JP5337466B2 - 電源装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、交流電圧と直流電圧を重畳して出力する電源装置、及び、この電源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。

従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ等のトナーを用いる画像形成装置などでは、交流電圧と直流電圧とが重畳された電圧を意図的に出力する電源装置が機内に設けられる。例えば、電源装置は、静電潜像が形成される感光体ドラムに対向してトナーを担持する現像ローラに接続される。そして、電源装置が、交流電圧と直流電圧を重畳した電圧を現像ローラに印加することで、帯電トナーが飛翔し静電潜像の現像が行われる。

この様な、電源装置を有する画像形成装置が特許文献１に記載されている。具体的に、特許文献１には、電子写真法により潜像を形成する感光体に対面配置し、第１の直流バイアスに交流バイアスを重畳したバイアスによって感光体上に形成された潜像を現像する現像ロールと、２成分現像剤で磁気ブラシを形成し、第２の直流バイアスによって現像ロールにトナー薄層を形成する磁気ロールとを配した現像装置を有する画像形成装置が記載されている。この構成により、トナーのみの薄層が形成された現像ロールから、静電潜像担持体との間に印加された直流（ＤＣ）バイアスと、矩形波の交流（ＡＣ）バイアスが重畳されたバイアスで、静電潜像担持体（感光体）上に形成された静電潜像にトナーを飛翔させ、現像が行われる（特許文献１：請求項１、図１、段落［００３５］等参照）。
特開２００３−０２１９６６

ここで、図７に示す従来例を用いつつ説明する。図７は、従来の電源装置２００の一例を示すブロック図である。上述の様な電源装置では、所望の交流電圧を生成する回路（図７では、交流電圧生成用回路２０１として図示）と、所望の直流電圧を生成する回路（直流電圧生成用回路２０２として図示）とがそれぞれ設けられる（特許文献１では、直流電源７ａ、交流電源７ｂ、特許文献１の図１参照）。そして、通常、設置環境（環境温度や環境湿度等）に応じて現像バイアスを可変させるため、各回路の出力電圧を制御するための制御部２０３（制御基板）が設けられる。そして、通常、制御部は、交流電圧生成用回路には交流電圧生成用の制御信号を、直流電圧生成用回路には直流電圧生成用の制御信号を入力する。このため、少なくとも、電源装置を制御するための線材は、２本必要である。又、画像形成装置等では、制御部が電源装置以外の制御を行う等の理由により、電源装置と制御部とは離されて設けられることが多く、線材は機内で引き回される。

そして、近年のカラー化の進展により、現像ローラ等、交流電圧と直流電圧を印加すべき部材が画像形成装置に複数備えられ、これにあわせて、電源回路も複数設けることが多い。従って、コストや、制御素子のポート使用数削減や、線材スペース確保の必要性や、組立時の線材配線の簡略化等の観点から、制御部と電源回路を繋ぐ線材の本数は、できるだけ少ない方が望ましいという問題がある。又、近年、画像形成装置等では、小型化の要請もあり、線材の配線が少ないほど小型化の点で有利である。

尚、特許文献１をみると、直流電源７ａ、交流電源７ｂの出力電圧の制御方法の説明はないが、この構成では、生成される直流電圧と、交流電圧のピーク間電圧等を制御しようとすれば、直流電源７ａ、交流電源７ｂのそれぞれに対し制御することが必要であり、制御部と電源回路を繋ぐ線材の本数は、できるだけ少ない方が望ましいという問題に対応しきれない場合がある。

本発明は、上記問題点を鑑み、電源装置において、１本のみの制御信号から、交流電圧と直流電圧を生成し、重畳して出力可能とすることを課題とする。

上記目的を達成するために請求項１に係る電源装置は、直流成分を含み、装置の出力電圧波形を制御するための制御信号を出力する制御信号生成部と、電源回路部と、を有し、前記電源回路部は、前記制御信号の直流成分を除去する交流電圧生成部と、前記交流電圧生成部が出力する交流電圧の昇圧を行う交流電圧昇圧部と、前記制御信号を平滑化する平滑部と、前記平滑部の出力電圧を昇圧する直流電圧昇圧部と、を含み、前記交流電圧昇圧部からの交流電圧出力と、前記直流電圧昇圧部からの直流電圧出力を重畳して出力し、前記制御信号生成部は矩形波を前記制御信号として出力し、前記直流電圧昇圧部は前記平滑部の出力電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータであることとした。

この構成によれば、１つの電源装置について、１種の制御信号に基づき、交流電圧生成部と交流電圧昇圧部で、出力すべき交流電圧を生成し、平滑部と直流電圧昇圧部で出力すべき直流電圧を生成し、重畳して出力できるから、従来のように、交流電圧生成用と直流電圧生成用の２種の制御信号を用意する必要がない。従って、制御信号伝達用の線材を少なくとも１本省略することができる。そのため、線材の削減によるコスト削減や、配線簡略化による組立性向上や、線材の設置スペースの削減や、制御部の使用ポート数の削減などの多数のメリットを得ることができる。又、この構成によれば、線材の削減によるコスト削減や、配線簡略化による組立性向上や、線材の設置スペースの削減による小型化や、制御部の使用ポート数の削減などのメリットを得ることができ、コストや組立性の点で有利な画像形成装置を提供することができる。又、線材の配線スペース削減により、画像形成装置の小型化を図ることができる。

又、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御信号生成部は、前記制御信号のピーク間電圧を変更するためのピーク間電圧設定部と、前記制御信号のデューティ比を変更するためのデューティ比設定部と、周波数を変更するための周波数設定部を有することとした。この構成によれば、制御信号を任意の波形で出力することができ、電源装置からの出力電圧における波形を十分に制御することができる。

又、請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の発明において、トナー像を担持する像担持体にトナーを供給する複数の現像ローラを備え、前記電源回路部は、前記現像ローラごとに設けられ、各前記現像ローラに前記交流電圧出力と前記直流電圧出力を重畳して印加し、前記制御信号生成部は、前記電源回路部ごとに異なる前記制御信号を入力することとした。

画像形成装置の使用するトナー色の数（例えば、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色）に合わせ、現像ローラが複数設けられ（例えば、４本）、現像ローラの数にあわせて電源回路部が設けられ、各電源回路部が各現像ローラに交流電圧と直流電圧を重畳した電圧（以下、「現像バイアス」という。）を印加することがあるが、この構成によれば、多くの線材の本数を削減することができる（例えば、４本削減）。従って、線材の削減によるコスト削減や、配線簡略化による組立性向上や、線材の設置スペースの削減や、制御部の使用ポート数の削減など、大きなメリットを得ることができる。更に、現像ローラの取付等のばらつき（個体差）に合わせ、各電源回路部がそれぞれ適切な現像バイアスを印加できるから、画像濃度等の点で形成される画像の品質を高くすることができる。

又、請求項４に係る発明は、請求項３に記載の発明において、各前記現像ローラに対向して配され、磁気ブラシによりトナーを供給して前記現像ローラにトナーの薄層を形成するための複数の磁気ローラを有し、トナーと磁性体キャリアからなる２成分系現像剤を収容する現像装置を備え、各前記電源回路部は、前記磁気ローラごとに設けられ、それぞれの前記磁気ローラに前記交流電圧出力と前記直流電圧出力を重畳して印加し、前記制御信号生成部は、前記電源回路部ごとに異なる前記制御信号を入力することとした。

２成分系現像剤を用いる場合、複数の現像ローラに対向して、複数の磁気ローラが設けられ、トナーの移動との関係で、磁気ローラにも交流電圧と直流電圧を重畳した電圧（以下、「磁気ローラバイアス」という。）を印加することがあるが、この構成によれば、磁気ローラに磁気ローラバイアスを印加する電源装置に関しても線材を削減することができる。例えば、現像ローラを４本、これにそれぞれ対向させて、磁気ローラを４本備える場合、本発明によれば、少なくとも８本の線材を削減することができる。従って、線材の削減によるコスト削減や、配線簡略化による組立性向上や、線材の設置スペースの削減や、制御部の使用ポート数の削減など、大きなメリットを得ることができる。

本発明によれば、１つの電源回路部に対し、１本のみの制御信号で、交流電圧と直流電圧を生成し、重畳して出力可能とするので、従来に比べ、線材を少なくとも１本は省略することができる。従って、組立性の向上等、多様なメリットを有する電源装置、画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図１〜図６に基づき説明する。本実施形態では、制御信号生成部８３と電源回路部９ａ、電源回路部９ｂとを含む電源装置１を内蔵した電子写真方式でタンデム型のカラーのプリンタ２（画像形成装置に相当）を例に挙げ説明する。但し、本実施形態に記載されている構成、配置等の各要素は、発明の範囲を限定するものではなく単なる説明例にすぎない。

（画像形成装置の概略構成）
まず、図１及び２を用いて、本発明の実施形態に係るプリンタ２の概略を説明する。図１は、本発明の実施形態に係るプリンタ２の概略構成を示す模型的断面図である。図２は、本発明の実施形態に係る１つの画像形成部３の拡大断面図である。

図１に示すように、本実施形態にかかるプリンタ２は、本体内に、給紙部２ａ、搬送路２ｂ、画像形成部３、中間転写部４、定着部５等が設けられる。

前記給紙部２ａは、中間転写部４等に向け、例えば、コピー用紙、再生紙、ＯＨＰシート、ラベル用紙等の各種、各サイズの用紙を収容し、モータ等の駆動機構（不図示）により回転する給紙ローラ２１で搬送路２ｂに送り出す。そして、搬送路２ｂは、プリンタ２内で用紙を搬送し、給紙部２ａから供給された用紙を、中間転写部４、定着部５を経て排出トレイ２２まで導く。搬送路２ｂには、搬送ローラ対２３やガイド２４及び搬送されてくる用紙を中間転写部４の手前で待機させ、タイミングをあわせて送り出すレジストローラ対２５等が設けられる。

図１に示すように、プリンタ２は、形成すべき画像の画像データに基づき、トナー像を形成する部分として、４色分の画像形成部３を備える。具体的に、プリンタ２は、図１の右側から、ブラックの画像を形成する画像形成部３Ｋと、イエローの画像を形成する画像形成部３Ｙと、シアンの画像を形成する画像形成部３Ｃと、マゼンタの画像を形成する画像形成部３Ｍと、その他、１つの露光装置３１等を備える。

ここで、図２に基づき、各画像形成部３Ｋ〜３Ｍについて詳述する。尚、各画像形成部３Ｋ〜３Ｍは、形成するトナー像の色が異なるだけで、いずれも基本的に同様の構成であり、同様に説明できる。そこで、図２、及び、下の説明では、各画像形成部３の識別用の符号であるＫ、Ｙ、Ｍ、Ｃの符号は、特に説明する場合を除き省略する。

まず、各感光体ドラム３２は、周面にトナー像を担持し、例えば、アルミニウム製のドラムの外周面上に正帯電のアモルファスシリコン等の感光層を有し、駆動装置（不図示）によって所定のプロセススピードで紙面時計方向に回転駆動される。尚、本実施形態の各感光体ドラム３２は、正帯電型である。

各画像形成部３の上方の露光装置３１は、入力されるカラー色分解された画像信号をレーザ出力部（不図示）にて光信号にそれぞれ変換し、変換された光信号であるレーザ光（破線で図示）を出力し、帯電後の感光体ドラム３２の走査露光を行って、静電潜像を形成する。

各帯電装置３３は、帯電ローラ３３ａを有し、感光体ドラム３２を一定の電位で正帯電させる。各帯電ローラ３３ａは、各感光体ドラム３２に接し、感光体ドラム３２に合わせ回転する。又、各帯電ローラ３３ａには、帯電バイアス印加部９５（図３参照）により直流と交流が重畳された電圧が印加され、各感光体ドラム３２の表面が所定の正極性の電位（例えば、１００Ｖ〜３００Ｖ程度）に均一に帯電される。尚、帯電装置３３は、コロナ放電式や、ブラシ等を用いたものでも良い。

各現像装置３４は、トナーと磁性体キャリアからなる現像剤（いわゆる２成分現像剤）を収納する（画像形成部３Ｋの現像装置３４はブラック、画像形成部３Ｙの現像装置３４はイエロー、画像形成部３Ｃの現像装置３４はシアン、画像形成部３Ｍの現像装置３４はマゼンタの現像剤を収納する）。尚、本実施形態では、トナーは正帯電のものを用いる。

各現像装置３４は、現像ローラ６と、磁気ローラ７と、搬送部材３５とを有する。各現像ローラ６は、それぞれ感光体ドラム３２に対向し、所定のギャップ（例えば、１ｍｍ以下）を設けて配される。そして、各磁気ローラ７は、各現像ローラ６の右斜め上方に対向し、所定の隙間を設けて配される。又、各搬送部材３５は、各磁気ローラ７の上方に設けられる。又、印刷時、後述する電源装置１によって、現像ローラ６には感光体ドラム３２にトナーを飛翔させるため、直流電圧及び交流電圧が重畳した現像バイアスが、磁気ローラ７にはトナーを現像ローラ６に移動させるため、磁気ローラバイアスが印加される。

尚、本実施形態の現像バイアスは、正帯電トナーを用いるので、現像バイアスの直流電圧成分は正極性として、トナーを飛翔しやすい状態とし、現像バイアスの交流電圧成分の印加でトナーの飛翔と、一定のトナーの引き戻しを行う。又、磁気ローラバイアスも極性は同様である。

現像プロセスを説明すると、正帯電された感光体ドラム３２に対し、画像データに応じ露光装置３１のレーザ光によって、トナーをのせるべき部分（画素）の露光が行われ、静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム３２において、露光された領域は、正電荷がキャンセルされ、電位が低くなる。そうすると、現像バイアスによって飛翔した正帯電トナーは、電位が低い露光された領域に付着し、静電潜像がトナー像として現像される。

そして、各現像ローラ６と各磁気ローラ７の各ローラ軸６１、７１は固定される。そして、各現像ローラ６と各磁気ローラ７の内部の各ローラ軸６１、７１には、軸線方向にのびる磁石６３、７３が、それぞれ取り付けられる。そして、各現像ローラ６と各磁気ローラ７は、それぞれ、磁石６３、７３を覆う円筒状のスリーブ６２、７２をそれぞれ有し、画像形成時は、モータＭ（図３参照）から供給される駆動力を受け、スリーブ６２、７２が回転する（尚、スリーブ回転用のモータを設けても良い）。そして、磁石６３と磁石７３は、現像ローラ６と磁気ローラ７の対向位置で異極が向かい合う。

これにより、各現像ローラ６と、各磁気ローラ７間には、磁性体キャリアで磁気ブラシが形成される。磁気ブラシと磁気ローラ７のスリーブ７２の回転や磁気ローラ７へのバイアス印加（磁気ローラ７用の電源回路部９ｂ：図３参照）等で、現像ローラ６に、トナーが供給され、スリーブ６２表面に、トナーの薄層が形成される。又、現像後に残留したトナーは、磁気ブラシで現像ローラ６から引き剥がされる。各搬送部材３５は、例えば、軸に対しスクリューが螺旋状に設けられ、現像剤を各現像装置３４内で搬送、撹拌し、トナーとキャリアの摩擦等でトナーを所定の電圧（本実施形態では、正極性）に帯電させる。

各清掃装置３６は、感光体ドラム３２の清掃を行い、例えば、弾性を有する円筒状の素材の清掃部材３７を有し、清掃部材３７は、各感光体ドラム３２に当接し、ドラム表面の転写残トナーを除去、回収する。又、各清掃装置３６の下方に、感光体ドラム３２に対し光を照射して除電を行う除電装置３８（例えば、アレイ状のＬＥＤ）が設けられる。

図１に戻り、中間転写部４は、感光体ドラム３２からトナー像の１次転写を受け、用紙に２次転写を行い、感光体ドラム３２の１本に付き、１本設けられる各１次転写ローラ４１（計４本）、中間転写ベルト４２、駆動ローラ４３、従動ローラ４４、４５、４６、２次転写ローラ４７、ベルト清掃装置４８等で構成される。各１次転写ローラ４１ａ〜４１ｄは、各感光体ドラム３２で、無端状の中間転写ベルト４２を挟み込むように中間転写ベルト４２に当接し、交流及び直流が重畳された転写用の電圧を印加する転写バイアス印加部９６（図３参照）に接続され、トナー像を中間転写ベルト４２に転写する。

中間転写ベルト４２は、駆動ローラ４３、従動ローラ４４、４５、４６に張架され、モータ等の駆動機構（不図示）に接続される駆動ローラ４３の回転駆動により図１の紙面反時計方向に周回する。又、駆動ローラ４３は、中間転写ベルト４２を介して２次転写ローラ４７と当接し、２次転写部を形成する。用紙へのトナー像転写を説明すると、各画像形成部３で形成されたトナー像（ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各色）は、各１次転写ローラ４１に転写バイアスを印加して、順次、中間転写ベルト４２に１次転写される。この時、各色のトナー像は、タイミングを取られつつ１次転写され、ずれなく重畳される。そして、各色重ね合わされたトナー像は、所定の電圧を印加された２次転写ローラ４７により、用紙に転写される。尚、２次転写後に中間転写ベルト４２上に残った残トナー等は、ベルト清掃装置４８で除去されて回収される（図１参照）。

前記定着部５は、２次転写部の転写材搬送方向の下流側に配され、用紙に２次転写されたトナー像を加熱・加圧して定着させる。そして、定着部５は主として、発熱源を内蔵する定着ローラ５１と、これに圧接される加圧ローラ５２とで構成され、ニップが形成される。そして、トナー像の転写された用紙は、ニップを通過すると加熱・加圧され、その結果、トナー像が用紙に定着する。尚、定着後の用紙は、排出トレイ２２に排出され画像形成処理が完了する。

（プリンタ２のハードウェア構成）
次に、図３に基づき、本発明の実施形態に係るプリンタ２のハードウェア構成を説明する。図３は、本発明の実施形態に係るプリンタ２のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

図３に示すように、本実施形態に係るプリンタ２は、内部の制御基板上に制御部８を有する。制御部８は、プリンタ２の各部を制御し、例えば、ＣＰＵ８１、記憶部８２、制御信号生成部８３等で構成される。特に本発明に関し、制御部８の制御信号生成部８３は、現像ローラ６及び磁気ローラ７に電圧を印加する各電源回路部９（９ａ、９ｂ）の動作を、制御信号生成部８３から送信される制御信号により制御する。言い換えると、電源装置１の制御部８はプリンタ２の制御部８と共用され、制御部８と各電源回路部９（９ａ、９ｂ）で、本発明に係る電源装置１が構成される。

そして、ＣＰＵ８１は、中央演算処理装置であり、記憶部８２に格納され、展開される制御プログラムに基づきプリンタ２の各部の制御や演算を行う。記憶部８２は、ＲＯＭ、ＲＡＭフラッシュＲＯＭ等の不揮発性と揮発性の記憶装置の組み合わせで構成される。例えば、記憶部８２は、プリンタ２の制御プログラム、データ等を記憶する。尚、本発明に関し、各現像ローラ６への現像バイアスや各磁気ローラ７への磁気ローラバイアスにおいて、各電源回路部が出力すべき各電圧値等を示す設定データも記憶する。

ここで、取付誤差等による各現像ローラ６と各感光体ドラム３２とのギャップ長の違いで、放電が生ずる交流電圧のピーク間電圧や、同じ現像バイアスを印加しても感光体ドラム３２へのトナーの付着量等が異なるので、予め放電が発生しない最大限の交流電圧のピーク間電圧や直流電圧を予め測定した上で、各現像ローラ６に印加すべき現像バイアスを各現像ローラ６ごとに設定し、その設定値（設定データ）を記憶部８２に記憶させておくことができる。又、磁気ローラバイアスは、予め定められた一定値でもよいし、現像バイアスに合わせて定めても良い。

そして、制御部８は、給紙部２ａ、搬送路２ｂ、画像形成部３、露光装置３１、中間転写部４、定着部５等と接続され、記憶部８２の制御プログラムやデータに基づき、適切に画像形成が行われるように各部の動作を制御する。又、制御部８は、モータＭとも接続され、モータＭへの電力供給のＯＮ／ＯＦＦを制御して、回転駆動力の供給を制御し、感光体ドラム３２、現像ローラ６のスリーブ６２等の回転を制御する。

又、制御部８には、印刷を行う画像データの送信元となるユーザ端末１００（パーソナルコンピュータ等）等が接続され、制御部８は、受信した画像データを画像処理し、露光装置３１に送信し、露光装置３１はその画像データに基づき、感光体ドラム３２に静電潜像を形成する。更に、帯電バイアス印加部９５は、帯電ローラ３３ａに帯電用の電圧を印加する電源回路である。

又、制御部８は、各現像ローラ６に現像バイアスを印加するための電源回路部９ａと、各磁気ローラ７に磁気ローラバイアスを印加するための電源回路部９ｂに接続される。更に、各帯電装置３３に帯電バイアスを印加するための帯電バイアス印加部９５と、１次転写ローラ４１や２次転写ローラ４７に転写バイアスを印加するための転写バイアス印加部９６等に接続される。

そして、特に、本実施形態では、制御信号生成部８３は、直流成分を含み、装置の出力電圧波形を制御するための制御信号を生成し、出力し、各電源回路部９（９ａ、９ｂ）に生成した制御信号を送り込む。尚、本実施形態の説明では、制御信号として、ゼロボルトをＬｏｗとする矩形波を出力する（図５（ｂ）参照）。

（制御信号生成部８３と各電源回路部９の接続）
次に、図４に基づき、本発明の実施形態に係る制御信号生成部８３と各電源回路部９との接続を説明する。図４は、本発明の実施形態に係る電源装置１の制御信号生成部８３と各電源回路部９との接続の一例を示すブロック図である。

図３を用いて説明したように、制御部８の一部である制御信号生成部８３は、各電源回路部９と接続される。そして、図４に示すように、電源回路部９ａは、各現像ローラ６につき１つ、電源回路部９ｂは、各磁気ローラ７につき１つ設けられる。尚、電源回路部９の構成の詳細は後述する。

そして、本実施形態のプリンタ２では、各電源回路部９は、各現像ローラ６、各磁気ローラ７の近傍に設けられ、そして、制御信号生成部８３は、制御基板上に設けられる。そのため、制御信号生成部８３と各電源回路部９は、ある程度離されて機内に配される。又、制御信号生成部８３と電源回路部９の接続は、プリンタ２の機内で引き回した線材（信号線）を用いて行われる。

そして、制御信号生成部８３は、制御信号のピーク間電圧を変更するためのピーク間電圧設定部８４と、制御信号のデューティ比を変更するためのデューティ比設定部８５と、周波数を変更するための周波数設定部８６を有する。

ピーク間電圧設定部８４は、各電源回路部９に入力する、それぞれの制御信号のピーク間電圧を変更する。例えば、ピーク間電圧設定部８４は、制御信号生成部８３に与えられる直流電圧（例えば、ＣＰＵ８１や、不図示の制御基板内の直流電源から供給）の昇降圧を行って、電源回路部９に出力する信号の電圧値のピーク間電圧を変更する。例えば、本実施形態では、制御信号として、０ＶをＬｏｗとする矩形波を出力するので、ピーク間電圧を変える際には、制御信号の＋側のピーク値を変える。尚、ピーク間電圧を変える構成は、上記以外の構成でもよく、ピーク間電圧を変化できればよい。

デューティ比設定部８５は、制御信号としての矩形波のデューティ比を変化させ、周波数設定部８６は、矩形波である制御信号の周波数を変化させる（例えば、周波数は、２〜４ｋＨｚ、デューティ比は、４０〜６０％程度。この周波数、デューティ比で、現像ローラ６等に現像バイアスが印加される）。

例えば、本実施形態では制御信号として、０ＶをＬｏｗとする矩形波を出力するので、Ｈｉｇｈである時間とＬｏｗである時間とを変化させてデューティ比や周波数を変更することができる。具体的に、制御信号よりも十分高速な、例えば、ＣＰＵ８１用のクロックや制御部８の内部クロックをカウントするプログラマブルカウンタ（不図示）を用いて、Ｌｏｗに到ってから立ち上がりまで、及び、Ｈｉｇｈに至ってから立ち下がりまで、Ｈｉｇｈ状態とＬｏｗ状態のカウント数変更によって、スイッチング時間をかえることで、矩形波のデューティ比や周波数を変化させることができる。尚、デューティ比、周波数を変更する構成は上記以外の他の構成でもよく、周波数、デューティ比を変化できればよい。

そして、記憶部８２に記憶される設定データに基づいて、制御信号生成部８３の制御信号の波形を調整し（ピーク間電圧等）、各電源回路部９は、制御信号の昇圧等を行って、設定データ通りの現像バイアス、磁気ローラバイアスを、各画像形成部の現像ローラ６、磁気ローラ７に印加する。

（電源回路部９の構成と現像バイアス生成）
次に、図５に基づき、本発明の実施形態に係る電源装置１の電源回路部９の構成と、現像バイアスの生成を説明する。図５（ａ）は、本発明の実施形態に係る電源回路部９の構成の一例を示すブロック図であり、（ｂ）は、現像バイアス用の電源回路部９ａ内での制御信号の波形の変化の一例を示す模式図である。

各電源回路部９ａは、制御信号を加工して、交流電圧と直流電圧が重畳された現像バイアスを生成する。この両バイアス生成のため、交流電圧を生成する部分として、電源回路部９は、交流電圧生成部９１と交流電圧昇圧部９２を有する。又、直流電圧を生成する部分として平滑部９３と直流電圧昇圧部９４を有する。尚、ここでは、現像バイアスの生成について説明するが、電源回路部９ａと電源回路部９ｂの構成は、昇圧の度合等が異なるが、基本的に同様である。

交流電圧生成部９１は、制御信号の直流成分を除去し、交流電圧を生成する部分で、本実施形態では、例えば、カップリングコンデンサで構成できる。そして、交流電圧昇圧部９２は、交流電圧生成部９１が出力する交流電圧の昇圧を行う部分であり、例えば、昇圧トランスで構成できる。尚、これらは例示であり、他の構成を用いてもよい。

又、平滑部９３は、制御信号を平滑化する部分であり、コンデンサを用いた、一般的な平滑回路で構成できる。又、直流電圧昇圧部９４は、平滑部９３の出力電圧を昇圧する部分であり、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータで構成できる。尚、これらは例示であり、他の構成を用いてもよい。

そこで、各部の動作、機能を図５（ｂ）を参照しつつ説明する。そして、図５（ｂ）での各波形での破線は、０Ｖ又はグランドレベルを示す。尚、図５（ｂ）での各波形での振幅は、あくまで模式的であり、各波形の振幅の高さの比が、各部の出力比となっているわけではない。

まず、図５（ｂ）の最も上位にある波形は、制御部８（制御信号生成部８３）から出力された制御信号の波形であり、ゼロボルトをＬｏｗとする矩形波（正弦波等他の波形としても良い）である。ここで、本実施形態の電源装置１では、デューティ比の変更が可能であり、デューティ比は必ずしも一定とは限らないが、本説明では、デューティ比を５０％として説明を続ける。

そして、図５（ｂ）の上から２段目の波形のうち、左側の波形が交流電圧生成部９１の出力波形の一例である。即ち、制御信号の直流成分が除去された波形である。

そして、図５（ｂ）の上から３段目の波形のうち、左側の波形が交流電圧昇圧部９２の出力波形の一例である。即ち、図５（ｂ）の上から２段目の左側の波形を昇圧した波形である。この時、昇圧後のピーク間電圧は、７００〜２０００Ｖ程度とできる。そして、交流電圧昇圧部９２にトランスを用いる場合、巻数比で昇圧の度合は固定されるから、各電源回路部９ａに応じて、制御信号の振幅をピーク間電圧設定部８４で変更することで、昇圧後のピーク間電圧を設定することができる。

これにより、現像ローラ６ごとに記憶部８２に記憶され、各現像ローラ６に印加すべき最適な現像バイアスを定めた設定データに準じた、適切なピーク間電圧を有する現像バイアスを現像ローラ６に印加することができる。従って、感光体ドラム３２の損傷が生ずる放電が発生しない、最大限大きなピーク間電圧で、現像ローラ６に現像バイアス印加し、現像効率を高めることができる。

又、図５（ｂ）の上から２段目の波形のうち、右側の波形が平滑部９３の出力波形の一例である。即ち、制御信号を平滑にしたものである。そして、本実施形態の制御信号は、Ｌｏｗが０Ｖなので、平滑後の波形は、正極性の電圧となる。尚、平滑部９３のコンデンサに大容量のものを用いる等によって、リップルをほぼ解消して直流電圧を出力することも可能である。

そして、図５（ｂ）の上から３段目の波形のうち、右側の波形が直流電圧昇圧部９４の出力波形の一例で、直流電圧昇圧部９４は、現像ローラ６や磁気ローラ７に対し直流電圧を印加するように、昇圧を行う。尚、直流電圧昇圧部９４の出力は、ほぼ一定の直流電圧であり、この昇圧後の直流電圧は、＋５０〜３００Ｖ程度とできる。

又、直流電圧昇圧部９４の出力電圧をほぼ一定とするために、図５（ａ）に示すように、直流電圧昇圧部９４の出力電圧を、フィードバックして、現在の直流電圧昇圧部９４の出力電圧を確認しつつ、調整する。例えば、直流電圧昇圧部９４にチョッパ方式のＤＣ／ＤＣコンバータを用いる場合、フィードバックにより入力される電圧値を参照しつつ、ＤＣ／ＤＣコンバータ内でスイッチングを行うコントローラ（不図示）が、スイッチングにおけるデューティ比等を調整することで、直流電圧昇圧部９４の出力電圧の調整を行うことができる。

そして、図５（ｂ）の最下段の波形が、電源装置１から出力される波形の一例である。即ち、電源装置１が交流電圧昇圧部９２からの交流電圧出力と、直流電圧昇圧部９４からの直流電圧出力を重畳して出力した際の波形である。その結果、バイアスされた交流電圧が現像ローラ６に印加されることになる。このように、制御部８から、各電源回路部９ａに１本のみ線材を接続すれば、任意の現像バイアスを各現像ローラ６に印加することができる。従って、従来のように、現像バイアスにおける交流成分生成のための信号と、直流成分生成のための信号の２種類の信号を電源回路部９ａに入力せずにすむ。

このように、本実施形態のプリンタ２は、トナー像を担持する像担持体にトナーを供給する複数の現像ローラ６を備え、電源回路部９ａは、現像ローラ６ごとに設けられ、各現像ローラ６に交流電圧出力と直流電圧出力を重畳して印加し、制御信号生成部８３は、電源回路部９ａごとに異なる制御信号を入力する。

（現像バイアス印加制御）
次に、図６を用いて、本発明の実施形態に係る現像バイアスの印加制御の一例を説明する。図６は、本発明の実施形態に係る現像バイアスの印加制御の一例を説明するためのフローチャートである。

まず、図６におけるスタートは、現像ローラ６に現像バイアス印加を開始すべきタイミングに到った時点である。例えば、ユーザ端末１００から、プリンタ２に画像データが送信され、印刷を開始する時点や、画像品質維持等の目的からテスト印刷を開始する時点などが当てはまる。

次に、制御部８は、記憶部８２から各現像ローラ６に印加すべき現像バイアスを定めたデータを読み出す（ステップ♯１）。次に、制御部８の制御信号生成部８３は、各現像ローラ６に印加すべき現像バイアスを定めたデータと、交流電圧昇圧部９２と直流電圧昇圧部９４の昇圧の度合（増幅率）に合わせて、現像バイアスを印加するための各電源回路部９ａに送信すべき制御信号を生成し、送信する（ステップ♯２）。例えば、制御信号生成部８３は、各現像ローラ６に印加すべき現像バイアスのピーク間電圧を、増幅率で除した振幅の制御信号を、各電源回路部９ａに入力する。そして、制御信号生成部８３は、各制御信号を、ピーク間電圧設定部８４、デューティ比設定部８５、周波数設定部８６等を駆使して、電源回路部９ａごとに生成する。

そして、電源回路部９の交流電圧生成部９１は、制御信号から交流電圧を生成し（ステップ♯３）、平滑部９３は、制御信号の平滑を行う（ステップ♯４）。次に、交流電圧昇圧部９２は、交流電圧の昇圧を行い（ステップ♯５）、直流電圧昇圧部９４は、平滑後の制御信号の昇圧を行う（ステップ♯６）。その後、電源回路部９は、昇圧後の交流電圧と直流電圧を重畳して現像ローラ６に印加する（ステップ♯７）。

そして、制御部８は、印刷ジョブが全て完了したかを確認し（ステップ♯８）、完了すれば（ステップ♯８のＹｅｓ）、制御信号生成部８３に制御信号の送信を停止させ（ステップ♯９）、現像バイアス制御は、終了する。一方、完了していなければ（ステップ♯８のＮｏ）、ステップ♯２に戻る。言い換えると、ジョブが完了するまで、制御信号の送信と各電源回路部９ａの動作が継続し、現像バイアスの現像ローラ６の印加が継続される。

（磁気ローラバイアス）
次に、図４を用いて、磁気ローラ７に印加するバイアスを説明する。上述したように、本実施形態では、正帯電トナーを用い、現像ローラ６には、正極性の直流バイアスが印加されるので、磁気ローラ７に何ら電圧を印加しなければ、磁気ローラ７の電位が低くなり、正帯電するトナーが現像ローラ６に移動し難い場合がある。そこで、本実施形態の磁気ローラ７には、例えば、現像ローラ６に印加する直流電圧よりも大きい電圧或いは同等の直流電圧を印加してトナーを現像ローラ６に移動しやすくする。

又、正帯電するトナーと磁性体キャリアを担持し、磁気ブラシが形成される磁気ローラ７に交流電圧を印加すれば、磁気ローラ７から帯電したトナーを移動させるように仕向けることもできる。そのため、本実施形態の各磁気ローラ７には、各現像ローラ６と同様、交流電圧を印加することができる。尚、各磁気ローラ７に印加する交流電圧のピーク間電圧は現像バイアスと同じでなくても良い。

そして、各磁気ローラ７に磁気ローラバイアスを印加するために、電源回路部９ｂをそれぞれの磁気ローラ７について設けることができる。そして、磁気ローラバイアスを磁気ローラ７に印加する電源回路部９ｂの構成は、図５（ａ）を用いて説明した、現像ローラ６に現像バイアスを印加する電源回路部９ａと基本的に同じでよい。従って、以下の説明では、電源回路部９ａと電源回路部９ｂで同じ部材には、同じ符号を用いて説明する。但し、現像ローラ６用の電源回路部９と磁気ローラ７用の電源回路部９ｂでは、交流電圧昇圧部９２と直流電圧昇圧部９４の昇圧の度合を異ならせることができる。尚、同じ電圧値の磁気ローラバイアスを全ての磁気ローラ７について印加するならば、磁気ローラバイアスを印加するための電源回路部９ｂは、１つでよい。

又、磁気ローラバイアスを印加するための制御に関しては、図６を用いて説明した現像バイアスの印加制御とほぼ同様であり、制御部８は、記憶部８２から各現像ローラ６に印加すべき現像バイアスを定めたデータの読み出しに加え、記憶部８２から各磁気ローラ７に印加すべき磁気ローラバイアスを定めたデータの読み出しを行って、そのデータに基づき、制御信号生成部８３が制御信号を生成し、磁気ローラバイアスを印加するための電源回路部９ｂに出力する。そして、他の部分の図６の説明は、磁気ローラバイアスの印加について流用することができる。

このように、本実施形態のプリンタ２では、各現像ローラ６に対向して配され、磁気ブラシによりトナーを供給して現像ローラ６にトナーの薄層を形成するための複数の磁気ローラ７を有し、トナーと磁性体キャリアからなる２成分系現像剤を収容する現像装置３４を備え、各電源回路部９は、磁気ローラ７ごとに設けられ、それぞれの磁気ローラ７に交流電圧出力と直流電圧出力を重畳して印加し、制御信号生成部８３は、電源回路部９ごとに異なる制御信号を入力できる。

このようにして、本実施形態によれば、１つの電源装置１について、１種の制御信号に基づき、交流電圧生成部９１と交流電圧昇圧部９２で、出力すべき交流電圧を生成し、平滑部９３と直流電圧昇圧部９４で出力すべき直流電圧を生成し、重畳して出力できるから、従来のように、交流電圧生成用と直流電圧生成用の２種の制御信号を用意する必要がない。従って、制御信号伝達用の線材を少なくとも１本省略することができる。そのため、線材の削減によるコスト削減や、配線簡略化による組立性向上や、線材の設置スペースの削減や、制御部８での使用ポート数の削減などの多数のメリットを得ることができる。又、ピーク間電圧設定部８４等により、制御信号を任意の波形で出力することができ、電源装置１からの出力電圧における波形を十分に制御することができる。

又、上記のメリットから、コストや組立性の点で有利な画像形成装置（例えば、プリンタ２）を提供することができる。又、線材の配線スペース削減により、画像形成装置の小型化を図ることができる。又、画像形成装置の使用するトナー色の数（例えば、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色）に合わせ、現像ローラ６が複数設けられ（例えば、４本）、現像ローラ６の数にあわせて電源回路部９が設けられ、各電源回路部９が各現像ローラ６に交流電圧と直流電圧を重畳した電圧を印加することがあるが、この構成によれば、多くの線材の本数を削減することができる（例えば、４本削減）。従って、より大きなメリットを得ることができる。更に、現像ローラ６の取付等のばらつき（個体差）に合わせ、各電源回路部９がそれぞれ適切な現像バイアスを印加できるから、画像濃度等の点で形成される画像の品質を高くすることができる。

又、２成分系現像剤を用いる場合、複数の現像ローラ６に対向して、複数の磁気ローラ７が設けられ、トナーの移動との関係で、磁気ローラ７にも交流電圧と直流電圧を重畳した電圧を印加することがあるが、この構成によれば、磁気ローラ７に磁気ローラバイアスを印加する電源装置１に関しても線材を削減することができる。例えば、現像ローラ６を４本、これにそれぞれ対向させて、磁気ローラ７を４本備える場合、本発明では、少なくとも８本の線材を削減することができる。従って、線材削減によるコスト削減や、配線簡略化による組立性向上や、線材の設置スペースの削減や、制御部８の使用ポート数の削減など、大きなメリットを得ることができる。

（他の実施形態）
次に、他の実施形態について説明する。上記実施形態での帯電装置３３が、感光体ドラム３２に直流電圧と交流電圧を重畳させて帯電バイアスを印加するならば、帯電バイアス印加部９５を各電源回路部９と同様の構成にしても良い。この場合も、従来のように、直流電圧生成用の制御信号と交流電圧生成用の制御信号を帯電バイアス印加部９５に伝達するために、２本の線材（信号線）を設ける必要はなく、制御信号生成部８３から帯電バイアス印加部９５に、１本の線材を接続するだけでよい。

又、上記実施形態での転写バイアス印加部９６が、１次転写ローラ４１、２次転写ローラ４７に、直流電圧と交流電圧を重畳させて印加するならば、転写バイアス印加部９６を各電源回路部９と同様の構成にしても良い。この場合も、従来のように、直流電圧生成用の制御信号と交流電圧生成用の制御信号を転写バイアス印加部９６に伝達するために、２本の線材（信号線）を設ける必要はなく、制御信号生成部８３から転写バイアス印加部９６に、１本の線材を接続するだけでよい。

又、上述の実施形態では、感光体ドラム３２、トナーが正帯電であり、現像バイアス等で正極性の直流バイアスを印加する正帯電方式の画像形成装置を説明したが、本発明は、負帯電方式の画像形成装置にも適用することができる。負帯電方式の場合、例えば、制御信号生成部は、ゼロボルト又はグランドレベルをＨｉｇｈとする矩形波の制御信号を各電源回路部に送る。そして、各電源回路部は、負極性の直流電圧を生成、（負方向に）昇圧すればよい。尚、交流電圧生成部、交流電圧昇圧部の構成は、本実施形態と同様でよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は、感光体ドラムと現像ローラを有し、現像ローラ等に電圧（直流＋交流）を印加する画像形成装置に利用可能である。

実施形態に係るプリンタの概略構成を示す模型的断面図である。 実施形態に係る１つの画像形成部の拡大断面図である。 実施形態に係るプリンタのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 実施形態に係る電源装置の制御信号生成部と各電源回路部との接続の一例を示すブロック図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係る電源回路部の構成の一例を示すブロック図であり、（ｂ）は、現像バイアス用の電源回路部内での制御信号の波形の変化の一例を示す模式図である。 実施形態に係る現像バイアスの印加制御の一例を説明するためのフローチャートである。 従来の電源装置の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 電源装置 ２ プリンタ（画像形成装置）
３２ 感光体ドラム（像担持体） ３４ 現像装置
６ 現像ローラ ７ 磁気ローラ
８３ 制御信号生成部 ８４ ピーク間電圧設定部
８５ デューティ比設定部 ８６ 周波数設定部
９ａ 電源回路部 ９ｂ 電源回路部
９１ 交流電圧生成部 ９２ 交流電圧昇圧部
９３ 平滑部 ９４ 直流電圧昇圧部

Claims (4)

1. 直流成分を含み、装置の出力電圧波形を制御するための制御信号を出力する制御信号生成部と、電源回路部と、を有し、
   前記電源回路部は、
   前記制御信号の直流成分を除去する交流電圧生成部と、
   前記交流電圧生成部が出力する交流電圧の昇圧を行う交流電圧昇圧部と、
   前記制御信号を平滑化する平滑部と、
   前記平滑部の出力電圧を昇圧する直流電圧昇圧部と、を含み、
   前記交流電圧昇圧部からの交流電圧出力と、前記直流電圧昇圧部からの直流電圧出力を重畳して出力し、
   前記制御信号生成部は矩形波を前記制御信号として出力し、
   前記直流電圧昇圧部は前記平滑部の出力電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータであることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御信号生成部は、前記制御信号のピーク間電圧を変更するためのピーク間電圧設定部と、前記制御信号のデューティ比を変更するためのデューティ比設定部と、周波数を変更するための周波数設定部を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. トナー像を担持する像担持体にトナーを供給する複数の現像ローラを備え、
   前記電源回路部は、前記現像ローラごとに設けられ、各前記現像ローラに前記交流電圧出力と前記直流電圧出力を重畳して印加し、
   前記制御信号生成部は、前記電源回路部ごとに異なる前記制御信号を入力することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 各前記現像ローラに対向して配され、磁気ブラシによりトナーを供給して前記現像ローラにトナーの薄層を形成するための複数の磁気ローラを有し、トナーと磁性体キャリアからなる２成分系現像剤を収容する現像装置を備え、
   各前記電源回路部は、前記磁気ローラごとに設けられ、それぞれの前記磁気ローラに前記交流電圧出力と前記直流電圧出力を重畳して印加し、
   前記制御信号生成部は、前記電源回路部ごとに異なる前記制御信号を入力することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。

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