるためのページ同期信号を、メイン制御部１００や、高圧電源制御部１５３に送信する。

メイン制御部１００は、そのページ同期信号に基づいて、給紙カセット３０やレジストローラ対３２からの用紙Ｐの送り出しを制御する。また、高圧電源制御部１５３は、そのページ同期信号に基づいて、各種のバイアスの出力値を制御する。

＜バイアス電圧変更回路の構成＞
次に、実施形態に係るバイアス電圧変更回路の機能及び構成について説明する。

上述したように現像ユニット５Ｋの現像部７Ｋには、規制ブレード１２Ｋが設けられ、現像ローラ１１Ｋに供給されたＫトナーは規制ブレード１２Ｋによりローラ表面上でのトナー層厚が均一に規制される。この際に、規制ブレード１２Ｋに規制バイアス電圧と逆極性の添加剤や微粉トナーが規制ブレード１２Ｋに付着して固着する場合がある。

図５は、規制ブレード１２Ｋに微粉トナー１４が固着する様子を説明する図である。現像ローラ１１Ｋは、図に破線の矢印で示す方向に回転している。Ｋトナー１３Ｋは現像ローラ１１Ｋの表面に供給され、現像ローラ１１Ｋの回転に伴って実線の矢印で示す方向に移動する。そして現像ローラ１１Ｋと規制ブレード１２Ｋが当接する部分を通過する際に、ローラ表面上でのトナー層厚が均一に規制される。

規制ブレード１２Ｋにはトナーと同極性の規制バイアス電圧が高圧電源１５１により印加されているため、反発し合ってＫトナー１３Ｋは規制ブレード１２Ｋには付着していない。しかし規制バイアス電圧と逆極性の微粉トナー１４は、規制ブレード１２Ｋに引き寄せられ、付着している。このような規制バイアス電圧と逆極性の微粉トナー１４や添加剤等が規制ブレード１２Ｋに固着することで、画像形成時に地汚れなどの異常画像が発生する場合がある。

尚、微粉トナーとは、粉砕加工されるトナーに含まれる、画像形成に寄与しない微小なトナーである。また添加剤はトナー粒子の表面に設けられた、トナー粒子同士が固着するのを防止するための材料である。

実施形態では、消耗品の寿命等により作像ユニット１Ｋを交換する際に、規制バイアス電圧を当初より低くするように変更することで、逆極性の添加剤や微粉トナー等が規制ブレード１２Ｋに引き寄せられることを抑制し、異常画像の発生を抑制する。

またその際に、バイアス電圧変更回路により規制バイアス電圧を変更することで、作像ユニット１Ｋに切替機構を設けたり、交換を行うサービスマンに能動的な切替作業を行わせたりすることなく、低コストで規制バイアス電圧を変更可能にしている。

実施形態に係るバイアス電圧変更回路の構成について、図６Ａ及び図６Ｂを参照して説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、作像ユニット内の部材に印加されるバイアス電圧を説明する図である。

図６Ａは、初期状態の作像ユニット１Ｋａが画像形成装置２００に装着される場合に、作像ユニット１Ｋａ内の部材に印加されるバイアス電圧の一例を説明する図である。尚、初期状態の作像ユニットとは、具体的には、例えば工場出荷時の画像形成装置に装着されている作像ユニットであり、換言すると、規制バイアス電圧の「変更前」の作像ユニットである。

一方、図６Ｂは、実施形態に係る交換時の作像ユニット１Ｋｂが画像形成装置２００ａに装着される場合に、作像ユニット１Ｋｂ内の部材に印加されるバイアス電圧の一例を説明する図である。尚、交換用の作像ユニットとは、具体的には画像形成装置２００を出荷後、市場で稼働している製品で初期状態の作像ユニットが寿命に到達したために交換される作像ユニットであり、規制バイアス電圧の「変更後」の作像ユニットである。

図６Ａ及び６Ｂにおいて、作像ユニット１Ｋａ及び１Ｋｂは、それぞれ図に破線の矢印で示される方向にスライドし、作像ユニット１Ｋａ及び１Ｋｂのそれぞれが備える接点Ｎ１〜Ｎ４が高圧電源１５１の備える接点Ｎ５〜Ｎ８に電気的に接続するようにして装着される。具体的には、接点Ｎ１と接点Ｎ５、接点Ｎ２と接点Ｎ６、接点Ｎ３と接点Ｎ７、接点Ｎ４と接点Ｎ８が、作像ユニット１Ｋａ、又は１Ｋｂの装着により、それぞれ電気的に接続される。図６Ａ及び図６Ｂは、作像ユニット１Ｋａ及び１Ｋｂが装着される直前であって、接点Ｎ１〜Ｎ４が接点Ｎ５〜Ｎ８に接続する直前の状態を示している。

画像形成装置２００ａ及び２００ｂはそれぞれ高圧電源１５１を備え、高圧電源１５１は変圧器１５１ａと、変圧器１５１ｂとを備えている。

変圧器１５１ａは、入力される電圧を昇圧し、帯電ローラ４Ｋに対して帯電バイアス電圧を印加する。変圧器１５１ｂは、入力される電圧を昇圧し、現像ローラ１１Ｋに対して現像バイアス電圧を、また規制ブレード１２Ｋに対して規制バイアス電圧を、トナー供給ローラ１０Ｋに対して供給バイアス電圧を、それぞれ印加する。

変圧器１５１ａ及び１５１ｂの間には、ツェナーダイオード（定電圧ダイオード）Ｚ１及びＺ２が相互に直列に接続され、直列回路を構成している。ここで、ツェナーダイオードとは、リファレンスとなる一定の電圧を得るために使用される電気素子である。ツェナーダイオードを接続することで、降伏電圧により規定される一定の電圧を得ることができる。

電圧値の具体例を示しながら各部材に印加されるバイアス電圧を説明する。図６Ａにおいて、変圧器１５１ａは−１１００Ｖの電圧（Ｖｃ）を出力し、接点Ｎ５と接点Ｎ１が接続した場合に、帯電バイアス電圧として−１１００Ｖが帯電ローラ４Ｋに印加される。

変圧器１５１ｂは−２００Ｖの電圧（Ｖｂ）を出力し、接点Ｎ８と接点Ｎ４が接続した場合に、現像バイアス電圧として−２００Ｖが現像ローラ１１Ｋに印加される。また変圧器１５１ｂの出力電圧は、降伏電圧が−２００ＶであるツェナーダイオードＺ２を介して−４００Ｖに降下し、接点Ｎ８と接点Ｎ４が接続した場合に、規制バイアス電圧として−４００Ｖが規制ブレード１２Ｋに印加される。

さらに変圧器１５１ｂの出力電圧は、降伏電圧が−５０ＶであるツェナーダイオードＺ１を介して−４５０Ｖに降下し、接点Ｎ６と接点Ｎ２が接続した場合に、供給バイアス電圧として−４５０Ｖがトナー供給ローラ１０Ｋに印加される。

一方、図６Ｂにおいて、作像ユニット１Ｋｂはバイアス電圧変更回路１５Ｋを備え、バイアス電圧変更回路１５Ｋは相互に直列に接続するツェナーダイオードＺ３及びＺ４を備えている。ツェナーダイオードＺ３の降伏電圧は−１００Ｖであり、ツェナーダイオードＺ４の降伏電圧は−１００Ｖである。

作像ユニット１Ｋｂが画像形成装置２００ｂに装着されると、相互に直列に接続されたツェナーダイオードＺ３及びＺ４は、画像形成装置２００ｂの高圧電源１５１が備える相互に直列に接続されたツェナーダイオードＺ１及びＺ２に対し、並列回路を構成する。

ここで、相互に直列に接続されたツェナーダイオード群が複数接続されて並列回路を構成する場合、各ツェナーダイオードの降伏電圧の絶対値の総和が小さいツェナーダイオード群のみが機能する。上述の例では、ツェナーダイオードＺ１及びＺ２の降伏電圧の絶対値の総和は２５０Ｖであり、ツェナーダイオードＺ３及びＺ４の降伏電圧の絶対値の総和は２００Ｖである。従ってツェナーダイオードＺ３及びＺ４の降伏電圧の絶対値の総和の方が小さいため、ツェナーダイオードＺ３及びＺ４のみが機能する。

図６Ｂにおいて、変圧器１５１ｂは−２００Ｖの電圧（Ｖｂ）を出力し、接点Ｎ８と接点Ｎ４が接続した場合に、現像バイアス電圧として−２００Ｖが現像ローラ１１Ｋに印加される。また変圧器１５１ｂの出力電圧は、降伏電圧が−１００ＶであるツェナーダイオードＺ４を介して−３００Ｖに降下し、接点Ｎ８と接点Ｎ４が接続した場合に、規制バイアス電圧として−３００Ｖが規制ブレード１２Ｋに印加される。さらに変圧器１５１ｂの出力電圧は、降伏電圧が−１００ＶであるツェナーダイオードＺ３を介して−４００Ｖに降下し、接点Ｎ６と接点Ｎ２が接続した場合に、供給バイアス電圧として−４００Ｖがトナー供給ローラ１０Ｋに印加される。

このようにして作像ユニット１Ｋｂは、初期状態（図６Ａ）の規制バイアス電圧である−４００Ｖを、その交換時（図６Ｂ）に−３００Ｖに変更することができる。規制バイアス電圧を低くすることで、規制ブレード１２Ｋに引き寄せられる逆極性の添加剤や微粉トナー等を抑制し、異常画像の発生を抑制することができる。

また実施形態では、ツェナーダイオードＺ３及びＺ４の降伏電圧の絶対値の総和をツェナーダイオードＺ１及びＺ２の降伏電圧の絶対値の総和より小さくすることで、作像ユニット１Ｋｂを画像形成装置２００ｂに装着した際に、ツェナーダイオードＺ３及びＺ４のみを機能させる。これにより作像ユニット１Ｋｂを画像形成装置２００ｂに装着するだけで、規制バイアス電圧を低く変更することができる。

ツェナーダイオードＺ３及びＺ４を有するバイアス電圧変更回路１５Ｋは簡単な構成で低コストである。そのため作像ユニット等の交換部の交換時に、交換部内の部材に印加されるバイアス電圧を低コストで変更することができる。

尚、ツェナーダイオードＺ１及びＺ２は本体側ツェナーダイオードの一例であり、ツェナーダイオードＺ３及びＺ４は交換側ツェナーダイオードの一例である。

また上述では、作像ユニット１Ｋが有するバイアス電圧変更回路１５Ｋを例に説明したが、他の作像ユニット１Ｙ、１Ｃ及び１Ｍもそれぞれバイアス電圧変更回路を有し、その機能及び構成はバイアス電圧変更回路１５Ｋと同様である。

また図６Ａ及び６Ｂでは、高圧電源１５１が作像ユニット１Ｋ内の部材にバイアス電圧を印加する例を示したが、高圧電源１５１は、他の作像ユニット１Ｙ、１Ｃ及び１Ｍそれぞれの内部の部材にバイアス電圧を印加してもよい。または作像ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ及び１Ｋ毎に高圧電源を備える構成にしてもよい。

さらに実施形態では、画像形成装置２００がフルカラーの画像形成装置である例を示したが、モノクロの画像形成装置においても同様の効果を得ることができる。

［第２の実施形態］
本実施形態では、ツェナーダイオードの降伏電圧の公差、及び温度特性を考慮して決定したツェナーダイオードの組み合わせの一例を説明する。

以下の（１）は降伏電圧の公差によるツェナーダイオードの降伏電圧の変化範囲の一例を示し、（２）は温度特性によるツェナーダイオードの降伏電圧の変化範囲の一例を示す。尚、ＶＺ１はツェナーダイオードＺ１の降伏電圧、ＶＺ２はツェナーダイオードＺ２の降伏電圧、ＶＺ３はツェナーダイオードＺ３の降伏電圧、ＶＺ４はツェナーダイオードＺ４の降伏電圧をそれぞれ表している。

また（１）及び（２）では、＋側への変化の上限値と−側への変化の下限値が、「／」を用いて記載されている。例えばＶＺ１の記載では、５１ＶをＴｙｐ値（代表値）とし、これが−２Ｖから＋４Ｖまで変化することが示されている。

（１）公差による変化範囲
ＶＺ１：５１Ｖ＋４Ｖ／−２Ｖ
ＶＺ２：２００Ｖ＋１２Ｖ／−１２Ｖ
ＶＺ３：１００Ｖ＋６Ｖ／−６Ｖ
ＶＺ４：１００Ｖ＋６Ｖ／−６Ｖ
（２）温度特性による変化範囲
ＶＺ１：５１Ｖ＋１Ｖ／−２Ｖ
ＶＺ２：２００Ｖ＋４Ｖ／−１０Ｖ
ＶＺ３：１００Ｖ＋２Ｖ／−５Ｖ
ＶＺ４：１００Ｖ＋２Ｖ／−５Ｖ
上記（１）及び（２）によれば、ＶＺ３とＶＺ４の最大値の和は２１６Ｖであり、ＶＺ１とＶＺ２の最小値の和の２２５Ｖより小さい。従ってツェナーダイオードＺ３及びＺ４で構成されるツェナーダイオード群のみを機能させ、規制バイアス電圧を低く変更することができる。

このように、ツェナーダイオードの降伏電圧の公差、及び温度特性を考慮してツェナーダイオードの組み合わせを決定することができる。

尚、上記以外の降下は第１の実施形態で示したものと同様である。

以上、実施形態に係る画像形成装置、及び画像形成方法について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ作像ユニット
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ感光体ドラム
３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋクリーニングユニット
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ帯電ローラ
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋトナー供給ローラ
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ現像ローラ
１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ規制ブレード
１５Ｋバイアス電圧変更回路
１６中間転写ベルト
１５１高圧電源
１５１ａ、１５１ｂ変圧器
１５３高圧電源制御部
２００、２００ａ、２００ｂ画像形成装置
Ｚ１〜Ｚ４ツェナーダイオード
Ｎ１〜Ｎ１４接点

特開平５−２３０１号公報

Claims

電源を有する本体部に着脱可能な交換部において、前記電源から前記交換部内の部材に印加されるバイアス電圧を変更するバイアス電圧変更回路であって、
前記部材に電気的に接続され、前記本体部に前記交換部を装着した場合に、前記電源に含まれる少なくとも１つの本体側ツェナーダイオードに対して、並列に接続される少なくとも１つの交換側ツェナーダイオードを有し、
相互に直列に接続された前記交換側ツェナーダイオードの降伏電圧の絶対値の総和は、相互に直列に接続された前記本体側ツェナーダイオードの降伏電圧の絶対値の総和より小さい
バイアス電圧変更回路。
電源を有する画像形成装置に着脱可能な作像ユニットであって、
潜像担持体と、
表面に担持したトナーによって前記潜像担持体上の潜像を現像するトナー担持体と、
前記トナー担持体の表面に当接して前記表面上のトナー層厚を規制する規制部材と、
前記電源から前記規制部材に印加される規制バイアス電圧を変更するバイアス電圧変更回路と、を有し、
前記バイアス電圧変更回路は、
前記規制部材に電気的に接続され、前記画像形成装置に前記作像ユニットを装着した場合に、前記電源に含まれる少なくとも１つの本体側ツェナーダイオードに対して並列に接続される少なくとも１つの交換側ツェナーダイオードを有し、
相互に直列に接続された前記交換側ツェナーダイオードの降伏電圧の絶対値の総和は、相互に直列に接続された前記本体側ツェナーダイオードの前記降伏電圧の絶対値の総和より小さい
作像ユニット。
前記規制バイアス電圧は、変更前に対し、変更後が低い
請求項２に記載の作像ユニット。
請求項２、又は３に記載の作像ユニットを有する画像形成装置。