JP4204330B2

JP4204330B2 - Power supply device, developing device, and image forming apparatus

Info

Publication number: JP4204330B2
Application number: JP2003002219A
Authority: JP
Inventors: 俊一阿部
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2023-01-08
Also published as: JP2004215460A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧出力対象部材に対して出力端子から所定の電圧を出力する電源装置、この電源装置を備えた現像装置、並びに、この現像装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の画像形成装置としては、電子写真方式の画像形成装置が知られている。この画像形成装置においては、例えば、感光体等の潜像担持体表面を一様に帯電し、次いで、その一様帯電された潜像担持体表面のうちトナーを付着させない部分の電位を０Ｖに近づけることで静電潜像を形成する。この静電潜像を現像（可視像化）する場合、現像ローラ等の現像剤担持体上に担持された現像剤を、現像剤担持体と潜像担持体とが対向する現像領域に搬送する。そして、この現像領域に現像電界を形成し、現像剤担持体上に担持されている現像剤中のトナーを潜像担持体上の静電潜像に付着させることで、潜像担持体上にトナー像を形成する。このような画像形成装置では、現像時において、一様に帯電された潜像担持体表面の帯電電位と同極性であって、その帯電電位よりも絶対値が小さくかつ静電潜像部分の電位よりも大きい現像バイアスを現像剤担持体に印加する。この構成においては、帯電電位と逆極性に帯電したトナーを用いる。よって、現像領域において現像剤担持体上の現像剤中のトナーには、潜像担持体上の画像部となる静電潜像部分（１０００Ｖに近い電位）への引力（静電力）が働く一方で、非画像部となる静電潜像部分（０Ｖに近い電位）への斥力（静電力）が働く。これにより、現像剤中のトナーは、潜像担持体表面のうち画像部となる静電潜像部分にだけ選択的に付着することができる。
【０００３】
図６は、現像剤担持体に現像バイアスを印加するための従来の高圧電源装置の概略構成を示す回路図である。この高圧電源装置１００は、本高圧電源装置１００の出力端子Ａ，Ｂ間に生じる出力電圧を一定に保つように定電圧制御を行う定電圧制御回路１０１を備えている。また、この高圧電源装置１００は、直流高圧用のトランス１０２、整流用のコンデンサ１０３及びダイオード１０４なども備えている。出力端子Ａは、電圧出力対象部材としての現像剤担持体である現像ローラ４に直接接続されており、出力端子Ｂはグランドに落とされている。このような構成により、高圧電源装置１００で発生した４００Ｖの直流電圧が、その出力端子Ａに接続された現像ローラ４に対し、現像バイアスとして印加される。
【０００４】
この高圧電源装置１００によれば、現像領域に存在する感光体ドラム８の表面部分の電位が０〜４００Ｖの範囲内で変化しても、高圧電源装置１００の出力端子Ａの電圧は４００Ｖにコントロールされる。しかし、現像領域に存在する感光体ドラム８の表面部分の電位が４００Ｖを越えて、例えば１０００Ｖとなると、現像ローラ４に対して、感光体ドラム８から１０００Ｖの電圧が印加される場合がある。この場合、高圧電源装置１００の出力端子Ａに印加される外部電圧１０００Ｖの方が、出力電圧４００Ｖよりも６００Ｖも高くなり、高圧電源装置１００側から現像ローラ４に向かって出力端子Ａから流れ出す電流は「０」になる。このとき、定電圧制御回路１０１は、フィードバックされた電圧から、９９．９ＭΩの抵抗Ｒ１と、１００ＫΩの抵抗Ｒ２とで分圧した電圧が十分高いと判断する。この結果、定電圧制御回路１０１は、その出力電圧を低下させるべくトランス１０２に流す電流を低下させる。しかし、この定電圧制御回路１０１からの電流の供給を仮に「０」にしても、ダイオード１０４が有るため、感光体ドラム８上における１０００Ｖになっている高電位部分の電荷は、トランス１０２を通ってグランドＧＮＤへ逃げることができない。従って、感光体ドラム８上における１０００Ｖになっている高電位部分の電荷は、現像ローラ４、出力端子Ａ、７．５ＭΩの抵抗Ｒ３の経路を経て、出力端子Ｂからグランドに逃げることになる。しかし、この抵抗Ｒ３の抵抗値は７．５ＭΩと非常に高いため、感光体ドラム８上における１０００Ｖになっている高電位部分の電荷がグランドに逃げにくい。
【０００５】
ここで、特許文献１には、感光体ドラムを一様に帯電するための帯電ローラに帯電バイアスを印加するための帯電高電圧発生回路を備えた電源装置が開示されている。この帯電高電圧発生回路の出力端子は、帯電ローラに接続されている。この電源装置は、その出力端子とグランドとの間にノイズバイパスコンデンサと呼んでいるコンデンサを配置している。この電源装置によれば、帯電高電圧発生回路の出力端子に外部から高周波ノイズが印加されても、その高周波ノイズは、ノイズバイパスコンデンサからグランドに逃げることができる。なお、図６に示した高圧電源装置１００においても、コンデンサ１０３がノイズバイパスコンデンサとして機能し、感光体ドラム８上における１０００Ｖの電荷をグランドに逃がすことも可能である。しかし、このようなノイズバイパスコンデンサは、高周波ノイズに対しては低インピーダンスであるが、低周波ノイズに対しては高インピーダンスとなる。そのため、高圧電源装置１００の出力端子Ａに印加される外部電圧１０００Ｖが低周波数であると、やはり、感光体ドラム８上における１０００Ｖになっている高電位部分の電荷をグランドに逃がしにくい。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２８３２８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本出願人は、特願２００２−１９８７１８号において、電圧出力対象部材（現像ローラ）と出力端子Ａとの間に出力中継回路を設けた電源装置を提案した。この電源装置の出力中継回路は、出力端子Ａから出力される出力電圧よりも大きい電圧が外部から電圧出力対象部材（現像ローラ）に印加された際に、外部（感光体ドラム）から印加された外部電圧と出力電圧との電圧差に基づいて、電圧出力対象部材とグランドとの間の出力インピーダンスを低下させるものである。
【０００８】
具体的には、例えば、図７に示すような構成が挙げられる。この構成においては、高圧電源装置１００の出力端子Ａと現像ローラ４との間に、外部電圧をグランドに逃すための出力中継回路１００Ａが追加されている。この出力中継回路１００Ａは、電界効果トランジスタ（以下、「ＦＥＴ」という。）１０１を有している。このＦＥＴ１０１は、ｐチャンネルＭＯＳ−ＦＥＴである。感光体ドラム８の表面電位が０〜４００Ｖの範囲で変化している場合、高圧電源装置１００の電流の経路は、出力端子Ａ、１ＫΩの抵抗Ｒ４、１０ＫΩの抵抗Ｒ５、現像ローラ４、感光体ドラム８、グランドの順となる。このとき、ＦＥＴ１０１のゲート端子Ｇの電圧は、ソース端子Ｓの電圧よりも高いので、ＦＥＴ１０１はＯＦＦの状態となる。この状態では、ゲート−ドレイン間の抵抗値及びゲート−ソース間の抵抗値が非常に大きいため、電気的には開放状態となり、出力中継回路１００ＡにＦＥＴ１０１が無いのと同じとなる。したがって、定電圧化された４００Ｖの出力電圧が、出力端子Ａから抵抗Ｒ４及び抵抗Ｒ５を通じて、現像ローラ４に供給される。
一方、感光体ドラム８の表面電位が４００Ｖを越えて、例えば１０００Ｖとなった場合、感光体ドラム８の表面電位の１０００Ｖが現像ローラ４を通じて、ＦＥＴ１０１のソース端子Ｓに印加されることがある。このとき、ＦＥＴ１０１のゲート端子Ｇの電圧はほぼ４００Ｖ、ソース端子Ｓの電圧はほぼ１０００Ｖとなる。よって、ゲート端子Ｇの電圧はソース端子Ｓの電圧に比べて低くなり、ＦＥＴ１０１がＯＮの状態となる。ＦＥＴ１０１がＯＮ状態のとき、ソース−ドレイン間の抵抗値は数オーム以下と小さくなるので、ＦＥＴ１０１は大きなドレイン電流を流すことができる。これにより、感光体ドラム８の表面の大きな電荷は、感光体ドラム８、現像ローラ４、ＦＥＴ１０１のソース端子Ｓ、ドレイン端子Ｄ、４７０Ωの抵抗Ｒ６を経て、グランドへと流れる。
【０００９】
ところが、上記特願２００２−１９８７１８号において、ＦＥＴ１０１は、ゲート−ソース間に所定の閾値を越える電位差が発生することで、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わる。そのため、ＦＥＴ１０１のゲート−ソース間には、所定の閾値を越える電位差を発生させるためには抵抗Ｒ５の値が大きくなければならない。しかし、このような抵抗Ｒ５の値が大きくなると、高圧電源装置１００の出力端子Ａからの出力電圧が現像ローラ４に印加されるまでに電圧が降下してしまう。そのため、従来と同じ現像バイアスを現像ローラ４に印加する場合でも、出力電圧を高く設定する必要が生じ、従来よりも高電圧を出力する電源装置が必要となるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、上記特願２００２−１９８７１８号で提案した電源装置の改良に係り、詳しくは電源装置の出力端子と電源出力対象部材との間の電圧降下が小さい電源装置、現像装置及び画像形成装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、電圧出力対象部材に対して出力端子から所定の電圧を出力する電源装置において、上記出力端子と上記電圧出力対象部材との間に直列接続され、該電圧出力対象部材の電圧値の絶対値が該出力端子の電圧値の絶対値よりも小さいときに電流を流し、逆のときには電流を流さない、ツェナー電圧値が所定の閾値以上であるダイオードと、該ダイオードが電流を流している間は該電圧出力対象部材とグランドとの間を電流が流れない非導通状態とし、該電圧出力対象部材に印加される電圧値の絶対値が該出力端子に印加される電圧値の絶対値よりも上記所定の閾値以上大きくなったときには該電圧出力対象部材とグランドとの間を電流が流れる導通状態とするスイッチング手段とを有し、該スイッチング手段として、上記ダイオードの出力端子側の端子に接続されるベース端子と、該ダイオードの電圧出力対象部材側の端子に接続されるエミッタ端子と、グランドに接続されるコレクタ端子とを有するバイポーラトランジスタを用い、該バイポーラトランジスタのコレクタ端子とグランドとの間に、ヒューズの役目を果たす抵抗を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に対して現像バイアスを印加するための高圧電源装置とを有する現像装置において、上記高圧電源装置として、請求項１の電源装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、像担持体と、該像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、該潜像形成手段により該像担持体上に形成された静電潜像を現像剤で現像する現像手段とを有する画像形成装置において、上記現像手段として、請求項２の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明においては、出力端子と電圧出力対象部材との間に整流手段が直列接続されている。この整流手段は、電圧出力対象部材の電圧値の絶対値が出力端子の電圧値の絶対値よりも小さいときに電流を流し、逆のときには電流を流さないように接続される。この整流手段は、電圧出力対象部材の電圧値の絶対値が出力端子の電圧値の絶対値よりも小さいときには、インピーダンスが非常に小さいので、出力端子からの出力電圧をほとんど降下させることなく、電圧出力対象部材に供給することができる。
また、本発明では、スイッチング手段も設けられている。このスイッチング手段は、整流手段が電流を流している間は電圧出力対象部材とグランドとの間を電流が流れない非導通状態にする。よって、整流手段が電流を流している間、整流手段を介して出力端子と電圧出力対象部材とを結ぶ電気回路はグランドから電気的に離間した状態（開放状態）となる。したがって、上述したように、出力端子からの出力電圧をほとんど降下させることなく、電圧出力対象部材に供給することができる。
一方、電圧出力対象部材に印加される電圧値の絶対値が出力端子に印加される電圧値の絶対値よりも所定の閾値以上大きくなったとき、スイッチング手段は、電圧出力対象部材とグランドとの間を電流が流れる導通状態にする。すなわち、整流手段が電流を流れていない間にその整流手段の端子電圧が上記所定の閾値以上になったとき、スイッチング手段が導通状態になる。このとき、電圧出力対象部材は、グランドに対して電気的に接続された状態となる。これにより、電圧出力対象部材の電圧は急激に０Ｖに近づく。そして、電圧出力対象部材の電圧値の絶対値と出力端子の電圧値の絶対値との差が上記所定の閾値よりも小さくなったとき、スイッチング手段は非導通状態に戻る。このような動作により、電圧出力対象部材に対して出力電圧よりも大きい外部電圧が印加されることがあっても、電圧出力対象部材の電圧値を出力端子の出力電圧によって適切に制御することができる。しかも、上述したように、出力端子からの出力電圧をほとんど降下させることなく電圧出力対象部材に供給することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、電子写真方式の画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態における画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、キャリア液中にトナーを分散させた液体現像剤１を用いて現像を行うものである。液体現像剤１は、図示しない濃度調整部において剤濃度（トナー濃度）が調整された後、現像装置である現像ユニット２の現像液タンク３の底方の現像液貯留部３ａに、図示しない現像液補給口を通して流入されて貯留される。この現像液貯留部３ａに貯留される液体現像剤１の液量は、その消費分に相当する量の補給用現像液が、図示しない現像液補給ボトルより随時補給されることによりほぼ一定に保たれるようになっている。
【００１４】
上記現像ユニット２の現像液タンク３内には、現像剤担持体としての現像ローラ４、及び、現像ローラ４に液体現像剤１を塗布しながら供給する塗布ローラ５が、それぞれ回転自在に配設されている。塗布ローラ５は、現像液貯留部３ａに貯留された液体現像剤１中に、その外周面の一部が浸かるように配置されている。また、塗布ローラ５は、図示しない塗布ローラモータにより、図１において矢印方向に回転駆動される。この塗布ローラ５の回転によって、塗布ローラ５の回転速度及び液体現像剤１の粘度等に依存した条件で、現像液貯留部３ａに貯留された液体現像剤１が、塗布ローラ５の周面に付着されて汲み上げられる。
【００１５】
この塗布ローラ５により汲み上げられた液体現像剤１は、塗布ローラ５に接触または近接する計量部材または規制部材６で、狙いの塗布厚に調整された後、現像ローラ４の周面に薄層状に塗布される。これにより、現像ローラ４の表面に、所定の層厚の現像剤薄層が形成される。この現像剤薄層の層厚は、感光体ドラム８に付着するトナー分が記録媒体である転写紙１３に転写された際に、充分な画像濃度が得られる層厚に形成される。
【００１６】
現像ローラ４は、感光体ドラム８の表面に近接するように対向配置されることによって、感光体ドラム８との対向部位に現像領域を形成している。感光体ドラム８は、図示しない駆動系を介して、図１において矢印方向に所定の速度で回転駆動される。感光体ドラム８の表面は、一様帯電手段である帯電ローラ９により例えば７００Ｖの一様な電位に帯電された後、潜像形成手段としての露光装置１０によって画像形成される画像パターンに応じて露光される。露光された部分は５０Ｖ程度まで電位が落とされ、この部分が静電潜像となる。
【００１７】
現像ローラ４は、感光体ドラム８の線速と同速で、図１において矢印方向に移動する。そして、この現像ローラ４の移動により、現像ローラ４の表面に形成された現像剤薄層が現像領域において感光体ドラム８の表面に接触する。このとき、現像ローラ４には後述する電源装置としての高圧電源装置３０によって４００Ｖの現像バイアスが印加され、現像領域に現像電界が形成される。この現像電界により、現像剤薄層中に含まれた固形分のトナーが、現像剤薄層のキャリア液中を移動し、感光体ドラム８の表面に形成された静電潜像に付着する。その結果、感光体ドラム８の表面に形成された静電潜像が、現像剤薄層中のトナーにより顕像化されて、感光体ドラム８の表面にトナー像が形成される。なお、感光体ドラム８側に移動することなく現像領域を通過した余剰の現像剤薄層は、現像ローラクリーニングブレード１１により現像ローラ４上から掻き落とされて、現像液貯留部３ａに回収される。
【００１８】
このようにしてトナー像が形成されると、感光体ドラム８の回転に同期し且つ所定のタイミングをとって、給紙カセット１２内の転写紙１３が、給紙ローラ１４及び分離ローラ１５の回転により、転写領域に向けて一枚だけ給紙される。この転写領域は、感光体ドラム８の表面に対して接離自在に配設された転写ローラ１６と感光体ドラム８とのニップで形成されている。そして、このニップを転写紙１３が通過することにより、転写領域の電界の作用によって、感光体ドラム８の表面に顕像化されたトナー像が転写紙１３上に転写される。そして、転写紙１３に転写されたトナー像が定着装置１７により定着された後、転写紙１３は、図示しない排紙ローラにより排紙トレイ上に排紙される。なお、転写領域において転写紙１３に転写されることなく感光体ドラム８の表面に残留したトナー像は、感光体ドラムクリーニングブレード２０により掻き落とされて、感光体ドラムクリーニング装置２１内に回収される。
【００１９】
次に、本発明の特徴部分である高圧電源装置３０の構成及び動作について説明する。
図２は、本実施形態における高圧電源装置３０の概略構成を示す回路図である。この高圧電源装置３０は、２つの出力端子Ａ，Ｂを備えた定電圧電源部３０Ａと、外部からの外部電圧によって上記現像ローラ４に流れる電流をグランドに逃すための出力中継回路部３０Ｂとから構成されている。
【００２０】
定電圧電源部３０Ａは、２つの出力端子Ａ，Ｂ間に生じる出力電圧を一定に保つように定電圧制御を行う定電圧制御回路１０１を備えている。また、定電圧電源部３０Ａは、直流高圧用のトランス１０２、整流用のダイオード１０４及び平滑用コンデンサ１０３なども備えている。高圧電源装置１００で発生した直流電圧は、出力端子Ａから４００Ｖの現像バイアスとして出力される。この出力端子Ａから出力される出力電圧に多少の変動が生じても、４００Ｖに定電圧制御される。なお、定電圧電源部３０Ａの構成及び動作は、図６に示した高圧電源装置１００の構成及び動作と同じであるので、詳細な説明は省略する。
【００２１】
定電圧電源部３０Ａの出力端子Ａは、出力中継回路部３０Ｂに設けられた１ＭΩの抵抗Ｒ７と整流手段としてのダイオードＤ１との並列回路を通じて、現像ローラ４に接続されている。一方、定電圧電源部３０Ａの出力端子Ｂは、グランドに接続されている。ダイオードＤ１は、出力端子Ａから現像ローラ４に向かう電流は流すが、逆向きの電流は流さないように接続されている。よって、抵抗Ｒ７とダイオードＤ１との並列回路は、出力端子Ａから現像ローラ４に電流が流れるときのインピーダンスはダイオードＤ１の順方向抵抗値にほぼ相当するので非常に小さいが、逆向きの電流が流れるときのインピーダンスは抵抗Ｒ７の抵抗値すなわち１ＭΩにほぼ相当する。したがって、現像ローラ４の電位が出力端子Ａから出力される４００Ｖの出力電圧よりも低い状態であれば、出力端子Ａからの出力電圧は、上記並列回路によってほとんど電圧降下を受けることなく、現像ローラ４に伝達される。
【００２２】
出力中継回路部３０Ｂには、スイッチング手段として、エンハンスメント型のｐチャンネルＭＯＳ−ＦＥＴである電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）３１が設けられている。このＦＥＴ３１のソース端子Ｓは、現像ローラ４に接続されており、ゲート端子Ｇは出力端子Ａに接続されている。すなわち、抵抗Ｒ７とダイオードＤ１との並列回路がＦＥＴ３１のゲート−ソース間端子に接続されている。また、ＦＥＴ３１のドレイン端子Ｄは、４７０Ωの抵抗Ｒ６を介してグランドに接続されている。このような構成により、現像ローラ４の電位が出力端子Ａから出力される４００Ｖの出力電圧よりも低い状態のとき、すなわち、ダイオードＤ１が電流を流しているときには、ＦＥＴ３１のゲート端子Ｇの電圧は、ソース端子Ｓの電圧よりもわずかに高い状態となる。よって、このときにはＦＥＴ３１がＯＦＦ状態となる。この状態では、ゲート−ドレイン間の抵抗値及びゲート−ソース間の抵抗値が非常に大きいため、ＦＥＴ３１は電気的には開放状態となり、出力中継回路部３０ＢにＦＥＴ３１が無いのとみなすことができる。したがって、定電圧化された４００Ｖの出力電圧は、上述したように、電圧降下を受けることなく、現像ローラ４に伝達される。
【００２３】
上記構成を有する出力中継回路部３０Ｂにおいて、感光体ドラム８表面の静電潜像部分が現像領域に到達する直前に、高圧電源装置３０の出力端子Ａには定電圧制御された４００Ｖの出力電圧が出力される。このとき、現像ローラ４には、ほぼ４００Ｖの現像バイアスが印加される。これにより、感光体ドラム８表面における画像部となる静電潜像部分（７００Ｖ程度）と現像ローラ４との間では、マイナス帯電したトナーを感光体ドラム８側に移動させる現像電界が形成される。一方、感光体ドラム８表面における非画像部となる静電潜像部分（５０Ｖ程度）と現像ローラ４との間では、プラス帯電したトナーを現像ローラ４側に移動させる現像電界が形成される。
【００２４】
ここで、現像領域において、文字画像等であれば、現像ローラ４の軸方向に沿って感光体ドラム８表面上の静電潜像部分と非静電潜像部分とが混在する。また、写真画像等でもほとんどがハーフトーンの場合であれば、現像ローラ４はほとんど感光体ドラム８表面上の静電潜像部分と対向することになる。これらの場合には、現像ローラ４に４００Ｖを越える大きな外部電圧が加わることはほとんどない。しかし、例えば画像中にベタ部分が多い場合、現像ローラ４がほとんど感光体ドラム８表面上の画像部となる静電潜像部分と対向することがある。このようなときには、現像領域のほぼ全域で、４００Ｖの電位をもつ現像ローラ４と、７００Ｖの電位をもつ感光体ドラム８とが液体現像剤１を介して対向することになる。このとき、現像ローラ４と感光体ドラム８との間ではおよそ３００Ｖの電位差が生じる。このような大きな電位差が生じる結果、液体現像剤１中を通って感光体ドラム８から現像ローラ４に大量の電流が流れ込んでしまう。このように流れ込んだ電流は、定電圧制御回路１０１による定電圧制御を乱すので、グランドに逃がす必要がある。
【００２５】
本実施形態では、感光体ドラム８から現像ローラ４に電流が流れ込むと、現像ローラ４は感光体ドラム８の電位に応じて引き上げられる。すなわち、現像ローラ４が出力端子Ａよりも高い電位に引き上げられる。よって、ＦＥＴ３１のゲート端子Ｇの電位は、ソース端子Ｓの電位よりも徐々に高くなる。そして、このゲート−ソース間の電位差がＦＥＴ３１をＯＮ状態にするための閾値以上になると、ＦＥＴ３１がＯＮ状態となる。これにより、ソース−ドレイン間のインピーダンスが非常に小さいものとなる。その結果、上記並列回路及び抵抗Ｒ３を介して現像ローラ４とグランドとを結ぶ回路のインピーダンスはほぼ８．５ＭΩであるのに対し、ＦＥＴ３１及び抵抗Ｒ６を介して現像ローラ４とグランドとを結ぶ回路のインピーダンスはほぼ４７０Ωとなる。よって、現像ローラ４から流れ込んだ電流のほとんどは、ＦＥＴ３１のソース−ドレイン間を通って抵抗Ｒ６に流れ込み、グランドに流れることになる。このように現像ローラ４から流れ込んだ電流がＦＥＴ３１及び抵抗Ｒ６を介してグランドに流れることで、出力端子Ａよりも高い電位に引き上げられた現像ローラ４の電位は急激に減少する。そして、出力端子Ａと現像ローラ４との間の電位差すなわちゲート−ソース間の電位差が上記閾値を下回った瞬間にＦＥＴ３１はＯＦＦ状態に切り替わる。
【００２６】
なお、上記抵抗Ｒ６は、絶対に必要なものではなく、ＦＥＴ３１がショートした場合に焼けることで、ＦＥＴ３１に電流が流れつづけるのを防止するヒューズの役目をしている。
また、上記抵抗Ｒ７も、本高圧電源装置３０の周囲に配置される電気機器等から受ける高周波ノイズの影響を低減するするためのものであり、絶対に必要なものというわけではない。なお、この抵抗Ｒ７を設けられば、高周波ノイズが回路上に乗ってしまっても、ＦＥＴ３１が誤ってスイッチング動作を行ってしまうのを抑制できる効果がある。
【００２７】
なお、本実施形態では、スイッチング手段としてＦＥＴ３１を用いたが、図３に示すように、ＦＥＴ３１の代わりにバイポーラ・トランジスタ１３１を用いても、同様の効果を得ることができる。
【００２８】
また、本実施形態では、プラス極性の現像バイアスを用いる画像形成装置に適用した例を説明したが、例えば−４００Ｖのマイナス極性の現像バイアスを用いる画像形成装置にも同様に適用することができる。マイナス極性の現像バイアスを現像ローラ４に印加する場合、感光体ドラム１の表面は、帯電ローラ９により例えば−７００Ｖに一様な電位に帯電されるので、現像ローラ４と感光体ドラム８との間ではおよそ３００Ｖの電位差が生じることがある。このような大きな電位差が生じる結果、上記実施形態とは逆に、現像ローラ４は感光体ドラム８の電位に応じて引き下げられる。よって、この場合、図４に示すように、出力中継回路部３０Ｂに設けられる整流手段としてのダイオードＤ２は、上記実施形態の場合とは逆向きに接続し、ＦＥＴ２３１には、ＮチャンネルＭＯＳ−ＦＥＴを使用する。これにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、この場合においても、図５に示すように、ＦＥＴ２３１の代わりにバイポーラ・トランジスタ３３１を用いることができる。
【００２９】
また、本実施形態では、現像装置の現像ローラ４を電圧出力対象部材とし、これに現像バイアスを印加する電源装置について説明したが、画像形成装置に設けられる帯電ローラ９、転写ローラ１６等を電圧出力対象部材とし、これに帯電バイアスや転写バイアス等を印加する電源装置にも同様に適用することができる。
また、本実施形態では、画像形成装置に設けられる電源装置について説明したが、外部電圧により本来の出力電圧が失われて出力電圧が変動するおそれのある電源装置であれば、どのような技術分野であっても適用することが可能である。
また、本実施形態では、液体現像剤を用いた画像形成装置について説明したが、乾式現像剤を用いた画像形成装置でも同様である。
【００３０】
以上、本実施形態に係る画像形成装置は、その現像装置である現像ユニット２の電圧出力対象部材としての現像剤担持体である現像ローラ４に現像バイアスを印加するための電源装置である高圧電源装置３０，１３０，２３０，３３０を備えている。この高圧電源装置３０，１３０，２３０，３３０は、現像ローラ４に対して出力端子Ａから所定の電圧を出力するものである。この高圧電源装置３０，１３０，２３０，３３０には、出力端子Ａと現像ローラ４との間に直列接続され、現像ローラ４の電圧値の絶対値が出力端子Ａの電圧値の絶対値よりも小さいときに電流を流し、逆のときには電流を流さない整流手段としてのダイオードＤ１，Ｄ２が設けられている。また、スイッチング手段としてのＦＥＴ３１，２３１又はバイポーラトランジスタ１３１，３３１も設けられている。このＦＥＴ３１，２３１又はバイポーラトランジスタ１３１，３３１は、ダイオードＤ１，Ｄ２が電流を流している間はソース端子Ｓ又はエミッタ端子Ｅとドレイン端子Ｄ又はコレクタ端子Ｃとの間に電流が流れない非導通状態となる。一方、ソース端子Ｓ又はエミッタ端子Ｅに印加される電圧値の絶対値がゲート端子Ｇ又はベース端子Ｂに印加される電圧値の絶対値よりも上記閾値以上大きくなったときにはソース−ドレイン間又はエミッタ−コレクタ間に電流が流れる導通状態となる。このような構成により、出力端子からの出力電圧をほとんど降下させることなく現像ローラ４に供給できる一方で、外部（感光体ドラム８）から現像ローラ４に出力電圧の絶対値よりも大きな絶対値をもつ電圧が印加されても、安定した定電圧制御を行うことができる。
また、本実施形態では、上記整流手段として、ツェナー電圧値が上記閾値以上であるダイオードＤ１，Ｄ２を用いている。これにより、外部（感光体ドラム８）から現像ローラ４に出力電圧の絶対値よりも大きな絶対値をもつ電圧が印加されたときに加わる逆方向電圧がツェナー電圧値を越える前に、ＦＥＴ３１，２３１又はバイポーラトランジスタ１３１，３３１をＯＮ状態にすることができる。よって、より安定した定電圧制御を行うことができる。
また、本実施形態では、上記スイッチング手段として、ダイオードＤ１，Ｄ２の出力端子側端子に接続される第１端子であるゲート端子Ｇ又はベース端子Ｂと、ダイオードＤ１，Ｄ２の電圧出力対象部材側端子に接続される第２端子であるソース端子Ｓ又はエミッタ端子Ｅと、グランドに直接又は抵抗を介して接続される第３の端子であるドレイン端子Ｄ又はコレクタ端子Ｃとを有するトランジスタを用いている。これにより、上述した動作を行うスイッチング手段を単一の素子で実現することができ、回路の小型化、低コストを図ることができる。
特に、本実施形態で用いるトランジスタは、上記第１端子がゲート端子Ｇであり、上記第２端子がソース端子Ｓであり、上記第３端子がドレイン端子Ｄである電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）３１，２３１であるので、ゲート端子Ｇの入力インピーダンスはほぼ無限大にすることができる。
また、本実施形態で用いるトランジスタには、上記第１端子がベース端子Ｂであり、上記第２端子がエミッタ端子Ｅであり、上記第３端子がコレクタ端子Ｃであるバイポーラトランジスタを用いることもできる。この場合、外部から電圧が印加された場合、外部から比較的大目の電流が流れ込むときには少しの電圧上昇でも敏感に動作させることができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、外部から電圧出力対象部材に出力電圧の絶対値よりも大きな絶対値をもつ電圧が印加されても安定した出力電圧を電圧出力対象部材に印加することができるとともに、出力端子と電源出力対象部材との間の電圧降下を小さくすることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】同画像形成装置に設けられる現像装置の現像ローラに現像バイアスを印加する高圧電源装置の概略構成を示す回路図。
【図３】同高圧電源装置の他の構成を示す回路図。
【図４】同高圧電源装置の更に他の構成を示す回路図。
【図５】同高圧電源装置の更に他の構成を示す回路図。
【図６】従来の高圧電源装置の一例を示す回路図。
【図７】先願に係る高圧電源装置の例を示す回路図。
【符号の説明】
１液体現像剤
２現像ユニット
４現像ローラ
５塗布ローラ
８感光体ドラム
９帯電ローラ
１０露光装置
１６転写ローラ
１７定着装置
３０，１３０，２３０，３３０高圧電源装置
３０Ａ定電圧電源部
３０Ｂ，１３０Ｂ，２３０Ｂ，３３０Ｂ出力中継回路部
３１，２３１ＦＥＴ
１３１，３３１バイポーラトランジスタ
Ｄ１，Ｄ２ダイオード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device that outputs a predetermined voltage to a voltage output target member from an output terminal, a developing device including the power supply device, and an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile including the developing device. It relates to the device.
[0002]
[Prior art]
As this type of image forming apparatus, an electrophotographic image forming apparatus is known. In this image forming apparatus, for example, the surface of a latent image carrier such as a photoconductor is uniformly charged, and then the potential of the portion of the uniformly charged latent image carrier surface where no toner is attached is set to 0V. An electrostatic latent image is formed by approaching. When this electrostatic latent image is developed (visualized), the developer carried on a developer carrier such as a developing roller is transported to a development area where the developer carrier and the latent image carrier are opposed to each other. To do. Then, a developing electric field is formed in the developing area, and the toner in the developer carried on the developer carrying member is adhered to the electrostatic latent image on the latent image carrying member, thereby causing the latent image carrying member to adhere to the latent image carrying member. A toner image is formed. In such an image forming apparatus, at the time of development, it has the same polarity as the charged potential of the surface of the uniformly charged latent image carrier, the absolute value is smaller than the charged potential, and the potential of the electrostatic latent image portion. A larger developing bias is applied to the developer carrying member. In this configuration, toner charged to a polarity opposite to the charging potential is used. Therefore, the toner in the developer on the developer carrying member in the developing region has an attractive force (electrostatic force) to the electrostatic latent image portion (potential close to 1000 V) that becomes the image portion on the latent image carrying member. Thus, a repulsive force (electrostatic force) acts on the electrostatic latent image portion (potential close to 0 V) that becomes a non-image portion. As a result, the toner in the developer can selectively adhere only to the electrostatic latent image portion that becomes the image portion on the surface of the latent image carrier.
[0003]
FIG. 6 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a conventional high-voltage power supply device for applying a developing bias to the developer carrying member. The high voltage power supply device 100 includes a constant voltage control circuit 101 that performs constant voltage control so as to keep the output voltage generated between the output terminals A and B of the high voltage power supply device 100 constant. The high-voltage power supply apparatus 100 also includes a DC high-voltage transformer 102, a rectifying capacitor 103, a diode 104, and the like. The output terminal A is directly connected to the developing roller 4 which is a developer carrier as a voltage output target member, and the output terminal B is grounded. With such a configuration, a DC voltage of 400 V generated in the high voltage power supply apparatus 100 is applied as a developing bias to the developing roller 4 connected to the output terminal A.
[0004]
According to the high-voltage power supply device 100, even if the potential of the surface portion of the photosensitive drum 8 existing in the developing region changes within the range of 0 to 400V, the voltage of the output terminal A of the high-voltage power supply device 100 is controlled to 400V. Is done. However, when the potential of the surface portion of the photosensitive drum 8 existing in the developing region exceeds 400V, for example, 1000V, a voltage of 1000V may be applied to the developing roller 4 from the photosensitive drum 8. In this case, the external voltage 1000 V applied to the output terminal A of the high-voltage power supply device 100 is 600 V higher than the output voltage 400 V, and the current flows from the output terminal A toward the developing roller 4 from the high-voltage power supply device 100 side. Becomes “0”. At this time, the constant voltage control circuit 101 determines that the voltage divided by the 99.9 MΩ resistor R1 and the 100 KΩ resistor R2 from the fed back voltage is sufficiently high. As a result, the constant voltage control circuit 101 reduces the current flowing through the transformer 102 in order to reduce the output voltage. However, even if the current supply from the constant voltage control circuit 101 is set to “0”, since the diode 104 is provided, the charge at the high potential portion of 1000 V on the photosensitive drum 8 passes through the transformer 102. I cannot escape to the ground GND. Therefore, the electric charge of the high potential portion of 1000 V on the photosensitive drum 8 escapes from the output terminal B to the ground through the path of the developing roller 4, the output terminal A, and the 7.5 MΩ resistor R3. However, since the resistance value of the resistor R3 is as high as 7.5 MΩ, the charge at the high potential portion of 1000 V on the photosensitive drum 8 is difficult to escape to the ground.
[0005]
Here, Patent Document 1 discloses a power supply device including a charging high voltage generation circuit for applying a charging bias to a charging roller for uniformly charging a photosensitive drum. An output terminal of the charging high voltage generation circuit is connected to a charging roller. In this power supply device, a capacitor called a noise bypass capacitor is arranged between the output terminal and the ground. According to this power supply device, even if high frequency noise is externally applied to the output terminal of the charging high voltage generation circuit, the high frequency noise can escape from the noise bypass capacitor to the ground. In the high-voltage power supply apparatus 100 shown in FIG. 6 as well, the capacitor 103 functions as a noise bypass capacitor, and it is possible to release 1000 V of charge on the photosensitive drum 8 to the ground. However, such a noise bypass capacitor has a low impedance for high frequency noise but a high impedance for low frequency noise. For this reason, if the external voltage 1000V applied to the output terminal A of the high-voltage power supply device 100 is a low frequency, it is difficult for the high-potential portion of 1000V on the photosensitive drum 8 to escape to the ground.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-10-28328
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present applicant has proposed a power supply apparatus in which an output relay circuit is provided between a voltage output target member (developing roller) and an output terminal A in Japanese Patent Application No. 2002-198718. The output relay circuit of the power supply device is applied from the outside (photosensitive drum) when a voltage larger than the output voltage output from the output terminal A is applied to the voltage output target member (developing roller) from the outside. Based on the voltage difference between the external voltage and the output voltage, the output impedance between the voltage output target member and the ground is reduced.
[0008]
Specifically, for example, a configuration as shown in FIG. In this configuration, an output relay circuit 100A for releasing an external voltage to the ground is added between the output terminal A of the high-voltage power supply device 100 and the developing roller 4. The output relay circuit 100A includes a field effect transistor (hereinafter referred to as “FET”) 101. This FET 101 is a p-channel MOS-FET. When the surface potential of the photosensitive drum 8 changes in the range of 0 to 400 V, the current path of the high-voltage power supply device 100 is the output terminal A, 1 KΩ resistor R4, 10 KΩ resistor R5, the developing roller 4, the photoconductor. Drum 8 and ground. At this time, since the voltage of the gate terminal G of the FET 101 is higher than the voltage of the source terminal S, the FET 101 is turned off. In this state, since the resistance value between the gate and the drain and the resistance value between the gate and the source are very large, they are electrically opened, which is the same as when the output relay circuit 100A does not include the FET 101. Therefore, a constant output voltage of 400 V is supplied from the output terminal A to the developing roller 4 through the resistor R4 and the resistor R5.
On the other hand, when the surface potential of the photosensitive drum 8 exceeds 400 V, for example, 1000 V, the surface potential of 1000 V of the photosensitive drum 8 may be applied to the source terminal S of the FET 101 through the developing roller 4. At this time, the voltage of the gate terminal G of the FET 101 is approximately 400V, and the voltage of the source terminal S is approximately 1000V. Therefore, the voltage at the gate terminal G is lower than the voltage at the source terminal S, and the FET 101 is turned on. When the FET 101 is in the ON state, the resistance value between the source and the drain is as small as several ohms or less, so that the FET 101 can flow a large drain current. Thereby, a large charge on the surface of the photosensitive drum 8 flows to the ground through the photosensitive drum 8, the developing roller 4, the source terminal S of the FET 101, the drain terminal D, and the resistor R6 of 470Ω.
[0009]
However, in Japanese Patent Application No. 2002-198718, the FET 101 is switched from the OFF state to the ON state when a potential difference exceeding a predetermined threshold value is generated between the gate and the source. Therefore, in order to generate a potential difference exceeding a predetermined threshold value between the gate and source of the FET 101, the value of the resistor R5 must be large. However, when the value of the resistor R5 increases, the voltage drops until the output voltage from the output terminal A of the high-voltage power supply device 100 is applied to the developing roller 4. For this reason, even when the same developing bias as that in the past is applied to the developing roller 4, it is necessary to set the output voltage higher, and there is a problem that a power supply device that outputs a higher voltage than in the past is required.
[0010]
The present invention has been made in view of the above problems, and the object thereof is related to the improvement of the power supply device proposed in the above Japanese Patent Application No. 2002-198718, and more specifically, the output terminal of the power supply device and the power output target member. A power supply device, a developing device, and an image forming apparatus with a small voltage drop between them.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a power supply device that outputs a predetermined voltage from an output terminal to a voltage output target member, and is connected in series between the output terminal and the voltage output target member. When the absolute value of the voltage value of the voltage output target member is smaller than the absolute value of the voltage value of the output terminal, the current is passed, and when the opposite is not true, the current is not passed.A diode whose Zener voltage value is equal to or higher than a predetermined threshold valueAnd thediodeIs in a non-conductive state where no current flows between the voltage output target member and the ground while the current is flowing, and the absolute value of the voltage value applied to the voltage output target member is applied to the output terminal Than the absolute value of the voltagethe aboveSwitching means for bringing a current to flow between the voltage output target member and the ground when the voltage exceeds a predetermined threshold.The switching means includes a base terminal connected to the output terminal side terminal of the diode, an emitter terminal connected to the voltage output target member side terminal of the diode, and a collector terminal connected to the ground. A bipolar transistor having a resistor serving as a fuse is provided between the collector terminal of the bipolar transistor and the ground.It is characterized by.
  MaClaim2The present invention relates to a developing device having a developer carrying member carrying and transporting a developer and a high voltage power supply device for applying a developing bias to the developer carrying member. Term1'sA power supply device is used.
  Claims3The present invention relates to an image carrier, a latent image forming unit for forming an electrostatic latent image on the image carrier, and an electrostatic latent image formed on the image carrier by the latent image forming unit. In the image forming apparatus having a developing means for developing with a developer, the developing means is the claim.2The developing device is used.
[0012]
  The present inventionIn, the rectifier is connected in series between the output terminal and the voltage output target member. The rectifying means is connected so that a current flows when the absolute value of the voltage value of the voltage output target member is smaller than the absolute value of the voltage value of the output terminal, and does not flow when the opposite is true. When the absolute value of the voltage value of the voltage output target member is smaller than the absolute value of the voltage value of the output terminal, this rectifier means that the impedance is very small, so that the voltage does not substantially decrease the output voltage from the output terminal. It can supply to an output object member.
  Also bookIn inventionSwitching means are also provided. This switching means is in a non-conducting state in which no current flows between the voltage output target member and the ground while the rectifying means flows current. Therefore, while the rectifier is passing a current, the electric circuit connecting the output terminal and the voltage output target member via the rectifier is in a state (open state) that is electrically separated from the ground. Therefore, as described above, the output voltage from the output terminal can be supplied to the voltage output target member with almost no drop.
  On the other hand, when the absolute value of the voltage value applied to the voltage output target member is greater than the absolute value of the voltage value applied to the output terminal by a predetermined threshold or more, the switching means A conduction state in which current flows between them is set. That is, when the terminal voltage of the rectifying unit becomes equal to or higher than the predetermined threshold while the rectifying unit is not flowing current, the switching unit is in a conductive state. At this time, the voltage output target member is electrically connected to the ground. As a result, the voltage of the voltage output target member suddenly approaches 0V. When the difference between the absolute value of the voltage value of the voltage output target member and the absolute value of the voltage value of the output terminal becomes smaller than the predetermined threshold value, the switching means returns to the non-conductive state. With such an operation, even when an external voltage larger than the output voltage is applied to the voltage output target member, the voltage value of the voltage output target member can be appropriately controlled by the output voltage of the output terminal. it can. Moreover, as described above, the output voltage from the output terminal can be supplied to the voltage output target member with almost no drop.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an electrophotographic image forming apparatus will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the present embodiment. This image forming apparatus performs development using a liquid developer 1 in which toner is dispersed in a carrier liquid. After the developer concentration (toner concentration) is adjusted in a concentration adjusting unit (not shown), the liquid developer 1 is developed in a developing solution storage unit 3a at the bottom of the developing solution tank 3 of the developing unit 2 as a developing device. It flows in through the liquid supply port and is stored. The amount of the liquid developer 1 stored in the developer storage unit 3a is kept substantially constant by supplying a replenishment developer corresponding to the amount of consumption from a developer supply bottle (not shown) as needed. It has come to droop.
[0014]
In the developer tank 3 of the developing unit 2, a developing roller 4 as a developer carrying member and a coating roller 5 that supplies the developing roller 4 while applying the liquid developer 1 are rotatably disposed. Has been. The application roller 5 is disposed so that a part of the outer peripheral surface is immersed in the liquid developer 1 stored in the developer storage section 3a. The application roller 5 is rotationally driven in the direction of the arrow in FIG. 1 by an application roller motor (not shown). Due to the rotation of the application roller 5, the liquid developer 1 stored in the developer storage unit 3 a is applied to the peripheral surface of the application roller 5 under conditions that depend on the rotation speed of the application roller 5 and the viscosity of the liquid developer 1. It is attached and pumped up.
[0015]
The liquid developer 1 pumped up by the application roller 5 is adjusted to a target application thickness by a metering member or a regulating member 6 that is in contact with or close to the application roller 5, and is then formed into a thin layer on the peripheral surface of the development roller 4. Applied. As a result, a thin developer layer having a predetermined layer thickness is formed on the surface of the developing roller 4. The thin developer layer is formed so that a sufficient image density can be obtained when the toner adhering to the photosensitive drum 8 is transferred onto the transfer paper 13 as a recording medium.
[0016]
The developing roller 4 is disposed to face the surface of the photosensitive drum 8 so as to be close to the surface of the photosensitive drum 8, thereby forming a developing region at a portion facing the photosensitive drum 8. The photosensitive drum 8 is rotationally driven at a predetermined speed in the arrow direction in FIG. 1 via a drive system (not shown). The surface of the photosensitive drum 8 is charged to a uniform potential of, for example, 700 V by a charging roller 9 that is a uniform charging unit, and then is imaged by an exposure device 10 serving as a latent image forming unit. Exposed. The potential of the exposed part is dropped to about 50 V, and this part becomes an electrostatic latent image.
[0017]
The developing roller 4 moves in the arrow direction in FIG. 1 at the same speed as the linear speed of the photosensitive drum 8. As the developing roller 4 moves, the developer thin layer formed on the surface of the developing roller 4 comes into contact with the surface of the photosensitive drum 8 in the developing region. At this time, a developing bias of 400 V is applied to the developing roller 4 by a high-voltage power supply device 30 as a power supply device described later, and a developing electric field is formed in the developing region. By this developing electric field, the solid toner contained in the developer thin layer moves in the carrier liquid of the developer thin layer and adheres to the electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum 8. As a result, the electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum 8 is visualized by the toner in the developer thin layer, and a toner image is formed on the surface of the photosensitive drum 8. The excess developer thin layer that has passed through the developing region without moving to the photosensitive drum 8 is scraped off from the developing roller 4 by the developing roller cleaning blade 11 and is collected in the developer storage unit 3a. .
[0018]
When the toner image is formed in this manner, the transfer paper 13 in the paper feed cassette 12 is rotated by the paper feed roller 14 and the separation roller 15 at a predetermined timing in synchronization with the rotation of the photosensitive drum 8. Thus, only one sheet is fed toward the transfer area. This transfer region is formed by a nip between the transfer roller 16 and the photosensitive drum 8 that are arranged so as to be able to contact and separate from the surface of the photosensitive drum 8. Then, when the transfer paper 13 passes through the nip, the toner image visualized on the surface of the photosensitive drum 8 is transferred onto the transfer paper 13 by the action of the electric field in the transfer region. Then, after the toner image transferred to the transfer paper 13 is fixed by the fixing device 17, the transfer paper 13 is discharged onto a discharge tray by a discharge roller (not shown). The toner image remaining on the surface of the photosensitive drum 8 without being transferred to the transfer paper 13 in the transfer area is scraped off by the photosensitive drum cleaning blade 20 and collected in the photosensitive drum cleaning device 21. .
[0019]
Next, the configuration and operation of the high-voltage power supply device 30 that is a feature of the present invention will be described.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the high-voltage power supply device 30 in the present embodiment. The high-voltage power supply device 30 includes a constant voltage power supply unit 30A having two output terminals A and B, and an output relay circuit unit 30B for letting the current flowing through the developing roller 4 to the ground by an external voltage from the outside. It is configured.
[0020]
The constant voltage power supply unit 30A includes a constant voltage control circuit 101 that performs constant voltage control so as to keep the output voltage generated between the two output terminals A and B constant. The constant voltage power supply unit 30A also includes a DC high voltage transformer 102, a rectifying diode 104, a smoothing capacitor 103, and the like. The DC voltage generated in the high voltage power supply device 100 is output from the output terminal A as a developing bias of 400V. Even if some variation occurs in the output voltage output from the output terminal A, constant voltage control is performed to 400V. The configuration and operation of the constant voltage power supply unit 30A are the same as the configuration and operation of the high-voltage power supply device 100 shown in FIG.
[0021]
The output terminal A of the constant voltage power supply unit 30A is connected to the developing roller 4 through a parallel circuit of a 1 MΩ resistor R7 provided in the output relay circuit unit 30B and a diode D1 as a rectifier. On the other hand, the output terminal B of the constant voltage power supply unit 30A is connected to the ground. The diode D1 is connected so that a current from the output terminal A to the developing roller 4 flows, but a reverse current does not flow. Therefore, in the parallel circuit of the resistor R7 and the diode D1, the impedance when the current flows from the output terminal A to the developing roller 4 is very small because it substantially corresponds to the forward resistance value of the diode D1, but the reverse current is small. The impedance when flowing substantially corresponds to the resistance value of the resistor R7, that is, 1 MΩ. Therefore, if the potential of the developing roller 4 is lower than the output voltage of 400 V output from the output terminal A, the output voltage from the output terminal A is hardly subjected to a voltage drop by the parallel circuit, and the developing roller 4 4 is transmitted.
[0022]
The output relay circuit section 30B is provided with a field effect transistor (FET) 31 that is an enhancement type p-channel MOS-FET as a switching means. The FET 31 has a source terminal S connected to the developing roller 4 and a gate terminal G connected to the output terminal A. That is, a parallel circuit of the resistor R7 and the diode D1 is connected to the gate-source terminal of the FET 31. The drain terminal D of the FET 31 is connected to the ground through a 470Ω resistor R6. With such a configuration, when the potential of the developing roller 4 is lower than the output voltage of 400 V output from the output terminal A, that is, when the diode D1 is passing current, the voltage of the gate terminal G of the FET 31 is The voltage of the source terminal S is slightly higher. Therefore, at this time, the FET 31 is turned off. In this state, since the resistance value between the gate and the drain and the resistance value between the gate and the source are very large, the FET 31 is electrically opened, and it can be considered that the FET 31 is not provided in the output relay circuit unit 30B. . Therefore, the output voltage of 400 V that has been made constant is transmitted to the developing roller 4 without receiving a voltage drop as described above.
[0023]
In the output relay circuit unit 30B having the above-described configuration, the output voltage of 400 V under constant voltage control is applied to the output terminal A of the high-voltage power supply device 30 immediately before the electrostatic latent image portion on the surface of the photosensitive drum 8 reaches the development region. Is output. At this time, a developing bias of approximately 400 V is applied to the developing roller 4. As a result, a developing electric field for moving the negatively charged toner toward the photosensitive drum 8 is formed between the electrostatic latent image portion (about 700 V) serving as an image portion on the surface of the photosensitive drum 8 and the developing roller 4. . On the other hand, a developing electric field for moving the positively charged toner toward the developing roller 4 is formed between the electrostatic latent image portion (about 50 V) serving as a non-image portion on the surface of the photosensitive drum 8 and the developing roller 4.
[0024]
Here, in the development area, for a character image or the like, an electrostatic latent image portion and a non-electrostatic latent image portion on the surface of the photosensitive drum 8 are mixed along the axial direction of the developing roller 4. Further, if the photographic image or the like is mostly halftone, the developing roller 4 almost faces the electrostatic latent image portion on the surface of the photosensitive drum 8. In these cases, a large external voltage exceeding 400 V is hardly applied to the developing roller 4. However, when there are many solid portions in the image, for example, the developing roller 4 may almost face the electrostatic latent image portion that is an image portion on the surface of the photosensitive drum 8. In such a case, the developing roller 4 having a potential of 400 V and the photosensitive drum 8 having a potential of 700 V are opposed to each other with the liquid developer 1 in almost the entire developing area. At this time, a potential difference of about 300 V is generated between the developing roller 4 and the photosensitive drum 8. As a result of such a large potential difference, a large amount of current flows from the photosensitive drum 8 to the developing roller 4 through the liquid developer 1. Since the current flowing in this way disturbs the constant voltage control by the constant voltage control circuit 101, it is necessary to escape to the ground.
[0025]
In this embodiment, when a current flows from the photosensitive drum 8 to the developing roller 4, the developing roller 4 is pulled up according to the potential of the photosensitive drum 8. That is, the developing roller 4 is pulled up to a higher potential than the output terminal A. Therefore, the potential of the gate terminal G of the FET 31 gradually becomes higher than the potential of the source terminal S. When the potential difference between the gate and the source becomes equal to or greater than the threshold value for turning on the FET 31, the FET 31 is turned on. Thereby, the impedance between the source and the drain becomes very small. As a result, the impedance of the parallel circuit and the circuit connecting the developing roller 4 and the ground via the resistor R3 is approximately 8.5 MΩ, whereas the circuit connecting the developing roller 4 and the ground via the FET 31 and the resistor R6. Is approximately 470Ω. Therefore, most of the current flowing from the developing roller 4 flows between the source and drain of the FET 31 to the resistor R6 and flows to the ground. Thus, the current flowing from the developing roller 4 flows to the ground via the FET 31 and the resistor R6, so that the potential of the developing roller 4 raised to a potential higher than that of the output terminal A rapidly decreases. Then, the FET 31 is switched to the OFF state at the moment when the potential difference between the output terminal A and the developing roller 4, that is, the potential difference between the gate and the source falls below the threshold value.
[0026]
Note that the resistor R6 is not absolutely necessary, and serves as a fuse for preventing current from continuing to flow through the FET 31 by burning when the FET 31 is short-circuited.
The resistor R7 is also for reducing the influence of high-frequency noise received from electrical equipment or the like arranged around the high-voltage power supply device 30, and is not absolutely necessary. If the resistor R7 is provided, there is an effect that the FET 31 can be prevented from erroneously performing a switching operation even if high-frequency noise gets on the circuit.
[0027]
In the present embodiment, the FET 31 is used as the switching means. However, as shown in FIG. 3, the same effect can be obtained by using the bipolar transistor 131 instead of the FET 31.
[0028]
In this embodiment, an example in which the image forming apparatus uses a positive polarity developing bias has been described. However, the present embodiment can be similarly applied to an image forming apparatus that uses a negative polarity developing bias of −400 V, for example. When a negative polarity developing bias is applied to the developing roller 4, the surface of the photosensitive drum 1 is charged to a uniform potential, for example, −700 V by the charging roller 9. There may be a potential difference of approximately 300V between them. As a result of such a large potential difference, the developing roller 4 is pulled down in accordance with the potential of the photosensitive drum 8, contrary to the above embodiment. Therefore, in this case, as shown in FIG. 4, the diode D2 as the rectifying means provided in the output relay circuit unit 30B is connected in the opposite direction to the case of the above embodiment, and the N-channel MOS-FET is connected to the FET 231. Is used. Thereby, the effect similar to the said embodiment can be acquired. Also in this case, a bipolar transistor 331 can be used instead of the FET 231 as shown in FIG.
[0029]
In the present exemplary embodiment, the power supply device that applies the developing bias to the developing roller 4 of the developing device as the voltage output target member has been described. However, the charging roller 9 and the transfer roller 16 provided in the image forming apparatus are set to the voltage. The present invention can be similarly applied to a power supply device that is an output target member and applies a charging bias, a transfer bias, or the like to the member.
In the present embodiment, the power supply device provided in the image forming apparatus has been described. However, any technical field may be used as long as the power supply device may lose its original output voltage due to an external voltage and the output voltage may fluctuate. Even so, it can be applied.
In this embodiment, the image forming apparatus using the liquid developer has been described. However, the same applies to the image forming apparatus using the dry developer.
[0030]
As described above, the image forming apparatus according to the present embodiment is a high-voltage power supply that is a power supply device for applying a developing bias to the developing roller 4 that is a developer carrier as a voltage output target member of the developing unit 2 that is the developing device. Devices 30, 130, 230 and 330 are provided. The high-voltage power supply devices 30, 130, 230, and 330 output a predetermined voltage from the output terminal A to the developing roller 4. The high-voltage power supply devices 30, 130, 230, and 330 are connected in series between the output terminal A and the developing roller 4, and the absolute value of the voltage value of the developing roller 4 is greater than the absolute value of the voltage value of the output terminal A. Diodes D1 and D2 are provided as rectifiers that allow a current to flow when the current is small and vice versa. Further, FETs 31 and 231 or bipolar transistors 131 and 331 as switching means are also provided. The FETs 31 and 231 or the bipolar transistors 131 and 331 are in a non-conducting state where no current flows between the source terminal S or the emitter terminal E and the drain terminal D or the collector terminal C while the diodes D1 and D2 are passing current. It becomes. On the other hand, when the absolute value of the voltage value applied to the source terminal S or the emitter terminal E becomes greater than the above threshold value than the absolute value of the voltage value applied to the gate terminal G or the base terminal B, the source-drain or emitter A conductive state in which current flows between the collectors. With such a configuration, the output voltage from the output terminal can be supplied to the developing roller 4 with almost no drop, while an absolute value larger than the absolute value of the output voltage is applied to the developing roller 4 from the outside (photosensitive drum 8). Even when a voltage is applied, stable constant voltage control can be performed.
In the present embodiment, diodes D1 and D2 having a Zener voltage value equal to or higher than the threshold value are used as the rectifying means. Thus, before the reverse voltage applied when a voltage having an absolute value larger than the absolute value of the output voltage is applied to the developing roller 4 from the outside (photosensitive drum 8), before the FETs 31 and 231 exceed the Zener voltage value. Alternatively, the bipolar transistors 131 and 331 can be turned on. Therefore, more stable constant voltage control can be performed.
In the present embodiment, as the switching means, the gate terminal G or the base terminal B which is the first terminal connected to the output terminal side terminals of the diodes D1 and D2, and the voltage output target member side terminal of the diodes D1 and D2 A transistor having a source terminal S or an emitter terminal E which is a second terminal connected to the terminal and a drain terminal D or a collector terminal C which is a third terminal connected to the ground directly or via a resistor is used. . Thereby, the switching means for performing the above-described operation can be realized with a single element, and the circuit can be reduced in size and cost.
In particular, the transistor used in this embodiment is a field effect transistor (FET) 31 in which the first terminal is the gate terminal G, the second terminal is the source terminal S, and the third terminal is the drain terminal D. Therefore, the input impedance of the gate terminal G can be made almost infinite.
The transistor used in the present embodiment may be a bipolar transistor in which the first terminal is the base terminal B, the second terminal is the emitter terminal E, and the third terminal is the collector terminal C. . In this case, when a voltage is applied from the outside, when a relatively large current flows from the outside, it can be operated with a slight voltage increase.
[0031]
【The invention's effect】
  BookAccording to the invention, a stable output voltage can be applied to the voltage output target member even when a voltage having an absolute value larger than the absolute value of the output voltage is applied to the voltage output target member from the outside, and the output terminal and There is an excellent effect that the voltage drop between the power output target members can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of a high-voltage power supply device that applies a developing bias to a developing roller of a developing device provided in the image forming apparatus.
FIG. 3 is a circuit diagram showing another configuration of the high-voltage power supply device.
FIG. 4 is a circuit diagram showing still another configuration of the high-voltage power supply device.
FIG. 5 is a circuit diagram showing still another configuration of the high-voltage power supply device.
FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a conventional high-voltage power supply device.
FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a high-voltage power supply device according to an earlier application.
[Explanation of symbols]
1 Liquid developer
2 Development unit
4 Development roller
5 Application roller
8 Photosensitive drum
9 Charging roller
10 Exposure equipment
16 Transfer roller
17 Fixing device
30, 130, 230, 330 High voltage power supply
30A constant voltage power supply
30B, 130B, 230B, 330B Output relay circuit section
31,231 FET
131,331 Bipolar Transistor
D1, D2 diode

Claims

In the power supply device that outputs a predetermined voltage from the output terminal to the voltage output target member,
It is connected in series between the output terminal and the voltage output target member, and a current flows when the absolute value of the voltage value of the voltage output target member is smaller than the absolute value of the voltage value of the output terminal, and vice versa. A diode that does not pass current and has a Zener voltage value equal to or higher than a predetermined threshold ;
While the current is flowing through the diode, a non-conducting state in which no current flows between the voltage output target member and the ground is applied, and the absolute value of the voltage value applied to the voltage output target member is applied to the output terminal. when it becomes an absolute value larger than the predetermined threshold value than the voltage value that is the have a switching means to a conductive state in which current flows between the voltage output target member and the ground,
As the switching means, a bipolar having a base terminal connected to a terminal on the output terminal side of the diode, an emitter terminal connected to a terminal on the voltage output target member side of the diode, and a collector terminal connected to the ground Using transistors,
A power supply apparatus comprising a resistor serving as a fuse between a collector terminal of the bipolar transistor and a ground .

A developer carrying member for carrying and conveying a current image agent,
In a developing device having a high voltage power supply device for applying a developing bias to the developer carrying member,
A developing device using the power supply device according to claim 1 as the high-voltage power supply device.

An image carrier;
Latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the image carrier;
An image forming apparatus having a developing means for developing the electrostatic latent image formed on the image carrier by the latent image forming means with a developer;
An image forming apparatus using the developing device according to claim 2 as the developing means.